KR20150034480A - 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 이용한 금속과 수지의 접착 방법 - Google Patents

금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 이용한 금속과 수지의 접착 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속과 수지 복합체의 제조에 있어서, 금속과 수지를 인서트 사출로 접착하여 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물 및 이를 이용한 금속과 수지의 접착 방법에 관한 것으로, 유기용제 45 내지 65 중량%, 변성 우레탄 수지 30 내지 50 중량%, 접착증진제 1 내지 5 중량% 및 첨가제로서 폴리치올 수지 1 내지 5 중량%를 포함하되, 상기 변성 우레탄 수지는 열가소성 포화 폴리에스테르 수지 및 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 합성된 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물 및 이를 이용한 금속과 수지의 접착 방법을 제공한다.

Description

금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물 및 이를 이용한 금속과 수지의 접착 방법{BETWEEN THE TWO KINDS OF METAL AND RESIN MATERIAL IS MAINTAINED AND DENATURED URETHANE THERMAL COMPRESSION ADHESIVE COMPOUND AND METHOD USING THE SAME METAL AND RESIN BONED}
본 발명은 금속과 수지 복합체의 제조에 있어서, 접착제가 도포된 금속과 수지를 인서트 사출로 접착하여 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물 및 이를 이용한 금속과 수지의 접착 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이종 재질인 금속 합금재와 수지재를 일체화하여 제조되는 금속과 수지 복합체는 자동차, 전자제품, 각종 산업기기 등의 많은 분야에서 부품으로 사용되고 있고, 이에 따른 금속과 수지의 다양한 접착기술이 개발 및 이용되고 있다.
이러한, 금속과 수지의 접착기술에는 물리적 접착 방법으로 퍼팅(Puttying) 또는 코킹(Caulking), 나사 채움, 내삽 성형 및 외삽 성형 등이 이용되고 있고, 접착제에 의한 접착 방법이 이용되고 있다.
상기한 물리적 접착 방법과 관련된 종래 기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-0562968호에는 소정형태로 가공된 알루미늄합금 형상물을 암모니아 수용액 등에 침지시켜 표면을 미세하게 에칭시킨 후 금형에 삽입하여 그 에칭면에 열가소성 수지를 사출 성형함으로써 금속과 수지를 일체로 접합하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-0549211호에는 금속박판을 프레스 또는 단조 가공하여 테이퍼구멍을 갖는 외부케이스를 제작한 후, 외부케이스의 내면에 열가소성 합성수지를 사출 성형하여 보스를 갖는 내부케이스를 일체로 구성하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 물리적 접착 방법은 금속의 성형가공과 별도로 그 표면을 에칭, 스크래칭 또는 부식처리하기 위한 복잡한 전·후처리공정들이 요구되어 작업이 번거롭고, 고온 또는 다습 등의 환경에 따른 금속의 물성 변화로 인해 금속처리의 관리가 어려우며, 적용 가능한 금속종이 한정되는 문제가 있었다.
한편, 접착제에 의한 접착 방법은 통상적으로 접착제를 직접 도포하여 이루어지는데, 이러한 접착제로는 폴리우레탄계 접착제가 주로 사용되고 있다.
그러나, 종래의 폴리우레탄계 접착제는 폴리올을 단독으로 이용하여 폴리우레탄 폴리올을 합성한 후 첨가제를 투입하여 접착제를 제조함에 따라, 접착력이 부족하여 고온·고압에서 접착 강도가 떨어지는 문제가 있었고, 이를 해결하기 위해, 첨가제로서 내수성 및 내열성 개량제나 저분자량의 첨가물을 과량 투입할 경우 오히려 접착력이 저하되는 현상이 발생될 우려가 있어 접착 신뢰성이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제들을 모두 해결하기 위하여 안출된 것으로, 접착제가 도포된 금속을 금형에 장착한 후, 수지를 금형에 주입하고 인서트 사출하여 금속과 수지 복합체를 제조함으로써, 접착제 층의 형성 시간이 빨라 작업효율이 증대되고, OH기가 포함된 열가소성 포화 폴리에스테르 수지와 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 변성된 우레탄 수지를 사용함으로써, 접착력이 우수하여 고온 또는 다습한 환경에서도 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되어 내환경성이 우수하고 접착 신뢰성도 뛰어난 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 제공하고, 이러한 접착제 조성물을 사용하여 금속과 수지를 접착하는 방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 유기용제 45 내지 65 중량%, 변성 우레탄 수지 30 내지 50 중량%, 접착증진제 1 내지 5 중량% 및 첨가제로서 폴리치올 수지 1 내지 5 중량%를 포함하되, 상기 변성 우레탄 수지는 열가소성 포화 폴리에스테르 수지 및 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 합성된 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 제공한다.
이때, 유기용제는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 자일렌, 에틸 아세테이트, 아세톤, 메틸렌 클로라이드, N-메틸 피롤리돈, 사이클로헥사논, 메틸이소부틸케톤 중 하나 이상을 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
그리고, 상기 열가소성 포화 폴리에스테르 수지는 수산기가가 5 내지 60인 것에도 그 특징이 있다.
더불어, 상기 이소시아네이트는 2,4 톨루엔디이소시아네이트 트리머, 헥사메틸렌디이소시아네이트 트리머, 이소포론디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2-비스-4'-프로판디이소시아네이트, 6-이소프로필-1,3-페닐디이소시아네이트, 1,6-헥산디이소시아네이트, 4,4'-바이페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디메틸메탄디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트 중 하나 이상을 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
게다가, 상기 접착증진제는 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4 에폭시클로로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란히드로클로라이드, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메캡토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실일프로필)테트라설파이드, 3-이소시아네이토프로필트리에톡시실란 중 하나 이상을 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
뿐만 아니라, 상기 폴리치올 수지는 트리메티올프라판트리스3-머캡토프로피오네이트(TMMP), 트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트(TEMPIC), 펜타에리트리톨테트라키스3-머캡토프로피오네이트(PEMP), 디펜타에리트리톨헥사키스3-머캡토프로피오네이트(DPMP) 중 하나 이상을 포함하는 것에도 그 특징이 있다.
또한, 금속과 수지를 접착시키는 방법에 있어서, 상기 금속에 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 구성을 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 도포하는 단계; 상기 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물이 도포된 금속을 60 내지 80℃의 열풍으로 건조하여 접착제 층을 형성하는 단계; 상기 접착제 층이 형성된 금속을 금형 내부에 장착하는 단계; 상기 금형 내부에 100 내지 250℃의 고온에서 용융된 수지를 주입하는 단계; 및 상기 접착제 층이 연화되어 금속과 수지가 일체화되는 단계;를 포함하는 금속과 수지의 접착 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물은 접착제가 도포된 금속을 금형에 장착한 후, 수지를 금형에 주입하고 인서트 사출하여 금속과 수지 복합체를 제조함으로써, 접착제 층의 형성 시간이 빨라 작업효율이 증대되고, OH기가 포함된 열가소성 포화 폴리에스테르 수지와 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 변성된 우레탄 수지를 사용함으로써, 접착력이 우수하여 고온 또는 다습한 환경에서도 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되어 내환경성이 우수하고 접착 신뢰성도 뛰어난 효과가 있다.
따라서, 금속과 수지 복합체의 제조에 있어서, 접착제가 도포된 금속을 금형에 장착한 후, 수지를 금형에 주입하고 인서트 사출하여 금속과 수지 복합체를 제조함으로써, 종래의 금속과 수지를 접착시키는 방법이 갖고 있던 단점을 극복하여 금속과 수지를 접착하는데 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 금속과 수지의 접착 방법의 플로우차트.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금형 내부에 접착제가 도포된 금속을 장착하는 것을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금형 내부에 고온에서 용융된 수지를 주입하는 것을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 금속과 수지가 접착된 금속과 수지 복합체를 나타낸 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 실시예를 중심으로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물은 유기용제 45 내지 65 중량%, 변성 우레탄 수지 30 내지 50 중량%, 접착증진제 1 내지 5 중량% 및 첨가제로서 폴리치올 수지 1 내지 5 중량%를 포함하되, 상기 변성 우레탄 수지는 열가소성 포화 폴리에스테르 수지 및 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 합성된 것을 포함하여 이루어진다.
상기한 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물에 포함되는 유기용제는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 자일렌, 에틸 아세테이트, 아세톤, 메틸렌 클로라이드, N-메틸 피롤리돈, 사이클로헥사논, 메틸이소부틸케톤 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 유기용제는 45 내지 65 중량%로 사용되는 것이 바람직한데, 상기한 유기용제가 포함되는 중량% 범위를 미만 또는 초과하여 사용되게 되면 접착제 조성물 성분들의 용해도가 저하되거나 과도해질 수 있기 때문이다.
그리고, 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물에 포함되는 변성 우레탄 수지는 열가소성 포화 폴리에스테르 수지 및 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 합성된다.
아울러, 일반적인 우레탄 수지는 폴리올과 이소시아네이트의 반응에 의해서 이루어지는 것인데, 본 발명에서는 OH기가 포함된 열가소성 포화 폴리에스테르 수지와 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 변성된 우레탄 수지를 사용함에 따라, 변성우레탄 수지로 명명한 것이다.
통상적으로, 폴리에스테르 수지는 열에 의하여 굳어지며 연소하는 성질인 열경화성 불포화 폴리에스테르 수지와 열에 의해 녹아 형태 변형이 가능한 성질인 열가소성 포화 폴리에스테르 수지로 구분되는데, 본 발명에서는 열가소성 포화 폴리에스테르 수지가 사용됨으로써, 열에 의하여 연화되어 끈적이는 성상을 발휘하여 우수한 접착력을 구현할 수 있게 된다.
이와 함께, 열가소성 포화 폴리에스테르 수지 자체를 사용하기 보다는 OH기가 포함된 열가소성 포화 폴리에스테르 수지를 사용하게 되어 OH기와 이소시아네이트와의 반응을 통한 가교결합을 이용하여 접착제 조성물의 물리적인 물성을 더욱 우수하게 함으로써, 보다 높은 접착력을 유발시킬 수 있게 된다.
이때, 상기 열가소성 포화 폴리에스테르 수지는 이소시아네이트와의 반응성을 고려하여 수산기가가 5 내지 60인 것이 사용되는 것이 더욱 바람직한데, 이는 열가소성 포화 폴리에스테르 수지의 수산기가가 높을수록 이소시아네이트와 결합하는 OH기의 분자량이 낮은 것에 따른 접착제 조성물의 고접착력을 유발시킬 수도 있기 때문이다.
또한, 상기 이소시아네이트는 2,4 톨루엔디이소시아네이트 트리머, 헥사메틸렌디이소시아네이트 트리머, 이소포론디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2-비스-4'-프로판디이소시아네이트, 6-이소프로필-1,3-페닐디이소시아네이트, 1,6-헥산디이소시아네이트, 4,4'-바이페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디메틸메탄디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
더불어, 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물에 포함되는 접착증진제는 실란(Silane)이 사용되고, 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4 에폭시클로로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란히드로클로라이드, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메캡토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실일프로필)테트라설파이드, 3-이소시아네이토프로필트리에톡시실란 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
게다가, 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물에 포함되는 첨가제는 접착력 증가와 고온 또는 다습한 환경에서도 접착력이 유지되어 접착 신뢰성을 높이기 위하여 첨가되는 것인데, 상기 첨가제는 액상이고, 분자 내에 치올기를 2개 이상 함유한 폴리치올 수지이다.
여기서, 상기 폴리치올 수지는 트리메티올프라판트리스3-머캡토프로피오네이트(TMMP), 트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트(TEMPIC), 펜타에리트리톨테트라키스3-머캡토프로피오네이트(PEMP), 디펜타에리트리톨헥사키스3-머캡토프로피오네이트(DPMP) 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명에 따른 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물은 금속과 수지 복합체의 제조에 있어서, 종래의 금속과 수지를 접착시키는 방법이 갖고 있던 단점을 극복하여 금속과 수지를 접착하는데 사용된다.
금속과 수지의 접착 방법은 먼저 금속(10)에 전술한 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물(20)을 도포하는 단계(S10)를 수행한다.
다음으로, 상기 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물(20)이 도포된 금속(10)을 60 내지 80℃의 열풍으로 건조하여 접착제 층을 형성하는 단계(S20)를 수행한다.
이와 같이, 60 내지 80℃의 열풍으로 상기 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물(20)이 도포된 금속(10)을 건조시킴으로써, 용제는 휘발되고 접착제 층의 형성 시간이 빨라져 작업효율이 증대되는 효과가 유발된다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 접착제 층이 형성된 금속(10)을 금형(100) 내부에 장착하는 단계(S30)를 수행한다.
이때, 상기 금형(100) 내부에 구비된 금속 금형홈(110)에 접착제 층이 형성된 금속(10)을 안착시킨다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 금형(100) 내부에 구비된 수지 금형홈(120)에 연결 형성된 수지 주입홈(130)을 통하여 100 내지 250℃의 고온에서 용융된 수지(30)를 금형(100) 내부의 상기 수지 금형홈(120)에 주입하는 단계(S40)를 수행한다.
이와 같이, 고온에서 용융된 상기 수지(30)의 투입을 통해 상기 접착제 층에 열이 전달되어 상기 접착제 층이 열에 의해 연화되어 끈적이는 성상을 나타내게 됨과 동시에, 상기 수지(30)를 투입하는 압력을 이용하여 상기 금형(100) 내부에서 상기 수지(30), 접착제 층 및 금속(10)이 열압착됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같은, 금속(10)과 수지(30)가 높은 접착력으로 일체화되는 단계(S50)가 수행되어 금속과 수지 복합체를 제조할 수 있게 된다.
이때, 상기 금속(10)은 비철 금속으로써, 알루미늄, 구리, 스테인레스, 티타늄 또는 마그네슘 등이 사용될 수 있고, 고온에서 용융되는 수지(30)로는 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), ABS 수지 또는 폴리염화비닐(PVC) 등이 사용되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 실시예(발명예, 비교예)를 통하여 상세히 설명한다.
발명예 1
0.25리터의 배합기에 용제로 톨루엔 25g, 메틸에틸 케톤 25g, 수산기가가 5(PES 5로 명함)이고 고형분 50%의 액상타입 폴리에스테르 수지 24g을 투입하여 프로펠러형 교반날을 이용하여 350rpm으로 교반하면서 수산기가가 25인 플레이크타입(고상타입)의 폴리에스테르 수지(PES 25로 명함) 20g을 투입하여 2시간 동안 용제에 용해시켰다.
투입된 플레이크타입 폴리에스테르 수지가 모두 용해된 것이 확인 되면 A-187 1g, 2,4 톨루엔디이소시아네이트 트리머 4g, 첨가제 1g을 투입하여 약 20분 더 교반하고, 배합이 끝난 후 5㎛필터를 이용하여 여과시켜, 25℃에서 1,800cps의 점도를 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 얻었다.
발명예 2
0.25리터의 배합기에 용제로 톨루엔 30g, 메틸에틸 케톤 30g, 수산기가가 5(PES 5로 명함)이고 고형분 50%의 액상타입 폴리에스테르 수지 19g을 투입하여 프로펠러형 교반날을 이용하여 350rpm으로 교반하면서 수산기가가 25인 플레이크타입(고상타입)의 폴리에스테르 수지(PES 25로 명함) 15g을 투입하여 2시간 동안 용제에 용해시켰다.
투입된 플레이크타입 폴리에스테르 수지가 모두 용해된 것이 확인 되면 A-187 1g, 2,4 톨루엔디이소시아네이트 트리머 4g, 첨가제 1g을 투입하여 약 20분 더 교반하고, 배합이 끝난 후 5㎛필터를 이용하여 여과시켜, 25℃에서 1,800cps의 점도를 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 얻었다.
발명예 3
0.25리터의 배합기에 용제로 톨루엔 23g, 메틸에틸 케톤 22g, 수산기가가 5(PES 5로 명함)이고 고형분 50%의 액상타입 폴리에스테르 수지 27g을 투입하여 프로펠러형 교반날을 이용하여 350rpm으로 교반하면서 수산기가가 25인 플레이크타입(고상타입)의 폴리에스테르 수지(PES 25로 명함) 22g을 투입하여 2시간 동안 용제에 용해시켰다.
투입된 플레이크타입 폴리에스테르 수지가 모두 용해된 것이 확인 되면 A-187 1g, 2,4 톨루엔디이소시아네이트 트리머 4g, 첨가제 1g을 투입하여 약 20분 더 교반하고, 배합이 끝난 후 5㎛필터를 이용하여 여과시켜, 25℃에서 1,800cps의 점도를 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 얻었다.
비교예 1
상술한 발명예 1과 동일한 방법이고, 수산기가가 25인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지를 수산기가가 60인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지(PES 60으로 명함)로 대체하여 25℃에서 1,200cps의 점도를 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 얻었다.
비교예 2
상술한 발명예 1과 동일한 방법이고, 수산기가가 25인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지를 수산기가가 39인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지(PES 39로 명함)로 대체하여 25℃에서 1,300cps의 점도를 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 얻었다.
비교예 3
상술한 발명예 1과 동일한 방법이고, 수산기가가 25인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지를 수산기가가 18인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지(PES 18로 명함)로 대체하여 25℃에서 1,500cps의 점도를 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 얻었다.
비교예 4
상술한 발명예 1과 동일한 방법이고, 수산기가가 25인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지를 수산기가가 15인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지(PES 15으로 명함)로 대체하여 25℃에서 1,400cps의 점도를 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 얻었다.
비교예 5
상술한 발명예 1과 동일한 방법이고, 수산기가가 25인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지를 수산기가가 10인 플레이크 타입 폴리에스테르 수지(PES 10으로 명함)로 대체하여 25℃에서 1,400cps의 점도를 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 얻었다.
접착력 측정 1
ASTM(American Society for Testing Materials, 미국 재료 시험 협회) D1002에 의거하여 시편 제조 및 평가를 진행한다.
금속시편의 한 쪽 끝에 길이 0.5 인치, 너비 1 인치로 변성 우레탄 열압착 접착제를 도포하여 100㎛ 두께의 접착제 층을 형성한 후 용융된 수지를 금형에 주입하여 이종 재질의 일체형 금속 수지 복합 구조물 접착 시편을 제조하였다.
이때 용융된 수지는 길이 4 인치, 너비 1 인치로 한다. 금속은 알루미늄을 이용하고 용융수지는 PMMA를 이용하였다.
내환경성 평가 1
제조된 접착 시편을 온도 60℃, 습도 95% 조건에서 96시간 방치한다. 상온에서 2시간 동안 건조 후, 접착력을 측정하여 내환경성 정도를 파악한다.
내환경성 평가 2
제조된 접착 시편을 온도 80℃ 조건에서 96시간 방치한다. 상온에서 2시간 동안 건조 후, 접착력을 측정하여 내환경성 정도를 파악한다.
내환경성 평가 3
제조된 접착 시편을 온도 -20℃ 조건에서 96시간 방치한다. 상온에서 2시간 동안 건조 후, 접착력을 측정하여 내환경성 정도를 파악한다.
Figure pat00001
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 발명예에 따른 변성 우레탄 열압착 접착제를 이용하여 이종 재질의 일체형 금속 수지 복합 구조물 접착시편을 제조하였을 때, 상온 접착력이 90.37(발명예 1), 87.63(발명예 2), 89.18(발명예 3)이고, 내환경성 테스트를 진행 한 후에도 우수한 접착력을 보여주고 있다.
반면에, 비교예 1 내지 5의 경우 이소시아네이트와 반응하는 OH기의 분자량에 따른 접착제의 경화정도 차이를 통해 접착제의 높은 접착력을 유도해 내기 위해 수산기가가 각각 다른 플레이크 타입 폴리에스테르 수지로 대체 투입하여 접착제를 제조하였으나, 이들의 상온 접착력 및 내환경성 테스트를 진행 한 후의 접착력은 발명예에 미치지 못한 것을 보여주고 있다.
아울러, 접착제 층을 형성하지 않고 금속과 수지를 접착할 경우에는 접착력이 35.30kgf 였기 때문에, 상기 표 1에서 보여지는 바와 같이, 변성 우레탄 열압착 접착제 층을 형성하여 이종 재질의 금속 수지 복합 구조물을 제조하면 우수한 접착력을 구현할 수 있음이 증명되었다.
결국, 본 발명에 따른 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물은 접착제 층의 형성 시간이 빨라 작업효율이 증대되고, OH기가 포함된 열가소성 포화 폴리에스테르 수지와 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 변성된 우레탄 수지를 사용함으로써, 접착력이 우수하여 고온 또는 다습한 환경에서도 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되어 내환경성이 우수하고 접착 신뢰성도 뛰어난 효과가 있으며, 따라서 금속과 수지 복합체의 제조에 있어서, 접착제가 도포된 금속을 금형에 장착한 후, 수지를 금형에 주입하고 인서트 사출하여 금속과 수지 복합체를 제조함으로써, 종래의 금속과 수지를 접착시키는 방법이 갖고 있던 단점을 극복하여 금속과 수지를 접착하는데 사용할 수 있는 것이다.
본 발명은 상기에서 언급한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.
10 : 금속
20 : 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물
30 : 수지
100 : 금형
110 : 금속 금형홈
120 : 수지 금형홈
130 : 수지 주입홈

Claims (7)

  1. 유기용제 45 내지 65 중량%, 변성 우레탄 수지 30 내지 50 중량%, 접착증진제 1 내지 5 중량% 및 첨가제로서 폴리치올 수지 1 내지 5 중량%를 포함하되,
    상기 변성 우레탄 수지는 열가소성 포화 폴리에스테르 수지 및 이소시아네이트를 혼합 반응시켜 합성된 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유기용제는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 자일렌, 에틸 아세테이트, 아세톤, 메틸렌 클로라이드, N-메틸 피롤리돈, 사이클로헥사논, 메틸이소부틸케톤 중 하나 이상을 포함하는 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열가소성 포화 폴리에스테르 수지는 수산기가가 5 내지 60인 것을 특징으로 하는 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 이소시아네이트는 2,4 톨루엔디이소시아네이트 트리머, 헥사메틸렌디이소시아네이트 트리머, 이소포론디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2-비스-4'-프로판디이소시아네이트, 6-이소프로필-1,3-페닐디이소시아네이트, 1,6-헥산디이소시아네이트, 4,4'-바이페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디메틸메탄디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트 중 하나 이상을 포함하는 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 접착증진제는 비닐트리클로로실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 2-(3,4 에폭시클로로헥실)에틸트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, p-스티릴트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴록시프로필메틸디에톡시실란, 3-아크릴록시프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리메톡시실란, N-2(아미노에틸)3-아미노프로필트리에톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(비닐벤질)-2-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란히드로클로라이드, 3-클로로프로필트리메톡시실란, 3-메캡토프로필메틸디메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 3-머캡토프로필트리메톡시실란, 비스(트리에톡시실일프로필)테트라설파이드, 3-이소시아네이토프로필트리에톡시실란 중 하나 이상을 포함하는 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리치올 수지는 트리메티올프라판트리스3-머캡토프로피오네이트(TMMP), 트리3-머캡토프로피오닐옥시에틱이소시아누레이트(TEMPIC), 펜타에리트리톨테트라키스3-머캡토프로피오네이트(PEMP), 디펜타에리트리톨헥사키스3-머캡토프로피오네이트(DPMP) 중 하나 이상을 포함하는 금속과 수지의 이종 재질간 고접착력이 유지되는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물.
  7. 금속과 수지를 접착시키는 방법에 있어서,
    상기 금속에 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 구성을 갖는 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물을 도포하는 단계;
    상기 변성 우레탄 열압착 접착제 조성물이 도포된 금속을 60 내지 80℃의 열풍으로 건조하여 접착제 층을 형성하는 단계;
    상기 접착제 층이 형성된 금속을 금형 내부에 장착하는 단계;
    상기 금형 내부에 100 내지 250℃의 고온에서 용융된 수지를 주입하는 단계; 및
    상기 접착제 층이 연화되어 금속과 수지가 일체화되는 단계;를 포함하는 금속과 수지의 접착 방법.
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