접합 및 조립

Eastman Tritan™ 코폴리에스터로 제작된 부품은 다양한 접합 방식으로 조립될 수 있습니다. 조립 방식의 선택은 해당 제품의 최종 사용자 요건과 밀접하게 연관됩니다. Eastman은 각 제품에 적합한 공정을 선택할 수 있도록 애플리케이션 개발, 3-D 모델링 및 기술 서비스 등 다양한 서비스를 제공하고 있습니다.

접착제, 초음파 용접 및 레이저 접착은 Tritan으로 생산된 부품의 접합에 효과적인 방식인 것으로 나타나 있습니다. 또한 스냅핏(snap-fit) 및 기계적 고정장치도 부품을 조립하는 데 사용할 수 있습니다.

Tritan 소재의 부품 접합 방식:

  • 화학적 방법
    • 접착 결합
  • 기계적 방법
    • 나사
    • 인서트
    • 스냅핏(snap-fit) 접합
  • 열처리 방법
    • 초음파 용접
    • 레이저 용접
    • 스핀 성형
    • 핫플레이트 용접

접착 시스템

플라스틱 물질의 접합에 사용할 수 있는 다양한 접착제가 있습니다. 그 결과 일반화된 기준을 설정하기 어렵습니다. 증발하는 용제와 달리 접착제 층은 완성된 조립품의 기능적 구성요소로 남게 됩니다. 그러므로 완성품의 성능과 외양은 기본적으로 접착제 층의 특성에 따라 달라질 수 있습니다. Weld-On® 55, Lord® 7542 접착제 A/B (주로 접착제 층의 특성에 따름), Flex Welder™ 14345 등은 Eastman Tritan™ 코폴리에스터와 잘 결합되는 것으로 확인된 일부 상용 접착 시스템입니다. 접착제를 선택할 때 고려할 몇 가지 특성은 다음과 같습니다.

  • 접합 부품과의 화학적 호환성
  • 완성된 접합부의 미적 요소
  • 온도 변화에 따른 축소/팽창
  • 취성, 강성, 유연성
  • 내구성/서비스 수명
  • 접착 강도(플라스틱과의 접착 부위)
  • 응집 강도(내부 인열 저항)
  • 최종 사용 요건
참고: 팽창과 축소가 주요 우려사항 중 하나라면 기계적 고정장치를 고려하시기 바랍니다.

접착 결합 절차
접착 시스템을 사용하여 접합할 Tritan 부품의 표면은 힘을 들이지 않고 서로 잘 맞춰져야 하며 눈에 띄는 틈이 없어야 합니다. 접합할 표면은 매끄럽되 광택을 내지 않도록 합니다. #120 이상의 고운 사포로 표면을 샌딩하시기 바랍니다. 다이아몬드휠 광택기, 대패 또는 기타 기계적 공구로 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 그러나 부드러운 광택 휠이나 화염 광택 처리는 모서리를 둥글게 만들어 틈이 생기고 잘 접합 부위가 잘 맞지 않을 수 있으므로 권장되지 않습니다.

다음은 Tritan과 잘 결합되는 것으로 확인된 일부 상용 접착 시스템입니다.
  • Weld-On® 55
  • Lord® 7542 A/B
  • Flex Welder™ 14345
  • Lord 403/19
  • Lord 406/19
  • Lord 406/17
  • Plastic Welder® II 14340
접착 성능은 ASTM D1002를 따라 평가되었습니다.

앞서 언급된 접착 시스템 목록은 내부 테스팅을 통한 평가를 거쳐 Tritan에 사용하기에 적합하다고 권장되는 제품 목록이며, 사용 가능한 모든 제품을 포함하는 것은 아닙니다. 최상의 성능을 위해 접착제 제조업체가 제공하는 사용 지침을 따르시기 바랍니다. 접착 시스템을 선택하기 전에 부품 애플리케이션을 세밀하게 평가하여 접착제가 적합한 성능(외양 및 강도)을 제공하고 모든 필수 규정 요건을 준수하는지 확인하시기 바랍니다.

휘발성 성분이 있는 일부 접착제는 경화 과정에 수축할 수 있습니다. 수축을 방지하려면 접합 부위를 사선으로 절단하여 약간 접합 부위가 약간 과충전될 수 있는 공간을 확보하시기 바랍니다. 수축에 대한 자세한 정보는 접착제 공급업체의 문헌을 참고해 주시기 바랍니다.

Tritan을 다른 물질에 결합하는 방법에 대한 도움 또는 Tritan의 접착 결합에 대한 추가 정보는 Eastman 기술 담당자에게 문의하시기 바랍니다.

초음파 용접

초음파 용접은 접착제, 용제 또는 기계적 고정장치를 사용하지 않고 플라스틱을 접합할 때 자주 사용되는 방식입니다. 초음파 용접 장비는 전기 에너지를 기계적 진동 에너지로 변환하는 원리로 작동됩니다. 진동 에너지는 특수 설계된 혼(horn)을 통해 플라스틱 부품에 전달됩니다. 혼은 에너지 전달 외에도 용접될 부품에 압력을 가하여 용접 과정에 부품의 정렬을 도와주는 역할을 수행합니다. 용접 기계가 생성한 고주파 진동은 마찰열을 통해 플라스틱을 연화시키고 플라스틱 부품 사이의 접촉면에 이음부를 만듭니다. 가열된 물질이 접합부로 흘러들어간 후에는 용접 혼이 약간의 압력을 유지하여 고체화 과정에 이동이 발생하는 것을 막아줍니다.

다른 접합 방식과 비교할 때 초음파 용접은 다음과 같은 장점이 있습니다.

  • 환경적으로 안전한 방식 - 화학물질을 사용하지 않음
  • 미관상 보기 좋은 접합부
  • 뛰어난 제품 균일성
  • 고속 결합 및 고 생산성
  • 컴퓨터 제어 공정 - 통계적 공정 제어에 적합
초음파 용접 공정을 최적화하려면 세 가지 주요 요소, 즉 물질 특성, 부품/접합 디자인 및 제품 요건 적합성을 고려해야 합니다.
  • 물질 특성은 혼 인터페이스에서 접합부로 전달되는 진동 에너지의 양에 영향을 미칩니다. 따라서 물질을 변경할 경우 디자인 및 공정을 재평가해야 합니다.
  • 부품/접합 디자인은 완성 조립부의 물질 성능을 결정하는 핵심 요소입니다. 물질 특성과 같이 부품 디자인은 에너지가 얼마나 효과적으로 용접부에 전달되는지에 영향을 미칩니다. 접합부 디자인은 용접 품질을 결정하는 중요한 요소로서, 적용된 에너지를 모으고, 적절한 용융량을 접합부에 공급하며, 용접이 진행되는 동안 부품 정렬을 유지하는 역할을 수행합니다.
  • 요건 적합성은 부품 접합 방법의 선택에 영향을 미치므로 적절한 고려가 필요합니다. 접합 디자인 선택 시에는 적용된 부하, 기밀접착의 필요성, 접합부 미관 및 플래시에 대한 허용치 등의 요소를 고려합니다.
초음파 용접은 적절한 용접 매개변수를 사용했을 경우, 대부분의 부정형 플라스틱에서 강력한 결합력을 얻을 수 있습니다. 용접 강도와 외형에 상당한 영향을 미치는 매개변수로는 진동 주파수, 진폭, 적용 압력, 부하, 시간 및 접합 디자인 등이 있습니다. 용접 장비의 작동 모드도 용접 무결성에 영향을 미칠 수 있으므로 추가적으로 고려해야 합니다. 제어 방식으로는 용접 시간, 붕괴 거리 및 용접 에너지가 포함됩니다.

다음 섹션에는 Eastman Tritan™ 코폴리에스터에 적합한 것으로 확인된 접합 디자인에 대한 일반 지침이 포함되어 있습니다. 초음파 용접은 여러 요소가 관련된 복잡한 공정이기 때문에, 제품별로 각기 다른 해결 과제가 따릅니다. 그러므로 반드시 부품 디자이너와 엔지니어가 Eastman 기술 담당자에게 연락하여 각 제품의 세부 사항과 구체적인 요건에 대해 상의해야 합니다.

전단 접합 디자인

에너지 디렉터 접합 디자인과 비교했을 때, 전단 접합은 깊이 변경을 통해 쉽게 용접 영역을 변화시킬 수 있으므로 향상된 강도와 내구성을 제공합니다. 전단 접합 디자인은 접합 대상 부품 사이에 억지 끼워 맞춤(Interference Fit)을 제공합니다. 간섭(Interference)은 일반적으로 0.008인치 - 0.012인치(0.2-0.3mm) 범위에 있습니다. 전단 접합은 단일면 또는 양면이 될 수 있습니다. 진동 용접기 혼이 부품을 함께 압착하면 간섭 물질이 연화되면서 접촉면에 이음부를 만듭니다.

Eastman Tritan™ 코폴리에스터의 초음파 용접은 올바른 접합 디자인과 올바른 용접 매개변수를 사용할 때 성공적인 결과를 얻을 수 있습니다. 부품 디자이너는 최적의 성능을 제공하며 기능성 부품의 최종 사용 요건을 충족하는 접합 디자인을 주의해서 선택해야 합니다. 디자이너는 제품 개발 시 용접 장비 제공업체 또는 Eastman 기술 담당자와의 상담을 거치고 엄격한 실제 최종 사용 테스팅을 실시해야 합니다. 다음은 장비 제공업체의 목록입니다.

Branson Ultrasonics Corporation
41 Eagle Road
Danbury, CT 06813-1961 U.S.A.
전화: (1) 203-796-0400

Dukane Intelligent Assembly Solutions
2900 Dukane Drive
St. Charles, IL 60174 U.S.A.
전화: (1) 630-797-4900

Hermann Ultrasonics Incorporated
1261 Hardt Circle
Bartlett, IL 60103 U.S.A.
전화: (1) 630-626-1626

레이저 용접

투과 레이저 용접은 근적외선 레이저 에너지(800 - 1100 nm 파장)를 사용하여 레이저 흡수 접착제를 여기(excite)시키며 이렇게 여기된 접착제가 접착면에서 열을 발생시킵니다. 열가소성 플라스틱의 연화/용융에 외부적으로 적용된 클램핑 압력과 결합되어 두 접합면이 용접됩니다. Gentex Corporation의 Clearweld® 용접 공정과 같은 기술 개발은 레이저 용접 적용 분야에 투명 조립부까지 포함시켰습니다. 이 공정에서는 근적외선을 흡수하는 Clearweld 액체가 접합면에 적용됩니다. 또는 Clearweld 첨가제가 조립부의 하단 기판에 적용됩니다. 레이저 에너지를 적용하면 Clearweld 재질이 에너지를 흡수하여 열을 발생시키고 이를 통해 용접이 이루어집니다.



레이저 용접 공정에 제공하는 혜택은 다음과 같습니다.

  • Eastman Tritan™ 코폴리에스터의 탁월한 접합 강도
  • 용접 접합부의 탁월한 미관
  • 용접 시 플래시 또는 입자가 발생하지 않음
  • 매우 짧은 용접 사이클 시간
  • 별도 경화 시간 불필요
Tritan의 레이저 용접은 간단한 랩 전단 접합부에 인장 부하를 적용한 테스트를 통해 평가되었습니다. 형성된 용접은 투명성과 거의 완벽한 무색 형태를 유지하는 뛰어난 미관을 보였습니다. 인장 테스팅은 모든 용접 실패가 기판에서 발생하여 뛰어난 용접 강도를 나타냈습니다.

레이저 용접의 사용과 Clearweld 기술을 Tritan에 적용하는 방식에 대한 추가 정보는 Eastman 기술 담당자에게 문의하시기 바랍니다.

장식

장식 기술은 부품 디자이너가 Eastman Tritan™ 코폴리에스터 소재의 부품에 기능성과 미적 요소를 추가할 수 있게 해 줍니다. Tritan은 페인팅, 오버몰딩, 프린팅, 그리고 스티커 및 라벨의 사용 등을 포함한 다양한 장식 기술을 수용합니다.

페인팅

특별한 장식 효과를 추가하거나 플라스틱 표면의 기능성을 향상시키기 위해 페인팅이 필요한 경우가 있습니다. 페인트를 선택하는 일반적인 이유는 다음과 같습니다.
  • 화학, 마모 또는 기후 내성 향상
  • 주변 부품 또는 구성요소와의 색상 일치
  • 나무 재질, 유광 또는 금속 입자 모양
  • 전도성
  • 추가적인 고광택 또는 무광 마감
  • 성형 방식으로 표현할 수 없는 질감
일반적으로 사용되는 페인트에는 두 가지 기본 유형이 있습니다. 하나는 용제 증발을 통해서만 건조되는 래커 유형입니다. 다른 하나는 보통 열경화 처리를 해야 성능 특성을 얻을 수 있는 경화 유형 페인트 또는 에나멜입니다. 두 유형(래커 및 에나멜) 모두 고유의 장단점이 있습니다. 최적의 결과를 얻으려면 제조업체의 지침을 따르시기 바랍니다.

다음은 일부 선별된 페인트 공급업체의 목록입니다.

Red Spot Paint & Varnish Company (www.redspot.com)
Sherwin-Williams Company (www.sherwin-williams.com)
Nippon Paint Company (www.nbcoatings.com)
Eastern Chem-Lac Corporation (www.randolphproducts.com)

오버몰딩

오버몰딩된 소프트터치 물질의 사용은 견고한 열가소성 플라스틱 소재의 제품에 기능성과 장식적 요소 모두를 추가할 때 주로 적용됩니다. Eastman Tritan™ 코폴리에스터는 상용 TPE 등급과 뛰어난 접착성을 가지는 것으로 확인되었습니다. 사용할 TPE 등급을 선택할 때에는 TPE 공급업체 또는 Eastman과 상의하여 코폴리에스터 기판에 사용할 수 있는 성질의 등급을 선택하는 것이 중요합니다.

부품 디자인 고려 사항
  • 접착과 치수 안정성을 위해 부품 두께 및 TPE 두께를 최적화합니다. TPE 두께가 Tritan 부품 두께를 초과하는 경우 금형에서 제거 시 비틀림이 발생할 수 있습니다. 일반적으로 권장되는 계산 기준은 기판 두께를 TPE의 두 배로 하는 것입니다.
  • 기계적 인터로크를 적용하여 TPE 접합력을 향상하고 부품 내구성을 증가시킬 수도 있습니다. 기계적 인터로크는 TPE 층이 얇거나 용도 적합성 요건이 엄격할 때 특히 중요합니다.
  • 여러 표면에 소프트터치를 적용하는 디자인의 경우 플로스루(flow-through) 디자인을 사용하여 접합력과 내구성을 향상시켜야 합니다.
  • 박피 또는 박리 가능성을 최소화하려면 TPE의 모서리가 견고한 기판의 오버몰딩되지 않은 부분과 같은 높이를 유지해야 합니다.
부품 디자인과 특정 공정에 대한 추가 정보는 TPE 공급업체가 제공하는 관련 문헌을 참고하시기 바랍니다.

적절한 TPE 등급을 선택할 때에는 오버몰딩된 제품의 최종 사용 환경을 고려하는 것이 중요합니다. 각 케이스마다 고유한 용도 적합성 기준을 고려해야 합니다.

프린팅

프린팅은 Eastman Tritan™ 코폴리에스터 소재의 부품에 디자인, 문자 또는 기타 표시를 적용할 때 일반적으로 사용되는 방식입니다. 재래식 코폴리에스터와 마찬가지로 Tritan 소재의 부품에도 쉽게 그래픽을 프린팅할 수 있습니다. 플레임 또는 코로나 처리를 통해 잉크 접착력을 높이는 이차 공정이 필요한 소재와 달리 Tritan은 성형 상태 그대로도 프린팅이 잘 됩니다. Tritan에 프린팅하는 데에는 여러 가지 프린팅 방법이 사용될 수 있습니다. 올바른 잉크 시스템을 사용한 부품이 고품질 그래픽과 라이프사이클 테스팅에서 뛰어난 내구성을 보이는 것으로 확인되었습니다.

Eastman은 다음의 잉크 공급업체와 협력하여 Tritan의 프린팅 작업 성능을 평가했습니다.

Nazdar
8501 Hedge Lane Terrace
Shawnee, KS 66227-3290 U.S.A.
전화: (1) 913-422-1888

Sun Chemical
35 Waterview Boulevard
Parsippany, NJ 07054-1285 U.S.A.
전화: (1) 973-404-6000

Eastman Tritan™ 코폴리에스터의 페인팅에 대한 도움이 필요하면 Eastman 기술 담당자에게 문의하시기 바랍니다.

라벨 및 스티커

자기 접착식 라벨과 스티커는 로고, 모델 식별 정보 및 장식과 같은 그래픽을 적용하는 간단한 방법을 제공합니다. 다양한 색상과 모양의 라벨과 스티커를 사용할 수 있습니다. 라벨과 스티커는 일시적(제품 수명 중 특정 시점에서 쉽게 제거할 수 있도록 디자인됨) 또는 영구적(계속 부착된 상태로 유지되면서 부품 수명 기간 내내 내구성 있는 미적 요소를 제공하도록 디자인됨)으로 분류될 수도 있습니다.

라벨 또는 스티커를 선택할 때 고려할 중요한 기준은 다음과 같습니다.
  • 장식이 일시적입니까, 영구적입니까?
  • 라벨이 투명, 반투명 또는 불투명해야 합니까?
위의 두 기준 모두 특정 제품에서 사용할 라벨 시스템을 선택하는 데 중요한 역할을 수행합니다. Eastman 기술 담당자 또는 라벨 공급업체와 상의하여 해당 제품에 맞는 적절한 라벨 시스템을 선택하는 것이 중요합니다.
다음은 Eastman Tritan™ 코폴리에스터와의 사용에 일반적으로 권장되는 라벨 유형입니다.
  • 일시적 또는 제거가능 라벨의 경우 PET, 폴리스티렌 또는 2축 연신 플리프로필렌(BOPP) 필름 후면 방식의 시스템을 사용합니다.
Tritan에 사용하지 말아야 할 라벨 및 스티커 유형에 대해 주의할 일반 사항입니다.
  • 가소화 PVC 기판으로 제조된 일시적 또는 제거가능 라벨은 라벨 제거시 문제가 발생할 수 있으므로 사용하지 않아야 합니다.

FAQ

Eastman Tritan™ 코폴리에스터 부품의 접합 및 조립에 적합한 방식은 어느 것입니까?
화학적 방법-접착 결합
기계적 방법-나사, 인서트 및 스냅핏(snap-fit) 접합
열처리-초음파 접착, 스핀 용접, 레이저 용접 및 핫플레이트 용접

초음파 접착을 사용할 경우, 어떤 접합 유형이 가장 효과가 좋습니까?
단순형 에너지 디렉터(simple energy director)를 이용한 단면 전단 접합 및 양면 전단 접합의 효과가 가장 우수합니다.

Tritan에는 장식이 가능합니까?
예. Tritan에는 페인팅, 오버몰딩, 프린팅, 라벨 및 스티커 등을 적용할 수 있으며 효과도 탁월합니다.

Tritan에 프린팅을 할 때는 어떤 잉크를 사용할 수 있습니까?
Eastman은 Tritan에 최적의 잉크를 사용할 수 있도록 Nazdar 및 Sun Chemical과 협력해 왔습니다.

Tritan에는 접착 결합이 잘 됩니까?
예. Weld-on® 55, Plastic Welder® II 14340, Flex Welder™ 14345, Lord® 접착제 7542 A/B, 403/19,406/19 및 406/17 등이 적절한 접합제로 입증되었습니다.

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