플라스틱과 금속을 결합시키는 방법입니다.

플라스틱과 금속 또는 금속과 같은 재질을 접합하기 위한 옵션은 많지만 금속과 플라스틱을 접합하는 방법은 한정되어 있습니다. 플라스틱 부품은 일반적으로 접착제 또는 기계적 조임쇠를 사용하여 금속 부품에 결합됩니다. 후자의 옵션은 드릴 구멍을 필요로 하기 때문에 (비용이 많이 들고 시간이 오래 걸릴 수 있습니다), 사이클 타임이나 단가를 최소화하는 것이 목표라면 접착제가 더 좋습니다.

 

접착 결합에 대한 다른 이점은 조임쇠 지점에 접합물을 집중시키기보다는, 결합된 표면 전체에 하중을 분산시키고, 접합된 표면 사이의 절연체로서 작용하여 기판과 조임부분 간의 의도치 않은 전지작용의 기회를 피하도록 해 줍니다. 보다 효율적인 하중 관리를 제공함으로써 접착제를 사용하면 접합 된 재료의 두께와 무게를 줄일 수 있습니다.

 

플라스틱을 위한 접착제는 플라스틱 간 접착 분야에 뛰어나지만, 플라스틱과 금속의 접착에 적합하지 않을 수 있습니다. 플라스틱과 금속 접착에 가장 적합한 접착제를 선택한다는 것은 여러 요소를 고려한 것입니다. 보다 구체적으로, 엔지니어들은 접착되는 재료의 상대 표면 에너지, 탄성 계수 및 열팽창을 고려해야 합니다.

 

표면 에너지

 

플라스틱에 가장 적합한 강력접착제를 찾으려면, 사용중인 플라스틱이 높은 표면 에너지(HSE) 또는 낮은 표면 에너지(LSE)를 갖고 있는지 여부를 알아야합니다. ABS 또는 폴리카보네이트와 같은 HSE플라스틱의 경우 접착제가 더 쉽게 흘러 표면을 젖히면 강한 결합을 형성합니다. 반대로 대부분의 접착제와 테이프는 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌과 같은 LSE 플라스틱에 고착하기가 어렵습니다.


표면 에너지가 유일한 고려 조건인 경우 HSE 플라스틱이 확실한 선택입니다. 하지만 대부분의 기술자가 알고 있듯이 단일 속성을 기반으로 재질을 선택하는 것은 현명하지 않습니다. 불행하게도 HSE 플라스틱은 LSE보다 많은 비용이 드는 경향이 있습니다.

 

탄성 계수

 

탄성 계수는 탄성물질이 응력을 받았을 때 일어나는 변형률의 정도를 나타낸 것입니다. 탄성 계수가 높을수록 재료가 쉽게 변형하지 않습니다.

 

플라스틱 또는 금속 간의 접착제만 사용하는 경우 재료의 탄성은 문제가 되지 않지만, 플라스틱을 금속에 접착해야 하는 경우 두 재료의 탄성 계수를 고려해야 합니다.  일반적으로 금속을 플라스틱에 접합해야 하는 경우 두 재료의 모듈러스 사이에 탄성 계수가 있는 결합을 목표로해야합니다.

 

열 팽창

 

조립품 또는 부품이 온도에 따라 모양, 면적 또는 부피가 변화하는 정도는, 항상 제품 설계 및 제조에서 문제가 되지만, 다재료 결합의 경우 더욱 심해집니다. 금속과 플라스틱은 열팽창 계수가 다르기 때문에 플라스틱 대 금속 접합에 가장 적합한 접착제가 이 상이점을 조화시킬 것입니다.

 

이상적으로 접착제 자체의 열팽창 계수는 무시할 수 있습니다. 그러나 온도 변화에 따라 부품의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 접착제의 열팽창 계수를 고려하는 것 외에도, 접착제의 유연성 및 신장율은 팽창 또는 수축함에 따라 결합이 기판과 함께 움직일지 여부에 영향을 미칩니다.

 

어떻게 서로 다른 물질을 접착시킬까


접착제 적용의 핵심은 얼마만큼의 접착 강도가 필요한지 알아보는 것입니다.
전형적인 비구조재 접착제는 1,000psi 이하의 접착강도입니다. 구조적 또는 지지 접착제는 1,000psi 이상의 접착강도입니다.

 

계기판과 같은 비구조재에 있어서, 계기판의 먼지들을 털어낸 후 3*의 502FL 접착제를 도포합니다. 3*의 라미네이팅 접착제는 LSE플라스틱을 가볍게 기름칠 된(표면 처리가 적어야) 금속에 접착시킬 수 있으며, 최대 175℃까지 견딜 수 있어 전자 어셈블리 응용 분야에 적합합니다.

 

구조재 접착제의 경우 3* Scotch-Weld Structural Adhesives는 LSE 및 HSE 플라스틱을 결합제를 초과하는 강도로 결합하는 2파트 아크릴화입니다. 이는 스크류 또는 리벳을 사용하는 추가 단계를 없애고, 플라스틱 용접의 제한을 피할 수 있습니다.

 

다른 접착제 옵션으로는 3* VHB 테이프가 있습니다.이 테이프는 많은 응용 분야에서 리벳 및 나사를 대체할만큼 강력합니다. HSE 및 LSE 플라스틱을 결합할 수 있는 밀폐기포 아크릴 폼 캐리어는 열팽창 및 수축에 유연하며, 충격을 흡수하고 진동을 완화하므로 플라스틱과 금속을 접착시킬 때 사용하기에 좋습니다

 

최적의 접착제를 찾아서..

플라스틱을 금속에 붙이려는 경우 사용중인 플라스틱에 알맞은 접착제를 선택해야 합니다.

폴리카보네이트와 ABS는 일반적으로 금속에 결합하기 쉬운 플라스틱이지만 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌과 같은 LSE 플라스틱은 부드러워서 결합하기 힘듭니다. 쓰리엠의 Scotch-Weld Instant Adhesive Primer AC77과 같은 프라이머는 표면에너지가 낮은 재료의 접착 강도를 높이는 데 큰 도움이 됩니다.

 

궁극적으로, 다재료 결합은 플라스틱 및 금속과 같은 다른 재료의 특성 사이에서 절충안을 찾는 것입니다. 서로 다른 재료를 성공적으로 결합하려면 상대 표면 에너지, 탄성 계수 및 열팽창 계수를 고려해야 합니다.

 

어떤 접착제가 기질의 물성 간 가장 잘 어울리는 것인지 확신할 수 없다면 이것을 식별할 수 있는 전문가에게 문의하는 것이 좋습니다.

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