KR20180104981A - 표면처리, 사출 및 열압착을 방식을 이용한 이종접합 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면처리, 사출 및 열압착을 방식을 이용한 이종접합 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 대상기판의 표면처리를 통해 상기 대상기판의 표면에 화학 작용기가 부착된 요철을 형성하는 단계; 사출 공정을 이용하여 상기 대상기판의 표면에 열가소성 폴리머를 코팅하는 단계; 및 상기 열가소성 폴리머와 플라스틱 재질의 대상물질을 열압착하여 접합하는 단계를 포함하는 표면처리, 사출 및 열압착을 방식을 이용한 이종접합 방법이 제공된다.

Description

표면처리, 사출 및 열압착을 방식을 이용한 이종접합 방법{Heterojunction method using surface treatmen, injection and thermocompression}

본 발명은, 표면처리, 사출 및 열압착을 방식을 이용한 이종접합 방법에 관한 것이다.

최근 전 세계적으로 자원 고갈로 인한 에너지 절약과 환경 문제에 관한 규제 강화는 환경 친화적인 소재 개발의 필요성을 가속화시키고 있다. 이러한 추세는 자동차 산업을 포함한 운송 산업도 예외가 아니다. 또한, 기본적으로 단순히 성능이 좋으면서도 값이 저렴한 제품이 아니라, 소비자와 사회의 요구에 부합되는 고기능성 소재의 개발이 필요하다.

경량화를 위한 고기능성 소재를 자동차에 적용하기 위해서는 메탈과 유리소재 또는 메탈과 CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic)와 같이 서로 다른 성질의 재료를 접합하는 것이 필요하다.

이를 위해, 현재는 프라이머나(primer)나 접착제를 이용하여 이종재료를 접합한다. 하지만, 접합강도 이슈 및 프라이머와 접착제의 환경문제로 이를 대체하는 기술이 필요하다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고, 접합력이 우수하며 친환경적인 표면처리, 사출 및 열압착을 방식을 이용한 이종접합 방법을 제안하고자 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대상기판의 표면처리를 통해 상기 대상기판의 표면에 화학 작용기가 부착된 요철을 형성하는 단계; 사출 공정을 이용하여 상기 대상기판의 표면에 열가소성 폴리머를 코팅하는 단계; 및 상기 열가소성 폴리머와 플라스틱 재질의 대상물질을 열압착하여 접합하는 단계를 포함하는 표면처리, 사출 및 열압착을 방식을 이용한 이종접합 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 열가소성 폴리머와 플라스틱 재질의 대상물질을 접합시키기 때문에 접합력을 한층 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상기판의 표면처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 폴리머 필름 코팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열압착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열압착 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리와 CRFP의 접합을 위한 열가소성 폴리머 복합체의 열팽창 계수를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈과 CRFP의 접합을 위한 열가소성 폴리머 복합체의 열팽창 계수를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 이종접합 시 접합력을 높이기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 대상기판의 표면처리를 통해 대상기판의 표면에 마이크로 또는 나노 크기의 요철을 형성한다.

또한, 요철에는 이후 설명하는 열가소성 폴리머와의 접합력을 높이기 위해 화학 작용기가 부착된다.

여기서, 대상기판은 철, 메탈 또는 유리소재일 수 있다.

표면 처리는 산처리(acid)나 피라나(piranha)처리와 같은 wet etching, 특정 기체 source를 사용한 플라즈마 처리와 같은 dry etching을 포함할 수 있다.

다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이 대상기판의 표면에 사출공정을 통해 열가소성 폴리머 필름을 코팅한다.

필름의 두께는 0.1㎛ 내지 10mm일 수 있다.

이후, 열압착 공정을 통해 대상기판의 열가소성 폴리머 필름과 대상물질을 접합한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 대상물질이 CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastic)와 같이 플라스틱 재질인 경우에는 대상물질에 대한 별도의 처리 없이 바로 열압착 공정이 수행된다.

도 4는 대상물질이 플라스틱 재질이 아닌 경우의 이종접합 과정을 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 유리소재와 철 또는 메탈로 이루어진 대상기판을 접합하고자 하는 경우, 유리소재의 표면처리를 통해 화학 작용기가 부착된 요철을 형성하고, 이후 열가소성 폴리머 필름을 코팅한다.

본 발명에 따르면, 표면처리, 사출 및 열압착 공정을 순차적으로 수행하여 서로 다른 재질로 이루어진 물질간 접합력을 높일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 표면처리 후 사출공정 및 코팅공정으로 코팅막을 이루는 열가소성 폴리머는 기존의 열가소성 폴리머보다 열팽창률이 낮은 열가소성 폴리머 복합체이다.

일반적으로 유리의 열팽창 계수는 6~9 (10^-6/K)이고, CRFP의 열팽창 계수는 1~5 (10^-6/K)이며, 열가소성 폴리머의 열팽창 계수는 80~100 (10^-6/K)이다.

그러나 이처럼 열팽창 계수의 차이가 나는 경우 오랜 시간이 지나면 접합면이 불량해지는 문제점이 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 열가소성 폴리머 복합체는 이종 접합 물질 각각의 열팽창 계수의 사이값을 갖도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리와 CRFP의 접합을 위한 열가소성 폴리머 복합체의 열팽창 계수를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 기존의 열가소성 폴리머에 silica, boron nitride와 같은 필러(filler)를 첨가하여 열가소성 폴리머 복합체를 생성하고, 열팽창 계수를 낮추게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 필러 첨가를 통해 유리와 CRFP 사이에 열팽창 계수가 2~5 (10^-6/K)가 열가소성 폴리머 복합체를 게재하여 이종 접합을 수행할 수 있다.

또한, 이종 접합 물질 중 하나가 메탈이고, 다른 하나가 CRFP인 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 메탈과 CRFP 사이에 열팽창 계수가 3~6 (10^-6/K)가 열가소성 폴리머 복합체를 게재하여 이종 접합을 수행할 수 있다.

메탈과 CRFP를 접합하는 경우, 메탈의 열팽창 계수에 따라 유리에 비해 높은 열팽창 계수를 갖는 열가소성 폴리머 복합체가 이용될 수 있다.

본 실시예에 따르면 열가소성 폴리머 복합체의 열팽창 계수 조절을 위해, silica, boron nitride와 같은 필러는 5 내지 95 중량 퍼센트가 첨가될 수 있다.

상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (1)

1. 대상기판의 표면처리를 통해 상기 대상기판의 표면에 화학 작용기가 부착된 요철을 형성하는 단계; 사출 공정을 이용하여 상기 대상기판의 표면에 열가소성 폴리머를 코팅하는 단계; 및 상기 열가소성 폴리머와 플라스틱 재질의 대상물질을 열압착하여 접합하는 단계를 포함하는 표면처리, 사출 및 열압착을 방식을 이용한 이종접합 방법
   
   

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