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CB 처리 – Chemical Bonding –

 

독자적인 화학처리 기술인 CB처리로
금속, 유리, 세라믹스와 수지의 접합 일체화

금속, 유리, 세라믹스와 수지의 접합 일체화
‘접합되지 않는 문제’를 해결합니다!
CB처리는 부품표면에 화학처리를 실시하여 수지와 결합가능한 구조를 지닌 화학물(분자접합 화학물)을 부품표면과 화학결합시켜, 나아가 표면의 분자접합 화합물과 수지분자를 화학결합 시킴으로써 부품과 수지를 접합 및 일체화시키는 기술입니다.

실란 커플링제는 이종류의 재료접합에서 뛰어난 성능을 발휘합니다. CB처리도 마찬가지로 화학적 결합을 실시하지만 두가지 독자기술, 즉 실리콘계 분자접합 화합물의 독자개발 그리고 반응성 관능기의 설계기술(전처리기술)을 이용함으로써 실란 커플링제를 능가한 접합강도를 실현하고 있습니다.
또한 부품표면에 요철을 만들어 앙카(anchor)효과로 수지를 접합하는 기술과는 별개의 기술이며, 다양한 독자적인 특징을 보유하고 있는 것이 특징입니다.

韓国語 CB処理概念図.png

접합 가능한 주요부재
【기 재】     【수 지】
・각종금속   ・열가소성 수지
・세라믹스    (PA, PC-ABS, PC, PBT 등)
・유리    ・열경화성 수지
・도금재      (실리콘, 에폭시, 불포화 폴리에스터 등)
・금속박     ・필름
(PP, PE, PC, PI 등)

CB처리기술의 주요특징

결정성 수지뿐만 아니라 비결정성 수지, 열경화성 수지도 사용가능하며 열용착법으로도 접합 가능합니다.
●화학결합으로 수지를 유리, 세라믹스, 금속 등에 강력하게 접합
●열가소성 수지뿐만 아니라, 열경화성 BMC재료에 의한 절연, 실링(sealing)과 경화 전의 SMC, FRP등의 시트에도 적용가능
●동박, 금도금 부품 등 전자재료와 세라믹스 기판, 알루마이트(almite) 부재 등에 수지 접합 및 일체화
●접합방법으로는 임펄스 히터, 레이저 등에 의한 용착법도 사용가능

CB처리: 각종 부재와의 접합사례

CB처리를 실시한 각종부재와 수지접합의 주요사례를 소개합니다.

각종 부재와 수지접합

●모바일 제품의 알루미늄, 마그네슘 합금제 케이스와 내부 샤시의 안테나 수납부에 폴리아미드와 PC-ABS수지 커버 일체화
●알루마이트 가공한 PC케이스에 폴리아미드, PC-ABS수지제 부품 일체화
●알루미늄박에 폴리아미드, 폴리이미드 수지필름을 라미네이트. 각종접착제를 사용하는 드라이 라미네이트, 열용융성 접착필름을 사용하는 열 라미네이트 등에 효과적
●동박에 미경화 SMC시트를 깔고 열경화시켜 기판을 제작

수지로 동종또는 이종 재료 접합

수지 부재를 통해 CB처리한 동종 또는 이종 재료를 접합시킬 수 있습니다.
●세라믹스 기판과 동박을, 열경화성 SMC시트로 접착
●히트싱크에 실리콘 방열시트를 통해 CPU를 접착
●냉간압연강판과 알루미늄판을 수지성형부품으로 접합. 전식을 방지.

CB처리: 화학적 접합의 메커니즘

(1) [1단계: 반응기 형성]

먼저 前처리로서 일반적인 도금공정과 마찬가지로, 금속 및 기타 재료에 부착된 기름기 등을 알카리 등으로 탈지 및 세정합니다.
금속, 유리, 세라믹스 표면은 첨가성분의 편석 등이 있어 반드시 균일하다고 볼 수 없기 때문에, 화학적 세정으로 편석물을 제거해 가급적 균일하도록 만든 뒤, 깨끗한 표면을 약제처리함으로써 반응성 관능기를 형성합니다.
예를 들어 아래 그림과 같이 재료표면에 OH기를 형성합니다.

(2) [2단계: 접합 화학물의 접합]

그 다음에 재료표면에 접합 화합물을 코딩해 재료표면에 형성된 반응성 관능기(아래 그림에서는 그 사례로서 OH기)에 접합 화합물을 반응 및 결합시킵니다.
이로써 재료표면의 반응성 관능기에 접합 화합물 분자가 화학적으로 결합됩니다. 아래 그림처럼 금속 및 기타 재료에 이식한 접합 화합물의 반응성 끝부분이 수지분자의 끝부분과 화학결합을 기다리는 상태가 됩니다.


CB처리: 알루미늄 라미네이트 필름과 금속의 접합

알루미늄박의 라미네이트 필름과 스테인리스의 접합강도 데이터를 표시합니다.

[CB처리에 의한 필링테스트(peeling test) 데이터]

1. 알루미늄박/접착제/PA필름
필링속도 300mm/분
경화온도 50℃ × 10일 ~ 6N/15mm
경화온도 100℃ × 2일 ~ 9N/15mm
2. 용착법
필링속도 30mm/분
SUS304판/PP필름(접착제 없음) 27N/15mm
SUS304판/PE필름(접착제 없음) 22N/15mm

[사진]
스테인리스+알루미늄 라미네이트(알루미늄박+PE) 접합사례

컵형태의 스테인리스에 알루미늄 라미네이트 필름을 접합.


CB처리: 접합강도 데이터

각종 부재와 수지, 수지를 이용해 동종 및 이종 재료를 접합한 경우의 전단 인장강도가 아래표에 나타나 있습니다.

폴리아미드 수지, PBT수지는 부재에 CB처리를 하지 않으면 접합이 전혀 안되지만, CB처리를 통해 위 표와 같이 높은 접합강도를 얻을 수가 있습니다.
또한 다른 기술로는 수지를 접합시킬 수 없는 알루마이트 처리재와 유리를 대상으로 한 CB기술의 접합강도도 표시했습니다. 알루미늄, 알루마이트 처리재, 유리의 파괴상태는 응집파괴이며, 접합계면 근방의 수지 내에서 파괴가 발생했습니다. 동과 PBT수지의 접합에서는 8.7MPa에서 PBT수지가 파괴돼, 계면의 접합강도는 이보다 높은 것으로 나타났습니다.
세라믹스의 알루미나와 이종재료인 알루미늄 판재를 열경화성 수지재로 접합한 경우, CB처리를 실시하지 않은 경우는 낮은 강도에서 접합계면이 벗겨졌지만, 알루미나와 알루미늄재에 CB처리를 실시해 접합시킨 경우에는 20MPa가량의 강도를 얻을 수 있었습니다.
에폭시 접착제의 기초처리로서 냉간압연강판과 SUS재에 CB처리를 실시한 경우에는 강도향상이 크게 관찰됐습니다. 금속재료와 에폭시 접착제 계면에서의 화학결합이 강도향상에 유효하다고 볼 수 있습니다.


CB처리: 알루미늄재와 열경화성 에폭시계(系) 프리프레그(prepreg)의 접합

알루미늄판과 열경화성 에폭시계 프리프레그를 아래와 같이 구성해 화학적으로 접합시켜, 접합강도를 측정한 결과가 표에 나타나 있습니다.

열프레스 경화조건: 180℃ × 5MPa(하중) × 85분
전단 인장 시험: 인장속도: 5mm/분


CB처리: 니켈도금에 대한 화학적 접합기술의 효과

CB처리는 도금도 처리할 수 있으며, 아래와 같은 접합강도를 얻을 수 있습니다.
니켈도금만이 아니라, 나아가 ABS수지에도 CB처리를 실시함으로써 11~13MPa까지의 접합강도 향상이 이미 실현돼 있습니다.

용착시간: 15초/ 가압력: 20N/cm2
전단 인장 시험 인장속도: 5mm/분


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