제8장
접합기술
최고의 조립 기술 - Part 2

접합 기술
여러 다양한 접합 기술과 앞에서 설명한 조립 기술을 함께 사용하여 플라스틱 부품을 결합할 수 있다.  저렴하고 효과적인 설계를 위해서는 적절한 접합 기술을 선택하고 설계 초기 단계 시 필요한 접합 구조를 면밀히 고려 하여야 한다.

그림.1

접합 조인트는 더 이상의 조립 성분 없이 플라스틱 부품이 영구적으로 조립된 것을 말한다.  접합 방법의 선택 시에는 성형 부품의 모양, 사용할 재료, 비용 효율성, 전체 생산 사이클로의 통합 안정성, 기계적 특성, 미적 요건 등을 고려하여야 한다.

다양한 접합 방법
대량 공업 생산에는 유용한 비용 효율적 접합 방법이 많이 있다. 플라스틱 공업용 부품에 가장 널리 쓰이는 방법에는 다음과 같은 것들이 있다.

-핫 툴 접합
-회전 접합
-진동 접합
-초음파 접합

그밖에 알아 둘 만한 것에는 다음과 같은 것들이 있다.

-고주파 접합
-유도 접합
-고온 기체 접합

새로운 접합 방법도 개발 중에 있으나(예:레이저 접합), 현재 공업적으로 널리 쓰이고 있지는 않다. 이상의 방법은 모두 열(결합 부위의 표면을 용융시킴) 과 압력을 가하는 조립방법이다. 접촉이나 복사를 통해 직접적으로, 또는 내외부의 마찰이나 전기적 효과를 통해 간접적으로 열을 발생시킨다.

그림.2	그림.3
그림.4

적절한 방법의 선택
접합을 우수하고 재현성 있게 하기 위해서는 적절한 접합 방법을 선택하고, 접합 조건을 최적화하며, 조립하고자 하는 부품이 접합 방법을 맞게 설계되었는지 확인해야 한다. 접합용 기계에는 표준장치 이외에도 다양한 접합 작업 수행을 위한 특수 접합 장치가 있다. 접합 방법을 결정하기 전에 기계 제작업체나 수지 공급업체에 문의를 해 보는 것이 좋다.

다양한 접합 특성
이론적으로 모든 열가소성 수지는 접합이 가능하지만 접합 특성은 경우에 따라 상당히 다르다. 비결정성 수지와 결정성 수지를 함께 접합해서는 안 되며, 흡습성 플라스틱(예:나이론)의 경우 수분이 접합성을 떨어뜨리므로 미리 수분을 제거해 주어야 한다. 나이론 부품은 사출 성형 직후에 접합하거나 접합 전까지 건조한 상태로 보관하는 것이 좋다. 유리섬유나 안정제 등의 수지 첨가제에 따라서 접합 특성이 달라질 수도 있다. 비강화 플라스틱의 경우 공정조건과 부품 설계가 적당하면 접합 후의 강도가 원재료의 강도와 거의 같게 할 수 있다. 유리섬유 강화 플라스틱의 경우, 접합 부위의 섬유 분리 및 재배향에 의한 강도의 감소를 고려해야 한다.

적절한 웰드의 설계
우수한 웰드 설계를 위해서는 웰드 프로필을 설계해야 한다. 기본 설계의 경우 그림2 및 그림3의 프로필 이면 충분하나, 접합지역의 미적요소를 고려해야 하는 경우 특별한 설계가 요구된다. 그림4는 리세스를 이용하여 외부 재료를 흡수함으로써 플래시를 보이지 않게 하는 방법을 제시하고 있다. 벽이 얇은 부품은 서로 가이드 핀을 설치하여 벽이 제자리에 고정된 상태에서 필요한 접합 압력을 가할 수 있도록 해야 한다.

그림.5

초음파 접합의 특징
결정성 수지는 매우 뚜렷한 융점을 가지고 있어서 열을 가하면 고체상에서 액체상으로 급속히 변한다. 따라서 결정성 플라스틱의 초음파 접합에는 시어 웰드를 사용하는 것이 좋다(그림5). 연화범위를 갖는 비결정성 플라스틱의 접합시 웰드 설계는 조금 융통성이 있다. 그림6은 근필드 접합과 원필드 접합 방법을 나타내는데, 이들은 초음파 혼이 제품에 진동을 전달하는 접촉점과 접합면까지의 거리에서 차이가 있다. 일반적으로 근필드 접합이 가장 좋으나, 탄성율이 낮은 플라스틱은 반드시 근필드 접합 방법을 사용해야 한다.

그림.6