KR20080062814A

KR20080062814A - 아노다이징을 이용한 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의직사출방법

Info

Publication number: KR20080062814A
Application number: KR1020060138937A
Authority: KR
Inventors: 오병철; 최상기
Original assignee: (주)신영프레시젼; 최상기
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-07-03

Abstract

본 발명은 아노다이징 처리를 한 알루미늄판에 열가소성 수지를 사출하여 알루미늄판과 열가소성 수지간의 접합력을 향상시킬 수 있는 아노다이징을 이용한 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법에 관한 것으로, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 아노다이징 전처리 공정을 통해 알루미늄판의 표면에 기공(pore)을 형성하는 단계; 상기 아노다이징된 알루미늄판을 금형에 고정하는 단계; 및 상기 알루미늄판에 열가소성 수지를 사출하는 단계를 포함한다.

알루미늄, 열가소성 수지, 사출

Description

아노다이징을 이용한 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법{Direct injection method of thermoplastics on aluminium plate using anodizing}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 직사출방법의 블럭도이다.

도 2는 본 발명에서 사용되는 아노다이징 장치의 개략도이다.

도 3은 도 2의 아노다이징 장치에 의해 아노다이징 처리된 핸드폰 케이스의 사시도이다.

도 4는 본 발명에서 사용되는 열가소성 수지를 사출하기 위한 사출기 및 금형의 단면도이다.

도 5는 도 4의 금형에 의해 완성된 핸드폰 케이스의 사시도이다.

도 6은 도 5의 핸드폰 케이스의 외표면에 코팅한 상태의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 알루미늄 케이스 20: 내피

21: 후크 30: 인서트부재

100: 전해액탱크 110: 급전기

120: 도전클립 130: 반송기

140: 홀더 150: 음극판

200: 사출기 210: 오리피스

211: 주입관 212: 주입관안내핀

220: 변형코어 300: 상부금형

301: 인서트부재 고정핀 310: 하부금형

320: 흡착공

본 발명은 아노다이징을 이용한 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아노다이징 처리를 한 알루미늄판에 열가소성 수지를 사출하여 알루미늄판과 열가소성 수지간의 접합력을 향상시킬 수 있는 아노다이징을 이용한 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법에 관한 것이다.

산업의 발달로 인하여 여러가지 전자제품이 출시되고 있으며, 그 중에서도 크게 진보되고 있는 분야가 휴대폰이다.

최근 휴대폰의 기술분야에서는 슬림형 휴대폰의 개발이 활기를 띠고 있으며, 이를 위한 기계장치의 크기 축소에 대한 연구를 하고 있다.

또, 전자제품에서 외관을 미려하게 하고, 제품의 보호 및 경량화를 위해 알 루미늄합금을 많이 사용하고 있다. 그러나, 알루미늄합금의 경우 절연체가 아니므로, 그 내측에 절연체가 삽입되어야 한다.

따라서, 알루미늄합금과 절연체의 두께로 인한 제품두께의 상승이 문제가 되고 있다.

또한, 알루미늄합금과 절연체의 접합을 위해서 종래에는 접착제 또는 접착필름을 사용하고 있으나, 양자 모두 열에 약하고 부착력이 낮아서, 알루미늄합금과 절연체의 접합된 제품의 품질을 신뢰할 수 없었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 아노다이징 처리를 한 알루미늄판에 열가소성 수지를 사출하여 알루미늄판과 열가소성 수지간의 접합력을 향상시킬 수 있는 아노다이징을 이용한 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법을 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 아노다이징 전처리 공정을 통해 알루미늄판의 표면에 기공(pore)을 형성하는 단계; 상기 아노다이징된 알루미늄판을 금형에 고정하는 단계; 및 상기 알루미늄판에 열가소성 수지를 사출하는 단계를 포함하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법이다.

상기 열가소성 수지의 사출 후에, 상기 알루미늄판의 노출된 면을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 아노다이징 전처리공정은, 알루미늄판을 산용액으로 산탈지하는 단계; 산탈지된 알루미늄판을 화학샌딩하는 단계; 및 상기 화학샌딩된 알루미늄판을 산용액 내에서 아노다이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 아노다이징하는 단계 후에, 실링첨가제로 실링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 실링하는 단계 전에 금속염료로 알루미늄판을 착색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 산탈지는 황산용액에 의하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 화학샌딩은 인산 및 구연산을 첨가한 인산용액에 의하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 아노다이징은 황산용액 내에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 알루미늄판을 금형에 고정하기 전에, 상기 알루미늄판 및 상기 금형을 예열하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 금형에는 상기 알루미늄판을 고정하기 위한 흡착기가 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 경우 알루미늄합금과 열가소성수지로 이루어지는 핸드폰 케이스를 실시예로 하였다.

도 1은 본 발명에 따른 아노다이징을 이용한 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법의 블럭도이다.

먼저, 알루미늄케이스(10)를 제조한다(S100). 일반적으로 박형의 알루미늄케이스의 제조에는 프레스와 블랭킹을 이용하거나, 다이캐스팅이 사용된다.

그리고, 상기 알루미늄케이스(10)를 직사출하기 위한 전처리로서, 아노다이징 전처리공정을 실시한다(S200).

상기 아노다이징 전처리 공정의 최초단계는 산탈지이다.

상기 산탈지는 황산용액으로 행한다. 실시예에서 황산용액은 농도가 10중량%이며, 온도는 55~65℃, 30~60초간 행하였다.

산탈지를 통해 알루미늄케이스(10) 표면에 붙어있는 불순물이 제거된다.

그리고, 수세후, 화학샌딩을 한다.

상기 화학샌딩은 첨가제를 함유하는 인산용액을 사용한다. 상기 첨가제로는 인산 및 구연산을 사용할 수 있다.

실시예에서, 상기 화학샌딩은 95중량%의 인산용액에, 10중량%의 인산과, 5중량%의 구연산을 함유시키고, 100~120℃에서 1~3분간 행하였다.

상기 화학샌딩에 의해 상기 알루미늄케이스(10)의 표면조도가 향상된다.

그리고, 수세후, 아노다이징을 한다.

상기 아노다이징은 황산용액 내에서 실시하며, 도 3과 같은 아노다이징 장치에 의해 이루어진다.

아노다이징 장치는 상기 알루미늄케이스(10)를 잡을 수 있는 홀더(140)와, 상기 홀더(140)와 일체로 되어 상기 알루미늄케이스(10)를 이송하는 반송기(130)와, 상기 알루미늄케이스(10)에 전기를 공급하는 급전기(110) 및 상기 알루미늄케이스(10)에 맞닿는 도전클립(120), 그리고 황산용액이 담겨진 전해액탱크(100)에 설치되는 음극(150)을 포함하여 이루어진다.

실시예에서는 150~160g/L의 황산용액을 20~22℃에서 50~60분간 17V의 전기를 공급하였다.

따라서, 상기 알루미늄케이스(10)를 양극에 걸고 상기 전해액탱크(100) 내에서 전해하면, 양극에서 발생하는 산소에 의해서 소지금속과 대단한 밀착력을 갖인 산화피막(산화알미늄 : Al₂O₃)을 형성시킨다.

상기 산화피막은 10~100μ이상의 피막두께가 형성되고, 상기와 같은 황산용액하에서의 아노다이징에 의하면 상기 산화피막에 기공이 형성된다.

즉, 알루미늄을 양극에서 전해하면 알루미늄 표면의 반은 침식되고, 반은 산화알미늄 피막이 형성되는 것이다.

상기 기공은 조밀하게 형성되므로, 알루미늄케이스(10)를 흡착작용이 우수한 재료로 바꾸게 된다.

그리고, 수세후, 금속염료로 착색할 수 있다. 상기 금속염료는 공지의 것을 사용할 수 있다.

실시예에서는 2~15g/L의 유리산(游離酸)형 크롬금속 염료를 용해한 용액에서 50~60℃에서 1~60분간 실시하였다.

상기 착색과정은 생략될 수 있으며, 이 경우 알루미늄합금 고유의 금속색이 나타나게 된다. 또 상기 착색과정에 소요되는 시간에 따라 상기 알루미늄케이스(10)의 색의 진하기가 달라진다.

그리고, 수세후 실링을 한다. 실링은 상기 아노다이징에 의한 기공을 메우는 봉공역할을 하며 표면에 칼라착색을 하기 위함이다.

상기 실링은 H₂₉₈(수용성 니켈)을 이용하였다.

실시예에서는 상기 2~3중량%의 H₂₉₈ 수용액에서 80~90℃에서 40~80초간 시행하였다.

그리고, 수세후, 건조하였다.

실시예에서 건조는 50~70℃에서 10분간 시행하였다.

상기와 같은 아노다이징 전처리 공정을 거친 상기 알루미늄케이스(10)를 금형에 고정하고 열가소성 수지사출을 실시한다.(S300)

상기 금형은 상부금형(300)과 하부금형(310)을 포함하여 이루어져 있으며, 내부에 상기 알루미늄케이스(10)를 설치할 수 있는 공동이 형성된다.

상기 하부금형(310)에는 상기 알루미늄케이스(10)를 안착시킬 수 있도록 상기 알루미늄케이스(10) 하측에서 부압을 제공하는 흡착기(320)이 설치된다.

그리고, 핸드폰케이스의 경우 다른 부품과의 결합을 위해 암나사산이 형성된 인서트부재(30)을 포함한다.

따라서, 상기 상부금형(300)에는 상기 인서트부재(30)를 정위치에 배급고정시키는 인서트부재 고정핀(301)이 설치된다.

상기 공동에 열가소성 수지를 공급하기 위한 사출기(200)가 상기 금형 위에 설치된다.

상기 사출기(200)는 원재료인 용융된 열가소성 수지를 공급받는 오리피스(210)와, 상기 오리피스(210)와 일체로 연결된 주입관(211)과, 상기 주입관(211)을 보호하는 주입관안내핀(212)을 포함한다.

상기 주입관(211)은 상기 공동까지 연통된다.

상기 열가소성 수지로는 폴리아미드(Polyarylamide) 계열의 단품 또는 폴리아릴아미드(Polyarylamide) 계열의 혼합물을 사용한다. 상용화된 제품으로는 IXEF SERIES를 사용할 수 있다.

그리고, 상기 핸드폰케이스의 경우 다른 부품과의 결합을 위한 후크(21)가 설치될 필요가 있으며, 이를 형성하기 위해 상기 사출기(200)에 변형코어(220)를 설치하였다.

상기와 같은 금형으로 열가소성 수지를 직사출한 결과물은 도 4에 도시된 바와 같다.

이 때, 상기 알루미늄케이스(10)와 상기 열가소성 수지로 형성되는 내피(20)의 부착성을 높이기 위해, 상기 알루미늄케이스(10) 및 상기 금형을 예열한다.

실시예에서는 110~130℃로 예열하였다. 그리고, 상기 주입관(211)의 온도는 250~290℃ 하고, 사출압력은 245~280Mpa로 하였다.

사출이 완료되면, 상기 금형으로부터 상기 알루미늄케이스(10)를 취출한다.

그리고, 부가적으로 상기 알루미늄케이스(10)의 외표면에 칼라코팅을 할 수 있다.

상기 칼라코팅은 산화물(SiO2, TiO2, 지르코늄, ITO(인디옴틴옵사이드))로 상기 알루미늄케이스(10)의 외표면에 증착한다.

이하, 상술한 본 발명의 직사출방법의 실시예에 따른 결과물의 실험결과에 대하여 설명한다.

먼저, 인장강도 테스트(인장강도 테스트기에 의한 시험)로, 0.5mm의 두께에 후크(21)와 상기 알루미늄케이스(10) 사이의 접착성을 확인하기위해 인장강도 테스트 결과 접착부가 떨어지지 않았다.

상기 후크(21)의 사출물 레진이 부러지거나, 찢어지는 경우는 있었으나, 상기 후크(21)는 상기 알루미늄케이스(10)와 떨어지지 않았다.

그리고, 열충격 테스트기에 의한 인장력 테스트로 챔버 테스트기에 의한 시험하였다.

시험조건은 -24~75℃도에서 2시간 사이클로 72시간 테스트 후, 인장강도 테스트기에 의한 인장강도 테스트 실시, 170cm에서 낙하테스트 실시, 양끝단부를 잡고 45도 각도로 비틀기 시험실시하였다.

테스트 결과, 상기 알루미늄케이스(10)와 상기 내피(20)가 떨어지지 않고 유효하게 부착된 상태를 유지하였다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명을 통하여, 알루미늄판에 열가소성 수지를 직접적으로 사출하여 제품을 생산할 수 있으며, 제품의 테스트 결과 상당히 우수한 기계적 성질을 가지는 것으로 나타났다.

따라서, 본 발명은 슬림형 전자제품의 케이스의 제조를 위하여 널리 사용하게 될 것이다.

Claims

아노다이징 전처리 공정을 통해 알루미늄판의 표면에 기공을 형성하는 단계;

상기 아노다이징된 알루미늄판을 금형에 고정하는 단계; 및

상기 알루미늄판에 열가소성 수지를 사출하는 단계를 포함하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지의 사출 후에, 상기 알루미늄판의 노출된 면을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제1항에 있어서, 상기 아노다이징 전처리공정은,

알루미늄판을 산용액으로 산탈지하는 단계;

산탈지된 알루미늄판을 화학샌딩하는 단계; 및

상기 화학샌딩된 알루미늄판을 산용액 내에서 아노다이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제3항에 있어서, 상기 아노다이징하는 단계 후에, 실링첨가제로 실링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제4항에 있어서, 상기 실링하는 단계 전에 금속염료로 알루미늄판을 착색하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제3항에 있어서, 상기 산탈지는 황산용액에 의하는 것을 특징으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제3항에 있어서, 상기 화학샌딩은 인산 및 구연산을 첨가한 인산용액에 의하는 것을 특징으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제3항에 있어서, 상기 아노다이징은 황산용액 내에서 이루어지는 것을 특징 으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제1항에 있어서, 상기 알루미늄판을 금형에 고정하기 전에, 상기 알루미늄판 및 상기 금형을 예열하는 것을 특징으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.
제1항에 있어서, 상기 금형에는 상기 알루미늄판을 고정하기 위한 흡착기가 설치되는 것을 특징으로 하는 알루미늄판에 대한 열가소성 수지의 직사출방법.