플라스틱 제품을 서로 용접하는 방법에 관한 모든 것

소개

플라스틱은 생활화학제품 포장, 의료기기, 자동차 및 일상용품에 널리 사용됩니다. 이 글에서는 이러한 플라스틱 접합 기술을 간략히 소개합니다. 금속 용접과 달리 플라스틱을 서로 접합하는 방법은 다양합니다.

플라스틱 연결 유형

접착식 연결: 접착식 연결

접착 연결이란 접착제로 동종 또는 이질적인 물체의 표면을 연결하는 기술을 말합니다. 접착제는 인터페이스의 접착과 응집력을 통해 두 개 이상의 플라스틱 구성 요소를 만드는 기능을 말합니다. 또는 재료를 서로 연결하는 천연 또는 합성, 유기 또는 무기 물질의 종류를 통칭하여 접착제라고도 하며, 일반적으로 접착제로도 불립니다. 간단히 말해, 접착제는 접착력을 통해 서로 결합할 수 있는 물질입니다.

솔벤트 연결: 솔벤트 연결

용제가 플라스틱 표면을 녹여 두 플라스틱 표면 사이의 재료를 섞는 방식입니다. 용제가 증발하면 접합부가 형성됩니다. 플라스틱 표면 준비에서는 모든 오염물을 제거해야 합니다. 플라스틱 부품을 제대로 준비하지 않으면 용제 용접이 실패합니다.

용제 용접은 용제를 사용하여 비결정성 열가소성 소재를 부드럽게 만드는 공정입니다. 용제가 완전히 소모되거나 증발하면 연결이 완료됩니다. 연결은 용접되는 플라스틱의 용해를 통해 이루어집니다.

조인트에 일정량의 모재 성분이 포함되어 있으면 강도가 더 높아집니다. 솔벤트는 연결 부위의 틈을 메워야 합니다. 이 방법은 PE, PP, 불소수지 등에는 사용할 수 없습니다.

조인트의 강도는 모재의 강도에 도달할 수 있습니다. 필요한 용접 장비가 간단하고 조작이 매우 간단하며 비용도 저렴합니다.

용접 속도가 느리고 증발하는 데 오랜 시간이 걸리며 일부 용제는 독성이 있고 인체에 유해하므로 보호를 고려해야 합니다.

주로 사용되는 도구는 주사 바늘, 테스트 도구, 침지 용기 등, 클램핑 도구, 건조 장치, 용매 회수 장치 등입니다.

패스너 연결

패스너 연결은 압입식 패스너, 셀프 태핑 나사 및 볼트 연결을 포함하여 플라스틱 부품을 연결하기 위해 패스너를 적용하는 것을 말합니다. 흔히 말하는 압입식 패스너는 스템의 특정 돌출부와 플라스틱 캐비티 사이에 간섭 맞춤을 형성하여 플라스틱 부품을 연결합니다. 셀프 태핑 나사는 셀프 태핑 나사를 사용하여 나사 구멍을 뚫지 않고 연결합니다.

힌지 연결

플라스틱 힌지는 일체형 통합 힌지, 일체형 2피스 힌지, 일체형 3피스 결합 힌지의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 일체형 일체형 힌지는 다른 추가 부품 없이 두 개의 부품을 전체적으로 성형하여 구현합니다. 두 개의 일체형 힌지는 먼저 성형으로 두 개의 개별 플라스틱 부품으로 가공한 후 조립을 통해 연결합니다. 멀티피스 힌지는 두 개의 개별 플라스틱 부품을 가공하는 것 외에도 로드 또는 금속 힌지 부품과 같은 추가 부품을 사용해야 합니다. 장점은 반복적으로 열고 닫을 수 있고 통합 경첩은 일반적으로 상자 안에 또는 내부에 가깝게 설계되어 부품의 전체 크기를 줄일 수 있다는 점이며 단점은 성형을위한 금형이 높은 정밀도를 필요로하고 일반적으로 복잡하여 광범위한 개발 경험이 필요하다는 것입니다. 이동식 힌지의 합리적인 설계.

인서트 몰딩

인서트 성형은 서로 다른 재료로 미리 준비한 인서트를 사출 금형에 넣은 다음 수지를 주입하는 성형법입니다. 용융 재료가 인서트와 결합하고 굳어 일체형 제품을 만듭니다. 나사산 인서트는 플라스틱 부품에 나사산을 만드는 주된 방법이며 셀프 태핑 나사보다 높은 체결 강도를 제공합니다. 인서트는 금속뿐 아니라 천, 종이, 전선, 플라스틱, 유리, 목재, 와이어 코일, 전기 부품 등도 포함합니다. 인서트 성형은 수지의 절연성과 금속의 전도성을 결합해 전기 제품의 기본 기능을 충족하는 성형품을 생산합니다. 금형 내 인서트 사출 성형 장식 기술은 IMD(In-Mold Decoration)로, 현재 국제적으로 널리 쓰이는 표면 장식 기술입니다. 주로 가전제품의 장식·기능 제어 패널, 자동차 계기판, 에어컨 패널, 휴대전화 케이스와 렌즈, 세탁기, 냉장고 등에 사용됩니다. IMD는 인쇄된 장식 시트를 금형에 넣고 성형 시트 뒷면에 수지를 주입하여 수지와 시트를 일체로 결합·고화하는 기술입니다.

인서트 몰딩의 가장 큰 장점은 수지의 쉬운 성형성 및 구부러짐과 금속의 강성, 강도 및 내열성을 결합하여 복잡하고 정교한 금속-플라스틱 통합 제품을 만들 수 있다는 점입니다.

멀티 파트 몰딩

2색 사출 성형이라고도 하는 멀티 파트 성형은 두 가지 색상의 플라스틱을 동일한 금형에 사출하는 성형 방법을 말합니다. 플라스틱 부품을 두 가지 색상으로 만들 수 있으며 플라스틱 부품에 규칙적인 패턴이나 불규칙한 모아레 같은 색상을 표현하여 플라스틱 부품의 실용성과 심미성을 향상시킬 수 있습니다.

아래 그림은 2 색 사출 성형의 원리를 보여줍니다. 두 개의 배럴이 있으며 각 배럴의 구조와 용도는 일반 사출 성형 배럴과 동일합니다. 각 배럴에는 노즐에 연결된 자체 채널이 있습니다. 노즐에서 성형 할 때 용융 재료가 배럴에서 가소 화 된 후 용융 재료는 개폐 밸브를 통해 노즐의 전면 시퀀스로 들어가 재료의 비율을 배출합니다. 노즐에서 금형 캐비티로 주입됩니다. 다양한 색상 혼합 효과를 가진 다양한 플라스틱 제품을 사용할 수 있습니다.

성형 스레드 성형

성형 나사 연결은 사출 금형 설계를 통해 플라스틱 부품에 나사산을 직접 형성하여 동일한 톱니 프로파일, 공칭 직경 및 기타 매개 변수를 가진 다른 나사산과 나사산 연결을 달성하는 것을 말합니다.

플라스틱 제품의 나사산은 외부 나사산과 내부 나사산의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 외부 스레드는 일반적으로 슬라이더를 사용하여 탈형하는 반면 내부 스레드는 비틀기 방법을 사용하여 탈형합니다. 그 중 외부 스레드 구조는 비교적 간단합니다. 제품이 형성된 후 플라스틱 제품에 파팅 라인 자국이 남습니다. 분할 선 표시가 분명하면 제품의 외관과 실의 조정에 영향을 미칩니다. 원리는 경사 가이드 기둥의 작용에 의해 미끄러져 열린 다음 배출 핀이 제품을 배출하는 것입니다. 내부 스레드 몰드는 다음과 같이 나눌 수 있습니다:

1. 강제 스레드 제거 구조(비회전형).

2. 비강제 실 제거(로터리 타입). 현재 성형 스레드는 주로 병뚜껑 생산에 사용됩니다.

탭 스레드 연결

플라스틱 탭 나사 연결은 플라스틱 부품에 구멍을 뚫은 다음 탭핑하여 나사산을 만든 다음 이 나사산을 사용하여 다른 부품에 연결하는 것을 말합니다. 이 방법은 금속과 유사합니다.

이 공정의 장점은 플라스틱 부품의 모양에 대한 요구 사항이 없으며 정밀 공작 기계를 통해 정확한 위치의 구멍을 얻을 수 있다는 것입니다.

압력 맞춤

압력 맞춤은 포스 맞춤, 간섭 맞춤, 수축 맞춤이라고도 합니다. 조립 관계가 간섭 맞춤인 샤프트와 구멍은 특정 압력 하에서 함께 조립됩니다. 구멍을 가열하여 구멍을 확대하거나 샤프트를 냉각할 수도 있습니다. 두 부품 사이의 조립은 샤프트의 크기를 줄임으로써 수행됩니다. 조립 후 두 부품이 같은 온도로 돌아오면 간섭 맞춤이 발생합니다. 연결된 플라스틱 부품의 구멍과 샤프트의 탄성 변형을 활용하며 조립 후 일정한 토크 또는 축력을 전달할 수 있습니다.

스냅 연결

버클은 한 부품과 다른 부품을 임베디드 연결하거나 전체적으로 잠그는 데 사용되는 메커니즘입니다. 일반적으로 플라스틱 부품의 연결에 사용되며, 그 재질은 일반적으로 어느 정도의 유연성을 가진 플라스틱 재질로 구성됩니다. 스냅 연결의 가장 큰 특징은 설치와 분해가 쉽고 도구 없이도 분해할 수 있다는 점입니다.

일반적으로 버클은 포지셔닝 부품과 패스너로 구성됩니다. 포지셔닝 부품의 기능은 버클이 설치 중에 부드럽고 정확하고 빠르게 설치 위치에 도달하도록 안내하는 것입니다. 패스너의 기능은 버클을 베이스 본체에 고정하고 사용 중에 버클이 떨어지지 않도록 하는 것입니다. 다양한 사용 상황과 요구 사항에 따라 패스너는 탈착식 패스너와 비탈착식 패스너로 나뉩니다. 탈착식 패스너는 일반적으로 특정 분리력이 가해지면 버클이 풀리고 두 연결 부품이 분리되도록 설계됩니다. 이러한 종류의 버클은 자주 분해해야 하는 두 부품을 연결하는 데 자주 사용됩니다. 비분리형 패스너는 두 부품을 분리하기 위해 패스너를 인위적으로 구부려야 합니다. 주로 사용 중에 분해하지 않고 부품을 연결하고 고정하는 데 사용됩니다.

플라스틱 리벳팅

리벳 용접 공정은 특히 서로 다른 재료로 만들어진 부품(예: 플라스틱과 금속)을 결합하는 데 사용됩니다. 한 부분에는 다른 부분의 구멍으로 확장되는 리벳 포스트가 있습니다. 그런 다음 플라스틱의 냉간 흐름 또는 용융을 통해 리벳 포스트가 변형되어 리벳 헤드를 형성하고 두 부품을 기계적으로 함께 고정합니다. 용접 헤드의 디자인을 변경하면 다양한 리벳 헤드 디자인을 얻을 수 있습니다.

냉간 리벳 용접 : 냉간 리벳 용접에서는 높은 압력으로 리벳 포스트를 변형합니다. 냉간 유동이 리벳 부위에 큰 응력을 발생시키므로 연성이 좋은 플라스틱에만 적합합니다.

열간 리벳 용접: 열간 리벳 용접에서는 압축 용접 헤드가 가열되므로 리벳 포스트에 리벳 헤드를 형성하는 데 더 적은 압력이 필요하고 잔류 응력도 작습니다. 유리섬유 충전 재료를 포함해 냉간 리벳보다 훨씬 다양한 열가소성 재료에 사용할 수 있습니다. 접합 품질은 온도, 압력, 시간이라는 공정 매개변수 제어에 좌우됩니다.

열가스 리벳 용접: 열가스 리벳 용접에서는 과열 공기 흐름으로 리벳 기둥을 가열하고, 리벳 기둥 주변의 공기관을 통해 열을 전달합니다. 그런 다음 독립된 냉간 용접 헤드가 내려와 리벳 포스트를 압축합니다.

초음파 리벳팅: 초음파 리벳팅에서는 용접 헤드가 제공하는 초음파 에너지로 리벳 포스트를 녹입니다. 용접 헤드가 계속 압력을 가하는 동안 용융된 리벳 스터드 재료가 헤드 내부의 공동으로 흘러 들어가 원하는 리벳 헤드 형상을 만듭니다.

플라스틱 부품 용접 공정: 플라스틱 용접의 원리는 동일합니다. 먼저 용접할 두 플라스틱의 맞댐면을 녹을 때까지 가열한 다음, 플라스틱 용접봉 표면의 맞댐 압력을 높이고 용접면이 굳을 때까지 일정 시간 안정적으로 유지하면 용접이 완료됩니다.

유도 용접봉

주로 고주파 장비, 고전압 정류, 자기 여기 고주파 전자 튜브를 진동시켜 전자파 전류 전기장을 즉시 생성하고 가공 된 PVC, TPU, EVA, PET 및 기타 플라스틱 및 플라스틱 재료를 사용하여 전자파 전기장에서 플라스틱 및 플라스틱 재료의 내부 분자간에 편광 마찰을 생성합니다. 열을 발생시키고 일정량의 압력을 가하여 열 밀봉 및 용접이 필요한 플라스틱 및 플라스틱 제품에 용접 효과를 얻을 수 있습니다.

스핀 용접

회전 마찰 플라스틱 용접기는 일반적으로 두 개의 원형 열가소성 공작물을 용접하는 데 사용됩니다. 용접하는 동안 한 공작물은 바닥 금형에 고정되고 다른 공작물은 고정 된 공작물의 표면에서 회전합니다. 두 공작물에 일정량의 압력이 작용하기 때문에 공작물 사이의 마찰로 인해 발생하는 열이 두 공작물의 접촉면을 녹여 견고하고 밀폐 된 조합을 형성 할 수 있습니다. 그 중 포지셔닝 스핀 용접은 설정된 시간에 회전하고 설정된 위치에서 즉시 정지하여 영구 융합이됩니다.

열판 용접

열판 용접은 연결할 두 플라스틱 부품의 가장자리를 온도조절기로 제어되는 열판 위에 놓고 표면이 녹을 때까지 가열한 뒤, 연화되어 녹은 두 표면을 약한 압력으로 눌러 접합하는 방식입니다. 올바른 용접 온도가 중요합니다. 플라스틱 용접은 플라스틱 조각을 서로 접합하는 기술로, 금속 용접과 비슷하지만 금속 대신 플라스틱을 녹여 결합을 만듭니다.

또한 일반적으로 사용되는 핫 플레이트 열 밀봉 공정이 있습니다. 먼저 연결해야하는 두 부품을 함께 쌓고 전기 가열 튜브 및 기타 수단을 사용하여 열 밀봉 판을 가열합니다. 열 밀봉 판을 두 부품의 상단으로 내리고 동시에 열 밀봉 판에 일정량의 힘이 가해집니다. 압력을 받으면 열 밀봉 플레이트가 두 부품의 접촉 영역을 녹인 다음 응고되어 서로 결합합니다. 이 공정은 주로 폴리머 수지 필름 소재와 플라스틱 부품의 밀봉 연결에 사용됩니다.

핫 가스 용접봉

열가소성 플라스틱 제작에 사용하는 열가스 용접 기술에는 점용접, 영구 열가스 용접, 압출 용접의 세 가지 방법이 있습니다. 기본 원리는 같습니다. 모터가 만든 바람이 전열선의 열을 운반해 흐르는 열풍을 만들고, 이 열풍으로 용접할 두 플라스틱 부품과 플라스틱 용접봉을 용융 상태로 가열하여 결합합니다. 점용접은 영구 용접 전에 부품을 고정하는 데 사용됩니다.

스폿 용접은 용접봉이 필요하지 않고 스폿 용접 건을 사용해야 하는 재료의 임시 용접입니다.

영구 용접은 용접할 부품과 동일한 재질로 만들어진 올바른 용접봉을 사용합니다. 용접 팁은 용접 부위에서 부채꼴 모양으로 빠르게 앞뒤로 움직이며 V자 홈과 용접봉이 충분히 부드러워질 때까지 용접하며, 보통 뜨거운 롤러로 함께 눌렀습니다. 압출 용접은 수지를 펠릿 형태로 깔때기에서 채우거나 공급하거나 배럴에 용접봉 형태로 넣은 다음 모터로 구동되는 단일 나사 용융 챔버에서 압출하고 전기 가열 링 또는 고온 가스로 가열하는 것을 말합니다. 압출기에 연결된 고온 가스 예열기로 접합 표면을 가열하고 마지막으로 충진 수지와 용접 부품을 녹여 서로 연결합니다.

초음파 용접

초음파 용접은 초음파 발생기를 사용하여 50/60Hz 전류를 15, 20, 30 또는 40KHz 전기 에너지로 변환합니다. 변환된 고주파 전기 에너지는 변환기를 통해 다시 동일한 주파수의 기계적 운동으로 변환된 다음 진폭을 변경할 수 있는 혼 장치를 통해 용접봉에 기계적 운동이 전달됩니다.

용접 헤드는 수신된 진동 에너지를 용접할 공작물의 접합부에 전달합니다. 이 영역에서 진동 에너지는 마찰을 통해 열 에너지로 변환되어 두 플라스틱의 접촉면이 용접선을 빠르게 녹입니다. 일정한 압력이 가해지면 두 플라스틱은 하나로 융합됩니다. 초음파가 작동을 멈 추면 압력을 몇 초 동안 계속하여 응고 및 형성하여 용접 목적을 달성하기 위해 강한 분자 사슬을 형성하고 용접 강도는 원료의 강도에 가까울 수 있습니다. 초음파는 플라스틱 용접뿐만 아니라 직물과 필름을 가공하는 데에도 사용할 수 있습니다.

초음파 용접 시스템의 주요 구성 요소는 초음파 발생기, 트랜스듀서/혼/용접 헤드 트리오, 플라스틱 용접 도구 및 프레임입니다.

플라스틱 초음파 용접 품질은 변환기 용접 헤드의 진폭, 가해지는 압력, 용접 시간이라는 세 요인에 좌우됩니다. 용접 시간과 헤드 압력은 조정할 수 있으며 진폭은 변환기와 혼에 의해 결정됩니다.

진동 용접

진동 용접 공정에는 용접 시간, 유지 시간, 용접 압력, 진폭, 주파수 및 전압의 6가지 공정 파라미터가 있습니다.

진동 용접은 선형 진동 용접, 궤도 진동 용접, 각도 진동 용접으로 나뉩니다.

선형 진동 마찰 용접은 용접할 두 공작물의 접촉면에서 발생하는 마찰열로 플라스틱을 녹입니다. 열에너지는 일정 압력 아래 한 공작물이 다른 표면 위에서 정해진 변위 또는 진폭으로 왕복 운동하면서 발생합니다. 원하는 용접 수준에 도달하면 진동은 멈추지만 두 공작물에는 계속 일정한 압력이 가해져 새로 용접된 부위가 냉각·고화되고 단단히 결합됩니다.

궤도 진동 마찰 용접은 마찰열을 이용하는 용접법입니다. 이 공정에서 상부 공작물은 일정한 속도로 모든 방향의 원운동인 궤도 운동을 합니다. 움직임이 열에너지를 발생시켜 두 플라스틱 부품의 용접 부위가 융점에 도달합니다. 플라스틱이 녹기 시작하면 움직임을 멈추고 두 공작물의 용접 부위가 굳어 단단히 결합됩니다. 작은 클램핑력으로 공작물 변형을 최소화할 수 있으며, 궤도 진동 마찰 방식으로 직경 최대 10인치의 공작물을 용접할 수 있습니다.

앵글 진동 용접은 받침점을 중심으로 공작물이 회전하는 것을 말합니다. 현재 상업적으로 생산되는 앵글 진동 용접기는 거의 없습니다.

레이저 용접

레이저 용접 기술은 레이저 빔에서 발생하는 열을 사용하여 플라스틱 접촉면을 녹여 열가소성 시트, 필름 또는 성형 부품을 서로 접착하는 기술입니다.

이 기술은 1970년대에 처음 등장했지만 비용이 높아 진동 용접이나 열판 용접 같은 기존 플라스틱 접합 기술과 경쟁할 수 없었습니다. 그러나 1990년대 중반 이후 레이저 용접 장비 비용이 하락하면서 점차 널리 보급되었습니다.

레이저 용접 기술은 접착할 플라스틱 부품이 매우 정밀한 재료(예: 전자 부품)이거나 멸균 환경이 필요한 경우(예: 의료 기기 및 식품 포장) 유용하게 사용할 수 있습니다. 레이저 용접 기술은 속도가 빠르며 특히 자동차 플라스틱 부품의 조립 라인 가공에 적합합니다. 또한 다른 용접 방법으로 접합하기 어려운 복잡한 형상의 경우 레이저 용접 기술을 고려할 수 있습니다.

레이저 용접의 주요 장점은 용접 장비가 접착된 플라스틱 부품과 접촉할 필요가 없고, 빠르며, 장비가 고도로 자동화되어 복잡한 플라스틱 부품 가공에 쉽게 사용할 수 있고, 섬광이 없고, 용접이 단단하며, 고정밀 용접을 얻을 수 있고, 진동이 없는 기술, 기밀 또는 진공 밀봉 구조를 생성할 수 있고, 열 손상과 열 변형을 최소화하고, 서로 다른 구성이나 색상의 수지를 함께 접착할 수 있다는 점입니다.

핫 와이어 용접

저항 용접이라고도 하는 열선 용접은 와이어를 사용하여 연결된 두 플라스틱 부품 사이에 열을 전달하여 플라스틱 부품의 표면을 녹이고 일정량의 압력을 가하여 결합하는 방식입니다.

금속 와이어는 연결할 부품의 표면에 배치됩니다. 전류가 금속 와이어를 통과하면 그 저항을 이용해 금속 와이어가 열을 발생시키고 그 열을 플라스틱 부품에 전달합니다. 용접 후 금속 와이어는 플라스틱 제품에 남아 있으며 접합부를 넘어 연장된 부분은 용접 후 절단됩니다. 일반적으로 금속 와이어가 적절한 위치에 있도록 부품에 홈 또는 기타 위치 지정 구조가 설계됩니다.

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