엔지니어링 도구

플라스틱 접착 결함 진단 도구

접착, 인쇄 또는 코팅이 어떻게 실패했는지에 관한 다섯 가지 질문에 답하십시오. 진단 도구가 가장 가능성 높은 원인을 순위별로 제시하고 무엇부터 점검해야 하는지 알려 드립니다.

불량 진단

아는 것은 답하고 모르는 것은 건너뛰십시오. 순위는 실무에서 이러한 원인이 나타나는 빈도순에서 출발합니다. 처리 부족 또는 처리 효과 감소가 압도적인 1위이며, 그다음이 이형제와 실리콘, 그다음이 첨가제 이행입니다. 이 순위를 답변에 맞춰 조정합니다.

1. 어디에서 파괴가 일어났습니까? 파괴된 접합부나 들뜬 인쇄면의 양쪽 면을 모두 살펴보십시오. 10-40배 실체 현미경이면 몇 분 안에 판단할 수 있습니다.
2. 어떤 플라스틱입니까?
3. 언제 파괴되었습니까?
4. 표면을 전처리했습니까?
5. 무엇을 관찰했습니까? (해당 항목 모두 선택)

플라스틱 접착 결함의 일반적인 원인

각 원인에는 해당 원인을 가리키는 징후, 확인 방법, 해결 방법이 정리되어 있습니다. 한 번에 한 가지 변수만 바꾸십시오. 원인에 대한 가장 강력한 증거는 결함을 없앴다가 다시 발생시킬 수 있는 것입니다.

표면 에너지 부족(미처리 또는 처리 부족)

접착제, 잉크 또는 코팅이 표면을 적시지 못해 붙잡을 곳이 거의 없습니다. 폴리올레핀, 아세탈, 불소수지, TPE에서 가장 흔한 단일 원인입니다.

대표적인 징후

  • 깨끗한 박리 - 플라스틱이 손상되지 않은 것처럼 보임
  • 액체의 방울 맺힘, 크롤링 또는 피시아이
  • 저표면에너지 플라스틱: PP, PE, TPO, 아세탈, PTFE, 실리콘

확인 방법

해결 방법

  • 전처리: 화염, 코로나, 대기압 또는 저온 가스 플라즈마, 불소수지와 실리콘에는 Pyrosil®
  • 잉크와 접착제의 일반적인 목표값은 38-44 dyn/cm이며, 구조용 접착에는 더 높은 값이 필요합니다(나일론 50-54)
  • 매 교대마다 처리 수준 확인

더 읽어 보기: 표면 전처리 · 표면 에너지 해설

공정 전에 처리 효과가 감소함

부품은 처리되었지만 인쇄나 접착 전에 높아진 표면 에너지가 사라졌습니다. 처리된 표면은 폴리머 사슬이 재배향되고 첨가제가 표면으로 올라오면서 에너지를 잃습니다. 폴리올레핀에서는 대부분 처음 24시간 안에 일어나며, 따뜻한 곳에 보관하면 더 빨라집니다.

대표적인 징후

  • 부품을 배치 단위로 처리해 보관함
  • 갓 처리한 부품은 결과가 좋고, 오래된 재고는 불량
  • 겨울에는 문제없다가 여름에 불량이 나는 라인

확인 방법

  • 갓 처리한 부품을 즉시 코팅하거나 접착해 보십시오. 그것이 성공하면 문제는 처리와 공정 사이에 있습니다
  • 감소 곡선 측정: 0, 1, 4, 24시간 및 3, 7, 14, 28일

해결 방법

  • 처리부터 접착까지의 최대 허용 간격을 공정 사양에 명시
  • 공정 직전에 인라인으로 처리하고, 처리된 부품은 서늘하게 보관
  • 처리 직후 프라이머를 도포하면 활성화 상태가 고정됩니다. Pyrosil®은 수 주에서 수 개월간 유지됩니다

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이형제, 실리콘 또는 기타 오염

표면의 무언가가 접촉을 방해합니다. 실리콘 함유 이형제, 손의 유분, 공기 중 오버스프레이, 컴프레서 오일, 세정 용제 잔류물 등입니다. 전처리는 표면에 있는 모든 것을 활성화하므로, 오염된 부품도 dyne 테스트를 통과할 수 있습니다.

대표적인 징후

  • dyne 값은 양호하나 접착 불량
  • 부분적인 불량(처리 실패는 대개 부품 전체나 생산 단위 전체에 영향을 줌)
  • 피시아이, 크레이터 또는 크롤링

확인 방법

  • 외부 이형제 없이 성형한 부품으로 분할 로트 시험
  • 파괴된 표면과 닦아낸 시료의 FTIR-ATR 또는 XPS 분석
  • 공장 압축 공기를 깨끗한 흰 천에 분사해 보기

해결 방법

  • 성형 공장에서는 실리콘 스프레이를 절대 사용하지 마십시오 - 모든 설비로 퍼집니다
  • 수용성 이형제를 우선 사용하고, 도장할 부품에는 왁스 및 내부 이형제를 피하십시오
  • 오염 물질은 녹이되 부품은 침식하지 않는 용제로 세정하십시오 - 알코올은 표면의 먼지는 제거하지만 탄화수소는 제거하지 못합니다
  • 파우더 프리 장갑 사용, 실리콘 함유 장갑이나 포장재 금지

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첨가제 이행(가소제, 슬립제, 블루밍)

플라스틱에 포함된 첨가제(가소제, 슬립제와 대전 방지제, 난연제, 내부 이형제)가 성형 후 표면으로 이행하여 계면을 약화시킵니다. 지연 불량에서 유독 흔하게 나타납니다.

대표적인 징후

  • 처음에는 합격했으나 수 일, 수 주 또는 수 개월 후 불량
  • 시간이 지난 부품에 왁스 같거나 기름진 막
  • 연질 PVC, TPE 또는 슬립 첨가제가 들어간 필름 및 마개용 등급

확인 방법

  • 갓 성형한 부품과 시간이 지난 부품의 접착력 비교
  • 파괴된 계면의 FTIR 또는 XPS 분석
  • 대조군으로 다른 로트나 등급을 시험

해결 방법

  • 등급이나 첨가제 패키지를 변경하고 내부 이형제를 피하십시오
  • 성형 후 곧바로 처리하고 접착 또는 코팅
  • 이행 저항성 접착제나 차단용 프라이머 사용

더 읽어 보기: 도료와 잉크가 박리되는 이유 · 도장을 위한 플라스틱 준비

플라스틱에 맞지 않는 잉크, 코팅 또는 접착제

깨끗하고 적절히 처리된 표면에서도 일부 화학 제품은 특정 수지와 접착되지 않습니다. 해당 제품이 다른 기재나 다른 공정 조건으로 검증되었기 때문입니다.

대표적인 징후

  • dyne 레벨이 양호한데도 깨끗하게 박리
  • 어떤 플라스틱이나 색상에서는 되고, 다른 것에서는 실패

확인 방법

  • 바로 그 등급에 대해 검증된 제품과 나란히 비교 시험

해결 방법

  • 해당 수지에 검증된 화학 제품을 선택하거나, 프라이머 또는 접착 촉진제를 추가

더 읽어 보기: 접착 및 접합 · 엔지니어링 서비스

경화 불완전 또는 도포 불량

접착제나 코팅이 완전한 강도에 도달하지 못했습니다. 잘못된 혼합비, 부족한 시간이나 열, 낮은 UV 조사량, 또는 과도한 도포량이 원인입니다. 접착제를 과다하게 도포하는 것은 접착 불량의 주요 원인 중 하나입니다.

대표적인 징후

  • 접착제 또는 코팅이 둘로 갈라짐(응집 파괴)
  • 무르거나 끈적이는 재료
  • 두껍거나 불균일한 접착층

확인 방법

  • 혼합비, 경화 시간과 온도, UV 조사량 확인
  • 경화 막의 경도 시험 또는 용제 러빙 시험

해결 방법

  • 최대 전단 강도를 위해 접착층을 얇고 균일하게 유지 - 일반적으로 3-5 mil
  • 2액형 에폭시는 열로 경화를 촉진하지 않는 한 75°F(24°C)에서 완전 경화까지 약 7일이 필요합니다
  • 미리 계량된 카트리지를 쓰면 혼합 오류가 없어집니다

더 읽어 보기: 접착 및 접합

성형 잔류 응력과 용제 침식

접착제, 잉크, 코팅 또는 세정제에 포함된 용제나 모노머가 응력을 받은 비정질 플라스틱(폴리카보네이트, 아크릴, 폴리스티렌, ABS)을 침식하여 접착선에서 균열을 일으킵니다. 때로는 몇 시간 뒤에 나타나기도 합니다.

대표적인 징후

  • 접착부나 인쇄부 근처의 크레이징 또는 균열
  • 비정질 플라스틱: PC, PMMA, PS, ABS
  • 고응력 부위에 집중된 불량

확인 방법

  • 용제 응력 침지 시험(ABS의 경우 빙초산)
  • 일부 부품을 열변형 온도 이하에서 어닐링한 후 비교

해결 방법

  • 수지와 호환되는 화학 제품 선택
  • 성형 조건이나 어닐링으로 성형 잔류 응력 감소

더 읽어 보기: 환경 응력 균열

접합부 설계와 열응력

현장에서 발생하는 응집 파괴는 대개 잘못된 접합부 설계 때문입니다. 겹침 길이가 너무 짧거나, 박리 또는 쪼갬 하중이 걸리거나, 온도 변화에 따라 팽창률이 크게 다른 금속이나 유리에 플라스틱을 접착한 경우입니다.

대표적인 징후

  • 열 사이클 후 파괴
  • 가장자리나 모서리에서 시작
  • 금속이나 유리에 접착된 플라스틱

확인 방법

  • 조립품의 열 사이클 시험
  • 두 재료의 팽창률을 접착제의 신율과 비교

해결 방법

  • 박리가 아닌 전단 하중을 받도록 접합부를 설계하고 겹침 길이를 늘리십시오
  • 더 강인하고 유연한 접착제를 사용하고 접착층 두께를 관리하십시오

더 읽어 보기: 접착 및 접합

플라스틱 표피의 약한 경계층

접착력이 부품의 외피층보다 강합니다. 성형 중 열화된 재료, 블루밍된 첨가제 층, 수지가 부족하거나 글레이즈된 표피, 과도한 용제로 생긴 백탁이 접착제와 함께 떨어져 나갑니다.

대표적인 징후

  • 접착제 또는 코팅 쪽에 플라스틱 표피가 붙어 있음
  • 충전 등급 또는 분쇄재 다량 사용
  • dyne 값은 양호하나 박리 강도가 낮음

확인 방법

  • 파괴된 접착면의 FTIR 분석
  • 대조군으로 버진 수지 로트를 시험
  • 용융 온도와 체류 시간 검토

해결 방법

  • 성형 조건 수정, 분쇄재 사용 제한
  • 텀블링이나 블라스팅으로 단단한 성형 표피의 글레이즈 제거
  • 세정 용제는 필요한 만큼만 사용

더 읽어 보기: 도료와 잉크가 박리되는 이유

과처리

최적점을 넘으면 처리가 폴리머 표면을 분해하여 약하게 결합된 층을 만들고, 이 층이 하중을 받으면 파괴됩니다. 처리는 많을수록 좋은 것이 아닙니다.

대표적인 징후

  • 높은 dyne 레벨, 약하거나 분말화된 표면
  • 핀홀, 플라스틱 바로 안쪽에서의 파괴
  • 후공정의 열 실링이나 용착에 영향

확인 방법

  • 처리 단계별 시험: 여러 처리 수준에서 접착력 시험

해결 방법

  • 코로나 와트 밀도 또는 화염 및 플라즈마 처리량 감소
  • 저온 가스 플라즈마에서는 출력을 낮추기 전에 처리 시간을 먼저 줄이십시오
  • 처리 수준의 하한뿐 아니라 상한도 규정

더 읽어 보기: 표면 전처리

플라스틱 내 수분

흡습성 수지(나일론, 폴리카보네이트, ABS)는 수분을 흡수합니다. 경화 중 가열되면 이 수분이 접착층이나 코팅으로 방출되어 기포와 블리스터가 생깁니다. 나일론은 자체 중량의 3% 이상을 흡수할 수 있습니다.

대표적인 징후

  • 가열 경화 후 기포, 보이드 또는 블리스터
  • 나일론, PC 또는 ABS 부품
  • 습한 계절에 악화

확인 방법

  • 부품 시료를 건조한 후 비교

해결 방법

  • 성형 후 곧바로 접착 또는 코팅
  • 부품을 건조제와 함께 밀봉 보관하고, 공정 전에 건조

더 읽어 보기: 나일론 접착

환경적 침식(습도, 화학 물질, UV)

접합부는 열과 습도, 세정제, 연료, 땀, 햇빛에 노출되기 전까지는 문제가 없었습니다. 제조 당일 시험에 합격한 접착부도 계면에서의 가수분해 침식으로 수개월 후 파괴될 수 있습니다.

대표적인 징후

  • 건조 상태 시험은 합격, 노출 후 불량
  • 접착제나 코팅이 연화, 팽윤 또는 변색됨

확인 방법

  • 가속 노화 - 예를 들어 158°F(70°C) 건조 조건 5일과 90°F(32°C) / 90% RH 조건 5일을 상온 대조군과 비교한 후 박리 시험 또는 테이프 시험

해결 방법

  • 해당 노출 조건에 맞는 등급의 접착제나 코팅 선택
  • 사양에서 모든 초기 접착 시험을 노화 후 시험과 짝지어 규정

더 읽어 보기: 가속 노화 · ASTM D3359 테이프 테스트

접착부는 유지 - 부품이 파손됨

플라스틱 자체가 파단되고 접착부가 온전하다면 접착력이 재료보다 강한 것입니다. 기재 파괴는 접착 공정에서 얻을 수 있는 최적의 결과입니다. 부품이 너무 낮은 하중에서 파손되었다면 문제는 접착이 아니라 부품에 있습니다.

대표적인 징후

  • 플라스틱이 접착선에서 떨어진 위치에서 파단됨
  • 양쪽 부품 모두 접착제가 온전함

확인 방법

  • 파괴 하중을 설계 요구치와 비교

해결 방법

  • 부품 강화: 형상, 등급 또는 성형 조건

더 읽어 보기: 접착 불량

자주 묻는 질문

계면 파괴, 응집 파괴, 기재 파괴의 차이는 무엇입니까?

계면(접착) 파괴에서는 접착제가 깨끗하게 분리되어 한쪽 표면에만 남습니다. 대개 표면 에너지, 오염 또는 이행 문제입니다. 응집 파괴에서는 접착제 자체가 파단되어 양쪽 표면에 모두 남습니다. 경화, 도포, 접합부 설계를 점검하십시오. 기재 파괴에서는 접착부가 아니라 플라스틱이 파손되며, 이는 최적의 접착 강도를 의미합니다. 혼합형 파괴는 계면 파괴와 응집 파괴의 특징을 모두 보입니다.

플라스틱에서 도료나 접착제 불량의 가장 흔한 원인은 무엇입니까?

압도적으로 많은 원인은 표면 처리 부족 또는 처리 효과 감소입니다. 이형제와 실리콘 오염이 두 번째, 첨가제 이행이 세 번째이며, 첨가제 이행은 생산 후 몇 주 뒤에 나타나는 불량에서 유독 흔합니다.

접착제가 폴리프로필렌에 붙지 않는 이유는 무엇입니까?

폴리프로필렌은 표면 에너지가 약 29-31 dyn/cm로 낮고 극성기가 없어 대부분의 접착제가 적실 수 없습니다. 화염, 코로나 또는 플라즈마 처리는 표면 에너지를 38-44 dyn/cm 범위로 높이고 접착제가 결합할 수 있는 극성기를 부가합니다.

dyne 레벨은 양호한데 접착이 계속 실패합니다. 왜 그렇습니까?

거의 항상 오염 때문입니다. 전처리는 표면에 있는 모든 것을 활성화하며, dyne 용액은 활성화된 오염 물질에서도 아무 문제 없이 양호한 값을 나타냅니다. 처리 수준을 높여도 도움이 되지 않습니다. 실리콘 이형제, 오일, 오버스프레이, 압축 공기 등 오염 물질의 발생원을 추적하십시오.

이소프로필 알코올로 닦으면 접착력이 향상됩니까?

약간만 향상됩니다. 알코올은 약한 용제여서 표면의 먼지는 제거하지만 탄화수소 오염 물질은 제거하지 못하며, 저표면에너지 플라스틱의 표면 에너지를 높이지도 않습니다. 부품을 침식하지 않으면서 실제 오염 물질을 녹이는 용제를 사용하고, 저표면에너지 플라스틱은 전처리하십시오.

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Scott Sabreen

Scott Sabreen
사장 겸 수석 엔지니어
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