열용착 가공이란? 구조나 분류, 장점·단점, 활용 사례를 알아보자

열용착 가공이란? 구조나 분류, 장점·단점, 활용 사례를 알아보자

용착은 다양한 소재를 접착할 때 사용되는 기술로, 

그 중 주요한 방법 중 하나가 열용착입니다.

 

이 기사에서는, 열용착의 구조나 분류등의 기초 지식에 가세해, 

어떠한 소재에 적합한지, 어떠한 장소에서 활용되고 있는지를 해설합니다.

 

 

용착에 대한 기초 지식

열용착은 다양한 상황에서 활용되고 있습니다만, 

구체적으로 어떤 가공법을 가리키는 것일까요.

여기서는 열용착을 포함한 '용착'이라는 기술 전반에 대한 기초 지식을 소개합니다.

또, 혼동되기 쉬운 용어와의 차이에 대해서도 해설합니다.　

 

용착이란

용착이란 열가소성 수지 소재(플라스틱)나 비철금속의 접합을 목적으로 한 

가공법 전반을 가리키는 말입니다.

 

비철금속이란 철 이외의 금속을 통틀어 가리키는 말로, 

구리와 아연, 알루미늄과 티타늄 등 다양한 금속이 포함됩니다.

용착은 가열·가압·냉각 과정을 밟아 이루어지는데, 

각각의 밸런스를 고려하여 작업해야 합니다.

 

이러한 균형이 깨지면 용착 불량이나 미관이 나빠질 수 있습니다.

또한 용착에서의 가열 방법에는 외부 가열과 내부 가열의 2종류가 있습니다.이것들은 각각 적합한 소재나 활용되는 장면이 다릅니다.

 

2022.10.17-마르텐사이트계 스테인레스 강의 기초 지식 정리

마르텐사이트계 스테인레스 강의 기초 지식 정리

용접과의 차이

용착과 혼동하기 쉬운 가공법으로 '용접'이 있습니다.

용접은 모재나 용가재를 녹여 금속을 접합하는 기술입니다.

용착한 것과 용접한 것은 겉보기에 차이가 있습니다.

 

일반적으로 용융부를 판별할 수 있는 쪽이 용접,

판별할 수 없는 쪽이 용착입니다.

 

다만 영어에서는 둘 다 'Welding'이라고 부르고 구분하지 않는 경우가 많기 때문에

해외의 책이나 자료를 읽을 때는 어떤 의미로 사용되고 있는지를 확인하면서 독해해야 합니다.

 

열용착 구조

열용착은 용착 방법 중 외부로부터의 가열에 의해 부품·소재를 녹임으로써 

용착하는 방법을 가리킵니다.

 

수지 용착 방법으로는 오래 전부터 사용된 가공법으로 높은 강도로 접착이 가능합니다.

또한 '열용착'이라고 불리는 중에서도 가열 방법에 따라 몇 가지 종류로 분류할 수 있습니다.

 

다양한 도구를 이용한 방법이 있는데, 

특히 열판식·열풍식·고데기식의 3가지가 자주 이용되는 대표적인 열용착 방법입니다.

적합한 두께와 형상이 가열 방법에 따라 다르기 때문에 소재나 목적에 맞는 방법을 선택해야 합니다.

 

열용착 분류

전술한 바와 같이 열용착은 가열에 사용하는 도구에 따라 여러 종류로 나눌 수 있습니다.

 

각각 다른 이점이 있고 가공 후의 마무리에도 차이가 발생하기 때문에

목적에 따른 방법을 선택하는 것이 중요합니다.

지금부터는 대표적인 열용착 방법과 각각의 특징과 주의점에 대해 해설하겠습니다.

 

열판용착

열판식 용착은 뜨거운 판을 소재끼리 사이에 끼워 넣어 

용착하는 면을 뜨겁게 붙이는 용착 방법입니다.

 

열판에서 직접 녹이는 접촉 타입과 복사열을 이용하여 

녹이는 비접촉 타입으로 나눌 수 있습니다.

 

도입 비용이 비교적 저렴하고 큰 소재나 입체적인 소재도 용착할 수 있는 것이 장점입니다.

단, 버(여육)가 나오기 쉬운 것 외에 전자 부품이 들어 있는 것이나 

정밀 기기는 열의 영향을 받기 때문에 용착할 수 없습니다.

 

또, 열판에 직접 닿는 방법의 경우는 수지가 실긋기를 일으킬 

가능성이 있기 때문에 적절한 이형 처리가 중요합니다.

 

또한 필요 이상으로 가열하면 기포가 발생하여 

접착 불량이 발생할 가능성도 있습니다.

 

따라서 열판식 용착에 있어서는 열판의 온도나 거리, 가열 시간 등의 조정이 중요합니다.

열풍 용착

열풍식 용착은 용착하는 것 사이에 열풍을 불어

롤러를 이용하여 가압 및 용착하는 방법입니다.

곡선형 소재에도 대응할 수 있다는 점과 부품 두께에 좌우되지 않고 

용착할 수 있다는 점이 장점으로, 양생 시트나 방호복 등 다양한 용도로 활용되고 있습니다.

 

2023.06.28-주철, 무쇠의 종류와 용도 및 주철의 절삭 요령까지 알아보자

주철, 무쇠의 종류와 용도 및 주철의 절삭 요령까지 알아보자

인두식 용착

인두식 용착이란 인두(가열판)를 사용하여 가열하여 롤러로

가압 및 용착하는 방법입니다.

 

열용착에서는 비교적 마무리가 깨끗한 것 외에도 대부분의

열가소성 필름 시트를 용착할 수 있는 것이 이점입니다.

또한 고데기식 용착이면 소재의 두께에 관계없이 용착할 수 있습니다.

이것은 용착면에 직접 가열판을 대주기 때문입니다.

 

마찰열을 이용한 열용착

대표적인 열용착 방법은 앞서 소개한 세 가지인데

그 이외의 열용착 방법으로 마찰열에 의해서 접착하는 방법이 있습니다.

 

스핀 용착은 용착물의 면끼리 합쳐 고속 회전시킴으로써

생긴 마찰열에 의해 용융 및 용착되는 방법입니다.

 

소비전력이 적고 기밀성이 뛰어난 것 외에도

내부 부품에 미치는 영향이 적은 것도 장점이라고 할 수 있습니다.

또한, 용착물을 접촉시킨 상태에서 진동시켜 진동할 때의 

마찰열에 의해 용착되는 방법도 있어 진동용착이라 불립니다.

 

기타 용착의 종류

용착에는 열용착 이외에도 종류가 있으며 각각 장점이 있습니다.

 

여기서부터는 열용착 이외의 용착 방법과 그 특징,

이점에 대해 언급합니다.

 

소재나 용도 관계로 열용착에 의한 가공이 어려운 경우에 선택사항으로 검토하면 좋을 것입니다.

 

고주파 용착

고주파용착은 고주파(전자파) 에너지의 전계작용을 이용해 

피가열물을 내부에서 발열시키는 용착방법입니다.

 

녹이고 싶은 부분만 핀 포인트로 가열할 수 있는 것이 특징으로, 

가열이 단시간에 끝납니다.

 

또한 용착되지 않는 부분에 대한 열의 영향이 적고, 

아름다운 마무리가 되는 것이나 강도가 뛰어난 것도 이점입니다.

다만, 전자파를 이용하기 위해 주변 설비에의 전자 방해의 유무나, 

관련 법규등을 사용전에 확인할 필요가 있습니다.

 

초음파 용착

초음파 용착은 초음파 진동을 공명체에서 피가열물로 전달하여

내부에 발생하는 마찰열로 접합하는 용착 방법입니다.

 

다양한 종류의 열가소성 플라스틱을 가공할 수 있기 때문에 다양한 상황에서 사용됩니다.

 

또한 용착 시간이 짧고 장치 본체와 러닝 비용도 저렴하기 때문에 비용과 소요 시간을 줄일 수 있습니다.

장치가 저렴할 뿐만 아니라 컴팩트하고 그다지 장소를 차지하지 않는 것도 장점입니다.

그러나 큰 부품이나 입체적인 형상의 것의 용착이 어렵다는 주의점도 있습니다.

 

열용착의 장점

다양한 용착 방법에서 열 용착을 채택하는 것은 어떤 장점이 있는 것일까요.

여기에서는 다른 용착 방법과 비교했을 때 열용착이 우수하다고 할 수 있는 점을 몇 가지 소개합니다.　

 

용착할 수 있는 면적이 넓다

열용착은 외부에서 가열함으로써 부품을 따뜻하게 하기 때문에

넓은 범위를 한 번에 가열할 수 있습니다.

 

대형 및 소형 부품에 관계없이 용착할 수 있다는 것이 큰 이점입니다.

입체적인 부품의 용착에도 적합하며 다양한 장소에서 활용이 가능합니다.

복잡한 형상의 부품을 용착할 기회가 있는 경우 열용착이 적합합니다.

 

비용이 싸다

열용착은 열로 녹여 소재를 용착하는 간단한 방법을 채택하고 있습니다.

장치도 비교적 단순한 구조로 초음파 장치나 전자파 장치보다 

도입 비용이 저렴합니다.

 

또한 열판용착은 일반적으로 소모재를 필요로 하지 않기 때문에 

러닝 비용이 적고, 길게 보아도 비용을 줄일 수 있습니다.

이러한 이유로 비용을 줄이고 용착용 장치를 도입하고 싶은 경우에는 열판 용착을 추천합니다.

강도가 높다

열용착은 냉이 굳을 때까지 가압하므로 용착 후 강도가 높고 

기밀성을 중시하는 부품에 적합합니다.

 

또한 입체적인 형상으로도 대응 가능하기 때문에 다른 방법으로는 

가공이 어려운 부품도 접착 가능합니다.

 

부품의 사이즈가 대형인지 소형인지, 형상이 복잡한지와 

같은 요인을 불문하고 확실히 용착할 수 있기 때문에, 다양한 상황에 대응할 수 있습니다.

 

열용착의 단점

지금까지 열용착의 이점을 소개해 왔습니다만, 

상황에 따라서는 열용착을 이용하지 않는 것이 좋은 경우도 있습니다.

지금부터는 열용착을 사용할 때의 단점을 소개하겠습니다.

작업 전에 열용착을 사용해도 좋은지 아닌지를 확인합시다.

 

용착부 이외에도 가열된다

열용착은 가열하는 범위가 다른 용착 방법보다 넓기 때문에 

가열하지 않아도 되는 곳에도 열이 전달됩니다.

 

또한 내부 가열 방법보다 가열에 걸리는 시간이 길어 소재에 영향을 줄 가능성도 있습니다.

용착하는 부분 근처의 좁은 범위에만 열을 가하고 싶은 경우에는

초음파 용착이나 고주파 용착 등의 내부 가열이 적합한 방법입니다.

 

장치 관리에 신경을 쓸 필요가 있다

외부가열을 이용한 열용착은 작업시간을 추정할 때 예비가열에 걸리는 시간도 고려해야 합니다.

또한 작업 중에는 항상 적절한 온도를 유지해야 한다는 점도 

기억해 두는 것이 좋습니다.

 

너무 가열하거나 온도가 낮으면 접착 불량의 원인이 될 수 있습니다.

또한 가열 후에 너무 가압하면 버가 많이 생기기

쉬워지기 때문에 이쪽도 조심할 필요가 있습니다.

특히 열판을 이용한 용착에서는 소재와 방법에 따라 실긋기와 

접착력 문제가 발생할 수 있습니다.

 

이럴 때는 열판에 이형성이 높은 표면처리를 해야 합니다.

열용착 활용 사례

열용착이 이용되는 구체적인 사례로는 다음과 같은 것을 들 수 있습니다.

저수 탱크
자동차의 수지 탱크나 후미등
배터리
방염이나 텐트에 이용되는 수지 시트류
휴대전화 케이스
문방구 케이스
가전·가정용품
자동차 부품
방호복 등

이것들은 단지 하나의 예이지만, 

이것을 봐도 알 수 있듯이, 열용착은 일상의 가까운 곳에서 활용되고 있습니다.

 

기밀성, 수밀성이 뛰어나기 때문에 특히 자동차 부품이나

탱크류에는 높은 빈도로 활용되고 있습니다.

 

 

 

2023.06.28-스테인리스 강 SUS316의 특징과 SUS316L 차이에 대해 알아보자

스테인리스 강 SUS316의 특징과 SUS316L 차이에 대해 알아보자

2024.03.29-친숙한 소재 세라믹의 폭넓은 활용법 및 장단점에 대해 해설한다

2023.12.22-레이저 가공의 가공 원리와 CO2, YAG, 파이버 레이저에 대한 해설

레이저 가공의 가공 원리와 CO2, YAG, 파이버 레이저에 대한 해설

2022.10.17-스프링용 스테인리스의 종류, 특징 해설 및 장단점 소개

 

-