4.3 재료마다의 용융 특성의 측정과 하한 온도의 결정
HS 조건을 합리적으로 설정하기 위해서는 재료마다의 온도와 시간을 파라미터로 한 4조건의 계측이 필요하다.
(1) 용착층의 용착 온도
(2) 용착층이 용착온도에 도달했다는 확인
(3) 용착층이 용착온도에 도달한 시간
(4) 피가열 재료의 열 열화온도
여기에서는 (1)의 용착 온도의 확정의 방법을 기술한다.
4.3.1 HS 강도의 발현 온도의 검출 방법
플라스틱 재료의 열특성의 해석에는 DSC(시차 주사 열량계)가 사용되고, 유리 전이 온도(Tg), 결정화 온도(Tc), 용융온도(Tm)가 계측된다. 그 중에 HS에 대해서는 용융온도 (Tm) 가 참조되고 있다. 표2.3의 사례를 나타낸 것처럼 용착면 온도를 기초로 HS 강도의 발현을 보면, 용융 온도보다 낮은 온도로 개시한다.
용융온도 (Tm) 를 참고로 한 HS의 가열 온도의 설정은 과 가열로 되고 있다.
여기에서는 재료의 용착면 온도의 응답 데이터를 참고한 HS 강도의 발현 온도의 검출 방법을 제시한다.
Heat zone 재료에 step상(도4.7 참조)의 가열을 행하면 용착면 온도는 지수 관계상으로 상승한다. 재료가 열변성을 일으키는 온도대로 올라선 가열이 되도록 가열온도(Ti)를 조절한다. 재료의 열변 곡점에서는 약간 열류가 변화하기 때문에 이를 용착면 온도의 변화로서 파악한다. 시험 재료에 발열체를 직접 압착하면 공급 열량은 크기 때문에 변곡점의 약간의 열류 변화는 검지하기 어렵다. 테프론 시트와 같은 열변성이 적고 열저항이 큰 재료로 샘플을 사용하여, 재료의 표면과 용착면 온도가 2℃ 이내로 되도록 열류 조절을 행한다.
테프론 시트를 적용한 열류 조절 예를 도4.8에 나타내었다. 80㎛의 PE의 경우에는 0.15mm*3의 테프론 시트의 장착으로 온도차가 1.4℃로 되었다.
지수 | 용착면 (℃) | 표면 (℃) | 온도차 (℃) | 가열시간 (s) |
없음 | 99.5 | 110.8 | 11.3 | 0.08 |
1 | 105.0 | 111.8 | 6.8 | 0.30 |
2 | 108.5 | 112.3 | 3.8 | 0.84 |
3 | 110.6 | 112.0 | 1.4 | 1.70 |
(b) 열류 조절에 의한 표면과 용착면의 온도차
도4.8 테프론 시트의 열류 조절 효과