KR102191746B1

KR102191746B1 - 강성 공작물 주위에 탄성 재료를 몰딩하는 방법

Info

Publication number: KR102191746B1
Application number: KR1020180026129A
Authority: KR
Inventors: 피터 티. 부코
Original assignee: 앱티브 테크놀러지스 리미티드
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2020-12-17
Also published as: US20180257274A1; KR20180103711A; EP3372374B1; CN108568937B; CN108568937A; US10493675B2; JP6646695B2; EP3372374A1; JP2018171893A

Abstract

탄성 시일을 공작물(12) 주위에 몰딩하는 방법(100)이 제시된다. 방법(100)은 공작물(12)의 길이 방향 축을 중심으로 외부 표면(16)으로부터 원주 방향으로 돌출되는 리브(14)를 갖는 공작물(12)을 제공하는 단계(102), 그리고 몰드(20)를 제공하는 단계(104)를 포함한다. 몰드(20)는 공작물(12)을 수용하도록 구성된 제 1공동(22), 공작물(12)의 길이 방향 축을 중심으로 원주 방향으로 연장되고 제 1공동(22)과 연통하는 제 2공동(24), 그리고 제 2공동(24)과 연통하는 포트(26)를 갖는다. 방법(100)은 추가적으로 리브(14)가 제 1공동(22)의 내부 표면(30)과 원주 방향으로 긴밀하게 접촉하도록 공작물(12)을 제 1공동(22) 내로 삽입하는 단계(106), 경화 가능한 탄성 재료(32)를 포트(26) 내부로 주입하여 탄성 재료(32)로 제 2공동(24)을 채우는 단계(108), 탄성 재료(32)를 경화시키는 단계(110), 그리고 나서 공작물(12)을 몰드(20)로부터 제거하는 단계(112)를 포함한다.

Description

강성 공작물 주위에 탄성 재료를 몰딩하는 방법 {METHOD FOR MOLDING A RESILIENT MATERIAL AROUND A RIGID WORK PIECE}

본 건 출원은 미국에서 2017년 3월 9일에 출원된 특허 출원 15/454,280에 대한 우선권의 이익을 주장한다.

본 발명은 일반적으로 탄성 재료를 몰딩하는 방법들에 관련되었으며, 그리고 더 구체적으로는 강성 공작물 주위에 탄성 재료를 몰딩하는 방법에 관련된다.

플라스틱 부품 상에 실리콘을 오버몰딩(overmolding)하는 공지된 공정은 그들 사이에 공동을 형성하는 상부 몰드 플레이트와 하부 몰드 플레이트를 사용하는 것을 포함한다. 플라스틱 부품은 공동 내부에 위치하고, 상부와 하부 몰드 플레이트들이 닫히고, 액체 실리콘이 몰드 내부로 주입되고 플라스틱 부품 주위에서 경화되어 완성된 부품을 형성한다. 그 후 상부와 하부 몰드 플레이트들이 분리되고, 완성된 부품이 공동으로부터 제거된다. 이 기술의 문제는 실리콘 재료의 주입 동안 플라스틱 부품과 몰드 공동 사이에서 억지 끼움(interference fit)이 요구된다는 점이다. 상부와 하부 몰드 플레이트들은 매우 엄격한 공차로 가공된다. 하지만, 플라스틱 부품에 대해서 동일한 엄격한 공차를 유지하는 것은 매우 어렵다.

만약 플라스틱 부품이 크게 미달이면, 이로 인해 몰드 공동이 과도한 공차를 가질 것이다. 실리콘이 굉장히 작은 점성을 가지고 있기 때문에, 실리콘의 얇은 층이 공동과 부품 사이로 새어나와 원하지 않는 잉여 재료를 형성하며, 이것은 일반적으로 "플래싱(flashing)" 이라고 불린다. 플래싱은 추가적인 재작업 공정 동안 부품으로부터 제거되어야 하는데, 이는 생산업무와 시간을 증가시킬 뿐만 아니라 부품 또는 실리콘 시일(seal)에 손상을 유발시킬 수 있다. 반면에, 만약 플라스틱 부품이 크게 초과이면, 이는 부품을 공동 안으로 로딩(loading) 하는 것을 어렵게 하고, 몰드 및/또는 부품의 손상으로 이를 수 있는 오정렬을 발생시킨다. 이 완성된 부품은 사용할 수 없을 것이고, 폐기되어야 할 것이다.

대안적으로, 플라스틱 부품은 크기가 크게 초과이거나 미달인 부품들을 제거할 만큼 충분히 엄격한 공차로 가공될 수 있다. 하지만, 가공 작업은 플라스틱 부품의 생산 비용과 시간을 바람직하지 못하게 증가시킬 것이다.

플라스틱 부품 주위에 부품의 치수 편차들을 보상하는 실리콘 시일을 형성하는 향상된 방법이 여전히 요구된다.

배경 섹션에서 논의된 주제가 배경 섹션에서 언급된 결과로 인해 단순히 선행 기술로 간주되어서는 안 된다. 유사하게, 배경 섹션에서 언급되었거나 배경 섹션의 주제와 관련된 문제가 선행 기술 이전에 인식된 것으로 간주되어서는 안 된다. 배경 섹션에 있는 주제는 단순히 다른 접근을 나타내며, 그 자체로 또한 발명이 될 수 있다.

실시예에 따라, 공작물 주위에 탄성 시일을 형성하는 방법이 제공된다. 방법은 공작물의 길이 방향 축을 중심으로 외부 표면으로부터 원주 방향으로 돌출되는 리브를 갖는 공작물을 제공하는 단계, 그리고 몰드를 제공하는 단계를 포함한다. 몰드는 공작물을 수용하도록 구성된 제 1공동, 공작물의 길이 방향 축을 중심으로 원주 방향으로 연장되고 제 1공동과 연통하는 제 2공동, 그리고 제 2공동과 연통하는 포트를 갖는다. 방법은 추가적으로 리브가 제 1공동의 내부 표면과 원주 방향으로 긴밀하게 접촉하도록 제 1공동 내로 공작물을 삽입하는 단계, 포트 내부로 경화 가능한 탄성 재료를 주입하여 제 2공동을 탄성 재료로 채우는 단계, 탄성 재료를 경화시키는 단계, 그리고 나서 몰드로부터 공작물을 제거하는 단계를 포함한다.

리브는 공작물이 제 1공동 내로 삽입됨에 따라 적어도 부분적으로 변형될 수 있다. 공작물은 길이 방향 축을 중심으로 원주 방향으로 연장되는 제 3공동을 가질 수 있고, 제 3공동은 공작물이 제 1공동으로 삽입될 때 제 2공동과 연통한다. 리브는 일반적으로 높이 0.04mm, 폭 0.04mm의 정사각단면 프로파일을 가질 수 있다. 리브는 제 3공동 뒤쪽에 위치할 수 있다. 공작물은 공작물의 길이 방향 축을 중심으로 외부 표면으로부터 원주 방향으로 돌출되는 제 2리브를 또한 가질 수 있다. 제 2리브는 제 3공동 앞에 위치할 수 있다.

경화 가능한 탄성 재료는 실리콘 계열 재료일 수 있다. 공작물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 폴리아미드(polyamide)(PA), 폴리카보네이트(polycarbonate)(PC), 폴리프로필렌(polypropylene)(PP), 및/또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene)(ABS)과 같은 재료들로 형성될 수 있다.

몰드는 한 조각의 단일 몰드일 수 있으며, 공작물은 제 1공동이 갖는 개구(opening)를 통해 제 1공동 내로 삽입될 수 있다. 몰드의 경도는 공작물의 경도보다 더 클 수 있다. 공작물은 전기 커넥터 바디(electrical connector body)일 수 있다.

이 발명의 추가적인 특징들 및 장점들은 비-제한적인 예시만으로 그리고 첨부된 도면들을 참조하는 방법으로 주어진 이 발명의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명을 읽음으로서 더 명확하게 나타날 것이다.

본 발명은 지금부터 첨부된 도면들을 참조하여 실시예의 형태로 설명될 것이다.
도 1은 한 실시예에 따라, 공작물 주위에 탄성 시일을 형성하는 방법의 흐름도이다.
도 2a는 한 실시예에 따라, 공작물의 길이 방향 축을 중심으로 외부 표면으로부터 원주 방향으로 돌출되는 리브를 갖는 공작물의 사시도이다.
도 2b는 한 실시예에 따라, 도 2a의 리브의 확대된 사시도이다.
도 3은 한 실시예에 따라, 도 2a의 공작물을 수용하도록 구성된 제 1공동, 공작물의 길이 방향 축을 중심으로 원주 방향으로 연장되고 제 1공동과 연통하는 제 2공동, 그리고 제 2공동과 연통하는 포트를 갖는 몰드의 절결도이다.
도 4는 한 실시예에 따라, 도 3의 몰드 내부로 도 2a의 공작물을 삽입하는 단계의 절결도이다.
도 5a는 한 실시예에 따라, 리브가 제 1공동의 내부 표면과 원주 방향으로 긴밀하게 접촉하도록 도 3의 몰드의 제 1공동 내로 삽입된 도 2a의 공작물의 단면도이다.
도 5b는 한 실시예에 따라, 제 1공동의 내부 표면과 긴밀하게 접촉하고 있는 리브의 확대된 단면도이다.
도 6a는 한 실시예에 따라, 몰드의 포트 내로 경화 가능한 탄성 재료를 주입하여 탄성 재료로 제 2공동을 채우는 단계의 단면도이다.
도 6b는 한 실시예에 따라, 몰드의 포트 내로 경화 가능한 탄성 재료를 주입하는 단계 중의 리브(14)의 확대된 단면도이다.

여기에서는, 예를 들어 플라스틱 전기 커넥터 바디 주위에 실리콘 환경 시일을 형성하는 것과 같이 공작물 주위에 탄성 시일을 형성하는 방법이 설명된다. 공작물은 공작물 주위에 시일을 형성하기 위해 사용되는 몰드의 내부 벽면들과 긴밀하게 접촉하는 변형 가능한 리브를 포함한다. 이 리브는 시일을 형성하는 재료가 몰드의 바라지 않는 공간 내로 유동하는 것을 억제하는 댐을 형성하고, 그로 인해서 공작물 상의 "플래싱"의 가능성을 줄인다.

후술되는 설명에서 "길이 방향"과 같은 방향을 설명하는 용어들은 정합 (X)축을 나타내며, "측 방향"은 반드시 가로지르는 축인 것은 아니나 짝을 이루는 (X)축에 대해 직각인 축을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 더욱이, "상부" 또는 "하부"와 같은 용어들은 반드시 수직 축인 것은 아니나 짝을 이루는 (X)축에 대해 직각인 축에 상대적인 것으로 이해되어야 한다. 사용된 용어들 "전면" 그리고 "전방"은 몰드에 처음으로 삽입된 공작물의 단부를 향하는 기준으로 길이 방향을 나타내고, "뒤", "뒤쪽", 그리고 "후방" 용어들은 몰드에 마지막으로 삽입된 공작물의 단부를 향하는 기준으로 길이 방향을 나타낸다.

도 1은 공작물 주위에 탄성 시일을 형성하는 비 제한적인 방법(100)을 도시한다. 방법(100)은 다음 단계들을 포함한다.

공작물을 길이 방향 축을 중심으로 외부 표면으로부터 원주 방향으로 돌출되는 리브를 갖는 공작물을 제공하는 단계(102)는 도 2a에 비 제한적인 예시가 도시된 공작물(12)을 제공하는 것을 포함한다. 공작물(12)은 공작물(12)의 외부 표면(16)으로부터 돌출되고 공작물의 길이 방향 축(X)을 중심으로 원주 방향으로 연장되는 리브(14)를 갖는다. 공작물(12)의 외부 표면(16) 또한 공작물(12)의 길이 방향 축(X)을 중심으로 원주 방향으로 연장되는 공작물 공동(18)을 갖는다. 리브(14)는 공작물 공동(18)의 뒤쪽에 위치할 수 있다. 예시에 도시된 공작물(12)은 전기 커넥터 바디이고, 이하에서 커넥터 바디(12)로 지칭될 것이다. 커넥터 바디(12)는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 폴리아미드(polyamide)(PA), 폴리카보네이트(polycarbonate)(PC), 폴리프로필렌(polypropylene)(PP), 또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene)(ABS)과 같은 유전성 재료로 형성된다. 도 2b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 리브(14)는 일반적으로 정사각단면 프로파일을 가지고 바람직하게는 0.04mm의 높이와 0.04mm의 폭을 갖는다.

제 1공동, 제 2공동, 그리고 포트를 갖는 몰드를 제공하는 단계(104)는 도 3에 비 제한적인 예시가 도시된 몰드(20)를 제공하는 것을 포함한다. 몰드(20)는 커넥터 바디(12) 주위에 탄성 시일을 몰딩하는 2차 몰딩 작업을 위해 구성된다. 몰드(20)는 커넥터 바디(12)를 수용하도록 구성된, 이하에서 수용 공동(22)이라고 지칭되는 제 1공동(22)을 갖는다. 몰드는 또한 몰드(20)의 길이 방향 축(X)을 중심으로 원주 방향으로 연장되고 그 안에서 탄성 시일이 만들어지는, 이하에서 시일 공동(24)이라고 지칭되는 제 2공동(24)을 갖는다. 시일 공동(24)은 수용 공동(22)에 대해 열려 있고 그것과 연통한다. 몰드(20)는 또한 실리콘 기반 재료와 같은 탄성 재료를 액체, 유체, 또는 점성체 형태로 수용하도록 구성된 포트(26)를 갖는다. 포트(26)는 시일 공동(24)과 연통한다. 몰드(20)를 형성하는 재료의 경도는 커넥터 바디(12)를 형성하는 재료의 경도보다 큰 것이 바람직하다. 일반적으로 몰드(20)는 공구 등급 강으로 형성된다. 몰드(20)는 한 조각의 단일 몰드이다. 커넥터 바디(12)는 수용 공동(22)이 갖는 개구(28)를 통해 수용 공동(22) 내로 삽입된다. 공작물 공동(18)은 커넥터 바디(12)가 수용 공동(22) 내로 삽입될 때 시일 공동(24)과 연통한다.

리브가 제 1공동의 내부 표면과 원주 방향으로 긴밀하게 접촉하도록 제 1공동 내로 공작물을 삽입하는 단계(106)는 도 5a와 5b에 도시된 바와 같이 리브(14)가 수용 공동(22)의 내부 표면(30)과 원주 방향으로 긴밀하게 접촉하도록, 도 4에 도시된 바와 같이 수용 공동(22) 내로 커넥터 바디(12)를 삽입하는 것을 포함한다. 리브(14)가 수용 공동(22)의 내부 표면(30)과 긴밀하게 접촉하게 됨에 따라서, 리브(14)는 적어도 부분적으로 변형된다. 공작물(12)을 제1 공동(22) 내로 삽입하는 단계(106)에서, 제2 리브는 제2 공동(24)의 내부 표면(30)과 원주 방향으로 긴밀하게 접촉한다.

포트 내부로 탄성 재료를 주입하여 제 2공동을 채우는 단계(108)는 포트(26) 내부로 경화 가능한 탄성 재료(32)를 주입하여 도 6a에 도시된 바와 같이 탄성 재료(32)로, 제1 리브(14), 제2 리브, 제1 공동(22)의 내부 표면(30) 및 공작물(12)의 외부 표면(16)으로 둘러싸인 시일 공동(24)과 제3 공동(18)(이하, 공작물 공동(18))을 채우는 것을 포함한다. 도 6b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 수용 공동(22)의 내부 표면(30)에 맞선 리브(14)의 긴밀한 접촉 또는 변형은 시일 공동(24)과 수용 공동(22) 사이에서 댐을 형성하여, 그로 인해서 수용 공동(22) 내부로 그리고 커넥터 바디(12) 상으로 액체 탄성 재료(32)가 "플래싱" 하는 것을 방지한다.

탄성 재료를 경화시키는 단계(110)는 선택된 탄성 재료가 커넥터 바디(12) 주위에 탄성 시일을 형성하도록 공지된 방법으로 탄성 재료(32)를 경화시키는 것을 포함한다.

몰드로부터 공작물을 제거하는 단계(112)는 몰드(20)로부터 탄성 시일과 함께 커넥터 바디(12)를 제거하는 것을 포함한다.

이 방법의 변형적인 실시예들에서는 공작물의 외부 표면이 공작물의 길이 방향 축을 중심으로 외부 표면으로부터 원주 방향으로 돌출되는 제 2 리브를 갖는 것이 고려될 수 있다. 제 2 리브는 공작물 공동의 앞쪽에 위치하는 것이 바람직하다.

전술한 상세한 설명으로부터, 본 발명이 플래싱을 제거하는 방식으로, 몰드(20) 내에서 전기 커넥터 바디(12)와 같은 공작물(12) 주위에 탄성 시일을 형성하기 위한 향상된 방법(100)을 제공한다는 것이 보여질 수 있다. 본 발명의 방법(100)은 공작물(12)과 공동(22) 사이에 댐을 생성하기 위하여, 수용 공동(22)의 외곽선에 맞도록 변형 가능한 원주방향 리브(14)를 갖는 공작물(12)을 포함한다. 변형 가능한 리브(14)는 또한 크게 미달이고, 약간 부정합되는 분리 선들을 갖고, 그리고/또는 약간 기형인 공작물(12)들과 같이 공작물(12)과 몰드(20)의 수용 공동(22)의 치수 차이를 보상하는 역할을 한다.

본 발명이 그것의 바람직한 실시예의 관점에서 설명되었지만, 그것에 제한되도록 의도된 것은 아니고, 그보다도 후술되는 청구항에 기재된 범위 내에서 가능하다. 나아가, 사용된 제 1, 제 2 등의 용어는 어떠한 중요성의 순서도 나타내지 않으며, 그보다도, 제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 요소를 다른 것과 구별하기 위해서 사용된다. 더 나아가, 관사 등의 용어의 사용은 수량의 제한을 나타내지 않으며, 그보다도 인용된 항목이 적어도 한 개 이상 있음을 나타낸다.

Claims

탄성 시일을 형성하는 방법(100)이며:
공작물(12)의 길이 방향 축을 중심으로 외부 표면(16)으로부터 원주 방향으로 돌출되는 제1 리브(14)를 갖는 공작물(12)을 제공하는 단계(102);
몰드(20)를 제공하는 단계(104)로서, 몰드(20)는 공작물(12)을 수용하도록 구성된 제1 공동(22), 공작물(12)의 길이 방향 축을 중심으로 원주 방향으로 연장되고 제1 공동(22)과 연통하는 제2 공동(24), 그리고 제2 공동(24)과 연통하는 포트(26)를 갖는 단계(104);
제1 리브(14)가 제1 공동(22)의 내부 표면(30)과 원주 방향으로 긴밀하게 접촉하도록 공작물(12)을 제1 공동(22) 내로 삽입하는 단계(106);
포트(26) 내부로 경화 가능한 탄성 재료(32)를 주입하여, 제1 리브(14), 제2 리브, 제1 공동(22)의 내부 표면(30) 및 공작물(12)의 외부 표면(16)으로 둘러싸인 제2 공동(24)과 제3 공동(18)을 탄성 재료(32)로 채우는 단계(108);
탄성 재료(32)를 경화시키는 단계(110); 및
몰드(20)로부터 공작물(12)를 제거하는 단계(112)를 포함하고,
공작물(12)은 공작물(12)의 길이 방향 축을 중심으로 원주 방향으로 연장하는 제3 공동(18) 및 공작물(12)의 길이 방향 축을 중심으로 외부 표면(16)으로부터 원주 방향으로 돌출되는 제2 리브를 갖고,
제2 리브, 제3 공동(18) 및 제1 리브(14)는 몰드(20)에 처음 삽입된 공작물의 단부로부터 제2 리브, 제3 공동(18) 및 제1 리브(14)의 순서로 배열되고,
공작물(12)을 제1 공동(22) 내로 삽입하는 단계(106)에서, 제2 리브는 제2 공동(24)의 내부 표면(30)과 원주 방향으로 긴밀하게 접촉하는,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
제1항에 있어서,
공작물(12)이 제1 공동(22) 내로 삽입됨에 따라 리브(14)가 적어도 부분적으로 변형되는,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
제2항에 있어서,
공작물(12)이 제1 공동(22) 내로 삽입될 때, 제3 공동(18)이 제2 공동(24)과 연통하는,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
제3항에 있어서,
리브(14)가 일반적으로 정사각단면 프로파일을 갖는,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
제4항에 있어서,
리브(14)의 높이가 0.04mm이고 리브(14)의 폭이 0.04mm인,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
삭제
제1항에 있어서,
경화 가능한 탄성 재료(32)가 실리콘 계열 재료인,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
제1항에 있어서,
공작물(12)이 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate)(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET), 폴리아미드(polyamide)(PA), 폴리카보네이트(polycarbonate)(PC), 폴리프로필렌(polypropylene)(PP), 및/또는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene)(ABS)으로 구성된 리스트로부터 선택된 재료로서 형성되는,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
제1항에 있어서,
몰드(20)가 단일 몰드(20)이고,
공작물(12)이 제1 공동(22)이 갖는 개구(28)를 통해 제1 공동(22) 내부로 삽입되는,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
제1항에 있어서,
몰드(20)의 경도가 공작물(12)의 경도보다 큰,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).
제1항에 있어서,
공작물(12)이 전기 커넥터 바디(12)인,
탄성 시일을 형성하는 방법(100).