KR20040011547A - 관통식 충격 흡수 리브를 갖는 외피 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 민감하거나 부서지기 쉬운 부재 또는 장치를 수납하기 위한 보호 및 에너지 관리를 제공하는 보호 외피에 관한 것이다. 외피는 하나 이상의 강성 구조 부품(10) 및 하나 이상의 연질 표면 부품(20)을 포함하고, 상기 부품으로부터 하나 이상의 리브(21, 22)가, 강성 구조 부품으로 되고 관통하여 부재 또는 장치 수납시에 에너지 관리를 제공한다. 연질 표면 및 리브 재료는 열가소성 탄성중합체 같은 저모듈러스 플라스틱 재료일 수 있고, 연질 표면 효과 및/또는 관통 리브 내의 에너지 관리 필요를 위해 다른 부드러움을 제공하도록 선택적으로 발포제로 단열될 수 있다. 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 특히 적절한 열가소성 플라스틱이다. 보호 외피는 임의의 이동 가능한 또는 제거 가능한 구조 부품을 위해 대체로 연속적인 액체 및 먼지 침입 방지 밀봉을 제공하는 연질 부품을 사용하도록 구성될 수 있다는 것이 알려졌다. 바람직하게는 관통 리브 및 연질 표면은 2회 샷에 의한 성형, 삽입 성형 또는 오버몰딩 공정을 사용하는 제1 부품 상에 성형된다.
Description
휴대용 전자 장치 및 휴대폰, 호출기, 개인용 휴대 단말기(PDA), 게임기, 전자식 뮤직 플레이어, 음성 녹음기, 글로벌 위치 추적 시스템(GPS), 디지털 또는 종래의 필름 카메라 등과 같은 유사한 형식의 개인용 장치는 오늘날의 사회에서 평범한 것이 되었다. 이런 개인용 장치는 개인적 및/또는 직업적 활동을 포함하는 삶의 모든 관점에서 유용하다. 대부분의 환경에서 그리고 특히 산업 및/또는 야외 환경에서 이런 형식의 장치는 거친 취급을 받거나, 떨어지거나 부딪힘에 의한 우발적 충격력을 받거나, 액체, 먼지, 음식물, 기름, 습기 및 다른 오염물에 노출된다. 따라서, 이러한 환경에서 적절히 작동을 계속하기 위해 이런 형식의 장치는 민감한 내부 부품 및 특히 민감한 전자 소자를 보호하기 위해 내충격성이나, 액체 또는 다른 오염물에 대한 기밀 밀봉을 제공하는(바람직하게는 두 가지를 모두 제공하는) 보호 외피가 필요하다.
본 발명은 에너지 관리 및, 강성 구조 부품을 관통하고 바람직하게는 하나 이상의 연질 표면 부품(soft touch surface component)으로 된 일체형 저모듈러스 리브를 기초로 하는 외피 신뢰도를 위한 독특한 지지 구조를 사용하는 보호 외피에 관한 것이다. 이들 리브는 에너지 관리를 위한 수단을 제공하고, 유리하게는 외피 밀봉도 제공할 수 있는 일반 연질 부품 재료를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명은 바람직하게는 외피에 밀봉을 제공할 수 있는 하나 이상의 연질 표면 부품으로 이루어지고 강성 구조 부품을 관통하는 일체형 저모듈러스 리브를 구비하는 보호 외피의 제조 방법에 관한 것이다.
도1은 보호 외피의 바닥편의 강성 섹션(10) 및 저모듈러스(연질) 섹션(20)을 나타내는 분해 사시도이다.
도2는 강성 섹션(10) 및 저모듈러스 섹션(20)을 함께 갖는 외피(30) 바닥편의 사시도이다.
도3은 전체 장치가 조립될 때 보호 수납될 선택적 PDA 장치(50)를 갖는 외피 바닥(30), 외피 상부(40) 및 선택적 힌지식 보호창(60)의 장치 배열을 나타내는 분해 사시도이다.
이들 장치의 표면으로의 이른바 연질 소자의 결합은 공지되어 있고, 장치 및 그 이용을 위한 소정 범위의 미적, 인체 공학적 그리고 성능의 이점을 제공한다. 예를 들어 연질의 "인체 공학적" 문제점, 특히 미끄러짐 방지 특성(예를 들어 카메라를 떨어뜨리는 것을 방지하기 위한)을 설명하는 미국 특허 제5,563,674호를 참조할 수 있다. 또한, 유사하게는 영국 특허 제2,348,391호는 장치에서 연질 특성 및 연질 성형의 방법을 보여준다.
동시에, 가능한 한 소형으로 이런 장치를 만들고, 최소한의 부피로 최대 수의 기능을 얻는데 커다란 관심이 있다. 종래 기술은 몇몇 방법으로 이러한 문제를 해결하기 위해 시도했다. 일반적으로 내충격성 또는 인성(toughness)과 관련된 에너지 관리와 관하여, 개인 휴대 단말기(PDA) 같은 작은 휴대용 전자 제품 및 터치 스크린 또는 디스플레이를 사용하는 랩탑 컴퓨터는 떨어뜨리거나 또는 뜻하지 않은 오용에 의한 훼손 또는 고장에 매우 민감하다. 이들 장치는 작고, 휴대용이며, 어느 곳에서나 사용할 수 있게 구성되고, 비싸고 부서지기 쉽다는 사실에 의해 문제는 더 번거롭게 된다. 보통 "튼튼한" 외피는 크고, 두꺼운 박스 내에 장치를 패키징하는 것에 의해 그리고 충격 흡수 삽입물 또는 장착부를 사용하는 것에 의해 에너지 관리를 제공한다. 예를 들어 미국 특허 제6,144,552호 및 독일 공보 제19830264호를 참조할 수 있다. 이런 형식의 패키지와 관련된 사이즈와 사용자 문제점은 많은 경우에서 사용을 방해한다.
또한, 외피의 개구, 폐쇄 및/또는 이동 가능한 부재가 액체, 먼지 등에 대하여 재 밀봉 가능하게 구성된다면, 그 부분들은 일반적으로 발포체 또는 변형 가능한 재료로 만들어진 하나 이상의 가스켓으로 밀봉된다. 그러나, 이들 가스켓은 차등 온도 팽창/수축에 의한 것뿐만 아니라 시간 및 환경 오염에 대한 노출에 따라 누설된다는 것이 공지되어 있다. 또한, 가스켓은 추가의 조립체 사용 및 가스켓 자체를 추가하거나 장착하기 위한 작동 단계를 요구하고, 각각의 개방/폐쇄 후에 적절히 부착되고 장착되지 않으면, 항상 기능이 효과적이지 못하다. 미국 특허 제5,373,458호에는 탄성 재료의 오버몰드(overmold)된 림(rim)이 밀봉 및 촉각 표면을 갖는 외피를 제공할 수 있지만 단지 제한된 내충격성만이 제공되고 다른 탄성 가스켓편(gasket piece)이 필요하다는 것을 알 수 있다.
따라서, 매우 효과적이고 다방향 관통 에너지 관리 리브뿐만 아니라 효과적인 액체 및 먼지 밀봉을 제공하는 인체 공학 및 미학을 위해 바람직한 연질 표면 재료의 이점을 갖는 보호 외피가 필요하다. 이들 특성들의 조합은 동시에 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 부품의 수, 조립 단계 및 비용이 감소되는 것은 바람직하다.
따라서, 본 발명에 따라 민감하거나 부서지기 쉬운 부재 또는 장치를 수납하기 위한 보호 및 에너지 관리를 제공하는 보호 외피가 제공되고, 외피는 하나 이상의 강성 구조 부품 및 하나 이상의 연질 표면 부품을 포함하며, 수납되는 부재 또는 장치를 적절히 위치시키거나 안착시키도록 구성된 하나 이상의 저모듈러스 리브를 구비하고, 이러한 리브는 연질 표면 부품으로 되고 강성 구조 부품을 관통하여, 부재 또는 장치 수납시에 보호 및 에너지 관리를 제공한다. 바람직하게는 연질 표면 부품은 하나 이상의 강성 구조 부품의 적어도 일부분을 덮는 표면층을 포함하고, 더욱 바람직하게는 연질 부품의 표면층 섹션은 0.05 내지 5 mm의 두께를 갖는다.
다른 실시예에서는, 보호 외피는, (a) 개방시에는 보호 수납되는 장치를 수납하거나 제거하기 위한 개구를 제공하고, (b) 폐쇄시에는 연질 부품에 의해 제공되는 대체로 연속적인 액체 및 먼지 침입 방지 밀봉을 제공하는 이동 가능한 구조 부품을 구비한다. 또한, 연질 부품은 유리하게는 저모듈러스 플라스틱 재료, 바람직하게는 열가소성 탄성중합체로부터 마련된다는 것이 알려져 있다.
또한, 적어도 하나의 강성 구조 부품 및 적어도 하나의 연질 표면 부품을 포함하고, 수납되는 부재 또는 장치를 위치시키고 안착시키기 위한 하나 이상의 저모듈러스 리브를 구비하고, 리브는 연질 표면 부품으로 되고 강성 구조 부품을 관통하도록된 보호 외피의 제조 방법이 제공되고, (a) 강성 부품을 우선 성형하는 단계와, (b) 이어서 제1 부품 상에 관통 리브 및 연질 표면을 부착하는 단계를 포함한다. 바람직하게는 관통 리브 및 연질 표면은 단계(a)로부터 2회 샷에 의한 성형, 삽입 성형 또는 오버몰딩 공정을 사용하여 제1 부품 상에 관통 리브 및 연질 표면을 성형하는 단계를 거쳐 성형된다.
도1은 보호 외피의 바닥편의 강성 섹션(10) 및 저모듈러스(연질) 섹션(20)을 나타내는 분해 사시도이고, 저모듈러스 리브(21, 22)는 매우 얇고 편평하며 강성 섹션(11 및 12 각각) 내의 슬롯을 관통하고, 전자 부품 또는 외피 내에 수납된 장치에 맞추어진 에너지 관리를 제공한다.
도2는 강성 섹션(10) 및 저모듈러스 섹션(20)을 함께 갖는 외피(30) 바닥편의 사시도이고, 저모듈러스 리브(21, 22)는 강성 섹션을 통해 돌출하고 보호 수납될 전자 장치 또는 부재를 수납하고 장착하도록 위치된다.
도3은 전체 장치가 조립될 때 보호 수납될 선택적 PDA 장치(50)를 갖는 외피 바닥(30), 외피 상부(40) 및 선택적 힌지식 보호창(60)의 장치 배열을 나타내는 분해 사시도이다. 또한, 외피 상부(40) 내에 강성 및 저모듈러스 연질 재료가 전자장치의 소정 위치 및 장착을 제공하기 위한 내충격성 리브를 제공하기 위해 사용되는 것을 볼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 하나 이상의 얇은 저모듈러스 리브를 갖는 보호 외피이며, 리브는 바람직하게는 연질 표면 부품으로 되고 강성 구조 부품을 관통하여 민감하거나 부서지기 쉬운 부재 또는 장치를 수납하기 위한 보호 및 에너지 관리를 위한 수단을 제공한다. 또한, 바람직하게는 관통 리브 및 연질 표면을 제공하는 2회 샷에 의한 성형 또는 오버몰딩 공정을 갖는 이러한 형식의 보호 외피를 만들기 위한 방법에 관한 것이다.
일 실시예에서, 본 발명은 바람직하게는 연질 표면 부품으로 되고 강성 구조 부품을 관통하는 얇은 저모듈러스 리브를 기초로 에너지 관리 및 외피 신뢰도를 위한 고유의 지지 구조를 사용하는 보호 외피이다. 이 개념은 바람직하게는 이들 "관통" 리브를 연질 단계(일반적으로 2회 샷에 의한 성형에서 제2 샷)에서 성형할 수 있는 적절한 구성과 결부된 2회 샷에 의한 성형(또는 오버몰딩 또는 삽입 성형과 같은 등가 성형 기술)과 함께 표면 연질 재료를 사용한다. 이들 리브는 매우 작은 공간에서 동적 에너지 흡수를 제공하는 동시에 귀중하고 부서지기 쉬운 전자 부품 또는 독립식 전자 장치를 적절히 위치시키고 장착하기 위해 필요한 정확한 외형을 제공하도록 구성된다. 최소 외피 사이즈 또는 큰 사이즈를 갖는 충격 에너지 흡수 및 패키징 신뢰도를 제공하기 위해 고모듈러스 재료로 만들어진 외피와 일체로 성형된 얇은 다중 저모듈러스 리브를 갖는 장치의 제조에서 많은 장점들이 얻어진다. 외피는 부서지기 쉬운 전자 부재들, 부품 또는 삽입식 독립 장치를 수납하기 위해 사용되고, 떨어짐 또는 다른 오용에 기인한 고장 또는 파손을 방지하는데 사용된다.
고모듈러스 강성 외피 내에 일체된 저모듈러스 재료로 성형된 정밀하게 구성되고 위치된 리브를 사용하는 것은 튼튼함, 에너지 관리 및 패키징 신뢰도를 제공하는 "혼성" 형식 구조를 제공한다. 고모듈러스 재료는 거친 사용을 위한 인성을 제공하고 저모듈러스 "리브"는 에너지 관리를 제공한다. 이들 리브는 바람직하게는 고모듈러스 또는 강성 부품 내의 구멍 형식의 부분을 관통하는 "관통 돌출부"로서 성형되고, 둥근 구멍, 정방형 구멍, 얇은 슬릿과 같은 패키지 또는 "S", "X", "T", "O", "V" 또는 별 형상과 같은 복합 형상을 형성한다. 리브 구성 및 최적화는 보호되는 질량체, 재료 계수 및 리브의 길이와 두께의 함수이다. 실제 리브 구조는 수납되는 장치를 지지하고, 위치시키고, 충전하고, 절연하고, 떠받치는 소정의 조합을 위해 선택되고 구성될 수 있다. 리브 구성은 단순하고 소형이며 사용자 편의적이고 튼튼한 외피이기 때문에 매우 작은 공간 내에서 매우 효과적인 에너지 관리를 제공한다. 바람직한 2회 샷에 의한 사출 성형 공정에서, 전체 제조 작업은 단일 기계 내에서 그리고 전체적이고 정확한 기하학 제어 하에 실행될 수 있다. 이는 필요에 따라 에너지 관리 리브를 "맞추기" 위한 패키지 및 디자이너 능력의 총체적 신뢰도를 증가시키기 때문에 형상 제조에서 극도의 정확성을 가능케 한다. 또한, 수납 장치를 위한 최적화되고 완전한 에너지 관리 지지를 제공하도록 관통 저모듈러스 재료에 의한 버금가는 오버몰딩을 위해 관통 구멍에 또는 가까이에 위치한 지지 또는 기초 소자를 갖도록 고모듈러스 강성 부품을 구성하는 것도 가능하다.
바람직한 실시예에서 연질 재료의 표면 부품은 표면 연질 효과, 에너지 관리의 소정 레벨 및 강성 부품을 관통하는 리브 내에서의 내충격성을 동시에 제공할 수 있게 사용된다. 관통 리브 또는 돌출부를 갖는 연질 표면의 다른 매우 바람직한 특징은 래칭 메카니즘과 같은 외피 자체 내에 수납된 장치 또는 밀봉된 메카니즘 상의 버튼, 키, 래치 또는 스위치에 작용 에너지를 보호하고 제공하기 위한 필요한 위치에 위치되고 충분한 굽힘 특성으로 구성될 수 있는 능력이다. 바깥면 또는 외부면(내부면 상의 리브 또는 돌출부에 직접 대향하는)은 완전히 밀봉된 외피 또는 밀봉된 외피 래칭 메카니즘 내의 수납된 장치를 작동시키기 위한 하부면 상의 리브 또는 돌출부를 허용하는 활성 버튼 또는 키인 것이 효과적일 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 표면 연질 부품 내에 사용되는 연질 재료는 적절한 부분 구성에 의해 모두 인접한 이동 가능하거나 제거 가능한 외피 부분과 일정하고 충분한 접촉이 모든 조인트를 밀봉하도록 완수되는 것을 보장하는 성형 기술 사이의 밀봉을 제공하기 위해 사용된다. 이런 방식으로 밀봉 표면은 통상적인 편평한 직선(즉, 선형)이거나 분리된 가스켓편(gasket piece)으로는 매우 어렵거나 불가능한 임의의 종류의 형상 또는 사행일 수 있지만 억세스가 수납된 장치, 배터리 또는 주변 장치/부착 포트의 삽입 또는 제거를 위해 필요할 수 있는 다양한 위치에 특별한 밀봉 형상을 수용하거나 미적인 이유로 요구될 수 있다.
에너지 관리 리브 및/또는 연질 표면은 열가소성 탄성중합체, 열가소성 탄성중합체 가황물, 열가소성 실리콘 가황물 또는 열경화성 수지와 같은 적합한 열가소성 플라스틱을 포함하는 임의의 저모듈러스 플라스틱 재료로부터 만들어질 수 있고, 임의의 상기 물질은 관통 리브 내의 연질 표면 효과 및/또는 에너지 관리 필요를 위해 그 이상의 부드러움을 제공하도록 선택적으로 발포(foam)될 수 있다. 특히 적합한 열가소성 탄성중합체는 열가소성 폴리우레탄 폴리머(TPU)이고, 바람직하게는 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)에 의해 공급되는 펠레타인(Pellethane) 2102-75A와 같은 사출 성형 가능한 TPU이다. 다른 적합한 재료는 충분한 표면 표피를 제공할 수 있는 열경화성 폴리우레탄 발포체이다. 또 다른 적합한 재료는 폴리올레핀 TPE, 스티렌에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS) 블록 코폴리머(co-polymer)와 같은 다른 열가소성 탄성중합체(TPE's)를 포함한다. 적합한 열가소성 탄성중합체는 예를 들어 뉴욕주 뉴욕시 소재의 인터사이언스 출판사에서 출판된 빌마이어, 에프(Billmeyer, F.)의 폴리머 사이언스 교본(Textbook of Polymer Science)(1993) 및 뉴욕주 뉴욕시 소재의 죤 와일리&선즈(John Wiley & Sons)에서 출판된 키르크-오트머(Kirk-Othmer)의 화학 기술 사이언스(Science of Chemical Technology) 제4판(1993)에 설명되어 있다.
연질 표면층이 사용되면, 이 층을 위한 두께는 통상적으로 0.05 내지 5mm 정도이고, 바람직하게는 적어도 0.5mm이고, 재료가 발포된 경우에 25mm까지의 두꺼운 연질 표면층이 사용 가능하다.
바람직한 실시예는 가장 효과적인 부분 제조를 위한 2회 샷에 의한 사출 성형을 이용하고, 따라서 리브 재료는 열가소성이고 필요 접착을 이루기 위한 외피 재료와 충분히 호환성인 것이 필요하다. 성형 산업에서 공지된 다른 공정은 관통리브 및 선택 연질의 바람직한 조합에 사용될 수 있고 밀봉 효과가 제공된다. 통상적으로 이러한 다른 공정은 비 열가소성 플라스틱도 사용될 수 있다.
얇은 리브 에너지 관리 구성은 0.75 내지 1.5mm 범위의 두께에서 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 사용한다. (두께 및 리브 형상은 에너지 흡수 능력에 있어 중요하고 필요에 따라 가변적이다.) 이들 리브는 성형 고정 제1 단계에서 폴리카보네이트(PC) 하우징 내에 제작된 얇은 슬릿을 통해 고강도 PC 하우징과 일체되어 성형된다. 2단계 사출 성형을 사용하면, PC 직후에 TPU 재료는 변경된 형상을 제공하는 주형 내로 사출됨으로써, 기존 부분 내에서 이번에는 제2 재료인 TPU 내의 새로운 특징을 만든다. 이들 두 개의 다르지만 호환성 재료를 같은 성형 기계 내에 일체로 함께 성형할 수 있다는 것은 매우 적당한 값으로 정확한 패키지 형성 조립을 제공한다. 이런 정확한 형성 제조는 패키지 신뢰도의 기초이다.
강성 재료는 스티렌 폴리머, 폴리스티렌 및 ABS 같은 코폴리머, CALIBRE 401-18 폴리카보네이트(PC) 같은 폴리카보네이트, 다우 케미칼 캄파니에 의해 제조되는 고 유동성의 인성 물질 및 나일론 성형 수지를 포함하는 광범위한 엔지니어링 플라스틱 수지로부터 선정될 수 있다. 또한, 마그네슘과 같은 비열가소성 플라스틱은 제조 기술의 적절한 선정 및 구성으로 사용될 수 있다.
상술된 TPU 및 PC 수지는 소정 재료 특성의 좋은 균형을 제공하는 저모듈러스 및 강성 재료의 좋은 예이다. 이런 일예의 경우에 사용된 두 개의 재료는 재료에 대한 선택 사양의 매우 큰 어레이를 나타낸다. 또한, 강성 및 저모듈러스 재료의 다른 열가소성 플라스틱 선택 및 조합은 유사한 구조를 제공할 수 있다. 가공성, 계수, 강도, 강성 및 호환성의 소정 조합을 제공하도록 선정되어야 한다. 바람직하게는 본 발명에 따른 바람직한 공정에서 재료는 동일한 사출 성형 기계 내에서, 바람직하게는 2회 샷에 의한 성형 공정 또는 오버몰딩 공정 내에서 사출 성형될 수 있다. 또한, 마그네슘 같은 비 열가소성 플라스틱은 제조 기술의 적절한 선정 및 구성으로 사용될 수 있다.
Claims (8)
- 민감하거나 부서지기 쉬운 부재 또는 장치를 수납하기 위한 보호 및 에너지 관리를 제공하는 보호 외피이며,하나 이상의 강성 구조 부품과,하나 이상의 연질 표면 부품을 포함하며,수납되는 부재 또는 장치를 적절히 위치시키거나 안착시키도록 구성된 하나 이상의 저모듈러스 리브를 구비하고,상기 리브는 연질 표면 부품으로 되고 강성 구조 부품을 관통하여, 부재 또는 장치 수납시에 에너지 관리를 제공하는 것을 특징으로 하는 보호 외피.
- 제1항에 있어서, 연질 표면 부품은 하나 이상의 강성 구조 부품의 적어도 일부분을 덮는 표면층을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 외피.
- 제1항에 있어서, 연질 부품의 표면층 섹션은 0.05 내지 5 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 보호 외피.
- 제1항에 있어서, (a) 개방시에는 보호 수납되는 장치를 수납하거나 제거하기 위한 개구를 제공하고, (b) 폐쇄시에는 연질 부품에 의해 제공되는 대체로 연속적인 액체 및 먼지 침입 방지 밀봉을 제공하는 이동 가능한 구조 부품을 구비하는 것을 특징으로 하는 보호 외피.
- 제1항에 있어서, 연질 부품은 저모듈러스 플라스틱 재료로부터 마련되는 것을 특징으로 하는 보호 외피.
- 제5항에 있어서, 연질 부품 플라스틱 재료는 열가소성 폴리올레핀 탄성중합체, 열가소성 실리콘 가황물 또는 열가소성 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 보호 외피.
- 적어도 하나의 강성 구조 부품 및 적어도 하나의 연질 표면 부품을 포함하고, 수납된 부재 또는 장치를 위치시키고 안착시키기 위한 하나 이상의 저모듈러스 리브를 구비하고, 상기 리브는 연질 표면 부품으로 되고 강성 구조 부품을 관통하도록된 보호 외피의 제조 방법이며,(a) 강성 부품을 우선 성형하는 단계와,(b) 이어서 제1 부품 상에 관통 리브 및 연질 표면을 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제7항에 있어서, 관통 리브 및 연질 표면은 단계(a)로부터, 2회 샷에 의한 성형, 삽입 성형 또는 오버몰딩 공정을 사용하여 제1 부품 상에 관통 리브 및 연질표면을 성형하는 단계를 거쳐 성형되는 것을 특징으로 하는 방법.
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