KR20100018524A

KR20100018524A - 필름 삽입 성형된 플라스틱 윈도우용 전기 커넥터

Info

Publication number: KR20100018524A
Application number: KR1020097024952A
Authority: KR
Inventors: 쳉타오 리; 주앙 벨라스퀘즈; 케이스 디. 웨이스; 토드 애드킨스; 에릭 에프.제이.엠. 반 데르 메우렌; 야나 슈바르츠만
Original assignee: 엑사테크 엘.엘.씨.
Priority date: 2007-05-01
Filing date: 2008-05-01
Publication date: 2010-02-17
Also published as: CN101682940B; EP2145506B1; JP5108089B2; US20080274652A1; KR101408569B1; CN101682940A; EP2145506A1; WO2008137569A1; JP2010527099A; US9125247B2

Abstract

본원의 플라스틱 윈도우는 제1측과 제2측을 가진 투명한 플라스틱 기판을 갖는다. 플라스틱 필름은 기판의 제1측에 접합되고, 필름은 상기 기판보다 얇은 것이다. 적어도 1개의 전도성 커넥터 구역을 가진 전기 전도성 그리드는 기판과 필름 사이에 싸여져 있다. 기판 안으로 신장하여, 적어도 1개의 전기 커넥터가 전도성 마운팅과 전기 접촉하게 위치하여, 전력 서플라이가 상기 전도성 마운팅에 접속되고 그리고 전류가 전도성 그리드를 통해 흐르게 한다.

플라스틱 윈도우, 플라스틱 필름, 전기 커넥터, 전도성 그리드, 삽입체.

Description

필름 삽입 성형된 플라스틱 윈도우용 전기 커넥터{ELECTRICAL CONNECTIONS FOR FILM INSERT MOLDED PLASTIC WINDOWS}

본 발명은 일반적으로 패널 상에 전기적 전도성 그리드, 트레이스 또는 회로(이후, "그리드(grids)"로 칭함)를 가진 플라스틱 패널에 대한 전기적 단자 접속에 관련한 것이다. 본 발명은 특정하게는 예를 들어 성에 제거 및 서린 김 제거(defog) 기능과 같은 능력을 윈도우 시스템에 제공하도록 필름 삽입 성형을 통해 플라스틱 윈도우 시스템의 플라스틱 기판에 설치된 전기 그리드에 전기 단자를 부착하는 것에 관한 것이다.

전기 전도성 그리드는 오랜 시간 동안 특히 자동차의 백라이트가, 윈도우의 성에 제거 및 서린 김 제거와 같은 작용을 윈도우 시스템에 제공하는데 사용되어 왔다. 예를 들어, 전기가열 백라이트에서는 전기 전도성 가열 그리드가 일반적으로 윈도우의 실내 또는 실외를 향해 위치되어 있다. 또한, 가열 그리드는 일반적으로 1쌍의 대향 부스바(busbar)를 구비하며, 일련의 그리드 라인이 그 사이에 이어져 있다. 가열 그리드를 통해 전류가 흐르는 동안에, 그리드 라인의 저항은 열을 발생하고, 그리고 이 열이 윈도우를 가로질러 소산되어서, 윈도우의 성에 또는 서린 김을 없애는 것이다. 상기 가열 그리드에 전기를 제공하도록 가열 그리드는 자동차의 전기 시스템에 접속된다.

자동차의 전기 시스템에 가열 그리드를 접속시키기 위해서, 가열 그리드의 부스바에는 윈도우의 엣지 넘어로 신장된 포일 태브(foil tabs)가 형성되어 있다. 차량의 전기 시스템에서 나온 와이어 하니스(harness) 단자가 상기 태브와 결합한다. 상기 단자는 다양한 구조로 이루어지며, 일반적으로 하우징 내에서 둘러 싸여진 스프링 금속 접점을 갖는다. 하우징이 태브에 닿게 되면, 상기 접점이 부스바와 접촉하는 방향으로 치우치게 된다. 다른 구조에서는 본딩 패드가 부스바에 일체적으로 형성되거나 부착되고 그리고 차량의 전기 시스템에서 나온 단자가 접합 패드에 납땜(solder) 된다.

다른 변경된 구조에서는 가열 그리드가 FIM(film insert molding)에 의해 윈도우의 기판에 설치된다. 상기 FIM은 때때로 IMD(in-mold decorating)로도 언급된다. 본 발명은 특히 이러한 기술에 관련한 것이다. FIM 기술로, 가열 그리드는 가요성의 얇은 플라스틱 시트(본원에서는 필름으로 언급)에 인쇄된다. 상기 필름은 플라스틱 패널을 형성하는 주형의 공동 면의 형태에 대응하게 형성된다. 상기 필름은 주형 내에서 가열 그리드가 주형 공동의 내부를 향하게 주형 공동의 대응 면에 위치한다. 그 후, 상기 주형은 폐쇄되고, 그리고 패널 기판용 플라스틱 수지가 상기 주형 안으로 주입되고, 필름을 다시 충진하여, 패널에 부착된 플라스틱 필름을 가진 패널을 형성한다. 이러한 결과, 가열 그리드가 필름과 기판 사이에 패널 내에 에워싸여진다. 패널이 충분하게 냉각되었으면, 주형을 개방하고, 필름과 통합된 가열 그리드를 가진 패널을 주형에서 제거한다.

상기 구조의 각각은 알려진 문제와 제약이 있는 것이다. 스프링 접촉의 한계를 설명하면, 차량의 수명 동안 스프링 접촉은 피로 및/또는 진동으로 인하여 헐겁게 되어, 가열 그리드가 작동하지 않거나 빈약하게 동작하게 하는 결과를 초래한다. 패드 접합 구조의 한계와 관련해서는 너무 많게 또는 너무 적게 납땜을 가하여서 단자와 접합 패드 사이에 연결을 약하게 하고, 이러한 사실은 접합 패드에서 스스로 용이하게 단자가 제거되는 결과를 초래하게 한다. 플라스틱의 낮은 유리 전이 온도로 인하여, 전통적인 고온 납땜을 부스바에 강력한 접속이 이루어지게 하는데 사용할 수가 없다. 불행하게도, 상용할 수 있는 저온도 납땜 및 전기적 전도 부착식이더라도, 수용할 수 없는 접합 세기 및/또는 신뢰를 가진 것이다.

FIM을 통해 적용된 가열 그리드에 관해서 설명하면, 주조 후에, 가열 그리드는 패널의 필름과 플라스틱 기판과의 사이에 싸여 진다. 가열 그리드가 기능을 하도록, 가열 그리드는 차량의 전기 시스템에 접속되어야 하며, 특히 시스템의 전기 단자와 연결되어야 한다. 상기 관점에서 보았을 때에, 플라스틱 윈도우 시스템의 FIM전도성 그리드의 부스바에 단자를 부착하기 위한 향상된 접속 구조가 반드시 필요할 것이다.

관련 기술의 상술한 결함과 제약을 극복하면서 상기 필요를 만족시키기 위해 본원은 제1측과 제2측을 가진 투명한 플라스틱 기판을 구비하는 플라스틱 윈도우를 제공하여 FIM 전도 그리드의 접속 문제를 해결하였다. 플라스틱 필름은 기판의 제1측에 접합되고, 상기 필름은 상기 기판보다 얇은 것이다. 적어도 1개의 전도성 커넥터 구역을 구비한 전기적 전도 그리드는 기판과 필름 사이에 에워 싸여 진다. 기판 쪽으로 신장하여, 적어도 1개의 전기적 커넥터가 전도성 커넥터 구역과 전기적 접촉하게 위치되어서, 전력 서플라이가 전도성 커넥터 구역에 연결되고 그리고 전류가 전도성 그리드를 통해 흐르게 할 수 있다.

본 발명의 다른 면은 기판과 필름 간의 접합이 용융 접합인 것이다.

본 발명의 다른 면은 전기 커넥터가 기판에 형성된 보어(bore)로 신장한 것이다.

본 발명의 다른 면은 전기 커넥터가 보어를 한정한 기판의 일부분과 접촉 상태에 있는 것이다.

본 발명의 다른 면은 전기 커넥터가 보어를 한정한 기판의 일부분과 접촉 상태에 있지 않은 것이다.

본 발명의 다른 면은 전기 커넥터가 보어와 나사 결합하는 것이다.

본 발명의 다른 면은 전기 커넥터가 기판에 의해 적어도 부분적으로 에워 싸여 지고 그리고 그곳에서 기계적으로 유지되는 것이다.

본 발명의 다른 면은 전도성 그리드가, 예를 들어 당 기술분야에서 일반적으로 알고 있는 전기변색 디바이스, 광변색 디바이스, LC(liquid crystal) 디바이스, 사용자-제어식-광변색 디바이스, 폴리머-분산-LC 디바이스, 및 현탁 입자 디바이스와 같은, 안테나, 전기발광 보더, 전기 스위치, 가열 그리드 및 변색 디바이스 중의 하나 이다.

본 발명의 다른 면은 전기 커넥터가, 플라스틱 기판에 성형되고 그리고 전도성 커넥터 구역과 접촉하고 있는 나사진 금속 삽입체인 것이다.

본 발명의 다른 면에서, 전기 커넥터는 전도성 커넥터 구역에 부착된 금속 디스크이고, 상기 디스크는 기판의 구멍을 통해 부분적으로 노출된다.

본 발명의 다른 면에서, 디스크는 전기 단자 장착 특징부를 구비한다.

본 발명의 다른 면에서, 디스크의 바닥 면은 전도성 커넥터 구역과 접촉하고 있고, 그리고 깔쭉한 면(knurled surface)을 갖는다.

본 발명의 다른 면에서, 장착 특징부는 디스크에 형성된 절곡 태브이다.

본 발명의 다른 면에서, 보호 코팅이 기판과 필름에 가해지고, 보호 코팅 시스템은 내후성 층과 내마모성 층 중의 적어도 1개의 층을 포함한다.

본 발명의 다른 면에서, 상기 필름은 얇은 플라스틱 시트(thin plastic sheet) 이다.

본 발명의 부가적인 면에서, 플라스틱 윈도우를 제조하는 방법은: 제1면과 제2면을 가진 얇은 가요성 플라스틱 필름을 제공하는 단계와; 적어도 1개의 전도성 커넥터 구역을 가진 전기 전도성 그리드를 필름의 제1면에 형성하는 단계와; 공동 면이 윈도우 형태로 주형의 공동을 부분적으로 형성하고 그리고 필름의 제2면이 공동 면과 접촉하고 있는 상태에서, 주형의 공동 면에 상기 필름을 고정하는 단계와; 필름이 공동 내에서 유지되게 주형을 폐쇄하는 단계와; 기판을 형성하도록 필름의 제1면과 주형과의 사이에 공동 안으로 플라스틱 수지를 주입하는 단계와; 전도성 그리드가 필름과 기판 사이에 싸여 지게 기판에 필름의 제1측이 용융 접합되는 단계와; 기판 쪽으로 그리고 전기적 접점 쪽으로 신장된 전기 커넥터를 전도성 커넥터 구역에 설치하는 단계를 포함하며, 전력 서플라이가 전도성 커넥터 구역에 연결될 수 있고 그리고 전류가 전도성 그리드를 통해 흐르게 할 수 있다.

본 발명의 다른 면에서, 상기 방법은 부가로 전도성 커넥터 구역에 상기 기판을 통하는 적어도 1개의 보어를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 전기 커넥터는 보어 안으로 신장하게 제공된다.

본 발명의 다른 면에서, 상기 보어는 전도성 커넥터 구역에 아주 인접하여 기판 부분을 기계가공하여 형성된다.

본 발명의 다른 면에서, 상기 보어는 필름의 반대편에 위치한 주형 부분에서 신장된 핀 주위에 상기 기판을 성형하여 형성된다.

본 발명의 다른 면에서, 상기 방법은 공동 안에 플라스틱 수지를 분사하기에 앞서 주형을 폐쇄하고 전도성 커넥터 구역과 핀을 접촉시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 면에서, 주형을 폐쇄할 때에, 상기 핀은 핀을 지지하는 주형 부분 쪽으로 적어도 부분적으로 후퇴(retract)한다.

본 발명의 다른 면에서, 상기 핀은 핀을 지지하는 주형 부분에서 신장된 위치를 향하는 방향으로 치우치게 된다.

본 발명의 다른 면에서, 상기 전기 커넥터는 보어에 초음파 삽입된다.

본 발명의 다른 면에서, 상기 전기 커넥터는 보어에 열(heat) 삽입된다.

본 발명의 부가적인 목적, 특징, 및 이점에 대해서는 본원의 명세서와 첨부 특허청구의 범위 및 도면을 참고로 하여 이하에 당업자가 용이하게 이해할 수 있게 기술한다.

도1은 본 발명의 기본원리를 실시하는 플라스틱 윈도우를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도2는 도1에 도시한 플라스틱 윈도우의 부분 단면도이다.

도3A는 본 발명의 기본원리에 의거한 플라스틱 윈도우를 성형하는 주형을 개략적으로 설명한 도면이다.

도3B는 도3A에서 성형된 플라스틱 윈도우를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도4A는 본 발명의 기본원리에 의거한 다른 플라스틱 윈도우를 성형하는 주형을 개략적으로 설명한 도면이다.

도4B는 도4A에서 성형된 플라스틱 윈도우를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도5는 본 발명에 이용될 수 있는 대표적인 커넥터를 설명한 도면이다.

도6A-6E는 본 발명의 기본원리를 실시하는 다른 방법과 플라스틱 윈도우를 설명하는 도면이다.

양호한 실시예를 통해 이하에 설명하는 기술은 설명을 목적으로 하는 것으로서, 기술 내용이 본 발명을 한정하거나 제약하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도1을 참고로 하여 도시된 플라스틱 윈도우 시스템(10)을 설명하며, 상기 시스템은 주 구성요소로서 패널(14)에 합체된 전기 전도성 그리드(12)를 포함한다. 전도성 그리드(12)가 윈도우 시스템에 기능성을 제공하는 각종 요소 중의 하나인 것이지만, 상기 전도성 그리드(12)는 본원에선 부가로 기술될 것이고 그리고 가열 그리드(12)로서도 언급될 것이다.

가열 그리드(12)는 바람직하게 대체로 마주한 부스바(18, 19) 사이에서 신장된 일련의 그리드 라인(16)을 갖는다. 물론, 상기 가열 그리드는 다른 구조를 이용할 수 있는 것이다. 또한, 상기 그리드 라인(16)의 적어도 일부를 나머지 그리드 라인(16) 사이로 신장된 전도성 코팅으로 대체할 수 있다.

부스바(18, 19)는 양극과 음극 부스바로서 지정되고 그리고 전력 서플라이(22)의 양극과 음극 리드(20, 21)에 각각 연결된다. 상기 리드는 자동차의 전기 시스템 부품이다. 가열 그리드(12)에 전압을 적용하면, 전류는 양극 부스바(18)에서 그리드 라인(16)을 통해서 음극 부스바(19)로 흐르고, 그 결과 그리드 라인(16)이 저항 열(resistive heating)에 의해 점점 뜨거워질 것이다. 부스바(18, 19)와 그리드 라인(16)의 폭과 길이는 적절한 치수로 이루어지고 그리고 부분적으론 윈도우 시스템(10)의 크기와 다른 특성에 따라 결정된다.

패널(14)은 보다 특정하게는, 도2에 도시한 바와 같이, 각각 '26'과 '28'로 지정된 마주한 제1 및 제2면을 가진 투명한 플라스틱 기초 층 또는 기판(24)을 구비한다. 상기 면은 각각 자동차에 합체된 윈도우의 내부 및 외부 측 면과 관련하여 방향이 정해진다. 상기 패널(14)은 부가로 제1면(32)과 제2면(34)을 가진 투명한 플라스틱 필름(30)을 갖는다. 가열 그리드(12)는 상기 필름(30)의 제1면(32)에 설치된다. 패널(14)의 최종 구성에서, 기판(24)의 제1면(26)과 필름(30)의 제1 면(32)은 기판(24)과 필름(30) 사이에서 가열 그리드(12)를 에워 싸도록 함께 일체형으로 용융 접합 된다. 상기 패널(14)은 부가로 일측 또는 양측에 적용된 내후성 층(36)과/또는 내마모성 층(38)을 갖는다.

상기 기판(24)과 필름(30)은 플라스틱 수지로 형성된다. 상기 플라스틱 수지에는 한정적이지 않은 기재로서, 코폴리머와 그 혼합물에 더하여, 폴리카보네이트, 아크릴 수지, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르, 및 폴리술폰 수지가 있다. 상기 기판(24)과 필름(30)은 부가로 착색제, 이형제, 항산화제, 및 자외선 흡수제(UVA)와 같은 각종 첨가제를 포함할 수 있다.

필름(30)의 두께는 약 0.05 내지 2mm 사이가 바람직하며, 보다 바람직한 두께는 약 0.5mm 이다. 기판(24)의 두께는 약 2mm 내지 약 5mm가 바람직하며, 보다 바람직한 두께는 약 3mm 내지 약 4mm 이다. 전체적으로, 함께 용융 접합된 필름(30)과 기판(24) 모두를 갖춘 윈도우 시스템(10)의 두께는 약 3mm 내지 6mm가 바람직하며, 보다 바람직한 두께는 약 4mm와 5mm 사이이다.

필름(30)의 제1면(32) 상에 있는 가열 그리드(12)는 스크린 인쇄를 통해 제1면(32)에 적용된 전도성 잉크로 형성된다. 물론, 상기 인쇄는 당 기술분야에서 알려진 다른 인쇄 방법을 받아들일 수 있는 것이다. 그러한 다른 방법은 한정적이지 않은 기재로서, 잉크-젯, 패드, 멤브레인 이미지 전사 또는 로봇 인쇄를 포함한다. 당 기술분야에서 전도성 잉크의 재료는 널리 알려져 있다.

필름(30)과 기판(24)의 제1면(26, 32)을 함께 용융 접합한 후에, 생성된 플라스틱 패널(14)은 일반적으로 내후성 층(36)과 내마모성 층(38)을 형성하도록 코 팅된다. 내후성 층은 전형적으로 필름(30)의 제2면(34)에 적용된다. 그러나, 내후성 층(34)이 기판(24)의 제2면(28)에 적용될 수도 있다. 일반적으로, 내마모성 층(38)은 기판(24)과 필름(30)의 제2면(28, 34)에 적용된다.

바람직하게 내후성 층(36)은 폴리우레탄 코팅 또는 아크릴 프라이머(acrylic primer)와 실리콘 하드-코트의 조합물의 어느 하나를 포함하지만, 다른 코팅 시스템을 사용할 수도 있다. 상기 아크릴 프라이머의 예에는 Exatec®SHP 9X(미국 미시간주 윅솜에 소재한 Exatec, LLC)가 있다. 일반적으로, 프라이머는 투명한 플라스틱 패널 상에 코팅되고, 공기 건조되고, 그리고 열 경화 된다. 실리콘 하드-코트는 프라이머 층 위에 적용되고, 경화되기 전에 공기 건조된다. 실리콘 하드-코트의 수지는 양호하게 알코올 용제의 혼합물에 산재된 MSQ(methylsilsesquioxane) 수지 이다. 또한, 상기 실리콘 하드-코트는 다른 첨가제, 예를 들어 한정적이지 않은 기재로서, 계면활성제, 항산화제, 살생물제, 자외선 흡수제, 및 건조제를 포함한다. 바람직한 실리콘 하드-코트는 Exatec®SHX(미국 미시간주 윅솜에 소재한 Exatec, LLC)이다. 내후성 층의 프라이머는 제1 코-솔벤트로서의 물과 제2 코-솔벤트로서의 유기 액체를 포함하는 수용성 아크릴 프라이머(waterborne acrylic primer)이다. 프라이머/하드-코트 시스템에 나타나는 제2 코-솔벤트와 관련된 일반적인 화학적인 성분들은 글리콜 에테르, 케톤, 알코올 및 아세테이트를 포함한다. 아크릴 수지는 물을 용해하는, 산개시키는, 또는 감소시키는 수지로서 주어진다. 상기 프라이머는 한정적이지 않은 기재로서 계면활성제, 항산화제, 살생물제, 자외선 흡수제(UVA), 및 건조제와 같은 다른 첨가제를 함유한다.

내후성 층(36)은 딥 코팅(dip coating)으로 당 기술분야에서 알려진 공정으로 실온과 대기압에서 패널을 딥 코팅하여서 투명한 플라스틱 패널에 적용하여 이루어진다. 다르게는, 내후성 층이 플로우(flow) 코팅, 커튼 코팅, 스프레이 코팅, 또는 당 기술분야에서 알려진 그외 다른 공정을 적용하여 이루어진다.

내마모성 층(38)은 내마모성을 향상시켜 자동차의 장식성 글레이징 조립체에 기능을 추가하거나 향상시킨 대체로 무기물의 코팅이다. 내마모성 층(38)은 바람직하게 내후성 층(36)의 상부에 적용되고 그리고 기판(24)의 제2면(28)과 필름(30)의 제2면(28)에 적용되고, 여기서 상기 내후성 층(36)이 기판(24)의 제2면(28)에서 빠질 수 있다. 이러한 경우, 내마모성 층(38)은 기판(24)의 제2면(28) 상에 직접 증착된다. 내마모성 층(38)용으로 사용할 수 있는 무기물 코팅의 특정 예로는, 한정적이지 않은 기재로서, 알루미늄 산화물, 바륨 불화물, 붕소 질화물, 하프늄 산화물, 란탄 불화물, 마그네슘 불화물, 산화마그네슘, 스칸듐 산화물, 일산화 실리콘, 이산화 실리콘, 실리콘 질화물, 실리콘 산소-질화물(oxy-nitride), 실리콘 산소-탄화물, 실리콘 탄화물, 수소화한 실리콘 산소-탄화물, 탄탈 산화물, 티타늄 산화물, 주석 산화물, 인듐 주석 산화물, 이트륨 산화물, 산화아연, 아연 셀렌, 아연 황하물, 산화지르코늄, 지르코늄 티탄, 또는 글래스, 및 이들의 혼합물이나 블렌드를 포함한다.

상기 내마모성 층(38)은 당 기술분야의 기술인에게 알려진 기술을 이용하여 적용된다. 이러한 기술에는, 예를 들어 졸-겔 코팅을 기판에 적용하는데 사용되는 것과 같은 대기압 하의 코팅 공정 및, 진공-보조 증착 공정에 이용된 것과 같은 반 응성 종(reactive species)에서의 증착을 포함한다. 진공-보조 증착 공정의 예는, 한정적이지 않은 기재로서, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), 아크-PECVD, 이온-보조 플라스마 증착, 마그네트론 스퍼터링, 전자 빔 증발, 및 이온 빔 스퍼터링을 포함한다. 대기압 하의 코팅 공정의 예로는 한정적이지 않은 기재로서, 커튼 코팅, 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 및 플로우 코팅을 포함한다.

본 발명에서는 FIM에 의해 윈도우 시스템이 준비된다. 대부분의 초기 형태에서, FIM은 필름(30)의 제1면(32) 상에 인쇄된 가열 그리드(12)와 같은 기능 요소를 가진 얇은 가요성 플라스틱 필름(30)을 사용한다. 다음, 상기 인쇄 필름(30)은 소정 형태로 형성된다.

필름(30)의 형성은 진공성형(열성형), 압력성형, 또는 하이드로 성형을 포함하는 다양한 기술로 수행될 수 있다. 일반적으로, 열성형하는 경우에서와 같이, 필름(30)은 필름 위에 위치한 세라믹 가열 요소의 뱅크를 사용하여 가열된다. 상기 필름은 그 후, 목적으로 하는 최종 패널 또는 윈도우 형태와 닮은 공구 위에 클램프 된다. 상기 공구는 밑으로부터 들어 올려져서, 공기 기밀한 밀봉이 이루어졌을 때에, 적용 진공이 공구 위에 연성 필름을 당긴다. 가열 그리드(12) 경화 후에 성형공정을 실시하여서, 필름을 사전-건조시킬 필요는 없다. 그러나, 필름을 사전-건조하는 작업은 전도성 그리드(12)가 경화한 직후이더라도, 두터운(약 375㎛ 또는 0.015" 보다 큰 치수) 필름에서는 필요한 것이다. 플라스틱 필림을 형성하는 공정은 널리 알려진 것이기에 도면에서 상기 공정에 대해서는 설명하지 않았다.

형성 후에, 필요하다면, 필름(30)은 소정 크기로 다듬어 진다. 다음, 필름(30)의 제2면(34)이 주형 면과 접촉하는 상태로, 상기 필름은 사출성형의 공동 내로 공동을 한정한 면에 배치된다. 따라서, 제1면(32)과 가열 그리드(12)는 공동 내부와 마주하고 있다. 필름(30)은 FIM의 당업자가 알고 있는 진공 또는 다른 임의적인 수단으로 주형 면에서 유지된다. 반(half) 주형을 폐쇄한 후에, 기판(24)을 형성하는 용융 수지를 주형 공동 안으로 주입하여, 필름(30)의 제1면(32) 상을 다시 충진 한다. 뜨거운 수지와 차가운 필름(30) 간의 접촉 시에, 필름(30)과 기판(24) 사이에 용융 접합이 일어난다. 따라서, 필름(30)은 패널(14)의 일체형 부분이 된다. 전도성 그리드가 기판(24)과 필름(30) 사이에서 에워 싸여 지기 때문에, 이러한 방식으로 제조된 패널(24)은 가열 그리드(12)와 관련하여 우수한 긁힘, 용해, 마모, 및 화학적 내성을 나타낸다.

그러나, 윈도우 시스템(10)의 싸여진 가열 그리드(12)와 차량의 전기 시스템을 어떻게 연결하는가의 문제가 남는다.

본원에서는 상기 연결문제를 해결하기 위한 방법을 제안하였다. 한 방법은 전기 커넥터의 패널(14) 안으로의 후가공-성형 삽입(post-molding insertion) 단계를 포함하는 것이다. 다른 방법은 패널(14)에 전기 커넥터를 삽입 성형(insert molding)하는 단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르는 도3A 및 도3B를 참고로 하여 기술하면, 스프링 장전 핀(40)이 반 주형(44)(예, 공동 측)의 반대편에 위치한 반 주형(42)(예, 코어 측)에 설치되고, 필름(30)은 주형(41)의 공동 면에 고정된다. 주형(41)을 폐쇄하 면, 핀(40)의 선단부가 가열 그리드(12)의 부스바(18, 19)와 접촉한다. 상기 핀(40)의 선단부는 바람직하게 폴리우레탄(PU) 폼 또는 고무와 같은 탄력 복원 물질로 제조되어 높은 압력의 성형작업을 하는 동안에 가열 그리드(12)의 스크레칭을 피할 수 있다. 상기 부스바(18, 19)와의 핀(46)의 접촉은 바람직하게 적절한 탄성비를 가진 스프링(48)을 선택하여 아주 작은 허용범위를 갖는 정확한 제어를 할 수 있다. 용이하게 예상할 수 있는 바와 같이, 스프링(48)은 대향 반 주형(44)쪽으로 핀(46)을 치우치게 하여, 가열 그리드(12)와 필름(30) 상의 스프링에 의해 발생하는 압력을 조절한다. 이러한 방식에서는 갭이 핀(46)과 부스바(18, 19) 사이에서 발생하게 하지 않아서, 핀(46)과 부스바(18, 19) 사이에 임의적인 플라스틱의 플래싱(flashing)이 피해진다. 그런데, 핀(46)은 그러한 힘이 필름(30) 상에 뒤틀림이나 표식을 남길 수 있거나 또는 실질적으로 필름(30)과 부스바(18, 19) 사이에 접촉을 방해할 수 있기 때문에 필름(30)에 대하여 너무 지나치게 압력을 가하지 않아야 한다. 주형(41)을 개방하여, 주형으로부터 패널(14)을 제거할 때에, 상기 핀(46)이 형성된 패널(14)에서 후퇴된다.

핀(18, 19)을 설치한 결과로, 보어(50)가 성형 패널(14)에 형성된다. 도3에 도시한 바와 같이, 보어(50)를 이용하여, 전기 커넥터(52)를 보어(50) 안에 삽입하거나 또는 나사결합하고, 또는 선택적으로 보어(50) 안에 초음파 삽입하거나 열 삽입 한다. 초음파 삽입(ultrasonic insertion)을 하는 중에, 상기 커넥터는 보어(상기 커넥터 보다 약간 작은 크기)의 상부에 위치하여 초음파 용접기의 소노트로드(sonotrode) 또는 혼(horn)에 의해 초음파로 여기(excite) 된다. 이러한 구조는 커넥터와 보어(bore) 사이의 계면에 마찰열을 발생한다. 그 결과, 커넥터는 보어 안으로의 통로를 용해한다. 커넥터가 부스바와 결합하면, 초음파 여기가 멈추게 되어, 상기 용해물이 굳어서 커넥터를 고정한다. 이러한 삽입공정은 나사 커넥터를 갖고 또는 갖지 않고 사용된다. 가열 또는 열 삽입은 커넥터를 점진적으로 뜨겁게 하여 보어 안으로 커넥터를 밀어 넣는 장비를 사용한다. 일반적으로, 이러한 가열 동작은 접촉(삽입체/커넥터를 지닌 피가열 선단부) 또는 전기유도(induction)로 행해진다. 바람직하게, 커넥터(52)가 보어(50) 안에 완전하게 삽입하였을 때에, 부스바(18, 19)를 손상하지 않고 또는 기판(24) 또는 필름(30)에 스트레스(stress)를 일으키지 않고, 부스바(18, 19)와 커넥터(52)가 충분한 전기적 접촉을 하게 하는 치수로 커넥터(52)가 이루어진다.

본 발명의 다른 실시예(도4A에 도시)에서, 삽입 커넥터(54)(양호하게 황동, 구리, 또는 스틸로 제조)는 필름(30)을 받치고 있는 반 주형(44)(예, 공동 측)과 반대편의 반 주형(42)(예, 코어 측)상에 장착된다. 반 주형(42)이 삽입체(54)를 보유하여서 패널(14) 안에 필름(30)을 FIM하는 동안에 기판(24)에 성형 된다. 2개 반 주형(42, 44)을 폐쇄하면, 삽입 커넥터(54)는 필름(30)위에 있는 부스바(18, 19)와 접촉하게 된다. 종래 방법에서는 부스바(18, 19)와의 접촉을 제어하여 부스바(18, 19), 필름(30) 또는 양자간의 연결에 대한 손상을 방지하였다. 또한, 삽입 커넥터(54)에 의한 부스바(18, 19)와의 접촉은 부스바(18, 19)와 삽입 커넥터(54) 사이에 주입 플라스틱의 플래싱을 피하기에 충분하여야 한다. 기판(24)용 플라스틱 수지는 필름(30)과 반 주형(42) 사이에 주입된다. 그 결과, 도4B에 도시한 바 와 같이, 필름(30)과 기판(24) 사이에 에워 싸여진 FIM 가열 그리드(12)와, 기판(24)에 의해 에워 싸여진 삽입 커넥터(54)를 가진 패널(14)을 생성한다.

일반적으로, 제2실시예의 제작 단계는 다음과 같다. 먼저, 가열 그리드(12)가 필름(30) 상에 인쇄된다. 상기 필름은 광학 폴리카보네이트 필름, 내후성 필름(예를 들면, PC/PMMA), 또는 FIM용으로 적절하고 기판을 형성하는 재료(양호하게는 PC)에 대한 우수한 부착성을 가진 다른 필름이다. 필름(30)을 형성하고, 필요에 따라서는 가공처리(trim)를 한 후에, 주형(41)의 1개 반 주형(44)에 위치시킨다. 상기 필름은 반 주형(44) 내에 형성된 공동의 대응 형상면에 고정된다. 로터리 또는 셔틀 테이블 타입의 사출성형기는, 상기 성형기가 상당한 가요성과 생산성을 제공하고 그리고 삽입 커넥터(54)를 반 주형(42)(코어 측)에 장전하고 형성된 패널(14)을 장전해제 하는데 로봇 작업 장치를 사용할 수 있어서, 본 발명의 방법을 사용하는데 매우 적절한 것이라고 할 수 있다. 필름(30)이 반 주형(44)에 위치한 상태에서, 삽입 커넥터(54)는 각각의 반 주형(42)에 있는 유지부(55)에 장착된다. 상기 삽입 커넥터(54)는 차량의 전기 시스템에 부가 부착되기에 적합한 다양한 변화성을 갖고 그리고 바람직하게 차량의 전기 시스템에 부착하기 위한 내부 나사부를 구비한 것이다. 예를 들어, 상기 삽입 커넥터(54)는 자동차 공업분야에서 일반적으로 사용하는 타입의 1/4 인치 전기 커넥터이다.

상기 공정을 수행하면서, 로봇 팔은 피드 매거진에서 필름(30)을 픽업하여, 반 주형(44)의 대응 면 위에 상기 필름(30)을 놓는다. 양호하게, 필름(30)은 정전기 충전, 기계적 방법, 또는 진공 적용 수단에 의해 주형 면에서 유지된다. 다른 로봇 팔은 바람직하게 다른 이송부에서 1개 이상의 삽입 커넥터(54)를 픽업하여, 이들을 일반적으로 필름(30)과 마주하고 있는 각각의 반 주형(42)의 유지부(55)에 위치 시킨다. 반 주형(42)의 유지부(55)는 주형 공구(42)로 삽입 커넥터(54)를 고정 유지하는 기계적, 자기적, 또는 그외 다른 수단이다. 상기와 같은 장전으로, 주형(41)을 폐쇄하고 그리고 부분적으로 상기 삽입체(54)를 둘러싸거나 에워 싸고, 필름(30)과 기판(24)을 고온 용융하여 접합한, 필름(30)과 반 주형(42) 사이에 플라스틱 수지를 주입한다. 삽입 커넥터(54)를 부분적으로 에워싸서, 수지의 냉각으로 삽입체(54) 둘레를 에워싸고 있는 수지의 수축으로 또는 삽입체(54)의 불규칙한 면과 수지가 상호 결합하여, 기계적 부착부가 기판(24)과 삽입 커넥터(54) 사이에 형성된다. 다음, 주입된 수지를 냉각하고, 고형체로 하여서, 몰드-인(molded-in) 커넥터 삽입체(54)에 더하여 에워 싸여진 가열 그리드(12)를 가진 패널(14)을 생성한다. 성형 후에, 상기 패널(14)은 로봇 팔에 의해 양호하게 이젝트 되거나 이동하고, 그리고 다음 성형 사이클이 새롭게 시작한다.

이전 실시예를 변경하여 나타낸 도6A-6F를 참고로 설명하면, 패널(14)에 필름(30)을 통합하기 전에 1개 이상의 패드 커넥터(56)를 필름(30)의 부스바(18, 19)에 고정한다. 바람직하게, 부스바(18, 19)와 접촉하는 패드 커넥터(56)의 면을 부스바(18, 19)와의 전기적 접촉이 양호하게 깔쭉하게(knurl) 한다. FIM 동안에, 기판(24)을 형성하는 플라스틱 수지는 필름(30)상에 제공된 가열 그리드(12) 만이 아니라 패드 커넥터(56)도 에워 싼다. (도6C 참고)주형에서 제거된 후에, 패드 커넥터(56) 바로 위에 위치한 기판(24) 부분은 보어(57)를 형성하도록 제거되어, 패드 커넥터(56)의 중앙 부분이 노출된다. (도6D 참고) 바람직하게, 패드 전도체(56)의 두께는, 위에 위치한 기판(24) 부분을 제거하였을 때에 부스바(18, 19) 내로 그리고 패드 전도체(56)를 통한 기계가공의 위험을 감소하기에 충분히 크다. 또한, 바람직하게, 커넥터 패드(56)의 직경 또는 폭은 기판(24)에서 제거된 구역보다 크다. 이러한 방식으로, 상기 기판(24)은 패드 커넥터(56)의 적어도 일 부분을 에워 싸도록 이어지고, 패드 커넥터(56)가 부스바(18, 19)에 다르게 고정되어져 있는 것에 비해 부스바(18, 19)에 패드 커넥터(56)를 유지하기 위한 더 큰 세기(strength)를 제공한다.

또한, 패드 커넥터(56)는 차량의 전기 시스템 배선 하니스(harness)의 단자에 대한 기계적 접속을 용이하게 하는 특징부를 합체시킬 수도 있다. 예를 들어, 도6A에 도시한 바와 같이 스페이드(58)가 패드 커넥터(56)에 있는 슬롯(60)에 의해 한정된다. 패드 커넥터(56)의 노출 시에, 스페이드(58)는 도6E에 도시한 바와 같이 상방향으로 절곡되고, 그리고 배선 하니스의 단자(도시 않음)를 그곳에 고정한다. 다르게는, 스페이드(58)를 갖지 않고, 배선 하니스의 단자(62)를 도6F에 도시한 바와 같이 패드 커넥터(56)에 접합시킨다.

상술한 양호한 실시예의 기술은 본원의 발명이나 용도 또는 사용을 한정하는 것이 아닌, 설명을 목적으로 하고 기술한 것이다. 당업자는 상술한 설명으로부터 첨부 청구범위의 정신을 이탈하지 않는 범위 내에서 상기 실시예를 변경 및 개조할 수 있을 것이고, 이러한 사실은 모두 본 발명에 포함되는 것이다.

Claims

플라스틱 윈도우는:

제1측과 제2측을 가진 투명한 플라스틱 기판과;

상기 기판보다 얇고 그리고 상기 기판의 제1측에 접합되는 플라스틱 필름과;

기판과 필름 사이에 에워 싸여 있으며, 적어도 1개의 전도성 커넥터 구역을 가진 전기 전도성 그리드; 및

상기 기판쪽으로 신장된 적어도 1개의 전기 커넥터를 포함하며;

상기 전기 커넥터는, 전력 서플라이가 전도성 커넥터 구역에 연결될 수 있고 그리고 전류가 전도성 그리드를 통해 흐르게 하는 전도성 커넥터 구역과 전기적 접촉 상태에 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 필름 사이의 접합은 용융 접합인 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제1항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 기판에 형성된 보어 안으로 신장된 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제3항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 보어를 한정한 기판 부분과 접촉하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제3항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 보어를 한정한 기판 부분과 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제3항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 보어와 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제6항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 성형 후에 플라스틱 기판에 있는 보어안으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제1항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 기판에 의해 적어도 부분적으로 에워 싸여져, 그 안에 기계적으로 유지되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제1항에 있어서, 상기 전도성 그리드는 안테나, 전기발광 보더, 전기 스위치, 가열 그리드 그리고 변색 디바이스 중의 하나인 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제1항에 있어서, 상기 전기 커넥터는, 플라스틱 기판에 성형되고 그리고 전도성 커넥터 구역과 접촉하는 나사진 금속 삽입체인 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제1항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 전도성 커넥터 구역에 부착된 금속 디스크이고, 상기 디스크는 기판의 구멍을 통해 부분적으로 노출되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제11항에 있어서, 상기 디스크는 전기 단자 장착 특징부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제12항에 있어서, 상기 장착 특징부는 디스크에 한정된 절곡 태브인 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제12항에 있어서, 상기 전도성 커넥터 구역과 접촉하는 디스크의 바닥 면은 깔쭉한 면을 갖는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제1항에 있어서, 기판과 필름에 가해진 보호 코팅을 부가로 포함하고, 상기 보호 코팅 시스템은 내후성 층과 내마모성 층 중의 적어도 1개의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
제1항에 있어서, 상기 필름은 얇은 플라스틱 시트인 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우.
플라스틱 윈도우를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

제1면과 제2면을 가진 얇은 가요성 플라스틱 필름을 제공하는 단계와;

적어도 1개의 전도성 커넥터 구역을 가진 전기 전도성 그리드를 필름의 제1면에 형성하는 단계와;

공동 면이 윈도우 형태로 주형의 공동을 부분적으로 형성하고 그리고 필름의 제2면이 공동 면과 접촉하여 있는 상태에서, 주형의 공동 면에 상기 필름을 고정하는 단계와;

필름이 공동 내에서 유지되게 주형을 폐쇄하는 단계와;

기판을 형성하도록 필름의 제1면과 주형과의 사이에 공동 안으로 플라스틱 수지를 주입하는 단계와;

전도성 그리드가 필름과 기판 사이에 싸여 지게 기판에 필름의 제1측을 용융 접합하는 단계와;

전력 서플라이가 전도성 커넥터 구역에 연결되고 그리고 전류가 전도성 그리드를 통해 흐르도록, 기판 쪽으로 그리고 전기적 접점 쪽으로 신장된 전기 커넥터를 전도성 커넥터 구역에 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우 제조 방법.
제17항에 있어서, 전도성 커넥터 구역에 상기 기판을 통하는 적어도 1개의 보어를 형성하는 단계를 부가로 포함하고, 상기 전기 커넥터는 보어 안으로 신장하 게 제공된 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 보어는 전도성 커넥터 구역에 아주 인접하여 상기 기판의 일 부분을 기계가공하여 형성한 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 보어는 필름의 반대편에 위치한 주형 부분에서 신장된 핀 주위에 상기 기판을 성형하여 형성한 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우 제조 방법.
제20항에 있어서, 공동 안에 플라스틱 수지를 주입하기에 앞서 주형을 폐쇄하여 전도성 커넥터 구역과 핀을 접촉시키는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우 제조 방법.
제21항에 있어서, 주형 폐쇄 시에, 상기 핀은 핀을 지지하는 주형 부분 쪽으로 적어도 부분적으로 후퇴하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우 제조 방법.
제22항에 있어서, 상기 핀이 핀을 지지하는 주형 부분에서 신장된 위치를 향하는 방향으로 치우치게 하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스 틱 윈도우 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 보어에 초음파 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우 제조 방법.
제18항에 있어서, 상기 전기 커넥터는 보어에 열 삽입되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 윈도우 제조 방법.