KR20110006669A - 램프 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 광원, 제1 습기 차단 컴포지션으로 형성된 하우징, 및 제2 습기 차단 컴포지션으로 형성된 시일링 캡을 포함하는 램프 어셈블리가 개시된다. 여기서 적어도 하나의 광원은 하우징 내에 배열되고, 시일링 캡은 하우징 및 적어도 하나의 광원과 밀폐 결합되고, 시일링 캡은 하우징과 시일링 캡에 의해 형성된 체적 내에 적어도 하나의 광원을 인클로징하도록 배열된다.

Description

램프 어셈블리{LAMP ASSEMBLY}
본 발명은 일반적으로 흡수제에 의해 보호되는 제품에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 수지 베이스에 흡수성 첨가제를 포함하는 향상된 주입 몰딩 컴포지션, 및 그로부터 제조되는 제품에 관한 것이고, 더욱더 상세하게는, 수지 결합된 흡수제 재료를 포함하는 습기 차단 인클로저를 갖춘 램프 어셈블리에 관한 것이다.
수지 매트릭스 내에 흡수제(sorbent), 예컨대, 건조제(desiccant)를 통합하는 것은 몇 가지 환경에서 주지되어 있다. 이러한 수지를 다양한 공정에 의해 구조적 또는 기능적 형상으로 형성하는 것은 특정 애플리케이션에서 설명되어 왔다. 이와 유사하게, 구조적 몰딩 수지에 충진제(filler)가 첨가된다. 저비용의 미네랄 또는 다른 충진제가 몰딩된 제품의 의도된 최종사용 애플리케이션에 대하여 충분한 강도를 유지하면서, 수지를 확장시키고(extending), 비용을 절감하기 위해 수지 함유 컴포지션에 첨가되어 왔다. 또한, 몰딩 수지의 기계적 특성, 예컨대, 경도, 인장 변위 등을 강화하기 위해, 유리 섬유 또는 비드(bead)와 같은, 보강 재료를 첨가하는 것 또한 흔히 실시된다. 충진제로서 보강 첨가제와 함께, 만족스러운 주입 몰딩 및 기계적 특성을 유지하면서 수지를 확장하거나 몰딩된 제품을 강화하는 바람직한 효과가 달성되는 범위가 존재함을 알게 되었다.
그럼에도 불구하고, 보강 첨가제를 포함하는 몰딩 컴포지션은 많은 최종 사용 애플리케이션에 대하여 완전히 만족스럽지는 못하였다. 예를 들어, 유리 섬유 및 유리 비드와 같은 비교적 높은 함유도(loading level)의 보강 첨가제를 가진 몰딩 컴포지션은 최적의 흡수 성능을 위해, 이러한 몰딩 컴포지션에 주입될 수 있는 흡수제 첨가물의 함량을 제한시킨다. 그러나, 보강 첨가제의 대응하는 함량의 감소, 및 흡수제 첨가물의 함량의 증가와 더불어, 경도, 인장강도, 및 다른 기계적 특성과 같은 바람직한 기계적 특성의 감소에 대한 가능성 또한 존재한다.
그러므로, 기존의 수지/흡수제 매트릭스는 몇 가지 단점을 가진다. 이러한 재료는 종종 잘 부서지며, 표준 낙하 테스트를 통과하기에 부족하다. 또한, 입자 재료가 매트릭스로부터 릴리즈될 수 있고, 그로 인해 부분적 성능 및/또는 디바이스 기능을 저하시킨다. 이러한 매트릭스 구조로 인해, 물이 흡수되거나 더 빠른 속도로 흡수될 수 있는데, 사실상 일반적인 제조 공정에 대하여 너무 빠를 수 있다. 즉, 환경적 조건이 제조 현장에서 제어되지 않기 때문에, 특정 부분이 물을 흡수하는 능력이 디바이스 내에 조립하기 전에 고갈될 수 있다. 기존의 수지/흡수제 매트릭스는 특이 수지의 사용, 추가적인 공정 단계, 및 상 경계(phase boundaries)를 가진 복합 수지(multi-resin) 재료의 사용으로 인해, 제조 및 사용 비용이 종종 매우 비싸다. 또한, 기존의 수지/흡수제 매트릭스는 전형적으로 바인더로 사용되는 재료로 인해 호환성 문제를 일으킬 수 있다.
램프 어셈블리, 특히, 자동차 및 해저 산업에 사용되는 램프 어셈블리는 다양한 상태에서 공격적인 환경에 노출된다. 예를 들어, 트랙터 트레일러는 전형적으로 트레일러의 베이스에 대하여는 물론, 트랙터 부분에 대하여 복수의 램프를 포함한다. 트랙터 트레일러는 다양한 환경, 예컨대, 고위도 지역의 추운 겨울에서부터 적도 지역의 습한 여름 열기에 이르기까지 물건을 운송하여, 램프 어셈블리는 광범위한 온도 및 주변 상대 습도를 경험한다. 해저 애플리케이션, 예컨대, 러너 및 지시 램프에서, 램프 어셈블리는 소금물과 같은 유체에 노출될 수 있다.
환경적 요인과 더불어, 램프 어셈블리는 강한(harsh) 세척 용액에 노출된다. 예를 들어, 트랙터는 다양한 용액으로 세척되는 한편, 트레일러가 제거하기 힘든 물품을 운반하는데 사용될 수 있으므로, 트레일러는 훨씬 더 공격적인 용액으로 세척될 수 있다. 이와 유사하게, 일반적으로 배 선체를 세척하기 위해 염산(muratic acid)과 물의 50/50 블렌드(blend)와 같은 산성 용액을 사용하므로, 램프 어셈블리는 매우 공격적인 용액에 노출된다.
앞서 살펴본 바와 같이, 램프 어셈블리의 내부의 전자 컴포넌트들은 그들의 성능 및 사용 수명을 저하시키는 다양한 환경 조건에 노출된다. 예를 들어, 램프 어셈블리는 일반적으로 광원으로서 발광 다이오드(LED)를 포함하고, 이들 LED는 적절하게 기능하기 위해 구동 회로 및 전기적 연결을 필요로 한다. 앞서 서술된 환경적 조건, 특히 높은 상대습도 레벨은 열가소성 하우징, 렌즈 커버, 및 와이어 하네스 및 커넥터 엔트리 포인트를 통한 습기 침투로 인해, 램프 어셈블리의 전자기기에 치명적인 영향을 준다. 이러한 문제를 더 악화시키는 것은 이러한 타입의 애플리케이션에 가장 일반적으로 사용되는 열가소성 또는 열경화성 폴리머가 습기 차단에 매우 나쁘고, 그들의 치수적 안정성 또는 어셈블리를 형성하기 위해 함께 결합될 수 있는 능력으로 인해 이러한 타입의 애플리케이션에 대하여 주로 선택된다는 점이다. 지금까지는, 에폭시 필러, 포팅(potting) 재료의 사용, 및 가스켓 또는 시일 내의 설계를 통해 오염물의 침투를 감속시켰다. 그러므로, 전자기기의 습기에 대한 노출 차단이 중요하지만, 지금까지는 고비용이고 노동 집약적인 해결책 요구되었다.
예를 들어, "LED 차량용 램프"란 제목의 미국특허번호 제5,632,551호는 전체 회로판 위에 에폭시 수지를 도포함으로써 램프 어셈블리를 밀폐 시일링하여, 진동, 피로, 습기 등으로부터 LED 및 회로판을 보호하는 것을 교시한다. 이러한 타입의 배열은 제조 비용이 비싸고, 시간 소비적이고, 노동 집약적이며, 환경 친화적이지 않은 재료를 사용하고, 몇몇 경우는 환풍기 시스템과 같은 특수한 보호 장비의 사용을 필요로 할 수도 있다.
밀폐 시일링된 램프 어셈블리를 제공하고자 하는 다양한 디바이스 및 방법으로부터 유도될 수 있으므로, 원하는 목적, 즉, 램프 어셈블리로의 습기 침투의 차단을 달성하기 위해 다양한 수단이 고려될 수 있다. 지금까지는, 성능과 비용 사이에 균형(tradeoff)이 요구되었다. 그러므로, 습기 침투를 차단하고, 비용 효율적이고 제조가 용이한 밀폐 시일링된 램프 어셈블리에 대한 오래된 필요가 존재한다.
그러므로, 본 발명의 주된 목적은 내부적으로 배치된 전자 회로에 대하여 습기 장벽을 형성하는 개선된 램프 어셈블리를 제공하는 것이다. 이전의 램프 어셈블리는 본 명세서에 서술된 수지 결합된 흡수제 재료로 유리하게 형성됨을 이해해야 한다.
특정한 수지 내에서, 적절하기 처리된 특정한 흡수제(sorbent)가 흡수력을 유지하면서 수지 강화하는 이로운 영향을 미치며, 그 결과 수지의 습기 차단 특성이 강화된다는 것을 알게 되었다. 또한, 한계 내에서 이러한 수지가 다양한 애플리케이션을 위한 완전한 기능적 컴포넌트 부분으로 현대의 고속 주입 몰딩 공정에 의해 처리되고 형성될 수 있음을 알게 되었다. 또한, 그것의 흡수력에 의해 흡수제 재료가 수지 내로의 습기 침투를 차단하고, 선택적인 열가소성 및 열경화성 폴리머의 차단 특성을 강화함을 알게 되었다. 또한, 흡수제 재료로 인해 강화된 물리적 및 기계적 특성은 원래의 형태에서 우수한 몰딩 특성을 나타내지 못하던 저가의 열가소성 및 열경화성 폴리머의 사용을 가능하게 한다. 또한, 흡수력은 수지를 건조 상태로 유지하고, 그로 인해 몰딩 특성을 강화함과 동시에 주입 몰딩 공정에 사용하기 전에 건조할 필요성을 제거하므로 공정 시간 및 비용을 감소시킨다.
이와 동시에, 기계적 특성을 보강하기 위해 수지에 유리 섬유와 같은 보강 재료를 첨가하는 것은 일반적이며 흔히 실시된다. 충진제로서 보강 첨가제와 함께, 만족스러운 주입 몰딩 및 기계적 특성을 유지하면서, 수지 확장 또는 수지 보강의 원하는 효과가 달성될 수 있는 범위가 존재함을 알게 되었다. 본 발명의 목적은 인장 계수 및 굴곡 계수와 같은 기계적 특성이 통상적인 보강 첨가제를 첨가한 만큼 증가되도록 하는 방식으로 흡수제 입자를 첨가하는 것이다.
어떤 수지, 특히 올레핀은 일반적으로 주입 몰딩에 덜 바람직한 것으로 간주되는데, 이는 형상의 왜곡 및 나쁜 치수 안정성을 야기하는 과도한 수축으로 인한 것이다. 입자들이 실질적으로 모든 입자들이 서로로부터 격리되도록 실질적으로 완전히 분산되도록 특정한 흡수제가 적합하게 컴파운딩된 때, 폴리아미드와 같은 몰딩에 우수한 것으로 간주되는 수지와 대등한 범위까지 올레핀의 수축이 감소됨을 알게 되었다. 본 발명의 다른 목적은 흡수제/폴리머 컨파운딩 기술을 설명하는 것이다.
이러한 것을 고려하여, 수지를 몰딩하기 위해 다양한 비율로 첨가되는 흡수제의 특성이 연구되었다.
본 발명은 적어도 하나의 광원, 제1 습기 차단 컴포지션으로 형성된 하우징, 제2 습기 방지 컴포지션으로 형성된 시일링 캡을 구비한 램프 어셈블리를 포함하고, 적어도 하나의 광원은 하우징 내에 배열되고, 시일링 캡은 하우징 및 적어도 하나의 광원에 밀폐 결합되고, 시일링 캡은 하우징 및 시일링 캡에 의해 형성된 체적 내에 적어도 하나의 광원을 인클로징하도록 배열된다. 몇몇 실시예에서, 제1 습기 차단 컴포지션은 제1 수지와 제1 흡수제의 블렌드(blend)를 포함하고, 제2 습기 차단 컴포지션은 제2 수지와 제2 흡수제의 블렌드를 포함한다. 몇몇 이러한 실시예에서, 제1 수지 및/또는 제2 수지는 열가소성 수지이고, 한편 다른 실시예에서, 제1 수지 및/또는 제2 수지는 폴리아미드, 폴리올레핀, 스티렌 폴리머, 폴리에스터, 및 이들의 동종 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되며, 몇몇 실시예에서, 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹에서 선택된다. 몇몇 실시예에서, 제1 흡수제 및/또는 제2 흡수제는 분자체(molecular sieve), 실리카 겔, 이온교환 수지, 활성화된 알루미나, 점토, 소금, 제올라이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 다른 실시예에서, 시일링 캡은 하우징 및 적어도 하나의 광원에 용접을 통해 밀폐 결합되고, 또 다른 실시예에서, 시일링 캡은 하우징 및 적어도 하나의 광원에 접착제 또는 에폭시를 통해 밀폐 결합된다. 몇몇 실시예에서, 용접 기술은 음파 용접, 초음파 용접, 회전 용접, 열판 용접, 및 진동 용접으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 시일링 캡은 하우징 위에 시일링 캡을 몰딩함으로써 하우징 및 적어도 하나의 광원에 밀폐 결합된다.
또 다른 실시예에서, 적어도 하나의 광원은 적어도 2개의 전기적 연결을 포함하고, 하우징은 상기 적어도 2개의 전기적 연결을 수용하도록 배열된 적어도 2개의 개구를 포함하고, 적어도 2개의 전기적 연결 및 적어도 2개의 개구는 제3 습기 차단 컴포지션에 의해 밀폐 캡슐화(encapsulated)된다. 몇몇 실시예에서, 제3 습기 차단 컴포지션은 제3 수지와 제3 흡수제의 블렌드를 포함한다. 이러한 몇몇 실시예에서, 제3 수지는 열가소성 수지이고, 다른 실시예에서, 제3 수지는 폴리아미드, 폴리올레핀, 스티렌 폴리머, 폴리에스터, 및 이들의 동종 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 이러한 몇몇 실시예에서, 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 다른 실시예에서, 제3 흡수제는 분자체, 실리카 겔, 이온교환 수지, 활성화된 알루미나, 점토, 소금, 제올라이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 적어도 2개의 전기적 연결 및 적어도 2개의 개구는 용접을 통해 제3 습기 차단 컴포넌트에 의해 밀폐 캡슐화되고, 다른 실시예에서 적어도 2개의 전기적 연결 및 적어도 2개의 개구는 접착제 또는 에폭시를 통해 제3 습기 차단 컴포넌트에 의해 밀폐 캡슐화된다. 몇몇 실시예에서, 용접 기술은 음파 용접, 초음파 용접, 회전 용접, 열판 용접, 및 진동 용접으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 적어도 2개의 전기적 연결 및 적어도 2개의 개구는 적어도 2개의 전기적 연결 및 적어도 2개의 개구 위에 제3 습기 차단 컴포넌트를 몰딩함으로써 제3 습기 차단 컴포지션에 의해 밀폐 캡슐화된다.
본 발명의 목적은 정밀한 시일, 가스켓, 충진제, 및 포팅 컴파운드없이 연장된 서비스 수명을 제공하기 위해, 흡수 기능을 유지하고, 수지의 몰딩 특성을 유지하고, 기계적 특성을 강화하고, 그리고 차단 특성을 강화한 본 발명에 따른 주입 몰딩 수지에 흡수제를 통합함으로써, 저비용이고 생산이 용이한 램프 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 위해, 본 명세서 및 청구항에 나타나는 표현 "수지 결합된 흡수제"는 흡수제가 젖어 표면장력이 감소함으로 인해 수지와 결합함으로써, 수지의 결정도(crystallinity)의 손실을 통해 흡수제와 수지 사이에 발생하는 표면 호환성을 의미하도록 의도된 것이다. 표현 "수지 결합된 흡수제"는, 예컨대, 수지와 흡수제를 가열하여 발생할 수 있는, 또는 아래에 더욱 상세하게 설명된, 적절한 비오염 커플링, 계면활성제, 또는 상용화제(compatibilizing agent)를 통해 바운딩될 수 있는, 수지와 흡수제 사이의 바인딩을 포함하도록 의도된 것이다. 또한, 수지/흡수제 재료의 블렌드에서 사용된 용어 "수지"는 매트릭스 내의 수지를 의미하고, 한편 "흡수제"는 그 자체가 폴리머성 또는 수지성 재료일 수 있는, 오염물을 흡수하거나 실질적으로 흡수하는 재료를 의미한다.
새로운 것으로 생각되는 본 발명의 피처 및 본 발명의 엘리먼트 특성은 첨부된 청구항에 자세하게 나열된다. 도면은 단지 설명을 위한 것으로, 축적에 따르지 않는다. 그러나, 발명 그 자체는 구성 및 작동 방법 모두, 첨부된 도면과 함께 아래의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 어큐뮬레이터의 끝부의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 어큐뮬레이터의 부분적인 측단면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 냉동 시스템의 필터/건조제 백(bag)/알루미늄 피팅 컴포넌트의 분해도이다.
도 4는 도 3의 컴포넌트의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 컴포지션에 따라 만들어진 일체형(one-piece) 필터/피팅이다.
도 6은 건조제 백과 함께 도 5에 도시된 디바이스의 사용의 설명이다.
도 7은 응축기 위에서 사용중인 도 5에 도시된 부분의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따라 제조된, 자동차 공기냉각 시스템의 수용에 사용되는 냉매 증기/액체 분리기의 자동차 냉각 어큐뮬레이터 배플부를 도시한다.
도 9는 도 8의 분리기에 대한 캡부를 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예의 단면도를 도시한다.
도 11은 본 발명의 램프 어셈블리의 실시예의 투시도이다.
도 12는 도 11의 램프 어셈블리의 분해도이다.
도 13은 도 11의 라인 13-13을 따라 일반적으로 취해진 도 11의 램프 어셈블리의 단면도이다.
도 14는 도 11의 라인 14-14를 따라 일반적으로 취해진 도 11의 램프 어셈블리의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 램프 어셈블리의 다른 실시예의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 램프 어셈블리의 또 다른 실시예의 투시도이다.
당업자들이 이해하는 바와 같이, 용어 "유체"는 분자가 제한없이 그리고 작은 파단면(fracture plane) 형성없이 서로를 지나 흐를 수 있는 상태의 집합체로 정의된다. "유체"는, 예컨대, 액체, 가스, 및 증기를 설명하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 CO2 방출 음이온 염은 탄산, 예컨대, 탄산염 및 중탄산염보다 더 강한 산과 접촉하여 CO2 증기를 방출하는 임의의 염을 의미한다. 고밀도 염화 폴리비닐리덴을 통한 수증기의 투과도는 본 명세서에서 불투과성인 것으로 정의되고, 수팽윤성(water swellable) 불수용성 히드록시셀룰로오스의 투과도는 실질적으로 투과성인 것으로 정의된다. 수팽윤성 불수용성 히드록시셀루로오스는 15% 정도로 수팽윤에 충분한 히드록시 치환을 가지지만, 수용해를 일으키기에는 부족한 셀룰로오스를 의미하도록 의도되었다. 본 명세서에서 사용된 "증기 투과도"는 고밀도 염화 폴리비닐리덴 또는 수팽윤성 불수용성 히드록시 셀룰로오스를 통해, 물을 제외한 임의의 증기 또는 가스의 실제 투과성과 독립적인, 앞서 서술된 투과율을 의미한다. 용어 "투과성" 또는 "불투과성"은 본 명세서에서 사용된 때, 그것은 그 내의 구멍을 통하든 분자 레벨이든 재료를 통한 유체의 전달을 의미하도록 의도된 것이다.
수지 내에 흡수제를 통합하는 것이 비용 및 생산성의 이유로 바람직할 것이며, 특히 그 흡수 특성이 보존되고 기계적 특성을 저하시키지 않고 수지의 몰딩 특성이 유지되는 방식으로, 주입 몰딩에 적합하다. 놀랍게도, 본 발명의 새로운 몰딩 컴포지션, 및 그것으로 제조된 부품은 통상적인 보강 첨가제를 필요로 하지 않고, 다기능의 구조적, 기계적, 및 흡수 능력을 유리하게 결합한다. 결과적으로, 보강 첨가제를 생략한 본 발명의 새로운 몰딩 컴포지션은 종래의 흡착제 함유 몰딩 컴포지션보다 더 높은 흡수제 함량을 가능하게 함으로써 더 높은 습기 흡수력을 가진다는 점을 특징으로 한다.
뜻밖에도, 본 발명의 일부로서, "수지 결합된 흡수제" 몰딩 컴포지션의 흡수제가 유리 비드, 유리 섬유 등과 같은 일반적인 전통적인 보강 첨가제를 필요로 하지 않고, 습기 흡수 능력을 유지하는 본 발명의 몰딩 컴포지션에 강화를 제공하는 유리한 효과를 가진다는 것이 발견되었다. 이것은 몰딩 컴포지션의 상당히 변경된 기계적 특성 측면에서 발생하는 희생없이 몰딩 컴포지션의 흡수 특성을 최대화하기 위해 흡수제 첨가물의 더 높은 함량을 허용한다.
본 발명은 주로 흡수제 첨가물을 포함하는 몰딩 수지의 기계적 특성이 유리 비드 및 유리 섬유와 같은 보강 첨가제에 대한 통상적인 필요성을 명확하게 제거할 수 있다는 발견에 관한 것이지만, 또한 본 발명은 보강 첨가제와 수지를 조합하여 어느 정도의 흡수제를 강화하는 습기 흡수-기계적 특성을 포함하는 다기능 흡수제-수지 몰딩 컴포지션도 고려한 것이고, 보강되는 기계적 특성에 대하여 통상적으로 요구되는 것보다 감소된 양의 보강 첨가제가 사용될 수 있다. 즉, 본 발명은 또한 건조제 함유 몰딩 컴포지션을 제공하는데, 유리 섬유 및 유리 비드와 같은 강도 보강 첨가제의 양을 줄인다. 이는 몰딩된 제품의 강도 특성을 저하시킬 가능성 없이 몰딩 컴포지션의 기계적 특성을 강화할 것이다. 더욱 상세하게는, 흡수제, 보강 첨가제, 및 수지의 비율 범위는 대략 5 내지 50 Wt%의 흡수제; 대략 0 내지 15 Wt%의 보강 첨가제, 및 대략 45% 내지 95 Wt%의 수지일 수 있다. 또한, 발포제를 가진 수지/흡수제 매트릭스는 대략 30%의 재료 밀도 감소에도 구조적 무결성을 유지한다.
또한, 제한 내에서, 수지가 다양한 시일링 시스템 및 어셈블리를 위한 부분을 포함하는, 완전히 기능적인 컴포넌트 부분으로 현대의 고속 주입 몰딩 공정을 포함하는, 몇 가지 기술에 의해 프로세싱되고 형성될 수 있음이 본 발명의 일부임을 알게 되었다. 이러한 후자의 애플리케이션에서, 독창적인 개념의 구조적 및 기능적 피처는 습기에 의한 열화, 예컨대, 가수분해 또는 부식으로부터 시스템 또는 어셈블리의 컴포넌트 또는 예민한 재료를 보호하기 위해 주변의 침투되는 습기를 흡수하는 역할을 한다.
상기 내용에 따라, 본 발명은 개선된 기계적 특성, 만족스러운 용융 취급 특성, 및 상당한 습기 흡수 특성을 갖춘 주입 몰딩에 적합한 강화된 구조의 수지 컴포지션을 포함한다. 대부분의 열가소성 수지는 본 발명의 수지 결합된 흡수제 컴포지션에 사용하기 적합하며, 둘 이상의 모노머를 포함하는 호모폴리머 및 코폴리머를 포함한다. 대표적인 예는 나일론 6; 나일론 6,6; 나일론 610 등과 같은 폴리아미드를 포함한다. 다른 대표적인 예는, 고밀도 및 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀; 에틸렌 비닐 아세테이트의 코폴리머; 폴리스티렌, 폴리에스터, 예컨대, PET 등을 포함한다.
앞서 서술된 바와 같이, 본 발명의 하나의 형태에 따라, 본 발명의 컴포지션은 대략 5 내지 55wt%의 흡수제 및 밸런스 수지를 포함할 수 있고, 더욱 명확하게는 대략 25 내지 45wt%의 흡수제 및 밸런스 수지를 포함할 수 있다. 가장 바람직한 컴포지션은 분자체와 같은 대략 35 내지 42 wt% 흡수제 및 밸런스 수지를 포함할 수 있다. 가장 바람직한 수지 결합된 흡수제 컴포지션은 'W.R. Grace 4A' 분자체 파우더와 같은 40% 분자체와 함께 컴파운딩된, 'E.I. duPont'로부터 상업적으로 이용가능한 'Zytel®101'과 같은 60% 나일론 몰딩 수지를 포함할 수 있다. 본 발명의 분자체는 4Å의 명목적 포어(pore) 크기, 및 대략 0.4 내지 32μ의 입자 크기 범위를 가질 수 있다. 그러나, 예컨대, 3Å, 5Å, 또는 10Å과 같은, 다른 분자체 포어-크기가 또한 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
일반적으로, 본 발명에 사용가능하고 기능적인 흡수제는 앞서 서술한 바와 같은 분자체와 같은 특수한 첨가제 없이 수지와 기계적으로 결합한 것이다. 본 발명에 따른 또 다른 흡수제는 적절한 첨가제의 사용을 통해 수지와 결합하기 위해 도입될 수 있는, 즉, 연결 또는 상용화제의 도움으로 결합할 수 있다. 분자체와 더불어, 본 발명의 컴포지션에 사용가능한 다른 대표적인 흡수제는 실리카 겔, 활성화된 카본, 활성화된 알루미나, 점토, 다른 천연 제올라이트, 및 이들의 조합을 포함한다. 커플링 또는 상용화제와 함께 수행하기 위해 찾아진 이러한 흡수제는 활성화된 카본 및 알루미나와 같은 멤버를 포함한다.
2개의 카테고리 중 하나에 속하는 상용화제로서 수행하는 첨가제, 즉, 수지 또는 흡수제와 결합하는 첨가제, 및 수지 및 흡수제 모두와 일부 친화성(affinity)을 가진 첨가제는 고체상태 계면활성제로서 역할을 한다. 반응성 결합제는 대략 2 내지 5Wt% 범위의 크기로 사용되는 말레 무수물 접목된 폴리머(maleic anhydride grafted polymer)와 같은 대표적인 예를 포함한다. 더욱 상세하게, 이들은 대표적인 예로서, 말레 무수물 접목된 폴리프로플렌, 또는 ABS 수지와 같은 대표적인 예를 포함할 수 있는데, 후자는 스티렌 폴리머와의 결합제로서 유용하다. 이와 유사하게, 다양한 작용기가 부착된 가진 실란이 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 흡수제와 수지를 결합하는데 소위 비반응 타입의 상용화제의 사용을 고려한다. 이것은 대표적인 예로서 금속(예컨대, 아연 또는 나트륨), 아크릴, 스테아르산염, 및 블록 코폴리머(block copolymer), 예컨대, 흡수제 기반의 대략 0.01 내지 0.02 wt% 범위의 아연 스테아르산염, 나트륨 스테아르산염을 포함한다. 10μ의 평균 입자 크기를 가진 분자체에 대하여, 100ppm의 알루미늄 스테아르산염은 폴리아미드 수지와 상용화하기 위한 전형적인 스타팅 레벨일 수 있다. 반응형 및 비반응형 결합/상용화제 모두와 함께, 수지 매트릭스 내의 그들의 통합은 상 경계(phase boundaries)를 생성하지 않는다.
수지 결합된 흡수제 컴포지션은 당업자들에게 일반적으로 알려진 플라스틱 컴파운딩 기술을 사용하여 본 발명에 따라 준비될 수 있다. 분자체, 바람직한 흡수제는 우수한 혼합 특성을 가지고 플라스틱 압출기에 선택된 수지의 비드와 함께 파우더 형태의 흡수제를 공급함으로써, 수지, 예컨대, 폴리아미드, 폴리올레핀 등에 혼합될 수 있다. 단일 스크류 압출기가 수지와 흡수제를 컴파운딩하는데 사용될 수 있으나, 수지 및 흡수제의 블렌드는 통상적으로 적합한 수지 결합된 흡수제 재료를 산출하기 위해 더블-컴파운딩되는 것을 필요로 한다. 더블 컴파운딩 후에도, 상 분리가 가끔 발생한다. 이중-스크류 압출 장치로 컴파운딩된 수지 결합된 흡수제 재료가 흡수제의 거의 완전한 디스퍼전(dispersion)을 달성하고, 본 발명의 목적인 우수한 기계적 물리적 특성을 디벨로핑(develping)하기 위해, 대규모의 백(back) 혼합이 필요함을 알게 되었다. 즉, 이중-스크류 압출기를 통해 형성된 수지 결합된 흡수제 재료는 수지 매트릭스 내에 흡수제의 이동이 없거나 거의 없음을 나타내고, 그러므로 이러한 수지 결합된 흡수제 재료는 균등한 외관을 유지한다. 그러므로, 이중-스크류 압출기 컴파운딩은 수지가 용융되고 흡수제가 그것를 통해 혼합되므로, 본 발명의 수지 결합된 흡수제 재료를 형성하기 위해 전형적으로 사용된다. 용융된 블렌드가 DSC(시차주사열량법)에 의해 결정된 수지의 용융점보다 높게 가열되는 것은 필수 조건이다. 즉, 본 발명의 수지 결합된 흡수제를 준비함에 있어서, 온도는 용융된 수지 내에 흡수제의 완전한 혼화성(miscibility)을 달성하기 위해 모든 결정도가 손실되는 포인트까지 상승되어야 한다. 예를 들어, 듀폰사의 'Zytel® 101' 폴리아미드 수지는 262℃보다 높게 가열되어야 한다. 압출된 수지는 냉각되고, 그 다음 알갱이로 절단되거나 클러싱(crush)된다. 컴파운딩이 높은 온도에서 수행되므로, 흡수제는 이 공정 동안 습기를 흡수하려는 경향은 없지만, 컴포넌트 부분으로 몰딩될 때 그리고 작업 환경에 설치될 때 흡수력을 유지한다.
수지와 흡수제가 친밀하게 결합된, 본 발명의 수지 결합된 흡수제 시스템으로 실현되는 다른 이점은 그램 대 그램(gram for gram)이 배기지드(bagged) 흡수제, 즉, 단위 체적당 흡수력을 채용한 흡수 시스템보다 더 효율적이라는 것이다. 흡수제를 담기 위해 백이 사용되는 이전의 방법에 따라, 예컨대, 흡수제는 그것이 냉매 스트림으로 들어가는 것을 차단하기 위해 비딩(beading)을 필요로 한다. 이것은 흡수제가 바인더 수지, 전형적으로 파우터 형태의 15wt%의 바인더 내에 결합될 것을 요구한다. 그러므로, 40 그램의 상업적으로 준비된 흡수제가 백에 놓여진 때, 실제로 34그램의 흡수제가 시스템으로 도입된다(6그램의 바인더). 이와 대조적으로, 본 발명의 수지 결합된 흡수제는 흡수제가 컴포넌트가 제조되는 몰딩 수지 내에 직접적으로 놓여지기 때문에, 추가적인 바인더 수지를 필요로 하지 않는다. 본 발명과 함께, 중간 바인더 수지가 필요하지 않으므로, 통상적인 배기지드 흡수제로 달성되는 흡수제의 함량보다 더 높은 함량을 달성할 수 있다는 것이 장점이다.
앞서 서술된 본 발명의 컴파운딩된 수지 블렌드는 시트 또는 필름으로 압출되거나, 하나의 부품으로 주입 몰딩될 수 있다. 하나의 예시적인 부품은 자동차 공기 냉각 시스템의 리시버에 사용되는 냉매 증기 액체 분리기이다. 규산(silicated)-보강 수지의 강도는 구조적으로 튼튼한 몰딩된 부품을 야기한다. 이와 같이, 이는 자립적이고, 금속 또는 플라스틱 냉각 컴포넌트가 현재 설치되는 것과 동일한 방식으로 설치하는데 적합하다. 예컨대, 도 1 및 2를 참조하면, U-튜브 어셈블리(100)의 끝부분과 부분적인 측단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 수지 결합된 흡수제를 재료로 하여 라이너 또는 슬리브(110)를 형성하기 위해 본 발명의 컴포지션을 사용하는 본 실시예는 어큐뮬레이터 용기(130) 내에 U-튜브(120)를 포함한다. 이러한 디자인은 라이너(110)의 노출된 내측면에 대하여 건조하는 수단을 제공한다. 본 실시예는 (도시되지 않은) 종래기술의 "배플(baffle)" 타입의 어큐뮬레이터의 대안이다.
대안으로서, 본 발명에 따라 형성된 수지는, 용융되거나 기능적인 흡수제 부품으로 주입 몰딩되는 대신에, 조각들로 밀링(mill)되거나, 형성되거나, 또는 펠렛타이즈(pelletize)될 수 있는데, 그후 이러한 조각들은 플로-스루(flow-through) 모노리식 구조, 또는 플로-스루 건조기 컴포넌트, 예컨대, 하드 드라이브를 위한 전자 필터(electronics filtration)와 같은 부품으로 소결된다. 이러한 경우, 그 부품은 주입 몰딩되지 않고, 리시버 건조 어셈블리에 사용하기 위한 것과 같이, 의도된 애플리케이션에 대하여 충분한 다공성(porisity)을 가진 기능부로 컴파운딩된 흡수제-함유된 수지로부터 몰딩된다.
본 발명의 수지 결합된 흡수제로부터 제조되는 부품은 종래기술의 복수-컴포넌트 부품을 대체하는데 특히 적합하다. 예를 들어, 과거에 다양한 특수한 구조들이 냉각 시스템의 다양한 부분에서 (새어나간) 건조제 재료를 피팅하고 보호하도록 개발되어 왔다. 비드형 또는 입자형 분자체 또는 산화 알루미늄을 담고 있는 용접되거나 재봉된 백(bag)이 흐름 경로 내에 놓여질 수 있다. 부가적으로 및 특히 고정식 냉각 애플리케이션에 대하여, 비드형 또는 입자형의 건조제는 건조 블록 또는 부분적 필터로서 역할하는 리지드 형상을 산출하기 위해 적합한 열-경화된 수지 또는 세라믹 바인더와 함께 가열된 몰드 내에서 함께 결합된다. 이러한 구조는 하우징 내에 형성(built)될 수 있다. 그러나, 이러한 해법은 복합한 복수의 부품 조각을 포함한다. 그러나, 본 발명은 일체형(one-piece) 디바이스가 동시에 두 기능을 할 수 있도록, 구조적 목적의 부품과 건조제의 성능을 결합시킨다.
예를 들어, 본 발명은 차량 증가에 대한 방법을 찾기 시작한 통합된 리시버 탈수기 응축기와 함께 사용할 것을 고려하였다. 이러한 이동 냉각 사이클 컴포넌트는 기본적으로 다양한 이유로 응축기와 건조 기능을 결합한다. 이는 시스템 컴포넌트의 개수를 줄이고, 그로 인해 후드 아래의 공간 활용을 더 우수하게 하고, 그에 수반하여 피팅 및 연결의 개수를 줄여 시스템 누수에 대한 가능성을 최소화한다. 이는 또한 냉각 효율에 대한 약간의 성능 이득을 가진다. 현재의 기술은 도 3 및 4에 도시되어 있고, O-링(305 및 306)을 가진 알루미늄 나사가공된 플러그(300), 주입 몰딩된 필터(310), 및 건조제 백(320)을 도시한다. 이러한 시스템을 도 5에 도시된 것과 같은 일체형 주입 몰딩된 플러그/필터 어셈블리로 바꿈으로써, O-링(510)을 가진 일체형 플러그(500)가 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 플러그(500)는 도 6에 도시된 건조제 백(600)과 함께 어셈블리될 수 있다. 도 7은 어셈블리된 디바이스의 부분적인 단면을 도시한다.
더욱 상세하게, 도 7은 응축기(710)와 인접하게 배치된 디바이스(700)를 도시한다. 디바이스(700)는 리시버 건조기 튜브(730) 내에 배치된 건조제 백(720)으로 구성된다. 디바이스(700)의 끝부에 통합형 나사가공된 플러그 및 필터(750)를 하우징하는 필터 튜브(740)가 존재한다. O-링(705)이 또한 도시되어 있다. 건조제 가방(720)은 인터페이스(760)에서 통합형 나사가공된 플러그 및 필터(750)에 연결된다. 이러한 디자인은 앞서 서술된 알루미늄 나사가공된 플러그와 비교할 때, 모든 각각의 어셈블리 단계를 제거하고, 더 적은 개별 조각으로 하나의 부품을 생성한다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예는 도 8에 도시되어 있는데, 도 8은 자동차 공기 냉각 시스템의 리시버에 사용되는, 냉매 증기/액체 분리기의 이동 냉각 어큐뮬레이터의 상부(800)를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 어큐뮬레이터 상부(800)는 그 안에 설치된 J-튜브(810)를 포함한다. 이러한 경우, 이러한 피스의 하나 또는 모두는 본 발명의 수지 결합된 흡수제 컴포지션으로부터 몰딩된다. 도 9는 어큐뮬레이터 상부(800) 위에 놓여지는 캡(900)을 도시한다. 이러한 어큐뮬레이터 장치의 바람직한 실시예에서, 상부(800) 및 캡(900)은 모두 주입 몰딩된 후 용접되거나, 또는 가능하다면 절반씩 주입 블로우 몰딩(blow molding)된다. 이러한 디바이스를 완성하기 위해, (도시되지 않은) 하단부 또한 본 발명의 수지 결합된 흡수제 컴포지션으로 몰딩될 수 있다.
본 발명의 수지 결합된 흡수제의 이점을 증명하기 위해, 아래의 실험이 수행되었다.
예 1
수지 결합된 흡수제의 시험 샘플은 아래의 프로토콜을 사용하여 청구된 본 발명에 따라 준비되었다. 수지는 공급자로부터 입자 형태(대체로 실린더 형(0.03-0.12 인치 직경 × 0.06-.25인치 길이))로 입수하였고, 다른 형태는 눈물 방울(.06-.19 인치) 형태를 포함한다. 수지 대 분자체의 비율은 컴포넌트의 무게에 의해 결정된다. 수지는 폴리 백에서 손으로 사전혼합된다(5-15분). 프리-브렌드(pre-blend)는 브라벤더(Brabender) 단일 스크류 압출기의 호퍼로 비워진다. 스크류로부터의 액션은 압출기 배럴을 통해 이동할 때 수지와 분자체를 더 혼합하고 용융시킨다. 수지 결합된 흡수제는 그 다음 한 가닥의 용융된 재료를 형성하는 압출기의 끝부에서 단일 가닥의 다이(1개의 원형 홀)를 통해 압출된다. 나일론 기반의 수지는 262℃보다 높은 온도로 가열된다. 이 가닥은 공냉된다. 이 가닥은 조각으로 나누어진다. 이 조각은 주입 몰딩 머신의 호퍼 및 몰딩된 파트 내에 놓여진다. 그 파트는 피스로 나누어지고, 다시 인장강도 시료(개뼈 모양)가 테스트를 위해 주입 몰딩되는, 주입 몰딩 머신으로 재주입된다. 단일 스크류 압출기가 본 예에서 사용되었으나, 앞서 서술된 바와 같이, 이중 스크류 압출기가 수지와 흡수제를 컴파운딩하기 위해 사용될 수 있고, 그러한 변형도 청구된 본 발명의 정신 및 범위에 속한다.
선택된 수지는 현대의 공기 냉각 시스템, 특히 R-134a, 및 R-152a에 사용되는 냉매와 호환가능한 것으로 주지된 것이다. 이러한 수지는 또한 냉매 스트림에 포함된 응축기 윤활유와 호환가능하다. 건조제는 종래의 시스템에 가장 통상적으로 사용되는 것과 동일한 것, 즉 3A 또는 4A 분자체이다.
비교를 위해, 통상적으로 사용되는 강화 유리 비드가 대략 동일한 함량으로 컴파운딩되었다. 유리 비드는 수축을 제어하고, 기계적 특성을 균일하게 강화하기 위해 용융된 폴리머에 첨가된다. 유리 비드는 몰딩 후 등방성 구조가 얻어지도록 그들이 수지와 기계적으로 결합되기 때문에, 본 발명에 효과적이다.
컴파운딩된 수지의 기계적 특성은 표 1에서 순수한 폴리머와, 그리고 유리 보강된 폴리머와 비교된다.
Figure pct00001
수지가 보강된 때, 경도가 증가하고, 인장 변위, 및 굴곡 변위는 그 재료가 더 금속화되므로 급격하게 감소된다. 따라서, 인장 탄성율 및 굴곡 탄성율은 상당히 증가되었다. 유리 보강 나일론 및 흡수제 보강 나일론(유리 보강 없음)과 함께, 인장 응력 및 굴곡 응력은 실질적으로 유지되었다. 이러한 발견의 중요한 특징 및 중요성은 흡수제 강화된 나일론의 특성이 순수한 나일론으로부터 변했다는 것이며, 동시에, 유리 보강 나일론도 방향 및 크기에서 모두 다르다는 점이다. 또한, 열 변형 온도가 증가되었다. 열 변형 온도는 열 저항력의 척도이다. 이러한 용어는 당업자들에게 주지되어 있다. 이는 시간에 걸쳐 열로부터 변형을 견딜 수 있는 재료의 능력의 지시자이다. 열 변형 온도의 증가는 흡수제 강화된 수지로 몰딩된 부품의 서비스 온도의 증가를 암시한다.
또한 흡수제 강화된 나일론 수지(유리 보강 없음)로 몰딩된 구조가 등방성이라는 점을 발견하였고, 이는 인장 탄성율 및 굴곡 탄성율이 서로 하나의 방향으로 실질적으로 동일하다는 사실에 의해 증명된다. 다른 증거로서, 몰드의 수축이 최소이고 대칭적이다.
예 2
폴리프로필렌을 포함하는 컴포지션, 즉 헌츠만 폴리프로필렌(Huntsman Polypropylene) 6106을 사용하여 다른 실험이 수행되었다. 이 수지는 또한 냉매는 물론 응축기 윤활유와 호환가능하다. 이는 예 1의 나일론과 유사한 방식, 즉, 60% 폴리프로필렌 수지와 40%의 분자체 타입 4A로 컴파운딩된다. 수지는 174℃보다 높은 온도로 가열되었다. 컴파운딩된 수지는 순수한 수지와 비교하여 유사한 이점의 기계적 특성을 가지고, 구조적으로 유리 보강된 수지의 특성에 근접하게 기능(perform)한다. 그 특성은 표 II에 요약되어 있다. 이 값들은 표 I에 제공된 것과 동일한 ASTM 표준에 의해 결정되었다.
Figure pct00002
폴리프로필렌의 보강은 경도의 증가, 및 인장 탄성율 및 굴곡 탄성율의 증가를 야기하였다. 각각의 이러한 특성에 대하여, 흡수제만이 유리 비드 강화보다 훨씬 더 큰 보강임을 나타내었다. 따라서, 인장 변위 및 굴곡 변위는 재료가 더 단단해질수록 감소된다. 다시, 흡수제의 효과는 유리 비드 강화보다 훨씬 크지만, 방향적으로는 동일하다. 인장 응력 및 굴곡 응력은 흡수제 강화일 때만 약간 감소되었다. 그러나, 감소는 유리 보강일 때 더 크다. 폴리프로필렌과 함께, 흡수제 강화는 유리 비드 강화보다 훨씬 더 효과적이였다. 열 변형 온도가 증가되었다. 여기서 다시, 열 변형 온도의 증가는 흡수제 강화된 수지로 몰딩된 부품의 서비스 온도의 증가를 암시한다.
이와 유사하게, 흡수제 강화된 폴리프로필렌 수지로 몰딩된 구조가 등방성이라는 점을 발견하였고, 이는 인장 탄성율 및 굴곡 탄성율이 하나의 방향으로 서로 실질적으로 동일하다는 사실에 의해 증명된다. 다른 증거로서, 몰드의 수축이 최소이고 대칭적이다.
예 3
표 III에 도시된 바와 같이, 용융된 흐름은 흡수제 보강된 나일론일 때 나일론 니트(순수한 폴리머), 또는 유리 비드 보강된 나일론과 비교하여 감소되었다. 그럼에도 불구하고, 이는 작동가능한 범위 내이며, 폴리프로필렌보다는 더 높다. 흡수제 보강된 폴리프로필렌의 용융된 흐름은 폴리프로필렌 니트 또는 유리 보강된 폴리프로필렌에 비하여 향상되었다.
Figure pct00003
예 4
부품 무게의 비중으로서 습기 흡수는 중요하다. 이는 표 IV에서 볼 수 있다. 실제로, 분자체는 자기 무게의 대략 25%를 흡수할 것이다. 합리적으로, 40% 함유된 폴리머가 자신의 무게의 10%를 흡수할 것으로 예상된다. 그러나, 나일론의 경우에, 흡수율은 90% 상대 습도(RH)에서 13%에 달하며, 용량은 80% RH에서 10%에 근접한다. 이것은 짐작컨대 나일론 자체에 의한 물의 흡수와 연결된 흡수제의 작용의 결과이다. 보디(body)가 전체적으로 10%를 초과하여 흡수한다는 사실은 흡수제가 나일론을 보강함과 더불어, 폴리머 내에 디스퍼전되었다 하더라도 흡수제로서 완전히 기능한다는 것을 나타낸다. 사실상, 흡수제에 의한 시너지 효과 또는 두가지 기능(double duty)이 존재한다. 표 IV는 36-38% 분자체 함량에서 흡수 결과를 보여준다.
Figure pct00004
폴리프로필렌은 소수성이고, 그러므로 습기 흡수에 훨씬 더 느리다. 그러나, 폴리프로필렌은 몰딩 수지로서 완전히 기능함과 동시에 흡수제로서 완전히 기능한다.
본 발명의 추가적인 애플리케이션은 다양하다. 이러한 애플리케이션은 공기 조절 또는 냉각 시스템에 사용되는 임의의 수지 결합된 컴포넌트 또는 구조를 포함할 수 있다. 앞서 서술된 바와 같이, 예는 절반씩 주입 몰딩되고 용접되거나 가능하다면 주입 블로우 몰딩된 J-튜브, 슬리브 라이너, 내부 파트 또는 쉘에 대한 코딩, 동시 주입 몰딩된 컴포지트 구조, 및 주입 몰딩된 필터-건조기 어셈블리를 포함한다. 진단 애플리케이션은 테스트 스트립 기판, E-트랜스 케이스용의 케이스 또는 지지대, 진단 제품용 용기 또는 용기의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 제약 애플리케이션은 베이스와 같은 테블릿 용기의 일부분, 또는 클로저, 또는 컨테이너 자체의 몸체, 바닥 지지대와 같은 테블릿 용기로의 삽입부, 또는 디스펜싱을 돕기 위한 넥형 삽입부, 블리스터(blister) 또는 다른 구획화된 패키지로부터 디스펜싱되는 한번에 하나 또는 두 개의 복용량에 적합한 열성형 시트 또는 복수층의 열성형 시트의 층을 포함할 수 있다. 약병으로 사용하기 위한 모노리식 실린더형 용기는 수지 결합된 흡수제 재료로 형성될 수 있고, 그로 인해, 특별한 흡수제 재료로 채워진 속이 빈 용기에 대한 드롭인(drop-in) 교체를 제공한다. 전자기기 및 전기-광 디바이스 애플리케이션은 완전한 브리더(breather) 필터 몸체, 야간 비전 센서 유닛에 대한 인서트, 또는 후방 시야 카메라 몸체에 대한 인서트를 포함할 수 있다.
닫힌 시스템 및 밀봉된 패키징 애플리케이션에서 흡수제 함유된 주입 몰딩가능한 수지에 대한 다양한 다른 가능한 애플리케이션이 존재함을 이해해야 한다. 흡수제 함유된 주입 몰딩 수지는 또한 압출이 주입 몰딩보다 덜 까다로운(demanding) 공정이므로, 로드 또는 채널 또는 일정한 단면을 가진 임의의 다른 형상으로 압출될 수 있음을 이해해야 한다.
앞서 서술되고 아래에 서술된 수지 결합된 흡수제는 종래기술의 재료의 단점을 극복한다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 잘 부서지지 않는다, 예컨대, 수지 결합된 흡수제로 형성된 부분이 그 부분의 실패없이 낙하 시험을 통과할 수 있고, 그 부분은 유체를 더 느린 속도로 흡수하고 그로인해 사용수명이 연장되고, 제조환경의 영향이 최소화되고, 그들은 느리게 재생될 수 있고, 흡수제 특성과 구조적 특성을 결합함으로써, 어셈블리 내의 부품 개수가 감소할 수 있고, 즉, 하나의 부품이 2가지 목적의 역할을 하므로 비용이 절감된다. 본 발명의 수지/흡수제 매트릭스는 종래의 수지의 사용, 공정 단계 감소, 및 상 경계를 만들지 않는 멀티-수지 재료의 사용으로 인해, 제조 및 사용에 대하여 비용효율적이다. 또한, 오래된 금속 하우징은 수지 결합된 흡수제 하우징으로 교체될 수 있고, 그로 인해 습기 또는 다른 유체 침투에 대한 능동적인 차단을 제공하고, 더 우수한 설계 유연성을 제공하고, 앞서 언급한 바와 같이 무게 감소 및 비용 절감을 제공한다.
회로판이 전기적 연결을 보호하기 위해 솔더(solder)를 용융시키고 리플로우(reflow)하기 위해 가열될 때, 회로판은 회로판 재료 내로 흡수되는 습기로 인해 손상되기 쉽다. 회로판 재료 내에 함유된 흡수제를 가진 회로판은 건조 상태를 유지할 것이고, 솔더 리플로우 동안의 손상이 제거되거나 크게 감소할 것이다. 수지 결합된 흡수제로 형성된 회로판을 가진 밀봉된 전자 디바이스 하우징에서, 밀봉된 하우징 내의 다른 컴포넌트들은 디바이스의 서비스 수명에 걸쳐 보호될 것이다.
다른 실시예에서, 수지 결합된 흡수제는 오버몰딩된 프레싱된 멀티폼(multiform)을 형성하는데 사용될 수 있다. 먼저, 흡수제는 수지 결합된 흡수제 재료를 프레싱, 소결, 또는 몰딩함으로써 형성된다. 프레싱 및 몰딩은 열 및/또는 압력에 의해 달성될 수 있다. 후속하여, 흡수제는 적어도 부분적으로 흡수제를 인클로징하는 구조적 보호성 수지로 오버몰딩된다. 오버몰드는 탭 또는 밀봉된 전자기기 또는 데이터 저장 디바이스에 부착하거나 또는 그 내에 설치하기에 적합한 다른 피처를 포함할 수 있다. 앞서 서술된 예에서, 흡수제는 보호되는 디바이스의 서비스 수명을 손상시키거나 제한할 수 있는 습기 또는 다른 유체를 흡수하기 위해 선택되는 임의의 건조제 류 또는 휘발성 흡수제 류일 수 있다. 이러한 실시예에서, 오버몰딩 수지는 필요한 특성을 가진 임의의 적합한 열가소성 또는 열경화성 수지일 수 있고, 그렇지 않다면 보호되는 밀봉된 전자기기 또는 데이터 저장 디바이스와 호환가능한 것이다.
또 다른 실시예에서, 수지 결합된 흡수제는 광 디바이스 및 전자-광 디바이스의 구조적 컴포넌트를 형성하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 렌즈, 렌즈 마운트, 렌즈 유지 링, 애퍼어처, 하우징 등은 수지 결합된 흡수제 재료로 형성될 수 있고, 그 후 기존의 부품과 통합된 어셈블리로 통합된다. 그러므로, 본 실시예에서, 수지 결합된 흡수제는 전형적으로 렌즈 또는 다른 광 표면을 흐리게 하여 이미지 품질을 저하시킬 수 있는 어셈블리 내의 응축을 방지한다. 또한, 흡수제 재료가 지시 타입이라면, 예컨대, 특정 습기 함량 이상에서 색상이 변한다면, 그 부분의 상태는 그 부분이 아직 흡수할 수 있는지 여부가 쉽게 드러날 것이다. 지시형 흡수제 재료를 사용할 때, 이러한 재료를 통합한 디바이스는, 예컨대, 사용자에게 그 부분이 변경될 필요가 있음을 알리는 색상 변화를 사용자가 볼 수 있도록 하는 윈도우를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 수지 결합된 흡수제는 흡수력을 제공하면서 주로 사용가능한 빈 공간을 채우는 컴포넌트를 형성하는데 사용될 수 있다. 그러므로, 기존의 어셈블리에 흡수제를 포함시키기 위한 추가적인 인클로저 공간은 요구되지 않는다. 예를 들어, 하드 드라이브는 전형적으로 하우징 내에 사용가능한 매우 좁은 공간을 가지지만, 흡수력은 드라이브의 연장된 수명에 대하여 적절한 환경을 제공하기 위해 여전히 요구된다. 이러한 실시예에 따라, 다기능 흡수제는 내부의 드라이브 컴포넌트에 통합되거나, 앞서 서술된 바와 같이 오버몰딩된 멀티폼으로 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 흡수제는 건조제, 휘발성 유기 흡수제, 휘발성 산 흡수제, 또는 산소 흡수제를 포함할 수 있다.
몇몇 전자 디바이스는 극도로 공격적인 환경, 예컨대, 우주 및 항공 애플리케이션에서 사용될 수 있다. 전자 디바이스는 비행기 및 우주 애플리케이션에서의 항공 전자기기 및 통신 시스템에서 광범위하게 사용된다. 습기 및 다른 휘발물은 이러한 디바이스의 서비스 수명에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 센서, 트랜스미터, 안테나, 레이더 유닛 등과 같은 외부에 설치되는 디바이스는 특히 이러한 디바이스의 하우징 내에 습기의 증발 및 재응축을 야기하는 온도 및 압력 변화로 인한 습기 침투의 위험이 존재한다. 또한, 내부에 설치된 디바이스는 서비스 환경의 변화로 인한 온도 변화에 취약하다. 그러므로, 수지 결합된 흡수제 제품은 이러한 타입의 디바이스에 포함될 때 매우 유리하다.
이와 유사하게, 차량용 전자기기는 사막에서부터 산꼭대기 툰드라까지 다양한 타입일 수 있는 환경에서 사용된다. 이러한 디바이스는, 예컨대, 백업 및 야간 비전 카메라, 및 외부에 또는 자동차 또는 트럭의 후드 아래에 설치된 센싱 및 제어 회로를 포함할 수 있다. 하우징 또는 내부 부품을 형성하는데 수지 결합된 흡수제 재료를 사용함으로써, 습기 침투가 차단되거나 그 효과가 완화된다. 또한, 전기적으로 제어되는 브레이크 시스템은 이러한 시스템이 극한의 온도에서 나빠지기 쉬우므로 습기 침투로부터 보호될 수 있다. 예를 들어, 흡습성이고 몇몇 전기적 제어와 접촉하는 브레이크 유체는 0도씨의 겨울 온도에서부터 큰 언덕을 내려오는 것과 같은, 고 제동(high braking) 상태에서 매우 짧은 시간 동안 350℃까지 변할 수 있다. 브레이크 유체에 습기 침투를 차단하는 것은 전자 컴포넌트의 서비스 수명을 연장할 뿐만 아니라, 더 안전한 상태를 유지한다, 즉, 브레이크 유체 내의 물 함량이 증가할수록, 브레이크 유체의 끓는점이 낮아져, 정상 동작 조건 하에서, 액체가 증기가 되고, 제동력이 본질적으로 상실된다. 유사한 방식으로, 배, RV, ATV, 및 군용 야지(rough terrain) 차량용 게이지 및 전자 디스플레이 또한 공격적인 환경에 노출되며, 본 발명의 통합이 매우 유리할 수 있다. 특히, 해저 및 수중 애플리케이션은 전자기기가 부식이 가속화되는 전해질 용액에 노출된다. 유사한 방식으로, 차량용 및 해저 디바이스는 디바이스 내에 수지 결합된 흡수제 제품을 포함하는 것이 유리하다.
감시 및 보안 디바이스, 예컨대, 광/모션/열 센서 및 보안 카메라는 광범위한 온도 및 습도 범위에서 신뢰성 있게 동작해야 한다. 예를 들어, 뉴욕 버팔로의 한 은행에 설치된 외부 보안 카메라는 37도씨 정도의 높은 온도, 및 -23℃ 정도의 낮은 온도, 및 20%에서 95%까지의 상대습도 레벨을 경험할 수 있다. 그러므로, 디바이스 하우징 또는 내부 컴포넌트를 형성하기 위해 본 발명의 수지 결합된 흡수제를 사용하는 것이 이러한 디바이스의 서비스 수명을 연장하는데 특히 유리하다.
전자 디바이스가 널리 사용되는 다른 공격적인 환경이 유해한 화학적 생산 및 사용에 존재한다. 센서, 제어, 및 스위치 기어는 유해하고 그리고/또는 부식성 증기로부터 보호되어 이러한 환경에서 동작하여야 한다. 그러므로, 그러한 디바이스의 수지 결합된 흡수제 하우징 또는 내부 컴포넌트에 적절한 흡수제, 예컨대, 건조제, 활성화 카본, 제올라이트, 점토, 및 유기 흡수제를 사용하는 것은 그 서비스 수명을 연장시킬 것이다. 이와 유사하게, 산업용 개인용 컴퓨터(PCs) 및 프로그래밍가능한 로직 컨트롤러(PLCs)는 유해한 산업 환경, 예컨대, 높은 습도에서 작동해야 한다. 그러므로, 본 발명의 수지 결합된 흡수제의 이러한 디바이스의 하우징 또는 내부 컴포넌트를 형성하는 것은 이러한 PCs 및 PLCs의 서비스 수명을 연장시킬 것이다.
전자 디바이스가 널리 사용되고 있는 또 다른 공격적인 환경은 사람의 몸속이다, 즉, 이식가능한 그리고/또는 부착가능한 전자 의료 디바이스. 이러한 타입의 디바이스는 습기와 염분 있는 환경, 즉, 부식 조건이 최적화된 환경에서 연속적으로 그리고 신뢰성 있게 기능해야 한다. 적합한 수지 결합된 흡수제 하우징 또는 내부의 수지 결합된 흡수제 부분은 건조상태를 유지하고 이러한 디바이스의 수명 및 신뢰성을 강화할 수 있다. 이식가능하고 부착가능한 의료 디바이스와 더불어, 의료용 진단 장치 또한 신뢰성 있는 작동 조건, 즉, 전자기기를 건조상태로 유지해야 한다. 그러므로, 하우징 또는 내부 컴포넌트를 형성하는데 본 발명을 사용하는 것은 특히 유리하다.
휴대용 및 고정식 원격통신 디바이스는 또한 부정적이고 공격적인 환경에 노출된다. 터미널 및 스위치 기어는 그 하우징 내부가 건조하게 유지될 때 더 긴 서비스 수명을 가지고 더 낮은 유지비용이 든다. 그러므로, 본 발명으로 형성된 하우징 또는 내부 부품은 디바이스를 건조하게 유지하고, 그로 인해 누설전류 및 단선을 최소화하고, 덴드라이트(dendrite) 형성 및 전해질/화학적 부식을 방지한다. 습기 흡수와 더불어, 적합한 흡수제는 하우징 내에 존재하는 다른 휘발성 물질을 다루기 위해 포함될 수 있다.
다른 전자 디바이스, 예컨대, 태양전지 패널 또는 데이/나이트 센서는 극복해야할 다른 문제점이 존재한다. 상업적인 광전지 디바이스는 편평하고 습기에 민감한 광활성 물질로 코팅된 거의 모든 유리 패널로 구성된다. 이 패널은 써모-팬(thermo-pane) 윈도우 방식으로 서로 밀봉된다. 실란트가 둘레에 사용될 수 있고, 또는 패널은 하나의 프레임 내에 설치될 수 있다. 또한, 전기적 연결을 위한 패널 내로의 포트 및 개구는 밀봉되어야 한다. 전기적 연결을 위한 프레임 재료 또는 장비는 습기에 민감하고 깨지기 쉬운 태양전지 패널을 담고 보호하기 위해 요구되는 기계적 강도 및 흡수제 특성을 동시에 제공할 수 있는 수지 결합된 흡수제로 만들어질 수 있다.
무선 주파수 식별(RFID) 디바이스는 반도체 칩 및 관련 회로로 이루어진다. 회로판이 사용될 수 있지만, 임프린트된 회로가 더 널리 사용된다. RFID 디바이스, 및 특히 유기 RFID 디바이스는 그들이 습기, 산소, 또는 휘발성 화학물로 인해 열화될 수 있는 부정적인 환경에서 종종 사용된다. 그러므로, RFID는 RFID 디바이스의 수명을 연장시킬 수 있는 흡수제 첨가물, 예컨대, 건조제 또는 산소 흡수제에 의해 강화된 특성을 가진 폴리머성 수지로 지지 구조 또는 하우징을 제조함으로써 개선될 수 있다.
발광 다이오드(LEDs) 및 액정 다이오드(LCDs)는 습기에 민감한 재료로 이루어진다. 특히, 유기 LEDs 및 LCDs는 매우 습기에 민감하다. 흡수제 재료는, 통상적으로 박막 또는 시트 형태로, 서비스 수명을 향상시키고 연장하기 위해 디스플레이에 추가된다. 본 발명에 따라, 구조적 지지대 또는 실란트 재로는 수지 결합된 흡수제로 만들어질 수 있고, 그로인해 습기 보호를 제공한다, 즉 기존의 컴포넌트의 구조적, 설치 또는 밀봉 기능을 제공함과 동시에 서비스 수명을 연장한다. 유사한 방식으로, 플렉시블 전자 디스플레이는 매우 습기에 민감하다. 이러한 구조에 사용되는 발색단(chromophore)은 습기에 민감하므로, 디스플레이 내에 수지 결합된 흡수제를 통합함으로써 안정화될 수 있다.
종래의 조명 디바이스, 예컨대, 가정용 조명, 및 차량용 헤드램프는 본 발명을 포함하는 것이 유리할 수 있다. 렌즈의 응축이 방지되고, 그로 인해 그러한 디바이스의 서비스 수명이 연장되고, 반사되는 광의 손실을 제거한다.
플라스틱 인클로저 내에 하우징되는 고체상태 표면 설치 전자 디바이스는 플라스틱의 습기 투과성으로 인해 비밀폐성(nonhermetic)인 것으로 간주된다. 기본적인 문제는 박리, 크래킹, 누수, 및 "팝코닝(popcorning)"을 야기할 수 있는 손상을 일으키는 솔더 리플로우 사이클 동안 물의 증기압 변화이다. 현재, 낮은 습기 민감성은 재료의 선택, 패키지 및 우수한 공정의 설계에 의해 달성된다. 수지 결합된 흡수제 인클로저는 흡수제가 포화(saturated)될 때까지 효과적으로 밀폐성 시일을 만들어 습기 침투를 차단할 것이다. 이러한 디바이스의 예는 무선 주파수 디바이스, 무선 디바이스, LAN 디바이스, 및 광대역 디바이스는 물론, 전자 칩 설치 및 패키징을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
앞서 서술된 바와 같이, 이미징 디바이스는 부품 열화와 다른 문제점이 존재한다. 온도 변화와 결합된 습기의 존재는 이미징 디바이스의 렌즈 또는 윈도우의 응축을 일으킬 수 있다. 응축은 이미지 품질을 빠르게 저하시키고, 이미징 디바이스를 작동 불능으로 만들 수 있다. 이러한 디바이스는 서비스 환경이 습기가 많고, 온도 변화가 심할 때 습기 제어를 필요로 하는 것으로 주지되어 있다. 그러므로, 수지 결합된 흡수제로 만들어진 제품, 예컨대, 렌즈 보유 링, 애퍼어처, 하우징 등이 어셈블리 내에 통합될 수 있고, 그로 인해 흡수력은 물론 구조적 지지를 제공한다. 이러한 광학 디바이스는 물체를 보고, 그리고/또는 감지하기 위해 사용되는데, 예컨대, 타겟 포착 및 유도 센서 및 시스템이다. 이러한 시스템에서, 레이저 및 다른 센싱 디바이스는 타겟 포착 및 유도 시스템의 핵심 부를 형성하므로, 최고의 광학 성능이 요구된다. 즉, 광 표면의 응축이 없어야 한다.
흡수력과 더불어, 수지 결합된 흡수제는 다른 재료, 예컨대, 정전기 분산(도전성) 재료와 혼합될 수 있고, 그로 인해 다기능성, 예컨대, 습기 제어 및 정전기 방지 특성을 제공한다. 그러므로, 이러한 재료는 정전기 전하를 분산시킴과 동시에 습기를 흡수함으로써, 상기 서술된 임의의 전자 애플리케이션에 사용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 하나의 실시예의 디바이스(11)의 단면도를 도시한다. 디바이스(11)는 제1 벽(14), 제2 벽(16), 및 숄더(18)를 갖춘 하우징(12)을 포함한다. 앞서 서술한 바와 같이, 하우징(12)은 수지 결합된 흡수제로 형성될 수 있고, 그로인해 유체의 침투를 차단하거나 감속시킨다. 숄더(18)는 렌즈(20)에 대한 설치공간을 제공하고, 제1 벽(14)은 흡수제 제품(22)에 대한 설치 위치를 제공하고, 제2 벽(16)은 하우징(12)에 회로판(26)을 고정시키는 스탠드 오프(24)에 대한 설치 위치를 제공한다. 흡수제 제품(22)은 오버몰드 수지(30) 내에 인클로징된 흡수제(28)를 포함한다. 오버몰드 수지(30)는 파스너(34)를 통해 제1 벽(14)에 흡수제 아티클(22)을 홀딩시키기 위해 사용되는 탭(32)을 포함한다. 상기 서술한 바와 같이, 회로판(26)은 또한 수지 결합된 흡수제로 형성될 수 있고, 그로 인해 하우징(12) 내에 흡수제 용량을 제공한다. 디바이스(11)는 또한 가스켓(36) 및 유지 링(38)을 포함한다. 가스켓(36)은 숄더(18)와 렌즈(20) 사이에 설치되고, 유지 링(38)은 가스켓(36)의 방향으로 양의(positive) 힘을 제공하여 가스켓(36)을 압축시킨다. 가스켓(36)의 압축은 하우징(12)을 밀봉시키고, 유체의 침투를 차단한다. 가스켓(36), 유지 링(38), 및/또는 렌즈(20)는 수지 결합된 흡수제 재료로 형성될 수 있고, 유체 침투에 대한 더 높은 레벨의 보호를 제공한다. 애퍼어처(40)는 또한 수지 결합된 흡수제로 형성될 수 있고, 그로 인해 추가적인 흡수제 용량을 제공한다. 애퍼어처(40)가 수지 결합된 흡수제 재료로 형성된 것으로 도시되어 있으나, 당업자들은 다른 아티클, 예컨대, 배플, 파스너, 또는 스탠드 오프가 그러한 재료로 형성되고 디바이스(11) 내에 통합될 수 있음을 이해할 것이다. 표면 설치 디바이스(42)는 또한 인클로저(46)를 포함한다. 전형적으로 표면 설치 디바이스(42)는 인클로저 재료가 약간의 유체에 대하여 투과성이므로, 밀봉된 것으로 간주되지 않는다. 그러므로, 수지 결합된 흡수제 재료로 인클로저(46)를 형성함으로써, 표면 설치 디바이스(42)는 밀봉될 수 있다.
당업자들이 이해하는 바와 같이, 디바이스(11) 및 디바이스에 포함된 컴포넌트가 도 10에 도시된 특정 실시예로 제한되지 않는다. 예를 들어, 하우징(12)은 렌즈(20) 및/또는 애퍼어처(40)를 포함하지 않고, 완전히 밀봉된 컨테이너일 수 있다. 그러므로, 디바이스(11)는 수지 결합된 흡수제 재료로 형성된 적어도 하나의 아티클을 포함할 수 있고, 렌즈, 회로판, 하우징, 케이스, 프레임, 지지 구조, 설치 구조, 유지 구조, 시일링 재료, 솔리드 스테이트 표면 설치 디바이스, 전자 칩 패키징, 원격통신 터미널, 원격통신 스위치, 데이터 저장 디바이스, 전자 디바이스, 전자-광 디바이스, 스코프, 센서, 트랜스미터, 안테나, 레이더 유닛, 광전지 디바이스, 무선주파수 식별 디바이스, 광방출 다이오드, 액정 다이오드, 반도체 인클로저, 이미징 디바이스, 조준 디바이스, 셀룰러 폰, 타겟 포착 및 유도 센서, 이식가능한 전자 의료용 디바이스, 부착형 전자 의료용 디바이스, 모바일 원격통신 디바이스, 고정식 원격통신 디바이스, 차량용 센싱 회로, 차량용 제어 회로, 브레이킹 제어 시스템, 유해 화학 센서, 유해 화학 제어, 게이지, 전자 디바이스, 개인용 컴퓨터, 프로그래밍가능한 로직 유닛, 의료용 진단 장비, 광 센서, 모션 센서, 열 센서, 보안 카메라, 플렉시블 전자 디바이스, 조명 설비, 해저 게이지, 해저 라이트, 외부 항공 센싱 디바이스, 외부 항공 모니터링 디바이스, 외부 항공 측정 디바이스, 파워 툴 센싱 디바이스, 파워 툴 조준 디바이스, 파워 툴 측정 디바이스, 레이저 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있으며, 이는 본 발명의 정신과 범위에 속한다.
도 11은 본 발명의 램프 어셈블리(50)의 하나의 실시예의 사시도이고, 도 12는 램프 어셈블리(50)의 분해도이다. 도 13은 도 11의 라인 13-13을 따라 일반적으로 취해진 램프 어셈블리(50)의 단면도이고, 도 14는 도 11의 라인 14-14을 따라 일반적으로 취해진 램프 어셈블리(50)의 단면도이다. 도 15는 본 발명의 램프 어셈블리의 다른 실시예, 즉, 램프 어셈블리(52)의 단면도이고, 도 16은 본 발명의 램프 어셈블리의 또 다른 실시예, 즉, 램프 어셈블리(54)의 투시도이다. 아래의 설명은 도 11 내지 16의 도면을 통해 가장 잘 이해될 것이다.
램프 어셈블리(50)는 적어도 하나의 광원, 예컨대, 광원(56)을 포함한다. 적어도 하나의 광원은 LED 또는 다른 타입의 광원일 수 있고, 이러한 변형은 본 청구된 본 발명의 정신과 범위에 속함을 이해해야 한다. 또한, 적어도 하나의 광원은 설치 보드, 예컨대, 회로판(57) 상에 배열될 수 있고, 또는 개별적인 컴포넌트로서 놓여질 수도 있다. 램프 어셈블리(50)는 또한 제1 습기 차단 컴포지션으로 형성된 하우징(58) 및 제2 습기 차단 컴포지션으로 형성된 시일링 캡(60)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 광원, 예컨대, 광원(56)은 하우징(58) 내에 배열되고, 시일링 캡(60)은 하우징(58) 및 적어도 하나의 광원에 밀폐 결합된다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 시일링 캡(60)은 적어도 하나의 광원을 수용하도록 배열된 적어도 하나의 홀, 예컨대, 홀(61)을 포함한다. 시일링 캡(60)은 하우징(58) 및 시일링 캡(60)에 의해 형성된 체적(62) 내에 적어도 하나의 광원을 인클로징하도록 배열된다. 램프 어셈블리(50)는 또한 적어도 하나의 광원으로부터 방출하는 광의 경로를 제어하도록 배열된 렌즈(63)를 포함할 수 있으나, 렌즈(63)는 본 발명에 대하여 특별히 밀접한 관계가 있는 것은 아님을 이해해야 한다.
도면에 도시된 실시예에서, 제1 습기 차단 컴포지션은 제1 수지와 제1 흡수제의 블렌드를 포함하고, 제2 습기 차단 컴포지션은 제2 수지와 제2 흡수제의 블렌드를 포함한다. 그러나, 다른 변형 또한 가능함을 이해해야 한다. 예를 들어, 제1 수지는 제2 수지와 동일하고 제1 흡수제는 제2 수지와 동일할 수 있고, 제1 수지는 제2 수지와 상이하고, 제1 흡수제는 제2 수지와 동일할 수 있고, 제1 수지는 제2 수지와 동일하고, 제1 흡수제는 제2 수지와 상이할 수 있고, 또는 제1 수지는 제2 수지와 상이하고 제1 흡수제는 제2 수지와 상이할 수 있다. 이러한 변형은 청구된 본 발명의 정신 및 범위에 속한다.
상기 서술된 바와 같이, 본 발명의 램프 어셈블리에 사용되는 수지는 열가소성일 수 있고, 또는 폴리아미드, 폴리올레핀, 스티렌 폴리머, 폴리에스터, 및 이들의 동종 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 폴리올레핀의 예는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌을 포함한다. 이와 유사하게, 본 발명의 램프 어셈블리에 사용된 흡수제는 분자체, 실리카 겔, 이온 교환 수지, 활성화 알루미나, 점토, 소금, 제올라이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 램프 어셈블리를 밀봉하는 몇가지 기술이 사용될 수 있고, 이러한 기술은 본 발명의 정신 및 범위에 속한다. 예를 들어, 시일링 캡(60)은 하우징(58) 및 적어도 하나의 광원, 예컨대, 광원(56)에 용접을 통해 밀봉 결합되거나, 또는 시일링 캡(60)은 하우징(58) 및 적어도 하나의 광원에 접착제 또는 에폭시를 통해 밀폐 결합될 수 있다. 다양한 실시예에서, 용접 기술은 음파 용접, 초음파 용접, 회전 용접, 열판 용접, 및 진동 용접으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있고, 이러한 기술은 주지되어 있다. 양 실시예 모두에서, 시일링 캡(60)의 표면(64)은 하우징(58)의 표면(65), 및 광원(56)의 표면(66)과 밀폐 결합된다. 본 명세서에서 사용된, "밀폐 시일링된", 및 "밀폐 결합된"은 시일링되거나 결합된 영역의 한측에서 시일링되거나 결합된 영역의 다른 측으로, 유체, 가스, 또는 증기가 흐르는 것을 방지하는, 시일링 또는 결합을 의미하는 것으로 의도되었다. 예를 들어, 시일링 캡(60)이 하우징(58) 및 적어도 하나의 광원과 밀폐 결합되었다면, 하우징(58)의 외부에서, 체적(60), 즉, 하우징(58)과 시일링 캡(60) 사이에 만들어진 체적으로 유체, 가스, 또는 증기가 흐를 수 없다. 두개의 플라스틱 기판을 함께 결합하기 위해 주지된 임의의 음파 용접 기술이 본 발명의 램프 어셈블리, 예컨대, 램프 어셈블리(50)를 결합시키기 위해 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 이와 유사하게, 두개의 플라스틱 기판을 함께 결합시키기 위해 주지된 임의의 접작체 또는 에복시가 본 발명의 램프 어셈블리를 결합시키기 위해 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 예컨대, 도 15에 도시된 실시예에서, 시일링 캡(60)은 하우징(58) 및 적어도 하나의 광원, 예컨대, 광원(56)에 직접 오버몰딩될 수 있다. 이러한 기술은 일반적으로 오버몰딩으로 주지되어 있고, 시일링 캡(60), 하우징(58), 및 적어도 하나의 광원 사이에 밀폐 결합 또는 시일을 생성한다. 앞서 서술된 실시예와 같이, 두개의 플라스틱 기판을 함께 결합시키기 위한 주지된 임의의 오버몰딩 기술은 본 발명의 램프 어셈블리를 결합시키기 위해 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 적어도 하나의 광원은 또한 적어도 2개의 전기적 연결, 예컨대, 전기적 연결(68)을 포함하고, 하우징(58)은 또한 적어도 2개의 전기적 연결을 수용하도록 배열된 적어도 2개의 개구, 예컨대, 개구(70)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 적어도 2개의 전기적 연결 및 적어도 2개의 개구는 제3 습기 차단 컴포지션에 의해 밀폐 캡슐화된다. 상기 서술된 실시예와 유사하게, 제3 습기 차단 컴포지션은 제3 수지와 제3 흡수제의 블렌드를 포함하고, 제3 수지 및/또는 제3 흡수제는 제1 및 제2 수지, 및 제1 및 제2 흡수제와 각각 동일하거나 상이할 수 있다. 또한 상기 서술된 바와 같이, 제3 수지는 열가소성 수지이거나, 또는 폴리아미드, 폴리올레핀, 스티렌 폴리머, 폴리에스터, 및 이들의 동종 혼합물로부터 선택될 수 있다. 바람직한 폴리올레핀의 예는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌을 포함한다. 제3 흡수제는 분자체, 실리카 겔, 이온 교환 수지, 활성화 알루미나, 점토, 소금, 제올라이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 다시 선택된다.
적어도 2개의 전기적 연결과 적어도 2개의 개구를 밀폐 캡슐화하는 몇 가지 기술이 사용될 수 있고, 이러한 기술은 청구된 본 발명의 정신 및 범위에 속한다. 예를 들어, 적어도 2개의 전기적 연결, 예컨대, 전기적 연결(68), 및 적어도 2개의 개구, 예컨대, 개구(70)는 앞서 서술한 바와 같이, 용접, 또는 접착제 또는 에폭시를 통해 제3 습기 차단 컴포지션에 의해 밀폐 캡슐화될 수 있다. 본 명세서에 사용된, "밀폐 캡슐화"는 인케이싱(encasing)이 인케이싱된 영역의 한 측에서부터 인케이싱된 반대 측으로 유체, 가스, 또는 증기가 흐르는 것을 차단하는 그러한 방식으로 제품을 둘러싸거나 인케이싱하는 것을 의미하도록 의도되었다. 예를 들어, 적어도 2개의 연결 및 적어도 2개의 개구가 밀폐 캡슐화되었다면, 하우징(58)의 외부에서부터 체적(62), 즉, 하우징(58)과 시일링 캡(60) 내에 형성된 체적으로, 적어도 2개의 개구를 통해 유체, 가스, 또는 증기가 흐르지 않는다. 상기 서술된 실시예와 유사하게, 오버몰딩 기술이 또한 적어도 2개의 전기적 연결과 적어도 2개의 개구의 밀폐 캡슐화를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 16에서 알 수 있듯이, 본 발명의 램프 어셈블리는, 예컨대, 램프 어셈블리(54)와 같이, 이전 도면에 도시된 실시예와 다른 형태를 취할 수 있다. 램프 어셈블리(54)는 실린더형 하우징(72) 및 원형 렌즈(74)를 포함한다. 예컨대, 삼각형 또는 마름모와 같은 다른 형상이 또한 가능하고, 이러한 형상 또한 청구된 발명의 정신 및 범위에 속함을 이해해야 한다.
상기 서술된 바와 같이, 다양한 실시예의 수지 결합 흡수제가 수지 재료를 통한 증기의 전달에 대한 장벽으로서, 예컨대, 분자체와 결합된 폴리프로필렌 수지를 통한 수증기의 전달에 대한 장벽으로서 사용될 수 있다. 그러므로, 모두 수지 결합된 흡수제 재료로 형성된 하우징 및 시일링 캡을 포함하는 램프 어셈블리는 램프 어셈블리로의 습기 침투를 효과적으로 차단한다.
본 발명에 사용되는 수지는 특수한 플라스틱 컴파운딩 기술을 사용하여 준비된다. 바람직한 흡수제는 입자가 서로 분리되도록 흡수제 입자가 수지로 코팅되거나 완전히 젖도록, 흡수제 첨가제의 완전한 디스퍼전을 달성하기 위해 요구되는 온도, 및 비율, 및 농도에서 우수한 혼합 특성을 가지고, 플라스틱 압출기에 선택된 수지의 비드와 함께 파우더 형태의 흡수제를 공급함으로써 폴리아미드 및 폴리올레핀 수지에 통합될 수 있는 분자체이다. 이중 스크류 압출기가 사용되는 것이 전형적이다. 복수의 컴파운딩 단계가 요구되는 디스퍼젼을 달성하기 위해 필요하다면 사용될 수 있다. 그러므로, 수지는 용융되고 흡수제가 구석구석까지 혼합된다. 압출된 수지는 공냉된 후, 입자로 절단되거나 클래싱된다. 컴파운딩이 고온에서 이루어지므로, 흡수제는 습기를 흡수하는 경향을 가지지 않고, 그러므로, 그 용량을 유지한다.
본 발명이 특정한 바람직한 실시예와 결합하여 특정하게 서술되었으나, 다양한 대안, 수정, 및 변형이 당업자들에게 명백할 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항은 임의의 이러한 대안, 수정, 및 변형이 본 발명의 범위 및 정신에 속하는 것으로 고려되어야 한다.

Claims (20)

  1. 적어도 하나의 광원;
    제1 습기 차단 컴포지션으로 형성된 하우징; 및
    제2 습기 차단 컴포지션으로 형성된 시일링 캡;을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 광원은 상기 하우징 내에 배열되고, 상기 시일링 캡은 상기 하우징 및 상기 적어도 하나의 광원과 밀폐 결합되고, 상기 시일링 캡은 상기 하우징과 상기 시일링 캡에 의해 형성된 체적 내에 상기 광원을 인클로징하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 습기 차단 컴포지션은 제1 수지와 제1 흡수제의 블렌드를 포함하고, 상기 제2 습기 차단 컴포지션은 제2 수지와 제2 흡수제의 블렌드를 포함하는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 수지 및/또는 상기 제2 수지는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 수지 및/또는 상기 제2 수지는 폴리아미드, 폴리올레핀, 스티렌 폴리머, 폴리에스터, 및 이들의 동종 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 제1 흡수제 및/또는 상기 제2 흡수제는 분자체(molecular sieve), 실리카 겔, 이온교환 수지, 활성 알루미나, 점토, 소금, 제올라이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 시일링 캡은 상기 하우징 및 상기 적어도 하나의 광원에 용접을 통해 밀폐 결합되는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 용접은 음파 용접, 초음파 용접, 회전 용접, 열판 용접 및, 진동 용접으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 시일링 캡은 상기 하우징 및 상기 적어도 하나의 광원에 접착제 또는 에폭시로 밀폐 결합되는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 시일링 캡은 상기 하우징 및 상기 적어도 하나의 광원에 상기 하우징과 상기 적어도 하나의 광원 위에 상기 시일링 캡을 몰딩함으로써 밀폐 결합되는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원은 적어도 2개의 전기적 연결을 포함하고, 상기 하우징은 상기 적어도 2개의 전기적 연결을 수용하도록 배열된 적어도 2개의 개구를 포함하고, 상기 적어도 2개의 전기적 연결 및 상기 적어도 2개의 개구는 제3 습기 차단 컴포지션에 의해 밀폐 캡슐화(encapsulated)되는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제3 습기 차단 컴포지션은 제3 수지와 제3 흡수제의 블렌드를 포함하는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제3 수지는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제3 수지는 폴리아미드, 폴리올레핀, 스티렌 폴리머, 폴리에스터, 및 이들의 동종 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 제3 흡수제는 분자체(molecular sieve), 실리카 겔, 이온교환 수지, 활성 알루미나, 점토, 소금, 제올라이트, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전기적 연결 및 상기 적어도 2개의 개구는 용접을 통해 상기 제3 습기 차단 컴포지션에 의해 밀폐 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 용접은 음파 용접, 초음파 용접, 회전 용접, 열판 용접 및, 진동 용접으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  19. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전기적 연결 및 상기 적어도 2개의 개구는 접착제 또는 에폭시를 통해 상기 제3 습기 차단 컴포지션에 의해 밀폐 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
  20. 제 11 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 전기적 연결 및 상기 적어도 2개의 개구는 상기 적어도 2개의 전기적 연결 및 상기 적어도 2개의 개구 위에 상기 제3 습기 차단 컴포지션을 몰딩함으로써 상기 제3 습기 차단 컴포지션에 의해 밀폐 캡슐화되는 것을 특징으로 하는 램프 어셈블리.
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