KR20120117705A - 내장 부품을 지닌 플라스틱 사출 성형품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 재료 (60) 와는 다른 재료로 만들어진 인서트 (16, 40, 50) 를 가지는 사출 성형품 (2) 의 제조에 대한 방법 및 플라스틱 부품에 관한 것이다. 인서트 (16, 40, 50) 는 사출 몰드 (30) 의 캐비티 (33) 내부로 유도된다. 사출 몰드 (30) 의 클램핑기구 (34) 로 클램핑력은 인서트 (16, 40, 50) 재료에 따른 힘으로 설정되었다. 인서트 (16, 40, 50) 는 사출 몰드 (30) 내부로 무이음새로 주입되어 부분 또는 완전히 사출 성형된 성형품 (2) 의 플라스틱재 (60) 가 된다.

Description

내장 부품을 지닌 플라스틱 사출 성형품{PLASTIC INJECTION-MOULDED PART WITH EMBEDDED COMPONENT}

본 발명은 세라믹 또는 유리로 만들어진 부품이 내장된 사출 성형품의 제조 방법에 관한 것이며, 이 사출 성형품은 신속 진단 기기의 쉘 몸체 (shell body) 일 수 있다.

혈당량 또는 다른 혈액 관련 값을 평가하기 위해 사용되는 신속 진단 기기에서, 신속 진단 기기의 기기하우징 내부의 시약 영역을 가열하는 것이 종종 필요하다. 예컨대, 사람 또는 동물의 혈액이 묻힌 테스트 스트립은 신속 진단 기기의 평가 영역으로 삽입된다. 먼저 테스트 스트립을 신속 진단 기기 안으로 도입시키고 그후에 샘플을 테스트 스트립에 묻힐 수 있다. 테스트 스트립은 사람 또는 동물 혈액이 묻어있는 테스트 스트립의 영역과 반응하는 물질을 포함한다. 측정하여 의미있는 측정 결과를 얻기 위해서는, 평가 과정 중에 규정된 온도가 필요하다.

적절한 온도를 얻기 위해, 금속 또는 세라믹재 가열 요소가 신속 진단 기기의 하우징체 내부에 결합되어 있다. 이러한 가열 요소는 시스템의 중요 부위에서 플라스틱 부품에 일반적으로 내장된다. 금속 또는 세라믹재로 만들어진 가열 요소는 스프링 또는 클립 요소를 사용한 기계적 고정 또는 플라스틱재에 제공된 오목부 내에 금속 또는 세라믹재의 가열 요소를 접착 결합시켜 내장된다.

플라스틱 부품의 내부에 세라믹 또는 금속재 가열 요소를 기계적으로 고정시키는 경우의 단점은, 가열 요소에 스프링력을 발생시키는 스프링 요소 또는 클립 요소가 예컨대, 세라믹재 가열 요소에 파손을 초래할 수 있는 응력을 발생시킬 수 있으며 그 결과, 신속 진단 기기에 결합된 가열 요소가 사용불가능하게 된다는 것이다. 더구나, 가열 요소가 하우징 내부에 기계적으로 탑재될 때, 제조 공차로 인한 이음새가 생기게 되는데, 만약 너무 많은 혈액이 테스트 스트립에 묻게된다면, 혈액은 이음새를 통해 기기 내부로 들어가서, 평가 전자부품을 손상시킬 수 있다. 동일한 양상이 예컨대, 금속 또는 세라믹재 가열 요소에 축적 및 건조된 혈장을 제거하기 위해서 수회의 테스트 스트립 평가 후에 기기의 내부를 세정하는데 사용되는 세정제에도 적용된다. 사용된 세정제는 금속 또는 세라믹재 가열 요소의 표면에 주로 축적되는 혈장을 용해시켜 제거가능하도록 종종 매우 강한 공격성을 갖는다. 만약 강한 용해 작용을 가지는 세정제가 금속 또는 세라믹재 가열 요소의 기계적인 탑재의 경우에 생기는 이음새를 통해 기기 내부로 들어간다면, 전자부품은 세정제에 의해 손상을 입을 것이다.

신속 진단 기기의 내부에 세라믹 또는 금속재 가열 요소를 기계적으로 고정하는 경우의 다른 단점은, 조립 비용이 많이 들며 또한, 부정확한 조립의 위험도 문제가 된다. 만약 다음 단계에서 플라스틱 부품 내부로 도입될 가열 요소가 부정확하게 조립된다면, 온도 제어 에러가 발생할 수 있으며, 이렇게 되면 신속 진단 기기의 내부에 삽입된 테스트 스트립의 평가로 얻어지는 평가 결과는 쓸모없게된다.

기계적 고정 방식 대신에, 금속 또는 세라믹재 가열 요소는 신속 진단 기기 내부에서 하프쉘 (half shell) 의 대응 오목부에 접착결합 될 수 있다. 금속 또는 세라믹재 가열 요소를 신속 진단 기기의 내부에 있는 홈 안에 접착결합시키면, 전술한 고정 방식의 경우에 생기는 이음새를 크게 없앨 수는 있지만, 접착제에 혼합된 용매는 기기 내부에 끼워진 테스트 스트립에 영향을 미칠 수 있다. 더구나, 때때로 건조된 혈장을 제거하기 위해서 가열요소를 세정하는데 사용되는 세정제가 가열 요소와 하우징 내부의 오목부를 결합시키는 접착제를 녹이는 상황이 발생한다. 더구나, 모든 접착제는 작업 중에 특히, 큰 온도 변화가 있는 경우에 시효변화되며, 이렇게 되면 진단기기의 사용 기간 중에 신속 진단 기기의 신뢰성에 문제가 있게 된다.

더구나, 이러한 고정 방식은, 신속 진단 기기의 대량 생산의 경우처럼 대량 생산에 사용된다면 조립 비용이 많이든다는 단점이 있다. 또한 제조 공정은 전술한 바와 같이, 얻어진 평가결과의 의미를 상당히 훼손할 수 있는 조립 에러부터 자유롭지 못하다.

플라스틱 사출 성형품의 내부에 부품, 예컨대 금속 또는 세라믹재, 가열 요소를 고정시키는 다른 방법으로서는 가열 요소를 인서트로서 플라스틱 사출 성형품의 사출몰드에 직접 주입하는 것이다. 이러한 제조 방법의 문제점은 세라믹 또는 유리와 같은 부서질 수 있는 재료는 임의로 가압될 수 없기 때문에 사출 몰드 내부에 발생하는 압력은 예를들어 세라믹 같은 부서질 수 있는 재료에 대해서는 문제가 된다는 것이다.

전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 감안한, 본 발명의 목적은 유리 또는 세라믹과 같은 부서질 수 있는 재료를 포함한 다양한 재료를 사출 성형 제조 공정에서 작업하는 것이다.

이 목적은 본 발명의 청구항 1 및 13 의 특징에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 방법의 이점은, 세라믹 또는 유리와 같은 부서질 수 있는 재료로 만들어진 인서트로 봉합되는 플라스틱 사출 성형품이 위치하는 사출 몰드는 스프링 작동식 클램핑 기구를 구비하고 있기 때문에, 복수 부품으로 된 사출 몰드를 사용한 사출 성형 공정에서 하나의 작업으로, 플라스틱재와, 세라믹 또는 유리와 같은 부서질 수 있는 재료를 동시에 작업할 수 있다는 것이다.

그리하여, 사출 몰드에 대한 최대 가압력을 부서질 수 있는 부품에 가해질 수 있는 최대힘으로 설정할 수 있다. 이로써, 견딜 수 있는 힘이 다른 상이한 부서질 수 있는 재료를 인서트로서 플라스틱 부품에 내장시킬 수 있다. 이렇게 해서 각 경우에 최대 클램핑력은 인서트로서 사용된 재료에 개별적으로 맞게 할 수 있다.

부서질 수 있는 부품은 댐핑층으로 선택적으로 코팅될 수 있다. 사용되는 댐핑층은 예컨대, 부서질 수 있는 부품 또는 세라믹 또는 유리와 같은 부서질 수 있는 재로로 된 인서트와 접촉할 수 있는 사출 몰드의 강재 부분에 전 표면에 걸쳐 제공되는 래커일 수 있으며, 댐핑층이 없으면 상기 접촉은 부서질 수 있는 재료의 파손을 초래할 수 있다. 래커층 형태의 제안된 댐핑층은 플라스틱재에 내장될 인서트가 상기 댐핑층으로 완전히 둘러싸이도록 댐핑층은 제공될 수 있다. 다른 한편으로, 댐핑층은 플라스틱재에 인서트로서 내장될 부서질 수 있는 부품 주위에 프레임으로서 제공될 수 있어, 사출 몰드의 강재부분과 부서질 수 있는 재료의 인서트 사이의 접촉은 일부에서만 댐핑된다.

만약, 본 발명에 따라 제안된 사출성형법으로 예컨대, 특히 바이오칩과 같은 분석 칩이 플라스틱재에 인서트로서 제조되는 경우, 바이오칩은 플라스틱 프레임으로 싸일 수 있어, 바이오칩의 제조시 댐핑층은 단지 부분적으로만 제공될 수 있고, 역시 부서질 수 있는 재료로 된 유리의 다른 영역은 처리되지 않고 남아 있을 수 있다. 이 유리의 처리되지 않은 부분은 유리 지지부를 지닌 인서트를 기재로서 사용하는데 필요한 적절한 시약으로 다음 단계에서 덮혀질 수 있다.

플라스틱 부품에 결합되며 세라믹 또는 유리 같은 부서질 수 있는 재료로 된 인서트를 제조하기 위한 본 발명에 따른 제조 방법은 공정의 신뢰성을 높힐 수 있다는 것이 특징이다. 본 제조 공정은 몰드 예컨대, 사출 몰드를 사용하기 때문에, 부정확한 조립의 위험은 물론 조립 비용도 전혀 들지 않는다. 부서질 수 있는 재료로 만들어진 인서트를 사출 성형될 플라스틱 사출 성형품에 내장시키기 위한 본 발명에 따른 제조 방법으로, 신속 진단 기기의 플라스틱 하우징의 플라스틱 쉘 내부에 금속 또는 세라믹재 가열 요소를 이음새 없이 내장시킬 수 있다. 세라믹 또는 금속재의 가열 요소를 제조될 사출 성형품 내부에 하나의 동일 작업으로 이음새 없이 내장시키는 방법으로, 인서트는 액체가 새지 않도록 또한 형상 끼워 맞춤식으로 플라스틱재에 내장된다.

본 발명에 따른 인서트 생산 방법은 높은 공정 신뢰성을 지닌다. 인서트 (16, 50) 의 상면이 플라스틱재 (60) 의 상면과 균일한 평면을 형성하기 때문에, 삽입개구 (4) 에서 테스트 스트립을 신속 진단 기기 (1) 의 하우징체 (2) 내부로 쉽게 삽입시킬 수 있다. 액체가 누출가능한 이음새가 없기 때문에, 세라믹 인서트 (16, 50) 밑에 위치하는 전자 부품은 이러한 액체로 부터 효과적으로 보호된다.

도 1 은 신속 진단 및 측정 기기를 도시하는 사시도,
도 2 는 신속 진단 기기의 노출된 하우징 개구를 도시하는 도면,
도 3 은 부서질 수 있는 재료 예컨대, 세라믹으로 만들어진 결합된 가열 요소를 지닌, 도 1 에 의한 신속 진단 및 평가 기기의 하우징체를 도시하는 상세 도면,
도 4 는 변화가능한 클램핑력을 낼수 있는 사출 몰드의 개략도,
도 5 는 플라스틱재로 만들어진 프레임에 의해 둘러싸인 유리체를 도시하는 도면,
도 6 은 댐핑층으로서 역활하는 래커 코팅이 상면에 제공된 세라믹체를 도시하는 도면 및,
도 7 은 플라스틱 재료 내부에 무이음새로 내장된 세라믹재 인서트를 도시하는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 도면 부호의 설명 *
1: 신속 진단 기기
2: 하우징체
3: 커버
4: 삽입 개구
5: 삽입단
6: 전면부
7: 후면부
10: 하우징 개구
11: 테스트 스트립 용 삽입레일
12: 하우징 하부쉘
13: 하우징 내부
14: 삽입단 상부면
15: 시스템 중요 부위
16: 인서트
17: 무이음새 내장면
18: 테스트 스트립 안내부
19: 전기 접촉자
20: 인서트의 장변
21: 인서트의 횡변
30: 사출 몰드
31: 제 1 반몰드
32: 제 2 반몰드
33: 캐비티
34: 접촉 가압 기구
34a: 가압 스템프
36: 탕구 채널
40: 유리재 인서트
41: 노출 표면
42: 플라스틱재로 이루어진 경계부
43: 돌출부
50: 세라믹재 인서트
51: 상면
52: 바닥면
53: 댐핑층 (래커)
60: 플라스틱재

도 1 에 도시된 사시도는 플라스틱 사출 성형품으로 된 하우징체를 지니는 신속 진단 기기를 나타낸다.

도 1 에 도시된 신속 진단 기기는 플라스틱재로 만들어진 하우징체 (2) 를 포함한다. 커버요소 (3) 가 하우징체 (2) 의 전면부 (6) 에 제공되어있으며, 이 커버 요소의 가장자리 하단부는 삽입개구 (4) 위에 놓여있다. 삽입개구 (4) 는 하우징체 (2) 내부에 끼워질 테스트 스트립를 위한 지지면으로 작용하는 삽입단 (5) 을 포함한다. 신속 진단 기기 (1) 의 하우징체 (2) 후면은 도면부호 "7" 로 지시되었다. 신속 진단 기기 (1) 는 하우징체 (2) 내부로 삽입되며 사람 또는 동물의 혈액으로 적서져 있는 테스트 스트립을 평가하는데 사용된다. 예컨대 혈당 측정을 위해, 테스트 스트립은 묻어있는 혈액과 반응하는 화학 물질을 갖고 있다. 테스트 스트립으로 평가을 실행하기 위해서, 하우징체 (2) 는 가열요소, 삽입개구 (4) 내로 삽입되는 테스트 스트립을 위한 전기 접촉자, 평가 전자부품 및 광학 디스플레이를 포함한다.

도 2 는 신속 진단 기기 (1) 의 하우징체 (2) 의 전면부 (6) 를 도시한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 하우징체 (2) 의 전면부 (6) 에는, 타원형 및 둥근 모양의 하우징 개구 (10) 가 형성되어 있다. 하우징 개구 (10) 의 하단은 삽입단 (5) 에 의해 제한되어 있다. 삽입단 (5) 의 양측에는 돌출된 삽입레일 (11) 있으며, 삽입개구 (4) 내로 도입될 테스트 스트립 (도 2 에서는 도시안됨) 은 상기 삽입레일 사이에서 하우징체 (2) 의 내부 (13) 안으로 밀려 들어갈 수 있다. 삽입개구 (4) 내부로 도입될 테스트 스트립은 한편으로 두개의 삽입 레일 (11) 및 다른 한편으로는 삽입단 (5) 의 상부면 (14) 에 의해 안내된다.

도 3 은 예컨대, 신속 진단 기기의 하우징체 내부에서 시스템 중요 부위를 도시한다.

하우징체 (2) 내부에서 도면부호 "15" 으로 지시된 시스템의 중요 부위 내에서는, 인서트 (16) 가 예컨대, 하우징의 하부쉘로서 사출성형된 플라스틱 부품에 결합되어있다. 신속 진단 기기 (1) 의 경우에, 플라스틱재에 내장된 인서트 (16) 는 세라믹과 같이 부서질 수 있는 재료 또는 금속으로 만들어질 수 있는 가열 요소이다. 테스트 스트립이 밀려 들어갈 때, 가열 요소로서 설계된 인서트 (16) 는 하우징체 (2) 내부 삽입된 테스트 스트립의 시약부위가 신속 진단 기기에서 의미있는 측정을 가능케 하는 온도에 이르도록하는 온도를 발생시킨다.

도 3 에서, 인서트 (16) 는 무이음새 내장면 (17) 로 하우징체 (2) 의 하부쉘에 결합된다. 테스트 스트립 (도 3 에는 도시안됨) 은 가열 요소인 인서트 (16) 의 상부면을 덮으며, 전기 접촉자 (19) 를 통하여 인서트와 접촉된다. 인서트 (16) 의 짧은횡변 (21) 은 하우징체 (2) 의 내부로 삽입되는 방향과 수직이며, 인서트 (16) 의 장변 (20) 은 평가 스트립의 평가단과 평행하다.

하우징체 (2) 내로 삽입될 때 인서트 (16) 를 덮는 테스트 스트립은 가열 요소인 세라믹 인서트 (16) 에 의해서 가열되며, 의미있는 평가 결과를 얻는데 필요한 온도로 된다. 온도는 테스트 스트립에 제공된 시약에 따라 결정된다.

도 4 는 캐비티를 지닌 사출 몰드의 개략도이며, 플라스틱재 및 부서질 수 있는 재료가 상기 캐비티에서 동시에 사출성형될 수 있다.

도 4 는 제 1 반몰드 (31) 과 제 2 반몰드 (32) 를 포함하는 사출 몰드 (30) 를 도시한다. 제 1 반몰드 (31) 는 제 2 반몰드 (32) 에 대하여 양방향 화살표 방향으로 변위될 수 있어 개방되거나 닫혀질 수 있다. 제 1 반몰드 (31) 및 제 2 반몰드 (32) 는 캐비티 (33) 를 한정한다. 클램핑 기구에 의해서 제 1 반몰드 (31) 와 제 2 반몰드 (32) 는 닫혀진 상태가 된다. 조정가능한 접촉 압력 기구 (34) 를 통하여 설정가능한 접촉 압력은 인서트 (16) 를 이루는 부서질 수 있는 재료가 버티어낼 수 있는 힘에 따라 결정된다.

제 1 반몰드 (31) 와 제 2 반몰드 (32) 는 힌지를 통하여 서로 연결된다. 제 1 반몰드 (31) 또는 제 2 반몰드 (32) 에는 탕구채널 (36) 을 제공할 수 있으며, 이 탕구채널을 통해 플라스틱 재료가 반몰드 (31, 32) 에 의해 형성된 캐비티 (33) 내로 들어갈 수 있다. 인서트 (16) 는 가압 스템프 (press stamp, 34a) 에 의해 취해져 위치된다. 반몰드 (31, 32) 가 함께 닫혀지면, 인서트 (16) 는 제 1 반몰드 (31) 와 맞닿아 편평하게 가압되어 제위치에 보유된다. 인서트 (16) 를 내장하기 위한 홈은 인서트 (16) 를 캐비티 (33) 내부로 도입한 후 인서트를 봉합함으로써 생성된다.

도 5 는 유리 (40) 로 만들어진 인서트 (16) 를 도시한다. 유리체 (40) 로 만들어진 인서트 (16) 는 테두리 표면에서 플라스틱 프레임 (42) 으로 둘러싸여져 있다. 플라스틱 프레임 (42) 의 장변에는 돌출부 (43) 가 있어, 유리체 (40) 의 상면 및 바닥면의 상당 부분이 개방된 표면 (41) 으로서 존재한다. 유리체 (40) 주위에 플라스틱 프레임 (42) 을 배치하는 것은, 다음 단계에서 상면을 바이오칩 사용에 필요한 적절한 시약으로 덮거나 코팅할 수 있는 바이오칩의 생산에 특히 유리하다. 유리체 (40) 를 덮는 플라스틱 프레임 (42) 을 둠으로써, 반몰드 (31, 32) 의 강재부분과 부서질 수 있는 유리체 (40) 사이의 접촉을 막을 수 있는데, 이는 제 1 및 제 2 반몰드 (31, 32) 의 강재 부분이 유리체 (40) 를 둘러싸는 플라스틱 프레임 (42) 의 외면하고만 접촉하기 때문이다.

도 6 은 세라믹체 (50) 로 형성된 인서트 (16) 를 도시하며, 상기 세라믹체의 상면 (51) 에는 래커층으로 형성된 댐핑층 (53) 이 전표면에 걸쳐 형성되어 있다. 도 6 에서 보면, 세라믹체 (50) 의 바닥면 (52) 은 그대로 남아 있다. 도 6 에 도시한 댐핑층으로서 래커층 (53) 을 전표면에 코팅하는 것 외에도, 상면 (51) 과 바닥면 (52) 에서 세라믹체 (50) 의 일부 영역만 래커층 형태의 댐핑층으로 코팅할 수도 있다.

*도 7 은 예컨대 세라믹재 또는 금속재로 제작될 수 있는 인서트가 이음새 없이 플라스틱재 (60) 에 내장되어 있는 상태를 도시한다. 도 7 에 도시된 인서트 (16, 50) 는 신속 진단 기기의 하우징체 (2) (세부 구성은 도 3 참조) 의 가열 요소로서 이음새 없이 내장될 수 있으며, 시스템의 중요 부위 (15) 내에 제공될 수 있다. 시스템의 중요 부위 (15) 는 신속 진단 기기 (1) 의 내부로 삽입된 테스트 스트립으로 부터 떨어진 과잉 혈액이 존재할 수 있거나 또는 신속 진단 기기 (1) 의 하우징 내부를 세정하는데 종종 사용되는 공격성 세정제가 존재할 수 있는 신속 진단 기기 (1) 내의 일 부위를 말한다.

본 발명에 따라 인서트 (16) 는 플라스틱재 (60) 로 하우징체 (2) 의 일체형 구성품으로 만들어지므로, 인서트 (16, 50) 가 제위치에서 결합되거나 또는 기계적으로 고정될 때 존재하는 인서트 (16, 50) 와 플라스틱재 (60) 사이의 이음새는 본 발명에 따라 제안된 방안으로 존재하지 않는다. 본 발명에 따라 제안된 방안으로 얻어지는 특별한 이점은, 인서트 (16, 50) 의 상면이 플라스틱재 (60) 의 상면과 균일한 평면을 형성하기 때문에, 삽입개구 (4) 에서 테스트 스트립을 신속 진단 기기 (1) 의 하우징체 (2) 내부로 쉽게 삽입시킬 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 플라스틱 부품의 제조 방법에서는 부서질 수 있는 재료로 제작된 인서트가 동일 작업으로 내장되기 때문에 특히 높은 공정 신뢰성을 가지며 몰드를 사용하는 단순한 제조 공정이 실현된다. 종래 기술의 조립 공정에서 발생하는 부정확한 조립을 피할 수 있다. 공격성 세정 매체 및 혈장의 축적으로 인하여 오염될 수 있는 시스템의 중요 부위 (15) 내에서, 세라믹재 즉, 부서질 수 있는 재료로 만들어진 인서트를 테스트 스트립의 삽입 영역에 이음새 없이 내장시키는 것이 가능하며, 플라스틱재 (60) 에 이음새 없이 내장시키는 것이 특징이다. 본 발명에 따라 제안된 방법으로, 액체가 누출가능한 이음새가 없기 때문에, 세라믹 인서트 (16, 50) 밑에 위치하는 전자 부품은 이러한 액체로 부터 효과적으로 보호된다. 종래기술에서 처럼 많은 비용을 들여서 다음 단계에서 가열 요소를 신속 진단 기기에 부착하는 일이 더이상 불필요하게 된다. 예컨대, 금속 또는 세라믹과 같은 부서질 수 있는 재료로된 인서트 (16, 50) 의 무이음새 내장면 (17) 덕분에 하우징체 (2) 의 플라스틱재 (60) 와 부서질 수 있는 재료로 만들어진 인서트 (16, 50) 사이의 결합이 액체가 새지 않도록 또한 형상 끼워 맞춤 방식으로 이루어 질 수 있으며, 상기 인서트는 그의 장변 (20) 및 횡변 (21) (도 3 참조) 을 따라 하우징의 내부로 삽입될 테스트 스트립을 안내하기 위한 두개의 가이드 레일 사이에서 플라스틱재 (60) 에 이음새 없이 내장된다.

Claims (1)

1. 본원 발명의 상세한 설명에 기재된 신속 진단 기기.

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