KR20190085953A - 삽입물과 중합체 간의 영구 밀봉식 연결부 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 삽입물(1, 1', 1")과 상기 삽입물을 적어도 부분적으로 둘러싸는 중합체(3) 간의 연결부를 제조하기 위한 방법(100)에 관한 것이며, 이때 단량체(2)는 삽입물(1, 1', 1")과 접촉하고(110), 이어서 중합체(3)로 중합되며(120), 삽입물(1, 1', 1")의 온도 "TE"는, 적어도 단량체(2)가 중합체(3)로의 발열 중합(120) 동안 최대값을 갖는 온도이며 그리고/또는 열 흐름이 항상 삽입물(1, 1', 1")로부터 단량체(2)로 진행되도록 보장하는 온도 "TM"으로 적어도 단시간 동안 상승된다(130). 그리고, 본 발명은 삽입물(1, 1', 1")을 부품(5) 내에 밀봉식으로 결합하기 위한 방법들(200), (300), (400)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 복수의 삽입물들(1, 1', 1")이 공급 가능한 리드 프레임(11)을 위한 컨베이어(51)와; 개별 삽입물(1, 1', 1")을 중심으로 폐쇄 가능하면서 금형(52)과 삽입물(1, 1', 1") 간의 공간(54) 내로의 단량체(2)를 위한 공급부(53)를 갖는, 적어도 2부품형(52a, 52b)의 금형(52);을 포함하는, 방법(100)을 실행하기 위한 장치(50)에 관한 것이며, 이때 금형(52)에 의해 둘러싸이는 삽입물(1, 1', 1")의 저항 가열 및/또는 유도 가열(131)을 위한 전류 공급부(55)가 제공된다.

Description

삽입물과 중합체 간의 영구 밀봉식 연결부 및 그 제조 방법
본 발명은 특히 플라스틱 하우징을 통한 전기 피드스루(feedthrough)를 위한, 특히 금속의 삽입물과 이러한 삽입물을 둘러싸는 중합체를 영구 밀봉식으로 연결하기 위한 방법에 관한 것이다.
도체 트랙들, 센서들 및 회로 기판들과 같은 전자 구성 요소들은 빈번하게 플라스틱 지지부 내에 매립되거나, 플라스틱 하우징 내에 수용된다. 이러한 구성 요소들이 자신의 기능을 수행할 수 있도록, 지지부 또는 하우징을 통한 금속 라인의 전기 피드스루가 필요하다.
이 경우 기본적으로, 금속 또는 플라스틱이 상이한 수축률을 갖는다는 문제가 있다. 작동 중의 온도 변화 시에 또는 이미 고온 플라스틱에 의한 금속의 인서트 성형(insert moulding) 및 후속하는 플라스틱의 냉각 시에도, 플라스틱이 금속으로부터 분리될 수 있다. 발생하는 간극들은 지지부 또는 하우징의 밀봉 작용을 저해하므로, 예를 들어 물이 침투하여 단락을 통해 전자 구성 요소들에 기능 고장을 일으킬 수 있다.
이러한 문제에 대처하기 위한 여러 가지 방법들이 공지되어 있다. 예를 들어 DE 20 2006 013 243 U1호로부터 공지된 바와 같은 추가의 밀봉부들을 장착함으로써, 간극들이 허용될 수 있도록 구조가 변경될 수 있다. 예를 들어, O링의 형태에 따라 금속을 항상 밀봉식으로 둘러싸는 탄성 중합체들이 분사될 수 있다. DE 103 13 832 A1호에는 간극들을 핫 멜트 접착제(hot-melt adhesive)로 밀봉하는 것이 공지되어 있다. DE 10 2005 033 912 B3호에는 마이크로 레이저 구조화 및 갈바닉 공정을 통해 금속과 플라스틱 간의 접합을 향상시키는 것이 공지되어 있다. EP 1 202 852 B1호에는 금속이 온도 변화 시에 플라스틱을 통해 압입되어 하나 이상의 섹션에서 간극을 밀봉하도록, 금속을 형성하는 것이 공지되어 있다.
본 발명의 범주에서는 삽입물과 상기 삽입물을 적어도 부분적으로 둘러싸는 중합체 간의 연결부를 제조하기 위한 방법이 개발되었다. 이 경우, 단량체는 삽입물과 접촉하고, 이어서 중합체로 중합된다.
이 경우 특히, 단량체는 중합을 개시 및/또는 유지시키는 촉매 및/또는 활성제와의 혼합물로서 존재할 수 있다. 그러나 단량체는 단일 성분일 수도 있다. 단량체 내에서는 예를 들어 촉매 및/또는 활성제가 화학적으로 결합될 수 있고, 중합에 필요한 온도의 초과 시에 방출될 수 있다. 단량체의 조성은 본 발명의 대상이 아니므로, 하기에서는 "단량체"만이 언급된다.
특히, 단량체는 폴리아미드 6(PA6)으로 중합되는 카프로락탐(caprolactam)일 수 있다.
본 발명에 따라, 삽입물의 온도 "TE"는, 적어도 단량체가 중합체로의 발열 중합 동안 최대값을 갖는 온도이며 그리고/또는 열 흐름이 항상 삽입물로부터 단량체로 진행되도록 보장하는 온도 "TM"으로 적어도 단시간 동안 상승된다.
삽입물에 대한 중합체의 최적의 접합을 위해서는, 단량체가 특히 삽입물에 대한 접촉면에서 완전히 중합체로 변환, 즉 중합되는 것이 관건임이 인식되었다. 이러한 접촉면에서의 2가지 효과들이 중합을 방해할 수 있다. 한편으로는, 단량체, 활성제 또는 촉매가 삽입물의 재료와 상호 작용할 수 있음으로써, 중합이 억제되거나, 지연되거나 또는 너무 조기에 중단된다. 이는 중합 중에 활성 사슬 말단들이 비활성화되거나, 중합 중에 또는 중합 이전에 활성제 또는 촉매가 비활성화됨으로써 발생할 수 있다. 이러한 비활성화는 전형적으로, 단량체, 활성제 또는 (특히 금속들에서의) 촉매와 삽입물 간의 산화 환원 반응을 통해 발생하거나, 반응을 비활성화하는 자유 양성자를 통해 발생하며, 이는 당업계에서 "?칭(quenching)"이라고도 불린다. 다른 한편으로는, 삽입물의 열 전도성을 통해 중합으로부터 에너지가 제거될 수 있다. 높은 열 전도성과 함께 금속들의 산화 환원 전위(redox potential)로 인해, 자유 이온들을 갖는 금속과 접촉하는 단량체를 완전히 음이온으로 중합시키는 것이 지금까지 매우 복잡하게만 가능했다.
놀랍게도 삽입물의 온도 상승이 상기 2가지 방해 요소들을 동시에 저지한다는 사실이 인식되었다. 특히, 적어도 "TM"으로의 상승은, 삽입물과 단량체 간의 어떤 열 흐름이라도 항상 삽입물로부터 단량체로 진행되도록, 즉 중합에 에너지가 공급될 뿐 제거되지 않도록 보장한다. 이러한 에너지 공급은 재차, 서로에 대한 결합을 위한 단량체 분자들의 친화성을 상승시킨다. 따라서, 주어진 단량체 분자에 대해서는, 또 다른 단량체 분자에 결합될 가능성이, 바람직하지 않게 삽입물의 이온과 상호 작용할 가능성에 비해 바람직하게 증가된다. 그 결과, 단량체는 완전히 중합되어, 삽입물에 특히 양호하게 접합된다. 따라서, 삽입물과 중합체의 수축률이 상이할 때 작용하는, 삽입물과 중합체 간의 접촉면에 대한 전단 응력은 중합체의 체적으로 전달되어 그곳에서 분배되므로, 삽입물과 중합체 간의 간극 형성이 발생하지 않는다.
예를 들어, 삽입물의 온도는 삽입물이 단량체와 접촉된 이후에 상승될 수 있다. 예를 들어, 이는 1초 내지 30초의 시간 범위에서, 바람직하게는 1초 미만의 시간 범위에서 실행될 수 있다. 예를 들어, 선택된 온도는 "TM"보다 적어도 10K, 바람직하게는 20 내지 40K 높은 온도이다. 이 경우, 한편으로는 단량체의 중합이 최적으로 가속되고, 다른 한편으로는 단량체가 열적으로 열화(degrade)되지 않는다. 중합 자체는 30초 미만이 소요되거나, 30초 내지 4분이 소요될 수도 있다.
그러나, 삽입물은 이미 가열된 상태로 단량체와 접촉될 수도 있다. 이 경우, 중합 중에 추가의 열이 공급될 수 없다는 것을 대가로, 장치의 구성이 더욱 간단해진다. 이와 관련하여 불가피한 열 손실에 대비하기 위해, 삽입물의 온도는 바람직하게 "TM"보다 30 내지 50K 상승된다.
전단 응력의 수용을 위해서는 특히 삽입물과 중합체 간 접촉면의 강성이 관건이므로, 본 발명의 특히 바람직한 일 실시예에서 삽입물의 온도 "TE"는 적어도, 단량체가 적어도 삽입물에 대한 전체 접촉면을 따라 중합될 때까지 온도 "TM" 이상으로 유지된다.
이는 후속적으로 접촉면이, 삽입물 내로의 열 유출에 대한 장벽 뿐만 아니라 삽입물의 이온들과 단량체 분자들의 상호 작용에 대한 장벽으로서도 작용하는 추가의 효과를 갖는다. 장벽이 한번 형성되면, 상승된 온도가 지금까지의 범주에서는 더 이상 필요하지 않다. 따라서, 바람직하게 삽입물의 온도 "TE"는 단량체가 삽입물에 대한 전체 접촉면을 따라 중합된 이후에 온도 "TM" 미만으로 강하된다.
이러한 방식으로, 삽입물로서의 특히 민감한 전자 구성 요소들이 보호될 수 있다. 온도 부하가 더 짧을수록 더 높은 온도가 허용된다.
절연된 지지부 또는 절연된 하우징을 통한 전기 에너지 또는 전기 신호의 도통 시에는, 예를 들어 습기의 침투를 통한 단락을 방지하기 위해 연결부가 밀봉되는 것이 관건이다. 이식 가능한 전자식 신체 보조 장치에서는, 체액과의 연결 시에 유해 물질이 신체 내부로 누출되지 않는 것이 더욱 관건이다. 특히 이러한 적용예에서 삽입물은 적어도 부분적으로 전도성을 갖거나 반전도성을 갖는다(semiconducting).
삽입물이 적어도 부분적으로 전도성을 갖거나 반전도성을 갖는 경우, 본 발명의 특히 바람직한 일 실시예에서 삽입물은 전류의 인가를 통해 저항 가열 및/또는 유도 가열될 수 있다. 이러한 방식으로, 특히 영구 밀봉식 연결을 위해 매우 중요한, 단량체에 대한 삽입물의 접촉면은 특히 신속하게 온도 "TM"이 되고, 마찬가지로 신속하게 재차 냉각될 수도 있다. 특히, 삽입물은 구리, 구리-주석 합금, 주석, 알루미늄, 철 또는 철 합금을 포함할 수 있다. 이러한 금속들은 매우 상이한 화학 포텐셜(chemical potential)들을 갖고, 이에 따라 또한 매우 상이한 이온 활동도(ionic activity)들을 갖는다. 그럼에도 불구하고, "TM"으로의 온도 상승은, 이러한 이온 활동도들과 단량체의 방해가 되는 상호 작용이 저지되도록 한다.
본 발명의 특히 바람직한 추가의 일 실시예에서, 삽입물은 단량체 내로 침지되고, 삽입물의 표면 상의, 중합체로 둘러싸이지 않아야 하는 하나 이상의 영역이 차폐기에 의해 커버된다. 특히, 삽입물은 온도 "TM"으로 가열된 상태에서 단량체 내로 침지될 수 있다. 단량체에 대한 삽입물의 접촉면에서, 차폐기에 의해 커버되지 않은 곳이라면 어느 곳에서나 단량체는 중합체로 중합된다. 따라서, 그곳에서 삽입물은 중합체로 이루어진 층으로 코팅되고, 이때 층 두께는 삽입물의 온도 및 침지 시간에 좌우된다. 특히, 삽입물은 여러 번 침지될 수 있다. 중합을 종료하기 위해, 삽입물은 단량체를 갖는 배스(bath)로부터 꺼내진 이후에도 계속해서 가열될 수 있다.
중합체의 접합을 보조하기 위해, 바람직하게 삽입물은 특히 언더컷(under cut)에 의해 구조화될 수 있다. 단량체가 이러한 언더컷 내로 침투하고, 이어서 중합되면, 삽입물과 중합체의 형태 결합식 연결부가 형성된다.
본 발명은, 삽입물과 중합체 간의 연결부를 제조하기 위한 상술한 방법이 하나 이상의 특정 지점에서 적용됨으로써 선행 기술에 비해 각각 개선되는, 삽입물을 부품 내에 밀봉식으로 결합하기 위한 여러 가지 방법들과도 관련된다.
삽입물을 부품 내에 밀봉식으로 결합하기 위한 제1 방법은, 삽입물이 상술한 방법에 따라서 중합체에 의해 둘러싸이고, 이어서 부품 내로 삽입되는 것을 특징으로 한다. 부품 내로 요소들을 삽입하는 것은 제조 기술에서 "스티칭(stitching)"으로 공지되어 있으며, 변경되지 않은 형태로 계승될 수도 있다. 단지 삽입물이 삽입 이전에 중합체로 둘러싸이므로, 반제품에 대해 업그레이드된 것이다.
삽입물과 부품 간의 밀봉 작용은 예를 들어 중합체가 삽입 시에 동역학에 의해 또는 탄성 응력에 의해 변형됨으써 이미 형성될 수 있다. 예를 들어, 이러한 밀봉 작용은 이어서 중합체가 예를 들어 레이저 빔 용접을 통해서와 같이, 부분적으로 용융되고, 이러한 방식으로 밀봉식으로 부품과 연결됨으로써도 보조될 수 있다.
그러나, 중합체와 삽입물의 연결은 밀봉 작용과는 무관하게 삽입의 재현 가능성을 증가시킬 수도 있다. 이를 위해, 바람직하게 부품에는 중합체를 위한 규정된 스토퍼가 제공될 수 있다. 이 경우, 삽입물과 부품 간에 어떠한 변형력이 작용하는지와는 무관하게, 삽입물은 부품 내로 항상 동일한 깊이로 침투한다.
삽입물을 부품 내에 밀봉식으로 결합하기 위한 제2 방법에서, 삽입물은 부품의 제조를 위한 주형 내로 도입되고; 도입부에 설명된 방법에 따라 중합체로 둘러싸는 것과 플라스틱으로 인서트 성형하는 것의 조합을 통해, 플라스틱으로부터 생성되는 부품과 밀봉식으로 연결;된다. 이 경우, 이러한 단계들이 실행되는 순서에 대한 여러 가지 실시예들이 가능하다. 특히, 인서트 성형은 사출 금형 내로의 사출 성형을 통해 실행될 수 있다. 이 경우, 플라스틱은 중합체와 물질적으로 동일할 수도 있다.
도입부에 언급한 바와 같이, 삽입물은 주형 내로의 도입 이전에 중합체로 둘러싸일 수 있다. 이어서, 이와 같이 업그레이드된 삽입물이 인서트 성형 시에 고온 플라스틱과 접촉하면, 중합체는 부분적으로 용융된다. 용융물은 응고 이후 플라스틱과 함께, 플라스틱으로부터 생성된 부품에 대한 영구 밀봉식 연결부를 형성한다. 바람직하게 플라스틱은 삽입물을 둘러싸는 중합체보다 약간 더 높은 용융점을 갖는다.
그러나, 대안적으로 삽입물은 주형 내로의 도입 이전에 아직 중합되지 않은 단량체만으로 둘러싸일 수도 있다. 이러한 방법의 실시예에서, 인서트 성형을 위한 플라스틱의 공급 시에 또는 그 이후에 삽입물의 온도는 단량체를 중합체로 중합하기 위해 적어도 "TM"으로 상승된다. 이 경우, 특히 플라스틱의 온도는 삽입물의 가열을 위한 열원으로서 사용될 수 있다. 이 경우, 부품 제조에 사용될 플라스틱의 유형에 따라, 주조, 특히 사출 성형을 위해 필요한 온도는 심지어 동시에 삽입물을 냉각시키기 위해 바람직하거나 심지어는 요구되기도할 정도의 높이일 수도 있으므로, 삽입물도 단량체도 모두 과열되지 않는다.
삽입물을 부품 내에 밀봉식으로 결합하기 위한 제3 방법에서, 삽입물은 부품과 결합된 이후, 도입부에 설명된 방법에 의해 중합체와 연결된다. 이러한 부품은 공지된 방식으로, 예를 들어 사출 성형을 통해서 또는 3D 프린팅을 통해서도 제조될 수 있다. 부품과 삽입물의 결합도 공지된 방식으로, 예를 들어 삽입("스티칭")을 통해 실행될 수 있다. 밀봉식 연결부를 형성하기 위하여 삽입물은 단량체와 접촉하고, 이어서 이러한 단량체는 도입부에 설명한 바와 같이 중합되는 것이 개선점이다. 이러한 방식으로, 기존 시스템의 개장을 위한 비용은 최소화된다.
이러한 방법의 특히 바람직한 일 실시예에서, 단량체는 부품의 내부 공간을 통해 연장되는 채널에 의해 삽입물과 접촉된다. 특히, 이러한 채널은 부품의 제조 시에 이미 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따른 방법으로의 개장은 실질적으로 부품 자체에 이행될 수 있다.
부품과 삽입물의 결합은, 이러한 시점에 부품이 이미 완전히 완성되어 있다는 것을 전제로 한다. 삽입물은 이미 부품의 제조 동안에도 부품과 결합될 수 있다.
예를 들어, 이러한 방법의 특히 바람직한 일 실시예에서 부품은 3D 프린팅을 통해 삽입물을 중심으로 형성된다. 이 경우, 삽입물을 중심으로 단량체의 수용을 위한 공간이 형성되며, 단량체는 이러한 공간 내에 제공된다. 이 경우, 단량체가 3D 프린팅의 종료 이후에야 비로소 삽입물과 접촉하느냐 또는 예를 들어 중합체로의 단량체의 중합 중에 부품의 3D 프린팅이 계속되느냐는 기본적으로 선택 사항이다.
본 발명은 중합체와 삽입물의 연결을 위한 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이기도 하다. 이러한 장치는 복수의 삽입물들이 공급 가능한 리드 프레임을 위한 컨베이어와; 개별 삽입물을 중심으로 폐쇄 가능하면서 금형과 삽입물 간의 공간 내로의 단량체를 위한 공급부를 갖는, 적어도 2부품형의 금형;을 포함한다. 본 발명에 따라, 금형에 의해 둘러싸이는 삽입물의 저항 가열 및/또는 유도 가열을 위한 전류 공급부가 제공된다.
이러한 방식으로, 단지 전류 공급부의 부가를 통하여, 단량체의 변환을 통해 생성된 중합체는 지금까지 가능했던 것보다 훨씬 더 견고하게 특히 금속 삽입물들과 연결될 수 있다.
특히 유도 가열을 위한 전류 공급은 특히 직접 접촉없이 실행될 수 있다. 이는 예를 들어 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다.
본 발명을 개선하는 추가의 수단들은 하기에 도면들을 사용하여 본 발명의 바람직한 실시예들의 설명과 함께 더 상세히 기술되어 있다.
도 1은 방법(100) 및 그 실행을 위한 장치(50)의 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 차폐기(4)를 통해 삽입물(1) 상의 영역(1b)을 커버(112)하는 방법(100)의 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 삽입물(1)을 삽입(210)하는 방법(200)의 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 방법(300)에서의, 사출 성형과 방법(100)의 조합을 도시한 도면이다.
도 5는 단량체(2)를 위한 채널(5c)을 갖는 부품(5)을 사용하는 방법(400)의 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 부품(5)을 3D 프린팅(411)하는, 도 5에 도시된 방법(400)의 변형예를 도시한 도면이다.
도 7은 중합체(3)와의 형태 결합식 연결부를 형성하기 위하여 삽입물(1) 내에 구조부(1f)를 제공하는 것을 도시한 도면이다.
도 1a에 따라, 방법(100)을 실행하기 위한 장치(50)는, 이 경우 금속 핀들로서 형성된 복수의 삽입물들(1, 1', 1")을 갖는 리드 프레임(11)을 상부로부터 하부로 이송하고 삽입물(1)의 전달 이후에는 권취하는 컨베이어(51)를 포함한다. 도 1a에는 장치(50)의 현재 작동 주기에서 가공되는 삽입물(1)과, 장치(50)의 다음 작동 주기에서 가공이 이루어지는 또 다른 삽입물(1')이 도시되어 있다.
삽입물(1)은 두 부분들(52a 및 52b)로 구성된 금형(52) 내로 삽입된다. 금형(52)의 두 부분들(52a 및 52b)이 삽입물을 중심으로 폐쇄되면, 그들 사이에 단량체(2)의 수용을 위한 공간(54)이 형성된다. 이러한 공간(54)은 삽입물(1)의 주연부를 둘러싸는 동시에, 단량체(2)와의 접촉면을 형성하는 삽입물(1)의 표면(1c)의 부분(1a)을 규정한다. 공간(54)의 좌측에서, 삽입물(1)은 금형(52)의 부분(52a)의 일부인 옆벽(52c)과 금형(52)의 부분(52b)의 일부인 옆벽(52d) 사이에 고정된다. 공간(54)의 우측에서, 삽입물(1)은 금형(52)의 부분(52a)의 일부인 옆벽(52e)과 금형(52)의 부분(52b)의 일부인 옆벽(52f) 사이에 고정된다.
이러한 위치에서, 삽입물(1)은, 제어 가능한 전압원(55a)과 함께 전류 공급부(55)를 형성하는 전극들(55b 및 55c)과 접촉한다. 전극들(55b 및 55c) 대신에 유도성 전류 공급부(55)도 사용될 수 있다.
방법(100)의 단계 "110"에서 단량체(2)가 공급부(53)를 통해 공급된 이후, 적절한 전압(U)의 인가를 통해 단계 "131"에서 삽입물(1)은 저항 가열된다. 삽입물(1)의 온도 "TE"가 "TM"을 초과하여 상승되므로, 방법(100)의 단계 "130"가 진행된다. 이로 인해 재차, 단량체(2)는 방법(100)의 단계 "120"에서 중합체(3)로 중합된다.
도 1b에는 얻어진 결과가 도시되어 있다. 삽입물(1)의 표면(1c)의 일부를 형성하는 접촉면(1a)을 따라서, 삽입물(1)은 단량체(2)로부터 생성된 중합체(3)와 견고하게 연결된다.
도 1c에는 시간(t)에 걸친 삽입물(1)의 온도 "TE"의 예시적인 곡선이 도시되어 있다. 방법(100)의 단계 "110"에서 단량체(2)가 공급되는 동안, "TE"는 주변 온도에 상응한다. 단계 "130"에서, 온도 "TE"는 "TM"을 초과하여 상승된다. 온도 "TE"가 "TM"을 초과하는 동안, 중합(120)이 진행된다. 단계 "140"에 따라, 방법(100)의 이러한 실시예에서 온도 "TE"는 단량체(2)가 완전히 중합체(3)로 중합될 때까지 이러한 수준으로 유지된다. 이어서, 단계 "150"에서 온도 "TE"는 주변 온도로 재차 감소된다.
삽입물(1)에 대한 열적 부하가 최소화되어야 한다면, 대안적으로 단계 "150"에 따라 온도는, 단량체(2)가 아직 완전히 중합되지 않았으며 생성된 중합체(3)가 삽입물(1)에 대한 접촉면(1a)을 완전히 덮기만 한 경우에도 감소될 수 있다. 이 경우, 온도 "TE"는 주변 온도까지 감소되는 것이 아니라, 중합(120)을 종료하기 위해 필요한 온도로 감소된다.
도 2에는 방법(100)의 또 다른 일 실시예가 도시되어 있다. 우선, 도 2a에 따라 단계 "112"에서는 차폐기(4)가 삽입물(1) 상에 끼워진다. 이어서, 도 2b에 따라 삽입물(1)이, 가열 가능한 그립퍼(57)에 의하여 가열기(58)를 통해 가열 가능한, 단량체(2)를 갖는 배스(56) 내로 침지되면(단계 "111"), 삽입물(1)의 표면(1c)의 일부(1b)가 단량체(2)와의 접촉으로부터 보호된다.
단량체(2)와 삽입물(1) 간의 접촉면(1a)에서, 단량체(2)는 중합체(3)로 중합되어 그 곳에 견고한 코팅을 형성한다. 단계 "113"에서의 차폐기(4)의 제거를 통해, 커버되었던 영역(1b)이 재차 노출된다. 이와 같이 제작된 삽입물(1)은 중합체(3)에 의해 피복된 영역(1a)의 위와 아래에서 각각 전기 접촉 가능하므로, 예를 들어 중합체(3)를 통해 밀봉되는 전기 피드스루로서 사용될 수 있다.
도 3a에는 삽입물(1)을 부품(5) 내에 밀봉식으로 결합하기 위한 방법(200)의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 부품(5)은 삽입물(1)을 위해 준비된 개구(5b)를 포함하며, 이러한 개구는 스토퍼(5a)를 통해 경계가 형성된다. 우선, 삽입물(1)은 상술한 방법(100)에 따라 중합체(3)와 연결된 이후, 방법(200)의 단계 "210"에서 개구(5b) 내로 삽입된다.
도 3b에는 얻어진 결과가 도시되어 있다. 중합체(3)는 부품(5)의 개구(5b) 내의 스토퍼(5a) 상에 충돌할 때, 삽입물(1)을 부품(5)에 대해 밀봉하는 밀봉부(3a)로 변형된다. 따라서, 삽입물(1)은 예를 들어 부품(5)을 통한 전기 피드스루로서 사용될 수 있다.
도 4에는 중합체(3)와 3개의 삽입물들(1, 1' 및 1")을 연결시키는 방법(100)이 사출 성형과 조합되는 방법(300)의 일 실시예가 도시되어 있다. 명확성을 위해, 도 4에는 부품(5)을 형성하는 플라스틱(6)의 응고 및 사출 금형의 제거 이후 상태가 도시되어 있다.
도 4a에는 제1 변형예가 도시되어 있다. 이러한 변형예에서는, 방법(300)의 단계 "310"에서 우선, 방법(100)에 따라 각각 중합체(3)와 연결된 삽입물들(1, 1' 및 1")이 부품(5)을 위한 주형 내로 도입되었다. 이어서, 방법(300)의 단계 "320"에서 플라스틱(6)은 주형 내로 도입되었다. 플라스틱(6)의 응고 시에는, 삽입물들(1, 1' 및 1")과 연결된 중합체(3)를 각각 밀봉식으로 둘러싸는 부품(5)이 생성되었다. 이 경우, 밀봉 작용은 중합체(3)가 각각 자신의 표면에서 용융됨으로써 강화되었다.
도 4b에는 제2 변형예가 도시되어 있다. 이러한 변형예에서, 삽입물들(1, 1' 및 1")은, 단지 단량체(2)에 의해 피복된 상태로 도입되었다. 냉각기(59)에 의해, 삽입물들은 단량체가 약 80℃의 주형 온도에 의하여 주형 내로의 삽입 시에 이미 용융되는 것을 방지하기 위해 0 내지 50℃의 온도로 유지되었다.
이러한 변형예에서, 고온 플라스틱(6)에 의한 열 입력은 도 4b에 도시된 중합체(3)로의 단량체(2)의 중합도 야기하였다. 단량체(2)가 모든 측면에서 삽입물들(1, 1', 1")에 의해서 또는 고온 플라스틱(6)에 의해 둘러싸이고, 이로 인해 어느 곳에서나 중합체(3)로 변환되도록, 주형은 도 4b에 "6a"로 표시된 지점들에도 플라스틱(6)이 위치하는 방식으로 개량되었다.
냉각기(59)는 매우 역학적이다. 고온 플라스틱(6)의 충전 직후, 삽입물들(1, 1', 1")의 온도 "TE"는 "TM"보다 약 30 내지 50K 높은 온도에 도달한다. 사출 성형에 의한 부품(5)의 제조 중에서야 비로소 단량체(2)가 중합체(3)로 중합되는 것은 더 양호한 밀봉의 장점을 갖는다.
도 5에는 우선 3개의 삽입물들(1, 1', 1")이 단계 "410"에서, 사출 성형된 부품(5)과 결합된 이후, 방법(100)에 의해 중합체(3)와 연결되는 방법(400)의 일 실시예가 도시되어 있다. 도 5는 단량체(2)가 공급부(53)를 통해 채널(5c) 내로 도입되는 시점을 순간 촬영하여 도시한 것이다. 이어서, 중합은 삽입물들(1, 1', 1")의 온도 "TE"를 상승시키기 위한, 도 5에 도시되지 않은 수단을 통해 개시될 수 있다.
도 6에는 방법(400)의 변형예가 도시되어 있다. 도 5와는 달리, 부품(5)은 기초판(7) 상의 3D 프린팅에 의한 층상 구조(411)를 통해 제조된다. 이 경우, 부품(5) 내에는 단량체(2)의 수용을 위한 공간(5e)이 형성되어 있다. 삽입물(1)은 가열 가능한 그립퍼(57)에 의하여 적절한 시점에 부가된 이후, 부품(5)의 재료에 의해 둘러싸이도록 프린팅된다. 공간(5e)이 완전히 폐쇄되기 전에, 공급부(53)를 통해 단량체(2)는 공간(5e) 내로 도입된다.
도 6a는 단량체(2)의 공급(110)이 막 진행 중인 시점을 순간 촬영하여 도시한 것이다. 이후, 적절한 시점에, 삽입물(1)의 온도 "TE"를 적어도 "TM"으로 상승(130)시킴으로써, 중합체(3)로의 단량체(2)의 중합(120)이 개시될 수 있다. 부품(5)의 3D 프린팅(411)은 중합(120)이 아직 진행되는 동안 계속될 수 있다.
도 6b에는 얻어진 결과가 도시되어 있다. 삽입물(1)은 중합체(3)로 구성된 주연 방향 링에 의해 둘러싸이며, 이러한 링은 삽입물(1)에 대해 영구적으로 밀봉된다. 중합체(3)가 재차 부품(5)의 재료로 둘러싸이도록 프린팅됨으로써, 이는 재차 마찬가지로 부품(5)에 대해 영구적으로 밀봉된다. 따라서, 삽입물(1)은 부품(5)의 벽부를 통해 전체적으로 영구적으로 밀봉되도록 안내된다.
도 7에는 중합체(3)의 고착을 향상시키기 위해 어떻게 삽입물(1)에 구조부들(1f)이 제공될 수 있는지가 개략적으로 도시되어 있다. 중합체(3)의 두께와 구조부들(1f)의 크기는 매우 과장되어 도시되어 있다. 중합체(3)는 형태 결합식 연결부가 형성되도록 구조부들(1f)에 삽입된다. 즉, 중합체(3)는 더 이상 삽입물(1)로부터 벗겨질 수 없다.

Claims (15)

  1. 삽입물(1, 1', 1")과 상기 삽입물을 적어도 부분적으로 둘러싸는 중합체(3) 간의 연결부를 제조하기 위한 방법(100)이며, 단량체(2)는 삽입물(1, 1', 1")과 접촉하고(110), 이어서 중합체(3)로 중합되는(120), 삽입물과 중합체 간의 연결부 제조 방법(100)에 있어서,
    삽입물(1, 1', 1")의 온도 "TE"는, 적어도 단량체(2)가 중합체(3)로의 발열 중합(120) 동안 최대값을 갖는 온도이며 그리고/또는 열 흐름이 항상 삽입물(1, 1', 1")로부터 단량체(2)로 진행되도록 보장하는 온도 "TM"으로 적어도 단시간 동안 상승되는(130) 것을 특징으로 하는, 삽입물과 중합체 간의 연결부 제조 방법(100).
  2. 제1항에 있어서, 삽입물(1, 1', 1")의 온도 "TE"는 적어도, 단량체(2)가 적어도 삽입물(1, 1', 1")에 대한 전체 접촉면(1a)을 따라 중합(120)될 때까지 온도 "TM" 이상으로 유지되는(140) 것을 특징으로 하는, 삽입물과 중합체 간의 연결부 제조 방법(100).
  3. 제2항에 있어서, 삽입물(1, 1', 1")의 온도 "TE"는 단량체(2)가 삽입물(1, 1', 1")에 대한 전체 접촉면(1a)을 따라 중합(120)된 이후에 온도 "TM" 미만으로 강하하는(150) 것을 특징으로 하는, 삽입물과 중합체 간의 연결부 제조 방법(100).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 부분적으로 전도성을 갖거나 반전도성을 갖는(semiconducting) 삽입물(1, 1', 1")이 선택되는 것을 특징으로 하는, 삽입물과 중합체 간의 연결부 제조 방법(100).
  5. 제4항에 있어서, 삽입물(1, 1', 1")은 전류(I)의 인가를 통해 저항 가열 및/또는 유도 가열되는(131) 것을 특징으로 하는, 삽입물과 중합체 간의 연결부 제조 방법(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 삽입물(1, 1', 1")은 단량체(2) 내로 침지되고(111); 삽입물(1, 1', 1")의 표면(1c) 상의, 중합체(3)로 둘러싸이지 않아야 하는 하나 이상의 영역(1b)이 차폐기(4)에 의해 커버되는(112); 것을 특징으로 하는, 삽입물과 중합체 간의 연결부 제조 방법(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 삽입물(1, 1', 1")에는, 단량체(2)의 제공 및 중합체(3)로의 단량체(2)의 중합(120) 이후에 삽입물(1, 1', 1")과 중합체(3) 간의 형태 결합식 연결부를 형성하는 구조부들(1f)이 제공되는 것을 특징으로 하는, 삽입물과 중합체 간의 연결부 제조 방법(100).
  8. 삽입물(1, 1', 1")을 부품(5) 내에 밀봉식으로 결합하기 위한 방법(200)에 있어서,
    삽입물(1, 1', 1")은 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라서 중합체(3)에 의해 둘러싸이고, 이어서 부품(5) 내로 삽입되는(210) 것을 특징으로 하는, 삽입물을 부품 내에 밀봉식으로 결합하기 위한 방법(200).
  9. 삽입물(1, 1', 1")을 부품(5) 내에 밀봉 결합하기 위한 방법(300)에 있어서,
    삽입물(1, 1', 1")은 부품(5)의 제조를 위한 주형 내로 도입되고(310); 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따라 중합체(3)로 둘러싸는 것(100)과 플라스틱(6)으로 인서트 성형하는 것(320)의 조합을 통해, 플라스틱(6)으로부터 생성되는 부품(5)과 밀봉식으로 연결되는; 것을 특징으로 하는, 삽입물을 부품 내에 밀봉 결합하기 위한 방법(300).
  10. 제9항에 있어서, 삽입물(1, 1', 1")은 주형 내로의 도입(310) 이전에 중합체(3)로 둘러싸이고(100); 중합체(3)는 인서트 성형(320) 시에, 플라스틱과의 접촉을 통해 부분적으로 용융되는(330); 것을 특징으로 하는, 삽입물을 부품 내에 밀봉 결합하기 위한 방법(300).
  11. 제9항에 있어서, 삽입물(1, 1', 1")은 주형 내로의 도입(310) 이전에 단량체(2)로 둘러싸이고(110); 단량체(2)를 중합체(3)로 중합(120)하기 위해, 삽입물(1, 1', 1")의 온도는 플라스틱(6)의 공급(320) 시에 또는 그 이후에 적어도 "TM"으로 상승되는; 것을 특징으로 하는, 삽입물을 부품 내에 밀봉 결합하기 위한 방법(300).
  12. 삽입물(1, 1', 1")을 부품(5) 내에 밀봉 결합하기 위한 방법(400)에 있어서,
    삽입물(1, 1', 1")은 부품(5)과 결합되고(410), 이어서 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라서 중합체(3)와 연결되는(100) 것을 특징으로 하는, 삽입물을 부품 내에 밀봉 결합하기 위한 방법(400).
  13. 제12항에 있어서, 단량체(2)는 부품(5)의 내부 공간을 통해 연장되는 채널(5c)에 의해 삽입물과 접촉되는(110) 것을 특징으로 하는, 삽입물을 부품 내에 밀봉 결합하기 위한 방법(400).
  14. 제12항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 부품(5)은 3D 프린팅을 통해 삽입물(1, 1', 1")을 중심으로 형성되고(411); 삽입물(1, 1', 1")을 중심으로, 단량체(2)의 수용을 위한 공간(5e)이 형성되며; 단량체(2)는 상기 공간 내에 제공되는(110); 것을 특징으로 하는, 삽입물을 부품 내에 밀봉 결합하기 위한 방법(400).
  15. 복수의 삽입물들(1, 1', 1")이 공급 가능한 리드 프레임(11)을 위한 컨베이어(51)와; 개별 삽입물(1, 1', 1")을 중심으로 폐쇄 가능하면서 금형(52)과 삽입물(1, 1', 1") 간의 공간(54) 내로의 단량체(2)를 위한 공급부(53)를 갖는, 적어도 2부품형(52a, 52b)의 금형(52);을 포함하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법(100)을 실행하기 위한 장치(50)에 있어서,
    금형(52)에 의해 둘러싸이는 삽입물(1, 1', 1")의 저항 가열 및/또는 유도 가열(131)을 위한 전류 공급부(55)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 방법(100)을 실행하기 위한 장치(50).
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