KR900007329B1 - 마이크로 피펫의 사출 성형방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

마이크로 피펫의 사출 성형방법

제1도는 본 발명의 방법에 따라 제조한 마이크로 피펫(Micro-pipette)의 개략적인 횡단면도.

제2도는 본 발명의 방법을 수행하기에 적당한 사출금형의 개략적인 횡단면도.

제3도와 제4도는 종래의 발명의 방법에 따른 마이크로 피펫의 적하구에 대한 확대 횡단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 마이크로 피펫 2 : 테이퍼(taper)

3 : 적하구 4 : 속이빈 고무벌브

5 : 후에 속이빈 고무벌브와 함께 접속될 배면 끝단

8 : 12 : 플래쉬(flash)

본 발명은 적은양의 액체를 몇방울씩 측정하는데 이용하는 마이크로 피펫의 사출 성형방법에 관한 것이다.

피펫모양의 구멍안에 코어 핀(core pin)을 보유하고 있는 사출금형을 이용하여 마이크로 피펫을 사출 성형하기 위한 종래의 방법에 의하면, 제조된 피펫의 전체무게와 그 무게가 동일한 용해된 성형재료는 플런저(plunger)의 연속운동에 의하여 압축되어 앞쪽으로 밀려나와 피펫의 배면에 연결되는 구멍(이 배면의 끝단은 후에 속이 빈 고무벌브와 함께 접속된다.)의 배면 끝단에 위치하고 있는 구멍입구를 통과하여 상대적으로 온도가 낮은 구멍안으로 들어가며, 사출되어진 용해된 성형재료는 냉각되고 재응고되어 성형된 피펫의 형태를 갖게 된다.

전기한 선행기술에 있어서, 성형된 피펫(6)의 전체무게와 동일한 무게를 가지고 있는 용해된 성형재료는 플런저의 연속운동에 의하여 사출되어, 피펫의 배면끝단과 연결되어 있는 피펫모양의 배면끝단에 위치하고 있는 구멍입구를 통과하여 구멍안으로 들어가며, 이곳에서 용해된 성형재료는 그 구멍을 채우기 위하여 배면끝단과 피펫의 적하구에 연결되어 있는 정면끝단간의 긴 거리를 흘러 들어가야 하며, 테이퍼된 부분의 구멍의 돌출된 부분의 지점은 정면 끝단이나 혹은 정면 환상 가장자리에서 가장 작다. 그러므로, 구멍내의 성형재료의 압력은 전기한 정면 환상 가장자리가 가장 높으며 따라서, 정면 환상 가장자리의 성형재료의 압력을 조절하는 것은 매우 어렵다.

제3도 도시한바와 같이 플래쉬(8)와 같이 주입량이 부족하여 생기는 결점이나, 연소된 흔적이 피펫(6)의 적하구(7)에 발생하기 쉬우며, 따라서 성형된 피펫중 많은 것이 불량하며 이러한 결점에 더하여 사출 금형의 사용수명이 더 짧아진다는 결점을 가지고 있었다.

실시된 선행기술은 다른 결점중에서도 적하구(7)의 끝단을 포함하고 있는 면을 지나 바깥쪽으로 연장되어 있는 내부테이퍼면, 혹은 원추형의 면을 따라 플래쉬(8)가 형성되는 것을 효과적으로 방지하지 못하였다.

일본 특허 공고번호 소화 59-24665호 공보에 의하면 적하구(10)의 내부 반경이 연장되어 적하구(10)의 내부벽에 있는 원통형 또는 환상의 리세스(recess)(11)를 형성하게 되어 있는 피펫(9)이 공지 되었다.

이 원통형 혹은 환상의 리세스(11)는 사출성형 과정도중에 종래의 성형방법 즉 얇고 짧은 속이빈 원통형 돌출부가 코어핀의 정면 끝단에 상응하도록 구멍 끝단면에 만들어진 중심구멍의 둘레부와 통합적으로 제공되는 성형방법을 약간 개량한 방법으로 형성된다. 그러나 이 선행기술에 있어서 조차도, 성형작업은 향상되었으나, 사출 성형방법은 과거의 기술과 동일하다.

그러므로 플래쉬(12)가 리세스(11)의 상단을 포함하고 있는 면을 지나 바깥쪽으로 연장되어 있는 내부 테이퍼된 혹은 원추형의 면의 가상적인 부분을 따라 적하구(10)내에 형성된다.

만약 플래쉬(12)의 길이가 어떤 한도내에서 생긴다면 사출될 액체는 적하구(10)의 내부벽이나 혹은 리세스(11)의 벽의 대부분과 적하구(10)의 정면 환상 가장자리를 모두 젖게할 것이며, 액체의 방울이 액체의 표면장력에 의하여 전기한 정면 환상 가장자리에 형성될 것이다.

이 액체 방울의 양은 속이빈 거의 원통형의 얇은 플래쉬(12)의 외부반경과는 관계없이 피펫으로부터 방울로 사출된 액체의 전체양은 미리 예정된 전체양과 동일하게 될 것이다. 그러므로 피펫은 그 용도에 이용될 것이다.

그러나 플래쉬(12)의 길이가 어떤 한도를 넘어서게 되면 각 사출된 방울의 양은 적하구(10)의 정면 환상가장자리의 외부반경에 관계없이 플래쉬(12)의 외부반경에 의해 결정된다.

이때 한방울씩 나오는 액체의 전체량은 미리예정된 전체양과 달라진다. 또한 한방울씩 나온 액체의 실제 전체양은 이러한 플래쉬(12)를 보유하고 있는 피펫에서는 예측할 수가 없다. 게다가 이러한 불량한 피펫(9)과 우수한 성능의 피펫을 선별해야할 필요가 있음에도 불구하고 이러한 분리작업은 실제로 대량생산에 있어 부적당한 일이다. 왜냐하면 이러한 작업은 생산능률을 저하시키기 때문이다. 게다가 금형의 수명을 증가시키지 못하였다.

피펫(6),(9)가 어떤 선행기술을 이용하여 사출성형될 때 전기한 플래쉬(8) 혹은(12)가 형성되는 까닭은 피펫(6),(9)의 전체무게와 동일한 무게를 갖고 있는 뜨거운 성형재료가 플런저의 연속운동에 의하여 구멍의 배면끝단에 장착되어 있는 구멍을 통과하여 구멍안에 사출되기 때문이다.

대개의 피펫(1)은 작고 일정한 벽두께를 가져야하는 속이빈 원통형 부분과 원통형 부분보다 더 얇은 일정한 벽두께를 보유하고 있는 속이빈 테이퍼된 혹은 원추형의 부분으로 구성된다.

이와같은 형상을 보유하고 있는 피펫(1)의 사출성형에 사용되는 금형의 구멍에 있어서, 돌출부위는 원통형 부위를 따라 연속되어 있으며, 한편 테이퍼된 부분에 있어서는 돌출된 부위가 점차 작아지는 내부와 외부반경과 더불어 점차로 감소되며, 돌출된 부위는 피펫(1)의 적하구(3)의 환형 가장자리에 상응하는 정면끝단 혹은 정면 환상 가장자리에서 가장작다.

테이퍼 부분의 벽두께가 원통형 부분보다 더 얇기 때문에 또한 테이퍼 부위내의 감소된 돌출부위때문에 테이퍼 부분내의 뜨거운 성형재료의 압력은 원통형 부분의 압력보다 더 높으며, 정면 환상 가장자리에 가까와질수록(적하구(3)의 환상 가장자리에 연결되는)성형재료는 그 압력이 더 높아진다. 그러므로 성형재료는 적하구(3)의 환상 가장자리에 상응하는 정면 환상 가장자리에서 가장높다.

또한 구멍에 들어가는 뜨거운 성형재료는 구멍에 채워지기 위해서 피펫의 적하구(3)에 연결되는 정면끝단과 피펫의 배면 끝단(5)에 연결되는 배면끝단간의 긴거리를 흘러 들어간다.

이 두가지 주된이유 즉 테이퍼 부분의 각각 다른 지역마다 뜨거운 성형재료의 압력이 다르다는 것과 홀러들어가는 길이가 길다는 것 때문에 구멍내, 특히 성형재료의 압력이 가장높은 정면환상 가장 자리에 인접한 곳에서의 성형재료의 압력을 조절하는 것은 사출압력이나 충전압력을 일정하게 한다해도 실시하기가 매우 어렵다. 구멍내의 성형재료의 압력을 조절하는 큰 어려움은 각종 문제를 야기 시킨다.

즉 높은 사출압력에 의해 발생되는 성형된 피펫(6),(9)위의 플래쉬(8),(12), 사출압력이 낮아서 발생하는 불완전 혹은 주입량이 부족하게 성형된 피펫, 사출압력의 결함에서 야기되는 성형된 피펫에 생기는 핀 홀(pin hole)그리고 차가운 재료에 너무 과도한 압력에 의해서 과도하게 내부로 긴장되어 발생하는 뒤틀림등이 발생하게 된다. 또한 다른 문제점들도 있다. 즉 성형재료에 의해 구멍에 가해지는 압력이 정면환상 가장자리에서 가장 높기 때문에 금형의 수명이 짧아진다는 것이다.

전기한 문제점을 해결하기 위한 방법을 본 발명의 실시예를 도시한 제1도와 제2도를 참고로하여 이제부터 설명하고자 한다.

본 발명은 속이빈 고무벌브와 함께 후에 접합될 배면끝단(5)에서 부터 테이퍼가 시작되는 부분(2)까지 연장되어 있는 속이빈 원통형 부분과 전기한 부분(2)에서 부터 적하구(3)까지 연장되어 있는 속이빈 테이퍼 혹은 원추형 부분으로 구성되어 있는 마이크로 피펫(1)을 사출 성형하는 방법에 대해 기술하고 있다.

본 발명의 방법은 다음 단계로 구성된다.

성형될 피펫(1)의 테이퍼 부분의 무게와 같은 무게를 가진 처음 용해된 성형재료를 주입구(14), 게이트(gate) 그리고 구멍의 테이퍼가 시작되는 부분에 위치하고 있는 구멍입구를 통과하여 상대적으로 차갑고 좁은 성형될 피펫모양을 한 구멍의 테이퍼 된 부분(17)에 주입하는 것과, 이렇게 사출된 첫번째 용해된 성형재료의 주요덩어리가 냉각되어 재응고 되는 것과, 이 성형물이 접합된뒤 피펫(1)의 원통형 부분의 무게와 동일한 무게를 가지고 있는 두번째 용해된 성형재료를 구멍의 원통형 부위(20)안으로 전기한 구멍입구를 통하여 곧장 주입하는 것과, 이와같이 사출된 두번째 용해된 성형재료의 주요덩어리가 냉각되고 재응고되는 동안 최종적으로 완전히 용접되도록 첫번째의 성형 재료가 여전히 뜨거운 상태일때 최종의 가장 뜨거운 두번째 용해된 성형재료를 가하는 것과, 막 응고된 첫번째와 두번째 성형재료의 전기한 주요덩어리와 결합하여 단일블록으로 성형된 피펫(1)를 형성하도록 하며, 이 단일블록(1)은 테이퍼가 시작되는 부분(2)에 형성된 강력한 용접에 의하여 테이퍼된 부분과 원통형 부분이 연결되도록 하기 위해 함께 용접된 두개의 최종의 덩어리를 냉각 응고시키는 것으로 구성되어 있다.

본 발명의 방법에 따르면 첫번째 뜨거운 성형재료가 피펫(1)의 구멍과 서로 상응하는 테이퍼가 시작되는 부분에 있는 구멍에 위치한 구멍입구를 통해 상대적으로 차가운 피펫모양의 사출금형의 테이퍼된 부분(17)를 통과하여 주입될때, 이렇게 주입된 주요덩어리 즉, 최종의 덩어리를 제외한 첫번째 뜨거운 성형재료는 차가운 구멍벽과 접촉하여 신속하게 냉각되어 재응고된다.

이 재응고는 앞쪽에서 부터 테이퍼가 시작되는 부분을 향해서 진행된다.

성형이 응고됨과 동시에 두번째 뜨거운 성형재료가 구멍의 원통형부분(20)안으로 전기한 구멍입구를 통과하여 연속적으로 주입될때 이렇게 주입된 주요덩어리 즉 최종의 덩어리를 제외한 두번째 뜨거운 성형재료는 차가운 구멍벽과 접촉하여 재빨리 냉각되어 재응고 된다.

이 재응고는 배면 끝단에서 부터 테이퍼가 시작되는 부분쪽으로 진행된다.

재응고되는 동안 전기한 최종의 가장 뜨거운 두번째 성형재료의 덩어리는 전기한 최종의 더 뜨거운 첫번째 성형 재료와 함께 완전히 용접되며, 이런 다음에 이 두 최종의 덩어리들은 테이퍼가 시작되는 부분에서 합체로 고정된다.

이 현상은 아주 짧은 시간동안 연속적으로 시행되며, 이렇게하므로써 단일블록으로 성형된 피펫(l)이 얻어지며 속이빈 고무벌브(4)와 함께 후에 접속될 배변끝단(5)내로 강력한 용접에 의하여 테이퍼가 시작되는 부분(2)에 형성된 적하구(3)에 연결된다.

제2도는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 구체적인 장치(사출금형)에 대한 개략적인 횡단면도이다.

성형될 피펫(1)의 테이퍼된 부분의 무게와 동일한 무게를 가진 첫번째 용해된 플라스틱 재료가 테이퍼된 구멍 수용판(13)안으로 장착된 주입구(l4)와 게이트 그리고 피펫모양의 구멍의 테이퍼가 시작되는 부분에 장착되어 있는 구멍입구를 통과하여 구멍끝단판(15)(왼쪽방향)으로 직접 향한 첫번째 용해된 플라스틱 재료와 더불어 구멍끝단판(15), 테이퍼된 구멍수용판(13) 그리고 코어핀(16)과 통합적으로 형성된 구멍의 테이퍼된 부분(17)안으로 주입될때, 최종의 덩어리를 제외한 첫번째 용해된 플라스틱 재료의 주요덩어리를 주입시키고 냉각구멍벽과 접하여지고 신속하게 냉각되어 재응고 되었다.

이 재응고는 피펫(1)의 적하구(3)에 상응하는 정면끝단에서 시작되며, 피펫(1)의 테이퍼가 시작되는 부분(2)과 상응하는 테이퍼가 시작되는 부분을 향해 진행되었다.

피펫(1)의 원통형 부분의 무게와 동일한 무게를 가지고 있는 두번째 용해된 플라스틱 재료가 스트리퍼 부싱(stripper bushing)(18)쪽으로(오른쪽 방향) 곧장 향하여 있는 두번째 용해된 플라스틱 재료와 함께 스트리퍼 부싱(18), 실린더 구멍 수용판(19)과 코어 핀(16)이 통합적으로 형성된 원통형 부분(20)안으로 전기한 구멍입구를 통하여 곧장 주입될때, 최종의 덩어리를 제외하고 두번째 성형된 플라스틱 재료의 주요덩어리를 주입하고, 차가운 구멍 벽과 접하여지며, 신속하게 냉각되어 재응고되며, 응고되는 동안 최종의 그리고 여전히 뜨거운 첫번째 용해된 플라스틱 재료와 함께 두번째 용해된 플라스틱 재료의 가장 뜨거운 덩어리가 완전히 용접되었으며, 이 두 최종의 덩어리들은 테이퍼가 시작되는 부분(2)에 형성된 강력한 용접에 의하여 급속히 냉각되고 재응고되어 서로 연결된 원통형과 테이퍼된 부분을 가지고 있는 단일의 블록으로 성형된 피펫(1)을 생산하였다.

이 피폣(1)에 있어서, 적하구(3)의 내부 환형 가장자리를 따라 플래쉬(8)가 형성되지 않았다.

제2도를 참고로하여 더욱 상세히 기술하면, (21)은 고정된 판을 나타내며, (22)는 테이퍼된 구멍 보강블럭이며, (23),(24)는 원통형 구멍 보강블럭이며, (25),(26)은 스트리퍼 판이고, (27)는 코어 핀 수용판이며, (28)은 가동판이다.

본 발명의 방법에 따르면 훨씬 낮은 사출압력, 혹은 충전압력이 사용되어 진다. 왜냐하면 배면끝단(피펫(1)의 구멍(5)과 상응하는)과 정면끝단(피펫(1)의 적하구(3)와 상응하는)간에 개재되어 있는 테이퍼가 시작되는 부분(피펫(1)의 테이퍼가 시작되는 부분(2)과 상응하는)에 장착되어 있는 구멍입구로 인하여, 사출성형의 피펫모양의 구멍(17)과 (20)으로 들어가는 첫번째와 두번째 용해된 성형재료가 각각 흘러 들어가는 거리가 짧아졌기 때문이며, 또한 종래의 주입방법이 두개의 연속적인 주입 즉 테이퍼된 부분에 충전하기 위한 첫번째 주입과 원통형 부분에 충전하기 위한 두번째 주입으로 분리되어 하나의 주기로 이루어지므로 정면환상 가장자리(적하구(3)의 가장 자리에 상응하는)에 인접한 성형재료에 가해지는 압력이 훨씬 낮아졌기 때문이다.

그러므로 테이퍼된 부분, 특히 정면 환상 가장자리와 원통형 부분에 있어서 각각 용해된 성형 재료의 압력을 조절하기 위하여 첫번째와 두번째의 주입을 할때 사출압력은 정확하고 손쉽게 조절된다.

이렇게 하므로써 플래쉬(8)(12), 연소된 흔적, 주입의 불완전 혹은 부족, 기포 그리고 뒤틀림과 같은 결함이 없는 피펫(1)을 생산할 수 있게 되었으며, 제품을 검사할 필요가 없게 되었다.

본 발명의 방법은 또한 사출 성형과정동안 피펫의 적하구(10)내에 형성될 내부 원통형 리세스(11)가 생기도록 구멍 끝단 판내의 중심 호울둘레에 있는 얇고 짧으며 속이빈 원통형 돌출부를 부착할 필요가 없게 되었다.

또한 본 발명은 적하구(3)의 내부 환형 가장자리를 따라 플래쉬(8)가 형성됨이 없이 바람직한 모양의 적하구를 생산할 수 있다. 즉 내부 원통형 리세스가 없는 적하구(3)의 모양은 문제가 없다. 게다가, 상기한바와 같이 단일주기를 대개의 l회 주입하는 것을 2회로 주입하는 것으로 분리하므로써 낮은 사출압력을 사용할 수 있게 하였다. 그러므로 금형의 수명을 개선시킬 수 있다.

이와같은 잇점으로 인해 피펫(1)의 생산이 증가되며 또한 저렴한 가격으로 피펫(l)을 생산할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 성형될 피펫의 테이퍼된 부분(17)의 무게와 동일한 무게의 첫번째 용해된 성형재료를 구멍의 테이퍼가 시작되는 부분(2)에 위치하고 있는 구멍입구를 통과하여 상대적으로 차갑고 좁은 사출금형의 피펫모양의 구멍내의 테이퍼된 부분(17)안에 주입하는 것과, 이렇게 주입된 첫번째 용해된 성형재료의 주요덩어리가 냉각되어 재응고되는 것과, 성형이 응고되는 동안 피펫의 원통형 부분(20)의 무게와 동일한 무게를 가지고 있는 두번째 용해된 성형 재료를 구멍입구를 통하여 구멍의 원통형 부분(20)에 주입하는것과, 이렇게 주입된 두번째 용해된 성형재료의 주요덩어리가 냉각되고 재응고되는 것과 첫번째 성형재료가 여전히 뜨거운 덩어리일때 최종으로 완전하게 용접하기 위해 두번째 성형재료의 마지막 가장 뜨거운 덩어리를 주입하여 두개의 최종의 덩어리가 막 재응고된 첫번째와 두번째 성형재료의 전기한 두 주요덩어리들이 통합적으로 단일 블록의 피펫을 생산하도록 이들 두덩어리가 함께 용접된 두 최후의 덩어리들을 냉각시키고 재응고시키는 단계로 구성되어 있는 속이빈 원통형 부분(20)과 속이빈 테이퍼된 부분(17)으로 구성되어 있는 것을 특징으로하는 마이크로 피펫의 사출 성형방법.

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