Способ изготовления посредством литья пластиковой отформованной детали - RU2372194C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к способу изготовления посредством литья пластиковой отформованной детали, содержащей заделанный в нее компонент, изготовленный из керамики или стекла, при этом пластиковая отформованная деталь может представлять собой корпус в виде оболочки устройства для быстрой диагностики.

Известный уровень техники

В устройствах для быстрой диагностики, например таких, которые используют для определения уровня сахара в крови или для определения других величин, касающихся крови, часто необходимо нагревать зону реагента внутри корпуса устройства для быстрой диагностики. Предназначенные для проведения теста полоски, увлажненные, например, кровью человека или животного, вводят в оценочную зону устройства для быстрой диагностики. Также можно вначале ввести полоску для проведения теста в устройство для быстрой диагностики и только после этого нанести на полоску образец. Полоски, предназначенные для тестирования, содержат вещества, которые вступают в реакцию с зоной полоски, увлажненной кровью человека или животного. Для проведения процедуры измерения, позволяющей получить результат, имеющий смысл, в течение оценочной процедуры необходимо обеспечить определенную температуру.

Для создания соответствующего температурного уровня во внутреннюю часть корпуса устройства для быстрой диагностики встраивают металлические или керамические нагревательные элементы. Эти нагревательные элементы обычно заделаны в пластиковые компоненты в критичной окружающей среде системы. Нагревательные элементы, изготовленные из металла или из керамического материала, обычно заделывают посредством механического крепления пружинами или зажимными элементами, либо посредством клеевого подсоединения нагревательного элемента, изготовленного из металла или керамики, в углублении, выполненном для этой цели в пластике.

Недостатки механического крепления керамического или металлического нагревательного элемента внутри пластикового компонента заключаются в том, что пружинные элементы или зажимные элементы, оказывающие на нагревательный элемент пружинное усилие, могут создать напряжения в нагревательном элементе, изготовленном, например, из керамики, что может привести к его растрескиванию, в результате чего нагревательный элемент, встроенный, например, в устройство для быстрой диагностики, может оказаться непригодным для использования. Кроме того, когда нагревательный элемент механически закреплен с внутренней стороны корпуса, полученные в результате зазоры, обусловленные допусками на изготовление, могут означать, что если на полоски для тестирования нанесено слишком большое количество крови, то кровь может проходить через зазоры во внутреннюю часть устройства и может вызвать повреждение электронной аппаратуры, служащей для проведения оценки. То же самое относится к очищающему агенту, которым внутреннюю часть устройства очищают после проведения нескольких оценок с помощью полоски для тестирования, чтобы удалить засохшую плазму крови, которая, например, накапливается на нагревательном элементе, изготовленном из металла или керамики. Используемые очищающие агенты часто весьма агрессивны, чтобы они были способны растворять и удалять плазму крови, которая накапливается в основном на поверхности металлического или керамического нагревательного элемента. Если очищающий агент, который часто обладает чрезвычайно сильным растворяющим действием, проходит внутрь устройства через зазоры, которые могут образоваться при механическом креплении металлического или керамического нагревательного элемента, то этот агент также может повредить электронную аппаратуру.

Механический вариант крепления керамического или металлического нагревательного элемента внутри устройства для быстрой диагностики, кроме того, имеет недостаток, заключающийся в высокой стоимости сборки, причем в этом случае имеется большая вероятность неправильной сборки. Если нагревательный элемент, предназначенный для введения в пластиковый компонент на более поздней стадии, собран неправильно, это может привести к ошибкам температурного контроля, которые могут таким образом повлиять на измеренные результаты, полученные по оценке полоски для тестирования, вставленной в устройство для быстрой диагностики, поэтому такие результаты часто невозможно было использовать.

Вместо механического варианта крепления нагревательный элемент, изготовленный из металла или керамического материала, также может быть подсоединен посредством клея в соответствующем углублении полуоболочки внутри устройства для быстрой диагностики. Посредством клеевого подсоединения металлического или керамического нагревательного элемента в углублении внутри устройства для быстрой диагностики можно в значительной степени избежать зазоров, которые образуются из-за механического крепления, однако растворители, примешиваемые к клеящему веществу, могут повлиять на полоску для тестирования, вставляемую внутрь устройства. Кроме того, невозможно избежать ситуации, когда очищающие агенты, которые очищают нагревательный элемент, чтобы время от времени удалять засохшую плазму крови, растворяют клеящее вещество, посредством которого нагревательный элемент подсоединяют в углублении во внутренней части корпуса. Кроме того, все клеящие вещества за период работы подвергаются старению, особенно в случае значительных температурных колебаний, а это означает что такой вариант крепления опасен с точки зрения снижения надежности устройства для быстрой диагностики в течение периода его использования.

Более того, в случае крепления такого типа недостатком является высокая стоимость сборки, если такой вариант крепления используют при крупномасштабном производстве, например при крупномасштабном производстве устройств для быстрой диагностики. В данном случае при выполнении производственного процесса также не исключены ошибки сборки, которые в соответствии с тем, что было обсуждено выше, могут в значительной степени негативно повлиять на значение полученных результатов оценки.

Еще один вариант крепления компонента, например, нагревательного элемента, изготовленного из металла или керамического материала, внутри пластиковой отформованной детали, выполненной посредством литья, заключается в том, чтобы непосредственным образом вводить его в виде вставки в деталь из пластика, при отформованной посредством литья. Проблема такого способа изготовления заключается в том, что повышение давления внутри формы для литья проблематично в отношении хрупких материалов, например керамики, поскольку хрупкие материалы, подобные керамике или стеклу, не могут быть подвергнуты произвольному прессованию.

Ввиду описанных выше недостатков известного уровня техники задача изобретения заключается в возможности обработки различных материалов, включая хрупкие материалы, например стекло и керамику, при ведении процесса формования посредством литья.

Согласно изобретению эта задача достигнута посредством отличительных признаков согласно пунктам 1 и 13 формулы изобретения.

Преимущества способа согласно изобретению в основном заключаются в том, что в пределах одной операции формования посредством литья при многокомпонентном формовании посредством литья теперь возможно обрабатывать пластиковый материал или пластиковые материалы и одновременно хрупкие материалы, такие как керамика или стекло, поскольку форма для литья, в которой пластиковая отформованная деталь заключена совместно со вставкой, изготовленной из хрупкого материала, например из керамики или из стекла, снабжена зажимным механизмом, приводимым в действие пружиной.

Таким образом, в случае формы для литья можно задавать максимальную силу сжатия для доведения до максимума силы, которая может быть приложена к хрупкому компоненту. Это, в свою очередь, также открывает возможность заделывания в пластиковые компоненты в виде вставки различных хрупких материалов, которые могут воспринимать разные усилия. При этом в каждом случае к материалу, используемому в качестве вставки, может быть индивидуально подобрано максимальное зажимное усилие.

Как вариант, хрупкий компонент может быть покрыт демпфирующим слоем. Используемый демпфирующий слой может, например, представлять собой лак, который наносят по всей поверхности хрупких компонентов, либо стальных частей формы для литья, которые могут входить в контакт со вставкой из хрупкого материала, например из керамики или из стекла, причем такой контакт в ином случае привел бы к растрескиванию хрупкого материала. Предложенный демпфирующий слой в виде слоя лака может быть нанесен таким образом, чтобы вставка, которая должна быть заделана в пластик, была полностью окружена этим демпфирующим слоем. С другой стороны, демпфирующий слой может быть нанесен в виде рамки вокруг хрупкого компонента, который должен быть заделан в пластик в виде вставки так, чтобы демпфирование контакта между стальными деталями формы для литья под давлением и вставкой из хрупкого материала происходило только в определенных местах. Если, например, в качестве вставки в пластик использованы кристаллы для проведения анализа, в частности биологические кристаллы, то в случае способа формования посредством литья согласно изобретению они могут быть заключены в пластиковую рамку так, что при изготовлении биологических кристаллов демпфирующий слой должен быть нанесен только частично, а другие зоны стекла, которые также представляют собой хрупкий материал, могут оставаться необработанными. Необработанные части стекла на последующей стадии могут быть покрыты соответствующими реагентами, необходимыми для использования вставки вместе со стеклянной опорой в качестве базового материала.

Способ изготовления согласно изобретению и предназначенный для изготовления вставки из хрупкого материала, такого как керамика или стекло, встраиваемой в пластиковый компонент, отличается высокой степенью надежности процесса. Поскольку рассматриваемый процесс изготовления зависит от формы, то есть связан с формой для литья, можно полностью обойтись без расходов на сборку, которая к тому же не исключает вероятность неправильного выполнения сборки. В случае способа изготовления, согласно изобретению для заделки вставки, изготовленной из хрупкого материала, в пластиковую отформованную деталь, полученную посредством литья, легко может быть обеспечена возможность исключения появления зазоров при заделке нагревательного элемента, изготовленного из металла или керамического материала, в оболочку пластикового корпуса устройства для быстрой диагностики. Посредством не допускающей зазоров заделки нагревательного элемента из керамики или металла в пластиковую отформованную деталь, полученную литьем, причем при выполнении одной операции вставку заделывают в пластик способом, обеспечивающим герметичность и пригонку по форме.

Ниже изобретение описано более подробно со ссылками на чертежи,

где на фиг.1 изображен вид в перспективе устройства для быстрого проведения диагностики и измерений;

на фиг.2 изображено открытое наружу отверстие корпуса устройства для быстрой диагностики;

на фиг.3 изображена часть корпуса устройства на фиг.1 для быстрого проведения диагностики и измерений с встроенным нагревательным элементом, изготовленным из хрупкого материала, например из керамики;

на фиг.4 схематически изображена форма для литья с изменяемой силой сжатия;

на фиг.5 изображено стеклянное тело, окруженное рамкой, изготовленной из пластика;

на фиг.6 изображено керамическое тело, которое имеет на его верхней поверхности лаковое покрытие, служащее в качестве демпфирующего слоя;

на фиг.7 изображена вставка, изготовленная из керамического материала, без зазоров заделанная в пластик.

Варианты осуществления изобретения

На виде в перспективе согласно фиг. 1 показано устройство для быстрой диагностики, корпус которого представляет собой пластиковую отформованную деталь, выполненную посредством литья.

Устройство 1 для быстрой диагностики, показанное на фиг.1, содержит корпус 2, изготовленный из пластика. На передней поверхности 6 корпуса 2 установлен крышечный элемент 3, нижняя кромка которого лежит над вводным отверстием 4. Отверстие 4 содержит вводной язычок 5, действующий в качестве опорной поверхности для тестирующей полоски, которая должна быть введена внутрь корпуса 2. Задняя поверхность корпуса 2 устройства 1 для быстрой диагностики обозначена позицией 7. Устройство 1 используют для проведения оценки тестирующих полосок, которые должны быть введены в корпус 2 и увлажнены кровью человека или животного. Полоски для тестирования содержат химические вещества, которые вступают в реакцию с нанесенным количеством крови, например, чтобы обеспечить измерение сахара в крови. Для проведения измерения посредством тестирующей полоски корпус 2 содержит нагревательные элементы, электрические контактные элементы для тестирующих полосок, вставляемых во входное отверстие 4, а также оценочную электронную аппаратуру и оптический дисплей.

На фиг.2 показана передняя поверхность 6 корпуса 2 устройства 1 для быстрой диагностики. На передней поверхности 6 корпуса 2 выполнено отверстие 10, которое может иметь овальную или закругленную форму, как показано на фиг.2. Нижняя сторона корпусного отверстия 10 ограничена вводным язычком 5. С обеих сторон язычка 5 расположены рейки 11, между которыми полоску для тестирования (на фиг.2 не показана), предназначенную для введения в отверстие 4, можно вталкивать во внутреннюю часть 13 корпуса 2. Полоска для тестирования, которая должна быть введена в отверстие 4, направляется, с одной стороны, двумя рейками 11 и, с другой стороны, верхней поверхностью 14 язычка 5.

На фиг.3 показана критичная зона системы, например, во внутренней части корпуса устройства для быстрой диагностики.

Внутри критичной зоны системы, обозначенной внутри корпуса 2 позицией 15, вставка 16 интегрирована в пластиковый компонент, который выполнен, например, формованием посредством литья в качестве нижней оболочки корпуса. В случае устройства 1 для быстрой диагностики, вставка 16, заделанная в пластик, представляет собой нагревательный элемент, который может быть изготовлен из хрупкого материала, например из керамики или из металла. Когда выполнено заталкивание полоски для тестирования, вставка 16, выполненная в качестве нагревательного элемента, обеспечивает внутри корпуса 2 температуру, при которой зона реагента на вставленной полоске для тестирования будет приведена к температуре, обеспечивающей возможность выполнения имеющего значение измерения в устройстве для быстрой диагностики.

На фиг.3 показана вставка 16, интегрированная путем не допускающей возникновения зазоров заделки 17 в нижнюю оболочку корпуса 2. Полоска для тестирования (на фиг.3 не показана) покрывает верхнюю поверхность вставки 16, выполненной в качестве нагревательного элемента, при этом с ней может быть обеспечен контакт через электрические контакты 19. Длинная сторона 20 вставки 16 проходит параллельно измерительному краю измерительной полоски, в то время как более короткая поперечная сторона 21 вставки 16 проходит перпендикулярно направлению введения внутрь корпуса 2.

Полоска для тестирования, которая покрывает вставку 16 при ее введении в корпус 2, нагревается посредством керамической вставки 16, выполненной в качестве нагревательного элемента, и будет приведена к температуре, требуемой для получения имеющего значение результата измерения. Это зависит от реагентов, нанесенных на полоске для тестирования.

На фиг.4 показано схематическое изображение формы для литья, в полости которой одновременно могут быть отформованы в процессе литья пластик и хрупкий материал.

На виде согласно фиг.4 показана форма 30 для литья, содержащая первую половину 31 и вторую половину 32. Первая половина 31 формы может быть смещена относительно второй половины 32 в направлении двойной стрелки, то есть может быть открыта и закрыта. Первая половина 31 формы и вторая половина 32 формы ограничивают полость 33. При нахождении первой половины 31 и второй половины 32 формы в сомкнутом состоянии они соединены посредством зажимного механизма. Контактное давление, которое может быть задано посредством регулировочного механизма 34 создания контактного давления, зависит от силы, которой может противостоять хрупкий материал, из которого изготовлена вставка 16.

Первая половина 31 формы и вторая половина 32 формы соединены друг с другом посредством шарнира. В первой половине 31 формы и во второй половине 32 формы могут быть выполнены вертикальные литниковые каналы 36, через которые пластик течет в полость 33, образуемую половинами 31 и 32 формы. Вставку 16 захватывают и размещают посредством прессовочного штампа 34а. Когда половины 31, 32 формы соединены друг с другом, вставка 16 будет плоско прижата к первой половине 31 формы и таким образом будет удерживаться в определенном положении. Углубление для заделки вставки 16 обеспечивают посредством введения вставки 16 в полость 33 и последующего ее охватывания.

На фиг.5 показана вставка 16, изготовленная из стекла 40. Вставку 16 изготавливают в виде стеклянного тела 40, окруженного по его периферийной поверхности пластиковой рамкой 42. На длинных сторонах пластиковая рамка 42 имеет выступы 43, при этом значительная часть верхней поверхности и нижней поверхности стеклянного тела 40 остается в виде открытой поверхности 41. Расположение пластиковой рамки 42 вокруг стеклянного тела 40 особенно целесообразно при изготовлении биологических кристаллов, верхние поверхности которых могут быть закрыты или покрыты на более поздней стадии соответствующими реагентами, необходимыми для использования биологических кристаллов. Посредством пластиковой рамки 42, окружающей стеклянное тело 40, можно избежать контакта между стальными частями половин 31, 32 формы и хрупким стеклянным телом 40, поскольку стальные части первой и второй половин 31, 32 формы входят в контакт только с наружной стороной пластиковой рамки 42, окружающей стеклянное тело 40.

На фиг.6 показана вставка 16 в форме керамического тела 50, на верхней стороне 51 которого по всей поверхности нанесен демпфирующий слой 53 в виде слоя лака. На фиг.6 нижняя сторона 52 керамического тела 50 не обработана. Наряду с полным покрытием поверхности слоем лака 53 в качестве демпфирующего слоя, показанного на фиг.6, также можно покрыть демпфирующим слоем в виде слоя лака только некоторые зоны керамического тела 50, причем как с верхней стороны 51, так и с нижней стороны 52.

На фиг.7 показана вставка, которая, например, может быть изготовлена из керамического материала или из металла, и без образования зазоров заделана в пластик 60. Вставка 16, 50, показанная на фиг.7, может быть без зазоров заделана в качестве нагревательного элемента в корпус 2 устройства для быстрой диагностики (фрагмент на фиг.3) и может быть обеспечена внутри критичной зоны 15 системы. Критичная зона 15 системы означает зону внутри устройства 1 для быстрой диагностики, где может находиться избыток крови из полоски для тестирования, вставленной внутрь устройства 1 для быстрой диагностики, или где могут находиться агрессивные очищающие агенты, время от времени используемые для очистки внутренней части корпуса устройства 1 для быстрой диагностики.

Посредством решения, предложенного согласно изобретению, когда вставку 16 используют в виде встроенного компонента корпуса 2, выполненного из пластика 60, можно избежать образования зазоров между вставкой 16, 50 и пластиком 60, которые образуются, когда вставка 16, 50 присоединена посредством связующего вещества или механически застопорена в надлежащем месте. Посредством решения, предложенного согласно изобретению, достигается определенное преимущество, заключающееся в том, что верхняя поверхность вставки 16, 50 формирует равномерную плоскость с верхней поверхностью пластикового материала 60, тем самым обеспечивая более легкое введение полоски для тестирования через отверстие 4 внутри корпуса 2 устройства 1 для быстрой диагностики.

В случае способа изготовления согласно изобретению и предназначенного для изготовления пластикового компонента с вставкой из хрупкого материала, заделываемой при выполнении одной и той же операции, может быть обеспечен зависящий от литейной формы простой производственный процесс, который, в частности, отличается высокой степенью надежности. Неправильная сборка, которая случается при выполнении сборочных процессов, известных в этой отрасли, может быть исключена. В пределах критичной зоны 15 системы, которая может быть загрязнена агрессивной очищающей средой и осадками в виде плазмы крови, возможна исключающая образования зазоров заделка вставки, изготовленной из керамического материала, то есть из хрупкого материала, в зоне введения полоски для тестирования, при этом отличие заключается в исключающей образования зазоров заделке в пластиковый материал 60. Посредством того факта, что способ, предложенный согласно изобретению, гарантирует отсутствие зазоров, допускающих просачивание жидкости, электронные компоненты, лежащие под керамической вставкой 16, 50, эффективно защищены от воздействия такой среды. Более нет необходимости в монтаже нагревательного элемента в устройстве для быстрой диагностики на более поздней стадии при значительных затратах, что имеет место в случае известного уровня техники. Не допускающая образования зазоров заделка 17 вставки 16, 50 из хрупкого материала, например из металла или из керамики, также преимущественно обеспечивает герметичное, подгоняемое по форме соединение между пластиком 60 корпуса 2 и вставкой 16, 50 из хрупкого материала, которая вдоль ее длинной стороны 20 и вдоль ее поперечной стороны 21 (см. фиг.3) без зазоров заделана в пластик 60 между двумя направляющими рейками для придания направления полоске для тестирования, вставляемой внутрь корпуса.

Список позиций

1 - устройство для быстрой диагностики;

2 - корпус;

3 - крышка;

4 - вводное отверстие;

5 - вводной язычок;

6 - передняя поверхность;

7 - задняя поверхность;

10 - отверстие корпуса;

11 - рейка для вставки полоски для тестирования;

12 - нижняя оболочка корпуса;

13 - внутренняя часть корпуса;

14 - верхняя поверхность вводного язычка;

15 - критичная зона системы;

16 - вставка;

17 - заделка без зазоров;

18 - направляющая полоски для тестирования;

19 - электрические контакты;

20 - длинная сторона вставки;

21 - поперечная сторона вставки;

30 - форма для литья под давлением;

31 - первая половина формы;

32 - вторая половина формы;

33 - полость;

34 - механизм контактного давления;

34а - прессовочный штамп;

36 - вертикальный литниковый канал;

40 - вставка, изготовленная из стекла;

41 - выставленная наружу поверхность;

42 - кайма, изготовленная из пластика;

43 - выступ;

50 - вставка, выполненная из керамики;

51 - верхняя поверхность;

52 - нижняя поверхность;

53 - демпфирующий слой (лак);

60 - пластик.

Реферат

Изобретение относится к способу изготовления посредством литья пластиковой отформованной детали, содержащей заделанный в нее компонент, при этом пластиковая отформованная деталь может представлять собой корпус в виде оболочки устройства для быстрой диагностики. Техническим результатом заявленного изобретения является то, что в пределах одной операции формования посредством литья при многокомпонентном формовании возможна обработка пластикового материала или пластиковых материалов и одновременно хрупких материалов, таких как керамика или стекло. Технический результат достигается способом изготовления посредством литья пластиковой отформованной детали, имеющей вставку, изготовленную из иного материала, чем пластик. Способ включает стадию введения и размещения вставки в полости формы для литья. Затем происходит задание силы сжатия формы для литья на зажимном механизме для доведения до максимума силы, предварительно определяемой материалом вставки. Далее идет частичное или полное, исключающее образование зазоров, схватывание вставки, выполненной в качестве нагревательного элемента, пластиком отформованной детали, выполненной из пластика посредством литья внутри формы для литья. Причем указанная вставка является предварительно обработанной путем нанесения демпфирующего слоя. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула