KR100277556B1 - 사출 성형에 의해 제조된 부분 결정성 합성 수지로 구성된 예비 성형 블랭크를 가열 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

사출 성형에 의하여 제조된 부분 결정성 합성 수지로 구성된 사출된 냉각 예비 성형 블랭크를 가열하기 위한 방법 및 장치이다. 예비 성형 블랭크는 콘베이어의 홀더에 위치되고 콘베이어를 따라 이동함에 따라 종축을 중심으로 회전되어, 콘베이어 상에서 운반 및 회전하는 동안 콘베이어의 한 측면에서 가열되고 다른 측면에서는 냉각되도록 하는 콘베이어의 각 대향 측면에서 일련의 가열 및 냉각 스테이션을 포함하는 다중 스테이션에서 취입 성형 온도까지 가열되어 블랭크들은 그들의 단면을 통하여 균일하게 가열된다. 공정은 예비 성형 블랭크가 취입 성형 장치에 공급되기 전에 예비 성형 블랭크 상의 보호면을 템퍼링하고 생성시킴으로써 완성된다. 전체 공정은 단지 몇분만이 필요하다.

Description

사출 성형에 의해 제조된 부분 결정성 합성 수지로 구성된 예비 성형 블랭크의 가열 방법 및 장치

제1도는 2개의 컨베이어 체인과 3개의 가열 스테이션과 2개의 균등화 섹션 및 표면 처리 및 템퍼링 챔버를 갖춘 본 발명에 따른 재가열 취입 성형 장치의 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 예비 성형 블랭크 2 : 공급 라인

3 : 홀더 맨드릴 4 : 컨베이어 체인

6, 6', 10, 10', 13, 13' : 가열 블록

8, 11, 14, 18, 19 : 반사기 9, 9', 12, 12' : 균등화 스테이지

24 : 가열 및 냉각 스테이션 25 : 표면 처리 및 템퍼링 스테이션

본 발명은 사출 성형에 의해 제조된 부분 결정성 합성 수지로 구성된 예비 성형 블랭크를 가열하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 취입 성형을 위한 합성 수지, 부분 결정성 합성 수지 또는 다층 재료로 구성된 예비 성형 블랭크를 준비하기 위해 템퍼링 공정으로 이어지는 온도 균등화 스테이션과 결합된 일련의 동시 가열 및 냉각 스테이션들을 제공한다.

합성 수지는 현재 다양한 제품들을 제조하는 데 사용된다. 이들 중에는 병, 캔, 드럼, 탱크 및 장난감이 있다.

합성 수지 처리 방법 중 하나는 "압출 취입 방법"이다. 이러한 방법에서, 공작물이 가열된 상태에서 처리가 이루어진다. 통상적으로, 튜브는 취입 헤드로부터 압출된 후에, 예비 성형 블랭크로 분할되어 소성 변형 가능한 상태에서 완성된 중공체로 취입 성형되는 취입 주형 내로 전달된다.

"재가열 공정"이 예비 성형 블랭크로부터 최종 제품을 생산하는데 사용될 수도 있다. 이러한 공정에서, 직접 사출 성형에 의해 생산된 예비 성형 블랭크는 냉각된 후 저장소에 위치된다. 다음에 블랭크들은 저장소로부터 이동되어 취입 성형 공정에 앞서 재가열된다. 본 발명은 새로운 재가열 공정에 관한 것이다.

재가열 공정은 압출 취입 방법에 비해 많은 장점을 갖는다. 사출 공정 중 발생된 예비 성형 블랭크의 구조적 특징은 공작물의 사출 성형에 이어 일어나는 금속 냉각에 의해 유지된다. 이러한 유익한 구조적 상태는 재가열, 기계적 가공 및 취입 형성에 의해 더욱 향상될 수 있다. 최종 구조적 특성은 최종 제품의 낙하 파괴 저항, 저온 파괴 저항 및 시각적 투명성을 향상시킨다.

재가열 공정을 사용하는 것의 다른 장점은 병, 플라스크, 용기 및 통 등의 충전 및 배출 개구를 갖는 중공체가 제조될 때 밀봉부 형성 구역이 최초의 사출 성형 공정 중에 정밀하게 성형될 수 있으며, 취입 성형 공정 중에 재성형될 필요가 없다는 것이다. 이는 나사가 있는 표면을 제조할 때 특히 중요하다. 이러한 특징의 결과로서, 목부 영역이 중공체의 가장 큰 단면을 가지며 취입 성형 장치에서 성형될 경우에는 중공체의 나머지 부분보다 현저하게 긴 냉각 시간을 필요로 하기 때문에, 취입 성형 시간은 단축될 수 있다.

재가열 방법에서, 사출 성형에 의해 통상적으로 성형된 예비 성형 블랭크는 저장소로부터 이동되어 필요한 취입 성형 온도로 재가열된다. 이는 보통 예비 성형 블랭크를 횡단면 내의 재료의 온도를 포함해서 균일한 온도로 가열하는 적외선 복사 시스템을 따라 블랭크를 운반함으로써 달성된다.

중요한 문제는 예비 성형 블랭크를 전체 단면에 걸쳐 균일하게 가열하는 것이다. 예비 성형 블랭크는 운반되는 동안 그리고 동시에 그의 종방향 축에 대해 회전되는 동안 연속적으로 또는 간헐적으로 가열된다. 그러나, 예비 성형 블랭크는 외부 표면에서만 복사열에 노출되어 단면에 결쳐 온도 구배가 발생된다. 예비 성형 블랭크가 취입 성형될 때 통상 축방향 신장이 발생된다. 예비 성형 블랭크의 재료를 통한 온도가 실질적으로 동일하지 않으면 결과적으로 바람직하지 않은 품질을 갖는 중공체가 제조된다. 예비 성형 블랭크의 내부 표면은 내부보다 더 높은 온도에서 성형된 외부와는 구조적으로 다르다. 예비 성형 블랭크의 내측 부분이 온도가 상대적으로 낮은 채로 취입 성형 공정 중에 변형되면, 제조된 중공체의 강도와 외관에 악영향을 미치는 응력 변형이 내부에서 통상적으로 발생된다.

유럽 특허 제 387 737 A1호에 따르면, 예비 성형 블랭크의 만족할 만한 균일한 가열이 비교적 짧은 시간 내에 제공될 수 있다. 그러한 방법에서, 예비 성형 블랭크는 취입 성형 온도보다 낮은 온도에서 재결정화를 방지하도록 가열된다. 그 다음, 블랭크는 냉각된 후 취입 성형 온도보다 약간 높은 온도로 재가열된다. 그후에, 예비 성형 블랭크의 온도는 균등하게 되거나 또는 어떠한 경우에도 취입 성형 전에 약간 감소한다.

그러나, 이러한 방법은 부분 결정성 중합체 그룹의 재료 처리에는 적합하지 않다. 부분 결정성 중합체 그룹의 대표적인 예는 폴리프로필렌이다. 폴리프로필렌은 여러 가지 양호한 특성을 갖는다. 이는 매우 높은 파괴 강도와, 높은 낙하 강도와, 우수한 투명도와, 다른 합성 수지(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트)에 비해 30% 낮은 비중을 포함한다. 더욱이, 폴리프로필렌은 다른 합성 수지의 약반값에 입수할 수 있다. 게다가, 폴리프로필렌으로 만들어진 합성물은 고온 제품으로 채워지는데 적합하다. 또한, 폴리프로필렌 용기와 그 내용물은 내용물이 충전된 후에 살균될 수 있다. 이는 예를 들어 약품 및 혈장과 같은 제품인 경우에는 중요할 수 있다.

폴리프로필렌과 같은 부분 결정성 합성 수지는 좁은 "처리창(processing window)" 때문에 처리하기가 극히 어렵다. "처리창"은 부분 결정성 합성 수지가 전술한 양호한 특성을 얻기 위해 적절히 처리될 수 있는 한정된 온도 범위에 의해 엄격하게 제한된다. 폴리프로필렌은 예를 들어, ±1℃ 범위 내로 유지되는 매우 특정한 최적 처리 온도를 갖는다.

폴리프로필렌의 처리가 어려운 다른 이유는 성분과 관계가 있다. 폴리프로필렌은 자유 수소 분자를 포함하지 않는다. 자유 수소 분자를 갖는 재료가 가열될 경우 자유 수소 분자는 진동하는 경향이 있어 재료 내의 균일한 온도 분포를 얻는 것을 도와준다. 반대로, 폴리프로필렌을 처리할 때는 전체 열의 거의 모두가 자유 수소 분자에 의한 장점이 없이 전도에 의해 예비 성형 블랭크의 길이를 따라 그리고 그의 단면에 걸쳐 인가되어야 한다.

폴리프로필렌 예비 성형 블랭크를 균일한 방식으로 가열하는데 사용되는데 하나의 방법은 "헤라클레스 방법"으로 알려져 있다. 이러한 방법에서, 폴리프로필렌 예비 성형 블랭크는 긴 시간과 컨베이어 상에서의 비교적 긴 이동 거리에 걸쳐 느리고 조심스럽게 가열된다. 이러한 방법은 블랭크를 비교적 장시간에 걸쳐 연속적으로 가열시킴으로써 예비 성형 블랭크의 단면에서 필요한 균일한 온도에 도달되도록 한다. 보통, 헤라클레스 방법에서 예비 성형 블랭크는 30분 정도의 시간동안 가열된다. 이 기간의 대부분동안, 예비 성형 블랭크 단면을 통한 재료 온도는 균등화된다.

헤라클레스 방법은 결정적인 결점을 갖는다. 공작물을 성형 또는 가열할 때 운전 정지를 피할 수 없다. 운전 정지 시간은 의도적으로 뿐만 아니라 작업자의 제어 한도를 벗어남으로써 일어날 수 있다. 헤라클레스 방법에서 운전 정지가 일어나면 오븐에 남아 있는 예비 성형 블랭크는 종종 과열되어 사용할 수 없게 된다.

전술한 이유 때문에, 특히 폴리프로필렌과 같은 부분 결정성 합성 수지를 포함하는 합성 수지를 처리하는데 성공적으로 사용될 수 있는 재가열 방법이 필요하다. 그러나, 이러한 재가열 방법은 부분 결정성 재료와 비결정성 재료 모두를 포함할 수 있는 상이한 재료들의 다중층으로 된 예비 성형 블랭크를 또한 처리할 수 있어야 한다. 더욱이, 재가열 방법이 현저하게 감소된, 바람직하게는 단지 몇 분의 필요 처리 시간을 갖는 것이 유익하고, 예를 들어 5분의 총 처리 시간이 이상적이다.

본 발명의 중요한 목적 중 하나는 합성 수지와, 넓은 범위의 부분 결정성 합성 수지 특히 모든 다양한 형태의 폴리프로필렌을 처리하기 위한 재가열 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 중요한 목적은 부분 결정성 재료 및 비결정성 재료 모두로 구성될 수 있는 다중층 재료의 예비 성형 블랭크를 처리하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 총 온도 처리 시간이 약 5분인 합성 수지와 부분 결정성 합성 수지를 위한 재가열 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 예비 성형 블랭크는 컨베이어 체인 연결된 홀더 맨드릴상에 위치된다. 예비 성형 블랭크는 컨베이어의 체인에 의해 이동되며 컨베이어 체인 상에 최초로 수납된 예비 성형 블랭크의 온도가 전 영역에서 균일하게 균등화되는 균등화 섹션을 따라 운반되는 동안에 회전된다. 예비 성형 블랭크는 교번 냉각/가열 및 온도 균등화 스테이지를 제공하는 가열/냉각 스테이션을 따라 이송된다. 예비 성형 블랭크는 가열/냉각 스테이션을 따라 이송될 때 취입 성형 온도로 증가된 온도를 갖는다. 이 스테이션의 끝단에서, 온도는 예비 성형 블랭크의 길이를 따라 그리고 그의 단부에 걸쳐 고려할 때 균등하게 분포된다. 예비 성형 블랭크는 다음에 냉각 및 가열 스테이션에서 제조된 예비 성형 블랭크의 상태를 안정시키는 표면 처리 및 템퍼링 스테이션으로 이송되어, 단면에 걸쳐 완전한 온도 균등화가 보장된다.

본 발명은 2개의 밀착 인접한 예비 성형 블랭크의 컨베이어 라인이 동일하게 처리되어 이후에 필요한 중공체를 형성하기 위해 취입 성형 장치에 의해 처리되는 다중 생산 라인을 구현할 수 있다. 사용되는 예비 성형 블랭크는 각각의 생산 라인상의 크기 및/또는 형상에 대해 동일하거나 또는 상이할 수 있다.

본 발명에 따르면, 초기 균등화 스테이션은 생산 라인의 개시부에 제공된다. 예비 성형 블랭크는 가열/냉각 스테이션으로 도입되기 전에 균등화 스테이션을 따라 이동될 때 수직 축에 대해 회전된다.

예비 성형 블랭크는 전 공정을 통해 수직 축에 대해 회전된다. 이러한 방식으로, 아주 작은 역 온도 구배까지도 방지되어 실질적으로 균일한 온도가 예비 성형 블랭크의 외주부 둘레에서 달성된다. 예비 성형 블랭크의 자동 회전은 예비 성형 블랭크의 크기 및 형상에 따라 광범위한 각속도를 제공하도록 조절될 수 있다.

다중 생산 라인이 제공될 때, 각각의 생산 라인은 각각의 회전 구동부를 가질 수 있다. 더욱이, 예비 성형 블랭크의 회전 방향은 컨베이어 체인의 이동 방향과 일치한다.

예비 성형 블랭크를 회전시키기 위한 다양한 기구는 이미 공지된 기술이다. 그러나, 유사한 기구가 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어 1950년 8월 15일자 체놀트의 미국 특허 제2,519,177호, 1950년 5월 16일자 헬메의 미국 특허 제2,508,259호, 1970년 10월 16일자로 로웨의 미국 특허 제4,171,041호 및 1989년 5월 23일자 하토리의 미국 특허 제4,832,173호 등을 주목해야 한다.

가열/냉각 스테이션에서, 적외선 복사 수정 로드가 수평 또는 수직 배치로 선택적으로 장착된 가열 블록이 제공된다. 적외선 복사 수정 로드의 수량은 처리되는 예비 성형 블랭크의 크기 및 형상에 따라 역시 변할 수 있다. 더욱이, 적외선 복사 수정 로드의 방향은 각각의 가열 블록 내에서 변할 수 있고, 수평 또는 수직의 적외선 복사 수정 로드가 설치될 수 있다.

따라서, 각각의 가열 블록의 온도 출력 및 로드 분포는 가열 로드의 수량 및 방향을 변경시킴으로써 상당히 변할 수 있다.

본 발명에 따르면, 회전하는 예비 성형 블랭크가 차례대로 가열 블록들을 지나서 이동되는 동안, 예비 성형 블랭크는 한쪽 측면(컨베이어 체인의 외측)에서는 가열되고 동시에 대향 측면(컨베이어 체인의 내측)에서는 냉각된다. 반사기는 가열 블록에 대향해서 컨베이어 체인의 내측에 위치된다. 반사기는 온도 조절 공기의 공급원에 연결되고 예비 성형 블랭크가 반사기를 지나서 운반될 때 예비 성형 블랭크에 닿는 냉각 공기의 출구를 제공하며, 예비 성형 블랭크가 냉각되는 정도가 조절될 수 있다. 냉각 공기는 반사기를 냉각시키고 예비 성형 블랭크의 외부 표면이 과열되는 것을 방지하도록 작용한다. 공기 냉각은 구멍, 슬롯 또는 적절히 제공된 다른 천공부를 거쳐 반사기들을 통해 제공된다.

본 발명의 중요한 특징은 회전하는 예비 성형 블랭크가 컨베이어의 한쪽 측면 상의 복사 열원으로부터 가열되는 동시에 다른 측면에서는 배출된 공기에 의해 냉각되는 것이다. 이러한 공정은 회전하는 예비 성형 블랭크의 전체 단면의 온도를 정확하게 사전 설정된 취입 성형 온도로 성공적으로 증가시킬 수 있으며, 폴리프로필렌은 과열에 매우 민감하다. 개별 영역, 즉 예비 성형 블랭크의 단면부는 1회전 중에 가열을 위해 노출되므로 예비 성형 블랭크는 최초 회전의 개시 때 가열 블록의 가열 로드로부터 복사되는 열을 받고, 따라서 표면 영역이 처음으로 가열된다. 결국, 예비 성형 블랭크가 계속 회전됨에 따라, 가열 로드로부터의 열 복사에 의해 생긴 블랭크의 온도 증가는 공기 냉각에 의해 단계적인 방식으로 계속 경감된다. 따라서, 예비 성형 블랭크 재료의 온도 증가는 실제로 예비 성형 블랭크의 각각의 회전에서 발생하는 공기 냉각에 의해 조절된다. 동일한 영역은 연속적으로 회전될 때 영역 상에 교대로 작용하는 냉각 및 열 복사에 의해 발생된 온도 증가의 미소한 열 증분을 유지한다. 이 공정은 예비 성형 블랭크의 전체 온도를 점진적으로 그리고 균일하게 증가시킨다. 이렇게 얻어진 증가된 온도는 예비 성형 블랭크의 외부 표면에 집중되는 것이 아니라 블랭크의 단면 내로 천천히 그리고 효과적으로 전달되고, 따라서 공정이 계속됨에 따라 온도가 예비 성형 블랭크 재료를 통해 거의 균등하게 유지되도록 수용된다.

가열 블록을 통해 예비 성형 블랭크로 전달된 열 에너지는 시스템의 구성 요소 전체에 분포되고, 블랭크의 표면에 영향을 미치지 않고 통과한 열 에너지의 전달, 블랭크의 내부에 전달된 열 에너지의 흡수, 및 블랭크 표면으로 복사된 열에너지의 전도를 통해서 예비 성형 블랭크에 작용한다. 본 발명에 따라 처리된 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 부분 결정성 재료를 통과하는 열 에너지의 전달은 실제로 0이다. 블랭크에 수용된 전도에 의한 열 에너지는 흡수에 의한 열에너지 보다 크다. 다시 말하면, 예비 성형 블랭크에 의해 수용된 대부분의 열 에너지는 예비 성형 블랭크로의 열 복사 및 열 전도에 의해 제공된다. 그러므로, 필요한 온도로 증가되어야 하는 합성 수지의 내부 온도에 대해 일정 기간의 시간이 필요하다. 본 발명에 따라 제공된 냉각 공기는 바람직하지 않은 높은 온도가 예비 성형 블랭크의 표면 상에서 발생하는 것을 방지하여, 열전도가 표면 상에서 부적절하게 증가되지 않으면서 재료의 온도를 점진적으로 상승시킨다.

본 발명에 따른 방법의 최종 단계는 가열된 공기가 밀폐된 공간 내에서 순환하는 표면 처리 및 템퍼링 챔버를 포함한다. 챔버는 공기가 예비 성형 블랭크를 수납 및 방출하기 위한 입구 및 출구 경로를 통해서만 방출될 수 있는 실질적인 밀폐체를 포함한다. 가열 공기 공급은 표면 처리 및 템퍼링 챔버 내에서 공기를 순환시키도록 그리고 예비 성형 블랭크의 외부 표면에 인접하게 공기를 유도하도록 제공된다. 이러한 순환 공기의 양 및 주요한 물리적 변수는 필요하고 바람직한 정도로 조절 가능하다. 챔버의 온도를 필요하다면 제공된 순환 공기의 양 및 온도에 따라 변경될 수 있다. 공기 배출은 충분한 공기가 동일한 목적을 이루기 위해 예비 성형 블랭크용 입구 및 출구로부터 배기되기 때문에 반드시 필요한 것은 아니다.

본 발명에 따르면, 가열 스테이지들 사이에 위치된 균등화 스테이지들과 표면 처리 및 템퍼링 챔버를 구비한 보충 스테이지와 조합된 열 복사원에 대향한 측면으로부터 예비 성형 블랭크가 회전함에 따라 예비 성형 블랭크를 냉각시키는 것과 동시에 일정간격으로 적외선 가열 블록을 가지고 예비 성형 블랭크를 가열시키는 것의 조합은, 매우 짧은 시간 내에 사전 설정된 정확한 취입 성형 온도를 달성하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 5분 내에 필요한 정확한 취입 성형 온도를 얻는 것은 드문 일이 아니다. 또한, 필요한 취입 성형 온도의 분포는 전체 예비 성형 블랭크, 즉 전체 단면에 걸쳐 균일하다.

균등화 스테이지와 표면 처리 및 템퍼링 챔버와 적외선 가열의 조합은 예비 성형 블랭크 내의 균등화된 온도를 보장할 뿐만 아니라 외부의 악영향에 대해 예비 성형 블랭크를 보호한다. 표면 처리 및 템퍼링 챔버의 실질적인 밀폐체는 또한 외부 환경으로의 열 에너지의 부적절한 발산 없이 예비 성형 블랭크의 열 용량의 균일한 분포에 기여하게 된다.

컨베이어 체인을 사용하는 장치가 의도적으로 또는 다른 이유로 정지되는 것은 항상 가능하다. 그러나, 가열 장치가 즉시 분리되더라도, 예비 성형 블랭크는 가열 장치 내에 축적된 열에 의해 여전히 과열될 수 있다. 이는 예비 성형 블랭크를 손상시킨다. 그러나, 본 발명에 따르면, 예비 성형 블랭크의 공기 냉각과 조합해서 컨베이어 체인의 전진 속도와는 관계없이 예비 성형 블랭크의 회전 속도를 개별적으로 조정함으로써 예비 성형 블랭크가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

컨베이어 체인의 복귀부를 냉각시키기 위해 본 발명에서는 적절한 냉각 시스템이 마련되는데, 이에 대해서는 공지되어 있으므로 더 이상 설명하지 않는다.

1991년 11월 19일자 미국 특허 제5,066,222호가 본 발명과 관련이 있으며, 따라서 본원의 명세서에 참조하였다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 설명한다.

본 발명의 방법 및 장치를 도시한 도면에 의하면, 예비 성형 블랭크의 2개의 인접한 제조라인이 번갈아 가열되어 중공체를 형성하도록 처리되는 이중 제조 라인(I, II)이 도시되어 있다.

사출 성형에 의해 제조된 후에 저장소 내에 위치되는 예비 성형 블랭크(1)는 공급 라인(2)를 거쳐 제조 라인(I, II)으로 도입된다. 공급 라인(2)으로부터 공급된 예비 성형 블랭크(1)는 예비 성형 블랭크(1)의 유지 수단인 홀더 맨드릴(3)에 의해 수납되도록 결합된다. 예비 성형 블랭크(1)를 운반하기 위한 컨베이어 수단인 도면에 점선으로 도시된 컨베이어 체인(4)에 장착되는 개별 홀더 맨드릴(3)들 사이에 통상 동일한 간격이 있다. 컨베이어 체인(4)은 화살표(A) 방향으로 이동하여 제조 라인(I, II)에서 열처리된 예비 성형 블랭크(1)를 수납함과 아울러 파지 수단을 형성하는 설부 부재(tongue member: 5, 5')를 향해 예비 성형 블랭크(1)를 이동시킨다. 설부 부재(5, 5')는 예비 성형 블랭크(1)를 제조라인(I, II)으로부터 제거하여 이를 (도시되지 않은) 취입 성형 장치 내로 공급한다. 예비 성형 블랭크(1)를 지지하는 홀더 맨드릴(3)은 연속 회전하고, 이에 의해 예비 성형 블랭크(1)를 컨베이어 체인(4)에 의해 형성된 경로를 따라 이송되는 동안 그들의 종방향 축을 중심으로 회전시킨다.

예비 성형 블랭크(1)는 초기에 수직 축을 중심으로 회전되고 이들의 온도가 균등화되는 예비 스테이션(7)을 따라 이송된다.

예비 성형 블랭크(1)는 예비 스테이션(7)을 통해 이송된 후에 경로의 약 70 내지 80%를 형성하는 가열 및 냉각 스테이션(24)으로 도입된다. 스테이션(24)은 보통 일련의 가열/냉각 및 균등화 스테이지를 포함한다. 도시된 실시예에서, 이들 스테이지는 각각의 제조라인(I, II) 상에 3개의 가열 블록과 2개의 균등화 섹션을 포함한다. 제조 라인(I) 상에서, 가열 블록은 도면 부호 6, 10 및 13으로 그리고 균등화 섹션은 도면 부호 9 및 12로 도시되어 있다. 제조 라인(II) 상에서, 가열 블록은 도면 부호 6', 10' 및 13'으로, 균등화 섹션은 도면 부호 9' 및 12'으로 도시되어 있다.

다수의 반사기(8, 11, 14)로부터 제조 라인(I, II)의 대향 측면들 상에 각각 위치된 가열 블록(6, 6', 10, 10', 13, 13')은 가열 요소를 형성하는 수평 또는 수직 적외선 복사 수정 로드들이 끼워질 수 있다. 도시된 실시예에서, 가열 블록(6, 6', 10)은 수평으로 배열된 가열 로드(15, 15', 15a)를 각기 갖는다. 가열 블록(10', 13, 13')은 수직으로 배열된 가열 로드(16a, 16, 16')를 각기 갖는다.

가열 블록 및 컨베이어 체인에 대한 가열 로드의 방향은 수직 또는 수평을 취하거나 (또는 이들 모두가 두 세트의 로드를 수용하도록 된 삽입 장착부를 갖는다. 즉, 가열 블록들은 컨베이어 체인에 대해 수직 방향으로 일 세트의 로드를 수납하기 위한 장착 부재와, 컨베이어 체인에 대해 수평 방향으로 또 다른 세트의 로드를 수납하기 위한 구정구를 갖는다.) 또한, 각각의 가열 블록 내에 설치된 가열 로드의 수량은 출력 온도를 미세하게 조정하도록 선택적으로 변경시킬 수 있다.

본 발명의 가열 블록들은 그 높이를 조정하기 위한 조정 수단에 의해 선택적으로 상승 및 하강될 수 있으며, 상기 가열 블록들 사이의 간격은 스페이싱 수단에 의해 조정될 수 있다. 상기 조정 수단 및 스페이싱 수단은 다양한 기구에 의해 형성될 수 있다.

가열 블록(10, 10')과 가열 로드(15a, 16a)를 포함하는 중간 섹션(24)은 가열 로드가 수평 및 수직 방향으로 도시되어 있으나, 방향들은 예시적이다. 이들은 처리되는 작업물의 크기 및 형상을 고려해서 필요한 열 출력에 따라 변화될 수 있다.

반사기(8, 11, 14)는 공기로 냉각된다. 유사하게, 두 세트의 중간 반사기(18, 19)도 공기로 냉각된다. 공기 냉각부는 냉각 공기의 공급원에 연결되며, 냉각 공기의 유동은 반사기에 마련된 개구, 구멍, 슬롯 및 천공부 등을 통해서 그로부터 외측 방향으로 통상 유동된다. 각각의 반사기를 통해 유도된 공기의 양과 속도, 습도 및 온도는 예비 성형 블랭크를 냉각시키는 능력이 조정되도록 장치에 의해 적절하게 제어되는 변수이다.

각각의 반사기(8, 18, 11, 19, 14)는 격벽에 의해 서로 분리된다. 도면에는 하나의 격벽(17)이 도시되어 있다. 격벽(17)은 반사기(8)를 반사기(18)로부터 분리시킨다.

격벽들은 효과적으로 챔버를 형성해서 반사기로부터의 냉각 공기 유동이 대응하는 대향 가열 블록을 향해 유도된다. 가열 블록(6, 6', 10, 10', 13, 13')으로부터 복사된 열 에너지는, 가열 블록과 가열 블록으로부터 제조 라인의 대향 측면에 위치한 반사기 사이에 위치된 예비 성형 블록(1)만을 향해서 내향으로 유도된다. 격벽들은 가열 스테이지로부터 균등화 스테이지(9, 12)로 방출될 수 있는 열에너지를 제한한다. 이러한 방식으로, 균등화 스테이지(9, 12)는 더 효율적으로 냉각되며, 따라서 예비 성형 블랭크(1)를 냉각시킬 수 있다.

예비 성형 블랭크(1)는 가열 및 냉각 스테이션(24)을 통과한 후에 경로의 약 20 내지 30%를 형성하는 표면 처리 및 템퍼링 스테이션(25)으로 도입된다. 표면 처리 및 템퍼링 스테이션(25)은 예비 성형 블랭크(1)가 템퍼링되어 강해진 표면을 제공받는 거의 전체적으로 한정된 체적을 둘러싸는 템퍼링 챔버(20)를 포함한다. 가열 공기는 공기 공급 라인(21)을 통해 표면 처리 및 템퍼링 챔버(20) 내로 주입 된다. 챔버(20) 내에 수납되는 가열 공기의 온도 및 양은 챔버 내부의 공기 온도가 제어되도록 조정 가능하다. 챔버의 바닥부는 (도시되지 않은) 컨베이어 체인 덮개에 의해 형성된다. 바닥부와 상부 보호 커버와 측면 및 단부들은 챔버(20)를 대체로 둘러싼다. 입구(22)는 각각의 컨베이어 체인(4)용 최종 가열 블록(13, 13')에 인접한 챔버(20)의 단부 상에 제공된다. 출구(23) 또한 각각의 컨베이어 체인(4)용 성부 부재(5, 5')에 인접한 대향 단부 상에 제공된다. 입구(22) 및 출구(23)는 예비 성형 블랭크(1)가 이들을 통해 챔버(20) 내로 이동될 수 있도록 치수가 조정된다. 공기 배기는 공기가 입구(22) 및 출구(23)를 통해 챔버(20)로부터 방출되므로 보통은 필요하지 않다.

작동 시에, 예비 성형 블랭크(1)는 제어된 회전 가능한 홀더 맨드릴(3) 내에 장착되도록 공급 라인(2) 상의 예비 성형 블랭크 공급원으로부터 수납되어 컨베이어 체인(4)에 의해 연속적으로 이동되는 동시에 맨드릴(3)에 의해 회전하게 된다. 양호하게는, 도면에 도시된 것처럼 상부 컨베이어 체인(4) 상의 예비 성형 블랭크(1)는 반시계 방향으로 회전되고 하부 컨베이어 체인(4) 상의 예비 성형 블랭크(1)는 반대 방향으로 회전된다. 맨드릴(3)에 의한 예비 성형 블랭크(1)의 회전 각속도 및 회전 방향은 선택적으로 그리고 개별적으로 제어 가능하다. 예비 성형 블랭크(1)는 먼저 가열 스테이지(6, 6')내로 이동되며, 동시에 이들은 반사기(8)로부터 방출되어 통상 외측 방향으로 유동하는 제어된 냉각 공기를 받는다. 따라서, 예비 성형 블랭크(1)는 연속적으로 회전되는 동안에 한쪽으로부터 가열되고 다른 쪽으로부터는 냉각된다. 가열 및 냉각의 정도는 예비 성형 블랭크(1)의 온도가 점진적으로 천천히 상승되지만 예비 성형 블랭크(1)의 표면 온도가 사전 설정된 온도 이상으로 증가되지 않도록 제어된다.

예비 성형 블랭크(1)는 맨드릴(3)에 의해 회전되는 동안에 컨베이어 체인(4)에 의해 연속적으로 이동되며 반사기(18) 내의 슬롯을 통해 제어된 온도를 갖는 공기를 계속적으로 수용하는 균등화 섹션(9, 9')에 수납된다.

예비 성형 블랭크(1)는 도면에 도시된 바와 같이 컨베이어 체인(4) 상의 좌측으로 연속적으로 이동하며 블랭크들이 가열 블록(10, 10')과, 제어된 온도와 예비 성형 블랭크(1)에 대한 냉각 효과를 갖는 공기가 통상 외측 방향으로 방출되는 반사기(11) 사이를 통과할 때 다시 점진적으로 증가되는 온도를 갖는다. 예비 성형 블랭크(1)는 여전히 회전되면서 반사기(19)를 포함하는 균등화 섹션(12, 12')을 연속적으로 통과한다. 이러한 균등화 섹션은 더 높은 온도라는 것을 제외하고는 균등화 섹션(9, 9')과 동일한 기능을 수행한다. 다음으로 예비 성형 블랭크는, 블랭크의 온도가 취입 성형에 필요한 온도까지 증가되는 가열 블록(13, 13')과 반사기(14)를 포함하는 가열/냉각 스테이지를 통과하고, 상기 취입 성형에 필요한 온도는 최종 가열/냉각 스테이지에서 도달되지 않는다면 챔버(20)에서 가열 공기 공급원(21)으로부터의 가열 공기의 순환의 결과로서 얻어진다.

마지막으로, 예비 성형 블랭크(1)가 설부 부재(5, 5')에 의해 취입 성형 장치 내로 이송될 때, 예비 성형 블랭크는 최종 제품을 고려하여 취입 성형 작업에 대하여 균일한 소정의 온도에 있게 된다. 이러한 온도는 가열 블록 내의 가열 로드의 개수 및 방향과, 온도와, 제공된 냉각 공기의 특성을 포함하는, 도면에 도시된 장치를 적절하게 조정함으로써 얻어지고, 예비 성형 블랭크(1)의 온도는 점진적으로 증가되고 열 에너지는 온도가 상승함에 따라 예비 성형 블랭크를 통하여 균일하게 확산된다. 설명한 방법을 사용하는 장치에서 예비 성형 블랭크(1)의 온도를 취입 성형을 위해 필요한 소정의 온도까지 상승시키도록 적절하게 조정된 전 공정은 약 5분 이상이어서는 안된다. 양호하게는, 맨드릴(3)는 제조 라인이 어떤 이유에 의하여 정지되는 경우에도 예비 성형 블랭크(1)가 동일한 온도에서 유지될 수 있고 필요하다면 회전하는 예비 성형 블랭크 상에 반사기로부터 방출된 공기에 의하여 천천히 냉각되도록 독립적으로 회전 가능하다.

예비 성형 블랭크가 견딜 수 있는 증가된 온도차가 블랭크의 물리적 및 화학적인 특성에 좌우되는 것은 당업자에게 자명하다. 따라서, 장치의 작동자는 예비 성형 블랭크의 수직 영역의 표면 상에서 얻어진 최고 온도와 예비 성형 블랭크의 임의의 주어진 회전 시에 발생된 최하 온도 사이의 차이가 예비 성형 블랭크의 모든 단면에 걸쳐 발생된 온도 구배를 고려하여 예비 성형 블랭크의 물리적 및/또는 화학적 특성에 악영향을 미치는 온도 차이보다 작도록 장치를 조정해야 한다.

본 발명에 대하여 기술하였지만, 다음의 특허 청구의 범위 내에서의 다른 변형과 변경이 가능함을 이해하여야 한다.

Claims (14)

1. 가열 및 냉각 스테이션을 통해 운반되고 이어서 예비 성형 블랭크를 중공 제품으로 팽창시키기 위한 취입 성형 장치로 도입되는 사출 방법에 의하여 제조된, 부분 결정성 합성 수지의 냉간 예비 성형 블랭크의 가열 제어 방법에 있어서,

   a) 예비 성형 블랭크를 운반하기 위한 컨베이어 수단에 의해 형성된 경로를 따라 예비 성형 블랭크를 운반하는 동안 상기 예비 성형 블랭크를 회전시키는 단계와,

   b) 예비 성형 블랭크를 상기 경로를 따라 연속적으로 이동시키는 동안 상기 경로의 한쪽 측면에서 상기 예비 성형 블랭크를 가열하고 동시에 상기 경로의 대향 측면에서는 상기 블랭크를 냉각시키는 단계와,

   c) 예비 성형 블랭크를 상기 경로를 따라 연속적으로 이동시키는 동안 밀폐 공간 내에 포함된 가열 공기에 상기 예비 성형 블랭크를 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 결정성 합성 수지의 냉간 예비 성형 블랭크의 가열 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 경로를 따라 상기 예비 성형 블랭크의 선형 속도와 독립적인 속도(rpm)로 상기 예비 성형 블랭크를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 결정성 합성 수지의 냉간 예비 성형 블랭크의 가열 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 단계 b) 동안에 상기 예비 성형 블랭크의 각 회전에 대하여 가열 및 냉각의 한도를 조절함으로써 상기 블랭크의 온도를 점진적으로 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 결정성 합성 수지의 냉간 예비 성형 블랭크의 가열 제어 방볍.
4. 부분 결정성 수지의 예비 성형 블랭크의 가열 제어 장치에 있어서,

   a) 직선 경로를 따라 상기 예비 성형 블랭크를 이송하는 기능을 수행하는 적어도 하나의 컨베이어 수단과,

   b) 수직 축을 중심으로 상기 예비 성형 블랭크를 장착시키고 독립적으로 회전시키는 기능을 수행하는 유지 수단과,

   c) 상기 컨베이어 수단을 따라 서로로부터 이격되어 가열 요소를 갖는 가열 블록을 포함하는 가열 및 냉각 스테이션으로 상기 예비 성형 블랭크가 회전 및 이동되는 상기 경로를 따라 배열된 온도 균등화 스테이션과,

   d) 가열 공기가 내부에서 상기 예비 성형 블랭크에 인접해서 순환되는 밀폐체를 포함하고 상기 경로 상에 입구 및 출구를 갖는 표면 처리 및 템퍼링 스테이션과,

   e) 상기 컨베이어 수단으로부터 취입 성형 장치로 상기 예비 성형 블랭크를 이송하기 위한 파지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 가열 블록 내에 수직으로 또는 수평으로 선택적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 가열 요소는 적외선 열 에너지를 발생시키기 위한 가열 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제4항에 있어서, 가열 블록 내의 상기 가열 요소의 수량이 선택적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 경로에 대하여 상기 가열 블록의 높이를 선택적으로 조정하기 위한 조정 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제4항에 있어서, 상기 가열 블록들 사이의 거리를 선택적으로 변화시키기 위한 스페이싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제4항에 있어서, 상기 가열 블록은 상기 경로에 대해 수직 방향으로 가열 요소를 수납하기 위한 장착 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제4항에 있어서, 상기 가열 블록은 상기 경로에 대해 수평 방향으로 가열 요소를 수납하기 위한 고정구를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제4항에 있어서, 상기 가열 블록을 향해 배치된 냉각 공기 출구가 대응 가열 블록으로부터 대향하여 상기 경로를 따라 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제4항에 있어서, 온도 균등화 스테이지는 상기 가열 블록들 사이의 경로 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 제4항에 있어서, 상기 경로의 약 70 내지 80%는 상기 가열 및 냉각 스테이션을 포함하고, 상기 경로의 약 20 내지 30%는 표면 처리 및 템퍼링 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.