KR100282134B1 - 다층 용기 - Google Patents

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KR100282134B1
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layer
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inner layer
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윌리암 에이. 슬라트
리차드 씨. 다르
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윌리암 씨. 영
플라스티팍 패캐징, 인크.
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Abstract

다층 용기를 형성하기 위한 압출 다층 예비 성형물(10)은 용기의 상부를 형성할 수 있는 제1 두께를 갖는 상부(12), 상기 제1 두께보다 두터운 부분으로서 용기의 중간 몸체부를 형성할 수 있는 제2 두께를 갖는 중간부(14), 상기 제2 두께보다 두터운 부분으로서 용기의 기저부를 형성할 수 있는 제3 두께를 갖는 기저부(18)를 포함한다. 상기 예비 성형품의 부분들은 적합하게는 내층 및 장벽층으로 형성되고, 상기 층들은 상기 예비 성형물 및 사출 성형된 외층을 형성하도록 동시 압출된다. 한 실시예에서, 상기 내층은 장벽층 및 외층의 상부 모서리를 덮는 립을 포함한다. 상기 다층 용기는 따라서 상기 예비 성형물을 취입 성형함으로써 형성될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
다층 용기
[발명의 배경]
본 발명은 용기 및 용기 예비 성형물에 관한 것으로, 특히, 다층 용기 및 예비 성형물에 관한 것이다.
다층 용기는 일반적으로 각 층에 다른 재료를 사용할 수 있도록 제작되며, 각각의 재료는 층의 특별한 기능을 수행하도록 제작된 특별한 특성을 갖는다. 다층 용기는 다음의 장치 및 방법에서 나타난 바와 같은 다양한 방법으로 제작된다.
예를 들어, 미국 특허 제4,741,936호에서는 다층 폴리에스테르 병에 사용하기 위한 박층 예비 성형물을 제시하고 있다. 예비 성형물을 형성함에 있어, 처리 방법은 주로 에틸렌 테레프탈레인 유니트로 이루어진 폴리에스테르 내외층 및 내층과 외층 사이에 삽입된 산소막 수직 중간층을 갖는 파이프를 동시 압출하는 것에 의해서 형성하는 단계를 포함한다. 또한 적합하게는 접착 수지가 모든 2개의 인접층 사이에 개재된다. 다층 파이프의 층의 두께는 균일한 크기로 된다. 예비 성형물을 형성하는 방법은 용융층 파이프의 외부를 물과 접촉시켜서 냉각시키고 동시에 내부를 냉각시키기 위해서 불활성 가스를 파이프의 내부로 도입시키는 단계를 포함한다. 파이프는 후에 다층 인발 병으로 인발 형성된다. 미국 특허 제4,741,936호에 개시된 다층 병은, 여러 가지 기능을 위한 여러 가지 특성을 갖는 다수의 층을 포함하지만, 병의 특정 부분 및 특정 층에서 두께 변화를 일으키기 위한 어떠한 방법이나 장치도 제시하고 있지 않다. 따라서, 병의 각 부분에서의 두께는 다른 부분에서와 동일한 두께로 그럴듯하게 제한되며, 따라서 용기의 사용도를 감소시킨다.
미국 특허 제4,646,925호에서는 사출 성형에 의해서 형성된 병을 인발 형성하기 위한 다층 예비 성형물을 개시하고 있다. 예비 성형물은 개방 단부를 갖는 목부 및 리드(lid) 부재와 결합하기 위한 부분을 포함한다. 이것은 또한 인발되는 두터운 배럴부 및 밀폐된 기부를 포함하고, 목부 및 기부와 배럴부의 내벽은 열가소성 폴리에스테르로 일체 형성된다. 가스 막 열가소성 수지로 이루어진 얇은 중간층은 병의 내벽과 기부 상에 형성되어서 중간층의 상단부는 목부의 바로 아래 지점까지 연장된다. 열가소성 폴리에스테르의 외층은 외층이 중간층을 덮을 수 있는 위치 관계로 형성된다. 결합부는 외층과 목부 바로 아래의 목부 사이의 중간층에 직접 형성된다. 예비 성형물이 사출 성형에 의해서 형성되며, 두께 변화는 직접적으로 주형의 형상에 의존하게 된다. 따라서, 신규한 주형이 형성되어서 다른 기능을 용이하게 하기 위한 두께 변환에 대한 자유도를 감소시키게 된다면 특별한 두께 설계가 형성되지 않을 수 있다. 용기들의 다른 부분들은 다른 기능을 수행하기 때문에, 기 기능에 의존해서 특별한 부분에서의 두께를 변환시키는 것이 때로는 바람직하다. 예를 들어, 용기의 어떤 부분이 전체 용기를 지지하는 데 사용되는 곳에서 벽 두께를 더 두텁게 하면 강도가 강화될 수 있다. 그렇지만, 이와 같은 부가적인 두께는 사용 재료의 소정의 가요성, 투명성 및 효율성과 같은 인자로 인해서, 측벽과 같은 용기의 다른 부분에서는 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 단층 및 다층 용기에서, 용기의 여러 부분에서 여러 층의 두께를 변화시키는 것이 바람직할 수 있다.
미국 특허 제3,869,056호에서는 다층 공동 플라스틱 용기를 제시하고 있다. 제시된 용기는 내부 열가소성층 및 외부 가압 성형층을 갖는다. 용기는 또한 일체형 개방 목부 또는 림 부분을 가지며 목부 및 림 부분에서의 층 두께는 용기의 나머지 부분에서의 층 두께보다 크다. 용기의 상단부에서, 용기의 내층은 목부 또는 림 부분에서 용기의 외층과 겹친다. 본 발명은 용기의 나머지 부분과 비교해서 목부에서 두께가 변하는 용기를 제시하는 반면, 이와 같은 여러 가지 두께는 다른 부분에는 적용되지 않는다.
따라서, 용기 제작 분야에서는, 용기의 특별한 부분의 기능을 보조하기 위해 고정밀 두께 변환성을 갖는 복수의 재료층을 구비한 예비 성형물과 용기 및 동일한 것을 달성하기 위한 방법이 요구되고 있다.
[발명의 목적]
본 발명의 주요 목적은 적어도 한 층이 용기의 여러 부분에서 다양한 두께를 갖는 다층으로 형성된 예비 성형물과 용기 및 이를 형성하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 재활용이 무척 편리한 용기를 형성하기 위한 예비 성형물과, 용기 및 이를 형성하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내층이 재료 절감 목적을 위해서 최소의 두께이지만 여러 가지 기능을 수행하기 위해 용기의 여러 부분에서 다양한 두께로 된 다층 예비 성형물과 용기 및 이를 형성하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각각의 층이 장막층, 내용물 접촉층, 및 외층과 같이 특별한 기능을 갖는 예비 성형물과 용기 및 이를 형성하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적들은 다층 용기를 형성하기 위한 본 발명의 다층 예비 성형물 및 이를 형성하기 위한 방법에 의해서 달성되며, 예비 성형물은 용기의 상부를 형성하도록 만들어진 제1 두께를 갖는 상부를 포함하는 압출된 내층을 포함한다. 내층은 또한 제1 두께보다 두터운 제2 두께를 갖는 압출된 중간층을 포함한다. 중간층은 상부에 인접하며 용기의 중간부를 형성하도록 만들어진다. 내층은 또한 제2 두께보다 두터운 제3 두께를 갖는 압출된 기부를 포함한다. 기부는 중간부에 인접하며 용기의 기부를 형성하도록 만들어진다. 예비 성형물은 또한 사출 성형된 외층을 포함한다. 한 실시예에서, 예비 성형물은 장벽 및 내층이 동시 압출되는 재료의 장벽층을 포함한다. 한 실시예에서, 내층은 장벽층 및 외층의 상단부와 겹치는 립(lip)을 포함한다.
다층 예비 성형물을 형성하기 위한 방법은 재료 두께 조절 수단을 갖는 압출수단을 제공하는 단계와, 압출 수단에 의해서 적어도 재료의 제1 층을 압출하고 공동을 형성하는 예비 성형물 라이너(liner)를 형성하는 단계와, 예비 성형물의 길이를 따라서 압출하는 단계 동안에 사실상 두께 조절 수단에 의해서 라이너의 두께를 변화시키는 단계를 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 예비 성형물 라이너를 사출 주형에 삽입시키는 단계와, 제1 층에 인접한 재료의 다른 층을 사출 성형하는 단계와, 예비 성형물의 외벽을 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 재료 두께 조절수단을 상부의 제1 폭을 얻을 수 있도록 조절하는 단계와, 제2 폭이 제1 폭보다 두터운 중간부의 제2 폭을 얻을 수 있도록 재료 두께 조절 수단을 조절하는 단계와, 제3 폭이 제2 폭보다 두터운 중간부의 제3 폭을 얻을 수 있도록 재료 두께 조절 수단을 조절하는 단계를 포함한다.
상술한 예비 성형물에 의해서 형성된 용기는 적어도 재료의 외층 및 내층으로부터 형성된 상부 벽부를 포함하며, 이때 재료의 내층은 상부 벽부에서 제1 두께를 갖는다. 용기는 또한 재료의 적어도 외층 및 내층으로부터 형성된 중간 벽부를 포함한다. 재료의 내층은 상부 벽부에서 제1 두께보다 얇은 중간 벽부의 제2 두께를 가지며 중간 벽부는 상부 벽부에 인접해서 위치된다. 용기는 또한 재료의 적어도 외층 및 내층으로 형성된 발이 있는 기부 벽부를 포함한다. 재료의 내층은 기부 벽부에서 중간 벽부의 제2 두께보다 두터운 제3 두께를 가지며 기부 벽부는 중간 벽부에 인접하도록 배치되며 용기를 지지하도록 만들어진다.
용기 형성을 위한 방법은 예비 성형물을 형성하기 위한 상술한 단계와 함께, 예비 성형물을 압출하는 동안에 또는 바로 다음에 예비 성형물을 취입 성형하는 단계를 포함한다. 그후, 예비 성형물은 용기의 형상을 형성하는 취입 주형의 형상으로 형성된다. 결국, 다양한 두께를 갖는 다층 용기가 형성된다.
본 발명의 상세한 설명은 유사 인용 부호가 유사 요소를 지시하는 하기의 설명 및 도면과 함께 이루어질 것이다.
[도면에 대한 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 원리에 다르는 예비 성형물의 입면도.
제1a도, 제1b도 및 제1c도는 예비 성형물의 여러 영역 사이의 층 두께의 상대적 변화를 도시하고 있는 제1도의 예비 성형물의 다양한 영역에 대한 확대 단면도.
제1d도는 본 발명의 원리에 따르는 제1도의 예비 성형물의 상단부에 대한 확대 단면도.
제2a도 및 제2b도는 본 발명의 원리에 따라서 압출 단계, 취입 성형 단계, 절단 단계 및 사출 성형 단계를 단순화해서 도시하고 있는 예비 성형물 형성 방법에 대한 표현도.
제3도는 제2도에서 도시된 바와 같이 압출 단계, 취입 성형 단계 및 절단 단계가 시행되고 난 후의 예비 성형물 라이너의 입면도 및 단면도.
제4도는 제2도의 처리 단계 및 본 발명의 원리에 따르는 용기의 입면도.
제4a도, 제4b도 및 제4c도는 용기 형성층의 상대적인 두께가 도시된 용기의 다양한 영역을 도시하고 있는 단면도 및 확대도.
제5도는 예비 성형물을 용기로 취입 성형하는 방법을 도시하는 입면도.
[적합한 실시예에 대한 상세한 설명]
유사 인용 부호 및 문자는 유사 요소를 지시하고 있는 도면에 있어서, 도 1은 본 발명의 원리에 따르는 예비 성형물(10)의 입면도이다. 예비 성형물(10)은 통상적으로 나사 플랜지되어 있는 상부(12), 경사 중간부(14), 수직 중간부(16) 및 기부(18)를 포함한다. 도 1에서 도시된 바와 같은 형상에서, 예비 성형물은 본 발명의 원리에 따라서 용기(도 4에서 도시된)로 취입 성형된다.
도 1a에서, 예비 성형물(10)은 적절하게는 원형 내층(20), 원형 장벽층(22) 및 원형 외층(24)이라는 3개의 재료층으로 형성된다. 도 1a 내지 도 1b에서 도시된 바와 같이, 내층의 두께는 예비 성형물의 특정 부분에 따라서 변화한다. 3 층의 시예에서, 장벽층(22) 및 외층(24)은 사실상 예비 성형물(10)의 전체 몸체에 걸쳐서 각각 일정한 두께 AA 및 BB를 유지한다. 외층(24)은 나사 플랜지된 상부(12)에서 두께가 변화한다. 내층(20)은 병의 특정 부분, 즉 나사 플랜지된 상부(12), 경사 중간부와 수직 중간부(14, 16) 및 기부(18)에서 두께가 변화한다.
내층(20) 및 장벽층(22)은 적합하게는 후술하는 압축 방법에 있어서 압출되며, 외층(24)은 사출 성형 방법에 의해서 압출된 층위에 형성되어서, 나사 상부(12)가 형성될 수 있도록 한다. 압출 방법의 결과로서, 내층(20)은 예비 성형물(10) 및 용기를 포함하는 다양한 부분들에 의해 수행되는 기능들에 기초한 두께로 제어 가능하게 조절될 수 있다.
내층(20)의 두께 변화는 심미성이 있고, 효율적인 재료 사용 및 경비 절감을 포함하는 여러 가지 이유와, 가변 강도 필요성으로 해서 바람직하다. 내층(20)이 가장 얇은 부분인 상부(12)에서 내층(20)의 재료를 효율적으로 사용해야 함은 명백하다. 부가적인 지지부가 요구되고 결과적으로 내층(20)이 가장 두터운 저부(18)에서는 강도를 고려하여야 한다.
각각 도 1의 1a, 1b 및 1c 영역의 확대된 부분을 도시하고 있는 도 1a 내지 도 1c에 대해서 좀더 자세히 보면, 내층(20)은 적합하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈렌(PEN)으로 형성된다. 미국 식품 의약품국(FDA)에서 내부 저장 접촉층으로서 사용 허가되는 경우에, PEN은 적합한 재료이다. 장벽층(22)은 적절하게는 PEN, 바렉스 210과 같은, 사란(saran) 및 에틸렌 비닐 알콜 공중합체(EVOH) 또는 아크릴로나이트라일 공중합체로 형성된다. 사란은 예를 들어 비닐리덴 클로라이드 및 비닐 클로라이드 또는 메틸 아클릴레이트를 중합화하는 것에 의해서 만들어진 중합체로 기대되는 표준 상표명이다. 부가적인 단량체들은 공지된 바와 같이 포함될 수 있다. 비닐리덴 클로라이드 폴리머는 가장 일반적으로 사용되지만, 다른 산소 장벽 재료도 잘 알려져 있다.
도 1a에서 도시된 바와 같이, 중간부에서 내층(20)의 두께는 CC로서 표시되어 있다. 두께 CC는 상부 및 기부와 비교했을 때 중간 두께이다. 중간부(14, 16)에서, 예비 성형물 벽의 이 부분이 지지 목적은 아니지만 저장 목적으로서 사용될 수 있기 때문에 중간 두께층이 사용된다. 도 1b에서, 내층(20)의 두께는 기부(18)에 대해 DD로 도시되고 있다. 두께 DD는 두께 CC보다 크며, 두께 DD는 두께 CC보다 약 25 내지 50% 증가한 두께를 갖는다. 기부(18)가 예비 성형물(10)에 의해서 형성된 용기(도 4)를 지지하는 데 사용된다는 점에서 큰 두께 DD가 기부(18)에 적합하다. 기부(18)가 발이 달린 지지부(도 4에서 도시)로 형성되며, 따라서 용기 및 내용물의 중량을 견딜 수 있는 충분한 두께이다. 도 1c에서, 내층(20)은 또한 이것이 예비 성형물(10)의 나사 상부(12)에 이르기까지 두께 CC를 갖는 것으로 도시되어 있다. 나사 상부912)에서, 내층(20)은 두께 CC보다 약 25 내지 50% 감소된 두께 EE를 갖는다. 억제물의 부족 또는 나사 상부(12)에서 요구되는 다른 지지부 때문에, 여기에서 적합하게는 두께 EE가 사용되며, 이것은 재료 사용을 저감시킨다.
도 1a 내지 도 1c에서, 장벽층(22) 및 외층(24)은 각각 동일한 두께 AA 및 BB를 갖는 것으로 도시되고 있다. 장벽층(22)의 두께는 이것의 내층(20)과 함께 동시 압출되기 때문에, 마찬가지로 변경될 수 있다. 그렇지만, 장벽층(22)이 기지 장벽으로서만 작용하고 지지를 위한 수단으로서 작용하지 않으며 균일한 장벽 두께가 다른 층들의 두께에 관계없이 장벽으로서 작용하는 데 충분하기 때문에 이러한 변경은 일반적으로 요구되지 않는다. 외층(24)의 두께 BB는 사출 성형(도 2b에서 개략적으로 도시됨)에 의해서 결정되며, 일반적으로는, 전체 예비 성형물(10)에 걸쳐서 균일한 두께이다. 외층(24)은 일반적으로, 마개용 나사 틀 잡기와, 계속해서 용기(도 4에서 도시된 바와 같은)와 같은, 예비 성형물을 구조적으로 변경하고 용기에 색깔이나 문양을 제공하는 데 사용된다.
예비 성형물(10)의 나사 상부(12)의 확대 단면도가 도 1d에서 도시되어 있다. 예비 성형물(10)의 상부 개방 단부(26)에서 알 수 있는 바와 같이, 내층(20)은 내층(20)의 나머지 부분으로 사실상 횡단 연장된 립(28)을 포함하며, 이것은 각각 장벽층(22) 및 외층(24)의 상부 모서리(30, 32) 위로 연장된다. 립 형상 및 장벽층(22)과 외층(24)과의 관계는 하기의 방법, 즉 압출 및 사출 성형 단계의 결합에 의해서 형성된다. 립(28)은 예를 들어 용기에서 내용물을 제거하는 동안에도 용기 내에 저장되어 있는 내용물과 접촉하는 유일한 층으로서, 내층을 유지할 수 있도록 형성된다.
도 2a 및 도 2b에서는, 예비 성형물(10)의 형성 방법이 설명될 것이다. 예비 성형물(10)을 형성함에 있어서, 내층(20)과, 장벽층(22)(사용되는 경우)은 압출기(33) 및 압출기 헤드(34)를 통해서 압출된다(도 1). 따라서, 용해물(36)은 예비 성형물(10)의 원통 벽부를 형성하는 데 사용되는 사실상 원통형의 부재(37)로 형성된다. 예비 성형물(10)의 상부, 중간부, 및 저부의 두께를 변화시키기 위해서, 압출기(33)와 함께 용해물 두께 조절 장치(38)가 사용된다. 조절 장치(38)는 적합하게는 왕복 운동을 하도록 설계된 다이 핀 스템(stem)의 형상이며 다이 부싱(42)을 관통하는 용해물(36)의 출구 영역(40)과 인접 관계가 있도록 배치된다. 왕복 이동하는 다이 핀(38)에 의해서, 원통형 부재(37), 특히 내층(20)(도 1)을 형성하는 벽의 두께가 얻어질 수 있다. 그렇지만, 압출기(33)의 설계에 의해서, 장벽층을 구성하는 재료를 효율적으로 사용하기 위해서, 장벽층(22)(도 1)은 또한 내층(20)과 함께 동시 압출될 수 있으며 예비 성형물(10)을 구성하는 부분을 따라서 두께가 변화한다. 또한, 다이 부싱(42)은 두께가 주연 방향으로 균일하지 않은 내층(20) 두께를 얻기 위해서 용해물 흐름에 사실상 횡단하는 방향으로 조절될 수 있다. 즉, 동일한 주연 선상에 위치하는 내층(20)의 부분들이 여러 두께를 가질 수 있다.
원통형 부재(37)와 같이, 압출물이 압출기 헤드(34)에서 하나의 연속 길이로 나온다. 따라서, 부재(37)는 특별한 크기의 용기를 형성하기에 적합한 길이로 절단되어야 한다. 이와 같은 절단은 압출기 헤드(34) 다음의 취입 성형 과정에 배치된 절단 장치(도시 안됨)에 의해서 달성된다.
도 1d에서 설명된 바와 같이, 예비 성형물(10)의 내층(20)은 외층(24), 그리고 사용시, 장벽층(22)의 위로 연장된 립(28)을 갖는다. 립(28)은 압출기(33)(점선으로 도시) 및 압출기 헤드(34)를 통해서 나오고, 취입 주형(50)에서 사출된 후에 계속해서 압출물 부재(37)를 트리밍(trimming)해서 사용된다. 트리밍은 도 2b에서 도시된 바와 같은 절단 장치(46)를 통해서 수행된다.
왕복 다이 핀(38)을 제어하고 동일한 것을 다이 부싱(42) 및 출구 영역(40)에서 내외로 동작시킴으로써, 부재(37)의 두께는 상술한 바와 같이 두께 비율을 달성하기 위해서 그 길이를 따라서 변화될 수 있다. 도 2b에서 도시된 바와 같이, 부재(37)는 압출기 헤드(34)에서 나오게 되고, 주연 리지(48)가 취입 주형(50)의 형상에 의해서 그 위에 형성된 취입 성형기(52)로 향하게 된다. 취입 주형(50)에 있는 동안, 압출물 부재(37)는 취입 주형(50)에 의해서 도 2b에서 도시된 바와 같은 성형된 부재(49)에 형성된다. 성형된 부재(49)는 이 부재가 단부에서 단부로 연결되고 중간부에 리지(48)를 갖는 2개의 라이너로부터 형성되도록 취입 성형에 의해서 형성될 수 있다. 적절한 두께를 갖는 성형된 부재(49)는 그후 적절한 온도로 냉각된 후 취입 성형기(52)의 취입 주형으로부터 배출된다. 취입 성형 과정 동안에, 성형된 부재(49)의 단부들은 밀봉되어서 잔여 플라스틱(55)으로 된다. 또한, 부분(57)은 예비 성형물(53)의 소정 길이 이상 연장되고 리지(48)를 형성하기 위해서 성형된 부재를 절단하는 데 보조 사용된다. 절단 장치(46)는 예비 성형물 라이너(53)를 형성하기 위한 연속 절단 작업에서 남는 재료(55) 및 부분(57)을 성형된 부재(49)로부터 트림하는 데 사용된다. 성형된 부재(49)에서 상부(57)를 절단함으로써, 립(28)은 연속 사출성형 방법으로 형성되도록 외층 위로 연신하는 동안에 형성된다.
라이너(53)가 취입 성형기(52)에 의해서 도 3에서 도시된 형상으로 형성된 후, 라이너(53)는 라이너(53) 상에 외층(24)(도 1)을 형성하기 위해 사출 주형(56)을 구비한 도 2b에서 점선으로 도시된 바와 같은 사출 성형기(54)로 이동된다. 따라서, 사출 주형(56)은 도 1에서 도시된 바와 같이 예비 성형물(10)의 형상으로 된다. 사출 주형(56)은 예비 성형물의 형성을 완성하기 위해서 라이너(53) 위에 외층(24)을 사출한다. 상술한 바와 같이, 외층(24)을 형성하는 데 사용되는 용융물은 적절하게는 재생 PET이며 색깔 또는 표면 의장과 같은 미적 외양, 및 나사와 플랜지와 같은 기능적 형상을 형성하는 데 사용된다. 그렇지만, 상술한 바와 같이, 상부 나사부(12)를 제외하고는, 사출 주형(54)에 의해서 형성된 바와 같은 외층(24)의 두께는 균일한 두께 BB(도 1)로 유지된다. 이러한 두께를 균일하게 유지하는 것에 의해서, 예비 성형물은 보다 쉽게 사출 주형(56)으로부터 제거될 수 있다.
도 4에서는, 후술하는 취입 성형 작업을 통해서 예비 성형물(10)로부터 형성된 용기(58)가 도시되어 있다. 예비 성형물에 유사한 것으로서, 용기(58)는 나사 상부(60), 경사 중간부(62), 사실상 수직 중간부(64) 및 발이 있는 기부(66)를 포함한다. 도 4a에서 도시된 바와 같이, 용기(58)는 또한 도 1의 예비 성형물(10)에서 설명된 재료층과 특성 및 상대적인 두께 관계가 다르지만, 3개의 재료층을 갖는다.
도 4의 영역 4a, 4b 및 4c의 확대 상세도를 나타내고 있는 4a 내지 도 4b에서, 용기(58)는 내층(68), 장벽층(70) 및 외층(72)을 포함한다. 내층(68)은 하기에서 설명된 바와 같이 용기 형상을 형성함에 있어서, 취입되지 않기 때문에, 용기의 여러 부분들 사이에서의 두께 비율은 예비 성형물(10)(도 1)의 내층(20)에 대해서 상술한 것과는 다르다. 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 예비 성형물(10)의 도 1a, 도 1b 및 도 1c와 대응하고 두께 AA 내지 EE와 대응하는 두께 A 내지 E와 대응한다. 도 4a에서 도시된 바와 같이, 내층(68)은 각각 경사 중간부와 수직 중간부(62, 64)에서 두께 C를 갖는다. 두께 C는 다른 부분에서의 두께에 대해서 가장 얇은 부분이다. 도 4b에서, 내층(68)은 두께 D를 가지며, 용기의 이러한 지지 영역을 강화시키기 위해서 발이 달린 기부(66)에서의 두께 C보다 두텁다. 기부(66)에서의 내벽의 두께 D는 일반적으로 상부 나사부(60)에서의 두께와 사실상 같다. 그렇지만, 이러한 관계는, 적어도 부분적으로는, 용기의 크기에 의존해서 변화하며, 이것은 두께 D가 두께 E보다 두텁거나 얇도록 할 수 있다. 발이 달린 기부(66)에서, 내층(66)은 용기를 평탄 표면에 확고하게 지지하도록 하는 기능을 갖는 주연 상에 배치된 다수의 발부(74)로 형성된다. 발부(74)는 용기(58)이 하단부 둘레에 주연 상에서 연장된다. 각각의 발부(74)는 각 수직 측면 상에서 톱니부에 의해서 형성되며, 각각의 발부는 용기(58) 바닥의 중심 영역에서 연장되어 용기(58)의 주연 상에서 상향해서 용기(58)의 상단부(78)로 연장된다. 발이 있는 기부(66)를 형성하는 내층(68)의 증가된 두께로 인해서, 발부(74)는 중간부(62, 64)보다도 사실상 단단해지고 덜 가요성이 있게 된다.
도 4c에서, 예비 성형물(10)(도 1)의 나사 상부(12)에 직접적으로 대응하는 나사 상부(60)에서, 내층(68)은 취입 성형되지 않기 때문에 중간층의 두께 C보다 두터운 두께 E를 갖는다. 예비 성형물(10)에 대해서 상술하고, 도 1d에서 도시된 바와 같이, 상단부(78)에서, 내층(68)은 립(28)을 포함하며, 이것은 내용물이 존재하는 용기(58)와 재생 외층(72)과의 접촉을 방지하기 위해서 재생 외층(72) 위로 연장된다. 이것은 예비 성형물(10) 및 동일한 것을 제작하기 위한 제조 방법에서 더 자세하게 설명되어 있다.
용기(58)의 다층 설계는 오늘날의 재생 시도에 있어서 장점이 된다. 특히, 용기(58)를 형성하는 층들은 이것들을 잡아떼는 것에 의해서 용이하게 분리될 수 있으며 따라서 재생 목적으로서 적절하게 분리될 수 있다. 즉, 특별한 재료가 재생되지 않더라도, 다른 층의 재생성에 영향을 주지 않을 것이다. 하나 이상의 재료가 사용되는 경우, 그리고 층들이 분리되지 않는 경우에는, 재료들이 분리될 수 없고 적절하게 분류되지 않기 때문에 용기를 재생하는 것은 어려울 수 있다. 여기에서 제시된 바와 같은 다층 설계를 갖고서는, 이와 같은 분리 및 분류가 달성될 수 있으며, 또한 재료의 두께를 제어할 수 있다.
도 5에서는 용기(58)(도 4)를 형성하기 위한 방법이 설명될 것이다. 용기(58) 형성 방법은 예비 성형물(10) 형성을 위해 상술한 바와 같은 방법을 포함한다. 또한, 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같이, 외층(24)이 사출 성형기(52)에 의해 라이너(53)에 부가된 후에는, 예비 성형물(10)이 형성되고 계속해서 사출 주형(54)에서 제거된다. 제거후에는, 예비 성형물(10)은 도 5에서 도시된 바와 같은 취입 주형(80)에 배치된다. 예비 성형물(10)을 취입 주형(80)으로 배치시키기 전에, 예비 성형물을 가열시키는 것이 필요하게 될 수 있다. 일단 예비 성형물(10)이 사출 주형(52)에서 즉시 제거되고 도 5의 점선에 의해서 도시된 바와 같은 취입 주형(82)으로 배치되면, 예비 성형물(10)은 충분히 가열될 수 있다. 그렇지 않은 경우, 예비 성형물(10)은 취입 주형(80)으로 배치되기에 앞서 가열기(도시 안됨)로 배치되어야 한다. 도 5에서, 예비 성형물(10)은 취입 주형(80)으로 배치되어서 주형과 나사 상부(12)와의 결합에 의해서 그곳에 고정적으로 유지된다. 일단 예비 성형물이 적절하게 배치되면, 취입 성형기(82)는 예비 성형물(10)을 도 5의 점선으로 도시된 바와 같은 용기(58)(도 4)의 형상으로 취입하는 데 사용된다. 취입 동안에, 예비 성형물은 예비 성형물의 상부(12)를 통해서 취입 주형에 고정되며 용기를 형성함에 있어 예비 성형물의 나머지 부분에 적용되는 취입 성형을 받지않고 유지된다. 일단 예비 성형물(10)이 용기로 형성되면, 취입 주형(80)은 개방되어서 도 4에서 도시된 바와 같은 완성 용기(58)가 제거된다.
도 1 내지 도 5에서, 예비 성형물(10) 및 용기(58)에 대해서, 그리고 상술한 각각을 형성하는 방법에 의해서, 3개 대신에 2개의 층이 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 통상의 장벽층(22, 70)은 사용되지 않으며 라이너(53)는 오직 한 개의 층, 내층(20)에 의해서 형성된다. 이러한 경우, 상술한 것과 동일한 방법이 내층(20) 위에 외층(24)을 주입 성형하는 데 사용된다. 예비 성형물(10)을 취입 성형에 의해서 용기로 형성하는 것을 완성시키는 단계들은 상술한 바와 동일하다. 또한, 내층(20) 및 내층(70)의 두께에 대해서 보면, 상술한 바와 같이, 부분들 사이의 동일한 상대적 두께가 적절하게 사용된다.
예비 성형물(10) 및 용기(58)를 형성하는 것에 대해서 상술한 방법에 있어서, 이러한 방법들은 하나의 방법으로 결합될 수 있으며 상술한 바와 같은 단계를 수행하도록 만들어진 다수의 상호 연결된 단계를 용이하게 하는 것을 포함하는 방법은 자동화될 수 있다. 여기에서의 인용 설명은 예비 성형물을 압출하는 단계와 예비 성형물을 주입 성형하는 단계를 합체시킨 휠(wheel)형 플라스틱 취입 성형기를 제시하고 있는 미국 특허 제5,244,610호 및 제5,240,718호에 대해서 이루어지고 있다. 이들 각각의 특허는 본 출원의 양도인에게 양수되어 소유되고 있으며 그곳에서 설명되고 있는 성형 장치는 본 발명과 함께 사용되기 위해서 여기에서 합체되고 있다.
본 발명의 기본적인 장점은 다층을 갖는 예비 성형물과 용기, 및 동일한 것을 형성하기 위한 방법이 제공되며, 여기에서 적어도 한층은 다른 기능을 수행하는 예비 성형물 및 용기의 여러 부분에서 가변적인 두께를 갖는다는 것이다. 본 발명의 다른 장점은 다층을 갖는 예비 성형물 및 동일한 것을 형성하기 위한 방법이 재생이 편리한 용기를 형성하는 데 제공된다는 것이다. 또한 본 발명의 다른 장점은 여러 가지 기능을 수행하기 위해서 용기의 여러 부분에서 내층의 두께가 변화하는 것을 특징으로 하는 다층을 갖는 예비 성형물과 용기가 제공된다는 것이다. 본 발명의 다른 장점은 각 층이 장벽층, 내용물 접촉층 및 외부 심미/기능층과 같은 특별한 기능을 갖는 다층 예비 성형물 및 용기가 제공된다는 것이다.
본 발명에 따라서 상술한 목적, 수단, 및 장점들을 완전하게 만족시키는 다층 용기 및 예비 성형물이 제공되고 있음이 명백하다. 본 발명은 특정 실시예에 대해서 설명되었지만, 많은 변용들, 변경들 및 다양화가 전술한 설명에 비춰서 당업자에게 명백할 것임은 분명하다. 따라서, 첨부된 청구 범위의 기술적 사상 및 넓은 범위 내에서 모든 이와 같은 변용들, 변경들 및 다양화 된 것들을 포함하도록 된다.

Claims (31)

  1. 용기를 취입 성형하기 위한 다층 예비 성형물에 있어서, 제1 두께를 가지며, 용기의 상부를 형성하도록 만들어진 상부(12)와, 상기 제1 두께보다 두터운 제2 두께를 가지며, 상기 상부에 사실상 인접해 있고 용기의 중간 측벽부를 형성하도록 만들어진 중간 측벽부(14, 16)와, 상기 제2 두께보다 두터운 제3 두께를 가지며, 상기 중간부에 사실상 인접해 있고 용기의 기부를 형성하도록 만들어진 기부(18)를 포함하는 것으로서, 공동을 형성하는 압출된 원형 내층(20), 및 상기 내층에 사실상 인접해서 위치한 사출 성형된 외층(24)을 포함하는 예비 성형물로서, 상기 예비 성형물은 개방 상부를 가지며, 상기 상부는 상기 예비 성형물의 개방 상부로 연장되고, 상기 중간부는 상기 상부에서 상기 기부로 연장된 긴 모양의 사실상 수직인 측벽부인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 다층 예비 성형물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예비 성형물은 또한 상기 외층 및 내층 사이에 위치된 재료의 압출 장벽층(22)을 포함하며, 상기 장벽층은 상기 내층과 동시 압출된 것을 특징으로 하는 다층 예비 성형물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내층 및 외층은 상부 모서리(28, 32)를 가지며, 상기 내층의 상부 모서리는 외층의 상부 모서리를 덮는 것을 특징으로 하는 다층 예비 성형물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 내층의 상부 모서리(28)는 상기 내층을 포함하는 부분을 사실상 횡단해서 상기 외층의 상부 모서리(32) 위로 연장되는 것을 특징으로 하는 예비 성형물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 외층(24)은 재생 플라스틱으로 형성되고 상기 내층(20)은 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 형성되는 것을 특징으로 하는 예비 성형물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 예비 성형물은 에틸렌 비닐 알코올 공중합체로 된 장벽층(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 성형물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 사출 성형된 외층(24)은 상기 내층의 상부에 인접한 나사 상부(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 성형물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 외층(24)은 상기 내층 측벽부 및 기부에 인접하여 사실상 균일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 예비 성형물.
  9. 길이를 따라서 길이 차와 두께 차를 갖는 다층 예비 성형물을 형성하는 방법에 있어서, 재료 두께 조절 수단(38)을 갖는 압출 수단(33)을 제공하는 단계와, 상기 압출 수단에 의해서 적어도 재료의 한 내층(20)을 갖는 예비 성형물 라이너(37)를 압출하는 단계와, 사실상 예비 성형물 라이너의 길이를 따라 압출시키는 단계 동안 상기 두께 조절 수단에 의해서 내층의 두께를 변화시키는 단계, 및 재료의 외층(24)을 내층에 인접하도록 사출 성형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 예비 성형물 라이너(37)를 취입 성형기(52)에 의해서 예비 성형물의 형상으로 형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 압출 단계가 상기 내층(20)에 인접해서 재료의 장벽층(22)을 동시 압출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 예비 성형물 라이너가 제1 단부 및 주연부를 가지며, 상기 방법이 상기 제1 단부 상에 립(28)을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 립은 상기 라이너의 주연부 위로 연장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 예비 성형물 라이너의 주연부 위로 연장된 내부 라이너의 주연 상에 리지(48)를 압출시키는 단계와, 상기 예비 성형물의 상기 제1 단부 상에 립을 형성하기 위해 리지를 통해서 상기 예비 성형물 라이너를 절단하는 것을 포함하는 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 외층이 상부 모서리를 가지며, 상기 방법이, 예비 성형물 라이너를 사출 주형(56)으로 삽입하는 단계를 포함하고, 사출 성형 단계는 상기 모서리가 사실상 상기 제1 단부에 인접해서 놓여있고 립이 상기 상부 모서리 위로 연장되도록 재료의 외층(24)을 상기 예비 성형물 라이너에 인접하도록 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 예비 성형물 라이너의 내층(20)은 상부(12), 중간부(14, 16) 및 기부(18)를 포함하며, 상기 방법은, 상부의 제1 폭을 얻기 위해서 재료 조절 두께 수단(38)을 조절하는 단계와, 상기 제1 폭보다 두터운 중간부의 제2 폭을 얻기 위해서 재료 조절 두께 수단(38)을 조절하는 단계와, 상기 제2 폭보다 두터운 기부의 제3 폭을 얻기 위해서 재료 조절 두께 수단(38)을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 재료의 내층이 상부 벽부에서 제1 두께를 갖는 것으로서, 적어도 압출된 내층(68)과 사출 성형된 재료의 외층(72)으로부터 형성된 상부 벽부(60)와, 측벽부의 내층은 상부 벽부에서 제1 두께보다 얇은 중간 측벽부에서 제2 두께를 가지며, 상기 상부 벽부 아래에 배치된 것으로서, 적어도 압출된 내층(68)과 사출 성형된 재료의 외층(72)으로부터 형성된 중간 측벽부(62, 64)와, 재료의 내층은 중간 벽부의 상기 제2 두께보다 두터운 기부 벽부의 제3 두께를 가지며, 상기 중간 측벽부 아래에 위치하며 상기 용기를 지지하도록 형성된 것으로서, 적어도 압출된 내층(68)과 사출 성형된 재료의 외층(72)에서 형성된 발이 있는 기부 벽부(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 용기는 에틸렌 비닐 알로올 공중합체로 된 장벽층(72)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 재료의 내층(68)은 폴리에틸렌 테레프탈레인으로 형성되고 상기 외층(72)은 재생 플라스틱으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  19. 제16항에 있어서, 상기 내층(68) 및 외층(72) 사이에 위치한 장벽층(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  20. 제19항에 있어서, 상기 장벽층(70)이 압출된 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  21. 제19항에 있어서, 상기 장벽층(70)이 사실상 균일한 두께인 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  22. 제16항에 있어서, 상기 용기는 상단부를 가지며 상기 내층 및 외층은 사실상 상기 상단부에 인접한 상부 모서리를 가지며, 상기 내층의 상부 모서리는 상기 외층의 상부 모서리를 덮는 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  23. 제16항에 있어서, 상기 내층은 압출되어서 취입 성형되고 상기 외층은 사출 성형되어서 취입 성형되는 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  24. 제16항에 있어서, 상기 제3 두께는 상기 제1 두께와 사실상 동일한 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  25. 제16항에 있어서, 상기 제3 두께는 사실상 상기 제1 두께보다 사실상 큰 것을 특징으로 하는 다층 용기.
  26. 길이를 따라서 길이 및 두께차를 갖는 예비 성형물로부터 다층 용기를 형성하는 방법에 있어서, 재료 두께 조절 수단(38)을 갖는 압출 수단(33)을 제공하는 단계와, 상기 압출 수단에 의해서 적어도 재료의 한 내층(20)을 갖는 예비 성형물 라이너(37)를 압출하는 단계와, 사실상 예비 성형물 라이너의 길이를 따라 압출시키는 단계 동안에 상기 두께 조절 수단에 의해서 내층의 두께를 변화시키는 단계, 및 재료의 외층(24)을 내층에 인접하도록 사출 성형시키고 상기 예비 성형물을 형성하는 단계와, 상기 예비 성형물을 용기(58)로 취입 성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 압출 단계는 또한 재료의 장벽층(22)을 상기 내층(20)에 인접하게 동시 압출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제26항에 있어서, 상기 예비 성형물 라이너(37)의 내층은 상부(12), 중간부(14, 16) 및 기부(18)를 포함하며, 상기 방법은 또한, 상부의 제1 폭에 맞게 재료 두께 두께 수단(38)을 조절하는 단계와, 상기 제1 폭보다 두터운 중간부의 제2 폭에 맞게 재료 두께 조절 수단(38)을 조절하는 단계와, 상기 제2 폭보다 두터운 기부의 제3 폭에 맞게 재료 두께 조절 수단(38)을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 취입 성형 단계는 또한, 상기 예비 성형물(37)의 상부(12)를 취입 성형을 받지 않게 유지하고 제1 두께를 갖는 용기의 상부 벽부를 형성하는 단계와, 상기 중간부(14, 16)를 상기 상부 벽부보다 얇은 제2 두께를 갖는 용기(58)의 중간 벽부(62, 64)로 취입하는 단계와, 상기 기부(18)를 상기 중간 벽부보다 두터운 제3 두께를 갖는 용기(58)의 기부(66)로 취입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제1항에 있어서, 상기 압출된 내층(20)은 폴리에틸렌 나프탈레이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 예비 성형물.
  31. 제16항에 있어서, 상기 압출된 내층(68)은 폴리에틸렌 나프탈레이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 예비 성형물.
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