KR100289176B1 - 개선된 압력 충전용 장착 컵 - Google Patents

Abstract

에어로졸 용기를 폐쇄하기 위한 장착 컵(10)은 "S"자형 세그먼트(18)을 가진 장착 컵의 본체부에 이어지는 장착 컵(10)의 프로파일부의 말단부(13)를 성형함으로써 강화된다. "S"자형 세그먼트(18)은 본체부(14)에 이어지는 부분과 본체부(14) 끝의 부분(20)을 포함한다. 연속부는 본체부(14)의 상부로부터 말단부(20)보다 더 멀리 배치되어 본체부(14)에 이어지는 "S"형 세그먼트(18) 내에 패널 깊이를 형성한다.

Description

[발명의 명칭]

개선된 압력 충전용 장착 컵

[발명의 배경]

본 발명은 일반적으로 기저부(pedestal portion)내로 스태이킹된(staked) 밸브를 구비하는 에어로졸 장착 컵 뚜껑(closure)에 관한 것으로, 특히 에어로졸 용기 용의 개선된 장착 컵 뚜껑에 관한 것이다.

에어로졸 용기에 추진제(propellant)를 충전하는 데에는 일반적으로 두가지 시스템이 사용되고 있다. 한 시스템에서는, 용기의 비이드(bead)와 밸브 보유 장착 컵 뚜껑의 하측면 사이로 추진제를 가압하에서 통과시켜 용기에 추진제가 도입되게 하고 있다 이러한 시스템은 통상 "언더-더-캡(under-the-cap)" 충전 방식이라 불리워진다. 단일 동작으로, 컵과 용기 비이드 사이에 충전 공간을 만들어주기 위해 컵을 상승시키고, 이어서 추진제의 유입 후에, 장착 컵을 용기 비이드에 크림핑시켜(crimped) 밀봉한다. 두번째 시스템에서는, 추진제의 도입 전에 밸브 보유 장착 컵을 용기 비이드에 크림핑시켜 밀봉한 다음, 밸브를 통해 그리고 장착 컵의 스커트의 하측면과 밸브 스템 오리피스를 폐쇄하는 가스켓의 상부면 사이의 밸브 주위로 동시에 추진제를 통과시켜 용기에 추진제를 도입하는데, 이 두번째 시스템은 통상 "가압 충전 방식" 이라 불리워진다.

에어로졸 용기를 가압 충전할 시에는, 추진제 충전 헤드가 장착 컵의 기저부에 대항하여 밀봉 위치로 진행한다. 기저부의 상부면 상에 밀봉체를 형성하고 그리고 장착 컵에 대항하는 힘과 기저부 - 충전 헤드 밀봉체의 부수적인 제동력에 견디기 위해서는, 진행하는 충전 헤드에 의해 생성된 힘에 대항하여 적절한 오프셋팅력(offsetting force)이 인가되어야만 한다. 충전 헤드를 떨어뜨리기 위한 장착 컵상의 응력은 충전 헤드 - 기저부 밀봉체를 유지하도록 견뎌야만 한다. 밀봉체의 결합이 해제되면, 추진제는 바람직하지 않게 용기의 외부로 흐를 것이다.

충전 중에 장착 컵과 충전 헤드 사이의 밀봉체의 결합이 해제되면 불필요한 추진제의 손실로 인해 경제적인 불이익을 초래할 수 있음을 명백히 알 수 있다. 고장난 밀봉체가 줄 수 있는 다른 경제적인 손실들도 명백히 알 수가 있는데, 예를 들어 밸브가 파손되고 충전 라인으로부터 분배될 제품을 보유하는 용기를 제거할 필요가 있게 된다. 에어로졸 장착 컵 뚜껑에 대한 시장성이 매우 넓고 밸브 장착 컵의 가격 경쟁이 매우 심하기 때문에, 장착 컵을 가능한 한 경제적으로 만드는 것이 중요하고 상기한 경제적 손실들은 바람직하지가 않다.

밸브 장착 컵의 제조 비용의 대부분은 장착 컵의 금속제 부분이 차지한다. 각각의 장착 컵에서 금속의 양을 조금만 절약하면 장착 컵의 년간 생산량이 10억개 정도이므로 에어로졸 밸브 제조업자들은 상당한 비용을 절감할 수 있음을 본 기술 분야에서 숙련된 자라면 충분히 알 수가 있다. 그러므로, 충전 헤드에 의해 가해진 힘에 대항하여 장착 컵의 강도를 유지하면서 장착 컵의 금속 두께를 감소시키는 것이 경제적인 면에서 중요하다. 역으로, 동일 두께의 금속을 사용하여 강도를 증가시키는 것도 또한 보다 신속한 충전 속도를 허용한다는 관점에서 매우 중요하다.

에어로졸 용기를 밀폐하는데 통상 사용되는 에어로졸 장착 컵, 소위 2.54 cm (1 인치) 장착 컵의 형상은 에어로졸 밸브의 밸브 스템을 수용하기 위한 중앙 개구를 갖는 융기된 중앙 또는 기저부와, 기저부로부터 반경방향으로 연장하는 프로파일부와, 프로파일부의 외부 종단(terminus)으로부터 상방으로 연장하는 몸체부 및, 용기의 비이드에 장착 컵을 수용하여 부착하기 위해 몸체부로부터 연장하는 스커트부를 포함한다.

본 발명은 종래 기술의 장착 컵의 프로파일부 형상을 변경하는 것에 관련된다.

종래 기술의 장착 컵의 가장 보편적인 형상에 있어서, 장착 컵의 프로파일부는 몸체부에 인접한 프로파일부로부터 기저부에 인접한 프로파일부로 연장함에 따라 대체로 연속 원추형의 프로파일 각도를 갖는다. 다른 종래 기술의 장착 컵에 있어서는, 프로파일부는 상방으로 약간 휘어진 표면을 구비한 프로파일 형상을 갖는다.

또 다른 종래 기술의 컵에 있어서, 프로파일부는 대체로 납작하거나 또는 컵의 수평축에 평행하다. 이 종래 기술의 장착 컵들에 있어서, 프로파일 형상은 몸체/프로파일 접합부에서 유사한 곡률 반경, 즉 장착 컵의 몸체부와 프로파일부의 결합부에서의 반경을 갖는다. 이 영역에서는 충전 헤드의 하방 운동에 의해 발생된 힘들이 집중된다.

종래 기술의 프로파일부의 구조는 압력 충전 시스템으로 에어로졸 용기로의 추진제 충전 중에 충전 헤드의 힘에 저항하기 위한 가장 양호한 프로파일부를 제공하지는 못한다는 것이 판명되었다. 결국, 압력 충전 중에 밀봉체의 파괴가 발생되는 일이 있었다. 게다가, 장착 캡만으로는 충전 헤드의 전진력을 저지하지 못하기 때문에, 제조자들은 그 금속 두께의 감축 및 이에 따른 절약을 행하려는 노력이 좌절되어 왔다.

[발명의 요약]

본 발명에 따르면, 종래의 에어로졸 캔을 밀폐하기 위해 사용되는 보통 형태의 장착 컵, 즉 소위 1인치 장착 컵은 장착 컵의 본체부에 이어지는 장착 컵의 프로파일부의 말단부를 "S"자형 세그먼트로 구성함으로써 보강된다. "S"자 형상은 본체부에 대한 반경의 접선 점(이하 및 도면에서 반경 Rl)과 본체부의 끝에 있는 프로파일부의 하방축에 대한 반경의 접선점(이하에서 반경 R2) 사이에 있는 장착 컵의 프로파일부의 세그먼트이다. 상술한 바와 같이 "S"자형 세그먼트는 장착 컵의 본체부 끝에 있는 "S"자형 세그먼트의 부분의 상면에 접하는 접선은 종래 기술의 구성 보다 장착 컵의 수직측에 평형인 수직선에 대해 상당히 감소된 각도(각도 A)를 형성한다. 즉 "S"자형 세그먼트의 상술한 말단부에 대한 접선과 장착 컵의 수직 축선에 평행인 선에 의해 형성되는 각도는 종래 기술에서보다 본 발명의 구성이 작다. 각도 A의 감소는 본체부에 이어지는 "S"자형 세그먼트의 부분의 깊이(이하 패널 깊이라 함)를 증가시킴으로써 성취된다. 또, 프로파일부의 "S"자형 세그먼트의 반경 내향부에 결합하는 프로파일부의 세그먼트가 수직으로 되면 될 수록 장착 컵의 강도는 더욱 커진다.

그러나, 기저부 직경의 크기에 의해 영향을 받는 각도 A 및 각도 B의 값을 변화시키는 데는 제약이 있다. 예를 들어, 다른 1인치 장착 컵에서, 기저부의 외경과 본체 내경 사이의 거리는 변경될 수 있고 또 장착 컵의 저부와 기저부의 저부사이의 거리도 변경될 수 있다. 이들 변경은 조정 가능한 각도 A 및 각도 B의 크기를 제한한다.

일반적으로, 컵의 저부와 기저부의 저부 사이의 거리가 기저부의 외경과 본체부 내경 사이의 거리에 더욱 근접하거나 초과하게 되면 각도 A와 각도 B는 서로 더욱 수직이 된다. 요약하면, 후술하는 제약하에서 "S" 세그먼트의 말단부에 대한 접선이 장착 컵의 본체부에 평행인 선에 대해 더욱 평행하게 되면 전진 충전 헤드에 의해 가해지는 힘에 저항하는 장착 컵의 강도는 더욱 커진다.

본 발명의 다른 착안점은 다음과 같다.

1. 임계 응력의 위치는 장착 컵의 본체부와 장착 컵의 프로파일부에 의해 형성된 곡률 반경 부분에 있게 된다. 이 부분은 제4도에 별표로 표시하였다.

2. 본체 내경과 기저부 측벽의 외경 사이의 거리가 짧아질 수록 충전 헤드의 전진 중의 장착 컵의 변형에 대한 저항이 강해진다. 그러나, 기저부의 직립벽과 본체부의 직립벽 사이의 거리는 장착 컵을 용기 입구의 비이드에 체결하는 공구가 본체부와 기저부 사이의 공간으로 들어갈 수 없을 정도로 좁아지지는 않는다. 또, "S"자 형상부를 본체부로부터 더욱 이격된 위치에 배치함으로써, 본체부 말단의 "S"자 형상부 부분이 수직으로부터 장착 컵의 수평축을 향해 이동하는 경사를 갖게 되고 상기 "S"자 형상부의 말단부에 대한 접선이 직립 본체부에 평행인 선에 가능한 한 평행하게 하는 필요성을 해결하게 된다.

3. 본체부에 이어지는 "S"자형 세그먼트를 형성 및 제한하는 패널 깊이를 증가시켜서 전진 충전 헤드에 의해 기저부에 가해진 하향력에 의해 장착 컵의 변형에 저항하는 능력을 개선하는데는 제약이 가해진다. 주어진 두께를 갖고 적정 패널 깊이를 초과하는 주어진 구성 재료를 이용하면 장착 컵의 수평 축선에 대해 제4도에 도시한 각도 B를 감소시키게 되어 컵 프로파일을 납작하게 하고 컵 구조를 약화 시킨다.

본 발명의 특수한 장점은 기존 장착 컵의 구성 및 치수에 반경 방향으로 변화를 주지 않고 그리고 또 충전 헤드의 구조나 구성도 거의 변경하지 않으면서도 종래의 에어로졸 장착 컵에 대해서도 적용할 수 있다는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 추진제 충전 중에 전진 충전 헤드에 의해 가해진 힘에 의해 일어나는 변형에 대한 저항성을 개선한 에어로졸 용기에 추진제를 주입하는 압력 충전 시스템에 사용 가능한 에어로졸 장착 컵을 제공하는 것이다. 본 장착 컵에 대한 다른 목적 및 장점들은 본 발명의 이하 설명을 연구하면 기술 분야에 숙련된 자라면 명백해 질 것이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 장착 컵에 금속의 얇은 게이지를 사용할 수 있도록 하는 장착 컵 형상을 제공하는 것이다.

[도면의 간단한 설명]

제1도 및 제2도는 종래 기술의 여러 실시예의 장착 컵의 단면도이다.

제3도는 본 발명의 장착 컵의 단면도이다.

제4도는 제3도의 호형부의 확대도이다.

제5도는 본 발명의 장착 컵의 "S"자 형상을 성형하는데 사용하는 암형 사이징 다이의 단면도이다.

제6도는 제5도의 사이징 다이의 호형부의 확대도이다.

제7도는 제6도의 사이징 다이용 수형 펀치이다.

[발명의 상세한 설명]

제1도에는, 중앙 개구(12)를 구비한 기저부(11)와, 이 기저부(11)로부터 반경 방향으로 연장된 프로파일부(13)와, (도시되지 않은) 2.54cm(1인치) 개구를 갖는 통상의 에어로졸 용기의 (도시되지 않은)비이드를 수납하도록 형상된 스커트(15)까지 연장된 본체부(14)를 갖는 종래 기술의 장착 컵(10)이 도시되어있다. 이 장착컵 형상에 의하면, 영역(16)이 임계 응력 영역이다.

제2도에는, 제1도의 프로파일부의 경사가 보다 동형인 것과는 달리 제2도에서는 프로파일부의 경사가 프로파일부의 전 길이를 통해 거의 동일한 점을 제외하고는 제1도와 대응하는 구성 요소를 갖는 종래 기술의 장착 컵 형상이 도시되어있다.

제3도에는 장착 컵 구조의 부분들이 제1도 및 제2도의 것과 유사하게 설계되어 있다. 제3도 및 제4도의 확대도에 도시된 바와 같이 본체부(14)에 인접한 장착 컵(10)의 프로파일부(13)의 말단부는 "S"자형 세그먼트(18)을 갖고 있으며, 이 "S"'자형 세그먼트(18)는 본체부(14)와 결합된 부분(19)와, 본체부(14)에 먼쪽에 위치하고 프로파일부(13)의 일정 경사 세그멘트(21)와 결합된 부분(20)을 갖고있다.

시험을 통해서, 임계 집중 응력은 제3도 및 제4도에 *로 표시된 반경부에 발생됨을 발견하였다. 또한 0.254 내지 0.279mm(0.010 내지 0.011인치) 두께를 갖고 0.381 내지 1.016mm (0.015 내지 0.040인치)의 패널 두께를 갖는 "S"자형 세그멘트를 마련한 강철 장착 컵의 경우에 충전 헤드의 전진력에 대한 저항력을 향상시킴을 발견하였다.

표 1에 도시된 바와 같이, 접선/수직 축 각도 A가 약 30°이고 패널 깊이가 0.762mm(0.03인치)일 때 내변형력의 최대 개선이 이루어 졌다. 각도 B는 약 20°이다. 표 1에서 장착 컵의 두께는 0.254 내지 0.279mm (0.010 내지 0.011인치)이고 장착 컵 재료는 강철이다.

[표 1]

패널 깊이와 각도 A 및 B에 의해 형성되는 "S"형 세그먼트의 적정 구조는 금속의 두께, 장착 컵 상의 피복의 성질, 금속의 성질 및 장착 컵의 본체부 내경과 장착 컵 기저부 외경 사이의 거리에 따라 변동된다.

본 발명의 장착 컵을 형성하는 공정은 금속 성형 또는 에어로졸 장착 컵 제조에 숙련된 기술자에게는 잘 알려져 있다.

제5도는 본 발명의 장착 컵의 0.762mm(0.030인치) 패널 깊이를 형성하는 데 사용되는 사이징 다이를 도시한 도면이다. 제7도는 제5도 및 제6도에 도시한 다이와 결합하는 수형 펀치를 도시한 것이다.

본 명세서에서 장착 컵의 성분은 강철, 알루미늄, 플라스틱, 기타 박층 금속, 플라스틱 또는 다른 성형 가능한 재료를 포함하는 구조적으로 성형 가능한 재료로 할 수 있다 0.406mm(0.016인치) 두께의 알루미늄으로 된 패널 깊이0.762mm(0.030인치) 인 장착 컵을 성형할 때 상부 하중 변형에 대한 개선은 날로 발전되어 왔다.

또, 실험에서, 0.254mm 내지 0.279mm(0.010인치 내지 0.011인치) 두께의 플라스틱으로 피복된 강철을 0.762mm(0.030인치) 패널 깊이에 대해 비교한 결과를 표 1에 표시하였다.

본 발명은 이하 특허 청구의 범위에 기술된 바와 같이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 세부 구성에 대해 각종 변경이나 변형을 가하여 사용할 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (11)

1. 압력 충전 시스템에 사용하기 위한 개선된 장착 컵으로서, 상기 장착 컵은 기저부와, 프로파일부 및 스커트로 연결되어 에어로졸 용기의 비이드를 수용하고 밀봉하는 본체부로 구성되며, 상기 프로파일부는 한 단부가 기저부에 접합되고 다른 단부는 본체부에 접합되도록 되어 있는 개선된 장착 컵에 있어서, 상기 프로파일부에 환형인 "S"자형 세그먼트를 형성하고, 상기 "S"자형 세그먼트는 본체부에 이어지는 부분과 본체부 끝의 부분을 구비하고, 상기 본체부에 이어지는 "S"자형 세그먼트 부분은 본체부 끝의 "S"자형 세그먼트 부분 보다 더 멀리 배치되어 상기 본체부에 이어지는 "S"자형 세그먼트 내의 패널 깊이를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 장착 컵.
2. 제1항에 있어서, 상기 장착 컵은 금속 성분으로 된 것을 특징으로 하는 장착 컵.
3. 제2항에 있어서, 금속 장착 컵의 성분은 강철, 알루미늄, 플라스틱 피복 강철 또는 플라스틱 피복 알루미늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 장착 컵.
4. 제1항에 있어서, 상기 "S"자형 세그먼트 이외의 프로파일부는 본체부 끝의 "S"자형 세그먼트의 말단부로부터 기저부를 향해 상향 원추형으로 형성된 것을 특징으로 하는 장착 컵.
5. 제4항에 있어서, 상기 장착 컵은 금속 성분으로 된 것을 특징으로 하는 장착 컵.
6. 제4항에 있어서, 금속 장착 컵의 성분은 강철, 알루미늄, 플라스틱 피복 강철 또는 플라스틱 피복 알루미늄으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 장착 컵.
7. 제3항에 있어서, 상기 패널 깊이는 0.381mm 내지 1.016mm(0.015인치 내지 0.040인치)인 것을 특징으로 하는 장착 컵.
8. 제2항에 있어서, 상기 패널 깊이는 0.762mm(0.030인치)인 것을 특징으로 하는 장착 컵.
9. 제2항에 있어서, 상기 패널 깊이는 0.762mm(0.030인치)이며, 상기 장착컵의 성분은 강철이고 강철의 두께는 0.254mm 내지 0.279mm(0.010인치 내지 0.011인치)인 것을 특징으로 하는 장착 컵.
10. 제4항에 있어서, 상기 장착 컵의 프로파일부의 상향 원추형 세그먼트의 경사는 장착 컵의 수평 축선으로부터 20°인 것을 특징으로 하는 장착 컵.
11. 제10항에 있어서, 상기 패널 깊이는 0.762mm(0.030인치)인 것을 특징으로 하는 장착 컵.