KR101036398B1 - 공기 보조 방출부를 갖는 플라스틱 마개 성형용 장치 - Google Patents

Abstract

플라스틱 마개 성형용 장치는 성형 핀 및 외부 핀 슬리브를 포함하고 주형 공동을 형성하기 위해 암형 주형과 상호 작용하는 수형 주형 조립체를 포함한다. 성형 핀으로부터 성형된 마개의 기계적 스트리핑을 용이하게 하도록, 가압 공기가 성형 핀과 핀 슬리브 사이에서 축방향으로 연장되는 하나 이상의 공기 통로를 통해 성형된 마개로 유입된다. 성형 핀으로부터의 방출 중에 플라스틱 마개를 외향으로 연장시키고 형성함으로써, 방출 중에 마개가 받게 되는 힘이 현격히 감소되고, 이로 인해 방출 전의 성형 사이클 중에 요구되는 마개의 냉각재 양을 바람직하게 감소시킨다. 따라서, 압축 성형 장치를 위해 현격히 증가된 작업 속도가 달성될 수 있다.

압축 성형 장치, 마개, 성형 핀, 외부 핀 슬리브, 가압 공기

Description

공기 보조 방출부를 갖는 플라스틱 마개 성형용 장치{APPARATUS FOR MOLDING A PLASTIC CLOSURE WITH AIR-ASSISTED EJECTION}

전체적으로 본 발명은 플라스틱 마개의 압축 성형 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히 관련된 주형 툴링으로부터 성형된 마개를 공기 보조 방출함으로써, 용인할 수 없는 마개의 변형을 방지하면서 고속의 마개 제조를 용이하게 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

압축 성형된 플라스틱 마개는 특히 탄산 음료에 사용하기에 적합한 마개 및 마개가 제공할 수 있는 바람직한 강도 및 밀봉 특성을 요구하는 다른 적용예 등 시장에서 매우 다양하게 찾을 수 있다. 또한, 이러한 타입의 마개는 개봉 흔적 표시부(temper-indication)를 제공하도록 용이하게 구성될 수 있어서, 소비자에게 바람직한 품질을 보장한다.

본 명세서에 참조로서 편입된 미국 특허 제4,378,893호, 제4,407,422호, 제4,418,828호 및 제4,978,017호는 개봉 흔적 표시용으로 구성될 수 있는 마개를 포함하여, 압축 성형에 의해 효율적이고 경제적으로 형성될 수 있는 마개 구조물을 도시한다. 본 발명에 참조로서 편입된 미국 특허 제4,343,754호, 제4,497,765호, 제5,554,327호, 제5,670,100호 및 제5,866,177호는 압축 성형에 의해 형성될 수 있는 플라스틱 마개의 형성 방법 및 장치를 개시한다.

전형적인 적용예에 있어서, 압축 성형식 마개는 전형적으로 와선식 쓰레드 형태인 보유 요소를 마개의 스커트부의 내측 표면 상에 포함한다. 종종 성형 핀으로 언급되는 압축 성형 툴링의 수형 주형은 마개 쓰레드 구조물의 형태로 구성되는 것이 적절한 외부 성형 표면을 포함한다. 전형적으로 이러한 마개의 고속 제조를 용이하게 하도록, 성형 핀으로부터 마개의 "언쓰레딩(unthreading)"을 위한 어떠한 상대적 회전 없이 성형 핀으로부터 성형된 플라스틱 마개를 기계적으로 "스트립(strip)" 시키는 것이 실행되어왔다. 성형된 마개 및 성형 핀 사이의 억지 끼워 맞춤(interference fit)의 기계적 스트리핑은 마개 쓰레드들이 그들이 성형될 때 홈 또는 성형 핀의 다른 특징부로부터 가압되기 때문에 마개의 스커트부가 외향 변형될 것을 요구한다.

경험상, 이러한 스트리핑 작동에서 있을 수 있는 쓰레드 구조물의 변형은 플라스틱 마개가 형성되는 속도를 제한하는 작용을 한다. 전형적인 로터리 압축 성형 머신은 주형 툴링 부품 내에서 수냉로를 포함하지만, 마개의 쓰레드 구조물 및 다른 부분에서의 용인할 수 없는 변형 없이, 작업 속도는 각각의 마개가 그 각각의 성형 핀으로부터 기계적인 스트리핑을 허용하도록 충분히 응고되는, 성형된 쓰레드 구조물에 요구되는 시간으로 인해 제한된다.

이전까지, 관련된 수형 주형 툴링으로부터 쓰레드식 플라스틱 마개의 기계적 스트리핑을 용이하게 하는데 많은 노력이 경주되어 왔다. 연관된 툴링의 제거 중 성형된 플라스틱 마개에 대한 압축 가스의 사용이 마개의 사출 성형과 연결되어 시행되어 왔다. 본 명세서에 참조로서 편입된 미국 특허 제5,786,079호 및 PCT 특허 출원 제 WO 01/32390호의 예에서와 같이 압축 성형 장비 내의 공기 분사 장치를 합체하는 것과 같은 노력 또한 시도되었다. 그러나, 공지된 장치들은 툴링의 복잡성을 증가시켜왔고, 툴링 내의 냉각재 경로의 크기를 전체적으로 감소시키는 경향이 있는 공기 통로의 설비를 필요로 하였다. 또한, 이러한 장치는 성형된 마개로의 공기용으로 제공된 경로의 크기가 제한되어 왔고, 툴링의 급속부를 바람직하지 못하게 얇게 할 수 있는 방식으로 구성되었으며, 신뢰성이 저하되었다.

본 발명은 관련된 툴링의 일체성을 유지하도록 바람직하게 구성되고, 압축 성형 장비의 비용 효율적 사용을 허용하는 시스템을 사용하여 관련된 수형 주형 성형 핀으로부터의 제거시, 성형된 마개로 압축 가스 공기를 유입시킴으로써 고속으로 마개 제조를 용이하게 하는 플라스틱 마개의 압축 성형용으로 개선된 장치와 작업 방법에 관한 것이다.

본 발명은 플라스틱 마개가 연관된 수형 주형 성형 핀으로부터 기계적으로 "스트립"되는 성형 사이클 중 일부에서, 성형된 플라스틱 마개 안으로 압축 가스(공기)를 유입시킴으로써 고속 마개 제조를 용이하게 하는 작업 방법 및 플라스틱 마개의 성형 장치에 관한 것이다. 관련된 용기 상에 마개를 고정시키기 위한 와선형 쓰레드 구조물 형태인 보유 요소를 포함하는 플라스틱 마개 성형용으로 구성된 장치인 도시된 실시예에서, 장치는 마개의 보유 요소와 자유 에지 사이의 영역에서 마개로 가압 공기를 보내는 방식으로 구성된다. 이러한 구성은 관련된 성형 핀으로부터 마개의 고속 제거를 매우 용이하게 하는 보유 요소(쓰레드 구조물)의 영역인, 마개 내부 상에서 바람직한 힘이 발생되도록 하는 것이다.

특히, 공기 분사 시스템을 압축 성형 툴링으로 합체하는 것은 수형 성형 핀과 연관된 외부 핀 슬리브 사이에 형성된 하나 이상의 경로 내에 있는 성형된 마개로 공기를 보냄으로써 용이해진다. 바람직한 유동 면적을 갖는 경로는 주형 툴링의 일체성을 유지하면서도 압축 성형 후 용융된 플라스틱의 응고를 촉진하도록 압축 성형 툴링 내에 전형적으로 제공되는 냉각재 경로의 크기 및/또는 개수를 현격하게 감소시킬 필요없이 용이하게 형성될 수 있다.

도시된 실시예에 따라, 플라스틱 마개 성형용 장치는 중앙 성형 핀 및 성형 핀이 위치되는 외부 핀 슬리브가 구비된 수형 주형 조립체를 포함한다. 상기 장치는 상벽부를 갖는 플라스틱 마개를 형성하기 위해 전체적으로 컵형 주형 공동을 형성하기 위한 수형 주형과 상호 작용하는 암형 주형 및 환형 스커트부를 더 포함한다. 상기 수형 주형 조립체 및 암형 주형은 중앙 성형 핀의 자유 단부로부터 성형된 플라스틱 마개의 제거를 위해 주형 공동을 개방하도록 상대 이동된다.

도시된 실시예에서, 수형 주형 조립체는 외부 핀 슬리브 주위에 위치된 방출 슬리브를 포함하며 동시에, 성형 핀과 방출 슬리브는 형성된 플라스틱 마개의 스커브부의 결합이 플라스틱 마개를 성형 핀으로부터 떼어내도록 상대적으로 이동 가능하다. 플라스틱 마개가 스커트부의 내측 표면 상에서 와선형 쓰레드 구조물의 형태인 보유 요소와 함께 형성될 때, 성형 핀으로부터 마개 쓰레드 구조물을 탈거시킴으로써 방출 슬리브의 작동은 중앙 성형 핀으로부터 성형된 플라스틱 마개를 "스트립"시킨다.

수형 주형 조립체는 중앙 성형 핀과 외부 핀 슬리브 사이에서 축방향 연장되는 하나 이상의 공기 통로를 형성한다. 공기 통로는 암형 주형으로부터 제거 후 가압된 공기가 성형된 플라스틱 마개에 보내지고, 그럼으로써 마개가 중앙 성형 핀으로부터 용이하게 제거되도록 주형 공동과의 유체 연통부에 배치될 수 있다. 특히, 상기 장치는 공기 통로가 전형적으로는 스커트부의 자유 에지이고, 밀봉식으로 방출 슬리브를 결합하는 성형된 마개의 보유 요소와 마개의 표면 사이의 영역에서 주형 공동과 유체 연통하도록 구성된다. 이러한 장치로 인해, 가압된 공기가 마개로 보내질 때 성형된 마개는 방출 슬리브에 대해 밀봉된다. 상기 마개는 풍선과 같은 방식으로 외향 연장되며, 따라서 쓰레드 구조물이 성형된 성형 핀의 외측 표면으로부터 마개 쓰레드 구조물의 제거를 포함하여 중앙 성형 핀으로부터 마개의 기계적 스트리핑을 용이하게 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 중앙 성형 핀 및 외부 핀 슬리브는 상대 이동 가능하며, 그들 사이에서는, 플라스틱 마개의 스커트부의 자유 에지에 근접한 환형 형성면을 형성한다. 전형적인 구성에서, 플라스틱 마개의 스커트부는 중앙 성형 핀의 환형 형성면에 대해 형성된 요소인 하나 이상의 개봉 흔적 표시 요소를 포함한다. 특히, 외부 핀 슬리브와 중앙 성형 핀 사이의 동일한 계면은 성형된 플라스틱 마개로 보내지는 가압 공기를 제어 및 교축하는 밸브형 메커니즘을 제공하여, 가압 공기가 성형 사이클의 방출 부분에서 플라스틱 마개로 보내지게 한다.

본 발명의 장치의 바람직한 특성은 성형 툴링의 바람직하지 못한 저하를 방지하면서 효율적이고, 고속 작업을 용이하게 한다. 바람직한 형태에서, 하나 이상의 원주 방향 채널이 성형 핀과 핀 슬리브 사이에서 연장되고 복수의 공기 통로에 대해 유체 연통부 내로의 결합을 제공할 때, 복수의 공기 통로는 중앙 성형 핀과 수형 주형 조립체의 외부 핀 슬리브 사이에서 축방향 연장된다. 도시된 실시예에서, 한 쌍의 원주 방향 채널은 채널 중 위에 있는 것이 공기 통로 중의 경로를 분배하도록 작동하고 원주 방향 채널 중 아래에 있는 것이 바람직하게 가압 공기용 축압기로서 기능할 때, 복수의 축방향 공기 통로를 결합하도록 제공된다. 바람직한 형태에서, 복수의 축방향 공기 통로는 중앙 성형 핀과 외부 핀 슬리브 사이의 공기 압에 의해 평형 반력이 생성되도록 배치되어 주형 툴링의 바람직하지 않은 바인딩 또는 마모를 방지, 또는 성형 핀과 핀 슬리브 사이의 압축 공기의 전달에 의한 툴링 내에 생성된 불평형을 방지한다.

성형된 플라스틱 마개의 스커트부의 외향 변형 또는 부풀어 오름(bulging)에 의해, 성형 핀으로부터 플라스틱 마개의 기계적 스트리핑에 요구되는 힘은 바람직하게 감소된다. 이것은 마개의 부풀어 오른 부분 특히, 개봉 흔적 표시 형상부 영역에서 그리고 변형된 쓰레드 형태로 보여질 수 있는 적은 마개 변형을 야기한다.

본 발명의 다른 형상 및 이점은 상세한 설명, 첨부된 도면 및 청구항을 통해 명백히 이해될 수 있다.

도1은 본 발명의 원리를 구체화한 플라스틱 마개 성형용 장치의 개략도이다.

도2는 상기 장치의 성형 핀이 도시되지 않은, 도1에 도시된 장치의 상대적인 확대 부분도이다.

도3은 도1의 3-3라인을 따라 취한, 도1에 도시된 장치의 개략 단면도이다.

도4는 내부에 플라스틱 마개 성형용으로 닫혀진 구성에 있는 장치를 도시하는, 도1에 도시된 장치의 확대 개략도이다.

도5는 성형된 플라스틱 마개가 초기에 있는 관련된 형성핀으로부터 제거되었을 때 상기 장치가 개방상태에 있는 것을 도시하는, 도4와 유사한 도면이다.

도6은 마개가 관련된 방출 슬리브에 대하여 밀봉되어 있고 가압 공기가 그 내부에 유입되었을 때, 성형된 플라스틱 마개가 관련된 성형 핀으로부터 제거되는 것을 더 도시한 도5와 유사한 도면이다.

도7은 관련된 성형 핀으로부터의 제거를 용이하게 하도록, 도시된 플라스틱 마개의 내부 표면에 대해 가해지는 공기 압력의 힘을 개략적으로 도시하고, 성형된 플라스틱 마개가 관련된 성형 핀으로부터 제거되는 것을 더 도시한 도6과 유사한 도면이다.

도8은 성형된 플라스틱 마개가 관련된 툴링의 성형 핀으로부터 제거 완료된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 실시예로 가능하지만, 바람직한 실시예가 도면을 통해 이 후에 설명될 것이며 이는 본 발명의 예시로서 고려되어지며, 본 발명을 도시된 특정 실시예로 제한하려는 의도가 아닌 것을 이해해야 한다.

본 발명은 관련된 툴링으로부터 마개를 방출하는 중에 가압 공기가 성형된 마개로 유입되게 함으로써 성형된 플라스틱 마개 등과 같은 제품의 고속 제조를 용이하게 하는 가압 성형 장치 및 작동 방법에 관한 것이다. 전형적인 압축 성형 장치에서, 로터리 또는 터렛 압축 성형 머신은 압축 성형기의 회전 이동에 수행되는 작업용으로 구성된 복수의 주형 툴링 조립체를 포함한다. 각각의 툴링 조립체는 조립체가 개방 상태에 있을 때 주형 조립체 각각으로 소정량의 용융 재료를 분배시키는 적절한 압출기 등의 장치와 관련된 계량 메커니즘에 대해 상대 이동된다. 장치의 연속된 회전 운동은 각각의 주형 조립체의 특히, 캠 구동에 의한 폐쇄 작동에 영향을 줌으로써, 용융 재료의 상기 량이 수형 성형 핀과 암형 주형 공동 사이에서 가압되어 성형된 플라스틱 마개를 형성한다.

플라스틱 마개가 성형되어, 주형 툴링으로부터의 제거가 가능할 만큼 충분히 응고된 후, 성형 툴링은 마개가 제거될 수있도록 개방된다. 전형적으로, 수형 주형 조립체와 관련 암형 주형이 상대 이동됨으로써 성형된 마개를 노출시키는데, 이는 성형된 마개가 수형 주형 조립체 상의 위치에 남아 있기 때문이다. 전형적으로, 플라스틱 마개가 상벽부, 그에 따른 환형 스커트부, 하나 이상의 보유 요소 및 마개 스커트 내측 표면 상의 와선형 쓰레드 구조물로 형성되므로 기본적으로 간섭 끼움(interference fit)에 의해 수형 주형 툴링 상에 보유되는데, 이는 마개가 쓰레드 구조물이 수형 주형 툴링의 형성된 부분 내에 보유기 때문이다.

성형된 마개를 "언쓰레딩"에 의해 수형 툴링으로부터 제거하는 것이 효과적인 것으로 공지되었으나, 고속 제조는 툴링으로부터 마개를 기계적으로 스트리핑하는 것이 용이하다. 통상, 이는 마개를 보유하는 수형 주형의 부분을 마개 스커트의 자유 에지를 결합하는 관련된 방출부 또는 스트리퍼 슬리브에 대해 상대 이동시키는 것에 의해 영향을 받는다. 따라서, 마개 쓰레드 구조물이 그것이 형성되는 수형 툴의 영역으로부터 이동할 때, 스커트부 상에서 생성된 축방향 힘은 스커트부의 외향 변형을 일으킨다. 전형적으로, 그 단면적으로 인해 쓰레드 구조물은 완전히 응고되는 마개의 마지막 부분이 되기 때문에, 성형 장치의 작업 속도는 마개가 수형 툴링으로부터 기계적으로 스트립될 때 용인할 수 없는 변형을 방지할 수 있도록 쓰레드 구조물이 충분히 응고되는데 필요한 시간으로 제한된다.

본 발명은 수형 주형 조립체를 포함한, 성형 사이클의 방출 단계 중에서 가압 공기를 성형된 플라스틱 마개로 보냄으로써 고속 제조가 용이하도록 특별히 구성된 압축 성형 장치에 관한 것이다. 특이하게도, 본 발명은 마개 쓰레드 구조물이 방출될 때의 힘을 바람직하게 감소시키기 때문에, 성형 장치의 작업 속도는 현격하게 증가되고, 따라서 제조 효율을 크게 증가시킨다. 알 수 있는 바와 같이, 이렇게 증가된 형성 속도는 마개 쓰레드 구조물이 받게 되는 응력을 감소시키는데 대한 직접적인 결과이며, 용인할 수 없는 마개 변형없이 더욱 높은 작업 속도를 가능하게 한다.

도면에서, 본 발명의 원리를 구현한 플라스틱 마개 주형 툴링 조립체(10)가 도시되어 있다. 이 기술 분야의 것과 유사하게 인식될 수 있는 바와 같이, 성형 툴링 조립체(10)는 이후 상세히 설명된 바와 같이, 주형 공동 내부에 형성된 플라스틱 재료의 압축 성형을 위해 구성된다. 주형 툴링 조립체는 전형적으로 플라스틱 마개 제조에 필요한 단계를 통해 각각의 툴링을 순환시키는 장치의 회전 구동되는, 로터리 또는 터렛 압축 성형 장치에 장착된 많은 툴링 중의 하나이다. 이 기술 분야에 공지된 바와 같이, 전형적으로 주형 툴링 조립체(10)는 주형 툴링으로부터 마개를 스트리핑시켜 고속 생산을 촉진하도록 마개 측벽 또는 스커트부 내에 충분한 기둥 방향 강도를 생성하기 위해, 성형된 플라스틱 마개의 응고를 용이하게 하는 내부 냉각재 통로(도시 생략)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 주형 툴링 조립체(10)는 중앙 성형 핀(14)을 구비하는 수형 주형 조립체(12)와 상기 성형 핀이 내부에 위치된 외부 핀 슬리브(16)를 포함한다. 수형 주형 조립체는 외부 핀 슬리브(16) 주변에 위치된 방출 슬리브(18)를 더 포함하고, 성형된 플라스틱 마개의 스커트부와 방출 슬리브의 결합에 의해 플라스틱 마개가 성형 핀으로부터 분리되도록 성형 핀(14)과 외부 핀 슬리브(16)가 상대적으로 이동 가능하다. 이러한 방식으로의 방출은 이후 더 상세히 설명된다.

주형 툴링 조립체(10)는 플라스틱 마개를 형성하기 위한 주형 공동(22)을 형성하도록 수형 주형 조립체(12)와 상호 작용하는 암형 주형을 더 포함한다. 상벽부(W) 및 환형 스커트부 또는 측벽(S)을 갖는, 도면 부호 C로 도시된 플라스틱 마개가 도면들에 개략적으로 도시된다. 환형 스커트부(S)는 마개를 관련된 용기에 고정시키기 위해 자신의 내측 표면 상에 하나 이상의 보유 요소를 포함한다. 전형적으로, 보유 요소는 도면 부호 T로 도시된 쓰레드 구조물을 포함하지만, 보유 요소의 구체적인 구성은 본 명세서에 개시된 원리는 유지하면서 변화될 수 있는 것이 이해될 수 있다.

주형 툴링 조립체(10)는 관련 로터리 압축 성형기의 갈고리부(24)에 의해 지지된다. 전체적으로, 핀 슬리브 보유기(26)는 툴링 조립체의 외부 핀 슬리브(16)에 인접한 갈고리(24) 아래에 위치된다. 툴링 조립체의 작업은 소정량의 용융 플라스틱 재료가 공동에 수용된 후 주형 공동을 폐쇄하기 위해 툴링의 다양한 부품을 상대 이동시키기 위해 작동하는 적절한 캠에 의해 수행된다. 툴링의 작동은 주형 공동 내에서 플라스틱 마개를 형성하도록 플라스틱의 가압 성형을 수행하고, 그 후 성형된 마개의 제거, 특히 중앙 성형 핀(14)의 플런저형 단부로부터 성형된 마개의 제거를 용이하게 하도록 툴링이 개방된다. 전형적으로, 플라스틱의 압축 성형을 위한 힘은 갈고리부(24), 핀 슬리브(16), 성형 핀(14) 및 암형 주형(20)을 통해 가해진다.

본 발명에 따라, 상기 성형 장치는 중앙 성형 핀(14)으로부터의 마개의 제거를 용이하게 하기 위해 성형된 플라스틱 마개에 가압 가스 및 공기를 보내도록 구성된다. 이러한 목적에 따라, 주형 공동(22) 내에 형성된 플라스틱 마개에 가압 공기를 보내기 위해 공기 전달 장치가 제공된다. 본 발명의 실시를 위해 공기를 가압 가스로서 사용하는 것이 바람직하지만, 공기 외의 적절한 가스도 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 따라서, 마개 방출이 용이하도록 가압된 가스를 지징하는 "공기"라는 용어의 사용은 다른 적절한 가스들을 포괄한다.

도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 공기 전달 장치는 갈고리부(24)에 장착된 커플링(28)을 포함하며, 커플링은 갈고리부에 의해 형성된 내부 통로(28)와 연통한다. 커플링(28)을 통하여 경로(30)로 보내지는 가압 공기는 관련된 로터리 유니온으로부터 주형 툴링 조립체로 전달되며, 이것은 성형된 마개의 방출이 실행되는 성형 사이클의 일부에서 가압 공기를 툴링 조립체로 보내지는 밸브형 동작을 제공한다. 로터리 유니온(도시 생략)의 사용이 바람직하지만, 이 기술 분야의 숙련자들은 적절한 전기-기계 밸브 등과 같은 다른 밸브 장치가 성형 사이클의 적절한 부분의 툴링에서 가압 공기를 전달하는데 대안적으로 사용될 수 있음을 알 수 있다.

갈고리부(24)의 경로(30)는 핀 슬리브 보유기(26)에 의해 형성된 경로(32)와 유체 연통하고, 이 경로(32)는 핀 슬리브(16)에 의해 형성된 포트 및 성형 핀(14)과 외부 핀 슬리브(16) 사이에 형성된 축방향 공기 통로(34)와 유체 연통한다. 본 발명은 하나 이상의 공기 통로(34)가 성형 핀(14)과 핀 슬리브(16) 사이에 제공되는 것을 고려하고 있으나, 복수의 공기 통로가 성형 핀과 외부 핀 슬리브 사이에서 축방향으로 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 공기 통로의 바람직한 배치는 성형 핀(14)과 외향 슬리브(16)이 단면으로 도시된 도3에 도시되어 있다. 성형 핀 상에 가해지는 힘을 평형시키도록 배치된 복수의 공기 통로의 바람직한 제공은 툴링 부품의 바람직하지 않은 바인딩(binding) 및 마모를 방지한다. 도시된 장치에서, 툴링에는 상술한 공기 통로(34) 뿐만 아니라 성형 핀(14)과 핀 슬리브(16) 사이에 가해지는 힘을 평형시키도록 구성된 한 쌍의 공기 통로(36, 36')도 제공된다. 직경방향으로 대향된 한 쌍의 공기 통로가 채용될 수 있는 것이 본 발명의 범위에 있지만, 세 개의 공기 통로(34, 36, 36')을 사용하는 것이 경험상 성형 핀과 핀 슬리브 사이에 안정적인 힘의 평형을 제공하도록 작용하는 것으로 나타났다. 이러한 배치로 인해, 툴링 부품들 사이의 바람직하지 않은 바인딩이 바람직하게 방지된다. 알 수 있는 바와 같이, 툴링 조립체 내에 공기압에 의해 생성된 힘을 평형시킴으로써 바인딩 및 바람직하지 않은 마모를 방지하도록, 세 개 이상의 공기 통로가 성형 핀과 핀 슬리브 사이에 제공될 수 있다.

알 수 있는 바와 같이, 성형 핀과 핀 슬리브 사이에 형성된 공기 통로(34, 36, 36')의 배치는 툴링 조립체 내의 부가적인 내부 부품의 필요를 방지한다. 오히려, 공기 통로들은 채널형 영역을 성형 핀과 핀 슬리브의 계면에서 형성함으로써 제공될 수 있다. 공기 통로들은 툴링의 구조적 일체성의 현격한 감소없이, 그리고 툴링 조립체 내에 냉각재 통로(도시 생략) 크기의 감소에 의지함없이 바람직하게 형성될 수 있다.

복수의 공기 통로들 사이에 가압 공기의 바람직한 분배를 제공하기 위해, 툴링 조립체는 복수의 공기 통로를 서로 유체 연통되도록 결합하기 위해 성형 핀(14)과 핀 슬리브(16) 사이에서 연장되는 하나 이상의 원주 방향 채널(38)을 포함한다. 원주 방향 채널(38)은 툴링 조립체로 유입된 가압 공기를 핀 슬리브와 성형 핀 사이에 제공된 복수의 공기 통로에 분배하도록 작동되어, 성형 핀과 슬리브 사이에 가해지는 힘의 바람직한 평형을 달성한다.

도시된 실시예에 따라, 또다른 원주 방향 채널(40)이 채널(38)과 축방향으로 이격된 관계로 제공되는 것이 바람직하다. 또한, 채널(40)은 복수의 공기 통로(34, 36, 36')과 유체 연통되며, 바람직하게는 형성된 플라스틱 마개로 공기가 유입되기 전에 가압 공기를 축압하는 축압기로서 기능한다.

채널(40)로부터의 가압 공기는 일반적으로 성형 핀과 외부 핀 슬리브(16)의 말단부 사이에서 성형 핀(14)에 대해 원주 방향으로 이격된 복수의 작은 공기 통로(42)에 의해 주형 공동(22) 내로 보내진다. 통로(42)는 8개의 이러한 통로를 포함하는 현재의 실시예와 함께 성형 핀(14)에 의해 한정된 편평부에 의해 형성될 수 있다.

본 장치의 성형 툴링 조립체(10)의 특정 구성은 물론 성형되는 플라스틱 마개(C)의 특정한 구조적 특성에 따라 변화될 것이다. 복수의 적용예에서, 개봉 흔적 표시 능력을 갖는 플라스틱 마개(C)가 제공되는 것이 바람직하고, 이 때문에, 플라스틱 마개는 전형적으로 마개의 스커트부의 내측 표면에 제공된 하나 이상의 개봉 흔적 표시 요소를 구비한다. 이러한 개봉 흔적 표시 요소들이 도8의 가상선 E로 도식적으로 도시되어 있으며, 이러한 유형의 개봉 흔적 표시 요소는 전형적으로 마개 제거중 관련된 용기를 작동식으로 결합시키도록 구성되는 하나 이상의 돌출부의 형상으로 제공된다. 전형적으로, 파단이 용이한 연결이 마개 스커트의 하부와 스커트의 잔여부 사이에 제공되어, 하나 이상의 개봉 흔적 표시 요소와 관련된 용기의 결합은 스커트부의 깨짐을 야기하고, 마개가 부분적으로 또는 완전히 관련된 용기로부터 제거되었다는 증거를 신속히 시각적으로 식별 가능하다.

하나 이상의 이러한 개봉 흔적 표시 요소(E)를 갖는 마개(C)를 형성하기 위해, 성형 툴링 조립체(10)는 중심 성형 핀(14)과 외부 핀 슬리브(16)가 상대적으로 이동 가능하도록 구성되고, 플라스틱 마개(C)의 스커트부(S)의 자유 에지에 인접하여 그들 사이에서 환형 형성면(44)을 한정한다. 도5는 암형 주형(20) 내로부터 성형된 마개(C)의 제거 후에 발생하는 이러한 이들 사이의 상대 이동 후의 성형 핀(14)과 외부 핀 슬리브(16)를 도시한다.

특히, 형성면(44)은 하나 이상의 개봉 흔적 표시 요소(E)가 형성되는 표면을 제공할 뿐만 아니라, 또한 공기가 공기 통로(42)의 외측으로 이동함에 따라 성형된 마개 내로 가압된 공기의 유동을 제어하도록 성형 핀과 핀 슬리브가 함께 작용하기 위해 정합 환형 표면과 핀 슬리브(16)의 말단부가 상호 작용하는 표면을 제공한다. 가압된 공기가 성형 핀과 핀 슬리브 사이로 보내짐에 따라, 교축형(throttle-like) 효과가 달성된다. 이러한 밸브형 영역은, 주형 조립체가 폐쇄되고 플라스틱이 성형 핀(14) 주위에서 상향으로 유동함에 따라 이러한 영역이 바람직하게는 주형 공동(22)을 이탈하도록 공기용 통기 통로를 제공하기 때문에 완전히 기밀식이 아닌 것이 바람직하다. 성형 사이클의 이러한 부분 중에 통기하는 것은 성형된 플라스틱 제품의 공기 기포 또는 다른 빈공간의 형성을 방지하는데 특히 바람직하다.

성형 핀(14)과 핀 슬리브(16)의 상대 축방향 이동은 캠-작동에 의한 것과 같이 기계적으로 달성되지만, 전형적인 구조에서, 툴링은 수형 주형 조립체(12)로부터 암형 주형(20)을 분리시키는 것에 의한 주형 조립체의 개방에 따라 유도되는 상대 이동을 하도록 구성된다.

성형 핀(14)과 핀 슬리브(16)의 상대 이동 후에, 플라스틱 마개(C)의 개봉 흔적 표시 요소의 제거를 용이하게 하기 위해 도5에 도시된 바와 같이, 성형 핀으로부터 플라스틱 마개의 제거는 쓰레드 구조물이 형성된 성형 핀의 특성으로부터 마개의 쓰레드 구조물 또는 다른 보유 요소의 상대 회전 또는 "언쓰레드"없이 성형 핀으로부터 플라스틱 마개를 "스트리핑"으로써 달성된다. 마개 방출은 슬리브(18)의 방출에 대한 성형 핀(14)과 외부 핀 슬리브(16)의 상대 이동에 의해 달성된다. 다시, 성형 핀과 핀 슬리브의 이러한 상대 이동은 전형적으로 수직 고정된 방출 슬리브(18)에 대해 성형 핀과 핀 슬리브의 상향 이동과 같은 캠 작동에 의해 달성될 수 있다.

이전에는, 플라스틱 마개의 방출은 성형 핀(1)으로부터 마개의 쓰레드 구조물을 빼내기 위해 방출 슬리브(18)에 의해 마개의 스커트부의 자유 에지에 대해 충분한 힘을 생성함으로써 달성되었다. 물론, 이는 개봉 흔적 표시 스커트부, 특히, 필퍼 밴드의 영역에서 초과 팽창 또는 변형을 방지하도록 마개가 충분히 경화되는 것을 요구한다. 부가로, 마개가 성형 핀으로부터 강제적으로 스트립됨에 따라 용인할 수 없는 변형을 방지하도록 쓰레드가 충분히 경화되도록 요구되기 때문에, 형성된 직후의 마개 쓰레드가 전형적으로 받는 비교적 큰 힘은 형성 속도를 제한하도록 작용한다.

본 발명에 따라, 성형 사이클의 방출 단계 동안 마개 내로 가압된 공기를 보내는 것은 마개가 받는 응력을 매우 크게 감소시켜서, 마개가 스트리핑 프로세스 중 가져야 하는 경화 및 강도 수준을 감소시킨다. 차례로, 이는 곧 가압 성형 장치의 작동 속도의 큰 증가를 가져온다.

마개(C)를 효율적으로 가압하기 위해, 방출 슬리브(18)에 대해 마개 스커트부의 자유 에지에서 충분한 정도로 마개가 밀봉되는 것이 고려된다. 도6은 성형 핀의 환형 형성면(44)을 갖는 방출 슬리브(18)에 대한 이러한 밀봉 배치 상태로 마개를 도시하고, 핀 슬리브(16)의 자유 단부에서 상호 작용하는 정합 표면이 마개 개봉 흔적 표시 요소의 제거를 용이하게 하기 위해 개방되는 것을 도시한다.

가압된 공기는 복수의 공기 통로(42)를 통해 환형 형성면(44)을 가로질러 축압기 원주형 채널(40)로부터 플라스틱 마개 내로 보내진다. 이러한 배열에 의해, 가압된 공기는 쓰레드 구조물(T) 또는 마개의 다른 보유 요소와 전형적으로 스커트부(S)의 자유 단부인 방출 슬리브(18)와 마개의 표면 사이의 영역에서 플라스틱 마개 내로 보내진다. 마개의 자유 단부와 방출 슬리브(18) 사이에 생성된 원주형 밀봉부는, 마개가 성형 핀과 방출 슬리브(18)의 상대 이동에 의해 성형 핀으로부터 강제적으로 빠져나갈 때, (도6에서 화살표로 도시된 바와 같이) 가압된 공기가 마개 스커트의 내측 표면에 대해 작용하도록 마개 내로 보내지는 것을 허용하고 마개를 팽창시키거나 또는 "부풀리"는데 효과적이다.

쓰레드 구조물과 마개의 자유 에지 사이의 마개의 일부에서 (도시된 배향을 기준으로) 쓰레드 구조물의 위에 위치된 마개 부분을 외향으로 팽창시키도록 작용하기 때문에, 성형된 마개의 이러한 영역 내로의 가압된 공기의 유입은 특히 바람직하다. 이는 공기가 쓰레드 구조물(또는 다른 보유 요소)과 마개 상벽부 사이의 마개 내로 보내지는 이전의 공기 방출 배열과 큰 차별점이다. 이러한 이전의 배열에서, 쓰레드 구조물은 바람직하지 않게 스커트부의 전체 내측 표면, 특히, 성형 핀으로부터 스트립하는 동안 마개 쓰레드에 생성되는 응력을 감소시키기에 외향으로 팽창하는 것이 가장 바람직한 스커트의 자유 에지에 인접한 영역에 대한 가압된 공기의 유동에 대해 밀봉부로써 작용할 수 있다.

마개가 방출 슬리브(18)에 대해 밀봉되는 성형 사이클의 이러한 부분 동안, 가압된 공기는 마개의 충분한 가압을 허용하기 위한 성형 툴링의 작동에서 생성된 충분한 운전 정지를 갖고 관련된 로터리 유니온으로부터 수형 주형 조립체를 통해 보내진다. 전형적인 적용예에서, 가압된 공기는 약 344.735 kPa(50 psi)의 압력으로 공기 공급 시스템을 통해 운반된다.

도7은 또한 마개가 방출 슬리브(18)에 의해 성형 핀(14)으로부터 스트립되어짐에 따라, 마개(C)의 초기 가압을 도시한다. 화살표로 도시된 바와 같이, 마개 내의 공기 압력은 성형된 마개의 상벽부(W)의 내측 표면에 대해서뿐만 아니라 마개의 스커트부의 내측 표면에 대해서도 작용한다.

마개의 상부벽의 내측 표면은 마개가 성형 핀(14)으로부터 제거됨에 따라, 마개 내로 보내진 가압 공기가 성형 핀(14)의 외주 저부 에지 주위로 이동하도록 허용하기 위해 충분한 양이 일시적으로 가압될 수 있다. 마개의 내측 표면과 성형 핀의 저부 표면 사이에 전형적으로 생성된 자연 진공을 파괴함으로써, 보다 편평하고 보다 평면의 상부벽을 갖는 마개가 형성될 수 있다.

공기 가압이 성형 핀(14)으로부터 쓰레드 구조물(T)의 결합 해제를 용이하게 하도록 마개의 스커트부를 외향으로 팽창시키도록 작용함에 따라, 마개의 하나 이상의 개봉 흔적 표시 요소는 성형 핀(14)의 형성면(44)의 외향으로 강제로 빠져나간다. 사실상, "반경방향" 방출력이 생성된다. 이는 바람직하게는 마개 방출 동안 개봉 흔적 표시 요소가 받는 응력을 감소시키도록 작용하고, 따라서 바람직하게는 이러한 요소의 개선된 강도를 야기한다. 이러한 요소의 개선된 강도는 개봉 흔적 표시용으로 관련된 용기와의 이러한 바람직한 기계적 상호 작용을 용이하게 할 수 있다.

도8은 성형 핀(14)으로부터 마개(C)의 제거로 방출 사이클의 완료를 도시한다. 성형 핀(14)과 방출 슬리브(18) 사이의 상대 이동이 완료되고, 성형 핀의 형성면(44)은 외부 핀 슬리브(16)의 말단부에서 정합 환형 표면과 상호 작용 관계로 다시 이동된다. 성형 사이클의 이러한 부분에서, 관련된 로터리 유니온으로부터 주형 조립체로 보내진 공기 압력은 차단되어, 다음의 성형 사이클용으로 주형 조립체가 준비된다.

따라서, 본 발명은 성형된 플라스틱 마개의 고속 제조를 매우 용이하게 한다. 방출 동안의 성형된 마개의 초기 가압은 관련된 형성으로부터 기계적으로 스트립되어짐에 따라 마개가 받는 응력을 크게 감소시켜서, 작동 속도의 상당한 증가를 허용하면서 동시에 성형된 마개의 영구적인 변형을 감소시킨다. 개봉 흔적 표시 특성부의 개선된 형성이 또한 달성된다. 본 장치는 성형 핀과 관련된 핀 슬리브 사이에 가압된 공기를 보내도록 구성되기 때문에, 마개가 형성됨에 따라 주형 공동의 통기를 용이하게 하는 공기 통로를 갖고 툴링 내의 전형적인 냉각재 통로는 바람직하게 크기가 정해질 수 있다.

성형 핀과 성형된 마개 사이의 간섭의 감소와 방출력의 결과적인 감소는 바람직하게는 쓰레드 변형을 감소시키고 마개의 개봉 흔적 표시 밴드부의 팽창을 감소시키고, 쓰레드 위치에서 외부 측벽의 변형을 감소시킨다. 성형된 마개 내로 유입되는 고압 공기는 또한 방출 중 생성된 진공력의 감소에 의한 편평 패널 오목함을 감소시키는데 유리하고, 완성된 마개와 전형적으로 관련된 상부벽의 오목한 수축을 중화시키는 변형을 제공한다. 성형 냉각 시간의 감소는 성형된 마개의 형성, 냉각 및 방출을 위한 전체 사이클 시간의 큰 감소를 야기한다.

전술한 바와 같이, 다양한 변형 및 변경이 본 발명의 신규한 개념의 진실된 사상과 범주로부터의 이탈없이 실시될 수 있다. 본원에서 도시된 특정 실시예에 대해 제한이 의도되거나 또는 추측되어서는 안된다는 것이 이해될 것이다. 본 출원은 첨부된 청구범위에 의해 커버되도록 의도되며, 이러한 모든 변경은 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (16)

1. 플라스틱 마개를 성형하기 위한 장치이며,

   중앙 성형 핀 및 상기 성형 핀이 내부에 위치되는 외부 핀 슬리브를 포함하는 수형 주형 조립체와,

   상벽부, 상기 상벽부로부터 연장되는 환형 스커트부 및 상기 환형 스커트부의 내측 표면 상의 적어도 하나의 보유 요소를 갖는 플라스틱 마개를 형성하기 위해 주형 공동을 한정하도록 상기 수형 주형 조립체와 상호 작용하는 암형 주형을 포함하고,

   상기 수형 주형 조립체와 암형 주형은 성형된 플라스틱 마개를 중앙 성형 핀의 자유 단부로부터 제거하기 위해 상기 주형 공동을 개방하도록 상대 이동 가능하고,

   상기 수형 주형 조립체는 중앙 성형 핀과 외부 핀 슬리브 사이에서 축방향으로 연장하는 복수의 공기 통로 및 상기 중앙 성형 핀과 상기 외부 핀 슬리브 사이에서 연장하여 상기 복수의 공기 통로들을 유체 연통 상태로 연결하는 하나 이상의 원주형 채널을 한정하고,

   상기 공기 통로는 상기 중앙 성형 핀으로부터 상기 성형된 플라스틱 마개의 제거를 용이하게 하기 위해 암형 주형을 제거한 후에 가압된 공기가 상기 성형된 플라스틱 마개 내의 상기 보유 요소와 상기 환형 스커트부의 자유 에지 사이의 영역으로 보내지는 것을 허용하도록 주형 공동과 유체 연통하는 플라스틱 마개 성형 장치.
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4. 제1항에 있어서, 상기 수형 주형 조립체는 상기 외부 핀 슬리브 주위에 위치된 방출 슬리브를 포함하고, 상기 성형 핀과 상기 방출 슬리브는 상대 이동 가능하여 상기 성형된 플라스틱 마개의 스커트부와 상기 방출 슬리브의 결합이 상기 중앙 성형 핀으로부터 상기 플라스틱 마개를 떼어내도록 이동시키고,

   가압된 공기가 상기 공기 통로로부터 상기 플라스틱 마개 내로 보내지는 동안 상기 방출 슬리브가 상기 플라스틱 마개와 밀봉식으로 결합되는 플라스틱 마개 성형 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 성형 핀의 외부는 상기 스커트부의 내측 표면에 하나 이상의 보유 요소를 갖는 플라스틱 마개를 형성하도록 구성되고, 상기 공기 통로는 상기 보유 요소와 상기 방출 슬리브와 밀봉식으로 결합되는 상기 플라스틱 마개의 표면 사이의 영역에서 주형 공동과 연통하는 플라스틱 마개 성형 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 방출 슬리브는 상기 성형된 플라스틱 마개의 스커트부의 자유 에지와 결합하는 플라스틱 마개 성형 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 중앙 성형 핀과 상기 외부 핀 슬리브는 상대 이동 가능하고 상기 플라스틱 마개의 스커트부의 자유 에지에 인접하여 그 사이에 환형 형성면을 한정하고,

   상기 플라스틱 마개의 스커트부는 환형 형성면에 대해 형성된 하나 이상의 개봉 흔적 표시 요소를 포함하는 플라스틱 마개 성형 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 중앙 성형 핀과 상기 외부 핀 슬리브는 상대 이동 가능하고 상기 성형된 플라스틱 마개 내로의 가압 공기의 유동을 조절하기 위해 상호 작용하는 환형면을 한정하는 플라스틱 마개 성형 장치.
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