KR101114619B1 - 경사형 에지부를 구비한 흡수제 캐니스터 - Google Patents

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Abstract

중공형 몸체와, 중공형 몸체의 대향 단부에 용융된 다공성 단부 캡을 구비한 흡수제 캐니스터가 제품 포장 용기 안으로 캐니스터를 분배하는 작업이 용이하도록 용융된 지점에 경사면을 포함한다.
흡수제 캐니스터, 흡수제, 흡수제 카트리지, 흡수재, 분배

Description

경사형 에지부를 구비한 흡수제 캐니스터 {SORBENT CANISTER WITH BEVELED EDGES}
본 발명은 흡착제나, 건조제 또는 산소 흡수재 등의 흡수제 재료를 포함하는 기체 또는 증기 처리 물질을 함유하기 위한 기체 또는 증기 투과성 캐니스터 및 이러한 기체 또는 증기 투과성 캐니스터의 제조에 관한 것이다.
흡수제 카트리지라고도 언급되는 흡수제 캐니스터는 제품 포장 용기와 같이 한정된 환경의 기체 또는 증기 함유량을 규제하기 위하여 다양한 흡수 또는 흡착 기능을 수행한다. 예를 들어, 미국 특허 제4,093,105호, 제4,772,300호 및 제5,503,662호에 개시된 것과 같은 흡수제 캐니스터가 수분이나 산소에의 노출로 인한 의약품의 오염 또는 열화를 줄이기 위하여 알약병과 같은 의약품 포장 용기 안에 삽입된다.
대체로, 캐니스터는 중공형 수분-차단 플라스틱 원통형 몸체와 별개의 다공성 단부캡을 구비하고, 상기 캐니스터는 의약품 용기 또는 다른 형태의 포장 용기로부터 수분 흡착 또는 기체 흡수를 하는 다양한 종류의 입상 흡수제로 충전된다. 예컨대, 미국 특허 제4,772,300호에 개시된 캐니스터는 폴리에틸렌 몸체의 단부에 초음파 용접으로 고정되는 웹-본디드(web-bonded) 폴리에틸렌 단부캡을 특징으로 한다. 다른 흡수제 캐니스터로는 미국 특허 제4,093,105호 및 제5,503,662호에 개시된 캐니스터가 포함되고, 이들 또한 수분으로부터 의약품 내용물의 열화를 방지할 목적으로 제약 용기 안에 삽입되도록 배열된다. 의약품을 보호하는데 뿐만 아니라 용기 안에 포장되는 알약, 진단 테스트 스트립(strip) 등의 임의의 다른 물질과 임의의 입상 물질의 원상태를 보존하는 데에도 물질-처리재(material-treating substance)는 수분, 산소 또는 냄새를 흡수하는 유사한 이점을 제공한다.
흡수제 캐니스터는 임의의 형태로 환경이 규제되어야 하는 내용물이 채워지는 제약병 또는 다른 용기 안에 전형적으로 고속 충전 작업과 관련된 분배(dispensing) 기구에 의하여 삽입된다. 일반적인 흡수제 캐니스터는 캐니스터 분배 기구와 함께 사용되기 위한 치수 공차 설정값(dimensional tolerance set)을 충족시키도록 제조되지만, 다공성 단부캡과 중공형 수분-차단 플라스틱 원통형 몸체 사이에 형성되는 에지부가 종종 분배 작업을 방해할 수 있다.
미국 특허 제5,942,060호에 개시된 것과 같은 공지된 캐니스터의 제작 작업 동안, 다공성 단부캡은 중공 실린더 몸체에의 열 밀봉 또는 진동 용접 에너지에 의하여 용융되고, 용융 지점을 넘어선 잉여 물질을 제거하도록 후속적으로 트리밍(trimming)된다. 그러나, 특정 공차 범위 내의 정상 치수 및 가공 편차는 분배 작업을 방해할 수 있는 불규칙한 에지부 또는 돌출부를 남겨둘 수 있다. 예컨대, 불규칙한 에지부 또는 돌출부는 흡수제 캐니스터가 분배 기구 내에서 전달(conveyance) 구조에 감기거나 진행을 방해할 수 있다.
하나 이상의 바람직한 실시예에서 본 발명은 종래 흡수제 캐니스터의 분배 문제를 보완하기 위하여 흡수제 캐니스터의 에지부를 처리한다. 전형적인 흡수제 캐니스터는 중공형 수분-차단 플라스틱 원통형 몸체에 용융된 다공성 단부 캡을 구비한다. 용융된 단부 캡은 대체로 중공형 원통형 몸체의 주연부 형상에 맞도록 절단되지만, 그 결과로서 형성되는 캐니스터의 외부 주연 에지부는 본 발명에 따라 중공 원통형 몸체의 정해진 주연부를 넘어 뻗을 수 있는 재료를 모두 제거하기 위하여 더 처리된다. 캐니스터의 주연 에지부는 잉여 재료를 제거하거나 만입시키도록 모따기되거나 경사지거나 둥글게 되는 것이 바람직하다.
흡수제 캐니스터를 제작하는 방법으로서 본 발명의 한 양태는 중공형 수분-차단 플라스틱 몸체의 제1 개방 단부를 가로질러 그 위에 제1 다공성 플라스틱 시트를 배치하는 단계와, 상기 중공형 몸체의 제1 개방 단부에 상기 제1 시트를 용융시키는 단계를 포함한다. 상기 제1 시트와 상기 중공형 몸체의 제1 개방 단부 사이의 제1 용융 접합부로 둘러싸인 상기 제1 시트의 부분은 캐니스터의 제1 단부를 형성한다. 상기 제1 용융 접합부를 넘어 뻗어있는 제1 시트의 나머지 부분은 상기 제1 시트로부터 캐니스터를 분리시키기 위하여 트리밍된다. 이후 제1 용융 접합부는 상기 캐니스터의 제1 단부를 경사지게 하기 위하여 모따기된다. 경사형 단부는 완성된 캐니스터의 자동화된 분배 작업을 방해할 우려가 있는 불규칙한 에지부를 남길 수 있는 트리밍 작업에서의 공차 편차를 보완한다.
바람직하게, 중공형 몸체는 하나의 축을 중심축으로 하는 형태이고, 모따기하는 단계는 캐니스터의 제1 단부에 축에 대하여 경사진 경사면을 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 모따기하는 단계는 상기 축 둘레로 공구를 회전시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 공구는 축 둘레에 각을 두고 이격된 블레이드를 포함하는 것이 바람직하다. 회전 공구에 의하여 형성될 수 있는 것과 같은 경사면은 상기 축을 중심축으로 하여 배향되고, 상기 축에 대하여 30°보다 작은 모따기 각으로 경사지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 경사면이 대략 15°의 모따기 각으로만 경사진다. 작은 모따기 각은 모따기 작업이 캐니스터의 높이 편차에도 불구하고 중공형 몸체의 벽 두께에 영향을 미치지 않도록 보장한다. 예컨대, 15°의 모따기각은 종래 45°의 모따기 각 보다 중공형 몸체 높이 편차의 거의 4배를 수용할 수 있다.
캐니스터에 제1 단부가 형성되면, 캐니스터가 뒤집히고, 반응물(즉, 흡착 또는 흡수 물질)이 충전되며, 중공형 수분-차단 플라스틱 몸체의 제2 개방 단부를 가로질러 제2 다공성 플라스틱 시트가 놓인다. 상기 제2 시트는 중공형 몸체의 제2 개방 단부에서 용융되고, 상기 제2 시트로부터 캐니스터를 분리시키기 위하여 제2 용융 접합부를 넘어 뻗어있는 제2 시트 주위 부분이 트리밍된다. 이후, 제2 용융 접합부는 캐니스터의 제2 단부를 경사지게 하기 위하여 모따기된다. 두 개의 경사형 단부 모두에 의하여 캐니스터의 축 방향으로 대향하는 두 개의 배향 중 어느 배향에서의, 완성된 캐니스터의 자동화된 분배를 방해할 수 있는 불규칙한 에지부가 제거된다.
바람직하게, 중공 수분-차단 플라스틱 몸체는 복수개의 중공형-수분 차단 플라스틱 몸체 중 제1 중공형 플라스틱 몸체이다. 복수개의 중공형 플라스틱 몸체는 공통 팰릿(pallet)에 장착될 수 있고, 중공형 몸체의 제2 개방 단부는 상기 팰릿 내부의 공통 기준부(reference)에 정렬될 수 있고, 캐니스터의 제1 단부에 제1 용융 접합부가 형성되도록 제1 시트를 상기 중공형 몸체의 제1 개방 단부에 용융시킬 수 있다. 제1 시트의 나머지 부분으로부터 캐니스터를 분리시키기 위하여 제1 용융 접합부를 넘어 뻗어있는 제1 시트의 나머지 부분이 집합적으로 트리밍된다. 또한, 제1 용융 접합부는 캐니스터의 제1 단부를 경사지게 하기 위하여 제1 용융 접합부가 집합적으로 모따기된다.
캐니스터의 제1 단부가 형성되면, 팰릿이 뒤집어질 수 있고, 캐니스터의 제1 단부는 공통 기준부에 정렬될 수 있고, 상기 캐니스터가 충전될 수 있다. 상기 캐니스터의 제2 단부에 제2 용융 접합부가 형성되도록 제2 시트를 중공형 몸체의 제2 개방 단부에 용융시킬 수 있다. 상기 제2 시트의 나머지 부분으로부터 캐니스터를 분리시키기 위하여 제2 용융 접합부를 넘어 뻗어있는 제2 시트의 나머지 부분이 집합적으로 트리밍될 수 있다. 이후, 제2 용융 접합부는 캐니스터의 제2 단부를 경사지게 하기 위하여 집합적으로 모따기될 수 있다.
흡수제 캐니스터로서 본 발명의 다른 양태는 개방 단부 및 중공형 몸체의 개방 단부에 용융된 다공성 플라스틱 시트를 구비하는 중공형 수분-차단 플라스틱 몸체를 포함한다. 용융 접합부는 다공성 시트와 중공형 몸체의 개방 단부 사이에 형성된다. 상기 용융 접합부에 형성되는 경사면에 의하여 흡수제 캐니스터의 자동화된 분배 작업을 방해할 수 있는 용융 접합부의 불규칙성이 제거된다.
바람직하게, 중공형 몸체는 하나의 축을 중심축으로 하는 형태이고, 경사면은 축에 대하여 경사진다. 경사면은 30°보다 작은 모따기 각으로 경사지는 것이 바람직하고, 경사면이 축에 대하여 대략 15°의 모따기 각으로 경사지는 것이 더 바람직하다.
다공성 플라스틱 시트는 중공형 몸체의 개방 단부에 대하여 시트에 열과 압력을 가함으로써 중공형 몸체의 개방 단부에서 용융될 수 있다. 개방 단부는 제1 개방 단부와 제2 개방 단부 중 제1 개방 단부인 것이 바람직하고, 다공성 플라스틱 시트는 제1 다공성 플라스틱 시트와 제2 다공성 플라스틱 시트 중 제1 다공성 플라스틱 시트인 것이 바람직하고, 상기 용융 접합부는 제1 개방 단부와 제2 개방 단부 사이에 형성되는 제1 용융 접합부와 제2 용융 접합부 중 제1 용융 접합부인 것이 바람직하다. 또한, 상기 경사면은 흡수제 캐니스터의 자동화된 분배를 방해할 수 있는 불규칙한 것들을 제거하기 위하여 제1 용융 접합부와 제2 용융 접합부에 형성되는 제1 경사면과 제2 경사면 중 제1 경사면인 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 본 발명의 목적 중 접합부에서 중공형 몸체에 용융된 하나 이상의 다공성 단부와, 자동화된 분배 장치와의 간섭 문제를 회피하기 위하여 용융된 접합부에 형성된 경사면을 구비한 개선된 흡수제 캐니스터를 포함한다. 캐니스터는 수분을 흡착하거나 산소 등의 다른 기체를 흡수하는 기체 또는 증기 처리 물질을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 목적은 경사면을 갖는 다공성 단부를 구비한 상기한 바와 같은 캐니스터를 제조하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다양한 태양은 이하의 명세서 기재와 첨부된 도면을 참조하여 더욱 자세히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 개선된 캐니스터의 확대된 측방향 입면도이다.
도 2는 캐니스터의 다공성 단부를 도시하는 캐니스터의 유사 확대 평면도이다.
도 3은 경사형 에지부를 구비한 캐니스터의 확대 단면도이다.
도 4는 경사형 단부를 형성하기 위한 모따기 작업 수행 전의 충전된 캐니스터의 확대된 부분 측단면도이다.
도 5는 캐니스터의 몸체를 제공하기 위한 길이로 절단되는 튜브를 도시하는 개략적인 부분 평면도이다.
도 6은 캐니스터가 고정구에 위치된 뒤에 용접 용융에 의하여 캐니스터의 제1 단부에 다공성 단부를 부착함으로써 캐니스터를 제작하는 다음의 단계를 도시하는 개략적인 부분 측방향 단면도이다.
도 7은 도 6과 유사한 도면으로, 공정의 다음 단계 즉, 캐니스터의 단부에서 잉여의 다공성 물질을 트리밍해내는 단계를 도시하는 도면이다.
도 8은 다음 단계 즉, 캐니스터의 개방 단부를 기체 또는 증기 처리 재료로 충전하는 단계를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 6과 유사한 도면으로, 다음 단계 즉, 기체 또는 증기 처리 재료를 충전한 후에 다공성 부재를 캐니스터 몸체의 대향 단부에 결합시키는 단계를 도시하는 도면이다.
도 10은 도 7과 유사한 도면으로, 캐니스터의 단부로부터 잉여 다공성 재료 가 트리밍되는 모습이 도시된 도면이다.
도 11은 공통축을 따라 정렬된 충전된 캐니스터와 모따기 공구의 확대된 부분 측단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 개선된 기체 또는 증기 처리 캐니스터(10)는 고밀도의 폴리에틸렌으로 제조되고 대체로 원통형인 중공형 몸체(12)와, 다공성 고밀도 폴리에틸렌으로 제조된 다공성 폐쇄 부재(14, 16)(즉, 단부캡)를 구비한다. 다공성 폐쇄 부재(14, 16)는 중공형 몸체(12)의 개방 단부(18, 20)에 결합된다. 도 3에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 다공성 폐쇄 부재(14, 16)는 진동 또는 열 공구 용접과 같은 용융 작업에 의하여 접합부(22, 24)에서 중공형 몸체의 개방 단부(18, 20)에 결합된다. 캐니스터(10)는 과잉 수분, 산소, 냄새 또는 기체 상태로 운반될 수 있는(gas transportable) 다른 재료를 흡착하거나 흡수할 수 있는 흡수재인 입상 재료(30)로 충전되어 이들을 인접 환경으로부터 제거한다.
열에 의하여 용융될 때, 다공성 폐쇄 부재(14, 16)는 중공형 몸체(12)의 개방 단부(18, 20) 안으로 만입된다. 용융 접합부(22, 24)에서 작은 메니스커스(26, 28)가 중공형 몸체(12)의 주위벽(32)에 기대어 형성된 점으로부터 용융 지점에서 다공성 폐쇄 부재(14, 16)가 일시적으로 플라스틱 상태였음이 입증된다. 기체 또는 진공 처리 캐니스터(10)의 대향 단부에 배치된 다공성 폐쇄 부재(14, 16)의 노출면 상에 인쇄된 글자 메시지(33)는 사용 중 캐니스터와 섞일 수 있는 용기 제품 으로부터 캐니스터(10)를 구별시키는 경고 표지가 된다.
본 발명에 따라, 경사면(34, 36)은 용융 접합부(22 또는 24)의 모든 잉여 재료를 확실히 제거하기 위하여 용융 접합부(22, 24)에 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 경사면(34, 36)을 형성하는 모따기 작업 전에, 용융 지점에서 트리밍되지 않은 에지부(38)가 중공형 몸체(12)의 정해진 주연부를 넘어 뻗어있다. 트리밍되지 않은 에지부(38)는 캐니스터가 정해진 대로 알약병과 같은 제품 포장용기 안으로 분배되는 것을 방해할 수 있다.
경사면(34, 36)의 형성에 의하여 트리밍되지 않은 에지부(38)가 제거되고, 상기 경사면(34, 36)은 중공형 몸체(12)의 중심축(40)에 대하여 각도 α만큼 경사진다. 수학적인 용어로, 중공형 몸체(12)의 주연부는 중심축(40)의 둘레를 회전하는 선에 의하여 생성된다. 경사면(34, 36)의 형성시에 중공형 몸체(12)의 두께 치수에 대응하는 중심축(40)을 향한 반경 방향보다 중공형 몸체(12)의 높이 치수에 대응하는 중심축(40)에 따른 종방향으로 더 많은 물질이 제거되도록 경사각 α는 바람직하게는 30°이하로 기울어지고, 최적으로는 중심축(40)에 대하여 약 15°로 기울어진다. 중공형 몸체(12)는 용기로써 기능하기 위한 것이므로 당연히 중공형이고, 그 결과 중공형 몸체(12)의 주위벽(32)은 비교적 가파른 경사각 α에 의하여 파손으로부터 보호되는 제한된 두께 치수를 가진다.
경사면(34, 36)은 가파른 경사각 α를 활용하는데에 원뿔의 단면과 같이 곧은 면을 구비하고, 바람직하게는 이로써 중공형 몸체(12)의 나머지 벽 두께에 미치는 충격을 상대적으로 감소시킨다. 경사면은 또한 곡선형(curvilinear) 또는 다른 둥근 면을 가진 형상을 포함한 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
방금 언급된, 경사면(34, 36)을 형성하기 위한 모따기 작업을 포함하여, 모따기 작업까지의 캐니스터(10) 제작에 대하여, 나머지 도면을 통하여 더 상세히 기술된다. 공정의 첫번째 단계는 중공형 몸체(12)를 제공하는 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 중공형 몸체(12)는 튜브 회전 및 전진 장치(56)와 관계된 적절한 절삭 블레이드(54)를 통하여 압출된 고밀도의 폴리에틸렌 튜브(52)를 중공형 몸체(12)로 절단함으로써 얻거나 임의의 다른 적절한 방식으로 얻을 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 다음 단계는 (20개의 중공형 몸체 그룹에서와 같이) 고정구(60)의 표면(66, 68)을 넘어 돌출된 중공형 몸체(12)의 개방 단부(18, 20)에 매우 작은 단부(62, 64)만을 구비한 공통 펠릿, 예를 들어, 고정구(60) 안으로 중공형 몸체(12)를 가압하여 끼워 맞추는 것이다. 이는 중공형 몸체(12)가 후속 용접 작업 동안 견고하게 유지되도록 한다. 이후, 중공형 몸체(12)의 개방 단부(18, 20)를 가로질러 다공성 고밀도 폴리에틸렌 시트(70)가 배치된다. 시트(70)는 무광면(matte surface)과 유광면(shiny surface)을 가질 수 있다. 시트(70)의 무광면이 중공형 몸체(12)의 개방 단부(20)에 근접하게 위치되는 것이 바람직하지만, 유광면이 중공형 몸체(12)의 단부(20)에 위치될 수도 있다. 이후, 가열된 용접 다이(76)는 시트(70)에 충분한 열과 압력을 가하여 용융 접합부(24)에서 시트(70)의 중첩부와 중공형 몸체(12)를 함께 용융시킨다. 용접 다이(76)는 바람직하게는 탄약 점화봉(cartridge fire rod)을 삽입하기 위해 세로축을 따라 형성되는 구멍을 구비하며 특수 강철(P20)의 직사각형 막대(bar)로 형성된다. 용접 다이(76)가 필요한 온도로 유지되도록 제어기에 피드백을 제공하는 열전대를 삽입하기 위하여 다른 구멍이 형성될 수 있다.
도 6에 나타나지는 않지만, 용접 다이(76)로부터의 열은 용융 접합부(24)의 부근에서 시트(70)를 일시적으로 연화시켜, 시트(70)의 비압착 중앙부(77)가 중공형 몸체(12) 안으로 당겨지고, 용융 접합부(24)에서 중공형 몸체(12)의 측벽(32)의 메니스커스(28)(도 3 참조)와 접합되도록 한다. 용접 다이(76)가 먼저 적용되는 단부(20)의 반대편에 있는 돌출 단부(62)는 고정구(60)와 관계된 공통 기준부, 예를 들어, 기저부(78)에 의하여 지지된다.
바람직하게, 용접 다이(76)는 중공형 몸체(12)의 단부(20)에 대하여 화살표(82) 방향으로 시트(70)에 약 260℃의 온도에서 약 1초 내지 2초 동안 42.18kg/cm2(600pounds/inch2)에서 70.31kg/cm2(1000pounds/inch2) 사이의 압력을 가한다. 다공성 플라스틱 시트(70)는 충분한 강성을 가지므로 압력이 가해질 때 휘어지지 않을 것이다. 이러한 온도와 압력의 조합은, 다공성 플라스틱 시트(70)의 부분이 중공형 몸체(12)의 개방 단부(20)에 견고히 부착되기 위한 용융 접합부(24)를 생산한다.
다공성 플라스틱 시트(70)가 복수개의 중공형 몸체(12)에 결합된 후에, 도 7에 도시된 바와 같이, 트리밍 다이(80)가 시트(70)에 가해져, 중공형 몸체(12)의 주연부를 넘어선 잉여 물질을 트리밍한다. 또한 도 7에 도시된 바와 같이, 트리밍 다이(80)는 복수개의 원형 나이프(84)를 포함하고, 단부(20)의 외부에 배치된 시 트(70)의 잉여 물질을 트리밍한다.
도 8에 도시된 공정의 다음 단계는 (a) 고정구(60)를 뒤집음으로써 가공된 몸체(12)를 뒤집는 단계와 (b) 호퍼(86)와 같은 공급원으로부터 몸체(12)를 입상 물질(30)로 충전하는 단계를 포함한다. 그 후에, 도 9에 도시된 바와 같이, 중공형 몸체(12)의 개방 단부(18)를 가로질러 다른 다공성 고밀도 플라스틱 재료의 시트(90)가 위치되고, 가열된 용접 다이(76)가 플라스틱 시트(90)의 상부에 화살표(82)로 도시된 열과 압력을 가하고, 이로써 도 6 및 도 7을 참조하여 전술한 바와 같이 용융 접합부(24)가 형성되는 방식과 유사하게 중공형 몸체(12)의 단부(18)를 구비한 용융 접합부(22)가 형성된다. 이 과정 동안, 이전에 다공성 단부(16)로 폐쇄된 몸체의 대향 단부(20)는 고정구(60)의 기저부(78) 상에서 지지된다. 이후, 도 10에 도시된 바와 같이, 몸체(12)의 용융 접합부(22)로부터 시트(70)의 잉여 다공성 물질을 트리밍하기 위하여 트리밍 다이(80)가 화살표(82) 방향으로 하강한다.
중공형 몸체(12)는 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌으로 제조된다. 중공형 몸체(12)는 외부 지름이 대략 1.4cm(0.55in), 길이가 대략 1.6cm(0.630in), 벽 두께가 대략 0.089cm(0.035in)일 수 있다. 또한, 중공형 몸체(12)는 바람직하게는 미국 텍사스주 더 우드랜즈(The Woodlands, Texas)의 셰브론 필립스 케미컬 컴파니(Chevron Phillips Chemical Company)의 FDA 등급 고밀도 폴리에틸렌인, 말렉스® 에이치에이치엠 5202비엔(Marlex® HHM 5202BN)으로 알려진 제품으로 제작된다. 중공형 몸체(12)가 고정구(60)의 보어(bore) 안에 적절히 위치될 때, 중공형 몸 체(12)는 각 단부에서 약 0.076cm(0.030in) 돌출될 수 있다.
시트(70, 90)는 바람직하게는 식품 또는 의약품의 포장에 사용되는 적절한 다공성 고밀도 폴리에틸렌으로 제조된다. 시트(70, 90)는 두께가 약 0.071cm(0.028in)에서 ±0.0127cm(0.005in)인 것이 바람직하다. 다공성 시트(70, 90)는 약 12.2m3/min?m2(40ft3/min?ft2) 내지 약 36.6m3/min?m2(120ft3/min?ft2)의 기류를 지지할 수 있고 또는 1분당 물 3.05cm(1.2in)의 압력에서 지름 2.54cm(1in)인 디스크를 통하는 1400mL 내지 4200mL의 기류를 지지할 수 있다. 시트(70, 90)의 바람직한 인장 강도는 약 15kg/cm2(215lb/inch2) 이상이고, 정해진 용접 작업 동안 겪게 될 힘이 가해질 때 시트(70, 90)가 휘어지지 않도록 충분한 강성을 가져야 한다. 인장 강도는 필요한 용도에 따라 다른 값을 가질 수도 있다. 이러한 재료의 예시는 영국 렉스햄(Wrexham, UK)에 소재한 포르바이어르 테크놀로지(Porvair Technology)사의 포르바이어 피알엘에프094230(Porvair PRLF094230), 미국 조지아주 페어번(Fairburn, Georgia, U.S.A.)에 소재한 포렉스 테크놀로지(Porex Technologies)사의 포렉스 포러스 프로덕트 그룹(Porex Porous Products Group) 엑스-8054(X-8054) 또는 엑스-9474(X-9474) 또는 미국 조지아주 터커(Tucker, GA, U.S.A.)에 소재한 마이크로포어 플라스틱스, 인크.(Micropore Plastics, Inc.)사의 마이크로포어 3021(Micropore 3021)로부터 롤 스톡(roll stock)으로서 입수 가능하다. 다른 공극률이 임의의 특정 용례의 구체적인 요구에 따라 이용될 수 있다.
각각의 다공성 폐쇄 부재(14, 16)는 중앙부(77)에서 시트 두께 치수를 약 0.071cm(0.028in)로 유지할 수 있고, 다공성 폐쇄 부재(14, 16) 각각은 중공형 몸체(12) 안으로 당겨진다. 그러나, 용융된 외부 부분은 전술한 압력 하에서 열 용접의 결과로서 용융 접합부(22, 24) 안으로 압착될 수 있다. 다른 종류의 다공성 폴리에틸렌 또는 다른 수지들이 유사한 목적으로 사용될 수 있다.
전술한 열 용접 공정은 약 42.18kg/cm2(600lb/inch2) 내지 70.31kg/cm2 (1000lb/inch2) 범위의 클램핑(clamping) 힘 또는 압력을 이용하고, 대략 1초 내지 2초의 가열 시간이 포함된, 대략 4초 내지 5초의 주기를 포함한다. 전술한 열 용접 공정은 용융 접합부(22, 24)에서 다공성 폐쇄 부재(14, 16)와 중공형 몸체(12)의 단부(18, 20) 사이에 용융이 일어나게 한다. 이러한 용융이 가능한 것은 공극률의 차이에도 불구하고 전술한 환경 하에서 폐쇄 부재(14, 16)와 중공형 몸체(12) 모두의 경계 영역이 실질적으로 동시에 용융되기 때문이다. 또한 다른 결합 공정이 폐쇄 부재(14, 16)를 중공형 몸체에 부착시키는데 사용될 수 있고, 본 명세서에 통합되어 전체로서 참조되는 본 출원인에게 허여된 미국 특허 제5,942,030호에 개시된 것과 같은 진동 용접 공정을 포함한다.
중공형 몸체(12)는 다양한 폴리에틸렌 수지로, 다양한 지름, 다양한 길이 및 다양한 벽 두께를 포함하는 다양한 크기로 제조될 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 폐쇄 부재(14, 16)에 사용되는 다공성 고밀도 폴리에틸렌은 다양한 강성, 다양한 두께 및 다양한 공극률로 제조될 수 있다. 중공형 몸체(12)와 폐쇄 부재(14, 16)의 파라미터의 변화는 열 용접 파라미터의 변화를 요할 수 있다.
바람직한 입상 물질(30) 중 하나는 영국 워링톤(Warrington, United Kingdom)에 소재한 이니오스 실리카스 엘티디.(Ineos Silicas Ltd.)사로부터 입수 가능한 입자 크기가 약 0.5mm 내지 1mm인 흰색 실리카 겔이고, 이러한 실리카 겔을 포함하는 캐니스터(10)는 의약품 용기, 식품 용기 등의 다양한 환경 및 수분 흡수가 필요한 임의의 다양한 환경에서 수분을 흡수하는데 사용된다. 예시적으로 활성 숯(charcoal), 분자 체(molecular sieve), 활성 벤토나이트(bentonite), 몬트모릴로나이트(montmorillonite), 황산 칼슘(calcium sulfate), 클린톨라이트(Clintolite) 및 금속 알루미노실리케이트 결정(crystalline metal aluminosilicates)과 같은 재료를 포함하나 이에 제한되지 않고 다른 종류의 입상 또는 비입상 기체 또는 증기 처리 물질이 사용될 수 있다. 또한 캐니스터는 통상의 산소 흡수 합성물 및 통상의 이산화탄소 흡수 합성물에 제한되지 않고 임의의 다른 적절한 제품을 포함할 수 있다. 전술한 제품들은 캐니스터(10)가 위치된 환경에서, 기체를 흡수하거나 흡착한다. 그러나, 캐니스터(10)는 또한 캐니스터가 배치될 환경 속으로 들어가는 증기를 생산하는 제품을 내장할 수 있고, 이러한 증기들은, 예시적으로 향기와 이산화탄소를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 따라서, 캐니스터 몸체(12) 내부의 물질은 "기체 또는 증기 처리"를 특징으로 할 것이다.
전술한 것 뿐만 아니라, 캐니스터(10)의 특정 재료는 위에서 고밀도의 폴리에틸렌으로 기술된 것일 수 있고, 또한 프로필렌도 몸체(11)와 다공성 부재(14) 모두에 사용될 수 있으며, 이에 따라 열 용접에 영향을 주는 파라미터가 조정될 수 있다. 또한 도 1 내지 도 4에 도시된 유형의 캐니스터를 제공하기 위하여 다양한 수지가 사용될 수 있고, 다공성 폐쇄 부재(14, 16)가 전술된 다중 환형 위치부에서 결합된다. 제한되지 않는 예시로서, 이런 다양한 수지들은 나일론, 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 스타이렌-아크릴로니트릴(styrene-acrylonitrile, SAN), 폴리술폰(polysulfone, PS), 에틸렌-비닐 아세테이트(ethylene-vinyl acetate, EVA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리프탈레이트 카보네이트(polyphthalate carbonate, PPC) 및 폴리에테르 술폰(polyether sulfone, PES)을 포함할 수 있다.
캐니스터(10)는 두 개의 다공성 단부 부재(14, 16)를 구비하는 것으로 전술되었지만, 캐니스터(10)는 (14) 또는 (16)과 같이 하나만 다공성 단부 부재고, 다른 단부는 다공성이 아닌 것을 구비하여 제작될 수 있고, 다양한 단부 부재가 몸체와 일체로 형성되거나 몸체에 부착될 수 있다. 또한, 캐니스터(10)가 기체 또는 증기 처리 합성물을 포함하는 것으로 기술되었지만, 그 내용물에 상관없이 일반적으로 적용된다. 이 점에서, 예컨대, 달리 흡수, 흡착하지 않고 캐니스터(10) 외부의 기체 또는 증기와 상호 작용하는, 임의의 다른 방식으로 흡입하는 것이 가능한 제품을 포함할 수 있다.
이후의 트리밍 작업 또는 트리밍 작업과 관련되거나 트리밍 작업을 대신하여, 모따기 공구(100)가 도 11에 도시된 바와 같이, 캐니스터(10)의 대향 단부에서 용융 접합부(22, 24)에 경사면(34, 36)을 형성하는데 사용될 수 있다. 캐니스 터(10)의 단부에 경사면(34, 36)이 형성되어, 중공형 몸체(12)의 정해진 주연부를 넘어 뻗어 있음으로써 완성된 캐니스터(10)가 분배되는 것을 방해할 우려가 있는 트리밍되지 않은 에지부(38) 모두를 확실하게 제거한다.
모따기 공구(100)는 바람직하게는 중공형 몸체(12)의 중심축(40)에 일렬로 정렬된 축(102)의 둘레를 회전할 수 있고, 원통형 몸체(104)와, 회전축(102) 주위에 각을 두고 이격되어 있는 절삭 블레이드(106)를 포함한다. 또한, 모따기 공구(100)는 모따기 공구(100)가 캐니스터(10)의 용융 접합부(22, 24)와 맞물려 공급되도록 회전축(102)과 중심축(40)을 따라 캐니스터(10)에 대하여 상대적으로 이동할 수 있는 것이 바람직하다. 절삭 블레이드의 절단 에지부(108)는 대응 모따기 각 α로 경사면(34, 36)을 형성하기 위하여 각 β만큼 회전축(102)에 대해 경사져있는 것이 바람직하다.
바람직하게, 모따기 각 α는 30°보다 작다. 더 바람직하게, 경사면(34, 36)은 대략 15°의 경사각만으로 경사진다. 작은 모따기 각 α는 캐니스터(10)의 높이 편차에도 불구하고 모따기 작업이 중공형 몸체(12)의 벽 두께 "t"에 영향을 미치지 않도록 한다. 예컨대, 15°의 모따기 각 α는 통상적인 모따기 각 45°보다 중공형 몸체의 높이 편차 "Δh"의 거의 4배를 수용할 수 있다. 공구 정지부가 모따기 공구(100)의 절삭 깊이를 설정하기 위하여 고정구(60)에 대한 기준부로 사용될 수 있다. 공구당 두 개의 절삭 블레이드(106)가 바람직하다. 또한 분당 700회에서 1500회 (RPM) 사이의 회전 속도가 바람직하다. 회전축(102)을 따라 모따기 공구(100)를 수직으로 공급하는 속도는 빠른 접근을 위해 가변식인 것이 바람직하 지만, 절삭되는 동안에는 속도가 느리게 제공된다.
모따기 공구(100)가 캐니스터들(10) 사이에서 이동하거나 고정구(60) 내부의 복수개의 캐니스터(10)의 단부를 모따기하기 위하여 다중 모따기 공구(100)가 사용될 수 있다. 다중 모따기 공구(100)는 또한 캐니스터들(10) 사이에서 모따기 공구를 인덱스하기 위하여 개별적으로 또는 집합적으로 이동하면서 사용될 수 있다. 예컨대, 다섯개-헤드 스핀들(five-head spindle)이 5개의 캐니스터 단부를 동시에 모따기 하기 위하여 사용될 수 있고, 동일한 고정구(60) 내부에 있는 다른 세트의 다섯 개의 캐니스터 단부를 모따기 하기 위하여 다섯개-헤드 스핀들 전체가 인덱스될 수 있다. 모따기 공구(100)는 트리밍 다이(80)에 부가하여 사용되거나 트리밍 다이(80)를 대체하여 사용될 수 있다. 즉, 모따기 공구(100)는 (a) 시트(70, 90)로부터 캐니스터(10)를 분리시키기 위하여 다공성 시트(70, 90)를 통과하여 절단하고, (b) 용융 접합부(22, 24)에서 경사면(34, 36)을 형성하기 위한 절단을 계속하도록[즉, 회전 축(102)을 따라 상대적으로 이동하도록] 사용될 수 있다.
캐니스터(10)가 분리되어 모따기되면, 단부는 경고 메시지(33)로 프린트 되는 것이 바람직하고, 시각적으로 점검되어, 완성된 캐니스터(10)로서 고정구(60)에서 방출된다. 경사면(34, 36)을 구비한 새로운 캐니스터(10)가 더 우수한 확실성을 가진 제품 포장용기 안에 분배될 수 있고, 분배는 제조공정에서의 주연의 에지부에 의하여 방해받지 않을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 개시되었지만, 이에 제한되지 않으며 이하의 청구항의 기술 범위 내에서 달리 실시될 수 있다.

Claims (24)

  1. 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법이며,
    중공형 플라스틱 몸체의 제1 개방 단부를 가로질러 그 위에 제1 다공성 플라스틱 시트를 배치하는 단계와,
    상기 제1 시트와 상기 중공형 몸체의 제1 개방 단부 사이의 제1 용융 접합부로 둘러싸인 상기 제1 시트의 부분에 의하여 상기 캐니스터의 제1 단부가 형성되도록 상기 제1 시트를 상기 중공형 몸체의 제1 개방 단부에 용융시키는 단계와,
    상기 제1 용융 접합부를 넘어 뻗어있는 상기 제1 시트의 나머지 부분으로부터 상기 캐니스터를 분리시키기 위하여 제1 시트의 나머지 부분을 트리밍하는 단계와,
    상기 캐니스터의 제1 단부를 경사지게 하기 위해 상기 제1 용융 접합부를 모따기하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중공형 몸체는 하나의 축을 중심축으로 하는 형태이고, 상기 모따기하는 단계는 상기 캐니스터의 제1 단부에 상기 축에 대하여 경사진 경사면을 형성하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 모따기하는 단계는 상기 축 둘레로 공구를 회전시키는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공구는 상기 축 둘레에 각을 두고 이격된 블레이드를 구비하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 모따기하는 단계는, 상기 경사면이 상기 축에 대하여 30°보다 작은 모따기 각으로 형성되게 하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 모따기하는 단계는, 상기 경사면이 상기 축에 대하여 15°의 모따기 각으로 형성되게 하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 캐니스터를 뒤집는 단계와, 상기 캐니스터를 충전하는 단계와, 상기 중공형 플라스틱 몸체의 제2 개방 단부를 가로질러 그 위에 제2 다공성 플라스틱 시트를 배치하는 단계와, 상기 캐니스터의 제2 단부가 형성되도록 상기 중공형 몸체의 제2 개방 단부에 상기 제2 시트를 용융시키는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 시트로부터 상기 캐니스터를 분리시키기 위하여 제2 용융 접합부를 넘어 뻗어있는 상기 제2 시트의 주위 부분을 트리밍하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 캐니스터의 제2 단부를 경사지게 하기 위하여 상기 제2 용융 접합부를 모따기하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1 시트 및 제2 시트를 용융시키는 단계는 상기 중공형 몸체의 제1 개방 단부 및 제2 개방 단부에 대하여 상기 제1 시트 및 제2 시트에 열과 압력을 가하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 중공형 플라스틱 몸체는 복수개의 중공형 플라스틱 몸체 중 제1 중공형 플라스틱 몸체이고, 공통 팰릿(pallet)에 상기 복수개의 중공형 몸체를 장착시키는 단계와, 상기 팰릿 내부의 공통 기준부에 상기 중공형 몸체의 제2 개방 단부를 정렬시키는 단계와, 상기 캐니스터의 제1 단부에 제1 용융 접합부가 형성되도록 상기 중공형 몸체의 제1 개방 단부에 상기 제1 시트를 용융시키는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 트리밍하는 단계는 상기 제1 용융 접합부를 넘어 뻗어있는 상기 제1 시트의 나머지 부분으로부터 상기 캐니스터를 분리시키기 위하여 상기 제1 시트의 나머지 부분을 집합적으로 트리밍하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 모따기하는 단계는 상기 캐니스터의 제1 단부를 경사지게 하기 위하여 상기 제1 용융 접합부를 집합적으로 모따기하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 팰릿을 뒤집는 단계와, 상기 캐니스터의 제1 단부를 공통 기준부에 정렬시키는 단계와, 상기 캐니스터를 충전하는 단계와, 상기 캐니스터의 제2 단부에 제2 용융 접합부가 형성되도록 상기 중공형 몸체의 제2 개방 단부에 상기 제2 시트를 용융시키는 단계와, 상기 제2 용융 접합부를 넘어 뻗어있는 상기 제2 시트의 나머지 부분으로부터 상기 캐니스터를 분리시키기 위하여 상기 제2 시트의 나머지 부분을 집합적으로 트리밍하는 단계와, 상기 캐니스터의 제2 단부를 경사지게 하기 위하여 상기 제2 용융 접합부를 집합적으로 모따기하는 단계를 포함하는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 트리밍하는 단계와 모따기하는 단계는 단일 작업으로 수행되는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 시트의 나머지 부분을 트리밍하는 단계 및 상기 캐니스터의 제1 단부를 경사지게 하기 위하여 상기 제1 용융 접합부를 모따기하는 단계 모두는 회전 절삭 공구에 의해 수행되는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 트리밍하는 단계와 모따기하는 단계는 별개의 작업으로 수행되는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 트리밍하는 단계와 모따기하는 단계는 다른 공구를 사용하여 실행되는, 흡수제 캐니스터를 제조하는 방법.
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