KR101413597B1 - 플라스틱 용기의 성형방법 - Google Patents

플라스틱 용기의 성형방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피 포장물을 담을 수 있는 용기의 순차적인 이송도중에 용기 가장자리 부위를 예열하고 리밍 성형할 수 있도록 함으로써, 용기의 가장자리 예리한 부분을 제거하여 사용자의 손이 베이는 안전사고를 예방할 수 있으며 비닐랩이 찢어지는 현상을 최소화할 수 있도록 한다.
본 발명 플라스틱 용기의 성형방법은 공지의 사출 성형을 거쳐 미리 성형된 트레이 용기를 포개진 상태로 적층시키고 적층된 용기들 중 하나를 하부금형에 순차적으로 안착시킨 후에 횡방향으로 이송 공급하고, 낱개로 이송되는 용기 가장자리 부위를 근접된 외측에서 가열하여 상기 용기 가장자리 단부가 중심을 향해 기울어지도록 예열한다.
이후 예열된 용기의 가장자리를 횡방향으로 이송시키고, 상기 예열된 상태로 이송된 용기의 상측에서 하부금형과 대응되는 상부금형을 하강시켜 상기 용기의 가장자리 부위를 가압하여 리밍 성형한 후에, 상기 리밍 성형된 용기를 하부금형으로부터 분리시켜 탈형하는 공정들로 이루어진다.

Description

플라스틱 용기의 성형방법{METHOD FOR MOULDING PLASTIC CONTAINER}
본 발명은 플라스틱 용기의 성형방법에 관한 것으로, 특히 트레이 등의 플라스틱 용기를 성형하는 과정에서 용기의 가장자리 부위를 리밍 성형하는 과정에서, 용기의 가장자리 부위를 내측으로 예각의 경사각을 가열하고 가열된 용기의 가장자리 부위를 금형으로 눌러서 간편하게 리밍 성형할 수 있도록 그 구조가 개선된 플라스틱 용기의 성형방법에 관한 것이다.
일반적으로 종래에 골판지로 만든 포장박스가 포장용기로서 많이 사용되고 있으나, 이와 같은 골판지 포장박스는 내수성이나 내약품성, 내구성 또는 강도가 부족하고, 특히 물에 젖거나 습기를 머금으면 그 강도가 취약해져서 그 형태를 유지할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 종래에 액체와 같은 유동성 내용물을 담기 위한 주석이나 기타금속재캔이 사용되고 있으나, 이러한 금속재 캔은 제작코스트가 높으며, 내용물과의 접촉에 의해 캔이 부식되거나 내용물이 변질될 가능성이 높다.
또한 종래에 다양한 형태의 플라스틱 포장용기가 사출성형 등의 방식으로 제작되고 있다.
종래 용기는 식품을 투입하도록 상부가 개구된 용기와, 용기의 상부 테두리에 결합되어 용기를 밀폐시키기 위한 뚜껑으로 구성된다.
그런데, 기존 플라스틱 용기는 뚜껑이 있는 것과 없는 것으로 구분되며, 그중 뚜껑이 없는 것은 용기 내에 식품 등의 피 포장물을 안착시킨 후에 용기의 상부 테두리에 랩을 씌워서 포장용기로 사용하고 있다.
기존 플라스틱 용기와 관련된 선행기술로는 한국 등록실용신안공보 등록번호 제 20-0307755호 "플라스틱 용기의 정렬 및 고정틀" (등록일자 : 2003.03.05)에 나타난 바와 같이, 상부측이 원형의 단면으로 형성된 표준화된 플라스틱 용기가 형성되고, 상기 플라스틱 용기의 상부측에 삽입, 고정될 수 있게 형성된 다수의 고정구가 X축, Y축으로 상호 연결되게 형성되며, 고정구의 외측면에 형성된 지지대가 본체틀에 각각 일체로 연결되게 형성됨으로써, 본체틀의 내부에 X축, Y축으로 다수의 고정구가 상호 연결되게 형성되고, 상기 고정구에 형성된 지지대는 상기 본체틀에 일체로 연결되며, 상기 고정구는 하부측으로 상부측이 원형의 단면을 형성한 플라스틱의 용기가 삽입될 수 있게 내측판과 외측판이 상호 연결되게 형성되어 상기 플라스틱 용기의 상부측으로 고정구가 각각 삽입되게 본체틀이 구비되어 각각의 용기들이 본체틀에 고정됨으로써, 다수의 플라스틱 용기를 수직으로 간편하면서도 안정적으로 적재할 수 있도록 한 것이다.
이러한 플라스틱 용기를 제조하기 위한 제조장치와 관련된 선행기술로는 한국 등록실용신안공보 등록번호 제 20-0319476호 "일회용 조리용기 제조장치" (등록일자 : 2003.06.30)에 나타난 바와 같이, 프레임에 회전가능하게 설치되어 용기성형홈을 구비하는 하형, 상기 하형을 회전시키는 모터, 하형의 상부에 설치되어 용기성형홈 내로 삽입되는 상형, 상형을 지지하는 상형홀더, 상형을 승강시키는 승강실린더, 하형의 일측에 설치되어 성형된 조리용기의 상부 테두리를 일정하게 절단하는 절단부재, 하형의 타측에 설치되어 조리용기의 가장자리에 컬링을 형성하는 컬링부재를 포함하여 구성된다.
그런데, 기존 용기는 테두리 부위가 금형과의 탈형을 위해 상측으로 갈수록 외측을 향해 경사진 각도로 성형하는 것이 바람직하며, 이러한 구조의 용기는 테두리로 갈수록 두께가 얇아지는 형태로 형성되어 사용자의 손이 접촉될 경우 비닐랩을 씌우는 과정에서 비닐랩이 찢어지거나 사용자의 손이 베일 우려가 있다.
이를 방지하기 위해 용기의 가장자리를 컬링 가공하는 공정이 요구되며, 상기한 컬링가공은 트리밍 가공을 마친 용기의 끝 부분에 테두리를 형성하는 과정을 말하는 것으로서, 이는 제품의 강도를 높여주고, 또 끝 부분의 예리한 부분을 제거하여 제품에 안정성을 제공하기 위하여 행하여 지는 공정이다.
그런데, 앞서 설명한 바와 같이 용기는 금형과의 탈형을 위해 테두리가 경사진 각도로 성형됨에 따라 일반 프레스기로는 컬링 가공시 균일한 압력이 전달되지 않아 부위별로 다른 압력이 전달되어 불량율이 높을 뿐만 아니라, 특히 사각형상의 용기의 경우, 용기의 가장자리 구조상 일반 프레스기에서는 압착력의 불균형으로 인해 사각 용기의 컬링 작업이 매우 어렵거나 불가능하였다.
한국 등록실용신안공보 등록번호 제 20-0307755호 "플라스틱 용기의 정렬 및 고정틀" (등록일자 : 2003.03.05) 한국 등록실용신안공보 등록번호 제 20-0319476호 "일회용 조리용기 제조장치" (등록일자 : 2003.06.30)
본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 플라스틱 용기의 가장자리 부위를 간편한 방식으로 리밍 성형할 수 있도록 그 구조가 개선된 플라스틱 용기의 성형방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 플라스틱 용기의 성형과정에서 리밍 성형이 연속적으로 이루어지도록 함으로써, 생산성을 향상시킬 수 있도록 한 플라스틱 용기의 성형방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 선 성형된 용기들을 적층시키고 적층된 용기들중 하나씩을 하부금형에 순차적으로 안착시킨 후에 낱개씩 횡방향으로 이송 공급하는 단계와,
낱개로 이송되는 용기 가장자리 부위를 근접된 외측에서 가열하여 상기 용기 가장자리 단부가 중심을 향해 기울어지도록 예열하는 단계와,
상기 예열된 용기의 가장자리를 횡방향으로 이송시키는 단계와,
상기 예열된 상태로 이송된 용기의 상측에서 하부금형과 대응되는 상부금형을 하강시켜 상기 용기의 가장자리 부위를 가압하여 리밍 성형하는 단계와,
상기 리밍 성형된 용기를 하부금형으로부터 분리시켜 탈형하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 선 성형된 용기는 가장자리 부위가 금형과의 탈형을 위해 둔각으로 경사진 각도로 성형된 것을 채택하되,
상기 용기의 가장자리 부위가 상기 예열 단계에서 예각의 경사각을 갖도록 성형되는 것이다.
상기 용기를 낱개씩 횡방향으로 이송 공급하는 단계는, 상기 선 성형된 복수의 용기들을 포개지도록 겹친 후에 겹쳐진 용기들중 최 하단의 용기를 진공 흡착하고, 진공 흡착된 용기를 회전되는 하부금형에 안착시키는 공정을 포함한다.
상기 용기를 예열하는 단계는 상기 횡방향으로 이송되는 용기의 외측 가장자리 부위의 외측에서 300~500℃의 온도로 가열되는 예열히터의 열을 공기를 통해 상기 용기의 중심측으로 열을 전달하고, 가열동작시 상기 예열히터의 내측과 상기 용기의 가장자리 둘레부위가 동일한 간격으로 이격되게 배치되어 균일한 가열온도로 상기 용기의 가장자리 부위가 용기의 중심측으로 오므라들도록 예열하는 것이다.
첫째, 본 발명은 하부금형(310)이 궤도 회전되는 중에 미리 선 성형된 용기(10)가 안착되고, 용기(10)의 가장자리(12) 부위를 예열하여 가장자리(12) 부위를 변형시킨 후에 상부금형(530)으로 변형된 용기(10)의 가장자리(12) 부위를 가압하여 리밍 성형함으로써, 트레이 용기(10)의 가장자리(12) 부위가 겹쳐지게 성형되어 예리한 용기(10)의 가장자리(12)부위가 컬링상태로 리밍 성형되므로 사용시 사용자의 손이 베이거나 비닐 랩을 씌울때 비닐랩의 찢어짐을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.
둘째, 본 발명은 하부금형(310)들의 궤도 회전에 의한 이송 도중에 단계별(용기 공급, 예열, 리밍 성형, 용기 분리)로 연속적으로 이루어지게 되므로, 성형 공정의 속도가 빨라지게 되고 용기(10)의 리밍 성형 작업의 생산성이 향상되는 이점을 갖는다.
셋째, 본 발명은 예열히터(435)를 이용한 예열수단(400)을 구비하여 용기(10) 가장자리(12)의 리밍 성형 전에 용기 가장자리(12)가 예각의 경사각을 갖도록 변형시킴으로써, 용기 가장자리(12)의 리밍 성형시 불량품 발생을 억제시킬 수 있는 이점을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱 용기의 성형방법을 순차적으로 나타낸 플로우챠트.
도 2는 본 발명 용기의 적재 및 공급과정을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명 용기가 하부금형에 안착되는 과정을 보인 사용상태도.
도 4는 본 발명 예열공정에 적용되는 예열기를 나타낸 구성도.
도 5는 예열 후의 용기 가장자리 상태를 보인 단면도.
도 6은 용기 가장자리 부위의 리밍 성형공정을 나타낸 사용상태도.
본 발명은 피 포장물을 담을 수 있는 용기의 이송작업과 성형작업을 연동되게 진행함으로써, 용기의 가장자리를 신속하고 간편하게 리밍 성형할 수 있도록 하여, 용기의 가장자리 예리한 부분을 제거하도록 리밍(rimming) 성형하여 사용자의 손이 베이는 안전사고를 예방할 수 있으며 비닐랩이 찢어지는 현상을 최소화할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 플라스틱 용기의 성형방법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명하면, 공지의 사출 성형을 거쳐 미리 성형된 트레이 용기(10)를 포개진 상태로 적층시키고 적층된 용기(10)들 중 하나를 하부금형(310)에 순차적으로 안착시킨 후에 횡방향으로 이송 공급하고, 낱개로 이송되는 용기(10) 가장자리 부위를 근접된 외측에서 가열하여 상기 용기(10) 가장자리 단부가 중심을 향해 기울어지도록 예열한다.
이어서, 예열된 용기(10)의 가장자리를 횡방향으로 이송시키고, 상기 예열된 상태로 이송된 용기(10)의 상측에서 하부금형(310)과 대응되는 상부금형(530)을 하강시켜 상기 용기(10)의 가장자리 부위를 가압하여 리밍 성형한 후에, 상기 리밍 성형된 용기(10)를 하부금형(310)으로부터 분리시켜 탈형하는 공정들로 이루어진다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 적층된 용기(10)들 중 하나를 하부금형(310)에 안착시키는 공정은 선 성형된 용기(10)들을 적재대(210)에 적층시키고, 적재대(210)의 하부 양측에 지지실린더(220)에 의해 내,외측으로 이동가능한 지지대(225)를 배치시켜 적층된 용기(10)들 중 최하단에 위치하는 용기(10)를 지지하고, 진공실린더(230)의 진공부압으로 용기(10)를 흡착하는 흡착부재(235)를 상승시켜 최 하단의 용기(10)를 흡착한 후에 다시 하강동작시 하부금형(310)에 용기(10)를 안착시키는 공정으로 이루어진다.
이때, 용기(10)는 피포장물을 담을 수 있는 수용부가 하측으로 향할 때를 뒤집힌 상태라 규정한다.
상기 선 성형된 용기(10)는 가장자리 부위가 금형과의 탈형을 위해 둔각으로 경사진 각도로 성형되며, 가장자리 부위가 둔각으로 성형된 용기(10)는 상기 용기(10)의 예열 단계에서 예각으로 경사지도록 오므라들도록 성형된다.
하부금형(310)을 횡방향으로 이송하는 공정은 궤도 연결된 하부금형(310)을 한단계씩 궤도 회전시켜 연속적인 용기 공급, 예열, 성형, 탈형 등의 공정들이 순차적으로 진행되도록 한다.
용기(10)를 예열하는 공정은 상기 횡방향으로 이송되는 용기(10)의 외측 가장자리 부위의 외측에서 상기 용기(10)의 중심측으로 열을 전달하여 균일한 온도로 열을 전달시켜 상기 용기(10)의 가장자리 부위가 예각으로 경사지게 오므라들도록 예열한다.
이를 위해, 용기(10)의 예열공정은 도 4에 도시된 바와 같이, 이송되는 하부금형(310)의 상측에 배치되고 중공(431)의 내주면에 예열히터(435)가 마련된 예열프레임(430)을 제 1승강실린더(410)로 승강시키는 동작을 수행하게 되며, 제 1승강실린더에 의한 예열프레임(430)의 하강시 중공의 내부에 하부금형(310)이 위치하게 되고, 예열히터(435)가 하부금형(310)에 안착된 용기(10)의 외측에 균일한 간격으로 근접됨에 따라 예열히터(435)의 열이 용기(10)의 가장자리 부위에 균등하게 전달되는 예열과정을 갖는다.
예열히터(435)는 300~500℃의 온도로 가열되고, 예열프레임(430)의 하강동작시 예열히터가 용기의 가장자리로부터 5~15cm의 간격으로 이격된 위치에서 발열됨에 따라 예열히터(435)의 열이 공기를 통해 용기(10)의 가장자리측으로 전달되어 가열된다.
예열히터(435)의 히팅온도는 용기(10)와의 간격 및 용기의 종류에 따라 가변될 수 있으며, 플라스틱 용기의 소재 특성상 300℃ 미만일 경우 용기(10)의 가장자리가 예열되는 데 많은 시간이 소요되는 단점이 있으며, 500℃를 초과할 경우 용기(10)의 가장자리 부위가 녹아버릴 우려가 있다.
이때, 예열히터(435)의 히팅동작시 균일한 가열온도가 용기의 가장자리 둘레 전체에 골고루 전달되도록 각 가장자리 둘레 전체에 동일한 간격으로 예열히터(435)가 배치되는 것이 바람직하다. 이를 위해 예열프레임의 중공은 용기의 형상과 대응되는 형상으로 형성된다.
이러한 예열공정을 거친 용기(10)는 도 5에 도시된 바와 같이, 예열전에 둔각을 갖는 가장자리 부위가 용기(10)의 중심 부위를 향해 오므라들면서 예각의 경사각을 가지게 된다.
도 6을 참조하면, 용기(10)의 리밍 성형공정은 용기(10)의 상측에 마련된 제 2승강실린더로 하여금 상부금형(530)을 하강동작시키면, 상부금형(530)의 하측면이 용기(10)의 가장자리(12) 부위를 눌러서 가압 성형하게 됨에 따라 오므라든 상태의 용기(10) 가장자리(12) 부위가 컬링상태로 겹쳐지도록 성형하는 공정을 갖는다.
이후에, 상부금형(530)을 다시 상승시키고 하부금형(310)을 횡방향으로 이송시키면, 궤도의 끝부분에서 중력에 의해 하부금형(310)에 안착된 용기(10)가 낙하되면서 궤도 회전되는 하부금형(310)으로부터 분리되는 탈형공정을 갖는다.
이로 인해 본 발명은 하부금형(310)들이 이송수단에 의해 궤도 회전되는 도중에 단계별로 예열 및 성형 공정이 이루어지도록 함으로써, 연속적인 성형작업이 가능한 이점을 갖는다.
상기한 바와 같이 설명한 본 발명은 하부금형(310)이 궤도 회전되는 중에 미리 선 성형된 용기(10)가 안착되고, 용기(10)의 가장자리(12) 부위를 예열하여 가장자리(12) 부위를 변형시킨 후에 상부금형(530)으로 변형된 용기(10)의 가장자리(12) 부위를 가압하여 리밍 성형함으로써, 트레이 용기(10)의 가장자리(12) 부위가 겹쳐지게 성형되어 예리한 용기(10)의 가장자리(12)부위가 컬링상태로 리밍 성형되므로 사용시 사용자의 손이 베이거나 비닐 랩을 씌울때 비닐랩의 찢어짐을 예방할 수 있는 이점을 갖는다.
또한 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 하부금형(310)들의 궤도 회전에 의한 이송 도중에 단계별(용기 공급, 예열, 리밍 성형, 용기 분리)로 연속적으로 이루어지게 되므로, 성형 공정의 속도가 빨라지게 되고 용기(10)의 리밍 성형 작업의 생산성이 향상되는 이점을 갖는다.
10 : 용기 210 : 적재대
220 : 지지실린더 225 : 지지대
230 : 진공실린더 235 : 흡착부재
310 : 하부금형 410 : 제 1승강실린더
430 : 예열프레임 435 : 예열히터
510 : 제 2승강실린더 530 : 상부금형

Claims (4)

  1. 선 성형된 용기(10)들을 적층시키고 적층된 용기(10)들중 하나씩을 하부금형(310)에 순차적으로 안착시킨 후에 낱개씩 횡방향으로 이송 공급하는 단계와,
    낱개로 이송되는 용기(10) 가장자리 부위를 근접된 외측에서 가열하여 상기 용기(10) 가장자리 단부가 중심을 향해 예각의 경사각을 갖도록 기울어지게 예열하는 단계와,
    상기 예열된 용기(10)의 가장자리를 횡방향으로 이송시키는 단계와,
    상기 예열된 상태로 이송된 용기(10)의 상측에서 하부금형(310)과 대응되는 상부금형(530)을 하강시켜 상기 용기(10)의 가장자리 부위를 가압하여 리밍 성형하는 단계와,
    상기 리밍 성형된 용기(10)를 하부금형(310)으로부터 분리시켜 탈형하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 용기의 성형방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 선 성형된 용기(10)는 가장자리 부위가 금형과의 탈형을 위해 둔각으로 경사진 각도로 성형된 것을 채택하되,
    상기 용기의 가장자리 부위가 상기 예열 단계에서 예각의 경사각을 갖도록 성형되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 용기의 성형방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 용기(10)를 낱개씩 횡방향으로 이송 공급하는 단계는, 상기 선 성형된 복수의 용기(10)들을 포개지도록 겹친 후에 겹쳐진 용기(10)들중 최 하단의 용기(10)를 진공 흡착하고, 진공 흡착된 용기(10)를 회전되는 하부금형(310)에 안착시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 용기의 성형방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 용기(10)를 예열하는 단계는 상기 횡방향으로 이송되는 용기(10)의 외측 가장자리 부위의 외측에서 300~500℃의 온도로 가열되는 예열히터(435)의 열을 공기를 통해 상기 용기(10)의 중심측으로 열을 전달하고, 가열동작시 상기 예열히터(435)의 내측과 상기 용기의 가장자리 둘레부위가 동일한 간격으로 이격되게 배치되어 균일한 가열온도로 상기 용기(10)의 가장자리 부위가 용기(10)의 중심측으로 오므라들도록 예열하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 용기의 성형방법.
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