KR101870159B1 - 플라스틱 용기 제조 장치 및 방법 - Google Patents

플라스틱 용기 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

플라스틱 용기 제조 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 제조 장치는, 플라스틱 재료를 용융시킨 후 튜브 형태의 제1 중간물로 압출시키는 압출 장치; 상기 압출 장치로부터 배출되는 상기 제1 중간물의 하단부를 클램핑한 후 상기 제1 중간물을 기 설정된 각도 트위스트시켜 제2 중간물로 변형시키는 트위스트 장치; 상기 트위스트 장치와 분리된 상기 제2 중간물을 포획하는 금형 장치; 상기 금형 장치에 포획된 상기 제2 중간물의 상단부를 절단시키는 절단 장치; 및 상기 제2 중간물이 최종 플라스틱 용기의 형상으로 변형되도록 상기 금형 장치에 포획된 상기 제2 중간물 안으로 공기를 분사하는 분사 장치;를 포함하며, 상기 압출 장치는, 제1 플라스틱 재료가 투입되는 제1 호퍼; 제2 플라스틱 재료가 투입되는 제2 호퍼; 및 상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 융융된 상태로 공급받아 상기 제1 중간물로 압출시키는 적어도 하나의 압출 헤드;를 포함하며, 상기 압출 헤드는, 내측 다이스와 상기 내측 다이스를 둘러싸는 외측 다이스로 구성된 압출 다이스 유닛을 포함하며, 상기 내측 다이스와 상기 외측 다이스 사이에는 용융된 제1 플라스틱 재료가 투입되는 이격 공간이 형성되며, 상기 내측 다이스의 외주면과 상기 외측 다이스의 내주면 중 적어도 한 곳에는 오목 홈이 하나 이상 형성된다.

Description

플라스틱 용기 제조 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATING OF PLASTIC CONTAINER}
본 발명은 플라스틱 용기 제조 장치 및 방법에 대한 것으로서, 보다 특정적으로는, 플라스틱 용기의 내측면과 외측면 중 적어도 하나의 면에 용기 바디 부분의 색상과 다른 색상을 가진 하나 이상의 직선형 또는 나선형 무늬를 형성할 수 있는 플라스틱 용기 제조 장치 및 방법에 대한 것이다.
플라스틱 용기는 음료수, 약재, 화장품 등의 각종 대상물을 수용하기 위해 널리 사용되고 있는 것으로서, 수용 대상물의 종류, 용도 등에 따라 매우 다양한 형태의 플라스틱 용기들이 생산되고 있다.
플라스틱 용기가 판매 제품의 수용 케이스로 사용될 경우, 플라스틱 용기는 그 판매 제품의 외관을 형성하게 되므로 플라스틱 용기의 심미감은 판매 실적과 관련하여 주요 고려 사항에 해당한다.
따라서 관련 업계에서는 플라스틱 용기의 심미감을 높이기 위해 기존의 것들과 차별화되는 모양 내지 형태를 가진 플라스틱 용기를 개발하기 위한 노력이 지속적으로 있어 왔다.
그 중 하나로서 본 출원인이 제출한 한국특허출원 제10-2015-0071950호(출원일 : 2015.05.22.)에 기재된 발명을 꼽을 수 있는데, 이 출원 발명은 하나 이상의 나선형 무늬가 형성된 플라스틱 용기를 제조할 수 있는 시스템 및 방법을 소개한다.
이러한 출원 발명에 의해 제조되는 플라스틱 용기는 특유의 나선형 무늬로 인해 기존의 플라스틱 용기들과 차별적인 심미감을 제공한다.
하지만, 그 나선형 무늬는 그것이 형성된 용기 본체 부분과 색상 면에서 구분되는 것은 아니라는 점을 고려하면, 그 나선형 무늬가 용기 바디 부분과 다른 색상을 갖도록 하여 용기의 심미감을 더욱 고취시킬 수 있는 방안이 있는지 모색해 볼 여지가 있다.
본 발명의 목적은 플라스틱 용기를 제조함에 있어서 플라스틱 용기의 내측면과 외측면 중 적어도 하나의 면에 용기 바디 부분의 색상과 다른 색상을 가진 하나 이상의 직선형 무늬 또는 나선형 무늬를 형성함으로써 기존 용기들과 차별화된 심미감을 나타낼 수 있는 플라스틱 용기를 제조하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 플라스틱 재료를 용융시킨 후 튜브 형태의 제1 중간물(m1)로 압출시키는 압출 장치(100); 상기 압출 장치(100)로부터 배출되는 상기 제1 중간물(m1)의 하단부를 클램핑한 후 상기 제1 중간물(m1)을 기 설정된 각도 트위스트시켜 제2 중간물(m2)로 변형시키는 트위스트 장치(200); 상기 트위스트 장치(200)와 분리된 상기 제2 중간물(m2)을 포획하는 금형 장치(300); 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제2 중간물(m2)의 상단부를 절단시키는 절단 장치(400); 및 상기 제2 중간물(m2)이 최종 플라스틱 용기의 형상으로 변형되도록 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제2 중간물(m2) 안으로 공기를 분사하는 분사 장치(500);를 포함하며, 상기 압출 장치(100)는, 제1 플라스틱 재료가 투입되는 제1 호퍼(110A); 제2 플라스틱 재료가 투입되는 제2 호퍼(110B); 및 상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 융융된 상태로 공급받아 상기 제1 중간물(m1)로 압출시키는 적어도 하나의 압출 헤드(130);를 포함하며, 상기 압출 헤드(130)는, 내측 다이스(770)와 상기 내측 다이스(770)를 둘러싸는 외측 다이스(780)로 구성된 압출 다이스 유닛(770, 780)을 포함하며, 상기 내측 다이스(770)와 상기 외측 다이스(780) 사이에는 용융된 제1 플라스틱 재료가 투입되는 이격 공간(S)이 형성되며, 상기 내측 다이스(770)의 외주면과 상기 외측 다이스(780)의 내주면 중 적어도 한 곳에는 오목 홈(771, 781)이 하나 이상 형성된, 플라스틱 용기 제조 장치를 제공한다.
상기 제1 플라스틱 재료와 상기 제2 플라스틱 재료는 종류는 같지만 색상이 서로 다른 것일 수 있다.
상기 압출 장치(100)는, 상기 제1 호퍼(110A)로 투입된 상기 제1 플라스틱 재료를 용융시켜 상기 압출 헤드(130)로 이송시키는 제1 이송 유닛(120A); 및 상기 제2 호퍼(110B)로 투입된 상기 제2 플라스틱 재료를 용융시켜 상기 압출 헤드(130)로 이송시키는 제2 이송 유닛(120B);을 포함할 수 있다.
상기 압출 헤드(130)는, 상기 제1 이송 유닛(120A)으로부터 용융 상태의 제1 플라스틱 재료를 이송받는 제1 공급 포트(731); 상기 제2 이송 유닛(120B)으로부터 용융 상태의 제2 플라스틱 재료를 이송받는 제2 공급 포트(732); 상기 제1 공급 포트(731)에 이송된 제1 플라스틱 재료를 상기 이격 공간(S)에 공급하는 제1 공급로(751); 및 상기 제2 공급 포트(732)에 이송된 제2 플라스틱 재료를 상기 오목 홈(771, 781)에 공급하는 제2 공급로(752);를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, 플라스틱 재료를 용융시킨 후 튜브 형태의 제1 중간물(m1)로 압출시키는 압출 장치(100); 상기 압출 장치(100)로부터 배출된 상기 제1 중간물(m1)을 포획하는 금형 장치(300); 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제1 중간물(m1)의 상단부를 절단시키는 절단 장치(400); 및 상기 제1 중간물(m1)이 최종 플라스틱 용기의 형상으로 변형되도록 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제1 중간물(m1) 안으로 공기를 분사하는 분사 장치(500);를 포함하며, 상기 압출 장치(100)는, 제1 플라스틱 재료가 투입되는 제1 호퍼(110A); 제2 플라스틱 재료가 투입되는 제2 호퍼(110B); 및 상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 융융된 상태로 공급받아 상기 제1 중간물(m1)로 압출시키는 적어도 하나의 압출 헤드(130);를 포함하며, 상기 압출 헤드(130)는, 내측 다이스(770)와 상기 내측 다이스(770)를 둘러싸는 외측 다이스(780)로 구성된 압출 다이스 유닛(770, 780)을 포함하며, 상기 내측 다이스(770)와 상기 외측 다이스(780) 사이에는 용융된 제1 플라스틱 재료가 투입되는 이격 공간(S)이 형성되며, 상기 내측 다이스(770)의 외주면과 상기 외측 다이스(780)의 내주면 중 적어도 한 곳에는 오목 홈이 하나 이상 형성된, 플라스틱 용기 제조 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, 플라스틱 용기 제조 장치를 이용한 플라스틱 용기 제조 방법으로서, 상기 플라스틱 용기 제조 장치는 압출 장치(100), 트위스트 장치(200), 금형 장치(300), 절단 장치(400) 및 분사 장치(500)를 포함하며, 상기 압출 장치(100)는, 제1 플라스틱 재료가 투입되는 제1 호퍼(110A); 제2 플라스틱 재료가 투입되는 제2 호퍼(110B); 및 상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 융융된 상태로 공급받아 압출시키는 적어도 하나의 압출 헤드(130);를 포함하며, 상기 압출 헤드(130)는, 내측 다이스(770)와 상기 내측 다이스(770)를 둘러싸는 외측 다이스(780)로 구성된 압출 다이스 유닛(770, 780)을 포함하며, 상기 내측 다이스(770)와 상기 외측 다이스(780) 사이에는 용융된 제1 플라스틱 재료가 투입되는 이격 공간(S)이 형성되며, 상기 내측 다이스(770)의 외주면과 상기 외측 다이스(780)의 내주면 중 적어도 한 곳에는 오목 홈(771, 781)이 하나 이상 형성되며, 상기 방법은, (a1) 상기 압출 장치(100)를 사용하여, 상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 용융시킨 후, 상기 이격 공간(S)의 형상에 대응되며 상기 제1 플라스틱 재료로 이루어진 바디 부분 및 상기 오목 홈(771, 781)의 형상에 대응되며 상기 제2 플라스틱 재료로 이루어진 돌기 부분(P1)을 포함하는 제1 중간물(m1)로 압출시키는 단계; (a2) 상기 트위스트 장치(200)를 사용하여, 상기 압출 장치(100)로부터 배출되는 상기 제1 중간물(m1)의 하단부를 클램핑한 후 상기 제1 중간물(m1)을 기 설정된 각도 트위스트시켜 제2 중간물(m2)로 변형시키는 단계; (a3) 상기 금형 장치(300)를 사용하여, 상기 트위스트 장치(200)와 분리된 상기 제2 중간물(m2)을 포획하는 단계; (a4) 상기 절단 장치(400)를 사용하여, 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제2 중간물(m2)의 상단부를 절단시키는 단계; 및 (a5) 상기 분사 장치(500)를 사용하여, 상기 제2 중간물(m2)이 최종 플라스틱 용기의 형상으로 변형되도록 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제2 중간물(m2) 안으로 공기를 분사하는 단계;를 포함하는, 플라스틱 용기 제조 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 또한, 플라스틱 용기 제조 장치를 이용한 플라스틱 용기 제조 방법으로서, 상기 플라스틱 용기 제조 장치는 압출 장치(100), 금형 장치(300), 절단 장치(400) 및 분사 장치(500)를 포함하며, 상기 압출 장치(100)는, 제1 플라스틱 재료가 투입되는 제1 호퍼(110A); 제2 플라스틱 재료가 투입되는 제2 호퍼(110B); 및 상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 융융된 상태로 공급받아 압출시키는 적어도 하나의 압출 헤드(130);를 포함하며, 상기 압출 헤드(130)는, 내측 다이스(770)와 상기 내측 다이스(770)를 둘러싸는 외측 다이스(780)로 구성된 압출 다이스 유닛(770, 780)을 포함하며, 상기 내측 다이스(770)와 상기 외측 다이스(780) 사이에는 용융된 제1 플라스틱 재료가 투입되는 이격 공간(S)이 형성되며, 상기 내측 다이스(770)의 외주면과 상기 외측 다이스(780)의 내주면 중 적어도 한 곳에는 오목 홈(771, 781)이 하나 이상 형성되며, 상기 방법은, (b1) 상기 압출 장치(100)를 사용하여, 상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 용융시킨 후, 상기 이격 공간(S)의 형상에 대응되며 상기 제1 플라스틱 재료로 이루어진 바디 부분 및 상기 오목 홈(771, 781)의 형상에 대응되며 상기 제2 플라스틱 재료로 이루어진 돌기 부분(P1)을 포함하는 제1 중간물(m1)로 압출시키는 단계; (b2) 상기 금형 장치(300)를 사용하여, 상기 압출 장치(100)로부터 배출된 상기 제1 중간물(m1)을 포획하는 단계; (b3) 상기 절단 장치(400)를 사용하여, 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제1 중간물(m1)의 상단부를 절단시키는 단계; 및 (b4) 상기 분사 장치(500)를 사용하여, 상기 제1 중간물(m1)이 최종 플라스틱 용기의 형상으로 변형되도록 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제1 중간물(m1) 안으로 공기를 분사하는 단계;를 포함하는, 플라스틱 용기 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 비교적 간단한 제조 장치 및 방법을 통해, 플라스틱 용기의 내측면과 외측면 중 적어도 하나의 면에 용기 바디 부분의 색상과 다른 색상을 가진 하나 이상의 직선형 무늬 또는 나선형 무늬를 형성함으로써 기존 용기들과 차별화된 심미감을 나타낼 수 있는 플라스틱 용기를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 용기 제조 장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 장치의 동작 제어와 관련된 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1의 장치에 구비되는 압출 장치를 나타낸 개략적인 측면도이다.
도 4는 도 3의 압출 장치에 구비되는 압출 헤드를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 압출 헤드에 구비되는 압출 다이스 유닛의 다른 예들을 보이는 도면이다.
도 6 내지 8은 도 1의 장치에 구비되는 트위스트 장치를 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 도 1의 장치에 구비되는 절단 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1의 장치에 구비되는 공기 분사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 1의 장치를 통해 제조된 최종 플라스틱 용기의 예를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11에 도시되 플라스틱 용기의 횡단면도를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 용기 제조 장치 및 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
1. 플라스틱 용기 제조 장치
먼저, 도 1 내지 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 용기 제조 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 용기 제조 장치의 개략적인 평면도이며, 도 2는 도 1의 장치의 동작 제어와 관련된 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 도 1의 장치에 구비되는 압출 장치를 나타낸 개략적인 측면도이며, 도 4는 도 3의 압출 장치에 구비되는 압출 헤드를 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 압출 헤드에 구비되는 압출 다이스의 다른 예들을 보이는 도면이며, 도 6 내지 8은 도 1의 장치에 구비되는 트위스트 장치를 설명하기 위한 도면들이며, 도 9는 도 1의 장치에 구비되는 절단 장치를 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 도 1의 장치에 구비되는 공기 분사 장치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 용기 제조 장치(10)는 압출 장치(100)와, 트위스트 장치(200)와, 금형 장치(300)와, 절단 장치(400)와, 공기 분사 장치(500), 제어부(600)를 포함한다.
플라스틱 용기 제조 장치(10)의 각 구성들(100,200,300,400,500,600)을 차례로 설명하면 다음과 같다.
1-1. 압출 장치(100)
압출 장치(100)는 분말 상태의 플라스틱 재료들을 용융시킨 후 용융된 플라스틱 물질을 튜브 형태의 제1 중간물로 연속적으로 뽑아내는 장치이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 압출 장치(100)는 호퍼(110A, 110B), 이송 유닛(120A, 120B), 제1 구동 유닛(A1) 및 압출 헤드(130)를 포함한다.
호퍼(110A, 110B)는 외부로부터 분말 상태의 플라스틱 재료를 공급받아 이송 유닛(120)으로 전달한다. 호퍼(110A, 110B)의 하단부는 이송 유닛(120A, 120B)의 후단부에 연결된다.
본 실시예에서, 압출 장치(100)는 2개의 호퍼(110A, 110B) 즉 제1 호퍼(110A) 및 제2 호퍼(110B)를 포함한다. 제1 호퍼(110A)에는 제1 플라스틱 재료가 공급되고 제2 호퍼(110B)에는 제2 플라스틱 재료가 공급된다. 이때, 제1 플라스틱 재료와 제2 플라스틱 재료는 서로 종류가 같은 것일 수도 있고, 서로 종류가 다른 것일 수도 있다. 그리고, 제1 플라스틱 재료와 제2 플라스틱 재료는 서로 종류는 같지만 색깔이 서로 다른 것일 수 있다.
예로써, 제1 및 제2 플라스틱 재료는 각각 폴리에틸렌 (PE: polyethylene), 폴리프로필렌 (PP: polypropylene), 또는 폴리스티렌 (PS: polystyrene)과 같은 열가소성 플라스틱 재료일 수 있다.
이하의 설명에서는 제1 호퍼(110A)에 공급되는 제1 플라스틱 재료와 제2 호퍼(110B)에 공급되는 제2 플라스틱 재료는 동일한 종류의 플라스틱 물질이지만 색깔만 서로 다른 경우를 예로 들어 설명한다. 보다 구체적으로 제1 플라스틱 재료는 투명하나 이와 달리 제2 플라스틱 재료는 불투명한 경우를 예로 든다.
이송 유닛(120A, 120B)은 호퍼(110A, 110B)로부터 투입된 플라스틱 재료들을 용융시켜 압출 헤드(130)로 이송시킨다. 이송 유닛(120A, 120B)은 플라스틱 재료들을 용융시키기 위한 복수의 가열 패드(121)와 플라스틱 재료를 압출 헤드(130)로 이송시키는 이송 스크류(122)를 구비한다. 이송 스크류(122)는 제1 구동 유닛(A1)에 의해 구동되며, 예로써 제1 구동 유닛(A1)은 모터로 구비될 수 있다.
본 실시예에서, 압출 장치(100)는 2개의 이송 유닛(120A, 120B) 즉 제1 이송 유닛(120A) 및 제2 이송 유닛(120B)를 포함한다. 여기서, 제1 이송 유닛(120A)은 제1 호퍼(110A)로 공급된 제1 플라스틱 재료를 용융시킨 후 이를 압출 헤드(130)로 이송시키는 것이며, 제2 이송 유닛(120B)은 제2 호퍼(110B)로 공급된 제2 플라스틱 재료를 용융시킨 후 이를 압출 헤드(130)로 이송시키는 것이다.
압출 헤드(130)는 이송 유닛(120A, 120B)으로부터 이송된 용융 상태의 플라스틱 재료를 튜브 형태의 제1 중간물(m1)로 연속적으로 압출시킨다. 본 실시예의 경우 압출 헤드(130)는 3개 구비되나, 그 개수는 실시예에 따라 1개, 2개, 4개 등으로 다양하게 달라질 수 있다.
본 실시예에서, 압출 헤드(130)는 도 4에 예시된 압출 헤드(700)로 구비된다. 도 4(a)는 압출 헤드(700)의 단면도이고, 도 4(b)는 압출 헤드(700)에 구비된 압출 다이스 유닛(770, 780)의 단면도이고, 도 4(c)는 도 4(b)의 부분 확대도이다.
도 4를 참조하면, 압출 헤드(700)는 하우징(710), 제1 중심봉(721), 제2 중심봉(722), 압출 다이스 유닛(770, 780) 및 두께 조절 로드(790)를 포함한다. 여기서, 두께 조절 로드(790)는 상하 이동 가능하게 마련되어 압출 헤드(700)에서 배출되는 제1 중간물(m1)의 두께를 조절하는 부재이다.
또한, 압출 헤드(700)에는 전술한 제1 이송 유닛(120A)에 연결되는 제1 공급 포트(731) 및 제1 공급로(751), 그리고 전술한 제2 이송 유닛(120B)에 연결된 제2 공급 포트(732) 및 제2 공급로(752)가 형성된다. 그리고, 압출 헤드(700)에는 제1 공급 포트(731)와 제1 공급로(751)를 연결하는 제1 매니폴드(741), 및 제2 공급 포트(732)와 제2 공급로(752)를 연결하는 제2 매니폴드(742)가 형성된다.
압출 다이스 유닛(770, 780)은 압출 헤드(700)로부터 배출되는 제1 중간물(m1)의 단면 형상을 결정짓는 것으로서, 내측 다이스(770)와 외측 다이스(780)로 구성된다. 내측 다이스(770)와 외측 다이스(780) 사이에는 링 형상의 이격 공간(S)이 형성되며, 내측 다이스(770)의 외주면 상에는 다수의 오목한 홈들(771)이 형성된다.
제1 이송 유닛(120A)에 의해 공급된 용융 상태의 제1 플라스틱 재료는 그에 연결된 제1 공급 포트(731), 제1 매니폴드(741) 및 제1 공급로(751)를 통해 상기 이격 공간(S)에 투입되는 한편, 제2 이송 유닛(120B)에 의해 공급된 용융 상태의 제2 플라스틱 재료는 그에 연결된 제2 공급 포트(732), 제2 매니폴드(742) 및 제2 공급로(752)를 통해 상기 오목한 홈들(771)에 투입된다.
따라서, 압출 헤드(700)로부터 배출되는 제1 중간물(m1)은, 상기 이격 공간(S)에 대응되게 튜브 형태를 가지며 제1 플라스틱 재료로 이루어진 바디 부분과, 상기 다수의 오목한 홈들(771)에 대응되게 직선형의 돌기 형태를 가지며 제2 플라스틱 재료로 이루어진 다수의 돌기 부분(P1)(도 3 참조)으로 이루어진다. 도 4에 예시된 압출 다이스 유닛(770, 780)이 사용된 경우에는 상기 바디 부분의 내측면 상에 다수의 돌기 부분(P1)이 배치됨을 이해할 수 있다.
도 5(a)에 도시된 바와 같이, 대안적으로 압출 다이스 유닛(770, 780)은 외측 다이스(780)의 내주면에 다수의 홈들(781)이 구비된 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 내측 다이스(770)와 외측 다이스(780) 사이의 이격 공간(S) 안으로 제1 플라스틱 재료가 투입되고, 다수의 홈들(781) 안으로 제2 플라스틱 재료가 투입된다. 이 경우, 압출 헤드(700)로부터 배출되는 제1 중간물(m1)은 제1 플라스틱 재료로 이루어진 튜브 형태의 바디 부분과, 그 바디 부분의 외측면 상에 위치하며 제2 플라스틱 재료로 이루어진 돌기 부분(P1)으로 이루어진다.
또한, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 대안적으로 압출 다이스 유닛(770, 780)은 내측 다이스(770)의 외주면과 외측 다이스(780)의 내주면에 모두 다수의 홈들(771, 781)이 구비된 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 내측 다이스(770)와 외측 다이스(780) 사이의 이격 공간(S) 안으로 제1 플라스틱 재료가 투입되고, 다수의 홈들(771, 781) 안으로 제2 플라스틱 재료가 투입된다. 이 경우, 압출 헤드(700)로부터 배출되는 제1 중간물(m1)은 제1 플라스틱 재료로 이루어진 튜브 형태의 바디 부분과, 그 바디 부분의 내측면 및 외측면 상에 각각 위치하며 제2 플라스틱 재료로 이루어진 돌기 부분(P1)으로 이루어진다.
1-2. 트위스트 장치(200)
트위스트 장치(200)는 전술한 압출 헤드(130)로부터 배출되는 제1 중간물(m1)을 정해진 각도 범위에서 트위스트시켜 제2 중간물(m2)로 변형시키는 장치이다.
도 1, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하면, 트위스트 장치(200)는 클램핑 유닛(210), 승강 회전 유닛(220), 지지 유닛(230) 및 제2 구동 유닛(A2)을 포함한다.
클램핑 유닛(210)은 제1 중간물(m1)을 트위스트시키는 과정에서 제1 중간물(m1)의 하단부를 클램핑(파지)하기 위한 것이다.
클램핑 유닛(210)은 한 쌍의 클램퍼(211,212) 및 각 클램퍼(211,212)를 회동 가능하게 지지하는 회동축(213)을 포함한다. 한 쌍의 클램퍼(211,212)가 서로 가까워지면서 제1 중간물(m1)의 클램핑이 수행되며, 한 쌍의 클램퍼(211,212)가 서로 이격되면서 트위스트된 상태의 제2 중간물(m2)의 클램핑이 해제된다.
본 실시예에서 한 쌍의 클램퍼(211,212)는 회동축(213) 중심의 회전을 통해 서로에 대한 접근 및 이격 동작이 수행되는 것으로 예시되지만, 대안적인 실시예에서는 한 쌍의 클램퍼(211,212)의 접근 및 이격 동작이 각 클램퍼(211,212)의 직선 이동을 통해 수행될 수 있으며 이 경우 회동축(213)은 생략될 수 있다.
승강 회전 유닛(220)은 클램핑 유닛(210)을 승강 및 회전시키기 위한 것이다. 이에, 승강 회전 유닛(220)은 클램핑 유닛(210)이 장착되는 장착부(211) 및 클램핑 유닛(210)을 승강 및 회전시키는 승강 회전부(222)를 포함한다. 본 실시예에서 승강 회전부(222)는 승강 및 회전 가능하게 지지 유닛(230)에 장착된 샤프트 형태로 구비된다.
지지 유닛(230)은 승강 유닛(220)을 장착 및 지지하는 구성이다. 지지 유닛(230)은 수평 이동 가능하게 구비될 수 있다.
본 실시예에서는 승강 회전 유닛(220)이 승강 및 회전 가능한 것으로 예시되지만, 대안적인 실시예에서는 승강 회전 유닛(220)을 생략하고 클램핑 유닛(210)이 승강 및 회전 가능하게 지지 유닛(230)에 바로 장착될 수도 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 클램핑 유닛(210)에 의해 제1 중간물(m1)이 클램핑되면, 도 8에 도시된 바와 같이 그 즉시 승강 회전 유닛(220)에 의해 클램핑 유닛(210)의 회전 및 하강 동작이 수행된다. 이러한 클램핑 유닛(210)의 회전 및 하강 동작이 진행되면서 제1 중간물(m1)이 트위스트되어 제2 중간물(m2)로 변형되며, 이 과정에서 제1 중간물(m1)에 구비된 전술한 돌기(P1)가 직선형에서 나선형으로 변화된다.
제2 구동 유닛(A2)(도 1 참조)은 트위스트 장치(200)를 구동시키는 구성이다. 클램핑 유닛(210)의 클램핑 동작과 승강 회전 유닛(220)의 승강 및 회전 동작과 지지 유닛(230)의 수평 이동 동작은 제2 구동 유닛(A2)에 의해 구동되며, 이를 위해 제2 구동 유닛(A2)은 상기 동작들에 대응하는 복수의 액츄에이터를 포함할 수 있다.
1-3. 금형 장치(300) / 절단 장치(400) / 공기 분사 장치(500)
이 구성들은 플라스틱 제조 분야에서 널리 사용되는 대응 구성들이 동일한 형태로 적용될 수 있는 것들이다. 따라서 이 구성들에 대해서는 간략히 소개하기로 한다.
도 1, 도 9, 및 도 10을 참조하면, 금형 장치(300)는, 좌 금형(311)과 우 금형(312)으로 구성된 금형 유닛(310), 좌우 금형(311,312)을 슬라이딩 가능하게 지지하는 지지 유닛(320), 및 금형 유닛(310)과 지지 유닛(320)을 구동시키는 제3 구동 유닛(A3)을 포함한다.
좌우 금형(311,312)은 지지 유닛(320)에 구비된 슬라이딩 샤프트(321,322)를 따라 서로 접근하거나 멀어지는 방향으로 이동될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 좌우 금형(311,312)에는 플라스틱 용기의 최종 외형에 대응하는 한 쌍의 곡면부(311a, 312a)가 구비되어 있다. 지지 유닛(320)은 제3 구동 유닛(A3)에 의해 X 방향을 따라 수평 이동될 수 있다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 절단 장치(400)는 서로 접합된 좌우 금형(311,312)에 포획된 제2 중간물(m2)의 외측 상단을 절단하기 위한 것이다. 절단 장치(400)는 제2 중간물(m2)을 절단하는 절단 부재(410), 및 절단 부재(410)를 Y 방향을 따라 수평 구동하는 제4 구동 유닛(A4)을 포함한다. 예로써, 절단 부재(410)는 높은 온도로 가열된 열선으로 구비될 수 있다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 공기 분사 장치(500)는 좌우 금형(311,312)에 포획된 제2 중간물(m2) 안으로 공기를 불어넣기 위한 것이다. 공기 분사 장치(500)는 공기 분사 유닛(510) 및 제5 구동 유닛(A5)을 포함한다. 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 공기 분사 유닛(510)을 통해 제2 중간물(m2) 안으로 공기가 분사됨으로써 제2 중간물(m2)이 최종 플라스틱 용기(C)의 형상으로 변형된다.
1-4. 제어부(600)
도 2를 참조하면, 제어부(600)는 플라스틱 용기 제조 장치(10)의 동작을 제어한다. 전술한 제1 내지 제5 구동 유닛(A1,A2,A3,A4,A5)의 동작은 이러한 제어부(600)에 의해 제어된다. 제어부(600)는 플라스틱 용기 제조 장치(10)의 동작 제어를 위한 컴퓨터 프로그램을 실행하는 마이크로프로세서의 형태로 구현될 수 있다.
2. 플라스틱 용기 제조 방법
도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 용기 제조 방법에 대해 설명한다.
2-1. 제 1 단계 : 플라스틱 재료를 제1 중간물(m1) 형태로 압출
도 3 내지 6을 참조하면, 먼저 압출 장치(100)를 이용하여 플라스틱 재료를 용융시키고 그 용융 재료를 제1 중간물(m1) 형태로 압출시킨다.
플라스틱 재료로는 제1 및 제2 플라스틱 재료가 사용되는데, 제1 플라스틱 재료는 제1 호퍼(110A)로 공급되고 제2 플라스틱 재료는 제2 호퍼(110B)로 공급된다. 이때, 제1 및 제2 플라스틱 재료는 종류는 같지만 색상은 서로 다른 것일 수 있다. 도 4를 참조하면, 용융된 제1 플라스틱 재료는 내측 다이스(770)와 외측 다이스(780) 사이에 형성? 링 형상의 이격 공간(S)에 투입되는 한편, 용융된 제2 플라스틱 재료는 내측 다이스(770)의 외주면 상에 형성된 다수의 오목한 홈들(771)에 투입된다. 따라서, 압출 헤드(130)로부터 배출되는 제1 중간물(m1)은 제1 플라스틱 재료로 이루어진 튜브 형태의 바디 부분과 그 바디 부분의 내주면에 배치되는 다수의 직선형의 돌기(P1)로 이루어진다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 트위스트 장치(200)는 클램핑 유닛(210)의 한 쌍의 클램퍼(211,212)가 서로 이격된 상태로 압출 헤드(130)의 하방에 미리 배치된 상태로 유지된다.
이러한 압출 과정에서는 도 4에 도시된 압출 다이스 유닛(770, 780) 외에 다른 형태의 압출 다이스 유닛이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 외측 다이스(780)의 내주면에 오목한 홈들(781)이 형성된 압출 다이스 유닛이 사용될 수도 있고, 도 5(b)에 도시된 바와 같이 내측 다이스(770)의 외주면에 오목한 홈들(771)이 형성되어 있고 외측 다이스(780)의 내주면에도 오목한 홈들(781)이 형성되어 있는 압출 다이스 유닛이 사용될 수도 있다.
2-2. 제 2 단계 : 제1 중간물(m1)을 트위스트시켜 제2 중간물(m2)로 변형
압출 헤드(130)로부터 배출되는 제1 중간물(m1)의 하단부가 한 쌍의 클램퍼(211,212) 사이로 진입하면, 도 7에 도시된 바와 같이 한 쌍의 클램퍼(211,212)에 의해 제1 중간물(m1)의 하단부가 클램핑된다. 그리고 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 중간물(m1)이 클램핑되는 즉시 클램핑 유닛(210)의 회전 및 하강 동작이 수행되며, 이 과정에서 제1 중간물(m1)이 제2 중간물(m2)로 변형되며, 이에 직선형 돌기들(P1)이 나선형 돌기들(P2)로 변형된다.
이때, 클램핑 유닛(210)의 총 회전 각도는 예로써 90°, 120°, 180° 등으로 다양하게 설정될 수 있으며, 클랭핑 유닛(210)의 하강 속도는 압출 헤드(130)의 압출 속도와 일치하도록 설정된다.
트위스트 과정이 완료되면, 클램핑 장치(200)는 제2 중간물(m2)의 클램핑을 해제한 후 수평 방향에서 압출 헤드(130)와 이격된 지정 대기 장소(도 1 참조)로 이동한다.
2-3. 제 3 단계 : 금형 유닛(310) 내에 제2 중간물(m2)을 포획한 후 절단 수행
도 9(a)에 도시된 바와 같이, 좌우 금형(311,312)이 이격된 상태로 금형 장치(300)가 압출 헤드(130)의 하방 위치로 이동된다.
그리고, 도 9(b)에 도시된 바와 같이, 좌우 금형(311,312)이 슬라이딩 이동하여 상호 접합됨으로써 좌우 금형(311,312) 내에 제2 중간물(m2)이 포획되며, 그 즉시 절단 부재(410)의 수평 이동을 통해 금형 유닛(310) 바깥 지점에서 제2 중간물(m2)이 절단된다.
2-4. 제 4 단계 : 제2 중간물(m2) 내에 공기를 분사하여 최종 용기 형상으로 변형
전술한 절단이 수행된 후, 금형 장치(300)는 도 1에 도시된 초기 위치로 이동한다. 그리고, 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 공기 분사 유닛(510)이 하강하여 그 선단이 제2 중간물(m2)의 상단에 배치된다. 그리고, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 공기 분사 유닛(510)로부터 공기가 분사됨으로써 제2 중간물(m2)이 최종 플라스틱 용기(C)의 형상으로 변형된다.
2-5. 제 5 단계 : 마무리 가공을 통한 플라스틱 용기의 제조 완성
금형 유닛(310)으로부터 플라스틱 용기(C)를 배출한 후, 플라스틱 용기(C)의 최하단에 위치한 피클램핑부(T)를 제거하는 마무리 가공을 수행함으로써, 도 11에 도시된 바와 같은 최종 플라스틱 용기(C)를 얻게 된다.
도 11 및 12에 도시된 바와 같이, 최종 플라스틱 용기(C)는 바디부(B)와, 그 바디부(B)의 내측면에 구비되는 나선형 무니들(Pf)로 이루어지며, 여기서 나선형 무늬들(Pf)은 전술한 제2 중간물(m2)의 나선형 돌기들(P2)에서 기원하는 것이다.
최종 플라스틱 용기(C)의 바디부(B)는 제1 플라스틱 재료로 이루어진 것인 반면, 최종 플라스틱 용기(C)의 나선형 무늬들(Pf)은 제2 플라스틱 재료로 이루어진 것이다. 따라서, 제1 및 제2 플라스틱 재료를 적절히 선택함으로써, 나선형 무늬들(Pf)로 인한 최종 플라스틱 용기(C)의 심미감이 보다 강조될 수 있다. 예로써, 제1 플라스틱 재료로서 투명한 물질을 사용하고 제2 플라스틱 재료로서 불투명한 칼라 색상(예로써, 빨간색, 파란색, 노란색, 등)을 사용함으로써, 그 무늬들(Pf)로 인한 용기(C)의 심미감이 크게 고취될 수 있다.
3. 플라스틱 용기 제조 장치 및 방법의 대안 실시예
이상 설명한 제조 장치 및 제조 방법의 실시예에서는, 압출 장치(100)를 통해 배출되는 제1 중간물(m1)의 하단부가 트위스트 장치(200)로 클램핑되고 그 트위스트 장치(200)에 의해 제1 중간물(m1)이 일정 각도 트위스트시키는 것으로 설명하였다.
하지만, 대안적인 실시예에서는 트위스트 장치(200) 및 이를 이용한 제1 중간물(m1)에 대한 클램핑 및 트위스트 과정이 생략될 수 있다. 이러한 경우, 제1 중간물(m1)은 트위스팅 단계를 거치지 않고 바로 금형 유닛(300)에 포획된 후 공기 분사 과정을 거쳐 최종 플라스틱 용기로 성형된다.
이러한 대안 실시예에 따른 최종 플라스틱 용기는 제1 플라스틱 재료로 이루어진 바디부와 제2 플라스틱 재료로 이루어진 내측의 돌기부들로 이루어지되, 그 내측 돌기부들은 나선형이 아닌 직선형 형상을 갖게 된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 플라스틱 용기 제조 장치
100 : 압출 장치
130 : 압출 헤드
200 : 트위스트 장치
210 : 클램핑 유닛
300 : 금형 장치
400 : 절단 장치
500 : 공기 분사 유닛
600 : 제어부

Claims (9)

  1. 플라스틱 재료를 용융시킨 후 튜브 형태의 제1 중간물(m1)로 압출시키는 압출 장치(100);
    상기 압출 장치(100)로부터 배출되는 상기 제1 중간물(m1)의 하단부를 클램핑 유닛(210)으로 클램핑한 후, 승강 회전 유닛(220)에 의해 상기 클램핑 유닛(210)을 하강시킴과 동시에 회전시킴으로써 상기 제1 중간물(m1)을 기 설정된 각도로 트위스트된 제2 중간물(m2)로 변형시키는 트위스트 장치(200);
    상기 트위스트 장치(200)와 분리된 상기 제2 중간물(m2)을 포획하는 금형 장치(300);
    상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제2 중간물(m2)의 상단부를 절단시키는 절단 장치(400); 및
    상기 제2 중간물(m2)이 최종 플라스틱 용기의 형상으로 변형되도록 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제2 중간물(m2) 안으로 공기를 분사하는 분사 장치(500);를 포함하며,
    상기 압출 장치(100)는,
    제1 플라스틱 재료가 투입되는 제1 호퍼(110A);
    제2 플라스틱 재료가 투입되는 제2 호퍼(110B); 및
    상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 융융된 상태로 공급받아 상기 제1 중간물(m1)로 압출시키는 적어도 하나의 압출 헤드(130);를 포함하며,
    상기 압출 헤드(130)는,
    내측 다이스(770)와 상기 내측 다이스(770)를 둘러싸는 외측 다이스(780)로 구성된 압출 다이스 유닛(770, 780)을 포함하며,
    상기 내측 다이스(770)와 상기 외측 다이스(780) 사이에는 용융된 제1 플라스틱 재료가 투입되는 이격 공간(S)이 형성되며, 상기 내측 다이스(770)의 외주면과 상기 외측 다이스(780)의 내주면 중 적어도 한 곳에는 용융된 제2 플라스틱 재료가 투입되는 오목 홈(771, 781)이 하나 이상 형성된,
    플라스틱 용기 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플라스틱 재료와 상기 제2 플라스틱 재료는 종류는 같지만 색상이 서로 다른,
    플라스틱 용기 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압출 장치(100)는,
    상기 제1 호퍼(110A)로 투입된 상기 제1 플라스틱 재료를 용융시켜 상기 압출 헤드(130)로 이송시키는 제1 이송 유닛(120A); 및
    상기 제2 호퍼(110B)로 투입된 상기 제2 플라스틱 재료를 용융시켜 상기 압출 헤드(130)로 이송시키는 제2 이송 유닛(120B);을 포함하는,
    플라스틱 용기 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압출 헤드(130)는,
    상기 제1 이송 유닛(120A)으로부터 용융 상태의 제1 플라스틱 재료를 이송받는 제1 공급 포트(731);
    상기 제2 이송 유닛(120B)으로부터 용융 상태의 제2 플라스틱 재료를 이송받는 제2 공급 포트(732);
    상기 제1 공급 포트(731)에 이송된 제1 플라스틱 재료를 상기 이격 공간(S)에 공급하는 제1 공급로(751); 및
    상기 제2 공급 포트(732)에 이송된 제2 플라스틱 재료를 상기 오목 홈(771, 781)에 공급하는 제2 공급로(752);를 포함하는,
    플라스틱 용기 제조 장치.
  5. 삭제
  6. 플라스틱 용기 제조 장치를 이용한 플라스틱 용기 제조 방법에 있어서,
    상기 플라스틱 용기 제조 장치는 압출 장치(100), 트위스트 장치(200), 금형 장치(300), 절단 장치(400) 및 분사 장치(500)를 포함하며, 상기 트위스트 장치(200)는 클램핑 유닛(210) 및 승강 회전 유닛(220)을 포함하며,
    상기 압출 장치(100)는,
    제1 플라스틱 재료가 투입되는 제1 호퍼(110A);
    제2 플라스틱 재료가 투입되는 제2 호퍼(110B); 및
    상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 융융된 상태로 공급받아 압출시키는 적어도 하나의 압출 헤드(130);를 포함하며,
    상기 압출 헤드(130)는,
    내측 다이스(770)와 상기 내측 다이스(770)를 둘러싸는 외측 다이스(780)로 구성된 압출 다이스 유닛(770, 780)을 포함하며,
    상기 내측 다이스(770)와 상기 외측 다이스(780) 사이에는 용융된 제1 플라스틱 재료가 투입되는 이격 공간(S)이 형성되며, 상기 내측 다이스(770)의 외주면과 상기 외측 다이스(780)의 내주면 중 적어도 한 곳에는 용융된 제2 플라스틱 재료가 투입되는 오목 홈(771, 781)이 하나 이상 형성되며,
    상기 방법은,
    (a1) 상기 압출 장치(100)를 사용하여, 상기 제1 및 제2 플라스틱 재료를 용융시킨 후, 상기 이격 공간(S)의 형상에 대응되며 상기 제1 플라스틱 재료로 이루어진 바디 부분 및 상기 오목 홈(771, 781)의 형상에 대응되며 상기 제2 플라스틱 재료로 이루어진 돌기 부분(P1)을 포함하는 제1 중간물(m1)로 압출시키는 단계;
    (a2) 상기 트위스트 장치(200)의 클램핑 유닛(210)을 사용하여 상기 압출 장치(100)로부터 배출되는 상기 제1 중간물(m1)의 하단부를 클램핑한 후, 상기 트위스트 장치(200)의 승강 회전 유닛(220)에 의해 상기 클램핑 유닛(210)을 하강시킴과 동시에 회전시킴으로써 상기 제1 중간물(m1)을 기 설정된 각도로 트위스트된 제2 중간물(m2)로 변형시키는 단계;
    (a3) 상기 금형 장치(300)를 사용하여, 상기 트위스트 장치(200)와 분리된 상기 제2 중간물(m2)을 포획하는 단계;
    (a4) 상기 절단 장치(400)를 사용하여, 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제2 중간물(m2)의 상단부를 절단시키는 단계; 및
    (a5) 상기 분사 장치(500)를 사용하여, 상기 제2 중간물(m2)이 최종 플라스틱 용기의 형상으로 변형되도록 상기 금형 장치(300)에 포획된 상기 제2 중간물(m2) 안으로 공기를 분사하는 단계;를 포함하는,
    플라스틱 용기 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 플라스틱 재료와 상기 제2 플라스틱 재료는 종류는 같지만 색상이 서로 다른,
    플라스틱 용기 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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JPH11147249A (ja) * 1997-11-18 1999-06-02 Saraya Kk ブロー成形品及びブロー成形方法
KR20150031944A (ko) * 2013-09-17 2015-03-25 이승훈 적층용기의 제조방법 및 적층용기의 성형장치

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