KR102437139B1 - 플라스틱 인젝션 장치의 사출 속도 증가 방법 - Google Patents

Abstract

용융된 플라스틱을 몰딩 공간(51) 안으로 사출하기 위한 용융 플라스틱 인젝션 장치의 사출 속도 증가 방법으로서, 상기 인젝션 장치는: 제 1 내측 직경(d₁)을 형성하는 튜브형 케이싱(2)이 제공되고 튜브형 케이싱(2) 안에서 미끄러질 수 있는 제 1 피스톤(3)이 제공된 제 1 실린더(1)로서, 용융된 플라스틱이 로딩되고 상기 용융된 플라스틱을 몰딩 공동(51)으로 사출하도록 구성된, 제 1 실린더(1); 제 1 실린더(1)에 구속되고 제 2 피스톤(23)이 제공된 제 2 실린더(21)로서, 제 2 피스톤의 로드(24)는 제 1 피스톤(3)에 연결되고 사출 동작중에 상기 제 1 실린더(1)를 작동시키도록 구성되는, 제 2 실린더(21)를 포함하고, 상기 사출 속도 증가 방법은: 제 1 피스톤(3)을 튜브형 케이싱(2)으로부터 인출함으로써 제 2 실린더(21) 및 제 1 실린더(1)를 해제시키는 단계; 제 1 내측 직경(d₁)보다 작은 제 2 내측 직경(d₃)을 형성하는 튜브형 동체(12)를 튜브형 케이싱(2) 안에 동일축으로(coaxially) 삽입하는 단계; 제 1 피스톤(3)을 로드(24)로부터 연결 해제시키는 단계; 상기 튜브형 동체(12) 안으로 미끄러지는 크기를 가진 제 3 피스톤(13)을 로드(24)에 연결하는 단계; 제 3 피스톤(3)을 튜브형 케이싱(2) 안에 삽입함으로써 제 2 실린더(21) 및 제 1 실린더(1)를 구속하는 단계;를 포함한다.

Description

플라스틱 인젝션 장치의 사출 속도 증가 방법{Method For Increasing The Injection Speed of A Plastic Injection Device}

본 발명은 용융된 플라스틱을 몰드의 적어도 하나의 공간으로 사출하기 위한 인젝션 장치의 개조 방법에 관한 것이다.

플라스틱 대상물, 예를 들어 병 프리폼(bottle perform)을 제조하기 위한 장치는 통상적으로 용융된 플라스틱을 사출하기 위한 장치를 포함한다.

용융된 플라스틱의 개별의 인젝터 또는 인젝션 시스템과 함께 작동하는 실린더-피스톤 시스템은 제조되어야 하는 각각의 프리폼에 대하여 제공된다. 인젝터는 인젝션 채널이 제공된 챔버에 연결되는데, 인젝션 채널은 개별의 몰딩 공간 안으로 이어진다. 실린더-피스톤 시스템의 피스톤의 로드는 부분적으로 인젝션 실린더 안으로 삽입된다. 다른 피스톤은 로드의 일 단부에 구속되는데, 상기 피스톤은 실린더-피스톤 시스템의 편향하에서 인젝터 안에서 미끄러질 수 있다. 용융된 플라스틱은 주어진 배출 압력에서 인젝터의 밖으로 나오며, 이것은 인젝션 속도를 결정한다. 대량 생산의 필요성은 점증적으로 더 큰 제조 양을 필요로 한다. 따라서, 증가된 생산성을 달성하도록, 용융된 플라스틱의 더 높은 배출 압력을 가질 수 있는 새로운 기계를 설계할 필요가 있다. 그러나, 최대수의 프리폼을 동시에 생산할 수 있도록 하기 위하여 개별의 인젝터들 및 대량의 실린더-피스톤 시스템들을 포함하는 매우 복잡한 기계가 관련되기 때문에, 새로운 기계의 구성은 많은 투자 비용과 수고를 필요로 한다. 따라서 종래 기술의 장치보다 작은 노력으로 얻을 수 있는 생산성의 증가가 이루어진, 인젝션 장치 및 다양한 인젝션 장치들을 포함하는 기계를 구비하는 것이 소망스럽다.

본 발명의 목적은 용융된 플라스틱을 사출하기 위한 장치의 사출 속도를 증가시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 간단하고 적절한 방식으로 용융된 플라스틱을 사출하기 위한 장치의 사출 속도를 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 사출 속도를 증가시키기 위하여 용융된 플라스틱을 사출하기 위한 장치를 개장(retrofit)하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 용융된 플라스틱을 몰딩 공동으로 사출하기 위하여 용융된 플라스틱을 사출하기 위한 장치의 사출 속도를 증가시키기 위한 방법을 제공함으로써 본 발명에 비추어서 명백해질 상기 목적 및 다른 목적을 달성하는데, 상기 인젝션 장치는: 제 1 내측 직경(d₁)을 한정하는 튜브형 케이싱이 제공되고 상기 튜브형 케이싱 내부에 미끄러질 수 있는 제 1 피스톤이 제공되며 용융된 플라스틱으로 로딩되고 상기 용융된 플라스틱을 몰딩 공동을 향하여 사출하도록 구성된 제 1 실린더; 및 상기 제 1 실린더에 구속되고 제 2 피스톤이 제공된 제 2 실린더로서, 상기 제 2 피스톤의 로드는 제 1 피스톤에 연결되고 사출 동작 동안에 상기 제 1 실린더를 작동시키도록 구성되는, 제 2 실린더;를 포함하고, 상기 방법은:

제 1 피스톤을 튜브형 케이싱으로부터 인출함으로써 제 2 실린더 및 제 1 실린더를 해제시키는 단계;

제 1 내측 직경(d₁)보다 작은 제 2 내측 직경(d₃)을 형성하는 튜브형 동체를 튜브형 케이싱 안에 동일축으로(coaxially) 삽입하는 단계;

제 1 피스톤을 로드로부터 연결 해제시키는 단계;

상기 튜브형 동체 안으로 미끄러지는 크기를 가진 제 3 피스톤을 로드에 연결하는 단계;

제 3 피스톤을 튜브형 케이싱 안에 삽입함으로써 제 2 실린더 및 제 1 실린더를 구속하는 단계;를 포함한다.

용융된 플라스틱을 사출하는 장치는 본 발명의 방법에 의하여 얻어질 수 있으며, 상기 장치는: 용융된 플라스틱을 몰딩 공동으로 사출하도록 구성된 제 1 실린더; 상기 제 1 실린더를 작동시키도록 구성된 제 2 실린더를 포함하고, 제 1 실린더는: 내측 직경(d₁)을 가지는 튜브형 케이싱 및 상기 튜브형 케이싱의 내측 직경(d₁)보다 작은 내측 직경(d₃)을 가지는 튜브형 동체를 포함하고, 상기 튜브형 동체는 튜브형 케이싱 안에 동축선으로 삽입되고, 피스톤이 튜브형 동체 안에 삽입되고 제 2 실린더에 구속되며, 상기 피스톤은 사출 동작 동안에 용융된 플라스틱을 밀도록 제 2 실린더를 작동시킴으로써 튜브형 동체 내부에서 미끄러지도록 구성된다.

선택적으로, 제 2 실린더는 내측 면적(A2)을 한정하는 내측 직경(d₂)을 가지고, 튜브형 동체의 내측 직경(d₃)은 내측 면적(A3)을 한정하고, A2/A3 의 비율은 6 내지 25 사이, 바람직스럽게는 8 내지 20 사이, 보다 바람직스럽게는 10 내지 18 사이에 포함된다.

선택적으로, 튜브형 동체의 내측 직경(d₃)은 18 내지 30 mm 사이이다.

선택적으로 튜브형 동체에는 튜브형 케이싱의 외측 단부 표면과 맞닿은 고리형 반경 방향 돌출부가 제공되며, 외측 단부 표면은 제 2 실린더로부터 말단에 있다.

선택적으로, 제 2 실린더는 공압 실린더이다.

선택적으로, 튜브형 동체는 튜브형 케이싱에 고정됨으로써 피스톤이 그 안에서 미끄러질 때 항상 제 위치에 고정되어 유지된다.

선택적으로, 튜브형 동체는 튜브형 케이싱의 축방향 길이보다 더 큰 축방향 길이를 가진다.

일 양상에 따르면, 상기 방법을 수행하기 위한 키트(kit)가 제공되는데, 상기 키트는: 내측 직경(d₃)을 한정하는 튜브형 동체 및 상기 튜브형 동체 안에서 미끄러지도록 크기가 정해진 제 3 피스톤을 포함한다.

전형적으로, 프리폼을 제조하기 위한 장치는 용융된 플라스틱을 사출하기 위한 복수개의 장치들을 포함한다. 각각의 사출 장치에는 개별의 실린더-피스톤 시스템과 함께 작용하는 인젝터가 제공된다. 실린더-피스톤 시스템은 바람직스럽게는 공압 유형이고, 예를 들어 공압 실린더이거나, 또는 유압 오일 유형이다.

본 발명에 의하여, 현존하는 장치의 인젝터(injector)들은 간단하고 신속한 방식으로 개조될 수 있다. 개조된 인젝터는 그러한 개조에 의하여 달성될 수 있으며, 상기 인젝터는 커다란 배출 압력을 가지고 따라서 높은 생산성을 가지고 조립되는 기계류를 제공한다.

제조업자들은 프리폼을 생산하는데 이용 가능한 매우 값비싸고 복잡한 기계를 이미 가지고 있기 때문에, 본 발명에 의해 제공되는 커다란 장점은 용융된 플라스틱의 증가된 배출 압력을 얻기 위하여 현존하는 기계를 급격하게 개량하는데 필요하거나 또는 새로운 기계를 설계 또는 구입할 필요성을 회피하는 성능이다.

특히, 본 발명에 의하여, 공압 실린더를 교체하거나 개조할 필요성이 없다. 예를 들어, 공압 실린더에 큰 직경을 가질 필요는 없다. 그러한 구성 요소의 개량은 수고스럽고, 비용이 많이 들고 기계의 급격한 재설계를 포함할 것이기 때문에 매우 유리하다.

유리하게는, 개별의 피스톤이 미끄러지는 인젝터의 내측 직경에서의 감소는 공압 실린더와 인젝터의 내측 면적들 사이의 비율의 증가를 초래하고, 따라서 용융된 플라스틱의 배출 압력 증가를 초래하며, 공압 실린더의 보링(boring)은 같다.

실제로, 배출 압력은 실질적으로 내측 직경에 의해서 결정되거나, 또는 공압 실린더의 보링(boring) 및 인젝터의 내측 직경에 의해 결정된다. 그러한 내측 직경들은 개별의 내측 면적을 형성한다. 그러한 내측 직경들은 개별의 내측 면적들을 형성한다. 공압 실린더의 내측 직경에 의해 형성된 내측 면적과 인젝터의 내측 직경에 의해 형성된 내측 면적 사이의 비율은 용융된 플라스틱에 작용하는 힘의 곱셈 인자(multiplication factor)를 한정하며, 따라서 배출 압력에 영향을 미치는 파라미터이며, 최종 분석에서 사출 속도에 영향을 미치는 파라미터이다.

일 양상에 따르면, 인젝터의 내측 직경의 감소는 각각의 프리폼을 제조하는데 필요한 용융된 플라스틱의 양에 기초하여 편리하게 연구되고 캘리브레이션된다는 사실이 본 발명에서 고려된다.

실제로, 인젝터의 높이를 증가시키지 않고 내측 직경을 감소시킴으로써, 인젝션 실린더에 의해 수용될 수 있는 용융된 플라스틱의 체적 감소는 필연적으로 있게 된다. 용융된 플라스틱의 너무 적은 양은 주어진 프리폼을 얻는데 사용될 수 없으며, 따라서 개조된 인젝터의 내측 직경-또는 다른 용어로, 실린더형 동체의 내측 직경은 정확하게 선택된다.

더욱이, 발명에 기인하여, 더 큰 체적 용량을 가진 인젝터를 구비할 필요가 있다면, 튜브형 케이싱으로부터 튜브형 동체를 제거하는 것으로 충분하다. 따라서, 인젝션 장치는 유리하게도 모듈화되고, 이것은 제조의 필요성에 따라서 다용도이다.

종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 청구한다.

본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 인젝션 장치에 대한 바람직하지만 배타적이지 않은 실시예들에 대한 상세한 설명에 비추어 보다 명백할 것이다. 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 비제한적인 예로 제공되며, 도면들도 또한 비제한적인 예로 제공된다.
도 1 은 종래 기술의 인젝션 장치의 일부에 대한 단면을 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 인젝션 장치의 일부에 대한 단면을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 인젝션 장치의 일부의 단면을 작동 구성으로 도시한다.
도 4 는 도 3 의 장치의 섹션을 다른 작동 구성으로 도시한다.
도면에서의 동일한 도면 번호는 동일하거나 또는 균등한 요소들 및 구성부를 식별한다.

도 1 은 인젝터 장치를 도시하며, 인젝터 장치에는 인젝터(1), 공압 실린더(21) 및, 고온 챔버(31)로 공지되기도 한 챔버가 제공된다. 인젝터(1)는 본 발명의 방법에 의해 변형될 수 있다.

도 2 는 본 발명의 인젝션 장치를 도시하며, 이것은 도 1 의 인젝터(1)에 대하여 변형된 인젝터(11)를 가진다. 본 발명의 더 낳은 이해를 위한 목적을 위하여, 인젝션 장치에 제공될 수 있는 다른 구성 요소들이 도 1 및 도 2 에서 생략되었다.

인젝터는 도징 인젝터(dosing injector) 또는 실린더로서 알려지기도 하며, 플라스틱 대상체의 제조를 위하여 용융된 플라스틱을 사출하는 역할을 하고, 예를 들면 PET 와 같은 열가소성 물질로 만들어진 병의 프리폼(bottle perform) 제조를 위하여 용융된 플라스틱을 사출한다.

인젝터(1)는 중공형 튜브형 케이싱(hollow tubular casing, 2)을 포함하는데, 이것은 실질적으로 중공형의 실린더형 동체이고, 내측 직경(d₁)을 가진다. 내측 직경(d₁)은 내측 면적 A1 = Π(d₁/2)²을 한정한다. 그러한 내측 면적(A1)은 인젝터(1)의 길이 방향 축에 직각인 평면을 따른 튜브형 케이싱(2)의 단면적이다. 튜브형 케이싱(2)의 내부에, 셔틀(shuttle)로서 지칭되기도 하는 피스톤(3)이 제공되는데, 이것은 실질적으로 실린더형 동체이다. 피스톤(3)의 외측 직경은 튜브형 케이싱(2)의 내측 직경(d₁)보다 약간 작다. 피스톤(3)은 튜브형 케이싱(1)의 내부에서 미끄러질 수 있어서 용융된 플라스틱 또는 수지를 사출한다.

인젝터(1)의 상부 부분은 고온 챔버(31)에 구속된다. 고온 챔버(31)는 인젝터(1)의 탱크와 소통하는 도관(32)을 포함한다. 압출기(미도시)로부터의 용융된 플라스틱은 도관(32)을 통과한다. 인젝터(1)의 탱크는, 도관(32)에 의하여, 피스톤(3)을 내림으로써 용융된 플라스틱으로 채워진다. 고온 챔버(31)에는 탱크(1)와 소통되는 다른 도관(33)이 제공되며, 이것은 몰딩 공동(molding cavity)이 피스톤(3)에 의해 밀린 용용 플라스틱으로 채워질 수 있게 한다.

피스톤(3)의 움직임은 공압 실린더(21)에 의해 얻어지는데, 이것은 실린더-피스톤 시스템이다. 공압 실린더(21)는 로드(rod, 24)가 제공된 2 중 작용 피스톤(23) 및 실린더(22)를 포함한다. 핀(25)은 바람직스럽게는 로드(24)의 단부에 제공된다. 핀(25)은 피스톤(3)의 개별적인 시트(seat) 안에 삽입된다. 피스톤(3)은 공압 실린더(21)의 편향(bias) 하에서 튜브형 케이싱(2) 내부에서 움직인다.

공압 실린더(21)의 실린더(22)는 내측 직경(d₂)을 가진다. 내측 직경(d₂)은 내측 면적 A2 = Π(d₂/2)²을 한정한다. 그러한 내측 직경(d₂)은 공압 실린더(21)의 길이 방향 축에 직각인 평면을 따른 실린더(22)의 단면적이다.

실린더(22)의 내측 면적(A2)과 튜브형 케이싱(2)의 내측 면적(A1) 사이의 비율은 R1=(A2/A1)으로서 정의된다.

값 R1 은 피스톤(3)에 의하여 용융된 플라스틱에 가해지는 압력을 계산하는 곱셈 인자이다. 곱셈 인자의 값이 클수록, 용융된 플라스틱에 가해지는 압력이 커진다.

본 발명에 따르면, 곱셈 인자의 값을 증가시킴으로써 개입(intervene)이 이루어질 수 있다. 유리하게는, 그러한 인자를 증가시키도록, 공압 실린더(21)를 변형시킬 필요 없이 인젝터(1)를 변형시키는 것으로 충분하다.

이러한 목적을 위하여, 셔틀(도 2)로서 지칭되기도 하는 피스톤(13) 및 튜브형 동체(12)를 포함하는 키트(kit)가 제공된다. 실질적으로 실린더형 동체인, 튜브형 동체(12)는, 튜브형 케이싱(2)의 내측 직경(d₁)보다 작은 내측 직경(d₃)을 가진다. 내측 직경(d₃)은 내측 면적 A3 = Π(d₃/2)² 을 한정한다. 그러한 내측 면적(A3)은 인젝터(11)의 길이 방향 축에 직각인 평면을 따른 튜브형 동체(12)의 단면적이다.

튜브형 동체(12)의 외측 직경은 튜브형 케이싱(2)의 내측 직경(d₁) 보다 약간 작다. 이러한 실시예에서, 튜브형 동체(12)에는 그것의 단부에 고리형 반경 방향 돌출부(15)가 제공된다. 튜브형 동체(12)가 튜브형 케이싱(2) 안으로 삽입될 때, 돌출부(15)는 튜브형 케이싱(2)의 상부 표면과 맞닿음으로써 튜브형 동체(12) 및 튜브형 케이싱(2)은 서로 구속된다. 전형적으로, 돌출부(15)는 고온 챔버(31)와 튜브형 케이싱(2) 사이에 상호 잠김(interlock)이 이루어진다. 대안으로서, 튜브형 동체(12)는 튜브형 케이싱(2)의 하부 표면과 맞닿는 것으로 충분할 수 있으며, 반경 방향 돌출부(15)가 필요하지 않다.

피스톤(13)은 실질적으로 실린더형 동체이다. 피스톤(13)의 외측 직경은 튜브형 동체(12)의 내측 직경(d₃)보다 약간 작다. 도 2 에 있는 피스톤(13)의 외측 직경이 도 1 의 피스톤(3)의 외측 직경보다 작다는 점은 명백하다. 피스톤(13)은 튜브형 동체(12) 안에서 미끄러져서 용융된 플라스틱을 인젝터(11)의 탱크(16) 안으로 사출할 수 있다. 피스톤(13)은 피스톤(3)의 치핑(chipping)을 제거함에 의한 프로세싱에 의해 만들어질 수 있거나, 또는 엑스 노보(ex novo)로 만들어질 수 있다.

튜브형 동체(12) 때문에, 인젝터(11)는 인젝터(1)의 내측 직경(d₁) 보다 작은 내측 직경(d₃)을 가지며, 이것은 대신에 튜브형 동체(12)를 가지지 않는다. 특히, 위에서 언급된 바와 같이, 튜브형 동체(12)의 내측 직경(d₃)은 튜브형 케이싱(2)의 내측 직경(d₁) 보다 작다.

따라서, 실린더(22)의 내측 면적(A2)과 튜브형 동체(12)의 내측 면적(A3) 사이의 비율은 R2 = (A2/A3) 로서 정의된다. A3 는 A1 보다 작기 때문에, R2 는 R1 보다 크다.

따라서, 튜브형 동체(12)가 제공된 인젝터(11)로써, 더 큰 제곱 인자가 인젝터(1)에 대하여 얻어진다.

단지 하나의 예로서, 만약 d₃ =18 mm 이고 d₂=70 mm 이면, R2=15.12 이다.

바람직스럽게는, 튜브형 케이싱(2)은 변형 이전 및 변형 이후에 동일하게 유지된다. 따라서, 그것의 높이가 변화되지 않기 때문에 인젝터(1)의 체적과 관련하여 용융된 플라스틱을 위해 이용 가능한 더 적은 체적을 가진 탱크(16)가 인젝터(11)에 구비된다.

본 발명은 주어진 프리폼(perform)을 얻기 위하여, 주어진 쓰레숄드(threshold) 미만으로 떨어지지 않아야 하는 용융 플라스틱의 양이 필요하다는 사실을 고려한다.

이러한 이유로, 인젝터(11)의 내측 면적(A3), 즉, 튜브형 동체(12)의 내측 면적(A3)과 실린더(22)의 내측 면적(A2) 사이의 비율은 6 내지 25 사이에 있거나, 또는 8 내지 20 사이에 있거나, 또는 10 내지 18 사이에 있는 것이 바람직스럽다.

바람직스럽게는, 튜브형 동체(12)의 내측 직경(d₃)은 18 내지 30 mm 사이이고, 더욱 바람직스럽게는 20 mm 내지 26 mm 사이이다.

내측 직경(d₃)의 상기 크기는 개별적으로 고려될 수 있거나 또는 면적들 사이의 비율(R2)에 대한 값들의 상기 범위와 조합될 수 있는 구성 특징이다.

인젝터(1)에 튜브형 동체(12)가 제공될 때, 압출기로부터의 용융된 플라스틱은 튜브형 동체(12)의 내측 벽 및 피스톤(13)의 상부면에 의해 실질적으로 정해진 탱크(16)를 채운다는 점은 명백하다.

본 발명의 인젝션 장치를 획득하는 예시적인 방법은 다음을 포함한다:

-피스톤(3)을 튜브형 케이싱(2)으로부터 인출함으로써 공압 실린더(21) 및 인젝터(1)를 해제시키는 단계;

-제 1 내측 직경(d₁)보다 작은 제 2 내측 직경(d₃)을 형성하는 튜브형 동체(12)를 튜브형 케이싱(2)에 동일축으로(coaxially)으로 삽입하는 단계;

- 피스톤(3)을 로드(24)로부터 연결 해제시키는 단계;

-튜브형 동체(12) 안으로 미끄러지도록 크기가 이루어진 피스톤(13)을 로드(24)에 연결하는 단계;

- 피스톤(3)을 튜브형 케이싱(2) 안에 삽입함으로써 공압 실린더(21) 및 인젝터(1)를 서로 구속하는 단계.

통상적으로, 피스톤(13)은 위에서 설명된 바와 같이 피스톤(3)과 상이하다.

본 발명은 또한 특히 병 프리폼(bottle perform)과 같은 플라스틱 대상체들의 제조를 위한, 예를 들어 로터리 커로우설(rotary carousel)과 같은 장치(미도시)에 관한 것으로서, 이것은 복수개의 인젝션 장치들을 포함한다.

인젝션 장치는 도 3 및 도 4 를 참조하여 상세하게 설명되는데, 이것은 수지(또는 용융된 플라스틱)의 1 회분(dose)을 로딩(loading)하는 단계의 끝과, 각각의 몰딩 사이클(molding cycle)을 위하여 몰딩 공동(51)을 수지의 1 회분으로 채우는(또는 사출하는) 단계의 끝을 각각 도시한다. 고온 챔버(31)와 연결된 도징 인젝터(dosing injector, 11) 내부에 미끄러지는 피스톤(13)의 밀림에 의하여 수지는 몰딩 공동(51) 안에 사출된다. 피스톤(13)은 공압 실린더(21)에 의하여 작동되는데, 이것은 다시 밸브(도면에 미도시)에 의해 제어된다. 필요할 경우에, 인젝션 장치의 상이한 부분들을 위한 적절한 가열 수단이 제공되는데 예를 들어 수지를 설계 온도에 유지시키도록 저항 밴드 가열 수단(resistive band heating means)이 제공된다.

인젝션 노즐(41)은 고온 챔버(31)의 상부에 배치되고 이것은 또한 전기 저항으로, 예를 들어 밴드 전기 저항(band electrical resistance)으로 가열된다. 그러한 인젝션 노즐(41)은 용융된 재료의 1 회분(dose)이 구멍(42)을 통하여 몰딩 공동(51) 안으로 통과될 수 있게 한다. 바람직스럽게는, 구멍(42)이 3 내지 5 mm 의 직경을 가지고, 예를 들어 4 mm 의 직경을 가진다.

가열 챔버(31)는 도관(32)에 의해 교차되는데, 상기 도관은 압출기(미도시)로부터 수지를 수용하는 매니폴드에 연결된다. 도관(32)은 도관(33)과 소통되며, 이것은 가열 챔버(31) 내부에 있고 도징 인젝터(dosing injector, 11)의 탱크(16)를 인젝션 노즐(41)의 인젝션 도관(52)과 연결한다. 작동하는 동안에, 구멍(42)은 셔터(shutter, 43)에 의하여 개폐된다.

인젝터(11)를 채우는 단계와 몰딩 공동(51)을 채우는 단계 사이의 소통을 작동시키는 메커니즘은 밸브(36)일 수 있으며, 예를 들어 셔틀 또는 게이트 밸브로서, 도징 인젝터(11)를 채우기 위하여 도관(32)으로부터 탱크(15)를 향하는 용융된 수지의 통과를 개방하거나 또는 폐쇄할 수 있다. 밸브(36)는 상기 밸브(36)의 제 1 단부에 배치된 작동 장치(37)에 의하여 작동된다. 셔터(43)는 제 1 단부에 대향하는, 밸브(36)의 제 2 단부에 일체로 연결된다. 작동 장치(37), 밸브(36) 및 셔터(43)는 길이 방향으로 배치되고 바람직스럽게는 동일축을 따라서 배치된다.

작동 장치(37)는 2 개의 분리된 실린더형 챔버들을 포함하고, 이들에는 개별적인 상호 일체형 피스톤들이 제공된다. 하부 실린더형 챔버에는 압축 공기의 2 개의 유입/유출 도관들이 제공된다.

용융된 수지의 1 회분(dose)의 기본 중량을 그램(gram)의 100 분의 1 까지 정확하게 조절하기 위하여 2 중 작용 피스톤(23)의 맞닿음 플레이트(27)의 위치를 조절하는 스크류 설정 헤드(screw setting head, 26)는 도징 인젝터(11)의 공압 실린더(21)의 실린더형 챔버 또는 실린더(22)의 저부에 제공된다. 맞닿음 플레이트(27)의 위치는 프리폼의 더 낳은 크기 설정(sizing)을 위하여 개별적으로 설정될 수 있다.

공압 실린더(21)의 2 중 작용 피스톤(23)은, 2 개의 상부 챔버(29') 및 하부 챔버(29")로 도입된 압축 공기에 의해 발생된 압력 및 대응 압력(counterpressure)의 조합에 의하여 그리고 고온 챔버(31)의 도관(32)에 의한 압출기로부터 용융된 수지에 의하여 작동된다.

화살표(G)로 표시된 방향을 따른 피스톤(23)의 하강(도 3)에 대응하는, 도징 인젝터(11)로의 수지의 로딩 단계에서, 압출기에 의해서 탱크(16)로 밀리는 용융된 수지의 압력은 피스톤(16)에 작용하고, 상부 챔버(29') 및 하부 챔버(29")로 도입된 압축 공기 압력의 조합에 대하여 우세한데, 상부 챔버는 10 내지 40 bar 사이에서 편리하게 조절되고, 하부 챔버는 다시 바람직스럽게는 40 bar 의 공기 회로에 연결된다.

도 4 에서 G 로 표시된 방향을 따라서 피스톤(23)을 상승시키는 것에 대응하는 용융된 수지의 사출 단계에서, 유입 피팅(input fitting, 48)으로부터의, 바람직스럽게는 40 바아의 고압 압축 공기는 하부 챔버(29") 안에 작용하는 반면에, 공압 실린더(21) 자체의 상부 챔버(29')는 유출 피팅(output fitting, 47)에 의하여 저압 공기(0 내지 8 bar)의 복귀 회로(recovery circuit)를 제어하기 위한 밸브로써 연결된다.

밸브(36), 셔터(43) 및 도징 인젝터(11)의 조화된 움직임(coordinated movement)과, 맞닿음 플레이트(27)의 캘리브레이션은, 제조되어야 하는 프리폼(perform)의 디자인에 따라서 몰딩 공동(51) 안으로 도입되어야 하는 용융된 수지의 필요량을 정확하게 도징(dosing)할 수 있게 한다. 인젝션 장치의 조화된 움직임은 프로그래머블 시스템에 의해 제어되는 전자 밸브들을 이용하여 작동된다.

특히, 밸브(36)는 작동 장치(37)에 의하여 개방됨으로써, 도징 인젝터(11)의 피스톤(13)이 전방 위치 또는 상부 위치에 있을 때(구성이 도시되지 않음), 도관(32)을 개방되게 둔다. 밸브의 상방향 움직임에 의한 밸브(36)의 개방은 셔터(43)에 의한 인젝션 노즐(41)의 구멍(42) 폐쇄를 일으키고, 고온 챔버(31)로부터의 가압되고 용융된 수지의 전방의 편향(bias) 하에 도징 인젝터(11)의 2 중 작용 피스톤(23)의 수축을 일으키며, 이는 도 3 에 도시된 바와 같이 탱크(16)를 채운다.

일단 2 중 작용 피스톤(23)이 맞닿음 플레이트(23)에 도달했다면(도 3), 로딩 단계가 완료되고, 도징 인젝터(11)는 개별의 제어가 주어지자마자 몰딩 공동(51) 안으로 1 회분(dose)을 사출할 준비가 된다.

사출 단계는 셔터(43)의 동시 개방 및 작동 장치(37)에 의하여 야기되는 밸브의 하방향 움직임에 의하여 밸브(36)를 폐쇄하는 것을 포함하며, 셔터는 그렇게 내려짐으로써 노즐(41)의 유출 섹션, 즉, 구멍(42)을 자유롭게 하고 (도 4), 2 중 작용 피스톤(23)에 의한 도징 인젝터(dosing injector, 11)의 연속적인 사출 움직임을 포함한다. 밸브(36)는 도징 인젝터(11)의 피스톤(13)의 전방 이동 동안에 폐쇄되기 때문에, 용융된 수지는 도관(33)을 통과하도록 강제되어 몰딩 공동(51)의 내부에 도달한다.

1. 인젝터 2. 튜브형 케이싱
3. 피스톤 21. 공압 실린더
31. 고온 챔버 32. 도관

Claims (10)

1. 용융된 플라스틱을 몰딩 공동(molding cavity, 51) 안으로 사출하기 위하여 용융된 플라스틱 인젝션 장치의 사출 속도를 증가시키는 방법으로서, 상기 인젝션 장치는:
   제 1 내측 직경(d₁)을 형성하는 튜브형 케이싱(2)이 제공되고 튜브형 케이싱(2) 안에서 미끄러질 수 있는 제 1 피스톤(3)이 제공된 제 1 실린더(1)로서, 용융된 플라스틱이 로딩되고 상기 용융된 플라스틱을 몰딩 공동(51)으로 사출하도록 구성된, 제 1 실린더(1);
   제 1 실린더(1)에 구속되고 제 2 피스톤(23)이 제공된 제 2 실린더(21)로서, 제 2 피스톤의 로드(24)는 제 1 피스톤(3)에 연결되고 사출 동작중에 상기 제 1 실린더(1)를 작동시키도록 구성되는, 제 2 실린더(21)를 포함하고,
   상기 사출 속도 증가 방법은:
   제 1 피스톤(3)을 튜브형 케이싱(2)으로부터 인출함으로써 제 2 실린더(21) 및 제 1 실린더(1)를 해제시키는 단계;
   제 1 내측 직경(d₁)보다 작은 제 2 내측 직경(d₃)을 형성하는 튜브형 동체(12)를 튜브형 케이싱(2) 안에 동일축으로(coaxially) 삽입하는 단계;
   제 1 피스톤(3)을 로드(24)로부터 연결 해제시키는 단계;
   상기 튜브형 동체(12) 안으로 미끄러지는 크기를 가진 제 3 피스톤(13)을 로드(24)에 연결하는 단계;
   제 3 피스톤(3)을 튜브형 케이싱(2) 안에 삽입함으로써 제 2 실린더(21) 및 제 1 실린더(1)를 구속(constraining)하는 단계;를 포함하는, 용융된 플라스틱 인젝션 장치의 사출 속도의 증가 방법.
   
2. 제 1 항에 따른 방법에 의하여 얻을 수 있는 용융된 플라스틱을 사출하기 위한 인젝션 장치로서, 상기 인젝션 장치는:
   -용융된 플라스틱을 몰딩 공동(51)으로 사출하도록 구성된 제 1 실린더;
   상기 제 1 실린더를 작동시키도록 구성된 제 2 실린더(21);를 포함하고,
   상기 제 1 실린더는:
   내측 직경(d1)을 가진 튜브형 케이싱(2) 및, 상기 튜브형 케이싱(2)의 내측 직경(d1)보다 작은 내측 직경(d₃)을 가지고 상기 튜브형 케이싱(2) 안에 동일축으로 삽입된 튜브형 동체(12)를 포함하고,
   튜브형 동체(12) 안에 삽입되고 제 2 실린더(21)에 구속된 피스톤(13)이 제공되고, 상기 피스톤(13)은 사출 동작 동안에 용융된 플라스틱을 밀도록 제 2 실린더(21)를 작동시킴으로써 튜브형 동체(12) 안으로 미끄러지도록 구성되고;
   제 2 실린더(21)는 내측 면적(A2)을 형성하는 내측 직경(d₂)을 가지고, 튜브형 동체(12)의 내측 직경(d₃)은 내측 면적(A3)을 형성하며, 비율(A2/A3)은 6 내지 25 사이에 있는, 인젝션 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 비율(A2/A3)은 8 내지 20 사이에 포함되거나, 또는 10 내지 18 사이에 포함되는, 인젝션 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 튜브형 동체(12)의 내측 직경(d3)은 18 내지 30 mm 사이인, 인젝션 장치.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 튜브형 동체(12)에는 튜브형 케이싱(2)의 외측 단부 표면과 맞닿은 고리형 반경 방향 돌출부(15)가 제공되고, 외측 단부 표면은 제 2 실린더(21)로부터 말단에 있는, 인젝션 장치.
6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 제 2 실린더(21)는 공압 실린더인, 인젝션 장치.
7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 튜브형 동체(12)는 피스톤(13)이 그 안에서 미끄러질 때 항상 위치가 고정되게 유지되도록 튜브형 케이싱(2)에 고정되는, 인젝션 장치.
8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 튜브형 동체(12)는 튜브형 케이싱(2)의 축방향 길이보다 큰 축방향 길이를 가지는, 인젝션 장치.
   
   
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