KR102671253B1 - Nnpb 방식의 유리병 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리병 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패리슨성형부 및 최종성형부에서의 유리물과 몰드의 접촉시간, 리히팅시간을 조절하고, 최종성형부 몰드 내 진공 형성을 통해 유리병의 경량화에도 균일한 두께의 유리병을 성형할 수 있도록 하는 NNPB 방식의 유리병 성형장치에 관한 것이다.

Description

NNPB 방식의 유리병 성형장치{A NNPB Type Glass Bottle Forming Device}

본 발명은 유리병 성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패리슨성형부 및 최종성형부에서의 유리물과 몰드의 접촉시간, 리히팅시간을 조절하고, 최종성형부 몰드 내 진공 형성을 통해 유리병의 경량화에도 균일한 두께의 유리병을 성형할 수 있도록 하는 NNPB 방식의 유리병 성형장치에 관한 것이다.

각종 환경 문제, 폐기물 처리 문제 등으로 플라스틱 사용을 억제하는 정책이 각국에서 시행되고 있으며, 이에 따라 각종 플라스틱 대체 소재의 수요가 가파르게 증가하고 있다.

플라스틱 용기에 대한 대안으로 낮은 단가의 유리 소재 용기가 주목 받고 있으나, 무겁고 깨지기 쉽다는 한계로 인해 아직까지 수요 창출에 어려움을 겪고 있다.

이에 따라, 가볍고 충격/내압 저항성이 높은 고강도 경량 유리 용기의 개발이 절실한 상황이다.

유리 용기 중 사용량이 많은 유리병의 성형 방법으로는 아래 특허문헌과 같은 BB(BLOW-BLOW) 공법, PB(PRESS BLOW) 공법, NNPB(NARROW NECK PRESS BLOW) 공법 등이 사용되고 있다.

BB공법은 도 1(a)에 도시된 바와 같이 일정길이로 절단된 용융유리(GOB, 곱)를 BLANK MOLD에 넣고 압축공기를 불어 병과 유사한 형태의 유리 덩어리(Parison)을 만들고, 유리 덩어리를 BLOW MOLD로 옮겨 다시 압축공기를 넣어 완전한 형태의 병으로 만드는 방법이다.

그러나 BB공법의 경우 경량화에 어려움이 있어, 경량화를 위해 PB공법(PRESS BLOW)이 사용되고 있으며, PB 공법의 경우 도 1(b)에 도시된 바와 같이 BLANK MOLD에 떨어진 곱을 PLUNGER로 프레스하여 1차 유리병 형태(Parison)를 만들고 이를 다시 BLOW MOLD 속으로 옮겨 압축공기를 불어넣어 완전한 형태의 병으로 만들도록 하고 있다.

다만, PB공법에 의해 생산되는 유리병은 넓은 입구를 가진 광구병으로, 유리병의 경량화를 위해 좁은 입구를 가진 유리병을 생산할 수 있는 NNPB 공법이 고강도, 경량화 유리병의 성형공법으로 주목받고 있다.

다만, NNPB공법에 의한 유리병의 경량화를 위해서는 적은 양의 유리를 사용하여 얇은 두께의 유리병을 형성하면서도 두께의 균일성이 확보되어야만 고강도의 유리병의 생산할 수 있는데, 이러한 두께의 균일성을 확보하는 것에 어려움을 겪고 있는 상황이다.

(특허문헌) 등록특허공보 제10-1428645호(2014. 08. 04. 등록)"유리병 블로우 성형장치 및 그 성형방법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 패리슨성형부 및 최종성형부에서의 유리물과 몰드의 접촉시간을 조절하여 균일한 두께 분포의 유리병이 성형될 수 있도록 하는 유리병 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 성형되는 유리병의 중량이 감소할수록 유리물의 패리슨성형부에서의 접촉시간을 줄이고 최종성형부에서의 접촉시간을 증가시키도록 함으로써, 낮은 압력으로 패리슨을 서서히 팽창시키면서 고른 두께 분포의 유리병이 성형될 수 있도록 하는 유리병 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 성형되는 유리병의 중량이 감소할수록 패리슨성형부에서의 접촉시간을 줄임과 함께 패리슨이 몰드와 접촉되지 않는 리히팅시간을 증가시키도록 하여 패리슨 내 내부 열의 이동으로 균일한 온도 분포 및 굳음 상태를 형성하도록 함으로써, 유리병의 두께 분포를 더욱 균일하게 할 수 있도록 하는 유리병 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 리히팅시간이 패리슨성형부에서의 제1리히팅시간과 최종성형부에서의 제2리히팅시간을 갖도록 하면서, 유리병의 중량이 감소할수록 제1리히팅시간을 줄이고 제2리히팅시간을 증가시키도록 하여 패리슨이 정위치로 세워진 상태에서 패리슨 내 열의 이동이 이루어지도록 함으로써, 바닥까지 균일한 두께의 유리병이 성형될 수 있도록 하는 유리병 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 제2몰드부 내부에 진공을 형성한 상태에서 공기를 주입하여 유리병의 성형이 이루어지도록 함으로써, 제2몰드부 내부에 잔존하는 공기를 제거하고 더욱 낮은 공기의 압력으로 유리병의 성형이 가능하도록 하여 유리병 두께의 분포를 더욱 균일하게 할 수 있도록 하는 유리병 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 특히 유리병 어깨부에 존재하는 제2몰드부 내부의 공기를 제거하도록 하여 종래 어깨부에서 발생하던 불균일, 불량의 문제를 해결할 수 있도록 하는 유리병 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 진공의 형성이 제2몰드부 바닥에 형성되는 흡입수단에 의해 이루어지도록 함으로써, 장치의 구성을 간소화하고 부피를 최소화할 수 있도록 하는 유리병 성형장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치는 일정길이로 절단된 용융유리인 곱을 수용하여 1차 성형물인 패리슨을 성형하는 패리슨성형부와, 상기 패리슨성형부에 의해 성형된 패리슨에 압축공기를 불어넣어 유리병을 성형하는 최종성형부와, 상기 패리슨성형부에 의해 성형된 패리슨을 뒤집어 상기 최종성형부로 이동시키는 패리슨전환부와, 유리병 성형장치의 작동을 조절하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 성형되는 유리병의 중량에 따라 유리물의 상기 패리슨성형부 및 최종성형부에서의 몰드 접촉시간을 조절하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 제어부는 성형되는 유리병의 중량이 감소할수록 상기 패리슨성형부에서 몰드와 패리슨의 접촉시간을 줄이고 상기 최종성형부에서의 공기 주입 시간을 증가시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 패리슨성형부는 일정길이로 절단된 용융유리 덩어리인 곱을 수용하는 제1몰드부와, 상기 제1몰드부의 상측을 덮어 곱을 지지하는 상부지지부와, 상기 제1몰드부의 하측에서 곱을 향해 삽입되어 유리병의 1차 성형물인 패리슨을 형성하는 플런저부를 포함하고, 상기 최종성형부는 상기 패리슨성형부에 의해 형성된 패리슨이 수용되는 제2몰드부와, 상기 제2몰드부에 수용된 패리슨 내에 압축공기를 주입하여 유리병이 최종 성형되도록 하는 공기주입부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 패리슨성형부에서 상부지지부가 폐쇄되고 플랜저부의 삽입에 따라 패리슨이 형성되는 제1몰드 접촉시간, 상부지지부가 오픈되고 상기 패리슨전환부에 의해 상기 최종성형부 측으로 옮겨져 제2몰드부에 수용되는 리히팅시간, 상기 공기주입부가 제2몰드부에 결합하여 압축공기를 주입하는 제2몰드 접촉시간의 비율을 조정하도록 하며, 유리병의 중량이 감소할수록 제1몰드 접촉시간을 줄이고 리히팅시간 및 제2몰드 접촉시간을 증가시키도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 제어부는 제1몰드 접촉시간, 리히팅시간, 제2몰드 접촉시간의 비율이 1 : 2.6~2.9 : 1.3~1.5 가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 리히팅시간은 상기 상부지지부가 오픈된 상태로 패리슨이 패리슨성형부측에서 머무는 제1리히팅시간과, 패리슨이 상기 패리슨전환부에 의해 최종성형부측으로 옮겨져 뒤집한 상태로 머무는 제2리히팅시간을 포함하고, 상기 제어부는 상기 제1리히팅시간 및 제2리히팅시간을 조정하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 제어부는 유리병의 중량이 감소할수록 제1리히팅시간을 줄이고 제2리히팅시간을 늘리도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 최종성형부는 상기 제2몰드부 내의 공기를 흡입하여 진공을 형성하는 진공형성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 진공형성부는 패리슨이 수용되는 제2몰드부의 내부 공간에 연통되도록 형성되어 공기를 흡입하는 공기흡입공을 포함하고, 상기 공기흡입공은 상기 제2몰드부의 상측 유리병 어깨 부분에 다수개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 진공형성부는 상기 제2몰드부에 형성되어 상기 공기흡입공과 연결되며, 공기가 유동하는 공간을 형성하는 흡입유로와; 상기 제2몰드부의 바닥측에 형성되어 상기 흡입유로를 통해 흡입되는 공기가 외부로 배출되도록 하는 연결공;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 유리병 성형장치에 있어서, 상기 진공형성부는 상기 공기주입부에 의한 공기 주입 전에 제2몰드부 내부의 공기를 흡입하여 진공 상태를 형성하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 패리슨성형부 및 최종성형부에서의 유리물과 몰드의 접촉시간을 조절하여 균일한 두께 분포의 유리병이 성형될 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 성형되는 유리병의 중량이 감소할수록 유리물의 패리슨성형부에서의 접촉시간을 줄이고 최종성형부에서의 접촉시간을 증가시키도록 함으로써, 낮은 압력으로 패리슨을 서서히 팽창시키면서 고른 두께 분포의 유리병이 성형될 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 성형되는 유리병의 중량이 감소할수록 패리슨성형부에서의 접촉시간을 줄임과 함께 패리슨이 몰드와 접촉되지 않는 리히팅시간을 증가시키도록 하여 패리슨 내 내부 열의 이동으로 균일한 온도 분포 및 굳음 상태를 형성하도록 함으로써, 유리병의 두께 분포를 더욱 균일하게 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 리히팅시간이 패리슨성형부에서의 제1리히팅시간과 최종성형부에서의 제2리히팅시간을 갖도록 하면서, 유리병의 중량이 감소할수록 제1리히팅시간을 줄이고 제2리히팅시간을 증가시키도록 하여 패리슨이 정위치로 세워진 상태에서 패리슨 내 열의 이동이 이루어지도록 함으로써, 바닥까지 균일한 두께의 유리병이 성형될 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 제2몰드부 내부에 진공을 형성한 상태에서 공기를 주입하여 유리병의 성형이 이루어지도록 함으로써, 제2몰드부 내부에 잔존하는 공기를 제거하고 더욱 낮은 공기의 압력으로 유리병의 성형이 가능하도록 하여 유리병 두께의 분포를 더욱 균일하게 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 특히 유리병 어깨부에 존재하는 제2몰드부 내부의 공기를 제거하도록 하여 종래 어깨부에서 발생하던 불균일, 불량의 문제를 해결할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 진공의 형성이 제2몰드부 바닥에 형성되는 흡입수단에 의해 이루어지도록 함으로써, 장치의 구성을 간소화하고 부피를 최소화할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 유리병 성형 방법을 나타내는 참고도
도 2는 본 발명에 따른 NNPB 유리병 성형장치에 의한 유리병 성형 과정을 나타내는 참고도
도 3은 본 발명에 따른 유리병 성형장치의 구성도
도 4는 진공형성부의 구성도
도 5는 도 3의 제어부의 구성을 나타내는 블록도
도 6은 플런저부의 형태를 나타내는 단면도
도 7은 패리슨의 길이 조절을 설명하기 위한 참고도
도 8은 경량화 지수 및 패리슨 길이에 따른 유리병의 두께분포를 나타내는 그래프

이하에서는 본 발명에 따른 NNPB 방식의 유리병 성형장치의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하도록 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하고, 또한 명세서에 기재된 "...부", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 NNPB 방식의 유리병 성형장치를 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 상기 NNPB 방식의 유리병 성형장치는 일정길이로 절단된 용융유리인 곱(GOB)을 수용하여 1차 성형물인 패리슨(P)을 성형하는 패리슨성형부(1)와, 상기 패리슨성형부(1)에 의해 성형된 패리슨(P)에 압축공기를 불어넣어 유리병(B)을 성형하는 최종성형부(2)와, 상기 패리슨성형부(1)에 의해 성형된 패리슨(P)을 뒤집어 상기 최종성형부(2)로 이동시키는 패리슨전환부(3)와, 유리병 성형장치의 작동을 조절하는 제어부(4)를 포함한다.

본 발명은 NNPB(NARROW NECK PRESS BLOW) 방식에 의해 유리병을 성형하는 장치에 관한 것으로, 특히 유리병의 경량화를 위해 더욱 적은 중량의 용융유리를 이용한 곱(GOB)을 통해 유리병을 성형하는 경우에도 균일한 두께 분포를 형성하여 충분한 강도를 확보할 수 있도록 한다. 이를 위해, 본 발명은 패리슨성형부(1) 및 최종성형부(2)에서의 작업 시간을 조절하도록 하고, 최종성형부(2)에서의 진공 형성을 통해 더욱 적은 압력으로 서서히 유리병(B)의 성형이 이루어지도록 한다.

상기 패리슨성형부(1)은 일정길이로 절단된 용융유리인 곱(GOB)을 유리병의 1차 성형물인 곱(GOB)으로 성형하는 구성으로, 곱(GOB)을 수용하는 제1몰드부(11)와, 상기 제1몰드부(11)의 상측을 덮어 곱(GOB)을 지지하는 상부지지부(12)와, 상기 제1몰드부(11)의 하측에서 곱(GOB)을 향해 삽입되어 유리병의 1차 성형물인 패리슨(P)을 형성하는 플런저부(13)와, 상기 제1몰드부(11)의 하측에 형성되어 유리병의 목 부위를 형성하는 넥형성부(14)를 포함할 수 있다.

상기 제1몰드부(11)은 곱(GOB)을 수용하는 공간을 형성하는 구성으로, 성형되는 패리슨(P)의 형상에 맞추어 내부 공간이 형성되도록 한다. 상기 제1몰드부(11)은 바닥측으로 플런저부(13) 및 넥형성부(14)가 형성될 수 있으며, 상측에는 상부지지부(12)가 개폐 가능하도록 형성될 수 있다. 따라서, 제1몰드부(11)의 바닥측에 플런저부(13) 및 넥형성부(14)가 위치한 상태에서 곱(GOB)이 수용된 후 상부지지부(12)가 폐쇄되고, 플런저부(13)이 상승하면서 패리슨(P)이 형성된다. 그리고 형성된 패리슨(P)은 패리슨전환부(3)에 지지된 상태에서 상부지지부(12) 및 제1몰드부(11)이 개방되어 패리슨(P) 내부의 열 유동이 이루어지도록 한다. 그리고 패리슨(P)은 패리슨전환부(3)에 의해 뒤집히면서 최종성형부(2) 측으로 이동되어 압축공기의 주입에 의해 유리병(B)이 최종 성형된다.

상기 상부지지부(12)는 상기 제1몰드부(11)의 상부를 덮어 폐쇄시키는 구성으로, 상기 제1몰드부(11)에 수용된 곱(GOB)이 플런저부(13)에 의해 눌려질 때 곱(GOB)의 상단을 지지하여 패리슨(P)의 바닥이 형성되도록 한다. 그리고 상부지지부(12)는 패리슨(P)의 성형 완료후 개방되어 패리슨이 최종성형부(2) 측으로 이동될 수 있도록 한다.

상기 플런저부(13)은 제1몰드부(11)의 하측에 형성되어 상하 운동하는 구성으로, 도 2(c)에 도시된 바와 같이 제1몰드부(11)에 수용된 곱(GOB)에 삽입되어 패리슨(P)의 형성이 이루어지도록 한다. 상기 플런저부(13)은 원형 단면을 갖는 원통형으로 형성될 수 있으며, 곱(GOB)에 삽입되는 상단이 라운드지게 돌출되어 곱(GOB)과의 접촉 압력을 최소화하면서 곱(GOB)에 삽입되도록 할 수 있고, 이를 통해 균일한 두께 분포의 형성이 이루어지도록 할 수 있다.

상기 넥형성부(14)는 유리병(B)의 목 부위(주둥이)를 형성하는 구성으로, 제1몰드부(11)의 바닥측에 둘레에 형성되어 곱(GOB)을 가압함으로써 유리병(B)의 입구를 형성하는 목 부위가 성형되도록 한다.

상기 최종성형부(2)는 상기 패리슨성형부(1)에 의해 성형된 패리슨(P)에 압축공기를 주입하여 최종 유리병(B)을 형성하는 구성으로, 패리슨(P)이 수용되는 제2몰드부(21)와, 제2몰드부(21)의 바닥측에 형성되어 유리병의 바닥을 지지하는 바닥지지부(22)와, 패리슨(P)에 압축공기를 주입하는 공기주입부(23)와, 상기 제2몰드부(21) 내의 공기를 흡입하여 진공을 형성하는 진공형성부(24)를 포함할 수 있다.

상기 제2몰드부(21)은 상기 패리슨성형부(1)에 의해 성형된 패리슨(P)을 수용하는 구성으로, 상기 패리슨전환부(3)에 의해 이동되는 패리슨(P)을 수용하도록 한다. 상기 제2몰드부(21)은 내부 공간이 최종 성형되는 유리병(B)에 상응하는 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 공기의 주입에 의해 패리슨(P)이 팽창하면서 제2몰드부(21) 내측면에 밀착되어 냉각됨으로써 유리병의 성형이 완료되도록 한다. 이를 위해, 상기 제2몰드부(21)의 상측에 상기 공기주입부(23)이 결합하여 압축공기를 주입하도록 하며, 특히 공기주입부(23)에 의한 공기주입 전 상기 진공형성부(24)에 의해 제2몰드부(21) 내부에 진공 상태가 형성되도록 한다.

상기 바닥지지부(22)는 유리병의 바닥을 지지하는 구성으로, 제2몰드부(21)의 바닥측에 형성된다. 상기 바닥지지부(22)는 공기의 주입에 따라 팽창하는 패리슨이 밀착되어 유리병의 바닥을 형성하며, 바닥지지부(22)의 형상에 따라 유리병의 바닥이 형성된다. 또한, 상기 바닥지지부(22)에는 진공형성부(24)의 후술할 연결공(243)이 형성되어 흡입공기의 배출이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 공기주입부(23)은 압축공기의 주입을 통해 최종 유리병(B)을 성형하는 구성으로, 제2몰드부(21) 상부에 결합하여 상기 제2몰드부(21)에 수용된 패리슨(P) 내부에 압축공기를 주입하도록 한다. 상기 공기주입부(23)은 일정 압력의 압축공기를 주입하여 패리슨(P)의 팽창을 통해 패리슨(P)이 제2몰드부(21) 내부에 밀착되어 유리병(B)이 성형될 수 있도록 하며, 과도한 압력의 공기가 공급될 경우 패리슨(P)이 불균일하게 팽창되어 불량을 발생시키고 두께가 균일하지 못하게 되는 문제가 있다. 더구나 경량화를 위해 더욱 적은 중량의 용융유리가 사용되는 경우 더욱 빠른 냉각으로 굳어지면서 두께는 얇아지므로, 과도한 압력에 의한 불균일, 불량의 발생이 더욱 심해지게 된다. 따라서, 본 발명에서는 상기 진공형성부(24)에 의해 제2몰드부(21) 내 잔존 공기를 제거함으로써, 더욱 낮은 압력의 압축공기로 서서히 패리슨(P)을 팽창시켜 불량을 줄이고 더욱 균일한 두께 분포이 유리병(B)을 생산하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명은 패리슨성형부(1)에 의한 작업시간을 줄이면서 공기 주입 시간을 늘리도록 하여 동일한 생산시간을 유지하면서 공기주입시간을 늘릴 수 있도록 함으로써 낮은 압력으로의 성형이 가능하도록 할 수 있다. 이에 관한 상세한 설명은 후술한다.

상기 진공형성부(24)는 제2몰드부(21) 내부 공간에 진공 상태를 형성하는 구성으로, 잔존하는 공기를 제거하여 공기 주입에 따른 유리병(B)의 성형이 더욱 낮은 압력으로 균일한 두께 분포를 형성하면서 이루어질 수 있도록 한다. 다시 말해, 상기 진공형성부(24)는 제2몰드부(21) 내부의 잔존 공기를 제거하여 압축공기에 의해 패리슨(P)이 팽창할 때 더욱 낮은 압력으로도 패리슨(P)의 팽창이 가능하도록 하고, 또한 패리슨(P)이 팽창하면서 제2몰드부(21) 내벽에 밀착될 때 잔존하는 공기에 의해 밀착이 방해되어 유리병(B)의 불량이 발생하고 두께가 불균일해지는 문제를 해결할 수 있도록 한다. 특히, 상기 진공형성부(24)는 유리병(B)의 어깨(B1) 부분에 잔존하는 공기를 효과적으로 제거할 수 있도록 하며, 진공형성부(24)가 차지하는 부피를 최소화하도록 흡입되는 공기가 제2몰드부(21) 내부를 통과하면서 바닥측으로 모여져 배출되도록 한다. 이를 위해, 상기 진공형성부(24)는 도 4에 도시된 바와 같이 공기흡입공(241), 흡입유로(242), 연결공(243)을 포함할 수 있다.

상기 공기흡입공(241)은 제2몰드부(21) 내부와 연통되도록 형성되어 제2몰드부(21) 내부의 공기가 흡입되도록 형성되는 구멍으로, 복수개가 형성되어 공기의 흡입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다. 상기 공기흡입공(241)은 제2몰드부(21) 전체에 걸쳐 형성될 수 있으며, 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 유리병(B)의 어깨(B1) 부위에 다수가 형성되도록 할 수 있다. 유리병의 성형에 있어 공기주입부(23)이 제2몰드부(21)의 상측에 형성되어 바닥측을 향해 압축공기를 주입하게 되므로, 상대적으로 유리병(B)의 어깨 부분의 팽창이 제대로 이루어지지 않아 성형의 불량이 발생하고 두께 분포가 불균일해지는 문제가 있었다. 따라서, 본 발명은 공기흡입공(241)을 유리병의 어깨(B1) 부분에 집중적으로 배치하여 어깨(B1) 부분에 존재하는 공기를 효과적으로 배출시키도록 함으로써, 어깨(B1) 부분에서의 유리병 성형이 더욱 효과적으로 균일한 두께를 형성하면서 이루어질 수 있도록 하였다.

상기 흡입유로(242)는 상기 공기흡입공(241)과 연결되어 제2몰드부(21) 내부로부터 흡입된 공기가 유동하는 통로를 형성하는 구성으로, 상기 제2몰드부(21) 내부에 형성되어 추가적인 유동관 등을 설치하지 않으면서 공기의 배출이 가능하도록 한다. 또한, 상기 흡입유로(242)는 제2몰드부(21)의 바닥측으로 공기가 배출되도록 통로를 형성하여 바닥측 공간에 형성되는 흡입수단(미도시)을 통해 공기의 흡입이 이루어지도록 함으로써, 진공형성부(24)가 차지하는 공간을 최소화할 수 있도록 한다.

상기 연결공(243)은 상기 바닥지지부(22)에 형성되어 상기 흡입유로(242)와 연결되는 구성으로, 외부의 흡입수단(미도시)과 연결되도록 한다. 따라서, 제2몰드부(21)의 바닥측에 형성되는 펌프 등의 흡입수단(미도시)의 작동에 따라 흡입유로(242), 연결공(243)을 통해 제2몰드부(21) 내의 공기가 흡입되어 진공 상태를 형성하도록 할 수 있다.

상기 패리슨전환부(3)은 상기 패리슨성형부(1)에 의해 성형된 패리슨(P)을 최종성형부(2) 측으로 이동시키는 구성으로, 도 2에 도시된 바와 같이 패리슨(P)을 뒤집어 최종성형부(2) 측으로 이동시키도록 한다.

상기 제어부(4)는 유리병 성형장치의 작동을 조절하는 구성으로, 특히 패리슨성형부(1), 최종성형부(2)에 의한 작업시간을 조절하도록 한다. 특히, 상기 제어부(4)는 유리병의 경량화를 위해 곱(GOB)의 중량이 줄어드는 경우에도 각 작업시간을 조정하여 균일한 두께 분포를 가질 수 있도록 한다. 상기 제어부(4)는 유리병의 성형을 위해, 제1몰드폐쇄모듈(41), 패리슨형성모듈(42), 제1몰드개방모듈(43), 몰드전환모듈(44), 제2몰드폐쇄모듈(45), 진공형성모듈(46), 공기주입모듈(47), 유리병인출모듈(48)을 포함할 수 있다.

상기 제1몰드폐쇄모듈(41)은 패리슨(P)의 성형을 위해 제1몰드부(11)을 폐쇄시키는 구성으로, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 제1몰드부(11)에 곱(GOB)이 유입되며, 도 2(b)에 도시된 바와 같이 상부지지부(12)를 덮여 제1몰드부(11)이 폐쇄되도록 한다.

상기 패리슨형성모듈(42)는 유리병의 1차 성형물인 패리슨(P)을 형성하는 구성으로, 도 2(c)에 도시된 바와 같이 플런저부(13)를 상승시켜 곱(GOB)에 삽입함으로써 패리슨(P)이 형성되도록 한다.

상기 제1몰드개방모듈(43)은 제1몰드부(11)을 개방시키는 구성으로, 도 2(d)에 도시된 바와 같이 패리슨(P)이 제1몰드부(11) 및 상부지지부(12)와 접촉하지 않은 상태로 패리슨전환부(3)에 의해 최종성형부(2) 측으로 이동될 수 있는 상태가 되도록 한다. 이때, 성형된 패리슨(P)은 다른 구성과의 접촉에 의한 냉각이 이루어지지 않으므로, 내부에서 열 유동이 발생하여 균일한 온도 분포, 굳음 상태를 갖게 된다.

상기 몰드전환모듈(44)는 패리슨(P)을 최종성형부(2) 측으로 이동시키는 구성으로, 상기 패리슨전환부(3)의 작동에 의해 거꾸로 성형된 패리슨(P)이 뒤집어져 똑바로 선 상태로 최종성형부(2)로 이동되며 상기 제2몰드부(21)에 수용된다.

상기 제2몰드폐쇄모듈(45)는 패리슨(P)이 제2몰드부(21)에 수용된 후 제2몰드부(21)을 폐쇄시키는 구성으로, 상기 공기주입부(23)을 제2몰드부(21) 상측에 결합시키도록 한다.

상기 진공형성모듈(46)은 제2몰드부(21) 내부에 진공을 형성하는 구성으로, 상기 진공형성부(24)에 의해 제2몰드부(21) 내부의 공기를 흡입하여 진공 상태가 형성되도록 한다.

상기 공기주입모듈(47)은 상기 제2몰드부(21)에 수용된 패리슨(P) 내부에 압축공기를 주입하여 패리슨(P)이 팽창, 유리병이 성형되도록 하는 구성으로, 상기 공기주입부(23)의 작동을 통해 압축공기를 주입하도록 한다.

상기 유리병인출모듈(48)은 성형이 완료된 유리병(B)을 인출하는 구성으로, 도 2(h)에 도시된 바와 같이 별도의 인출장치를 이용하여 유리병(B)의 인출이 이루어지도록 한다.

이하에서는, 이러한 제어부(4)에 의한 작동시간의 조정에 관하여 상세히 설명한다. 상기 제어부(4)는 유리병의 경량화를 위해 곱(GOB)의 중량이 줄어들수록 패리슨성형부(1)에서의 곱(GOB)과 제1몰드부(11)의 접촉시간을 줄이고, 최종성형부(2)에서의 공기 주입 시간을 늘리도록 할 수 있다. 본 유리병 성형장치에 의한 유리병의 성형은 패리슨성형부(1) 및 최종성형부(2)의 작동이 동시에 개별적으로 이루어지며, 패리슨성형부(1)이 작동하는 동안 이전 싸이클에서 성형된 패리슨(P)이 최종성형부(2)에서 유리병(B)으로 성형되고, 패리슨성형부(1) 및 최종성형부(2)가 각각 동일한 시간동안 작동하여 패리슨성형부(1)에 의해 성형된 패리슨(P)을 최종성형부(2)가 전달받아 유리병을 성형하는 과정이 반복적으로 연속하여 이루어지게 된다. 따라서, 곱(GOB)의 중량이 줄어드는 경우 플런저부(13)의 삽입에 의한 패리슨(P)의 성형시간을 줄일 수 있고, 이에 따라 최종성형부(2)에서 공기주입부(23)에 의한 공기주입시간을 증가시킬 수 있으며, 기존과 동일한 작업시간을 유지하면서 공기주입시간을 증가시켜 낮은 압력으로 서서히 패리슨(P)을 팽창시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 상기 제어부(4)는 제1몰드폐쇄모듈(41)부터 제1몰드개방모듈(43)까지의 작동시간을 줄이고 상기 공기주입모듈(47)에 의한 공기주입시간을 늘리도록 할 수 있다.

또한, 상기 제어부(4)는 상기 패리슨성형부(1)에 의해 성형된 패리슨이 다른 구조물과 접촉하지 않은 상태를 유지하는 리히팅시간을 조정하도록 할 수 있으며, 리히팅시간에는 패리슨(P)이 외부 구조물에 의해 냉각되지 않고, 내부에서 열 유동이 발생하여 균일한 온도 분포 및 이에 따른 균일한 굳음 상태를 형성하게 된다. 특히 상기 제어부(4)는 패리슨성형부(1)에 의한 패리슨 성형시간을 줄임으로써, 공기주입시간과 함께 리히팅시간도 늘리도록 할 수 있고, 리히팅시간의 증가에 따라 더욱 균일한 온도 분포 상태를 형성하여 유리병 성형시 균일한 두께 분포를 갖는 유리병이 성형되도록 할 수 있다. 리히팅시간은 상기 제1몰드개방모듈(43)에 의해 패리슨(P)이 패리슨성형부(1)에서 개방된 상태가 된 다음부터 상기 제2몰드폐쇄모듈(45)에 의해 제2몰드부(21)이 폐쇄될 때까지의 시간을 의미한다.

종래 유리병의 성형시 제1몰드폐쇄모듈(41)의 작동부터 제1몰드개방모듈(43)의 작동까지의 패리슨성형부(1) 접촉시간, 리히팅시간, 제2몰드폐쇄모듈(45)부터 공기주입이 종료될 때까지의 최종성형부(2) 접촉시간의 비율은 1 : 2.5 : 1로 알려져 있다. 그러나 유리병의 경량화를 위해 곱의 중량이 줄어들 경우 패리슨성형부(1)에서의 접촉시간을 줄이고, 리히팅시간 및 최종성형부(2) 접촉시간의 비율을 늘려 균일한 두께 분포를 얻을 수 있음을 알아내었으며, 바람직하게는 1 : 2.6~2.9 : 1.3~1.5의 비율을 가질 때 균일한 두께 분포의 유리병이 성형될 수 있음을 확인하였다.

또한, 리히팅시간은 패리슨성형부(1) 측에서 패리슨(P)이 뒤집한 상태로 대기하는 제1리히팅시간과, 최종성형부(2) 측에서 똑바로 세워진 상태로 대기하는 제2리히팅시간을 포함할 수 있으며, 유리병의 중량이 줄어들수록 제1리히팅시간을 줄이고 제2리히팅시간을 늘리도록 한다. 따라서, 중량의 감소에 따라 패리슨(P)의 길이가 짧아지는 경우에도 패리슨(P)이 하측으로 유동하면서 바닥측으로 내려와 바닥측에도 균일한 두께 분포를 형성하도록 할 수 있다. 또한, 중량이 감소하는 경우 패리슨(P)의 길이를 짧게 형성하는 것이 바람직한데, 패리슨(P)이 똑바로 선 상태에서의 리히팅시간을 늘림으로써 짧아진 패리슨(P)이 바닥측으로 유동하여 균일한 두께 분포를 형성하도록 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유리병 성형장치를 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 상기 유리병 성형장치는 유리병의 경량화에도 균일한 두께 분포를 형성할 수 있도록 하기 위해 패리슨성형부(1)의 플런저부(13) 형상을 구체화하고, 패리슨(P)의 길이를 조정하도록 할 수 있다.

이를 위해, 상기 상부지지부(12)는 위치에 따라 패리슨(P)의 길이가 조정되도록 할 수 있으며, 특히 유리병의 경량화를 위해 곱(GOB)의 중량이 줄어들 때 패리슨(P)의 길이가 짧아지도록 하는 것이 바람직하다. 곱(GOB)의 중량이 줄어듬에도 패리슨(P)의 길이를 그대로 유지하는 경우 유리병 상측부의 두께가 바닥에 비해 현저하게 얇아지는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 유리병의 경량화지수가 낮아질수록 패리슨(P)의 길이, 더욱 정확하게는 유리병(B)의 길이 대비 패리슨(P)의 길이를 짧게 하여 유리병(B) 상부와 하부에서의 두께 편차를 최소화할 수 있도록 하였다. 여기서 경량화지수란 유리병의 경량화 정도를 판단하는 기준으로 아래 수학식 1과 같이 유리병의 질량과 최대 만량 용량을 이용하여 산출하도록 할 수 있다.

(수학식 1)

L_glass = 0.44 × M × V^-0.77

(L: 경량화지수, M: 유리의 질량, V: 최대만용량)

도 7에 도시된 바와 같이, 경량화지수가 감소할수록 패리슨(P)의 길이를 짧게 하여 유리병을 성형하였으며, 이러한 경우 도 8에 도시된 바와 같이 경량화지수가 감소함에도 상하측의 두께 분포가 균일해지는 결과를 나타내었다. 다양한 길이의 유리병에 대하여 실험한 결과 경량화지수 0.75미만에서 패리슨(P)의 길이가 유리병(B)의 높이 대비 70% 이하가 될 때 균일한 두께 분포를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 이때, 유리병(B)의 높이 대비 패리슨(P)의 길이가 80% 이하가 되면 오히려 유리병(B) 바닥측의 두께가 얇아지는 문제가 있으므로, 70% ~ 80%의 범위를 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 플런저부(13)는 도 6에 도시된 바와 같이 외면이 상하 방향 일직선으로 형성되는 직선부(131)와, 상기 직선부(131)의 상단에서 상측으로 갈수록 단면적인 작아지면서 외면이 라운드지게 형성되는 종단부(132)를 포함하도록 할 수 있다. 이때, 직선부(131) 및 종단부(132)는 성형하고자 하는 패리슨(P)의 형태에 맞추어 그 길이 및 크기가 설정되도록 할 수 있으며, 특히 상기 종단부(132)는 직선부(131)과 연결되는 시점에서의 접선이 직선부(131)과 이루는 각도가 1˚ 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 종래 도 6(a)에 도시된 것처럼 30˚에 가까운 각도를 형성하는 경우 플런저부(13)에 걸리는 압력이 과도하게 되어 유리병에 균열이 발생하거나 균일한 두께를 얻지 못하게 되는 문제가 있었다. 더욱이 경량화를 위해 곱(GOB)의 중량이 감소하는 경우에는 곱(GOB)의 에너지가 줄어 더욱 빠른 속도로 냉각됨에 따라 종래와 같은 플런저부를 사용할 경우 플런저부에 주어지는 압력이 더 과도하게 되어 불량, 불균일이 더욱 심각해졌다. 따라서, 본 발명은 곱(GOB)의 중량이 감소할수록 직선부(131)과 연결되는 종단부(132) 시점에서의 접선의 각도를 줄여 플런저부(13)에 가해지는 압력을 줄이도록 하였고, 특히 경량화지수 0.75 미만에서 도 6(b)에 도시된 바와 같이 직선부(131)과 연결되는 종단부(132) 시점에서의 접선이 직선부(131)과 이루는 각도가 1˚이하가 되도록 하는 것이 바람직하며, 이를 통해 플런저부(13)이 곱(GOB)에 삽입되어 패리슨(P)을 형성할 때 플런저부(13)에 걸리는 압력을 줄이고 중량의 감소에도 불량 및 불균일을 줄일 수 있도록 하였다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 패리슨성형부 11: 제1몰드부 12: 상부지지부
13: 플런저부 131: 직선부 132: 종단부
14: 넥형성부 2: 최종성형부 21: 제2몰드부
22: 바닥지지부 23: 공기주입부 24: 진공형성부
241: 공기흡입공 242: 흡입유로 243: 연결공
3: 패리슨전환부 4: 제어부 41: 제1몰드폐쇄모듈
42: 패리슨형성모듈 43: 제1몰드개방모듈 44: 몰드전환모듈
45: 제2몰드폐쇄모듈 46: 진공형성모듈 47: 공기주입모듈
48: 유리병인출모듈
GOB: 곱 P: 패리슨 B: 유리병
B1: 어깨

Claims (10)

1. 일정길이로 절단된 용융유리인 곱을 수용하여 1차 성형물인 패리슨을 성형하는 패리슨성형부와, 상기 패리슨성형부에 의해 성형된 패리슨에 압축공기를 불어넣어 유리병을 성형하는 최종성형부와, 상기 패리슨성형부에 의해 성형된 패리슨을 뒤집어 상기 최종성형부로 이동시키는 패리슨전환부와, 유리병 성형장치의 작동을 조절하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 성형되는 유리병의 중량에 따라 유리물의 상기 패리슨성형부 및 최종성형부에서의 몰드 접촉시간을 조절하도록 하며,
   상기 패리슨성형부는,
   일정길이로 절단된 용융유리 덩어리인 곱을 수용하는 제1몰드부와, 상기 제1몰드부의 상측을 덮어 곱을 지지하는 상부지지부와, 상기 제1몰드부의 하측에서 곱을 향해 삽입되어 유리병의 1차 성형물인 패리슨을 형성하는 플런저부를 포함하고,
   상기 플런저부는,
   외면이 상하 방향 일직선으로 형성되는 직선부와; 상기 직선부의 상단에서 곱에 삽입되는 상측으로 갈수록 단면적이 작아지며, 외면이 라운드지게 형성되는 종단부;를 포함하며,
   상기 패리슨성형부는,
   유리병의 중량이 감소할수록 유리병의 높이 대비 패리슨의 길이의 비가 작아지도록 하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
   성형되는 유리병의 중량이 감소할수록 상기 패리슨성형부에서 몰드와 패리슨의 접촉시간을 줄이고 상기 최종성형부에서의 공기 주입 시간을 증가시키도록 하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 최종성형부는
   상기 패리슨성형부에 의해 형성된 패리슨이 수용되는 제2몰드부와, 상기 제2몰드부에 수용된 패리슨 내에 압축공기를 주입하여 유리병이 최종 성형되도록 하는 공기주입부를 포함하며,
   상기 제어부는,
   상기 패리슨성형부에서 상부지지부가 폐쇄되고 플랜저부의 삽입에 따라 패리슨이 형성되는 제1몰드 접촉시간, 상부지지부가 오픈되고 상기 패리슨전환부에 의해 상기 최종성형부 측으로 옮겨져 제2몰드부에 수용되는 리히팅시간, 상기 공기주입부가 제2몰드부에 결합하여 압축공기를 주입하는 제2몰드 접촉시간의 비율을 조정하도록 하며, 유리병의 중량이 감소할수록 제1몰드 접촉시간을 줄이고 리히팅시간 및 제2몰드 접촉시간을 증가시키도록 하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어부는
   제1몰드 접촉시간, 리히팅시간, 제2몰드 접촉시간의 비율이 1 : 2.6~2.9 : 1.3~1.5 가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 리히팅시간은
   상기 상부지지부가 오픈된 상태로 패리슨이 패리슨성형부측에서 머무는 제1리히팅시간과, 패리슨이 상기 패리슨전환부에 의해 최종성형부측으로 옮겨져 뒤집한 상태로 머무는 제2리히팅시간을 포함하고,
   상기 제어부는 상기 제1리히팅시간 및 제2리히팅시간을 조정하도록 하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어부는
   유리병의 중량이 감소할수록 제1리히팅시간을 줄이고 제2리히팅시간을 늘리도록 하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 최종성형부는
   상기 제2몰드부 내의 공기를 흡입하여 진공을 형성하는 진공형성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 진공형성부는
   패리슨이 수용되는 제2몰드부의 내부 공간에 연통되도록 형성되어 공기를 흡입하는 공기흡입공을 포함하고,
   상기 공기흡입공은 상기 제2몰드부의 상측 유리병 어깨 부분에 다수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 진공형성부는
   상기 제2몰드부에 형성되어 상기 공기흡입공과 연결되며, 공기가 유동하는 공간을 형성하는 흡입유로와; 상기 제2몰드부의 바닥측에 형성되어 상기 흡입유로를 통해 흡입되는 공기가 외부로 배출되도록 하는 연결공;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 진공형성부는
    상기 공기주입부에 의한 공기 주입 전에 제2몰드부 내부의 공기를 흡입하여 진공 상태를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 유리병 성형장치.
    

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