KR20010053638A - 부착 방지성을 갖는 프레스 공구 - Google Patents

부착 방지성을 갖는 프레스 공구 Download PDF

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KR20010053638A
KR20010053638A KR1020017001989A KR20017001989A KR20010053638A KR 20010053638 A KR20010053638 A KR 20010053638A KR 1020017001989 A KR1020017001989 A KR 1020017001989A KR 20017001989 A KR20017001989 A KR 20017001989A KR 20010053638 A KR20010053638 A KR 20010053638A
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한스 크리스토프 빌크, 미하엘 베르크만
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Abstract

본 발명은 스탬핑 부재(2)가 베이스(3)에 의해 포위된 타원형 보스94)를 포함하는, 정제를 제조하기 위한 스탬프에 관한 것이다. 상기 보스(4)는 캐비티를 포함할 수 있으며, 이 캐비티로부터 돌출하는 디스크(14)에 의해 상기 캐비티가 채워진다. 상기 베이스(3)는 프레스 과정동안 굽혀질 수 있다. 게다가, 상기 보스(4)는 비압축성이며, 또한 상기 보스는 적어도 부착을 감소시키도록 코팅되거나 전체적으로 플라스틱으로 제조되며, 보스(4)의 재료는 베이스(3)의 재료보다 더 경질이다. 바람직한 실시예에서, 베이스(3)는 비압축성이면서, 필수적으로 균일한 경계 스트립(5)에 의해 포위된다. 상기 경계 스트립(5)은, 내측으로는 베이스의 상부 에지와 동일한 높이에 위치하며 외측으로는 상방으로 경사져 있다. 상기 스탬핑 부재(2)는 결합될 때 고정될 수 있는 복수의 개별적인 부분들로 구성되는 것이 유리하다.

Description

부착 방지성을 갖는 프레스 공구 {PRESSING TOOL HAVING ANTI-ADHERENT PROPERTIES}
트로프 탭은 특히 다른 물질과 조합하여 활성화되는 물질로 제조된다. 용해된 형태로 상호작용할 수 있도록 하기 위하여, 사용시에 상이한 물질이 정확하게 정해진 순서로 용액에 첨가될 때 상기 상이한 물질들의 활성도가 가장 유리하게 나타나는 경우가 흔히 있다. 이러한 활성 화합물의 첨가 방법을 흔하게 사용하는 분야는 식기 세척기에 관한 것이다. 세척 보조물 또는, 보다 일반적으로, 세제, 린스 작용제, 세정제, 및 세척 보조물의 분할을 용이하게 하도록, 기계 용량에 적합한 첨가량이 정제로 압축된다.
상술된 것처럼 보다 효과적으로 활성도를 나타내도록 개별적으로 첨가되는 분말 또는 과립 활성 화합물은 분리된 층에서 상하로 압축된다. 만일 조합 활성 화합물의 1 이상이 원래, 압축에 부적합한 페이스트 형태 또는 액체 형태 - 예컨대, 용융 형태 - 로 존재한다면, 원하는 모든 활성 화합물 조합의 물질들을 수용하도록 정제를 설계하는데 있어서 정제 표면에 트로프를 형성하는 것이 하나의 확립된 형태이다. 액체 형태, 용융된 형태, 및/또는 페이스트 형태의 활성 화합물이 상기 트로프에 도입될 수 있으며, 충전된 후에 그 안에서 응고될 수 있다.
이는, 정제 표면이 평면이기 보다는 윤곽을 갖기 때문에, 프레스 공구에 대하여 매우 특별한 문제점에 도달하게 된다. 대응 엠보싱 부재의 상이한 기하학적 표면형상으로 인해 상이한 압력 및 마모 상태가 형성된다. 압축할 물질이 엠보싱 부재에 부착되는 경향은 특히, 기하학적 표면형상에 의해 결정되는 특정적인 국부적 압력 및 압력 벡터에 의존하기 때문에, 엠보싱 부재 윤곽(profile)의 특정 부분들에서, 부착 또는 케이킹(caking)이 일어나는 경향이 있게 된다. 많은 프레스 작업중에 이렇게 부착이 일어나게 되면, 대응 지점에서 정제 표면의 조도가 증가하게 되고, 이는 물질의 비율에 있어서 편향을 가져올 수도 있으며, 게다가 정제에 균열이 발생할 수도 있다. 만일 타정용 프레스에서 정제에 균열이 발생한다면, 생산 공정에 현저한 악영향이 발생한다.
본 발명은 엠보싱 부재가 평면 베이스 영역으로 포위된 보스를 갖는 타정용 펀치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 트로프(trough) 정제 또는 트로프 탭(tab)을 제조하는데 사용되는 프레스 공구에 관한 것이다. 이 경우에, 고용량 정제의 상면에 트로프가 압인되고 이어지는 가공 작업에서 상기 트로프에 상이한 재료가 충전되며, 특히 가득 채워질 수 있다.
도 1 은 타정용 펀치의 단면도.
도 2 는 도 1 에 따른 타정용 펀치의 평면도.
도 3 은 도 1 에 따른 펀치와 유사한 윤곽을 가지며 개별적인 부분들로 분해된 타정용 펀치의 개략적인 분해도.
도 4 는 본 발명의 타정용 펀치를 사용하여 제조된 트로프 정제의 개략적인 측면 단면도.
도 5 는 첨가 부재를 포함하는 타정용 펀치의 단면도.
도 6 은 도 5 에 따른 타정용 펀치의 평면도.
도 7 은 도 5 에 따른 펀치와 유사한 윤곽을 가지며 개별적인 부분들로 분해된 타정용 펀치의 개략적인 분해도.
도 8 은 상기 타정용 펀치를 사용하여 제조된 트로프 정제의 개략적인 측면 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 타정용 펀치
2 : 엠보싱 부재
3 : 베이스 영역
4 : 보스
5 : 에지 스트립
6 : 환형층
7 : 조정용 및 중심 위치결정용 구멍
8 : 트로프 탭
9 : 트로프
10 : 상층
11 : 하층
12 : 표면 코팅
13 : 면
14 : 디스크
본 발명이 기초로 하는 기술적인 문제는, 엠보싱 부재의 표면이 부착 방지성을 갖거나 적어도 부착을 감소시키는 성질을 가지며 제조되는 정제가 충분한 기계적 안정성을 갖도록 엠보싱 부재의 표면이 설계된, 타정용 펀치에 있어서 윤곽을 갖는 엠보싱 부재를 설계하는 것이다. 본 발명에 따르면, 서두에 기술된 타정용 펀치를, 평면 베이스 영역이 프레스 과정에서 굴곡될 수 있으며, 보스가 비압축성을 갖고 적어도 부착을 감소시키는 코팅을 갖도록 제조함으로써 상기문제점을 해결한다.
특정하게 분포시키기 위한, 제조를 방해하는 특별하게 복잡한 돌출부가 없는 경우, 통상적으로 정제로 압축하기 위한 분말 또는 미세한 과립형 재료는 프레스 다이로 충전될 때 대략 균일하게 분포된다. 결과적으로, 엠보싱 부재의 윤곽이 가장 높은 높이를 갖는 곳에서 상기 재료가 최대 압력을 필요로 한다. 비록 압축시키기 위한 재료를 비교적 높은 스트레스를 덜 받는 영역의 방향으로 이동시킴으로써 가장 높은 압력을 받는 것을 피하려고 하지만, 윤곽 높이가 가장 높은 영역에서 특정의 국부적 압력이 가장 높게 일어난다.
엠보싱 부재의 윤곽이 평면 영역 - 예컨대, 타원형 보스를 포위하는 베이스 영역 - 으로 구성되는 경우, 보스상에서, 더 상세하게는 타원형 보스의 정점(summit)에서 가장 높은 국부적 스트레스가 예상된다. 정점의 영역에서, 베이스 영역 평면에 대한 상기 영역의 기울기 각도는 매우 작다. 정의에 의해, 이러한 기울기 각도는 타원의 베이스 방향으로 갈수록 증가하고 주위 베이스 영역과의 천이 지점에서 최고값을 갖는다. 가압력은 베이스 영역 평면에 대해, 그리고 타원의 정점의 중앙 지점에 존재하는 국부적 부재에 대해 수직으로 작용한다. 이 중앙 지점의 부재로부터 거리가 증가함에 따라 가압력이 경사진 영역쪽으로 증가하게 되어, 가압력은, 각각의 국부적 부재상에서 수직하게 존재하며 대응적으로 감소하게 되는 힘의 성분과, 상기 힘의 성분에 대해 수직한 방향을 갖는 힘의 성분으로 분리된다. 이러한 수평력은 준수평 방향으로 작용한다. 수직력에 대해 수직하게 존재하는 힘 성분은, 압축할 재료와 보스 사이의 경계에서 작용하는 전단력 및 마모력의 기준이다. 이러한 마모력 때문에, 그중에서도 특히 타원형 보스는 매우 경질이면서 비압축성 재료로 제조되어야 한다. 본 발명에서, 프레스 펀치의 보스는 반타원 모양, 구형 단면 모양, 또는 기하학적으로 유사한 모양을 갖는 것이 바람직하다.
압축할 재료가 프레스 펀치의 표면에 부착되는 경향은, 그중에서도 특히, 압축할 재료와 펀치 표면 사이의 특정한 국부적 압력 및 표면 구조에 의해 결정된다. 프레스 펀치 또는 타정용 펀치의 표면이 예컨대, 마찰을 감소시키거나, 윤활성, 또는 미끄럼을 향상시키는 성질을 갖는 경우에, 상기 부착이 방지되거나 적어도 감소된다.
이미 기술된 것처럼, 가압력은 평면 베이스 영역상으로 수직하게 방향지어진다. 평면 베이스 영역은 엠보싱 부재의 윤곽에 있어서 가장 낮은 높이를 나타내기 때문에, 이 평면 베이스 영역은 압축할 재료가 가장 최소로 압축되는 영역이다. 게다가, 이러한 결과로, 상방으로 융기된 보스의 영역에서보다 베이스 영역의 부근에서 보다 낮은 국부적 압력이 예상된다. 이러한 이유때문에, 특히 압력의 기하학적 형태로 볼 때 단지 수직력만이 예상되기 때문에, 베이스 영역의 재료 또한 비압축성이어야 한다.
나중에 사용되는 트로프의 충전시에 부착성을 향상시키기 위해서, 본 발명의 타정용 펀치에 추가적인 부재가 제공될 수 있다. 예컨대, 함몰부와 이 함몰부로부터 돌출하는 디스크를 갖도록 보스를 설계함으로써, 트로프 충전시의 불충분한 부착 또는 기계적 부하(load)하에서 트로프 충전시의 탈락과 같은 문제점이 회피될 수 있다. 그래서 바람직한 타정용 펀치는, 보스가 함몰부를 가지며, 이 함몰부에 디스크가 채워져서 상기 함몰부로부터 돌출하는 것을 특징으로 한다.
함몰부로부터 돌출해 있는 디스크로 인해, 예비 혼합물을 압축하는 동안 보스에 의해 가압되는 트로프내로 부가적인 함몰부가 압인된다. 상기 "트로프내의 트로프"는, 이어지는 트로프의 충전 작업, 특히 가득 채우는 작업동안 정제의 트로프에서 코어의 부착성을 현저하게 향상시킨다.
보스의 함몰부 및, 이 함몰부 내부로 삽입된 디스크는 상이한 베이스 영역을 가질 수도 있다. 예컨대, 보스의 함몰부 및 충전 디스크를 직사각형 또는 정사각형으로 제조할 수도 있다. 그러나, 본 발명에서는 함몰부가 원 모양, 타원 모양, 또는 기하학적으로 유사한 모양을 갖는 것이 바람직하다.
보스의 치수에 따라, 보스의 함몰부의 치수 및 이 함몰부내로 끼워맞춤되는 디스크의 치수 또한 변할 수 있다. 바람직한 타정용 펀치는 0.1 내지 5 mm 깊이, 바람직하게는 0.2 내지 3 mm, 특히 0.3 내지 1.5 mm 깊이의 함몰부를 가지며, 디스크는 상기 함몰부로부터 0.1 mm 이상, 바람직하게는 0.3 mm 이상 돌출해 있는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 함몰부에 끼워맞춤된 디스크는, DIN 53505 에 따라 40 내지 99 의 쇼어 A 경도를 갖는 가역적으로 변형가능한 재료를 포함하며, 폴리우레탄, 더 상세하게는 예컨대 불콜란(Vulkollan)이나, PVC, 더 상세하게는 예컨대 미폴람(Mipolam)이 바람직하다. 상기 재료들은 하기에서 자세히 설명된다.
다른 방법으로, 높은 부분을 갖는 상기 형태의 보스를 단일 재료로 제조할 수도 있다. 즉, 구멍을 뚫고 이어서 디스크로 채우는 작업이 대응 모양을 갖는 단일 재료로 대체될 수도 있다. 그러나, 후자의 과정은 물론 보스와 이 보스로부터 돌출한 디스크 사이의 재료에 있어서 차이를 허용하지 않는다. 이러한 차이가 불필요하거나 요구되지 않는 경우, 드릴링 및 삽입 없이 단일 재료로부터 제조하는 것이 비용면에서 보다 효과적이다.
분말 물질 또는 미세 결정의 층 구조는 상대적으로 큰 영역 또는 부피에 대해서는 균일한 것으로 간주될 수 있지만, 미소 규모에서는 매우 상이하다. 미소 규모에서의 이러한 상이한 밀도의 결과로서, 베이스 영역 재료의 표면상에 가해지는 균일한 가압력이 압축할 재료의 상이한 저항에 의해 방해된다. 이로 인해, 미소 규모에서 볼 때 이격된 표면상의 지점에서 상이한 특정 압력이 형성되고, 따라서 베이스 영역 부재가 비압축성 재료인 경우, 미소하게 상이한 재료의 변형이 일어난다. 플렉싱(flexing)으로 지칭되는 이러한 현상의 결과로, 상이한 수직력 및 수평력이 재료 표면에 형성되고, 이로 인해 베이스 영역에서 엠보싱 부재의 표면에 재료가 부착되는 경향이 방지되거나 적어도 크게 감소된다.
엠보싱 부재가 상기 모양을 갖는 타정용 펀치는 접착을 방지하거나 적어도 부착을 감소시키는 유리한 효과를 갖는다. 이러한 프레스 공구를 사용함으로써, 공구 서비스 수명이 길어지며 결점없는 정제 표면을 달성할 수 있다.
타정용 펀치의 엠보싱 부재가 측면에서 베이스에 의해 경계지어지지 않으며 이 베이스가 본질적으로 균일하고 비압축성인 에지 스트립에 의해 포위되는 일 실시예에서는, 압축성 베이스상의 다이의 내벽에 압축 및 변형의 효과가 배제된다. 에지 스트립을 외측으로는 상방으로 올라가도록 경사지게 함으로써, 다이에서 재료를 깨끗하게 분포시키고 정제 구조를 안정화시키는 유리한 효과를 달성한다.
엠보싱 부재가 복수의 개별적인 부분들로 구성된 실시예에서는, 타정용 펀치의 제조 및 프레스 공구의 내구성과 관련한 매우 특이한 장점이 보장된다. 개별적인 부분들의 양 및 적합성은 각각 상이한 재료 및 재료의 요구조건에 따르는 것이 적절하다. 예컨대, 비압축성 재료로부터 외표면상에 적어도 부착을 감소시키는 코팅을 포함하는 타원형 보스를, 베이스 영역용으로 가요성 재료로부터 판형 부재를, 및 에지 스트립용으로 비압축성 재료로부터 환형 부재를 개별적으로 제조하여, 개별적인 부분들의 설계에 있어서 유리한 범위를 구성하며, 이는 상이한 재료로 인해 적절하다.
상술된 것처럼, 보스의 코팅은 경질이면서 높은 국부적 부하에 견디어야 하지만, 또한 마찰을 감소시키거나 윤활성을 가져야 한다. 이러한 목적을 위해, 매우 미세한 PTFE 입자(테플론(Teflon))가 포함된, 니켈을 포함하는 표면 코팅을 사용하는 것이 매우 적절함이 입증되었다. 이러한 입자들로 인해, 상기 코팅에 접착을 방지하고 재료 마모를 방지하는 성질이 부여된다. 부착-감소용 코팅에 적합하다고 입증된 다른 실시예는, 이전 실시예와는 다르게, 기본 코팅재료에 니켈 보다는 니켈-인 합금이 포함되는 것이다.
적어도 부착 감소 효과를 갖지만 경도 및 저항 요구조건을 충족시키는 표면 코팅의 또다른 실시예로서, 다이아몬드를 포함하는 그래파이트의 코팅이 적절하다고 입증되었다. 이 경우에, 보스의 표면이 그래파이트층으로 코팅되고, 이 그래파이트층은, 윤활 또는 미끄럼을 향상시키는 것으로 공지되어 있으며 이 경우에 있어서는 동시에 상기 표면에 필요한 경도를 부여하는 다이아몬드 입자를 고정시키는 결합제로서 작용한다. 이러한 보스 표면 코팅에 대한 시험을 통하여, 매우 긴 공구 서비스 수명에서도, 재료가 접착되는 경우가 전혀 관찰되지 않았다.
분말 혼합물을 정제로 압축하는 경우에, 반타원형과 플라스틱 삽입부 사이의 경계선에서 분말 케이킹이 일어날 수도 있다는 사실때문에 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 케이킹은 트로프의 에지부를 따라 박리 현상을 초래하고, 특히 착색된 예비혼합물을 압축할 때에, 정제의 외관으로부터 떨어지게 된다. 게다가, 지금까지로서는 특정 재료를 이용해서, 예컨대, 텍스트 마킹 또는 다른 모양처럼 기하학적으로 복잡한 보스의 형상을 실현하는 것이 기술적인 조건상 매우 복잡하다.
적어도 부착을 감소시키도록 보스를 코팅하는 대신에, 부착을 감소시키는 재료로 보스를 전체적으로 제조할 수도 있다. 특히 이러한 목적을 위해서는 플라스틱이 적절한 것으로 입증되었다. 그래서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 보스가 단지 부착을 감소시키도록 코팅되는 대신에 부착을 감소시키는 재료로 전체적으로 제조된다. 이 경우에, 보스를 플라스틱으로 제조한 타정용 펀치가 특히 바람직하다.
본 발명에서, "플라스틱"은 재료의 본질적 구성요소에, 합성적으로 제조되거나 자연물을 변경함으로써 제조된 고분자 유기 화합물이 포함되는 것을 특징으로 하는 재료를 나타낸다. 여러 경우에 있어서, 상기 재료는 특정 조건(열 및 압력)하에서 용융가능하고 성형가능하다. 그래서, 대체로 플라스틱은 유기 폴리머이며, 플라스틱의 물리적 성질(열가소성, 열경화성, 및 엘라스토머)에 의해서, 플라스틱 제조 반응의 종류(첨가 폴리머, 축중합물, 및 다중 첨가생성물 (polyadducts))에 의해서, 또는 플라스틱의 화학적 성질(폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 등)에 의해서 분류될 수 있다.
본 발명에서, 상기 바람직한 실시예에서는 플라스틱으로 제조된 보스는, 타정용 펀치의 엠보싱 부재상에 있어서 높게 돌출한 부분이다. 보스가 설치되는 영역은 마찬가지로 상이한 형태를 가질 수 있으며, 평평한 평면 영역에서부터 반구형 모양에 이르기까지 다양한 모양을 생각할 수 있다. 본 발명에서, 한편으로는, 보스가 설치되는 영역이 평면이고, 다른 한편으로는 이 평면상에서 상기 보스 너머 모든 방향으로 돌출하는 것이 바람직하다. 즉, 영역상의 높게 돌출한 부분으로서 보스를 설치하고, 어떠한 지점에서도 프레스 공구의 에지에 직접적으로 인접하거나 상기 에지를 형성하지 않는 것이 바람직하다. 보스가 설치되는 베이스 영역 또한 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하며, 보스 및 평면 베이스 영역이 플라스틱으로 제조된 타정용 펀치가 바람직하다.
본 발명에서, 보스의 재료는 베이스 영역의 재료보다 경질인 것이 특히 바람직하다. 그래서, 본 발명에 따른 타정용 펀치는, 베이스 영역 및 보스가 플라스틱으로 제조되고 보스의 재료가 베이스 영역의 재료보다 경질인 것이 바람직하다.
본 발명에서, "경도"는 타방의 물체의 침투에 대하여 일방의 고체 물체에 의해 제공되는 저항의 표시이다. 예컨대, 광물의 경우에는, 소위 긁기 경도(모스 경도)를 측정하지만, 경도를 시험하는 여러 방법들이 산업분야에서 확립되어 왔다. 그 중 가장 흔하게 이용되는 것은 브리넬, 로크웰, 및 비커스 방법(특히 강철 및 다른 금속용으로)이다. 브리넬 경도(HB, 볼 압력 경도, DIN 50351)를 측정하기 위해서, 10 mm 의 직경을 가지며 검사 부하 P (N 으로 표시됨) 를 갖는, 표준화된 강철 또는 위디아(Widia) 볼이 검사시에 재료 내로 충격없이 가압되고, 직경 d 를 갖는 압인된 반구형의 표면적 O (단위 mm2)를 구한다. 그러면 브리넬 경도는 다음과 같이 주어진다:
보다 높은 경도 레벨에 적합한 로크웰 경도(HR)를 측정하는 경우, 다이아몬드 원뿔(HRC) 또는 상이한 직경을 갖는 강철 볼(HRB)을 재료내로 가압한다. 비커스 경도(HV)를 측정하기 위해서는, 면들 사이의 각도가 136°인 다이아몬드 피라미드를 사용하며, 오목부 표면적(N/mm2)에 대한 부하로서 경도가 정의된다. 이러한 검사 방법의 경우에, 오목부는 매우 작아서, 매우 얇은 층의 경도를 측정할 수 있다. 마름모형 베이스를 갖는 다이아몬드 피라미드를 사용하여 측정하는 누프(Knoop) 경도(HK)에도 동일하게 적용된다. 충격 경도 측정의 경우에, 계산을 위한 기초로서, 파지식 해머(폴디(Poldi) 해머, 경도계)의 충격에 의해서 또는 인장된 스프링에 의해서 생성된 볼 오목부의 직경을 이용한다. 다른 방법으로, 경도를 측정하는 동적 방법은 되튀김(rebound) 방법이다. 이러한 방법으로 결정된 쇼어 경도는, 강철의 경우에는 볼 낙하 검사에 의해 되튀김 경도로서 측정되거나, 고무 및 다른 엘라스토머의 경우에는 원뿔대에 대한 침투 저항으로서 측정된다. 보다 경질의 플라스틱, 예컨대, 경질의 열가소성 및 특히 열경화성 플라스틱의 경우에, 볼 압력 경도는, 부하 하에서 10, 30, 또는 60 초 후에 강철 볼(5 mm 직경)이 압인된 표면적과 검사시에 적용된 힘과의 비로서 측정된다.
엠보싱 부재가 복수의 개별적인 부분들로 구성된 실시예에서는 타정용 펀치의 제조 및 프레스 공구의 내구성과 관련한 매우 특이한 장점이 보장된다. 개별적인 부분들의 양 및 적합성은 각각 상이한 재료 및 재료의 요구조건에 따르는 것이 적절하다. 예컨대, 비교적 경질의 플라스틱으로부터 타원형 보스를, 베이스 영역용으로 비교적 연성의 플라스틱, 바람직하게는 가요성 재료로부터 판형 부재를, 및 에지 스트립용으로 비압축성 재료로부터 환형 부재를 개별적으로 제조하여, 개별적인 부분들의 설계에 있어서 유리한 범위를 구성하며, 이는 상이한 재료로 인해 적절하다.
상술된 것처럼, 보스는 베이스 영역보다 경질의 플라스틱으로 구성된다. 특히, 경질의 플라스틱은, 경질이면서 높은 국부적 부하에 저항성이 있어야 하고 또한 마찰을 감소시키는 성질이나 윤활성을 가져야 하는 요구조건에 따른다.
보스용으로 적절하다고 입증된 플라스틱 재료는 특히, 폴리올레핀이며, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하다. 폴리에틸렌(PE)은 폴리머 사슬의 특징적인 기본 유닛으로서 -[CH2-CH2]- 유형의 기를 포함하는 폴리올레핀 폴리머이다. 폴리에틸렌은 2 가지 상이한 방법, 즉 고압 공정 및 저압 공정에 따른 에틸렌의 첨가 중합에 의해 제조된다. 따라서, 결과적인 생성물은 종종 고압 폴리에틸렌 및 저압 폴리에틸렌으로 각각 지칭되며, 이들은 주로 분기(branching) 정도의 관점에서 상이하며, 이와 관련한 결정도 및 밀도에 대해서도 상이하다. 상기 양 공정은 용액 중합, 에멀젼 중합, 또는 기상 중합 공정으로서 수행될 수도 있다.
고압 공정의 경우에, 저밀도(약 0.915 - 0.935 g/cm3) 및 약 40 - 50 % 의 결정도를 갖는 분기된 폴리에틸렌을 얻으며, 이 폴리에틸렌은 LDPE 등급으로 지칭된다. 보다 큰 분자량을 가지며, 결과적으로 향상된 강도 및 신장성을 갖는 생성물은 약칭으로 HMW-LDPE (HMW = 고분자량) 로 지칭된다. 사슬이 긴 올레핀, 특히 부텐 및 옥텐(octene)과 에틸렌의 혼성 중합에 의해, 고압 공정에서 제조된 폴리에틸렌의 현저한 분기도를 감소시킬 수 있으며, 이 공중합체는 약칭으로 LLD-PE(선형 저밀도 폴리에틸렌)로 지칭된다.
저압 공정으로부터 얻은 폴리에틸렌의 고분자들은 실질적으로 선형이며 미분기된다. 이러한 폴리에틸렌(HDPE)은 60-80 % 의 결정도 및 약 0.94-0.965 g/cm3의 밀도를 갖는다. 상기 폴리에틸렌은 특히 보스 재료로서 적절하다.
폴리프로필렌(PP)은 -[CH(CH3)-CH2]- 유형의 기본 유닛으로 구성된 프로필렌의 열가소성 폴리머이다.
폴리프로필렌은 기상으로 또는 현탁물로 프로필렌의 입체 선택성 중합에 의해 제조되어, 높은 결정성 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌, 결정성이 낮은 교대배열 폴리프로필렌, 또는 무정형의 혼성배열 폴리프로필렌이 제조된다. 산업분야에서 특히 중요한 것은 아이소택틱 폴리프로필렌이며, 이 폴리프로필렌에서는 모든 메틸기가 폴리머 사슬의 일측에 위치한다. 폴리프로필렌은 고경도, 탄성, 강성, 및 열적 안정성면에서 탁월하며, 본 발명에서 이상적인 보스 재료이다.
폴리프로필렌의 기계적 성질은 탈크(talc), 초크(chalk), 목재 가루, 또는 유리 섬유로 강화시킴으로써 향상되며, 금속 코팅 또한 적용 가능하다.
폴리올레핀뿐만 아니라, 폴리아미드가 본 발명의 보스 재료로서 바람직하게 사용될 수 있다. 폴리아미드는 펩티드 결합에 의해 연결된 구성 단위를 포함하는 고분자량 화합물이다. 몇몇 예외적인 경우에, 합성 폴리아미드(PA)는 주 사슬에 산성 아미드기를 반복하는 열가소성이며 사슬 유형의 폴리머이다. 화학적 구조에 따르면, 소위 동종 폴리아미드는 아미노카르복실산 유형(AS) 및 디아민-디카르복실산 유형(AA-SS)의 2 개의 기로 분리될 수 있으며, 여기에서 A 는 아미노기를 S 는 카르복실기를 나타낸다. 전자는 축중합(아미노산) 또는 첨가 중합(ω-락탐)에 의해 단일 구성단위로부터 형성되고, 후자는 축중합(디아민 및 디카르복실산)에 의해 2 개의 구성단위로부터 형성된다.
미분기된 지방족 구성 단위를 포함하는 폴리아미드는 탄소 원자 수에 따라 약호화된다. 예컨대, PA 6 라는 표시는 ε-아미노카프로산 또는 ε-카프로락탐으로부터 구성된 폴리아미드이고, PA 12 는 ε-라우로락탐으로부터 구성된 폴리(ε-라우로락탐)이다. AA-SS 유형의 경우에는, 먼저 디아민의 탄소 원자수를 언급하고 이어서 디카르복실산의 탄소 원자를 언급한다. PA 66 (폴리헥사메틸렌아디프아미드(polyhexamethyleneadipamide))은 헥사메틸렌디아민(1,6-헥산디아민) 및 아디프산으로부터 형성되고, PA 610(폴리헥사메틸렌세바스아미드)은 1,6-헥산디아민 및 세바스산으로부터 형성되며, PA 612(폴리헥사메틸렌도데칸아미드)는 1,6-헥산디아민 및 도데칸디오산(dodecanedioic acid)으로부터 형성된다. 상기 폴리아미드 유형은 본 발명에서 보스 재료로 적합하다.
폴리우레탄(PU)은, 기본적인 고분자의 특징적인 기본 유닛으로서, -[CO-NH-R2-NH-CO-O-R1-O]- 유형의 기를 포함하는 이가 알코올 및 보다 높은 다가 알코올과 이소시안산으로부터의 다중첨가에 의해 얻을 수 있는 폴리머(다중 첨가 생성물)이며, 여기에서 R1은 저분자량 또는 폴리머 디올 라디컬이며 R2는 지방족 또는 방향족기이다. 산업적으로 중요한 PU 는 폴리에스테르디올 및/또는 폴리에테르디올로부터 제조되며, 예컨대, 2,4- 및/또는 2,6-톨루엔 디이소시안산(TDI, R2=C6H3-CH3), 4,4'-메틸렌디(페닐 이소시안산)(MDI, R2=C6H4-CH2-C6H4), 또는 헥사메틸렌 디이소시안산[HMDI, R2=(CH2)6]으로부터 제조된다. 본 발명에 따르면 폴리우레탄으로 구성된 보스를 갖는 타정용 펀치가 바람직하다.
상기 플라스틱은 보스 재료로서 단독으로 사용될 수 있지만 금속이나 다른 물질의 코팅 또는 적층 형태로 제공될 수도 있다. 본 발명에서, 보스 재료로서 유리 섬유 강화 플라스틱을 사용하는 것이 특히 적절함이 입증되었다. 유리 섬유 강화 플라스틱(GRPs)은 폴리머 매트릭스 및 강화 유리 섬유의 조합으로 구성된 복합 재료이다. GRP 에서 섬유 강화용으로 사용되는 유리 재료는 섬유, 실, 로빙(유리 실크 스트랜드), 부직포, 직포, 또는 매트의 형태이다. GRP 용으로 적절한 폴리머 매트릭스 시스템은 열경화성(예컨대, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지, 페놀 수지, 및 푸란 수지) 및 열가소성(예컨대, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아세탈, 폴리페닐렌 산화물과 황화물, 폴리프로필렌, 및 스티렌 공중합체) 양자를 포함한다. 강화재료 및 폴리머 매트릭스 사이의 중량비는 통상적으로 10:90-65:35 의 범위이며, GRP 의 강도 성질은 일반적으로 약 40 중량%의 강화 함유량까지 증가한다.
GRP 는 압축 공정에서 주로 제조되며, 추가적으로 중요한 제조 공정은 핸드 레이업(layup), 스프레이 레이업, 연속 주입, 필라멘트 감기, 및 원심분리기 공정이다. 여러 경우에 있어서, 프리프레그(prepreg)로서 공지된, 수지에 사전주입된 유리 섬유 재료로부터 공정이 시작되며, 열 및 압력을 이용하여 상기 수지를 경화시킨다. 미강화 매트릭스 폴리머와 비교하여, GRP 는 인장, 굽힘, 및 압축 강도와, 충격 인성과, 치수 안정성과, 열, 산, 염, 가스, 또는 용매의 영향에 대한 안정성이 증가되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서, 유리 섬유 강화 폴리테라플루오에틸렌(polyterafluoethylene) 및 유리 섬유 강화 폴리아미드가 보스 재료에 특히 적절한 것으로 입증되었다.
이미 설명된 것처럼, 보스 표면으로부터 높이 돌출하는 부분은 디스크를 삽입하는 방법뿐만 아니라 동일한 기하 구조로 이루어진 재료 몸체를 제조함으로써 실현될 수 있다. 플라스틱은 이러한 기하학적 형상에 특히 적절하며, 폴리아미드가 특히 적절한 것으로 입증되었다.
보스의 치수는 제조될 정제의 치수에 따라 적합하게 맞추어질 수 있기 때문에, 결과적인 정제의 트로프는 정제 부피와 비교하여 적절한 치수를 갖는다. 통상적인 정제의 기하학적 모양 및 정제의 크기에 있어서, 보스가 0.5 내지 5 ml, 바람직하게는 0.6 내지 3 ml, 특히 0.8 내지 2 ml 의 부피를 갖는 것이 유리한 것으로 입증되었다. 보스의 부피는, 보스가 트로프로서 정제 내로 엠보스하는 부피로 이해되어야 한다. 그래서 보스 부피라는 용어는 "스템", 즉 타정용 펀치상에 높게 돌출한 부분을 부착시키는 기능을 하는 부재를 포함하지 않는 "보스 헤드"의 부피를 특징으로 한다.
지금까지, 베이스 영역을 형성하는데 있어서 가요성 재료의 부착 방지 효과나 적어도 부착을 감소시키는 효과를 설명하였다. 이미 설명한 것처럼, 베이스 영역은, DIN 53505 에 따라 40 내지 99 의 쇼어 A 경도를 갖는 가역적으로 변형가능한 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 폴리우레탄 재료 불콜란 또는 PVC 재료 미폴람을 사용한 시험을 통하여 매우 양호한 결과를 달성할 수 있었다. 수천번의 프레스 작업동안, 베이스 영역 재료상에 접착이 일어나는 경우가 전혀 발견되지 않았다.
베이스 영역의 치수는 또한 제조될 정제의 치수에 따라 적합하게 맞추어지기 때문에, 정제의 상부 및 하부는 정제 부피와 비교하여 적절한 치수를 갖는다. 통상적인 정제의 기하학적 모양 및 정제의 크기에 있어서, 타정용 펀치의 베이스 영역이 5 내지 30 cm2, 바람직하게는 5 내지 20 cm2, 특히 8 내지 12 cm2인 것이 유리한 것으로 입증되었다.
이미 설명한 것처럼, 베이스 영역(3)이 비압축성이며 본질적으로 균일한 에지 스트립(5)에 의해 포위되도록 타정용 펀치를 설계함으로써 프레스 과정이 최적화될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 에지 스트립은, 내측으로는 베이스 영역 상부 에지와 동일한 높이이며 외측으로는 상방으로 올라가도록 경사져 있다.
예컨대, 식기 세척기용 정제를 제조하는데 있어서, 이 정제들이 상업적으로 통상적인 기계의 투여실로 도입될 수 있도록 상기 정제들은 직사각형을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 베이스 영역이 본질적으로 직사각형이며 바람직하게는 원형 모서리를 갖는 타정용 펀치가 바람직하다.
세제 및 세정용 정제를 제조하는데 사용되는 펀치에 있어서 베이스 영역 및 보스의 상기 바람직한 치수가 실현될 수 있다. 본 발명에서 바람직한 타정용 펀치의 경우에, 에지 스트립을 포함하는 본질적으로 직사각형인 베이스 영역이 대략 36 ×26 mm 의 치수를 가지며, 이 베이스 영역에 의해 포위된 보스는 대략 a = 8.3, b = 11.5, 및 c = 5 mm 의 반축(semiaxis) 길이를 갖는다.
물론, 본 발명에 따른 펀치로 원형의 세제 및 세정용 정제를 제조하는 것이 또한 가능하다. 그래서, 본 발명의 또다른 중요한 실시예에서는 베이스 영역이 본질적으로 원형인 것을 특징으로 하는 타정용 펀치가 고려된다.
본 발명에 따른 바람직한 타정용 펀치의 경우에, 에지 스트립을 포함하는 원형 베이스 영역의 직경이 34 mm 인 것이 바람직하며, 구형 단면 모양의 보스(4)가 a = b = 11 mm 이고 c = 5 mm 의 반축 길이를 갖는 것이 유리하다.
엠보싱 부재가 서로 결합하여 고정될 수 있는 복수의 개별적인 부분들로 구성된 실시예에서는, 타정용 펀치의 제조 및 프레스 공구의 내구성과 관련하여 매우 특별한 장점이 보장된다는 사실은 이미 언급되었다. 개별적인 부분의 양 및 적합성은 각각 상이한 재료 및 재료의 요구조건에 따라 맞추어지는 것이 적절하다. 이미 설명된 것처럼, 이런 방식으로 외표면상에 적어도 부착을 감소시키는 코팅을 포함하는 비압축성 재료로부터 또는 완전하게 부착을 감소시키는 플라스틱으로부터 타원형 보스를, 베이스 영역용으로 가요성 재료로부터 판형 부재를, 및 에지 스트립용으로 비압축성 재료로부터 환형 부재를 개별적으로 제조함으로써 개별적인 부분들의 설계에 있어서 유리한 범위를 구성하며, 이는 상이한 재료로 인해 적절한 것이다.
상기 장점들 및 다른 장점들을 첨부 도면에 도시된 실시예와 관련하여 설명한다.
도 1 에는 타정용 펀치(1)의 측면 단면도가 도시되어 있다. 도시된 예증적 실시예는 반타원 모양의 보스(4)와 본질적으로 직사각형의 베이스 영역(3)을 갖는다. 도면에서 베이스 영역(3), 이 베이스 영역(3) 주위로 배치된 에지 스트립(5), 및 상기 베이스 영역에 의해 포위되며 이 경우에 있어서는 반타원형으로 설계된 보스(4)를 분명하게 볼 수 있다. 보스(4)상에는 표면 코팅(12)을 볼 수 있다. 다른 방법으로, 상기 보스(4)를 플라스틱으로 제조하여 상기 표면 코팅(12)을 생략할 수도 있다. 타정용 펀치(1)의 몸체 및 축에는 조정용 및 중앙 위치결정용 구멍(7)이 있어서, 상기 타정용 펀치를 타정용 프레스 및 보조 타정용 공구에 대해 정확하게 정렬시킬 수 있다. 도시된 실시예에서의 타정용 펀치(1)는 상부 펀치이다. 이는 바람직한 실시예에 대응한다. 함께 엠보싱 부재(2)를 형성하는 에지 스트립(5), 베이스 영역(3), 및 보스(4)는 프레스 작업동안 압축할 재료와 접촉하게 된다. 압축할 재료의 접착을 방지하거나 적어도 접착을 감소시키기 위하여, 보스(4)의 표면은 부착 방지성 코팅(12)을 포함하며, 만약 보스(4)가 전체적으로 부착을 감소시키는 재료로 제조된다면 상기 코팅을 생략할 수 있다.
베이스 영역의 재료가 매우 강하고 매끄러우며, 또한 가요성인 재료로 제조되기 때문에 압축할 재료가 베이스 영역(3)상에 접착되는 것이 방지된다. 이러한 목적에 적합한 재료는 예컨대, 폴리우레탄, 바람직하게는 불콜란과, 예컨대 미폴람과 같은 PVC 재료이다. 에지 스트립(5)의 재료는 비압축성이며 경사진 표면은 매우 매끄럽다. 예컨대, 경질의 크롬 도금이나, Ni-PTFE, Ni-P-PTFE, 또는 C-다이아몬드로 표면 코팅함으로써 상기 에지 스트립의 접착 방지 설계에 도움이 될 수 있다.
압축할 재료의 접착을 방지하거나 적어도 감소시키기 위하여, 보스(4)의 표면 및, 적절하다면 에지 스트립(5)의 표면의 코팅(12)은 적어도 2 가지 성질을 가져야 한다. 상기 코팅은 보스의 기재와 유사하게 경질이면서 비압축성이어야 하고, 또한 보스와 압축할 재료 사이의 미끄럼을 돕거나 용이하게 해야 한다. 가압력의 배향에 대하여, 경사를 기초로 준수평방향으로 결합하는 수평력이 이 수평력의 방향으로 재료가 미소규모로 이동하는 것을 돕거나 적어도 방해하지 않도록 하기 위하여, 상기 미끄럼 성질은 접착이 일어나는 경우를 회피하는데 있어서 특히 중요하다. 이러한 미소 규모의 상대적 이동으로 인하여, 압축할 재료의 접착이 방해된다. 상기 코팅(12)과 마찬가지로 에지 스트립(5)의 다른 코팅은 점선으로 표시된다. 이미 설명된 것처럼, 보스(4) 및, 적절하다면 에지 스트립(5)이 전체적으로 부착을 감소시키는 재료로 제조된다면 상기 코팅(12)을 생략할 수도 있다.
도 2 는 도 1 에 따른 타정용 펀치(1)의 평면도이다. 본질적으로 직사각형-모서리 부분은 둥근-형태의 엠보싱 부재(2)가 뚜렷이 보이며, 상기 엠보싱 부재는, 에지 스트립(5), 이 에지 스트립에 의해 포위된 베이스 영역(3), 및 이 베이스 영역에 의해 둘러싸인 보스(4)로부터 형성된다. 상기 엠보싱 부재(2)의 주위로 프레스 펀치 베이스의 원형 윤곽을 볼 수 있다.
도 3 은 도 1 및 도 2 에 도시된 타정용 봉과 유사한 타정용 펀치(1)가 어떻게 개별적인 부분들로 분리될 수 있는지를 개략적으로 나타낸 도면이다. 개략적으로 도시된 예증적 실시예에서, 개별적인 부분들은, 타원형 보스(4) 형태의 헤드를 구비한 버섯 형태의 부분과, 노출되는 외표면 부분이 베이스 영역(3)을 형성하는 환형층(6)과, 상부 부분이 에지 스트립(5)에 대응하는 벽에 의해 외부 경계가 형성되는 프레임 부재이다. 상기 도면에 분해된 형태로 도시된 이러한 개별적인 부분들은 서로 결합될 때 엠보싱 부재(2)를 갖는 타정용 펀치(1)를 형성한다.
이 실시예는 상이한 표면 요구조건이 부과되는 부분들이, 각 경우에 개별적인 부분으로서, 상이한 재료로 형성되거나 상이한 형태로 재료를 가공하여 형성되도록 설계된다. 이러한 방식으로, 엠보싱 부재(2)의 상이한 부분들에 부과되는 상이한 요구조건들을 기술적으로 분명하게 이해할 수 있는 단순한 형태로 나타낼 수 있다. 조립된 형태에서는, 개별적인 부분들이 서로 결합됨으로써 타정용 펀치(1)의 비진동성 및 안정성이 보장된다.
도 4 는 트로프 정제 또는 트로프 탭(8)의 단면도를 매우 단순한 형태로 도시하고 있다. 상기 도면에 도시된 트로프 탭(8)은 2 가지 상이한 재료로 제조되며, 상기 2 가지 상이한 재료는 서로 개별적으로 압축되고, 하층(11) 및 상층(10)의 2 개의 층에서 서로 분명하게 경계지어진 것을 볼 수 있다. 상기 상층(10) 및 하층(11)은 동일한 프레스 공구, 즉 하층(11)의 재료가 먼저 채워지고 제 2 프레스 과정 전에 연속적으로 상층(10)의 재료가 채워지는 동일한 다이와 동일한 타정용 펀치(1)로 제조되기 때문에, 상층(10) 및 하층(11)은 동일한 측부 및 상부 경계 윤곽을 갖는다. 엠보싱 부재(2)의 에지 스트립(5)에 의해 형성된 면(13) 및 다이(도시되지 않음)의 대응 윤곽을 분명하게 볼 수 있다.
상부 경계 윤곽에서, 대략 균일한 높이로 프레스 다이내부로 채워지는 압축할 재료가 엠보싱 부재(2)의 윤곽에 따라 매우 상이하게 압축된다는 것을 분명하게 이해할 수 있다. 최소한의 압축은 베이스 영역(3)에서 일어난다. 게다가, 이 영역에서는 가압력이 표면상에 수직으로 작용한다. 에지 스트립(5) 및 보스(4) 영역에서 보다 큰 압축이 일어나며, 압축이 클수록 엠보싱 부재(2)의 부분들이 가압력의 방향으로 보다 더 투영된다. 이러한 배열에서, 가압력은 정확하게 보스의 중앙 지점과, 이 보스(4)에 의하여 압축할 재료에 형성되는 트로프(9)의 중앙 지점에서만 각각 압축할 재료에 대해 정확하게 수직이다. 다른 모든 영역에서는, 경사진 영역상에 수직으로 존재하는 수직력 성분과 수평력 성분으로 가압력이 분리된다. 이러한 성분은 준수평방향으로 정렬되고, 압축할 재료상에 특정의 전단응력을 일으킨다. 프레스 과정 이후에, 트로프 탭(8)을 가공하는 동안 트로프(9)는, 페이스트 형태나 액체 또는 용융된 형태로 도입되어 상기 트로프에서 응고되는 제 3 의 물질로 채워진다. 물론 상기 트로프는 개별적으로제조된 정제로 채워질 수 있으며, 이 정제는 트로프 내부로 부착 결합되거나 트로프 내부로 프레스된다. 이 실시예에서, 트로프-충전용 정제는 압축 압력이나 부착 촉진물에 의해 또는 상기 양 수단의 조합에 의해 부착된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 디스크가 삽입되는 함몰부가 보스 내부로 뚫릴 수도 있다. 이러한 보스상의 추가적인 돌출 부분은 트로프 충전의 부착성을 향상시킬 수 있다. 이러한 장점들을 첨부 도면에 도시된 추가적인 예증적 실시예를 통하여 설명한다.
도 5 에는, 타정용 펀치(1)의 측면 단면도가 도시되어 있다. 도시된 예증적 실시예는 반타원 모양의 보스(4)와 본질적으로 직사각형의 베이스 영역(3)을 갖는다. 도면에서, 베이스 영역(3), 이 베이스 영역(3) 주위로 배치된 에지 스트립(5) 및 상기 베이스 영역에 의해 포위되며 이 경우에 있어서는 반타원형으로 설계된 보스(4)를 분명하게 볼 수 있다. 보스(4)상에는 표면 코팅(12)을 볼 수도 있다. 다른 방법으로, 상기 보스(4)를 플라스틱으로 제조하여 상기 표면 코팅(12)을 생략할 수도 있다. 상기 보스(4)는 또한 함몰부를 가지며, 이 함몰부 내로 디스크(14)가 끼워맞춤되어 상기 함몰부로부터 돌출한다. 타정용 펀치(1)의 몸체 및 축에는 조정용 및 중앙 위치결정용 구멍(7)이 있어서, 상기 타정용 펀치를 타정용 프레스 및 보조 타정용 공구에 대해 정확하게 정렬시킬 수 있다. 도시된 실시예의 타정용 펀치(1)는 상부 펀치이다. 함께 엠보싱 부재(2)를 형성하는 에지 스트립(5), 베이스 영역(3), 보스(4), 및 디스크(14)는 프레스 과정동안 압축할 재료와 접촉하게 된다. 압축할 재료의 접착을 방지하거나 적어도 접착을 감소시키기 위하여, 보스(4)의 표면은 부착 방지성 코팅(12)을 포함하며, 만약 보스(4)가 전체적으로 부착을 감소시키는 재료로 제조된다면 상기 코팅을 생략할 수 있다.
베이스 영역의 재료가 매우 강하고 매끄러우며, 또한 가요성 재료로 제조되기 때문에, 상기 베이스 영역(4)상에서, 바람직하게는 디스크(14)의 표면상에서도, 압축할 재료의 접착이 방지된다. 이러한 목적에 적절한 재료는 예컨대, 폴리우레탄, 바람직하게는 불콜란 및, 예컨대 미폴람과 같은 PVC 재료이다. 에지 스트립(5)의 재료는 비압축성이며 경사진 표면은 매우 매끄럽다. 예컨대, 경질의 크롬 도금이나, Ni-PTFE, Ni-P-PTFE, 또는 C-다이아몬드로 표면 코팅함으로써 상기 에지 스트립의 접착 방지 설계에 도움이 될 수 있다.
압축할 재료의 접착을 방지하거나 적어도 감소시키기 위하여, 보스(4)의 표면 및, 적절하다면 에지 스트립(5)의 표면의 코팅(12)은 적어도 2 가지 성질을 가져야 한다. 상기 코팅은 보스의 기재와 유사하게 경질이면서 비압축성이어야 하고, 또한 보스와 압축할 재료 사이의 미끄럼을 돕거나 용이하게 해야 한다. 가압력의 배향에 대하여, 경사를 기초로 준수평방향으로 결합하는 수평력이 이 수평력의 방향으로 재료가 미소규모로 이동하는 것을 돕거나 적어도 방해하지 않도록 하기 위하여, 상기 미끄럼 성질은 접착이 일어나는 경우를 회피하는데 있어서 특히 중요하다. 이러한 미소 규모의 상대적 이동으로 인하여, 압축할 재료의 접착이 방해된다. 상기 코팅(12)과 마찬가지로 에지 스트립(5)의 다른 코팅은 점선으로 표시된다. 이미 설명된 것처럼, 보스(4) 및, 적절하다면 에지 스트립(5)이 전체적으로 부착을 감소시키는 재료로 제조된다면 상기 코팅(12)을 생략할 수도 있다.
도 6 은 도 5 에 따른 타정용 펀치(1)의 평면도이다. 본질적으로 직사각형-모서리 부분은 둥근-형태의 엠보싱 부재(2)가 뚜렷이 보이며, 상기 엠보싱 부재는, 에지 스트립(5), 이 에지 스트립에 의해 포위된 베이스 영역(3), 및 이 베이스 영역에 의해 둘러싸인 보스(4)로부터 형성되고, 상기 보스(4)는 당해 보스의 함몰부에 설치되어 이 보스로부터 돌출하는 디스크(14)를 갖는다. 상기 엠보싱 부재(2)의 주위로 프레스 펀치 베이스의 원형 윤곽을 볼 수 있다.
도 7 은 도 5 및 도 6 에 도시된 타정용 봉과 유사한 타정용 펀치(1)가 어떻게 개별적인 부분들로 분리될 수 있는지를 개략적으로 나타낸 도면이다. 개략적으로 도시된 예증적 실시예에서, 개별적인 부분들은, 함몰부를 가져서 이 함몰부에 디스크(14)를 고정시킬 수 있는 타원형 보스(4) 형태의 헤드를 구비한 버섯 형태의 부분과, 노출되는 외표면 부분이 베이스 영역(3)을 형성하는 환형층(6)과, 상부 부분이 에지 스트립(5)에 대응하는 벽에 의해 외부 경계가 형성되는 프레임 부재이다. 상기 도면에 분해된 형태로 도시된 이러한 개별적인 부분들은 서로 결합될 때 엠보싱 부재(2)를 갖는 타정용 펀치(1)를 형성한다.
이 실시예는 상이한 표면 요구조건이 부과되는 부분들이, 각 경우에 개별적인 부분으로서, 상이한 재료로 형성되거나 상이한 형태로 재료를 가공하여 형성되도록 설계된다. 이러한 방식으로, 엠보싱 부재(2)의 상이한 부분들에 부과되는 상이한 요구조건들을 기술적으로 분명하게 이해할 수 있는 단순한 형태로 나타낼 수 있다. 조립된 형태에서는, 개별적인 부분들이 서로 결합됨으로써 타정용 펀치(1)의 비진동성 및 안정성이 보장된다.
도 8 은 트로프 정제 또는 트로프 탭(8)의 단면도를 매우 단순한 형태로 도시하고 있다. 상기 도면에 도시된 트로프 탭(8)은 2 가지 상이한 재료로 제조되며, 상기 2 가지 상이한 재료는 서로 개별적으로 압축되고, 하층(11) 및 상층(10)의 2 개의 층에서 서로 분명하게 경계지어진 것을 볼 수 있다. 상기 상층(10) 및 하층(11)은 동일한 프레스 공구, 즉 하층(11)의 재료가 먼저 채워지고 제 2 프레스 과정 전에 연속적으로 상층(10)의 재료가 채워지는 동일한 다이와 동일한 타정용 펀치(1)로 제조되기 때문에, 상층(10) 및 하층(11)은 동일한 측부 및 상부 경계 윤곽을 갖는다. 엠보싱 부재(2)의 에지 스트립(5)에 의해 형성된 면(13) 및 다이(도시되지 않음)의 대응 윤곽을 분명하게 볼 수 있다.
상부 경계 윤곽에서, 대략 균일한 높이로 프레스 다이내부로 채워지는 압축할 재료가 엠보싱 부재(2)의 윤곽에 따라 매우 상이하게 압축된다는 것을 분명하게 이해할 수 있다. 압축은 베이스 영역(3)에서 가장 작게 일어난다. 게다가, 이 영역에서는 가압력이 표면상에 수직으로 작용한다. 에지 스트립(5), 보스(4), 및 이 보스로부터 돌출해 있는 디스크(14)의 영역에서는 보다 큰 압축이 일어나며, 압축이 클수록 엠보싱 부재(2)의 부분들이 가압력의 방향으로 보다 더 투영된다. 이러한 배열에서, 가압력은 정확하게 보스에 설치된 디스크의 중앙 지점과, 상기 보스(4) 및 이 보스로부터 돌출한 디스크(14)에 의하여 압축할 재료에 형성되는 트로프(9)의 중앙 지점에서만 각각 압축할 재료에 대해 정확하게 수직이다. 다른 모든 영역에서는, 경사진 영역상에 수직으로 존재하는 수직력 성분과 수평력 성분으로 가압력이 분리된다. 이러한 성분은 준수평방향으로 정렬되고, 압축할 재료상에 특정의 전단응력을 일으킨다. 프레스 과정 이후에, 트로프 탭(8)을 가공하는 동안 트로프(9)는, 페이스트 형태나 액체 또는 용융된 형태로 도입되어 상기 트로프에서 응고되는 제 3 의 물질로 채워진다. 물론 상기 트로프는 개별적으로 제조된 정제로 채워질 수 있으며, 이 정제는 트로프 내부로 부착 결합되거나 트로프 내부로 프레스된다. 이 실시예에서, 트로프-충전용 정제는 압축 압력이나 부착 촉진물에 의해 또는 상기 양 수단의 조합에 의해 부착된다.
예
타원형 트로프를 갖는 트로프 탭을 제조하기 위해 타정용 펀치를 사용하였으며, 상기 탭은 다음의 치수를 갖는다:
길이: 36 mm
폭: 26 mm
높이: 18 mm
트로프의 깊이: 5 mm
트로프의 반축길이: a = 8.3 mm
b = 11.5 mm
또한 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 보스에 1 mm 의 깊이 및 5 mm 의 직경을 갖는 원형 구멍을 뚫고 이 구멍에 미폴람으로 제조된 2 mm 두께의 디스크를 채운 프레스 공구로 압축하여 트로프 탭을 제조하였다. 그래서, 이런 방식으로 제조한 트로프 탭은 타원형 트로프내에 추가로 원통형 함몰부를 포함한다.
압축하는 동안, 압축된 예비혼합물의 조성 및 물리적 파라미터는 양 정제 계열에 있어서 동일하였다. 75℃ 의 온도를 갖는 용융된 파라핀을 주조하여 정제로 성형함으로써, 상온에서 상기 양 정제에 1 ml 의 파라핀(m.p. 66-67℃)을 채웠다.
상기 양 경우에 있어서, 프레스 펀치상에 케이킹이 일어나는 경우없이 80,000 개의 정제를 제조하였다. 보스내에 부가적으로 삽입한 디스크의 유리한 특징은 용융된 물질을 충전하는 경우에 명백해진다. 높은 기계적 부하하에서, 제 1 언급된 정제로부터는 응고된 파라핀 코어를 배출할 수 있었으며, 마지막으로 언급된 정제의 경우에는 그러하지 않았다. 기계적 안정성을 시험하기 위하여, 충전된 트로프를 포함하는 정제의 상면이 a) 하방으로, b) 측방으로, 및 c) 상방으로 향하도록 하면서, 각각 20 개의 탭을 40 cm 의 높이에서 평평한 표면으로 연속적으로 떨어뜨렸다. 충돌 이후에, 정제로부터 충전물이 떨어지게 된 탭의 수를 평가하였다. 이러한 낙하 검사의 결과를 다음 표에 나타내었다.
*: 코어가 정제에 부착된 채로 남아있는 경우

Claims (30)

  1. 엠보싱 부재(2)가 평면 베이스 영역(3)에 의해 포위된 보스(4)를 갖는 타정용 펀치로서, 상기 베이스 영역(3)은 프레스 과정에서 굴곡될 수 있으며, 상기 보스(4)는 비압축성을 갖고 또한 적어도 부착을 감소시키는 코팅을 갖는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보스가 반타원 모양, 구형 단면 모양, 또는 기하학적으로 유사한 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보스(4)가 함몰부를 가지며, 이 함몰부에 디스크(14)가 채워져서 상기 함몰부로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 함몰부가 원 모양, 타원 모양, 또는 기하학적으로 유사한 모양을 갖는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 함몰부의 깊이가 0.1 내지 5 mm, 바람직하게는 0.2 내지 3 mm, 특히 0.3 내지 1.5 mm 인 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 디스크(14)가 0.1 mm 이상, 바람직하게는 0.3 mm 이상 함몰부로부터 돌출하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 디스크(14)가, DIN 53505 에 따라 40 내지 99 의 쇼어 A 경도를 갖는 가역적으로 변형가능한 재료를 포함하며, 바람직하게는, 폴리우레탄, 더 상세하게는 예컨대 불콜란이나, PVC, 더 상세하게는 예컨대 미폴람을 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 부착을 감소시키는 코팅이 Ni-PTFE 를 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 부착을 감소시키는 코팅이 Ni-P-PTFE 를 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 부착을 감소시키는 코팅이 C-다이아몬드를 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 보스(4)를 플라스틱으로 제조하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 보스(4) 및 평면 베이스 영역(3)을 플라스틱으로 제조하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 보스(4)의 재료가 베이스 영역(3)의 재료보다 더 경질인 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 보스(4)가 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  15. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 보스(4)가 폴리아미드, 바람직하게는 PA 6, PA 12, PA 66, PA 610, 또는 PA 612 를 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  16. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 보스(4)가 폴리우레탄을 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  17. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 보스(4)가 유리 섬유 강화 플라스틱, 바람직하게는 유리 섬유 강화 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 폴리아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 보스의 부피가 0.5 내지 5 ml, 바람직하게는 0.6 내지 3 ml, 특히 0.8 내지 2 ml 인 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 영역(3)이, DIN 53505 에 따라 40 내지 99 의 쇼어 A 경도를 갖는 가역적으로 변형가능한 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 베이스 영역(3)이 폴리우레탄, 더 상세하게는 예컨대 불콜란이나, PVC, 더 상세하게는 예컨대 미폴람을 포함하는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 영역(3)이 5 내지 30 cm2, 바람직하게는 5 내지 20 cm2, 더 바람직하게는 8 내지 12 cm2인 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 영역(3)이 비압축성을 가지며 본질적으로 균일한 에지 스트립(5)에 의해 포위되는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  23. 제 22 항에 있어서, 에지 스트립(5)이 내측으로는 베이스 영역의 상부 에지와 동일한 높이이며 외측으로는 상방으로 올라가도록 경사져 있는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 영역(3)이 본질적으로 직사각형이며, 바람직하게는 둥근 모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  25. 제 24 항에 있어서, 에지 스트립을 포함하는 본질적으로 직사각형의 베이스 영역(3)이 대략 36 ×26 mm 의 치수를 가지며, 상기 베이스 영역에 의해 포위되는 타원형 보스(4)가 대략 a = 8.3, b = 11.5, 및 c = 5 mm 의 반축 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  26. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스 영역(3)이 본질적으로 원형인 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  27. 제 26 항에 있어서, 에지 스트립을 포함하는 원형의 베이스 영역(3)이 34 mm 의 직경을 가지며, 구 단면 모양의 보스(4)가 a = b = 11 mm 및 c = 5 mm 의 반축 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  28. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 엠보싱 부재(2)가 서로 결합하여 고정될 수 있는 복수의 개별적인 부분들로 구성되는 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  29. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서, 타정용 펀치(1)가 상부 펀치인 것을 특징으로 하는 타정용 펀치.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 따른 타정용 펀치로 제조된, 세척용, 린스용, 세정용, 또는 세척 보조용 정제.
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