KR20070003802A

KR20070003802A - 2개의 냉각팬이 마련된 예비 성형품 가열용 노

Info

Publication number: KR20070003802A
Application number: KR1020067012652A
Authority: KR
Inventors: 크리스토프 듀드몽
Original assignee: 시델 파티시파시옹
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2007-01-05
Also published as: FR2863932A1; WO2005065917A1; ES2294570T3; DE602004009827D1; CN1898074A; US7553156B2; DE602004009827T2; PT1694493E; EP1694493A1; FR2863932B1; JP2007514571A; EP1694493B1; US20070148272A1; JP4414438B2; ATE376920T1

Abstract

2개의 벽(40, 42)에 있는 서로 평행한 길이 방향 수직 내부면에 의해 횡방향으로 경계가 정해진 길이 방향 가열 터널(24)을 포함하는, 예비 성형품(10) 가열용 노(22)에 관한 것으로, 상기 2개의 벽 중 하나(40)는 가열 장치(46)가 장착되는 가열 벽이고, 다른 하나(42)는 송풍기(52)에 의해 송출되는 공기를 횡방향으로 통과시키도록 되어 있는 통기 오리피스(50)를 지닌 통기성 벽이며, 예비 성형품(10)의 일부분이(16) 가열 터널(24) 외부에서 유지되고, 송풍기(52)는 예비 성형품(10)의 상기 부분(16)의 구성재를 연화점 미만의 온도로 유지하기 위해서, 공기를 예비 성형품(10)의 상기 부분(16)을 향해 송출하는 것인 예비 성형품 가열용 노에 있어서, 송풍기(52)는 공기를 통기성 벽(42)과 예비 성형품(10)의 상기 부분(16)으로 각각 급송하는 2개의 독립적인 팬(54a, 54b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

2개의 냉각팬이 마련된 예비 성형품 가열용 노{FURNACE FOR HEATING A PREFORM, PROVIDED WITH TWO COOLING FANS}

본 발명은 예비 성형품, 특히 플라스틱 용기의 예비 성형품 가열용 노에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 2개의 벽에 있는 서로 평행한 길이 방향 수직 내부면에 의해 횡방향으로 경계가 정해진 길이 방향 가열 터널을 포함하는, 예비 성형품, 특히 플라스틱 용기의 예비 성형품 가열용 노에 관한 것으로, 상기 2개의 벽 중 하나는 가열 장치가 장착되는 가열 벽이고, 다른 하나는 송풍기에 의해 송출되는 공기를 횡방향으로 상류측인 가열 터널 외측부로부터 하류측인 가열 터널로 통과시키도록 되어 있는 통기 오리피스를 지닌 통기성 벽이며, 이 예비 성형품 가열용 노에서 예비 성형품의 제1 부분이 가열 터널 내에서 가열되는 동안, 예비 성형품의 제2 부분은 가열 터널에 있는 벽의 길이 방향 엣지 사이에 형성되는 길이 방향 개구를 통해 가열 터널 외부에서 유지되고, 송풍기는 예비 성형품의 제2 부분의 구성재를 연화점 미안의 온도로 유지하기 위해서 예비 성형품의 제2 부분을 향해 공기를 횡방향으로 송출한다.

플라스틱 용기, 특히 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조되는 병 은 통상적으로 본체와 단부벽이 블로우 성형 또는 연신 블로우 성형 공정에 의해 병 모양을 갖게 되는 예비 성형품으로부터 제조된다. 예비 성형품은 통상적으로 네크부가 제조할 용기의 스로트(throat)의 최종 형상을 사전에 지니고 있는 시험관 형태를 갖고 있다. 네크부는, 예컨대 스크류 스토퍼(screw stopper)를 수용하기 위해서 나사산 형상을 갖는다.

블로우 성형 공정을 수행하기 전에, 가열 노에서 예비 성형품을 가열하여 플라스틱을 연화하는 것이 중요하다. 이러한 목적으로, 예비 성형품을 구성하는 플라스틱을 유리 천이 온도를 넘는 온도로 가열한다.

길이 방향 가열 터널을 지닌 유형의 예비 성형품 가열용 노는 이미 공지되어 있다. 차가운 예비 성형품은 이송 장치에 의해서 터널의 제1 단부로부터 이송된 후에 터널을 따라 이동되며, 터널의 제2 단부를 통해 빠져나오기 전에 이 터널 내에서 가열된다. 따라서, 가열된 예비 성형품은 블로우 성형 공정하기가 용이하다.

예비 성형품 본체의 원통형 벽과 단부벽을 그 전체 둘레에 걸쳐 깊이 방향으로 가열하는 것을 보장하기 위해서, 예비 성형품은 통상적으로 노를 통해 이동할 때에 그 자체를 중심으로 회전된다. 더욱이, 터널의 벽 중 하나에는 복사 가열 수단이 장착되고, 다른 벽에는 송출 공기가 통과하여 흐르는 통기 오리피스가 마련되어, 예비 성형품의 외부면을 형성하는 표면재 층을 과열하지 않으면서 예비 성형품 본체의 원통형 두께 전반에 걸쳐 균일한 가열을 촉진한다.

사실상, 송출 공기는 가열 수단에 의해 야기되는 대류열을 제거하여, 가열 수단이 본체의 구성재의 두께 방향으로 발생시키는 복사 에너지의 침투를 촉진시킨 다.

그러나, 최종 형상과 최종 치수를 지닌 예비 성형품의 네크부는 가열 및/또는 블로우 성형 공정 중에 변형되어서는 안된다. 따라서, 네크부를 유리 천이 온도 미만의 온도로 유지하는 것이 필수적이다. 이러한 목적을 위해서, 예비 성형품의 네크부는 길이 방향 슬롯을 형성하는 터널 내의 개구를 통해 터널 외부에서 유지된다.

가열 터널로부터의 열이 예비 성형품의 네크부로 전달되는 것을 방지하기 위해서, 상기 네크부는 송풍기에 의해 송출되는 공기에 의해 냉각된다.

단일 송풍기를 노에 장착하는 것이 공지되어 있으며, 이로 인해 한편으로는 가열 터널 내에서 열을 균일하게 분포시킬 수 있고, 다른 한편으로는 예비 성형품의 네크부를 냉각시킬 수 있다. 또한, 송풍기에는 변류기(變流器)가 장착되는데, 이 변류기는 공기의 흐름 방향에 대하여 터널과 예비 성형품의 상류에 위치한다. 또한, 변류기는 송출 공기의 일부분을 예비 성형품의 네크부 상으로 편향시킨다.

본 발명의 목적은 예비 성형품 본체의 표면층을 플라스틱의 유리 천이 온도에 근접한 온도로 적절하게 유지하면서, 가열 공정 중에 예비 성형품의 네크부를 냉각시키는 효율성을 향상시키는 것이다. 이러한 목적을 위해, 본 발명은 공기를 통기성 벽과 가열 터널 외부에서 유지되는 예비 성형품의 제2 부분으로 각각 급송하는 2개의 독립적인 팬을 포함하는, 전술한 타입의 노를 제안한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면,

- 분할 격벽을 구비하는 공통 박스의 상부 및 하부 격실에 의해서 급송 도관이 형성되고,

- 송풍기는 각각이 팬과 연관된 2개의 개별 공기 유입 도관을 포함하며,

- 송풍기는 각각이 관련 팬을 구동시키는 2개의 동축 수직 샤프트를 포함하고,

- 통기성 벽과 연관된 팬에 의해 송출되는 공기의 속도가 제어 디바이스에 의해 제어되며,

- 팬이 2개의 개별 제어 유닛에 의해 제어된다.

이해를 돕기 위해 독자가 첨부 도면을 참조해야 하는 이하의 상세한 설명을 읽어보면, 본 발명의 다른 특징 및 장점이 명백해질 것이다.

도 1은 블로우 성형 공정 후에 용기로 변화되기 전의, 노에서 가열되는 예비 성형품을 보여주는 측면도이고,

도 2는 본 발명의 교시에 따라 제조되고 도 1의 예비 성형품을 가열하는 노를 도시하는 측면도이며,

도 3은 도 2의 평면 3-3에서의 단면도로서, 2개의 팬을 포함하는 송풍기가 장착된 노를 보여주는 도면이다.

이하의 설명에서, 상류 대 하류 배향은 공기의 흐름을 설명하기 위해서 사용될 것이다.

또한, 동일하거나 비슷하거나 또는 유사한 요소는 동일한 참조 부호를 사용하여 나타낼 것이다.

도 1은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 플라스틱으로 제조된 예비 성형품(10)을 보여주며, 이 예비 성형품은 플라스틱을 가열하여 연화시키는 제1 공정과, 그 다음에 예비 성형품(10)을 용기 형태로 형성하기 위해서 예비 성형품을 블로우 성형하는 제2 공정 후에 플라스틱 용기로 전환되게 되어 있다.

예비 성형품(10)은 수직축(A)을 지닌 시험관 형상이다. 예비 성형품(10)의 관형 본체(12)의 상단부는 반구형 단부벽(14)에 의해 폐쇄되고, 관형 본체의 하단부는 스로트(throat)를 형성하는 네크부(16)를 포함한다.

네크부(16)는 이미 최종 용기의 스로트의 최종 형상을 지니고 있다. 따라서, 최종 용기를 얻기 위해서는, 관형 본체(12)와 단부벽(14)만을 블로우 성형으로 변형시켜야 한다. 따라서, 블로우 성형 중에는 관형 본체(12)와 단부벽(14)을 포함하는 예비 성형품의 제1 부분(10)만을 플라스틱의 유리 천이 온도 이상으로 가열하고, 예비 성형품(10)의 제2 부분을 형성하는 네크부(16)의 온도는 유리 천이 온도 미만으로 유지하는 것이 중요하다.

네크부(16) 플랜지(18)에 의해 상부에서 경계가 정해진다. 여기에서, 네크부의 외측 원통형 면(20)은 용기를 시일하기 위해서 나사형 스토퍼(도시하지 않음)를 수용하도록 되어 있는 나사산을 지닌다.

도 2는 가열 공정 중에 예비 성형품(10)을 가열하는 노(22)를 보여준다. 여기에서, 노(22)는 예비 성형품(10)이 화살표 F로 나타내는 방향을 따라 이동하도록 되어 있는 길이 방향 가열 터널(24)을 포함한다. 길이 방향 가열 터널(24)은 도 2의 우측에 있는, 예비 성형품(10)이 진입하는 제1 단부(26)와, 도 2의 좌측에 있는, 예비 성형품이 빠져나오는 제2 단부(28)를 지닌다.

도 2에 예시되어 있는 바와 같이, 노(22)는 길이 방향 가열 터널(24)의 유입구(26)로부터 유출구(28)로 예비 성형품(10)을 이송하는 이송 장치(30)를 포함한다. 이송 장치(30)는 예비 성형품(10)을 파지하기 위한 맨드릴(32) 트레인을 포함하며, 이들 맨드릴은 터널(24) 아래에서 터널과 평행하게 뻗는 하부 레일(34)로부터 수직 상방으로 연장된다. 맨드릴(32)은 예비 성형품(10)이 가열 터널(24)을 따라 이동하는 동안에 수직으로 예비 성형품을 유지하게 되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같은 가열 터널(24)의 길이 방향 직선 형상은 비제한적인 예로서 주어진 것이다.

도 3은 길이 방향 가열 터널(24)의 단면을 보여준다. 길이 방향 가열 터널(24)은 도 3의 우측에 위치하는 제1 벽과, 도 3의 좌측에 위치하는 제2 벽(42) 각각에 속하는 2개의 상호 평행한 길이 방향 내부 수직면(36, 38)에 의해 횡방향으로 경계가 정해진다.

여기에서, 길이 방향 가열 터널(24)의 상부나 저부는 폐쇄되지 않는다. 따라서, 내부 수직면(36, 38)의 하부 길이 방향 엣지는 길이 방향 슬롯 형태의 하부 개구(41)를 형성한다.

제1 벽(40)에는 길이 방향 가열 터널(24)을 가열하는 히터(46)가 장착된다. 도 3에 도시된 예에서, 히터(46)는 8개의 적외선 램프를 포함하며, 여기에서 이들 적외선 램프는 IR1 내지 IR8로 표기되며, 길이 방향 관의 형태를 지닌다. 적외선 램프(IR1 내지 IR8)는 적외선 램프(IR1 내지 IR8)의 일단부를 수납하도록 되어 있는 소정 수단, 여기서는 수직 방향으로 분포된 길이 방향 채널(48)을 사용하여 제1 벽의 수직 내부면(36)에 근접한 각각의 단부에 의해 유지된다.

여기에서, 제2 벽은 송풍기(52)에 의해 생성되는 공기 스트림이 가열 터널(24) 내로 침투할 수 있도록, 횡방향으로 그 두께를 관통하는 오리피스(50)를 포함한다. 따라서, 전제부에서 설명하게 되는 바와 같이 공기 스트림은 예비 성형품(10)의 원통형 벽의 외부면을 형성하는 재료 표면층을 냉각시킨다.

도 3에 도시된 바와 같이, 예비 성형품(10)의 관형 본체(12)와 단부벽(14)은 가열 터널(24)의 내부에서 유지되고, 네크부(18)와 플랜지(18)는 하부 개구(41)를 통과하여 가열 터널(24) 외부에서 유지된다.

네크부(16)를 유리 천이 온도 미만으로 유지하기 위해서, 신선한 공기 스트림이 송풍기(52)에 의해 네크부(16)를 향해 횡방향으로 송출된다.

송풍기(52)는 도 3에서 제2 벽(42)의 좌측으로 횡방향으로 위치된다.

본 발명의 교시에 따르면, 송풍기는 2개의 개별 송풍기, 즉 상부 송풍기(54a)와 하부 송풍기(54b)를 포함한다. 이하의 설명에서, 상부 팬(54a)용의 구성 요소의 참조 부호에는 철자 <<a>>가 붙고, 하부 팬(54b)용의 구성 요소의 참조 부호에는 철자 <<b>>가 붙는다.

각각의 팬(54a, 54b)은 주로 터빈이라고 불리우고 수직축(B)을 중심으로 회전하도록 장착된 모터 구동 블레이드 휠(56a, 56b)과, 축방향 수직 공기 유입 도 관(58a, 58b)과, 횡방향 접선 방향 공기 유출구 또는 급송 도관(60a, 60b)을 포함한다. 팬(54a, 54b)은 전체적으로 수평 방향 중간면에 대해 대체로 대칭이며, 즉 블레이드 휠(56a, 56b)과 급송 도관(60a, 60b)이 인접하고, 유입 도관(58a, 58b)이 반대 방향으로 배향된다.

블레이드 휠(56a, 56b)은 동일한 수직축(B)을 중심으로 회전하도록 장착된다. 블레이드 휠 각각은 관련 모터(62a, 62b)에 의해 샤프트(64a, 64b)를 매개로 회전된다. 여기서, 모터(62a, 62b)는 블레이드 휠(56a, 56b) 사이에 수직으로 위치한다.

본 발명의 변형예(도시하지 않음)에서, 모터(62a, 62b)는 팬(54a, 54b)으로부터 일정 거리를 두고 위치하고, 벨트와 같은 운동 전달 기구를 통해 샤프트(64a, 64b)를 구동시킨다. 따라서, 2개의 블레이드 휠(56a, 56b)은 송풍기(52)가 높이 방향으로 보다 콤팩트하도록, 수직 방향으로 서로 근접할 수 있다.

공기 유입 도관(58a, 58b)은 블레이드 휠(56a, 56b)의 축(B)을 따라 서로 반대측에 수직으로 배치된다.

따라서, 상부 팬(54a)의 공기 유입 도관(58a)은 블레이드 휠(56a) 위에서 수직 방향으로 연장되어, 공기가 송풍기(52) 상부에서부터 블레이드 휠(56a)로 하방으로 흡인된다.

하부 팬(54b)의 공기 유입 도관(58b)은 블레이드 휠(56b) 아래에서 수직 방향으로 연장되어, 공기가 송풍기(52) 하부에서부터 블레이드 휠(56b)로 상방으로 흡인된다.

급송 도관(60a, 60b)은 가열 터널(24)을 향해 횡방향으로 배향되고, 서로 인접한다.

도 3에 도시된 예에서, 급송 도관은 실질적으로 2개의 팬(54a, 54b)의 대칭면에 있는 수평 방향 격벽(68)에 의해, 2개의 격실, 즉 상부 격실(60a)과 하부 격실(60b)로 분할되는 공통 출력 박스(66) 내에 형성된다. 도 3과 관련하여 좌측과 블레이드 휠(56a, 56b)의 유출구에 위치하는 공통 출력 박스(66)의 제1 상류 횡방향 단부(70)와, 제2 하류 횡방향 단부(72)는 개구를 포함하여, 공기 스트림이 블레이드 휠(56a, 56b)로부터 가열 터널(24) 및 네크부(16) 각각으로 횡방향으로 흐르게 한다.

따라서, 상부 격실(60a)은 블레이드 휠(56a)에서부터 가열 터널(24)의 제2 벽(42)까지 횡방향으로 연장되는 급송 도관을 형성한다.

따라서, 하부 격실(60b)은 하부 블레이드 휠(56b)로부터 예비 성형품(10)의 네크부(16) 영역까지 횡방향으로 연장되는 급송 도관을 형성한다.

유리하게는, 모터(62a, 62b)는 2개의 개별 제어 유닛에 의해 제어된다. 따라서, 네크부(16)를 냉각시키는 데 필요한 공기 스트림을 조절하지 않고도 상부 팬(54a)에 작용함으로써 제2 벽을 통과하는 공기 스트림을 조정할 수 있다.

송풍기(62)의 작동 중에, 모터(62a, 62b)는 도 3의 화살표로 도시된 바와 같이 축방향 유입 도관(58a, 58b)을 통해 공기를 안내하는 블레이드 휠(56a, 56b)을 회전시킨다.

상부 블레이드 휠(56a)는 이렇게 안내된 공기를 상부 급송 도관(60a)로 송출 한다. 급송된 공기는 제2 벽(42)의 오리피스(50)를 통과하여 가열 터널(24) 내로 침투한다.

하부 블레이드 휠(56b)은 이렇게 안내된 공기를 하부 급송 도관(60b)로 송출한다. 급송된 공기는 네크브(16) 상으로 직접 지향되어 네크부를 냉각시킨다.

본 발명의 변형예(도시하지 않음)에 따르면, 하부 팬(54b)의 유입 도관(58b)이 상부 팬(54a)의 유입 도관(58a) 내부에 동축으로 수용된다. 유입 도관의 하류 단부 섹션은 상부 블레이드 휠(56a)에 있는 허브의 축에 유지되는 수직 방향 오목부를 통해 하방으로 연장되어, 이에 따라 허브를 통해 흐르는 공기가 하부 급송 도관(60b)으로 이송되기 전에 하부 블레이드 휠(56b)에 의해 안내된다. 유리하게는, 이 구성은 하부 팬(54b)이 노(22) 아래에 있을 수 있는 요소, 예컨대 노(22) 아래에 있는 층의 먼지를 빨아들이는 것을 방지한다.

Claims

2개의 벽(40, 42)에 있는 서로 평행한 길이 방향 수직 내부면(36, 38)에 의해 횡방향으로 경계가 정해진 길이 방향 가열 터널(24)을 포함하는, 예비 성형품(10), 특히 플라스틱 용기의 예비 성형품을 가열하는 노(22)로서,

상기 2개의 벽 중 하나는 가열 장치(46)가 장착되는 가열 벽(40)이고, 다른 하나는 송풍기(52)에 의해 송출되는 공기를 상류측인 가열 터널(24) 외측부에서부터 하류측인 가열 터널 내부로 횡방향으로 통과시키도록 되어 있는 통기 오리피스(50)를 지닌 통기성 벽이며, 상기 예비 성형품 가열용 노에서 예비 성형품(10)의 제1 부분(12, 14)이 가열 터널(24) 내에서 가열되는 동안, 예비 성형품의 제2 부분(16)은 가열 터널(24)에 있는 벽(36, 38)의 길이 방향 엣지 사이에 형성된 길이 방향 개구(41)를 통해 가열 터널(24) 외부에서 유지되고, 상기 송풍기(52)는 예비 성형품(10)의 제2 부분(16)의 구성재를 연화점 미만의 온도로 유지하기 위해서, 공기를 예비 성형품(10)의 제2 부분(16)과 통기성 벽(42) 각각으로 급송하는 2개의 독립적인 팬(54a, 54b)을 포함하는 것인 예비 성형품 가열용 노에 있어서,

상기 송풍기(52)는, 각각의 팬(54a, 54b)과 연관되고 서로 인접한 2개의 개별 공기 급송 도관(60a, 60b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 성형품 가열용 노.
제1항에 있어서, 상기 공기 급송 도관(60a, 60b)은 분할 격벽(68)을 지닌 공 통 박스(66)의 상부 및 하부 격실에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 예비 성형품 가열용 노.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 송풍기(52)는 팬(54a, 54b)과 각각 연관된 2개의 개별 공기 유입 도관(58a, 58b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 성형품 가열용 노.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 송풍기(52)는 연관된 팬(54a, 54b)을 각각 구동시키는, 2개의 동축 수직 샤프트(64a, 64b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 예비 성형품 가열용 노.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통기성 벽(42)과 연관된 팬(54a)에 의해 송출되는 공기의 속도는 제어 디바이스에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 예비 성형품 가열용 노.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 팬(54a, 54b)은 2개의 개별 제어 유닛에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 예비 성형품 가열용 노,