KR20080040028A - 레이블링된 용기, 이의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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resin beads
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마이클 티. 윌리암즈
데니스 에이치. 피스파넨
트리시아 구에바라
지엔셩 탕
베이난트 제이. 틴스마
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노바 케미칼즈 인코포레이팃드
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Abstract

레이블링된 팽창된 수지 용기를 생산하는 장치 및 방법으로서; 이 방법은 정전하를 유지할 수 있는 레이블 물질로 형성된 레이블 시트를 2편 몰드의 암형부의 내벽에 도포하고, 2편 몰드의 1개 이상의 수형부를 대응하는 암형부에 배치시켜 1개 이상의 몰드 캐비티를 형성하는 단계; 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 몰드 캐비티에 첨가하는 단계; 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 팽창시키기에 충분한 길이의 시간 동안 충분한 양의 열을 가하여 레이블링된 용기를 형성하는 단계; 레이블링된 용기를 냉각하는 단계; 및 몰드 캐비티에서 레이블링되 용기를 제거하는 단계를 포함한다. 레이블링된 용기의 외부벽에 레이블은 평활한 원주형 표면을 제공한다.
만드렐, 용기, 레이블, 수형부, 암형부

Description

레이블링된 용기, 이의 제조 방법 및 장치{LABELED CONTAINERS, METHODS AND DEVICES FOR MAKING SAME}
본 발명은 일회용 용기, 일회용 용기의 제조방법 및 일회용 용기를 제조하는 방법에 및/또는 제조하기 위해서 이용될 수 있는 기계 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 용기의 옆벽(sidewall) 외부 표면 둘레에 배치된 레이블 시트(label sheet)를 보유한 팽창성 열가소성 수지 비드로 제조된 용기에 관한 것이다. 용기는 뜨거운 또는 차가운 액체, 예컨대 음료수, 또는 인스턴트 국수, 스프, 후라이드 치킨 및 이와 유사한 것을 담기 위해 이용될 수 있다.
용기와 같은 성형된 물품, 예컨대 컵, 사발 및 이와 유사한 것을 팽창된 열가소성 입자로 제조하는 방법은 잘 알려져 있다. 가장 일반적으로 이용되는 열가소성 입자는 EPS로 알려진 팽창성 폴리스티렌 입자이다. 전형적으로, 폴리스티렌 비드는 발포제(blowing agent)로 함침되는데, 발포제는 폴리스티렌의 연화점(softening point) 이하에서 비등하여 함침된 비드가 가열될 경우에 팽창하게 한다.
함침된 폴리스티렌 비드 유래의 성형 물품의 형성은 일반적으로 2단계로 수 행된다. 첫째로, 함침된 입자는 약 0.5 내지 12 lb/ft3 또는 5 내지 150g/L의 밀도까지 예비-팽창된다. 둘째로, 예비-팽창된 입자는 폐쇄된 몰드(closed mold)에서 가열되어 추가로 팽창되고 몰드의 형상을 보유하는 융합된 물품을 형성한다.
발포체 용기를 제조하는데 이용되는 팽창성 폴리스티렌 입자는 일반적으로 수성 현탁액 중합법에 의해 제조되는데, 이 방법은 상대적으로 정확한 입자 크기로 선별될 수 있는 입자를 수득하게 한다. 전형적으로, 비드의 직경은 약 0.008 내지 약 0.02in 범위 내에 속한다. 때때로, 컵은 직경이 약 0.03in인 비드로 생산된다.
적절한 단열 및 구조적 특성을 제공하고 용기의 외부 표면상에 고품질의 인쇄된 그래픽을 포함하는 얇은 벽을 보유한 용기를 제공하는 것이 바람직하다.
용기의 외부 표면 상에 인쇄된 그래픽을 수득하는 방법 중 하나는 용기를 성형한 후에, 용기의 외부 표면에 인쇄를 하는 것이다. 그러나, 이러한 방법은 전형적으로 낮은 인쇄 품질을 나타내고, 원하는 상업적 이미지를 담지 못한다.
이용되어 왔던 다른 방법은 성형 후 용기의 외부 표면에 도포되는 레이블을 예비인쇄하는 것이다. 예를 들어, 미국 특허 출원 제2006/005917 A1은 가열된 2차 몰드를 플라스틱 컵에 열적으로 결합하는데 이용하는 단계를 포함하는 레이블링된 플라스틱 발포체 용기, 예컨대 레이블링된 EPS 컵을 생산하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 높은 품질의 그래픽이 상기 방법을 이용하여 용기에 도포될 수 있다고 하더라도, 많은 기계적 단계가 관여하기 때문에 레이블링의 밀착성이 문제된다. 또한, 레이블의 말단이 만나는 지점에서 형성된 이음선(seam line)은 레이블 시트의 말단 사이에 간극을 남겨두고, 이 지점에서 용기의 표면이 관찰될 수 있으며, 레이블은 초라하게도 용기의 림 또는 기저부에 수직으로 오버래핑(overlapping)되도록 정렬될 수 있으며/있거나 레이블의 말단은 오버래핑되어 심미적으로 매력적이지 않은 융기된 이음선을 형성하고, 컵을 쌓는 것을 비효율적이게 할 뿐만 아니라, 레이블이 용기의 표면으로부터 벗겨질 수 있는 지점을 제공할 수도 있다.
상기 설명한 문제를 해결하려는 시도가 몰드-내 레이블링 기법을 통하여 시도되어왔다. 예를 들어, WO 01/85420호는 성형 사이클 동안에 용기의 외부 벽에 첨부된 레이블 물질을 보유하는 팽창된 플라스틱 용기를 성형하는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 상기 방법에서, 성형된 용기에 첨부된 레이블은 진공 픽-업 헤드(pick-up head)를 보유하는 플런저(plunger)에 의해 편평한 레이블의 스택(stack)에서 더미 수형 코어(dummy male core)로 이송되고 더미 코어 주위에 래핑(wrapping)된다. 후자는 캐리지(carriage)에 장착되고, 상기 캐리지는 레이블 픽-업 스테이션과 팽창된 플라스틱 용기를 성형하기 위한 성형 도구를 보유한 수직으로 배향된 성형 스테이션 사이에서 환용가능하다. 더미 코어가 암형 몰딩부(female molding part)에 진입할 경우에, 코어에 의해 운반되는 레이블은 암형 몰딩부의 벽에 이송 및 유지된다. 이러한 방법의 구체적인 문제에는 많은 기계적 단계 때문에 조화되지 않는 레이블 배치 및 조화되지 않는 몰딩의 일관성이 포함되며, 수직 배향은 기계부 및 레이블의 변화를 유발한다. 상기 문제들은 대량의 불량품, 즉 부적절하게 성형 및/또는 레이블링되어 사용할 수 없는 용기의 원인이 된다.
추가적으로, 어떤 경우에는 부적절한 레이블의 배치가 균열이 있는 용기의 원인이 될 수 있다.
상업적 규모에서 불량이 적게 제조될 수 있는, 평활한 표면의 일관성 있게 레이블링된 용기를 생산하고 상기 기술된 문제점을 극복하기 위한 방법 및 장치에 대한 충족되지 않은 요구가 당해 기술분야에 존재한다.
발명의 개요
본 발명은 레이블링된 팽창성 수지 용기를 제조하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는
적어도 하나의 몰드 캐비티 레일(mold cavity rail);
상기 몰드 캐비티 레일에 수직으로 배향된 적어도 하나의 만드렐(mandrel) 레일;
제거 위치, 이송 위치, 및 몰딩 위치 사이에서 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일을 따라 이동하도록 제작되고, 상기 몰드 캐비티 레일에 나란히 배향된 2편 몰드(two-part mold) 중 적어도 하나의 암형부(female portion)를 포함하는 암형 몰드 캐비티 차(female mold cavity car);
확장 위치, 릴리스 위치(release position) 및 몰딩 위치 사이에서 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일을 따라 이동하도록 제작되고 2편 몰드 중 적어도 하나의 수형부(male portion)를 포함하되, 상기 암형 몰드 캐비티 차 및 수형 몰드 캐비티 차(male mold cavity car)가 이들의 개별 몰딩 위치에 존재할 시에 암형부 및 수형부가 몰드 캐비티를 형성하는 것인, 수형 몰드 캐비티 차; 및
대기 위치(readying position)와 삽입 위치 사이에서 적어도 하나의 만드렐 레일을 따라 이동하도록 제작되고, 만드렐 차(mandrel car)가 삽입 위치에 존재하고 암형 차(female car)가 이송 위치에 존재할 때에 암형부 내에 고정되도록 제작된 적어도 하나의 만드렐을 포함하는 만드렐 차로서, 상기 만드렐 차가 삽입 위치에 존재하고 수형 캐비티 차가 릴리스 위치에 존재할 경우에 진공을 조성하고 수형부에 직접적으로 대향하여 배향되도록 제작된 1개 이상의 컵 리무버(remover)를 포함하는 만드렐 차를 포함한다.
본 발명은 또한 상기 설명된 장치에 이용될 수 있는 만드렐을 제공하는데, 상기 만드렐은
규격 D1을 보유하는 제1베이스;
D1보다 큰 규격 D2를 보유하는 제2베이스;
제1베이스 및 제2베이스 주위에 원주형 및 종방향으로 배치된 만드렐 표면;
제1베이스에서 제2베이스까지 만드렐 표면을 따라 함몰되어 위치된 복수의 차징핀(charging pin);
만드렐 표면을 따라 위치한 복수의 석션홀(suction hole)을 포함하며; 이때 적어도 만드렐의 표면은 주위조건(ambient condition)에서 변형성 또는 흡습성이 아닌 비-도전성 물질을 함유한다.
본 발명은 추가적으로,
1개 이상의 암형부 내에, 석션홀을 통하여 적용된 진공을 이용하여 레이블 시트를 붙잡고있는 1개 이상의 만드렐을 위치시키고,
진공을 중단하고 만드렐 내의 차징핀을 통하여 레이블 시트에 정전하(electrostatic charge)를 적용함으로써 암형부 내에 레이블 시트를 릴리스하여,
2편 몰드 중 1개 이상의 암형부 각각의 내벽에 레이블 시트를 도포하는 단계;
2편 몰드 중 1개 이상의 수형부를 대응하는 암형부와 접촉상태로 위치시켜 1개 이상의 몰드 캐비티를 형성하는 단계;
상기 몰드 캐비티에 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 채우는 단계;
팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 팽창시키기에 충분한 시간 동안 상기 몰드 캐비티에 충분한 열을 가하여 레이블링된 용기를 형성하는 단계;
상기 레이블링된 용기를 냉각하는 단계; 및
상기 몰드 캐비티에서 레이블링된 용기를 제거하는 단계를 포함하는,
상기 설명된 장치를 이용하여 레이블링된 팽창성 수지 용기를 몰딩하는 방법을 제공한다.
도 1A-1F는 본 발명의 방법에 따른 단계에 있어서 2편 몰드의 암형부와 수형부, 리무버 보유 만드렐, 레이블 시트와 레이블링된 용기 사이의 관계를 나타내는 상부 평면도;
도 2는 본 발명에 따라 리무버를 보유한 만드렐을 도해한 축면(axial section);
도 3은 본 발명에 따른 만드렐의 투시도;
도 4는 본 발명에 따른 만드렐의 상부 입면도;
도 5는 본 발명에 따른 만드렐의 하부 입면도;
도 6은 본 발명에 따른 만드렐의 측단면도(lateral section);
도 7은 본 발명에 따른 2편 몰드의 조립된 수형부 및 암형부를 도해한 축면;
도 8은 본 발명에 따른 2편 몰드의 조립된 수형부 및 암형부를 도해하는 부분 축면;
도 9는 본 발명에 따른 레이블링된 용기를 제조하기 위한 장치의 일부인 만드렐 차 및 레이블링 암(arm)의 투시도;
도 10은 본 발명에 따른 회전 레이블 메거진 하우징(rotatable label magazine housing)의 투시도;
도 11은 본 발명에 이용될 수 있는 레이블링 핑거(labeling finger) 및 만드렐의 투시도;
도 12A-12D는 본 발명에 따른 만드렐 주위를 레이블로 감싸는 레이블링 핑거의 단계적 상부 평면도;
도 13은 본 발명에 따라 레이블링된 용기를 제조하기 위한 장치의 투시도;
도 14는 본 발명에 이용될 수 있는 암형 몰드 캐비티 차의 후방 투시도;
도 15는 본 발명에 이용될 수 있는 수형 몰드 캐비티 차의 후방 투시도;
도 16은 본 발명에 따른 레이블링된 용기의 제조장치에 대한 투시도;
도 17은 본 발명에 따른 레이블링된 용기의 제조장치에 대한 투시도;
도 18은 본 발명에 따른 레이블링된 용기의 제조장치에 대한 투시도;
도 19는 본 발명에 따른 용기의 입면도; 및
도 20은 본 발명에 따른 용기의 하부 평면도이다.
발명의 상세한 설명
작동 실시예 내에 또는 달리 지적된 것 이외에, 본 명세서 및 청구의 범위에 이용되는 내용성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 또는 표현은 "약"이라는 용어에 의해 모든 사례에 있어서 변형될 수 있음은 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 하기의 명세 및 첨부된 청구의 범위에 설명된 수치 파라미터(numerical parameter)는 본 발명이 달성하고자 하는 원하는 특성에 따라 다양할 수 있는 근사값이다. 아주 최소한은, 청구의 범위의 범주에 대하여 균등론의 적용을 제한하려는 시도가 아닌 한, 각 수치 파라미터는 보고된 유효숫자의 수치의 관점에서 이해되어야 하고, 보통의 라운딩 기법(rounding techniques)을 적용함으로써 이해되어야 한다.
본 발명의 광범위한 범주를 설명하는 수치 범위 및 파라미터가 근사값임에도 불구하고, 특정 구체예에서 설명된 수치는 가능한 한 엄밀하게 보고되어 있다. 그러나, 임의의 수치는 본질적으로 이들의 시험 측정에서 발견되는 표준편자에 기인하는 일정 오차를 필연적으로 포함한다.
또한, 본원에 인용된 임의의 수치 범위는 이에 포함된 모든 하위-범주를 포함하려는 의도라고 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10 사이의 모든 하위-범위를 포함하려고 의도된 것이며; 즉, 최소값은 1이상이고 최대값은 10이하라는 것이다. 개시된 수치 범위가 연속적이므로, 수치 범위는 최소값과 최대값 사이의 모든 값을 포함한다. 달리 표현하여 지적하지 않는 한, 본 출원에 특정된 다양한 수치 범위는 근사값이다.
본 발명의 보다 완벽한 이해를 위해서, 하기의 설명이 첨부된 도면과 연계하여 이해될 수 있으며, 같은 참고 번호는 전체적으로 동일한 부분을 나타낸다.
이하 설명의 목적을 위하여, "위", "아래", "우측", "좌측", "수평", "수직", "상부", "하부" 및 이와 유사한 용어는 도면 내의 배향으로서 본 발명과 관계된 것이다. 그러나, 본 발명은 반대로 특정하는 것을 제외하고는 다양한 대안적 변형 및 단계의 순서를 추정할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한 첨부된 도면에 도해되고 하기의 명세서에 기술된 특정 장치 및 방법은 단순히 본 발명의 예시적 구체예라는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본원에 개시된 구체예와 관계된 특정 규격 및 기타 물리적인 특성은 제한적인 것으로 여겨져서는 않된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "부분적 원뿔형"은 제2평면 베이스(base)보다 작은 제1평면 베이스를 보유하며 제2평면 베이스에서 제1평면베이스까지 점점 작아지는 표면을 보유한 모양을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "만드렐"은 2편 몰드의 수형부와 유사한 모양으로서, 부분적 원뿔형일 수 있으며, 2편 몰드의 암형부에 이송하기 위해 레이블이 고정될 수 있는 장치를 말한다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "비-도전성 물질"은 전도에 의해 전기를 즉시 이송하지 못하는 물질을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 "변형성이 아니다"는 것은 주위조건 또는 작업조건에서 적당한 힘이 적용될 때에, 그 모양이 변화하지 않는 물질 또는 물품을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "흡습성이 아니다"는 용어는, 주위조건 또는 본원에 설명된 장치의 작동 조건 하에서 습기를 용이하게 흡수, 흡수, 또는 수집 또는 축적하지 않는 물질의 특성을 말한다.
본 명세서에서 사용되는 "표면저항"이란 용어는 비-제한적인 예로서 ASTM D257에 의해 측정될 수 있는, 물질의 표면에 전류의 흐름에 대한 저항을 의미하는데, 전류에 대한 저항은 물질의 동일한 표면에서 전극에 의해 측정되고, 전형적으로 Ω/sq로 나타낸다. 표면저항은 단위 길이 당 DC 전압의 하강 대 단위 너비 당 표면 전류의 비율로 나타낸다. 표면저항을 측정하는 적절한 도구에는 일본 고베 소재 심코(SIMCO) 제팬, 인크.에서 입수 가능한 도구[Model ST-3 Work Surface Tester] 및 미국 매사추세츠 캔톤 소재 찰스 워터 컴패니(Charles Water Co.)에서 입수 가능한 도구[Model 19670 Surface Resistivity Meter]가 포함되나 이에 국한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용하는 "레일"이라는 용어는 1이상의 휠, 칼라(collar), 슬리브(sleeve), 또는 다른 장치가 이를 따라 차를 한 위치에서 다른 위치로 이동할 수 있게 하는 막대, 로드(rod), 트랙 또는 기타 표면을 의미힌다.
본 명세서에서 사용하는 "차(car)"라는 용어는 하기에 설명된 캐비티 부분이 연결되는 또는 캐비티 부분을 포함하는 하우징, 캐비넷, 또는 기타 구조이며, 차가 한 위치에서 다른 위치로 레일을 따라 이동할 수 있게하는 1 이상의 휠, 칼라, 슬리브 또는 기타 장치를 포함하는 하우징, 캐비넷, 또는 기타 구조를 의미한다.
본 명세서에서 사용하는 용어 "(메트)아크릴((meth)acrylic)" 및 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴산 및 메타크릴산 유도체, 예컨대 아크릴레이트 및 (메트)아크릴레이트라 칭하는 상응하는 알킬 에스테르를 포함하는 것으로 의미되며, 상기 용어 "(메트)아크릴레이트"는 포괄적인 의미이다.
본 명세서에서 사용하는 "중합체"라는 용어는 제한 없이, 호모중합체(homopolymer), 공중합체, 그라프트(graft) 공중합체, 및 이들의 혼합물 및 조합을 포함하는 개념이다.
달리 특정하지 않는 한, 분자량 값은 적절한 폴리스티렌 표준을 이용한 겔투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정한 것이다. 달리 나타내지 않는 한, 본 명세서에 나타낸 분자량값은 중량평균 분자량(Mw)이다.
본 명세서에서 사용하는 "팽창성 수지 비드"는 미립자 및/또는 비드fmf 몰드 또는 팽창 장치 내에 위치시키고 열을 가했을 때, 발포제의 증발(하기에 기술한 바와 같이)이 미립자 및/또는 비드 내에 셀 구조(cell structure) 및/또는 팽창 셀 구조를 형성하게 하도록 발포제로 함침된 미립자 또는 비드 형태의 중합체 물질을 의미한다. 몰드 내에서 팽창될 경우에는, 미립자 및/또는 비드의 외부 표면이 함께 융합하여 몰드의 형상에 합치하는 중합체 물질의 연속체(continuous mass)를 형성한다.
본 명세서에서 사용하는, "예비-팽창 수지 비드"는 팽창되었으나, 이들의 최 대 팽창 계수까지 팽창되지는 않았으며, 이의 외부표면이 아직 융합되지 않은 팽창성 수지 비드를 말한다. 본 명세서에서 사용하는 용어 "팽창 계수"는 수지 비드의 주어진 중량이 차지하는 부피를 의미하며, 전형적으로 cc/g으로 표현된다. 예비-팽창된 수지 비드는 몰드 내에서 추가로 팽창될 수 있으며, 여기서 예비-팽창된 수지 비드의 외부 표면은 함께 융합하여 몰드의 형상에 부합하는 중합체 물질의 연속체를 형성한다.
본 발명은 밸브 및 게이트의 열림 및 닫힘, 특정 위치에 대하여 레일을 따라 움직이는 차의 움직임, 및 본 발명의 방법 및 장치에 있어서 다양한 단계의 조합 및 시기를 포함한다. 모든 경우에 있어서, 다양한 단계, 제어 및 배치는 수작업으로 수행될 수 있으나, 적절한 센서, 작동기, 릴레이, 피드백 루프(feedback loop), 모터, 공압 장치, 서보(servo), 리졸버(resolver) 및 당해 기술분야에 공지된 유사한 장치와 조화된 미리 프로그램된 마이크로프로세서 및/또는 컴퓨터의 사용을 통해 종종 달성될 수 있다.
본 발명은 팽창된 플라스틱 용기의 몰딩을 제공하는데, 팽창된 용기는 팽창된 플라스틱 물질로 형성된 얇은 벽의 생성물일 수 있다. 본 발명은 또한 일관성있게 레이블링되고 평활한 표면 마감 및 종래의 팽창 플라스틱 용기에서는 가능하지 않았던 수준 및 품질의 완전한 커버 인쇄를 보유하는 용기를 제공한다.
본 명세서에서 사용하는 "일관성있게 레이블링된"이란 용어는 본원에 개시된 방법 및 장치에 의해 생산된 다수의 레이블링된 용기가 상업적 요구를 만족시킬 수 있다는 것을 의미한다. 무명수(absolute number)는 특정한 상업적 요구에 좌우될 수 있으나, 레이블링되지 않은 용기, 즉 레이블의 말단 사이에 의도하지 않은 간극을 보유하거나 레이블이 용기의 베이스 또는 림(rim)에 오버랩된 용기에 기인한 5% 미만, 어떤 경우에는 4%, 다른 경우에는 3% 미만, 어떤 경우에는 2% 미만, 또 다른 경우에는 1% 미만의 불량이 있을 수 있다.
언급한 바와 같이, 본 발명은 인쇄된 레이블 시트가 몰딩 공정 동안에 용기의 외부 표면에 부착되는 것인 레이블링된 용기의 재현가능한 생산을 가능하게 한다. 본 발명의 일 구체예에서, 레이블 시트는 용기와 접촉하는 면에 열 활성화(heat activated adhesive) 접착제를 보유할 수 있고, 용기의 외벽을 한정하는 암형부의 벽에 대하여 직접 몰드 캐비티 내에 위치하는데, 이때 레이블 시트는 팽창 플라스틱 물질에 적층화되고 몰딩 공정 동안에 용기의 외벽에 적층화된다.
특히, 본 발명에 의해 제공되는 레이블링된 용기는 평활한 원주형의 표면을 제공한다. "평활한 원주형 표면"이란 레이블링된 용기의 외벽의 레이블이 레이블의 두 말단이 함께 만나는/또는 오버랩되는 거의 감지불가능한 이음선을 보유하는 것을 의미한다. 종래의 기술에 있어서는, 몰드 레이블링 이후에, 레이블의 양 말단이 함께 만나게 되어 융기된 이음선을 형성했다. 또 다른 경우에는, 레이블의 모서리가 완벽하게 매치되도록 하는 시도가 있었으나, 종종 모서리 사이의 융기된 이음선 또는 간극들이 초래됐다. 본 발명은 레이블 모서리의 임의의 오버랩을 용기의 벽 내로 함입시키고 외부에서 감지하기 어렵게 하여 상기 문제점을 극복한다. 따라서, 어떤 경우에는, 본 발명에 따라 제조된 용기에서 레이블 시트의 모서리로서 이음선이 감지될 수도 있지만, 이음선을 가로지르는 용기의 벽 표면은 매끄럽게 느껴질 것이다. 본 발명의 일 구체예에서, 레이블링된용기의 외측 벽에서 보았을 경우 이음선이 임의의 감지가능한 깊이를 보유한다면, 이음선의 깊이는 1㎛ 이상, 어떤 경우에는 0.5㎛ 이상, 다른 경우에는 0.25㎛이상, 어떤 경우에는 0.1㎛ 이상, 다른 경우에는 0.05㎛ 이상으로서 2㎛를 넘지 않는다. 이러한 구체예에서, 이음선이 존재한다면, 이음선의 깊이는 상기 언급된 임의의 수차 사이의 임의의 값이거나 그 값들 사이에서 다양할 수 있다.
본 발명에 따르면, 팽창된 플라스틱 용기는 유리하게도 레이블 배치 및 몰딩 단계 사이에서 레이블 시트가 이동하게 하여 잘못 레이블링된 용기(불량품의 한 형태)를 초래하는 중력의 힘을 최소화 또는 배제하기 위하여 수평 방향으로 배향된다. 원료 플라스틱 물질을 쿠킹(cooking)하기 위한 스팀이 몰드 캐비티의 수형부 및/또는 암형부에 주입 또는 분사되는데, 상기 수형부 및/또는 암형부는 예열 및 쿠킹 동안 몰드를 가열하는 스팀 및 냉각 동안 냉각액이 교대로 플러싱(flushing)되며, 냉각액은 몰드 캐비티의 내부 및 외부에 인접하여 제공될 수 있다. 또한, 일부분의 스팀은 쿠킹 동안에 캐비티 그 자체를 플러싱하기 위해서 재배향되고 이용될 수 있다.
본 발명의 구체예로서, 레이블링된 팽창 수지 용기의 제조방법은 도 1A-1F에 개설했다. 상기 방법은 레이블 시트(10)를 2편 몰드(18)의 암형부의 내벽에 도포하는 것을 포함한다. 레이블 시트는 레이블 시트를 포함하는 매거진(나타내지 않음)에서 석션플레이트(suction plate)(나타내지 않음)를 수단으로 뽑아낼 수 있는데, 상기 석션플레이트는 진공을 적용하여 레이블 시트(10)를 붙잡고 있다. 석션플레이 트는 레이블 시트(10)를 만드렐(12)의 직접적 상부에 위치시키고 레이블 핑거(나타내지 않음)는 레이블 시트(10)를 만드렐(12) 위치에서 감싸 만드렐이 레이블(22)을 붙잡고 있게 한다.
본 발명의 구체예에서, 도 1A에 나타낸 바와 같이, 상기 방법이 연속적으로 작동하고, 2편 몰드(18)의 수형부(20)는 이에 부착된 레이블링된 용기(24)를 보유하게된다. 리무버(14)를 통해 적용된 진공은 수형부(20)에서 레이블링된 용기(24)를 뽑아내고 리무버와 접촉하는 상태로 진공을 통하여 그 베이스에 의해 붙잡혀있다(도 1B). 이후 수형부(20)가 물러나고 레이블 시트를 보유한 만드렐(12)이 암형부(16)에 위치된다(도 1C). 레이블 시트(10)는 1 이상의 만드렐(12)을 통해 적용된 진공에 의해 제자리에 붙들려있고 레이블 시트(10)는 진공을 중단하고 만드렐(12) 내의 차징핀 및 경우에 따라 만드렐(12)로부터 압축 공기의 "퍼프(puff)"를 적용시켜 레이블 시트(10)에 정전하를 적용함으로써 암형부(16)에 배치된다. 본 발명의 구체예에서, 만드렐(12)은 암형부에 위치할 경우에 고정되어 있지 않다. 암형부(16)에 삽입될 경우에 만드렐(12)의 고정되어 있지 않은 특성은 원하는 만드렐-몰드 배열을 가능하게 하고 종래 기술의 문제점을 극복하는데, 일관성 없는 만드렐-몰드 배열은 바람직하지 않게도 많은 수의 잘못 레이블링된 용기(불량품)를 초래하기 때문이다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 만드렐(12)이 암형부(16)에 삽입되어 있을 경우, 만드렐(12) 상의 레이블 시트와 암형부(16)의 내벽 사이의 간극 또는 공간은 매우 작다. 이러한 구체예에서, 상기 간극은 0.01mm 이상, 어떤 경우에는 0.05mm 이상 및 다른 경우에는 0.1mm 이상일 수 있고, 5mm 이하, 어떤 경우에는 3mm 이하, 다른 경우에는 2mm 이하, 또 다른 경우에는 1mm 이하일 수 있다. 만드렐(12)과 암형부(16)의 내벽 사이의 보다 작은 간극은 암형부(16) 내에 레이블 시트의 보다 정확한 배치를 제공한다. 만드렐(12) 상의 레이블 시트와 암형부(16)의 내벽 사이의 간극 또는 공간은 상기 언급한 값들 중 임의의 값 또는 임의의 값 사이의 범위일 수 있다.
도 1D에 나타낸 바와 같이, 레이블 시트(10)가 위치한 암형부(16)가 만드렐(16)에서 퇴거되고(도 1D) 만드렐(16)은 암형부(16)에 수평으로 대향하는 위치로부터 암형부(16)에서 벗어난 위치로 퇴거되고, 진공이 리무버(14)에서 완화되어 레이블링된 용기(24)가 낙하하게 된다(도 1E).
본 발명의 일 구체예에서, 2편 몰드(18)의 암형부(16) 및 수형부(20)는 암형부(16)가 제거 위치에 있을 때, 수형부(20) 및 암형부(16)가 이격되어 서로 접촉하지 않은 상태로 존재하고, 수형부(20)가 릴리스 위치 또는 확장 위치에 있을 때, 수형부가 암형부(16)와 이격되어 접촉하지 않은 상태로 존재하도록 제작되어 있다.
순차적으로, 2편 몰드(18)의 수형부(20) 및 암형부(16)는 접촉하게 되어 몰드 캐비티를 형성한다(도 1F). 이후, 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드가 몰드 캐비티에 첨가되고 충분한 양의 열이 충분한 시간 동안 몰드 캐비티에 적용되고 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 팽창하게 되어 레이블링된 용기(24)가 형성된다. 열은 전기, 가스 또는 기타 외부 가열 유닛에 의해 적용될 수 있거나, 종종 하기에 설명하는 바와 같이 스팀에 의해 적용될 수 있다. 그 다음, 레이블링된 용기(24)는 냉각되고, 수형부(20)가 암형부(16)와 분리되며, 레이블링된 용기(24)는 수형부(20)와 함께 이동하여 리무버(14)에 의해 제거될 준비가 된다(도 1A).
당해 기술분야에서 숙련된 자(이하 '당업자'라 한다)는 용이하게 알수 있는 바와 같이, 상기 설명된 방법을 수행하는데 이용되는 장치는 다수의 2편 몰드 캐비티(18) 및 이에 상응하는 수의 만드렐(12)을 구비할 수 있다. 2편 몰드 캐비티 및 만드렐의 수평 배열은 암형부(16)에서 레이블 시트(10)의 보다 정확한 배치를 가능하게 하고, 그 결과 잘못 레이블링된 용기에 기인한 불량을 감소시킬 수 있고, 이는 종래의 기술에 비하여 상당히 유리한 효과이다.
레이블 시트(10)는 본 발명의 중요한 양태인데, 레이블 시트는 암형부(16)의 내벽으로 이동시키고 정전기적으로 부착되게 하기 위해 정전하를 유지할 수 있어야만 하기 때문이다. 따라서, 레이블 시트(10)는
제1표면 및 제2표면을 보유하는 전기 절연 기판;
경우에 따라 적어도 일부분의 제1표면상에 배치된 열 민감성 접착제, 및
경우에 따라 레이블 시트의 적어도 일부분의 표면상에 배치된 코팅 및/또는 인쇄 잉크를 함유한다.
본 발명의 구체예에서, 레이블 시트는 경우에 따라 광고 또는 다른 내용을 보유하는 외부 또는 내부 표면을 보유하는 가요성 시트 물질로 제조될 수 있다. 레이블 시트는 용기의 옆벽과 일치하는 부분적 원뿔형으로 접혀질 수 있고 용기의 옆벽의 완전한 높이에 대하여 용기의 원주 주변까지 확장될 수 있는 크기 및 형태일 수 있다.
레이블 시트, 기판 또는 물질은 표면 정전기 전하를 유지할 수 있다. 따라서 레이블 시트, 기판 또는 물질의 표면저항은 1010Ω/sq 이상, 어떤 경우에는 1011Ω/sq 이상, 다른 경우에는 1012Ω/sq 이상, 어떤 경우에는 1013Ω/sq 이상, 및 또 다른 경우에는 1014Ω/sq 이상이다. 레이블 시트, 기판 또는 물질의 표면저항은 레이블 시트와 암형부(16)의 내벽 사이에 더 강하고 더 장시간의 정전기적 인력이 존재하게 할 것이다.
본 발명의 구체예에서, 레이블 시트(10)의 기판은 1종 이상의 열가소성 수지, 셀룰로스계 종이, 및 합성 종이에서 선택된 1종 이상의 물질을 함유한다.
임의의 적절한 열가소성 수지가 이용될 수 있다. 적절한 열가소성 수지에는 폴리올레핀계 수지, 에틸렌 아크릴산 공중합체, 에틸렌-C1-C12 알킬(메트)아크릴레이트 에스테르 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체의 금속염, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지, 폴리아미드 수지, ABS 수지, 및 이들의 조합에서 선택된 1종 이상의 열가소성 수지일 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
임의의 적절한 폴리올레핀계 수지가 이용될 수 있다. 적절한 폴리올레핀계 수지에는 프로필렌 수지, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 직쇄 저밀도 폴리에틸렌(linear low-density polyethylene), 에틸렌-환식 올레핀 공중합 체(ethylene-cyclic olefin copolymer), 프로필렌과 1종 이상의 α-올레핀의 공중합체, 및 이의 조합이 포함될 수 있으나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 이용될 수 있는 적절한 합성 종이에는 수지-코팅 종이, 폴리에스테르, 하기 물질의 비-제한적 예가 관련 부분이 본원에 참고인용된 미국특허 제6,006,594호에 개시되어 있는 상표명 TESLIN® 하에 펜실베니아 피츠버그 소재 피피쥐 인더스트리즈 인크(PPG Industries, Inc.)에서 판매되는 폴리에틸렌 중합체-함유 물질과 같은 미세소공질 물질(microporous material), 델라웨어주 윌밍턴 소재 이.아이. 듀퐁 드 네무어 앤 컴패니(E.I. DuPont de Nemours and Company)에서 입수 가능한 TYVEK® 합성 종이, 미국 뉴욕주 뉴욕 소재 모빌 오일 코포레이션(Mobil Oil Corp.)에서 입수가능한 OPPALYTE®, 관련부분이 본원에 참고인용된 미국특허 제5,244,861호에 열거된 기타 합성 필름, 용융-압출-코팅 종이, 및 그 관련 부분이 본원에 참고인용된 미국특허 제5,853,965호; 제5,866,282호; 제5,874,205호; 제5,888,643호; 제5,888,681호; 제5,888,683호; 및 제5,888,714호에 개시된 것과 같은 2축 배향 지지 적층물(biaxially oriented support laminate)이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 구체예에서, 기판의 용융점은 120℃ 이상, 어떤 경우에는 130℃ 이상, 다른 경우에는 135℃ 이상 및 또 다른 경우에는 140℃ 이상이다. 기판의 용융점은 유리하게는 몰딩 동안의 가공 온도보다 높다.
기판의 두께는 레이블 물질의 유형, 레이블 시트 유래의 바람직한 구조적 지 지체의 양, 및 레이블 시트에 인쇄될 그래픽의 질과 같은 인자에 따라 다양할 수 있다. 따라서, 기판은 10㎛이상, 어떤 경우에는 25㎛ 이상, 및 다른 경우에는 50㎛ 이상일 수 있으며, 1,500㎛ 이하, 어떤 경우에는 1,250㎛ 이하, 다른 경우에는 1,000㎛이하, 어떤 경우에는 750㎛ 이하, 다른 경우에는 500㎛ 이하일 수 있다. 기판의 두께는 상기 언급한 임의의 값 또는 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
적절한 열 민감성 접착제가 본 발명에 이용될 수 있다. 적절한 열 민감성 접착제에는 에틸-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르-아미드 수지, 폴리아미드 수지, 열가소성 엘라스토머, 아크릴 수지, 셀룰로스 수지, 인쇄용 래커(lacquer) 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구체예에서, 레이블의 제1말단이 레이블의 제2말단과 오버랩되어 상기 설명한 바와 같이 이음선을 형성한다. 본 구체예에서, 열 민감성 접착제는 열 민감성 접착제가 제2말단의 오버랩 부분의 상부 표면의 적어도 일부분에 접촉하도록 제1말단의 단지 오버랩 부분의 적어도 일부분의 하부 표면에만 도포될 수 있다.
본 발명에 이용되는 레이블 시트는 전형적으로 용기의 외부 표면에 고품질의 그래픽을 제공하기 위해 이용된다. 따라서, 레이블 시트는 레이블의 표면에 코팅 및/또는 인쇄 잉크를 함유할 수 있다. 레이블 시트가 암형부(16)의 내벽에 접촉하는 표면에 인쇄 또는 코팅되면, 코팅 또는 인쇄 잉크의 성분은 유리하게도 120℃ 이상, 어떤 경우에는 130℃ 이상, 다른 경우에는 135℃ 이상, 및 또 다른 경우에는 140℃ 이상의 용융점 및/또는 연화점을 갖는다. 코팅 또는 잉크의 성분의 용융점 및/또는 연화점이 몰딩 동안의 가공 온도보다 높을 경우에는, 암형부의 내벽에 레이블링된 용기의 스티킹(sticking)이 회피될 수 있다.
레이블 시트가 암형부(16)의 내벽에 접촉하지 않은 상태의 면에 인쇄 또는 코팅될 경우에는, 임의의 적절한 인쇄 잉크 또는 코팅이 이용될 수 있다. 전형적으로, 기판은 투명하고 인쇄 또는 코팅은 기판을 통하여 볼 수 있다. 본 발명의 일 구체예에서, 암형부(16)의 내벽에 접촉하지 않는 면에 인쇄 또는 코팅이 위치될 경우에, 인쇄 및 코팅은 원하는 이미지가 레이블링된 용기 상의 레이블 시트를 통하여 보여질 수 있도록 거울상 이미지일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 레이블 시트 및 레이블 시트 상의 임의의 잉크, 접착제 또는 기타 코팅은 식품과의 직접 및/또는 간접적 접촉에 적절하고, 미국 연방 식품, 약품 및 화장품법(U.S. Federal Food, Drug and Cosmetic Act) 201조, 미연방규제법 시행령 21(U.S. 21 Code of Federal Regulations)(2005), EU 플라스틱 디렉티브, 2002/72/EC(EU Plastics Directive, 2002/72/EC), 유럽의회 종이 및 판지에 대한 규범(CoE Resolution on paper and board), 규범 AP (2002)1, 또는 식품 접촉 물질에 대한 EC 수퍼디렉티브 중 1이상에 합치하는 것이다.
만드렐(12)은 암형부(16)에 레이블 시트(10)를 이동 및 배치하는데 이용된다. 본 발명의 어떤 구체예에서는, 도 2 및 도 3에서 나타내는 바와 같이, 만드렐(12)은 수형부(20)와 유사한 형상 및 규격을 보유하는데, 많은 경우에 수형부는 부분적 원뿔형이다. 그러한 것으로서, 만드렐(12)은 규격 D1을 보유하는 제1베이 스(50); 규격 D1보다 큰 규격 D2를 보유하는 제2베이스; 제1베이스(50) 및 제2베이스(52) 주위에 원주형 및 종방향으로 배치된 만드렐 표면(54); 제1베이스(50)에서 제2베이스(52)까지 만드렐 표면을 따라 배치된 일반적으로 원형인 차징 디프레션(51)내에 배치된 차징핀 채널(57) 내부에 배치된 복수의 차징핀(56); 제1베이스(50)에서 제2베이스(52)까지 만드렐 표면(54)을 따라 배치된 복수의 길이방향의 석션홀(58); 제2베이스(52)에 근접하여 만드렐 표면(54)을 따라 배치된 복수의 원주형 석션홀(59)을 포함할 수 있다. 전형적으로, 만드렐(12) 중 적어도 만드렐 표면(54)은 주위조건에서 변형되지 않는 비-도전성 물질을 포함한다. 석션홀(58 및 59) 및 차징핀(56)을 둘러싸고 있는 디프레션 옆쪽으로, 만드렐 표면(54)은 평활할 수 있다.
길이방향 석션홀(58)은 바람직하게는 만드렐 표면(54)에 대하여 레이블 시트를 단단히 붙잡아 둔다. 원주형 석션홀(59)은 바람직하게는 레이블 시트가 암형부의 내벽에 삽입될 경우에 확실히 적절하게 배치되게하여 궁극적으로 본 발명에 따라 제공되는 레이블링된 용기 상에 적절하게 레이블을 배치하기 위해서 만드렐 표면(54)에 원하는 위치 및 방향으로 레이블 시트를 바람직하게 붙잡아둔다. 따라서, 본 방법 및 장치는 잘못 레이블링된 용기로부터 발생하는 불량을 최소화할 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서는, 도 4, 5 및 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 만드렐(12)이 수형(20)부와 유사한 형상 및 규격을 보유하는데, 많은 경우에 수형부는 부분적 원뿔형이다. 그러한 것으로서, 만드렐은 규격 D1을 보유하는 제1베이 스(50) D1보다 큰 규격 D2를 보유하는 제2베이스(52); 제1베이스(50) 및 제2베이스 주위에 원주형 및 종방향으로 배치된 만드렐 표면(54) 제1베이스(50)에서 제2베이스(52)까지 만드렐 표면(54)을 따라 배치된 일반적으로 사각형의 차징 디프레션(53) 내에 배치된 차징핀 채널(57) 내부의 복수의 차징핀(56); 제1베이스(50)에서 제2베이스(52)까지 만드렐 표면(54)을 따라 길이방향으로 배치된 복수의 레이블 부착용 석션홀(70); 레이블 부착용 석션홀(70)과 이격되어 있고 제1베이스(50)에서 제2베이스(52)까지 만드렐 표면(54)을 따라 길이방향으로 배치된 복수의 레이블 래핑용 석션홀(72) 및 레이블 부착용 석션홀(70)과 대략 대향하는 방향으로 배치되고 제1베이스(50)에서 제2베이스(52)까지 만드렐 표면(54)을 따라 길이방향으로 각각 배치된 복수의 오버랩 석션홀(78 및 80)을 각각 포함하는 제1열(74) 및 제2열(76)을 포함할 수 있다.
레이블 부착용 석션홀(70)은 바람직하게는 레이블 시트가 만드렐(12)에 최초 놓이게 될 경우에 만드렐 표면(54)에 대하여 레이블 시트를 붙잡아둔다. 레이블 래핑용 석션홀(72)은 레이블이 만드렐(12) 둘레에 감싸질 때, 만드렐 표면(54)에 원하는 배치 및 방향으로 레이블 시트를 붙잡고 있다. 오버랩 석션홀(78 및 80)의 제1열(74) 및 제2열(76)은 각각 래핑이 완료될 때에 적절한 배치를 보장한다. 석션 홀(70, 72, 78 및 80)은 레이블이 몰드에 삽입되고 암형부의 내벽에 이동되어 궁극적으로, 본 발명에 따라 제공되는 레이블링된 용기상에 레이블을 적절하게 배치하는 동안 원하는 위치 및 방향으로 레이블을 붙잡게된다. 따라서, 본 방법 및 장치는 잘못 레이블링된 용기에서 초래되는 불량을 최소화할 수 있다. 본 발명의 많은 구체예에 있어서, D1 및 D2는 각각 제1베이스(50) 및 제2베이스(52)의 직경을 나타내며, 상기 베이스들은 원형일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 규격 D1은 적어도 1cm, 어떤 경우에는 1.5cm 이상 및 다른 경우에는 2cm 이상일 수 있으며, 12cm 이하, 어떤 경우에는 10cm 이하, 다른 경우에는 8cm 이하일 수 있다. 규격 D1은 암형부의 내벽 및 원하는 레이블링된 용기의 규격에 좌우될 수 있다. 규격 D1은 상기 언급한 임의의 값일 수 있거나 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 규격 D2는 1.5cm 이상, 어떤 경우에는 2cm 이상, 및 다른 경우에는 2.5cm 이상일 수 있으며, 20cm 이하, 어떤 경우에는 15cm 이하, 다른 경우에는 10cm 이하일 수 있다. 규격 D2는 암형부의 내부 표면 및 원하는 레이블링된 용기의 규격에 좌우될 것이며, 규격 D2보다는 클 것이다. 규격 D2는 상기 언급한 임의의 값일 수 있거나 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
절연물질이 차징핀(56)을 절연하고 차징핀의 합선을 예방할 수만 있다면, 임의의 적절한 비-도전성 물질이 만드렐 표면(54)에 이용될 수 있다. 적절한 물질에는 플루오로중합체(fluoropolymer), 플루오로단량체의 호모중합체 및 공중합체, 올레핀의 호모중합체 및 공중합체, 비닐 방향족 단량체의 호모중합체 및 공중합체, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르-아미드, 비닐 클로라이드의 호모중합체 및 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리옥시메틸렌, 아세탈 폴리옥시메틸렌, 폴리설폰, 세라믹, 나무, 유리, 엘라스토머계 중합체, 이들의 조합 및 상기 열거된 1종 이상의 물질로 코팅된 금속에서 선택된 1종 이상의 물질이 포함될 수 있으나, 이에 국 한되는 것은 아니다.
적절한 플루오로중합체 및 플루오로단량체의 호모중합체 및 공중합체의 비-제한적 예에는 클로로트리플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 디플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 비닐 플루오라이드 및 알킬 사슬에 탄소원자의 개수에 따라 플루오르 개수가 1 내지 20개, 어떤 경우에는 1 내지 15개, 및 다른 경우에는 1 내지 10개인 C1-C12 알킬 (메트)아크릴레이트에서 선택된 1종 이상의 단량체를 함유하는 호모중합체 및 공중합체가 포함된다. 적절한 플루오로중합체의 비-제한적인 예에는 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐 플루오라이드), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 폴리(테트라플루오로에틸렌), 폴리(트리플루오로에틸렌), 일본 도쿄 소재 아사히 글래스 컴패니 리미티드(Asahi Glass Company, Ltd.)에서 입수 가능한 LUMIFLON® 중합체, 미국 펜실배니아 주 필라델피아 소재 아토피나 케미칼즈 인크(Atofinal Chemicals, Inc.)에서 입수 가능한 KYNAR®, 이탈리아 밀란 소재 몬테디슨(Montedison) 그룹의 제휴사인 오지몬트(Ausimont)에서 입수가능한 HYLAR®, 델라웨어 윌밍톤 소재 이.아이. 듀퐁 드 네무어 앤 컴패니에서 입수 가능한 NAFION®, TEFZEL®, 및 TEFLON®, 독일 그로스마이세이드 소재 컨 게엠베하(Kern GmbH)에서 입수가능하 POM-PTFETM 및 네덜란드 디에스엠 아이피 어젯 비이.브이(DSM IP Assets B.V)에서 입수가능한 ARNITE®이 포함된 다.
만드렐 표면(54)은 본 명세서에 설명된 바와 같이 레이블 삽입 공정 동안에 레이블을 지지하기에 충분한 면적을 보유한다. 만드렐 표면(54)은 제1베이스(50), 제2베이스(52) 및 상기 설명한 바와 같은 다양한 석션홀과 차징 디프레션 사이의 공간 가까이에서 레이블을 지지할 수 있다.
차징핀(56)은 전기를 도전시킬 수 있는 금속을 포함하고, 비제한적으로 구리, 철, 은, 알루미늄, 텅스텐, 망간, 니켈, 크롬, 망가닌(manganin), 콘스탄탄(constantan), 니크롬, 및 이들의 조합을 함유할 수 있다. 전기는 파워라인(60)을 이용하여 차징핀(56)으로 이송될 수 있다.
도 4에 나타낸 본 발명의 구체예에서, 차징핀(56)은 차징 앵글(94)을 형성하는 원뿔형 사이드(90 및 92)에 의해 형성되는 지점(88)에서 종료된다. 레이블에 이송되는 전하의 양은 부분적으로 차징 앵글(94)을 다양하게 함으로써 제어될 수 있다. 따라서, 차징 앵글(94)은 적어도 20°, 어떤 경우에는 25°이상, 및 다른 경우에는 30°일 수 있고, 120°이하, 어떤 경우에는 100° 이하, 다른 경우에는 80°이하, 다른 경우에는 60° 이하, 또 다른 경우에는 50°이하일 수 있다. 차징앵글(94)은 레이블에 이송되기에 바람직한 하전량에 따라 결정된다. 차징앵글은 상기 언급한 임의의 값 또는 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
차징 디프레션(53)은 임의의 적절한 형상일 수 있으나, 일반적으로 차징핀(56)에서 레이블까지 적절한 전하를 이송할 수 있는 형상을 갖는다. 따라서, 차징 디프레션(53)은 원형, 계란형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 사다리꼴, 유-평행사변형-유사, 또는 기타 적절한 형상을 보유할 수 있다.
차징 디프레션(53)은 차징핀(56)에서 레이블까지 적절한 전하의 이동을 가능하게 하는 만드렐 표면(54) 안쪽의 깊이까지 확장된다. 따라서, 차징 디프레션(53)의 깊이는 약 0.04 in(1mm) 이상, 어떤 경우에는 약 0.1 in(2.5mm) 이상 및 다른 경우에는 약 0.25 in(6.4mm) 이상일 수 있고, 약 2 in 이하, 어떤 경우에는 약 1.75 in(44.5mm) 이하 및 약 1.5 in(38mm) 이하일 수 있다. 차징 디프레션(53)의 깊이는 차징핀(56)의 원하는 전하량 및 특성에 따라 결정될 수 있다. 차징 디프레션(53)의 깊이는 상기 언급된 임의의 값일 수 있거나 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
만드렐 표면(54)에 형성된 차징 디프레션(53)의 형상의 면적은 적어도 약 0.01 in2(6.5mm2), 어떤 경우에는 약 0.05 in2(32mm2) 이상, 및 다른 경우에는 약 0.1in2(65mm2) 이상일 수 있고, 약 4 in2(2.581mm2) 이하, 어떤 경우에는 약 2in2(1290mm2)이하 및 다른 경우에는 약 1in2(645mm2) 이하일 수 있다. 차징 디프레션(53)의 면적은 차징핀(56)의 원하는 전하량 및 특성에 따라 결정된다. 차징 디프레션(53)의 면적은 상기 언급된 임의의 값 또는 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
도 2에 대하여 언급하면, 진공이 진공라인(62)을 수단으로 하여 만드렐(12)에 적용된다. 길이방향의 진공 밸브(64)가 개방되면, 길이방향 진공채널(66)을 경유하여 길이방향 석션홀(58)을 통해 진공이 적용된다. 원주형 진공 밸브(68)가 개 방되면, 원주형 진공채널(67)을 경유하여 원주형 석션홀(59)을 통해 진공이 적용된다.
도 4, 5 및 6에 대하여 언급하면, 레이블 부착용 석션홀(70)에 대한 진공은 도 2에 나타내 바와 같이 길이방향 진공 채널(66)을 통한 길이방향 석션홀(58)과 유사하게 위치된 레이블 부착용 진공 채널(90)을 통해 제공된다. 래핑 석션홀(72)에 대한 진공은 도 2에 나타낸 바와 같은 원주형 석션 홀(59) 및 원주형 진공채널(67)과 유사하게 래핑 진공 채널(92)을 통해 제공된다. 석션 홀(78 및 80)에 대한 진공은 각각 오버랩 진공 채널(94 및 96)에 의해 제공된다. 전형적으로, 진공 채널(92, 94 및 96)은 동일한 공급원에서 제공되며 동일한 밸브 또는 다른 메커니즘을 통하여 제어되며, 레이블 부착용 진공 채널(90)에 대한 진공은 별도로 공급 및 제어된다.
본 발명의 구체예에서, 진공라인(62) 및 석션홀(58 및 59)은 만드렐(12)에서 암형부(16)의 내벽까지 레이블을 이동시키기 위한 압축공기의 "퍼프(puff)"를 제공하도록 제작될 수 있다. 유사하게도, 진공 채널(90, 92, 94 및 96) 및 석션홀(70, 72, 78 및 80)은 만드렐(12)에서 암형부(16)의 내벽까지 레이블을 이동시키기 위한 압축 공기의 "퍼프"를 제공하도록 제작될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 리무버(14)가 만드렐(12)에 연결될 수 있다(도 2 참조). 이러한 구체예에서, 진공라인(62)은 리무버 채널(72)을 통하여 진공을 적용하는데 이용된다. 리무버 채널(72)을 통해 적용된 진공은 조절밸브(나타내지 않음)에 의해 제어될 수 있다.
진공은 비-제한적인 예로서 진공 펌프 또는 당해 기술분야에 공지된 압축 공기라인에 연결된 벤추리(venturi)를 이용하여 적용될 수 있다.
만드렐은 미국특허 제6,007,759에 개시된 바와 같은 사출몰딩(injection molding) 작업에서 몰드-내 레이블링에 이용되어왔다. 개시된 사출몰딩 만드렐은 외부 표면으로서 가요성 발포성 물질로 구성된 전기적 도전층을 함유한다. 당해 만드렐에 그러한 외부 표면을 이용하면 암형부의 내벽에 일관성이 없고 불량한 레이블 배치가 초래되어 바람직하지 않은데, 이는 발포체 물질이 당해 만드렐이 그러한 것처럼 빈틈이 없는 공차(tolerance) 및 틈(clearance)을 제공하는 정확한 측정값에 맞추어질 수 없기 때문이다. 추가적으로, 발포성 물질의 두께는 마모때문에 사용하면서 감소되고, 이는 추가적으로 일관되지 않은 레이블 배치를 초래한다.
상기 지적한 바와 같이, 만드렐(12)은 레이블 시트(10)를 암형부(16)의 내벽에 이송 및 배치하는데 이용된다. 일단 레이블 시트(10)가 배치되면, 2편 몰드(18)의 암형부(16) 및 수형부(20)는 레이블링된 용기(24)를 제조하는데 이용될 수 있다. 따라서, 팽창된 플라스틱 용기를 몰딩하기 위한 2편 몰드 도구(18)는, 몰드 캐비티에 인접하고 나아가 용기의 옆벽(들)을 한정하는 캐비티의 적어도 그 부분에 인접한 수형부 및/또는 암형부 중 적어도 하나 내에 가열 및/또는 냉각 유체를 위한 적어도 하나의 캐비티, 가열/냉각 캐비티에 스팀을 공급하기 위한 도관 수단, 및 스팀이 몰드 캐비티에 주입되는 통로 수단을 포함하는 용기를 한정하는 몰드캐비티를 형성하기 위해 조립되는 수형부(20) 및 암형부(16)를 포함한다.
본 발명에 있어서, 레이블링된 용기(24)는 용기의 마우스(mouth) 및 베이스 를 평편한 형태로 하여 수평 방향으로 몰딩되고, 플라스틱 물질을 쿠킹하기 위한 스팀은 용기의 베이스에 인접한 몰드 중 적어도 베이스 말단(수형부)에서 분사된다. 2편 몰드 기구(18)는 코어 섹션(core section) 및 외곽 쉘(shell) 내에서 캐비티를 가열/냉각하기 위해 코어 섹션의 바로 위에 들어맞는 외곽 쉘을 포함하는 수형부(20)를 포함할 수 있다. 쉘의 외부 표면은 용기의 내부 표면을 몰딩하고 가열/냉각 캐비티는 실질적으로 쉘과 동일한 공간에 펼쳐질 수 있다. 수형부(20)는 암형부(16)와 협동하며, 내벽을 따라 배치된 레이블 시트(10)는 몰드 캐비티를 한정하는 수형부 바로 위에서 조립된다. 암형부(16)는 레이블 시트에 대하여 용기의 외벽을 몰딩하는 내부 암형 쉘, 및 상기 암형 쉘과 함께 및 몰드 캐비티의 외곽 주위로 실질적으로 동일공간으로 확장되는 가열/냉각 캐비티를 제공하기 위해 암형 쉘의 외곽 바로 위에 들어맞는 몰드 부재를 포함할 수 있다. 적절한 도관이 가열/냉각 캐비티에 플러싱 스팀(flushing steam) 또는 냉각액을 공급하도록 배열되어 있다. 도관 중 하나는 몰딩 물질을 쿠킹하기 위해 스팀이 몰드로 분사되게하기 위하여 몰드 캐비티의 말단과 연결된 통로 수단과 제1밸브 수단의 제어 하에 연결될 수 있다.
본 발명에서 이용되는 몰드 캐비티의 구체예는 도 7에 도시되어 있다. 본 발명에 따라 레이블링된 용기를 생산하기 위한 2편 몰드 기구(110)는 용기의 베이스 및 마우스를 수평으로 배향하여 용기를 몰딩한다. 기구는 조립되어 용기가 몰딩될 몰드 캐비티를 형성하는 수형부(112) 및 암형부(114)를 포함한다. 수형부(112)는 코어섹션(119), 및 외곽 쉘과 코어섹션 사이에 가열/냉각 캐비티(121)를 남겨두기 위하여 코어 섹션 바로 위에 들어맞는 외곽 쉘(120)을 보유한다. 외곽 쉘의 외부 표면은 용기의 베이스 및 옆벽의 내부 표면을 위한 몰딩 표면을 형성하고, 가열/냉각 캐비티(121)는 몰드 캐비티의 베이스 및 옆벽과 실질적으로 동일 공간에 펼쳐진다. 암형부(114)는 용기의 베이스 및 옆벽의 외부 표면을 몰딩하는 내부 암형 쉘 및 암형 쉘 과 탑 몰드 부재(top mold member) 사이에 가열/냉각 캐비티(124)를 제공하기 위해 암형 쉘의 외곽에 들어맞는 탑 몰드 부재(123)를 포함한다. 이러한 외부 가열/냉각 캐비티는 몰드 캐비티의 베이스 및 옆벽과 실질적으로 동일한 공간으로 확장된다. 본 발명의 일 구체예에서, 암형 쉘(122)의 몰딩 표면은 평활하다.
수형부(112)의 코어섹션은 몰드 기구의 단부에서 기계 스크류(116)에 의해 함께 고정되고 암형부(114)의 내부 암형 쉘 및 몰드 부재는 기계 스크류(117)에 의해 함께 고정될 수 있다. O-링 시일(seal)(138)이 적절한 위치에서 몰드 부분의 부품들 사이에 배치되어 부품들을 함께 봉인한다.
암형부(119)를 통해 중앙으로 확장하여 암형부의 좌측 단부에 인접한 위치는 예열 또는 쿠킹 동안 몰드를 가열하기 위한 플러싱 스팀 또는 몰드를 냉각하기 위한 냉각액이 내부 캐비티(121)에 교차적으로 공급되는 중앙 도관(125)이다. 플러싱 스팀 또는 냉각액은 기계 스크류(113)에 의해, 수형부와 결합될 수 있고 O-링 시일(seal)(111)에 의해 도관에 봉인될 수 있는 파이프(115)에 의해 도관(125)까지 운반된다. 스팀 또는 액체는 몰드 기구의 우측 단부에 인접한 고리형의 배출구(126)를 통해 캐비티(121)를 빠져나간다. 몰드 기구의 좌측 단부에서, 도관은 외곽 쉘(120)의 외부 표면에서 고리형의 홈(나타내지 않음)을 통해서 몰드 캐비 티(118)와 연결되는 통로(128)에 직경방향으로 배치된 밸브 포트(127)를 통하여 연결된다. 밸브 포트(127)는 도관(125)의 좌측 단부에 배치된 스프링 장착 밸브 부재(130)에 의해 제어될 수 있고, 도관을 통해서 적절한 공압 발동 메커니즘으로 추진시키는 중공 밸브로드(hollow valve rod)(131)에 의해 발동될 수 있다. 밸브 부재(130)는 압축 공기가 로드, 밸브 부재 및 통로(128)를 통하여 몰드 캐비티로 공급되어 몰딩 사이클의 종료시에 몰드 캐비티(118)에서 몰딩된 용기를 배출하는 것을 보조하도록 중공 발동 로드(131)에 연결된 축 통로(132)를 보유한다.
플러싱 스팀 및 냉각액은 외부 가열/냉각 캐비티(124)에 탑 몰드 부재(123) 내에 포트(135)를 통하여 교차적으로 공급되며, 상기 포트는 적절한 공급 도관(나타내지 않음)으로 연결된다. 스팀 및 액체는 고리형의 배출구(136) 및 몰드 캐비티의 우측 단부에 인접한 고리형의 매니폴드(137)를 통하여 캐비티로부터 배출된다.
하기에 기술될 것인 용기를 위한 적절한 몰드 물질의 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드는 탑 몰드 부재에 결속되고 몰드 캐비티(118)와 연결된 내부 암형 쉘(122)내의 깔대기 모양의 포트(140)와 연결된 결합유닛(나타내지 않음)에 의해 탑 몰드 부재(123)에 결합되는 도관(나타내지 않음)을 통하여 몰드 캐비티에 공급될 수 있다. 몰드 캐비티(118)에 대한 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드의 운반은 또한 포트(140)에 결합된 공기 노즐(나타내지 않음)을 통한 압축 공기의 공급에 의해 보조될 수 있다. 또한, 압축 공기는 암형부(114) 및 수형부(112)가 리무버(14)에 의한 기구로부터의 제거에 준비가 되는 수형부(112)에 몰딩된 용기를 보유하기 위해서 몰딩 사이클의 종료시에 분리될 경우에 노즐로 공급될 수 있다.
용기를 몰딩하기 위해서, 암형부(114)는 도 7에 나타낸 바와 같이 수형부(112)에 조립되며, 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드는 암형 쉘(122) 내의 깔대기 모양의 포트(140)를 통해 몰드 캐비티(118)로 주입된다. 몰드 캐비티가 채워지게 되면, 스팀으로 내부 및 외부 캐비티(121 및 124)를 플러싱하기 위해 도관(125) 및 포트(135)를 통해 스팀이 분사될 수 있으며, 이로써 몰드가 가열된다. 몰딩 사이클의 적절한 시기에, 공압으로 작동되는 밸브 로드(131)가 발동되어 밸브 부재(130)를 퇴거시키고 스팀이 포트(127), 통로(128) 및 고리형의 홈(129)을 통하여 몰드 캐비티(118)에 진입하게 함으로써 몰드 캐비티 내의 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드를 쿠킹하게된다.
쿠킹 사이클의 종료시에, 밸브 부재(127)가 닫히고 몰드 기구 및 몰딩된 용기를 냉각하기 위하여 냉각액이 도관(125) 및 포트(135)를 통해 가열/냉각 캐비티(121 및 124)로 공급되며, 이후 수형부(112) 및 암형부(114)가 분리되고, 공기를 몰딩된 컵에 불어넣고 수형부(112)에서 컵의 배출을 촉진하기 위해서 압축공기가 밸브 로드(131) 및 밸브 부재(130)를 통하여 통로(128)로 공급된다.
본 발명에 이용되는 몰드 캐비티의 추가적 구체예를 도 8에 나타냈다. 본 발명에 따라 레이블링된 용기를 생산하기 위한 2편 몰드 기구(150)는 용기의 베이스 및 마우스가 수평으로 배향되게 하여 용기를 몰딩한다. 이 기구는 조립되어 몰딩될 용기를 위한 몰드 캐비티(158)를 형성하는 수형부(152) 및 암형부(154)를 포함한다. 수형부(152)는 고체일 수 있거나 중공부(hollow portion)를 포함할 수 있는 코어섹션(159), 및 외곽 쉘과 코어섹션 사이에 가열/냉각 캐비티(161)를 남겨두기 위 해서 코어섹션 바로 위에 들어맞는 외곽 쉘(160)을 보유한다. 외곽 쉘의 외부 표면은 용기의 베이스 및 옆벽의 내부 표면을 위한 몰딩 표면을 형성하고, 가열/냉각 캐비티(161)는 몰드 캐비티의 베이스 및 옆벽과 실질적으로 동일한 공간으로 확장된다. 암형부(154)는 용기의 베이스 및 옆벽의 외부 표면을 몰딩하는 내부 암형 쉘(162) 및 암형 쉘과 탑 몰드 부재 사이에 가열/냉각 캐비티(164)를 제공하기 위해 암형 쉘의 외곽 바로 위에 들어맞는 탑 몰드 부재(163)를 포함한다. 이러한 외곽 가열/냉각 캐비티는 몰드 캐비티의 베이스 및 옆벽과 실질적으로 동일한 공간으로 확장된다. 본 발명의 일 구체예에서, 암형 쉘(162)의 몰딩 표면은 평활하다.
수형부(152)의 코어섹션 및 외곽 쉘은 볼트(166)에 의해 몰드의 단부에서 함께 고정될 수 있으며 수형부(154)의 내부 암형 쉘 및 몰드 부재는 볼트(167)에 의해 함께 고정된다. O-링 시일(168)은 적절한 위치에서 몰드 부분의 부품들 사이에 배치되어 부품을 함께 봉인할 수 있다.
수형부(152)의 코어섹션(169)을 통해 중앙으로 확장하여 수형부의 코어섹션의 좌측 단부에 인접한 위치는 예열 또는 쿠킹 동안 몰드를 가열하기 위한 플러싱 스팀 또는 몰드를 냉각하기 위한 냉각액이 내부 캐비티(161)에 교차적으로 공급되는 중앙 도관(165)이다. 플러싱 스팀 또는 냉각액은 기계 스크류에 의해 수형부와 결합될 수 있고 O-링 시일(151)에 의해 도관에 봉인될 수 있는 파이프(155)에 의해 도관(165)까지 운반된다. 스팀 또는 액체는 몰드 기구의 우측 단부에 인접한 고리형의 배출구(156)를 통해 캐비티(161)를 빠져나간다. 몰드 기구의 좌측 단부에서, 도관(165)은 외곽 쉘(160)의 좌측 위치에서 고리형의 홈(168)을 통해서 몰드 캐비 티(158)와 연결되는 통로(168)에 직경방향으로 배치된 밸브 포트(157)를 통하여 연결된다. 이러한 구체예에서, 고리형의 홈(168)은 몰드 캐비티(158)의 밸브 포트(157)와 베이스 말단(180) 사이에 위치된다. 상기 밸브 포트(157)는 도관(165)의 좌측 단부에 배치된 스프링 장착 밸브 부재(170)에 의해 제어될 수 있고, 도관을 통하여 적절한 공압 발동 메커니즘으로 추진시키는 중공 밸브 로드(171)에 의해 발동될 수 있다. 밸브 부재(170)는 스팀이 로드, 밸브 부재 및 쿡 리드(cook lid)(167)를 통하여 몰딩 사이클 동안 몰드 캐비티로 공급되어 추가적인 열을 제공하도록 중공 밸브 또는 발동 로드(171)에 연결된 축 통로(나타내지 않음)를 보유한다.
플러싱 스팀 및 냉각액은 암형부(154)의 좌측 단부에 포트(175)를 통하여 외부 가열/냉각 캐비티(164)에 교차적으로 공급되며, 상기 포트(175)는 적절한 공급 도관(나타내지 않음)으로 연결된다. 스팀 및 액체는 몰드 캐비티의 우측 단부에 인접한 고리형의 매니폴드(177)를 통하여 캐비티로부터 배출된다.
몰딩 사이클의 종료 시에, 몰딩된 컵에 공기를 주입하고 수형부(152)로부터 컵의 배출을 촉진하기 위해 압축공기가 통로(190)를 통해 공급될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 설명한 바와 같이 스팀의 형태로 공급될 수 있는 열은 수형부에서 가열 사이클에 적용되는 열과는 독립적으로 암형부의 가열 사이클에 적용될 수 있다.
하기에 기술될 것인 용기를 위한 적절한 몰드 물질의 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드는 암형부(154) 첨부되고 몰드 캐비티(158)와 연결된 내부 암형 쉘(162)내의 깔대기 모양의 포트(180)와 연결된 결합유닛(나타내지 않음)에 의해 암형부(154)의 좌측에 결합되는 도관(나타내지 않음)을 통하여 몰드 캐비티에 공급될 수 있다. 몰드 캐비티(158)에 대한 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드의 운반은 또한 포트(180)에 결합된 공기 노즐(나타내지 않음)을 통한 압축공기의 공급에 의해 보조될 수 있다. 또한, 압축 공기는 리무버(14)에 의한 기구로부터 제거될 준비가 된 수형부(152)에 몰딩된 용기를 보유하기 위해서 몰딩 사이클의 종료시에 암형부(154) 및 수형부(152)가 분리될 경우에 노즐로 공급될 수 있다.
용기를 몰딩하기 위해서, 암형부(154)는 도 8에 나타낸 바와 같이 수형부(152)에 조립되며, 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드는 암형부(154) 내의 깔대기 모양의 포트(180)를 통해 몰드 캐비티(158)로 주입된다. 몰드 캐비티가 채워지게 되면, 스팀으로 내부 및 외부 캐비티(161 및 164)를 플러싱하기 위해 도관(165) 및 포트(175)를 통해 스팀이 분사될 수 있으며, 이로써 몰드가 가열된다. 몰딩 사이클의 적절한 시기에, 공압으로 작동되는 밸브 로드(171)가 발동되어 밸브 부재(170)를 퇴거시키고 스팀이 포트(157), 통로(168) 및 고리형의 홈을 통하여 몰드 캐비티(158)에 진입하게 함으로써 몰드 캐비티 내의 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드를 쿠킹하게된다.
쿠킹 사이클의 종료시에, 밸브 부재(157)가 닫히고 몰드 기구 및 몰딩된 용기를 냉각하기 위하여 냉각액이 도관(155) 및 포트를 통해 가열/냉각 캐비티(161 및 164)로 공급되며, 이후 수형부(152) 및 암형부(154)가 분리되고, 공기를 몰딩된 컵에 불어넣고 수형부(152)에서 컵의 배출을 촉진하기 위해서 압축 공기가 밸브 로 드(171) 및 밸브 부재(170)를 통하여 통로(168)로 공급된다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 설명한 바와 같이 스팀의 형태로 공급될 수 있는 열은 수형부의 가열 사이클에서 적용된 열과는 독립적으로 암형부의 가열 사이클에서 적용될 수 있다.
본 발명의 추가적인 구체예들은 상기 설명한 수형부(20), 암형부(16) 및 만드렐(12)/리무버(14) 및 몰딩 사이클 사이의 공동작용을 제공한다. 수형부(20) 및 암형부(16)가 결합하여 도 1F에 나타낸 바와 같이 몰드(18)를 형성하면, 몰딩 사이클이 시작된다. 도 7에 대하여 언급하면(도 8에 나타낸 2편 몰드를 이용하여 동일한 단계가 수행될 수 있다), 몰딩 사이클의 제1단계는 몰드 캐비티에 팽창성 또는 예비-팽창된 수지 비드를 첨가하는 단계를 포함한다. 이후, 휴지시기(dwell period)가 개시될 수 있으며, 이때 스팀이 상기 설명한 바와 같이 암형부(16) 및 수형부(20)에 적용될 수 있다. 휴지 시간은 2초 이상, 어떤 경우에는 3초 이상 및 다른 경우에는 5초 이상일 수 있고, 60초 이하, 어떤 경우에는 45초 이하, 다른 경우에는 30초 이하일 수 있으며, 상기 언급된 임의의 길이의 시간 또는 임의의 길이의 시간 사이의 범위일 수 있다.
휴지시기에 이어서, 쿠킹시기(cook period)가 수행될 수 있는데, 이 시기에는 상기 설명한 바와 같이 스팀이 몰드 캐비티에 진입한다. 쿠킹시기는 5초 이상, 어떤 경우에는 7초 이상 및 다른 경우에는 10초 이상일 수 있고, 60초 이하, 어떤 경우에는 45초 이하 및 다른 경우에는 30초 이하일 수 있으며, 상기 언급된 임의의 길이의 시간 또는 임의의 길이의 시간 사이의 범위일 수 있다.
쿠킹시기에 이어서, 냉각시기가 수행될 수 있는데, 이때에는 상기 설명한 바와 같이 암형부(16) 및 수형부(20)를 통하여 물이 플러싱된다. 냉각시기는 5초 이상, 어떤 경우에는 10초 이상 및 다른 경우에는 15초 이상일 수 있고, 60초 이하, 어떤 경우에는 45초 이하, 및 다른 경우에는 30초 이하일 수 있으며, 상기 언급된 임의의 길이의 시간 또는 임의의 길이의 시간 사이의 범위일 수 있다.
도 1A에서 도 1E까지 묘사된 단계가 수행되는 동안에 냉각수는 암형부(16) 및 수형부(20)를 통하여 계속 흐를 수 있다. 전형적으로, 냉각수의 흐름은 도 1C, 1D 또는 1E에 나타낸 단계 후에 중단될 수 있다. 수형부를 냉각하게 되면 레이블링된 용기(24)가 더 쉽게 제거된다(암형부에 대한 임의의 부착을 방지하는데 도움이 됨).
이후, 레이블링된 용기(24)는 전형적으로 몰딩된 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 함유할 수 있으며, 몰딩된 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 밀도는 0.5 lb/ft3 이상, 어떤 경우에는 1 lb/ft3 이상, 다른 경우에는 1.5 lb/ft3 이상, 어떤 경우에는 2 lb/ft3 이상일 수 있으며, 12 lb/ft3 이하, 어떤 경우에는 10 lb/ft3 이하, 다른 경우에는 8 lb/ft3 이하일 수 있다. 몰딩된 팽창성 수지비드 또는 예비팽창된 수지 비드의 밀도는 상기 언급된 임의의 값 또는 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
일반적으로, 팽창성 수지 비드는 단량체 혼합물을 수성 시스템에 분산시키는 단계; 자유 라디칼 중합 개시제의 존재 하에 단량체 혼합물을 중합하는 단계; 수지 비드를 선별하여 바람직하지 않은 규격을 보유한 비드를 제거하는 단계; 및 수지 비드를 발포제로 함침시키는 단계에 의해 제조된다.
임의의 적절한 팽창성 수지 비드 도는 예비-팽창된 수지 비드가 본 발명에 이용될 수 있다. 적절한 수지 비드에는 몰드 내에서 공급 채널을 막히게 함이 없이 본원에 설명된 바와 같은 2편 몰드에 팽창성 및/또는 예비-팽창된 비드가 공급될 수 있는 크기를 보유하고, 본 명세서에서 설명한 바와 같이 함께 팽창 및 융합하여 몰딩된 용기를 형성할 수 있는 비드가 포함된다. 적절한 팽창성 수지 비드에는 비닐 방향족 단량체의 호모중합체; 적어도 하나의 비닐 방향족 단량체와 1 이상의 디비닐벤젠, 공액 디엔, 알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, 올레핀 및/또는 말레산 무수물의 공중합체; 폴리올레핀; 폴리카보네이트; 폴리에스테르; 폴리아미드; 천연고무; 합성고무; 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다.
적절한 비닐 방향족 단량체에는 스티렌, 이소프로필스티렌, 알파-메틸스티렌, 뉴클리어(nuclear) 메틸스티렌, 클로로스티렌, tert-부틸스티렌이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 구체예에서, 비닐 방향족 단량체는 1 이상의 다른 단량체, 비-제한적 예로서 디비닐벤젠, 공액디엔(비-제한적 예로서 부타디엔,이소프렌, 1,3-헥사디엔 및 2,4-헥사디엔), 알킬 메타크릴레이트, 알킬 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 및 말레산 무수물과 공중합될 수 있으며, 이때 비닐 방향족 단량체는 공중합체의 중량대비 적어도 50중량%로 존재한다. 본 발명의 많은 구체예들에서, 스티렌계 중합체, 특히 폴리스티렌이 이용되나, 다른 적절한 중합체, 예컨대 폴리올레핀(예, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌), 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 옥사이드 및 이들의 혼합물이 이용될 수 있다.
본 발명의 특정 구체예에서, 팽창성 수지 비드에는 팽창성 폴리스티렌(EPS) 입자가 포함된다.
본 발명에서, 수지 비드는 현탁화 공정에서의 중합화를 통해 형성되며, 이로부터 본질적으로 구형의 수지 비드가 생산된다. 이러한 비드는 팽창된 중합체 용기를 제조하기 위한 수지 비드로서 유용하다. 그러나, 적절한 규격의 수지 비드 섹션으로 규격화된 입자로 압출 및 절단되는 용액 및 벌크 중합 기법에서 유래한 중합체도 또한 이용될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 언급된 중합체 중 임의의 중합체를 함유하는 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 평균입자크기는 적어도 10㎛, 어떤 경우에는 25㎛, 다른 경우에는 50㎛ 이상, 다른 경우에는 75㎛ 이상, 어떤 경우에는 100㎛ 이상 및 다른 경우에는 150㎛ 이상이다. 또한, 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 평균입자크기는 600㎛이하, 어떤 경우에는 550㎛이하, 다른 경우에는 500㎛ 이하, 어떤 경우에는 450㎛, 다른 경우에는 400㎛ 이하, 어떤 경우에는 350㎛ 이하일 수 있다. 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 최대 평균크기는 본 명세서에서 설명한 바와 같이 몰드로 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드의 공급을 가능하게 하는 2-편 몰드의 규격에 제한을 받을 것이다. 이러한 구체예에서 사용된 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 크기는 상기 언급된 임의의 값 또는 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 수평균입자크기 및 크기분포는 중량평균값을 제공할 수 있는 앙각 광산란법(low angle light sputtering)을 이용하여 측정할 수 있다. 비-제한적 예로서, 일본 교토 소재 호리바 리미티드(Horiba Ltd.)에서 입수 가능한 모델 LA-910 레이저 회절 입자 크기 분석기가 이용될 수 있다.
본 발명의 구체예에, 수지 비드 내 중합체의 중량평균 분자량(Mw)은 25,000 이상, 어떤 경우에는 50,000 이상, 및 다른 경우에는 75,000 이상일 수 있고, Mw는 1,000,000 이하, 어떤 경우에는 750,000 이하 및 다른 경우에는 500,000 이하일 수 있다. 수지 비드 내 중합체의 중량평균 분자량은 상기 언급된 임의의 값 또는 임의의 값들 사이의 범위일 수 있다.
본 발명의 일구체예에서, 중합 후에, 수지 비드는 분리되고 건조되며 이후, 수성 시스템에 현탁화된다. 본 명세서에서 사용하는 "수성 시스템"이란 용액 매질 및/또는 연속상(continuous phase)으로서 적어도 50중량%의 물을 함유하는 용액 또는 혼합물을 의미한다. 분산 보조제, 비이온성 계면활성제 및/또는 왁스가 또한 수성 시스템에 첨가될 수 있다. 수지 비드가 수성 시스템에 분산되면, 1종 이상의 발포제가 첨가될 수 있다.
팽창성 열가소성 입자 또는 수지 비드는 경우에 따라 임의의 종래 방법을 이용하여 적절한 발포제로 함침될 수 있다. 비-제한적 예로서, 함침은 중합체의 중합 동안 수성 현탁액에 발포제를 첨가함으로써, 또는 선택적으로 미국특허 제2,983,692호에 교시된 바와 같이 수성 매질 내에 입자 또는 수지 비드를 재현탁화 한 후 발포제를 혼입시킴으로써 달성될 수 있다. 임의의 기체 물질 또는 가열시에 기체를 생성하는 물질이 발포제로서 이용될 수 있다. 종래의 발포제에는 분자 내에 탄소수가 4 내지 6개인 지방족 탄화수소, 예컨대 부탄, 펜탄, 헥산, 및 할로겐화 탄화수소, 예컨대 CFC 및 HCFC가 포함되며, 이들은 선택된 중합체의 연화점 이하의 온도에서 비등한다. 이들 지방족 탄화수소 발포제의 혼합물도 또한 이용될 수 있다.
대안적으로, 물이 상기 지방족 탄화수소 발포제와 혼합될 수 있거나, 미국특허 제6,127,439호; 6,160,027호; 및 제6,242,540호에 교시된 바와 같이 물이 유일한 발포제로서 이용될 수 있으며, 상기 특허에서는 물-보유제가 이용된다. 발포제로서 이용하기 위한 물의 중량%는 1 내지 20중량% 범위일 수 있다. 미국특허 제6,127,439호, 제6,160,027호 및 제6,242,540호의 내용은 본원에 참고인용되어 있다.
본 발명의 구체예에서, 발포제에는 질소, 육플루오르화황(SF6), 아르곤, 이산화탄소, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄(HFC-134), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 디플루오로메탄(HFC-32), 1,1-디플루오로에탄(HFC-152a), 펜타플루오로에탄(HFC-125), 플루오로에탄(HFC-161) 및 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a), 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄, 헥산, 아조디카르보나미드(azodicarbonamide), 아조디이소부티로-니트릴, 벤젠설포닐하이드라자이 드(benzenesulfonylhydrazide), 4,4-옥시벤젠 설포닐-세미카바자이드(4,4-oxybenzene sulfonyl-semicarbazide), p-톨루엔 설포닐 세미-카바자이드, 바륨 아조디카르복실레이트, N,N'-디메틸-N,N'-디니트로소테레프탈아미드, 트리하이드라지노 트리아진, 시트르산 및 중탄산나트륨의 혼합물, 및 이들의 조합에서 선택된 1종 이상이 포함될 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드 내에 발포제는 수지 비드의 중량을 기초로 14중량% 미만, 어떤 경우에는 6중량% 미만, 어떤 경우에는 약 2중량% 내지 약 5중량% 범위, 및 다른 경우에는 약 2.5중량% 내지 약 3.5중량% 범위의 농도로 존재할 수 있다.
임의의 적절한 분산 보조제가 본 발명에 이용될 수 있다. 적절한 분산 보조제는 수지 비드가 수성 시스템에 분산될 경우에 함께 접착하는 것을 방지한다. 적절한 분산 보조제의 예에는 인산삼칼슘(tricalcium phosphate), 산화아연, 벤토나이트, 탈크(talc), 카올린, 탄산 마그네슘, 산화 알루미늄 및 이의 유사체와 같은 미세하게 분쇄된 불수용성 무기물질뿐만 아니라, 폴리비닐 알콜, 알킬 아릴 설포네이트, 하이드록시에틸 셀룰로스, 폴리아크릴산, 메틸 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 및 이의 유사체와 같은 수용성 중합체, 나트륨 도데실벤젠-설포네이트와 같은 나트륨 직쇄 알킬 벤젠 설포네이트(sodium linear alkylbenzene sulfonate) 및 이들의 조합이 포함되나, 이에 국한되는 것은 아니다. 본 발명의 일 구체예에서, 분산 보조제에는 나트륨 직쇄 알킬벤젠 설포네이트과 함께 인산삼칼슘이 포함된다. 필요한 분산 보조제의 양은 많은 인자에 따라 다양할 수 있지만, 일반적으로 수지 비드 100중량부 당 약 0.01중량부 이상, 어떤 경우에는 약 0.05중량부 이상, 다른 경우에는 약 0.1중량부 이상일 수 있으며, 수지 비드 100중량부 당 약 2중량부 이하, 어떤 경우에는 약 1중량부 이하, 다른 경우에는 약 0.75중량부 이하일 수 있다. 분산 보조제의 양은 상기 언급된 임의의 값일 수 있거나, 상기 값들 사이의 범위일 수 있다.
5 유닛 이하의 불포화결합를 보유한 C8 내지 C32 직쇄 또는 분지쇄, 비-제한적 예로서 올레이트, 스테아레이트, 모노라우레이트 및 모노스테아레이트와 같은 소르비탄 지방산 에스테르의 폴리알킬렌 유도체, 산화에틸렌/산화프로필렌 블록공중합체와 같은 1종 이상의 비-이온성 계면활성제가 포함될 수 있고, 또는 바람직하다면 기타 비-이온성 또는 음이온성 계면활성제가 첨가될 수 있다. 본 발명의 구체예에서, 계면활성제의 양은 수지 비드 100중량부 당 약 0.01중량부 이상, 어떤 경우에는 약 0.05중량부 이상, 및 다른 경우에는 약 0.1중량부 이상일 수 있고, 수지 비드 100중량부 당 약 2중량부 이하, 어떤 경우에는 약 1중량부 이하, 및 다른 경우에는 약 0.75중량부 이하일 수 있다. 계면활성제의 양은 상기 언급된 임의의 값일 수 있거나 상기 값들 사이의 범위일 수 있다. 본 발명의 구체예에서, 상기 언급된 폴리알킬렌 함유 계면활성제의 HLB는 적어도 8, 어떤 경우에는 10 이상 및 다른 경우에는 12 이상일 수 있고, 22 이하, 어떤 경우에는 20 이하 및 다른 경우에는 18 이하일 수 있다. 폴리옥시알킬렌 함유 계면활성제의 HLB는 상기 언급된 임의의 값일 수 있거나 상기 값들 사이의 범위일 수 있다. 비-이온성 계면활성제가 팽창성 수지 비드 내에 미세한 셀 구조의 형성에 도움을 줄 수 있다.
본 발명에 이용되는 왁스는 대기압 하, 20℃ 이하에서, 어떤 경우에는 25℃ 이하에서, 다른 경우에는 30℃ 이하에서 고체이고, 대기압 하, 125℃ 이상에서, 어떤 경우에는 150℃ 이상에서, 및 다른 경우에는 200℃ 이상에서 액체이다. 본 발명에 이용되는 왁스의 물성은 팽창성 수지 비드 내에 미세한 셀 구조의 형성에 도움을 주도록 선택된다.
본 발명의 일 구체예에서, 왁스는 천연 및/또는 합성 왁스에서 선택된다. 그러한 것으로서, 본 발명에 이용되는 왁스는 이들이 상기 설명한 바와 같이 액체 및 고체 온도의 조합을 만족하기만 한다면, C10 내지 C32, 어떤 경우에는 C12 내지 C32, 어떤 경우에는 C14 내지 C32, 및 다른 경우에는 C16 내지 C32의 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬, 알케닐, 아릴, 알카릴, 또는 아르알킬 알콜; C10 내지 C32, 어떤 경우에는 C12 내지 C32, 어떤 경우에는 C14 내지 C32, 및 다른 경우에는 C16 내지 C32의 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬, 알케닐, 아릴, 알카릴, 또는 아르알킬 카르복시산 및/또는 이들에 상응하는 암모늄 및 금속염 또는 C1 내지 C32, 어떤 경우에는 C12 내지 C32, 어떤 경우에는 C14 내지 C32, 및 다른 경우에는 C16 내지 C32의 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬, 알케닐, 아릴, 알카릴, 또는 아르알킬 에스테르; C10 내지 C32, 어떤 경우에는 C12 내지 C32, 어떤 경우에는 C14 내지 C32, 및 다른 경우에는 C16 내지 C32의 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬, 알케닐, 아릴, 알카릴, 또는 아르알킬 탄화수소; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리에스테르; 폴리에테르; 및 이들의 조합에서 선택된 1종 이상의 물질일 수 있다.
폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 및 폴리에테르 왁스의 분자량(Mw)은 이들의 상기 정의된 액체 및 고체 온도의 조합을 만족시키는 한, 약 1,000 내지 약 100,000일 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 왁스의 양은 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드 100중량부 당 적어도 0.01, 어떤 경우에는 0.05 이상,및 다른 경우에는 0.1 이상이고, 2중량부 이하, 어떤 경우에는 1중량부 이하, 다른 경우에는 0.75중량부 이하일 수 있다. 왁스의 양은 상기 언급한 임의의 값 또는 임의의 값들 사이의 범위일 수 있다.
본 발명에 이용된 수지 비드는 유리하게도 상기 설명한 바와 같이 현탁액 중합반응에서 생성된 열가소성 수지 입자의 형태의 고체 입자이다. 중합체는 수성 현탁액 내에 미세하게 분쇄된 슬러리로서 형성된다. 입자는 세척 및 건조에 의해 회수될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 수득된 수지 비드는 너무 큰 입자 크기를 보유하는 임의의 수지 비드를 제거하기 위해 선별될 수 있다. 많은 경우에 있어서, 입자크기가 600㎛보다 큰, 어떤 경우에는 500㎛보다 큰, 다른 경우에는 400㎛보다 큰 수지 비드가 스크리닝(screening)에 의해 제거될 수 있다.
함침된 수지 비드에는 폴리올레핀의 공중합체 및 인시투(in situ) 중합된 비닐 방향족 단량체 및 경우에 따라 기타 팽창성 중합체가 포함될 수 있다.
본 발명의 구체예에서, 폴리올레핀의 공중합체 및 인시투 중합된 비닐 방향 족 단량체는 미국 특허 제3,959,189호; 제4,168,353호; 제4,303,756호, 제4,303,757호 및 제6,908,949호에 기술된 것들 중 1종 이상인데, 상기 특허 중 관련 부분은 본원에 참고인용되어 있다. 본 발명에 이용될 수 있는 그러한 공중합체의 비-제한적 예에는 팬실베이나 피츠버그 소재 노바 케미칼즈 인코포레이티드에서 입수 가능한 상표면 ARCEL®로 공급되는 공중합체 및 일본 도쿄 소재 세키수이 플라스틱스 컴패니, 리미티드(Sekisui Plastics Co., Ltd.)에서 입수 가능한 PIOCELAN®이 포함된다.
본 발명의 구체예에서, 함침된 수지 비드는 본 발명에 따른 몰딩 장치에 이용되기 전에 부분적으로 팽창되거나 또는 "예비-팽창"된다. 따라서, 수지 비드는 약 0.5 lb/ft3(0.008 g/cc) 이상, 어떤 경우에는 1.25 lb/ft3(0.02 g/cc) 이상, 다른 경우에는 1.5 lb/ft3(0.024 g/cc) 이상, 어떤 상황에서는 1.75 lb/ft3(0.028 g/cc) 이상, 어떤 환경에서는 2 lb/ft3(0.032 g/cc) 이상, 다른 환경에서는 3 lb/ft3(0.048 g/cc) 이상 및 특정 환경에서는 3.25 lb/ft3(0.052 g/cc) 이상 또는 3.5 lb/ft3(0.056 g/cc)의 벌크밀도까지 예비-팽창될 수 있다. 팽창되지 않은 수지 비드가 이용될 경우에는, 벌크밀도가 보다 높은 비드가 이용될 수 있다. 그러한 것으로서, 벌크 밀도가 40 lb/ft3(0.64 g/cc)만큼 높을 수 있다. 예비-팽창된 수지 비드의 벌크 밀도는 상기 언급된 임의의 값일 수 있거나, 상기 임의의 값들 사이의 범위일 수 있다.
중합체 입자, 수지 비드 및/또는 프리퍼프(prepuff) 입자의 벌크 밀도는 중합체 입자, 비드 및/또는 프리퍼프 입자(주위조건에서 24시간 동안 에이징함)는 알려진 부피를 계량함으로써 결정된다.
전통적으로 팽창 단계는 임의의 종래 가열 매질, 예컨대 스팀, 고온의 공기, 고온의 물 또는 복사열을 통해 함침된 비드를 가열함으로써 수행된다. 함침된 열가소성 입자의 예비-팽창을 달성하기 위해 일반적으로 이용되는 방법은 미국특허 제3,023,175호에 개시되어 있으며, 상기 특허의 관련 부분은 본원에 참고인용되어 있다.
본 발명의 많은 구체예에 있어서, 예비-팽창된 수지 비드의 평균입자크기는 10㎛ 이상, 25㎛ 이상, 어떤 경우에는 50㎛ 이상, 다른 경우에는 75㎛ 이상, 어떤 상황에서는 약 100㎛ 및 다른 상황에서는 150㎛ 이상이다. 또한, 예비-팽창된 수지 비드의 평균입자크기는 600㎛ 이하, 어떤 상황에서는 550㎛ 이하, 다른 상황에서는 500㎛ 이하, 어떤 경우에는 450㎛ 이하, 다른 경우에는 400㎛ 이하, 및 어떤 상황에서는 350㎛ 이하일 수 있다. 예비-팽창된 수지 비드의 최대 평균크기는 본 명세서에 설명한 바와 같이 팽창성 및/또는 예비-팽창된 수지 비드를 몰드로 공급하는 것을 허용하는 2편 몰드의 규격에 의해 제한될 것이다. 예비-팽창된 수지 비드는 너무 큰 비드를 제거하도록 선별될 수 있다. 본 구체예에 이용되는 예비-팽창된 수지 비드는 상기 언급된 임의의 값일 수 있거나 상기 임의의 값들 사이의 범위일 수 있다.
본 발명은 상기-기술된 방법에 따라 이용될 수 있는 레이블링된 팽창된 수지 용기를 생산하는 장치를 제공한다. 이 장치는
1개 이상의 제1브레이스(brace)에 의해 결속된 제1레그(leg) 및 제2레그, 1개 이상의 제2브레이스에 의해 제2레그에 결속된 제3레그, 1개 이상의 제3브레이스에 의해 제3레그에 결속되고 1개 이상의 제4브레이스에 의해 제1레그에 결속된 제4레그로 구성된 프레임(frame);
제2브레이스 및 제4브레이스에 결속된 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일;
제1브레이스 및 제3브레이스에 결속되고 몰드 캐비티 레일에 수직으로 배향된 적어도 하나의 만드렐 레일;
제거 위치, 이송 위치, 및 몰딩 위치 사이에서 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일을 따라 이동하도록 제작되고 몰드 캐비티 레일에 나란히 배향된 2편 몰드 중 적어도 하나의 암형부를 포함하는 암형 몰드 캐비티 차;
확장 위치, 릴리스 위치 및 몰딩 위치 사이에서 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일을 따라 이동하도록 제작되고, 몰드 캐비티 레일에 대하여 나란하게 배향된 2편 몰드 중 적어도 하나의 수형부를 포함하되 암형 및 수형 몰드 캐비티 차가 각각의 몰딩 위치에 존재할 경우에 암형부 및 수형부가 몰드 캐비티를 형성하는 것인, 수형 몰드 캐비티 차; 및
대기 위치(readying position)와 삽입 위치 사이에 적어도 하나의 만드렐 레일을 따라 이동하도록 제작되고 만드렐 차가 삽입 위치에 있고 암형부가 이송 위치에 있을 때 암형부 내에서 고정되도록 제작된 적어도 하나의 만드렐을 포함하되, 만드렐 차가 삽입 위치에 있고 수형 캐비티 차가 릴리스 위치에 있을 때 진공을 조성하도록 제작되고 수형부에 직접적으로 대향하여 배향된 1개 이상의 컵 리무버를 포함하는 만드렐 차를 포함한다.
암형부 및 수형부는 전형적으로 양호한 열 전도성 물질인 금속 및/또는 금속 합금으로 제조된다. 그러한 것으로써, 암형부 및 수형부는 합금 또는 클래드(clad) 층 내에, 구리, 철, 은, 알루미늄, 텅스텐, 망간, 니켈, 청동, 크롬, 망가닌, 콘스탄탄, 니크롬, 및 이들의 조합에서 선택된 물질(이에 국한되는 것은 아님)을 함유할 수 있다. 게다가, 경성(hard) 금속 또는 합금으로 암형부의 내벽을 감쌀 수 있는 층을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 경성 물질은 암형부의 내벽의 표면을 손상시키지 않고 청소될 수 있는 표면을 제공한다. 내벽의 손상은 몰딩 동안 암형부에 용기가 붙게하여 바람직하지 않고 예정되지 않은 기계 중단시간을 초래할 수 있다. 경성 물질은 비-제한적으로 스테인리스 강, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 니오브, 바나듐, 및 이들의 조합 및 합금에서 선택될 수 있다.
본 발명의 구체예에서 및 본 발명에 이용하기 위한 레이블 시트를 제공하기 위해서, 당해 장치는 1개 이상의 또는 복수의 레이블 시트 매거진 및 매거진에서 만드렐까지 레이블 시트를 이송하도록 제작된 대등한 수의 석션 플레이트를 포함한다. 그러한 것으로서, 당해 장치는
복수의 레이블 시트를 붙잡도록 제작되고, 프레임에 결속되어 있으며 적재 위치와 공급 위치 사이에서 이동하도록 제작된 1개 이상의 매거진; 및
프레임에 결속되어 있고, 석션 플레이트가 매거진의 탑 레이블에 매우 근접 하여 있는 픽업 위치와 만드렐 차가 대기 위치에 존재할 경우 석션 플레이트가 만드렐에 매우 근접하여 있는 공급 위치 사이에서 이동하도록 제작된 암에 결속된 1개 이상의 석션 플레이트를 포함한다.
당해 장치는 또한 석션 플레이트 암에 결속된 포지셔닝 핑거(positioning finger)를 포함할 수 있다. 포지셔닝 핑거는 만드렐 둘레에 레이블 시트를 감싸도록 제작된다.
본 발명에 따른 장치는 집합적으로 "캐비티 부분(cavity part)"이라 하는, 2편 몰드의 임의의 수의 상응하는 수형부 및 암형부 및 상응하는 수의 만드렐 및 리무버를 포함할 수 있다. 어떠한 방법으로도 본 발명의 범주를 제한하려는 의미는 아니지만, 본 발명에 따른 장치는 1개의 캐비티 부분, 2개의 캐비티 부분 및 어떤 경우에는 장치의 원하는 작업처리량에 따라 24개의 캐비티 부분을 보유할 수 있다. 본 발명의 구체예에서, 장치는 1 내지 24개, 어떤 경우에는 1 내지 12개, 다른 경우에는 1 내지 10개, 어떤 상황에서는 2 내지 10개, 다른 상황에서는 2 내지 8개, 및 어떤 경우에는 4 내지 8개의 캐비티 부분을 보유할 수 있다. 예증적 목적을 위하여 본 발명의 하기의 구체예는 비-제한적으로 6개의 캐비티 부분(도 9-18)을 보유하는 본 발명에 따른 레이블링된 용기를 제조하기 위한 장치를 설명하고 있다. 도 9에서 나타내는 바와 같이 본 발명의 이러한 구체예에서, 만드렐 레일(209)은 만드렐 차(211)의 상부에 위치한다. 경우에 따라, 1개 이상의 보조 만드렐 레일(208)이 만드렐 차(211)의 바닥에 인접하여 위치되어 만드렐 차(211)의 안정성을 증대시킬 수 있다. 만드렐 차(211)는 만드렐 차(211)의 제1사이드에서 확장되는 6 개의 만드렐(212) 및 만드렐 차(211)의 제2사이드에서 확장되는 6개의 리무버(214)를 포함한다. 만드렐 차(211)는 만드렐 레일(209)을 따라 움직이도록 제작된 이동성 하우징(movement housing)(270) 및 경우에 따라 보조 만드렐 레일(208)을 따라 이동하도록 제작된 바닥 이동성 하우징(207)을 포함한다. 만드렐 레일(208 및 209)를 따라 이동하는 것은 적절한 작동 수단(271), 비 제한적 예로서 공압 구동기, 기계적 구동기, 서보 구동기, 전기 모터 또는 수작업에 의해 개시될 수 있다. 이동성 하우징(270)은 적어도 일부분의 만드렐 레일(209) 둘레 및/또는 보조 만드렐(208)(나타내지 않음)의 둘레에 들어맞는 1개 이상의 칼라(272)를 포함할 수 있다. 대안적으로(나타내지 않음), 만드렐 레일(208 및/또는 209)을 따라 이동하도록 제작된 휠이 이용될 수 있다. 기계적 정지부는 만드렐 레일(208 또는 209) 상에 위치하여 대기 위치 및 삽입 위치에서 만드렐 차(211)의 재현할 수 있는 위치를 확보할 수 있다. 선택적으로, 상기 정지는 공압구동기 또는 발동기의 행정 거리를 설정하거나 서보 구동기의 회전수 또는 각을 미리 지정함으로써 달성될 수 있다. 도 9에서, 만드렐 차(211)는 대기 위치에 나타냈다.
도 9에는 또한 레이블 매거진(276), 석션 플레이트(278) 및 레이블링 핑거(280)를 포함하는 레이블링 암(274)을 나타냈다. 레이블링 매거진(276)은 피봇팅 암(pivoting arm)(282)을 이용하여 레이블링 암(274)에 결속되어 있다. 피봇팅 암(282)은 공급 위치(나타냄)에서 적재 위치까지 이동할 수 있는데, 이때 매거진(276)은 만드렐 차(211) 및 석션 플레이트(278)에서 회전하면서 벗어나게 된다. 적재 위치에서, 레이블 시트는 레이블 매거진 내에 위치할 수 있다. 공급 위치에 서, 레이블은 석션 플레이트(278)를 이용하여 제거될 수 있다.
석션 플레이트(278) 및 레이블링 핑거(280)는 지지체(284) 및 회전막대(286)를 수단으로 레이블링 암(274)에 결속되어있는데, 상기 회전막대는 석션 플레이트(278)를 공급 위치에 배치시키고 동시에 레이블링 핑거(280)를 레스트 위치(rest position)(나타냄)에 배치시키도록 제작되고, 또는 석션 플레이트(278)가 픽업 위치에 있고 레이블링 핑거(280)가 래핑 위치, 즉 만드렐의 직접적 상부에 위치할 때 석션 플레이트(278)를 만드렐 차(211)로부터 회전시키는 역할을 한다. 픽업 위치에서, 석션 플레이트(278)는 레이블 시트 스택(279)에서 탑 레이블 시트를 제거할 수 있다.
도 10에 나타낸 본 발명의 구체예에서, 회전 매거진 하우징(200)은 기계 및 본 명세서에 설명된 공정에 레이블을 제공하는데 이용될 수 있다. 회전 매거진 하우징(200)은 상부 지지체 암(201), 하부 지지체 암(202), 회전 수단(203), 회전 샤프트(204), 제1레이블 매거진(205) 및 제2 레이블 매거진(206)을 포함한다.
회전 매거진 하우징(200)은 레이블링 암(274) 및 상부 지지체 암(201), 하부 지지체 암(202)에 미리-위치된 홀에 고정된 기계 스크류를 수단으로 레이블링 암(274)에 결속될 수 있다. 작동 중에, 레이블은 본 명세서에 설명한 바와 같이 석션 플레이트(278)에 의해 제1 레이블 매거진(205)에서 제거된다. 제1레이블 매거진(205) 내의 레이블이 공급 위치에서 방출되는 동안에, 새로운 묶음의 레이블이 제2레이블 매거진(206)에 적재된다. 제1레이블 매거진(205) 상의 적어도 하나의 레이블 스택이 완전히 또는 예정된 수의 레이블까지 고갈될 경우에, 회전 수단(203) 은 제2레이블 매거진(206)을 회전 샤프트(204) 주위로 회전시켜 공급 위치에 놓고, 제1레이블 매거진(205)을 적재 위치로 회전시킨다.
본 발명의 일 구체예에서, 회전 수단(203)은 비-제한적 예로서, 공압 구동기, 기계적 구동기, 서보 구동기, 전기 모터일 수 있거나, 또는 수작업에 의해 적절한 핸들을 이용하여 수행될 수 있다. 기계적 정지부는 적재 및 공급 위치에서 매거진(205 및 206)의 재현가능한 위치를 확보할 수 있도록 회전 샤프트(204) 상에 또는 회전 수단(203) 내에 위치될 수 있다. 선택적으로, 정지는 공압 구동기 또는 발동기의 행정 거리를 설정함으로써 또는 서보 구동기 내의 회전수 또는 각을 미리 지정함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 레이블의 스택이 너무 낮을 때를 측정하는 센서가 임의의 매거진(205, 206, 또는 276)에 위치될 수 있다. 센서는 신호(비-제한적 예로서 후레쉬 불빛 또는 들을 수 있는 알람)를 유인하고/하거나 회전 수단(203)에 신호를 보내어 회전 샤프트(204)의 둘레에서 매거진(205 및 206)이 회전하도록 설정될 수 있다.
도 11에 대하여 언급하면, 본 발명의 구체예들에서, 레이블링 핑거(280)가 만드렐(212) 위에 레이블을 배치시키는데 이용된다. 레이블링 핑거(280)는 좌측 레이블 핑거(230)의 외부 표면(232)을 따라 결속된 복수의 좌측 레이블 배치 가이드(231)를 포함하는 좌측 레이블링 핑거(230)를 포함한다. 레이블링 핑거(280)는 또한 우측 레이블 핑거(233)의 외부 표면을 따라 결속된 복수의 우측 레이블 배치 가이드(234)를 포함한다. 레이블의 배치 동안에, 하기에 보다 자세히 설명하는 바 와 같이, 레이블 핑거(230 및 233)는 만드렐(212)의 외부 모서리 둘레를 가로지른다. 배치 동안에 레이블을 접촉하는 레이블 핑거(230 및 233)의 유일한 부분은 러펠(lapel) 배치 가이드(231 및 234)인데, 이는 만드렐(212) 상에 원하는 레이블 배치를 확보하기 위해 만드렐(212) 모양으로 배열되어 있다.
도 12A-12D에 나타낸 바와 같이, 석션 플레이트(278)가 만드렐(212) 상의 레이블 시트(210)에 배치된 후에, 레이블링 핑거(280)가 만드렐(212) 상부(래핑 위치)에 배치된다. 레이블링 핑거(280)는 레이블링 암(274)에서 확장되는 회전 메커니즘(288)에 결속된 회전 암(290 및 291)을 수단으로 레이블링 암(274)에 결속되어 있다. 적절한 모터 또는 다른 메커니즘을 수단으로 하여, 회전 암(290 및 291)은 만드렐(212) 상부에서 시작하여(도 12A), 만드렐(212)의 상부 표면을 가로지르고(도 12B), 회전 암들이 만드렐(212)의 하부 표면에 도달할 때까지 만드렐(212)의 외곽선을 따라서, 레이블 시트(210)를 따라 반대 방향으로 레이블 핑거(280)를 움직이다. 이후, 레이블링 암(290 및 291)은 시작 위치로 레이블링 핑거(280)를 되돌아가게 하고(도 12D), 만드렐(212)은 상기 설명한 바와 같이 진공을 수단으로 만드렐에 부착되어 있는 레이블 시트(210)를 보유한다.
도 13은 상부 제1브레이스(291) 및 하부 제1브레이스(292)에 의해 결속된 제1레그(293)(보다 완전하게 장치(290)를 도시하기 위해서 본 도면에서는 부분적으로 잘라냈다) 및 제2레그(294), 상부 및 하부 제2브레이스(가리워져 있음)에 의해 제2레그(294)에 결속된 제3레그(본 도면에서는 가리워져 있음), 상부 및 하부 제3브레이스(가리워져 있음) 의해 제3레그에 결속되고 상부 제4브레이스(296) 및 하부 제4 브레이스(297)에 의해 제1레그(293)에 결속된 제4레그(295)로 구성된 프레임을 포함하는 장치(290)를 나타내고 있다. 장치(290) 내의 센서, 발동기, 구동기, 서보, 리졸버, 릴레이, 모터 및 피드백 루프와 접속하는 마이크로프레세서 및/또는 제어 컴퓨터를 모니터 및 프로그램하기 위해 제어 패널(298)이 이용될 수 있다. 만드렐 레일(209)은 상부 제1브레이스(291) 및 상부 제3브레이스에 결속되어 있고 몰드 캐비티 레일(304)에 수직으로 배향되어 있는데, 상기 몰드 캐비티 레일은 하부 제2브레이스 및 하부 제4브레이스(297)에 결속되어 있다. 레이블링 암(274)은 상부 제4브레이스(296) 및 하부 제4브레이스(297)에 결속되어 있다.
장치(290)는 본 발명에 따른 레이블링된 용기를 제조하기 위해 제작되었으며, 대기 위치에 만드렐 차(211)가 있는 것을 도 13에 도시했다. 만드렐 차(211)는 상기 설명한 바와 같이 이동성 하우징(270)을 수단으로 만드렐 레일(209)에 결속되어 있다. 상기 설명한 바와 같이, 만드렐(212)은 상기 설명한 바와 같이 부착된 레이블을 보유하는 것으로 도시되어 있다.
몰드 캐비티 레일(304)를 따라 움직이도록 제작된 암형 이동성 하우징(305)에 대기하고 있는, 상기 설명한 바와 같이 2-편 몰드(314)의 암형부(306)를 6개 보유하는 암형 몰드 캐비티 차(300). 몰드 캐비티 레일(304)를 따라 암형 몰드 캐비티 카(300)는 전기 모터, 공압 구동기, 기계적 구동기, 서보 구동기, 또는 수작업으로 움직이기 시작할 수 있다. 암형 이동성 하우징(305)은 몰드 캐비티 레일(304)의 적어도 일부분의 둘레에 들어맞는 1개 이상의 칼라(302)를 포함할 수 있다. 대안적으로(도시하지는 않았지만), 몰드 캐비티 레일(304)을 따라 움직이도록 제작된 휠이 이용될 수 있다. 몰딩 위치 및 제거 위치에서 암형 몰드 캐비티 차(300)의 재현가능한 위치를 확보하기 위해서 기계적 정지부가 몰드 캐비티 레일(304) 상에 위치할 수 있다. 일시 또는 제거가능 정지부가 이송 위치를 위해 이용될 수 있다. 선택적으로, 정지는 공압 구동기 또는 발동기의 행정 거리를 설정하거나 서보 구동기의 회전의 수 및/또는 각을 미리 지정함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 암형 몰드 캐비티 차의 이송 위치 및 몰딩 위치는 동일한 위치일 수 있다.
도 14에 대하여 언급하면, 암형 몰드 캐비티 차(300)의 비-몰딩 사이드 상에서, 본 명세서에 설명된 몰딩 방법에 이용하기 위한 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드는 비드 호퍼(330)로 공급되는데, 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드는 상기 비드호퍼에서 비드 라인(331)을 경유하여 2편 몰드(314)의 6개 암형부(306)에 공급된다. 2편 몰드(314)로 비드를 당기는 것을 보조하기 위하여 몰드(314)로부터 진공이 적용될 수 있고/있거나 2편 몰드(314)로 향하는 수지 비드의 흐름을 보조하기 위해서 비드 호퍼(330)에서 압력이 적용될 수 있다. 비-제한적 예로서, 비드 라인(331)은 깔대기 모양의 포트(180)에 연결될 수 있다(도 8 참조).
도 14에 대하여 언급하면, 스팀 유입구(332) 및 물 유입구(333)를 수단으로 하여 2편 몰드(314)의 암형부(306)에 스팀 및 물이 제공되고, 스팀 배출구(334) 및 물 배출구(335)를 통해 스팀 및 물이 배출된다. 스팀 또는 물이 당해 몰딩 공정 동안에 암형부(306)에서 요구될 경우에, 스팀 유입구(332) 및/또는 물 유입구(333)가 개방되고 스팀 및/또는 물은 암형부 유입구 매니폴드(336)로 이동하게 되고 이후에 암형부 유입라인(337)을 수단으로 2편 몰드(314)의 암형부(306) 각각에 분배되는데, 비-제한적인 예로서 암형 유입구 라인은 도 8에 나타낸 바와 같이 암형부(154) 내에 포트(175)에 연결될 수 있다. 스팀 및/또는 물은 도 8에 나타내 바와 같이, 비-제한적 예로서 암형부(154) 내에 고리형 매니폴드(177)에 연결될 수 있는 암형 배출구 라인(338)을 수단으로 2편 몰드(314)의 암형부(306)로부터 제거된다. 스팀 및/또는 물은 암형 배출구 라인(338)을 따라 이동하여 암형 배출구 매니폴드(339)로 이동하고, 여기서 배출되는 스팀 및/또는 물은 스팀 배출구(334) 또는 물 배출구(335)를 경유하여 제거된다.
2편 몰드의 수형부(320) 6개를 포함하고, 암형부에 삽입되는 수형 몰드 캐비티 차(310)는 캐비티 레일(304)을 따라 움직이도록 제작된 수형 이동성 하우징(316)에 대기하고 있다. 수형 몰드 캐비티 차(310)는 전기 모터, 공압 구동기, 기계 구동기, 서보 구동기를 이용하여 또는 수작업에 의해 몰드 캐비티 레일(304)을 따라 이동하기 시작할 수 있다. 수형 이동성 하우징(316)은 몰드 캐비티 레일(304)의 적어도 일부분의 둘레에 들어맞는 1개 이상의 칼라(312)를 포함할 수 있다. 대안적으로(도시하지는 않았지만), 몰드 캐비티 레일(304)을 따라 움직이도록 제작된 휠이 이용될 수 있다. 몰딩 위치 및 제거 위치에서 수형 몰드 캐비티 차(310)의 재현가능한 위치를 확보하기 위해서 영구적인 기계적 정지부가 몰드 캐비티 레일(304) 상에 위치할 수 있다. 일시 또는 제거가능 정지부가 릴리스 위치를 위해 이용될 수 있다. 선택적으로, 정지부는 공압 구동기 또는 발동기 상의 행정 거리를 설정하거나 서보 구동기의 회전수 및/또는 각을 미리 지정함으로써 달성될 수 있다. 도 13에서, 수형 몰드 캐비티 차(300)가 몰딩 위치에 도시되어 있다.
도 15에 대하여 언급하면, 스팀 유입구(342) 및 물 유입구(343)을 수단으로 하여 2편 몰드(314)의 수형부(320)에 스팀 및 물이 제공된다. 스팀 또는 물이 당해 몰딩 공정 동안에 수형부(320)에서 요구될 경우에, 스팀 유입구(342) 및/또는 물 유입구(343)가 개방되고 스팀 및/또는 물은 수형 유입구 매니폴드(346)로 이동하게 되고 이후에 수형부 유입라인(347)을 수단으로 2편 몰드(314)의 수형부(320) 각각에 분배되는데, 비-제한적인 예로서 수형 유입구 라인은 도 8에 나타낸 바와 같이 수형부(152) 내에 파이프(155)에 연결될 수 있다. 수형부(320)를 빠져나간 스팀 및/또는 물은 도 8에 나타내 바와 같이, 비-제한적 예로서 수형부(152) 내에 고리형 매니폴드(156)에 연결될 수 있는 수형 배출구 라인(348)을 수단으로 2편 몰드(314)의 수형부(320)로부터 제거된다. 스팀 및/또는 물은 수형 배출구 라인(348)을 따라 이동하여 수형 배출구 매니폴드(349)로 이동하고, 여기서 배출되는 스팀 및/또는 물은 스팀 배출구(344) 또는 물 배출구(345)를 경유하여 제거된다.
만드렐 차(211), 암형 몰드 캐비티 차(300) 및 수형 몰드 캐비티 차(310)가 도 13에 나타낸 위치에 존재하는 동안, 레이블링된 용기가 상기 설명한 바와 같이 몰딩되고 레이블 시트(210)는 상기 설명한 바와 같이 만드렐(212)에 도포된다. 몰딩 사이클 동안, 2편 몰드(314)가 적절하게 닫히도록 잠금 메커니즘이 이용될 수 있다. 이 단계는 동일한 시간 및 거의 동일한 길이의 시간 내에 수행될 수 있다. 따라서, 몰드 캐비티에 수지 비드의 공급, 예열, 쿠킹 및 냉각 단계를 포함한 몰딩 작업은 적어도 10초, 어떤 경우에는 12초 이상 및 다른 경우에는 15초 이상 내에 완료될 수 있고, 완료되기까지 120초 이하, 어떤 경우에는 100초 이하 및 다른 경우에는 90초이하의 시간이 소요될 수 있다. 몰딩 작업은 상기 지적한 시간 프레임 내에 또는 상기 지적한 시간 중 임의의 시간 사이에 다양한 시간 프레임 내에 완료될 수 있다. 레이블 시트를 뽑아내는 단계, 레이블 시트를 만드렐 상에 위치시키는 단계 및 상기 설명한 바와 같이 레이블링 핑거를 이용하여 만드렐 둘레에 레이블 시트를 래핑하는 단계를 포함하는 레이블링 작업은 적어도 20초 후에, 어떤 경우에는 적어도 30초 후에 및 다른 경우에는 적어도 40초 후에 완료될 수 있고, 완료되기까지 120초 이하, 어떤 경우에는 100초 이하 및 다른 경우에는 90초 이하가 소요될 수 있다.
도 16은 제거 위치에 암형 몰드 캐비티 차(300)가 존재하고 릴리스 위치에 수형 몰드 캐비티 차(310)가 존재하는 장치(290)를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 레이블링된 용기(324)는 수형부(320)에 부착되어 있다. 만드렐 차(211)는 만드렐(312)에 부착된 레이블 시트르 보유하는 삽입 위치 내에 존재한다. 상기 위치에 있는 동안, 리무버(본 도면에서는 가려져 있음)가 진공을 가하여 수형부(320)에서 리무버로 레이블링된 용기를 잡아 당긴다. 만드렐 차 및 수형 몰드 캐비티 차가 정상 위치에 존재할 경우에, 레이블링된 용기는 수형부에서 리무버로 1 내지 10초 내에, 어떤 경우에는 2 내지 8초 및 다른 경우에는 3 내지 6초 내에 이송될 수 있다.
도 17은 이송 위치 내에 암형 몰드 캐비티 차(300) 및 확장 위치 내에 수형 몰드 캐비티 차(310)를 보유하는 장치(290)를 나타낸다. 나타낸 바와 같이 레이블 링된 용기(324)는 리무버에 부착되어 있다(본 도면에서는 가려져 있음). 만드렐 차(211)는 삽입 위치 내에 존재한다. 1개 이상의 센서가 수형 몰드 캐비티 차(310)에 위치되어 이전에 몰딩된 용기가 만드렐 카(211)에서 삽입 위치로 이동 하기 전에 암형부(314)에서 제거되었는가를 확인한다. 만약 이전의 용기가 제거되지 않았다면, 센서는 장치(290)를 중단시키고 적절한 신호를 유인하여 작동자 및/또는 고장 제어 장치에 경고를 보낼 수 있다. 이러한 배치 시나리오에서는, 레이블 시트가 상기 설명한 바와 같이 암형부(314)에 배치된다. 만드렐이 암형부에 삽입될 경우에, 레이블 시트는 만드렐에서 암형부의 내벽으로 이송될 수 있다. 레이블 시트의 이송은 1초 내지 10초 내에, 어떤 경우에는 2초 내지 8초 내에 및 다른 경우에는 3초 내지 6초 내에 달성될 수 있다.
도 18은 제거 위치 내에 암형 몰드 캐비티 차(300) 및 확장 위치 내에 수형 몰드 캐비티 차(310)를 보유한 장치(290)를 나타낸다. 나타낸 바와 같이 레이블링된 용기(324)는 리무버(본 도면에서는 가려져 있음)에 부착되어 있다. 만드렐 차(211)는 삽입 위치 내에 존재한다. 이러한 배치 시나리오에서, 레이블 시트는 암형부(306) 내에 위치되어 있고 암형 몰드 캐비티 차(300)는 만드렐과 분리되어 다시 돌아오며, 더 이상 암형부(306)와 접촉하지 않고 레이블 시트는 상실된다.
도 18에 나타낸 위치에서부터, 차는 도 13에 나타낸 위치로 되돌아 온다. 일단 만드렐 차(211)가 대기 위치로 돌아오면, 리무버에 대한 진공이 중단되고 압축공기가 경우에 따라 적용되어 레이블링된 용기(324)가 낙하하거나 또는 추가적 가공 및 포장을 위해 리무버에서 제거된다. 차례로, 몰딩 사이클이 2편 몰드(318)에 서 일어날 수 있고, 레이블은 상기 설명한 바와 같이 만드렐(212) 상에 위치할 수 있다. 따라서, 당해 장치는 본 발명에 따라 연속적으로 레이블링된 용기를 생산한다.
임의의 적절한 공압 구동기, 서보 구동기, 또는 발동기가 당해 발명에 이용될 수 있다. 적절한 공압 장치에는 비-제한적으로, 단일-작용성, 스프링 리턴 보유 단일 작용성 및 이중 작용성 공압 실린더가 포함된다. 본 발명에 이용될 수 있는 적절한 서보 구동기에는 비-제한 적으로, 일리노이주 호프만 에스테이트 소재 보쉬 렉스로트 코포레이션(Bosch Rexroth Corp.) 및 버지니아주 샤를로테스빌 지이 파누크 오토메이션 인크(GE Fanuc Automation, Inc.)에서 입수 가능한 서보 구동기 일수 있으며, 이들은 비-제한적으로 결합된 모터, 증폭기, 전원, 피드백 유닛, 및 브레이크를 포함한다. 본 발명에 이용될 수 있는 적절한 공압 구동기 또는 서보 구동 발동기에는 콜로라도주 리틀톤 소재 노르그렌 인크.(Norgren Inc.); 오스트레일리아 퀸즈렌드 무루카 소재 유니버셜 플루이드 파워 프티 리미티드(Universal Fluid Power Pty Ltd.); 영국 맨체스터 소재 에스피 에어 리미티드(SP Air Limited); 펜실배니아 베들레햄 소재 보쉬 렉스로트 코포레이션(Bosch RexRoth Corp.); 독일 무니치 소재 지멘스 아게(Siemens AG); 인디애나 인디애나폴리스 소재 에스엠씨 코포레이션(SMC Corp.) 및 뉴욕 하퍼즈 소재 페스토 유에스에이(Festo USA)에서 입수 가능한 것들이 포함된다.
본 발명에 따른 장치는 당해 레이블링된 용기를 제조하는 방법에 이용될 수 있다. 상기 방법은:
1개 이상의 암형부 내에, 석션홀을 통하여 적용된 진공을 이용하여 레이블 시트를 붙잡고있는 1개 이상의 만드렐을 위치시키고,
진공을 중단하고 만드렐 내의 차징핀을 통하여 레이블 시트에 정전하를 적용하고 경우에 따라 만드렐 내의 석션홀에서부터 압축 공기의 "퍼프"를 적용함으로써 암형부 내에 레이블 시트를 릴리스하여,
2편 몰드 중 1개 이상의 암형부 각각의 내벽에 레이블 시트를 도포하는 단계;
2편 몰드 중 1개 이상의 수형부를 대응하는 암형부와 접촉상태로 위치시켜 1개 이상의 몰드 캐비티를 형성하는 단계;
상기 몰드 캐비티에 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 채우는 단계;
팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 팽창시키기에 충분한 시간 동안 상기 몰드 캐비티에 충분한 열을 가하여 레이블링된 용기를 형성하는 단계;
상기 레이블링된 용기를 냉각하는 단계; 및
상기 몰드 캐비티에서 레이블링된 용기를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 구체예에서, 2편 몰드 중 1개 이상의 암형부 각각의 내벽에 레이블 시트를 도포하는 단계는:
레일과 평행관계로 쌓여있는 레이블 시트를 포함하는 매거진에서 레이블 시트를 뽑아내는 단계로서, 상기 매거진은 프레임에 결속되어 있고 적재 위치와 공급 위치 사이에서 회전하도록 제작되어 있으며, 레이블은 프레임과 결속되어 있고 픽 업 위치와 도포 위치(application position) 사이에서 이동할 수 있는 암에 결속된 석션 플레이트를 수단으로 매거진으로부터 뽑아지되, 상기 석션 플레이트는 매거진 내 최상부 레이블의 표면에 접촉하도록 제작되고 진공의 적용을 통하여 최상부 레이블을 뽑아내고 붙잡도록 제작된 것인, 단계;
픽업 위치에서 도포 위치까지 레이블을 붙잡고 있는 석션 플레이트를 이동시키고,
대기 위치 내 만드렐의 직접적 상부에 레이블 시트를 배치하되, 상기 대기 위치 내 만드렐은 석션 플레이트의 도포 위치와 일직선으로 정렬되고 삽입 위치 내 만드렐은 암형부와 수평으로 대향하는 위치에 일직선으로 정렬되는 단계;
상기 설명한 바와 같이, 만드렐을 통하여 진공을 적용하고 석션 플레이트에 적용된 진공을 중단함으로써 석션 플레이트에서 만드렐까지 레이블 시트를 이송하는 단계;
암형부가 제거 위치 내에 존재할 때, 레이블 시트가 부착된 만드렐 차 및 만드렐을 대기 위치에서 삽입 위치까지 이동시키는 단계;
암형부를 제거 위치에서 이송 위치까지 이동시키고 설정된 위치에 암형부의 내벽과 인접한 레이블 시트를 배치시키는 단계;
만드렐에 대한 진공을 중단시키는 단계;
레이블 시트와 암형부의 내벽 사이에 정전기적 인력을 제공하기에 충분한 전압을 정전기 핀(electrostatic pin)에 발생시켜 레이블 시트에 정전하를 적용하고,
경우에 따라 만드렐에서 암형부의 내벽 표면까지 레이블을 이동시키기 위해 만드렐 유래의 압축 공기의 "퍼프"를 적용하여,
암형부를 이송 위치에서 제거 위치로 이동시키는 단계; 및
만드렐을 삽입 위치에서 제거 위치로 이동시키는 단계에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 추가 구체예에서, 상기 설명된 바와 같이 레이블 물질은 표면 정전하를 유지할 수 있다. 이러한 구체예의 특정 양태에서, 레이블 물질의 표면저항은 1010Ω/sq보다 크다.
본 발명의 또 다른 구체예는 레이블 시트를 석션 플레이트에서 만드렐로 이송한 후, 석션 플레이트 암에 결속된 포지셔닝 핑거를 이용하여 만드렐 둘레에 레이블 시트를 래핑하는 단계를 포함한다.
당해 방법의 특정 구체예에서, 만드렐이 상기 설명한 바와 같이 암형부 내에 위치하고 있을 경우에 만드렐은 고정되어 있지 않다.
본 발명의 많은 구체예들에 있어서,
제거 위치에서 몰딩 위치로 암형부를 이동시키는 단계; 및
확장 위치에서 몰딩 위치로 수형부를 이동시키는 단계에 의해 수형부가 2편 몰드의 암형부 내에 수평으로 배치되어 몰드 캐비티를 형성한다.
당해 방법에서, 2편 몰드의 암형부 및 수형부는 암형부가 제거 위치에 있을 때, 수형부 및 암형부가 이격되어 서로 접촉되지 않은 상태로 존재하고, 수형부가 릴리스 위치 또는 확장 위치에 존재할 때, 수형부가 이격되어 암형부와 접촉하지 않는 상태로 존재하도록 제작된다.
본 발명의 일 구체예에서, 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드는 암형부 내의 1 이상의 공급 채널을 수단으로 몰드 캐비티에 첨가되며, 이때 수지 비드의 팽창 및 융합 동안에 공급 채널을 폐쇄 및 밀봉하도록 제작된 밸브가 공급 채널의 단부에 배치된다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 몰드 캐비티에 적용된 열은 수형부 및 암형부 내에서 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 열 적용 단계는 수형부에 가열 사이클을 적용하는 것과 독립적인 수형부 내의 가열 사이클을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 구체예의 특정 양태에서, 방법은 암형부에 속하는 몰드 캐비티의 외곽에 인접한 스팀 캐비티(steam cavity)를 스팀으로 플러싱하여 몰드 캐비티를 예열하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계는 예열 후에 수형부 유래의 몰드 캐비티에 스팀을 가한 이후에 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 상기 방법은 수형부에 속하는 몰드 캐비티의 외곽에 인접한 스팀 캐비티를 스팀으로 플러싱하여 캐비티를 예열하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계는 예열 이후 수형부 유래의 몰드 캐비티에 스팀을 가한 후에 수행될 수 있다.
본 구체예의 추가적 양태에 있어서, 상기 방법은 수형부에 속하는 몰드 캐비티의 외곽에 인접한 스팀 캐비티를 스팀으로 플러싱 하고, 암형부에 속하는 몰드 캐비티의 외곽에 인접한 스팀 캐비티를 스팀으로 플러싱하여 몰드 캐비티를 예열하 는 단계를 포함할 수 있다. 상기 단계는 예열 후에 수형부 유래의 몰드 캐비티에 스팀을 가한 후에 수행될 수 있다.
본 발명의 구체예에서,
암형부에서 몰드 캐비티로 압축공기를 가하고/하거나 레이블링된 용기를 수형부와 함께 이동시키기에 충분한 수형부 유래의 진공을 가하는 단계;
몰딩 위치에서 제거 위치로 암형부를 이동시키는 단계;
몰딩 위치에서 릴리스 위치로 수형부를 이동시키는 단계;
대기 위치에서 삽입 위치로 만드렐 차를 이동시키는 단계;
레이블링된 용기가 수형부에서 방출되고 컵 리무버와 접촉을 유지하며 이와 함께 이동시키기에 충분한 진공을, 레이블링된 용기의 베이스에 직접적으로 대향하여 배향된 컵 리무버에 적용하는 단계;
만드렐 차를 대기 위치에 이동시키는 단계; 및
컵이 컵 리무버에서 방출 및 낙하하도록 컵 리무버에 대한 진공을 제거하는 단계에 의해 냉각 후에 레이블링된 용기가 몰드 캐비티에서 제거될 수 있다.
당해 방법에 있어서, 레이블 시트를 도포하는 단계에서부터 레이블링된 용기를 제거하는 단계를 완료하는데 요구되는 시간은 60초 미만, 어떤 경우에는 45초 미만, 및 다른 경우에는 30초 미만일 수 있다.
상기 설명된 장치 및 방법은 레이블링된 팽창된 수지 용기를 제공하는데, 상기 용기는:
상기 설명한 바와 같이, 외부 표면 및 베이스를 포함하는 옆벽을 보유한 형 상으로 몰딩된 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드; 및
용기의 옆벽의 적어도 일부분의 외부 표면 바로 위에 배치된, 정전하를 유지할 수 있는 레이블 물질로 형성된 레이블을 함유한다.
상기 지적된 바와 같이, 본 발명의 용기는 팽창된 용기 물질에 대하여 및 몰딩 공정 동안 용기의 외벽과 함께 적층화된 레이블 시트를 보유한다. 본 용기의 중요 특징은 레이블링된 외벽이 평활한 원주형 표면을 제공한다는 것이다.
레이블은 상기 설명한 바와 같이, 제1표면 및 제2표면을 보유하는 전기적으로 절연된 기판; 상기 설명한 바와 같이, 적어도 일부분의 제1표면에 배치된 열 민감성 접착제, 및 경우에 따라 적어도 일부분의 레이블 시트의 표면에 배치된 코팅 및/또는 인쇄 잉크를 포함한다.
도 19 및 20에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용기(400)는 평면도에서는 원형이고 베이스(402) 및 베이스(402)에서 용기(400)의 최상부인 마우스(406)까지 위쪽 및 바깥쪽으로 확장되는 옆벽(404)을 포함하는데, 상기 옆벽(404)은 용기(400)의 마우스(406) 주위에 옆벽(404)으로부터 방사상으로 바깥쪽으로 돌출되어 있는 고리형 림(408)에서 종료된다. 그러한 용기의 다양성(multiplicity)은 포개어진 관계로 쌓여질 수 있으며, 그렇게 쌓여져 있을 때 함께 억지로 박혀있지 않게 하여 스택에서 용기를 분리하게 쉽게 한다. 레이블(410)은 제1말단(412) 및 제2말단(414)을 포함하는데, 이들은 오버랩되어 이들이 옆벽(404)을 따라 만나게 되는 제2말단(414)의 모서리(416)에 의해 나타낸 이음매(seam)를 형성할 수 있다. 물론, 상기 지적한 바와 같이, 레이블(410)은 특히 이음매(416)에서 평활한 원주형 표면 을 제공한다.
본 발명의 일 구체예에서, 제1말단(412)은 제2말단(414)과 오버랩되어 상기 설명한 이음매를 형성한다. 이러한 구체예에서, 열 민감성 접착제가 제1말단(412)의 오버랩 부분의 적어도 일부분의 상부 표면에 접촉하도록 제2말단(414)의 단지 오버랩 부분의 적어도 일부분의 하부 표면에만 도포된다.
본 발명의 구체예에서, 레이블링된 팽창된 또는 발포체 플라스틱 용기(400)가 팽창된 폴리스티렌 물질로 몰딩될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 레이블링된 팽창된 또는 발포체 플라스틱 용기(400)는 고밀도 발포체 플라스틱 물질의 얇은 벽의 생성물이다.
본 명세서에 사용하는 "얇은 벽의"이란 용어는 옆벽의 두께가 0.5mm 이상, 어떤 경우에는 0.75mm 이상 및 다른 경우에는 1mm 이상일 수 있고, 5mm 이하, 어떤 경우에는 4mm 이하 및 다른 경우에는 3mm 이하일 수 있다. 옆벽의 두께는 종종 용기의 높이에 좌우되며, 용기에 충분한 강도를 제공하기 위해 조정된다.
본 발명에 따른 레이블링된 용기는 뜨거운, 차가운 또는 기타 음료를 저장, 판매 및/또는 음용하는데 이용되는 컵, 스프, 국수, 인스턴트 국수, 야채, 육류 및 기름진 식제품과 같은 식품, 비-제한적 예로서 후라이드 치킨, 프렌치 후라이드 포테이토, 후라이드 해산물 및 이와 유사한 것과 같은 후라이드 식품, 애완동물용 식품 및 스낵, 포테이토 칩, 프레첼(pretzels) 및 이와 유사한 식품을 저장 또는 판매하기 위한 사발, 및 식제품 및 기타 물질을 저장 및 판매하기 위한 다른 용기 또는 그릇일 수 있다.
도 19 및 20에 예시된 것이 평면도에서 원형이라고 해도, 당해 용기들은 그 형상이 본 명세서에서 설명한 바와 같이 몰딩되기에 적합하다면 임의의 평면 형상을 보유할 수 있다. 그러한 것으로서, 당해 용기는 평면도에서 원형, 계란형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 사다리꼴 또는 유사-평행사변형 형태일 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서, 당해 용기는 몰드-내 레이블링된 평활한 원주형 레이블 표면이 없는, 유사하게 제조된 용기에 비하여 개선된 림 강도를 보유한다.
본 명세서에서 사용하는 "림 강도"는 캐틸론(Chatillon) 모델 DFGHS 디지털 힘 계량기(플로리다 라르고 소재 CHATILLON 브랜드 제품, AMETEK US 계량기 부서)를 이용하여 측정된다. 디지털 힘 계량기는 힘 계량기가 림 하부 1in의 거리에서 용기의 1면에 대하여 설정된 길이의 1/4in까지 일정한 속도로 누르는데 대하여 설정된다. 운동은 서보 모터에 의해 제어된다. 1/4in에 도달했을 때 서보가 정지되고 최대 힘의 수치가 기록된다. 기록된 측정값은 무작위로 선택된 5개의 용기에 대한 측정값의 평균이다.
비-제한적 예로서, 당해 컵은, 베이스 용기가 동일한 장치로 제조된 레이블을 함유하지 않은 용기의 림 강도에 비하여 50% 이상, 어떤 경우에는 75% 이상, 및 다른 경우에는 90% 이상의 림 강도를 보유한다.
추가적으로, 몰드-내 레이블링된 평활한 원주형 레이블 표면을 보유한 당해 용기는 용기의 옆벽 둘레에 "레이블을 래핑"함으로써 몰딩-후 레이블링된 유사하게 제조된 용기에 비하여 개선된 림 강도를 갖는다. 비-제한적 예로서, 당해 컵은 베 이스 용기가 동일한 장치로 제조된, 용기를 몰딩한 후 레이블링된 용기의 림 강도보다 5% 이상, 어떤 경우에는 10% 이상, 및 다른 경우에는 15% 이상 높은 림 강도를 보유할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 당해 용기의 림 강도는 0.3kg 이상, 어떤 경우에는 0.4kg 이상 및 다른 경우에는 0.5kg 이상이다.
당해 레이블링된 용기의 림은 당해 기술분야에 공지된 바와 같이 뚜껑(lid)을 수용하도록 제작될 수 있다. 게다가, 레이블링된 용기는 당해 기술분야에 공지된 바와 같이 주름지게 래핑되어서 레이블링된 용기로부터 뚜껑이 의도적이지 않게 제거되는 것을 방지한다.
따라서, 당해 용기는 뚜껑을 수용하도록 제작된 림을 포함할 수 있고, 림에 고정된 뚜껑을 포함할 수 있다. 쉬링크 래핑(shrink wrapping)이 뚜껑을 보유한 용기에 적용될 경우에, 안정된 및/또는 봉합된 저장 용기, 컵, 또는 사발이 제공된다.
본 발명은 하기의 실시예를 참고로 추가적으로 기술될 것이다. 하기의 실시예는 단지 본 발명의 예증일 뿐이며, 제한적으로 의도한 것은 아니다. 달리 지적하지 않는 한, 모든 백분율은 중량%이고, 달리 특정하지 않는한 포틀랜드 시멘트가 이용된다.
실시예 1
평균입자크기가 약 400㎛인 폴리스티렌 수지 비드(팬실베니아 피츠버그 소재 노바 케미칼즈 인코포레이티드에서 입수 가능한 DYLITE® 비드)를 벌크 밀도 6.25 lb/ft3까지 예비-팽창했다. 도 9-18에 설명한 기계를 이용하여 12oz 용량의 발포체 컵을 제조했다. 샘플 1에 대한 컵을 본 명세서에서 설명한 바와 같이 몰드-내 레이블링 기술을 이용하여 레이블링했다. 샘플 2에 대한 12oz 용량의 발포체 컵, 또는 "베이스 컵"을 몰드-내 레이블링 없이 도 9-18에 설명된 기계를 이용하여 몰딩했으며, 레이이블을 컵에 래핑했고, 접착제로서 에이버리 퍼머넌트 글루 스틱(Avery Permanent Glue Stic)(캘리포니아 패서드나 소재 에이버리 데니슨 코포레이션)을 이용하여 고정시켰다. 샘플 3을 위한 12oz 용량의 컵 또는 "베이스 컵"을 도 9-18에 설명한 기계를 이용하여 몰딩했으며, 레이블링하지는 않았다. 모든 컵의 벽 두께는 1.8mm였다.
각각의 샘플 유래의 5개 컵의 림 강도를 캐틸론 모델 DFGHS 디지털 힘 계량기(플로리다 라르고 소재 CHATLLON 브랜드 제품, AMETEK US 계량기 부서)를 이용하여 측정했다. 디지털 힘 계량기는 힘 계량기가 림 하부 1 in의 거리에서 용기의 1면에 대하여 설정된 길이 1/4 in까지 일정한 속도로 누르는데 대하여 설정했다. 운동은 서보 모터에 의해 제어했다. 1/4 in에 도달했을 때 서보가 정지되고 최대 힘의 수치를 기록했다. 결과는 하기에 나타냈다.
샘플 1 샘플 2 샘플 3
설명 몰드-내 레이블링 몰드 후 레이블링 레이블링되지 않음
림 강도(kg) 0.53 0.44 0.27
상기 데이터는 몰드-내 레이블링 몰딩 기계를 이용하여 제조된 용기의 개선된 림 강도를 예증한다. 당해 용기의 림 강도는 레이블링되지 않은 용기에 대하여 측정한 것보다 96%만큼 높은 것으로 측정됐고, 당해 용기의 림 강고는 몰딩-후 레이블링된 또는 "랩 레이블링딘" 용기에 대한 측정된 것보다 20%만큼 높은 것으로 측정됐다.
본 발명이 이들의 특정 구체예의 상세한 설명을 참고로 기술되었다. 그러한 상세한 설명은 지금까지 설명한 이외의 발명에 대하여 발명의 범주를 제한하는 것으로 간주하려는 의도가 아니라 이들의 첨부된 청구의 범위에 포함되도록 확장하려 의도한 것이다.

Claims (72)

  1. 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일(mold cavity rail);
    상기 몰드 캐비티 레일에 수직으로 배향된 적어도 하나의 만드렐(mandrel) 레일;
    제거 위치, 이송 위치, 및 몰딩 위치 사이에서 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일을 따라 이동하도록 제작되고, 상기 몰드 캐비티 레일에 나란히 배향된 2편 몰드(two-part mold) 중 적어도 하나의 암형부(female portion)를 포함하는 암형 몰드 캐비티 차(female mold cavity car);
    확장 위치, 릴리스 위치(release position) 및 몰딩 위치 사이에서 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일을 따라 이동하도록 제작되고 2편 몰드 중 적어도 하나의 수형부(male portion)를 포함하되, 상기 암형 몰드 캐비티 차 및 수형 몰드 캐비티 차(male mold cavity car)가 이들의 개별 몰딩 위치에 존재할 시에 암형부 및 수형부가 몰드 캐비티를 형성하는 것인, 수형 몰드 캐비티 차; 및
    대기 위치(readying position)와 삽입 위치 사이에서 적어도 하나의 만드렐 레일을 따라 이동하도록 제작되고, 만드렐 차(mandrel car)가 삽입 위치에 존재하고 암형 차(female car)가 이송 위치에 존재할 때에 암형부 내에 고정되도록 제작된 적어도 하나의 만드렐을 포함하는 만드렐 차로서, 상기 만드렐 차가 삽입 위치에 존재하고 수형 캐비티 차가 릴리스 위치에 존재할 경우에 진공을 조성하고 수형부에 직접적으로 대향하여 배향되도록 제작된 1개 이상의 컵 리무버(remover)를 포 함하는 만드렐 차를 포함하는, 레이블링된 팽창된 수지 용기의 생산장치.
  2. 제1항에 있어서, 1개 이상의 제1브레이스(brace)에 의해 결속된 제1레그(leg) 및 제2레그, 1개 이상의 제2브레이스에 의해 제2레그에 결속된 제3레그, 1개 이상의 제3브레이스에 의해 제3레그에 결속되고 1개 이상의 제4브레이스에 의해 제1레그에 결속된 제4레그를 포함하되; 적어도 하나의 몰드 캐비티 레일이 제2브레이스 및 제4브레이스에 결속되고 적어도 하나의 만드렐 레일이 제1브레이스 및 제3브레이스에 결속된 것인 프레임(frame)을 추가로 포함하는 것이 특징인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 만드렐이
    규격 D1을 보유하는 제1베이스;
    D1보다 큰 규격 D2를 보유하는 제2베이스;
    제1베이스 및 제2베이스 주변에 원주형 및 종방향으로 배치된 만드렐 표면;
    제1베이스에서 제2베이스까지 만드렐 표면을 따라 배치된 복수의 차징핀(charging pin);
    만드렐 표면을 따라 배치된 복수의 석션홀(suction hole)을 포함하되;
    적어도 만드렐의 표면은 주위조건(ambient condition)에서 변형성 또는 흡습성이 아닌 비-도전성 물질을 함유하는 것이 특징인 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비-도전성 물질에는 플루오로중합체(fluoropolymer), 올레핀의 호모중합체(homopolymer) 및 공중합체, 비닐 방향족 단량체의 호모중합체 및 공중합체, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리에스테르-아미드, 비닐 클로라이드의 호모중합체 및 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 세라믹, 나무, 유리, 엘라스토머계 중합체, 이들의 조합 및 상기 열거된 1종 이상의 물질로 코팅된 금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질이 포함되는 것이 특징인 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 만드렐이 암형부에 위치할 때에 상기 만드렐이 고정되어있지 않은 것이 특징인 장치.
  6. 제1항에 있어서, 복수의 레이블 시트를 붙잡도록 제작되고, 프레임에 결속되어 있으며, 적재 위치와 공급 위치 사이에서 이동하도록 제작된 1개 이상의 매거진(magazine); 및
    프레임에 결속되고, 석션 플레이트(suction plate)가 매거진 내의 최상부 레이블에 매우 근접하는 픽업(pick up) 위치와, 만드렐 차가 대기 위치에 있을 때 석션 플레이트가 만드렐에 매우 근접하는 공급 위치 사이를 이동하도록 제작된 암(arm)에 결속된 1개 이상의 석션 플레이트를 추가로 포함하는 것이 특징인 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 각각의 수형부가 2편 몰드의 암형부 몰드에 대하여 수평으로 대향하는 것이 특징인 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 암형부가 스테인리스 강을 함유하고, 수형부는 청동을 함유하는 것이 특징인 장치.
  9. 1개 이상의 암형부 내에, 석션홀을 통하여 적용된 진공을 이용하여 레이블 시트를 붙잡고 있는 1개 이상의 만드렐을 위치시키고,
    진공을 중단하고 만드렐 내의 차징핀을 통하여 레이블 시트에 정전하(electrostatic charge)를 적용함으로써 암형부 내에 레이블 시트를 릴리스하여,
    2편 몰드 중 1개 이상의 암형부 각각의 내벽에 레이블 시트를 도포하는 단계;
    2편 몰드 중 1개 이상의 수형부를 대응하는 암형부와 접촉상태로 위치시켜 1개 이상의 몰드 캐비티를 형성하는 단계;
    상기 몰드 캐비티에 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 첨가하는 단계;
    팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드를 팽창시키기에 충분한 시간 동안 상기 몰드 캐비티에 충분한 열을 가하여 레이블링된 용기를 형성하는 단계;
    상기 레이블링된 용기를 냉각하는 단계; 및
    상기 몰드 캐비티에서 레이블링된 용기를 제거하는 단계를 포함하는,
    제3항에 기재된 장치를 이용한, 레이블링된 팽창된 수지 용기의 몰딩방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 만드렐이 암형부에 위치할 때, 만드렐이 고정되어 있지 않은 것이 특징인 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 열 적용 단계가 수형부에 열 사이클을 적용하는 단계와 독립적인 암형부에 열 사이클을 적용하는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 레이블 시트가 표면 정전하를 유지할 수 있는 물질을 함유하는 것이 특징인 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 레이블 시트의 표면저항이 1010Ω/sq보다 큰 것이 특징인 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 2편 몰드의 암형부 및 수형부는, 암형부가 제거 위치에 있을 때 수형부와 암형부가 이격되어 있어 서로 접촉하지 않고, 수형부가 릴리스 위치 또는 확장 위치에 있을 때, 수형부가 암형부와 이격되어 접촉하지 않도록 제작된 것이 특징인 방법.
  15. 제9항에 있어서, 레일과 평행관계로 쌓여있는 레이블 시트를 포함하는 매거 진에서 레이블 시트를 뽑아내는 단계로서, 상기 매거진은 프레임에 결속되어 있고 적재 위치와 공급 위치 사이에서 회전하도록 제작되어 있으며, 레이블은 프레임과 결속되어 있고 픽업 위치와 도포 위치(application position) 사이에서 이동할 수 있는 암(arm)에 결속된 석션 플레이트를 수단으로 매거진으로부터 뽑아지되, 상기 석션 플레이트는 매거진 내 최상부 레이블의 표면에 접촉하도록 제작되고 진공의 적용을 통하여 최상부 레이블을 뽑아내고 붙잡도록 제작된 것인, 단계;
    픽업 위치에서 도포 위치까지 레이블을 붙잡고 있는 석션 플레이트를 이동시키고,
    대기 위치 내 만드렐의 직접적 상부에 레이블 시트를 배치하되, 상기 대기 위치 내 만드렐은 석션 플레이트의 도포 위치와 일직선으로 정렬되고 삽입 위치 내 만드렐은 암형부와 수평으로 대향하는 위치에 일직선으로 정렬하는 단계;
    만드렐을 통하여 진공을 적용하고 석션 플레이트에 적용된 진공을 중단함으로써 석션 플레이트에서 만드렐까지 레이블 시트를 이송하는 단계;
    암형부가 제거 위치 내에 존재할 때, 레이블 시트가 부착된 만드렐 차 및 만드렐을 대기 위치에서 삽입 위치까지 이동시키는 단계;
    암형부를 제거 위치에서 이송 위치까지 이동시키고 설정된 위치에 암형부의 내벽과 인접한 레이블 시트를 배치시키는 단계;
    만드렐에 대한 진공을 중단시키는 단계;
    레이블 시트와 암형부의 내벽 사이에 정전기적 인력을 제공하기에 충분한 전압을 정전기 핀(electrostatic pin)에 발생시켜 레이블 시트에 정전하를 적용하고,
    암형부를 이송 위치에서 제거 위치로 이동시키는 단계; 및
    만드렐을 삽입 위치에서 제거 위치로 이동시키는 단계에 의해, 레이블 시트가 암형부에 도포되는 것이 특징인 방법.
  16. 제15항에 있어서, 석션 플레이트에서 만드렐까지 레이블 시트를 이동시킨 후에 석션 플레이트 암에 결속된 포지셔닝 핑거(positioning finger)를 이용하여 만드렐 둘레에 레이블 시트를 래핑하는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
  17. 제9항에 있어서,
    제거 위치에서 몰딩 위치로 암형부를 이동시키는 단계; 및
    확장 위치에서 몰딩 위치로 수형부를 이동시키는 단계에 의해 수형부가 2편 몰드의 암형부 내에 수평으로 배치되어 몰드 캐비티를 형성하는 것이 특징인 방법.
  18. 제9항에 있어서,
    암형부에서 몰드 캐비티로 압축공기를 가하고/가하거나 레이블링된 용기를 수형부와 함께 이동시키기에 충분한 수형부 유래의 진공을 가하는 단계;
    몰딩 위치에서 제거 위치로 암형부를 이동시키는 단계;
    몰딩 위치에서 릴리스 위치로 수형부를 이동시키는 단계;
    대기 위치에서 삽입 위치로 만드렐 차를 이동시키는 단계;
    레이블링된 용기가 수형부에서 방출되고 컵 리무버와 접촉을 유지하며 이와 함께 이동시키기에 충분한 진공을, 레이블링된 용기의 베이스에 직접적으로 대향하여 배향된 컵 리무버에 적용하는 단계;
    만드렐 차를 대기 위치에 이동시키는 단계; 및
    컵이 컵 리무버에서 방출 및 낙하하도록 컵 리무버에 대한 진공을 제거하는 단계에 의해, 냉각 후에 레이블링된 용기가 몰드 캐비티에서 제거되는 것이 특징인 방법.
  19. 제9항에 있어서, 상기 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드가 암형부 내에 1개 이상의 공급 채널을 수단으로 몰드 캐비티에 첨가되되, 수지 비드의 팽창 및 융합 동안 몰드 캐비티 유래의 공급 채널을 폐쇄 및 봉합하도록 제작된 공급 채널의 단부에 밸브가 배치된 것이 특징인 방법.
  20. 제9항에 있어서, 상기 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드가 비닐 방향족 단량체의 호모 중합체; 폴리올레핀과 인시투(in situ) 중합된 비닐 방향족 단량체의 인터중합체(interpolymer), 적어도 하나의 비닐 방향족 단량체와 디비닐벤젠, 공액 디엔, 알킬 (메트)아크릴레이트(alkyl (meth)acrylate), (메트)아크릴로니트릴, 올레핀, 및/또는 말레산 무수물 중 1종 이상의 공중합체; 폴리올레핀; 폴리카보네이트; 폴리에스테르; 폴리아미드; 천연고무; 합성고무; 및 이들의 조합을 함유하는 것이 특징인 방법.
  21. 제9항에 있어서, 상기 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드가 팽창성 폴리스티렌 입자를 함유하는 것이 특징인 방법.
  22. 제9항에 있어서, 상기 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 평균입자크기가 약 10㎛ 내지 약 600㎛인 것이 특징인 방법.
  23. 제9항에 있어서, 암형부에 속하는 몰드 캐비티의 외곽에 인접한 스팀 캐비티(steam cavity)를 스팀으로 플러싱(flushing)하여 몰드 캐비티를 예열하는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  24. 제23항에 있어서, 예열 후에 수형부 유래의 몰드 캐비티에 스팀을 가하는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  25. 제9항에 있어서, 수형부에 속하는 몰드 캐비티의 외곽에 인접한 스팀 캐비티를 스팀으로 플러싱하여 몰드 캐비티를 예열하는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  26. 제25항에 있어서, 예열 후에 수형부 유래의 몰드 캐비티에 스팀을 가하는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
  27. 제9항에 있어서, 수형부에 속하는 몰드 캐비티의 외곽에 인접한 스팀 캐비티를 스팀으로 플러싱하고, 암형부에 속하는 몰드 캐비티의 외곽에 인접한 스팀 캐비티를 스팀으로 플러싱하여 몰드 캐비티를 예열하는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  28. 제27항에 있어서, 예열 후에 수형부 유래의 몰드 캐비티에 스팀을 가하는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
  29. 제9항에 있어서, 레이블 시트를 도포하는 단계에서 레이블링된 용기를 제거하는 단계까지를 완료하는데 요구되는 시간이 30초 미만인 것이 특징인 방법.
  30. 외곽 표면을 보유하는 옆벽(sidewall) 및 베이스(base)를 보유하는 형상으로 몰딩된 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드; 및
    용기 옆벽의 외곽 표면의 적어도 일부분에 배치된 정전하를 유지할 수 있는 레이블 물질로 형성된 레이블을 함유하는, 레이블링된 팽창된 수지 용기.
  31. 제30항에 있어서, 상기 레이블 물질이
    제1표면 및 제2표면을 보유하는 전기적 절연 기판;
    제1표면의 적어도 일부분에 배치된 열 민감성 접착제, 및
    레이블 시트의 표면 중 적어도 일부분에 배치된 코팅 및/또는 인쇄 잉크를 함유하는 것이 특징인 용기.
  32. 제31항에 있어서, 상기 레이블이 레이블의 제2말단을 오버랩하여 이음매(seam)를 형성하는 제1말단을 포함하고, 상기 열 민감성 접착제가 제1말단의 상부 표면의 오버랩 부분의 적어도 일부분에 접촉하는 정도로 열 민감성 접착제가 단지 제2말단의 하부 표면의 오버랩의 적어도 일부분에 도포될 뿐인 것이 특징인 용기.
  33. 제31항에 있어서, 상기 기판이 1종 이상의 열가소성 수지, 셀룰로스계 종이, 및 합성 종이로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 함유하는 것이 특징인 용기.
  34. 제33항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리올레핀계 수지, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-C1-C12 알킬 (메트)아크릴레이트 에스테르 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체의 금속염, 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리비닐 클로라이드 수지, 폴리아미드 수지, ABS 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상인 것이 특징인 용기.
  35. 제34항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 수지가 프로필렌 수지, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 직쇄 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-환식 올레핀 공중합체(ethylene-cyclic olefin copolymer), 프로필렌과 1종 이상의 α-올레핀의 공중합체, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 특징인 용기.
  36. 제31항에 있어서, 상기 기판의 용융점이 130℃보다 높은 것이 특징인 용기.
  37. 제31항에 있어서, 상기 열 민감성 접착제가 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르-아미드 수지, 폴리아미드 수지, 열가소성 엘라스토머, 아크릴 수지, 셀룰로스 수지, 인쇄용 래커(lacquer) 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 함유하는 것이 특징인 용기.
  38. 제30항에 있어서, 상기 레이블이 평활한 원주형 표면을 제공하는 것이 특징인 용기.
  39. 제30항에 있어서, 상기 레이블 물질의 표면저항이 1010Ω/sq보다 큰 것이 특징인 용기.
  40. 제30항에 있어서, 상기 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 비드가 비닐 방향족 단량체의 호모중합체; 폴리올레핀 및 인시투 중합된 비닐 방향족 단량체의 인터중합체, 적어도 하나의 비닐 방향족 단량체와 디비닐벤젠, 공액 디엔, 알킬 (메트)아크릴레이트, (메트)아크릴로니트릴, 올레핀, 및/또는 말레산 무수물 중 1종 이상의 공중합체; 폴리올레핀; 폴리카보네이트; 폴리에스테르; 폴리아미드; 천연고무; 합성고무; 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 중합체를 함유하는 것이 특징인 용기.
  41. 제30항에 있어서, 상기 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 비드의 수평균입자크기가 100 내지 600미크론인 것이 특징인 용기.
  42. 제30항에 있어서, 상기 옆벽의 두께가 0.75 내지 5mm인 것이 특징인 용기.
  43. 제30항에 있어서, 몰딩된 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드의 밀도가 0.5 내지 12 lb/ft3인 것이 특징인 용기.
  44. 제30항에 있어서, 원형, 계란형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 사다리꼴, 또는 유사-평행사변형으로 이루어진 그룹 에서 선택된 평면도상 형상을 보유하는 것이 특징인 용기.
  45. 제30항에 있어서, 베이스 용기들이 동일한 장치를 이용하여 제조된 경우에, 레이블을 함유하지 않은 용기의 림 강도(rim strength)보다 림 강도가 50% 이상 큰 것이 특징인 용기.
  46. 제30항에 있어서, 베이스 용기들이 동일한 장치를 이용하여 제조된 경우에, 몰딩-후 레이블링된 용기의 림 강도보다 림 강도가 5% 이상 큰 것이 특징인 용기.
  47. 제30항에 있어서, 상기 몰딩된 팽창성 수지 비드 또는 예비-팽창된 수지 비드가,
    수성 시스템(aqueous system)에 단량체 혼합물을 분산시키는 단계;
    자유 라디칼 중합 개시제의 존재 하에 단량체 혼합물을 중합하여 수지 비드의 분산액을 형성하는 단계;
    상기 수지 비드를 선별하여 입자 크기가 큰 비드를 제거하는 단계; 및
    상기 수지 비드를 발포제로 함침하는 단계에 의해 제조된 것이 특징인 용기.
  48. 제40항에 있어서, 상기 비닐 방향족 단량체가 스티렌, 이소프로필스티렌, 알파-메틸스티렌, 뉴클리어 메틸스티렌, 클로로스티렌, tert-부틸스티렌, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 특징인 용기.
  49. 제40항에 있어서, 상기 중합체가 비닐 방향족 단량체와 디비닐벤젠, 공액디엔, 알킬 메타크릴레이트, 알킬 아크릴레이트, 아크릴로니트릴, 및 말레산 무수물로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 다른 단량체의 공중합체인 것이 특징인 용기.
  50. 제40항에 있어서, 상기 중합체가 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 옥사이드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 특징인 용기.
  51. 제40항에 있어서, 상기 중합체가 폴리올레핀과 인시투 중합된 비닐 방향족 단량체의 인터중합체(interpolymer)인 것이 특징인 용기.
  52. 제40항에 있어서, 상기 수지 비드 또는 예비-팽창된 비드가 팽창성 폴리스티렌 입자를 함유하는 것이 특징인 용기.
  53. 제40항에 있어서, 상기 중합체의 중량평균 분자량이 약 25,000 내지 약 1,000,000인 것이 특징인 용기.
  54. 제47항에 있어서, 상기 발포제가 질소, 육플루오르화황(SF6), 아르곤, 이산화탄소, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄(HFC-134a), 1,1,2,2-테트라플루오로에탄(HFC-134), 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 디플루오로메탄(HFC-32), 1,1-디플루오로에탄(HFC-152a), 펜타플루오로에탄(HFC-125), 플루오로에탄(HFC-161) 및 1,1,1-트리플루오로에탄(HFC-143a), 메탄, 에탄, 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄, 헥산, 아조디카르보나미드(azodicarbonamide), 아조디이소부티로-니트릴, 벤젠설포닐하이드라자이드(benzenesulfonylhydrazide), 4,4-옥시벤젠 설포닐-세미카바자이드(4,4-oxybenzene sulfonyl-semicarbazide), p-톨루엔 설포닐 세미-카바자이드, 바륨 아조디카르복실레이트, N,N'-디메틸-N,N'-디니트로소테레프탈아미드, 트리하이드라지노 트리아진, 시트르산 및 중탄산나트륨의 혼합물, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 특징인 용기.
  55. 제47항에 있어서, 상기 발포제가 비드의 중량을 기초로 약 2중량% 내지 약 14중량%의 농도로 수지 비드 또는 프리-퍼프(pre-puff) 비드 내에 존재하는 것이 특징인 용기.
  56. 제47항에 있어서, 수지 비드를 발포제로 함침시키기 이전에 수지 비드가 1종 이상의 분산 보조제, 비이온성 계면활성제 또는 왁스를 함유하는 수성 시스템에 현 탁화되는 것이 특징인 용기.
  57. 제56항에 있어서, 상기 분산 보조제가 인산삼칼슘(tricalcium phosphate), 산화아연, 벤토나이트, 탈크(talc), 카올린, 탄산 마그네슘, 산화 알루미늄, 폴리비닐 알콜, 알킬 아릴 설포네이트, 하이드록시에틸 셀룰로스, 폴리아크릴산, 메틸 셀룰로스, 폴리비닐 피롤리돈, 나트륨 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 것이 특징인 용기.
  58. 제56항에 있어서, 상기 분산 보조제가 수지 비드 100중량부 당 약 0.01 내지 약 2중량부의 농도로 존재하는 것이 특징인 용기.
  59. 제56항에 있어서, 상기 비-이온성 계면활성제가 소르비탄 지방산 에스테르의 폴리옥시알킬렌 유도체를 함유하는 것이 특징인 용기.
  60. 제56항에 있어서, 상기 비-이온성 계면활성제가 수지 비드 100중량부 당 약 0.01 내지 약 2중량부의 농도로 존재하는 것이 특징인 용기.
  61. 제59항에 있어서, 소르비탄 지방산 에스테르의 폴리옥시알킬렌 유도체의 HLB가 약 8 내지 약 22인 것이 특징인 용기.
  62. 제56항에 있어서, 상기 왁스가 20℃ 이하에서 고체이고 125℃ 이상에서 액체인 것이 특징인 용기.
  63. 제62항에 있어서, 상기 왁스가 천연왁스 및/또는 합성왁스에서 선택되는 것이 특징인 용기.
  64. 제62항에 있어서, 상기 왁스가,
    C10 내지 C32의 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬, 알케닐, 아릴, 알카릴, 또는 아르알킬 알콜;
    C10 내지 C32의 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬, 알케닐, 아릴, 알카릴, 또는 아르알킬 카르복시산, 이에 상응하는 암모늄 및 금속염 또는 이의 C1 내지 C32의 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬, 알케닐, 아릴, 알카릴, 또는 아르알킬 에스테르;
    C10 내지 C32의 직쇄, 분지쇄 또는 환식 알킬, 알케닐, 아릴, 알카릴, 또는 아르알킬 탄화수소;
    폴리에틸렌;
    폴리프로필렌;
    폴리에스테르;
    폴리에테르; 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택되는 것이 특징인 용기.
  65. 제56항에 있어서, 상기 왁스가 수지 비드 100중량부 당 약 0.01 내지 약 2중량부의 농도로 존재하는 것이 특징인 용기.
  66. 제30항에 있어서, 컵 또는 사발인 것이 특징인 용기.
  67. 제30항에 있어서, 음료, 스프, 국수, 인스턴트 국수, 야채, 육류, 기름직 식제품, 후라이드 식품, 애완동물용 식품, 포테이토 칩, 또는 프레첼(pretzel)이 저장되거나 또는 그 내부에 담겨 판매되는 것이 특징인 용기.
  68. 제30항에 있어서, 옆벽이 종료되어 옆벽에서 방사형으로 바깥을 향하여 돌출되어 있는 용기의 최상부에 고리형 림(rim)을 추가로 포함하는 것이 특징인 용기.
  69. 제30항에 있어서, 상기 림이 뚜껑을 수용하도록 제작된 것이 특징인 용기.
  70. 제69항에 있어서, 림에 고정된 뚜껑을 추가로 포함하는 것이 특징인 용기.
  71. 제70항에 있어서, 상기 뚜껑을 보유하는 용기에 쉬링크 래핑(shrink-wrapping)이 적용된 것이 특징인 용기.
  72. 규격 D1을 보유하는 제1베이스;
    D1보다 큰 규격 D2를 보유하는 제2베이스;
    제1베이스 및 제2베이스 주위에 원주형 및 종방향으로 배치된 만드렐 표면;
    제1베이스에서 제2베이스까지 만드렐 표면을 따라 함몰되어 배치된 복수의 차징핀;
    만드렐 표면을 따라 위치한 복수의 석션홀을 포함하되;
    적어도 만드렐의 표면이 주위조건(ambient condition)에서 변형성 또는 흡습성이 아닌 비-도전성 물질을 함유하는 것인, 몰드 내에 레이블을 배치시킬 수 있는 만드렐.
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