KR20080064812A

KR20080064812A - 다색 플라스틱 및 합성물 제품의 성형을 위한 색채 변화제어 공정

Info

Publication number: KR20080064812A
Application number: KR1020087007497A
Authority: KR
Inventors: 빌리밥 제이. 부어
Original assignee: 빌리밥 제이. 부어
Priority date: 2005-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-07-09
Also published as: CN103341950A; EP1937456A2; EP1937456B1; US8153045B2; WO2007027874A3; JP2009505872A; US8709322B2; EP1937456A4; US20120193826A1; KR101299292B1; CN103341950B; JP4842322B2; CN101568421B; US20070045887A1; WO2007027874A2; CN101568421A

Abstract

다색 성형 제품에 있어서 무작위적 색채 변화 효과를 나타내기 위해 색채의 실질적인 혼합을 방지하는 미리 설정된 순서와 방법, 및 상기 성형 제품 관련 부피의 비정수 배와 관련된 미리 설정된 비율로 성형 장치에 개별적인 색채를 공급하는 단계를 포함하는 공정이다.

성형 공정, 성형 제어 공정, 다색 성형 제품, 색채 변화 제어 공정.

Description

다색 플라스틱 및 합성물 제품의 성형을 위한 색채 변화 제어 공정 {COLOR VARIATION CONTROL PROCESS FOR MOLDING PLASTIC AND COMPOSITE MULTI-COLOR ARTICLES}

본 발명은 일반적으로 성형 공정, 성형 제어 공정 및 성형된 부품(parts)에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 다색 플라스틱 및 합성물 제품의 성형을 위한 색채 변화 및 색채 순차화 제어 공정에 관한 것으로, 많은 다색 부품의 성형에 유용하고 특히 점판암(slate), 대리석(marble) 및 다른 암석의 자연색 및/또는 마블링(marbling), 또는 목재 재료의 색채 입자(grain)를 재현하기 위한 어느 정도의 제어된 무작위성이 요구되는 성형 부품에 유용하다.

다색 플라스틱 및 합성물 제품의 성형을 위한 많은 공정이 알려져 있다. 그와 같은 두 개의 공정과 각 공정의 알려진 결점 및 단점이 아래에서 간단하게 기술된다.

액체 물감 분사. 본 공정에서는 액체 유기 물감(organic color liquid)이 직접적으로 사출 성형 프레스의 스크류(screw) 부분에 분사된다. 이는 최종 제품에 색채의 줄무늬(streaking) 및 소용돌이 모양을 부여한다. 본 공정은 다음과 같 은 단점을 포함한다: 부자연스러운 소용돌이 모양 및 색채 변화로 인하여 예컨대 자연의 점판암을 사실적으로 재현하는 모습을 지속적으로 얻을 수 없다. 유기 물감은 햇빛을 잘 견뎌내지 못하며, 장기간 자외선에 노출되면 색채가 바래고 변색되는 경향이 있다. 또한, 상술한 바와 같은 무작위성을 갖고 자연스러운 모습을 나타낼 수 있도록 공정을 적절하게 제어할 수 없다. 오직 하나의 제품만이 한 번에 사출 성형 기계를 통하여 진행할 수 있으며, 따라서 색채를 바꾸기 위해서는 기계의 표준 세정 및 차단이 필요하다. 나아가, 농축 액체 유기 물감은 비싸므로, 성형 제품의 가격을 더 비싸게 한다.

색채 농축/스트리커(streaker) 펠렛(pellet). 본 공정에서는 성형될 재료에 줄무늬를 형성(streak)하기 위해 농축 색채가 사용된다. 본 색채 재료는 호퍼(hopper)에 넣어져 통 내에서 상이한 온도에서 녹아 줄무늬를 형성하거나 블루밍(blooming) 효과를 나타낸다. 본 공정은 다음과 같은 단점을 포함한다: 액체 물감 분사 공정처럼, 부자연스러운 소용돌이 모양 및 색채 변화로 인하여 예컨대 자연의 점판암을 사실적으로 재현하는 모습을 지속적으로 얻을 수 없다. 또한, 상술한 바와 같은 무작위성을 갖고 자연스러운 모습을 나타낼 수 있도록 공정을 적절하게 제어할 수 없다. 그리고 또한, 오직 하나의 제품만이 한 번에 사출 성형 기계를 통하여 진행할 수 있으며, 따라서 색채를 바꾸기 위해서는 기계의 표준 세정 및 차단이 필요하다. 나아가, 농축 액체 유기 물감은 비싸므로, 성형 제품의 가격을 더 비싸게 한다.

다색 플라스틱 및 합성물 제품의 성형을 위한 여러 개의 다른 공정이 알려져 있다. 그러나, 종래의 어떤 공정도 상술한 결점 없이 무작위적인 마블링 또는 그와 유사한 효과를 통해 자연의 재료를 연상시키는 부품을 성형하지 못한다.

본 발명의 전체적인 목적은 다색 플라스틱 또는 합성물 제품의 성형을 위한 새롭고 독창적인 색채 변화 및 색채 순차화 제어 공정을 제공하는 것이다. 상기 공정 제어는 성형되는 제품의 파라미터와 요구되는 색채 변화에 따라 설정된다.

본 발명의 더 세부적인 목적은, 성형 제품에 예상 가능한 무작위 색채 분포를 가져오는 순차적 방법으로 성형 장치로의 다양한 색채 재료의 공급을 제어하는 새롭고 독창적인 공정을 제공하는 것이다. 통상적으로 상기 공정은 실질적인 색채의 혼합 없이 상이한 색채의 성형 재료를 전달하는 것을 포함하며, 예외적으로 성형 제품에서 추가적인 색채를 얻기 위하여 혼합을 제어한다.

상기 색채 변화 제어 공정은 취입 성형, 고압 사출 성형, 저압 사출 성형, 압출 성형, 롤 성형 및 압축 성형을 포함하는 모든 종류의 성형 공정에 유용하며 특정 종류의 성형에 한정되지 않는다.

상기 색채 변화 제어 공정은 또한 모든 종류의 다색 성형 제품에 적용 가능하며, 그와 같은 성형 제품에 독창적인 색채 조합이나 순서를 만들어낼 수 있게 한다. 일 구현예에서 상기 공정을 통해 점판암 기와를 재현하도록 순차화된 색채 마블링을 갖는 합성물 지붕 기와를 제조할 수 있다. 상기 색채 변화 제어 공정은, 현재의 성형 기술을 통해서는 얻을 수 없는 많이 요구되는 현실적인 혼색(blend) 또는 외양을 갖는 제품의 성형을 가능하게 한다. 상기 색채들은 대리석과 같은 다른 암석 재료를 사실적으로 표현하거나, 다양한 목재 재료의 색채 입자를 실제처럼 재현하기 위한 마블링을 갖도록 순차화될 수 있다. 결과적으로 이는 상기 성형 공정 중에 독창적으로 제어되는 무작위 색채 변화를 갖고, 이제까지는 불가능 했던 제품 채색을 가능하게 한다.

색채 변화 제어 공정은 나아가 다른 다양한 종류의 플라스틱, 고무 및 합성물 재료의 성형과 관련하여 유용하다. 적절한 재료의 예는 HDPE, 고무, 폴리프로필렌, 비닐(vinyl)뿐만 아니라 PVC, 폴리스티렌, 라텍스(latex)를 포함하나 이들로 제한되지는 않는다. 이들은 섞이지 않은 형태(pure form), 혼합물, 또는 고무를 또한 포함하는 HDPE와 같은 합성물의 형태로 이용 가능하다. 여기서 사용되는 합성물의 형태는 일반적으로 충전재와 혼합된 폴리머를 포함한다. 충전재는 나무 먼지(wood dust), 종이 찌꺼기(paper sludge), 벼의 겉껍질(rice hulls) 및 유용한 재료를 만드는데 불필요한 다른 물질과 같은 다른 공정의 부산물일 수 있다. 또한 충전재는 상기 합성물에 강도 증강, 내구성, 내화성과 같은 특정의 필요한 특성을 주기 위해 특정될 수도 있다.

본 발명의 상기 색채 변화 제어 공정은 현재의 성형 기술과 비교하여 다음의 이점과 장점을 갖는다. (a) 성형 제품의 무작위 색채 패턴은 상기 색채 변화 공정에 있어서 완전하게 제어 가능하여, 무작위 색채 패턴의 무작위성이 예상 가능하게 만들어질 수 있다. 이는 사실적인 모양을 갖는 부품의 성형을 가능하게 한다. (b) 단일 색채 제품일 때와는 달리, 다색 제품을 얻고자 할 때의 혼합 배치(batch) 또는 많은 줄무늬(streaker)는, 종래의 공정으로는 예를 들면 재현된 점판암의 결무늬 대신에 얼룩 또는 비사실적인 색채 혼합 또는 소용돌이와 같은 색채 관련 품질 불만을 초래할 수 있다. 본 발명의 상기 색채 변화 제어 공정은 현재의 대부분의 성형 공정처럼 순색을 배열하는 대신에, 상기 공정에 내장된 색채 분산 기능(color breakup function)을 통해 상기 성형 장치에 공급되는 색채를 순차화하여 이와 같은 종류의 문제들을 제거하도록 돕는다. (c) 상기 공정은 내장된 색채 분산에 의해 색채 변화를 가능하게 한다. 종래의 공정에서는 이와 같은 제품들은 폐기(scrap)되었을 수도 있다. 그러나, 차이점이 두드러져 결점처럼 보이는 종래의 공정에 의한 연속 변이 색채(solid color shift)에 비하여, 본 발명의 상기 공정을 통한 제어된 무작위성에 의한 색상의 자연스러운 변이는 무작위성에 플러스 효과를 가져온다. (d) 더 현실적으로, 이제까지의 기술로는 실현 불가능한 실제와 같은(true-to-life) 채색이 성형 제품에 대하여 실현된다. (e) 몇몇의 현재 성형 기술에서는 요구될 수 있는 성형 재료에 들어가는 특별한 첨가제와 관련 장치 없이도 상기 성형 제품에 대한 상기 색채 결과를 얻을 수 있다. (f) 상기 색채 순서는, 종래 공정에서 요구되었던 성형 장치의 정지 시간을 감소시키거나 제거하기 위해서, 수동으로 또는 자동으로 "진행 중에(on the fly)" 수정될 수 있다. (g) 예를 들어 세 개의 색채 설정으로, 색채 순차화를 제한 없이 그리고 정지시간 없이 이룰 수 있으며, 이 변화는 공급 시스템 제어기의 버튼을 누르는 것에 의하여 가능하다. (h) 색채는 검정과 테라-코타(terra-cotta)를 통해 버건디-브라운(burgundy-brown)을 생성하는 것과 같이 성형 장치의 정지 시간 없이 상이한 순색(solid color)을 생성하기 위하여 다르게 혼합될 수 있다. (i) 상기 색채 변화 제어 공정은, 보다 저렴한 채색 재료를 사용할 수 있고, 각 상이한 제품에 따라 원료를 바꾸고 기계를 세정해야 하는 것에 비하여 공정에서 폐기되는 제품(즉, 제품에 요구되는 반복적 패턴 또는 무작위성을 만족하지 못하는 제품)의 양이 최소화되기 때문에 현재의 기술과 비교하여 비용을 절약하는 결과를 보인다. 종래의 공정에서 색채를 바꾸면 많은 경우에 있어서 기계는 생산 시간을 단축하는 아이들(idle) 시간에 놓일 것이다. 본 발명의 상기 색채 변화 공정으로는 종래의 기술에 비해 상기 항목들이 모두 감소될 것이다. (j) 또한, 본 발명에서 사용되는 색채 재료는, 상기 성형 제품들이 장기간의 햇빛 노출에 대해서도 색채의 고유성을 유지할 수 있는 우수한 자외선 저항성을 갖는 산화물 재료일 수 있다.

이와 같거나 다른 본 발명의 태양, 목적 및 이점은 첨부도면과 함께 후술하는 상세한 설명 부분에서 더욱 명확해질 것이다.

간단하게, 상기 색채 변화 제어 공정은, 색채의 실질적인 혼합을 방지하고 성형 제품에 예상 또는 제어 가능한 무작위 채색을 이룰 수 있는 순서와 방법에 의하여, 상이하게 채색된 재료를 성형 장치에 공급하는 단계와 관련된다. 상기 공정은 하나 이상의 제어 모듈과, 색채간의 혼합을 최소화하면서 상이하게 채색된 성형 제품을 성형 장치에 공급할 수 있는 재료 취급 장치를 이용한다.

다색 성형 제품을 위한 상기 색채 변화 제어 공정의 구현은: 성형 제품에 사용되는 색채의 수, 성형 제품 색채의 대략적인 비율, 및 성형 제품 색채의 순서를 지정하는 단계와; 제품을 성형하기 위해 충전되는 총 부피를 결정하는 단계(충전된 후 성형 제품에서 트림(trim)되거나 제거되는 임의의 공간을 포함한다)와; 총 성형 부피의 비정수(non-integer) 배를 얻기 위해 인자(factor)에 의하여 총 성형 부피를 수정하는 단계와; 상기 수정된 총 부피에 대하여 요구되는 순서와 요구되는 비율로 상기 개별적인 색채를 성형 장치에 반복적으로 공급하는 단계를 포함한다. 결과적으로, 제어된 무작위 색채를 갖는 복수의 다색 성형 제품이 생성될 것이다.

도1은 종래의 성형 장치와 함께 이용되는 본 발명에 따른 색채 변화 제어 공정의 양호한 구현을 나타내는 공정도이다.

도2는 도1의 공정도에 나타난 하나의 공급기와 관련된 특정 구성요소의 측면도이다.

도3은 도1에 나타난 색채 순차화와 색채 변화 제어 공정에 의해 예상 가능하지만 무작위로 채색된 세 개의 성형 제품의 사시도이다.

도4는 본 발명에 따른 상기 색채 변화 제어 공정의 대체적인 구현을 나타내는 공정도이다.

본 발명은 다양한 변형과 대체적인 구조를 가질 수 있으나, 특정 실시예가 도면에 도시되며 상세하게 후술된다. 그러나 이는 개시된 특정 형태로 발명을 제한하고자 하는 의도는 아니며, 오히려 반대로 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 모든 변형, 대체적인 구조, 대체적인 공정, 및 등가물을 고려하기 위한 것임을 이해해야 한다.

본 발명에 따른 색채 변화 제어 공정을 구현한 공정도가 설명을 목적으로 도 1에 나타나 있으며, 구성요소 간의 작동 통신(예를 들어, 전기적, 광학적, 디지털 등)은 단일선(single-line) 연결로 표시되며, 물질의 유동은 이중선(double-lines)으로 표시된다. 상술한 바와 같이, 상기 색채 변화 제어 공정은 색채의 실질적인 혼합을 방지하고 성형 제품에 예상 또는 제어 가능한 무작위 채색을 이룰 수 있는 순서와 방법을 통해서, 상이하게 채색된 재료를 성형 장치에 공급하는 단계를 포함한다.

도1을 참조하면, 도시된 상기 성형 설정은, 제어된 무작위성을 갖는 다색 성형 제품(14)을 생성하는 사출 성형 장치와 같은(그러나 이로 제한되지는 않는다) 성형 장치(12)에 상이한 색채 재료를 공급하기 위한 공급 시스템(10)을 포함한다. 본 예에 있어서, 상기 공급 시스템은 성형 공정에서 최대 세 개의 색채 재료 (A), (B) 및 (C)를 진행시키는 세 개의 스크류-드라이브(screw drive) 공급기들(16)을 포함한다. 일반적으로 공급기는 호퍼(18)와, 호퍼로부터의 재료의 유출을 제어하는 재료 적하기(loader)(20)(도2 참조)를 포함한다. 통상적으로 사출 성형 장치의 표준 부품인 스크류 드라이브(22)는 상기 재료를 가열과 동시에 사출 성형 유입구(12a)를 향하여 전진시킨다. 시스템 내의 공급기의 수는 색채의 혼합 없이 진행될 수 있는 최대 색채 수를 설정한다. 상기 공급 시스템의 작동은 성형 장치의 작동과 연계되어 공정 제어 모듈(24)에 의해 제어된다.

상기 성형 장치(12)의 성형 공동에 상기 제품(14)의 성형을 위한 재료가 충전될 때, 상기 공급 시스템(10) 및 제어 모듈(24)은 상기 개별적인 공급기(16)로부터 상기 성형 유입구(12a)로 미리 설정된 순서대로 성형 가능한 색채 재료 (A), (B) 및 (C)를 공급하도록 구성된다. 이와 같은 상기 색채 변화 제어 공정의 기본적인 작동 특성은, 서로 혼합되는 기초 재료와 농축 색채로 충전되거나, 두 개 또는 그 이상의 색채 재료가 동시에 성형 유입구로 공급되는 단일 호퍼를 갖는 종래의 성형 공정과 대비된다. 상기 성형 장치가 요구하는 재료를 상기 개별적인 공급기로부터 상기 성형 장치에 공급하는 것을 통하여, 종래의 재료 공급 시스템에서 일반적으로 일어나는 상이한 색채 재료 (A), (B) 및 (C)의 혼합을 제거할 수 있다.

공정 개시시에, 상기 제어 모듈(24)은 관련 공급기(16)를 통해 첫 번째 색채(예를 들어, 재료 (A))를 진행시키기 위해 제어 신호(CS1)을 전달한다. 상기 첫 번째 색채는 정해진 시간 동안(또는 미리 설정된 부피만큼 재료가 공급될 때까지) 또는 상기 재료가 축적되어 성형 유입구(12a)의 상부(high-level) 센서(28)를 작동시킬 때까지 진행한다. 상기 상부 센서가 작동되면, 상기 공정 제어 모듈은 공급 시스템을 정지시키고 성형 장치가 성형 유입구로부터 재료를 소비할 수 있게 한다. 상기 재료가 실질적으로 소비되면, 성형 유입구의 하부 센서(30)가 작동되며 공정 제어기가 추가적인 재료의 공급을 시작하도록 지시한다. 미리 설정된 양의 재료 (A)가 모두 공급된 경우, 공정 제어 모듈(24)은 첫 번째 재료의 진행을 정지시키고, 순서상의 다음 색채의 진행을 개시하도록 제어 신호(예를 들어, CS2 또는 CS3)를 전달한다. 그러나, 다음 색채는 선행하는 색채가 충분히 소비되어 하부 센서가 작동되기 전에는 개시되지 않는다. 이는 상기 성형 장치에서의 상기 재료의 혼합을 최소화한다.

양호한 실시예에 있어서, 상기 공급기들(16)은 스크류 드라이브(22)의 개별적인 속도 보정을 위해 개별적인 드라이브 모터와 제어 모듈(32)을 구비하며, 상기 호퍼들(18)에는 상기 재료 하적기(20)를 위한 개별적인 제어 모듈(26)이 제공된다. 상기 공정 제어 모듈(24)은 공급기의 속도를 제어하기 위해 상기 공급기 제어 모듈(32)과 제어 신호 CS_i'(여기서, i=1-3)를 통해 통신하며, 호퍼로부터의 재료의 적하(dropping)를 제어하기 위하여 하적기 제어 모듈(26)과 제어 신호 CS_i를 통해 통신하며, 다르게는 색채 변화 제어 공정에서 이용되는 구성 요소의 작동과 타이밍을 성형 장치(12)의 작동과 조화시키기 위해 통신한다. 상기 개별적인 호퍼 제어 모듈(26)은 상기 공정을 통해 진행되는 각 색채 재료의 부피를 정밀하게 제어하여 공정이 추가적으로 미세하게 조정될 수 있도록 한다. 다양한 제어 모듈이 개별적인 제어 장치 또는 모듈, 예를 들어 단일 공정 제어 장치로 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 색채 재료는 상기 성형 제품들이 장기간의 햇빛 노출에 대해서도 색채의 고유성을 유지할 수 있는 우수한 자외선 저항성을 갖는 산화물 재료일 수 있다.

단지 하나의 예로서, 적합하고, 저비용이며, 용이하게 입수 가능한 제니시스(Genisis) KBMS-10MRA 장치가 전체 공정 제어기로서 프로레이트(Pro Rate) 호퍼, 공급기 및 공급 제어기와 함께 성공적으로 사용되었다. 물론 상업적으로 입수 가능하거나, 당업자에 의해 본 발명의 작동 요구 사항을 만족시키도록 설계될 수 있는 많은 제어 장치가 존재한다.

상기 색채 변화 제어 공정을 돕기 위하여, 상기 스크류 드라이브의 동시적인 가열 공정을 통해 상기 재료가 매우 적게 혼합되며 전진하도록 하는 비표준 딥커트 로우쉬어 스크류(non-standard deep cut low shear screw)(22)가 성형 장치에 장착될 수 있다. 또한, 스크류 회전 속도와 재료가 주형에 주입되는 작동 압력을 조절하여 혼합 레벨을 낮게 제어할 수 있다. 하나의 프로토타입(prototype) 유닛에 있어서, 테라코타, 녹색, 회색의 세 가지 색채가 있었다. 세 개의 색채로는 상기 장치의 정지 및 세정 없이 일곱 개의 상이한 다색 제품을 제조할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 상기 색채 변화 제어 공정은 성형 제품에 예상 또는 제어 가능한 무작위 채색을 이룰 수 있는 방법을 통해서 상이하게 채색된 재료를 성형 장치에 공급하는 것과 관련된다. 이는 물론 성형 제품의 색채의 개수와 색채의 요구되는 비율 뿐만 아니라 다른 요소에 의존할 것이다. 특히, 상기 색채 변화 제어 공정을 수행하는 것은 하기와 관련된다:

1) a) 상기 성형 제품에 사용될 색채의 수("N")와, b) 상기 성형 제품 내 색채들의 대략적인 비율("R1->N")과, c) 상기 성형 제품 내 색채들의 순서("S1->N")를 지정(설정, 선택 등)하는 단계와;

2) 제품을 성형하기 위해 충전되는 총 부피("V"), 즉, 충전된 후 성형 제품에서 트리밍되거나 제거되는 임의의 공간을 포함하는 총 성형 부피를 결정(계산, 산정, 추정 등)하는 단계와;

3) 총 성형 부피의 비정수(non-integer) 배(예를 들어, "V^*=V^*F" 또는 V^*="V+(V^*F)")를 얻기 위해 인자 "F"에 의하여 총 성형 부피를 수정(교정 ,계산 등)하는 단계와;

4) 복수의 성형 제품을 제조하기 위하여 개별적인 색채들을 상기 요구되는 순서로, 상이한 색채(상술한 바와 같은)들의 실질적인 색채의 고유성을 유지하는 방법으로, 그리고 상기 수정된 총 성형 부피("R1->N^*=f(R1->N,V^*)")와의 관계에서(즉, 그의 함수로서) 요구되는 대략적인 비율로써, 성형 장치에 반복적으로 공급하는 단계를 포함한다.

따라서, 상기 성형의 부피가 알려지면, 상기 색채 변화 공정은 상기 재료 공급 및 성형 공정에 있어서 다음의 변수 또는 제어가능한 파라미터와 관련된다:

1) 색채의 지정: N(수), R₁ _->N(비율), 및 S₁ _->N(순서);

2) V^*를 얻기 위하여 인자 F(비정수)에 의하여 V(주형 부피)를 수정;

3) 상이한 색채의 실질적인 색채의 고유성을 유지하는 방법으로 순서 S₁ _->N및 R₁ _->N ^*로 상기 색채(1->N)를 성형 장치에 반복적으로 공급.

다음의 예는 본 색채 변화 제어 공정의 구현예를 설명한다.

예1: 제품을 두 개의 색채(A, B)로 성형함에 있어서 두 개의 색채가 60% (A) 대 40% (B)의 대략적인 비율로 순차 배치되고 총 13.61kg(30파운드)의 재료 부피(트리밍되는 부분을 포함)로 두 개의 공동 주형에서 성형된다. 상기 13.61kg(30- 파운드) 부피는 10%의 증가 인자에 의해 14.97kg(33-파운드)의 총 수정된 부피를 갖도록 수정된다. 상기 수정된 성형 부피는 최종 제품에서의 색채의 반복 배치를 방지하기 위하여 제조 중에 색채 배치를 상쇄한다. 수정된 총 부피에 대하여 60% 대 40%의 비율을 이용하기 위해, 두 개의 색채는 다음과 같이 성형 장치에 공급된다: 8.98kg(19.8lbs)의 첫 번째 색채(A), 5.99kg(13.2lbs)의 두 번째 색채(B), 이어서 8.98kg(19.8lbs)의 (A)와 5.99kg(13.2lbs)의 (B), 본 색채 순서를 상기 성형 제품의 제조 진행 중에 반복한다. 상기 두 개의 주형 공동이 순차적으로 충전되면, 이는 성형 제품에 다음과 같은 결과의 색채 분포를 나타낸다: 첫 번째 제품 = 19.8(A), 10.2(B); 두 번째 제품 = 3(B), 19.8(A), 7.2(B); 세 번째 제품 = 6(B), 19.8(A), 4.2(B); 이는 열 두 번째 제품에서 첫 번째 제품의 색채 분포가 실질적으로 반복될 때까지 계속된다. 그러나, 열 두 번째 또는 그 이전의 제품에 대한 공급에 효과를 미치기 위해 상기 파라미터(부피 수정 인자 또는 색채 분포 비율 등) 중의 하나에 변화를 프로그래밍하면, 상기 성형 제품의 색채 패턴의 상기 드문 반복조차도 방지할 수 있다.

예2: 제품은 색채 순서가 예1 비율의 복수의 인자로 설정되는 것만을 제외하고는 예1에서의 주형과 파라미터로 제조된다. 본 예에 있어서, 60%-40%의 색채 순서 비율은 30% (A), 20% (B), 30% (A), 20% (B)로 나누어진다. 본 예에 있어서, 상기 재료는 상기 성형 장치로 다음의 순서로 공급된다: 4.49kg(9.9lbs)의 첫 번째 색채(A), 2.99kg(6.6lbs)의 두 번째 색채(B), 4.49kg(9.9lbs)의 (A)와 2.99kg(6.6lbs)의 (B)로 반복된다. 본 예에서는 예1의 제품과 동일한 총 색채 비 율을 가지나 각 제품에서 더 빈번하게 색채 전환이 되는 성형 부품이 만들어질 것이다. 예1의 상기 주형의 두 개의 공동이 동시에 충전될 경우에는 동일한 비율과 순서가 나타날 것이다.

예3: 제품은 예1의 주형을 사용하나, 세 개의 색채(A, B, C)를 갖고 두 개의 상이한 색채 변화 비율을 이용하여 제조된다. 첫 번째 비율은 20%의 색채(A), 20%의 색채(B), 및 60%의 색채(C)이며, 이후 30%의 색채(A), 30%의 색채(B), 40%의 색채(C)의 두 번째 비율로 이어지며, 이후에는 첫 번째와 두 번째 색채 순차 비율이 반복된다. 본 예에서, 상기 재료는 다음과 같은 순서로 상기 성형 제품에 반복적으로 공급된다: 2.99kg(6.6lbs)의 첫 번째 색채(A), 2.99kg(6.6lbs)의 두 번째 색채(B), 8.98kg(19.8lbs)의 세 번째 색채(C), 이후 4.49kg(9.9lbs)의 색채(A), 4.49kg(9.9lbs)의 색채(B), 5.99kg(13.2lbs)의 색채(C)로 이어진다. 두 개 또는 이상의 색채 순서를 이용할 경우, 상기 성형 제품에 더 무작위적인 색채 변화를 제공한다.

예4: 재품은 예1의 상기 주형과 예2의 상기 색채 순서를 가지나, 상기 13.61kg(30-파운드)의 총 부피는 10%의 감소 인자에 의해 12.25kg(27-파운드)의 수정된 총 부피를 갖고 제조된다. 상기 색채 재료는 이어서 3.67kg(8.1lbs)의 첫 번째 색채(A), 2.45kg(5.4lbs)의 두 번째 색채(B), 3.67kg(8.1lbs)의 첫 번째 색채, 2.45kg(5.4lbs)의 두 번째 색채로 반복되어 성형 공정에 공급된다.

별도의 공급기를 통해 색채를 제공하지 않으면서 추가적으로 순차화된 혼합 색채를 얻기 위해, 예를 들어 의도적으로 두 개(또는 그 이상)의 색채를 동시에 공 급함으로써 상기 색채 변화 제어 공정 구현의 추가적인 수정이 가능하다. 또한 상기 공정의 임의의 변수 또는 제어가능한 파라미터는, 성형 공정을 정지하지 않고 진행 중에 수동으로 수정하거나, 공정의 특정 시간(예를 들어, 특정 수의 제품을 진행시키거나 특정 수의 순차 진행의 공정 후에)에 자동적으로 효과를 나타내도록 공정 제어기에 프로그램되어 자동으로 수정될 수 있다.

도3은 도1에 나타난 상기 색채 순차 공정의 결과로서 무작위적으로 채색된 세 개의 성형 제품(14a, 14b, 14c)의 사시도이다. 본 예에 있어서, 상기 세 개의 제품은, 실제 주형 부피에 비해 10%의 수정된 주형 부피를 갖고 10% (A), 60% (B), 30% (C)의 색채 비율과 순서로 세 개의 색채를 공급한 성형 공정에 의한 첫 제품들이다.

도1에 도시된 상기 성형 설정은, 상이한 색채에 대하여 별도의 공급기를 이용하는 공급 시스템으로써 요구되는 색채 변화의 제어를 달성한다. 당업자는 이와 같은 재료의 취급 기능이 다양한 방법을 통해 달성될 수 있음을 알 수 있을 것이며, 통상적인 공급 장치가 상이한 색채의 혼합 없이 상이한 색채를 색채 변화 제어 공정에서 지정된 부피와 비율로 공급하기 위해 이용되거나 수정될 수 있음을 알 수 있다. 이와 관련하여, 상기 공급 시스템은 상이한 재료의 유입을 제어하고 상이한 재료를 최소한의 혼합으로 공급할 수 있도록 설정된다. 이와 같은 색채 수송 제어는 통상적으로 도1의 새로운 재료 취급 장치 또는 기존의 장치에 미세 조정 또는 물리적 변화를 가하여 달성할 수 있다.

후술하는 예는 상기 색채 변화 제어 공정에 적합한 대체적인 재료 취급의 구 현을 설명한다. 상기 공정은, 색채 재료를 성형 장치에 순서대로 공급할 때, 상기 색채를 혼합 없이 수송할 수 있는 다른 종류의 공급 장치에 대하여 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다.

예를 들면, 대부분의 플라스틱 또는 고무 압출기의 재료 취급 및 공급 장치는 공급된 재료를 성형 장치로 밀어 전진시키면서 혼합기와 같이 작용하는 배럴(barrel) 및 스크류 구조의 고속 회전을 통해 공급 재료를 신속하고 효율적으로 혼합하도록 설정된다. 본 발명을 상기와 같은 기본적인 종류의 장치로 수행하는 것은, 상기 상이한 색채 재료의 혼합을 제한하기 위해 스크류-드라이브의 속도를 제어하는 것, 및/또는 제한적인 혼합만으로 재료를 크게("big bite") 전진시키기 위해 상기 압출기 스크류의 각 및/또는 크기를 증가시키는 것을 포함한다. 총 성형 부피가 하나 또는 그의 정수 배의 성형 제품이 압출기를 통해 공급될 때의 부피라고 할 때, 상기 상이한 색채 재료는 이후 상술한 색채 변화 제어 공정의 비율과 부피에 의해 규정되는 양으로 압출기에 공급될 것이다.

압축 성형에 있어서, 압출기가 상기 다색 제품의 제조에 사용될 경우, 선행하는 단락에서 설명된 상기 공급 시스템의 기술이 적용 가능할 것이다. 다르게는, 상기 상이한 색채 재료가 열경화성 재료의 경우처럼 주형에 "작은 조각(crumb)" 또는 "고체-종류"의 재료로 공급되면, 상기 재료 공급 시스템은 기술된 비율 및 부피에 따라 지정된 재료의 순차적인 양을 공급하기 위하여 수정되고 제어될 것이다.

추가적이 예로서, 도4에는 성형 설정의 대체적인 구현이 도시된다. 본 시스템은, 세 개의 호퍼가 단일의 공급기(16)에 공급한다는 점과, 공급기로 전달되는 재료가 호퍼 제어기만으로 전해지는 제어 신호(CSi')에 의해 제어된다는 점 외에는 도1의 시스템과 유사하다. 본 대체적인 시스템의 장점은 장치 수의 감소로 인한 비용의 감소를 포함한다. 본 대체적인 시스템의 단점은 성형 장치로 향하는 상이한 색채 공급에 대한 제어가 떨어진다는 점을 포함한다. 또한, 본 설정은 어떤 제품에 있어서 요구될 수도 있는, 두 개의 색채 전환 시에 발생하는 색채의 혼합이 다소 증가될 가능성을 갖는다.

앞의 설명에 의해 본 발명은 다색 플라스틱 또는 합성물의 성형 제품에 예상 가능한 무작위 색채 분포를 갖게 하는 새롭고 독창적인 색채 변화 및 색채 순차화 제어 공정을 제공하여, 이를 통해 성형 제품에 있어서 독특한 색채 재현성을 얻을 수 있도록 한다. 성형 제품에 추가적인 제어 및 무작위성을 도입하기 위해 상기 공정의 변수는 성형 작동 중에 조정될 수 있다. 성형 제품에 요구되는 모양을 얻을 때까지 공정의 공식, 순서 등을 수정할 수 있다. 공정은 많은 종류의 성형 공정, 제품 및 재료에 대해 적용할 수 있고, 또한 색채 재료가 최소한의 혼합으로 공급될 수 있도록 장치의 수정 및 미세 조정을 통하여 기존에 존재하는 종래의 장치와 함께 이용될 수 있다.

Claims

다색 플라스틱 및 합성 성형 제품을 성형 장치로 제조하기 위한 색채 변화 제어 공정이며,

a) ⅰ) 상기 성형 제품에 사용될 색채의 수와, ⅱ) 상기 성형 제품 내 상기 색채들의 대략적인 비율과, ⅲ) 상기 성형 제품 내 상기 색채들의 순서를 지정하는 단계와;

b) 상기 제품과 관련된 총 성형 부피의 비정수 배인 수정된 부피를 결정하는 단계와;

c) 상기 수정된 부피와의 관계에서 상기 비율과 상기 순서로 상기 개별 색채들을 상기 성형 장치에 공급하는 단계와; 그 후

d) ⅰ) 상기 개별 색채들을 상기 성형 장치에 공급하는 단계를 반복하거나, ⅱ) (a) 상기 색채의 수, 상기 대략적인 비율 또는 상기 순서 중의 하나를 재지정하거나 (b) 상기 수정된 부피를 재결정하고; 그 후 상기 개별 색채들을 상기 성형 장치에 공급하는 단계를 반복하는 단계를 포함하는 색채 변화 제어 공정.
제1항에 있어서, 상기 제품과 관련된 상기 총 성형 부피는 충전된 후 상기 성형 제품에서 트리밍되거나 제거되는 성형 공간을 포함하는 색채 변화 제어 공정.
제1항에 있어서, 상기 성형 장치는 상기 제품을 성형하기 위한 압출기를 포 함하고, 상기 총 성형 부피는 하나의 성형 제품을 위하여 상기 압출기를 통해 공급된 부피 또는 그것의 정수 배인 색채 변화 제어 공정.
제1항에 있어서, 상기 공급하는 단계는 상기 성형 장치에 공급되는 상기 개별 색채들을 개별적으로 제어하는 단계를 더 포함하는 색채 변화 제어 공정.
제4항에 있어서, 상기 성형 장치는 상기 개별 색채들을 위한 공동 유입구를 포함하고, 상기 공급하는 단계는 상기 유입구 내 각 색채의 레벨을 감지하는 단계와 두 색채가 색채의 고유성을 유지하도록 돕기 위해 상기 감지에 대응하여 다음 색채의 공급을 제어하는 단계를 더 포함하는 색채 변화 제어 공정.
다색 제품을 성형하기 위한 시스템이며:

a) 성형 장치와;

b) 상기 성형 장치에 두 개 또는 그 이상의 색채 재료를 개별적으로 공급할 수 있는 공급 시스템과;

c) 상기 제품의 총 성형 부피의 비정수 배에 기반하는 순차화된 비율에 따라 상기 성형 장치에 상기 색채 재료를 반복적으로 전달하기 위해 공급 시스템을 제어하도록 프로그래밍된 공정 제어 모듈을 포함하는 다색 제품을 성형하기 위한 시스템.
제6항에 있어서, 상기 공급 시스템은 상기 각 색채 재료에 대해 개별 호퍼, 개별 공급기 및 개별 재료-유동 제어 모듈을 포함하는 다색 제품을 성형하기 위한 시스템.
제7항에 있어서, 상기 성형 장치는 상기 성형 장치에 전달되는 상기 색채 재료의 제어를 돕기 위해 상기 공정 제어 모듈에 신호를 제공하는 상부 및 하부 입력 센서를 포함하는 다색 제품을 성형하기 위한 시스템.
제6항에 있어서, 상기 공급 시스템은 상기 성형 장치에 상기 색채 재료를 실질적으로 혼합되지 않은 상태로 전달하도록 또한 구성된 다색 제품을 성형하기 위한 시스템.
제9항에 있어서, 상기 공급 시스템은 상기 성형 장치에 상기 색채 재료를 전달하기 위한 스크류 드라이브를 포함하고, 상기 스크류 드라이브는 상기 성형 장치를 향하여 실질적으로 혼합되지 않은 상태로 재료를 전진시킬 수 있는 딥커트 로우쉬어 드라이브인 다색 제품을 성형하기 위한 시스템.