KR20100042242A - 주둥이가 구비된 플라스틱 병 - Google Patents

Abstract

병 주둥이의 강도를 희생하지 않고도 중량을 감소시킨 플라스틱 병을 제공하기 위하여, 본 발명의 플라스틱 병에는 원주 벽을 구비하는 병 주둥이가 마련되며, 상기 병 주둥이는, 상기 원주 벽의 외부 원주면에 형성된 나사부와, 상기 나사부 아래의 외부 원주면으로부터 돌출하는 지지링과, 상기 원주 벽에 형성된 천공부들을 포함한다.

플라스틱 병, PET 병, 주둥이, 중량 감소, 강도, 조작 흔적

Description

주둥이가 구비된 플라스틱 병{PLASTIC BOTTLE WITH A MOUTH}

PET 병으로 대표되는 플라스틱 병은 사출 성형 등을 통해서 형성되는 예비 성형물을 양쪽 축 방향으로 연신시킴으로써 제조된다. 최근에 플라스틱 병의 중량 감소는 자원 보존과 비용 절감 차원에서 진행되어 왔다. 플라스틱 병의 강도는 중량을 줄였을 때에도 상업적 가치를 위해 유지되어야 한다.

일본 특허 공개 공보 평2001-113589호는 병의 몸체 부분과 어깨부 모두를 더욱 얇게 하면서도 강도는 병의 주둥이의 실질적인 두께를 보존함으로써 유지되고 있는 병에 대하여 개시하고 있다. 뚜껑을 체결시키는 나사에 대응하는 나사부가 병의 주둥이에서 돌출하게 형성되고, 플랜지형 지지링이 그 나사부 아래에서 돌출하게 형성된다.

일본 특허 공개 공보 평2004-26201호 및 일본 특허 공개 공보 평2008-143588호는 조작 흔적(tamper evidence)이 남도록 한 병에 대해 논의하고 있다. 이와 같은 병의 주둥이에는 나사부와 지지링 사이에 비드 링(bead ring)이 형성된다. 이와 같은 종류의 병을 개방하기 위해 뚜껑을 조작했을 때에 조작 흔적 밴드가 전체 뚜껑으로부터 절단되고, 최종적으로는 비드 링과 지지링에 의해 떨어지지 않게 유지 된다.

최근 수년 동안에, 역시 자원 보존의 관점에서 주둥이의 중량 감소가 필요하다는 요망이 대두되어다. 일본 특허 공개 공보 평2004-26201호 및 일본 특허 공개 공보 평2008-143588호에 개시된 병의 주둥이는 고온 충전 패킹으로 인해 변형되지 않도록 고온 결정화 과정에서 내열성은 부여되지만, 중량 감소에는 기여하지 못하고 있다. 또한, 일본 특허 공개 공보 평2001-113589호는 단지 몸체 부분의 중량 감소에 대해서만 언급하고 있을 뿐이고, 주둥이의 중량을 적절히 감소시키는 못하고 있다. 사실, 일본 특허 공개 공보 평2001-113589호에 예시된 병의 몸체 부분은 두께가 0.5 mm이고, 주둥이는 두께가 2.2 mm로 아주 두껍다.

몸체 부분에 적용된 것과 동일한 방법이, 일본 특허 공개 공보 평2001-113589호에서 설명되어 있는 바와 같이, 병 주둥이의 중량을 줄이기 위해 채택되는 경우, 그 강도는 현저하게 감소하게 되는데, 그 이유는 주둥이 전체가 너무 얇아지게 될 것이기 때문이다. 결국, 병을 열기 위해 뚜껑을 조작할 때에 주둥이가 변형되거나 또는 째지는 위험이 있게 된다. 더욱이, 척 내에서 설치된 주둥이 부분(일례로, 일본 특허 공개 공보 평2004-26201호 및 일본 특허 공개 공보 평2008-143588호에 있어서의 지지링과 비드 링 사이의 원주 벽)이 손상되는 위험이 있거나, 혹은 주둥이가 뚜껑 체결(혹은 캡핑)(capping) 전에 병 제조 과정에서 척 내에서 설치되는 경우에는 조작 흔적이 손상을 받는 위험이 있다.

본 발명의 목적은 병 주둥이의 중량을 강도의 희생 없이도 줄일 수 있는 플라스틱 병을 제공하는 데 있다.

플라스틱 병에는 원주 벽을 구비하는 병 주둥이가 마련되며, 상기 병 주둥이는 상기 원주 벽의 외부 원주면에 형성된 나사부와, 상기 나사부 아래의 외부 원주면으로부터 돌출하는 지지링과, 상기 원주 벽에 형성된 천공부들을 포함한다.

이상과 같은 일반적인 설명과 아래의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명을 위한 것이지, 청구범위에서 기재된 바와 같은 본 발명을 제한하려는 것은 아니라는 점을 주지해야 한다.

본 발명에 따르면, 병 주둥이의 강도를 희생하지 않고도 중량을 감소시킨 플라스틱 병이 제공될 수 있다.

본 명세서에 포함되면서 그의 일부를 구성하고 있는 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 보여주고 있으며, 그에 대한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

이하에서는 첨부된 도면에 예시되어 있는 본 발명의 예시적인 실시예를 상세하게 참조한다. 가능한 한은 도면 전체에 걸쳐서 동일 또는 유사한 부재를 지칭하 는 데 있어 동일한 도면 부호들이 사용된다.

일 실시예에서, 플라스틱 병에는 병 주둥이가 마련되며, 상기 병 주둥이는 원주 벽을 구비하며, 상기 원주 벽의 외부 원주면에 형성된 나사부와, 상기 나사부 아래의 외부 원주면으로부터 돌출하는 지지링과, 상기 원주 벽에 형성된 천공부들을 포함한다.

본 발명에서는 한 부분에서의 두께를 감소시키므로, 두께를 균일하게 감소시키는 것에 비해서 병 주둥이의 강도 희생이 없이도 중량을 줄일 수 있다. 또한, 병 주둥이를 형성하는 중에 수지의 유동이 막히는 것이 억제되고, 예비 성형체의 성형 특성들이 손상되지 않는다.

바람직하기로는, 상기 천공부들은 나사부의 나사산과 지지링으로부터 떨어져 위치하는 것이 좋다.

더욱 바람직하기로는, 상기 천공부들은 나사부와 지지링 사이에 위치되는 것이 좋다. 이렇게 함으로써, 나사부와 지지링 사이의 부분들이 천공되기 때문에 강도는 유지되면서도 두께는 더 커지고 중량은 감소될 수 있다.

여기서, 이하에서 설명하는 구조는, 병 주둥이가 탈리 가능한 조작 흔적 밴드(releasable tamper evident band)를 설치한 뚜껑에 의해 개방되는 경우에 사용하면 바람직하다. 구체적으로, 비드 링은 원주 벽의 외부 원주면 상의 나사부와 지지링 사이의 천공부로부터 떨어진 위치에서 돌출된다. 또한, 병 주둥이를 뚜껑 조작에 의해 여는 경우에, 조작 흔적 밴드는 절단되어서 지지링 상으로 떨어지게 되는데, 이 경우 그 조작 흔적 밴드는 탈락되지 않도록 비드 링과 지지링에 의해 병 주둥이에 유지되어야 한다.

조작 흔적을 갖는 병에 있어서도 위와 같은 구조로 천공함으로써 병의 중량을 감소시킬 수 있다.

더 바람직하기로는, 원주 벽의 외부 원주면들 중에서 병 주둥이에서 최대 직경의 외부 원주면을 갖는 최대 직경부는, 병 주둥이가 뚜껑에 의해 개방되는 경우에 조작 흔적 밴드가 결합되어 있는 부분으로서의 비드 링의 기부측 상의 하부 가장자리에, 마련되는 것이 좋다. 상기 천공부들은, 원주 벽의 외부 원주면에서, 최대 직경부의 하부 립(lower lip)으로부터 지지링의 상부 립(upper lip)까지 형성될 수 있다.

이와 같은 구조에서는 조작 흔적 밴드가 결합되어 있는 부분의 강도가 확보되기 때문에 조작 흔적이 유지될 수 있다. 또한, 제조 과정 중에 일반적으로 척 물림이 사용되는 경우에서는 그에 최대 직경부가 위치되기 때문에, 기존의 제조 설비를 변경하지 않고도 척 계합이 가능해진다. 또한, 최대 직경부가 존재하고 있기 때문에 조작 흔적 밴드(일례로, 이하에서 설명하는 바와 같은 탭)의 일부의 임의 형상에 의해 기존의 사양들이 이용될 수 있다. 또한, 다이의 개방은, 천공부들이 원주 벽의 외부 원주면 상에 형성되기 때문에 원주 벽의 내부 원주면 상에 형성하는 것에 비해서 사출 성형에서 훨씬 용이하게 이루어질 수 있다.

더 바람직하기로는, 최대 직경부와 동일한 최대 직경을 갖는 원기둥 부분이 천공부 및 최대 직경부에 인접한 지지링과 최대 직경부와의 사이에 형성되는 것이 좋다. 최대 직경부의 최대 직경과 천공부의 최소 직경 간의 차이는 3.0 mm 이하가 되어야 한다.

이와 같은 구조에서는, 최대 직경부의 하부측과 같은 직경을 갖는 원기둥 부분들이 소정의 표면상에서 계속되므로, 척에 의해 계합될 수 있는 부분들은 광범위하게 안정되게 고정될 수 있다. 또한, 수지의 유동성은 상기한 바와 같이 최대치(3.0 mm)를 설정함으로써 병 주둥이의 사출 성형 중에 확보될 수 있다. 반대로, 상기 최대치를 초과하게 되는 경우에는, 수지가 상기 원주 부분들까지 도달하지 못할 가능성이 높고, 그 결과 성형 실패가 발생하게 된다.

별도의 모드에서, 천공부들은 원주 방향에서 균일한 간격에서 선대칭되게 형성되고, 최대 직경부와 동일한 최대 직경을 갖는 원기둥 부분은 상호 인접한 천공부들 사이의 최대 직경부에 인접하게 형성된다.

이와 같은 구조에서는 천공부들 외에도 다수의 원기둥 부분들이 선대칭을 취하므로, 원기둥 부분들을 척 안에 설치할 때에 중심 설정이 용이하게 완성된다. 추가 이점은 선대칭으로 인해, 병 주둥이를 사출 성형하는 중에 성형 균형이 향상되고, 또한 사출 성형이 채용되기 때문에 다이를 개방할 때의 성형 실패는 발생하지 않는다.

다른 실시예에서, 천공부들 각각을 연결하는 부분들과 원기둥 부분들은 곡률 반경 R이 병 주둥이의 내측에 중심 정렬된 호(arc) 형태를 채택한다. 이와 같은 구조에서는 척 상으로 계합할 때에 수반되는 연결 부분들에 대한 손상을 용이하게 억제시킬 수 있다.

다른 실시예에서, 천공부들의 횡방향 부분은 호 형상으로 한다. 일례로, 병 주둥이의 내측 방향으로의 힘에 의한 천공부에서의 응력 집중은 사다리꼴 형상에 비해 덜 발생한다.

또한, 나사부는 원주 벽의 외부 원주면 둘레에 적어도 하나의 연속하는 나사산 스트립을 구비할 수 있다. 이렇게 함으로써, 나사부로 인한 주둥이의 강화 효과는, 3개의 스트립 스크류를 사용하는 것에 비해서나, 혹은 원주 벽의 외부 원주면의 1 회전을 완성하지 않는 단일 스트립 또는 절곡 슬롯(bent slot)을 갖는 하나의 비연속 나사 스트립에 비해서, 향상될 수 있다.

나사부가 존재하고 있는 병 주둥이의 원주 벽 부분의 두께는 나사부 아래에 있는 부분의 두께에 비해 더 얇다. 일례로, 나사부가 존재하고 있는 병 주둥이의 원주 벽 부분의 두께는 0.8 mm 이상, 1.3 mm 이하로 할 수 있다. 중량을 줄일 수 있도록 얇게 한 하나의 단편(piece) 내에 있는 하나의 나사산 스트립을 가지고 강화 효과가 얻어지므로 변형과 균열은 얇은 단편들에 의해서도 억제시킬 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명의 실시예에서의 플라스틱 병에 대해 설명한다. 이하의 설명에서, 병 주둥이가 존재하고 있는 방향은 위에 있고 병 기부가 하고 있는 방향은 아래에 있다. 높이는 병의 중심 축선 방향(세로 방향)을 따르는 길이를 의미한다. 횡방향 부분의 형상은, 상기 중심 축선에 직교하는 평면(가로 방향 평면)을 따르는 횡방향 부분의 형상을 나타낸다.

플라스틱 병(1)(이하에서는 약칭해서 "병(1)"이라 함)은 도 1에 도시된 바와 같이, 위에서부터 시작해서, 주둥이(2), 어깨부(3), 몸체 부분(4), 그리고 기부(5)를 구비한다. 이 부분들(2, 3, 4, 5)은 일체로 형성되고, 음료가 안에 유지되어 있 게 하는 병 벽을 포함한다. 음료는 물, 녹차, 또는 과일 주스를 포함한 임의의 비탄산 음료일 수 있다. 그러나 다른 실시예에 있어서 병(1) 안에 포장되는 액체는 탄산 음료나 혹은 소스와 같은 음식일 수 있다.

병(1)은 기본적으로는, 폴리에티렌, 폴리프로피렌, 또는 폴리에티렌 테레프탈레이트와 같은 열가소성 수지로 이루어지고, 양 축방향 연신 취입 성형(biaxial stretch blow molding)과 같은 연신 성형법에 의해 성형될 수 있다.

병 제조 과정의 일례에 대해서 설명한다. 우선, 열가소성 수지를 다이 안으로 주입하여 예비 성형체(preform)의 사출 성형을 완성한다. 이 예비 성형체는 주둥이(2)와 정확하게 동일한 형상을 취하는 주둥이와, 상기 주둥이 아래에 연결된 바닥을 갖는 관상 부분을 갖는다. 사출 성형은, 주둥이를 위해 다이를 횡방향으로 개방하고, 상기 관상 부분을 위해 다이를 세로 방향으로 개방하여, 예비 성형체를 제거하고, 이어서 그 예비 성형체를 취입 성형 장치 안에 설치하는 과정을 따른다. 예비 성형체의 관상 부분만이 취입 성형 장치 안에서 가열되어서, 상기 관상 부분이 연신 봉에 의해서 세로 방향으로 연신되고서, 압축 공기를 안에 취입시킴으로써 횡방향으로 연신되어서, 어깨부(3), 몸체 부분(4), 기부(5)의 형성을 완료하게 된다. 이렇게 함으로써 병(1)의 순차적 성형이 완료된다. 후속해서, 병을 세척하고, 소독하여서, 음료를 포장한다. 이어서 음료를 위한 주입구 기능을 하는 주둥이(2)를 뚜껑(6)으로 밀봉시킨다(도 3 참조).

주둥이(2)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상향으로 개방되는 원통형 원주 벽(10)을 구비한다. 원주 벽(10)의 내부 원주면(12)은 세로 방향으로의 융기 없이 연신된다. 한편, 나사부(16), 비드 링(18), 지지링(20)은 원주 벽(10)의 외부 원주면(14) 상에서 돌출한다. 사전에 정한 분리선을 기준으로 해서 나사부(16)는 원주 벽(10)의 상부 절반부(14) 위에 있고, 비드 링(18)과 지지링(20)은 상기 나사부(16) 아래에 있다.

나사부(16)는 2개의 나사산 스트립이나 3개의 나사산 스트립을 채용할 수 있지만, 본 실시예에서는, 푸는 것이 보다 어려우며 더 강한 강도를 갖는 하나의 나사산 스트립으로 구성한다. 나사부(16)의 나사산 마루(thread crest)는 소위 절곡 슬롯(bent slot)이라고 하는 것이 형성됨이 없이 길이 방향으로 단일 높이로 계속 이어진다. 나사산 마루의 길이는 외부 원주면(14)의 1 회전보다 커야 하는데, 구체적으로 말하자면 유효 각도가 360°를 초과하여야 한다. 여기서는, 상기 나사산 마루의 길이가 대략 720°(일례로, 완전한 나사부에 있어서 650° + 부분 나사부에 있어서 70°)인데, 이는 원주의 2배 길이이다.

비드 링(18)과 지지링(20)은 원주 방향에서 외부 원주면(14) 상에서 외향으로 돌출한다. 어깨부(3)의 꼭대기(3a)는 기부측에서 지지링(20)의 하부 가장자리에 연결된다(도 4 참조). 비드 링(18)과 지지링(20)은 또한 다른 용어(일례로, 플랜지부 등)로 나타내기도 한다.

여기서, 원주 벽(10)의 두께의 크기 관점에서 보면, 원주 벽(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 얇은 부분(10a)과 상기 얇은 부분(10a)보다 두껍게 형성된 두꺼운 부분(10b)을 갖는다. 얇은 부분(10a)은 외부 원주면에 나사부(16)가 있는 관상 부분이고, 두꺼운 부분(10b)은 상기 나사부(16) 아래의 관상 부분이다. 비드 링(18)은 두꺼운 부분(10b)의 상부 가장자리에 있고, 지지링(20)은 두꺼운 부분(10b)의 하부 가장자리에 있다. 얇은 부분(10a)과 두꺼운 부분(10b) 각각은 수직 방향에서 균일한 두께를 갖는다(도 4참조).

두꺼운 부분(10b)과 얇은 부분(10a)의 각 두께의 크기는 주둥이(2) 전체에서 요구되는 강도를 충족시켜야 한다. 둘 중에서 하나의 두께를 고려하게 되면, 다른 하나의 두께가 결정된다. 일반적으로, 비드 링(18)과 지지링(20) 사이의 원주 벽의 많은 부분들은 병(1)을 제조하는 과정에서 척 안에 유지되기 때문에, 그 척에 대한 강도가 확보되어야 한다. 이 점에서, 본 실시예의 주둥이(2) 강도는, 해당 원주 벽 부분을 두꺼운 부분(10b)으로 구성하고 이와 함께 나머지 원주 벽 부분을, 강도를 확보한다는 생각을 견지하면서, 얇은 부분(10a)으로 구성함으로써, 확보된다. 얇은 부분(10a)의 강화 효과는 얇은 부분(10a) 상에 있는 나사부(16)를 단일 연속 나사산 스트립으로 구성함으로써 향상된다.

이러한 구성의 구조에 있어서의 치수들의 예로서, 두꺼운 부분(10b)의 두께는 바람직하기로는 약 2.0 mm 이고, 얇은 부분(10a)의 두께는 바람직하기로는 0.8 mm 이상, 1.3 mm 이하, 더 바람직하기로는 1.0 mm 이상, 1.2 mm 이하이다. 얇은 부분(10a)의 두께를 0.8 mm 밑으로 할 때에는 오로지 나사부(16)의 강화 효과를 통해서만 얇은 부분(10a)의 강도를 확보한다는 것은 어렵게 되지만, 성형 사이클은 증가하고, 예비 성형체의 생산 효율은 감소한다. 한편, 얇은 부분(10a)의 두께가 1.3 mm를 초과할 때에는 주둥이(2)의 중량 감소는 불충분해진다. 강도 확보와 중량 감소 모두는 얇은 부분(10a)의 두께를 1.0 mm 이상, 1.2 mm 이하로 설정함으로써 실 현된다.

두꺼운 부분(10b)이 다수의 천공부로 이루어진 구조, 즉 다수의 천공부로 인해 두꺼운 부분의 중량이 부분적으로 감소된, 구조에 대하여 설명한다. 천공된 구조는 앞에서 언급한 구조(원주 벽(10)을 수직 방향에서 얇은 부분(10a)과 두꺼운 부분(10b)으로 경계를 획정한 구조)와의 조합을 통해서 효과적이게 되지만, 중량 감소는 그러한 조합이 없더라도(구체적으로는, 원주 벽(10)의 두께를 수직 방향에서 일정하게 하는 경우라도) 달성된다.

두꺼운 부분(10b)은 비드 링(18)의 기부측 상의 하부 가장자리 상에 최대 직경부(22)를 가지고, 다수의 천공부(24)들과 다수의 원기둥 부분(26)들은 상기 최대 직경부(22)의 하부측에 있다. 최대 직경부(22)는, 원주 벽(10)의 외부 원주면(14)에 있어서 직경이 최대인 외부 원주면을 갖는 관상부이다. 일례로, 최대 직경부의 높이는 1.4 mm이다. 원기둥 부분(26)은 최대 직경부(22)와 동일한 최대 직경 및 두께를 갖는 부분이다. 이는 최대 직경부(22)의 소정의 표면에서도 여전히 계속된다. 천공부(24)와 원기둥 부분(26)을 연결하는 연결 부분(28)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 이들 둘이 완만히 경사지게 연결될 수 있도록 주둥이(2)의 내측에 곡률 반경 R이 중심 정렬된 호의 형태를 취한다.

다수의 천공부(24)는, 최대 직경부(22)의 하부 립으로부터 지지링(20)의 상부 립까지의 원주 방향에서 일정한 간격으로 선대칭되게, 외부 원주면(14) 상에 형성된다. 이어서, 원기둥 부분(26)들이 상기 인접하는 천공부들(24, 24) 사이에 형성된다. 이 실시예에서는 천공부(24)와 원기둥 부분(26)들이 번갈아가면서 총 8개 가 정렬되지만, 그 수가 8개로 국한되지는 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 천공부(24)의 횡방향 부분의 형상은 주둥이(2)의 내측 방향으로 만곡된 호 형상을 취하고 있다. 천공부(24)의 호 형상의 곡률 반경 R은 5 내지 50 mm의 범위, 바람직하기로는 5 내지 30 mm의 범위에 있어야 한다. 곡률 반경 R을 5 mm 밑으로 하게 되면 너무 작아서 언더컷팅이 발생하고, 예비 성형체를 다이로부터 제거하는 것이 더욱 어려워진다. 반대로, 곡률 반경 R이 50 mm를 초과하게 되면 과도하게 커서 중량 감소를 위한 천공의 적절한 효과가 달성되지 않는다.

천공부(24)의 중앙을 치대로 얇게 해서 양쪽 가장자리를 향해서 점차 두껍게 한다. 천공부(24)에서 가장 얇은 부분은 직경이 최소인 부분이다. 그 두께는 상기 얇은 부분(10a)의 두께와 동일하게 하거나 그에 상당하게 할 수 있다. 그러나 천공부(24)의 최소 두께는 수지의 유동과 강도가 성형 중에 보장될 수 있는 한은 얇은 부분(10a)의 두께에 상당한 정도로 할 필요는 없다. 천공부(24)의 최소 직경과 최대 직경부(22)의 최대 직경 사이의 차이는 그 직경 기준으로 3.0 mm 이하, 바람직하기로는 1.5 mm 내지 2.0 mm의 범위에 있어야 한다. 상기 차이가 3.0 mm를 초과하게 되면 예비 성형체를 사출 성형하는 중에 열가소성 수지가 천공부(24)의 양쪽 가장자리에 도달하지 못할 수 있다. 반대로, 상기 차이가 3.0 mm이하이면 사출 성형하는 중에 열가소성 수지가 막히는 일은 없으며 성형 실패도 피할 수 있다.

이어서 도 4를 참조하여 뚜껑(6)에 대하여 설명한다.

뚜껑(6)은, 주둥이(2)의 구멍에 근접하도록 회전 조작을 함으로써 주둥이(2) 에 조립된다. 뚜껑(6)은 조작 흔적 특성(부정한 개방을 나타내는 기능)을 가질 필요는 없지만, 여기서 설명하는 예에서는 조작 흔적 특성을 갖는다.

뚜껑(6)은 뚜껑 몸체(30)와 조작 흔적 밴드(32)를 구비한다. 뚜껑 몸체(30)는 주둥이(2)의 꼭대기를 덮는 둥근 덮개부(36)와 주둥이(2)의 측면을 덮는 원통형 부분(38)을 구비한다. 원통형 부분(38)은 덮개 부분(36)의 주변 가장자리로부터 아래로 연장되는 부분이다. 주둥이(2)의 나사부(16)에 계합되는 나사부(40)가 상기 원통형 부분(38)의 내부 원주면에 형성된다.

조작 흔적 밴드(32)는 절단 가능한 가교부(42)를 거쳐서 원통형 부분(38)의 하부 가장자리에 연결된다. 내측을 향해 위쪽으로 향하는 탭(44)(계합 부분)이 조작 흔적 밴드(32)의 하부 내면에 형성된다. 탭(44)은 비드 링(18)과 최대 직경부(22)에 의해 경계가 획정된 단차부(step)들과 결합된다.

뚜껑(6)의 제거는, 뚜껑(6)에 의해 주둥이(2)가 폐쇄된 도 4에 도시된 바와 같은 상태에서 비드 링(18) 및 최대 직경부(22)와 계합하는 탭(44)에 의해서 방지된다. 이 상태에서, 뚜껑(6)이 개방 방향으로 돌려지면, 가교부(42)가 파단되어, 조작 흔적 밴드(32)가 뚜껑 몸체(30)로부터 절단되어서, 지지링(20)의 상부면 상에 떨어져 놓인다. 이처럼 떨어진 조작 흔적 밴드(32)의 상부 가장자리부는 비드 링(18)에 놓여서, 수직 방향으로 쉽게 벗겨지지 못하도록 지지링(20)과 비드 링(18)에 의해 유지된다. 더 상세하게 설명하면, 개방 후에 주둥이(2)에 남아 있는 조작 흔적 밴드(32)의 하향 이동은 지지링(20)에 의해 억제되고, 상향 이동은 비드 링(18)과 접촉하는 탭(44)에 의해 억제된다.

이하에서는 여기서 설명된 실시예에 있어서 병(1)의 주둥이(2)의 예시적인 작용 효과에 대해 설명한다.

1. 강도 및 중량 감소의 관점

천공부(24)는 척을 적용하는 것을 고려해서 주로 두껍게 형성하는 부분들(비드 링(18)으로부터 지지링(20)까지의 원주 벽 부분)의 두께를 부분적으로 감소시키기 위해 형성된다. 이렇게 하게 되면, 전체 두께를 감소시키는 경우와 비교할 때, 중량 감소가 실현되면서도 주둥이(2)의 강도는 희생되지 않는다. 또한, 주둥이(2)의 전체 중량은 전술한 바와 같이 얇은 부분(10a)의 변형이나 균열을 방지하면서 감소시킬 수 있게 되는데, 그 이유는 강화 효과를 갖는 얇은 부분(10a)이 주둥이(2)에 설치되기 때문이다.

더욱이, 조작 흔적 밴드(32)와 계합하는 부분에서 최대 직경부(22)가 있기 때문에, 기존의 주둥이와 동일한 두께를 갖는 부분을 주둥이(2)에 부분적으로 남길 수 있다. 이렇게 함으로써 최대 직경부(22)의 강도는 확보되기 때문에 조작 흔적 특성들이 유지될 수 있고 기존의 뚜껑(6)을 사용할 수 있다.

또한, 천공부(24)의 횡방향 부분의 형상이 호 형상이므로, 병(1) 내의 압력 감소에 수반하여 주둥이(2)의 안쪽 방향으로 작용하는 힘으로 인한 천공부(24)에서의 응력 집중은 쉽게 발생하지 않는다. 이와 유사하게, 병(1)이 탄산 음료로 충전됨으로써 가압되는 경우에도 천공부(24)에서의 응력 집중은 견뎌낼 수 있다.

따라서, 천공부(24)의 강도 감소는 횡방향 부분이 사다리꼴 형상인 경우에 비해서 억제될 수 있다.

2. 척 적용의 관점

병(1)을 제조하는 과정에서 예비 성형체가 취입 성형 장치를 따라 이동할 때에 주둥이(2)는 척에 장착된다. 기존의 제조 설비를 변경하지 않고 사용하는 경우라 해도, 많은 경우에 있어서 척에 물리고 있는 부분에 최대 직경부(22)가 존재하고 있기 때문에, 주둥이(2)에 변형을 주지 않으면서 척을 사용할 수 있다.

또한, 척이 수직 방향으로 이동된다 해도 척 적용을 안정되게 수행할 수 있는데, 그 이유는 원기둥 부분(26)이 최대 직경부(22)의 하측에 단차부 없이 연속되기 때문이다. 다시 말해, 원기둥 부분(26) 자체를 척이 적용되는 부분으로 활용할 수 있다. 또한, 다수의 원기둥 부분(26)들이 선대칭되게 배치되기 때문에 원기둥 부분(26)을 척에 설치할 때의 중심 정렬을 쉽게 할 수 있다. 또한, 원기둥 부분(26)의 양쪽 가장자리에 위치된 연결 부분(28)이 곡률 반경 R을 가지므로 척이 적용될 때의 긁힘이 방지된다.

3. 열가소성 수지의 유동성과 다이 제거의 관점

예비 성형체를 사출 성형하는 중의 열가소성 수지의 유동성은 병(1)의 생산성에 영향을 미친다. 천공부를 형성할 수 있도록 하는 수지의 유동성은 천공부(24)가 호 형상으로 천공되기(패이기) 때문에 쉽게 확보된다. 또한, 두꺼운 부분들이 수지의 유동 방향으로 균일하게 설치되고 있기 때문에, 주둥이(2)를 성형하는 중의 성형 특성들에 대한 지장은 쉽게 방지된다. 또한, 천공부(24)들이 원주 벽(10)의 외부 원주면(14)에 형성되어 있기 때문에, 원주 벽(10)의 내부 원주면(12)에 천공부들을 형성하는 것이 비하면, 주둥이(2)용 다이를 횡방향으로 개방하는 것을 용이 하게 할 수 있다. 더욱이, 천공부(24)와 원기둥 부분(26)이 선대칭되게 배치되어 있으므로, 다이를 횡방향으로 개방할 때의 성형 실패가 방지되며 성형 균형이 향상된다. 따라서, 병(1)의 생산성이 향상될 수 있다.

상기와 같은 주둥이(2)의 구조에 대한 설계는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한은 적절히 수정될 수 있다. 일례로, 천공부(24)는 비드 링(18)의 하부측 대신에 비드 링(18)의 상부측에 형성될 수 있다. 또한, 천공부(24)들은 나사부(16)의 나사산 마루로부터 외향으로 연장되는 부분에, 구체적으로는 인접하는 나사산 마루들 사이의 나선형의 원주 벽 부분들에 형성될 수 있다. 선택적으로, 천공부(24)는 나사부(16)의 나사산 마루의 단부에 부분적으로 결합될 수 있다. 이러한 경우들은 주둥이(2)의 원주 벽(10)을 단일 두께로 형성하는 데 있어서의 이상적인 적용이 된다. 또한, 천공부(24)들을 원주 벽(10)의 내부 원주면(12)이나 외부 원주면(14)에 형성할 수 있지만, 다이로부터 용이하게 제거하는 관점에서 보면 외부 원주면(14)에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 고온 결정화를 포함한 주둥이(2)의 열처리를 통해서 주둥이(2)에 내열성이 부여될 수 있다.

당해 기술 분야의 숙련자들에게 분명한 것은 본 발명의 범위 또는 기술 사상을 벗어나지 않으면서 본 발명의 플라스틱 병에 여러 가지 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것이다. 본 발명의 여타의 실시예들도 당해 기술 분야의 숙련자들에게는 본 명세서에서의 고려 대상과 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예로부터 자명한 것이다. 명세서의 기재 내용과 예들은 청구범위에서 타나내고 있는 본 발명의 진정한 범위와 기술 사상의 범위 내에 있는 단지 예시적인 예라고 생각해야 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 플라스틱 병의 정면도.

도 2는 도 1의 플라스틱 병의 주둥이를 확대하여 도시한 사시도.

도 3은 도 2의 주둥이의 정면도.

도 4는 도 2에 도시된 주둥이가 뚜껑으로 닫힌 상태를 도시하는 절반 절단도.

도 5는 도 3의 선 V-V를 따라 절단한 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1: 병

2: 주둥이

3: 어깨부

4: 몸체 부분

5: 기부

6: 뚜껑

10: 원주 벽

16: 나사부

18: 비드 링

20: 지지링

24: 천공부

26: 원기둥 부분

Claims (12)

1. 플라스틱 병에 있어서,

   원주 벽을 구비하는 병 주둥이를 포함하고,

   상기 병 주둥이는,

   상기 원주 벽의 외부 원주면에 형성된 나사부와,

   상기 나사부 아래의 외부 원주면으로부터 돌출하는 지지링과,

   상기 원주 벽에 형성된 천공부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
2. 제1항에 있어서,

   상기 천공부들은 상기 나사부의 나사산들과 지지링으로부터 떨어져서 위치된 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
3. 제2항에 있어서,

   상기 천공부들은 상기 나사부와 상기 지지링 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
4. 제3항에 있어서,

   상기 병 주둥이는 탈리 가능한 조작 흔적 밴드가 설치된 뚜껑에 의해 밀봉되 고,

   상기 외부 원주면에는 상기 나사부와 상기 지지링 사이의 천공부들로부터 떨어진 위치에서 돌출하는 비드 링이 마련되고,

   상기 조작 흔적 밴드는, 뚜껑을 조작함으로써 병 주둥이가 개방될 때에, 절단되어 지지링 상에 떨어져서, 비드 링과 지지링에 의해 병 주둥이 상에 남아 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
5. 제4항에 있어서,

   상기 병 주둥이에, 상기 비드 링의 기부측 아래의 외부 원주면에서 최대 직경을 갖는 최대 직경부가 마련되고,

   상기 최대 직경부는 병 주둥이가 뚜껑에 의해 밀봉될 때에 조작 흔적 밴드에 의해 덮이도록 구성되고,

   상기 천공부는, 외부 원주면 상에, 상기 최대 직경부의 하부 가장자리로부터 상기 지지링의 상부 가장자리까지 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
6. 제5항에 있어서,

   상기 천공부 및 상기 최대 직경부에 인접한 지지링과 상기 최대 직경부와의 사이에, 상기 최대 직경부의 직경과 동일한 최대 직경을 갖는 원기둥 부분이 형성되고,

   상기 최대 직경부의 최대 직경과 상기 천공부의 최소 직경과의 차이는 3.0 mm 이하인 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
7. 제5항에 있어서,

   상기 천공부들이 원주 방향에서 균일한 간격으로 선대칭되게 형성되고,

   상기 최대 직경부의 직경과 동일한 최대 직경을 갖는 상기 원기둥 부분이, 천공부들 중 인접하는 2개의 천공부들 사이의 최대 직경부에 인접하게 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
8. 제4항에 있어서,

   상기 천공부들 각각과 상기 원기둥 부분을 서로 연결하는 부분들에는, 곡률 반경의 중심이 병 주둥이의 내측에 위치되어 있는 호(arc)가 패이게 형성(etching)된 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
9. 제3항에 있어서,

   상기 천공부들 각각은 횡단면이 호 형상인 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
10. 제3항에 있어서,

    상기 나사부가 원주 벽의 외부 원주면 둘레에 적어도 하나의 연속하는 나사산 스트립을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
11. 제10항에 있어서,

    상기 병 주둥이는, 상기 나사부에서의 두께가 상기 나사부 아래의 부분에서의 벽 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.
12. 제1항에 있어서, 양 축방향 연신 취입 성형에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 병.

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