KR840001280B1 - 플라스틱제 포장 용기의 성형 방법 - Google Patents

플라스틱제 포장 용기의 성형 방법 Download PDF

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Description

플라스틱제 포장 용기의 성형 방법
제1도는 회전대 상에 가압 다이(die)가 위치하는 압출 성형기의 개량 평면도.
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 부분 절취한 것으로서 가압 다이 1개를 갖는 회전대의 부분 측면도.
제3도는 재료 공급 두부에 의해 성형된 블랭크(blank)가 분리되기 전의 상태를 나타낸 제2도의 가압 다이 부분의 확대 모형도.
본 발명은 가소성 플라스틱 재료를 성형 공간 내에서 가압사킴으로써 유체(流體) 포장 용기로 사용하는 튜우브를 제조하기 위한 성형 방법에 관한 것이다. 용기 뚜껑 또는 마개와 같은 플라스틱으로 구성된 성형품의 제조, 특히 포장 용기(튜우브)의 두부편(頭部片)을 제조하기 위해서는, 가압법이 사출 성형법에 대한 별법으로서 알려져 있다. 가압법에 있어서는, 사출 성형법과는 달리, 제한된 압력을 사용하여 가소성 플라스틱 재료를 셩형 공간 내에 압입시키는 것이다. 가압법들은 일반적으로 사출 성형법이 사용할 수 있는 것보다 저온의 가소성 플라스틱 재료를 사용하여 실시할 수 있으므로, 이들 방법은 보다 낮은 에너지를 사용할 수 있다는 사실 외에, 냉각 시간이 짧다는 잇점이 있고, 그 결과 성형기(모울드)를 직시 개방할 수 있으며, 제조 공정 중에 성형 공간을 비우는 단계가 그에 따라 단축될 수 있다는 잇점이 있다.
공지된 가압법에 있어서, 성형기는 하나의 다이와 축으로 구성되는데, 축은 항상 플라스틱제 관상 용기(튜우브) 재료를 지지한다. 이 관상 용기(튜우브) 재료의 일단은 상기 축과 함께 다이 내에 관삽되어 성형기를 폐쇄시킬 때 축의 원주상에서 성형 공간을 밀폐시킨다. 관상 용기용의 두부편 형상으로 성형된 가소성 플라스틱은 가열 용융 조건하에서 성형기 내에 관삽된 관상 용기 재료의 말단부와 접합된다.
공지된 방법에 있어서는, 가소성 플라스틱은 재료 공급 두부에 의해 상기 축의 대향 측면으로부터 중심 개공을 통하여 아직도 개방 상태에 있는 성형기 공간 내에 투입되거나 환상의 재료 공급 두부로부터 토출 된다. 환상의 재료 공급 두부에 접합되는 가소성 재료는 이 재료가 다이를 통하여 성형기 공간으로부터 인출될 때 분리되며, 이어서 가압 공정이 개시될 때까지 성형기 공간에 인접하는 표면에 계속 부착된다.
어떤 경우에는, 이 공지 방법에 따른 용기(튜우브) 제품에 결함들이 나타나게 되는데, 이들 결함 중의 어떤 것은 그 표면에서 바로 알 수 있다. 가압법에 관련된 공정들의 관찰 결과 재료 공급 두부로부터 제거되는 동안에 냉각된 다이에 직접 접촉하게 되고 모형(matrix)에 의해 형상이 형성되는 플라스틱 재료는 적당한 위치에서 제한된 결정성(結晶性) 조건을 나타낼 수 있다는 사실을 알게 되었다. 상기 플라스틱 재료는 표면에 걸쳐 다이 덮개에 인접한다. 가압 공정 도중에 일어나는 계속적인 냉각 결과로, 용융 잔열은 이미 결정화가 일어나 버린 재료를 다시 가소화 시키는 데에는 별로 충분하지 못하다.
본 발명에 의하면, 소성 재료가 재료 공급 두부로부터 제거될 때, 비교적 큰 표면을 포함하는 냉각된 모형과의 접촉이 이루어지고, 이 접촉은 성형기가 밀폐되고 플라스틱이 가압될 때가지 접촉면을 비교적 크게 냉각시키게 되는 결과가 나타난다.
본 발명의 기본 목적은 가소성 재료의 조기 결정화가 재료 공급 두부로부터 토출되는 플라스틱의 온도를 상승시키는 일이 없이 크게 예방될 수 있는 방법을 제공하고자 함에 있다. 이러한 본 발명의 목적은 압출 두부로부터 가소성 재료를 압출시키는 도중에 블랭크(blank)를 형성시키고, 이 블랭크를 상향 개방된 성형 다이의 성형 공간 내에 이송한 다음 성형기를 밀폐하여 가압시킴으로써 소정 형상의 성형품을 얻는 열가소성 재료로부터 성형품을 제조하는 방법에 있어서, 압출 두부로부터 소성 재료를 환상 유동체 형태로 압출시키는 제 1공정, 압출된 소성 재료를 압출 두부에 자유로이 매달리게 하면서 상기 환상 유동체를 최소한 부분적으로 조정하여 직립하는 렌즈 모양의 타원형 종단면을 갖는 형상의 환상 블랭크를 성형하는 제2공정, 최소한 부분적으로 유동을 정지시킴으로써 압출 두부로부터 성형된 블랭크를 분리시키는 제3공정, 이 분리된 블랭크를 축방향으로 압지되는 핀이 마련되어 있는 성형기 공간 대에 자유 낙하되게 하여 그 환상 블랭크가 성형 공간에 낙하하는 동안에 상기 핀 주위에 위치하도록 함으로써 성형 공간과의 접촉면이 가능한한 최소한으로 유지되도록 하는 제4공정 및 성형 공간을 밀폐하는 동안에 그 내부에 들어 있는 환상 블랭크를 압착시킴으로써 내부의 환상 블랭크로부터 성형품을 성형해내는 제5공정의 결합으로 구성된 것이 특징인 플라스틱제 포장 용기(튜우브)의 성형 방법에 의하여 달성될 수 있다.
블랭크(blank)의 자유 낙하 수단에 의하여 (낙하 거리는 가능한한 단거리어아야 한다), 냉각면에서의 가열 플라스틱의 탈락 현상이 방지된다. 그 결과, 플라스틱제 블랭크가 그 상부의 어떤 위치에서 과도하게 가열되는 것을 예방하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 블랭크는 재료 공급 두부에 의하여 환상으로 제조될 수 있다. 더우기, 이 블랭크는 재료 공급 두부에 의하여 재료 유동체(流動體)로 부터의 분리가 가능하고, 또 기체유동체에 의하여 재료 공급 두부로부터의 발출이 가능하다. 재료 공급 두부 자체에 의한 재료 유동체에 분리 결과, 플라스틱은 재료 공급 두부가 가열된 플라스틱과 거의 동일한 온도를 갖게 되므로, 자유 낙하 전에는 냉각면과 거의 접촉하지 않는다. 재료 공급 두부에 의한 재료에 유동체로부터의 블랭크의 분리는, 예컨대 그것을 압착시킴으로써 달성될 수 있다. 이 때 기체가 갑자기 유동되기 시작하고, 그에 따라 재료의 마지막 수개의 단섬유만이 분리되어야 하므로, 기체 유동체는 특정 시간에 재료 공급 두부로부터와 블랭크를 발출시키는 작용만을 행할 수 있을 뿐이다. 이 공정에 있어서, 가스 유동체는 재료 공급두부와 블랭크 분할하는 분할선의 방향으로 비스듬하게 향햐게 하는 것이 좋다. 또 다른 실시예에 있어서는 환상 노즐을 가진 재료 공급 두부의 밀폐 부재를 재료가 유동되는 중에 조절하여 환상 블랭크의 소정의 윤곽형상을 형성시킬 수 있다. 그러한 조절은 블랭크가 렌즈형 윤곽을 갖도록 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 직립형 타원체와 유사한 윤곽에 의하여, 블랭크가 냉각된 가압대와 접촉하는 표면을 가능한 한 작게 유지된다.
이하, 본 발명의 방법을 첨부 도면에 따라 상술한다. 제1도는 회전대(28)로 구성된 회전자의 평면도를 나타낸 것이다. 원주 방향으로 상호 일정 간격으로 배열된 다이(22)에 작용하는 압인구(24)는 회전대(28)상에 위치하는데, 이 압인구(24)는 각 다이(22)와 하나의 조(組)를 이룬다. 다이(22)는 상향 개방되어 있고, 압인구(24)는 이것이 수평 위치에서 대응하는 다이(22)와 동축상에서 수직 위치(90° 방향)로 회전할 수 있도록 회전대(28)상에 위치한다.
압인구(24)는 동축선 상의 수평 위치에서 수직 방향으로 회동할 수 있으므로, 이 압인구와 조(組)를 이루고 있는 다이(22)를 밀폐하고 다시 개방시킬 수 있다.
제1도에서, 예컨대 회전대(28)은 도시되지 않은 공지의 지시 구동 수단에 의하여 화살표 방향으로 일시에 하나의 작업 위치만큼의 각도로, 예컨대 회전대(28) 주변의 숫자 1내지 8로 나타낸 8개소의 작업 위치로 이동시키도록 추력을 받을 수 있다.
이하, 상기 8개소의 작업 위치에 관하여 상술하겠다. 제1위치: 적하 장치(38)에 의하여, 단면으로 표시된 미리 준비된 관상 용기(튜우브) 재료(40)를 압인구(24)가 구비된 압인기 지지축(42)에 밀어 넣은다.
이 공정에서 지지축(72)는 수평위치에 있게 되므로, 그 재료의 투입은 수평 방향으로 행해진다.
제2위치: 제2도 및 제3도에 의하여 더욱 상세히 설명되는 압출식 재료 공급 두부(14)는 제2위치에 놓인다. 가소성인 가열된 플라스틱은 재료 공급 두부(14)로부터 상기 상향 개방된 다이(22)내에 낙하 투입된다. 다이(22)의 위치는 제7위치에서 볼 수 있다. 제2위치로부터 제3위치까지 작업 위치가 점차 이동됨에 따라, 지지축(42)는 상기 다이(22)와 동축선 상에 있는 수직 위치로 회동된다.
제3위치 : 제3위치에 있게 되는 엘보우 레버(44)에 의하여 지지축(42)는 다이(22)와 동축선 상에서 압인구(24)와 함께 다이(22) 내에 진입되므로, 다이(22)가 제2위치에서 관상 용기 두부편(48)내에 충전된 가소성 플라스틱을 가압하게 되고, 이와 동시에 두부편(48)은 용융되어 관상 용기 재료(40)과 접합되어 일체로 된다. 도시되지 않은 공지의 수단에 의하여, 지지축(42)가 이 압인 위치에 고정되며, 엘보우 레버(44)가 다시 발출될 때 그대로 그 압인 위치에 남아 있게 된다.
제4위치 : 지지축(42)는 압착 위치에 잔류하므로, 가압된 용기 두부편(48)과 관상 측벽 단위체(40)이 냉각되고 이들 가소성 플라스틱 재료가 경화된다. 다이(22)와 지지축(42)는 도시되지 않은 접속 수단을 통하여 전달되는 공지의 냉매에 의하여 냉각된다.
제5위치 : 지지축(42)가 계속하여 압인 위치에 잔류하므로, 소성화된 두부편(48)의 플라스틱 재료가 냉각된다.
제6위치 : 발출 장치(46)에 의하여 지지축(42)가 다시 축 방향으로 이동되고, 다이(22)의 압인구(24)로 구성된 가압 기구가 다시 개방된다. 코일을 포함하고 있는 다이(22)의 부분은 도시되지 않은 수단에 의하여 회전대(28)의 바로 밑에서 나조를 성형시킨다. 제6위치에서 제7위치까지 작업 위치가 점차로 이동되면 지지축(42)가 관상 포장 용기 재료(40) 및 성형된 두부편(48)과 함께 수평 위치로 발출된다.
제7위치 : 이 위치에 있는 나사결합 장치(50)에 의하여 용기 뚜껑(52)가 두부편(48)위에 나사결합된다.
제8위치 : 관상 용기 재료(40), 용기 두부편(48) 및 용기 뚜껑(52)로 구성된 관상 용기가 마무리 가공되고, 화살표(54)의 방향으로 발출되거나, 예컨대 도시되지 않은 공지 수단에 의하여 지지축(42)로부터 제거된다. 그 다음에, 지지축(42)에는 수평 위치(제1위치)에서 다시 새로운 관상 용기 재료(40)이 투입된다.
이상, 본 실시예에서는 8개소의 위치에 대하여 상술하였으나, 예컨대 10개까지의 다른 수효의 위치 중 대응하는 작업 동작을 배열시키는 것도 가능하다.
냉각 공정은 지지축(42)와 압인구(24), 그리고 회전대(28)에 의하여 밀폐된 가압 기구(22)와 (24)로 구성되는 1개소 이상의 작업 위치까지 연장시킬 수 있다. 그러한 배열은, 1개소의 위치에서 다음 1개소의 위치까지 단계적 이동에 요하는 시간이 장시간의 냉각 공정에 구속되는 것이 아니므로, 특히 유익하다.
그러한 이유로, 이러한 배열 방법은 압인구 또는 다이가 그러한 냉각 공정이 수행될 위치에 영구적으로 위치하는 경우보다 더 경제적이다.
제2도에는 회전대(28)의 고정 회동축(56)이 도시되어 있는데, 이 고정 회동축(56)은 도시되지 않은 수단에 의하여 회전되며, 단계적으로 이동이 가능하다. 상향 개구된 성형 공간(12)가 마련되어 있는 다이(22)는 회전대(28)에 고정 결합된다. 성형 공간(12)는 관상용기 두부편(48)(제1도)의 외부 단부의 말단부에 대응한다. 다이(22) 하방의 동축 상에는 또 하나의 다른 다이(58)이 있는데, 여기에는 관상 용기 두부편(48)에 나조를 형성시키기 위한 별도의 성형 공간(60)이 마련되어 있다. 스프링(62)에 의해 축 방향으로 압지되는 핀(26)이 고착되어 있다. 이 핀(26)은 다른 다이(58)내에서 축 방향으로 움직일 수 있다.
핀(26)은 스프링(62)에 의하여 다이(22)의 성형 공간(12)의 방향으로 탄지되며, 압인구(24)가 다이(22)내에 돌입될 때에는 스프링(62)의 탄발력에 의하여 뒤로 밀린다. 핀(26)은, 관상 용기 두부편(48)이 압인 성형될 경우에, 그 용기의 목 부분의 개부를 격리 및 유지시키는 작용을 한다.
다이(58)은 관상 용기 두부편의 압인·성형이 완료되었을 때, 상기 두부편(48)의 외주연부에 나조를 성형하기 위하여 그의 축 주위에서 회전할 수 있도록 배열된다.
압인구(24)가 마련되어 있는 지지축(42)는 그것이 선회축(64)주위에서 회동할 수 있도록 장치된다. 스퍼 레크(66)은 그의 치차가 선회부(70)의 치차(68)과 맞물려 있어서, 그 선회부를 선회시키는 작용을 한다. 상기 스퍼 레크(66)은 회전대(28)상에서 2개의 베어링 블록(74)와 (76)에 의하여 지지되어 있는 플런저(72)에 접속되어 있기 때문에, 이들은 축 방향으로 움직일 수 있다. 베어링 블록(74)와 (76)사이에서는 플런저(72)가 안내 요홈(82)에 안내되는 안내 로울러(80)을 갖는 종동자(78)과 견고하게 접속된다.
안내 요홈(82)는 지지축(42)와 함께 회전되지 않는 환상 안내 플랜지(84)내에 위치하며, 고정 회동축(56)과 접속하고 있다. 안내 요홈(82)는 제3내지 제6위치(제1도)에 대응하는 위치일 때 고정 회동축(56)주위에서 오히려 작은 반경을 갖도록 안내 플랜지(84)내에 연장된다. 제2도에 나타낸 큰 반경의 안내 요홈(82)는 제7,8,1 및 1제2 위치에 해당하는 것이다.
안내 요홈(82)의 작은 반경에 전달될 경우, 종동자(78)이 이에 따라 이동하고, 플런저(72)와 스퍼 레트(66)은 안내 로울러(80)에 의하여 고정 회동축(56)의 방향으로 이동된다. 선회부(70)의 치차(68)의 스퍼레크(66)와의 맞물림 작용에 의하여 선회부(70)이 지지축(42)를 수직 위치에 오도록 선회시키므로, 지지축(42)는 다이(22)와 동축선 상에 위치할 수 있게 된다. 이러한 접속 상태일 때, 이미 제1도에서 설명한 재료 공급 두부(14)는 수직위치(제2위)에 오게 된다.
제3위치에 있는 엘보우 레버(44)(제1도)는 이 위치에서 로울러(86)과 접촉하는데, 이 로울러를 통하여 선회부(70)내에서 축 방향으로 이동하는 연결축(88)이 축 지지간(90) 및 이 축 지지간에 의해 지지되는 지지축(42) 및 압인구(24)와 함께 다이(22)의 방향으로 이동되므로, 다이(22) 내에 마련된 성형 공간(12)를 밀폐시킬 수 있다. 제1도와 관련하여 이미 설명한 바와 같이, 압인구(24)는 지지 부재(42),(90),(88)과 함께 전술한 최종 위치에서 적당한 장착 수단, 예컨대 도시하지 않은 장착 수단에 의하여 지지되는 것이다. 재료 공급 두부(14)는 도시된 수평 위치(제1위치)에 영구적으로 위치한다. 이 공급 두부(14)에는 밀폐 부재(20)이 구비된 재료 공급 도관(92)가 형성되어 있다. 밀폐 부재(20)은 밸브 코온(valve cone)처럼 구성되어 있으며, 도시되지 않은 수단에 의한 축 방향 이동으로 밀폐 및 개방이 가능하도록 장착된다.
도관(92)의 공급단 주위에는 환상노즐(34)가 둘러싸고 있는데, 이 노즐은 제3도와 관련하여 상세히 후술하는 기체 유동체를 생성시키기 위한 것이다. 선회축(64)는 회전대(28)과 접속되는 베어링 블록(94) 내에 위치하고 있다.
제3도는 제2도의 요부 확대도이다. 이 도면에 나타낸 블랭크(10)은 재료 공급 두부(14)에 의하여 형성된다. 이 블랭크는 윤곽이 약간 렌즈형이다. 그 형상은 재료 유동 방향(16)에서의 일정한 재료 유동 압력하에 밀폐 부재(20)을 조정함으로써 형성된다. 밀폐 부재(20)을 도관(92)의 말단부(30)의 방향으로 밀폐시키면, 블랭크(10)은 재료 유동 방향(16)으로부터 분리되어, 특히 압착 또는 협착된다. 그러나, 재료 공급 두부(14)와 블랭크(10)사이의 분할선에서 환상 노즐(34)를 통하여 기체 유동체를 유동시킨다. 기체 유동체로서는 정밀하게 측정한 시간에 공급 두부(14)로부터 블랭크(10)을 방출시키기 위하여 단시간에 취입되는 공기의 흐름이 바람직하다. 이것이 달성되면, 블랭크(10)은 핀(26)을 둘러싸고 있는 성형 공간(12)내에 낙하된다. 이러한 블랭크(10)의 렌즈형 형상은 그 결과로 다이(22)와 접하는 블랭크(10)의 표면이 비교적 작고, 따라서 그에 따라 큰 면적의 블랭크 표면의 냉각을 피할 수 있기 때문에, 특히 유리하다. 예컨대, 좋은 예로서 다이(22)와 압인구(24)(제2도)는 블랭크(10)의 가압이 종료된 후에 가능한 한 신속히 용기 두부편(48)(제1도)을 냉각시키기 위하여, 도시되지 않은 장치에 의하여 공급되는 냉매로 냉각된다.
이상, 적합한 실시예로서 플라스틱제 관상 포장 용기(튜우브)의 제조 방법을 설명하였으나, 유사한 방법으로 다른 용도의 플라스틱제 성형품을 제조하는 것이 가능하다. 상향 개구된 다이(22)와 이 다이 내에 핀(26)이 직립된 장치를 사용하여, 블랭크(10)을 예정된 위치에서 성형기 공간(12)내에 낙하시키고, 특히 이 블랭크(10)이 그 위치에서 결코 미끄러지지 않게 할 수 있다.
재료 공급 두부(14)와 성형 공간(12) 사이에서의 낙하 거리는 가능한 한 짧아야 한다. 재료 공급 두부(14)로부터의 블랭크(10)의 만족스러운 분리가 보장되면, 기체 노즐(34)는 생략할 수 있다. 밀폐 부재(20)의 플린저(96)이 도시되어 있는데, 이 플린저(96)에 의해 밸브 코온 형태의 밀폐 부재(20)은 도시되지 않은 수단에 의하여 작동될 수 있다.

Claims (1)

  1. 압출 두부로부터 가소성 재료를 압출하는 도중에 블랭크(blank)를 성형시키고, 이 블랭크를 상향 개방된 성형 공간 내에 이송한 다음, 성형기를 밀폐하여 가압시킴으로써 소정 형상의 성형품을 얻는 열가소성 재료로부터 성형품을 제조하는 방법에 있어서, 압출 두부에서 소성 재료를 환상 유동체 형태로 압출시키는 제1공정, 압출된 소성 재료를 압출 두부의 하방에 자유로이 매달리게 하면서 상기 환상 유동체를 최소한 부분적으로 조정하여 렌즈형의 직립하는 타원형 종단면을 갖는 형상의 환상 블랭크로 성형하는 제2공정, 최소한 부분적으로 유동을 정지시킴으로써, 압출 두부로부터 성형된 블랭크를 분리시키는 제3공정, 이 분리된 블랭크를 축 방향으로 압지되는 핀이 마련되어 있는 상기 성형 공간 내에 자유 낙하시켜서 그 환상 블랭크가 성형 공간 내에 낙하하는 동안에 상기 핀 주위에 위치하도록 함으로써, 성형 공간과의 접촉면이 가능한 한 작게 유지되도록 하는 제4공정 및 성형 공간을 밀폐하는 동안에 그 내부에 들어 있는 환상 블랭크를 압압시킴으로써 내부의 환상 블랭크로부터 성형품을 성형해 내는 제5공정의 결합으로 구성 된 것이 특징인 플라스틱제 포장 용기의 성형 방법.
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