KR910003322B1 - 용기의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용기의 제조방법 및 장치

제1도 내지 제5도는 예비형(preform)이 재료의 두께를 감소시키는 갭 (gap)을 통과할때 예비형을 그 축방향으로 확대시킴으로써 중간예비형으로 성형하는 것을 도시한 도면.

제6도 내지 제9도는 예비형을 그 원주방향으로 팽창시키는 것을 도시한 도면.

제10도 내지 제13도는 팽창된 예비형을 용기로 다시 성형하는 것을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 예비형 11 : 저부

12 : 마우스(mouth) 13 : 연단부분

15 : 축방향벽 16 :중앙축

19 : 중공체(용기) 30 : 슬리브

50 : 맨드릴 52 : 채널

54 : 연결장치 160 : 압력원

본 발명은 축방향벽이 배향되고 및/또는 결정화된 플라스틱 재료로 구성된 중공체(예 : 용기)와 플라스틱 재료로된 1차 관상 예비형을 기계적 성형장치에 의하여 중공체로 재성형하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

열가소성 재료로 구성되고. 축방향으로 배향된 재료를 일부 포함하고 있는 블랭크(blank)를 용기로 재성 형하는 것은 공지되어 있는 것이다. 재성형은 블랭크의 재료를 그 형상이 제조하고자 하는 용기의 형상과 같은 주형벽에 공기를 불어넣어 중공품을 성형하는 중공성형법을 통해 이루어진다. 영국 특허공고 제GB2, 076,731A호에서는 병모양으로된 용기의 제조방법을 기술하였다.

미합중국 특허 제4.381,279호에서는 배향된 열가소성 재료로 구성된 블랭크를 중공성형법에 의하여 용기로 재성형하는 방법을 기술하고, 배향된 블랭크를 용기로 재성형하는 방법에 대해서도 기재하였다.

미합중국 특허 제4.372,908호에서는 연신되어 배향된 열가소성 블랭크를 여러가지의 기계적 성형방법에 의하여 용기로 재성형하는 방법에 대하여 기재하였다. 이 방법에 의하면, 용기 몸체의 외주가 블랭크를 용기로 재성형하는 동안에 감소된다.

고온에서 사용하기 적합하고 및/또는 가압상태의 액체(예 : 청량음료. 맥주등)의 저장용으로 적합한 플라스틱 재료로된 용기가 상당히 많이 사용되고 있다. 고온에서 사용한다는 것은 충전 및 밀봉된 용기의 내용물을 저온살균(60°-70℃)하거나. 끓는 물을 직접 용기에 채우거나(고온충전), 충전 및 밀봉된 용기의 내용물을 고온살균(적어도 121℃이상)하는 것을 말한다.

플라스틱 용기에 있어서의 또다른 요건은 용기왹 몸체와 마우스의 단면을 서로 다르게, 즉 몸체는 다각형 단면, 마우스는 원형단면으로 용기를 제조할 수 있어야 한다는 것이다. 마우스의 모양을 원형으로 하는 것은 일반적으로 용기의 밀폐를 용이하게 하기 위하여 바람직하다.

용기의 단위원가를 감소시키기 위하여는 각 용기내의 재료분배를 용기의 여러부분(마우스, 용기몸체 및 저부)의 추정기계응력에 적응할 수 있게 하는 것도 필요하다. 그외에도. 용기의 각 부분중에서 가장 얇은 부분은 용기가 지탱할 수 있는 응력에 대하여 가장 약한 부분이기 때문에, 용기의 각 부분에 재료가 되도록 고르게 분배되게 하는 것이 중요하다. 재료의 두께이외에, 용기의 기계적 강도는 자연히 재료의 배향 또는 결정화에 의하여 결정된다. 열가소성 재료의 경우에는 특히 열결정화가 중요하다.

전술한 종류의 용기, 특히 고온에서 사용되는 용기에 있어서 또다른 요건은 연신되어 배향된 열가소성 재료를 가열하는 동안에 일어나는 수축을 제거하거나, 적정치로 감소시켜야 한다는 것이다.

가압상태의 액체를 병이나 캔(can)류와 같은 용기에 저장함에 있어서. 용기의 벽재료는 용기내의 내압에 의하여 원주방향으로 축방향보다 거의 2배가 되는 응력을 받게되는 것이 사실이다. 배향된 열가소성 재료의 경우에, 재료의 강도를 증대시키기 위하여 용기를 일반적으로 응용되는 공지된 기술에 따라 중공성형법을 이용하여 성형하는, 한편, 중공성형과정중 재료를 연신시킴으로써 이를 배향하기 위하여 재료의 온도를 그 지니고 있는 특성에 적합하게 한다.

중공성형법은 블랭크를 팽창시켜 용기로 성형하는 동안에는 재료가 어디에서 어떻게 연신될 것인가를 판정하여 그 배향을 정확히 조정할 수 없기 때문에. 용기를 성형하는 동안에 재료의 분배를 충분히 조절할 수 없다는 단점이 있다. 통상적으로, 연신은 대부분 출발점에서 개시되며, 그 위치는 재료내에서 생기는 연신력 이외에, 재료내의 온도분포에 의하여 결정된다. 팽창의 전파와 이로부터 얻은 연신율은 온도의 영향을 받으며, 이로인하여 성형된 용기의 재료두께가 다르게 된다. 즉. 축방향과 직각으로된 부분에서도 용기의 두께는 원주방향의 두께와 다르게 된다. 재료를 연신하면서 결정화시킬때 실시하는 재료의 추가가열에 의하여 재료내의 온도분포가 더 불균일하게 되고, 이로인하여 성형된 용기의 벽두께의 차이가 더 커진다. 이와 같은 편차는 용기의 축방향에서도 생긴다. 즉, 처음에는 원주방향의 두께와 동일하던 축방향 재료의 두께도 더 얇거나 두꺼운 부분이 생기게 된다. 따라서, 블랭크의 벽두께는 전술한 바와 같이 재료를 늘려서 얇게 하는데 있어서 확실성이 없는 공지된 기술에 따라 처리하며, 이 방법은 블랭크의 치수가 너무 크게되어 성형된 용기의 재료가 남게된다.

배향된 열가소성 재료로된 용기의 온도 안정성을 얻기 위하여, 용기를 중공성형법으로 성형하는 동안에 용기의 재료가 뜨거운 주형벽에 비교적 오랜동안(1-2분간) 접촉하게 함으로써 용기의 온도를 안정화시키는 방법이 알려져 있다. 이러한 접촉방법은 중공성형과정이 끝난후, 용기의 내부에 과압을 유지함으로써 벽재료가 주형벽에 압착되게 하여 실현한다. 그러나, 주기가 오래 걸리기 때문에 비용이 많이 소요된다.

본 발명은 전술한 모든 단점을 제거하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 있어서는 용기로 성형될 배향되거나 결정화된 재료로된 예비형으로서, 공지된 방법에 비하여 기계적 강도와 온도에 대한 안정성이 높고, 재료의 분포가 상당히 개선된 예비형을 사용한다. 본 발명에 의하면, 각 용기의 제조시간도 공지된 방법에 비하여 단축되고, 생산장비의 구조도 간소화시킬 수 있다.

본 발명에 의하여 각 용기의 재료량도 감소되고. 필요한 온도안정성도 달성되며, 원가도 공지된 방법에 비하여 감소된다.

본 발명에 있어서. 기계적 처리에 의하여 배향되거나 결정화될 수 있는 특성을 가진 플라스틱 재료의 예비형은 바람직한 실시예에 있어서 서로 구분되어 실시되는 세부단계로 연속되는 여러 재성형과정을 거쳐 용기로 재성형된다. 각 과정이나 단계에 있어서 재료는 성형될 용기의 축방향 또는 원주방향으로 연신(확대) 된다. 재료는 조정된 범위안에서 연신(확대)됨으로써 소정의 방향으로 배향되거나 결정화되고, 이에 따라 필요한 강도특성을 가지는 재료를 공급하는데 필요한 정도로 점차적으로 연신(확대)되면서 그 두께가 감소 된다. 재료의 연신(확대) 및 두께의 감소를 제어함으로써 성형된 용기는 그 축에 대하여 직각으로된 부분의 재료두께가 균일하게 되고. 이에 의하여 공지된 방법으로 제조한 용기에서 볼 수 있는 두께의 차이를 방지 할 수 있다.

예비형을 원주방향으로 연신(확대)함에 있어서, 특별한 조치를 취하지 아니하는한, 각 연신단계별로 필요한 정도로 연신(확대)하기가 어렵다. 본 발명에 있어서, 예비형의 마우스 연단에 가까운 리본모양의 원주부 분은 예비형을 그 동시팽창중 맨드릴을 거쳐 축방향으로 이동시키는 기계장치 사이에 고정시킨다. 예비형의 재료에는 연신력이 가하여지고 있기 때문에, 예비형이 그 원주방향으로 팽창할 때 재료가 접혀지려는 경향을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 여러가지 응용에 있어서 단일성형단계중 치수를 원주방향으로 필요한만큼 증대시킬 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서. 견인력은 예비형의 저부 근방에서 마우스쪽으로 가하여지는 압축력에 의하여 보충된다. 이러한 방법은 원주방향으로의 치수증대가 클때 사용된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 예비형은 기계적 성형장치를 이용하여 여러 세부단계를 거쳐 용기로 성형된다. 재료의 기계적 연신(확장 또는 팽창)은 모든 단계에서 광범위하게 선택할 수 있는 조정된 비(比) 온도에서 실시한다. 그러나 온도는 해당 성형단계에서 성취하여야할 특정효과에 의하여 선택된다. 고유한 유리 전이온도(이하에서는 "TG"라 한다)를 가전 재료에 있어서 재료의 온도는 초기성형단계에서는 대개 TG 보다 낮고 마무리단계에서는 TG 보다 높다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(이하 "PET"라 한다)와 같은 재료의 경우에는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 재료의 온도는 마무리 성형단계에서는 70 내지 160℃ 달하고. 초기단계에서는 일반적으로 이보다 낮다.

본 발명의 일부응용에 있어서. 즉 기계적 성형장치를 이용하여 달성하기 어려운 형상의 용기를 얻고자 하는 경우에는 성형단계중 적어도 하나이상의 단계, 바람직하기로는 최종단계에 중공성형단계가 포함된다. 이와 관련하여 재료는 이에 앞서 재료를 기계적으로 성형한 최대온도에 가까운 온도 또는 이를 초과하는 온도까지 가열시킨다.

본 발명의 또다른 적절한 실시예들은 청구범위의 종속항에 기재한다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 저부(11), 마우스(12), 리본형의 원주마우스 연단부분(13), 마우스연단(14) 및 마우스와 저부사이에 위치한 축방향벽 (15)으로 구성된 예비형 (10)을 도시한 것이다. 예비형의 중심축은 도면부호 16으로 표시되어 있다. 제 2도에 있어서. 예비형은 예비형 재료의 온도를 고정시키는 장치내에 들어있다. 이 장치에는 슬리브(91), 맨드릴(92) 및 저부지지물(93)이 포함되어 있다. 이러한 장치들에는 모두 각 장치의 온도를 일정한 작업온도로 고정시키기 위하여 액체와 같은 유체가 통과할 수 있는 채널(97)이 제공되어 있다. 장치들은 그 사이에 예비형의 형상에 상응하는 형상의 공동(cavity)이 형성될 수 있는 위치에 놓이도록 조절할 수 있다. 따라서, 공동내에 위치한 예비형은 그 내측과 외측이 장치들로 둘러쌓이고, 예비형의 모든 부분에서의 온도는 인접장치의 온도와 예비형이 공동내에 머물러있는 시간에 의하여 정하여진다.

제3도 및 제4도는 예비형이 축방향으로 동시에 확대되는 동안에 그 재료의 두께를 감소시키는 기본장치를 도시한 것이다. 이 장치에는 저부지지물(94), 맨드릴(95) 및 맨드릴을 둘러싸고, 변위장치 (도시되지 않음)에 의하여 축방향으로 변위되는 견인장치 (96)가 포함되어 있다. 맨드릴과 견인장치 사이에는 폭이 예비형의 축방향벽의 재료두께보다 적은 슬롯(90)이 놓여있다. 견인장치, 맨드릴 및 저부지지물에는 장치의 온도를 조절하기 위한 액체와 같은 유체가 통과하는 채널(98)이 제공되어 있다. 응용에 따라 열이 액체에 의하여 공급되거나 제거된다. 예비형(10a, 10b)은 장치내에 위치하고, 그 벽(15a, 15b)은 각각 축방향으로 연신(확대)되고, 이에 관련하여 결정화된다.

제5도는 예비형(10)을 축방향으로 연신함으로써 형성되는 중간예비형 (10b)을 도시한 것이다. 중간예비형에는 저부(11b), 마우스(12b), 리본형의 마우스 연단부분(13b), 마우스연단(14b), 축방향벽(15b) 및 중심축(16)이 있다. 여기에서 중간예비형의 각 부분에는 제1도와 관련하여 설명한 예비형 (10)에 대하여 사용한 것과 동일한 도면부호를 붙였다. 제6도 내지 제9도는 본 발명에 의한 장치의 기본 실시예를 도시한 것 이다. 이러한 도면들에는 상부슬리브(30)와 슬리브의 온도고정을 위한 채널(42)이 제공되어 있는 하부슬리브(40)가 도시되어 있는데, 이 슬리브는 공간적으로 고정된 위치를 차지하는 것으로 되어 있다. 즉, 슬리브 (40)는 프레임(도시되지 않음)에 부착되어 있다. 상부 슬리브(30)에는 슬리브의 온도를 고정시키는 유체가 흐를 수 있도록 채널(33)이 제공되어 있고, 그외에도, 슬리브의 내부에는 구동수단(도시되지 않음)에 의하여 슬리브의 축방향으로 상부슬리브와 상대적으로 이동할 수 있는 맨드릴(50)이 배치되어 있다. 하부슬리브(40)와 대향하고 있는 맨드릴의 부분(55) (이하 "저부"라 한다)은 중간예비형 (10b)의 저부(11b)의 형상에 적합한 형상으로 되어 있고, 도면에 도시한 실시예에 있어서는 맨드릴의 나머지 부분(151), (이하 맨드릴의 "상부"라 한다)과 열적으로 절연되어 있다. 저부에는 중앙부분(56)이 있고, 이 중앙부분은 저부의 외주부분(57)과 열적으로 절연되어 있다. 저부에는 저부의 중앙부분과 원주부분의 온도를 고정하기 위한 채널(58, 59)이 배치되어 있다. 맨드릴의 상부(151)에도 온도고정용 채널(53)이 제공되어 있다.

따라서, 맨드릴의 상부, 저부의 중앙부분 및 그 원주부분은 개별적으로 필요한 온도로 조절할 수 있다. 압력매체용 채널(52)은 맨드릴내에 배치되고, 맨드릴의 상부에서 연결장치(54)를 거쳐 압력원(160)과 결합 되어 있으며, 저부의 하단에서는 저부의 하단표면(150)내로 개방될 수 있게 배치되어 있다. 하부슬리브(40)의 내부에는 구동수단(도시되지 않음)에 의하여 슬리브(40)의 축방향으로 이동할 수 있는 내부슬리브(60)가 배치되어 있고, 그 내표면(64)의 형상은 주로 중간예비형의 외표면에 상응하게 되어 있다. 내부슬리브의 온도를 고정시키기 위하여 채널(62)이 제공되어 있다.

저부지지물(75)을 내부슬리브(60)내에 구동수단(도시되지 않음)에 의하여 그 안에서 축방향 변위를 할 수 있게 배치되어 있다. 일부 실시예에 있어서는 맨드릴의 저부(55)에 대하여 도시한 바와 같이, 저부지지물이 중앙부분(78)과 이것으로부터 열적으로 절연된 외주부분(79)으로 나누어져 있다. 저부지지물내에는 그 온도를 고정하기 위한 채널(76, 77)이 배치되어 있기 때문에, 저부지지물의 중앙부분과 원주부분도 개별적으로 필요한 온도로 조절할 수 있다.

상부슬리브(30)에는 상부체크장치(99)와 맞물리는 상부정지장치(32)가 제공되어 있고, 이 상부체크장치(99)는 전술한 프레임에 조절할 수 있게 부착되고, 상부정지장치(32)가 상부체크장치 (99)와 인접하게 될때 상부슬리브(30)와 하부슬리브(40) 사이에, 폭(도면에 도시한 상부장치와 하부장치 사이의 거리)이 중간예비형(10b, 10c)의 원주 마우스 연단부분(13b, 13c)와 벽두께를 초과하는 주상공동(柱狀空洞), (21a)이 형성될 수 있는 위치에 놓여있다. 이러한 주상공동의 외측단부 근방에는 통상적으로 공동(21a)을 완전히 또는 부분적으로 봉쇄하는 장치(23)가 제공되어 있다. 상부체크장치 (99)는 변위장치(도시되지 않음)에 의하여 정지장치(32)와 맞물리는 위치 및 정지장치 (32)가 적어도 부분적으로 더 이동함으로써 상부슬리브(30)가 하부슬리브(40)에 더 가깝게 이동할 수 있는(제7도의 화살표 A 참조) 위치로 이동할 수 있다.

내부슬리브(60)에는 정지장치(62)가 제공되어 있고, 이 정지장치는 그 상단부가 하부슬리브(40)의 체크장치(46)와 인접하게 된다. 정지장치(62)와 체크장치(46)는 서로 인접하는 동안에, 맨드릴의 저부(55) 형상에 상응하는 형상을 가진 내부슬리브(60)의 상부한계표면(63)이 맨드릴의 저부와 마우스 연단부분의 벽두께를 약간 초과하는 폭의 주상공동(22)을 형성한다. 공동(22)이 공동(21a)과 연결되어 있기 때문에, 2개의 공동은 함께 마우스 연단부분의 두께를 약간 초과하는 폭의 결합슬롯(21a-22)을 구성한다. 맨드릴의 저부(55)는 부분(51)내에서 내부슬리브(60)의 상부한계표면(63)에 인접한 그 하부한계표면(150)이 이 부분내의 한계 표면에 주상공동(22)의 범위를 한정하는 안내면이 포함되어 있기 때문에, 상하방향의 위치를 가지도록 설계 되어 있다. 저부가 분할되어 있는 경우에는 안내표면은 저부의 원주외측부븐(57)에 위치한다.

상부슬리브(30)에는 하부슬리브(40)에 배치된 체크장치(41)와 맞물리는 또다른 정지장치(31)가 제공되아 있다. 정지장치(31)와 체크장치(41)는 정지장치(31)가 체크장치(41)에 인접하게 되었을때 상부슬리브와 하부슬리브 사이에 폭이 중간예비형의 벽두께보다 약간 작고, 슬롯과 같은 모양으로된 공동(21b)이 형성될 수 있도록 상호위치를 가진다. 제6도 내지 제9도에서는 정지장치(31)가 주상공동(21b)을 외측으로 봉쇄하는 장치(23)도 형성한다. 제6도 내지 제9도에서는 중간예비형에 10c에서 10f까지의 도면부호가 붙어있는데, 이는 예비형의 실제 재성형단계를 나타내는 것이다.

제10도 내지 제13도는 재성형된 중간예비형(10g)을 도시한 것으로서, 이 중간예비형은 제6도에 도시한 중간예비형(10c)라 비교하여 보면 단면이 증가되어 있다. 제11도에 있어서, 재성형된 중간예비형의 리본형 마우스 연단부분(13g)이 가열장치 (110)내에 슬롯모양으로 파여있는 리세스속으로 삽입되어 있다.

제12도 및 제13도는 슬리브의 상부(121)내에서 원주가 감소되면서 계속적으로 마우스 내표면(122)속으로 합류되는 내표면(127)이 있는 외측슬리브(120)를 도시한 것이다. 저부지지물(130)은 슬리브내에서 구동수단(도시되지 않음)에 의하여 슬리브의 축방향으로 변위될 수 있게 지지되어 있다. 그외에도, 제12도 및 제13도는 원통형의 하부(141)와 원통형 부분보다 원주가 더 큰 상부(142)가 있는 상부 맨드릴(140)을 도시한 것이다. 맨드릴의 하부 원통부분은 외측슬리브의 마우스표면(122)에 대하여 맨드릴의 외측한계면(145)과 마우스내면(122) 사이에 폭이 예비형의 마우스 연단부분(13g)의 재료두께를 약간 초과하는 슬롯(125)이 형성될 수 있도록 되어 있다. 맨드릴의 외표면(145)은 하부(141)와 상부(142) 사이의 전이대(轉移帶)내에서 외측슬리브(120)의 상부표면(126)왹 형상에 대응하는 형상을 갖추고 있고, 이러한 외표면(145)은 전이후에 맨드릴이 그 하부위치에 있을때, 맨들릴의 상부(142)와 외측슬리브(120)의 상부(121) 사이에 공동이나 슬롯(147)을 형성하기 위하여 슬리브의 외표면에 대하여 평행으로된 표면(146)을 형성하며, 공동(147)은 재성형된 중간예비형의 연단부분(13g)이 공동내로 삽입될 수 있을 정도의 폭을 가진 연속슬롯(125)을 형성한다. 와측 슬리브(120)와 맨드릴(140)에는 각각 정지면(123, 143)이 제공되어 있고, 이러한 정지면들은 슬리브와 맨드릴 사이의 예정된 축방향 거리와 공동 또는 슬롯(146)의 예정된 폭을 보장한다. 일부 실시예에 있어서는 상부 맨드릴에 채널(144)도 제공되어 있는데, 이 채널은 일부 응용에 있어서 예비형의 재성형과정중 압력매체를 예비형(10g)의 내부로 공급하기 위하여 사용된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 예비형(10)은 예비형중 적어도 그 원통부분내의 재료를 적당한 성형온도, 바람직하기로는 재료의 유리전이온도를 초과하는 온도로 고정시키기 위하여 장치(91-93)내에 삽입한다(제2도 참조). 그 다음에, 가열된 예비형은 제3도에 도시된 장치로 옳겨지고, 이 장치내에서 예비형의 두께가 벽의 축방향 동시확대와 그 재료의 배향 또는 결정화를 통하여 감소됨으로써 (제3도 및 제4도 참조) 중간예비형(10b)이 형성되는바, 이 예비형의 원통부분은 연신 및 배향 또는 결정화된 재료로 구성된다. 제3도는 중간예비형(10b)으로 재성형되는 과정중의 예비형을 도시한 것이다. 배향 또는 결정촤과정중 재료는 슬롯(90)을 통과하고, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 재료는 이에 의하여 재료가 흐르는 동안에 일어나는 것과 동등한 배향을 얻게 된다. 재료가 슬롯내로 이동하는 때에는 재료의 온도는 일반적으로 그 TG를 초과하게 된다.

이와 같이 형성된 중간예비형(10b)은 제6도 내지 제9도에 도시한 재성형장치 (30, 40, 50, 60, 75)에 넣는다. 중간예비형은 재성형장치에서 팽창된 중간예비형(10f)으로 재성형된다. 중간예비형(10b)을 재성형하기 위하여 이를 먼저 내부슬리브(60)로 둘러싸고, 저부지지물(75)과 인접하는 위치에 놓는다. 이 위치에서는 일반적으로 내부슬리브의 온도가 재료의 유리전이온도를 약가 초과하도록 중간예비형 (10b)의 온도를 조절 한다(제6도 참조). 이러한 온도를 재료가 슬롯(90)을 통과할때의 온도를 초과하는 온도로 조절하는 경우에는 중간예비형이 축방향으로 수축된다. 제6도에서는 이러한 두가지 다른상태의 예비형을 도면부호 10b 및 10c로 표시하였는데, 여기에서 10c는 중간예비형이 온도조절중 수축된 것을 표시한다.

그 다음에는 저부지지물(75)을 위쪽으로 이동시키는 동시에(제7도 참조), 중간예비형의 내부에 압력원(160)으로부터 채널(52)을 거쳐 공급되는 압력매체에 의하여 압력을 가한다. 일부 응용에서는 중간예비형의 재료를 필요한 온도로 유지하거나, 이를 유지하는데 적어도 도움이 될 수 있게 하기 위하여 압력매체를 가열한다. 내부슬리브(60)와 하부슬리브(40)는 각각 맨드릴(50)과 상부슬리브(30)에 대하여 전술한 결합슬롯 (21a, 22)이 형성될 수 있는 위치에 놓이게 된다. 제7도에서는 본 발명의 한 실시예로서 이러한 위치고정을 상부 체크장치(99)와 맞물리는 때에는 상부정지장치(32)에 의하여, 하부체크장치(46)와 맞물리는 때에는 하부정지장치(62)에 의하여 달성하는 것을 도시한 것이다. 장치간의 상대적 로킹(locking)은 저부지지물이 상향이동하는 동안에 중간예비형의 마우스연단(14b, 14c)과 이에 인접하는 마우스 연단부분(13b, 13c)이 중 간예비형의 마우스(12b, 12c)의 원주가 동시에 증가하는 동안에 슬롯내로 이동한다는 것을 의미한다. 저부 지지물(75)과 중간예비형의 이와 같은 이동은 마우스연단(14d)이 상부슬리브(30)의 정지장치 (31)에 도달할때까지 계속된다. 일부 실시예에 있어서는 저부의 외주부분(57)을 재료가 원주방향으로 더 팽창할 수 있게 하기 위하여 고온(TG를 초과하는 온도)으로 한다.

그 다음에, 상부체크장치(99)는 정지장치(32)가 통과할 수 있는 위치로 이동하고(제8도 참조) 이어서 상부슬리브(30)는 상부슬리브의 정지장치(31)가 하부슬리브의 체크장치(41)에 인접할 때까지 하부슬리브(40) 쪽으로 이동한다. 이 위치에서 재료부분(13d)은 상부슬리브와 하부슬리브 사이에 있늘 중간예비형의 팽창된 마우스연단(리본모양의 원주 마우스 연단부븐(13d)과 동등함)에 인접한 자리에 죄어지게 된다. 재료부분들이 인접한 부분의 온도는 TG보다 높다.

그 다음에는 내부슬리브(60)가 중간예비형을 연속하여 원주방향으로 팽창시키는 맨드릴(50)과 동시에 도면에서 아래쪽으로 이동된다. 따라서, 맨드릴의 온도는 적어도 중간예비형의 재료와 인접하는 부분(51)에서는 재료의 TG를 초과하게 된다. 통상적으로 맨드릴(50) 및 내부슬리브(60)의 하향운동은 동기화되기 때문에, 전술한 슬롯(22)은 맨드릴의 저부와 슬리브의 상부 사이에 유지된다. 맨드릴이 중간예비형의 마우스부 분내에 유지됨으로써 중간예비형이 상부슬리브(30)와 하부 슬리브(40) 사이에 고정된 상태로 유지되고, 이에 의하여 중간예비형의 재료도 팽창도중 맨드릴의 운등을 통하여 축방향의 연신력을 받게된다. 통상적으로 저부지지물(75)도 중간예비형에 상향력 (上向力)을 가함으로 중간예비형내의 재료가 맨들릴에 의하여 위쪽으로 밀리면서 팽창할때 재료내의 신장력을 감소시킬 수 있다. 실제로, 중간예비형의 연단부분을 보류시킴 으로써 양호한 생산결과와 높은 생산능력을 성취할 수 있음이 판명되었다. 이러한 보류효과를 저부지지물(75)로부터 상향 압착력으로 보충하는 응용에 있어서 더 좋은 결과와 주기의 단축을 얻게된다. 제9도는 운동이 끝난 후의 성형장치와 팽창된 중간예비형 (10f)을 도시한 것이다.

중간예비형의 팽창된 재료는 팽창직후에 맨드릴(50)의 외표면에 대개는 하부슬리브(40)의 내표면과 인접 하게 된다. 이러한 두 표면의 온도는 재료의 TG를 초과하는 온도로 하고. 그중 하나는 TG를 상당히 초과 하게 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 재료는 하부슬리브(40)와 맨드릴(50)에 의하여 결정된 형상을 유지하는 동안에 그 온도가 안정되어 있다. 슬리브와 맨드릴의 선택된 온도 및 온도안정성이 달성되는 온도는 성형중인 제품을 그 온도에서 사용하고자 하는 최대온도에 의하여 결정된다. 따라서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 경우에는 내표면의 온도가 160℃를 초과함으로써 약 160℃의 온도까지는 온도안정성을 유지하는 용기를 제조하였다. 일부 응용에 있어서는 맨드릴(56)에도 이에 상응하는 고온이 제공된다. 제9도에 명백히 도시된 바와 같이 팽창된 중간예비형(10f)의 마우스 부분에는 외측으로 향한 연단플랜지(17)가 있다. 일부 응용에서는 이 플랜지를 제거하고 팽창된 중간예비형(10g)을 형성한다(제10도 참조).

전술한 바에 의하여 명백히 알 수 있는 바와 같이 맨드릴(50)의 저부(55)에는 서로 분리하여 비온도로 조절할 수 있는 중앙저부(56)와 외주부분(57)도 포함되어 있다. 저부지지물(75)에도 이와 마찬가지로 동일하게 분리된 부분(78, 79)이 배치되어 있다. 일부 응용에서는 이에 의하여 팽창된 중간예비형의 저부(11f, 11g) 내의 재료를 분리하여 열처리할 수 있기 때문에, 재료의 결정화가 저조한 때에는 온도가 안정적이고 형상이 안정적인 부분을 달성하기 위하여 이러한 결정화를 열로 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 중간 예비형의 저부내에서 투명한 환상재료부분이나 디스크형의 부분을 얻을 수 있다.

제10도 내지 제13도는 마우스 플랜지를 절단한 팽창된 중간예비형(10g)을 그 마우스 부분에서 재성형 시키는 본 발명의 실시예를 도시한 것이다. 이러한 목적을 위하여 중간예비형의 리본형 원주 마우스 연단부분(13g)을 가열장치 (110)내에 있는 슬롯형의 리세스(111)속으로 삽입한다. 이에 따라 재료는 제조되는 용기에 허용되는 전술한 최대온도를 약간 초과하는 온도로 가열된다.

그 다음에는 이와 같이 팽창된 중간예비형을 슬리브(120)내로 도입하여 중간예비형의 마우스(12g)를 재성형한다. 가열된 재료는 저부지지물(130)과 슬리브(120) 사이의 상대운등에 의하여 맨드릴(140)과 슬리브(120)의 직경이 감소된 상부(121) 사이의 슬롯(125)내로 밀려들어감으로써 팽창된 중간예비형의 원주가 그 마우스부분에서 감소된다. '이어서 맨드릴(140)과 슬리브(120) 사이의 상대운동과 동시에 저부지지물(130)에 의하여 중간예비형을 지지함으로써(필요한 경우에는 중간예비형의 내부에 압력을 가함으로써) 중간예비형의 상부연단부분이 위쪽으조 접히면서 맨드릴의 상부(142)와 슬리브의 상부(121) 사이의 슬롯(147)내로 이동하여 외측으로 향한 플랜지(18)를 형성한다. 이와 같은 과정을 거쳐 본 발명에 의한 중공체(용기), (19)의 실시예는 완결된다.

위의 설명에서는 상부, 하부, 수직 등이라는 표현을 사용하였으나, 이는 설명을 쉽게 하기 위한 방편에 지나지 않는다. 본 발명에 있어서 장치는 임의의 방향을 취할 수 있음은 명백하다. 본 발명의 범위안에서, 예비형, 중간예비형 및 완성된 용기에 임의의 단면을 제공할 수 있고, 예비령. 중간예비형, 및 완성된 용기 의 여러부분들을 서로다른 형상으로도 할 수 있다. 전술한 마우스부분의 재성형은 비환상단면의 중간예비형에도 적용할 수 있다 이 방법은 비환상 마우스부분을 환상마우스부분으로 성형하는데에도 이를 적용할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명의 한정된 실시예에 국한된 것이지만, 이 기술분야의 전문가들은 본 발명에는 다음의 특허청구의 범위내에서 수많은 실시예가 포함된다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

Claims (19)

1. 배향되거나 결정화될 수 있는 플라스틱 재료로된 관상 예비형(10)을 중공체로 재성형하는 방법에 있어서, 예비형의 마우스 연단(14)에 인접한 원주부분(13)내에 있는 예비형을 기계적 고정장치 (30, 40) 사이에 고정시키고, 예비형을 계속적으로 원주부분내에 고정시키면서, 기계적 고정장치 (30, 40)와 맨드릴(50) 사이에 상대운동을 실시함으로써 예비형이 동시팽창하는 동안에 맨드릴을 예비형내에 삽입시키기 위하여 원주부분을 그 축방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
2. 제1항에 있어서, 예비형내의 재료를 배향하거나 결정화하기 위하여, 예비형을 팽창시키기전에, 재료의 두께를 동시적으로 감소시키면서 예비형의 원통부분내의 재료를 예비형의 축방향으로 확대시키는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 재료의 유동이나 변형이 이루어질 때까지 연신하는 동안에 재료가 얻을 수 있는 배향 또는 결정화에 상응하여 재료를 확대하는 동안에 배향 또는 결정화하는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
4. 제1항에 있어서, 예비형을 기계적 고정장치(30, 40)에 의하여 고정시키기 위한 원주부분(13)을 두꺼운 재료의 연단플랜지의 형상으로 하거나, 예비형의 마우스(12)로부터 외측으로 향한 연단플랜지(13d)로서 형성하는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
5. 제4항에 있어서, 맨드릴(50)과 기계적 고정장치(30, 40)가 상대운동을 하는 동안에, 예비형의 마우스(12)쪽으로 향하는 힘이 예비형의 저부(11)에 가하여지는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
6. 제4항에 있어서, 예비형의 팽창이 여러단계로 실시되고, 맨드릴(50)에 원주가 증가되는 다수의 연속부분이 제공되어 있고, 예비형의 팽창은 원주가 점증적으로 커지는 맨드릴(50)을 연속적으로 예비형내로 도입함으로써 여러단계로 실시되는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
7. 제4항에 있어서, 예비형을 원주부분(13)내에 고정시키기 위한 기계적 고정장치 (30, 40)에는 원주부분과 인접하는 면이 제공되어 있고, 이러한 인접면의 온도는 플라스틱 재료의 유리전이온도(TG)를 초과하여 상승되는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
8. 제4항에 있어서, 예비형을 팽창시키기 위하여 맨드릴(50)을 적어도 맨드릴과 예비형의 재료가 절촉되는 부분(51)내에서 재료의 유리전이온도(TG) 이상의 온도로 가열시키는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
9. 제4항에 있어서, 예비형을 팽창시키기 전에. 예비형의 재료를 예비형과 대향하는 표면의 온도가 TG 보다는 낮지만 30℃ 이상 낮지않고 TG 보다는 높지만 70℃ 이상 높지않은 슬리브(60)로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
10. 제9항에 있어서. 예비형의 팽창후 예비형의 재료를 슬리브(40)로 둘러싸고, 슬리브의 팽창중 재성형 되는 재료의 온도안정화를 위한 유리전이온도(TG)를 초과하는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
11. 제10항에 있어서, 예비형의 마우스연단(14g)에 인접하고, 이 마우스연단도 포함하는 원주부분(13g) 내의 재료를 재료의 유리전이온도(TG)를 초과하는 온도, 바람직하기로는 예비형의 열안정성이 수행된 온도를 초과하는 온도로 가열하고, 기계적 성형장치(120, 140)에 의하여 원주부분내의 재료에 그 최종형상을 제공하는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
12. 제11항에 있어서, 기계적 고정장치(30, 40) 사이에 고정되어 있는 원주부분(13)을 예비형으로부터 분리시키고, 이러한 분리에 의하여 형성된 마우스연단(14g)을 포함하는 제2원주부분(13g)내의 재료를 재료의 유리전이온도(TG)를 초과하는 온도, 바람직하기로는 예비형의 열안정화가 수행된 온도에 상응하는 온도로 가열시키고, 기계적 성형장치(120, 140)에 의하여 제2원주부분(13g)내의 재료에 그 최종형태를 제공 하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제12항에 있어서, 원주부분(13, 13g)을 슬리브(120)에 대하여 축방향으로 이동시킴으로써 원주부분의 원주를 감소시키고. 그다음에, 원주부분을 마우스연단(14g)이 포함된 종단부분에서 위로 구부려서 예비형의 중심축(16)으로부터 외측으로 향하는 마우스플랜지(18)를 형성하는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
14. 제12항에 있어서, 제2원주부분(13g)을 슬리브(120)에 대하여 축방향으로 이동시킴으로써 제2원주 부분의 원주를 감소시키고, 그 다음에 제2원주부분을 마우스연단(14g)이 포함된 종단부분에서 위로 구부려서 예비형의 중심축으로부터 외측으로 향한 마우스플랜지(18)를 형성하는 것을 특징으로 하는 용기제조방법.
15. 배향되거나 결정화될 수 있는 플라스틱 재료로 형성되고 폐쇄된 저부와, 개방된 마우스와, 저부 및 마우스사이에 위치하는 관상벽을 구비하는 관상 예비형을 중공체로 성형하는 장치에 있어서, 상기 장치는 예비형의 내부가 중공상태로 이루어질 수 있도록 예비형의 폐쇄된 저부에서 간격을 두고 떨어져 배치된 관상 예비형의 개방된 마우스에 위치가능하고 관상 예비형의 내경보다 큰 외경을 갖는 맨드릴과, 기계적 고정 장치를 포함하며 상기 개방된 마우스에서 상기 예비형을 고정하는 수단과, 상기 맨드릴이 상기 관상 예비형의 중공내부로 이동할 수 있도록 맨드릴의 축방향으로 상기 맨드릴과 상기 기계적 고정장치를 상대적으로 변위시킴으로써 상기 개방된 마우스는 상기 기계적 고정장치에 의해서 고정된 상태를 유지하지만 예비형의 벽은 원주방향으로 점진적으로 팽창되도록 하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 용기제조장치.
16. 제15항에 있어서, 예비형을 둘러싸고 지지하며 맨드릴에 대해 사실상 이동불가능한 슬리브를 또한 포함함을 특징으로 하는 용기제조장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 슬리브와 맨드릴은 상기 개방된 마우스에서 연단부분이 확대되는 동안 예비형의 개방된 마우스가 통과하는 갭을 형성함을 특징으로 하는 용기제조장치.
18. 제15항에 있어서. 예비형의 폐쇄된 저부를 지지하고 상기 기계적 고정장치에 대해 사실상 이동불가능한 저부지지물을 또한 포함함을 특징으로 하는 용기제조장치.
19. 제15항 내지 제18항중 어느 한 항에 있어서, 원주방향으로 팽창되는 동안 예비형의 내부에 압력매체를 공급하는 수단을 또한 포함함을 특징으로 하는 용기제조장치.

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