KR910008039B1 - 단일 성형식 발포성 밀봉층을 갖는 플라스틱 폐쇄물 - Google Patents

단일 성형식 발포성 밀봉층을 갖는 플라스틱 폐쇄물 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
단일 성형식 발포성 밀봉층을 갖는 플라스틱 폐쇄물
[도면의 간단한 설명]
이하, 본 발명에 따른 플라스틱 폐쇄물의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 병의 목부에 적용된, 본 발명에 따른 병마개를 부분단면으로 도시한 정면도이다.
제2도는 제1도의 선 2-2에 따른 단면도이다.
제3도는 본 발명에 따른 병마개의 발포성 중합체 및 병의 목부와의 접촉 부분을 보다 명료하게 예시하기 위한, 제1도의 부분확대도이다.
모든 도면에 있어서, 동일부호는 동일부분을 나타낸다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 플라스틱 폐쇄물, 보다 상세하게는 유리 또는 플라스틱 용기를 밀폐시키기 위한 플라스틱 폐쇄물에 관한 것이다. 본 발명의 제1태양은 탄산음료수병에 사용되는 단일편의 사출성형식 플라스틱 폐쇄물이고, 본 발명의 다른 태양은 성형식 발포성중합체 밀봉층을 포함하는 용기 폐쇄물이며, 본 발명의 또다른 태양은 고정위치에서 형성된 발포성 밀봉층을 포함하는 플라스틱용기 폐쇄물에 관한 것이다.
[발명의 배경]
플라스틱용기 폐쇄물, 상세하게는 나선식 목부를 가지는 탄산음료수병의 플라스틱 폐쇄물은, 예컨대 미국 특허 제4,310,101호, 4,326,639호, 4,394,918호, 4,461,391호 및 4,476,987호에 개시되어 있다. 그와 같은 폐쇄물은 전형적으로, 탄산화의 손실을 감소시키기 위해 용기의 주둥이에 접촉하는 밀봉용 원판이나 성형된 플랜지를 이용한다. 일체로 성형된 플라스틱 플랜지만을 사용했을때는 소정의 밀봉특성을 갖지 못한다. 밀봉용 원판이 탄산화의 손실을 감소시키는데 충분하다고 입증되었을지라도, 이들 원판은 개별적으로 제조되어 성형식 병마개속으로 삽입되기 때문에, 만족할만한 폐쇄물을 제조하는데 요하는 시간 및 비용 모두를 증가시킨다. 따라서 만족할만한 밀봉특성을 가지는 단일성형식 플라스틱 병마개가 필요하다.
이러한 플라스틱용기 폐쇄물에 있어서, 내용물을 열적으로 절연시키기에 적합하도록 용기의 플라스틱 폐쇄물을 제조해야 하는 문제가 생긴다. 그와 같은 용기들은 흔히 마찰끼워맞춤에 의해 용기의 주둥이, 가장자리 또는 벽등과 밀봉결합을 제공하는 플라스틱 폐쇄물을 이용한다. 이 마찰끼워맞춤은 전형적으로 성형식 나선부, 테이퍼형표면, 또는 별도로 만들어진 압축성 가스켓에 의해 수행된다. 그와 같은 플라스틱 폐쇄물의 몸체를 통해 열전도성을 감소시키기 위하여, 제조업자들은 많은 상품에서 상이한 발포성 절연물질이 연속적으로 주입된 내부 공동부로 이루어지는 성형식 폐쇄물을 제공해 왔다. 따라서, 플라스틱 폐쇄물은 일체로 성형되는 것이 필요하고, 아울러 비발포성의 바깥쪽면에 의해 둘러싸인 발포성 중합체의 절연코어를 포함할 필요성이 있다.
미국특허 제3,721,197호에 있어서, 쇼트셀(shotshell)과 함께 사용하기 위한 단편 플라스틱 패킹구조는, 수지를 함유한 재료와 발포제의 용융 혼합물을 성형 공동부속으로 주입하고, 혼합물이 부분적으로 고형화되게끔 주입된 혼합물을 공동부내에서 냉각시키고, 다음으로 공동부의 체적을 확대시켜 주입된 혼합물의 일부분을 원위치에서 발포시키도록 공동부내의 압력을 감소시킴으로서 형성된다.
[발명의 개시]
본 발명에 따르면, 일체로 성형, 발포된 중합체 밀봉층을 포함하는, 개선된 중합체 용기 폐쇄물이 제공된다. 본 발명의 제1실시예에 따르면, 유리 또는 플라스틱으로 제조된 병의 나선형 목부의 밀봉결합되도록 형성된 플라스틱 병마개가 제공된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 병마개는 병의 목부에 나선결합되며, 아울러 병마개가 최종 사용자에 의해 소모되기 전에 개방되었을시에 그 개방증거를 제공하도록 형성된 필퍼링(pilfer ring)을 포함한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 성형된 열가소성 병마개가 제공되는데, 동일한 중합체로 이루어진 2개의 고밀도층 사이에 일체로 성형된 발포성중합체의 원판 혹은 고리를 포함한다. 이러한 원판 혹은 고리모양의 발포성중합체층은 그 아랫쪽으로 접촉되는 병마개의 내부표면과 병의 목부의 윗면 가장자리와의 사이에 밀봉결합을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 일체로 성형된 플라스틱용기 폐쇄물은 동일한 중합체의 비발포성 측벽들에 의해 둘러싸인 발포성 중합체의 내면층을 포함한다. 이러한 유형의 성형페쇄물은 우수한 절연특성을 제공하며, 아울러 종래의 절연용 폐쇄물보다 더 간단하고 경제적으로 제조될 수 있다.
[발명의 최선실시 형태]
제1도에 있어서, 병마개(10)는 병의 목부(12)와 나선결합되어 있다. 예증을 쉽게하기 위해, 병의 나머지 부분은 생략했다. 이와 유사하게, 제1도의 좌측절반부에서도 병마개(10)와 목부(12)의 부분을 부분단면도로 나타내기 위하여 파단시켰다. 본 발명의 병마개는 유리 또는 플라스틱중 어느 것으로 만들어진 병에도 아주 훌륭하게 이용된다.
병마개(10)는 원형단벽(14)과, 목부(12)의 원주상으로 연장하는 측벽(16)으로 구성된다. 본 발명에 따라서, 단벽(14)은 바람직하게 동일한 중합체로 제조된 2개의 고밀도층(14a,14c) 및 그 사이에 끼워진 발포성 중합체층(14b)으로 구성된다. 고밀도층(14a)은 단벽(14)의 주 구조층으로서, 탄산음료 용기를 밀봉하는데 적합하게 압력의 특성에 견딜 수 있는 강력하고도 지속적인 폐쇄물을 제공하기 위해서, 측벽(16)과 일체로 성형되는 것이 바람직하다.
측벽(16)의 안쪽면은 병의 목부(12)상에 제공된 나선부(20)와 결합하도록 성형된 나선부(18)를 구성하는 것이 바람직하다. 다수의 원주방향으로 이격된 리브(22)는, 본 기술분야에서 숙달된 자에 의해 잘 공지된 바와 같이, 너얼링 또는 기타 표면구조에 의해서 목적에 따라 성형공정중 어떤 형태로든지 측벽(16)의 바깥쪽면에 대해 동일한 간격으로 제공될 수 있으며, 이는 병마개(10)를 파지하는데 있어서 소비자를 돕도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 병마개(10)는 목부(12)의 아랫쪽 부분과 결합하는 필퍼링(pilfer ring)(24)을 포함한다. 필퍼링(24)은 병마개(10)의 단벽(14) 및 측벽(16)과 함께 성형되는 것이 좋으며, 또한 측벽(16)을 회전시켜 목부(12)로부터 병마개(10)를 제거하려할때 인장력이 작용하지 않도록 비교적 좁게 원주상으로 이격된 다수의 열가소성가교(bridge)(28)에 의해서 측벽(16)의 하부에 연결된다. 필퍼링(24)의 형태는 본 발명에 있어서 꼭 필수적인 것은 아니며, 여러가지 필퍼링구조가 종래기술에서 사용되어 왔다는 것도 당연히 이해되는 것이다.
다시 단벽(14)에 대해 설명하자면, 발포성 중합체층(14b)은 측벽(16)의 두께에 비교되는 두께를 가지는 비발포성 고밀도층(14a)과, 비발포성중합체의 비교적 얇은 표피로 구성되는 고밀도층(14c)사이에 배치되어 있다. 본 발명의 제1실시예에 따르면, 비발포성 고밀도층(14a)의 두께는 비발포성 고밀도층(14c)의 두께의 약 2배이고, 발포성중합체층(14b)은 비발포성 고밀도층(14a)의 두께의 약 2배이다. 단벽(14)의 전두께는 최대 약 0.185인치(0.47cm)까지의 범위로서, 약 0.125인치(0.32cm)의 두께가 폴리프로필렌으로 제조된 탄산음료병의 폐쇄물로서 가장 바람직하다. 그러나, 단벽(14) 및 그의 구성층(14a,14b,14c)의 두께는 사용된 중합체수지, 용기의 크기 및 형상, 및 폐쇄물이 사용중 견디어야만 하는 압력에 따라 변경될 수 있다. 이제, 층(14a,14b,14c)의 구조와 이들 층의 본 폐쇄물에서의 상호작용을 층이 만들어지는 방법에 관련하여 보다 상세히 설명한다.
병마개(10)는 가급적 대부분이 성형성 열가소성 수지로 구성되는 것이 바람직하다. 특정의 사용을 위한 수지의 선택은 변경될 수 있지만, 본 발명의 병마개를 제작하는데 이용되는 만족할만한 수지류는, 올레핀계, 스티렌계, 폴리에스터계, 폴리카보네이트계, 또는 기타 적당한 공업용 수지계로부터 선택될 수 있다. 이들 수지류 및 기타 수지류는 단일중합체로서 이용될 수 있거나, 또는 본 발명의 기술분야에서의 특정 사용시에 필요한 기타 성분과 더불어 공중합체화 또는 혼합될 수 있다. 또한, 본 기술분야에서의 숙련자에게는 열가소성 조성물을 성형하는데 이용되는 것으로 알려진 각종의 첨가제도 본 용기폐쇄물을 제작하는데 이용된다는 사실이 잘 알려져 있을 것이다.
탄산콜라음료와 더불어 사용되는 병마개의 바람직한 수지는 폴리프로필렌과 EDPM 고무의 공중합체이다. 그와 같은 만족할만한 하나의 공중합체가 셀(shell)사이의 상표명 WRS 7237로서 시판된다. 소량의 고무가 포함되며 수지와 합성마개의 저온충격성이 개선된다.
본 발명의 바람직한 병마개를 제조하기 위해 열가소성 수지는 발포성 열가소성 조성물중에 사용되는데 잘 알려진 효과적인 소량의 성핵제(nucleator), 산화방지제 및 기타 첨가제와 함께 결합되는 것이 바람직하고, 그 다음 단계에서 종래의 사출성형기의 압출단으로 도입된다. 발포제(blowing agent)가 고압상태에서 압축기내의 소성화 수지내로 주입되는 것이 바람직하고, 그후 혼합물이 충분한 압력하에서 성형공동부속으로 배출되어서 성핵제쪽으로 수지가 발포되는 것을 방지시킨다. 본 발명에 따른 용기 폐쇄물을 제작하는데 사용되는 발포제는, 예컨대, 질소, 이산화탄소 및 각종의 상업적으로 이용가능한 플루오로카본 화합물로부터 선택될 수 있다.
성형장치는, 성형부가 초기에 폐쇄되었을때, 성형공동부내의 공간이 대략 병마개(10)의 단벽(14)의 고밀도층(14a 및 14b), 측벽(16), 필터링(24) 및 가교(28)의 형태에 따르도록 하는 것이 좋다. 이것은, 내부면을 형성하는 숫부와 병마개(10)의 외부면을 형성하는 암부를 포함하는 성형장치에 의해서 수행되는 것이 바람직하다. 성형장치의 숫부는 가급적이면 성형공정중 단벽(14)을 형성하는 성형공동부의 용적을 약간 증가시키기 위하여 신축성있는 삽입물을 사용하는 것이 좋다. 소성화수지가 성형공동부내에서 냉각하기 시작함에 따라, 이러한 삽입물은 수축되고, 그에 의해 병마개(10)의 단벽(14)에 해당하는 공동부의 일부 압력을 감소시켜 발포제가 팽창되게끔 한다. 삽입물이 수축함에 따라, 수축하는 표면과 접하는 수지의 상대적인 냉각경계층은 단벽(14)의 고밀도층(14c)을 형성하면서 삽입물과 함께 이동한다. 경계층뒤에서는, 발포제가 열가소성 수지를 감소된 압력지역으로 밀어넣어서, 그에 의해 냉각완료시 단벽(14)의 발포성중합체층(14b)을 형성하는 성핵제 주위에 발포성중합체의 각각의 셀을 형성한다. 따라서, 이들 층(14a,14b 및 14c)의 상대적인 두께는 중합체조성물, 삽입물 수축 전후의 성형공동부내의 압력, 삽입물의 수축전 및 수축중의 냉각정도, 그리고 삽입물이 수축된 거리에 따라서 변경된다.
신축성 삽입물의 표면이 병마개(10)의 고밀도층(14c)의 안쪽면과 동일한 크기를 갖는다면, 감소된 압력의 영역으로 수지의 팽창에 의해 형성된 발포성중합체층(14b)은 병마개(10)의 내측원주를 따라서 뻗어 있는 발포성중합체의 연속층을 이룬다. 반면에, 신축성 삽입물의 표면이 환형인 경우에는, 발포성 중합체층(14b)이 병마개(10)의 단벽(14)의 중심부를 제외하고는 고밀도층(14a 및 14c)의 원주상으로 연장되어서 환형으로 형성될 것이다.
제1도 및 3도에 대해 설명하면, 병마개(10)가 병의 목부(12)에 긴밀하게 접촉했을때, 목부(12)의 상연부(30)가 그곳에 인접한 고밀도층(14c)의 표면에 대해 힘을 작용한다는 것을 알 수 있다. 이러한 힘은, 발포성 중합체 셀을 상연부(30)와 접촉하는 고밀도층(14c)의 부분반대쪽으로 압축시키는데, 이것은 상연부(30)에 인접한 고밀도층(14c)이 윗쪽으로 밀림에 따른 것이며, 제1도 및 3도에서 알 수 있다. 이러한 효과는 소망하는 병마개(10)와 목부(12)사이의 긴밀한 밀봉을 제공한다.
필요에 따라, 제1도 및 2도에 도시한 바와 같이 고밀도층(14c)의 내부면에 해당하는 부분에 리세스를 제공함으로써 단벽(14)의 고밀도층(14c)에 임의적인 리브(32)가 제공될 수 있다. 그와 같은 리브(32)는, 제2도에서 고밀도층(14c)의 중심 가까이로부터 방사상으로 퍼져서 도시되어 있으며, 단벽(14)을 더욱 강하게 하는데 도움을 줄 수 있는 것이다.
측벽(16) (나선부(18)를 포함), 필퍼링(24) 또는 가교(28) 부분에 있는 중합체가 임의로 발포하는 것을 피하기 위하여, 또다른 중합체로부터 서로 고정되어 있는, 신축가능한 삽입물을 제외한 사출성형장치의 암, 수 양절반부의 모든 표면이, 성형부 바깥쪽으로 병마개(10)의 이들 부분에 대한 치수 안정성을 유지시키기 위해 충분한 냉각이 이루어질때까지, 성형공동부속으로 일차 주입되어야함이 강조된다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명에 따른 용기 폐쇄물은 다른 단일성형 중합체형 폐쇄물에 비교했을때, 고도한 소정의 강도중량비와 저부피 밀도를 나타낸다. 이용된 중합체 조성물, 폐쇄물의 기하학적 형성, 성형장치 및 절차에 따라서, 폐쇄물은 용기내의 기체 또는 액체를 훌륭하게 제한시키도록 제조될 수 있다.
본 병마개의 기타 잇점 및 다양한 변형, 변경이 가능하다는 점은 당업자가 본 명세서를 읽음으로써 명백해질 것이다.

Claims (12)

  1. 용기를 폐쇄시키는데 사용되도록 단일중합체 조성물로 성형된 용기 폐쇄물(10)로서, 일체로 성형된 단일중합체의 단벽(14) 및 측벽(16)을 포함하고 있으며, 상기 단벽(14)에는 상기 측벽(16)의 밀도와 동일한 밀도를 가지는 제1층(14a)과, 상대적으로 밀도가 낮은 발포성 제2층(14b)이 포함되어 있는 용기 폐쇄물(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2층(14b)이 상기 제1층(14a)과, 이 제1층과 동일한 조성물로 제조된 비발포성 제2층(14c)과의 사이로 배열되어 있는 용기 폐쇄물(10).
  3. 제1항에 있어서, 상기 중합체 조성물의 주성분이 올레핀계, 스티렌계, 폴리에스터계 및 폴리카보네이트계로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체인 용기 폐쇄물(10).
  4. 제3항에 있어서, 상기 중합체 조성물이 발포제 및 성핵제를 더 포함하는 용기 폐쇄물(10).
  5. 제3항에 있어서, 상기 중합체 조성물이 소량의 고무를 더 포함하는 용기 폐쇄물(10).
  6. 제3항에 있어서, 상기 중합체 조성물이 다량의 폴리프로필렌을 포함하는 용기 폐쇄물(10).
  7. 제6항에 있어서, 상기 중합체 조성물이 다량의 폴리프로필렌 및 소량의 EDPM 고무를 포함하는 용기 폐쇄물(10).
  8. 제1항에 있어서, 상기 용기 폐쇄물(10)을 용기에 부착시키기 위하여 성형된 적어도 하나의 나선부(18)를 더 포함하고 있는 용기 폐쇄물(10).
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2층(14b)이 환형인 용기 폐쇄물(10).
  10. 제1항에 있어서, 상기 용기 폐쇄물(10)이 상기 용기의 목부(12)를 밀봉 결합시키기에 적합하도록, 상기 단벽(14)이 상기 목부(12)의 외경과 적어도 동일한 직경을 가지는 원형 단벽으로서 상기 목부(12)의 상연부(30)와 접촉하기에 접합한 내향 단부면을 포함하고 있고, 상기 측벽(16)이 상기 목부(12)의 원주방향 둘레로 뻗어 있으며, 상기 측벽(16)상에는 상기 목부(12)의 바깥면상에 제공되어 있는 나선부(20)와 결합하기에 적합한 나선부(18)가 제공되어 있고, 상기 단벽(14)과 일체로 성형되는 상기 제2층(14b)이 열가소성 수지로 발포된 탄성층이며, 이에 따라서 상기 용기 폐쇄물(10)이 상기 목부(12)와 나선결합될때 상기 단벽(14)과 상기 목부(12)의 끝단 사이에 기밀이 제공되는 용기 폐쇄물(10).
  11. 제10항에 있어서, 필퍼링(24)을 더 포함하는 용기 폐쇄물(10).
  12. 제10항에 있어서, 상기 탄성층(14b)이 환형 형상이며 상기 목부(12)의 끝단과 동일한 크기를 가지는 용기 폐쇄물(10).
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