KR101004977B1 - 내장 부품을 갖는 플라스틱 중공체 및 내장 부품을 갖는 플라스틱 컨테이너를 제조하는 방법 - Google Patents

내장 부품을 갖는 플라스틱 중공체 및 내장 부품을 갖는 플라스틱 컨테이너를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 물질의 중공체 형상으로 설치 부품을 둘러싸는 물품의 제조 방법에 관한 것이다. 중공체는 바람직하게는 연료 탱크의 형상이다. 상기 방법은 가소화된 플라스틱 물질의 웨브 또는 튜브 형태의 하나 이상의 프리폼은 공동을 형성하는 성형 도구의 열린 부품 사이에 배치되고, 완성된 물품에 의해 둘러싸이는 적어도 하나의 설치 부품은 성형 도구의 부품 사이에 놓여지며, 상기 도구는 프리폼 주위에서 닫히고 상기 설치 부품 및 프리폼은 상기 도구에 의해 둘러싸인 공동 내에서 물품의 외부 구성을 얻는 것을 포함한다. 상기 설치 부품은 여전히 가소성인 물품의 내벽에 대해 성형 동안 또는 그 바로 직후에 가압되어서 중공체의 플라스틱 물질이 설치 부품 내의 적어도 하나의 홈 또는 개구를 통과하여 그 뒤로 흐른다.
설치 부품, 성형 도구, 프리폼, 설치 운반자 프레임, 관통 개구, 푸트 요소

Description

내장 부품을 갖는 플라스틱 중공체 및 내장 부품을 갖는 플라스틱 컨테이너를 제조하는 방법 {METHOD FOR PRODUCING A PLASTIC HOLLOW BODY WITH BUILT-IN PARTS AND A PLASTIC CONTAINER WITH BUILT-IN PARTS}
본 발명은 플라스틱 중공체 및 플라스틱 컨테이너의 제조 방법에 관한 것이다.
예를 들어 압출 블로우 성형, 딥 드로잉(deep drawing) 또는 사출 성형 등 가장 다양한 제조 방법이 열가소성 물질의 중공체의 제조에 알려져 있다. 압출 블로우 성형에서, 중공체는 예를 들어 단일 관형 프리폼으로부터 이음매 없이 제조될 수 있다. 그러나 또한 관형 프리폼을 길이에 따라 웨브로 분리하여 웨브를 개별적으로 2 부품 또는 다부품 도구에 위치시키며 그들을 감소된 압력에 의해 또는 그들에 가스 압력의 작용을 받게 함으로써 도구 내에서 팽창시키거나 형상을 만들 수 있음에 유의한다.
특히 열가소성 물질로부터 상기 방법으로 하나 이상의 부분으로 제조되는 연료 탱크와 같은 기술적 구성요소의 제조에서, 다양한 내장 또는 설치 부품, 또는 부착 부품이 중공체에 고정될 필요가 존재한다. 이는 제조 절차의 제 1 가열에서 또는 그 이후에 이루어질 수 있다. 중공체가 그 내부에서 설치 부품을 받아들이 도록 의도된다면, 설치 부품에 의하여, 그들을 그 제조로 중공체로 인도되도록 하는 것이 종종 필요하다. 중공체에 인도되거나 부착되는 설비 또는 부착 부품은 중공체에 끼워지거나 용접되며, 이 경우 용접 작업은 제 1 가열에서 또는 그 이후의 제 2 가열에서 중공체의 제조에, 예를 들어 마찰 용접 또는 열반사 용접에 의해 이루어질 수 있다.
그 제조 방법에 의해서 중공체의 내부에 확실한 잠금 관계로 설치 부품을 고정시키는 제한이 종종 가해진다. 예를 들어, 압출 블로우 성형 방법에 의해 중공체를 제조하는 경우, 중공체의 윤곽, 즉 확실한 잠금 관계로 설치 부품이 중공체의 벽에 고정되는 밑이 깎인(undercut) 형상을 단지 제한적으로 제공한다. 그러한 이유로 결합 절차로서 용접이 자주 실행된다.
그러나 구성요소를 함께 용접하는 것은 연결되는 플라스틱 물질이 그와 함께 용접될 수 있는 물질 쌍을 형성해야 하는 단점을 겪는다. 이는 중공체의 설비 또는 부착 부품의 선택을 제한한다.
예로서, 플라스틱 물질로부터 연료 탱크를 제조하는데 있어서, 이는 연료의 존재하에 어떤 플라스틱 물질이 팽창하거나 탄화수소 투과성을 갖는, 심각한 제한을 나타낼 수 있다. 따라서 어떤 도관 및 밸브는 착수로부터 컨테이너 또는 탱크에 또는 중공체에 용접의 가능성을 배제하는 물질의 선택을 요구한다.
그러므로 본 발명의 목적은 그 제조 과정에서 중공체 내 설치 부품의 간단하고 확실한 고정을 가능하게 하는 열가소성 물질의 중공체 형상으로 설치 부품을 포함하는 물품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 설치 부품 또는 부착 부품이 특히 간단한 방식으로 확실한 잠금 관계로 연결되는 플라스틱 중공체를 제공하는 것이다.
이 목적은 열가소성 물질의 중공체의 형상으로 설치 부품을 둘러싸는 물품의 제조 방법에 의해 달성된다. 가소화된 플라스틱 물질의 웨브 또는 튜브 형태의 하나 이상의 프리폼은 공동(cavity)을 형성하는 성형 도구의 열린 부품 사이에 배치되고, 완성된 물품에 의해 둘러싸이는 적어도 하나의 설치 부품은 성형 도구의 부품 사이에 놓여지며, 상기 도구는 프리폼 주위에서 닫히고 상기 설치 부품 및 프리폼은 상기 도구에 의해 둘러싸인 공동 내에서 물품의 외부 구성을 얻으며, 상기 설치 부품은 여전히 가소성인 물품의 내벽에 대해 성형 동안 또는 그 바로 직후에 가압되어서 중공체의 플라스틱 물질이 설치 부품 내의 적어도 하나의 홈 또는 개구를 통과하여 그 뒤로 흐른다.
이 방법으로, 설치 부품은 비교적 간단한 수단을 사용하여 확실한 잠금 관계로 중공체의 벽에 고정될 수 있다. 확실한 잠금 및 떼어질 수 없는 연결이 구성요소의 냉각 후에 이루어지도록 중공체의 내벽은 설치 부품의 연결 개구를 통과하여 뒤로 흐른다. 부품의 용접가능성의 의미에서 물질의 양립성에의 필요는 존재하지 않는다. 설치 부품은 또한 예를 들어 금속 또는 다른 물질을 포함할 수 있다.
설치 부품에서 개구의 만들어진 형상 때문에, 그 개구를 통해 설치 부품으로 흐르는 중공체 벽의 물질은 바람직하게는 리벳 헤드와 유사하게 연결을 유지하는 헤드를 형성한다.
바람직한 다양한 방법에서, 물품의 내벽에 대해 설치 부품을 가압하는 작업은 예를 들어 물품이 완성된 후에 물품으로부터 제거되어야 하는 로스트(lost) 보조 기구 없이 이루어진다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 다양한 방법에서, 연결의 헤드는 휨을 만드는 보조 기구(중공체 벽의 플라스틱 물질이 개구로 흘러들어가는 것을 억제함) 없이 형성된다.
바람직하게는 상기 웨브 형상의 두 프리폼이 2 부분 블로우 성형 주형의 열린 절반 사이에서 압출되며, 상기 주형 절반은 우선 그 사이에 배치되는 설치 운반자 프레임에 대해 닫히고, 설치 부품을 위치시키는 수단이 설치 운반자 프레임 내에 배치되며, 이에 의해 상기 설치 부품은 물품의 내벽에 대해 프레임의 평면 밖으로 밀어내어 지고, 다른 공정의 단계에서 상기 설치 부품 운반자 프레임이 제거되며 상기 주형 절반은 물품을 완성하기 위해 서로에 대해 닫힌다. 여전히 제 1 가열인 동안 마지막 공정 단계가 물품의 두 절반의 용접에 제공된다.
설치 운반자 프레임 대신에 설치 운반자 플레이트가 제공될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 게다가 설치 운반자 프레임은 필연적으로 여는 또는 열린 요소의 형태이어야 하는 것은 아니다.
본 발명의 목적은 또한, 그 제조에서 중공체에 연결된 적어도 하나의 설치 또는 부착 부품을 갖는 플라스틱 중공체에 의해 달성된다. 상기 중공체 및 설치 또는 부착 부품은 중공체의 벽과의 접촉면 영역 내의 설치 또는 부착 부품이 적어도 하나의 관통 개구를 갖는 방식으로 확실한 잠금 관계로 함께 연결되며, 중공체 벽의 플라스틱 물질이 상기 개구를 통과하여 그 개구 뒤에 상기 플라스틱 물질이 결합한다.
관통 개구는 바람직하게는 원형 보어의 형상이다. 대안적으로, 관통 개구는 설치 부품이 단지 하나의 관통 개구를 갖고 중공 벽에 대해 설치 부품의 유일한 방위가 바람직한 경우에 특히 이익이 되는 형상이 될 수 있다. 바람직하게는 관통 개구를 통과하는 플라스틱 물질은 설치 및 부착 부품에서 확실한 잠금 관계로 두 구성요소의 고정을 위해 제공되는 확대된 헤드를 형성한다.
본 발명에 따른 바람직한 다양한 플라스틱 중공체에 따르면, 상기 설치 부품은 중공체 내벽과의 셋오프 (set-off) 된 또는 단차 접촉면을 형성하는 적어도 하나의 푸트 (foot) 요소를 갖는다. 이 방법으로, 동일한 가압력으로, 중공체 벽의 표면 영역에 대한 압력은 접촉면의 영역에서 증가된다. 푸트 요소(들)는 중공체 벽의 열가소성 물질의 관통 개구로의 흐름을 강화하는 펀치 같은 작용을 생성한다. 관통 개구는 바람직하게는 푸트 요소의 접촉면을 통과한다.
다양한 플라스틱 중공체에서, 푸트 요소의 접촉면은 오목한 또는 원뿔의 형상이고 상기 관통 개구는 이 트로프(trough) 형상의 거의 가장 깊은 위치를 형성하며, 이에 의해 관통 개구를 통해 그리고 그 뒤에서 중공체 벽의 플라스틱 물질의 흐름 운동이 긍정적으로 영향받는다.
플라스틱 중공체의 더 바람직한 형상에서, 관통 개구는 중공체 벽으로부터 떨어져 있는 그 단부에서의 밑이 깎인(undercut) 형상이다. 밑이 깎인 형상은 냉각된 때, 용융된 프로젝션의 확대된 헤드를 위한 지지 수단을 형성한다.
본 발명에 따른 플라스틱 중공체가 예를 들어 연료 탱크 형상이라면, 연료 탱크의 설치 부품에는 상기 방식으로 다수의 푸트 요소가 장착될 수 있다. 따라서, 연결 위치의 수 및 분산을 증가시킴으로써 연료 탱크 내부의 설치 부품의 연결 또는 고정을 이룰 수 있으며, 이 연결 또는 고정은 모터 차량의 어떠한 작동 조건에도 안전하고 신뢰성이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 예로서 하나의 실시형태에 의해 설명된다.
도 1 및 2 는 설치 부품이 중공체 벽에 연결되는 개략도를 보여주며,
도 3 내지 12 는 본 발명에 따른 플라스틱 물질의 연료 탱크의 제조 방법의 개략도를 보여준다.
도 1 및 2 에서 매우 간단한 형태로 도시되듯이, 부분에서 보여지는 설치 부품 (1) 은 관통 개구 (3) 를 갖는 푸트 요소 (2) 를 포함한다.
참조 번호 목록
1 설치 부품
2 푸트 요소
3 관통 개구
4 벽
5 헤드
6 접촉면
7 밑이 깎인 형상
8 물품
9a, 9b 주형 절반
10 주형 공동(cavity)
11 설치 운반자 프레임
12 설치 부품 홀더
13 프리폼
이미 앞서 언급하였듯이, 본 발명에 따른 방법은 플라스틱 물질의 연료 탱크의 제조에 참조하여 이후 예로서 설명된다. 그러나 본 발명은 어떠한 중공체라도 제조될 수 있는 방법으로 해석된다. 연결은 중공체 내에서 및 밖에서도 이루어질 수 있다. 본 경우에, 설치 부품 (1) 은 연료 탱크의 서지 포트(surge pot)의 형상이다.
도 1 에 보여지는 설치 부품 (1) 은 더 구체적으로 벽 (4) 의 플라스틱 물질이 여전히 또는 다시 가소성 상태일 때 제조되는 중공체 벽 (4) 에 대하여 그 푸트 요소 (2) 로 가압된다. 이후 설명되는 제조 방법에서, 벽 (4) 의 물질이 여전히 용융된 상태가 되도록 연결은 중공체의 제조의 제 1 가열에서 이루어지며, 충분한 압력이 도 1 의 우측에 보여지는 화살표의 방향으로 푸트 요소 (2) 에 작용되는 경우, 벽 (4) 의 물질은 도 2 에 보여지고 설치 부품 (1) 의 관통 개구 (3) 뒤에 결합하는 헤드 (5) 를 형성한다. 관통 개구 (3) 는 바람직하게는 벽 (4) 으로부터 떨어져 있는 그 단부에서 모서리가 깎인 또는 밑이 깎인 둥근 보어 형상이다.
플라스틱 물질의 흐름 특성을 향상시킬 목적으로, 푸트 요소 (2) 는 중심에서 통과하는, 즉 그 트로프 형상의 가장 깊은 위치에 관통 개구 (3) 를 갖는 오목한 접촉면 (6) 을 갖는다. 접촉면 (6) 및 설치 부품 (1) 에 관하여 단차 푸트 요소 (2) 의 형상은 관통 개구 (3) 를 통해 용융된 물질의 흐름 특성을 촉진한다. 주어진 가압력으로, 펀치 같은 형상의 푸트 요소 (2) 의 단차 형상은 접촉면의 영역에서 표면 영역에 대한 압력을 증가시킨다. 표면 영역에 대해 거기서 발생하는 증가된 압력과 함께 오목한 표면의 오목한 형상은 용융된 물질이 관통 개구 (3) 안으로 인도되도록 한다.
접촉면 (6) 으로부터 떨어져 있는 측에서, 관통 개구 (3) 에는 헤드 (5) 의 지지 수단으로서 역할하는 밑이 깎인 형상 (7) 이 제공된다. 헤드는 밑이 깎인 형상 (7) 이 존재하지 않는 경우에도 형성되며, 그래서 몇몇 상황하에서는 푸트 요소 (2) 의 두께를 더 작게 하는 것이 필요하다.
이전에 이미 언급하였듯이, 본 발명에 따른 방법은 도 3 내지 12 에 개략적으로 보여진다.
본 발명에 따른 방법은 압출 블로우 성형에 의해 연료 탱크의 형상으로 물품 (8) 의 제조를 포함한다.
성형 도구는, 상호 보완적인 형상이고 닫힌 조건에서 제조되는 물품 (8) 의 외부 형상을 결정하는 주형 공동 (10) 을 한정하는 두 주형 절반 (9a, 9b) 을 포함한다. 주형 절반 (9a, 9b) 사이에는 주형 절반 (9a, 9b) 사이에 변위가능하게 배 치되는 설치 운반자 프레임 (11) 이 위치된다. 설치 부품 홀더 (12) 가 설치 운반자 프레임 (11) 내에 위치가 변할 수 있게 배치된다. 설치 부품 홀더 (12) 는 설치 운반자 프레임의 평면에서 수압 또는 공압으로 그리고 거기에 가로질러 설치 운반자 프레임 (11) 내에서 변위가능 또는 조정가능하다. 도 4 에 보여지듯이, 설치 부품 홀더 (12) 는 설치 부품 (1) 에 설치된다. 본 경우에, 설치 부품 (1) 은 더 상세히 식별되지 않는 선에 의해 함께 연결된다. 각각의 설치 부품은 거의 도 1 및 2 에 보여지는 형상이다.
설치 운반자 프레임 (11) 이 주형 절반 (9a, 9b) 사이에 위치된 후에, 웨브 형태의 프리폼 (13) 이 하나 이상의 압출 헤드(보여지지 않음)로부터 열린 주형 절반 (9a, 9b) 사이에서 압출된다. 동등하게 프리폼 (13) 은 도구의 설치 위치에서 압출되지 않고 그로부터 떨어져 있으며, 조종 장치를 갖는 열린 주형 절반 (9a, 9b) 사이 위치로 이동될 수 있다.
프리폼 (13) 은 주형 절반 (9a, 9b) 과 설치 운반자 프레임 (11) 사이에서 도 5 및 6 에 보여지는 위치에서 각각 연장된다. 다른 공정 단계에서, 프리폼은 주형 공동 (11) 내의 주형 절반 (9a, 9b) 의 윤곽에 대해 감소된 압력에 의해 작용받을 수 있다. 이는 설치 운반자 프레임 (11) 에 대해 주형 절반 (9a, 9b) 의 폐쇄로 이루어질 수 있거나, 또는 그 전에 이미 이루어질 수 있다.
프리폼 (13) 은 감소된 압력에 의해 또는 증가된 압력에 의해서도 주형 공동 (10) 의 윤곽에 대해 완전히 지탱하도록 된다.
설치 부품 홀더 (12) 는 그리고나서 프레임의 평면 밖으로 이동하며, 물품 (8) 의 벽 (4) 에 대해 또는 주형 공동 (10) 에 대해 지탱하는 프리폼에 대해 설치 부품 (1) 을 가압한다. 설치 부품 (1) 을 물품 (8) 의 벽 (4)에 고정시키는 상기 효과가 일어난다.
설치 운반자 홀더 (12) 는 그리고나서 그 출발 위치로 되돌아간다. 주형 절반은 서로로부터 멀리 이동하며, 이 경우 미리 형성된 물품 (8) 의 절반 쉘 부분은 주형 공동에 남겨진다. 설치 운반자 프레임 (11) 은 주형 절반 (9a, 9b) 사이에서 멀리 이동되며, 도구는 다시 닫히고 물품의 두 절반 쉘 부분을 함께 용접한다.
완성된 물품 (8) 을 성형하고 마무리 가공하는 작용이 도 11 및 12 에 개략적으로 도시되어 있다.

Claims (8)

  1. 열가소성 물질의 중공체의 형상으로 설치 부품을 둘러싸는 물품의 제조 방법에 있어서,
    가소화된 플라스틱 물질의 웨브 또는 튜브 형태의 하나 이상의 프리폼은 공동을 형성하는 성형 도구의 열린 주형 절반 (9a, 9b) 사이에 배치되고, 완성된 물품에 의해 둘러싸이는 적어도 하나의 설치 부품은 성형 도구의 열린 주형 절반 (9a, 9b) 사이에 놓여지며, 상기 도구는 프리폼 주위에서 닫히고 상기 설치 부품 및 프리폼은 상기 도구에 의해 둘러싸인 공동 내에서 물품의 외부 구성을 얻으며,
    상기 설치 부품은 여전히 가소성인 물품의 내벽에 대해 상기 물품의 외부 구성을 얻는 단계 또는 그 바로 직후에 가압되어서 중공체의 플라스틱 물질이 설치 부품 내의 적어도 하나의 관통 개구 (3) 를 통과하여 그 뒤로 흐르는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 물품의 내벽에 대해 설치 부품을 가압하는 작업은 물품이 완성된 후 물품으로부터 제거되어야 하는 로스트 보조기구 없이 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 웨브 형상의 두 프리폼이 성형 도구의 열린 주형 절반 (9a, 9b) 사이에서 압출되거나 또는 배치되며, 상기 주형 절반은 우선 그 사이에 배치되는 설치 운반자 프레임에 대해 닫히고, 설치 부품을 위치시키는 수단이 설치 운반자 프레임 내에 배치되며,
    이에 의해 상기 설치 부품은 물품의 내벽에 대해 프레임의 평면 밖으로 밀어내어 지고, 이후 공정 단계에서 설치 운반자 프레임이 제거되며 상기 주형 절반은 물품을 완성하기 위해 서로에 대해 닫히는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  4. 그 제조에서 중공체에 연결된 적어도 하나의 설치 또는 부착 부품을 갖는 플라스틱 중공체에 있어서,
    설치 또는 부착 부품이 중공체의 벽 (4) 과의 접촉면 (6) 영역 내에서 하나 이상의 관통 개구 (3) 를 가지고, 중공체 벽 (4) 의 플라스틱 물질이 상기 개구를 통과하여 그 개구 뒤에서 헤드를 형성함으로써 상기 플라스틱 물질이 설치 부품과 결합하는 방식으로, 상기 중공체와 설치 또는 부착 부품이 떼어질 수 없도록 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 중공체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 설치 또는 부착 부품은 중공체 내벽 (4) 과의 셋오프된 또는 단차 접촉면 (6) 을 형성하는 적어도 하나의 푸트 요소 (2) 를 갖는 것을 특징으로 하는 플라스틱 중공체.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 관통 개구 (3) 는 푸트 요소 (2) 의 접촉면 (6) 을 통과하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 중공체.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉면 (6) 은 오목한 또는 원뿔의 형상이고 상기 관통 개구 (3) 는 상기 오목한 또는 원뿔의 형상의 중심에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 중공체.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관통 개구 (3) 는 중공체 벽 (4) 으로부터 떨어져 있는 그 단부에서의 밑이 깎인(undercut) 형상인 것을 특징으로 하는 플라스틱 중공체.
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