KR20090029753A - 플라스틱 다중단편 용기와 이를 제조하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

플라스틱 다중단편 용기와 이를 제조하기 위한 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20090029753A
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sheet
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cavity
container
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KR1020087032225A
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제럴드 에이. 헛친슨
클라렌스 세퀴에라
새드 케이. 파르하
헤인릭 페이츠힌거
Original Assignee
어드밴스드 플라스틱스 테크놀로지즈 룩셈부르크 에스.에이.
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Abstract

음료 및 기타 식료품을 저장하기 위한 플라스틱 다중단편 용기를 기재한다. 또한 상기 용기의 일부 또는 모든 구성요소를 만들기 위한 방법, 장치 및 시스템을 기재한다. 몇몇 구체예에서, 상기 컵 부분은 진공 및/또는 압력 열형성 방법을 사용하여 제조된다. 그러나 상기 용기의 컵 부분은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 열형성, 압출, 압축 성형, 사출 성형, 블로우 성형 및/또는 이들의 조합의 어떠한 형태라도 포함하는, 임의의 다른 적당한 공정에 의해 제조될 수 있다. 형성된 제품은 클로저 부재의 부착을 위한 하나 이상의 커플링 구조를 포함할 수 있다. 클로저 부재는 상기 컵 부분과 결합 및/또는 맞물려서, 물이 새지 않는 및/또는 공기가 새지 않는 2-단편 또는 다중 단편 용기를 제공할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 컵 부분 및 클로저 부재 사이에 제거가능한 시일링 부재가 제공될 수 있다.

Description

플라스틱 다중단편 용기와 이를 제조하기 위한 방법 및 시스템{PLASTIC MULTI-PIECE CONTAINERS AND METHODS AND SYSTEMS OF MAKING SAME}
본 출원은 액체 음료, 유동식, 유동식 음료 및 기타 식료품을 포함하는 장치, 및 이를 제조하고 조립하는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.
액체, 예컨대 음식 및 음료 등을 포함하도록 적용된 컵 및 기타 용기는 잘 알려져 있다. 대개 플라스틱을 포함하는 음료 용기는 잘 알려져 있다. 적당한 플라스틱 컵 및 캔은 원하는 형상을 유지하는 충분한 강도 및 견고성을 갖는 벽 구조를 포함한다. 플라스틱 물질로부터 캔을 만드는 몇몇 알려진 방법에서는, 튜브 또는 프로파일이 예컨대 압출에 의해 형성된다. 예를 들어, 플라스틱 물질이 적당한 길이의 단편으로 절단되는 튜브의 형태로 계속적으로 압출되고, 이어서 캔을 형성하기 위하여 예컨대 용융 결합(fusion bonding)에 의해 최상부 및 바닥에서 캡핑될 수 있다. 둘 이상의 플라스틱 층을 갖는 캔에서, 층들은 공압출될 수 있다. 또한, 용기를 형성하는 물질 또는, 적어도 음식 또는 음료와 접촉하게 되는 용기의 내부 표면의 물질은, 바람직하게는 음식 및/또는 음료와 접촉하는 것에 대해 미 식약청의 승인을 받는다.
본 출원은 액체 음료, 유동식, 유동식 음료 및 기타 식료품을 포함하는 장치, 및 이를 제조하고 조립하는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 몇몇 구체예에서, 컵 부분은 진공 및/또는 압력 열형성(thermoforming) 방법을 사용하여 제조된다. 다른 구체예에서, 컵 부분은 임의의 기타 적절한 공정, 예로, 이에 한정되는 것은 아니지만, 기타 형태의 열형성, 압출, 압축 성형, 사출 성형, 블로우 성형, 압출 블로우 성형 (EBM), 연신 블로우 성형 (SBM), 사출 연신 블로우 성형 (ISBM) 및/또는 이들의 조합에 의해 제조될 수 있다. 형성된 제품은 클로저 부재(closure member)의 부착을 위한 하나 이상의 커플링 구조를 포함할 수 있다. 클로저 부재는 컵 부분에 결합되어 물이 새지 않는(water-tight) 및/또는 공기가 새지 않는(air-tight) 용기를 제공할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 제거가능한 시일링 부재(sealing member)가 컵 부분 및 클로저 부재 사이에 제공될 수 있다.
여기에 기재한 것은 음료를 포함하기에 적합한 플라스틱 용기이다. 바람직한 구체예에서, 캔은 두 개의 구성요소인, 컵 및 캡 또는 클로저를 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 이는 세 개 이상의 구성요소 : 바람직하게는 열형성, 압출 또는 기타 적당한 공정에 의해 열형성된 딥-드로우(deep-draw) 컵, 개방 말단(open end)에 부착된 클로저 및 쉽게 열리는 탭(tab) 및/또는 그 이상의 부재를 포함한다. 클림프된(crimped) 뚜껑을 갖는 종래의 소다 캔과 매우 유사하게, 몇몇 구체예에서는, 컵에서의 피니쉬(finish)(예를 들어, 플랜지, 리세스, 융기)가 사용되어 쉽게 열리는 클로저(easy open closure)를 가진 뚜껑을 부착할 수 있다. 컵은 단일 물질, 배합물(blend)을 포함하거나, 둘 이상의 층을 갖는 물질로부터 형성될 수 있다.
한 구체예에 따라, 음료 또는 식료품을 저장하기 위한 용기는 컵 부분 및 클로저 부분을 포함한다. 컵 부분은 컵 바닥, 최상부 가장자리(top edge)에서 종결하는 상부 부분을 갖는 측벽, 컵 부분의 내부에 대한 개구를 한정하는 최상부 가장자리, 및 상기 측벽의 상부 부분을 따라 위치된 적어도 하나의 커플링 구조를 포함한다. 클로저 부분은 상기 컵 부분에 클로저 부분을 장착하기 위하여 컵 부분의 커플링 구조와 맞물리도록 구성된 하부 클로저 부분 및 적어도 하나의 이동가능한 섹션(moveable section)을 포함하는 상부 클로저 부분을 포함한다. 상기 이동가능한 섹션은 구멍(aperture)을 선택적으로 노출시키고 감추도록 구성된다. 몇몇 구체예에서, 컵 부분은 열가소성 또는 폴리머 물질을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 구멍은 컵 부분의 내부로의 접근을 제공한다.
몇몇 구체예에서, 컵을 열형성하도록 구성된 몰드 기구는 적어도 하나의 몰드 표면을 가지는 몰드 섹션(mold section)을 포함한다. 몰드 표면은 캐비티(cavity) 및 상기 캐비티와 유체 연결된 하나 이상의 캐비티 유체 채널(cavity fluid channel)을 가지는 몰드 섹션을 한정한다. 몰드 기구는 길이방향 축 및 외부 표면을 갖는 맨드렐을 추가로 포함하며, 상기 맨드렐은 상기 길이방향 축을 따라서 몰드 섹션의 캐비티 내에서 적어도 부분적으로 이동하도록 구성된다. 맨드렐은 맨드렐의 외부 표면의 적어도 일부를 형성하는 외부 케이싱을 포함하고, 상기 외부 케이싱은 홈 및 적어도 하나의 맨드렐 유체 채널을 포함하고, 상기 홈은 맨드렐 유체 채널과 유체 연결되어 있고 맨드렐의 외부 표면으로 연장하며, 여기서 상기 외부 케이싱은 캐비티 내의 제1 거리로 선택적으로 연장되도록 구성되고, 맨드렐 로드는 외부 케이싱 내에 적어도 부분적으로 위치되고, 전체적으로(generally) 상기 길이방향 축에 평행한 방향으로 외부 케이싱에 대해 선택적으로 이동가능하며, 상기 맨드렐 로드는 캐비티 내의 제2 거리로 선택적으로 연장되도록 구성되고, 상기 제2 거리는 제1 거리보다 더 크다. 몇몇 구체예에서, 맨드렐 로드는 전체적으로 상기 몰드 섹션 위에 위치된 시이트를 적어도 부분적으로 캐비티 내로 밀어내도록(urge) 구성된다. 또한, 캐비티 유체 채널은 진공 소스(vacuum source)와 선택적으로 유체 연결되어 위치되도록 구성된다. 홈은 유체 공급 소스 및 진공 소스와 선택적으로 유체 연결되어 위치되도록 구성된다.
몇몇 구체예에서, 몰드 기구는 시이트를 컵 형상으로 열형성하도록 구성된다. 상기 기구는 적어도 하나의 몰드 표면을 포함하는 몰드 섹션을 포함하고, 상기 몰드 표면은 캐비티를 한정하고, 상기 몰드 섹션은 캐비티와 유체 연결된 적어도 하나의 캐비티 유체 채널을 포함한다. 상기 기구는 외부 표면 및 길이방향 축을 갖는 맨드렐을 추가로 포함하고, 상기 맨드렐은 상기 길이방향 축을 따라 몰드 섹션의 캐비티 내에서 적어도 부분적으로 이동하도록 구성되고, 상기 맨드렐은 적어도 하나의 맨드렐 유체 채널 및 홈을 포함하고, 상기 홈은 상기 맨드렐 유체 채널과 유체 연결되어 있고, 상기 맨드렐의 외부 표면으로 연장한다. 몇몇 구체예에서, 맨드렐은 상기 맨드렐의 외부 표면으로부터 멀어지도록(away from) 안쪽으로 연장하는 적어도 하나의 디프레션(depression)을 포함하고, 상기 디프레션은 열형성된 시이트 상에 상응하는 커플링 구조를 제조하도록 구성된다. 또한, 캐비티 유체 채널은 진공 소스와 선택적으로 유체 연결되어 위치되도록 구성되며, 상기 홈은 진공 소스 및 유체 공급 소스와 선택적으로 유체 연결되어 위치되도록 구성된다.
몇몇 구체예에서, 시이트를 컵 형상으로 열형성하는 방법은 적어도 하나의 몰드 캐비티를 갖는 몰드 섹션을 제공하는 것을 포함하고, 상기 몰드 캐비티는 몰드 표면을 포함하며, 상기 몰드 섹션은 몰드 캐비티와 유체 연결된 다수의 캐비티 유체 채널을 포함한다. 상기 방법은 길이방향 축 및 외부 표면을 갖는 맨드렐을 제공하는 것을 추가로 포함하며, 상기 맨드렐은 상기 길이방향 축과 전체적으로 평행한 방향으로 상기 몰드 캐비티 내에서 적어도 부분적으로 이동하도록 구성된다. 몇몇 구체예에서, 맨드렐은 상기 맨드렐의 외부 표면의 적어도 일부를 형성하는 외부 케이싱을 포함하고, 상기 외부 케이싱은 적어도 하나의 맨드렐 유체 채널 및 홈을 포함하고, 상기 홈은 상기 맨드렐 유체 채널과 유체 연결되어 있고 상기 맨드렐의 외부 표면으로 연장하며, 상기 맨드렐 로드는 상기 외부 케이싱 내에 적어도 부분적으로 위치되고, 길이방향 축과 전체적으로 평행한 방향으로 상기 외부 케이싱에 대해 선택적으로 이동가능하다. 상기 방법은 또한 열형성되도록 구성된 시이트를 몰드 섹션 상에 위치시키고, 상기 몰드 섹션을 향해 맨드렐 로드를 이동시켜서 상기 시이트를 적어도 부분적으로 상기 몰드 캐비티 내로 밀어넣고, 상기 캐비티 유체 채널에 진공을 생성하여 상기 몰드 표면 쪽으로 상기 시이트를 잡아끌고, 상기 몰드 섹션으로부터 상기 맨드렐 로드를 회수하고, 상기 외부 케이싱을 상기 몰드 캐비티 내에서 적어도 부분적으로 이동시키고, 상기 외부 케이싱의 홈에 진공을 생성하여 상기 맨드렐의 외부 표면 쪽으로 적어도 부분적으로 상기 열형성된 시이트를 잡아 끌어당기고, 상기 몰드 섹션으로부터 상기 맨드렐 케이싱 및 그 위에 위치된 열형성된 시이트를 회수하는 것을 추가로 포함한다.
몇몇 구체예에서, 음료를 저장하기 위한 용기는 컵 부분을 포함한다. 상기 컵 부분은 컵 바닥, 최상부 가장자리에서 종결하는 상부 부분을 갖는 측벽, 컵 부분의 내부에 대한 개구를 한정하는 최상부 가장자리, 및 상기 측벽의 상부 부분을 따라 위치된 적어도 하나의 커플링 구조를 포함한다. 상기 컵 부분은 폴리머 물질을 포함한다. 상기 용기는 상기 컵 부분에 클로저 부분을 장착하기 위하여 컵 부분의 커플링 구조와 맞물리도록 구성된 하부 클로저 부분 및 적어도 하나의 이동가능한 섹션을 포함하는 상부 클로저 부분을 포함하는 클로저 부분을 추가로 포함하고, 상기 이동가능한 섹션은 구멍을 선택적으로 노출시키고 감추도록 구성된다. 몇몇 구체예에서, 상기 구멍은 컵 부분의 내부로의 접근을 제공한다.
다른 구체예에서, 상기 용기는 상기 구멍의 아래에 위치된 제거가능한 시일 부재(seal member)를 추가로 포함한다. 상기 시일 부재는 상기 구멍과 상기 컵 부분의 내부 간의 유체 연결을 방지하는 유체 배리어가 된다. 한 구체예에서, 상기 시일 부재는 상기 구멍이 상기 컵 부분의 내부와 유체 연결되도록 절충(compromise)되어 구성된 멤브레인이다. 또다른 구체예에서, 상기 시일 부재는 측벽의 최상부 가장자리에 부착된다(adhere).
몇몇 구체예에서, 상기 컵 부분은 열형성 공정을 사용하여 제조된다. 다른 구체예에서, 상기 컵 부분은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌 및/또는 임의의 기타 물질을 포함한다. 또다른 구체예에서, 상기 컵 부분은 적어도 두 개의 층을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 용기는 전체적으로 공기가 새지 않게 된다. 다른 구체예에서, 상기 컵 부분은 전체적으로 원통형 형상을 포함한다. 또다른 구체예에서, 상기 컵 부분은 드래프트 각(draft angle)을 포함하여 상기 컵 부분이 전체적으로 절두-원추형(frusto-conical) 형상을 포함하게 한다.
또다른 구체예에서, 상기 커플링 구조는 상기 측벽으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 포지티브 형태(positive feature)를 포함한다. 한 구체예에서, 상기 커플링 구조는 상기 컵 부분의 내부를 향해, 측벽으로부터 안쪽으로 돌출하는 네거티브 형태(negative feature)를 포함한다. 대안의 구체예에서, 상기 커플링 구조는 스냅 연결을 사용하여 상기 컵 부분에 선택적으로 부착 및 탈착되도록 구성된다. 또 다른 구체예에서, 상기 커플링 구조는 상기 컵 부분에 고정적으로 부착된다.
몇몇 구체예에서, 상기 하부 클로저 부분 및 상부 클로저 부분은 단일 부재(unitery member)이다. 다른 구체예에서, 상기 이동가능한 섹션은 캡, 스냅 클로저, 제거가능한 필름 시일(seal), 뚜껑 및 다중단편 클로저로 구성된 그룹에서 선택된다. 또다른 구체예에서, 상기 클로저 부재는, 상기 상부 클로저 부분 위에 선택적으로 위치되도록 구성된 커버를 추가로 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 커버는 상기 클로저 부재에 힌지방식으로 부착된다.
한 구체예에서, 용기는 하부 컵 또는 캔 부분을 포함한다. 상기 하부 컵 또는 캔 부분은 클로저 부재에 상기 컵 또는 캔 부분을 부착하도록 구성된 적어도 하나의 커플링 구조를 포함한다. 또한, 상기 용기는 상기 컵 또는 상기 캔 부분에 장착되도록 구성된 클로저 부재를 포함한다. 상기 클로저 부재는, 상기 캔 또는 컵 부분의 캐비티 내에 저장된 음료 또는 기타 물질을 이를 통해 접할 수 있는 개구를 포함한다. 다른 구체예에서, 상기 용기는 상기 용기의 내부 캐비티의 적어도 일부 및 상기 클로저 부재 간에 위치되도록 구성된 시일링 부재를 추가로 포함한다.
몇몇 구체예에서, 열형성 기구는 적어도 하나의 유체 개구(fluid opening)를 포함하는 캐비티 몰드 섹션을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 유체 개구는 유체 배달(fluid delivery) 또는 진공 소스와 유체 연결되어 있다. 상기 열형성 기구는 상기 캐비티 몰드 섹션 내에 수용되도록 구성된 맨드렐 부분을 추가로 포함한다. 몇몇 구체예에서 상기 맨드렐 부분은 외부 셸 및 내부 맨드렐 로드를 포함하며, 상기 맨드렐 로드는 상기 캐비티 몰드 섹션 내로 시이트를 선택적으로 이동시키도록 구성된다. 몇몇 구체예에서, 상기 맨드렐은 적어도 하나의 유체 개구를 포함한다. 상기 맨드렐에 있는 상기 유체 개구는, 몇몇 구체예에서, 유체 배달 또는 진공 소스와 유체 연결되어 있다.
몇몇 구체예에서, 캐비티 섹션 및 맨드렐 섹션 중 적어도 하나는 고열 전달 물질(high heat trasnfer material)을 포함한다. 다른 구체예에서, 캐비티 섹션 및 맨드렐 섹션 중 적어도 하나는, 거기에 있는 극저온 또는 비-극저온 유체를 수용 및 운송하도록 구성된 하나 이상의 냉각 채널을 포함한다. 다른 구체예에서, 상기 캐비티 몰드 섹션은 열형성된 컵 또는 기타 제품에서 상응하는 커플링 구조를 제조하도록 구성된 포지티브 또는 네거티브 형태(feature)를 포함한다.
몇몇 구체예에서, 컵을 열형성하는 방법은, 캐비티 몰드 섹션 위에 폴리머 시이트를 위치시키고, 상기 캐비티 몰드 섹션의 캐비티를 향해 맨드렐 부분의 맨드렐 로드를 내려서 상기 시이트가 상기 캐비티 몰드의 캐비티로 나아가게 하고, 상기 캐비티 몰드 섹션의 하나 이상의 유체 채널에 진공을 생성하여, 상기 시이트가 상기 캐비티 몰드 섹션의 몰드 표면 쪽으로 나아가게 하는 것을 포함한다. 다른 구체예에서, 상기 방법은 상기 캐비티 몰드 섹션의 캐비티 내로 맨드렐 로드를 내리기 전에, 상기 시이트를 예비-연신하기 위해 상기 맨드렐 내의 하나 이상의 유체 채널을 통해 유체 소스로부터 유체를 흐르게 하는 것을 추가로 포함한다.
또 다른 구체예에서, 상기 방법은 상기 캐비티 몰드 섹션의 캐비티 내로 상기 맨드렐 부분의 맨드렐 케이싱을 내리고, 상기 맨드렐 케이싱의 외부를 따라 위치된 하나 이상의 유체 채널을 따라 진공을 형성하고, 상기 캐비티로부터 상기 맨드렐 부분을 올려서 상기 캐비티로부터 열형성된 물품을 제거하는 것을 추가로 포함한다. 다른 구체예에서, 상기 방법은 상기 맨드렐 로드를 내려서 열형성된 제품을 제거하고, 및/또는 상기 맨드렐 케이싱의 외부 채널로 일정량의(a volume of) 공기를 배달하는 것을 추가로 포함한다. 몇몇 구체예에서, 적어도 하나의 상기 맨드렐 부분 및 상기 캐비티 몰드 섹션은 고열 전달 물질 또는 경화 물질을 포함한다. 다른 구체예에서, 적어도 하나의 상기 맨드렐 부분 및 상기 캐비티 몰드 섹션은 하나 이상의 냉각 채널을 포함한다.
클로저의 한 유형이 도면들에 도시된다. 캔의 이러한 유형의 클로저는 클 수 있고, 바람직하게 약 50-54mm를 포함하여, 약 35-90mm의 직경을 가지며, 플랜지된 표면 위로 밀봉한다. 바람직한 클로저는 뚜껑 및 클로저로서 2중의 용도를 수행한다. 클로저 그 자체는 스파우트(spout)를 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 스파우트는 플라스틱, 예로 고강도 플라스틱, 예컨대 HDPE 및/또는 아래에 기재된 바와 같은 기타 플라스틱 및 물질을 포함하며, 한 쪽 측면에는 상기 스파우트에, 다른 쪽 측면에는 상기 컵의 플랜지된 섹션에 결합된 얇은 시일링 부재를 갖는다. 한 구체예에서, 상기 얇은 시일링 부재는 알루미늄 호일을 포함한다. 바람직한 구체예에서, 상기 얇은 시일링 부재는 하나 이상의 층을 포함하고, 플라스틱 물질, 접착제, 종이, 금속 호일, 또는 기타 물질의 하나 이상의 층을 포함한다. 한 구체예에서, 상기 클로저는 잡아당기는 탭(pull tab) 또는 이와 유사한 제거가능하고, 이동가능하거나 또는 전치가능한 부분을 포함하여 제품의 완전성을 제공하며, 일단 상기 탭 또는 기타 구조가 이동되거나 또는 멀리 당겨지면 쉽게 제거된다. 대안적으로, 저 비용의 알루미늄 뚜껑이, 내용물에 대한 접근을 가능하게 하기 위해 제거될 수 있는 금속 뚜껑에 있는 개구 상에 부착된 호일 또는 잡아당기는 탭과 함께 크림프(crimp)될 수 있다.
상기 컵 또는 캔 부분 그 자체는 바람직하게는 전체적으로 원통형이거나, 상기 벽에 대한 드래프트 각, 바람직하게는 약 5도 미만의 작은 드래프트 각을 가질 수 있다. 상기 캔은 임의의 적절한 공정, 예로, 이에 한정되는 것은 아니지만, 압출, 압출 성형, 압출 블로우 성형, 사출 블로우 성형, 및 열형성을 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다. 특정의 바람직한 구체예에서는, 열형성이 사용된다. 바람직한 열형성 공정에서, 상기 공정은 진공의 보조로 플러그를 사용하여, 적당한 물질 분포(material distribution)를 갖는 캔을 제조할 수 있다. 열형성은 저 비용으로 매우 높은 생산 속도로 캔을 제조할 수 있다. 상기 용기들은 한 장소에서 형성되고, 채워지고, 포장될 수 있다.
한 구체예에서, 몰드 기구는 플라스틱 물질을 열형성하도록 구성되는데, 코어 및 캐비티 섹션을 포함한다. 상기 캐비티 섹션은 내부 공간을 한정하고, 적어도 부분적으로 상기 코어를 수용하도록 구성된다. 상기 캐비티 섹션은 그것의 내부 공간과 유체 연결된 하나 이상의 내부 채널을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 상기 코어 및/또는 상기 캐비티 섹션은 고열 전달 물질을 포함한다.
한 구체예에서, 몰드 기구는 플라스틱 물질을 열형성하도록 구성되는데, 적어도 하나의 내부 채널을 갖는 코어 및 상기 코어 표면에 적어도 하나의 개구를 포함한다. 상기 개구는 상기 채널과 유체 연결되어 있고, 상기 코어는 고열 전달 물질을 포함한다.
다른 구체예에서, 플라스틱 매스(plastic mass) 또는 부재는 병으로 열형성되도록 구성되는데, 다수의 외부 나사산 및 목 플랜지를 갖는 상부 원통형 부분 및 일정량(a volume of)의 압출된 플라스틱 물질을 갖는 하부 컵 형상 부분을 포함한다. 상기 컵 형상 부분은 바닥 벽(bottom wall)을 포함한다. 상기 일정량의 압출된 플라스틱 물질은 용기로 열형성될 수 있다. 또다른 구체예에서, 플라스틱 물품의 열형성 방법은 코어 및 캐비티 섹션 사이에 플라스틱 물품을 제공하는 것을 포함한다. 상기 캐비티 섹션은 캐비티 및 상기 캐비티와 유체 연결된 적어도 하나의 내부 채널을 포함한다. 상기 방법은, 상기 캐비티 섹션에 대해 상기 코어를 이동시켜 상기 플라스틱 물품의 적어도 일부가 상기 코어 및 상기 캐비티 섹션 사이에 위치되도록 하고, 상기 채널을 통해 상기 캐비티로부터 일정량의 유체를 제거하고, 고열 전달 물질을 사용하여 상기 플라스틱 물품의 적어도 일부를 냉각하는 것을 추가로 포함한다.
여기에 제시된 다양한 장치, 시스템, 및 방법의 이들 및 다른 특성, 외관 및 장점은 특정의 구체예와 관련하여 상세히 설명되나, 이들은 도시를 위한 것으로, 본 발명이 그러한 장치, 시스템 및 방법으로 한정되는 것은 아니다. 도면은 73개의 도를 포함한다. 첨부한 도면은 본 명세서에서 상세히 설명한 구체예의 개념을 나타내기 위한 것으로, 일정한 비율로 되지 않을 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 1(a)는 한 구체예에 따른 커플링 구조를 구비한 외부 층을 갖는 다층 컵 부재의 횡단면도를 도시한다.
도 1(b)는 도 1(a)의 컵 부재로 만들어진 용기의 구체예의 횡단면을 도시한다.
도 1(c)는 1C를 따라서 취한 도 1(b)의 클로저 및 용기의 일부의 확대도를 도시한다.
도 1(d)는 또다른 구체예에 따른 클로저 및 용기의 일부의 확대도를 도시한다.
도 1(e)는 또다른 구체예에 따른 클로저 및 용기의 일부의 확대도를 도시한다.
도 2(a)는 한 구체예에 따른 나사산(thread)이 없는 상부 부분을 갖는 컵의 일부의 횡단면도를 도시한다.
도 2(b)는 또다른 구체예에 따른 컵 부분의 횡단면도를 도시한다.
도 2(c)는 한 구체예에 따른 다중단편 컵의 일부의 횡단면도를 도시한다.
도 3은 또다른 구체예에 따른 컵의 횡단면도를 도시한다.
도 4는 또다른 구체예에 따른 컵의 횡단면도를 도시한다.
도 5는 컵 부분, 클로저 부분 및 시일을 포함하는 용기의 한 구체예의 분해조립도를 도시한다.
도 6은 한 구체예에 따른 시일을 위에서 본 도면을 도시한다.
도 7은 한 구체예에 따른 캡의 측면 부분 절단도를 도시한다.
도 8(a) 내지 8(e)는 한 구체예에 따른 진공 열형성 공정의 시간순 단계의 개요도를 도시한다.
도 9(a) 내지 9(d)는 한 구체예에 따른 예비-연신(pre-stretching)을 포함하는 진공 열형성 공정의 시간순 단계의 개요도를 도시한다.
도 10(a) 내지 10(e)는 다른 구체예에 따른 진공 열형성 공정의 시간순 단계의 개요도를 도시한다.
도 11(a) 내지 11(e)는 다른 구체예에 따른 예비-연신을 포함하는 진공 열형성 공정의 시간순 단계의 개요도를 도시한다.
도 12(a) 내지 12(e)는 한 구체예에 따른 맨드렐 보조를 포함하는 진공 열형성 공정의 시간순 단계의 개요도를 도시한다.
도 12(f)는 도 12(b)에 도시된 맨드렐의 정면 부분의 상세한 측면도를 도시 한다.
도 13(a) 내지 13(e)는 한 구체예에 따른 맨드렐 보조 및 예비-연신을 포함하는 진공 열형성 공정의 시간순 단계의 개요도를 도시한다.
도 14(a) 내지 14(g)는 한 구체예에 따른 작동에서 진공 열형성 기구의 시간순 단계의 측면도를 도시한다.
도 15는 한 구체예에 따른 열형성 기구의 캐비티 섹션을 도시한다.
도 16은 한 구체예에 따른 열형성 기구의 캐비티 섹션을 도시한다.
도 17(a) 및 17(b)는 한 구체예에 따른 열형성에 이어서 코어 또는 맨드렐로부터 제거되어 형성된 제품의 측면도를 도시한다.
도 18(a) 내지 18(c)는 한 구체예에 따른 작동에서 진공 열형성 기구의 시간순 단계를 도시하는 측면도를 도시한다.
도 19는 또다른 구체예에 따른 진공 열형성 기구의 측면도를 도시한다.
도 20은 한 구체예에 따른 개별적인 가열 구역을 갖는 히터의 횡단면도를 도시한다.
도 21은 도 20의 히터에 의해 가열된 플라스틱 시이트의 개요도를 도시한다.
도 22는 바람직한 구체예에 따른 코어 또는 맨드렐의 횡단면도를 도시한다.
도 23은 한 구체예에 따른 코어의 횡단면도를 도시한다.
도 24는 한 구체예에 다른 열형성 기구의 캐비티 섹션 및 코어의 측면도를 도시한다.
도 25는 또다른 구체예에 따른 열형성 기구의 캐비티 섹션 및 코어의 측면도 를 도시한다.
도 26은 한 구체예에 따른 열형성 기구의 캐비티 섹션의 측면도를 도시한다.
도 27은 한 구체예에 따른 코어 또는 맨드렐의 횡단면도를 도시한다.
도 28은 한 구체예에 따른 열형성 시스템의 측면도를 도시한다.
도 29는 한 구체예에 따른 2개의 스테이션을 포함하는 열형성 시스템을 위에서 본 도면을 도시한다.
도 30은 한 구체예에 따른 회전하는 코어 플래튼을 포함하는 열형성 시스템의 측면도를 도시한다.
도 31은 또다른 구체예에 따른 2개의 스테이션을 포함하는 열형성 시스템을 위에서 본 도면을 도시한다.
도 32는 한 구체예에 따른 4개의 스테이션을 포함하는 열형성 시스템을 위에서 본 도면을 도시한다. 그리고,
도 33은 한 구체예에 따른 외부 나사산 및 목 플랜지를 포함하는 형성가능한 물품의 투시도를 도시한다.
본 출원은 액체 음료, 유동식, 유동식 음료 및 기타 식료품을 포함하는 장치, 및 이를 제조하고 조립하는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 몇몇 구체예에서, 컵 부분은 진공 및/또는 압력 열형성 방법을 사용하여 제조된다. 그러나, 상기 용기의 컵 부분은 임의의 기타 적절한 공정, 예로, 이에 한정되는 것은 아니지만, 다른 형태의 열형성, 압출, 압축 성형, 사출 성형, 블로우 성형 및/또는 이 들의 조합에 의해 제조될 수 있다. 형성된 제품은 클로저 부재의 부착을 위한 하나 이상의 커플링 구조를 포함할 수 있다. 클로저 부재는 컵 부분에 맞물리거나 및/또는 결합되어 물이 새지 않는(water-tight) 및/또는 공기가 새지 않는(air-tight) 이중-단편 또는 다중-단편의 용기를 제공할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 제거가능한 시일링 부재가 컵 부분 및 클로저 부재 사이에 제공될 수 있다.
여기에서의 구체예는 음료 용기의 제조에 관한 것이지만, 상기의 특성 및 개시가 하나 이상의 다른 장치, 시스템 및/또는 방법, 예를 들면 다른 유형의 용기 및 다른 합성 물질의 제조에 적용가능하다는 것이 이해될 것이다.
다중-단편 용기
도 1(a)는 컵(202) 또는 캔의 변형된 구체예를 도시한다. 상기 컵(202)은 클로저를 수용하도록 구성된 커플링 구조(207)를 한정하는 상부 부분(132)을 갖는다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "커플링 구조"는 광범위한 용어이고, 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한 없이, 포지티브 형태(feature)(예를 들어, 돌기(projection), 융기, 플랜지 등) 또는 네거티브 형태(예를 들어, 만입, 리세스 등)와 같은 형태를 포함할 수 있다. 여기에서 좀 더 자세히 논의되는 바와 같이, 커플링 구조는 유리하게는 클로저 부재를 원하는 위치에 유지시키기 위해, 클로저 부재에 맞물리도록 구성될 수 있다. 상기 용어 "컵", "캔" 및 "용기"는 여기에서 상호교환적으로 사용될 수 있다.
도 1(a)에서, 도시된 커플링 구조(207)는 클로저 장치의 일부를 수용하도록 적용된 리세스의 형태이다. 상기 커플링 구조(207)는 컵(202)의 하나 이상의 부분에 대하여 연장할 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 커플링 구조(207)는 컵(202)의 전체 주변부 또는 원주에 대하여 연장한다. 상기 커플링 구조(207)는 곡선형(예를 들어, 반원형), 다각형, v-형상, u-형상, 또는 임의의 다른 횡단면 프로파일을 가질 수 있다. 도 1(a)에 도시되지는 않았지만, 상기 구조(207)는 돌출부, 예를 들어 환형 돌출부일 수 있다. 임의로, 상기 컵(202)은 다양한 구성의 클로저가 컵으로부터 만들어진 용기에 부착될 수 있도록 다수의 커플링 구조(207)를 가질 수 있다. 컵(202)의 상부 표면(205)과 하나 이상의 커플링 구조(207) 간의 거리 및 상기 구조(207)의 형상은 다양할 수 있다. 예를 들어, 그러한 치수, 형상 및 다른 특징들은, 컵(202)으로부터 만들어진 용기를 밀봉하고 닫는데 사용되는 클로저 부재의 기하학적 배열에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 커플링 구조(207)의 크기, 형상, 치수, 방위(orientation), 소재(location) 및/또는 기타의 특징들은 여기에서 논의되고 도시된 것과 상이할 수 있다.
도 1(b)는 도 1(a)에 설명된 것과 유사한 컵(202)으로부터 제조된 용기(211)를 도시한다. 몇몇 구체예에 따르면, 클로저(213)가 상기 용기(211)의 상부 부분(132)에 부착된다. 상기 클로저(213)는 일-단편 또는 다중-단편의 클로저일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 클로저(213)는 용기(211)에 일시적으로 또는 영구적으로 부착될 수 있다. 전체 클로저(213)는 액체가 소비될 때 용기(211)로부터 제거될 수 있다. 다른 구체예에서, 소비되는 동안, 클로저(213)의 일부분은 제거되고 클로저(213)의 또다른 부분은 용기(211)에 부착되어 남아있을 수 있다. 상기 클로저(213)는 용기에 반영구적으로 또는 영구적으로 부착될 수 있다. 클로저(213)가 용기(211)에 반 영구적으로 부착되었다면, 클로저(213)는 용기(211)로부터 잡아당겨 떼질 수 있다. 한 구체예에서, 클로저(213)가 용기(211)에 영구적으로 부착되었다면, 클로저(213) 및 용기(211)는 전체적으로 하나의 본체(body)를 형성할 수 있다.
도 1(c)에서 보여지듯이, 컵의 상부 표면(205) 및 클로저(213)는 바람직하게는 용기(211) 및 클로저(213) 간의 액체의 누출을 억제 또는 방지하는 기밀 밀봉(hermetic seal) 또는 다른 밀봉인 시일(231)을 형성할 수 있다. 다른 구체예에서, 시일(231)은 용기가 탄산 음료를 적절히 저장할 수 있을 정도로 공기가 새지 않거나 또는 충분히 공기가 새지 않을 수 있다. 임의로, 상기 용기(211)는 개스킷 또는 제거가능한 시일을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 용기(211)는 용기의 상부 귀때(lip)에 부착된 멤브레인과 같은 제거할 수 있는 시일, 또는 제거될 수 있는 클로저(213)의 일 부분을 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 시일은 플라스틱 또는 다른 합성 물질로부터 제조된다. 상기 시일은 비교적 얇은 멤브레인일 수 있다. 그러나, 다른 구체예에서, 상기 시일링 부재는 비교적 두꺼울 수 있다.
상기 제거가능한 시일은 편리하게 잡고 시일을 제거하기 위한 탭(tab), 링(ring), 리세스 및/또는 다른 그래스핑 부재(grasping member)를 가질 수 있다. 대안으로, 상기 시일(231)은 순조롭게 용기(211)를 열 수 있도록 파단되고, 뚫어지고 및/또는 다르게는 절충(compromise)될 수 있는 멤브레인 또는 시이트에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 시일(231)은 사용자가 원할 때 그에 의해 쉽게 절 충될 수 있는 구멍이 난 영역 또는 다르게는 약한 영역을 포함할 수 있다.
도 1(a)에 도시된 2개의 층(two layer)의 컵의 구체예에서, 시일(231)의 완전성(integrity)이 유지되는 것을 확보하기 위해 플랜지(209)가 클로저(213) 및 외부 층(203) 간에 압축될 수 있도록, 용기(211)의 외부 층(203)이 전체적으로 고강도 물질 또는 경질 물질, 예를 들어 폴리프로필렌(PP) 등과 같은 물질로 형성된다. 특정한 도시 및 설명들이 단층 또는 다층의 컵의 구체예를 언급 또는 묘사하고 있지만, 여기에서의 임의의 컵의 구체예는 단층 또는 다층일 수도 있고, 또한 층의 개수에 대한 임의의 주어진 설명이 층의 개수를 그에 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다.
도 1(b) 및 1(c)에서 나타낸 바와 같이, 클로저 부재(213)는 본체(215) 및 커버(218)를 포함할 수 있다. 본체(215)는 힌지(221)(예컨대, 이동을 허용하는 리빙 힌지 또는 다른 구조로써 작용하는 성형 물질 또는 임의의 다른 이동가능한 부재 또는 형태)에 의해 커버(218)에 연결될 수 있다. 도 1(b)에 도시되어 있듯이, 걸쇠(latch) 또는 슴베(tang)(217)는 커버(218)를 본체(215)에 고정시킬 수 있다. 상기 걸쇠(217)는 클로저 부재(213)를 개방하기 위해 커버(218)를 이탈시키도록 움직여질 수 있다. 대안으로, 커버(218) 및 본체(215)는 커버(218)가 본체(215)로부터 제거될 수 있도록 하기 위해 별개의 단편일 수 있다. 클로저 부재(213)가 개방된 위치에 있을 때, 내용물은 바람직하게는 본체(215)가 상부 피니쉬(upper finish)에 부착된 채 남아있는 상태에서 용기(211)의 내부로부터 밖으로 배달될 수 있다. 원하는 양의 식료퓸, 음료 및/또는 다른 먹을 수 있는 또는 먹을 수 없는 물질이 용기(211)로부터 제거된 후, 커버(218)는 용기를 재밀봉하기 위해 폐쇄 위치로 되돌아올 수 있다.
클로저(213)의 본체(215)는 컵의 상부 부분에 방출가능하게(releasably) 결합될 수 있다. 예를 들어, 본체(215)는 상부 부분(132) 상에 찰칵 채워질 수 있고(snap), 나사로 죄어질 수 있고 또는 다르게는 맞물려질 수 있다(engage). 대안으로, 본체(215)는 상부 부분(132)에 영구적으로 결합될 수 있다. 상부 부분(132)은 하나 이상의 클로저 부착 구조(227)를 포함하여, 상기 클로저 부재(213)가 용기 상에 찰칵 채워지거나 위치되고, 또는 다르게는 용기로부터 찰칵 떨어지거나 그로부터 떨어져 위치된다. 도시된 구체예에서의 상부 부분(132)은 리세스 또는 만입과 같은 네거티브 특성의 형태로 클로저 부착 구조(227)를 갖는다. 본체(215)는 용접 또는 융합 공정(예컨대, 유도 용접), 접착제, 마찰적인 상호작용, 및/또는 등등에 의해 외부 층(203)에 영구적으로 결합될 수 있다.
용기(211)는 바프코 클로저스 사(Bapco Closures Limited)(영국)에서 제조된 BAP® 클로저 (또는 유사한 클로저), 스크루 캡, 알루미늄 소다 캔 뚜껑, 스파우트 탑(spout tops) 및/또는 등등과 같은 다양한 유형의 클로저를 수용하기 위해 구성될 수 있다. 당업자는 상이한 구성(configuration)의 클로저를 수용하기 위해 용기(211)의 상부 피니쉬를 디자인할 수 있다.
도 1(b)를 계속해서 참고로 하면, 용기(211)는 고온-충전 적용에 특히 적절한 특정 구체예에 있다. 사용되는 물질에 의존하여, 용기(211)는 고온-충전 공정 동안 전체적으로 그의 형상을 유지할 수 있다. 고온-충전 후, 용기(211)의 상부 부분의 최종 치수는 바람직하게는 그것의 초기 치수와 실질적으로 동일하다. 고온-충전 구체예에서, 컵은 적절한 물질의 단층으로 만들어질 수 있고, 또는 다층(예컨대, 2개 이상의 층)의 시이트로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 내부 층은 PET와 같은, 식료품에 접촉하기 위한 물질로 형성될 수 있다. 외부 층은 고온-충전에 적당한 성형성 물질(예컨대, PP, 발포 물질, 결정성 또는 반 결정성 물질, 층상 물질, 호모폴리머, 코폴리머, 그들의 조합, 및 여기에서 기술된 기타 물질)을 포함할 수 있다. 외부 층은 고온-충전 동안 및/또는 후에서조차 상부 부분(132)에 치수 안정성을 제공한다. 외부 층(203)의 폭은 상부 부분(132)의 치수 안정성을 각기 증가 또는 감소시키기 위해 증가 또는 감소될 수 있다. 바람직하게는, 상부 부분의(132)의 적어도 일 부분 (다층 구조 중의 한 층을 포함하는)은 높은 열 안정성을 갖는 물질을 포함한다; 그러나, 상부 부분(132)은 또한 낮은 온도 안정성을 갖는 물질을 포함할 수 있고, 비 고온 충전 적용을 위해 그러한 물질로 충분히 만들어질 수도 있다.
추가로, 컵의 치수 안정성은 클로저 부재(213)가 용기(211)에 부착되어 남아있는 것을 확실하게 한다. 예를 들어, 컵은 고강도 물질(예컨대, PP)을 포함할 수 있고, 그의 형상을 유지할 수 있으며, 그럼으로써 클로저(213)가 용기(211)로부터 비의도적으로 탈착되는 것을 방지한다.
도 1(d)를 보면, 용기는 찰칵 들어맞기(snap fit)를 위한 클로저 부착 구조(227)를 포함하는 상부 부분을 포함할 수 있다. 도시된 구체예에서, 컵의 상부 부분은 클로저(213)를 맞물리도록 하기에 적당한 돌출부, 플랜지 등과 같은 포지티 브한 특성의 형태로 클로저 부착 구조(227)를 갖는다. 대안으로, 클로저 부착 구조(227)는 리세스와 같은 네거티브한 특성의 형태일 수 있다. 클로저 부재(213)는 일-단편 또는 다중-단편 구조를 가질 수 있다. 도시된 용기(211)는 상부 피니쉬(upper finish)를 형성하는 위쪽으로 점점 가늘어지는 벽을 갖는다. 상부 피니쉬의 점점 가늘어지는 부분은 스냅 캡 클로저(snap cap closure)(213)에 대하여 지탱할 수 있으며 시일을 형성한다. 논의된 바와 같이, 하나 이상의 별도의 시일링 부재가 용기 및 클로저 부재(213) 사이에 포함될 수 있다.
도 1(e)에서, 커플링 구조(227)의 또 다른 구체예가 보여진다. 상기 커플링 구조(227)는 용기의 상부 부분을 따라 위치된 플랜지 또는 다른 유사한 형태이다. 도시된 바와 같이, 플랜지는 전체적으로 용기(211)의 원통형의 외부 벽에 대해 수직으로 연장한다. 그러나, 플랜지 또는 다른 커플링 구조가 용기 벽에 대하여 수직 보다 작은 또는 그 이상의 각으로 연장할 수 있음이 이해될 것이다. 플랜지 또는 다른 커플링 구조(227)는 용기(211)의 전체 주변부 주위에서 연장할 수 있다. 대안으로, 플랜지는 특정의 전략적으로 위치된 소재에서만 용기 벽으로부터 연장할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 클로저(213)는 용기를 밀봉하기 위해 플랜지 상에 들어맞도록 구성된다.
도 2(a)는 또 다른 구체예에 따라 컵(220)의 일부를 도시한다. 설명된 것과 같이, 컵(220)은 상부 부분(225) 및 그로부터 아래쪽으로 연장하는 본체 부분(224)을 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 컵(220)은 그의 상부 말단에 개구(226)를 가질 수 있다. 또한, 상기 컵(200)의 상부 피니쉬는 캡, 뚜껑 또는 다른 클로저 부 재와의 결합을 용이하게 하기 위한 다양한 구성을 가질 수 있다. 상부 피니쉬의 다양한 만입, 융기 및 다른 형태들은 컵(200)이 형성되는 때에 또는 그 후의 공정에서 컵(220) 상에 임의로 형성될 수 있다.
도 2(b)는 클로저 부착 구조(228)가 상부 영역(225)에 부착된 후의 컵(220)의 한 구체예를 도시한다. 컵(220)이 용기로 만들어 지기 전 또는 만들어진 후에, 스냅 캡을 맞물리는 구조 또는 다른 유형의 탑재(mounting) 또는 부착하는 구조가 상부 영역(225)에 부착될 수 있는 것으로 고려된다. 예를 들어, 클로저 탑재 구조(228)는 컵이 성형(예컨대, 블로우 성형, 열형성, 압축 성형, 사출 성형 또는 다르게는 용기로 제조)된 후, 상기 컵(220)에 부착될 수 있다.
컵은 서로 부착 또는 결합되는 다른 부분을 가질 수 있다. 도 2(c)는 컵의 본체(242)에 결합된 상부 피니쉬(240의 적어도 일 부분을 갖는 컵(234)를 도시한다. 도시된 컵(234)은 상기 컵(234)의 하부 부분(252)의 상부 말단(250)에 결합된 부분(238)을 갖는다. 상기 부분(238)은 하부 부분(252)과 상이한 물질 및/또는 미세구조를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 부분(238)은 결정성 물질을 포함한다. 따라서, 컵(234)은 고온 충전 적용에 적당할 수 있다. 하부 부분(252)은 블로우 성형 공정을 용이하게 하기 위해 무정형일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상부 부분(238)은 하부 부분(252)과 상이한 물질을 포함한다. 하나 이상의 상이한 물질이 컵 및/또는 컵의 별개의 부분을 제조하기 위해 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 당업자는 컵을 형성하는 물질을 선택할 수 있다. 도 2(a) 내지 2(c)에 도시된 컵은 단층 또는 다층 벽을 가질 수 있다.
상술한 단층 및 다층 컵을 포함하는 컵은 다른 형상, 크기, 치수 및/또는 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3은 점점 가늘어지는 본체부(272) 및 상부 피니쉬(274)을 갖는 컵(270)을 도시한다. 보여지는 바와 같이, 컵(270)은 바람직하게는 스냅 클로저 또는 다른 유형의 클로저와 상호작용하도록 구성된 하나 이상의 클로저 부착 구조(279) 및 지지 링(278)을 가진다. 또한, 도 4는 컵의 또다른 구체예를 도시한다. 도시된 컵(280)은 본체 부분(281)을 포함하는데, 이는 하부 말단 캡(283) 및 상부 피니쉬(282)를 포함한다. 도 3 및 4에 도시된 컵들은 단층 또는 다층 컵(예컨대, 여기에서 기술된 바와 같은 층을 갖는)일 수 있다. 상술한 컵은 상부 피니쉬 없이 또는 본 출원에서 기술되고 및/또는 도시된 것들을 포함한 임의의 적절한 피니쉬를 구비하여 형성될 수 있다.
논의된 바와 같이, 하나 이상의 클로저 부재 또는 유사한 장치가 용기를 밀봉하는데 채용될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "클로저"는 광범위한 용어이고, 그의 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한 없이, 캡(스냅 캡, 플립 캡, 병 캡, 크림프 캡, 나사산화된 병 캡, 절취 방지 캡(pilfer-proof cap) 등을 포함), 크라운 클로저(crown closure), 펑크날 수 있거나 제거될 수 있는 호일 또는 필름 시일, 뚜껑(lid), 알루미늄 캔 뚜껑, 다중-단편 클로저(예컨대, 바프코 클로저스 사(영국)에 의해 생산된 BAP® 클로저 또는 유사한 클로저), 스냅 클로저, 및/또는 등등을 포함할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 클로저 부재는 추가의 이점을 제공하는 하나 이상의 특성을 가질 수 있다. 몇몇 클로저는 하기를 하나 이상 가질 수 있다: 개봉 확인 특 성(tamper evident feature), 조작 방지 특성(tamper resistant feature), 시일링 향상제(sealing enhancer), 저장 구획, 클로저의 제거/배치를 용이하게 하는 잡는 구조, 흘림방지(non-spill) 특성, 및 이들의 조합.
클로저 부재는 일-단편 또는 다중-단편 구조를 가질 수 있고, 용기에 영구적으로 또는 일시적으로 결합하기 위한 구성일 수 있다. 예를 들어, 도 1(b)에 도시된 클로저는 다중-단편 구조를 가지는 반면, 다른 클로저는 일-단편 구조를 가질 수 있다. 용어 "클로저", "클로저 부재", "캡" 및 "뚜껑(lid)"은 여기에서 상호교환적으로 사용될 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "캡"은 광범위한 용어이고, 그의 통상적인 의미에 따라 사용되며, 제한 없이, 캔, 병, 또는 음료, 액체, 액체 식품 또는 부드러운 식품을 보유하도록 구성된 것들을 포함한 다른 용기에 부착되기에 적당한 캡 또는 뚜껑을 포함할 수 있다. 본 개시의 관점에서, 한 형태의 커플링 구조를 갖는 클로저 부재의 구체예는 상이한 커플링 구조 또는 구성을 갖는 용기를 위한 기타의 클로저 또는 캡을 형성하기 위해 개조될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 클로저 부재는 용기에 맞물리거나 또는 초음파 용접, 유도 용접, 다단계 성형 공정, 접착제, 열형성, 크림핑, 스냅 피팅(fitting), 마찰-피팅, 압력-피팅, 커플링 및/또는 등등과 같은 다양한 방법에 의해 용기에 부착될 수 있다.
클로저 부재는 저장하도록 구성된 하나 이상의 구획을 가질 수 있다. 구획은 연관된 용기의 내용물에 첨가될 수 있는 첨가제를 함유할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 첨가제는 용기의 내용물의 특성에 영향을 미칠 수 있다. 첨가제는 고체, 기체 및/또는 액체 상태일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 첨가제는 하기의 하나 이상 에 영향을 미칠 수 있다: 방향(예컨대, 첨가제는 향료가 든 기체/액체를 포함할 수 있다), 풍미, 색상(예컨대, 첨가제는 염료, 안료 등을 포함할 수 있다), 영양 성분(예컨대, 첨가제는 비타민, 단백질, 탄수화물 등을 포함할 수 있다) 및/또는 이들의 조합. 첨가제는 후속하는 섭취를 위해 클로저 부재로부터 용기 내의 내용물로 배달될 수 있다. 바람직하게, 그러한 첨가제는 내용물 및 소비 경험의 바람직한 상황을 향상시키는 것을 도울 수 있다. 몇몇 구체예에 따르면, 첨가제를 함유하는 하나 이상의 내부 구획은 혼합물이 신선하게 되도록 클로저 부재가 제거되는 동안 첨가제를 방출할 수 있다. 그러나, 구획은 클로저 부재가 용기로부터 제거되기 전에 또는 제거된 후에 개방될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 클로저 부재는 클로저가 용기로부터 분리된 후 파단될 수 있는(예컨대, 펑크날 수 있는) 하나 이상의 구획을 포함한다. 구획은 펑크 공정, 인열(tearing) 및/또는 등등에 의해 파단될 수 있다. 상기 구획은 그에 함유된 기타의 성분 또는 첨가제를 방출하기 위한 구조를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 용기는 따는 마개(pull plug), 스냅 캡 또는 구획의 내용물을 방출하기에 적절한 기타의 구조를 구비한 구조를 포함할 수 있다.
용기는 또한 클로저 부재와는 별개의 시일을 포함할 수 있다. 그러한 시일은 클로저 부재에 부착될 수 있고 및/또는 클로저 부재 그 자체의 부분을 형성할 수 있다. 상기 시일은 클로저 부재가 부착되기 전에 또는 후에 용기에 적용될 수 있다. 용기가 충전된 후 용기의 상부 피니쉬에 및/또는 클로저의 모든 부분 또는 일부에 시일 부재를 부착하기 위하여 시일링 공정(예컨대, 열, 유도, 접착제)이 채 용될 수 있다. 상기 시일은 클로저에 부착된 라이너(liner)와 유사하거나 또는 상이할 수 있다. 상기 시일은 용기의 내용물의 완전성을 확보한 기밀 밀봉(hermetic seals)일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 시일링 부재는 용기가 흘림-방지(spill proof) 되도록 구성된다.
다른 구체예에서, 시일 부재는 하기를 하나 이상 포함한다: 금속(알루미늄 호일과 같은 금속 호일을 포함), 플라스틱, 접착제, 종이 및 기타의 물질. 특정한 바람직한 구체예에서, 시일은 하나 이상의 층을 포함하는 라미네이트이고, 각각의 층은 상이한 물질(상이한 플라스틱 또는 상이한 금속을 포함함) 또는 물질의 조합(예컨대, 한 층은 접착제-주입 종이 또는 섬유-강화 플라스틱을 포함할 수 있다)일 수 있다. 시일은 또한 클로저의 부분일 수 있다. 시일은 열 또는 유도 시일링 및 기타를 포함하는 시일링 또는 용접 공정에 의해 용기 및/또는 클로저에 적용될 수 있다. 그러나, 시일은 다른 적절한 부착 공정을 이용하여 용기 및/또는 클로저에 부착될 수 있는데, 예를 들면 접착제가 사용될 수 있다. 용어 "시일", "시일 부재" 및 "시일링 부재"는 여기에서 상호교환적으로 사용된다.
클로저 부재는 클로저 탑재 구조(closuring mounting structure)(예컨대, 나사산, 스냅 캡 피팅, BAPCO® 피팅, 스파우트 및/또는 등등)를 맞물리기에 적당한 내부 표면을 가질 수 있다. 내부 표면은 용기로부터 클로저의 제거를 용이하게하기 위한 어느 정도의 윤활 표면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 클로저 부재는 용기를 형성하는 물질을 맞물리게 하는 윤활성 또는 낮은 마찰 물질(예컨대, 올레핀 폴리머)을 포함할 수 있다. 클로저 부재가 PET로 형성된다면, 예를 들어, 클로저 부재는 PET 용기로 점착 또는 고정할 수 있다. 따라서, 클로저(스냅 캡, 트위스트 캡 등 포함)는 이를 제거하는데 상대적으로 높은 힘이 필요할 수 있다. 유리하게는, 윤활성 또는 낮은 마찰 물질을 갖는 클로저는 클로저의 제거를 용잉하게 위해 제거 힘을 감소시킬 수 있다. 윤활성 또는 낮은 마찰 물질은 바람직하게는 클로저가 연관된 용기에 결합되어 남아있을 수 있도록 충분한 마찰력을 제공하며, 동시에 편리한 클로저 제거를 허용한다. 따라서, 윤활성 또는 낮은 마찰 물질은 원하는 제거 힘 또는 토크를 얻기 위해 선택될 수 있다. 그러나, 다른 구체예에서, 클로저 부재는 특정 적용을 위해 원해지거나 또는 필요한 경우, 비윤활성 물질 또는 덜 윤활성의 물질을 포함할 수 있다.
도 5는 제거가능한 시일링 기능성을 포함하는 캔의 한 구체예를 도시한다. 캔은 컵 부분(320)을 포함할 수 있는데, 몇몇 구체예에서, 이는 하나 이상의 적당한 물질 또는 물질들의 조합, 예컨대, 유리, 금속, 하나 이상의 플라스틱 또는 폴리머 물질 및/또는 등등을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 컵 부분(320)은 도시된 뚜껑(324)과 같이 클로저에 맞물리기 위한, 합치하기 위한 또는 결합하기 위한 커플링 구조를 포함한다. 컵 부분(320)의 개방 말단은 시일링 부재(322)에 의해 커버될 수 있다. 다른 구체예에서, 시일링 부재(322)는 컵 부분(320)의 개방 말단의 개구를 오직 부분적으로 커버한다.
시일링 부재(322)의 구체예는 도 5 및 6에 도시된다. 시일링 부재(322)는 컵 부재(320), 클로저 부재(324) 및/또는 둘 다에 밀봉되고, 용접되고, 접착되고 또는 다르게는 부착될 수 있다. 또한, 시일링 부재(322)는 컵 부분(320) 및/또는 클로저 부재(324)의 모든 부분 또는 적어도 일 부분에 밀봉될 수 있다. 시일링 부재(322)는, 탭 또는 제거가능한 부분(326)으로 된 단일의 또는 그에 부착된 유사한 구조를 잡아당김으로써 제거될 수 있는 제거가능한 부분(326)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 제거가능한 부분(326)은 이동 가능한 섹션(330)에 부착되거나 또는 밀봉될 수 있고, 상기 제거가능한 부분(326)은 이동가능한 섹션(330)에 의해 제거될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 제거가능한 부분은 용기의 내용물에 접근할 수 있도록 오직 부분적으로만 제거될 수 있다. 대안적으로, 제거가능한 부분은 전체적으로 제거된 다음 폐기될 수 있다.
제거가능한 부분(326)은 또한 스트로, 캡의 일부 또는 내용물에 접근할 수 있는 몇몇 기타의 물건에 의해 제거가능한 부분 상에 압력을 가함(pressing down)으로써 제거될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 제거가능한 부분은 이동가능한 섹션(330)에 직접적으로 인접하여 또는 그에 부착하여 배치될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 제거가능한 부분(326)은 선택적인 또는 우선적인 인열, 파단, 그러한 경계(327)를 따라 접힘 및/또는 등등을 허용하도록 개조된 하나 이상의 경계(327)에 의해 경계지어질 수 있다. 그러한 개조(adaptation)는 절취선(perforation)(하나 이상의 층의 밀봉을 통한), 스코어링(scoring), 더 얇은 부분, 약화된 부분 등의 형태를 취할 수 있다. 제거가능한 부분(326)은 임의의 적절한 형상, 예컨대, 용접-형상, 직사각형, 삼각형, 다른 다각형, 원형, 달걀형, 불규칙적인 형상 및/또는 등등을 가질 수 있다. 도 5에서와 같은 2개 이상의 부분 또는 도 7에서와 같은 단일의 커브일 수 있다. 2개 이상의 부분이 있는 경우, 상기 부분들은 교차할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다. 또다른 구체예에서, 제거가능한 부분(326)은 예컨대, 스트로, 손가락, 기구 또는 도구에 의해 구멍나고 또는 다르게는 약화되고 또는 쉽게 절충되는 영역을 포함한다.
도 5 및 7에 도시된 구체예를 보면, 클로저 부재(324)는 스냅 캡에 한정되는 것은 아니지만 이를 포함하고, 여기에서 기술되고 도시된 것과 같은 커플링 구조에 맞물리는 등의 임의의 적절한 수단에 의해 컵(320) 또는 바닥 부분에 부착될 수 있다. 도 5에 도시된 구체예에서, 클로저(324)는 올려질 수 있고 및/또는 제거될 수 있는 이동가능한 섹션(330)을 포함한다. 상기 섹션(330)의 올려짐 및/또는 제거는 시일(322)의 적어도 일 부분(예컨대, 제거가능한 부분(326))을 노출시키는 것을 도울 수 있다. 다른 구체예에서, 시일은 적어도 클로저(324)의 이동가능한 섹션(330)에 부착되고, 상기 섹션(330)의 올려짐 및/또는 제거는 이동가능한 섹션의 움직임이 그에 부착된 시일의 적어도 일부분을 충분히 또는 부분적으로 제거함에 따라, 용기의 내용물을 노출시킬 수 있다. 특정한 구체예에서, 클로저(324)의 이동가능한 섹션(330) 및 시일링 부재(322)의 제거가능한 부분(326)은 유사한 크기 및 형상이다. 바람직한 구체예에서, 시일링 부재(322)의 크기 및 형상은 사람이 용이하게 음료를 마시거나 용기로부터 음료를 부을 수 있도록 개조된다. 이동가능한 섹션(330) 및/또는 시일링 부재(322)의 제거가능한 부분(326)의 형상, 크기 및 다른 특징은 여기에서 도시된 것과 상이할 수 있음이 이해될 것이다.
이동가능한 섹션(330)은 선택적인 또는 우선적인 인열, 파단, 구부러짐 및/또는 그러한 경계(332,334)를 따라 접힘을 허용하도록 개조된 하나 이상의 경 계(332,334)를 포함할 수 있다. 그러한 개조는 절취선, 절단 부분(예컨대, 귀때 및/또는 클로저의 측벽 또는 기타를 따르는) 스코어링, 더 얇은 부분, 약화된 부분 등의 형태를 취할 수 있다. 이동가능한 섹션(330)은 임의의 적절한 형상, 예컨대, 용접-형상, 직사각형, 삼각형, 기타 다각형, 원형, 커베이트형, 달걀형, 불규칙적인 형상 및/또는 등등을 가질 수 있다. 도 5에서와 같은 2개 이상의 부분 또는 도 7에서와 같은 단일 커브일 수 있다. 2개 이상의 부분이 있는 경우, 상기 부분들은 교차할 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.
특정한 구체예에서, 이동가능한 섹션(330)은 충분히 제거될 수 있고, 폐기될 수 있다. 다른 구체예에서, 이동가능한 섹션(330)은 리빙 힌지의 역할을 하는 하나 이상의 경계 섹션을 이용한 가능성 있는 후의 재밀봉을 위하여 계속 유지된다. 도 5에 도시된 구체예에서, 경계(332)는 경계(334)를 따라 인열을 허용하기 위해 구멍이 내어지는데, 이는 이동가능한 섹션(330)이 화살 방향으로 선회하는 것을 가능하게 하는 리빙 힌지로서 작용한다. 이것은 시일 및/또는 내용물에 접근을 허용할 수 있다. 위쪽으로 선회되면, 이동가능한 섹션(330)은 예컨대, 하나 이상의 클립, 탭, 후크, 스냅 피팅, 압력 피팅 또는 다른 맞물림 및/또는 장착(securement) 메커니즘 또는 둘 이상의 그러한 아이템의 조합과 같은 기계적인 수단에 의해 장착될 수 있다. 임의의 다른 유형의 장착 수단이 또한 기계적이던 그렇지 않던 간에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일시적인 또는 영구적인 접착제 또는 다른 점착성의 물질이 이동가능한 섹션(330)을 장착하는데 사용될 수 있다. 도 7의 구체예에서, 시일(322)은 용기의 내용물에의 접근이 이동가능한 섹션(330)의 올려짐에 의해 달 성될 수 있도록 이동가능한 섹션(330)의 적어도 일부분에 부착된다.
용기를 제조하는 시스템, 장치 및 방법
용기의 클로저 부분은 열형성, 사출 성형, 압축 성형, 블로우 성형, 회전 성형, 딥 몰딩 및/또는 기타의 방법에 제한되는 것은 아니지만 이를 포함하는 임의의 적절한 공정에 의해 제조될 수 있다. 클로저 부재는 단층 또는 다층 구조일 수 있고, 여기에서 기술된 바와 같은 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
용기의 본체 부분, 이는 또한 컵, 컵 부분 또는 캔으로 언급될 수 있는데, 임의의 적절한 공정, 예컨대, 압출 블로우 성형, 압출 성형, 압출, 사출 성형, 사출 블로우 성형, 열형성 및/또는 등등에 의해 제조될 수 있다. 압출 및/또는 열형성 공정에서, 그로부터 본체가 제조되는 시이트 스톡(sheet stock)은 단층 또는 다층일 수 있고, 여기에서 기술된 물질의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 사출 성형 또는 사출 블로우 성형은 단층 또는 다층 용기를 제조하기 위해 하나 이상의 물지을 사용할 수 있다. 다층의 사출된 용기는 연속하는 블로우 성형과 함께 또는 없이, 사출-오버-사출(inject-over-inject) 성형, 공동-사출 및/또는 기타의 방법을 포함하는 오버사출(overinjection)에 의해 생산될 수 있다. 또한, 용기의 컵 및/또는 클로저 부분은 코팅될 수 있다(예컨대, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 플로우 코팅 등에 의해).
여기에서 개시된 것과 같은, 클로저와 컵 둘 다를 포함하는 용기를 제조하고 또는 가공하는데 적당한 방법, 기구 및 물질은 미국특허번호 제6,312,641, 6,391,408, 6,676,883, 6,352,426, 및 6,808,820, 미국특허출원공개번호 제 2004/0071885, 2006/0065992, 2006/0073298, 및 2006/0073294, 미국특허출원번호 제11/179,025, 11/405,761, 60/892,515 및 60/809,974에 기술된 내용에 제한되는 것은 아니지만 이를 포함하며, 이들은 모두 그 전체로 여기에 참고로서 삽입된다.
구성의 몇가지 방법을 위한 시작 물질은 압출된 시이트 스톡(sheet stock)을 포함한다. 시이트 스톡은 단층 또는 다층 구성을 가질 수 있고, 활성 또는 수동적인 배리어 또는 UV 흡수와 같은 다른 기능성을 포함할 수 있다. 압출된 시이트는 하나 이상의 시스템(예컨대, 표준의, 전통적인 또는 통상의 시스템)으로부터 성형 기구로 배달될 수 있다. 형성하기 전에, 시이트 스톡은 하나 이상의 방법, 예컨대 스팀, 과산화수소, 다른 화학적 또는 물리적 처리, UV, 플레임(flame), 감마선, 플라즈마 처리 및/또는 등등과 같은 방법에 의해 세정 및/또는 살균될 수 있다.
열형성(Thermoforming)
특정의 바람직한 구체예에서, 열형성이 용기의 컵 부분 또는 캔을 성형하기 위해 사용된다. 임의의 형태의 열형성이 캔의 컵 부분을 제조하는데 사용될 수 있다. 뒤따르는 논의는 특정한 열형성 공정들에 관한 것이며, 다른 공정들을 배제시키는 것으로 이해되어서는 안 된다.
여기에서 많이 논의된 바와 같이, 몇몇 제조방법들은 원통형 또는 상이한 형상의 용기들의 진공, 맨드렐 보조 및/또는 압력 형성의 조합을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에 따르면, 그러한 용기들은 최소한의 드래프트(draft), 긴 드로우(draw) 및/또는 복잡한 베이스 디자인(complex base design)을 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 사용된 공정 및 공구 장치들 또는 방법들은 용기의 최상부 부 분(uppermost portion)에서 윤곽(contour)의 몰딩을 용이하게 할 수 있다. 상기 용기는 다양한 플랜지 및/또는 다른 클로저 인터페이스 표면을 포함할 수 있는데, 몇몇 구체예에서 그것들은 통합된 장식 장치(integrated trimming devices) 또는 다른 특성들을 포함한다. 이것은 유리하게 기능적인 및/또는 심미적인 설계 또는 특성들이 용기로 혼입되도록 할 수 있다.
특히 축 및/또는 후프 연신(stretching)과 관련된, 진공, 맨드렐 압력 및 양의 공기 압력 단계들 또는 공정들의 타이밍은, 제조된 물품의 물리적 특성을 조절하기 위해, 플라스틱 물질의 벽 두께 분포를 다양화하기 위해 및/또는 제조된 물품의 하나 이상의 다른 특징들을 조절하기 위해 변형될 수 있다. 그러한 공정들은 하나 이상의 다양한 폴리머와 함께 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 공정들은 또한 뜨거운 및/또는 열적으로 안정한 충전 공정들과 함께 열 셋팅 및/또는 PET의 어닐링을 위해서 구성될 수 있다.
도 8(a)에서, 플라스틱 또는 폴리머 시이트(402)는 성형 기구(400) 내에 위치할 수 있다. 보여지듯이, 시이트(402)는 한 세트의 상부 클램핑 부재(404A, 404B)와 한 세트의 하부 클램핑 부재(406A, 406B) 사이에 위치할 수 있다. 시이트(402)는 여기서 논의된 바와 같이 하나 이상의 플라스틱 또는 폴리머 물질로부터 제조될 수 있다. 도시된 구체예에서, 시이트(402)는 수평 위치에서, 전체적으로 열형성 몰드 섹션(420)의 이동 방향에 수직으로 클램프될 수 있다. 몇몇 구체예에 따르면, 시이트(402)는 상기 몰드 섹션(420) 상의 장소에서 클램프될 때 연신된 또는 연장된 위치에서 유지된다. 보여지는 바와 같이, 몰드 섹션(420)은 전체적으 로 절두-원추형(frusto-conical) 또는 원통형 형상을 갖는 코어(core) 몰드 섹션이다. 설명된 구체예에서, 상기 몰드 섹션(420)은 최종 성형 제품, 예컨대 컵이 또한 그의 측벽을 따라 테이퍼(taper)를 포함할 수 있도록 약간의 드래프트 각(draft angle)을 포함한다. 물론 몰드 섹션은 성형되는 물건의 원하는 형상에 따라, 상이한 형상을 가질 수 있고, 여기에서 도시된 그리고 논의된 구체예보다 더 많은 또는 더 적은 복잡함(intricate)을 가질 수 있음이 이해될 것이다. 몰드 섹션(420)은 플랜지, 융기, 리세스 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 외부 구조를 포함할 수 있는데, 상기 구조는 여기에서 설명된 바와 같이 클로저를 성형된 제품에 부착하는데 사용될 수 있다.
또한, 몰드 섹션(420)의 하나 이상의 부분은 여기에서 논의되고 정의된 바와 같은, 고열 전달 물질을 포함할 수 있다. 그러한 물질의 사용은 시스템의 열전달 특성을 향상시킬 수 있어서, 열형성된 물품의 보다 나은 냉각 및 온도 조절을 가능하게 한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 몰드 섹션(420)은 유리하게는 하나 이상의 냉각 채널을 포함할 수 있고, 상기 채널은 고열 전달 물질을 사용하는 것 대신에, 또는 바람직하게는 고열 전달 물질을 사용하는 것에 더하여, 냉각된 물 또는 임의의 다른 극저온 또는 비극저온 유체를 수용하도록 구성된다.
시이트(402)가 몰드 섹션(420)에 대해 적절히 장착된(secured) 후, 상기 시이트(402)의 온도는 후속하는 열형성 단계들을 위한 준비에서 조절된다. 예를 들어, 시이트(402)는 전형적으로 뒤따르는 성형 단계를 위해 필요한 신축성을 위하여 원하는 온도로 가열된다. 도 8(b)에서, 히터(410)는 시이트(402)의 온도를 원하는 수준으로 상승시키기 위하여 필요한 열을 제공한다. 히터는 세라믹/세라믹 스트립 히터, 적외선 히터, 천연가스히터, 대류히터(convection heater), 전도 히터(conduction heater), 저항요소 히터(resistive-element heater), 복사식 판형 히터(radiant panel heater), 석영관 또는 램프 히터 및/또는 등등을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 둘 이상의 히터가 시이트(402)를 가열하는데 사용될 수 있다. 도 8(b)에 도시된 히터(410)는 시이트(402) 위에 위치하고 있지만, 하나 이상의 히터가 시이트(402)에 대하여 임의의 위치 및 임의의 거리에 위치할 수 있음이 인식될 것이다. 몇몇 구체예에서, 히터(410)는 이동가능하여 시이트(402)에 대한 그것의 거리는 원하는 가열 수준 또는 정도에 따라 변화될 수 있다. 히터(410)는 또한 시이트(402)의 가열이 필요하지 않을 때 몰드 섹션(420)으로부터 충분히 멀리 이동하도록 구성될 수 있다. 다른 구체예에서, 시이트(402)는 하나 이상의 히터(410)에 의해 그 표면을 가로질러 균일하게 또는 불균일하게 가열되도록 구성될 수 있다.
연속해서 도 8(b)를 보면, 가열된 시이트(402)에서 처짐(sag)이 생성될 수 있다. 도시된 구체예에서, 처짐은 시트가 연해지고 팽창하는 것을 야기하여 하나 이상의 영역에서 더 가늘어지게 되도록 한다. 몇몇 구체예에서, 가열된 시이트(402)에서 발생한 처짐의 양은, 예를 들어 사용된 물질의 유형, 시이트의 두께, 시이트의 치수, 시이트층의 수, 시이트가 노출되는 열의 양과 기간 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 요소에 따라 선택적으로 변화될 수 있다. 도 8(b)에서, 처짐은 시이트(402)의 중앙 부분이 몰드 섹션(420)의 최상부 표면(top surface)에 더 가까 워지도록 한다. 그러나, 시이트(402)와 몰드 섹션(420)은, 처짐이 몰드 섹션 표면으로부터 훨씬 더 멀리 떨어진 시이트(402)의 하나 이상의 섹션에 위치하도록 상이하게 구성될 수 있다.
도 8(a) 및 8(b)에서, 히터(410)로부터의 열은 시이트(420)가 몰드 섹션(420) 위에 위치된 후에야 상기 시이트(402)로 도입된다. 그러나, 상기 공정은 반대로 될 수 있어서, 시이트(402)가 클램핑 부재 내에 장착되기 전에 원하는 온도로 가열됨이 이해될 것이다. 또 다른 구체예에서, 시이트(402)는 클램핑 부재에 장착되기 전에 그리고 장착되는 동안 가열될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 도 8(c)에 묘사되어 있듯이, 시이트(402)가 적절히 가열되어 몰드 섹션(420) 위에 위치된 후에, 상기 몰드 섹션(420)은 시이트(402)를 향하여 위쪽으로 이동할 수 있다. 시이트(402)에 대한 상기 몰드 섹션(420)의 움직임은, 시이트(402)를 몰드 섹션(420)의 외부 표면 주위에서 연신시킨다. 바람직하게, 시이트(402)의 신축성, 강도 및/또는 다른 특성은, 연신 및/또는 다른 성형 과정 동안, 상기 시이트(402)의 인열, 찢어짐(ripping) 또는 다르게는 손상됨을 방지할 정도이다.
도시되어 있듯이, 몰드 섹션(420)은, 몰드 섹션 본체의 적어도 일부에 위치하고 하나 이상의 성형 또는 형성 표면(408)으로 연장하는 다수의 채널(424)을 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "성형 표면(molding surface)"은 광범위한 용어이고, 그것의 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한함이 없이, 형상, 직물, 소재(location) 등에 관계없이, 그 위에 플라스틱 또는 폴리머 물질이 열형 성, 함입 성형(intrusion molding), 압축 성형, 블로우 성형, 사출 성형 또는 임의의 다른 유형의 성형 기술 또는 방법을 이용하여 형성될 수 있는 임의의 표면을 포함할 수 있다. 상기 용어 "성형 표면" 및 "형성 표면"은 여기에서 상호교환적으로 사용된다.
도 8(d)에서, 2개의 채널(424)이 몰드 섹션(420)의 상부 성형 표면으로 연장하고, 2개의 다른 채널(424)이 몰드 섹션(420)의 하부 성형 표면으로 연장한다. 그러나, 몰드 섹션은 여기에서 도시되고 논의된 것 보다 더 많은 또는 더 적은 채널(424)을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 몰드 섹션(420)의 본체를 통한 상기 채널들(424)의 방위(orientation)는 도 8(d)에 도시된 것과 상이할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서는, 2개 이상의 채널(424)이 서로 유체 연결되어, 그들 사이에 다기관(manifold) 또는 유사한 유압 배열(hydraulic arrangement)을 야기한다.
바람직하게, 상기 채널(424)은 각각의 방향으로 공기 또는 다른 유체를 운반하도록 구성된다. 몇몇 구체예에서, 상기 채널(424)은 유체가 상기 채널(424)을 통해 어느 한 방향으로 흐르는 것을 허용하기 위해 압축된 유체 및/또는 진공 소스(vacuum source)에 연결될 수 있다. 도 8(a) 내지 도 8(e)를 통해 도시된 것과 같이, 상기 채널(424)은 전체적으로 성형 표면(408)의 반대편의, 몰드 섹션의 하부 말단을 따라 압축된 유체 및/또는 진공 소스에 연결된다. 구체적인 성형 시스템의 구성 및 작동 스킴에 따라, 상기 채널(424)을 통한 공기 또는 다른 유체의 흐름은 시이트(402)가 몰드 섹션(420)의 성형 표면(408) 쪽으로 나아가거나 및/또는 그로 부터 멀리 떨어지도록 하는 것을 도울 수 있다.
도 8(d)를 보면, 몰드 섹션(420)이 시이트(402)를 바깥쪽으로 연신시킬 때, 채널(424)을 통한 진공력 또는 흡인력이 시이트(402)를 하나 이상의 성형 표면(408) 쪽으로 잡아끄는 것을 도울 수 있다. 따라서, 시이트(402)와 성형 표면(408) 사이에 존재하는 공기 및/또는 다른 유체는 채널(424)을 통해 방출될 수 있다. 이것은 유리하게 시이트(402)가 몰드 섹션(420)의 성형 표면(408)에 더 합치하게 하는 것을 야기할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 시이트(402)는 몰드 섹션에 합치한 후에, 그 성형된 형상을 유지하기 위하여 냉각될 수 있다. 성형된 시이트(402)는 예를 들어, 시이트(402) 부근 상에 및/또는 부근에 직접적으로 냉각 공기 또는 다른 유체를 도입하는 방법, 몰드 섹션 내에 위치한 하나 이상의 냉각 채널을 통해 냉각 유체를 향하게 하는 방법, 하나 이상의 냉각 장치 또는 방법을 이용하여 전체 몰드 섹션(420)을 냉각하는 방법 및/또는 등등과 같은 다양한 방법을 이용하여 냉각될 수 있다.
도 8(e)에 도시되어 있듯이, 일단 시이트(402)가 적절히 냉각되면, 일정량의 공기 또는 다른 유체가 하나, 일부 또는 모든 채널(424)을 통해 도입되어, 몰드 섹션(420)으로부터 시이트의 제거를 용이하게 할 수 있다. 따라서, 몇몇 구체예에서, 채널(424)을 통한 흐름의 방향은 몰드 섹션(420)에 시이트(402)를 형상화하는데 사용되는 진공 흐름 또는 흡인 흐름(suction flow)과 반대이다. 성형 표면으로 배달된 공기는, 성형된 시이트(402)를 몰드 섹션(420)의 성형 표면(408)으로부터 분리하는 것을 도울 수 있다. 바람직하게, 채널(424)을 통해 하나 이상의 성형 표 면(408)으로 향해진 공기의 유속(flow rate)은, 성형 공정 동안 성형 표면(408)과 시이트(402) 사이에 나타날 수 있는 임의의 점착력 또는 결합력을 극복하는데 충분하다.
다른 구체예에서, 하나 이상의 물리적인 분리 방법이 성형된 시이트(402)를 몰드 섹션(420)으로부터 떼어내는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 성형된 시이트(402)는, 몰드 섹션의 인접 표면에 대해 성형된 시이트(402)에 전단력(shearing force)을 가함으로써, 몰드 섹션(420)으로부터 제거될 수 있다. 다른 구체예에서는, 몰드 점착력 또는 결합력이 비교적 낮을 수 있기 때문에 초기의 분리 단계를 포함하는 것이 필수적이지 않을 수 있다. 예를 들어, 시이트는 인접한 성형 표면(408)과의 점착력을 감소시키는 하나 이상의 성분, 첨가제 및/또는 코팅을 포함할 수 있다.
계속해서 도 8(e)를 보면, 몰드 섹션(420)은 공정을 완료하기 위해 내려지거나 또는 다르게는 성형된 시이트(402)로부터 멀리 이동될 수 있다. 이형(demolding) 과정 동안, 몰드 섹션(420)의 그것의 최초 위치로의 하강(lowering)은, 상술한 바와 같이 성형 표면(408)으로의 공기 또는 다른 유체의 도입 전에, 도입 후에 또는 도입과 동시에 일어날 수 있다. 몇몇 구체예에서, 몰드 섹션(420)이 성형된 시이트(402)로부터 분리된 후에, 상기 시이트(402)의 가장자리를 잡고 있는 클램프는 떨어져 이동하여 성형된 시이트(402)를 해제시킨다. 예를 들어, 클램프에 남아있는 가장자리 부분과 같은, 바람직하지 않은 또는 원하지 않는 성형된 시이트(402)의 부분은 절단 부재 또는 다른 장치(미도시)에 의해 제거될 수 있다. 상기 시이트(402)로부터 열형성된 컵-형상의 물품은 추가의 공정(예컨대, 표면처리, 코팅 등), 냉각, 운송 및/또는 등등을 거칠 수 있다. 몇몇 구체예에서, 예를 들어, 홈, 리세스, 플랜지 등과 같은 커플링 구조가 여기에서 논의된 바와 같이 클로저를 수용하기 위한 준비에서 열형성된 컵의 하나 이상의 위치에 추가되거나 또는 형성될 수 있다.
도 9(a) 내지 9(d)에 도시된 성형 기구(400A)는 도 8(a) 내지 8(e)에 관하여 위에서 논의된 구체예와 유사하다. 그러나, 시이트(402)가 몰드 섹션(420) 위에 위치되고 가열된 후에(도 9(a) 및 9(b)), 압축된 공기 또는 다른 유체가 상기 시이트(402)의 밑면으로 향해진다. 도 9(c)에서, 공기 또는 다른 유체는 몰드 섹션(420)과 클램핑 부재(404A, 404B, 406A, 406B) 사이에 제공된 틈(gap)(428)으로부터 시이트(402)의 밑면으로 배달된다. 대안으로, 틈(428) 대신에 또는 그에 더하여 몰드 섹션(420)의 하나 이상의 채널(424)을 통해서 공기가 배달될 수 있다. 충분한 공기 또는 다른 유체가 시이트(402)의 아래에 배달되면, 상기 시이트(402)는 위쪽으로 연신될 수 있다. 도 9(c)에 설명된 구체예에서, 시이트는 전체적으로 돔-유사 형상을 취한다. 상기 시이트(402)가 연신하는 정도 및 그것이 취하는 형상은, 예를 들어 사용되는 시이트 물질의 유형(들), 시이트의 신축특성, 초기 시이트의 두께, 시이트(402)의 밑면에 향해진 공기 또는 다른 유체의 유속 및 방향, 시이트(402)의 다른 특성 및 특징 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 변수에 의존할 수 있다.
계속해서 도 9(c)를 보면, 시이트(402)가 공기에 의해 위쪽으로 밀어지는 동 안, 몰드 섹션(420)이 또한 상기 시이트(402) 쪽으로 이동하여, 상기 시이트(402)를 몰드 섹션의 성형 표면(408)에 합치하도록 밀어낸다. 시이트(402)의 초기 연신(initial stretching)은 최종 성형된 제품이 상기 시이트(402)의 다양한 위치 도처에서 보다 고르게 분포된 두께를 갖도록 한다. 바람직하게, 초기 공기 흐름에 의해 야기된 예비-연신(pre-stretching)의 속도는 성형된 제품에서 시이트 물질의 적절한 두께 분포를 달성하도록 조절된다. 예를 들어, 공기 또는 다른 유체 흐름의 조절은 하나 이상의 밸브, 센서, 압력 조절기 및/또는 등등에 의해 완성될 수 있다. 도 9(d)에 도시된 구체예에서, 몰드 섹션(420)은 시이트(402)에 대한 최종 위치에 도달한 후에, 성형 표면(408)으로부터 떨어진 방향으로의 채널(424)을 통한 진공흐름 또는 흡인흐름은, 시이트(402)와 성형 표면(408) 사이에 존재하는 일정량의 공기를 배출한다. 이것은 시이트(402)가 몰드 섹션(420)의 인접 표면에 보다 용이하게 합치할 수 있도록 한다.
도 10(a) 내지 10(e)는 열형성 기구(400B)의 또 다른 구체예를 도시한다. 도 10(a)에서, 몰드 섹션(440)은 내부 캐비티(442) 내에 성형 표면(448)을 포함하는 캐비티 몰드 섹션이다. 보여지는 바와 같이, 상기 성형 표면(448)의 방위는, 도 8(a)-8(e) 및 9(a)-9(d)에 관하여 위에서 기술된 코어 몰드 섹션(420)에 의해 형성된 것과 유사한 형상으로 시이트(402)를 형성할 수 있다. 상기 열형성 기구(400B)는 시이트(402)를 가열하기 위한 히터(410) 및 상기 시이트(402)를 몰드 섹션(440) 위에 장착하기 위한 클램핑 부재(404A, 404B, 406A, 406B)를 포함할 수 있다. 또한, 몰드 섹션(440)은 공기 또는 다른 유체를 성형 표면(448)으로 및/또 는 그로부터 배달하도록 구성된 하나 이상의 내부 채널(444)을 포함할 수 있다. 여기에서 설명된 코어 몰드 섹션의 다른 구체예와 같이, 성형 표면(448)의 형상은 도 10(a) 내지 10(e)에 도시된 것과 상이할 수 있다. 또한, 성형 표면은 예를 들어, 플랜지, 돌출부, 융기, 리세스 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 외부 구조를 포함하도록 구성될 수 있는데, 상기 구조들은 클로저 부재를 열형성된 시이트(402)에 부착하는데 사용될 수 있다.
여기에서 이전의 구체예에 관하여 논의된 바와 같이, 몰드 섹션(420)의 하나 이상의 부분은, 여기에서 논의되고 정의된 것과 같은, 고열 전달물질을 포함할 수 있다. 그러한 물질의 사용은 시스템의 열전달 특성을 향상시켜서 열형성된 물품의 보다 나은 냉각 및 온도 조절을 가능하게 한다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 몰드 섹션(420)은 유리하게는 하나 이상의 냉각 채널을 포함할 수 있는데, 상기 채널은 고열 전달 물질의 사용 대신에 또는 그와 더불어 냉각된 물 또는 임의의 다른 극저온 또는 비극저온 유체를 수용하도록 구성된다.
작동 시, 시이트(402)는 몰드 섹션(440) 위에 위치되며, 필요한 경우, 하나 이상의 히터(410) 또는 다른 장치를 이용하여 가열되거나 또는 다르게는 연화된다. 대안으로, 도 10(a)에 도시된 위치로 배달된 시이트(402)는 몰드 섹션(440) 상에 위치된 후 가열되는 것 대신에 또는 그에 더하여, 몰드 섹션(440) 상에 위치되기 전에 및/또는 위치되는 동안 원하는 온도로 이미 가열될 수 있다. 도 10(b)에 설명된 바와 같이, 시이트(402)를 포함하는 폴리머 물질의 물리적인 특성 및 물질 특성에 따라, 가열된 시이트(402)는 특히 그것이 전체적으로 지지되지 않는 중앙에서 처지도록 구성될 수 있다. 상기 처짐의 정도, 위치 및 다른 세부사항은 선택적으로 조절될 수 있음이 이해될 것이다.
계속해서 도 10(b) 및 10(c)를 보면, 몰드 섹션(440)은 이어서 가열된 시이트(402)의 방향으로 이동할 수 있다. 한 구체예에서, 몰드 섹션(440)은 그 최상부 표면(447)이 전체적으로 시이트(402)와 동일 평면에 있도록(flush) 위치된다. 대안으로, 몰드 섹션(440)은 시이트(402)에 대하여 보다 더 높은 또는 더 낮은 위치에 놓일 수 있다. 몰드 섹션(440)이 적절히 위치된 후에, 진공이 몰드 섹션(440)의 캐비티(442) 내에서 생성되어, 시이트(402)가 성형 표면(448) 쪽으로 잡아당겨질 수 있다. 도 10(c)에 도시된 것과 같은 몇몇 구체예에서, 공기는 몰드 섹션(440)의 내부 캐비티(442)로부터 멀리, 채널(444) 밖으로 향해지고, 그 결과 캐비티(442) 내에 필요한 진공이 생성된다.
도 10(d)에서, 적당한 진공이 성형 표면(448)을 따라 시이트(402)를 연신시키고, 상기 시이트(402)는 캐비티(442)의 형상을 취하게 된다. 시이트(402)가 성형 표면(448) 쪽으로 연신되는 또는 나아가는 속도는 채널(444)을 통해 캐비티(442)로부터 배출되는 공기의 유속, 시이트(402)의 두께, 물질 특성, 온도 및 다른 특성들 및/또는 하나 이상의 다른 요소들에 의존한다. 시이트(402)는 상기 시이트(402)와 캐비티(442) 사이에 남아있는 임의의 공기가 제거될 때까지 몰드 섹션(440)의 성형 표면(448)을 따라 계속해서 연신할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 형성된 시이트(402)는 충분히 냉각된 후에, 도 10(e)에 도시된 것과 같이 몰드 섹션(440)을 내림으로써 인접한 성형 표면(448)으로부터 이형 될 수 있다. 일정량의 공기 또는 다른 유체가 채널(444)을 통해 몰드 섹션의 캐비티(442) 쪽으로 배달될 수 있다. 그러한 공기 또는 다른 유체의 쇄도는 성형 공정 동안 시이트(402)와 인접한 성형 표면(448) 사이에 나타날 수 있는 임의의 몰드 점착력을 극복하는 것을 도울 수 있다. 그러나, 공기를 제공하는 것 대신에 또는 그에 더하여 임의의 다른 이형 방법이 또한 형성된 시이트(402)를 몰드 섹션(440)으로부터 제거하는데 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 하나 이상의 기계적(예컨대, 스트리퍼), 유압 또는 다른 유형의 장치들이 사용될 수 있다.
도 11(a) 내지 11(e)에 설명된 열형성 기구(400C)의 구체예는 도 10(a) 내지 10(e)에 관하여 여기에서 논의된 것과 유사하다. 도 11(b) 및 11(c)에 도시되어 있듯이, 가열된 시이트(402)가 몰드 섹션(440) 위에 적절히 위치된 후에, 공기가 채널(444)을 통해 몰드 캐비티(442) 내로 도입될 수 있다. 공기 또는 다른 유체는 시이트가 전체적으로 캐비티(442)로부터 떨어진 방향으로 연신되도록 한다. 몇몇 구체예에서, 시이트(402)가 연신되는 정도는 그것이 궁극적으로 접촉하게 되는 성형 표면(448)의 총 영역과 관련될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 이러한 예비-연신 공정은 시이트(402)를 한 방향으로 연신시켜 연신된 시이트(402)의 두께가 전체적으로 상기 시이트(402)의 일부 또는 모두에 걸쳐 균일하게끔 한다. 대안으로, 시이트(402)는 더 두꺼운 또는 더 얇은 두께를 갖는 하나 이상의 영역이 생성되도록 연신될 수 있다.
도 11(d)를 보면, 연신된 시이트(402)는 이어서 캐비티(442)에 진공 또는 흡인을 도입함으로써 몰드 섹션(440)의 성형 표면(448) 쪽으로 잡아당겨질 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 몇몇 구체예에서, 캐비티(442) 내의 진공은 몰드 섹션(440)의 캐비티(442)로부터 떨어진 방향으로 채널(444)을 통해 공기를 향하게 함으로써 발생될 수 있다. 시이트(402)가 얼마나 많이 예비-연신 되는가에 따라서, 시이트(402)는 진공 또는 흡인이 캐비티(442) 내에 생성될 때 추가의 연신을 필요로 할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 한 구체예에서는, 예비-연신과 형성 단계 사이에 시이트(402)의 추가적인 연신이 일어나지 않는다. 몇몇 구체예에서는, 추가 연신의 정도가 비교적 작은 편일 수 있다. 또한, 몇몇 구체예에서는 예비-연신이 도 11(d)에 도시된 것과 같은 성형 단계 동안에 시이트(402)의 추가적인 연신을 감소시키거나 제거할 수 있다. 결론적으로, 특정한 구체예에서, 예비-연신은 형성된 제품에서 보다 균일하고 일관된 시이트 두께를 이끌어낼 수 있다. 그러나, 예비-연신된 단계에서 형성된 단계으로 갈 때 (예를 들어, 도 11(d)에 도시된 구체예로부터 도 11(e)에 도시된 구체예로 갈 때), 시이트(402) 상에 작은 주름(wrinkle), 큰 주름(crease) 및/또는 다른 일반적인 매끄럽지 않은 특성 또는 구조적으로 약화된 영역이 발생하는 것을 방지하기 위하여 주의가 요구된다.
열형성 기구(400D)의 다른 구체예는 도 12(a) 내지 12(e)에 도시된다. 도 12A(a)를 보면, 상기의 열형성 기구(400D)는 내부 캐비티(442)를 따라 성형 표면(448)을 갖는 캐비티-유형 몰드 섹션(440)을 포함한다. 또한, 여기에서 기술된 다른 배열과 유사하게, 상기 장치(400D)는 히터(410), 클램핑 부재(404A, 404B, 406A, 406B) 및/또는 몰드 섹션(440)의 본체에 배치된 하나 이상의 채널(444)을 포함할 수 있다. 몰드 섹션(440)의 캐비티 내에서 시이트(402)를 형성하는 것을 또 한 돕기 위하여, 상기 기구는 또한 하나 이상의 맨드렐(460), 플러그 및/또는 다른 유사한 부재를 포함할 수 있다.
여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "맨드렐(mandrel)"은 광범위한 용어이고, 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한 없이, 열형성 가능한 시이트, 고체, 프리폼(preform) 또는 다른 성형가능한 물품 상에 직접적으로 및/또는 간접적으로 힘 또는 압력을 가하도록 구성된 임의의 부재를 포함할 수 있다. 용어 "맨드렐", "코어", "플런저(plunger)" 및 "플러그"는 여기에서 상호교환적으로 사용된다.
도 12(b)에서, 시이트(402)가 적절히 가열되어 캐비티 몰드 섹션(440) 상에 위치된 후, 맨드렐(460)이 시이트(402) 쪽으로 향해질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 시이트(402)와 접촉하는 맨드렐(460)의 유도 표면(leading surface)(462)은 전체적으로 시이트(402)를 펑크내고, 찢고 및/또는 다르게는 손상시킬 위험을 감소시키기 위하여 곡선형으로 되어 있다. 예를 들어, 도 12(f)에서, 맨드렐(460)의 유도 표면(462)은 전체적으로 시이트(402)에 가해지는 스트레스를 보다 고르게 분포시키기 위하여 둥글게 한다. 다른 구체예에서, 맨드렐(460)은 원형 이외의 하나 이상의 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 맨드렐(460)은 전체적으로 둥글린 가장자리를 갖는 평평한 유도 표면(462)을 포함할 수 있다. 대안으로, 상기 유도 표면(462)은 커베이트형(curvate), 타원형, 달갈형, 다각형, 다면체, 원추형, 절두-원추형, 절두-구형(frusto-spherical) 또는 임의의 다른 형상일 수 있다.
계속해서 도 12(b)를 보면, 맨드렐(460)은 시이트(402)를 몰드 섹션(440)의 캐비티(442) 쪽으로 밀어내도록 구성될 수 있다. 몰드 섹션(440)은, 맨드렐(460) 을 캐비티(442) 쪽으로 이동시키는 대신에 또는 그에 더하여, 맨드렐(460)의 반대편 방향으로 이동될 수 있다. 한 구체예에서, 맨드렐(460)과 몰드 섹션(440)은 서로를 향하여 동시에 이동된다. 다른 구체예에서, 맨드렐(460) 및/또는 몰드 섹션(440)은 정지되어 있다. 또 다른 구체예에서, 맨드렐(460)과 몰드 섹션(440)은 둘 다 열형성 주기 동안 서로를 향하여 이동하도록 구성되지만, 그들의 움직임은 정확히 겹치지는 않는다. 예를 들어, 맨드렐(460)이 이동하는 동안, 몰드 섹션(440)은 움직이지 않을 수 있고, 또는 그 반대일 수 있다. 대안으로, 구체적인 열형성 주기가, 맨드렐(460) 및 몰드 섹션(440이 둘 다 이동하는 시간대(time period)와, 맨드렐(460) 또는 몰드 섹션(440) 중 하나는 움직이지 않는 다른 시간대를 갖도록 구성될 수 있다.
도 12(b) 및 12(c)에 도시되어 있듯이, 맨드렐(460)이 시이트(402)를 캐비티(442) 내로 밀어내기 시작할 때, 공기 또는 다른 유체가 캐비티(442)로부터 채널(444)을 통해 연속해서 또는 간헐적으로 운송될 수 있다. 한 구체예에서, 맨드렐(460)은 캐비티(442)의 상당한 깊이까지 내려지고, 그로 인해 시이트(402)를 상기 캐비티(442)의 바닥을 한정하는 성형 표면(408)과 접촉하거나 또는 그와 거의 접촉하게 되도록 밀어낸다. 대안으로, 맨드렐(460)은 캐비티(442) 내로 약 중간 정도 내려질 수 있다. 다른 구체예에서, 맨드렐(460)은 캐비티(442) 내로 중간 보다 좀 더 또는 그보다 덜 내려진다. 예를 들어, 맨드렐(460)은 약 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, 99%, 또는 캐비티(442) 깊이의 그러한 퍼센티지를 포함하는 범위 이상으로 내려질 수 있다. 또 다른 구체예에서, 맨드 렐(460)은 약 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 3%, 1%, 또는 캐비티(442)의 깊이의 그러한 퍼센티지를 포함하는 범위 미만으로 내려질 수 있다. 또 다른 구체예에서, 맨드렐(460)은 실제로 캐비티(442) 내에 전혀 들어가지 않는다.
시이트(402)와의 접촉 후에 맨드렐(460)의 하강은 시이트를 연신하게 한다. 시이트(402)가 연신하는가의 여부 및/또는 그것이 연신하는 정도는 예를 들어, 가열 후 시이트(402)의 처짐, 캐비티(442)의 깊이, 맨드렐(460)이 내려지는 깊이, 맨드렐(460)의 치수, 시이트(402)의 물질 특성 및 다른 특징들 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 요소들에 좌우될 수 있다. 맨드렐(460)은 원하는 깊이까지 내려간 후, 캐비티(442)로부터 멀리 이동될 수 있다. 도 12(d)에 도시된 바와 같이, 채널(444)을 통해 캐비티로부터 공기를 제거함에 의해 생성된 진공 또는 흡인은 시이트(402)가 성형 표면(448) 쪽으로 나아가도록 할 수 있다. 논의된 바와 같이, 열형성된 시이트(402)는 상기 시이트(402)에 대하여 몰드 섹션(440)을 이동시킴으로써 캐비티(442)로부터 제거될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 제거는 하나 이상의 기계적인 분리 방법을 사용하는 것에 의해, 채널(444)을 통해 캐비티로 일정량의 공기를 배달하는 것에 의해 및/또는 임의의 다른 적절한 장치 및/또는 방법들을 이용하는 것에 의해 용이해질 수 있다.
도 13(a) 내지 13(e)는 맨드렐(46)을 포함하는 몰드 섹션(440)의 또 다른 구체예를 도시한다. 도시된 변형은 맨드렐(460)이 몰드 섹션(440)의 캐비티(442) 내로 내려지기 전에 및/또는 내려지는 동안의 예비-연신의 이용과 관계한다. 도 13(b)에서 보여지듯이, 공기 또는 다른 유체는 시이트(402)의 밑면으로 배달될 수 있고, 그로 인해 시이트는 위쪽으로 이동하거나 및/또는 연신될 수 있다. 도 13(b)에서, 연신된 시이트(402)는 전체적으로 종(bell) 형상을 갖는 것으로 보여진다. 그러나, 다른 구체예에서, 연신된 시이트(402)의 형상은 다양할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 시이트(402)는 돔 형상, 반구형상 및/또는 임의의 다른 형상으로 연신될 수 있다. 도 11(c)에 도시된 구체예와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 시이트(402)가 연신되는 정도는 상기 시이트(402)가 궁극적으로 접촉하게 되는 성형 표면(448)의 총 영역 및/또는 하나 이상의 다른 요소들 또는 고려사항들에 관련될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 공기 연신 공정(air stretching process)은 시이트(402)가 한 방향으로 연신하도록 하여 연신된 시이트(402)의 두께가 상기 시이트(402)의 일부 또는 모두에 걸쳐 실질적으로 균일하도록 한다. 도 11(b)를 보면, 시이트(402) 밑면으로 운송되는 일정량의 공기 또는 다른 유체는 하나 이상의 채널(444) 및/또는 몰드 섹션(440)과 클램핑 부재(404A, 404B, 406A, 406B) 사이에 존재하는 임의의 틈을 통해 운송될 수 있다. 바람직하게, 상기 기구(400E)는 시이트(402)의 온도, 시이트(402)를 연신하는데 사용되는 유체의 유속, 압력, 온도 및 다른 특성, 유체가 시이트(402)의 밑면으로 배달되는 동안의 시간대 및/또는 등등을 조절함으로써 시이트(402)에서의 연신을 조정하도록 구성된다.
도 13(c)를 보면, 맨드렐(460)이 연신된 시이트(402)와 접촉해서 상기 시이트를 캐비티(442) 쪽으로 밀어낼 수 있도록, 맨드렐(460)은 내려질 수 있고 및/또 는 몰드 섹션(440)은 올려질 수 있다. 맨드렐(460)은 시이트(402)를 캐비티(442) 내의 원하는 깊이까지 내린 후, 몰드 섹션(440)으로부터 멀리 이동될 수 있다. 도 13(d)에 도시된 바와 같이, 캐비티(442) 내에서의 진공의 적용은 시이트(402)가 몰드 섹션(440)의 하나 이상의 성형 표면(448)에 대하여 나아가게 하는 것을 도울 수 있다. 몰드, 맨드렐 및 예비-연신 단계의 이용과 관련하여 위에서 기술된 열형성 방법들은 "예비-연신 및 플러그 어시스트(plug assist)를 이용한 진공 열형성"으로 일컬을 수 있다. 이러한 열형성 방법, 및 다른 유사한 또는 비유사한 그것의 변형은 특히 길고 및/또는 좁은 형상을 갖는 물품을 제조하는데 도움이 될 수 있다. 다른 구체예와 관련하여 여기에서 기술된 바와 같이, 맨드렐(460)은 유리하게는 공기 또는 다른 유체를 운송하도록 구성된 통합된(integrated) 유체 채널을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 맨드렐(460)은 둘 이상의 독립적으로 움직이는 부분을 포함한다. 다른 구체예에서, 시이트(402)는 고르지 않게 가열되어 상기 시이트(402)의 하나 이상의 영역에서 연신성(stretchability) 및/또는 두께가 다양하다.
도 14(a) 내지 14(g)는 위에서 기술된 바와 같이, 예를 들어, 이중-단편(two-piece) 용기의 컵형상 부분과 같은 폴리머 제품을 생산하기 위한 열형성 기구(500)의 또 다른 구체예를 개략적으로 도시한다. 보여지듯이, 열형성 기구(500)는 캐비티(542)를 한정하는 성형 또는 형성 표면(548A, 548B)을 갖는 캐비티-유형 몰드 섹션(540)을 포함할 수 있다. 도 14(a)에서, 몰드 섹션(540)의 캐비티(542)는 전체적으로 원통 형상을 갖는다. 폴리머 시이트(402)는 성형 표면(548A, 548B) 을 따라 형성되기 때문에, 캐비티(540)의 형상을 취하며, 도시된 구체예는 특히 원통형의 컵-형상 물체를 열형성하는데 유용하다. 그러나, 캐비티(540)는 상이한 형상 및/또는 치수를 가질 수 있다. 예를 들어, 몰드 섹션(540)의 캐비티(542)는 정사각형, 직사각형, 다른 다각형, 타원형, 달갈형 또는 임의의 다른 적절한 형상을 가질 수 있다. 따라서, 캐비티(540)을 한정하는 하나 이상의 성형 표면(548A, 548B)의 구성은 형성된 제품의 원하는 형상에 따라 만들어질 수 있다(customized). 또한, 여기에서 좀 더 자세히 논의된 바와 같이, 캐비티(540)는 최종 열형성된 제품이 하기를 하나 이상 포함하도록 변형될 수 있다: 드래프트 각, 깊이에 의해 변하는 직경 또는 개구 크기, 커플링 구조, 다른 심미적인 또는 기능적인 특성, 둥글린 가장자리 및/또는 등등. 몇몇 구체예에서, 커플링 구조는 돌기, 융기, 플랜지, 만입, 리세스 및/또는 등등을 포함한다. 논의된 바와 같이, 그러한 커플링 구조는 클로저가 열형성된 컵을 밀봉, 커버 또는 캡(cap)하는데 맞물리도록 구성될 수 있다.
또한, 여기에서 개시된 이전의 구체예에서 논의된 바와 같이, 몰드 섹션(540)의 하나 이상의 부분은 여기에서 논의되고 정의된 바와 같은 고열 전달 물질을 포함할 수 있다. 그러한 물질의 사용은 시스템의 열 전달 특성을 향상시킬 수 있어서 열형성된 물품의 보다 나은 냉각 및 온도 조절을 가능하게 한다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 몰드 섹션(540)은 유리하게 하나 이상의 냉각 채널을 포함할 수 있는데, 상기 냉각 채널은 고열 전달 물질의 사용 대신에 또는 그에 더하여 냉각된 물 또는 임의의 다른 극저온 또는 비극저온 유체를 수용하도록 구성된 다.
도시된 캐비티 몰드 섹션(540)은 캐비티(542)와 유체 연결되도록 구성된 하나 이상의 채널을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 14(a)에서, 몰드 섹션(540)은 총 4개의 채널을 포함한다. 설명된 구체예에서, 2개의 채널(544A)은 캐비티(542)의 측면 성형 표면(548A)와 유체 연결되어 있는 반면, 다른 2개의 채널(544B)은 캐비티(542)의 바닥 성형 표면(548B)와 유체 연결되어 있다. 그러나, 다른 구체예에서, 몰드 섹션(540)은 여기에서 도시되고 기술된 것보다 더 많은 또는 더 적은 채널을 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 상기 채널들은 캐비티(542)의 임의의 부분과 유체 연결될 수 있다. 성형 표면(548A, 548B)의 형상에 관한 가능한 간섭을 최소화하기 위하여, 상기 채널들은 바람직하게 비교적 작은 개구를 포함한다. 또한, 상기 채널들은 바람직하게는 캐비티(542)의 성형 표면(548A, 548B)과 동일 평면에 있게 된다.
도 14(a)를 보면, 채널(544A, 544B)은 도시된 유압 배열에 의해서 서로 유체 연결된다. 보다 구체적으로, 상기 채널(544A, 544B)은, 도시된 바와 같이, 연속 구성에서 상기 채널(544A, 544B)로부터 연장하는 도관(582)을 연결하는 다기관 시스템(580)에 연결된다. 도 14(a)에서, 도관(582)은 유체를 다수의 방향으로부터 상기 채널(544A, 544B)로 향하게 하도록 구성된 단일 헤더 도관(single header conduit)(584)에 유체 연결된다. 또한, 이 단일 헤더 도관(584)은 유체를 채널(544A, 544B) 밖으로, 그리고 하나 이상의 다른 도관 내로 운송하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 유체는 라인(586)을 통해 유체 공급 장치(574)로부터 채 널(544A, 544B)로 향하게 될 수 있다. 또한, 유체는 유체 공급 장치(574)로부터 기원하는 유체 대신에 또는 그에 더하여, 라인(592)과 유체 연결된 상이한 공급 소스로부터 동일한 채널(544A, 544B)로 향하게 될 수 있다.
여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "유체 네트워크(fluid network)"는 광범위한 용어이고, 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한 없이, 다수의 파이프, 관, 도관, 다른 운송 라인, 밸브, 유체 배달 및 섹션 장치, 접합부(junctions), 피팅(fittings), 입구, 출구, 채널 등을 포함할 수 있다. 다양한 성분의 유체 네트워크는 서로 또는 시스템의 하나 이상의 다른 성분과 직접적으로 또는 간접적으로 유체 연결될 수 있다. 용어 "유체 네트워크" 및 "유압 네트워크(hydraulic network)"는 여기에서 상호교환적으로 사용된다.
도 14(a)에 도시된 바와 같이, 라인(584)은 라인(586), 라인(588) 및/또는 라인(592)과 유체 연결되어 위치할 수 있는데, 이는 채널(544A, 544B)을 통한 원하는 유체 스킴(flow scheme)에 의존한다. 몇몇 구체예에서, 도시된 열형성 기구(500)는 라인(586)에 압축된 공기 또는 다른 유체를 공급하도록 구성될 수 있는 유체 공급 장치(574)를 포함한다. 유체 공급 장치는 공기 압축기 또는 유체에 양의 압력을 줄 수 있는 유사한 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기구(500)는 또한 상기 기구 쪽으로 공기 또는 다른 유체를 끌어당기도록 구성된 유체 흡인 장치(fluid suction device)(572)를 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 유체의 제거는 상기 유체가 제거된 위치로부터 적어도 부분적인 진공을 생성할 수 있다. 유체 흡인 장치는 다이아프램 펌프(diaphragm pump), 용적식 펌프(positive displacement pump) 및/또는 임의의 다른 기계적, 전기적 또는 기압(pneumatic) 장치를 포함할 수 있다.
계속해서 도 14(a)를 보면, 시스템을 통하여 유체 흐름을 보다 잘 조절하기 위해, 유체 공급 장치(574) 및 유체 흡인 장치(572) 둘 다의 각 측면 상에 밸브(594A, 594B, 594C, 594D)가 제공될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 밸브(594A, 594B, 594C, 594D)는 하류 및/또는 상류 흐름 및/또는 채널(544A, 544B) 및 임의의 다른 유압 채널 또는 상호 연결된 유체 네트워크의 라인을 통해 운송되는 유체의 압력을 조절하기 위해 조정할 수 있다. 여기에서 좀 더 자세히 기술된 바와 같이, 유체 네트워크의 하나 이상의 라인은 또한, 예를 들어 맨드렐(560) 내의 채널(568)과 같은, 열형성 기구(500)의 다른 부분에 위치한 도관 또는 라인에 연결될 수 있다. 또한, 유체 네트워크는 주위 공기(ambient air)와 유체 연결된 유체 네트워크의 전부 또는 부분에 위치할 수 있는 하나 이상의 벤트 라인(vent line)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 14(a)에서, 라인(592)은 밸브(594E)가 열릴 때 주위 공기와 유체 연결될 수 있다. 열형성 기구는 여기에서 기술된 구체예보다 더 많이 또는 덜 복잡한 유체 네트워크를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 단일 유체 네트워크는 2개 이상의 유체 공급 장치 및/또는 유체 흡인 장치를 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 유체 네트워크는 더 많은 또는 더 적은 밸브, 라인, 채널, 피팅, 상호연결 및/또는 등등을 포함할 수 있다.
계속해서 도 14(a)를 보면, 도시된 열형성 기구(500)는 한 세트의 상부 클램핑 부재(504A, 504B)와 한 세트의 하부 클램핑 부재(506A, 506B) 사이에 폴리머 시 이트(502)를 수용하도록 구성될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기의 클램핑 부재들은 열형성 기구(500)의 정상적인 작동(operation) 동안 인접한 클램핑 부재들 사이의 집어진 부분이 적절히 유지되도록 시이트(502) 상에 최소한의 집는 힘(pinching force)을 가한다. 몇몇 구체예에서, 한 세트의 상부 클램핑 부재(504A, 504B) 또는 한 세트의 하부 클램핑 부재(506A, 506B)는 열형성 기구(500)의 다른 부분 또는 지지 구조(support structure)로 혼입될 수 있다. 도시된 구체예에서, 시이트(502)의 중앙 부분은 열형성 과정에 대한 준비에서 몰드 섹션(540)의 캐비티(542) 상에 위치된다. 도시된 바와 같이, 하부 클래핑 부재(506A, 508A)는 시이트(502)가 몰드 섹션(540)과 접촉하거나 또는 그에 매우 근접하도록 몰드 섹션(540)의 최상부 표면과 실질적으로 동일 평면에 존재한다. 대안으로, 몰드 섹션(540)에 대한 시이트(502)의 수직 위치는 변할 수 있어서 상기 시이트(502)와 캐비티(542)의 최상부 간의 거리는 도 14(a)에 설명된 것보다 더 길거나 또는 더 짧다.
몇몇 구체예에서, 시이트에 열형성에 필요한 신축성을 제공하기 위하여, 상기 시이트(502)는 가열되거나 또는 다르게는 연화된다. 다른 구체예와 관련하여 여기에서 논의된 바와 같이, 시이트(502)는 도 14(a)에 도시된 위치에 놓여지기 전에, 놓여지는 동안 및/또는 놓여진 후에 가열될 수 있다. 따라서, 하나 이상의 히터가 상기 시이트(502)를 원하는 온도로 가열하기 위해 필요할 수 있다.
열형성 기구(500)는 또한, 전체적으로 캐비티(542)를 향한 방향으로, 시이트(502)에 힘을 가하도록 구성된 맨드렐(560)을 포함할 수 있다. 아래에서 좀 더 자세히 논의되는 바와 같이, 맨드렐(56)은 또한 몰드 섹션(540)으로부터 열형성된 시이트(502)를 제거하는데 사용될 수 있다. 도 14(a)에서, 맨드렐(560)은 외부 케이싱(outer casing)(562)과 내부 맨드렐 로드(564)를 포함한다. 보여지듯이, 외부 케이싱(562)은 열형성 기구(500)의 유체 네트워크와 유체 연결된 채널(568)을 포함할 수 있다. 따라서, 공기 및/또는 다른 유체는 채널(568)로 및 채널로부터 배달될 수 있는데, 이는 유체 네트워크가 어떻게 작동되는가에 의존한다. 맨드렐(56)이 외부 케이싱(562) 및/또는 맨드렐 로드(564) 내에 위치한 추가의 채널을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
또한, 외부 케이싱(562)은 채널(568)과 유체 연결된 환형 홈을 포함할 수 있다. 설명된 구체예에서, 외부 케이싱(562)은 전체적으로 직사각형의 횡단면 형상을 가지며 상기 외부 케이싱(562)의 바닥 부분 근처에 위치하는 단일의 환형 홈(566)만을 포함한다. 또한, 환형 홈(566)은 외부 케이싱(562)의 전체 주변부(peimeter) 주위에 배치된다. 그러나, 다른 구체예에서, 상기 홈(566)은 다른 횡단면 크기 및/또는 형상을 가질 수 있고, 외부 케이싱(562)의 다른 부분에 위치할 수 있다. 또한, 둘 이상의 환형 홈이 단일의 외부 케이싱(562)에 포함될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 외부 케이싱(562)은 화살표(561)에 의해 표시된 방향으로 몰드 섹션의 캐비티(542)를 향하여 선택적으로 이동할 수 있다.
연속해서 도 14(a)를 보면, 맨드렐 로드(564)의 유도 표면(565)의 형상은 그것이 접촉하는 시이트(502)를 찢거나, 펑크내거나 및/또는 다르게는 손상시킬 위험을 감소시키도록 및/또는 그러한 것을 회피하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 맨 드렐 로드(564)의 유도 표면(565)은 둥글린형, 커베이트형, 타원형, 달걀형, 다각형, 다면체, 원추형, 절두-원추형, 절두-구형 또는 임의의 다른 형상일 수 있다. 맨드렐(560)의 외부 케이싱(562)과 같이, 맨드렐 로드(564)는 화살표(561)에 의해 표시된 방향으로 세로로 제거될 수 있다. 다른 구체예에서, 몰드 섹션(540)은 몰드 섹션 쪽으로 이동하는 맨드렐(560) 대신에 또는 그에 더하여, 맨드렐(560) 쪽으로 이동하도록 구성될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 맨드렐 로드(564)는 인접한 외부 케이싱(562)에 대하여 그리고 그와는 독립적으로 이동될 수 있다. 이로 인해 맨드렐 로드(564)는 외부 케이싱(562)이 정지된 위치에 남아있는 동안 캐비티(542) 내로 내려진다.
몇몇 구체예에서, 시이트(502)를 열형성하기 위한 초기 단계는 맨드렐-보조 연신 단계(mandrel-assisted stretching phase)를 포함한다. 도 14(b)에서, 맨드렐 로드(564)가 몰드 섹션(540) 쪽으로 내려질 때, 맨드렐 로드(564)의 유도 표면(565)은 시이트(502)의 중앙 부분을 밀어서 상기 시이트가 몰드 섹션(540)의 캐비티(542) 내로 나아가게 한다. 도시된 바와 같이, 맨드렐(560)의 외부 케이싱(562)은 맨드렐 로드(564)가 캐비티(542) 내로 내려질 때 상기 맨드렐 로드(564)에 대하여 정지한 상태로 남아있을 수 있다. 대안으로, 하나 이상의 예비-연신 단계가 도 14(b)에 설명된 맨드렐-보조 연신 단계보다 먼저 수행될 수 있다.
시이트(502)를 예비-연신하는 한 구체예가 도 14(c)에 도시된다. 맨드렐 로드(564)가 캐비티(542) 쪽으로 내려지기 전에, 공기 또는 다른 유체가 하나 이상의 채널(544A, 544B)을 통해 캐비티(542) 내로 배달된다. 결과적으로, 캐비티(542) 내의 압력은 증가되고, 시이트(502)는 전체적으로 몰드 섹션(540)의 성형 표면(548A, 548B)으로부터 떨어진 쪽으로 연신될 수 있다. 시이트(502)가 연신되는 정도는, 예를 들어, 시이트 물질, 시이트 온도, 시이트 두께 및 다른 치수, 다른 시이트 특성, 캐비티(542) 내로의 유체의 유속 및 그 결과 얻어진 캐비티 압력의 증가, 예비-연신 단계의 시간(time duration), 몰드 섹션(540) 및 캐비티(542)의 치수, 시이트(502)의 클램프된 부분 사이의 간격 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 요소에 의존할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 예비-연신의 양은 원하는 범위 내에서 유지되도록 주의깊게 모니터링되고 조절된다.
도 14(c)를 보면, 예비-연신을 위한 캐비티(542) 내로의 유체의 배달은 밸브(594B)가 열린 채로 유지되고, 밸브(594A, 594D 및 594E)가 닫힌 채로 유지되는 것을 필요로 한다. 따라서 유체 공급 장치(574)에 의해 발생된 유체는 라인(586 및 584)을 통해 운송될 수 있고, 다기관 시스템(580)에 의해 다양한 채널(544A, 544B) 내로 분배될 수 있다. 열형성 과정이 예비-연신 단계를 포함하는 경우에는, 맨드렐 로드(564)의 하강이 뒤따를 수 있다. 캐비티(542) 내로의 유체의 배달은 맨드렐 로드(564)가 시이트(502) 쪽으로 내려가기 시작하면 계속되거나 또는 중지될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 맨드렐 로드(564)는 예비-연신된 시이트(502)를 전체적으로 몰드 섹션의 캐비티(542)를 향하여 상기 맨드렐 로드(564)의 움직임과 반대 방향으로 향하게 한다. 그러나, 그러한 구체예에서, 시이트(502)는 초기에 연신되기 때문에, 맨드렐 로드(564)에 의해 야기되는 연신은 제거되거나 감소될 수 있다. 전형적으로, 여기에서 기술된 것과 같은 예비-연신 공정들은, 가열된 시이 트의 다양한 부분들이 보다 균일하게 연신하도록 할 수 있다. 따라서, 시이트(502)의 예비-연신은 유리하게 성형된 제품에서 보다 균일한 두께 분포를 제공할 수 있다.
맨드렐 로드(564)가 캐비티(542)에 대해 원하는 위치에 도달되면, 성형 표면(548A, 548B)과 시이트(502) 사이에 남아있는 공기 또는 다른 유체는 하나 이상의 몰드 섹션 채널(544A, 544B)을 통해 제거될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 이러한 유체의 제거는 진공을 생성할 수 있고, 그것에 의하여 시이트(502)는 몰드 섹션(540)의 성형 표면(548A, 548B) 쪽으로 나아가게 된다. 몇몇 구체예에 따르면, 캐비티(542) 내에 진공을 생성하기 위해서, 유체 흡인 장치(572)는 활성화되고, 밸브(594A)는 열리게 되며, 그리고 밸브(594B, 594C 및 594E)는 닫히게 된다. 도 14(d)에 설명된 바와 같이, 그 결과 얻어지는 시이트(502)와 성형 표면(548A, 548B) 사이의 압력의 감소로 인해, 시이트(502)는 성형 표면(548A, 548B)에 의해 한정되는 캐비티(542)의 형상에 합치할 때까지 연신되거나 및/또는 새로이 순응될 수 있다(re-orient). 일단 시이트(502)가 충분한 온도로 냉각되면, 보다 단단해질 수 있어서, 그 열형성된 형상을 유지할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 여기에서 논의된 몰드 섹션의 하나 이상의 표면 또는 다른 부분 및/또는 맨드렐 부분은 고열 전달 물질을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 고열 전달 물질은 철의 열전도도(thermal conductivity) 보다 더 큰 열전도도를 갖는다. 다른 구체예에서, 여기에서 논의되고 도시된 몰드 섹션은, 하나 이상의 온도 조절 채널을 포함하는데, 이를 통해 냉각, 가열 또는 다른 유형의 유체가 몰드 섹션 및 성형되는 물품의 온도 조절을 원하는 수준으로 제공하기 위해 운송될 수 있다. 그러한 온도 조절 채널은 고열 전달 물질의 사용 대신에 또는 그에 더하여 포함될 수 있다. 결과적으로, 몰드 섹션 및 열형성된 물품(예컨대, 컵 등)은 유리하게 더 빠른 속도로 냉각될 수 있다.
여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "고열 전달 물질(high heat transfer material)"은 광범위한 용어이고, 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한 없이, 낮은 범위, 중간 범위, 및 높은 범위의 고열 전달 물질을 포함할 수 있다. 낮은 범위의 고열 전달 물질은 철 보다 큰 열전도도를 갖는 물질이다. 예를 들어, 낮은 범위의 고열 전달 물질은 철과 그것의 합금보다 우수한 열전도율(heat conductivity)을 가질 수 있다. 높은 범위의 고열 전달 물질은 중간 범위의 몰질 보다 큰 열전도도를 갖는다. 예를 들어, 구리 및 그 합금을 대부분 또는 전부 포함하는 물질은 높은 범위의 고열 전달 물질일 수 있다. 중간 범위의 고열 전달 물질은 낮은 범위의 고열 전달 물질 보다 더 크고, 높은 범위의 고열 전달 물질보다 더 작은 열전도도를 갖는다. 예를 들어, AMPCOLOY® 합금, 구리 및 베릴륨을 포함하는 합금 및/또는 등등은 중간 범위의 고열 전달 물질일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 고열 전달 물질은 순수한 물질(예: 순수한 구리) 또는 합금(예: 구리 합금)일 수 있다. 유리하게, 고열 전달 물질은 신속하게 열을 전달하여 주기 시간을 감소시키고 생산 산출량을 증가시킨다. 예를 들어, 상온에서 고열 전달 물질은 약 100 W/(mK), 140 W/(mK), 160 W/(mK), 200 W/(mK), 250 W/(mK), 300 W/(mK), 350 W/(mK) 및 그러한 열전도도를 포함하는 범위 이상의 열전도도를 가질 수 있다. 몇몇 구현에에서, 고 열 전달 물질은 철보다 1.5배, 2배, 3배, 4배, 또는 5배의 열전도도를 갖는다.
몇몇 구체예에서, 맨드렐-보조 연신 단계 동안, 맨드렐 로드(564)는 도 14(b) 및 14(d)에 도시된 것보다 더 높은 또는 더 낮은 깊이로 내려진다. 또한, 맨드렐 로드(564)는 유체 흡인 장치(572)의 작동 전에 또는 작동 동안 캐비티(542) 내에 남아있거나 또는 철수될 수 있다. 또한, 맨드렐 로드(564)의 직경 및/또는 다른 치수는 이용되는 구체적인 열형성 과정에 따라 다양할 수 있다.
시이트(502)는 열형성되고 충분히 냉각되면, 몰드 섹션(540)의 캐비티(542)로부터 제거될 수 있다. 도 14(e) 내지 14(g)는 열형성 기구(500)로부터 열형성된 제품을 분리하는 한 구체예를 도시한다. 도 14(e)에 도시된 바와 같이, 또한 외부 케이싱(562)이 특정 깊이에 도달할 때까지 캐비티(542) 내로 내려갈 수 있다. 한 구체예에서, 외부 케이싱(562)은 그것의 바닥 표면이 맨드렐 로드(564)의 유도 표면(565)과 동일 평면에 있을 때까지 내려진다. 열형성 시이트(502)에 대한 임의의 장애 또는 다른 간섭을 회피하기 위해서, 외부 케이싱(562)은 바람직하게 열형성된 시이트(502)의 내부 직경보다 약간 작은 외부 직경을 가질 수 있다. 따라서, 외부 케이싱(562)은 새로이 형성된 제품을 손상시키는 일 없이 캐비티(542) 내로 내려질 수 있다. 이 시점에서, 밸브(594C)가 열려질 수 있는 동안 밸브(594A 및 594D)는 닫혀질 수 있다(도 14(a) 및 14(c)). 유체 흡인 장치(572)가 활성화되면, 열형성된 시이트(5020)와 외부 케이싱(562) 사이에 존재하는 일정량의 유체는 환형 홈(566)을 통해, 그리고 맨드렐 채널(568) 및 라인(590 및 588) 내로 흘러갈 수 있다(channeled). 결과적으로, 몇몇 구체예에서, 환형 홈(566)에 진공이 생성되고, 그로 인해 열형성된 시이트(502)는 외부 케이싱(562) 쪽으로 잡아당겨지게 된다.
환형 홈(566)에서 진공을 생성하는 것에 더하여 또는 그것 대신에, 유체 공급 장치(574)(도 14(a))가 일정량의 공기 또는 다른 유체를 몰드 섹션 채널(544A, 544B)을 통해 성형 표면(584A, 584B)과 열형성된 시이트(502) 사이의 하부 몰드 점착력(lower mold adhesion) 또는 다른 힘에 배달하도록 구성될 수 있다. 그렇게 하기 위해서, 유체 공급 장치(574)는 활성화될 수 있고, 밸브(594B)는 열려질 수 있으며, 밸브(594A, 594D 및 594E)는 닫혀질 수 있다. 대안으로, 시이트(502)와 캐비티(542)의 벽 사이의 부착력은 채널(544A, 544B)을 주위 공기와 유체 연결되게 위치시킴으로써 감소될 수 있다. 예를 들어, 도 14(a)에서, 밸브(594A 및 594B)는 닫혀질 수 있고, 밸브(594E)는 열려질 수 있다. 따라서, 라인(592)이 대기로의 배출구가 되는(vent) 몇몇 구체예에서, 라인(584), 다기관 시스템(580) 및 몰드 섹션 채널(544A, 544B)은 주위 공기와 유체 연결되게 놓여진다.
몇몇 구체예에서, 환형 홈(566)에서의 진공의 생성은 위에서 기술된 바와 같이 성형 표면(548A, 548B)으로의 유체의 배달 (또는 대기로의 배출(venting))과 함께 사용될 수 있다. 다른 구체예에서, 환형 홈(566)에서 발생된 진공력(vacuum force)은 단독으로도 열형성된 시이트(502)를 외부 케이싱(562)으로 잡아당기는데 충분할 수 있다. 이어지는 정밀한 이형 단계는, 예를 들어, 성형 표면과 열형성된 제품 간의 점착력, 외부 케이싱에 발생된 진공력, 열형성된 제품의 직경, 높이, 두께 및 다른 치수, 시이트를 제조하는데 사용되는 물질(들)의 특성 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 요소를 고려하면서 구체적인 적용에 따라 수행될 수 있 다(customize).
도 14(f)를 보면, 열형성된 시이트(502)가 외부 케이싱(562)의 표면 상으로 당겨진 후에, 외부 케이싱(562) 및 맨드렐 로드(564)를 포함하는 전체 맨드렐(560)이 몰드 섹션(540)의 캐비티(542)로부터 제거될 수 있다. 맨드렐이 들어올려지기 전에, 열형성 공정 동안 시이트의 외부 가장자리를 누르고 있던 클램핑 부재는 시이트(502)를 해제하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 맨드렐(560)은 최소한의 높이로 들어올려지고, 그 결과 열형성된 시이트(502)의 바닥은 몰드 섹션(540)의 모든 부분으로부터 완전히 떨어진다.
열형성된 시이트(502)를 외부 케이싱(562)으로부터 분리하기 위해, 맨드렐 로드(564)가 도 14(g)에 도시된 바와 같이 내려질 수 있다. 설명된 구체예에서, 맨드렐 로드(564)의 유도 표면(565)은 열형성된 시이트(502)의 바닥과 접촉하여 상기 시이트가 외부 케이싱(562)으로부터 떨어지도록 한다. 결과적으로, 열형성된 시이트(502)의 내부 표면은 외부 케이싱(562)의 외부 표면을 따라 미끄러지고, 결국에는 맨드렐(560)로부터 제거된다. 외부 케이싱(562)으로부터 시이트를 분리하기 전에, 분리하는 동안 및/또는 분리한 후에, 열형성된 제품(예컨대, 컵, 캡, 다른 용기 등)은 추가의 공정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 열형성된 시이트(402)의 부분은 장식되고, 형상화되고, 다른 부분(예를 들어, 클로저)에 부착되고 및/또는 다르게는 변형될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 열형성된 시이트는 장식되고, 음료 또는 다른 식료품으로 채워지고, 상응하는 클로저 부재가 그에 달아지고, 및/또는 밀봉된다.
또한, 맨드렐(560)로부터 열형성된 시이트(502)를 제거하는 것은 환형 홈(566)을 통해 일정량의 공기 또는 다른 유체를 투여함으로써 용이해질 수 있다. 일정량의 공기 또는 다른 유체가 외부 케이싱(562) 및 열형성된 시이트(502) 사이의 경계면(interface)에 배달되면, 그것은 맨드렐(560)로부터 열형성된 시이트(502)를 분리하는 것을 도울 수 있다. 공기 또는 다른 유체를 환형 홈(566)에 배달하기 위해, 유체 공급 장치(574)가 활성화될 수 있고, 유체 흡인 장치(572)가 비활성화될 수 있다. 또한, 밸브(594D)가 열려질 수 있고, 밸브(594B 및 594C)가 닫혀질 수 있다. 따라서, 도시된 구체예에서, 유체는 하나 이상의 유체 공급 장치(574)로부터 라인(586 및 590)을 통해 맨드렐 채널(568)로 전달된다. 충분한 유체 흐름이 환형 홈(566)에 제공되면, 열형성된 제품은 맨드렐(560)로부터 배출될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 맨드렐 로드(564)의 작용과 환형 홈(566)으로의 유체의 배달은 둘 다 맨드렐(560)로부터 열형성된 제품을 제거하는데 사용된다. 이로 인해 맨드렐(560)로부터 열형성된 시이트를 제거하는 것이 보다 잘 조절될 수 있다. 그러나, 다른 구체예에서, 오직 맨드렐 로드(564)의 작용만을 이용하여 또는 환형 홈(566)으로의 유체의 배달만을 이용하여 맨드렐(560)로부터 열형성된 제품을 제거할 수 있음이 이해될 것이다.
도 15는 몰드 섹션(640A)의 또 다른 구체예를 도시한다. 설명된 배열에서, 캐비티(642A)를 한정하는 측면 성형 표면(side molding surfaces)(648A)은 돌기 부재(670A)를 포함한다. 돌기 부재(670A)는 환형일 수 있어서, 캐비티(642A)의 전체 주변부 주위에서 연장한다. 대안으로, 돌기 부재(670A)는 캐비티 내로 간헐적으로 만 연장하도록 구성될 수 있다. 또한, 다른 구체예에서, 둘 이상의 돌기 부재(670A)가 단일의 몰드 캐비티(642A) 내에 포함될 수 있다. 도 15에 도시된 돌기 부재(670A)는 전체적으로 반원 형상을 갖는다. 그러나, 그러한 돌기 부재가 예를 들어, 정사각형, 다각형, 달걀형, 타원형, 삼각형, 다면체, 절두-원추형, 절두-구형 등과 같은 임의의 다른 형상을 가질 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 하나 이상의 돌기 부재(670A)가 여기에서 도시되고 논의된 것 보다 더 작거나 또는 더 클 수 있고, 및/또는 더 높거나 및/또는 더 낮은 캐비티 높이에서 위치할 수 있다.
몇몇 구체예에서, 도 15에 도시된 돌기 부재는 열형성된 제품 내에 원주방향 노치(circumferential notch), 리세스, 만입 및/또는 다른 커플링 구조를 생성하는데 사용될 수 있다. 논의된 바와 같이, 그러한 커플링 구조는 또 다른 부재 또는 부분(예를 들어, 클로저 부재)이 맞물리거나 및/또는 부착될 수 있는 경계면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이, 열형성된 컵은 상응하는 클로저 부재(예를 들어, 캡, 뚜껑 등)를 허용하도록 구성된 특정한 커플링 구조와 함께 제조될 수 있다.
도 16은 도 15에서 설명된 몰드 섹션(640A)과 유사한 몰드 섹션(640B)의 또 다른 구체예이다. 그러나, 돌기 부재를 갖는 대신에, 도 16에 도시된 측면 성형 표면(648C)은 리세스 부분(recessed portion)(670B)을 포함한다. 리세스 부분(670B)은 유리하게 열형성된 제품의 일부 상에 플랜지 또는 다른 포지티브한 커플링 구조를 형성할 수 있다(미도시). 도 15에 관하여 논의된 바와 같이, 그러한 커플링 구조는 열형성된 제품(예를 들어, 컵, 캔 등)에 클로저 부재 또는 다른 부 재를 맞물리게 하거나 및/또는 부착하는데 사용될 수 있다. 커플링 구조는 임의의 형상, 크기, 치수, 방위, 소재(location), 간격, 위치(position) 및/또는 다른 특성이나 특징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 커플링 구조는 하나 이상의 하기를 포함할 수 있다: 융기, 탭, 만입, 플랜지, 혹(bump) 및/또는 등등. 또한, 커플링 구조는 도 16의 구체예에 도시된 것 보다 더 크거나 더 작을 수 있고, 및/또는 그와 상이한 방위 및 위치를 포함할 수 있다.
도 17(a)를 보면, 도 15에서 설명된 것과 유사한 몰드 섹션이, 열형성된 제품의 상부 부분을 따라 원주방향 노치(772) 또는 다른 유사한 포지티브 또는 네거티브한 형태를 갖는 컵-형상의 열형성 제품을 생성하는데 사용될 수 있다. 여기에서 논의된 바와 같이, 그러한 커플링 구조(772)는 열형성된 제품(예를 들어, 컵, 캔, 다른 용기 등)과 클로저 부재 또는 다른 물품 사이에 부착 경계면을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 도시된 구체예에서, 그 위에 열형성된 제품이 위치되는 맨드렐(760)은 그 수직 길이(vertical length)를 따라 다양한 직경을 갖는다. 보다 구체적으로, 맨드렐(760)의 하부 부분(782)의 외부 직경은 상부 부분(784)의 외부 직경보다 크다. 특정 구체예에서, 하부 부분(782)의 외부 직경은 열형성된 시이트(702)의 내부 직경(inner diameter)보다 약간만 작다. 그러나, 다른 배열에서, 맨드렐(760)을 따르는 외부 직경에서의 차이는 여기에서 예시되고 논의된 것보다 더 크거나, 더 작거나 및/또는 다르게는 상이할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 맨드렐(760)의 상부 부분의 외부 직경은 맨드렐(760)의 하부 부분의 외부 직경보다 클 수 있다.
도 17(a)를 보면, 외부 케이싱(762)의 바닥은 채널(768)과 유체연결된 환형홈(766)을 포함할 수 있다. 도 14(a) 내지 14(g)와 관련하여 위에서 논의된 채널(568)과 유사하게, 상기 채널(768)은 외부 케이싱(762)의 본체 내에 놓여질 수 있고 및/또는 기구의 유체 네트워크와 유체 연결될 수 있다. 따라서, 공기 또는 다른 유체는 유체 공급 또는 유체 흡인 장치를 이용하여 환형홈(766)으로 또는 그로부터 배달될 수 있다. 환형홈(766)이 유체 흡인 장치와 연결되어 있으면, 맨드렐(760)의 바닥과 열형성된 시이트(702)의 바닥 사이에 진공이 발생될 수 있다. 여기의 다른 구체예에서 기술된 바와 같이, 이것은 맨드렐이 몰드 섹션 캐비티로부터 열형성된 시이트(702)를 들어올리는 것을 가능하게 한다.
[0167] 도 17(a)에 도시된 바와 같이, 맨드렐의 다양한 외부 직경에 의해 생성되는 치수의 차이(예를 들어, 하부 부분(782)과 상부 부분(784) 사이, 맨드렐(760)의 임의의 다른 수직 위치를 따르는, 등)는 외부 케이싱(762)의 외부 표면과 열형성된 시이트(702) 사이에 원주방향 틈(circumferential gap)(786)을 생성할 수 있다. 설명된 구체예에서, 환형 홈(766)은 맨드렐(760)의 바닥에 또는 바닥 근처에 위치하기 때문에, 그러한 원주방향의 틈(786)은, 제거 공정 동안 원주방향 노치(772)가 그 최초 위치로부터 방향이 바뀔 때 열형성된 제품의 옆벽(lateral wall)이 측면 방향으로 탄력적으로 이동할 수 있게 한다.
도 17(b)는 맨드렐(760)로부터 열형성된 시이트(702)의 제거를 도시한다. 몇몇 구체예에서, 열형성된 시이트(702)는 환형홈(766)으로의 유체의 배달에 의해 생성된 방출력(ejection force)를 이용하여 맨드렐로부터 제거된다. 그러나, 도시 된 바와 같이, 열형성된 시이트(702)의 제거는 또한 유체 방출력 대신에 또는 그에 더하여, 화살표(761)에 의해 표시된 방향으로 인접한 외부 케이싱(762)에 대하여 맨드렐 로드(764)를 이동시킴으로써 수행될 수 있다.
도 18(a)는 병-형상 컵 또는 용기 및/또는 다른 유사한 물체를 생산하도록 구성된 열형성 기구(800)를 도시한다. 몰드 섹션(840)은 2개의 상이한 직경을 갖는 내부 캐비티를 포함한다. 설명된 구체예에서, 상기 캐비티는 상부 캐비티 부분(842A) 및 하부 캐비티 부분(842B)을 포함한다. 보여지듯이, 상부 캐비티 부분(842A)의 직경은 하부 캐비티 부분(842B)의 직경보다 더 크다. 그러나, 대안으로, 몰드 섹션 캐비티는 다양한 직경의 추가적인(예를 들어, 3개, 4개, 5개 또는 그 이상의) 캐비티 부분을 포함할 수 있다. 또한, 캐비티 부분은 여기에서 도시된 것과 상이한 크기, 형상, 소재, 간격 및/또는 방위를 가질 수 있다. 예를 들어, 더 작은 직경을 갖는 캐비티 부분은 더 큰 직경을 갖는 캐비티 부분 상에 포함될 수 있다. 도 18(a)에서, 하부 캐비티 부분(842B)은 병목, 바닥 표면 및/또는 열형성된 제품의 인접부와 상이한 직경을 갖는 임의의 다른 특성을 형성하는데 사용될 수 있다.
도 18(a) 내지 18(c)에 설명된 열형성 기구(800)는 위에서 기술되고 도시된 다른 장치 및 시스템과 전체적으로 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 예를 들어, 적절히 가열된 또는 다르게는 연화된 폴리머 시이트(802)가 몰드 섹션(840) 위에 위치된 후에, 맨드렐(860)의 맨드렐 로드(864)는 인접한 외부 케이싱(862)에 대하여 이동할 수 있다. 따라서, 몇몇 구체예에서, 멘드렐 로드(864)는 시이트(802)와 접촉하여 상기 시이트가 몰드 섹션(840)의 캐비티 내로 나아가게 한다. 맨드렐 로드(864)는 그것의 직경이 도달하려고 하는 캐비티부의 직경보다 충분히 작은 한, 임의의 캐비티 깊이까지 내려질 수 있다. 예를 들어, 도 18(a) 내지 18(c)에 도시된 구체예에서, 맨드렐 로드(864)는 두 캐비티부(842A, 842B) 모두의 안으로 내려질 수 있다. 그러나, 몰드 섹션의 다른 구체예는 너무 폭이 좁아서 그것이 접촉하는 시이트(802)와 함께 맨드렐 로드(864)를 수용할 수 없는 캐비티 부분을 포함할 수 있다.
도 18(b)를 보면, 캐비티 부분(842A, 842B) 밖으로 당겨지는 공기 또는 다른 유체에 의해 생성된 진공은 시이트(802)가 캐비티 부분(842A, 842B)의 상응하는 성형 표면에 대하여 나아가게 하는 것을 도울 수 있다. 열형성된 시이트(802)가 적절히 냉각된 후에, 맨드렐(860)의 외부 케이싱(862)은 몰드 섹션(840) 내로 내려질 수 있다. 논의된 바와 같이, 몰드 섹션(840)의 하나 이상의 부분 및/또는 맨드렐(860)은 유리하게는 고열 전달 물질(예를 들어, 구리, 구리 합금, 베릴륨, AMPCOLOY® 합금 등)을 포함할 수 있다. 고열 전달 물질의 사용 대신에 또는 그에 더하여, 몰드 섹션은 열전달 목적을 위해 냉각수 또는 다른 유체가 그를 통해 운송될 수 있는 하나 이상의 냉각 채널을 포함할 수 있다.
도 18(c)에 도시된 바와 같이, 외부 케이싱(862)은 상부 캐비티 부분(842A)의 바닥까지만 내려갈 수 있는데, 이는 그것의 직경이 하부 캐비티 부분(842B)에 비해 너무 크기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 외부 케이싱(862)의 환형홈(866)에 발생된 진공은 열형성된 시이트(802)가 맨드렐(860) 상에 당겨지는 것을 도울 수 있고, 그 결과 상기 시이트는 몰드 섹션(840)으로부터 제거될 수 있다. 열형성된 시이트(802)가 여기에서 기술된 하나 이상의 장치 및/또는 방법을 이용하여 맨드렐로부터 제거될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 다른 구체예에서, 몰드 섹션(840)은 스플릿 몰드(split mold) 설계를 포함할 수 있는데, 이는 보다 복잡한 형상의 제조를 가능하게 한다. 예를 들어, 몰드 섹션(840)은 서로로부터 멀리 이동하도록 구성된 둘 이상의 분리된 부분에 의해 형성될 수 있다. 그러한 특성은 나사, 플랜지, 돌출부, 커플링 구조, 심미적인 또는 장식적인 요소 및/또는 다르게는 제거를 어렵게 또는 불가능하게 만들 수 있는 다른 특성을 포함하는 열형성된 물품의 제거를 가능하게 한다.
열형성 기구(900)의 또 다른 구체예가 도 19에 도시되어 있다. 보여지듯이, 맨드렐(960)은 외부 케이싱(962)과 2개의 내부 맨드렐 로드(964A, 964B)를 포함할 수 있다. 안쪽의 맨드렐 로드(964B)는 바깥쪽의 맨드렐 로드(964A) 내부에 같은 중심을 갖도록 위치되는데, 바깥쪽 맨드렐 로드(964A)와 외부 케이싱(962) 모두에 대하여 또한 둘 모두로부터 독립적으로 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 도시된 구체예에서 보여지는 것과 같이, 바깥쪽 맨드렐 로드(964A)는 안쪽 맨드렐 로드(964B) 및 외부 케이싱(962) 둘 다에 대하여 독립적으로 이동하도록 구성될 수 있다. 그러한 설계는 유리하게 맨드렐(960)이 시이트(902)를 몰드 섹션 캐비티의 더 깊은 부분으로 나아갈 수 있게끔 하는데, 이는 그렇지 않으면 불가능할 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 안쪽 멘드렐 로드(964B)는 하강시 더 깊고 더 폭이 좁은 캐비티 부분에 도달하도록 구성될 수 있다. 그러나, 비교적 작은 직경 및/또는 유도 표면을 갖는 맨드렐 로드를 사용하는 경우에는, 상기 맨드렐 로드(964B)가 열형성되고 있는 시이트(902)를 펑크내거나, 찢거나, 분열시키거나(core) 및/또는 다르게는 손상시킬 가능성이 높기 때문에, 주의를 해야함이 이해될 것이다.
여기에서 기술되고 도시된 모든 열형성 구체예에서, 예비-연신 단계는, 상기 단계 동안 가열되거나 또는 다르게는 연화된 폴리머 시이트가 몰드 캐비티로부터 멀리 연신되는데, 유리하게는 열형성된 제품의 일부, 대부분 또는 모든 부분에 걸쳐 보다 균일한 두께를 만드는데 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 이것은 성형가능한 시이트의 하나 이상의 표면에 대해 맨드렐을 이동시킴으로써 생성되는 국부화된 연신 효과(localized stretching effects)를 감소시키는 것을 도울 수 있다.
이 적용에서의 다양한 열형성 구체예는 단층 시이트의 관점에서만 논의되었지만, 다층 시이트가 또한 여기에서 개시된 장치, 시스템 및 방법을 이용하여 열형성 또는 다르게는 성형될 수 있음이 인식되어야 한다. 또한, 당업자라면, 하나 이상의 코팅 또는 층이 성형 공정 전에, 성형 공정 동안 및/또는 성형 공정 후에, 열형성되는 또는 다르게는 형상화되는 폴리머 시이트의 하나 이상의 표면에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 형성된 제품(예를 들어, 열형성된 컵, 캔, 다른 용기 등)은 하나 이상의 다음의 유리한 특징을 갖는 하나 이상의 층 또는 부분을 포함할 수 있다: 절연층, 배리어층, 식료품 접촉층(foodstuff contacting layer), 비풍미 스캘핑층(non-flavor scalping layer), 고강도층(high strength layer), 유연층(compliant layer), 결속층(tie layer), 가스 스캐빈징 층(gas scavenging layer), 뜨거운 충전용으로 적합한 층 또는 부분, 압출에 적절한 용융 강도를 갖는 층. 몇몇 구체예에서, 열형성된 층 또는 층들은 하나 이상의 다음의 물질들을 포함한다: PET (재활용된 및/또는 최초의 PET를 포함), PETG, 발포체(foam), 폴리프로필렌, 페녹시형 열가소성 물질, 폴리올레핀, 페녹시-폴리올레핀 열가소성 혼합물, 및/또는 그 혼합물.
또한, 도 19의 구체예에 의해 도시된 바와 같이, 맨드렐 배열은 추가적인 같은 중심의 케이싱(concentric casings) 및/또는 맨드렐 로드를 포함할 수 있다. 그러한 추가의 특성은 보다 복잡한 형상을 갖는 열형성 제품을 생성할 수 있는데, 몇몇 바람직한 구체예에서, 이는 전체 제품의 본체 도처에서 유리한 벽 두께를 갖는다.
몇몇 구체예에서, 맨드렐 (또는 코어) 및/또는 몰드 섹션은 대칭적인 구성을 갖지 않을 수 있다. 또한, 맨드렐 및/또는 몰드 섹션은 일직선의 또는 실질적으로 일직선인 벽을 포함할 수 있다. 또한, 맨드렐 및/또는 몰드 섹션은 하나 이상의 언더컷(undercut)을 포함할 수 있다. 만약 그러한 언더컷이 비교적 적으면, 형성된 제품의 신축성으로 인해 상기 제품이 제거되는 것을 가능하게 하기 때문에, 스플릿(split) 몰드 캐비티 설계의 필요 없이도 이형이 가능할 수 있다. 많은 언더컷 또는 그와 유사한 형상을 원하는 경우에는, 스플릿 몰드 설계가 캐비티 섹션 내에 혼입될 수 있다.
결과적으로, 형상, 윤곽, 나사산, 플랜지, 돌기, 커플링 부재, 형성된 제품의 바깥면 상의 다른 특성들, 드래프트 각(draft angle), 직경, 깊이, 치수 및/또 는 성형 또는 열형성된 제품의 하나 이상의 다른 특색 또는 특성에 관계없이, 복잡한 컵, 병 및 등등을 열형성하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 열형성은 그 상부 부분을 따라 점점 가늘어지는 목을 구비하는 병과 같은 용기를 생산하는데 사용될 수 있다. 한 구체예에서, 가느다란 코어(slender core) 또는 맨드렐 로드는 시이트를 캐비티 섹션의 비교적 좁은 개구를 통하여 이동시키는데 사용될 수 있다. 그러한 배열에서, 코어 또는 맨드렐 로드는 시이트가 캐비티의 바닥 쪽으로 나아가게 할 수 있는데, 거기에서의 몰드의 직경은 최상부에서의 직경 보다 클 것이다. 진공 및/또는 압력 열형성 방법은, 맨드렐 로드가 시이트를 캐비티의 바닥 쪽으로 밀어내기 전에, 밀어내는 동안 및/또는 밀어낸 후에, 시이트를 캐비티의 성형 표면에 대해서 나아가게 하는데 사용될 수 있다. 이어서 스플릿(split) 몰드 설계가 형성된 제품을 제거하기 위해 열려질 수 있다. 그러한 복잡한 설계는, 상기 설계가 스플릿 몰드에서 열형성되었느냐의 여부에 관계없이, 아래에서 보다 자세히 논의되는 바와 같이, 개별화된 가열 구역(individualized heating zone)을 포함하는 히터를 이용하는 것에 의해 보다 용이해질 수 있고 및/또는 강화될 수 있다.
도 20은 열형성 또는 다른 성형 과정 전에 즉시 시이트(1002)를 가열 또는 다르게는 연화하도록 구성된 히터(1000) 또는 다른 장치의 횡단면도를 도시한다. 보여지듯이, 히터(1000)는 폴리머 시이트 또는 다른 물품의 인접부를 원하는 온도로 또는 원하는 온도 범위 내에서 유지할 수 있는 둘 이상의 개별 가열 구역을 포함할 수 있다. 도시된 구체예에서, 히터(1000)는 3개의 중심이 같은 가열 구역(concentric heating zones)(1022, 1024, 1026)을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 각 가열 구역은 하나 이상의 절연 부재(insulating members)(1030)에 의해 인접한 가열 구역으로부터 열적으로 분리된다.
계속해서 도 20을 보면, 절연 부재(1030)는 세라믹 절연체, 섬유유리, 스티로폼, 에어 갭(air gap) 및/또는 임의의 다른 물질 또는 구성을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 절연 물질의 두께는 히터(1000) 상에 비교적 차가운 부분을 회피하기 위하여 최소화될 수 있다. 가열 구역(1022, 1024, 1026) 및 절연 부재(1030)는 도 20에서 보여지는 바와 같이, 플레이트(plate)(1020)에 의해 한데 모아질 수 있다. 도시된 구체예에서 가열 구역은 서로 중심이 같지만, 다른 구성이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 히터는 다각형, 달걀형, 타원형, 삼각형 등과 같은 개별화된 가열이 가능한 다른 유형의 동심(중심이 같은) 형상을 포함할 수 있다. 대안으로, 히터(1000)는 중심이 같지 않은(non-concentric) 가열 구역을 포함할 수 있는데, 거기에서 가열 표면은 다수의 정사각형, 다각형 또는 다른 형상으로 나누어진다. 상기 구역의 수, 크기, 형상, 온도 범위 조절 및/또는 다른 특징은 특정한 적용에서 요구되는 원하는 가열 효과에 따라 다양할 수 있다. 또한, 히터는 개별 가열 구역을 보다 잘 조절하기 위하여 하나 이상의 온도 센서 및 다른 온도 조절 구성요소를 포함할 수 있다.
작동 시, 시이트(1002)는 히터(1000)의 요구되는 거리 내로 데려와질 수 있고, 예정된 시간대 동안 거기에서 선택적으로 유지될 수 있다. 시이트(1002)는 히터(1000)와 접촉할 수도 있고, 접촉하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 도시된 구체예에서, 시이트(1002)는 히터(1000)와 접촉하거나 또는 바로 가까이에 인접한다. 그러나, 다른 구체예에서, 히터에 의해 배출되는 열의 양은 시이트(1002)를 히터(1000)에 더 가까이 또는 히터로부터 훨씬 멀리 떨어지게 하는 것을 요구할 수 있다.
도 21은 도 20에서 보여진 것과 유사한 히터(1000)를 이용하여 가열된 시이트(1002)를 개략적으로 도시한다. 한 구체예에서, 시이트(1002)는 별개의 온도 및/또는 온도 범위를 갖는 4개의 영역을 포함할 수 있다. 상기 시이트(1002)의 가장 안쪽 영역(1042)은 히터(1000)의 상응하는 가열 구역(1022)과 관련이 있을 수 있다. 마찬가지로, 유사한 상호관련이 또한 시이트(1002)의 다른 영역(1044, 1046, 1048)과 그에 상응하는 히터(1000)의 개별화된 가열 구역 사이에 만들어질 수 있다.
몇몇 구체예에서, 캔의 컵 부분 또는 다른 음료 또는 식료품 용기는 맨드렐 상에 열형성된 물품의 일부를 나아가게 함으로써 적어도 부분적으로 이형될 수 있다. 따라서, 맨드렐에 "들러붙게 한(sticking)" 후에, 열형성된 컵은 몰드 섹션의 캐비티로부터 제거될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 열형성된 컵 또는 다른 물품은, 예를 들어 열형성된 물품 상에 윤곽을 혼입(incorporation)시키는 것과 같은 하나 이상의 요소 때문에 맨드렐에 효과적으로 들러붙을 수 있다. 예를 들어, 그러한 윤곽은 맨드렐과 상호작용할 수 있고, 냉각 동안 맨드렐 상에 플라스틱 물질을 이형 및 축소(shrinking) 또는 수축시키는 동안 새로이 성형된 물품을 제자리에 유지할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 컵 부분은 기계적인 스트리핑(stripping) 등을 이용하여 맨드렐로부터 제거될 수 있다. 대안으로, 상기 시스템은 열형성된 물품이 맨드렐의 제거 후 캐비티에 들러붙거나 또는 캐비티에 의해 유지된 다음 상기 캐비티로부터 기계적으로 벗겨지도록 설계될 수 있다. 그러한 기계적인 스트리핑 또는 유사한 기계적인 제거 방법, 장치, 시스템 및 기술은 도 8(a) 내지 19와 관련하여 여기에서 기술된 맨드렐 보조 및/또는 기압 제거 방법 대신에 또는 그에 더하여 사용될 수 있다.
예를 들어, 플랜지, 노치, 돌기, 융기, 만입, 리세스 및/또는 등등과 같은, 컵의 상부 부분 상에서의 네거티브 또는 포지티브한 형태(feature) 또는 윤곽은, 맨드렐, 캐비티 또는 다른 성형부로부터 형성된 물품의 파지티브(positive)한 스트리핑을 용이하게 할 수 있다. 이것은 큰 직경, 긴 드로우(draw), 최소한의 드래프트(예를 들어, 1도 이하, 1도 초과 등)를 갖는 물품을 포함하는, 비교적 생산하기 어려운 제품과 같은, 넓은 범위의 제품 제조를 가능하게 한다. 형성된 물품(예를 들어, 열형성된 컵 또는 다른 용기)은 맨드렐 또는 몰드의 또 다른 부위로부터 제거된 후, 여분의 공정을 위하여, 로봇공학(robotics) 또는 운송과 같은 후 몰드 핸들링 시스템(post mold handling systems)에 의해 걸려지거나 및/또는 들어올려질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 추가의 공정은 하나 이상의 코팅, 추가의 절단 및/또는 형상화(shaping)에의 노출, 표면 처리에의 노출(예를 들어, 플라즈마 처리) 및/또는 등등의 적용을 포함할 수 있다.
도 22는 코어 또는 맨드렐의 한 구체예를 도시한다. 몇몇 구체예에서, 도시된 멘드렐(1050) 또는 그 변형은 열형성 시스템에서 플러그 대신에 사용될 수 있다. 맨드렐(1050)은 컵 또는 다른 용기의 상부(1058) 및 하부(1060) 말단들을 형 성하는 것을 돕는 부분을 포함할 수 있다. 컵 또는 다른 용기의 상부 부분을 형성하는 섹션에서, 맨드렐(1050)은 여기에 개시된 바와 같은 하나 이상의 융기, 만입 및/또는 임의의 다른 포지티브 또는 네거티브한 형태(feature)를 포함할 수 있다. 열형성된 물품의 표면을 따라 하나 이상의 커플링 구조를 형성하는 그러한 형태의 크기, 형상 및 일반적인 구성은 특정한 적용을 만족시키기 위하여 다양화될 수 있다. 이러한 형태들은 맨드렐의 전체적인 원주(circumference)에 대하여 일관될 수 있다. 대안으로, 상기 형태들은 맨드렐(1050)의 원주의 특정 부위에만 위치할 수 있다.
도 22에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 융기, 만입 및/또는 다른 형태들이 여기에 개시되고 및/또는 도시된 맨드렐의 임의의 다른 구체예로 유리하게 혼입될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 그러한 형태들은 도 8(a) 내지 19에 도시된 맨드렐 케이싱(mandrel casing) 및/또는 맨드렐 로드 구체예들로 혼입될 수 있다. 결과적으로, 상응하는 포지티브 또는 네거티브한 형태들은 그러한 몰드를 이용하여 형성된 컵에서 생성될 수 있다. 논의된 바와 같이, 그러한 형태들은 클로저부 또는 유사한 부재를 컵 부분에 장착하는데 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 하나 이상의 고열 전달 물질 및/또는 경화된 물질이 맨드렐 및/또는 몰드의 몰드 섹션에서 사용될 수 있음이 또한 이해될 것이다.
계속해서 도 22에 도시된 구체예를 보면, 맨드렐(1050)은 그 전체 원주에 대하여 연장하는 단일의 환형홈(1052)을 포함한다. 또한 상부 부분에는, 커터(1056)을 포함하는 커터 링(cutter ring)(1054)이 존재한다. 몇몇 구체예에서, 커 터(1056) 또는 그와 유사한 장치는 맨드렐(1050)의 전체 원주에 대하여 연장할 수 있다. 그러나, 다른 구체예에서, 커터(1056)는 오직 간헐적으로만 맨드렐(1050)의 주변부 주위에서 연장할 수 있다. 또한, 다른 구체예에서, 맨드렐(1050)은 그로부터 열형성된 물품의 제거를 촉진하도록 구성된 하나 이상의 상이한 커터(1056) 또는 다른 장치를 포함할 수 있다.
계속해서 도 22를 보면, 커터 링(1054)은 맨드렐(1050)로부터 분리될 수 있거나 분리될 수 없고, 및/또는 맨드렐(1050)에 관하여 이동가능하거나 이동하지 않을 수 있다. 한 구체예에서, 커터 링(1054)은 맨드렐(1050)에 관하여 움직일 수 있고, 하부 말단(1060)을 향하여 맨드렐(1050)의 길이 아래로 적어도 도중까지 이동할 수 있다. 도시된 구체예에서, 커터 링(1054)은 또한 맨드렐로부터 형성된 컵을 벗겨내기 위한 스트리퍼(stripper)로 작용할 수 있다. 또한, 커터 링(1054)은 맨드렐(1050)의 원주의 적어도 일부분에 대하여 회전하도록 구성될 수 있다. 맨드렐은 여기에 도시된 것과 상이한 형상, 크기, 소재(location), 연결 방법, 방위 및/또는 다른 구성을 갖는 하나 이상의 커터 및/또는 스트리퍼를 포함할 수 있음이 이해될 것이다. 그 특징 및 구성에 상관없이, 그러한 장치들은 열형성된 물품의 부분을 선택적으로 절단하고 및/또는 맨드렐 또는 몰드의 다른 부분으로부터 상기 물품을 제거하는데 사용될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 몰드 섹션(예를 들어, 코어, 캐비티 등) 및/또는 열형성 기구 또는 시스템의 맨드렐은 하나 이상의 플레이트에 연결되거나 또는 부착된다. 차례로, 그러한 플레이트는, 여기에서 기술된 바와 같이, 열형성 주기의 원하는 움 직임을 통해 몰드 섹션 및/또는 맨드렐을 이동시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 플레이트는 다수의 물품이 한번의 열형성 주기 동안 형성될 수 있도록 둘 이상의 몰드 섹션 또는 맨드렐을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 플레이트는 2, 4, 16, 64개의 몰드 섹션이나 맨드렐, 또는 그러한 개수 사이의 범위를 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 플레이트는 그 보다 더 많은 또는 더 적은 몰드 섹션이나 맨드렐을 포함할 수 있다.
몇몇 구체예에 따르면, 몰드 섹션 및/또는 맨드렐 플레이트는 예를 들어, 알루미늄(예를 들어, T-6 알루미늄 또는 등)과 같은 경량 물질로 구성된다. 경량의 구성은 맨드렐 플레이트의 회전 및/또는 재위치선정(re-positioning)을 유리하게 촉진할 수 있다. 차례로, 이것은 성형 및 제품 스트리핑과 같은 특정 공정 단계에 순응하는 것을 보다 용이하게 만들 수 있다. 구체적인 적용에 따라, 몰드 섹션(예를 들어, 코어, 캐비티 등) 또는 맨드렐은 금속의 다양한 조합으로부터 구성될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 맨드렐 또는 몰드 섹션은 경화된 스틸 절단/장식(trimming) 삽입물을 구비한 T-6 알루미늄을 포함한다. 맨드렐 및/또는 몰드 섹션은 또한 이를테면 온도 조절, 여기에 기술된 바와 같은 열형성된 제품의 진공 및 압력-조절(vacuum and pressure-regulated) 성형/이형 및/또는 등등을 위하여 맨드렐을 통해 수송되는 진공, 공기, 물 및/또는 오일을 위한 창구(port)를 수용하기 위한 섹션으로 구성될 수 있다. 맨드렐, 몰드 섹션 및/또는 그 부분들은 또한 여기에서 논의된 바와 같이, 고열 전달 특성을 갖는 물질로 구성될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 맨드렐 또는 몰드 섹션의 길이 또는 다른 치수를 따라 온 도를 다양화하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 맨드렐 끝(mandrel tip) 또는 그 근처에서의 맨드렐 온도를, 맨드렐의 하나 이상의 다른 부분에서의 온도에 비해 상대적으로 낮게 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 맨드렐 끝의 상대적으로 낮은 온도는, 용기의 베이스 영역(base area)에 물질을 담기 위해 행해질 수 있다. 높은 온도와 낮은 온도 사이의 비교적 급격한 전이는 맨드렐 본체의 나머지 부분 (또는 적어도 바로 가까이 인접한 부분)으로부터 맨드렐의 끝 부위를 절연시킴으로써 달성될 수 있다. 그 결과 맨드렐 본체는 비교적 높은 온도로 남아있을 수 있고, 따라서 측벽에서 끝부위의 냉각으로 인한 영향을 감소시킬 수 있다. 결과적으로, 몇몇 구현에에서, 베이스 영역에서의 강화된 냉각은 형성되는 물품 및 맨드렐의 다른 부분에 덜 영향을 미칠 수 있다. 맨드렐 끝의 열적인 분리는, 예를 들어, 비고열 전달 물질의 선택적인 사용, 에어 갭 또는 열 분리 물질의 사용 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 적절한 장치 및/또는 방법을 이용하여 완성될 수 있다.
PET (또는 다른 물질)의 열-셋팅 또는 어닐링이 기술되는 구체예에서, 맨드렐은 형성된 컵 또는 용기의 완료된 내부 치수에 보다 가깝도록 치수화될 수 있다. 열 셋팅 공정의 부분으로서, PET 또는 다른 열가소성 물질이나 폴리머 물질은 맨드렐 상에서 수축할 수 있다. 논의된 바와 같이, 그러한 형성 물품은 이어서 경과된 냉각/형성 시간, 온도 및/또는 하나 이상의 다른 요소의 고려 하에 맨드렐 또는 또 다른 몰드 섹션으로부터 절단되고 및/또는 벗겨질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 캐비티와 맨드렐의 온도는, 원하는 이형 및/또는 PET 또는 사용된 다른 물질의 강화 된 열적 특성을 제공하기 위하여, 따로따로 조절되고 및/또는 최적화된다. 그러나, 다른 구체예에서, 맨드렐 또는 몰드의 다른 부분의 온도는 공동으로(collectively) 조절될 수 있다.
도구의 표면 온도를 정확히 조절하는 능력은 또한 예를 들어, 폴리프로필렌(PP), PET 등과 같은 캔에 사용되는 플라스틱 물질의 심미적인 그리고 물리적인 특성을 향상시킬 수 있다. 그러한 물질의 압출된 시이트는 물질 조성, 공정 조건 등에 의존하는 다양한 결정화도를 가질 수 있다. 따라서, 몇몇 구체예에서, 균일하게 및/또는 정확히 조절된 열 전달은 특정한 적용을 위해 요구되거나 원해지는 바에 따라, 최종 제품 내에서의 결정성을 감소시키거나 증가시키는 것을 도울 수 있다.
도22에 도시된 것과 같은 맨드렐의 특정한 구체예에서, 커터 및/또는 스트리퍼의 분할선(parting line)은, 열형성된 컵 또는 다른 물품에서 상응하는 포지티브 또는 네거티브한 윤곽이 반으로 쪼개지고 맨드렐로부터 스트리핑을 용이하게 하기 위해 그것들을 기계적으로 오픈하는 것을 통해 성형될 수 있도록 위치될 수 있다. 또한, 스플릿 섹션(split section)은 좀 더 복잡한 형상이 요구되는 경우 캐비티에 적용될 수 있다.
여기에서 논의된 바와 같이, 몇몇 구체예에서, 용기의 완성된(finished) 컵 부분은 전체적으로 충전을 위한 하나의 말단 개구를 갖는 원통형 컵과 유사할 것이다. 개방 말단 및/또는 베이스는 둥글린 형상 또는 몇몇 종류의 다각형(날카롭고 및/또는 둥글린 모퉁이를 구비한)을 포함하는 임의의 적당한 형상을 가질 수 있다. 여기에 기술된 열형성 방법은, 컵으로 또는 다른 용기 어셈블리에서 사용되는 것이 의도되지 않은 것을 포함하여, 임의의 유형의 물품을 생산하는데 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
도 23은 열형성 기구와 같은 성형 기구에서 사용되는 것이 의도된 코어(1100)(또는 맨드렐)의 한 구체예를 도시한다. 용어 "맨드렐" 및 "코어"는 여기에서 상호교환적으로 사용된다. 설명된 구체예에서 상부 플래튼(platen)(1134) 상에 위치된 코어(1100)는, 전체적으로 컵, 병 또는 다른 용기의 통상적인 베이스(custom base)를 형성하기 위한 좀 더 복잡한 바닥 부분(1102)을 구비하는 원통형 본체(1104)를 갖는다. 코어(1100)는 알루미늄 T-6와 같은 단일 물질로 제조될 수 있다. 대안적으로, 둘 이상의 상이한 물질이 코어(1100)의 본체에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 23에서, 코어(1100)는 3개의 별개 영역(1102, 1104, 1108)을 포함하는데, 이들 각각은 경화 물질, 고열 전달 물질, 마모 저항성 물질, 정상적인 도구 물질 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
예를 들어, 강도, 경화, 내구성, 가단성(malleability), 열 전달 특성, 마모-저항성, 인접 표면과의 접촉 예상 수준 및/또는 등등과 같은 다양한 물질 특성 및 다른 요소가, 코어 및/또는 다른 몰드 섹션의 특정 영역에 이용하기 위한 물질을 결정하는데 고려될 수 있다. 여기에서 논의된 바와 같이, 코어(1100)는 다양한 시스템 성분의 움직임을 용이하게 하기 위하여, 알루미늄 T-6와 같은 하나 이상의 경량 물질을 포함할 수 있다. 그러한 물질은, 몇몇 구체예에서, 유리하게 사이클 시간을 감소시킬 수 있다. 또한, 논의된 바와 같이, 코어(1100)는 하나 이상의 고열 전달 물질(예컨대, AMPCOLOY®, 구리, 베릴륨, 이들의 합금 등)을 포함하여, 성형된, 열형성된 또는 다르게는 형상화된 플라스틱 물질의 냉각/가열을 용이하게 하는 향상된 열 전달 속도를 제공할 수 있다. 예를 들어, 코어(1100)의 바닥 영역(1102)은 용기의 베이스 부분의 냉각을 향상시키는 고열 전달 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 코어(1100)의 하나 이상의 다른 영역이 또한 고열 전달 물질을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
또한, 하나 이상의 냉각 채널(1140)이 형성된 물질의 냉각을 추가로 향상시키기 위하여 코어(1100) 내로 혼입될 수 있다. 도 23에서, 냉각 채널(1140)은 코어(1100)의 중앙 부분을 통해 향해진다. 다른 구체예에서, 추가의 냉각 채널이 성형 기구 또는 시스템의 캐비티 섹션(미도시) 또는 다른 부분에 인접하여, 코어(1100) 내에 및/또는 코어(1100)의 다른 부분 또는 영역 내에 제공될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 냉각 유체는 바람직하게는 코어(1100)로부터 열을 제거하기 위해 냉각 채널 내로 운송된다. 여기에서 사용된 바와 같이, 용어 "냉각 유체(cooling fluid)"는 광범위한 용어이고, 그 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한함이 없이, 비극저온 냉각제, 극저온 냉각제 및 다른 유체를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 극저온 유체는 물, CO2, N2, 헬륨, 프레온, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
필수적으로 보여지지는 않았지만, 여기에서 도시된 맨드렐 및 다른 몰드 섹션은 열형성된 또는 다른 성형된 물품으로부터의 (또는 물품으로의) 열 전달을 향상시키기 위한 하나 이상의 냉각 채널을 포함할 수 있다. 또한, 여기에서 논의되 고 도시된 열형성 및 다른 몰드 기구 및 시스템은 추가로 열 전달을 향상시키고, 마찰 또는 짝(mating) 표면을 따라 마모를 방지하고, 및/또는 추가의 이점을 제공하는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 여기에서 논의되고 도시된 기구 및 시스템은 하나 이상의 고열 전달 물질, 내마모성 물질, 케이스 경화 물질(case hardened materials) 및/또는 등등을 포함할 수 있다.
계속해서 도 23과 관련하여, 코어(1100)는 그 상부 부분을 따라 스틸 삽입물(steel insert)(1120)을 포함할 수 있다. 바람직한 구체예에서, 스틸 삽입물(1120)은 열형성 또는 다른 형성 또는 성형 공정에서 사용되는 플라스틱 시이트의 하나 이상의 부분을 장식하는데 사용될 수 있는 커팅 가장자리(cutting edge)를 포함한다. 또한, 코어(1100)는 상기 코어(1100)로부터 형성된 제품을 제거하는데 사용될 수 있는 스트리퍼 플레이트(stripper plate)(1130)을 포함할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 스트리퍼 플레이트(1130)는 경량 금속 또는 다른 물질, 예를 들어 알루미늄 T-6와 같은 물질을 포함한다.
도 24 내지 26은 열형성 기구의 캐비티 섹션 내에 위치된 맨드렐의 3개의 구체예를 도시한다. 도 24에서, 열형성 기구(1210)는 캐비티 섹션(1212) 및 맨드렐(1214) 또는 코어를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 캐비티 섹션(1212)은 전체적으로 매끄러운 안쪽 벽(1222)을 갖는 내부 캐비티(1220)를 한정한다. 내부 캐비티(1220)의 바닥은 특화된 베이스 디자인(base design)을 생성하는데 사용되는 하나 이상의 특성(feature)(1226)을 포함할 수 있다. 도시된 구체예에서, 특성(1226)은 캐비티(1220)의 중앙을 따라 놓여진 단일 혹(bump)이다. 도 24에서 보 여진 혹 대신에 또는 그에 더하여, 캐비티(1220)의 하나 이상의 다른 부분 내에 추가의 특성이 포함될 수 있음이 이해될 것이다. 코어(1214) 또는 맨드렐은 플라스틱 시이트 또는 다른 형성가능한 물질을 캐비티(1220) 내로 밀어내도록 구성된다. 몇몇 구체예에서, 코어(1214)의 바닥 표면(1230)은 전체적으로 캐비티의 바닥 표면(1226)의 형상과 합치하도록 형상화된다. 따라서, 도 24에서, 코어(1214)는 전체적으로 캐비티 섹션(1212)의 혹 또는 기타의 특성(1226) 위로 합치하고 끼워지도록(fit) 구성된 둥글린 또는 곡선의 바닥 표면(1230)을 포함한다.
몇몇 구체예에 따르면, 시이트의 물질 분포는 바람직하게는 코어가 캐비티 섹션 내로 시이트 또는 필름을 가이드할 때 고려된다. 예를 들어, 코어(1214)는 캐비티(1220)의 상이한 부분(예컨대, 측면, 최상부, 바닥 등)을 따르는 시이트 물질의 두께가 조심스럽게 조절되도록 형상화되거나 또는 내려지도록 구성될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 형성된 제품 전체에 걸쳐 전체적으로 균일한 벽 두께를 갖는 것이 바람직하다. 대안으로, 형성된 제품의 하나 이상의 부분이 더 두꺼운 또는 더 얇은 벽을 갖는 것으로 제공될 수 있다.
계속해서 도 24와 관련하여, 기구(1210)는 코어(1214)의 외부 표면과 코어 섹션(1212)의 내부 표면(1222) 사이에 틈(1234)이 존재하도록 구성될 수 있다. 여기에서 좀더 자세히 기술되는 바와 같이, 하나 이상의 압력 및/또는 진공 열형성 장치 및/또는 방법이 플라스틱 시이트 또는 다른 성형가능한 물질을 캐비티 섹션(1212)의 내부 표면(1222, 1224)을 따라 나아가게 하는데 사용될 수 있다.
플라스틱 물질이 적절히 형성되고 냉각되면, 형성된 제품은 하나 이상의 방 법을 이용하여 기구(1210)로부터 제거될 수 있다. 한 구체예에서, 일정량의 공기 또는 다른 유체가 형성된 제품과 캐비티의 내부 표면(1222, 1224) 사이에 배달될 수 있다(미도시). 유체 흐름은 형성된 제품과 내부 표면(1222,1224) 사이에 존재하는 임의의 접착력을 극복하는 것을 도울 수 있고, 상기 제품을 캐비티 섹션으로부터 배출되도록 할 수도 있다. 다른 구체예에서, 몰드-형성된 물품의 분리를 위해 유체를 사용하는 것 대신에 또는 그에 더하여, 하나 이상의 기계적인 방법(예컨대, 커터, 스트리퍼, 맨드렐 등)이 형성된 제품을 제거하는데 사용될 수 있다.
도 25에서, 캐비티 섹션(1212A)은 그 상부 부분 근처에 돌기(1240) 또는 기타 유사한 특성을 포함한다. 몇몇 구체예에서, 그러한 돌기(1240)는 여기에서 논의되고 도시된 바와 같이, 상응하는 돌출부 또는 다른 커플링 구조를 갖는 형성된 제품(예컨대, 컵, 캔 등)을 제공할 수 있다. 커플링 구조는 유리하게 클로저 부재 또는 다른 장치를 형성된 제품에 맞물리게 하고 및/또는 부착하는데 사용될 수 있다. 코어(1214A)는, 진공 및/또는 압력 열형성 공정을 시작하기 전에, 열가소성 시이트 또는 다른 폴리머 시이트(예컨대, PET, PP 등)를 스플릿 라인(1242)을 지나 연신시키도록 구성될 수 있는데, 상기 스플릿 라인은 돌기(1240)의 베이스에 위치한다. 이것은 플라스틱 물질이 형성된 제품 전체에 걸쳐 적절히 분포되도록 확보하는 것을 도울 수 있다. 또한, 캐비티 섹션 내의 시이트의 두께는 유리하게는 진공 또는 압력 열형성 공정과 관련한 타이밍 및/또는 에어 배달 속도에 의해 적어도 부분적으로 조절될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 슬라이딩 시일 링(sliding seal ring)은 진공 또는 압력 형성의 속도를 조정하는데 사용될 수 있다. 그러나, 진공 및/또는 압력을 조정하는 하나 이상의 다른 방법이 또한 사용될 수 있음이 이해될 것이다.
도 26은 플라스틱 시이트 또는 다른 물품을 진공 열형성하도록 구성된 캐비티 섹션(1212B)의 또 다른 구체예이다. 보여지듯이, 상기 기구(1210B)는 캐비티(1220B)와 유체연결하는 다수의 유체 채널(1250)을 포함할 수 있다. 따라서, 유체는 하나 이상의 유체 채널(1250)을 통해 캐비티(1220B)로부터 잡아당겨져서, 시이트(1260)와 캐비티(1220B)의 벽 사이에 필요한 진공한 진공을 생성할 수 있다. 결과적으로, 플라스틱 시이트 또는 다른 성형가능한 물질은 캐비티(1220B)에 대하여 밀어질 수 있다(urged). 몇몇 구체예에서, 시이트가 적절히 냉각되면, 채널(1250)을 통한 흐름은 상기 시이트(1260)와 캐비티의 벽 사이에 형성된 임의의 접착력을 극복하도록 반대로 될 수 있다. 유체 채널(1250)은 도 26에 도시된 것과 같이 맞춰질 필요가 없음이 이해될 것이다. 예를 들어, 더 많은 또는 더 적은 채널이 제공될 수 있다. 또한, 상기 채널은 캐비티의 다른 부분을 따라 놓여질 수 있다.
도 27에 도시된 구체예와 관련하여, 코어(1300) 또는 맨드렐은 스트리퍼 플레이트(1302) 및 커터(1306)를 구비한 커터 링(1304)을 포함한다. 커터 링(1304)는 코어(1300)로부터 분리되거나 및/또는 코어(1300)에 대하여 이동가능할 수 있고, 또는 그렇지 않을 수 있다. 몇몇 구체예에서, 커터 링(1304)은 코어(1300)에 대하여 이동가능하고, 하부 말단(1330)을 향하여 코어(1300)의 길이 아래로 적어도 부분적으로(part way) 움직여갈 수 있다. 커터 링(1304)은 또한 코어(1300)로부터 형성된 컵 또는 다른 제품을 스트립하는 스트리퍼로서 작용할 수있다. 다른 구체예에서, 커터 링(1304)은 또한 코어(1300)의 원주의 적어도 일 부분에 대하여 회전하도록 구성될 수 있다.
계속해서 도 27을 보면, 코어(1300)는 진공 열형성 시스템 및/또는 압력 열형성 시스템에서 작동하도록 구성될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 코어(1300)는 그 본체를 따라, 유체를 다수의 개구(미도시)로 및/또는 그로부터 운송하도록 개조된다. 도 27에 도시된 바와 같이, 공기, 기체 및/또는 다른 유체는 코어(1300)의 본체 내에 놓여진 하나 이상의 채널(미도시)을 통해 운송될 수 있다. 따라서, 유체는 표면 개구를 통해 코어의 외부 표면을 감싸는 영역으로 배출될 수 있다. 그러므로, 코어(1300)가 시이트 또는 다른 형성가능한 물질을 캐비티 내로 이동시키면, 유체가 코어의 외부 표면을 통해 배달되어 시이트를 몰드에 대고 밀어낸다.
전체적으로, 그러한 압력 열형성 방법은 진공 열형성 방법과 반대로 작용한다. 예로써, 도 12(a)-12(e)에 도시된 맨드렐 또는 코어(460)가 그 외부 표면을 통해 공기 또는 다른 유체를 배출하도록 구성되었다면, 도 12(c)에서 도 12(d)까지의 단계는, 진공 또는 압력 열형성이 사용되었는가에 관계없이, 유사할 것이다. 몇몇 구체예에서, 진공 열형성 방법과 압력 열형성 방법을 모두 함께, 또한 동시에 또는 그렇지 않게 사용하는 것은 유리할 수 있다. 그러한 구체예는 또한 형성 공정 동안 시이트의 두께 분포의 더 나은 조절을 제공할 수 있다.
또한, 동일한 및/또는 다른 개구 및 채널이 코어(1300)의 본체 내에서 공기 또는 다른 유체를 끌어당기는데 사용될 수 있다. 그러한 유체 배달 특성은, 코 어(1300)가 진공 및/또는 압력 열형성 기능을 위하여 캐비티 섹션 내에 위치되면 이용될 수 있다. 결과적으로, 단일 코어(1300)는 진공 발생, 정기의(timed) 물리적 연신, 낮은 및/또는 높은 압력 공기 또는 유체의 도입 및/또는 보다 복잡한 베이스 디자인의 제조를 용이하게 할 수 있는 기타의 기능 및 특성들의 다양한 조합을 제공할 수 있다. 또한, 그러한 특성들은 보다 향상된 벽 두께의 조절을 제공할 수 있다.
하나의 바람직한 구체예에 따르면, 열형성 시스템은 고정된 맨드렐 및 인덱싱 큐브(indexing cube)를 갖는 단일의 상부 플래튼을 포함한다. 여기에서 사용된 바와 같이, "큐브"는 광범위한 용어이고, 그 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한함이 없이, 그것이 큐브와 같은 형상인지에 관계없이 임의의 회전 또는 이동 성형 장치를 포함할 수 있다. 따라서, "큐브"는 6개의 측면, 또는 그보다 더 많은 또는 더 적은 측면을 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 인덱싱 큐브는 2개 내지 4개의 캐비티 세트를 포함한다. 그러나, 다른 구체예에서, 인덱싱 큐브는 2개 내지 4개의 캐비티 세트보다 더 많이 또는 더 적게 포함할 수 있다.
계속해서 바람직한 구체예와 관련하여, 시이트는 캐비티 또는 맨드렐의 최상부 세트 위로 인덱스될(indexed) 수 있다. 몇몇 구체예에서, 여기에서 논의되고 도시된 바와 같이, 시이트는 상응하는 맨드렐 플래튼이 원하는 컵, 캔 또는 다른 제품을 형성하는 것을 보조하기 위해 캐비티에 대하여 이동할 수 있도록 잡아지고(grasped) 위치된다. 논의된 바와 같이, 사용되는 물질 또는 물질의 조합에 부분적으로 의존하여, 시이트는 적절한 온도로 가열될 수 있고 또는 다르게는 열형성 과정을 위해 준비될 수 있다. 한 구체예에서, 시이트는 PET를 포함하고 및/또는 약 60mil을 포함하는, 약 40-80mil의 두께를 갖는다. 바람직하게는, 시이트를 앞으로 인덱스하는데 사용되는 외부 시이트 가장자리 및 구역이, 취급의 용이성을 위하여, 전체적으로 가열되지 않은 채 남아있도록 하기 위해 주의가 요구된다.
컵 또는 다른 원하는 물품이 형성되면, 맨드렐 플래튼은 캐비티 플렌으로부터 멀리 이동할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 큐브는 90 내지 180도 정도 인덱스하도록 구성될 수 있고, 새로운 부분 시이트 부분은 캐비티와 맨드렐 플래튼 사이에 인덱스된다. 몇몇 구체예에서, 큐브 및 시이트 부분의 이러한 인덱싱은 동시에 일어난다. 큐브는 필름의 늘어짐(droop)을 생성하고, 더 나은 센터링(centering)을 제공하기 위해, 이 단계 동안 임의적으로 그리고 선택적으로 내려질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 형성된 컵 또는 다른 제품은, 냉각 또는 후 몰드 조절, 살균, 표면 처리, 코팅 적용 및/또는 임의의 다른 조절 또는 처리 단계를 위해 휴지 시간(dwell time)을 사용할 수 있다. 형성된 제품은 기계적으로 및/또는 유압적으로 (예컨대, 여기에서 기술된 바와 같은 맨드렐 및/또는 캐비티의 에어 보조 방법으로) 배출될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 배출은 성형 단계에서 90 내지 180도 회전된 위치에서 일어난다. 이형된 컵 또는 다른 형성 물품은 추가의 수송 및/또는 가공 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 이형된 물품은 컨베이어, 소팅/스태킹 어셈블리(sorting/stacking assembly) 또는 후 몰드 또는 충전 및 밀봉 시스템 상에 놓여질 수 있고, 딥 코팅될 수 있고, 표면 처리(예컨대, 플라즈마 처리) 및/또는 등등을 거칠 수 있다.
대안적인 구성에서, 압출된 시이트는 단일의 캐비티 세트를 가로질러 당겨질 수 있다. 상부 플래튼은 2 내지 16을 포함하는, 더 많은 수의 맨드렐 세트를 가질 수 있다. 몇몇 구체예에서, 각 맨드렐 세트는 셔틀 또는 회전 시스템에 의해 성형 작동이 수행되는 하나의 캐비티 세트에 인덱스될 수 있다. 완성된 용기는 그것이 절단되고 및/또는 스트리핑되는 배출 스테이션으로 맨드렐 상에 수송될 수 있다. 다음으로, 시이트는 앞으로(즉, 사용을 위해 이용가능한 다음 부분으로), 바람직하게는 맨드렐 플래튼이 위쪽 위치로 이동하는 것과 동시에 인덱스될 수 있다. 완성된 열형성 컵, 캔 또는 다른 물품은 작은 드래프트 각, 바람직하게는 약 3도, 2도 또는 1도 미만을 포함하는 약 5도 미만의 각을 갖는 수직의 또는 약간 테이퍼진 벽을 가질 수 있다. 열형성된 컵의 형상, 크기, 드래프트 각, 치수 및/또는 기타의 특징 및 특성은 다양할 수 있다. 또한, 그러한 열형성 기술에 의해 생산된 컵, 캔 또는 다른 물품은, 예를 들어, 커플링 구조(예컨대, 리세스, 플랜지, 돌기 등), 심미적인 또는 기능적인 마킹(예컨대, 윤곽 등) 및/또는 등등과 같은 하나 이상의 다른 특성 또는 특징들을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
대안적인 구체예에서, 성형 작동은, 캐비티/맨드렐 섹션이 물품을 성형하는 동안 압출된 필름과 동일한 속력으로 움직이는 각도에서 선형 방향으로 이동성을 갖는다. 따라서, 캐비티 섹션은 또 다른 성형 사이클을 시작하는 시작 위치로 되돌아오는 동안 시이트를 회전해서 제거하는 충분한 높이까지 내려질 수 있다. 열형성된 컵, 캔, 용기 또는 다른 물품은 시이트로부터 펀치될(punched) 수 있다. 몇몇 구체예에서, 형성된 제품의 배출은 캐비티가 원하는 위치로 되돌아오면 일어 난다. 스트로크(stroke)는 캐비티 플레이트의 치수 또는 임의의 다른 요소에 의해 결정될 수 있다.
상술한 기구는 오직 열형성 기구 및 시스템의 몇몇 구체예이다. 맨드렐 플래튼, 캐비티 플래틴, 큐브 및 다른 부분의 상대적인 움직임 및 위치는 변화될 수 있다. 예를 들어, 맨드렐과 캐비티는 큐브 및/또는 큐브와 맨드렐 플래튼 둘 다의 움직임에 의해 함께 가져와 질 수 있다.
도 28은 여기에서 논의된 하나 이상의 열형성 원리 및 특성을 선택적으로 혼입할 수 있는 열형성 기구(1400)의 한 구체예를 도시한다. 도시한 바와 같이, 기구(1400)는 복수의 코어(1412) 또는 맨드렐을 갖는 상부 플래튼(1410) 및 상응하는 수의 캐비티 섹션(1422)을 갖는 하부 플래튼(1420)을 포함한다. 성형 기구(1400)는 상부 플래튼(1410) 및 하부 플래튼(1420)을 서로에 대해 이동시키기 위한 유압 실린더(1442) 및 베이스(1440)를 추가적으로 포함한다. 또한, 기구(1400)는 상부 플래튼(1410) 및 하부 플래튼(1420) 간의 적절한 포지셔닝(positioning)을 유지하는 것을 보조하는 하나 이상의 얼라인먼트 바(alignment bar)(1446)를 포함할 수 있다.
계속해서 도 28을 보면, 상부 플래튼(1410)은 코어(1412)에 대한 냉각 및/또는 가열 유체의 배달을 위한 유체 네트워크(1416)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 하부 플래튼(1420)은 캐비티 섹션(1422)과 연결된 유체에서 유사한 별도의 유체 네트워크(1428)를 포함할 수 있다. 추가로, 코어(1412) 및/또는 캐비티 섹션(1422)에 대하여 하나 이상의 유체 네트워크가 제공될 수 있다. 냉각 채널에 더하여 또 는 그 대신에, 코어(1412) 또는 캐비티 섹션(1422)은 하나 이상의 고열 전달 물질을 포함하여, 상기 기구의 열 전달 능력을 한층 향상시킬 수 있다. 설명된 구체예에서, 캐비티 섹션(1422)은, 진공 열형성 과정 도중 캐비티 섹션(1422)으로부터 공기 또는 기타 유체를 제거하는데 사용될 수 있는 진공 시스템(1426)과 연결된 유체 중에 있다. 비록 도 28에 도시되지는 않았지만, 코어(1412)는 압력 열형성 목적을 위한 상응하는 시스템을 포함할 수 있다.
도 28과 계속 관련하여, 시이트(1402)는 압출기(1404) 및 동반하는 염료(1406)를 사용하여 형성될 수 있다. 형성된 특별한 제품에 따라, 압출기 및/또는 염료 세팅이 조정되어, 시이트(1402)의 두께, 형상, 온도 및/또는 다른 특성을 수정할 수 있다. 상기 시이트는 열형성 과정을 마련하는 중에 코어(1412) 및 캐비티 섹션(1422) 사이에서 제거될 수 있다. 여기에서 논의된 바와 같이, 가열 및/또는 냉각 장치(미도시)가 임의로 사용되어 시이트(1402)의 온도를 원하는 수준 또는 범위로 조정 또는 유지할 수 있다. 상부 플래튼(1410) 및 하부 플래튼(1420)이 서로에 대해 움직일 때, 코어(1412)는 시이트(1402)의 부분을 상응하는 캐비티 섹션(1422)으로 가게 한다. 이어서 본 명세서에 기재된 바와 같은 진공 및/또는 압력 열형성 방법이 사용되어 열형성된 제품을 제조한다. 코어 섹션(1422)에 위치된 형성된 시이트 부분이 적절하게 냉각된 후, 이들은 본 명세서에 기재된 기압, 기계적 및/또는 기타 방법을 사용하여 제거될 수 있다. 이어서 시이트(1402)의 새로운 섹션이 플래튼 간에서 인덱스될(indexed) 수 있고, 상기 사이클은 반복될 수 있다.
도 29는 열형성 기구(1500)의 다른 구체예를 도시한다. 도시한 바와 같이, 압출기(1504) 및 동반하는 염료(1506)를 사용하여 플라스틱 시이트(1502)가 형성될 수 있다. 이것이 하나 이상의 롤러(1516), 히터(미도시) 및/또는 다른 준비 단계를 통과한 후, 시이트(1502)는 하나 이상의 코어 세트 및 상응하는 캐비티 섹션을 포함하는 플래튼(1520) 간에서 이동될 수 있다. 상기 플래튼이 서로 결속하고 해제되는 열형성 사이클에 이어서, 풀러(1518)가 사용되어 플래튼(1520) 사이에서 압출된 시이트의 새로운 섹션을 이동시킬 수 있다. 열형성 사이클 이후 남아있는 시이트의 부분은 수집될 수 있고, 바람직하게는 재활용될 수 있다.
형성된 제품이 열형성 단계 이후 캐비티 섹션 내에 또는 코어 상에 남아있도록 구성되는지 여부에 따라, 적절한 플래튼이 배출 스테이션(eject station)(1524)으로 회전(예를 들어, 열형성 스테이션(1510)으로부터 180도)할 수 있다. 형성된, 컵, 캔 또는 기타 제품은 이어서 상기 코어 또는 캐비티 섹션으로부터 배출 및/또는 다르게는 제거될 수 있다. 한 구체예에서, 형성된 제품은 수송 및/또는 추가의 가공(예를 들어, 하나 이상의 클로저 부재와 조합, 코팅, 플라즈마 처리 등)을 위하여 컨베이어(1530) 상으로 배출될 수 있다.
열형성 기구(1600)의 또다른 구체예는 도 30에 도시한다. 상술한 다른 배열에서와 같이, 전략적으로 위치된 압출기(1604) 및 염료(1606)에 의해 시이트(1602)가 제조될 수 있다. 바람직하게는, 압출기(1604) 및 염료(1606)는 열형성 기구(1600)에 아주 근접하게 위치하여 시이트(1602)를 가열된 상태로 유지한다. 이는 또한 시이트(1602)의 추가적인 수송을 막는 것을 도울 수 있다. 하나 이상의 롤러(1616) 및/또는 풀러(1618)를 사용하여, 시이트(1602)는 캐비티 플래튼(1610) 및 코어 또는 맨드렐 플래튼(1620) 간에서 이동된다. 설명된 구체예에서, 적어도 이것이 회전하도록 구성되지 않은 의미에서, 캐비티 플래튼(1610)은 고정적이며(stationary), 코어 플래튼(1620)은 회전 가능하다. 코어(1622)를 상응하는 캐비티 섹션(미도시) 내로 이동시키기 위하여, 코어 플래튼(1620)은 또한 캐비티 섹션을 향해 수직으로 이동하도록 구성될 수 있다. 그러나, 다른 구체예에서, 캐비티 플래튼(1610)은 코어(1622)의 방향에서 수직으로 시프트되도록 구성될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 양 플래튼(1610, 1620)은 서로를 향해 이동하도록 구성될 수 있다.
계속해서 도 30과 관련하여, 형성된 제품은 열형성 사이클에 이어서 코어(1622) 상에 남아있을 수 있다. 설명된 구체예에서, 코어 플래튼의 각각의 면이 12개의 코어(1622)를 포함하기 때문에, 각각의 사이클로 총 12개의 제품이 제조될 수 있다. 따라서, 열형성 사이클 이후, 코어 플래튼은 캐비티 플래튼에 비비해 낮아질 수 있고, (예를 들어 90도 만큼) 회전될 수 있다. 새롭게 형성된 컵, 캔, 또는 기타 제품은 배출 또는 제거 스테이션(미도시)으로 배달될 수 있다. 한 구체예에서, 형성된 제품(예를 들어, 컵)은 스트리퍼 플레이트(stripper plate)(1626)의 작동에 의해 코어로부터 기계적으로 제거된다. 그와 같은 기계적 스트리핑 방법 대신 또는 이에 더하여, 하나 이상의 제거 방법, 예컨대 맨드렐-보조 또는 에어-보조 방법이 사용될 수 있음이 인식될 것이다. 새로운 시이트 섹션이 캐비티 플래튼 아래로 배달된 후, 열형성 공정이 유리하게 반복될 수 있다.
도 31 및 도 32는 열형성 기구의 또 다른 구체예를 도시한다. 도 31에서, 회전가능한 플래튼(1708)은 각각의 열형성 사이클 도중 180도 회전하도록 구성된다. 회전가능한 플래튼(1708)은 코어 플래튼 또는 캐비티 플래튼일 수 있다. 도시된 구체예에 따르면, 회전가능한 플래튼(1708)은 상기 시이트가 열형성되는 공정 스테이션(1710) 및 형성된 제품이 회전가능한 플래튼으로부터 제거되는 배출 스테이션(1720) 사이에서 인덱스된다.
유사하게, 도 32에 도시된 바와 같이, 열형성 기구(1800)는, 각각의 열형성 사이클 도중 180도 회전하도록 구성된, 회전가능한 플래튼(예를 들어, 코어 또는 캐비티)을 포함한다. 한 배열에서, 플래튼은 순차적으로 공정 스테이션(1810)으로부터, 제1 냉각 스테이션(1820), 제2 냉각 스테이션(1830) 및 배출 스테이션으로 이동되며, 여기서 형성된 제품이 제거된다. 열형성 기구가 여기에서 설명된 구체예에서 나타낸 것보다 더 적거나 또는 더 많은 스테이션을 포함하도록 구성될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 추가적인 가공 단계가 다양한 스테이션, 예를 들어 코팅의 적용, 표면 처리, 클로저 부재 등의 어셈블리, 선택적인 가열/냉각 및/또는 이와 유사한 것과 같은 다양한 스테이션에서 발생할 수 있다. 또한 열형성이 상이하게 구성될 수 있음이 이해될 것이다.
일부 바람직한 구체예에서, 형성된 캐비티는 멸균 상태이며(sterile) 따라서 형성 후 라인 상에서(in line) 채워질 수 있다. 본 명세서에 기재되었건 또는 기재되지 않았던 간에 클로저 부재(예를 들어, 뚜껑, 스크루 캡, 기타 캡, 스냅 클로저, BAPCO® 클로저 등)가 컵에 맞춰지거나 또는 위치될 수 있다. 몇몇 구체예에 서, 그러한 클로저 부재는 초음파적으로 또는 레이저에 의해 열적으로 또는 유도적으로(inductively) 적소에 밀봉 또는 결합되어(welded), 제품을 보호하는 안전한 밀봉 시일(secure hermetic seal)을 부여한다. 도 1(a) 내지 도 7에 도시된 유형의 클로저의 경우에, 상기 클로저는 컵의 개방 말단 위에 피트될 수 있고, 기술된 방법 중 하나를 사용하여 적소에 밀봉될 수 있다. 도 5에 도시되고, 여기에서 설명된 시일링 부재는 또한 컵의 최상부 말단(top end)에 적용될 수 있다. 풀 탭(잡아당기는 손잡이)을 가진 알루미늄 캔 유형 클로저 시스템이 사용되는 경우, 알루미늄 뚜껑이 크림프될(crimped) 수 있다.
대안적으로, 컵 또는 용기의 개방 플랜지 말단(open flanged end)은 시일가능한 층으로 라미네이트된 적절한 호일로 밀봉될 수 있다. 몇몇 구체예에서는, 여기에서 설명된 바와 같이, 그러한 시일링 또는 밀봉가능한 층들이 제거될 수 있다. 시일링 층들은 용기의 내부 내용물이 새지 않도록(water-tight) 및/또는 공기가 새지 않도록(air-tight) 유지하는 것을 도울 수 있다. 다른 구체예에서, 더 얇은 시이트 스톡이 디시드 말단(dished end)으로 형성되어, 개방 말단에서 플랜지에 적소에 밀봉되거나, 또는 개방 말단에서 플러그로서 삽입되어 원통형 벽에 합체된다(fused). 이러한 경우 최초의 캔의 폐쇄된 말단은 펀치되거나, 뚫려서(reamed) 패키지된 음료에 접근 가능한 개구를 부여한다. 상기 개구는 또한 접착성 호일(예를 들어, 금속화된 것, 또는 비-금속화된 것 등)로 밀봉될 수도 있고, 이 때 상기 호일이 벗겨짐에 의해 저장된 음료 또는 기타 식료품에 대한 접근이 가능하다.
편의상, 여기에 기재된 많은 구체예들은 단층 컵, 캔 또는 기타 용기를 형성 하는 것과 관련하여서만 설명된다. 그러나, 이러한 및 기타 열형성 방법은 다층 시이트 또는 필름으로도 실행될 수 있음을 이해해야 한다. 필수인 것은 아니지만, 상이한 층들이 상이한 물질, 두께, 특성, 기능 등을 포함할 수 있다. 다른 구체예에서, 열형성 공정에 사용된 플라스틱 시이트는 하나 이상의 층 및/또는 코팅을 포함할 수 있다. 또한, 본 출원에 기재된 열형성 방법, 원리 및 기구는 얇은 벽 및 두꺼운 벽 디자인 모두에 적용될 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 경량 물질은 코어, 맨드렐, 캐비티 섹션 및/또는 열형성 공정과 직접 또는 간접적으로 관련된 기타 요소 내로 혼입될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 T-6, 기타 경량의 합금 등이 사용될 수 있다. 이러한 시스템에서 경량 물질의 사용은 더 빠른 형성 또는 성형 과정을 가능하게 하고, 그에 의해 사이클 시간을 줄일 수 있다. 마찰에 견딜 수 있고, 인접한 표면과 접촉하는 고 강도 물질(예를 들어, 강화 스틸 등)이 필요한 곳에 사용될 수 있다. 높은 마모 및/또는 접촉 표면 상의 그러한 물질은 코어 및/또는 맨드렐 상에, 캐비티 섹션 및/또는 열형성 장치의 다른 요소 내 또는 그 위에 위치될 수 있다. 추가로, 몰드된, 열형성된 또는 다른 방식으로 형성된 플라스틱 물질의 냉각/가열을 용이하게 하는 향상된 열 전달 속도를 부여하기 위해서, 하나 이상의 고열 전달 물질이 사용될 수 있다. 또한, 하나 이상의 냉각 채널이 캐비티 섹션, 맨드렐 및/또는 기타 몰드 부분 중 임의의 것에 제공되어, 열 전달을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 출원에 기술된 방법 또는 기구를 사용하여 제조된 컵, 용기 또는 기타 제품은 최소한의 드래프트를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다. 또한 상기 몰드가 사용되어, 형성된 제품에 복잡한 베이스 디자인(complex base design)을 생성할 수 있다. 다른 구체예에서, 윤곽, 나사선, 플랜지, 귀때, 기타 특성 등이 열형성된 제품 상 및/또는 그 안에 포함될 수 있다. 그러나, 설명한 바와 같이, 그러한 복잡한 디자인을 생성하기 위하여 스플릿-몰드 디자인(split-mold design) 또는 기타 유형의 시스템을 제공하는 것이 필요할 수 있다.
여기에서 설명 및/또는 도시된 열형성 기구, 시스템 및/또는 방법, 또는 그들의 변형은 시이트 또는 필름 이외의 폴리머 물질에 유리하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 고속 공정이 최초에 사용되어서 폴리머 물질의 매스(mass)를 생성할 수 있다. 한 구체예에서, 압출된 폴리머의 매스가 생성되어서 컨베이어 벨트 또는 유사한 이동 시스템 상에 놓여진다. 바람직하게는, 후속의 가공 단계에서의 문제들을 회피하기 위해서, 이러한 매스들의 부피, 형상, 크기, 물리적 특성 및 기타 특징들은 일정하다. 컨베이어 벨트 상에서 이동되는 폴리머 물질의 매스들은 평평한(flatter) 형상(예를 들어, 디스크)으로 압축 또는 스탬프될 수 있다. 상기 매스들에 적용되는 힘의 양 및 상기 힘이 적용되는 방식은 형성되는 물품의 치수, 두께 및/또는 기타 특징, 압출된 물질의 온도 및 물질 특성, 이용된 컨베이어 벨트 시스템의 유형, 사용될 열형성기의 유형 등에 의존할 것이다.
몇몇 구체예에 따르면, 그와 같이 평평해진(flattened) 매스들은 하나 이상의 열형성 방법(예를 들어, 진공 열형성, 압력 열형성, 맨드렐 또는 플러그-보조 등)을 사용하여 원하는 제품으로 형상화될 수 있다. 특정 구체예에서, 상기 매스들이 형성되고, 평평해지는 공정, 및 후속의 열형성 공정은, 시간 및/또는 공간의 관점에서 서로에 대해 아주 근접하게 수행될 수 있다. 이는 평평해진 매스(또는 디스크)가, 그 열 함량의 적어도 일부를 보유하는 것을 가능하게 하여, 상기 매스를 냉각시키는 데 요구되는 시간 및 에너지를 감소시킨다. 용어 "평평해진 매스(flattened mass)" 및 "디스크(disk)"는 여기에서 상호교환적으로 사용된다.
또한, 성형 기구의 맨드렐, 코어, 캐비티 섹션 및 기타 부분에 고열 전달 물질, 예컨대 AMPCOLOY® 합금, 구리 및 베릴륨을 포함하는 합금 등을 사용하는 것은, 특히 열형성 제품이 더 깊은 드로우(deeper draw) 및/또는 윤곽으로 된 표면(contoured surface)을 가질 때, 향상된 벽 두께 분포 및 반복성을 가져올 수 있다. 결과적으로, 몇몇 구체예에서, 폴리머 디스크 및/또는 고열 전달 물질을 사용하는 것은, 더 신속하고 더욱 비용 효율적인 열형성 공정을 가져올 수 있다.
또한, 그러한 폴리머 디스크가 압축 몰드(compression mold)에 용이하기 때문에, 상이한 압출된 물질을 스탬핑하거나 또는 다른 방식으로 함께 압축하는 것에 의해 다층 디스크를 제조하는 것이 가능할 수 있다. 몇몇 구체예에서, 그러한 다층 디스크는 형성된 제품의 배리어 특성을 향상시킬 수도 있다. 상기 디스크가 압출되거나, 압축 성형되거나 또는 다른 방법을 사용하여 제조되는지 여부와 무관하게, 디스크를 열형성하는 것은 용기를 열형성하는 비용을 저감할 수 있는데, 그 이유는 상대적으로 얇은 시이트 롤을 제조하는 것과 관련된 비용이 없어지기 때문이다.
한 구체예에서, 압출된 디스크는 압축 성형 또는 기타 방법에 의해 얇은 컵 형상의 부재(1900)로 형성될 수 있다. 도 33에 도시한 바와 같이, 그러한 컵 형상 부재는 반대로 된 병마개(inverted bottle cap)를 닮았다. 컵 형상 부재(1900)는 외부에 나사산을 낸 영역(1906) 및 그 상부의 개구 부분을 따라서 목 지지 링(1908)을 포함할 수 있다. 목 지지 링(1908)은 상이한 처리 스테이션 간에서 및 이를 향해 옮겨짐에 따라 컵 형상 부재(1900)의 핸들링을 용이하게 할 수 있다. 컵 형상 부재(1900)의 중간의 얕은 섹션(1910)은 상대적으로 두꺼운 디스크 형상을 포함하고, 충분한 폴리머 물질을 포함하여, 용기(예를 들어, 메인 병 부분, 기타 메인 용기 부분 등)의 의도된 형상으로 나중에 열형성될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 하나 이상의 고열 전달 물질이 사용되어 나사산을 낸 영역(1906) 및 목 지지 링(1908)을 신속하고 효율적으로 냉각시킬 수 있다. 또한, 고열 전달 물질이 사용되어, 더 두꺼운 디스크의 내부 폴리머 물질을 따뜻하게 유지하면서, 중간의 얕은 섹션(1910)의 겉(skin)을 효율적으로 "냉동(freeze)" 또는 신속히 냉각할 수 있다.
계속해서 도 33과 관련하여, 컵 형상 부재(1900)가 압축 성형된 후, 더 두꺼운 디스크 부분 내에 포함된 잔류 열 에너지를 이용하기 위해서 신속히 열형성될 수 있다. 필요에 따라, 후속의 열형성 단계에 대한 준비로 부재(1900)는 가열 또는 냉각될 수 있다. 예를 들어, 상기 디스크가 추가적인 가열을 필요로 하면, 컵 형상 부재(1900)는 충분한 가열이 제공될 수 있는 조절 스테이션(conditioning station)으로 가게 할 수 있다. 한 구체예에서, 열은 전도에 의해 부재(1900)에 가해진다. 대안적으로, 컵 형상 부재(1900)는 원치않는 열 손실을 막기 위해서 따뜻한 공기 이송 터널(air transfer tunnel)을 통해 열형성 스테이션으로 수송될 수 있다.
원하는 형상으로 부재(1900)를 형상화(shape)하는데 사용되는 열형성 기구는 플런저(미도시)를 포함할 수 있고, 이는 컵 형상 부재의 디스크 부분을 초기에 변형시키고(deform), 그 수지를 임계 구역(critical zone)으로 분배하는데 사용된다. 몇몇 구체예에 따르면, 플런저는 원통형이고, 무딘 말단을 포함한다. 대안적으로, 플런저 말단은 복수의 테이퍼된 스텝을 포함할 수 있다. 플런저에 의해 변형된 후, 상기 디스크는 얕게 형성된 컵을 닮을 수 있다. 이어서, 상기 얕은 컵은 하나 이상의 열형성 방법을 사용하여 캐비티 섹션의 성형 표면에 대해 그것을 밀어넣어 형상화될 수 있다. 한 구체예에서, 압력 열형성 및 진공 열형성의 조합이 사용된다. 그러나, 기술분야의 당업자는 얕은 컵이 또한 단 하나의 유형의 열형성 방법을 사용하여 형성될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.
몇몇 구체예에 따라서, 형성된 용기의 용량은 대략 200 ml이다. 다른 구체예에서, 용기의 용량은 200ml보다 약간 또는 많이 적다. 용기의 용량은 180 ml, 160 ml, 140 ml, 120 ml, 100 ml, 80 ml, 60 ml, 40 ml, 20 ml, 및 이들 부피를 포함하는 범위일 수 있다. 또 다른 구체예에서, 용기의 용량은 200ml보다 약간 또는 많이 크다. 예를 들어, 한 구체예에서, 용기의 용량은 0.5 l, 1 l, 2 l, 5 l, 10 l, 25 l 또는 그 이상일 수 있다. 다른 구체예에서, 용기의 용량은 310 ml, 320 ml, 330 ml, 340 ml, 350 ml, 400 ml, 450 ml, 500 ml, 및 이들 부피를 포함하는 범위일 수 있다.
또다른 구체예에서, 중간 얕은 섹션(1910)의 더 두꺼운 디스크는 하나 이상 의 높은 신축성 물질을 포함한다. 따라서, 그것의 높은 신축 특성 때문에, 열형성된 플라스틱은 더 큰, 가요성 백 또는 이와 유사한 것으로 형성될 수 있다. 한 구체예에서, 상기 백은 대략 500 ml 또는 1 l의 용량을 가질 수 있다. 그러나, 백 또는 임의의 다른 열형성된 물품의 부피는 여기에서 지시된 것보다 더 크거나 적을 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 형성된 백은 예를 들어 판지 박스(cardboard box)와 같은 2차 포장으로 포장될 수 있다. 한 구체예에서, 백-박스 조합은 파일링 스테이션(filling station)으로 가고, 여기서 적절한 클로저가 상기 백의 나사산을 낸 부분에 고정될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 상기 클로저는 스크루 캡, 초음파적으로 용접된 캡, 유도적으로 용접된 캡 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다.
압출 블로우 성형 (EBM) 공정
임의의 형태의 압출 블로우 성형이 사용되어 캔의 컵 부분을 만들 수 있다. 후속의 기재는 특정의 바람직한 EBM 공정에 관한 것이며, 다른 공정들을 배제하는 것으로 받아들여져서는 안된다. 압출 블로우 성형은 튜브를 형성하기 위하여 다이(die), 바람직하게는 환형 다이((annular die)를 통해 하나 이상의 용해된 물질을 압출 또는 공압출하여 시작된다. 용해된 튜브(molten tube)는 통상적으로 패리슨(parison)으로 불린다. 한 구체예에서, 용해된 패리슨은 냉각됨에 따라 중력 하에서 환형 다이로부터 아래로 내려간다. 대안의 구체예에서, 패리슨은 다이로부터 빼낼 수 있다(drawn). 전자의 방법은 그것이 내려감에 따라 용해된 물질의 동등한 섹션을 커팅하는 핫 나이프(hot knife)와 함께 셔틀 머신을 사용하여 종종 수행되 는 반면, 후자는 휠 작동(wheel operation)에서 자주 사용된다. 그러나, 몇몇 휠은 아래쪽으로 압출하는 반면, 다른 휠 배열은 상기 패리슨이 적소에 위치되고, 상기 휠의 회전 작용에 의해 연신되도록, 중력에 거슬러 위쪽으로 압출하는 압출 시스템과 짝을 이룬다는 것을 주목해야 한다.
셔틀 및 휠 시스템 양자에서 블로잉의 기본적인 메카니즘은 유사하다. 몰드는 최상부 및 베이스를 형성하는 말단을 꽉 끼는(pinching off), "고무와 같은(rubbery)" 상태(예컨대, 그것의 유리전이온도보다 높은 온도)로 여전히 있으면서, 패리슨 또는 물질의 냉각 튜브를 둘러싼다. 압축된 공기를 상기 몰드 내에 있는 튜브형상의 연화된 패리슨으로 불어넣어, 패리슨을 팽창시키고 및/또는 상기 몰드의 표면에 대해 그것을 가압한다. 연화된 패리슨은 몰드 표면과 접촉 즉시 응고되고, 상기 몰드에 의해 한정된 형상을 취한다. 휠 작동에서, 헤드-투-헤드(head-to-head) 배열로 된 두 개의 용기는 단일의 튜브형 섹션으로부터 불어질 수 있다. 두 개의 용기 몰드를 갖는 것에 더하여 그러한 배열을 위한 몰드는 이를 통해 블로우 공기가 도입될 수 있는 연결 섹션을 갖는다. 블로우 핀으로부터 도입된 블로우 공기는 단일의 큰 패리슨으로부터 두 개의 용기를 동시에 형성한다. 냉각하자마자, 단일의 미장식(untrimmed) 유닛 또는 멀티플 유닛(휠의 경우에 로그(log)로 칭해짐)이 배출된다. 후속의 작동에서, 테일(용기의 베이스 아래의 부분)이 디플래쉬된다(deflashed). 최상부 시일링 표면을 한정하는 섹션은, 절단에 의해 형성된 거친 가장자리를 줄이기 위하여 바람직하게는 가열된 블레이드를 회전시키거나 또는 직선의 가장자리에 대해 용기의 위에 있는 홈으로 된 섹션을 회전시키는 것에 의한 것과 같은 깨끗한 컷에 의해 생성된다.
연신 블로우 성형 (SBM) 공정
임의의 형태의 연신 블로우 성형이 사용되어 캔 또는 용기의 컵 부분을 만들 수 있다. 후속의 기재는 특정의 바람직한 SBM 공정에 관한 것이며, 다른 공정들을 배제하는 것으로 받아들여져서는 안된다. SBM은 한 단계의 블로우 성형 공정이다. 적당한 상업적인 장비는 아오키(Aoki) 및/또는 니세이(Nisei)에 의해 제조된다. 이러한 제조 방법은 프리폼 또는 패리슨의 사출 성형을 포함한다. 프리폼은 ISBM으로 만들어진 것과 형상 및 사이즈가 유사하고, 플랫폼은 또한 ISBM과 유사하다. 그러나 비록 목 완성품(neck finish)은 성형 공정에 이어서 완전히 냉각되지만, 프리폼 본체는 몰드로부터 배출되기 전에 완전히 냉각되지 않는 점에서, 플랫폼은 ISBM과 상이하다. 프리폼 본체는 프리폼이 몰드에 달라붙지 않고 배출될 정도로 충분히 오랫동안 몰드에서 냉각된다. 이어서 따뜻한/뜨거운 프리폼은 완성된 부분으로 블로우 성형되는 다음 단계로 이동한다. ISBM 공정과 매우 흡사하게, 프리폼은 몰드로 삽입되고, 따뜻한 프리폼의 본체는 불어져서 팽창되며, 차가운 블로우 몰드 캐비티의 형상으로 고정된다. 몇몇 구체예에서는, 특정 영역에서 프리폼의 가열을 증가시키기 위한 중간 열 조절 스테이션이 존재하여 블로우 공정에서 원하는 효과를 달성한다. SBM은 더 큰 후프 변형 또는 불규칙적인 형상(예를 들어, 직사각형, 타원형 또는 정사각형)을 갖는 비대칭 또는 더 큰 용기 및/또는 큰 입의/목의(large-mouthed/necked) 용기의 제조용으로 적당하다. 둘 이상의 층을 갖는 컵 부분이 요구되는 경우, 바람직하게는 미국특허 제6,391,408호에 기재된 것과 같 은 IOI 공정을 사용하여 만들어진다.
사출 연신 블로우 성형 (ISBM) 공정
임의의 형태의 사출 연신 블로우 성형이 사용되어 캔 또는 용기의 컵 부분을 만들 수 있다. 후속의 기재는 특정의 바람직한 ISBM 공정에 관한 것이며, 다른 공정들을 배제하는 것으로 받아들여져서는 안된다. ISBM은 가압된 액체와 같이, 더 높은 강도의 용기가 요구되는 적용에 특히 적합한, 2축 배향 용기의 제조를 가능하게 한다. 프리폼은 우선 임의의 적당한 공정에 의해 사출 성형으로 만들어진다. 둘 이상의 층을 포함하는 컵 부분을 갖는 용기가 요구되는 경우에는, 미국특허 제6,391,408호에 기재된 것과 같은 IOI 공정을 사용하여 만들어질 수 있다. 프리폼은 심각하게 손상되지 않고 다뤄질 수 있는 지점까지 냉각된다. 완성된 프리폼은 만들어진 후 어느 때라도 용기로 불어질 수 있다. 이는 프리폼이 한 장소에서 만들어지고, 이어서 블로우 및 충전을 위한 다른 장소로 보내는 것을 가능하게 한다. 프리폼은 이어서 연신 블로우 성형 공정이 행해진다. SBM 도중, 많은 표준 프리폼이 지지 링에 의해 지지되는 것과 같은 정도로, 프리폼은 커플링 구조에 의해 지지될 수 있다. 대안적으로, 지지 링은 용기와 함께 포함될 수 있거나, SBM 공정에 이어서 제거될 수 있다. 임의로, 블로우 몰드에서 또는 그 후에, 프리폼의 목 부분의 추가의 조절이 행해져서, 커플링 구조를 포함하는 목 부분의 결정성 및 치수 안정성을 향상시킬 수 있다.
바람직한 물질의 일반적인 기술
컵 및 클로저를 포함하는, 본 명세서에 기재된 물품은 여기에 기재된 임의의 다양한 물질로부터 제조될 수 있다. 또한, 열형성 및 다른 유형의 여기에 기재된 방법, 시스템, 기구 및 장치는 여기에 기재된 일부의 또는 모든 물질을 사용하여 용기 및 기타 물품을 형성하도록 구성될 수 있다. 일부 물품은 하나 이상의 특별한 물질과 관련하여 구체적으로 기술될 수 있지만, 이러한 동일한 물품, 및 상기 물품을 만드는데 사용되는 방법은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리락트산, 폴리카보네이트, 등을 포함하는 많은 기타 열가소성 수지에 적용 가능하다. 다른 적당한 물질은 이에 한정되는 것은 아니지만, 폴리머 물질, 예로 열경화성 폴리머, 열가소성 물질, 예컨대 폴리에스테르, 폴리올레핀, 예로 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 예로 나일론(예를 들어 나일론 6, 나일론 66) 및 MXD6, 폴리스티렌, 에폭시, 아크릴, 코폴리머, 배합물, 그래프트화 폴리머, 및/또는 개질 폴리머(측쇄기로서 다른 기를 갖는 이들의 단량체 또는 일부, 예컨대 올레핀-개질된 폴리에스테르)를 포함한다. 이들 물질은 단독으로 또는 다층 구조, 배합물 또는 코폴리머에서 서로 조합하여 사용될 수 있고, 또한 상이한 첨가제, 예컨대 나노입자 배리어 물질, 산소 스캐빈저, UV 흡수제, 발포제 등과 조합될 수도 있다. 더 구체적인 물질의 예는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 에틸렌 비닐 알콜 코폴리머("EVOH"), 에틸렌 비닐 아세테이트("EVA"), 에틸렌 아크릴산("EAA"), 선형 저밀도 폴리에틸렌("LLDPE"), 폴리에틸렌 2,6- 및 1,5-나프탈레이트(PEN), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG), 폴리(시클로헥실렌디메틸렌 테레프탈레이트), 폴리락트산(PLA), 폴리카보네이트, 폴리글리콜산(PGA), 폴리스티렌, 시클로올레핀, 폴리-4-메틸펜텐-1, 폴리(메틸 메타 크릴레이트), 아크릴로니트릴, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐리딘 클로라이드(PVDC), 스티렌 아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 폴리아세탈, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리머 이오노머 예컨대 PET의 술포네이트, 폴리술폰, 폴리테트라-플루오로에틸렌, 폴리테트라메틸렌 1,2-디옥시벤조에이트, 폴리우레탄 및 에틸렌 테레프탈레이트와 에틸렌 이소프탈레이트의 코폴리머, 및 상술한 하나 이상의 코폴리머 및/또는 배합물을 포함한다.
여기에서 사용된, 용어 "폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜"(PETG)은 PET 코폴리머로서, 추가의 공단량체, 시클로헥산 디-메탄올(CHDM)이 PET 혼합물에 유의량(예컨대, 약 40중량% 이상) 첨가된 PET의 코폴리머를 지칭한다. 한 구체예에서, 바람직한 PETG 물질은 필수적으로 무정형이다. 적당한 PETG 물질은 다양한 소스로부터 구입될 수 있다. 한 적합한 소스는 이스트만 케미칼 컴퍼니 사업부의 보리디안(Voridian)이다. 다른 PET 코폴리머는 수득한 물질이 결정화할 수 있거나 또는 반 결정성으로 남아 있도록 낮은 수준으로 CHDM을 포함한다. 낮은 수준의 CHDM을 함유하는 PET 코폴리머의 한 예는 보리디안 9921 수지이다. 변형 PET의 또 다른 예는 "고 IPA PET" 또는 IPA-개질(modified) PET이며, 이것은 IPA 함량이 약 2-20중량% IPA를 포함하며, 또한 약 5-10중량% IPA를 포함하는, 바람직하게는 약 2중량%를 넘는 PET를 지칭한다. 명세서 전반에 걸쳐, 제제 및 조성물에서의 모든 백분율은 다른 언급이 없으면 중량에 관한 것이다.
몇몇 구체예에서, 그라프트 또는 개질된 폴리머가 사용될 수 있다. 한 구체예에서 폴리프로필렌 또는 기타 폴리머는 이에 한정되는 것은 아니지만, 접착성을 향상시키기 위한 말레산 무수물, 글리시딜 메타크릴레이트, 아크릴 메타크릴레이트 및/또는 유사한 화합물을 포함하는 극성기로 그라프트 또는 개질될 수 있다. 다른 구체예에서 폴리프로필렌은 또한 투명화된 폴리프로필렌을 의미한다. 여기에서 사용된, 용어 "투명화된 폴리프로필렌(clarified polypropylene)"은 광범위한 용어이고, 통상의 의미에 따라 사용되며, 제한함이 없이 핵형성 제해제 및/또는 투명화용 첨가제를 포함하는 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 투명화된 폴리프로필렌은 폴리프로필렌의 단독폴리머 또는 블록 코폴리머와 비교하여 전체적으로 투명한 물질이다. 핵형성 저해제의 포함은 결정화도 또는 결정화도의 효과를 방지 및/또는 감소를 도우며, 이것은 폴리프로필렌 또는 그들이 첨가되는 다른 물질 내에서, 폴리프로필렌의 혼탁(haziness)에 기여한다. 몇몇 정화제는, 총 결정성을 감소시키기보다는, 결정 도메인의 사이즈를 감소 및/또는 정화제가 없을 때 형성될 수 있는 보다 큰 도메인 사이즈와는 달리 다수의 작은 도메인의 형성을 유도함에 의해 작용한다. 투명화된 폴리프로필렌은 다우 케미칼 사와 같은 다양한 소스로부터 구입할 수 있다. 대안적으로, 핵형성 저해제가 폴리프로필렌 또는 기타 물질에 첨가될 수 있다. 한 적당한 핵형성 저해 첨가제의 소스는 슐만(Schulman)이다.
특정의 구체예에서, 바람직한 물질은 순수(virgin), 소비 전(pre-consumer), 소비 후(post-consumer), 재연마(regrind), 재생, 및/또는 그들의 조합일 수 있다. 예를 들어, PET는 순수, 소비 전 또는 소비 후, 재생, 또는 재연마 PET, PET 코폴리머 및 이들의 조합일 수 있다. 바람직한 구체예에서, 완성된 용기 및/또는 그것에 사용된 물질은 후속의 플라스틱 용기 재생 스트림에 양호하다.
특정의 구체예에서, 컵은 딥 코팅, 스프레이 코팅, 또는 플로우 코팅에 의해 추가로 처리될 수 있다. 바람직한 기구, 방법, 및 물질은 WO 04/004929호 및 미국 특허 제6,676,883호에 기재된 것과 같은 것들을 포함하며, 그 기재는 전체로서 인용에 의해 본 명세서에 도입된다. 상기 컵은 바람직하게는 폴리머, 예컨대 열가소성 수지 물질로 만들어진다. 적당한 열가소성 수지의 예로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 폴리에스테르(예를 들어 PET, PEN), 폴리올레핀(PP, HDPE), 폴리락트산, 폴리카보네이트, 및 폴리아미드를 포함한다.
컵을 형성하는 하나 이상의 층들은 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 바람직하게는 컵에 기능성(예컨대, UV 내성, 배리어, 내찰성)을 부여한다. 층 조성물에 사용된 폴리머 물질은 그 자체가 배리어, 방수성 등과 같은 기능적 성질을 부여할 수 있다.
바람직한 방법 및 공정의 구체예에서, 하나 이상의 층은 배리어 층, UV 보호 층, 산소 스캐빈징 층, 산소 배리어 층, 이산화탄소 스캐빈징 층, 이산화탄소 배리어 층 및 특정의 적용을 위해 요구되는 기타 층을 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 바의, 용어 "배리어 물질", "배리어 수지" 등은 광범위한 용어이고, 이들의 통상의 의미로 사용되며, 제한 없이, 바람직한 방법 및 공정에 사용될 때, 산소, 이산화탄소에 대해 및/또는 완성 물품(기재 포함)의 하나 이상의 다른 층보다 더 낮은 투과성을 갖는 물질을 지칭한다. 여기에서 사용된 바의, 용어 "UV 보호" 등은 광범위한 용어이고, 이들의 통상의 의미로 사용되며, 제한 없이, 물품의 하나 이상의 다른 층보다 더 높은 UV 흡수율을 갖는 물질을 지칭한다. 여기에서 사용된 바 의, 용어 "산소 스캐빈징(oxygen scavenging)" 등은 광범위한 용어이고, 이들의 통상의 의미로 사용되며, 제한 없이, 물품의 하나 이상의 다른 층보다 더 높은 산소 흡수율을 갖는 물질을 지칭한다. 여기에서 사용된 바의, 용어 "산소 배리어" 등은 광범위한 용어이고, 이들의 통상의 의미로 사용되며, 제한 없이, 그 속성이 수동 또는 능동이며 물품의 안으로 및/또는 밖으로의 산소의 전달(transmission)을 늦추는 물질을 지칭한다. 여기에서 사용된 바의, 용어 "이산화탄소 스캐빈징" 등은 광범위한 용어이고, 이들의 통상의 의미로 사용되며, 제한 없이, 물품의 하나 이상의 다른 층보다 더 높은 이산화탄소 흡수율을 갖는 물질을 지칭한다. 여기에서 사용된 바의, 용어 "이산화탄소 배리어" 등은 광범위한 용어이고, 이들의 통상의 의미로 사용되며, 제한 없이, 그 속성이 수동 또는 능동이며 물품의 안으로 및/또는 밖으로의 이산화탄소의 전달을 늦추는 물질을 지칭한다. 이론에 국한됨이 없이, 출원인은 탄산 제품, 예를 들어 물품 내에 함유된 소프트 드링크 음료가 과탄산화되는 적용에서, 물품의 하나 이상의 층 내에 이산화탄소 스캐빈저의 포함은 이산화탄소 스캐빈저를 함유하는 층을 포화하는 과잉의 탄산화를 허용하는 것으로 믿는다. 그러므로, 물품으로부터 대기로 이산화탄소가 누출함에 따라, 그것은 그 안에 함유된 생성물보다 물품 층을 먼저 떠난다. 여기에서 사용된 바의 용어 "가교결합(crosslink)", "가교결합된(crosslinked)" 등은 광범위한 용어이고, 이들의 통상의 의미로 사용되며, 제한 없이, 매우 작은 정도의 가교 결합으로부터 완전히 가교 결합된 물질을 포함하는 것까지 단계적으로 변화하는 물질 및 코팅을 지칭한다. 가교 결합도가 조절되어, 특정 상황을 위한 화학적 또는 기계적 남용 내성 정도와 같이, 요구되는 또는 적당한 물리적 성질을 제공할 수 있다.
단독으로, 또는 다른 기능성과 함께, 하나 이상의 층에 의해 부여된 다른 기능성은 컬러, 예로 이에 한정되는 것은 아니지만, 염료 및 안료, 접착 촉진제, 향상된 수증기 배리어, 윤활성, 예로 천연 또는 인공 윤활제, 예로 왁스, 예컨대 카르나우바 및 파라핀, 및 내마모성을 포함한다.
또한 캔 또는 용기의 컵 부분은 코팅의 적용 또는 임의의 기타 목적에 대한 준비로 하나 이상의 다양한 형태의 표면 처리를 수행할 수 있다. 바람직한 기구, 방법, 및 물질은 2006년 10월 12일자로 출원된 미국특허출원 제11/546654호의 미국특허공개 제2007/0087131호에 기재된 것과 같은 것들을 포함하며, 그 기재는 전체로서 인용에 의해 본 명세서에 도입된다.
바람직한 물질의 예
한 바람직한 구체예에서, 바람직한 물질은 열가소성 수지 물질을 포함한다. 추가의 바람직한 구체예는 "페녹시형 열가소성 수지"를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어인 페녹시형 열가소성 수지는, WO 99/20462에 기재된 것들을 포함하는 다양한 물질을 포함한다. 한 구체예에서, 물질들은 열가소성 에폭시 수지(TPE), 페녹시형 열가소성 수지의 서브셋(subset)을 포함한다. 열가소성 수지 물질, 페녹시형 열가소성 수지의 추가의 서브셋은 특정의 바람직한 히드록시-페녹시에테르 폴리머이며, 그 중에서 특정의 폴리히드록시아미노에테르 코폴리머(PHAE)가 특히 바람직한 물질이다. 예를 들어 미국특허 제6,455,116호; 제6,180,715호; 제6,011,111호; 제5,834,078호; 제5,814,373호; 제5,464,924호; 및 제5,275,853호를 참조하고; 또한 PCT 출원 WO 99/48962; WO 99/12995; WO 98/29491; 및 WO 98/14498를 참조한다. 일부 구체예에서, PHAE는 TPE이다.
바람직하게는, 바람직한 구체예에서 사용된 페녹시형 열가소성 수지는 하기의 유형 중 하나를 포함한다:
(1) 화학식 Ia, Ib 또는 Ic 중의 어느 하나로 표시된 반복 단위를 갖는 히드록시 작용기의 폴리(아미드 에테르):
[화학식 I]
Figure 112008090990267-PCT00001
(2) 화학식 IIa, IIb 또는 IIc 중의 어느 하나에 의해 독립적으로 표시된 반복 단위를 갖는 폴리(히드록시아미드에테르):
[화학식 II]
Figure 112008090990267-PCT00002
(3) 화학식 III으로 표시된 반복 단위를 갖는 아미드- 및 히드록시메틸- 작용기를 갖는 폴리에테르:
[화학식 III]
Figure 112008090990267-PCT00003
(4) 화학식IV로 표시된 반복 단위를 갖는 히드록시 작용기의 폴리에테르:
[화학식 IV]
Figure 112008090990267-PCT00004
(5) 화학식Va 또는 Vb로 표시된 반복 단위를 갖는 히드록시 작용기의 폴리(에테르술폰아미드):
[화학식 V]
Figure 112008090990267-PCT00005
(6) 화학식 VI으로 표시된 반복 단위를 갖는 폴리(히드록시에스테르에테르):
[화학식 VI]
Figure 112008090990267-PCT00006
(7) 화학식 VII로 표시된 반복 단위를 갖는 히드록시-페녹시에테르 폴리머:
[화학식 VII]
Figure 112008090990267-PCT00007
및
(8) 화학식 VIII로 표시된 반복 단위를 갖는 폴리(히드록시아미노에테르):
[화학식 VIII]
Figure 112008090990267-PCT00008
여기서, 각각의 Ar은 개별적으로 2가의 방향족 부분, 치환된 2가의 방향족 부분 또는 헤테로 방향족 부분, 또는 상이한 2가의 방향족 부분, 치환된 방향족 부분 또는 헤테로 방향족 부분의 조합이고; R은 개별적으로 수소 또는 1가의 히드로 카르빌 부분이고; 각각의 Ar1은 2가의 방향족 부분 또는 아미드 또는 히드록시메틸기를 가진 2가의 방향족 부분의 조합이고; 각각의 Ar2는 Ar과 동일하거나 상이하고, 개별적으로 2가의 방향족 부분, 치환된 방향족 부분 또는 헤테로 방향족 부분, 또는 상이한 2가의 방향족 부분, 치환된 방향족 부분 또는 헤테로 방향족 부분의 조합이고; R1은 개별적으로 주로 히드로카르빌렌 부분, 예컨대, 2가의 방향족 부분, 치환된 2가의 방향족 부분, 2가의 헤테로방향족 부분, 2가의 알킬렌 부분, 2가의 치환된 알킬렌 부분 또는 2가의 헤테로알킬렌 부분, 또는 이러한 부분의 조합이고; R2는 개별적으로 1가의 히드로카르빌 부분이고; A는 아민 부분 또는 상이한 아민 부분의 조합이고; X는 아민, 아릴렌디옥시, 아릴렌디술폰아미도 또는 아릴렌디카르복시 부분, 또는 이러한 부분의 조합이고; Ar3는 하기 식 중의 어느 하나로 나타낸 "카르도(cardo)" 부분이다:
Figure 112008090990267-PCT00009
여기서, Y는 없거나, 공유 결합, 또는 결합기(linking group)이고, 적당한 결합기는 예를 들면, 산소 원자, 황 원자, 카르보닐 원자, 술포닐기, 또는 메틸렌기 또는 유사한 결합을 포함하고; n은 약 10 내지 약 1000의 정수이고; x는 0.01 내지 1.0이고; y는 0 내지 0.5이다.
용어 "주로 히드로카르빌렌(predominantly hydrocarbylene)"은 주로 탄화수소인 2가의 라디칼을 의미하지만, 산소, 황, 이미노, 술포닐, 술폭실, 등과 같은 소량의 헤테로 원자 부분을 임의로 함유한다.
화학식 I로 표시된 히드록시 작용기의 폴리(아미드에테르)는 바람직하게는 미국 특허 제5,089,588호 및 제5,143,998호에서 기술된 바와 같이 디글리시딜에테르와 N,N'-비스(히드록시페닐아미도)알칸 또는 아렌을 접촉시킴으로써 생산된다.
화학식 II로 표시된 폴리(히드록시아미드에테르)는 미국 특허 제5,134,218호에 기술된 바와 같이 에피할로히드린을 비스(히드록시페닐아미도)알칸 또는 아렌, 또는 2 이상의 이들 화합물의 조합, 예컨대 N,N'-비스(3-히드록시페닐)아디프아미드 또는 N,N'-비스(3-히드록시페닐)글루타르아미드와 접촉시킴으로써 생산된다.
화학식 III으로 표시된 아미드- 및 히드록시메틸- 작용기를 갖는 폴리에테르는 예를 들면, 비스페놀A의 디글리시딜에테르와 같은 디글리시딜에테르를, 펜던트 아미도, N-치환 아미도 및/또는 히드록시알킬 부분을 갖는 2가 페놀, 예컨대 2,2-비스(4-히드록시페닐)아세트아미드 및 3,5-디히드록시벤즈아미드와 반응시킴으로써 생산될 수 있다. 이들 폴리에테르 및 이들의 제조는 미국 특허 제5,115,075호 및 제5,218,075호에서 설명된다.
화학식 IV로 표시된 히드록시 작용기의 폴리에테르는 예를 들면, 미국 특허 제5,164,472호에 기술된 공정을 사용하여 디글리시딜에테르 또는 디글리시딜에테르의 조합을 2가 페놀 또는 2가 페놀의 조합과 반응시킴으로써 생산될 수 있다. 대안적으로, 히드록시 작용기의 폴리에테르는 문헌 『the Journal of Applied Polymer Science, Vol. 7, p. 2135(1963)』에서 리인킹(Reinking), 바르나베오(Barnabeo) 및 헤일(Hale)에 의해 기술된 공정에 의해 2가 페놀(dihydric phenol) 또는 2가 페놀의 조합을 에피할로히드린과 반응시킴으로써 얻어질 수 있다.
화학식 V로 표시된 히드록시 작용기의 폴리(에테르술폰아미드)는 미국 특허 제 5,149,768호에 기술된 바와 같이 예를 들면, N,N'-디알킬 또는 N,N'-디아릴디술 폰아미드와 디글리시딜에테르의 중합으로 생산된다.
화학식 VI으로 표시된 폴리(히드록시에스테르에테르)는 디글리시딜테레프탈레이트, 또는 2가 페놀(dihydric phenol)의 디글리시딜에테르와 같은 지방족 또는 방향족 이산의 디글리시딜에테르와, 아디프산 또는 이소프탈산과 같은 지방족 또는 방향족 이산을 반응시킴으로써 생산된다. 이들 폴리에스테르는 미국 특허 제5,171,820호에 기술되어 있다.
화학식 VII로 표시된 히드록시-페녹시에테르 폴리머는 예를 들면, 이친핵성(dinucleophilic) 단량체의 친핵성 부분을 에폭시 부분과 반응시켜 팬던트 히드록시 부분 및 에테르, 이미노, 아미노, 술폰아미도 또는 에스테르 결합을 함유하는 폴리머 주쇄를 형성하기에 충분한 조건하에서, 하나 이상의 이친핵성 단량체를, 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌, 페놀프탈레인 또는 페놀프탈이미딘과 같은 카르도 비스페놀 또는 치환된 비스(히드록시페닐)플루오렌, 치환된 페놀프탈레인 또는 치환된 페놀프탈이미딘과 같은 치환된 카르도 비스페놀의 하나 이상의 디글리시딜 에테르와 접촉시킴으로써 생산된다. 이들 히드록시-페녹시에테르 폴리머는 미국 특허 제5,184,373호에 기술되어 있다.
화학식 VIII로 표시된 폴리(히드록시아미노 에테르)("PHAE" 또는 폴리에테르아민)는 아민 부분을 에폭시 부분과 반응시켜 아민 결합, 에테르 결합 및 펜던트 히드록시 부분을 갖는 폴리머 주쇄를 형성하기에 충분한 조건하에서, 2가 페놀의 하나 이상의 디글리시딜 에테르를 2개의 아민 수소를 갖는 아민과 접촉시킴으로써 생산된다. 이들 화합물은 미국 특허 제5,275,853호에서 기술된다. 예를 들면, 폴 리히드록시아미노에테르 코폴리머는 레소르시놀디글리시딜에테르, 히드로퀴논디글리시딜에테르, 비스페놀A 디글리시딜에테르, 또는 이의 혼합물로부터 생산될 수 있다. 히드록시-페녹시에테르 폴리머는 2가 다핵 페놀, 예컨대 비스페놀A 와 에피할로히드린의 축합반응 생성물이며, 화학식 IV로 표시된 반복 단위를 갖고, 여기서 Ar은 이소프로필리덴디페닐렌 부분이다. 이들의 생산 방법은 미국 특허 제3,305,528호에 기술되어 있고, 그 전체가 여기에 인용에 의해 혼입되었다.
페녹시형 열가소성 수지는 컵을 형성하기 위해 사용된 시이트에 하나 이상의 층을 포함할 수 있거나, 또는 추가의 특성을 부여하기 위해 후속의 코팅 단계에서 사용될 수 있다. 이들이 코팅으로서 사용되는 구체예에서, 바람직한 페녹시형 물질은 상대적으로 안정한 수성계 용액 또는 분산액을 형성한다. 바람직하게는, 용액/분산액의 성질은 물과의 접촉에 의해 악영향을 받지 않는다. 바람직한 물질은 약 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40% 및 45%를 포함하며, 이러한 백분율을 포괄하는 범위인 약 10% 고체 내지 약 50% 고체의 범위이고, 이들 값들의 상하도 또한 고려된다. 바람직하게는, 사용된 물질은 극성 용매에 용해되거나 분산된다. 이들 극성 용매는 물, 알콜, 및 글리콜에테르를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 일부 바람직한 페녹시형 용액 및/또는 분산액을 기술하는 미국 특허 제6,455,116호, 제6,180,715호, 및 제5,834,078호를 참조한다. 한 바람직한 페녹시형 물질은 폴리히드록시아미노에테르(PHAE), 분산액 또는 용액이다. 용기 또는 프리폼에 적용될 때, 분산액 또는 용액은 예측 가능하고 잘 알려진 방식으로 용기 벽을 통한 다양한 기체의 투과율을 매우 감소시킨다. 그로부터 생산된 한 분산액 또 는 라텍스는 10-30% 고체를 포함한다. PHAE 용액/분산액은 물과 유기산, 바람직하게는 아세트산 또는 인산, 그러나 또한 락트산, 말산, 시트르산, 또는 글리콜산 및/또는 그의 혼합물을 포함하는 용액에서 PHAE를 휘젓거나 또는 그렇지 않으면 교반하여(agitating) 생산될 수도 있다. 이들 PHAE 용액/분산액은 또한 폴리히드록시아미노에테르와 이들 산과의 반응에 의해 생산될 수 있는 유기산 염을 포함한다.
몇몇 구체예에서, 페녹시형 열가소성 수지는 당업자에게 알려진 방법을 사용하여 다른 물질과 혼합 또는 배합된다. 몇몇 구체예에서, 상용화제(compatibilizer)가 배합물에 첨가될 수 있다. 상용화제가 사용되었을 때, 바람직하게는 배합물의 하나 이상의 성질이 개선되며, 이러한 성질은 이에 한정되는 것은 아니지만, 착색, 탁함(haze), 및 배합물을 포함하는 층과 다른 층간의 접착력을 포함한다. 한 바람직한 배합물은 하나 이상의 페녹시형 열가소성 수지 및 하나 이상의 폴리올레핀을 포함한다. 바람직한 폴리올레핀은 폴리프로필렌을 포함한다. 한 구체예에서, 폴리프로필렌 또는 기타 폴리올레핀은 이에 제한되는 것은 아니지만, 말레산 무수물, 글리시딜 메타크릴레이트, 아크릴 메타크릴레이트 및/또는 상용성을 증가시키기 위한 유사한 화합물을 포함하는, 극성 분자, 기, 또는 단량체로 개질 또는 그라프트 될 수 있다.
다른 적당한 물질은 미국 특허 제4,578,295호(Jabarin)에서 기술된 바와 같은 바람직한 코폴리에스테르 물질을 포함한다. 그들은 전체적으로 1,3 비스(2-히드록시에톡시)벤젠 및 에틸렌 글리콜과 이소프탈산, 테레프탈산 및 그들의 C1 내지 C4 알킬 에스테르로부터 선택된 하나 이상의 반응물의 혼합물을 가열함으로써 생산된다. 임의로, 혼합물은 하나 이상의 에스테르 형성 디히드록시 탄화수소 및/또는 비스(4-β-히드록시에톡시페닐)술폰을 추가로 포함할 수도 있다. 특히 바람직한 코폴리에스테르 물질은 B-010, B-030 및 이들 부류의 다른 것으로서 미쓰이 페트로케미칼사(Mitsui Petrochemical Ind. Ltd.(일본))로부터 입수 가능하다.
바람직한 폴리아미드 물질의 예는 미쓰비시 가스 케미칼사(Mitsubishi Gas Chemical)(일본)의 MXD-6을 포함한다. 다른 바람직한 폴리아미드 물질은 나일론 6, 및 나일론 66을 포함한다. 다른 바람직한 폴리아미드 물질은 폴리에스테르 및 폴리아미드의 배합물이며, 이들은 폴리에스테르 약 1-10중량% 및 약 1-20중량%를 포함하는 것들을 포함하고, 이때 폴리에스테르는 바람직하게는 PET 이오노머를 포함하여, PET 또는 개질 PET이다. 또 다른 구체예에서, 바람직한 폴리아미드 물질은 폴리에스테르 및 폴리아미드의 배합물이고, 이들은 폴리아미드 약 1-10중량% 및 약 1-20중량%를 포함하는 것들을 포함하고, 이때 폴리에스테르는 바람직하게는 PET 이오노머를 포함하여, PET 또는 개질 PET이다. 배합물은 통상의 배합물일 수 있거나 또는 이들이 하나 이상의 항산화제 또는 다른 물질과 상용성이 있도록 될 수 있다. 이러한 물질의 예는 2003년 3월 21일자 출원된 미국 특허 공보 제2004/0013833호에 기술된 것을 포함하며, 여기에서 온전히 그대로 인용에 의해 혼입된다. 다른 바람직한 폴리에스테르는 제한되는 것은 아니지만, PEN 및 PET/PEN 코폴리머를 포함한다.
일부 물질은 예컨대 뜨거운 물, 증기, 부식성 또는 산성 물질 등에 대한 화학적 내성을 제공하는 층 또는 최상부 코팅의 일부로서 적용될 수 있다. 특정 구체예에서, 이러한 최상부 코팅 또는 층은 수성계 또는 비수성계 폴리에스테르, 아크릴, EAA, 폴리올레핀, 및 이들의 배합물이며, 이들은 임의로 부분적으로 또는 완전히 가교결합된다. 바람직한 수성계 폴리에스테르는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 술폰화 폴리에스테르를 포함하지만, 다른 폴리에스테르도 사용될 수 있다.
코팅 물질을 향상시키기 위한 첨가제
바람직한 첨가제를 기술 분야의 당업자에 공지된 방법에 의해 제조할 수 있다. 예를 들어, 첨가제들은 특별한 물질과 함께 직접적으로 혼합될 수 있다. 또한 몇몇 구체예에서, 바람직한 첨가제가 단층 또는 단층의 일부로서 단독으로 사용될 수 있다.
바람직한 구체예에서, 첨가제의 사용에 의해 층의 배리어 특성이 향상될 수 있다. 첨가제들은 바람직하게는 물질의 약 40%에 이르는 양으로 존재하며, 물질의 약 30 중량%, 20 중량%, 10 중량%, 5 중량%, 2 중량% 및 1 중량%를 포함한다. 다른 구체예에서, 첨가제들은 바람직하게는 1 중량% 이하의 양으로 존재하며, 물질의 바람직한 범위는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%, 약 0.01 중량% 내지 약 0.1 중량%, 및 약 0.1 중량% 내지 약 1 중량%를 포함한다. 몇몇 구체예에서, 첨가제들은 바람직하게는 수성 조건에서 안정하다.
물질의 형성에서 단량체 또는 첨가제로서, 또는 배합물로서 다양한 바람직한 물질과 함께 레조르시놀(m-디히드록시벤젠)의 유도체가 사용될 수 있다. 레조르시 놀의 함량이 높을수록, 물질의 배리어 특성도 커진다. 예를 들어, 레조르시놀 디글리시딜 에테르가 PHAE에서 사용될 수 있고, 히드록시에틸 에테르 레조르시놀이 PET 및 기타 폴리에스테르 및 코폴리에스테르 배리어 물질에서 사용될 수 있다.
사용될 수 있는 다른 유형의 첨가제는 "나노 입자 또는 나노미입자 물질" 이다. 편의상 용어 나노입자는 여기서 나노입자 및 나노 미립자 물질을 가리키는데 사용될 것이다. 이들 나노입자는 미세하고, 미크론 또는 서브-미크론 크기(직경)이고, 물질의 입자는 클레이, 세라믹, 제올라이트, 원소, 금속과 같은 무기물질, 알루미늄, 알루미늄 옥사이드, 산화철 및 실리카와 같은 금속 화합물을 포함하고, 이들은 산소나 이산화탄소와 같은 기체 분자들이 물질을 관통함에 따라, 이들 분자들을 취하여 이동하기에 보다 어려운 경로를 만듦으로써, 물질의 배리어 특성을 향상시킨다. 바람직한 구체예에서, 나노 미립자 물질은 0.1중량%, 0.5중량% 및 이들 범위를 포괄하는 범위를 포함하여, 0.05 내지 1중량%의 범위의 양으로 존재한다.
한 바람직한 유형의 나노미립자 물질은 서던 클레이 프로덕트에서 입수가능한 마이크로미립자 클레이계 제품이다. 서던 클레이 프로덕트에서 입수가능한 하나의 바람직한 제품 라인은 Cloisite® 나노입자이다. 한 구체예에서, 바람직한 나노입자는 4차 암모늄염으로 변형된 몬모릴로나이트를 포함한다. 다른 구체예에서, 나노입자는 3차 암모늄염으로 변형된 몬모릴로나이트를 포함한다. 다른 구체예에서, 나노입자는 천연 몬모릴로나이트를 포함한다. 추가의 구체예에서, 나노입자는 미국특허 5,780,376에 개시된 유기클레이를 포함하고, 상기 미국특허는 인용에 의해 그 전체가 이 명세서에 삽입되고, 본 발명의 상세한 설명의 일부를 형성한 다. 다른 적당한 유기 및 무기 마이크로입자 클레이 계 제품이 또한 사용될 수 있다. 인공 및 천연 제품 모두 적당하다.
다른 유형의 바람직한 나노미립자 물질은 금속의 복합물질을 포함한다. 예를 들어, 하나의 적당한 복합체는 BYK 케미 (독일)에서 입수가능한, 나노미립자 형태의 알루미늄옥사이드의 수계 분산액이다. 이러한 유형의 나노미립자 물질은 다음의 장점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다: 향상된 내마모성, 향상된 내스크래치성, 향상된 Tg, 및 열 안정성.
또 다른 유형의 바람직한 나노미립자 물질은 폴리머-실리케이트 복합체를 포함한다. 바람직한 구체예에서, 실리케이트는 몬모릴로나이트를 포함한다. 적당한 폴리머-실리케이트 나노미립자 물질은 나노코르(Nanocor) 및 RTP 컴퍼니로부터 입수가능하다. 다른 바람직한 나노입자 물질은 Cab-O-Sil와 같은 퓸드 실리카(fumed silica)를 포함한다.
바람직한 구체예에서, 물질의 UV 보호 특성은 상이한 첨가제의 첨가에 의하여 향상될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 사용된 UV 보호 물질은 약 370nm 이하 및 약 400 nm 이하를 포함하여, 약 350 nm 이하까지 UV 보호를 제공한다. UV 보호물질은 첨가제로 사용되어 층에 추가적 작용성을 제공하거나, 다른 작용성 물질 또는 첨가제와는 별개로, 하나 이상의 층에 적용될 수도 있다. 바람직하게는, 향상된 UV 보호를 제공하는 첨가제는 물질 내에서 약 0.05 내지 20중량%으로 존재하며, 또한, 약 0.1중량%, 0.5중량%, 1중량%, 2중량%, 3중량%, 5중량%, 10중량%, 및 15중량% 및 이들 양을 포괄하는 범위들을 포함한다. 바람직하게는 UV 보호 물질은 다 른 물질과 융화 가능한 형태로 첨가된다. 다른 구체예에서, 바람직한 UV 보호 물질은 농축액으로서 첨가된 UV 흡수기로 그라프트되거나 변형된 폴리머를 포함한다. 다른 바람직한 UV 보호 물질은, 벤조트리아졸, 페노티아진 및 아자페노티아진을 포함하나, 여기에 한정되는 것은 아니다. UV 보호 물질은 사용하기 전에, 예를 들어, 사출 몰딩 압출하거나 또는 펠렛화하기 전에, 용융 상 가공 동안 첨가될 수 있거나, 또는 용액 또는 분산액의 형태인 코팅 물질로 직접 첨가될 수 있다. 적절한 UV 보호 물질은 Milliken, Ciba 및 Clariant로부터 입수가능한 것들을 포함한다.
하나 이상의 물질 및/또는 층에 이산화탄소(CO2) 스캐빈징 특성이 첨가될 수 있다. 한 바람직한 구체예에서, 이러한 특성들은 하나 이상의 스캐빈저를 포함함으로써 달성되는데, 예를 들어, 활성 아민은 CO2와 반응하여 높은 가스 배리어 염을 형성한다. 이 염은 이어서, 부동(passive) CO2 배리어로서 작용한다. 활성 아민은 첨가제일 수 있거나, 하나 이상의 층의 수지 물질 내에서 하나 이상의 모이어티일 수 있다. 아민 이외의 적당한 이산화탄소 스캐빈저 물질이 또한 사용될 수 있다.
안트라퀴논과 이 기술분야에서 알려진 다른 것과 같은 하나 이상의 O2 스캐빈저를 포함함으로써, 산소(O2) 스캐빈징 특성이 바람직한 물질에 첨가될 수 있다. 다른 구체예에서, 하나의 적당한 O2 스캐빈저는 AMOSRB® O2 스캐빈저로서, BP 아모코 코퍼레이션 및 칼라매트릭스 코퍼레이션으로부터 입수가능하고, 이들은 모두 미국 특허 6,083,585 (Cahill 등)에 개시되어 있으며, 상기 특허는 그 기재가 전체로 서 여기에 삽입된다. 하나의 구체예에서, 상이한 활성 메카니즘으로, 페녹시형 물질 내에 O2 스캐빈저를 포함시킴으로써, O2 스캐빈징 특성은 바람직한 페녹시형 물질, 또는 다른 물질에 첨가된다. 바람직한 O2 스캐빈저는 자발적으로, 점차적으로 또는 지연 작용으로, 예를 들어, 특정 트리거에 의하여 개시될 때까지 작용하지 않도록 하는 식으로 작용할 수 있다. 몇몇 구체예에서, O2 스캐빈저는 UV 또는 물(예: 용기의 내용물 내에 존재하여)에 노출됨으로써, 또는 이들을 조합하여, 활성화된다. O2 스캐빈저가 존재하는 경우, 코팅층의 총 중량에 대하여, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 20 중량%의 양으로 존재하고, 더욱 바람직하게는 약 0.5 내지 약 10중량%의 양으로 존재하고, 그리고 가장 바람직하게는, 약 1 내지 약 5 중량%의 양으로 존재한다.
특정 구체예의 물질은 다양한 적용에 대해, 예를 들어, 핫 필(hot fill) 적용에 대한 열 안정성을 향상하기 위하여, 가교될 수 있다. 한 구체예에서, 하나 이상의 층은 낮은 가교 물질을 포함하는 반면, 외층은 높은 가교 물질 또는 다른 적당한 조합물을 포함할 수 있다. 가교가능한 적당한 첨가제가 하나 이상의 층에 첨가될 수 있다. 적당한 가교제는 첨가될 수지 또는 물질의 화학적 특성 및 작용기성에 의존하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 아민 가교제는 에폭사이드기를 포함하는 가교 수지에 유용할 수 있다. 바람직하게는, 가교 첨가제가 존재하는 경우에는, 약 1중량% 내지 10중량%의 양으로 존재하고, 바람직하게는, 약 1중량% 내지 5중량%, 더욱 바람직하게는 약 0.01중량% 내지 0.1중량%으로 존재하고, 또한, 2중 량%, 3중량%, 4중량%, 6중량%, 7중량%, 8중량% 및 9중량%을 포함하는 범위로 존재한다. 임의로, 열경화성수지 에폭시(PE)는 하나 이상의 가교제와 함께 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 시약(예: 카본블랙)은 또한 TPE 물질을 포함하는 층 물질에 혼입될 수 있다. TPE 물질은 여기에 개시된 물품의 일부를 형성할 수 있다. 카본블랙 또는 유사한 첨가제가 물질의 특성을 향상하기 위하여 다른 폴리머에서 사용될 수 있음이 고려된다.
특정 구체예의 물질들은 임의로 경화 향상제(curing enhancer)를 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "경화 향상제"는 넓은 의미이고, 통상적 의미로 사용되고, 화학적 가교 촉매, 열 향상제 등을 포함하나, 여기에 한정되는 것은 아니다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "열 향상제"는 넓은 의미이고, 통상적 의미로 사용되고, 폴리머 층에 포함되었을 때, 폴리머층이 열에너지를 흡수하는 비율을 증가시키고 및/또는, 열 향상제가 없는 층과 비교하여 온도를 증가시키는 물질을 포함한다. 바람직한 열 향상제는, 전이금속, 전이금속화합물, 방사흡수첨가제(예: 카본블랙)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적당한 전이 금속은 코발트, 로듐 및 구리를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 적당한 전이 금속 화합물은 금속 카복실레이트를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직한 카복실레이트는 네오데카노에이트, 옥토에이트 및 아세테이트를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 열 향상제는 단독으로, 또는 하나 이상의 다른 열 향상제와 병용하여 사용될 수 있다.
열 향상제는 물질에 추가될 수 있고, 열 향상제가 없는 물질과 비교할 때, 소정 경화 공정 중 달성할 수 있는 물질의 온도를 상당히 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 몇몇 구체예에서, 열 향상제(예를 들어, 카본블랙)은 폴리머에 첨가되어, 가열 또는 경화 공정(예를 들어, IR 방사)이 가해지는 폴리머의 가열 속도 또는 최종 온도를, 열 향상제없이 동일 또는 유사한 공정에 가해졌을 때의 폴리머보다 상당히 크게 할 수 있다. 열 향상제에 의해 유발되는 폴리머의 증가된 가열 속도는, 경화 또는 건조 속도를 증가시켜서 이들 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있으므로, 생산 속도를 증가시킨다.
몇몇 구체예에서, 열 향상제는 약 5 내지 800 ppm, 바람직하게는 약 20 내지 약 150 ppm, 바람직하게는 약 50 내지 125 ppm, 바람직하게는 약 75 내지 100 ppm의 양으로 존재하고, 또한 약 10, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 125, 150, 175, 200, 300, 400, 500, 600, 및 700 ppm 과, 이들 양들을 포괄하는 범위들을 포함하여 존재한다. 열 향상제의 양은 열 향상제를 포함하는 층의 무게 또는 그 물품을 포함하는 모든 층들의 총 중량에 기초하여 계산될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 바람직한 열 향상제는 카본블랙을 포함한다. 한 구체예에서, 카본블랙은 물질의 경화를 향상시키기 위해 코팅 물질의 성분으로서 적용될 수 있다. 다른 구체예에서, 카본블랙은 압출 전에 용융상 공정 중 폴리머 배합물에 첨가될 수 있다.
다른 구체예에서, 발포제는 코팅층을 발포시키기 위한 코팅 물질에 첨가될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 발포제의 반응 생성물이 사용된다. 유용한 발포제로는 아조비스포름아미드, 아조비스이소부티로니트릴, 디아조아미노벤젠, N,N-디메 틸-N,N-디니트로소 테레프탈아미드, N,N-디니트로소펜타메틸렌-테트라민, 벤젠술포닐-하이드라지드, 벤젠-1,3-디술포닐 하이드라지드, 디페닐술폰-3-3, 디술포닐 하이드라지드, 4,4'-옥시비스 벤젠 술포닐 하이드라지드, p-톨루엔 술포닐 세미카르비자이드, 바륨 아조디카르복실레이트, 부틸아민 니트릴, 니트로우레아, 트리히드라지노 트리아진, 페닐-메틸-우레탄, p-술폰하이드라지드, 퍼옥사이드, 암모늄 바이카보네이트, 및 소듐 바이카보네이트를 포함하나, 이제 한정되는 것은 아니다. 여기서 고려된 바와 같이, 상업적으로 입수가능한 발포제는 EXPANCEL®, CELOGEN®, HYDROCEROL®, MIKROFINE®, CEL-SPAN® 및 PLASTRON® FOAM을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 발포제와 발포 층(foamed layers)은 하기에서 보다 상세히 기술된다.
발포제는 바람직하게는 물질 내에서, 약 1 내지 약 20 중량%, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 10 중량%, 그리고, 가장 바람직하게는, 약 1 내지 약 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 가압 기체를 사용하는, 당업자에게 알려진 더 새로운 발포 기술 역시, 상술한 종래의 팽창제 대신에 발포체를 생성하기 위한 대체수단으로 사용될 수 있다.
한 구체예에서 컵은 물 배리어 물질을 포함하며, 이 물질은 수증기에 대한 배리어를 부여하고, 발수성을 나타내고 및/또는 열수에 대한 화학적 내성을 나타내는 물질이다. 임의로, 윤활성 및 내마모성을 증가시키는 것과 같은첨가제도 포함된다. 그러한 물질들은 침지, 플로우, 또는 스프레이 코팅에 의해 적용될 수 있 다.
물 배리어 층을 위한 적당한 물질은 에틸렌-아크릴산 코폴리머, 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/다른 폴리올레핀과 EAA의 배합물, 우레탄 폴리머, 에폭시 폴리머 및 파라핀을 포함한다. 다른 적당한 물질로는 미국 특허 제 6,429,240호에 개시된 것을 포함하고, 이 특허는 그 전체가 인용에 의해 이 명세서에 삽입된다. 폴리올레핀 중에, 한 바람직한 종류는 저 분자량 폴리올레핀이고, 바람직하게는 이 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이, 원하는 특성으로 물질을 맞출 수 있는 메탈로센 기술을 이용한다. 예를 들어, 메탈로센 기술은 핸들링을 개선하고, 원하는 용융 온도 또는 다른 용융 현상을 달성하고, 원하는 점도를 얻고, 특정 분자량 또는 분자량 분포(예컨대 Mw, Mn)를 얻고, 및/또는 다른 폴리머들과의 상용성을 개선하기 위하여, 물질을 미세조정하는데 사용될 수 있다. 적당한 물질의 예는 클라리안트에 의해 제조된 LICOCENE 범위 폴리머이다. 그 범위는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 PE/PP 왁스와 같은 올레핀 왁스를 포함하며, 이들은 LICOWAX, LICOLUB 및 LICOMONT라는 상표명으로 클라리안트로부터 입수가능하다. 더 자세한 정보는 www.clariant.com에서 얻을 수 있다. 다른 물질은 그라프트 또는 개질 폴리머를 포함하는데, 이는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀을 포함하고, 이 때 그라프트 또는 개질은 극성 화합물, 예컨대 말레산 무수물, 글리시딜 메타크릴레이트, 아크릴 메타크릴레이트 및/또는 유사 화합물을 포함한다. 이러한 그라프트 또는 개질 폴리머는 물질의 특성을 변형시키고, 예를 들어, 폴리프로필렌 및/또는 PET와 같은 폴리올레핀 또는 다른 폴리에스테르에 대한 보다 나은 접착성을 부여할 수 있 다. 물질들은 바람직하게는 식품과의 직접 접촉에 대한 FDA 승인을 받은 것이 바람직하나, 이러한 승인이 필수적인 것은 아니다.
폴리에틸렌/EAA 배합물에 있어서, 전체적으로 말하면, 폴리에틸렌 함량이 높아질수록 방수성이 보다 좋아지나, EAA 함량이 낮아질수록 접착성이 나빠진다. 상술한 물질을 하나 이상 포함하는 다른 배합물로도 유사한 상호관계가 일어날 수 있다. 따라서, 배합물에서의 각 성분의 백분율은, 물품에 사용된 주어진 다른 물질 및 주어진 적용에 더 중요하게 생각되는 특성들을 최대화하도록 선택된다.
상기 코팅은 바람직하게는 액체 형태로 적용된다. 상기 액체는 용액, 분산액 또는 유탁액, 또는 용해액일 수 있다. 한 구체예에서, 상기 물질은 용융물로 적용된다. 상기 용융물은 상기 및 본 명세서의 다른 곳에 기재된 바와 같이, 하나 이상의 물질을 포함할 수 있고, 또한 본 명세서의 다른 곳에 기재된 바와 같은 기능성 첨가제를 포함하는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 적용 중에 상기 용융물의 온도는 하나 이상의 구성 성분의 용해 온도에 의존하고, 또한 점도, 첨가제, 적용 모드 등과 같은 하나 이상의 다른 특성에 의존할 수도 있다. 용융물 코팅에 대한 적용 온도를 선택하기 전에 기재의 용해 온도 및 Tg를 또한 고려해야 한다. 한 구체예에서, 고온의 용융물 물질은 약 120 - 150 ℃까지 가열되고, 침지 또는 플로우 코팅, 또는 스프레이 코팅에 의해 프리폼(preform) 또는 용기에 적용되고 나서, 코팅을 고화하기 위해 냉각된다. 용융물 코팅의 한 장점은 기재 또는 다른 코팅 물질을 수분에 노출시키지 않고 발수성 또는 방수성 코팅이 적용된다는 것이다. 핫 멜트 침지 또는 플로우 코팅의 하나의 바람직한 물질은 저 분자량의 폴리에스테르, 예를 들면 폴리프로필렌이다.
다른 구체예에서, 방수 및/또는 방습 물질은 용융물 또는 수계 또는 용매계 용액 또는 분산액 형태로 적용되고, 바람직하게는 낮은 VOC를 나타낸다. 코팅층에 첨가되는 첨가제는 실리콘(silicone)계 윤활제, 왁스, 파라핀, 열 향상제, 자외선 흡수제 및 접착 증진제를 포함할 수 있다. 적용은 바람직하게는 프리폼이나, 용기 등의 물품 상에 침지, 스프레이 또는 플로우 코팅으로 진행한 후, 바람직하게는 IR, 기타 조사(radiation), 송풍 공기 또는 기타 적절한 수단으로 건조 및 경화한다. 한 구체예에서, 상기 물품의 외측 표면은 음식 및 음료 포장 기술에서 사용하기 적합한 것을 포함한 잉크 및 안료의 사용에 의한 것과 같이, 임의의 원하는 그래픽 디자인으로 직접 그 위에 인쇄하는 데에 적합하다.
바람직한 발포(foaming) 물질
몇몇 구체예에서, 발포 물질은 기재 (베이스 물품 또는 프리폼)에 또는 코팅층에 사용될 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 용어 "발포 물질"은 광범위한 용어이고, 이들의 통상적 의미에 따라 사용되며, 제한 없이, 발포제, 발포제 및 결합제의 혼합물 또는 캐리어 물질, 팽창성 기공 물질, 및/또는 보이드(void)을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 용어 "발포 물질" 및 "팽창성 물질"은 여기서 상호교환가능하게 사용된다. 바람직한 발포 물질은 물품(예컨대, 용기)의 열 및/또는 구조적 특성을 개선하는 하나 이상의 물리적 특성을 나타낼 수 있으며, 용기가 통상적으로 경험하는 물리적 스트레스 및 가공을 견딜 수 있는 바람직한 구체예를 가능하게 한다. 한 구체예에서, 발포 물질은 용기에 구조적 지지체를 제공한다. 또 다른 구 체예에서, 발포 물질은 가공하는 동안 용기에 대한 손상을 감소시킬 수 있는 보호층을 형성한다. 예를 들어, 발포 물질은 운송 도중 용기에 손상을 감소시킬 수 있는 내마모성을 제공할 수 있다. 한 구체예에서, 발포체의 보호층은 용기의 내쇼크성 또는 내충격성을 향상시켜, 용기의 파손을 방지 또는 감소시킬 수 있다. 게다가, 또 다른 구체예에서 발포체는 편안한 파지표면을 제공할 수 있으며/있거나, 용기의 심미성 또는 외관을 향상을 향상시킬 수 있다.
한 구체예에서, 발포 물질은 발포제 또는 팽창제(블로우ing agent)와, 캐리어물질을 포함한다. 한 바람직한 구체예에서, 발포제는 팽창될 수 있는 팽창성 구조(예컨대, 미소구)를 포함하고, 이는 캐리어 물질과 작용하여 발포체를 생성할 수 있다. 예를 들어, 발포제는 아크조 노벨사에서 판매되는 EXPANCEL® 미소구와 같은 열가소성 미소구일 수 있다. 한 구체예에서, 미소구는 기체를 캡슐에 넣은 열가소성 쉘을 포함하는 열가소성 중공구(hollow sphere)일 수 있다. 바람직하게는, 미소구가 가열될 때, 열가소성 쉘은 연화되고, 기체는 그 압력을 증가시켜, 미소구를 초기 위치로부터 팽창 위치로 미소구를 팽창시킨다. 팽창된 미소구 및 적어도 일부의 캐리어 물질은 여기에 기술된 물품의 발포체 부분을 형성한다. 발포 물질은 단일 물질 (예컨대, 전체적으로 발포제 및 캐리어 물질의 균일 혼합물), 물질의 혼합물 혹은 배합물, 2 이상의 물질로 형성된 매트릭스, 2 이상의 층, 또는 바람직하게는 2 이상의 상이한 물질을 포함하는 복수개의 미세층(라멜라)을 포함하는 층을 형성할 수 있다. 대안적으로, 미소구는 다른 적당한 조절가능한 팽창가능 물질일 수 있다. 예를 들어, 미소구는 구조 내에서 또는 구조로부터 가스를 생성할 수 있는 물질을 포함하는 구조일 수 있다. 한 구체예에서, 미소구는 가스를 생성하거나 함유하는 화학물질을 함유하는 중공 구조로서, 기체압력의 증가가 구조의 팽창 및/또는 파열을 유발하는 것일 수 있다. 또다른 구체예에서, 미소구는 분해하거나 반응하여 기체를 생성하고 이로서 미소구를 팽창시키거나 및/또는 파열시키는 하나 이상의 물질로부터 만들어지거나 및/또는 그러한 물질을 포함하는 구조이다. 임의로, 미소구는 전반적으로 고체 구조일 수 있다. 임의로, 미소구는 고체, 액체 및/또는 기체로 채워진 쉘일 수 있다. 미소구는 발포체를 형성하기 위해 적당한 모든 구성 또는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 미소구는 전체적으로 구형일 수 있다. 임의로, 미소구는 길쭉한(elongated) 또는 비스듬한(oblique) 구체일 수 있다. 임의로, 미소구는 미소구를 팽창시키기에 적당한 어떠한 기체 혹은 그러한 기체의 배합물을 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 기체는 질소와 같은 불활성 기체를 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 기체는 전체적으로 난연성이다. 그러나, 특정 구체예에서 비활성이 아닌 기체 및/또는 인화성 기체가 미소구의 쉘을 채울 수 있다. 몇몇 구체예에서, 발포 물질은 이 기술분야에서 알려진 바와 같은, 발포제 또는 팽창제를 포함할 수 있다. 추가적으로, 발포 물질은 대부분 또는 전체적으로 발포제일 수 있다.
몇몇 바람직한 구체예가 전체적으로 파단 또는 파열하지 않는 미소구를 함유하지만, 다른 구체예들은 파단(break)되거나, 파열(burst)되거나, 틈(fracture)되거나 및/또는 기타가 일어날 수 있는 미소구를 포함할 수 있다. 임의로, 미소구의 일부는 미소구의 나머지 부분이 파단하지 않도록 하면서 파단될 수 있다. 몇몇 구 체예에서, 미소구의 약 0.5중량%, 1중량%, 2중량%, 3중량%, 4중량%, 5중량%, 10중량%, 20중량%, 30중량%, 40중량%, 50중량%, 60중량%, 70중량%, 80중량%, 90중량%까지의 그리고 이들 양을 포괄하는 범위들에서 파단될 수 있다. 한 구체예에서, 예를 들어, 미소구가 팽창될 때, 미소구의 상당한 부분이 파열 및/또는 틈될 수 있다. 추가로, 미소구의 다양한 배합물 및 혼합물이 발포 물질을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
미소구는 팽창을 일으키기에 적당한 임의의 물질로 형성될 수 있다. 한 구체예에서, 미소구는 여기에 기술된 바와 같은 폴리머, 수지, 열가소성 수지, 열경화성 수지 등을 포함하는 쉘을 가질 수 있다. 미소구 쉘은 단일 물질 또는 2 이상의 상이한 물질의 배합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 미소구는 에틸렌 비닐 아세테이트 ("EVA"), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 ("PET"), 폴리아미드(예컨대 나일론 6 및 나일론 66) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 (PETG), PEN, PET 코폴리머 및 이들의 조합을 포함하는 외부 셀을 가질 수 있다. 한 구체예에서 PET 코폴리머는 통상적으로 PETG 및 PET라고 불리우는 수준에서 CHDM 공단량체를 포함한다. 또다른 구체예에서, DEG 및 IPA와 같은 공단량체가 PET에 첨가되어 미소구 쉘을 형성한다. 물질 유형, 크기 및 내부기체의 적당한 조합은 미소구의 원하는 팽창을 얻기 위해 선택될 수 있다. 한 구체예에서, 미소구는 고온으로 수행될 때 바람직하게는 미소구의 파열을 유발하지 않으면서 팽창할 수 있는 고온 물질 (예컨대, PETG 또는 유사한 물질)로 형성된 쉘을 포함한다. 만일 미소구가 저온 물질 (예컨대, EVA)로 만들어진 쉘을 가지면, 미소구는 고온에 가해졌을 때, 파단될 수 있고, 이는 특정 캐리어 물질(예컨대, 고융점을 가지는 PET 또는 폴리프로필렌)을 가공하기에 적당하다. 어떤 경우에, 예를 들어, EXPANCEL® 미소구는 비교적 고온에서 가공시 파단될 수 있다. 유리하게는, 중온 혹은 고온 미소구는 비교적 높은 용융점을 갖는 캐리어 물질과 함께 사용되어 미소구의 파단 없이 제어적으로 팽창할 수 있는 발포 물질을 생성할 수 있다. 예를 들어, 미소구는 중간 온도 물질 (예컨대, PETG) 또는 고온 물질(예컨대, 아크릴로니트릴)을 포함할 수 있고, 상대적으로 고온 적용에 대해 적합할 수 있다. 따라서, 폴리머 발포를 위한 팽창제는 사용되는 가공 온도에 기초하여 선택될 수 있다.
발포 물질은 캐리어 물질, 바람직하게는 팽창성 물질을 형성하는 팽창제(예, 미소구)와 혼합될 수 있는 물질을 포함하는 매트릭스일 수 있다. 이 캐리어 물질은 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 폴리머 물질, 예컨대 에틸렌 아크릴산("EAA"), 에틸렌 비닐 아세테이트 ("EVA"), 선형 저밀도 폴리에틸렌 ("LLDPE"), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 (PETG), 폴리(히드록시아미노에테르) ("PHAE"), PET, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 ("PS"), 펄프 (예컨대, 목재섬유 혹은 종이 펄프, 혹은 하나 이상의 폴리머와 혼합된 펄프), 이들의 혼합물 등일 수 있다. 그러나, 발포제를 운반하기에 적당한 다른 물질이, 발포체의 원하는 열적, 구조적, 광학, 및/또는 다른 성질들 중 하나 이상을 얻기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 구체예에서, 캐리어 물질은 미소구를 보다 쉽고 빨리 팽창시킬 수 있는 특성(예컨대, 높은 용융 지수)를 가지고, 이로서 순환 시간을 감소시켜서 생산량을 증대시킨다.
바람직한 구체예에서, 발포가능한 물질은 각각 상이한 가공 윈도우(processing windows) 및/또는 물리적 특성을 가지는 복수의 성분을 포함하는 2 이상의 성분을 포함할 수 있다. 이 성분들은 형성가능한 물질이 하나 이상의 원하는 특성을 갖도록 조합될 수 있다. 성분들의 비율은 원하는 가공 윈도우 및/또는 물리적 특성을 얻기 위해 변경될 수 있다. 예를 들어, 제1 물질은 제2 물질의 가공 윈도우와 유사하거나 상이한 가공 윈도우를 가질 수 있다. 가공 윈도우는, 예를 들어, 압력, 온도, 점도, 등을 기준으로 할 수 있다. 따라서, 형성가능한 물질의 성분들은 바람직한, 예를 들어, 그 물질을 형상화하기 위한 압력 또는 온도 범위를 얻기 위해 혼합될 수 있다.
한 구체예에서, 제1 물질 및 제2 물질의 조합은 제2 물질의 가공 윈도우보다 더욱 바람직한 가공 윈도우를 가지는 물질이 될 수 있다. 예를 들어, 제1 물질은 광범위한 온도 범위에 걸친 가공에 적당할 수 있고, 제2 물질은 좁은 온도 범위에 걸친 가공에 적당할 수 있다. 제1 물질로 형성된 부분 및 제2 물질로 형성된 다른 부분을 가지는 물질은, 제2 물질의 가공 온도의 좁은 범위보다 더 넓은 범위의 온도에 걸친 가공에 적당할 수 있다. 한 구체예에서, 다-성분 물질의 가공 윈도우는 제1 물질의 가공 윈도우와 유사할 수 있다. 한 구체예에서, 형성가능한 물질은 PET를 포함하는 층과, 폴리프로필렌을 포함하는 층을 포함하는 다층 시이트 또는 튜브를 포함할 수 있다. PET와 폴리프로필렌으로부터 형성된 물질은 PET에 대하여 적당한 가공온도범위와 유사한 넓은 온도 범위 내에서 가공(예: 압출)될 수 있다. 이 가공 윈도우는 하나 이상의 변수, 예컨대, 압력, 온도, 점도 및/또는 이들과 유 사한 것일 수 있다.
임의로, 물질의 각 성분의 양은, 바람직한 가공 윈도우를 얻기 위해 변화될 수 있다. 임의로, 이 물질들은 압력, 온도, 점도 등의 원하는 범위에 걸쳐 가공하기에 적당한 형성가능한 물질을 생산하기 위해 혼합될 수 있다. 예를 들어, 보다 바람직한 가공 윈도우를 가지는 물질의 비율이 증가될 수 있고, 더 바람직하지 않은 가공 윈도우를 가지는 물질의 비율은 감소되어, 제1 물질의 가공 윈도우와 매우 유사하거나 실질적으로 동일한 가공 윈도우를 가지는 물질을 얻을 수 있다. 물론, 만일 보다 바람직한 가공 윈도우가 제1 물질의 제1 가공 윈도우와 제2 물질의 제2 가공 윈도우의 사이에 있다면, 제1 및 제2 물질의 비율은 발포가능한 물질의 원하는 가공 윈도우를 얻기 위해 선택될 수 있다.
임의로, 최종 물질에 대한 원하는 가공 윈도우를 얻기 위하여, 유사한 또는 상이한 가공 윈도우를 각각 가지는 복수개의 물질이 조합될 수 있다.
한 구체예에서, 상이한 유동학적 특성을 가지는 성분의 하나 이상을 변화시킴으로써, 형성가능한 물질의 유동학적 특성이 변화될 수 있다. 예를 들어, 기재 (예컨대, PP)는 높은 용융 강도를 가질 수 있고, 쉽게 압출될 있다. PP는 다른 물질, 예를 들어, 낮은 용융 강도를 가져 압출이 어려운 PET와 결합되어 압출 가공에 적당한 물질을 형성할 수 있다. 예를 들어, PP 또는 다른 강한 물질의 층은 공압출(예를 들어, 수평적 또는 수직적 공압출) 동안, PET의 층을 지지할 수 있다. 따라서, PET와 폴리프로필렌으로 형성된 형성가능 물질은 PP에 대하여 전체적으로 적당하며 PET에 대해서는 전체적으로 적당하지 않은 온도 범위에서 압출될 수 있다.
몇몇 구체예에서, 형성가능한 물질의 조성물은 물품의 하나 이상의 특성에 영향을 주도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 열적 성질, 구조적 성질, 배리어 성질, 광학 성질, 유동학적 성질, 바람직한 풍미 성질 및/또는 여기 기재된 기타 성질 또는 특성은 여기 기술된 형성가능한 물질을 이용함으로써 얻어질 수 있다.
상술한 다양한 방법 및 기술은 본 발명을 수행하기 위한 다수의 방식을 제공한다. 물론, 기술된 모든 목적 또는 장점이 본원에 기술된 임의의 특정 구체예에 따라 반드시 성취되지 않을 수도 있다는 것을 알아야 한다.
또한, 당업자는 상이한 구체예로부터 다양한 특질의 호환성을 인지할 것이다. 마찬가지로, 전술한 다양한 특질 및 단계와, 각각의 이러한 특질 및 단계에 대해 공지된 다른 등가물은, 기술분야의 당업자에 의해 혼합 및 조화되어, 본원에서 기술된 원리에 따른 방법을 수행할 수 있다.
특정한 구체예 및 실시예와 관련하여 본 발명이 개시되고 있지만, 본 발명은 구체적으로 개시된 구체예를 넘어 다른 대안적인 구체예 및/또는 용도 및 자명한 변형 및 이의 등가물까지 연장한다는 것을 당업자는 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명을 본원의 바람직한 구체예의 구체적 개시에 의해 제한하고자 하는 것은 아니다.

Claims (52)

  1. 컵을 열형성하도록 구성된 몰드 기구로서, 상기 기구가 :
    적어도 하나의 몰드 표면을 갖는 몰드 섹션으로서, 상기 몰드 표면은 캐비티를 한정하고, 상기 몰드 섹션은 상기 캐비티와 유체 연결(fluid communication)되는 적어도 하나의 캐비티 유체 채널을 포함하는 것인 몰드 섹션; 및
    길이방향 축 및 외부 표면을 갖는 맨드렐로서, 상기 맨드렐은 상기 길이방향 축을 따라서 상기 몰드 섹션의 캐비티 내에서 적어도 부분적으로 이동하도록 구성된 것인 맨드렐을 포함하고, 상기 맨드렐은
    맨드렐의 외부 표면의 적어도 일부를 형성하는 외부 케이싱으로서, 상기 외부 케이싱은 홈 및 적어도 하나의 맨드렐 유체 채널을 포함하고, 상기 홈은 상기 맨드렐 유체 채널과 유체 연결되어 상기 맨드렐의 외부 표면까지 연장하며, 여기서 상기 외부 케이싱은 상기 캐비티 내에서 제1 거리로 선택적으로 연장되도록 구성된 것인 외부 케이싱; 및
    상기 외부 케이싱 내에 적어도 부분적으로 위치되고, 상기 길이방향 축에 대해 전체적으로 평행한 방향으로 상기 외부 케이싱에 대해 선택적으로 이동가능한 맨드렐 로드로서, 상기 맨드렐 로드가 상기 캐비티 내에서 제2 거리로 선택적으로 연장되도록 구성되며, 상기 제2 거리가 상기 제1 거리보다 더 큰 것인 맨드렐 로드;를 포함하고,
    여기서 상기 맨드렐 로드는 전체적으로 상기 몰드 섹션 위에 위치된 시이트 를 적어도 부분적으로 상기 캐비티로 밀어내도록 구성되고;
    여기서 상기 캐비티 유체 채널은 진공 소스(vacuum source)와 선택적으로 유체 연결되어 위치되도록 구성되고; 또한
    여기서 상기 홈은 유체 공급 소스 및 진공 소스와 선택적으로 유체 연결되어 위치되도록 구성된 것인, 몰드 기구.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 몰드 표면이, 상기 캐비티로부터 멀어지도록(away from the cavity) 바깥쪽으로 연장하고, 열형성된 시이트 상에 상응하는 커플링 구조를 제조하도록 구성된 적어도 하나의 디프레션(depression)을 포함하는 것인, 몰드 기구.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 몰드 표면이, 상기 캐비티를 향해 안쪽으로 연장하고, 열형성된 시이트 상에 상응하는 커플링 구조를 제조하도록 구성된 적어도 하나의 돌기(projection)를 포함하는 것인, 몰드 기구.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 돌기가 환형 링을 포함하는 것인, 몰드 기구.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드렐 및 상기 몰드 섹션의 적어도 하나가 고열 전달 물질을 포함하는 것인, 몰드 기구.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드렐의 외부 케이싱이 상기 맨드렐 로드를 향해 안쪽으로 연장하는 적어도 하나의 디프레션을 포함하고, 상기 디프레션이 열형성된 시이트 상에 상응하는 커플링 구조를 제조하도록 구성된 것인, 몰드 기구.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드렐이 커팅 링을 포함하고, 상기 커팅 링이 커팅 부재를 포함하고 상기 맨드렐로부터 열형성된 시이트의 제거를 용이하게 하도록 구성된 것인, 몰드 기구.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 커팅 링이 상기 맨드렐의 주변부(perimeter) 주위에서 전체적으로 연장하는, 몰드 기구.
  9. 시이트를 컵 형상으로 열형성하도록 구성된 몰드 기구로서, 상기 기구가 :
    적어도 하나의 몰드 표면을 포함하는 몰드 섹션으로서, 상기 몰드 표면은 캐비티를 한정하고, 상기 몰드 섹션은 상기 캐비티와 유체 연결되는 적어도 하나의 캐비티 유체 채널을 포함하는 것인 몰드 섹션; 및
    길이방향 축 및 외부 표면을 갖는 맨드렐로서, 상기 맨드렐은 상기 길이방향 축을 따라서 상기 몰드 섹션의 캐비티 내에서 적어도 부분적으로 이동하도록 구성되고, 상기 맨드렐은 홈 및 적어도 하나의 맨드렐 유체 채널을 포함하고, 상기 홈은 상기 맨드렐 유체 채널과 유체 연결되어 상기 맨드렐의 외부 표면으로 연장하는 것인 맨드렐을 포함하고,
    여기서 상기 맨드렐은 상기 맨드렐의 외부 표면으로부터 안쪽으로 연장하는 적어도 하나의 디프레션을 포함하고, 상기 디프레션은 열형성된 시이트 상에서 상응하는 커플링 구조를 제조하도록 구성되고; 또한
    여기서 상기 캐비티 유체 채널은 진공 소스와 선택적으로 유체 연결되어 위치되도록 구성되고; 또한 상기 홈은 유체 공급 소스 및 진공 소스와 선택적으로 유체 연결되어 위치되도록 구성된 것인, 몰드 기구.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 맨드렐 및 상기 몰드 섹션의 적어도 하나가 고열 전달 물질을 포함하는 것인, 몰드 기구.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서, 상기 맨드렐이 커팅 링을 추가로 포함하고, 상기 커팅 링이 상기 맨드렐로부터 열형성된 시이트의 제거를 용이하게 하도록 구성된 것인, 몰드 기구.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 커팅 링이 상기 맨드렐의 주변부 주위에서 전체적으로 연장하는, 몰드 기구.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 섹션의 캐비티가 전체적으로 원통형인 형상을 포함하는 것인, 몰드 기구.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 표면이 상기 몰드 기구를 사용하여 열형성된, 열형성된 컵에서 드래프트 각(draft angle)을 생성하도록 구성된 것인, 몰드 기구.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드렐 및 상기 몰드 섹션의 적어도 하나가 경량 알루미늄을 포함하는 것인, 몰드 기구.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 가열 장치(heating device)를 포함하고, 상기 가열 장치는 시이트가 열형성되기 전에 이를 가열하도록 구성된 것인, 몰드 기구.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드렐 및 상기 몰드 섹션의 적어도 하나가 마찰 표면을 따라서 마모를 저하시키도록 구성된 경화 물질을 포함하는 것인, 몰드 기구.
  18. 청구항 1 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드렐 및 상기 몰드 섹션의 적어도 하나가 냉각 채널을 포함하고, 상기 냉각 채널이 열형성된 시이트로부터의 열을 전달하기 위한 유체를 수용하도록 구성된 것인, 몰드 기구.
  19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 섹션이 스플릿 몰드(split mold) 설계를 포함하는 것인, 몰드 기구.
  20. 시이트를 컵 형상으로 열형성하는 방법으로서, 상기 방법이 :
    적어도 하나의 몰드 캐비티를 갖는 몰드 섹션을 제공하는 단계로서, 상기 몰드 캐비티가 몰드 표면을 포함하고, 상기 몰드 섹션이 상기 몰드 캐비티와 유체 연결되는 복수의 캐비티 유체 채널을 포함하는 것인 단계;
    외부 표면 및 길이방향 축을 갖는 맨드렐을 제공하는 단계로서, 상기 맨드렐은 상기 길이방향 축과 전체적으로 평행한 방향에서 상기 몰드 캐비티 내에서 적어도 부분적으로 이동하도록 구성되고, 상기 맨드렐은
    맨드렐의 외부 표면의 적어도 일부를 형성하는 외부 케이싱으로서, 상기 외부 케이싱은 홈 및 적어도 하나의 맨드렐 유체 채널을 포함하고, 상기 홈은 상기 맨드렐 유체 채널과 유체 연결되어 상기 맨드렐의 외부 표면으로 연장하는 것인 외부 케이싱; 및
    상기 외부 케이싱 내에 적어도 부분적으로 위치되고, 상기 길이방향 축과 전체적으로 평행한 방향에서 상기 외부 케이싱에 대해 선택적으로 이동가능한 맨드렐 로드;를 포함하는 것인 단계;
    열형성되도록 구성된 시이트를 상기 몰드 섹션 상으로 위치시키는 단계;
    상기 몰드 섹션을 향해 상기 맨드렐 로드를 이동시켜서, 상기 시이트를 적어도 부분적으로 상기 몰드 캐비티 내로 밀어넣는 단계;
    상기 캐비티 유체 채널에 진공을 생성하여, 상기 몰드 표면으로 상기 시이트를 잡아끄는 단계;
    상기 몰드 섹션으로부터 상기 맨드렐 로드를 회수하는 단계;
    상기 외부 케이싱을 상기 몰드 캐비티 내에서 적어도 부분적으로 이동시키는 단계;
    상기 외부 케이싱의 홈에 진공을 생성하여, 상기 맨드렐의 외부 표면으로 적어도 부분적으로 상기 열형성된 시이트를 잡아끄는 단계; 및
    상기 몰드 섹션으로부터 상기 맨드렐 케이싱 및 그 위에 위치된 열형성된 시이트를 되돌리는 단계
    를 포함하는 것인, 열형성 방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 열형성된 시이트에 적어도 하나의 커플링 구조를 형성하는 것을 추가로 포함하는, 열형성 방법.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 커플링 구조를 형성하는 것은, 상기 몰드 섹션의 몰드 표면에 있는 상응하는 돌기 또는 디프레션을 사용하는 것을 포함하는 것인, 열형성 방법.
  23. 청구항 21에 있어서, 상기 커플링 구조를 형성하는 것은, 상기 맨드렐의 외부 표면에 있는 상응하는 돌기 또는 디프레션을 사용하는 것을 포함하는 것인, 열 형성 방법.
  24. 청구항 20 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 섹션 쪽으로 상기 맨드렐 로드를 이동시키기 전에, 상기 캐비티 유체 채널을 통해 일정량의 유체(a volume of fluid)를 전달하는 것을 추가로 포함하고, 상기 유체의 양이 상기 시이트를 예비-연신(pre-stretch)하도록 구성된 것인, 열형성 방법.
  25. 청구항 20 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 섹션으로부터 상기 맨드렐 케이싱을 되돌린 후에, 상기 맨드렐로부터 열형성된 시이트를 제거하는 것을 추가로 포함하는 것인, 열형성 방법.
  26. 청구항 25에 있어서, 상기 맨드렐로부터 열형성된 시이트를 제거하는 것은, 상기 외부 케이싱 주변에 위치된 상기 열형성된 시이트에 대해 상기 유체 채널 및 상기 홈을 통해 일정량의 유체를 제공하는 것을 포함하는 것인, 열형성 방법.
  27. 청구항 25에 있어서, 상기 맨드렐로부터 열형성된 시이트를 제거하는 것은, 상기 외부 케이싱에 대해 상기 맨드렐 로드를 이동시켜서, 상기 외부 케이싱으로부터 멀어지도록 상기 열형성된 시이트를 밀어내는(urge) 것을 포함하는 것인, 열형성 방법.
  28. 청구항 20 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 섹션 쪽으로 상기 맨드렐 로드를 이동시키기 전에 상기 시이트를 가열하는 것을 추가로 포함하는 열형성 방법.
  29. 청구항 20 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열형성된 시이트를 냉각하는 것을 추가로 포함하는 열형성 방법.
  30. 청구항 29에 있어서, 상기 열형성된 시이트를 냉각하는 것은, 상기 맨드렐 및 상기 몰드 섹션의 적어도 하나에 적어도 하나의 냉각 채널을 제공하는 것을 포함하는 것인, 열형성 방법.
  31. 청구항 20 내지 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨드렐 및 상기 몰드 섹션의 적어도 하나가 고열 전달 물질을 포함하는 것인, 열형성 방법.
  32. 음료를 저장하기 위한 용기로서, 상기 용기가:
    컵 부분 및 클로저 부분을 포함하고, 상기 컵 부분이:
    컵 바닥;
    최상부 가장자리(top edge)에서 종결하는 상부 부분을 갖는 측벽으로서, 상기 최상부 가장자리가 상기 컵 부분의 내부에 대한 개구를 한정하는 것인 측벽; 및
    상기 측벽의 상부 부분을 따라 위치된 적어도 하나의 커플링 구조:를 포함하고,
    여기서, 상기 컵 부분은 폴리머 물질을 포함하고; 상기 클로저 부분은:
    상기 컵 부분에 상기 클로저 부분을 장착하기 위하여 상기 컵 부분의 커플링 구조와 맞물리도록 구성된 하부 클로저 부분; 및
    적어도 하나의 이동가능한 섹션을 포함하는 상부 클로저 부분으로서, 상기 이동가능한 섹션은 구멍(aperture)을 선택적으로 노출시키고 감추도록 구성된 것인, 상부 클로저 부분;을 포함하고,
    여기서 상기 구멍은 상기 컵 부분의 내부로의 접근을 제공하는 것인, 용기.
  33. 청구항 32에 있어서, 상기 용기가 상기 구멍의 아래에 위치된 제거가능한 시일 부재를 추가로 포함하고, 상기 시일 부재가 상기 구멍과 상기 컵 부분의 내부 간의 유체 연결을 방지하는 유체 배리어가 되는 것인 용기.
  34. 청구항 33에 있어서, 상기 시일 부재는 멤브레인이고, 상기 멤브레인은 상기 구멍을 상기 컵 부분의 내부와 유체 연결시키기 위해 절충되어(compromised) 구성된 것인 용기.
  35. 청구항 33 또는 청구항 34에 있어서, 상기 시일 부재가 상기 측벽의 최상부 가장자리에 부착된 것인 용기.
  36. 청구항 32 내지 청구항 35 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵 부분이 열형성 공정을 사용하여 만들어지는 것인 용기.
  37. 청구항 32 내지 청구항 36 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵 부분이 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 것인 용기.
  38. 청구항 32 내지 청구항 37 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵 부분이 적어도 두 개의 층을 포함하는 것인 용기.
  39. 청구항 32 내지 청구항 38 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 구조가 상기 측벽으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 포지티브 형태(positive feature)를 포함하는 것인 용기.
  40. 청구항 32 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 구조가 상기 컵 부분의 내부를 향해, 상기 측벽으로부터 안쪽으로 돌출하는 네거티브 형태(negative feature)를 포함하는 것인 용기.
  41. 청구항 32 내지 청구항 40 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 구조가 스냅 연결을 사용하여 상기 컵 부분에 선택적으로 부착 및 탈착되도록 구성된 것인 용기.
  42. 청구항 32 내지 청구항 41 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링 구조가 상기 컵 부분에 고정적으로 부착된 것인 용기.
  43. 청구항 32 내지 청구항 42 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 클로저 부분 및 상기 상부 클로저 부분이 단일 부재인 것인 용기.
  44. 청구항 32 내지 청구항 43 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동가능한 섹션이 캡, 스냅 클로저, 제거가능한 필름 시일, 스파우트 탑(spout top), 뚜껑(lid) 및 다중단편 클로저로 구성된 그룹에서 선택되는 것인 용기.
  45. 청구항 32 내지 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클로저 부재가 커버를 추가로 포함하고, 상기 커버가 상기 상부 클로저 부분 위에 선택적으로 위치되도록 구성되는 것인 용기.
  46. 청구항 45에 있어서, 상기 커버가 상기 클로저 부재에 힌지방식으로 부착되는 것인 용기.
  47. 청구항 32 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기가 전체적으로 공기가 새지 않는(air-tight) 것인 용기.
  48. 청구항 32 내지 청구항 47 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵 부분이 전체적으로 원통형인 형상을 포함하는 것인 용기.
  49. 청구항 32 내지 청구항 48 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵 부분이 드래프트 각(draft angle)을 포함하는 것인 용기.
  50. 청구항 32 내지 청구항 49 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵 부분이 압출 블로우 성형 공정을 사용하여 제조되는 것인 용기.
  51. 청구항 32 내지 청구항 50 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵 부분이 연신 블로우 성형 공정을 사용하여 제조되는 것인 용기.
  52. 청구항 32 내지 청구항 51 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컵 부분이 사출 연신 블로우 성형 공정을 사용하여 제조되는 것인 용기.
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