KR20030074579A - 이축연신 블로우 성형을 위한 예비성형물 및 예비성형물의제조방법 - Google Patents

Abstract

이축연신 블로우 성형에 있어서 냉각 속도가 개선된 예비성형물 및 예비성형물의 제조방법이 개시된다. 예비성형물은 입구부 및 입구부와 일체를 이루며 중공형으로 형성된 몸체부를 포함하며, 블로우 성형을 위해 몸체부의 측벽은 외측을 향해 두껍게 형성된다. 예비성형물의 측벽 내면을 간단하게 형성함으로써 냉각 면적을 증가시킬 수 있으며, 냉각 면적의 증가를 통해 폴리프로필렌과 같이 냉각 속도가 느린 합성수지로 구성된 예비성형물의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 예비성형물의 냉각과 관련하여 냉각 효과가 개선된 제조방법이 제공된다.

Description

이축연신 블로우 성형을 위한 예비성형물 및 예비성형물의 제조방법{PREFORM FOR A BLOW MOLDING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE PREFORM}

본 발명은 이축연신 블로우 성형에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 블로우 성형을 위한 예비성형물 및 그 예비성형물의 제조방법에 관한 것이다.

이축연신 블로우 성형(blow molding)은 가열에 의해서 연화된 예비성형물 또는 시트를 공기압 등으로 부풀게 하여 금형에 밀착시키고 그와 동시에 밀착된 성형물을 냉각하여 중공체를 얻는 방법이다. 따라서, 블로우 성형을 중공성형 또는 취입 성형이라고도 하며, 일반적으로 물통 및 음료수 병 등을 생산하는 용도로 이용되고 있다.

이축연신 블로우 성형에는 주로 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterep-hthalate;PET or PETE)가 대표적으로 사용된다. 통상 가열 용융된 열가소성의 플라스틱을 압출 또는 사출방식으로 성형하여 튜브 형상의 예비성형물을 성형하고, 예비성형물을 블로우 성형용 금형 내에 삽입하여 가열 연화시킨 후, 내부에 공기를 취입하여 중공제품을 성형한다.

블로우 성형에는 예비성형물의 상태성형방식에 따라 여러 방식으로 구분될 수 있으며, 대표적인 것으로 인젝션 스트레치(연신) 블로우 성형(Injection Stretch Blow Molding), 인젝션 블로우 성형(injection blow molding), 압출 블로우 성형, 시트 블로우 성형(또는 시트 파리손법), 다이렉트 블로우 성형, 주사침식 블로우 성형 등이 있다.

이축연신 블로우 성형에 주로 사용되는 플라스틱으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하 'PET'라 함)가 있다. PET는 열가소성 합성수지로서 포화 폴리에스테르의 일종이며, 테레프탈산과 에틸렌글리콜의 중축합체이다. 일반적으로 테레프탈산과 티메틸을 사용하고 에스테르 교환반응을 통해서 중합체를 얻을 수 있으며, 직접법을 사용하여 얻을 수도 있다.

PET는 광이나 열에 대해 안전하며, 산 및 약알칼리 등에 대해 저항성도 크다. 또한, PET는 투명하여 생수병이나 음료수 병으로 사용되기에 적합하다. 실제로 현재 유통되고 있는 거의 대부분의 탄산음료수 병 및 생수 병 등이 PET로 만들어지고 있다. 물론, 야쿠르트 병은 PS(Polystyrene) 또는 HIPS(Hi-Impact Poly Styrene)을 사용하고 우유 병은 주로 PE(Polyethylene)을 사용하고 있지만, 그 외의 투명한 음료수 병은 대부분 PET를 사용하고 있다. PET는 투명하고 질긴 음료수 병을 만들 수 있어, 약 300~1800ml의 병은 대부분 PET로 만들어지고 있다.

하지만, 이러한 PET에도 단점은 있다. PET의 가공시 아세트알데히드가 생길 수 있다는 것이 바로 그것이다. 즉, PET를 이용하여 병 모양을 만들기 위해서 PET를 용융시켜야 하며, 고온에 노출된 상태에서 적은 양의 PET가 분해되어 매우 소량의 아세트알데히드를 생성한다. 생성된 아세트알데히드는 병에 잔존할 수 있으며, 약 3ppm이상의 아세트알데히드는 독소로서 인체에 해로운 영향을 줄 수 있다. 이러한 점을 감안할 때 아세트알데히드를 생성할 수 있다는 특성은 PET 용기의 치명적인 단점이 된다.

또한, PET는 재활용이 어렵다. 용융 과정을 통해 PET를 재활용하기 위해서는수분(H₂O)이 완전히 제거되어야 한다. 왜냐하면, PET는 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol)과 TPA(Terephthalic Acid)와의 중축합 반응에 의해서 만들어지므로 용융과정에서 수분은 PET의 물성에 큰 영향을 줄 수 있기 때문이다.

도 1은 종래의 PET로 구성된 예비성형물의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 예비성형물(10)은 PET로 구성된 음료수 병을 제조하기 위한 것으로서, 입구부(20) 및 몸체부(30)를 포함한다.

입구부(20)는 음료수 병의 캡(도시되지 않음)에 의해서 개폐되는 부분으로서, 캡을 고정하기 위한 수나사가 형성되어 있으며, 나사부(22) 밑에는 음료수 병 및 예비성형물(10)을 고정하기 위한 링(24)이 형성되어 있다.

블로우 성형에서 몸체부(30)의 측벽은 취입(blowing) 공정에 의해서 금형 내부를 따라 확장되며, 이때 예비성형물(10)의 몸체부(30)는 가로 및 세로, 즉 2축으로 연신되어 병의 몸체를 형성한다. 따라서, 몸체부(30)는 확장되어 일정 두께의 병을 형성하기 때문에, 병을 제작하기 위한 예비성형물(10)의 측벽(35)은 확장을 고려하여 완제품인 병의 두께보다 두껍게 형성되어야 한다.

종래의 예비성형물(10)은PET로 구성되며, 몸체부(30)의 측벽(35)에서 외면은 대략 원통형으로 일정한 직경으로 형성되며, 측벽(35)은 내면을 항해 두껍게 형성되어 내면은 입구부로부터 깊이 들어 갈수록 내경이 감소하거나 유지된다. 따라서, 측벽(35)의 내면에는 굴곡 라인(L)이 형성되며, 링(24) 하부의 목(neck)에서 굴곡 라인(L)까지 내면의 내경이 점차 작아지며, 굴곡 라인(L)을 통과하면서 측벽(35)의내면은 일정하게 유지된다.

따라서, 상술한 문제점들을 극복하기 위해서, 본 발명의 목적은 안정적인 물성을 가진 재료를 이용한 예비성형물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 물성의 특성에 접합한 구조를 갖는 예비성형물을 제공하는 것이다. 예를 들어, 물성적으로 안정적인 폴리프로필렌(polypropylene; PP)은 종래의 사출공정을 그대로 적용할 수가 없어 시장에서 제대로 사용되고 있지 않다. 이러한 재료의 특성에 따른 적합한 구조의 예비성형물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 예비성형물을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 PET로 구성된 예비성형물의 단면도이다.

도 2는 이축연신 블로우 성형에 있어 연신비를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 예비성형물의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예비성형물의 단면도이다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 예비성형물을 제조하기 위한 사출성형장치 및 제조방법을 설명하기 위한 개략도들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 200：예비성형물110, 210：입구부

120, 220：몸체부125, 225：측벽

L1：제1 굴곡 라인L2：제2 굴곡 라인

300：사출성형장치310：게이트 몰드

320：몸체부 몰드330：넥-링 몰드

340：코어345：냉각관

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 예비성형물은 입구부 및 블로우 성형에 의해서 확장되는 중공형의 몸체부를 포함하며, 여기서 종래의 몸체부와는 달리, 본 발명에 따른 몸체부는 외측을 향해 두껍게 형성된 측벽을 포함한다.

블로우 성형에서 측벽은 취입(blowing) 공정에 의해서 금형 내부를 따라 확장되며, 이때 예비성형물의 몸체부는 가로 및 세로, 즉 2축으로 연신되어 병의 몸체를 형성한다. 따라서, 몸체부는 확장되어 일정 두께의 병을 형성하기 때문에, 예비성형물의 측벽은 확장을 고려하여 완제품인 병의 두께보다 두껍게 형성되어야 한다.

종래의 PET을 이용한 공정에 따르면, PET로 구성된 예비성형물은 몸체부의 측벽에서 외면은 대략 원통형으로 일정한 직경으로 형성되며, 측벽이 내면을 항해 두껍게 형성되어 내면은 입구부로부터 깊이 들어 갈수록 내경이 감소하거나 감소된 내경이 유지된다. 이러한 구조에 따르면, 종래의 예비성형물은 좁은 면적의 내면을 갖는다.

하지만, 이러한 예비성형물의 구조는 PET에 적합할지 몰라도 폴리프로필렌(PP)에 적합하지 않으며, 그것은 폴리프로필렌(PP)의 다음과 같은 특성에 기인한다.

폴리프로필렌(PP)은 폴리에틸렌(PE)과 마찬가지로 석유(나프타)를 분해해서 얻을 수 있으며, 다르게는 용액속에서 Ziegler-Natta 촉매와 접촉시켜 상온에서 약 80℃, 3~10kg/cm²에서 중합하여 입체 규칙성이 있는 폴리프로필렌(isotactic polypropylene; IPP)을 얻을 수 있다. 일반적으로 성형재료로 시판되고 있는 폴리프로필렌(PP)은 입체 규칙성의 폴리프로필렌(IPP)의 함량이 약 90~95% 정도인 것들이다.

폴리프로필렌의 비중은 약 0.9~0.92 정도로 모든 플라스틱 중에서 최소의 부류에 속한다. 또한, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)에 비해 연화온도가 현저하게 높고(순순 IPP의 융점은 약 170℃), 인장강도, 굽힘강도, 강성 등도 크다. 그리고, 적당한 조건 하에서 연신을 가하면 인장강도, 강성, 충격강도 등이 더욱 향상되고 내굽힘피로성도 현저히 개량된다. 또한, 폴리에틸렌보다 성형품의 투명성, 표면광택은 양호하며, 성형수축률이 작기 때문에 외관 및 치수 안정성이 양호하다는 점에서 적합한 재료이다. 게다가 폴리프로필렌의 투명성이 개선되고 연신 기술이 개발됨으로써, 현재는 폴리프로필렌으로 구성되며 투명도 및 충격에 강한 중공제품을 얻을 수 있게 되었다.

그러나, 폴리프로필렌은 이렇게 우수한 물성을 갖고 있음에도 불구하고, 냉각속도가 느리다는 단점이 있다. 냉각속도가 느리다는 특성은 신속하게 제조될 수 없으며, 예비성형물을 성형하기 위한 사이클이 길기 때문에 대량생산에 불리하게 된다. 종래의 PET는 냉각 속도가 빨라 예비성형물의 형상에 대한 제약이 없었지만, 폴리프로필렌으로 구성된 예비성형물은 냉각 속도가 느리기 때문에 냉각 속도를 향상시킬 수 있는 별도의 구조가 필요하다.

따라서 종래의 예비성형물의 측벽이 내면을 향해 두껍게 형성되었다면, 본 발명에 따른 예비성형물의 측벽은 외면을 향해 두껍게 형성된 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 예비성형물에서 입구부에는 병의 뚜껑에 대응하는 나사가 형성되어 있으며, 몸체부 측벽의 내면은 입구부와 동일한 내경으로 형성되어 원통형의 공간을 제공한다. 원통형의 내면과 달리, 몸체부 측벽의 외면에는 외주를 따라 제1 굴곡 라인이 형성되며, 제1 굴곡 라인까지 측벽의 두께는 일정하게 증가하고, 제1 굴곡 라인을 통과하면서 측벽의 두께는 거의 일정하게 유지된다.완제품인 병의 형상에 따라, 제1 굴곡 라인의 위치, 측벽의 두께 등이 달라질 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 예비성형물은 제1 굴곡 라인뿐만 아니라 측벽의 내면에서 형성된 제2 굴곡 라인을 포함할 수 있다.

도 2는 블로우 성형에 있어 연신비를 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 블로우 성형에 있어 중요한 특성치(parameter)로 축 방향 연신비(Axial Stretch Ratio; ASR)와 원주 방향 연신비(Hoop Stretch Ratio; HSR)가 있다. ASR은 예비성형물의 길이에 대한 병의 길이의 비율(L/l)을 의미하며, HSR은 예비성형물의 지름에 대한 병의 지름(D/d)을 의미한다.

본 발명에 따라 예비성형물이 폴리프로필렌으로 구성된다면, ASR은 약 2.0~4.0 정도이고, HSR은 약 2.5~3.5 정도인 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상술한 예비성형물을 제조하기 위해서, 예비성형물의 입구부 및 몸체부를 성형하기 위한 공동(cavity)를 제공하며, 상기 공동에서 몸체부가 형성되는 부분의 치수는 적어도 한 구간에서 증가하여 외면을 향해 두껍게 형성된 측벽을 성형하기 위한 메인 몰딩부가 제공된다. 메인 몰딩부가 제공된 후, 예비성형물의 내면을 성형하기 위해 공동에 코어를 삽입하고, 공동 및 코어에 의해서 제공되는 공간에 용융 상태의 합성수지재를 유입시킨다. 유입된 합성수지재는 메인 몰딩부 및 코어 사이에서 냉각되어 예비성형물이 된다.

합성수지재로는 폴리프로필렌이 사용될 수 있으며, 냉각 속도가 늦은 폴리프로필렌은 냉각하기 위해 코어 내부에 냉각수를 통과시켜, 폴리프로필렌을 빠르게 냉각시킬 수 있다.

상기 예비성형물을 제조하기 위해서, 예비성형물의 입구부 및 몸체부를 성형하기 위한 공동(cavity)를 제공하며, 상기 공동에서 몸체부가 형성되는 부분의 치수는 적어도 한 구간에서 증가하는 메인 몰딩부 및 메인 몰딩부에 의해서 제공되는 공동에 삽입되어, 예비성형물의 내면을 성형하는 코어(core)를 포함하는 예비성형물의 사출성형장치가 제공된다.

측벽의 두께가 외면을 향해 증가하기 때문에 몸체부의 형상은 전체적으로 볼록하게 형성된다. 따라서, 이러한 예비성형물을 제조하기 위한 메인 몰딩부의 공동도 내부로 오목하게 형성되어야 하며, 성형된 예비 성형물의 볼록한 부분이 용이하게 사출장치로부터 분리될 수 있어야 한다.

이를 위해, 메인 몰딩부는 게이트 몰드, 넥-링 몰드 및 몸체부 몰드를 포함하며, 각 몰드들이 구간 별로 구분되어 메인 몰딩부를 형성한다. 게이트 몰드는 용융된 합성수지재가 유입되는 게이트를 포함하며, 예비성형물의 저단부를 형성한다. 게이트 몰드에 대향하며 넥-링 몰드가 배치되며, 넥-링 몰드는 예비성형물의 입구부 및 몸체부 중 상부를 형성한다. 몸체부 몰드는 게이트 몰드 및 넥-링 몰드 사이에 배치되며, 넥-링 몰드에 이어 나머지 몸체부를 형성한다. 외면을 향해 두껍게 형성된 측벽을 제공하기 위해, 몸체부 몰드는 넥-링 몰드와 함께 오목한 공동을 형성한다.

그리고, 코어는 넥-링 몰드의 입구를 통해 게이트 몰드, 넥-링 몰드 및 몸체부 몰드에 의해서 제공되는 공동(cavity)에 삽입되어 예비성형물의 내면을 형성할 수 있다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 예비성형물(100)의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 예비성형물(100)은 폴리프로필렌(PP)로 구성되며, 사출성형을 통해 입구부(110) 및 몸체부(120)를 포함하는 구조로 제조된다.

입구부(110)는 병의 캡(도시되지 않음)과 결속되어 병의 입구를 개폐하기 위한 나사부(112)를 포함하며, 병을 용이하게 집을 수 있고 제조과정에서 예비성형물(100)을 용이하게 고정할 수 있는 링(114)이 나사부(112) 밑에 형성된다.

몸체부(120)는 측벽(125)에 의해서 제공되는 중공형 성형체로서, 측벽(125)의 하단은 반구형으로 폐쇄되어 대략 시험관 형상을 갖는다.

몸체부(120)의 측벽(125)은 외면을 향해 두껍게 형성된다. 즉, 측벽(125)의 내면을 원통형으로 입구부(110)의 내경과 동일한 내경으로 형성되며, 측벽(125)의 외면은 전체적으로 바깥을 향해 돌출되어 일정 이상의 두께를 갖는다.

폴리프로필렌(PP)과 같은 플라스틱은 반결정(semi-crystal) 상태로서 PET에 비해 냉각 속도가 상대적으로 느리다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 내면을 향해 두껍게 형성된 예비성형물(10)의 경우, 폴리프로필렌(PP)으로 도 1의 예비성형물(10) 형상을 성형하기 위해서는 상당한 시간이 소요된다.

하지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 예비성형물(100)의 측벽(125) 내경을 입구부(110) 내경과 동일하게 유지하여 측벽(125) 내면에 냉각을 위한 충분한 면적을 확보할 수 있으며, 측벽(125) 내면의 충분히 확보하면서 측벽(125)을 두텁게 형성하여 블로우 성형에 필요한 폴리프로필렌(PP)을 확보할 수 있다.

또한, 측벽(125)의 외면에는 외주를 따라 형성된 제1 굴곡 라인(L1)이 형성된다. 링(114) 하부의 목(neck) 부분에서부터 제1 굴곡 라인(L1)까지 측벽(125)의 두께가 증가한다. 제1 굴곡 라인(L1) 이하에서 측벽(125)의 두께는 일정하게 유지되며, 측벽(125)의 하부에서 점차 감소하여 몸체부(120)의 하단은 대략 반구형 형상으로 형성된다.

목(neck) 부분부터 제1 굴곡 라인(L1)까지의 길이, 목(neck) 부분부터 제1 굴곡 라인(L1)까지 증가하는 각도, 측벽(125)의 두께 등은 완제품인 병의 형상 및 용도 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

일반적으로, 예비성형물(100)을 설계 및 제조하기 위해서 병의 용량 및 용도가 우선적으로 결정되어야 한다. 병의 용량 및 용도 등에 따라 병의 재질, 병의 디자인(design), 병의 두께 등이 결정되고, 이들 조건에 따라 병의 무게(wt)가 정해진다. 병의 무게(wt)에 따라 사용되는 폴리프로필렌(PP)의 양이 결정되고, 상기 조건들에 의해 예비성형물(100)의 높이 및 두께가 결정된다. 구체적으로 예비성형물(100)의 높이 및 두께는 ASR(axial stretch ratio = L/l) 및 HSR(Hoop stretch ratio = D/d)에 따른다.

본 발명에 따르면, 예비성형물에 있어 ASR은 약 2.0~4.0 정도이고 HSR은 약 2.5~3.5 정도인 것이 좋다. 이는 폴리프로필렌(PP)과 같이 반결정형 플라스틱의 특성에 따른 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예비성형물(200)의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 예비성형물(200)도 폴리프로필렌(PP)로 구성되며, 사출성형을 통해 입구부(210) 및 몸체부(220)를 포함하는 구조로 제조된다. 입구부(210)는 나사부(212) 및 나사부(212) 밑에 형성된 링(214)을 포함한다. 몸체부(220)는 측벽(225)에 의해서 제공되는 중공형 성형체로서, 측벽(225)의 하단은 반구형으로 폐쇄되어 대략 시험관 형상을 갖는다.

몸체부(220)의 측벽(225)은 외면을 향해 두껍게 형성된다. 단, 도 3의 예비성형물과 달리, 측벽(225)의 내면은 제2 굴곡 라인(L2)을 경계로 내면을 향해 두껍게 형성된다. 하지만, 측벽(225)의 내면은 폴리프로필렌(PP)의 냉각 속도를 적절하게 유지하는 조건 하에서, 내면을 향해 두껍게 형성된다. 구체적으로 링(214) 하부의 목(neck) 부분에서부터 제2 굴곡 라인(L2)까지 측벽(225)의 내면이 안쪽으로 경사지게 돌출되며, 이에 의해 측벽(225)의 두께가 증가한다.

또한, 측벽(225)의 외면에는 외주를 따라 형성된 제1 굴곡 라인(L1)이 형성된다. 링(214) 하부의 목(neck) 부분에서부터 제1 굴곡 라인(L1)까지 측벽(225)의 두께가 증가한다. 제1 굴곡 라인(L1) 이하에서 측벽(225)의 두께는 일정하게 유지되며, 측벽(225)의 하부에서 점차 감소하여 몸체부(220)의 하단은 대략 반구형 형상으로 형성된다.

측벽(225)의 내면에도 제2 굴곡 라인(L2)을 형성하여 측벽(225) 두께를 다양하게 조절할 수 있다. 도 4에서 부분적으로 확대되어 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 굴곡 라인(L1, L2)이 서로 다른 높이에서 형성되어 측벽(225)의 두께를 다양하게 조절할 수 있다. 제1 및 제2 굴곡 라인(L1, L2)까지의 경사를 조절하여 측벽 증가 비율을 2단계로 조절할 수 있다.

목(neck) 부분부터 각 굴곡 라인(L1, L2)까지의 길이, 목(neck) 부분부터 각 굴곡 라인(L1, L2)까지 증가하는 각도, 측벽(225)의 두께 등은 완제품인 병의 형상 및 용도 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 예비성형물을 제조하기 위한 사출성형장치 및 제조방법을 설명하기 위한 개략도들이다. 도 5 내지 도 8에 의해서 설명되는 장치 및 방법은 도 3의 예비성형물(100)을 제조하기 위한 것으로서, 예비성형물(100)에 관하여 이전 실시예의 설명 및 도면을 참조할 수 있으며, 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 사출성형장치(300)는 게이트 몰드(310), 몸체부 몰드(320), 넥-링 몰드(330) 및 코어(340)를 포함한다.

게이트 몰드(310), 몸체부 몰드(320) 및 넥-링 몰드(330)는 상호 밀착하여 공동(cavity)을 제공하는 메인 몰딩부를 형성한다. 메인 몰딩부의 공동에 의해서 예비성형물(100)의 입구부(110) 및 몸체부(120)의 외관이 형성된다. 게이트 몰드(310)의 중앙에는 용융 상태의 폴리프로필렌(PP)을 유입시키기 위한 게이트(315)가 형성된다.

넥-링 몰드(330)의 입구를 통해 코어(340)가 출입할 수 있으며, 코어(340)는 예비성형물(100)의 내면을 형성한다. 코어(340)의 상단 외에는 코어(340)는 동일한 외경으로 형성되며, 예비성형물(100)의 내면도 원통형으로 형성되어 충분한 냉각 면적을 갖는다.

코어(340)는 지지대에 의해서 상방을 향해 지지되며, 코어(340) 상부에는 넥-링 몰드(330), 몸체부 몰드(320) 및 게이트 몰드(310)가 차례로 배치된다. 코어(340)는 중공형으로서, 코어(340) 내부에는 냉각관(345)이 지지대부터 삽입되어 냉각수(C)의 내외 경로를 차단한다.

공동 내부로 폴리프로필렌(PP)가 유입되기 전 또는 예비성형물(100)이 성형된 후의 과정에서 각 몰드들(310, 320, 330)은 상호 분리된 상태에 있다.

도 6을 참조하면, 게이트 몰드(310), 몸체부 몰드(320) 및 넥-링 몰드(330)가 상호 밀착하여 공동을 제공하는 메인 몰딩부를 형성한다. 또한, 코어(340)는 넥-링 몰드(330) 하단의 입구로 삽입되어 공동 내부에 위치한다.

예비성형물(100)의 측벽(125) 내면은 코어(340)에 의해서 원통형으로 형성되며, 측벽(125)의 외면은 게이트 몰드(310), 몸체부 몰드(320) 및 넥-링 몰드(330)에 의해서 외면을 향해 두껍게 형성된다. 이를 위해서 넥-링 몰드(330)의 내부 직경보다 몸체부 몰드(320)의 내부 직경이 크며, 넥-링 몰드(330)의 내면에는 제1 굴곡 라인(L1)의 형성하기 위한 굴곡 라인이 형성되어 있다.

본 실시예에 따른 예비성형물(100)은 폴리프로필렌(PP)로 구성되며, 예비성형물(100) 당 무게는 약 23g, 높이는 약 92.5mm 그리고 두께는 약 4.74mm로 형성된다.

도 7을 참조하면, 게이트 몰드(310)의 게이트(315)를 통해서 용융 상태의 폴리프로필렌(PP)이 공동으로 유입된다. 폴리프로필렌(PP)이 사출에 의해서 공동으로 유입되며, 약 23g의 폴리프로필렌(PP)이 약 3초의 시간 동안 공동으로 사출된다.

도 8을 참조하면, 공동에 용융 상태의 폴리프로필렌(PP)이 100% 충진된 후, 냉각수(C)가 냉각관(345)을 통해 코어(340) 내부로 유입된다. 지지대로부터 냉각수(C)는 냉각관(345)을 통해 코어(340) 내부로 유입되고, 코어(340) 상단을 통과한 냉각수(C)는 냉각관(345) 및 코어(340) 사이로 흘러 하부의 유출부를 통해 유출된다.

본 발명에서는 예비성형물(100)의 측벽(125)이 외면을 향해 두껍게 형성되어 측벽(125)의 내면과 코어(340) 사이의 접촉 면적이 종래에 비해 증가한다. 실제로 하나의 예비성형물을 냉각하기 위한 시간은 약 13초로서 종래의 사출성형방법에 비해 현저하게 감소한다.

예비성형물(100)이 생각된 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 몰드(310, 320, 330)가 상호 분리되고, 냉각된 예비성형물(100)이 사출성형장치(300)로부터 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 예비성형물 구조에 따르면, 폴리프로필렌과 같이 사출성형의 조건이 까다롭지만, 안정적인 물성을 가진 재료를 이용한 예비성형물을 신속하게제조할 수 있다.

또한, 폴리프로필렌과 같이 결정형 재료로 구성된 예비성형물을 단시간에 제조할 수 있어 대량생산에 유리하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 작업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

1. 입구부;

   상기 입구부와 일체를 이루는 중공형으로 형성되는 몸체부를 포함하며,

   블로우 성형을 위해 상기 몸체부의 측벽은 외측을 향해 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 예비성형물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 측벽의 외면에는 상기 외면의 외주를 따라 형성된 적어도 하나의 제1 굴곡 라인이 형성되며, 상기 제1 굴곡 라인을 경계로 상기 측벽 두께의 증가 경향이 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 예비성형물.
3. 제2항에 있어서,

   상기 몸체부 측벽의 내경은 상기 입구부의 내경과 동일하며, 상기 몸체부의 하단부에서 상기 몸체부의 하단이 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 예비성형물.
4. 제2항에 있어서,

   상기 측벽의 내면에는 상기 내면의 원주를 따라 형성된 적어도 하나의 제2 굴곡 라인이 형성되며, 상기 제2 굴곡 라인을 경계로 상기 측벽 두께의 증가 경향이 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 예비성형물.
5. 제1항에 있어서,

   상기 입구부 및 상기 몸체부는 폴리프로필렌(PP)로 구성된 것을 특징으로 하는 예비성형물.
6. 제1항에 있어서,

   상기 예비성형물의 축 방향 연신비(Axial Stretch Ratio; ASR)은 2~4이고, 원주 방향 연신비(Hoop Stretch Ratio; HSR)은 2.5~3.5인 것을 특징으로 하는 예비성형물.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 예비성형물을 제조하기 위한 예비성형물의 제조방법에 있어서,

   상기 예비성형물의 입구부 및 몸체부를 성형하기 위한 공동(cavity)를 제공하며, 상기 공동에서 상기 몸체부가 형성되는 부분의 치수는 적어도 한 구간에서 증가하는 메인 몰딩부를 제공하는 단계;

   상기 예비성형물의 내면을 성형하기 위해 상기 공동에 코어를 배치시키는 단계;

   상기 메인 몰딩부 및 상기 코어에 의해서 제공되는 공동에 용융상태의 합성수지재를 유입시키는 단계; 및

   상기 삽입된 합성수지재를 냉각하여 상기 공간에 따라 예비성형물을 성형하는 단계를 포함하는 예비성형물의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 메인 몰딩부의 공동은 게이트가 형성되며 상기 예비성형물의 저단을 형성하기 위한 게이트 몰드; 상기 예비성형물의 입구부 및 상기 예비성형물의 몸체부 일부를 형성하기 위한 넥-링(neck-ring) 몰드; 및 상기 게이트 몰드 및 상기 넥-링 몰드 사이에 배치되어 상기 예비성형물의 몸체의 나머지 부분을 형성하며, 상기 넥-링 몰드의 내경보다 큰 내경을 포함하는 몸체부 몰드가 상호 밀착하여 제공되며, 상기 예비성형물이 냉각된 후 상기 게이트 몰드, 넥-링 몰드 및 몸체부 몰드가 서로 분리되어 상기 예비성형물이 분리될 수 있는 공간을 제공하는 것을 특징으로 하는 예비성형물의 제조방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 코어의 단부는 반구형으로 형성되며, 그 외의 몸체는 원통형으로 형성되어 제공되는 것을 특징으로 하는 예비성형물의 제조방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 예비성형물을 냉각시키기 위해 상기 코어의 내부로 냉각수를 순환시키는 것을 특징으로 하는 예비성형물의 제조방법.
11. 제7항에 있어서,

    상기 예비성형물의 축 방향 연신비(Axial Stretch Ratio; ASR)는 2~4의 범위, 원주 방향 연신비(Hoop Stretch Ratio; HSR)는 2.5~3.5의 범위에서 제조되는 것을 특징으로 하는 예비성형물의 제조방법.