KR20140064833A - 칫솔을 제조하기 위한 방법 및 칫솔 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 칫솔과 같은 몸 관리 용품의 핸들체(1a..1g)로서, 핸들부(4a..4g), 목부(3a..3g) 및 헤드부(2a..2g)를 포함하고, 열가소성 수지의 제1 및 제2 재료 성분(7, 8)을 포함하는 핸들체(1a..1g)에 관한 것이다. 제1 및 제2 재료 성분(7, 8)은 몰드 분할에 의해 형성되는 몰드 분할선(12) 밖에 배치되는 공통 사출 포인트(10)를 갖는다.
Description
본 발명은 특히 칫솔, 혀 세정기, 습식 면도 스틱, 구강 위생 용품, 마스카라 도포구, 네일 바니시(nail varnish) 도포구, 립스틱 도포구 등과 같은 몸 관리 용품 또는 미용 용품을 위한 그립체(grip body) 분야에 관한 것이다. 본 발명은 특히 그립부, 목부 및 헤드부를 갖춘 칫솔용 그립체로서, 그립체가 열가소성 플라스틱의 적어도 하나의 제1 및 제2 재료 성분을 포함하는 그립체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 그립체를 제조하기 위한 방법과 이 방법을 수행하기 위한 사출 성형 공구에 관한 것이다.
플라스틱의 몸 관리 및 미용 제품을 위한, 특히 칫솔을 위한 그립체를 사출 성형 방법에 의해 제조하는 것이 알려져 있으며, 여기에서 그립체는 몇 가지 상이한 열가소성 플라스틱으로부터 사출 성형된다. 이를 위해, 제1 플라스틱 성분이 사출 성형 공구의 제1 공구 캐비티 내로 사출되며, 여기에서 공구 캐비티는 완전히 충전된다. 이때 공구 캐비티는 완성된 그립체의 역상 몰드(negative mould)가 아니라 제1 재료 성분의 부분-몸체(part-body)의 역상 몰드를 나타낸다. 이어서 제1 재료 성분의 부분-몸체가 부분-몸체보다 큰 또 다른 공구 캐비티 내에 재적용된다. 이어서 부분-몸체와 캐비티 벽 사이의 빈 공간의 주연부에 제2 재료 성분이 사출되며, 여기에서 이는 예를 들어 재료 끼워맞춤(material fit) 또는 확고한 끼워맞춤(positive fit)으로 제1 재료 성분에 연결된다. 이 방식으로 두 상이한 열가소성 재료 성분의 그립체가 성형된다. 또 다른 재료 성분이 이전에 언급된 단계의 반복에 의해 여전히 부착될 수 있다. 그러나, 이 방법은 몇몇 단점을 갖는다. 따라서, 사출 성형품의 제조를 위한 수개의 공구 캐비티의 사용으로 인해 공구 비용이 매우 높다. 또한, 재적용 단계로 인해 제조 속도와 따라서 생산성이 비교적 낮다.
또한, 사출되는 각각의 재료 성분으로 추가의 사출 포인트[게이팅 포인트(gating point)]가 유발되는 것에 유의하여야 한다. 그러나, 사출 포인트는 그립체의 외양을 훼손시켜, 그러한 사출 포인트 또는 표면상의 사출 포인트의 수가 최대한 적게 유지되어야 한다.
또한, 상이한 재료 성분으로부터 제조되는 그립체의 패셔닝(fashioning) 또는 설계 가능성이 언급된 기술적 가능성에도 불구하고 여전히 제한적이다. 상이한 플라스틱 성분의 이른바 혼류(interflowing)가 가능하지 않거나, 단지 복잡한 고가의 사출 성형 몰드의 적용에 의해서만 구현될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 그 기능 목적에 관하여 표적화된 방식으로 그립체 내에 배치되는 플라스틱의 2가지 이상의 재료 성분을 포함하는 서두에 언급된 유형의 그립체를 제공하는 것이다. 그립체는 상이한 기능 재료 성분을 그립체에 적용함에도 불구하고 소수의 제조 단계로 저렴하게 간단한 방식으로 제조가능하여야 한다. 사출 성형 몰드의 제조는 저렴하여야 하고, 최소의 일련의 캐비티로 수행되어야 한다. 따라서, 유리하게는, 몇 가지 재료 성분이 캐비티 내로 사출되어야 한다. 또한, 그립체는 고도의 제조 자동화를 허용하여야 하고, 대량으로 제조가능하여야 한다.
본 발명은 특허청구범위 독립항 제1항, 제10항 및 제17항에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명의 특정 실시 형태 및 추가의 개발을 포함한다. 이에 의해, 타당한 경우에 방법 청구항, 장치 청구항 및 제품 청구항의 특징이 서로 조합될 수 있다.
본 발명은 제1 및 제2 재료 성분이 몰드 분할에 의해 형성되는 몰드 분할선 밖에 배치되는 공통 사출 포인트(injection point)[게이트 포인트(gate point)]를 갖는 것을 특징으로 한다. 그립체(grip body)는 기능부, 예컨대 브러시 몸체, 화장품 도포구 또는 블레이드 장치가 그것 상에 배치되는 헤드부, 사용자가 그립체를 유지시키는 그립부, 및 그립부와 헤드부를 서로 연결하는 목부를 포함한다.
그립체의 바람직한 또 다른 개발에서, 적어도 그립부는 제1 재료 성분의 재킷체(jacket body)와 재킷체에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 제2 재료 성분의 코어체(core body)를 포함한다. 재킷체는 바람직하게는 이것이 그립부 또는 그립체의 표면을 적어도 부분적으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
제2 재료 성분은 그립부 내에만, 그립부 및 목부 내에만 또는 그립부와 목부 및 헤드부 내에 배치될 수 있다. 제2 재료 성분은 또한 제1 재료 성분의 재킷체에 의해 적어도 부분적으로 또는 심지어 완전히 둘러싸이는 코어체로서 목부 내에 또는 목부와 헤드부 내에 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 그립체는 바람직하게는 사출 포인트를 제외하고는 제1 재료 성분의 재킷체에 의해 완전히 둘러싸이는 그리고 단지 그립부 내에, 그립부와 목부 내에 또는 그립부, 목부 및 헤드부 내에 형성되는 제2 재료 성분의 코어체를 포함한다.
또한, 재킷체를 통해 그립체의 표면 쪽으로 돌파하는 그리고 그립체의 표면 섹션을 형성하는 영역에서 그립부 내의, 목부 내의 그리고/또는 헤드부 내의 코어체를 또한 구상할 수 있다.
제2 재료 성분을 둘러싸는 제1 재료 성분의 재킷체는 예컨대 0.5 - 5 mm, 특히 1.5 - 3 mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시 형태에 따르면, 그립부 내에 코어체로서 형성되는 제2 재료 성분은 헤드부를 향해 제1 재료 성분의 포위 재킷체 밖으로 탈출하고, 그립체의 표면에 도달한다. 이 실시 형태에 따르면, 헤드부는 완전히 제2 재료 성분으로 구성될 수 있다. 이 실시 형태는 헤드부 내의 재료 성분이 그립부 내의 재료 성분과 상이한 기술적 기능을 충족시키도록 의도된다는 발견에 기초한다. 이러한 이유로, 그립부와 헤드부에 상이한 재료 성분이 사용되어야 한다. 따라서, 예를 들어, 그립부의 표면을 형성하는 재료 성분이 우수한 촉감에 의해 특징지어지는 것이 중요할 수 있는 반면, 헤드부를 형성하는 재료 성분은 충분한 강성을 보장하여야 한다.
또한, 헤드부의 일정 기능에 적합하지 않은 그리고 예를 들어 후술되는 AFT 방법에 적합하지 않은 재료를 그립부에 사용하는 것이 가능하다(헤드부에 대한 캐리어 플레이트의 용접은 일정 재료 조합을 요구함). 사출 성형 치간 브러시(interdental brush)도 마찬가지로 이러한 방식으로 형성될 수 있다. 제1 재료 성분으로서의 그립은 안정성을 제공하는 반면, 제2 재료 성분은 강모(bristle) 필드 영역 또는 강모를 형상화시키며, 이는 상이한 기능성에 해당한다. 마지막으로 중요하게는, 보다 저렴한 또는 또한 재활용 재료가 기능상 요구가 많은 부품보다 기능상 요구가 보다 적은 부품에 적용되는 것도 또한 가능하다.
제1 및 제2 재료 성분의 공통 사출 포인트는 그립체의 전면 또는 후면 상에, 바람직하게는 그립체의 후면 상에 배치된다. 사출 포인트는 또한 바람직하게는 그립체의 중앙 종축 내에 배치된다. 전면은 기능부의 기능상 효과적인 부분이 그것 상에 놓이는 그립체의 면이다. 칫솔의 경우에, 이는 강모이다. 또한, 홀드 그립을 지지하기 위한 엄지손가락 받침대(thumb rest)가 바람직하게는 또한 그립부의 전방 단부 섹션에서 전면 상에 놓인다. 따라서, 후면은 전면에 대향하는 면이다.
어떠한 특정 수단 없이, 제2 재료 성분은 사출 포인트에서 그립체의 표면에 도달한다. 이로 인해, 재킷체가 또한 사출 포인트에서 제1 재료로 구성되도록, 제1 재료 성분이 제2 재료 성분의 사출에 후속하여 사출 포인트가 마찬가지로 제1 재료 포인트로부터 형성되는 양으로 다시 사출되는 것을 구상할 수 있다. 이러한 방식으로 제2 재료 성분이 제1 재료 성분의 재료에 의해 완전히 둘러싸인다.
제2 재료 성분이 사출 포인트에서 차지하는 표면 점유율(share)은 특히 제1 재료 성분의 냉각 시간에 의존한다. 보다 긴 냉각 시간은 짧은 냉각 시간보다 작은 표면 점유율을 수반한다.
공구 캐비티의 몰드 분할선은 바람직하게는 측부에서 전면과 후면 사이에 위치된다. 또한, 제1 및 제2 재료 성분의 사출 포인트는 바람직하게는 그립부 내에 배치된다. 사출 포인트는 바람직하게는 그립측 단부로부터 1 내지 20 mm, 특히 3 내지 8 mm만큼 이격된다. 추가의 재료 성분이 적용되는 경우에, 그 사출 포인트는 종방향으로 임의의 위치에서 그립 포인트 상에, 바람직하게는 횡방향으로 중앙 종축 상에 배치될 수 있다.
그립체의 특정한 또 다른 개발에서, 이는 적어도 하나의 관통구(through-opening)를 포함한다. 관통구는 바람직하게는 그립부 내에, 목부 또는 그립부와 목부 사이의 전이부 내에 배치된다. 관통구의 영역에서, 그립체는 일시적으로 종방향으로 2개 이상의 부분-암(part-arm)으로 분할되고, 이들 부분-암은 다시 일체로 통합되어 관통구를 둘러싼다. 부분-암은 각각의 경우에 제1 재료 성분의 재킷체와 이러한 재킷체에 의해 포위되는 제2 재료 성분의 각각 라인형, 레그형 코어체를 포함하거나 이것들로 구성될 수 있다. 또한, 부분-암이 단면에서 단지 제1 또는 제2 재료 성분으로 구성되는 것도 또한 가능하다.
두 라인형 코어체는 헤드부를 향해 부분-암의 합쳐짐과 함께,
a. 재통합되고, 재킷체에 의해 포위되는 공통 라인형 코어체로서 더욱 멀리 연장될 수 있거나, 또는
b. 재킷체에 의해 포위되는 별개의 파트-라인(part-line)으로서 헤드부를 향해 서로 평행하게 더욱 멀리 연장되고, 바람직하게는 목부 또는 헤드부 내로 텅-같은(tongue-like) 방식으로 밖으로 연장될 수 있다.
그립체는 바람직하게는 연질-탄성인 그리고 예를 들어 열가소성 탄성중합체로 구성되는 열가소성 플라스틱의 적어도 하나의 제3 재료 성분을 포함한다. 제3 재료 성분은 예를 들어 또 다른 사출 성형 캐비티 내에서 그 자체의 사출 포인트의 형성 중에 그리고 별개의 사출 성형 단계로 그립체 상에 일체로 형성된다.
제3 재료 성분은 예컨대 엄지손가락 받침대를 형성하는 역할을 한다. 또한, 이러한 제3 재료 성분은 또한 장식 목적을 위해 또는 인체 공학적 양상으로 인해 홀딩 요소로서 그립체 내에 제공될 수 있다. 또한, 제3 재료 성분은 또한 제1 재료 성분으로부터 제2 재료 성분의 탈출의 영역에서 그립 영역의 종방향 섹션의 커버링 역할을 할 수 있다. 이에 관한 상세한 설명에 관하여 후속 실시예가 참조된다.
제3 재료 성분은 예를 들어 전술된 관통구의 영역에서 그립체 상에 일체로 형성된다. 제3 재료 성분은 부분적으로 또는 완전히 부분-암을 덮고/덮거나 관통구를 밀폐시킬 수 있다. 또한, 제3 재료 성분은 또한 그립체 상의 다른 영역에 배치될 수 있다. 제3 재료 성분을 관통구에 적용하는 것은 또한 그립체의 가요성의 국부적인 증가를 목적으로 할 수 있다.
제3 재료 성분 외에, 또 다른 추가의 재료 성분이 일체로 형성될 수 있다. 이것들은 각각의 경우에 경질 성분 또는 연질 성분으로서 설계될 수 있고, 헤드부, 목부 및/또는 그립부 내에 배치될 수 있다. 추가의 재료 성분도 마찬가지로 제1 및 제2 재료 성분과 동일한 방식으로 본 발명에 따라 처리될 수 있다. 제3 및 경우에 따라 추가의 재료 성분은 제1 재료 성분과만, 제2 재료 성분과만 또는 제1 및 제2 재료 성분과 접촉할 수 있다.
또한, 언급된 제1 및 제2 재료 성분을 사출 성형 방법에서 우선적으로 처리하지 않는 것도 또한 가능하다. 따라서, 우선, 바람직하게는 하나 이상의 경질 성분 및 경우에 따라 부분적으로 연질 성분의 본체(base body)가 제조될 수 있다. 이어서, 제1 및 제2 재료 성분이 본체 상에 적용될 수 있다. 경우에 따라, 언급된 제3 또는 추가의 재료 성분이 이에 후속하여 또한 부착될 수 있다. 이에 의해 그립체 내에서 본 발명에 따른 재료 성분의 추가의 특정한 기하학적 배열이 가능하다. 따라서, 본체는 예를 들어 본 발명에 따른 재료 조합을 그립체 내의 특정 위치에 적용하기 위해 추가의 재료 몸체를 위한 기초를 제공한다. 따라서, 예를 들어 그립부가 본체로서 사출 성형될 수 있으며, 여기에서 이어서 본 발명에 따른 방법이 단지 목부 및/또는 헤드부의 영역에만 적용된다.
제1 및 제2 재료 성분의 그립체는 바람직하게는 제3 또는 추가의 재료 성분을 일체로 형성하기 위해 추가의 공구 캐비티 내로 재적용된다. 이어서 이러한 공구 캐비티 내로 제3 또는 추가의 재료 성분이 사출된다. 언급된 바와 같이, 그립체 상의 언급된 관통구는 엄지손가락 받침대를 생성하는 역할을 할 수 있다. 이를 위한 재료 성분이 관통구의 주연부에 부분적으로 또는 완전히 사출된다.
제1 및 제2 재료 성분은 재료 특성 및/또는 색이 상이할 수 있다. 바람직하게는, 두 재료 성분은 상이한 플라스틱 및/또는 상이한 색 또는 투명도로 구성된다. 특정 설계로서, 상이한 색을 갖는 동일한 재료의 제1 및 제2 재료 성분이 적용될 수 있다.
하기의 재료 조합이 가능하다:
제1 재료 성분 제2 재료 성분
조합 1: 경질 성분 경질 성분
조합 2: 경질 성분 연질 성분
조합 3: 연질 성분 경질 성분
조합 4: 연질 성분 연질 성분
경질 성분은 하드 그립(hard grip) 및 비교적 높은 굽힘 강성에 의해 특징지어진다. 그것은 특히 헤드부 및 목부 내에 그리고 또한 코어체로서 그립부 내에 적용되고, 몸체 안정성을 제공한다. 이로부터 제2 재료 성분이 특히 바람직하게는 경질 성분인 것이 명백하다.
상이한 색을 갖는 두 동일한 재료 또는 동일하거나 상이한 색을 갖는 두 상이한 재료가 명백히 1과 4의 조합과 함께 사용될 수 있다.
상이한 열가소성 플라스틱이 경질 성분으로서 사용될 수 있다. 따라서, 특히 하기의 열가소성 플라스틱이 경질 성분으로서 적합하다:
그러나, 특히 바람직하게는, 폴리프로필렌(PP) 또는 산-개질 폴리사이클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트(PCT-A)가 경질 성분으로서 적용된다. PCT-A는 그 우수한 투명 특성으로 인해 알려진 바와 같이 재킷체를 형성하는 제1 재료 성분으로서 특히 적합하다. PP의 경질 성분은 바람직하게는 100 - 2400 N/mm2, 바람직하게는 1300 내지 1800 N/mm2의 E-모듈(E-module)을 갖는다.
연질 성분은 그립체의 표면상에 적용시 쾌적한 그립(촉감)을 보장하는 그 연질-탄성 특성에 의해 특징지어진다. 이로부터 제1 재료 성분 또는 또한 제3 및 추가의 재료 성분이 연질 성분인 것이 특히 명백하다.
상이한 열가소성 탄성중합체(TPE)가 연질 성분으로서 적용될 수 있다. 따라서, 특히 하기의 열가소성 탄성중합체가 연질 성분으로서 적용된다:
TPE-S가 바람직하게는 연질 성분으로서 적용된다. 또한, 열가소성 폴리에틸렌(PE) 및 폴리우레탄(PU)이 경질 성분 및 연질 성분으로서 사용될 수 있다. 연질 성분의 쇼어 A 경도는 바람직하게는 90 쇼어 A 이하에 놓인다.
제1 및 제2 재료 성분, 특히 연질 성분 및 경질 성분은 바람직하게는 사출 성형 방법에서 재료 끼워맞춤을 형성한다. 그러나, 재료 성분 및 방법 파라미터의 선택에 따라, 재료 끼워맞춤이 아니라 확고한 끼워맞춤이 발생하는 것도 또한 고려가능하다. 재료 끼워맞춤 및 확고한 끼워맞춤을 갖는 영역이 교대로 생길 수 있다.
또한, 적용된 재료 성분은 또한 상이한 수축 거동(수축도) 또는 재료-끼워맞춤 거동을 가질 수 있어, 제1 및 제2 재료 성분의 접촉 표면에서 특정한 시각 효과가 생긴다.
이 경우에 내측 재료 성분은 외측 재료 성분보다 높은 수축도를 갖는다. 이에 의해, 내측 재료 성분은 외측 재료 성분보다 많이 수축하며, 이는 갭이 발생함을 의미한다. 그러한 효과는 예를 들어 제1 재료 성분이 PCTA이고, PP가 제2 재료 성분으로서 사용되는 경우에 발생할 수 있다. 이러한 효과는 상이한 수축 거동과 이에 의해 발생하는 두 성분 사이의 빈 공간(진공) 또는 분할 표면으로 인해 발생한다.
몸체의 기하학적 설계 그 자체가 이러한 시각 효과를 지원하거나 그것이 개선된 효과를 갖게 만들 수 있다. 따라서, 예를 들어 삼각형 형상이 이들 시각 효과를 지원한다.
또한, 언급된 효과가 몸체의 굽힘시 비로소 개시되는 것도 또한 가능하다. 즉, 층이 굽힘에 의해 분리되며, 이는 빈 공간 또는 분할 표면이 생성됨을 의미한다.
그립체는 바람직하게는 수동 또는 전동 칫솔의 그립체(그립 하우징)로서 사용된다. 이것들은 수동 칫솔 분야에서 일회용 또는 다회용(multiple-use) 칫솔일 수 있다. 전동 칫솔은 진동, 선회, 병진 또는 조합 운동을 수행할 수 있다. 또한, 전동 칫솔은 예컨대 음파 칫솔 또는 진동 칫솔로서 설계될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 그립체는 또한 혀 세정기에, 치간 브러시, 치실, 이쑤시개와 같은 치아 간극 관리를 위한 장치에 또는 언급된 치간 브러시, 치실 및 이쑤시개와 습식 면도기 또는 일반적으로 몸 관리 도포구(applicator)를 조합하는 치간 세정 장치에 적용될 수 있다. 그러한 몸 관리 도포구는 예컨대 네일 바니시 도포구 또는 마스카라 도포구일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 그립체는 가정 용품에 사용될 수 있다. 이것들은 예컨대 빗자루, 바닥 닦개 또는 식기 세척 브러시일 수 있다.
본 발명의 일 태양은 이것을 그립체로서 중공체를 갖춘 전동 칫솔 또는 일반적으로 칫솔의 하우징 분야에 적용하는 것이다. 이들 몸체는 바람직하게는 적어도 부분적으로 중공 실린더와 유사하게 설계되고, 비교적 얇은 벽 두께를 갖는다. 제2 재료 성분이 마찬가지로 제1 재료 성분의 사출 후 사출된다. 이러한 제2 재료 성분은 비교적 얇은-벽 설계로 인해 적어도 부분적으로 표면에 도달하고, 또한 사출 포인트의 영역에서 표면에 있다. 예를 들어, 이러한 적용은 기능 요소를 중공체에 또는 그것 상에 형성하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 경질 성분이 제1 재료 성분으로서 사용될 수 있고, 연질 성분이 제2 재료 성분으로서 사용될 수 있다. 연질 성분은 온/오프 스위치 또는 다른 스위치를 작동시키기 위해 사용되는 위치의 영역에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 그립체로 제조되는 칫솔은 헤드부 내에 적용되는, 복수의 개별 강모의 강모 필드를 포함한다. 헤드부는 경질 성분으로 구성되고, 보충적으로 또한 연질 성분을 포함할 수 있다. 이러한 연질 성분은 혀 세정기를 헤드부의 후면 상에 형성하는 역할 또는 또한 연질-탄성 마사지 요소 및 세정 요소를 강모 필드 내에 형성하는 역할을 할 수 있다. 강모 필드는 알려진 기술에 의해 헤드부 상에 부착될 수 있다. 강모 필드의 강모는 상이한 또는 동일한 재료로 구성될 수 있다.
강모는 예를 들어 사출될 수 있고, 예를 들어 하기의 플라스틱 중 하나로 구성될 수 있다:
사출 강모를 위한 플라스틱은 예를 들어 0 내지 100, 바람직하게는 30 내지 80의 쇼어 D 경도를 갖는다.
예를 들어 뾰족하거나 실린더형일 수 있는 종래 방식 제조 강모는 바람직하게는 폴리아미드(PA) 또는 폴리에스테르(PBT)로 제조된다.
강모를 헤드부 내에 고정시키는 것은 상이한 방식으로 달성될 수 있다. 예를 들어, 앵커 프리 터프팅(anchor free tufting)(AFT) 방법이 적용될 수 있다. 이러한 AFT 방법(앵커 프리 터프팅)에 의해, 종래의 실린더형의 또는 뾰족한 강모 또는 강모 다발이 앵커의 도움없이 헤드부 또는 캐리어 소판(carrier platelet) 상에 고정된다. 이에 의해, 둥근 강모가 번들 방식으로 프로파일화되고, 자유 사용 단부에 대향하는 그 단부가 캐리어 소판 내의 개구를 통해 가압되어, 강모 다발의 단부 영역이 캐리어 소판의 하면을 넘어 돌출된다. 강모는 캐리어 소판의 하면을 넘어 돌출되는 강모의 이러한 단부 영역 상에서 용융, 본딩 또는 용접에 의해 고정된다. 종래의 강모가 그것 내에 고정된 캐리어 소판은 이어서 칫솔의 헤드 영역의 요홈 내에 예를 들어 초음파 용접에 의해 고정된다. 이에 의해, 헤드 영역의 요홈이 캐리어 소판의 기하학적 구조에 특별히 맞추어진다. 캐리어 소판 또는 또한 칫솔의 헤드 영역은 종래의 강모 외에 연질-탄성 마사지 및 세정 요소를 포함할 수 있다.
대안적으로, 캐리어 소판 주위에 그립체를 형성하기 위해, 경질 성분 또는 연질 성분이 캐리어 소판 위로 사출 성형 도구 내로 사출된다.
또한, 강모는 종래의 고정 방법에 의해 그립체 내에 고정될 수 있다. 이를 위해, 강모 다발이 금속 앵커 소판에 의해 접히고, 이어서 강모 수용 구멍 내에 고정된다. 강모 다발은 앵커에 의한 접힘으로 인해 2개의 반부를 포함하고, 이들 반부는 각각의 경우에 접힌 강모의 단부 중 하나를 둘러싼다. 강모 유형에 따라, 강모의 고정에 후속하여 프로파일링 및 커팅과 같은 후-기계 가공이 이어진다. 이에 의해, 강모 수용 구멍을 갖춘 칫솔의 헤드 영역이 추가로 연질-탄성 마사지 요소 및 세정 요소를 구비할 수 있다.
물론, 강모의 삽입을 위해 IAP[통합 무앵커 제조(integrated anchorless production)] 또는 IMT[인 몰드 터프팅(in mould tufting)]와 같은 다른 강모 형성 방법이 또한 사용될 수 있다. 기술된 바와 같이, 강모는 물론 사출 성형에 의해 사출 성형 공구 내의 플라스틱 재료로부터 직접 형성될 수 있다.
이른바 바이오플라스틱(bio-plastic)도 마찬가지로 강모 재료로서 또는 재료 성분 중 하나로서 사용가능하다. 이것들은 재생가능한 원료로 제조되는 플라스틱이다.
본 발명은 또한 몸 관리 용품, 특히 칫솔의 긴 그립체를 적어도 2가지 재료 성분으로부터 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 또한 적어도 2가지 재료 성분을 핫-러너(hot-runner) 방법에 의해 사출 성형 공구로 사출 성형하는 것에 관한 것이다. 핫-러너 방법에 따른 알려진 사출 성형 방법에서, 제1 재료 성분의 부분-몸체(part-body)가 사출 성형 공구의 제1 공구 캐비티 내로 사출된다. 이어서 부분-몸체가 또 다른 보다 큰 공구 캐비티 내로 재적용되며, 이것 내로 제2 재료 성분이 사출되어, 공구 캐비티 내의 나머지 몰드 캐비티를 충전하고, 제1 재료 성분에 확고한 끼워맞춤으로 연결된다. 그러나, 이 방법은 매우 복잡하며, 따라서 고가이다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 적어도 2가지 플라스틱 성분이 후술되는 방법 단계에 의해 공통 사출 포인트를 통해 사출 성형 공구의 공통 공구 캐비티 내로 사출되는 것을 특징으로 한다. 이러한 방법 단계는:
- 제1 재료 성분을 공구 캐비티 내로 사출 성형하고, 공구 캐비티를 핫-러너 노즐을 통해 제1 재료 성분으로 부분적으로 충전하는 단계;
- 공구 캐비티 내의 사출된 제1 재료 성분을 냉각시키는 단계로서, 적어도 하나의 유동가능한 소울(soul)이 제1 재료 성분 내에 보존되는 단계;
- 제2 재료 성분을 동일한 핫-러너 노즐을 통해 사출 성형 공구의 공구 캐비티 내로 사출 성형하고, 또한 바람직하게는 공구 캐비티를 제2 재료 성분으로 완전히 충전하는 단계를 포함한다.
공구 캐비티에 관하여, 이는 바람직하게는 제조될 그립부의 특성에 상응하는 방식으로, 종축을 갖춘 종방향 캐비티로서 설계된다. 공구 캐비티가 제2 재료 성분으로 완전히 충전되면, 제2 재료 성분의 사출시, 사출 압력이 사출 성형 단계의 완료를 위해 유지되고, 공구 캐비티가 완전히 충전되도록 이른바 유지 압력이 인가된다. 그러나, 이러한 유지 압력은 제1 재료 성분의 사출시 없어지는데, 왜냐하면 공구 캐비티가 제1 재료 성분으로 완전히 충전되지는 않아, 또한 역압이 발생하지 않기 때문이다.
제1 및 제2 재료 성분은 시간적으로 서로 동시가 아닌 차례로 동일 공구 캐비티 내로 사출된다. 제1 재료 성분이 공구 캐비티 내에서 냉각되고 부분적으로 고화되는 냉각 단계가 제1 및 제2 재료 성분의 사출 사이에서 달성된다. 공구 캐비티 또는 그 벽은 냉각 단계에서 능동 냉각될 수 있다. 냉각 단계는 예컨대 2 내지 35초일 수 있다. 특히, 그것은 그립체의 설계에 의존한다.
제1 재료 성분의 벽 두께는 냉각의 세기 및 지속 시간에 의해 상당히 영향받을 수 있다. 이제, 공구 캐비티를 균일한 또는 대칭적인 방식으로 냉각시키는 것이 아니라, 성분 위에서 볼 때 제1 재료 성분의 상이한 벽 두께가 생성되도록 공구 캐비티의 상이한 영역을 상이한 정도로 또는 상이한 길이의 시간 주기 동안 냉각시키는 것이 가능하다. 이는 성분이 상이한 정도로 냉각되거나 상이한 정도로 고화됨을 의미한다. 이는 유동가능한 소울의 설계와 따라서 공구 캐비티 내에서의 후속하여 사출된 제2 재료 성분의 유동 거동 및 분포에 영향을 미친다. 이러한 이유로, 공구 캐비티 또는 캐비티 벽의 표적화된 또는 비대칭적인 냉각에 의해 그립체 내에서의 재료 분포의 특정한 구조를 달성할 수 있다. 이들 특정한 구조는 기능 목적에 도움이 될 수 있고/있거나 특정 시각적 외양에 기여할 수 있다.
따라서, 공구 캐비티 내의 제1 재료 성분은 제2 재료 성분의 사출 시점에 이미 어느 정도 냉각되었다. 몰드 질량체의 외측 영역이 우선 고화되는 반면, 코어는 마지막에 냉각되고 보다 긴 시간 동안 유동가능하게 유지되는데, 왜냐하면 몰드 질량체의 냉각이 공구 캐비티의 벽으로부터 시작되기 때문이다. 이를 위해, 캐비티 벽은 고화 공정을 더욱 우수하게 제어할 수 있게 하기 위해 능동 냉각될 수 있다. 그러나, 냉각은 또한 사출 성형 공구를 통한 열 제거에 의해 수동적으로 달성될 수 있다.
이는 공정의 일정 단계에서, 사출된 제1 몰드 질량체가 캐비티 벽을 향해 외측 재킷체를 구비하고, 이러한 재킷체가 진행하는 고화 공정으로 인해 더 이상 유동가능하지 않음을 의미한다. 이와 관련하여 유동가능하지 않은 것은 이 몰드 질량체가 후속하는 추가의 사출 성형 단계에서 제2 재료 성분에 의해 변위될 수 없음을 의미한다. 그러나, 몰드 질량체는 여전히 재킷체에 의해 둘러싸이는 보다 따뜻한 코어체를 포함하며, 이러한 코어체 내에서 몰드 질량체는 여전히 유동가능하다. 이러한 코어체는 핫 소울(hot soul) 또는 가소성 소울(plastic soul)로도 불리운다. 제2 재료 성분의 사출 시점에서 비-유동가능 재킷체 및 유동가능 코어체의 체적은 제어 장치에 의해 냉각의 세기와 제1 및 제2 사출 성형 단계 사이의 시간 간격을 통해 제어될 수 있다. 그립체 내에서의 두 재료 성분의 상이한 분포 패턴이 사출된 제1 재료 성분의 총 체적과 유동가능한 코어체 또는 재킷체의 체적에 따라 달성될 수 있다. 그러한 상이한 재료 분포는 추가로 후술되는 실시예에 의해 더욱 상세히 설명된다.
공구 캐비티 내로 이전에 사출된 제1 재료 성분의 핫 소울은 제2 재료 성분의 사출 성형 중 제2 재료 성분에 의해 대체되고, 재료 유동 방향으로 공구 캐비티의 아직 빈 영역 내로 변위된다. 캐비티 벽에 맞대어지는 그리고 다른 한편으로는 적어도 부분적으로 고화되는 제1 재료 성분은 변위되지 않고, 유입되는 제2 재료 성분을 적어도 부분적으로 둘러싼다.
사출 포인트는 공구 캐비티의 몰드 분할선 밖에 놓인다. 공구 캐비티는 바람직하게는 긴 방식으로 설계되고, 긴 그립체의 특성에 상응하는 종축을 갖는다. 사출 포인트는 바람직하게는 재료 성분이 공구 캐비티의 종축을 가로질러 캐비티 내로 사출되도록 적용된다. 이는 니들(needle)의 폐쇄 방향이 바람직하게는 공구 캐비티의 종축에 85° 내지 90°(각도)의 각도로 위치됨을 의미한다. 이는 재료 유동이 또한 대향 캐비티 벽 또는 재킷체와 만날 때 공구 캐비티 내에서의 재료 유동 방향에 해당하는 종축의 방향으로의 재료 유동의 편향을 달성한다. 이에 의해, 사출된 재료가 특히 사출 포인트에 대향하여 놓이는 캐비티 벽에서 편향된다. 이러한 유형의 플라스틱 성분의 사출은 공지되어 있으며, 새로운 것이 아니다. 특히, 이에 의해 긴 공구 캐비티의 양쪽 단부 섹션이 완전히 재료로 충전되는 것이 보장된다.
그러나, 본 발명에서, 이러한 유형의 플라스틱 성분의 사출은 또 다른 이점을 갖는다. 제1 방법 단계에 따르면, 구체적으로 공구 캐비티의 부분 공간이 우선 제1 재료 성분으로 충전되도록 의도된다. 특히, 아직 충전되도록 의도되지 않는 공구 캐비티의 공간 섹션 내로 재료가 침투하지 않아야 한다. 사출 방향이 공구 캐비티의 종축을 가로질러 놓인다는 사실로 인해 사출된 제1 재료가 공구 캐비티의 전체 길이에 걸쳐 분포되는 것을 방지할 수 있다.
사출 포인트는 이제 제2 재료 성분이 단지 하나의 재료 유동 방향으로만 이동하고 핫 소울이 단지 하나의 재료 유동 방향으로만 변위되도록 그립체의 단부 섹션 상에 배치될 수 있다. 그러나, 사출 포인트가 그립체의 단부 섹션 사이에, 예컨대 중간 영역에 배치되고, 제2 재료 성분이 두 반대 재료 유동 방향으로 전달되며, 제1 재료 성분의 소울이 두 반대 방향으로 변위되는 것을 또한 구상할 수 있다. 이 방식으로, 예를 들어, 제2 재료 성분의 기능부를 두 단부에 갖춘 그립체를 설계할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 개발에서, 후속하여 사출되는 제2 재료 성분은 이것을 둘러싸는 제1 재료 성분 밖으로 재료 유동 방향으로 탈출한다. 이에 의해, 헤드부를 형성하는 그리고 재료 유동 방향으로 전방에 있는 공구 캐비티의 단부 섹션이 제2 재료 성분으로 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 충전된다. 이는 예를 들어 공구 캐비티의 총 체적 빼기 사출된 제1 재료 성분의 총 체적이 제2 재료 성분에 의해 변위되는 유동가능한 소울보다 크면 그러하다.
본 발명의 다른 추가의 개발에 따르면, 제2 재료 성분은 제1 재료 성분의 유동가능한 소울을 재료 유동 방향으로 변위시키며, 여기에서 변위된 소울은 재료 유동 방향으로 공구 캐비티의 전방 단부 섹션을 충전하여, 사출 포인트를 제외하고는 제2 재료 성분이 제1 재료 성분에 의해 완전히 둘러싸인다. 이는 예를 들어 공구 캐비티의 총 체적 빼기 사출된 제1 재료 성분의 총 체적이 제2 재료 성분에 의해 변위되는 유동가능한 소울보다 작으면 그러하다.
본 발명의 특정한 또 다른 개발에 따르면, 공구 캐비티는 재료 유동 방향으로 또는 종방향으로 일시적으로 적어도 2개의 부분-채널로 분할되며, 이러한 부분-채널은 인서트 코어 주위로 종축을 따라 안내된 다음에 재통합된다. 부분-채널은 제조될 그립체 상의 적어도 하나의 관통구를 둘러싼다.
제2 재료 성분의 사출시, 제1 재료 성분의 유동가능한 소울은 이제 재료 유동 방향으로 공구 캐비티의 전방 단부 섹션 내로 변위된다. 제2 재료 성분은 공구 캐비티 및 변위된 소울을 따르면서, 부분-채널을 통해 2개의 파트-라인(part-line)을 형성한다. 두 파트-라인은 목부 내에서의 두 부분-채널의 통합에 후속하여 2개의 텅-같은(tongue-like) 외향-연장부(run-out)의 형성 중에 분리되어 그리고 서로 평행하게 연장된다. 이 경우에, 변위된 소울은 적어도 헤드부를 완전히 충전한다.
두 파트-라인은 0.3 mm 내지 3 mm, 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5 mm의 거리를 갖는다. 파트-라인이 비대칭적으로 밖으로 연장되면, 즉 그것들이 동일한 길이를 갖지 않으면, 그 단부는 종축 방향으로 최대 10 mm, 바람직하게는 최대 5 mm의 서로에 대한 거리를 갖는다.
본 발명의 또 다른 특정한 설계에 따르면, 공구 캐비티는 일정 영역에서 좁아질 수 있어, 관통구에서와 유사한 효과가 달성된다.
제1 재료 성분을 사출한 후에, 이는 이 위치에서 협폭부(narrowing)의 영역에서의 직경비로 인해 양측으로부터 냉각될 것이어서, 2개의 초기에 대향하는 층이 이미 제1 냉각 단계에서 통합된다.
제2 재료 성분은 이제 사출시 이러한 냉각된 구역 주위로 유동할 것이다. 이에 의해, 제2 재료 성분은 부분-채널을 통한 두 파트-라인의 형성 중에 공구 캐비티 및 변위된 소울을 따른다. 두 파트-라인은 목부 내에서의 두 부분-채널의 통합에 후속하여 이제 2개의 텅-같은 외향-연장부의 형성 중에 분리되어 그리고 서로 평행하게 연장된다.
층이 통합되는 벽 영역에서 표면의 거리 또는 직경은 0.3 내지 5 mm, 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5 mm이다. 이에 의해, 벽 두께가 방법에 직접적으로 관련된다. 보다 큰 질량은 보다 긴 냉각 시간을 필요로 하고, 보다 작은 질량은 보다 짧은 냉각 시간을 필요로 한다. 그러한 협폭부는 나머지 몸체가 어떻게 설계되는지에 따라 사이클 시간에 직접적으로 영향을 미친다. 파트-라인은 그 치수에 관하여 전술된 바와 같이 설계된다.
재킷체가 또한 사출 포인트에서 제1 재료로 구성되도록, 제1 재료 성분이 제2 재료 성분의 사출에 후속하여 사출 포인트가 마찬가지로 제1 재료 성분으로 형성되는 양으로 다시 사출되는 것을 구상할 수 있다.
또 다른 응용에서, 제1 재료 성분의 표면을 비-연속적인 방식, 즉 구조화된 방식으로 설계하는 것이 가능하다. 이는 예를 들어 계단형 단차(step) 또는 스테이지(stage) 등이 표면 내에 통합될 수 있음을 의미한다. 이는 제2 성분의 유동이 연속적인 방식으로 거동하게 하고, 제1 재료 성분 내에 외측 윤곽과 반대되는 것을 형성하게 한다.
또 다른 응용에 따르면, 공구 캐비티는 일정한 크기를 갖지 않는다. 공구 캐비티의 크기는 제1 및 제2 사출 성형 단계 사이에서 변화될 것이다. 이는 그립부 내에 특정 기하학적 구조를 형성하는 역할 또는 또한 특정한 시각 효과를 달성하는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 공구 캐비티를 확대시키기 위해, 예를 들어 코어가 예를 들어 제1 재료 성분의 도입 후 취출될 수 있어, 제2 재료 성분이 추가의 전달 가능성을 갖는다.
본 발명은 또한 전술된 방법을 수행하기 위한 사출 성형 공구에 관한 것이다. 열가소성 수지의 사출 성형시, 알려진 바와 같이 플라스틱 용융 질량체가 가소화 조립체로부터 핫-러너 시스템을 통해 공구 캐비티 내로 수송된다.
이제, 사출 성형 기술에서 이른바 핫-러너(hot-runner) 기술과 콜드-러너(cold-runner) 기술을 구별한다. 핫-러너 기술 또는 핫-러너 시스템은 열가소성 수지의 사출 성형의 경우에, 단열되는 그리고 나머지 사출 성형 도구에 비해 더욱 높은 온도를 갖는 시스템으로서 지시된다. 핫-러너 시스템은 공구의 나머지로부터 단열되고, 별도로 가열되어, 그것 내의 플라스틱 용융 질량체가 영구적으로 유동가능하게 유지된다. 이에 의해 핫-러너 시스템에서 플라스틱의 고화가 일어나지 않으며, 구성요소 상에 스프루(sprue)가 남지 않는다. 또한, 핫-러너 시스템에 의해 또한 보다 긴 유로가 실현될 수 있는데, 왜냐하면 핫-러너 시스템에서는 용융 질량체의 냉각과 이에 의해 수반되는 점도의 증가에 의해 압력 손실이 증가되지 않기 때문이다.
핫-러너는 재료 공급으로부터 사출 성형 공구 내의 공구 캐비티로의 전이를 나타내는 헛-러너 노즐에서 종단된다. 핫-러너 노즐 및 핫-러너 시스템은 플라스틱이 소성 처리될 수 있는 온도 윈도우(temperature window)로 설정된다. 영구적으로 원하는 온도와 실제 온도를 비교하고 그것들을 폐루프로 제어하는 핫-러너 조절이 온도의 폐루프 제어를 위해 적용된다. 핫-러너 시스템은 또한 사출 포인트가 특정 기술에 의해 폐쇄되는 폐쇄 시스템이다. 이는 니들 폐쇄 시스템의 일부인 하나 이상의 폐쇄 니들에 의해 달성된다. 폐쇄 니들은 예를 들어 별도로 작동가능한 메커니즘에 의해 예컨대 전동식으로, 공압식으로 또는 유압식으로 작동된다.
니들 폐쇄 시스템에 관하여, 게이트 직경은 플라스틱 질량체의 사출 후 예를 들어 강으로 제조될 수 있는 폐쇄 니들에 의해 폐쇄된다. 변위된 재료는 플라스틱 부분 내로 가압된다. 니들은 플라스틱 부분의 표면과 동일 높이이거나 그것과 정렬된다. 따라서, 사출된 제품상에서 단지 둥근 마킹만을 볼 수 있다. 전술된 핫-러너 시스템은 이어서 본 발명에 따른 사출 성형 공구 내에 적용된다.
반면에, 콜드-러너 시스템의 경우에, 콜드-러너 시스템은 공구의 나머지로부터 단열되지 않는다. 공구 및 그것 내에 위치되는 콜드-러너 시스템은 플라스틱의 처리 온도보다 상당히 아래의 온도로 온도-제어된다. 이로 인해 열가소성 플라스틱은 또한 구성요소의 제조 중 콜드-러너 시스템 내에서 고화된다. 이러한 고화된 플라스틱은 스프루 또는 스프루 시스템으로 불리운다. 이로 인해 사출 성형 공구 내로의 플라스틱의 이러한 유형의 사출에 대한 몇몇 단점이 초래된다.
따라서, 스프투가 제2 작업 단계에서 구성요소로부터 분리되어야 한다. 이는 공구 내의 추가의 기능 요소에 의해 또는 몰드로부터의 제거 후 수동 방식으로 또는 기계에 의해 달성될 수 있다. 일반적으로, 스프루의 분리 후 마킹이 구성요소 상에 남는다. 추가의 후-기계 가공 단계가 없으면 흔히 날카로운 에지가 남을 수 있다.
그 결과, 원료의 일부가 완성된 제품 내로 유입되지 못하고, 재사용되거나 폐기되어야 한다. 따라서, 사출 체적(shot volume)이 스프루에 의해 증가되고, 최종적으로 제품 내에 존재하는 것보다 많은 플라스틱이 가소화되어야 한다. 이는 에너지 및 기계 출력에 관하여 불리하다. 또한, 재료 비용은 적용된 추가 재료로 인해 특히 고가의 기술적 열가소성 수지의 경우에 경제성에 부정적인 영향을 미친다. 사출 포인트의 영역에서 제품의 필요한 후-기계 가공은 공정 효율 및 경제성에 부정적인 영향을 미친다.
EP-A-1 346 808은 샐러드 체(salad sieve)와 같은 사출 성형품을 2가지 상이한 열가소성 플라스틱으로부터 제조하기 위한 핫-러너 시스템을 기술한다. 폐쇄 니들 시스템은 러너 내에서 안내되는 단일 폐쇄 니들로 작동하며, 이에 의해 축방향 편위 방식으로 배치되는 그리고 측방향으로 러너 내로 밖으로 연장되는 재료 공급 채널이 폐쇄될 수 있다. 제1 재료의 사출시, 사출 포인트로부터 더욱 멀리 이격되어 놓이는, 제2 재료에 대한 채널 합류점이 실제로 폐쇄 니들에 의해 밀봉되어, 단지 제1 재료만이 러너를 통해 공구 캐비티 내로 사출된다. 그러나, 제2 재료 성분의 사출시, 제1 재료에 대한 채널 합류점이 개방 상태로 유지되어야 한다. 그러나, 그럼에도 불구하고 이러한 러너 내로의 제1 재료의 유입을 막기 위해 러너 내에 역압이 인가된다. 이러한 해법은 복잡하고 기술적으로 불만족스러운데, 왜냐하면 그것이 사출 과정의 경우에 엄격한 재료 분리를 허용하지 않기 때문이다.
따라서, 개별 재료 공급 채널을 개별적으로 폐쇄하는 수개의 폐쇄 니들을 제공하는 것이 알려져 있다. 이들 폐쇄 니들은 설계에 관하여 일정 작동 온도를 지향하며, 작동 온도로부터 상당한 편차가 주어지면 더 이상 만족스럽게 밀봉하지 못한다. 이는 종방향 팽창 효과가 더 이상 완전한 폐쇄 또는 밀봉을 허용하지 않는 다는 사실에 기초한다. 이 경우에 밀봉은 니들의 단부에서 원추형 표면상으로의 폐쇄 니들에 의해 달성된다. 이로 인해 길이 연장 또는 신장 효과가 밀봉성으로 1:1로 전달된다.
본 발명에 따른 사출 성형 공구도 마찬가지로 공구 캐비티 내로 밖으로 연장되는 그리고 니들 폐쇄 노즐로서 설계되는 핫-러너 노즐을 포함하는, 위에서 언급된 유형의 핫-러너 시스템을 갖춘 공구로서 설계된다. 핫-러너 노즐은 중공 니들로서 설계되는 제1 폐쇄 니들과 중공 니들 노즐 내로 삽입될 수 있는 제2 실린더형 폐쇄 니들을 포함한다. 핫-채널 노즐 내의 제1 폐쇄 니들은 외측에 놓인 채널 또는 러너 벽과 함께 외측 재료 공급 채널을 형성하고, 그 축방향 관통구와 함께 내측 재료 공급 채널을 형성한다.
본 발명은 이제 핫-러너 노즐이 실런더형 출구 개구를 포함하고, 제1 폐쇄 노즐의 실린더형 단부 섹션이 이것이 폐쇄 방향에 평행하게 연장되는 실린더형 밀봉 표면의 형성 중에 확고한 끼워맞춤으로 출구 개구 내로 삽입되어 공구 캐비티에 대해 외측 재료 공급 채널을 밀봉시킬 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 개발에서, 제2 폐쇄 니들도 마찬가지로 실린더형 단부 섹션을 포함한다. 제1 폐쇄 니들의 단부 섹션 내의 관통구도 마찬가지로 실린더형이고, 제2 폐쇄 니들이 확고한 끼워맞춤으로 제1 폐쇄 니들의 단부 섹션에서 관통구 내로 삽입될 수 있는 방식으로 설계된다. 이 방식으로, 폐쇄 방향에 평행하게 연장되는 실린더형 밀봉 표면의 형성 중에, 제2 폐쇄 니들이 공구 캐비티에 대해 내측 재료 공급 채널을 밀봉시킬 수 있다.
폐쇄 니들은 50 mm 내지 150 mm, 특히 약 100 mm의 길이를 가질 수 있다. 제1 폐쇄 니들의 직경은 8 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 10 mm 내지 15 mm이다. 제1 중공 실린더형 폐쇄 니들의 벽 두께는 0.3 - 1.2 mm, 특히 0.4 내지 0.8 mm일 수 있다. 제1 폐쇄 니들의 실린더형 출구 개구는 0.5 - 1.5 mm, 특히 0.7 - 0.9 mm의 축방향 길이를 가질 수 있다.
제2 폐쇄 니들의 직경은 0.6 - 2.5 mm, 특히 0.8 - 1.2 mm일 수 있다. 제1 폐쇄 니들의 실린더형 단부 섹션은 1.2 - 2.4 mm, 특히 1.5 내지 2.1 mm의 축방향 길이를 가질 수 있다.
제2 폐쇄 니들의 직경 또는 제1 폐쇄 니들인 중공 니들의 벽 두께는 처리될 플라스틱 성분에 매우 의존한다. 낮은 점도의, 즉 우수한 유동 거동을 갖는 재료 성분의 경우에 보다 낮은 사출 성형 압력이 인가될 수 있고, 재료 공급 채널의 직경 또는 노즐 구성요소의 벽 두께 및 직경은 보다 높은 점도를 갖는, 즉 좋지 못한 유동 거동을 갖는 재료 성분이 처리되어야 하는 경우보다 작게 설계될 수 있다. 따라서, 이러한 직경 또는 벽 두께는 폴리프로필렌(PP) 또는 열가소성 탄성중합체(TPE)의 처리의 경우에 산-개질 폴리사이클로 헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트(PCT-A)의 처리의 경우보다 작아야 한다.
사출 성형 공구는 각각의 경우에 핫-러너 노즐을 갖춘 하나의 또는 복수의 공구 캐비티를 포함할 수 있다. 이 방식으로, 하나의 사출 성형 공구로 수개의 그립체가 동시에 제조될 수 있다. 개별 사출 성형 과정을 그 관련 공구 캐비티와 함께 독립적으로 제어하는 것이 유리하지만, 사출 성형 사이클은 바람직하게는 수개의 그립체를 제조하기 위해 동시에 안내되어야 한다. 개별 공구 캐비티의 핫-러너 노즐은 본 발명에서 독립적으로 제어가능하다. 사출 성형 과정의 제어는 바람직하게는 주된 온도가 또한 그것 내로 유입되는 제어 루프를 통해 달성된다. 제어는 예컨대 서보-제어일 수 있다. 따라서, 예를 들어 특히 제1 또는 또한 제2 재료 성분에 대한 개방 시간이 각각의 공구 캐비티에 대해 개별적으로 설정될 수 있다. 이러한 과정은 특히 온도 제어, 충전량 또는 재료량이 또한 그것에 의존하는 개별 공구 캐비티 및 핫-러너 노즐의 온도 제어가 일반적으로 모든 공구 캐비티에 걸쳐 동일하지 않아, "노즐 개방" 상태로부터 "노즐 폐쇄" 상태로의 전환 시점이 개별적으로 설정되어야 한다는 발견에 기초한다. 핫-러너 노즐의 개별 제어를 필요하게 하는 다양한 요인이 있다. 따라서, 예컨대 핫-러너 시스템의 길이가 상이한 핫-러너 노즐의 경우에 상이할 수 있다. 또한, 전체 사출 성형 공구에 걸친 열 경제(heat economy)의 제어가 또한 핫-러너 노즐의 개별 제어의 이유이다. 따라서, 사출 성형 공구 내에서의 최소의 온도 변화가 제조 방법에 큰 영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 상이한 시각적 외양 형상 및 기능적 특성을 갖는 그립체, 특히 칫솔의 제조를 허용한다. 따라서, 그 기능적 특성 및 그 시각적 외양에 관하여 큰 가변성을 갖는 칫솔이 본 발명에 따른 방법과 관련 장치에 의해 제조될 수 있다. 이에 의해, 시각적 외양이 상이한 색의 또는 심지어 투명한 재료 성분에 의해 규정되며, 이는 재료 성분의 고화된 유동 구조를 가시화시킨다. 기능적 특성은 그립체의 개별 섹션 또는 영역을 제1 및/또는 제2 재료 성분과 경우에 따라 추가의 재료 성분으로 표적 충전함으로써 달성된다.
또 다른 설계 변형으로서, 제2 재료 성분을 가스로 대체할 가능성이 존재한다. 몸체의 패셔닝에 관하여, 이는 최종 몸체에서 제1 재료 성분이 가스를 완전히 둘러쌈을(사출 포인트를 제외하고는) 의미한다. 가스에 의해 몸체의 내부에 캐비티가 형성된다.
공구 기술에 관하여, 노즐은 개념에 관해 동일하게 설계될 수 있다. 그러나, 허용 오차에 관하여 일정 차이가 생성되며, 또한 니들의 영역에서 추가의 시일이 필요할 수 있다. 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스가 가스로서 적용될 수 있다.
이러한 큰 가변성에도 불구하고 높은 처리 또는 기계 가공 신뢰성 및 제조 정확성이 보장된다. 본 발명에 따른 그립체는 또한 완전 자동 방식으로 제조될 수 있다.
본 발명에 의하면, 그 기능 목적에 관하여 표적화된 방식으로 그립체 내에 배치되는 플라스틱의 2가지 이상의 재료 성분을 포함하는 서두에 언급된 유형의 그립체가 제공된다. 그립체는 상이한 기능 재료 성분을 그립체에 적용함에도 불구하고 소수의 제조 단계로 저렴하게 간단한 방식으로 제조가능하다. 사출 성형 몰드의 제조는 저렴하고, 최소의 일련의 캐비티로 수행된다. 따라서, 유리하게도, 몇 가지 재료 성분이 캐비티 내로 사출된다. 또한, 그립체는 고도의 제조 자동화를 허용하고, 대량으로 제조가능하다.
이하에서는 첨부 도면에 도시되는 바람직한 실시 형태에 의해 본 발명의 요지가 더욱 상세히 설명된다. 도면은 각각의 경우에 칫솔의 그립체를 그 생성 단계에서 또는 완성된 사출 성형품 및 사출 성형 공구의 부분으로서 도시한다. 도면은 각각의 경우에 개략적으로 도시된다.
도 1 내지 도 4는 제조 공정의 상이한 방법 단계를 나타내는 그립체의 4개의 개략도에 의해 제1 설계 변형에 따른 그립체의 제조를 도시한다.
도 5 내지 도 8은 제조 공정의 상이한 방법 단계를 나타내는 그립체의 4개의 개략도에 의해 제2 설계 변형에 따른 그립체의 제조를 도시한다.
도 9는 제1 재료 성분의 사출 후 그립체를 제조하기 위한 공구 캐비티의 평면도를 도시한다.
도 10은 제2 재료 성분의 사출 후 도 1 내지 도 4에 따른 제1 설계 변형에 따른 그립체의 평면도를 도시한다.
도 11은 도 10에 따른 그립체의 측면도를 도시한다.
도 12는 관통구를 갖춘 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 평면도를 도시한다.
도 13은 제3 재료 성분에 의해 밀폐되는 관통구를 갖춘 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 14는 제3 재료 성분에 의해 밀폐되는 관통구를 갖춘 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 엄지손가락 받침대의 영역에서 도 13에 따른 그립체를 통한 단면도를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 엄지손가락 받침대의 영역에서 도 14에 따른 그립체를 통한 단면도를 도시한다.
도 17 내지 도 18은 도 10 내지 도 14와 도 19에 따른 그립체의 그립부를 통한 단면도를 도시한다.
도 19는 관통구를 갖춘 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 20은 관통구를 갖춘 제1 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 21은 도 20에 따른 그립체의 측면도를 도시한다.
도 22 내지 도 24는 도 20 및 도 21에 따른 그립체를 통한 단면도를 도시한다.
도 25 내지 도 28은 사출 성형품을 제조하기 위한, 본 발명에 따른 핫-러너 노즐의 단면도를 도시한다.
도 29a는 단면 협폭부를 갖춘 제1 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 29b는 도 29a에 따른 그립체의 측면도를 도시한다.
도 30a 내지 도 30c는 도 29a 및 도 29b에 따른 그립체를 통한 단면도를 도시한다.
도면에 사용되는 도면 부호와 그 의미가 도면 부호의 목록에 그룹화된 방식으로 열거된다. 기본적으로, 도면에서 동일 부분에는 동일 도면 부호가 부여된다. 도면에 도시되는 재료 성분의 체적비는 단지 예시를 위해 제공되며, 반드시 실제 체적비의 축척에 충실한 표현과 일치하지는 않는다.
또한, 본 발명은 도면에 도시되는 실시 형태 또는 설계 변형으로 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 4는 제조 공정의 상이한 방법 단계를 나타내는 그립체의 4개의 개략도에 의해 제1 설계 변형에 따른 그립체의 제조를 도시한다.
도 5 내지 도 8은 제조 공정의 상이한 방법 단계를 나타내는 그립체의 4개의 개략도에 의해 제2 설계 변형에 따른 그립체의 제조를 도시한다.
도 9는 제1 재료 성분의 사출 후 그립체를 제조하기 위한 공구 캐비티의 평면도를 도시한다.
도 10은 제2 재료 성분의 사출 후 도 1 내지 도 4에 따른 제1 설계 변형에 따른 그립체의 평면도를 도시한다.
도 11은 도 10에 따른 그립체의 측면도를 도시한다.
도 12는 관통구를 갖춘 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 평면도를 도시한다.
도 13은 제3 재료 성분에 의해 밀폐되는 관통구를 갖춘 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 14는 제3 재료 성분에 의해 밀폐되는 관통구를 갖춘 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 15a 및 도 15b는 엄지손가락 받침대의 영역에서 도 13에 따른 그립체를 통한 단면도를 도시한다.
도 16a 및 도 16b는 엄지손가락 받침대의 영역에서 도 14에 따른 그립체를 통한 단면도를 도시한다.
도 17 내지 도 18은 도 10 내지 도 14와 도 19에 따른 그립체의 그립부를 통한 단면도를 도시한다.
도 19는 관통구를 갖춘 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 20은 관통구를 갖춘 제1 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 21은 도 20에 따른 그립체의 측면도를 도시한다.
도 22 내지 도 24는 도 20 및 도 21에 따른 그립체를 통한 단면도를 도시한다.
도 25 내지 도 28은 사출 성형품을 제조하기 위한, 본 발명에 따른 핫-러너 노즐의 단면도를 도시한다.
도 29a는 단면 협폭부를 갖춘 제1 설계 변형의 실시 형태 유형에 따른 그립체의 또 다른 실시 형태의 평면도를 도시한다.
도 29b는 도 29a에 따른 그립체의 측면도를 도시한다.
도 30a 내지 도 30c는 도 29a 및 도 29b에 따른 그립체를 통한 단면도를 도시한다.
도면에 사용되는 도면 부호와 그 의미가 도면 부호의 목록에 그룹화된 방식으로 열거된다. 기본적으로, 도면에서 동일 부분에는 동일 도면 부호가 부여된다. 도면에 도시되는 재료 성분의 체적비는 단지 예시를 위해 제공되며, 반드시 실제 체적비의 축척에 충실한 표현과 일치하지는 않는다.
또한, 본 발명은 도면에 도시되는 실시 형태 또는 설계 변형으로 제한되지 않는다.
도 1 내지 도 4는 제1 설계 변형에 따른 그립체(1a)의 제조를 완전히 개략적인 방식으로 도시한다. 제1 설계 변형의 도시된 그립체(1)를 제조하기 위해, 제1 재료 성분(7)이 제1 단계에서 공구 캐비티(미도시) 내로 사출된다. 공구 캐비티 또는 제조될 그립체(1a)는 종방향 구성요소이고, 그립부(4a), 목부(3a) 및 헤드부(2a)를 포함한다. 사출 포인트(10)는 그립부(4a) 내에 배치된다. 제1 단계에서의 공구 캐비티는 제1 재료 성분(7)으로 단지 부분적으로 충전되며, 여기에서 사출 포인트(10)가 그립부(4a) 내에 배치됨으로 인해 적어도 공구 캐비티의 그립부가 제1 재료 성분으로 완전히 또는 적어도 부분적으로 충전된다. 이에 의해, 사출된 제1 재료 성분(7)은 그립부(4a)에서 공구 캐비티의 윤곽을 취한다(도 1 참조). 도 1은 제1 사출 과정에서 제1 재료 성분(7)으로 성형되는 몸체의 외곽 윤곽을 개략적으로 도시한다. 반면에, 공구 캐비티의 헤드부(2a) 및 바람직하게는 또한 목부(3a)는 제1 재료 성분(7)으로 충전되지 않는다(또한 도 9와 비교).
도시된 사출 포인트(10)가 또한 평면도를 도시하는 또 다른 도면에서와 같이 이 도면에 지시된다. 세부 사항은 평면도에서 몸체상의 사출 포인트(10)의 위치에 해당한다. 보통, 그것은 그립체의 후면 상의 그 바람직한 위치로 인해 보이지 않지만, 그럼에도 불구하고 기술을 설명하기 위해 도시된다.
사출된 제1 재료 성분(7)은 제1 사출 성형 단계에 후속하여 캐비티 벽으로부터 코어 쪽으로 냉각되며, 여기에서 보다 따뜻한 그리고 여전히 유동가능한 소울(soul)(7')이 남으며, 이러한 소울은 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(jacket body)(7")에 의해 둘러싸인다. 이는 도 2에 개략적으로 도시된다. 유동가능한 코어(7')는 제1 사출 과정에서 제1 재료 성분(7)으로 성형된 몸체의 외곽 윤곽 옆에 해칭된 방식으로 도시된다. 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")도 또한 인식가능하다.
후속 단계에서, 제2 재료 성분(8)이 동일한 사출 포인트(10)를 통해 사출 성형 공구의 공구 캐비티 내로 사출된다. 이러한 단계의 결과가 도 3 및 도 4에 도시된다. 제2 재료 성분(8)은 도 1 및 도 2에 도시된 몸체 내로 사출 포인트(10)를 통해 사출되고, 유동가능한 소울(7')을 공구 캐비티 내에서의 재료 유동 방향에 해당하는 헤드부(2a)의 방향으로 변위시킨다. 본 실시 형태에 따르면, 제2 재료 성분(8)을 사출하는 시점에서 공구 캐비티의 총 체적 빼기 사출된 제1 재료 성분(7)의 체적 및 유동가능한 소울(7')의 체적은 헤드부(2a) 내로 변위되는 소울(7')이 전체 헤드부(2a)의 체적을 차지하도록 선택된다(도 3 참조). 따라서, 헤드부(2a)는 전적으로 제1 재료 성분(7)으로 구성된다(도 4 참조).
제2 재료 성분(8)은 특히 그립부(4a) 내의 변위된 소울(7')의 장소를 차지하고(대체), 목부(3a)까지 연장되며, 목부(3a) 내에서 텅-같은(tongue-like) 방식으로 밖으로 연장된다. 따라서, 제2 재료 성분(8)은 유동가능한 소울(7')을 몸체의 표면상으로 가압시키며, 그 결과 사출 포인트(10)를 제외하고는 제1 재료 성분(7)의 재킷체(7")와 유동가능한 소울(7')에 의해 완전히 둘러싸인다. 제2 재료 성분의 사출의 결과가 도 3 및 도 4에 도시된다. 도 3에, 상이한 재료 성분이 어떻게 분포되거나 배치되는지가 개략적으로 도시된다. 도 2에 도시된 유동가능한 소울(7')은 다시 도 3에서 인식되도록 의도된다. 기술된 바와 같이, 유동가능한 소울(7')은 헤드부(2a)의 방향으로 변위된다. 유동가능한 소울(7')을 대신하는 제2 재료 성분(8)이 마찬가지로 인식될 수 있다. 이는 해칭에 의해 지시된다.
마지막으로, 도 4에서 최종 제품이 어떻게 재료에 관해 분할되는지를 인식할 수 있다. 고화 후, 이전 공정 단계로부터의 재킷체(7")와 유동가능한 소울(7')이 제2 재료 성분(8)을 완전히 둘러싸는 제1 재료 성분(7)의 유닛을 형성한다. 제2 재료 성분(8)은 해칭된 방식으로 도시된다.
언급된 바와 같이, 다시 한번 제한된 양의 제1 재료 성분(7)이 제3 사출 성형 단계에 의해 공통 사출 포인트(10)를 통해 사출될 수 있어, 제2 재료 성분(8)이 또한 사출 포인트(10)의 영역에서 제1 재료 성분(7)에 의해 둘러싸이고, 특히 어떠한 위치에서도 그립체(1a)의 표면에 도달하지 않는다.
본 제1 설계 변형에 따르면, 제1 및 제2 재료 성분(7, 8)은 전술된 유형의 경질 성분일 수 있다. 시각 효과를 달성하기 위해, 제1 재료 성분(7)은 투명할 수 있고, 제2 재료 성분은 유색이거나 불투명할 수 있다. 이에 의해 흥미로운 시각 효과가 달성된다. 제1 재료 성분(7)은 연질 표면을 달성하기 위해 연질 성분, 예를 들어 TPE일 수 있다. 제2 재료 성분(8)은 경질 성분일 수 있다. 이에 의해, 경질 성분은 그립 안정성을 제공하는 요소를 형성한다.
도 5 내지 도 8은 제2 설계 변형에 따른 그립체(1b)의 제조를 완전히 개략적으로 도시한다. 제1 단계에서, 제2 설계 변형의 그립체(1b)를 제조하기 위해, 제1 재료 성분(7)이 적합한 공구 캐비티(미도시) 내로 사출된다. 공구 캐비티 또는 제조될 그립체(1b)는 마찬가지로 종방향 구성요소이고, 그립부(4b), 목부(3b) 및 헤드부(2b)를 포함한다. 사출 포인트(10)는 그립부(4b) 내에 배치된다. 제1 단계에서의 공구 캐비티는 제1 재료 성분(7)으로 단지 부분적으로 충전되며, 여기에서 사출 포인트(10)가 그립부(4b) 내에 배치됨으로 인해 적어도 그립부가 완전히 또는 적어도 부분적으로 충전된다. 이에 의해, 사출된 제1 재료 성분(7)은 그립부(4b)에서 공구 캐비티의 윤곽을 취한다(도 5 참조). 도 5는 제1 사출 과정에서 제1 재료 성분으로 성형되는 몸체의 외곽 윤곽을 개략적으로 도시한다. 반면에, 공구 캐비티의 헤드부(2b) 및 바람직하게는 또한 목부(3b)는 제1 재료 성분(7)으로 충전되지 않는다(도 9 비교).
사출된 제1 재료 성분(7)은 제1 사출 성형 단계에 후속하여 캐비티 벽으로부터 코어를 향해 냉각되며, 여기에서 보다 따뜻한 그리고 여전히 유동가능한 소울(7')이 남고, 이것은 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")에 의해 둘러싸인다. 이는 도 6에 개략적으로 도시된다. 유동가능한 소울(7')은 제1 사출 과정에서 제1 재료 성분(7)으로 성형된 몸체의 외곽 윤곽 옆에 해칭되어 도시된다. 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")도 또한 인식될 수 있다. 도 1 내지 도 4에 따른 제1 설계 변형과 비교시, 여기에서 냉각 공정이 이미 더욱 멀리 진행되었으며, 따라서 유동가능한 소울(7')의 체적이 보다 작거나, 또는 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")의 벽 두께가 보다 크다.
제2 단계에서, 제2 재료 성분(8)이 동일한 사출 포인트(10)를 통해 사출 성형 공구의 공구 캐비티 내로 사출된다. 이러한 단계의 결과가 도 7 및 도 8에 도시된다. 제2 재료 성분은 도 5 및 도 6에 도시된 몸체 내로 사출 포인트(10)를 통해 사출되고, 유동가능한 소울(7')을 공구 캐비티 내에서의 재료 유동 방향에 해당하는 헤드부(2b)의 방향으로 변위시킨다. 본 실시 형태에 따르면, 제2 재료 성분(8)의 사출 시점에서 공구 캐비티의 총 체적 빼기 사출된 제1 재료 성분(7)의 체적 및 유동가능한 코어(7')의 체적은 변위된 소울(7")이 전방 그립부(4b) 내에서 또는 목부(3b) 내에서 밖으로 연장되고 단지 제2 재료 성분(8)을 둘러싸는 재킷 표면을 형성하는 방식으로 선택된다(도 7 참조). 여기에서 소울(7')의 체적은 헤드부(2b)의 체적보다 작다. 이러한 이유로, 제2 재료 성분(8)은 그립부(4b) 또는 목부(3b)의 전방 섹션에서 제1 재료 성분(7)을 통해 포위부 밖으로 탈출하고, 표면까지 또는 캐비티 벽까지 침투한다. 전방으로 탈출한 제2 재료 성분(8)은 이제 헤드부(2b) 및 바람직하게는 또한 목부(3b)의 전체 체적을 완전히 또는 부분적으로 충전한다(도 8 참조). 따라서, 헤드부(2b) 및 경우에 따라 목부(3b)는 전적으로 제2 재료 성분(8)으로 구성된다. 제2 재료 성분(8)은 또한 그립부(4b) 내의 변위된 소울(7')의 공간을 차지하지만, 여전히 제1 재료 성분(7)의 재킷체(7")에 의해 둘러싸인다. 그립체(1b)의 제2 재료 성분(8)은 더 이상 제1 재료 성분(7)의 재킷체(7")에 의해 완전히 둘러싸이지 않는다. 제2 재료 성분의 사출의 결과가 도 7 및 도 8에 도시된다. 도 7에 상이한 재료가 어떻게 분포되거나 배치되는지가 개략적으로 도시된다. 도 6에 도시된 유동가능한 코어(7')는 다시 도 7에서 인식될 수 있다. 그것은 전술된 바와 같이 헤드부(2a)의 방향으로 변위되지만, 단지 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")로부터 제2 재료 성분(8)의 탈출 위치에 대한 연결부까지만 변위된다. 마찬가지로, 유동가능한 소울(7')의 장소에 도달한 다음에 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")로부터 빠져나가 헤드부(2b)를 형성하는 제2 재료 성분(8)이 인식되도록 의도된다. 이러한 제2 성분도 마찬가지로 해칭에 의해 지시된다. 마지막으로, 최종 제품이 재료의 분할에 관하여 도 8에 도시된다. 고화 후, 이전 공정 단계로부터의 재킷체(7")와 유동가능한 소울(7')이 제2 재료 성분(8)을 둘러싸는 제1 재료 성분(7)의 유닛을 형성한다. 제2 재료 성분은 그것이 그립체(1b)의 표면상에 놓이지 않으면 해칭된 방식으로 도시되고, 이어서 더 이상 해칭되지 않는다.
언급된 바와 같이, 다시 한번 제한된 양의 제1 재료 성분(7)이 제3 사출 성형 단계에 의해 공통 사출 포인트(10)를 통해 사출될 수 있어, 제2 재료 성분(8)이 또한 사출 포인트(10)의 영역에서 제1 재료 성분(7)에 의해 둘러싸인다.
본 제2 설계 변형에 따르면, 제1 및 제2 재료 성분(7, 8)은 전술된 유형의 경질 성분일 수 있다. 시각 효과를 달성하기 위해, 제1 재료 성분(7)은 투명할 수 있고, 제2 재료 성분은 유색이거나 불투명할 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 이에 의해 흥미로운 시각 효과가 달성된다. 제1 재료 성분(7)은 그립 영역에서 연질 표면을 달성하기 위해 연질 성분, 예를 들어 TPE일 수 있고, 제2 재료 성분(8)은 경질 성분일 수 있다. 이에 의해, 경질 성분은 그립 안정성을 제공하는 요소를 형성하고, 최종적으로 또한 목부(3b)와 헤드부(2b)를 적어도 부분적으로 형성하며, 따라서 기능성을 보장한다.
기본적으로, 제1 또는 제2 설계 변형이 실현되는지를 수학적으로 계산할 수 있다. 계산에 사용되는 파라미터는 공구 캐비티의 총 체적, 제1 재료 성분의 총 체적 및 유동가능한 소울의 체적이다. 이에 의해, 유동가능한 소울의 체적은 시간-의존적이다. 즉, 사출 사이클 사이의 대기 또는 냉각이 길어질수록, 이 체적이 작아지는데, 왜냐하면 그것이 냉각되기 때문이며, 즉 그것이 고화되고 더 이상 유동가능하지 않기 때문이다. 이어서, 설계 변형에 관한 평가에서, 각각의 경우에 공구 캐비티 내의 잔여 체적이 유동가능한 소울의 체적과 비교된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 제1 설계 변형은 하기의 관계, 즉 공구 캐비티의 총 체적 빼기 사출된 제1 재료 성분의 총 체적이 제2 재료 성분에 의해 변위되는 유동가능한 소울보다 작은 관계로 인해 생성된다.
도 5 내지 도 8에 도시된 제2 설계 변형은 하기의 관계, 즉 공구 캐비티의 총 체적 빼기 사출된 제1 재료 성분의 총 체적이 제2 재료 성분에 의해 변위되는 유동가능한 소울보다 큰 관계로 인해 생성된다.
체적비에 관한 두 설계 변형의 차이는 도 4와 도 6을 비교할 때 인식될 수 있다. 제1 설계 변형의 경우에, 유동가능한 소울(7')은 제2 설계 변형의 경우보다 더욱 큰 공간을 차지한다. 이는 "유동가능한 체적"이 훨씬 더 크기 때문에 더욱 많은 재료가 대체됨을 의미한다.
도 9는 몰드 분할선으로부터 몰드 인서트 상으로 본 완료된 제1 사출 성형 과정 후 사출 성형 공구의 공구 캐비티(21)를 도시한다. 기본적으로, 이는 제1 사출 성형 과정 후 개방된 사출 성형 공구로 가정하면, 공구 캐비티(21) 상으로의 도면에 해당한다. 공구 캐비티(21)는 제1 사출 성형 단계에서 사출되는 그리고 도 1 및 도 5에 따른 도시된 재료 성분(7)에 해당하는 제1 재료 성분(7)을 구비한다. 몸체는 해칭된 방식으로 도시된다. 이에 의해, 공구 캐비티(21)가 제1 사출 성형 과정에서 완전히 충전되지 않음을 명확하게 인식할 수 있다. 공구 캐비티(21)의 적어도 부분-영역이 자유롭게 남아 있다. 공구 캐비티(21)의 윤곽이 인식될 수 있다. 비-해칭된 영역은 아직 재료로 충전되지 않는다. 재료 유동 방향(M)도 또한 지시된다. 그것은 사출 포인트(10)로부터 헤드부(2a)의 방향으로 지향된다. 그립부(4a)가 충전된 후, 목부(3a)와 헤드부(2a)가 또한 충전된다.
도 10은 도 4에 따른 제1 설계 변형에 따른 그립체(1a)의 평면도를 도시한다. 이는 도 1 내지 도 4에 도시된 단계에 따라 제조된다. 칫솔의 강모(bristle)가 그것 내로 도입되는 강모 수용 구멍(5a)이 그립체(1a)의 헤드부(2a) 내에 배치된다. 그러나, 본 형태의 강모 수용 구멍(5a)은 본 발명의 필수적인 특징이 아니다. 그립체(1a) 내에 놓이는 그리고 제1 재료 성분에 의해 완전히 둘러싸이는 제2 재료 성분(8)이 해칭된 방식으로 도시된다. 또한, 제2 재료 성분(8)은 텅-같은 방식으로 밖으로 연장되며, 즉 그것은 갑자기 종단되지 않는다.
도 11은 도 10에 따른 그립체(1a)를 측면도로 도시한다. 몰드로부터 사출 성형품을 제거하기 위해 공구 캐비티가 그것을 따라 개방된 몰드 분할선(12)이 특히 측면도로부터 보인다. 몰드 분할선(12)은 그립체(1a)의 평면도에서 측부에 배치된다. 몰드 분할선(12)은 전체 몸체 주위로 중단없이 연장된다. 제2 재료 성분(8)이 몰드 분할선(12)의 양측에 배치되어 이를 지나 연장되는 것이 인식되어야 한다. 이러한 측면도에서 어떻게 제2 재료 성분(8)의 형상이 벽 두께에 해당하는 거리를 두고 외측 윤곽의 기하학적 구조를 따르는지에 관해 잘 인식할 수 있으며, 또한 제2 재료 성분(8)의 텅-같은 외향 연장이 쉽게 인식될 수 있다.
도 12 내지 도 14는 제2 설계 변형의 실시 형태 유형에 따라 제조되는 3개의 그립체(1c, 1d, 1e)를 평면도로 도시한다. 도 12에 도시된 그립체는 또 다른 재료 성분의 적용이 필요함이 없이 독립적인 그립체로서 사용될 수 있거나, 또는 그것은 그립체(1d, 1e)를 위한 본체의 역할을 할 수 있다. 그립체(1c, 1d, 1e)도 마찬가지로 헤드부(2c, 2d, 2e), 목부(3c, 3d, 3e) 및 그립부(4c, 4d, 4e)를 포함한다. 사출 포인트(10)도 마찬가지로 그립부(4c, 4d, 4e) 내에, 바람직하게는 그립부(4c, 4d, 4e)의 후면 상에 배치된다.
제2 설계 변형의 본 실시 형태는 전방 그립부(4c, 4d, 4e) 내에 있는 그리고 헤드부(3c, 3d, 3e)에 배치되는 관통구(11)에 의해 특징지어진다. 관통구(11)는 전면으로부터 후면까지 연장되고, 2개의 측부 부분-암(6c, 6d, 6e)에 의해 경계 결정된다. 그립체(1c, 1d, 1e) 또는 그 헤드부(2c, 2d, 2e)는 강모를 수용하기 위한 강모 수용 구멍(5c, 5d, 5e)을 포함하며, 이러한 강모는 앵커링(anchoring)에 의해 강모 수용 구멍(5c, 5d, 5e) 내에 고정된다. 그러나, 본 실시 형태의 강모 수용 구멍은 본 발명의 필수적인 특징이 아니다.
그립체(1c, 1d, 1e)의 제조는 기본적으로 도 5 내지 도 8에 따른 설계 변형과 유사한 방식으로 달성되며, 이때 유일한 차이는 공구 캐비티가 이제 제조될 그립체의 관통구를 규정하는 인서트 코어를 구비하고, 이러한 인서트 코어 주위로 재료 성분(7, 8)이 두 부분-암(6c, 6d, 6e)으로의 분할 및 후속 재통합 중에 재료 유동 방향으로 유동하는 것이다.
제1 재료 성분(7)은 그립부(4c, 4d, 4e)에서 그리고 적어도 부분적으로, 그립부(4c, 4d, 4e)에 연결되는 부분 암(6c, 6d, 6e)의 부분 섹션에서 제2 재료 성분(8)의 코어를 둘러싸는 재킷체를 형성한다. 그립부(4c, 4d, 4e)로부터 이탈되는 재료 코어도 마찬가지로 관통구 주위로 안내되는 두 부분-암으로 분할된다(도 12 참조). 분할은 캐비티 벽으로부터의 냉각이 또한 인서트 코어에 적용되어, 유동가능한 소울이 또한 부분-암(6c, 6d, 6e) 내로 침투하기 때문에 일어난다.
따라서, 여기에서도 제2 재료 성분(8)은 그립부(4c, 4d, 4e) 내의 변위된 소울(7')을 대신하지만, 여전히 제1 재료 성분(7)의 재킷체에 의해 둘러싸인다. 언급된 바와 같이, 다시 한번 제한된 양의 제1 재료 성분(7)이 제3 사출 성형 단계에 의해 공통 사출 포인트(10)를 통해 사출될 수 있어, 제2 재료 성분(8)이 또한 사출 포인트(10)의 영역에서 제1 재료 성분(7)에 의해 둘러싸인다.
도 12, 도 13 및 도 14에 따른 그립체(1c, 1d, 1e)의 제2 재료 성분(8)은 두 부분-암의 영역에서 제1 재료 성분(7)을 통해 포위부 밖으로 탈출하고, 전체 주연부에 걸쳐 그립체(1c, 1d, 1e)의 표면에 도달한다. 따라서, 연결 목부(3c, 3d, 3e)와 헤드부(2c, 2d, 2e)는 완전히 제2 재료 성분(8)에 의해 형성된다.
부분-암(6c)의 영역에서 제2 재료 성분(8)의 탈출은 의도적으로 선택된다. 도 13 및 도 14에 따른 실시 형태로부터 명백한 바와 같이, 엄지손가락 받침대(13)를 형성하기 위해 관통구(11)의 영역의 주연부에 적어도 부분적으로 제3 재료 성분(9)이 사출된다. 주연부 사출은 관통구(11)를 향한 부분-암(6c)의 커버링(도 13 참조) 또는 관통구의 영역에서 그립체(1e) 주위의 커버링(도 14 참조)일 수 있다. 따라서, 제3 재료 성분(9)에 의한 주연부 사출은 2가지 기능을 갖는다. 한편으로는 그것은 받침대 표면으로서 엄지손가락 받침대(13)를 형성하는 역할을 하고, 다른 한편으로는 그것은 표면의 영역에서 제1 및 제2 재료 성분 사이의 전이 영역을 덮는 역할을 한다. 도 12에 도시된 변형에서, 관통구(11)의 기하학적 구조 또는 관통구(11) 주위의 기하학적 구조는 이들 기하학적 구조가 엄지손가락 받침대를 형성하도록 선택된다. 관통구(11)가 제3 재료 성분을 구비하는 경우에, 그 아래에 놓인 몸체의 기하학적 구조는 반드시 그러한 방식으로 설계될 필요는 없다.
탈출 장소의 위치에는 특히 플라스틱의 특성의 변동, 사출 성형 몰드 또는 핫-러너(hot-runner) 시스템 내에서의 열 평형, 및 제2 재료 성분(8) 및 제1 재료 성분(7)의 재료 계량으로 인해 일정 공차가 부여된다. 탈출 위치는 종축의 영역에서 변할 수 있다. 부분-암 내에서의 위치도 또한 동일하지 않을 수 있다. 이로 인해, 미적인 이유로 이러한 전이 영역이 예컨대 제3 재료 성분(9)으로 덮일 수 있는 것이 중요하다.
제2 설계 변형의 본 실시 형태 유형에 따르면, 제1 및 제2 재료 성분(7, 8)은 전술된 유형의 경질 성분일 수 있다. 또한, 제2 재료 성분(8)이 경질 성분이고, 제1 재료 성분(7)이 위에서 언급된 유형의 열가소성 탄성중합체인 것을 구상할 수 있다. 시각 효과를 달성하기 위해, 제1 재료 성분(7)은 투명할 수 있고, 제2 재료 성분(8)은 유색, 즉 불투명할 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 이에 의해 흥미로운 시각 효과가 달성된다. 제1 재료 성분(7)은 그립 영역에서 연질 표면을 달성하기 위해 연질 성분, 예를 들어 TPE일 수 있고, 제2 재료 성분(8)은 경질 성분일 수 있다. 이에 의해, 경질 성분은 그립 안정성을 제공하는 요소를 형성하고, 최종적으로 또한 목부(3b)와 헤드부(2b)를 적어도 부분적으로 형성하며, 따라서 기능성을 보장한다.
제1 재료 성분(7) 내에 놓이는 제2 재료 성분(8)이 도 12 내지 도 14에 해칭된 방식으로 도시된다. 목부(3c, 3d, 3e)와 헤드부(2c, 2d, 2e)도 마찬가지로 제2 재료 성분(8)으로 구성되지만, 이 위치에서 이것은 그립체(1c, 1d, 1e)의 표면상에 놓이며, 따라서 파선 방식으로 도시되지 않는다.
도 15a는 엄지손가락 받침대(13)의 그립측 영역에서 선 B1-B1을 따라 도 13에 따른 그립체(1d)를 통한 단면도를 도시한다. 두 부분-암(6d)은 제1 재료 성분(7)에 의해 완전히 둘러싸이는 제2 재료 성분(8)의 코어를 포함한다. 관통구(11)를 향하는 부분-암(6d)의 외면은 또한 제3 재료 성분(9)으로 코팅된다. 이에 의해, 관통구가 제3 재료 성분(9)으로 완전히 충전된다.
도 15b는 엄지손가락 받침대의 헤드측 영역에서 선 A1-A1을 따라 도 13에 따른 그립체(1d)를 통한 단면도를 도시한다. 제2 재료 성분(8)은 재료 유동 방향으로 또는 헤드부(2d)의 방향으로 그립체(1d)의 높이에서 제1 재료 성분(7)을 통해 포위부 밖으로 이미 완전히 탈출하였으며, 부분-암(6d)의 체적을 완전히 충전한다. 관통구(11)를 향하는 부분-암(6d)의 외면은 여기에서도 또한 제3 재료 성분(9)에 의해 코팅되고, 관통구는 제3 재료 성분(9)으로 완전히 충전된다.
도 15a와 도 15b의 비교는 재료 성분에 관한 단면의 구성 또는 재료 성분의 단면적이 변화하는 것을 보여준다. 도 15a에서는 3가지 재료 성분이 단면에서 보이는 반면에, 도 15b에서는 단지 2가지 재료 성분만이 보인다. 단면에서 제1 재료 성분의 점유율은 이것이 최종적으로 0일 때까지 그립체의 헤드부의 방향으로 감소한다. 따라서, 제2 재료 성분(8)은 그립부 내에서 또는 그립부 측에서 제1 재료 성분(7)에 의해 둘러싸이는 반면, 그것은 헤드부 측의 일정 표면-부분에서 제3 재료 성분(9)에 의해 덮이고 부분적으로 노출된다.
도 16a는 엄지손가락 받침대(13)의 그립측 영역에서 선 B2-B2를 따라 도 14에 따른 그립체(1e)를 통한 단면도를 도시한다. 두 부분-암(6e)은 제1 재료 성분(7)에 의해 완전히 둘러싸이는 제2 재료 성분(8)의 코어를 포함한다. 따라서, 부분 암(6e)이 제3 재료 성분(9)으로 완전히 코팅되고, 관통구가 제3 재료 성분(9)으로 완전히 충전된다. 따라서, 부분-암(6e)의 외면이 전체 주연부에 걸쳐 제3 재료 성분(9)으로 코팅된다. 이 방식으로 제1 재료 성분(7)으로부터 제2 재료 성분(8)의 탈출 위치가 완전히 덮일 수 있다.
도 16b는 엄지손가락 받침대(13)의 헤드측 영역에서 선 A2-A2를 따라 도 14에 따른 그립체(1e)를 통한 단면도를 도시한다. 제2 재료 성분(8)은 재료 유동 방향으로 또는 헤드부(2e)의 방향으로 그립체(1e)의 높이에서 제1 재료 성분(7)에 의한 포위부 밖으로 이미 완전히 탈출하였으며, 부분-암(6e)의 체적을 완전히 충전한다. 따라서, 부분 암(6e)이 제3 재료 성분(9)으로 완전히 코팅되고, 관통구가 제3 재료 성분(9)으로 완전히 충전된다. 이에 의해, 부분-암(6e)의 외면이 전체 주연부에 걸쳐 제3 재료 성분(9)에 의해 코팅된다. 이에 의해 제1 재료 성분(7)으로부터 제2 재료 성분(8)의 탈출 위치가 완전히 덮일 수 있다. 이 방식으로 균형잡힌 외관(regular look)을 갖는 그립체가 생성될 수 있는데, 왜냐하면 공차가 부과되는 탈출 위치가 이러한 방식으로 덮이기 때문이다.
도 16a 및 도 16b의 비교는 재료 성분에 관한 단면의 구성 또는 재료 성분의 단면적이 변화하는 것을 보여준다. 도 16a에서는 3가지 재료 성분이 단면에서 보이는 반면에, 도 16b에서는 단지 2가지 재료 성분만이 보인다. 단면에서 제1 재료 성분(7)의 점유율은 이것이 최종적으로 0일 때까지 그립체의 헤드부의 방향으로 감소한다. 따라서, 제2 재료 성분(8)은 그립부 내에서 또는 그립부 측에서 제1 재료 성분(7)에 의해 둘러싸이는 반면, 그것은 헤드부 측에서 제3 재료 성분(9)에 의해 둘러싸인다.
도면에 도시된 제3 재료 성분(9)의 적용은 상이한 방식으로 달성될 수 있다. 제3 재료 성분(9)이 관통구(11)를 통해 몸체상에 부착되고, 또한 적어도 몇몇 실시 형태에서 이러한 몸체를 둘러싸는 것이 도면에 도시된다. 제3 재료 성분(9)은 물론 그것이 관통구(11)를 통해 안내됨이 없이 또한 적용될 수 있다. 제3 재료 성분(9)은 예를 들어 재료 끼워맞춤 특징에 의해 기존 부분의 표면상에 적용될 수 있다. 또한, 기하학적 몸체 설계에 의해 표면 상에의 적용을 허용하는 확고한 끼워맞춤을 허용하는 것도 또한 가능하다.
또한, 제3 재료 성분은 그립체의 모든 부분 내에, 즉 헤드부, 목부 및/또는 그립부 내에 배치될 수 있다. 따라서, 예를 들어 칫솔의 헤드부 내의 제3 재료 성분은 혀 세정기 또는 연질-탄성 마사지 및 세정 요소를 형성하는 역할을 할 수 있다. 또한, 제3 재료 성분은 인체 공학 또는 패션 양상을 위해 사용될 수 있다. 물론, 상이한 응용이 조합될 수 있다.
도 17은 그립부(4c, 4d, 4e)의 후방 단부 섹션에서 선 C-C를 따라 도 10, 도 12, 도 13, 도 14 및 도 19에 따른 그립체(1c, 1d, 1e)를 통한 단면도를 도시한다. 그립부(4c, 4d, 4e)는 제1 재료 성분(7)에 의해 완전히 둘러싸이는 제2 재료 성분(8)의 코어를 포함한다.
도 18은 사출 포인트(10)의 높이에서 그립부(4c, 4d, 4e)의 후방 단부 섹션에서 선 D-D를 따라 도 10, 도 12, 도 13, 도 14 및 도 19에 따른 그립체(1c, 1d, 1e)를 통한 단면도를 도시한다. 그립부(4c, 4d, 4e)는 제1 재료 성분(7)에 의해 둘러싸이는 제2 재료 성분(8)의 코어를 포함한다. 포위부를 통한 개구가 사출 포인트(10)에 형성되며, 이러한 개구를 통해 제2 재료 성분(8)이 표면에 도달한다. 이러한 개구는 전형적으로 바람직하게는 실린더형의 사출 포인트를 나타낸다. 도 18은 제1 재료 성분(7)이 재차 사출되지 않으면 사출 포인트가 어떻게 보이는지를 도시한다. 이미 기술된 바와 같이, 제2 재료 성분(8)을 사출한 후에 다시 한번 제1 재료 성분(7)을 사출하면, 재킷체를 통한 실린더형 개구를 다시 제1 재료 성분(7)의 재료로 밀폐시키는데 성공할 수 있다. 이때 제2 재료 성분(8)은 표면에 도달하지 않을 것이다.
도 15 내지 도 18과 도 22 내지 도 24의 단면도에서 제1 재료 성분(7)의 재킷체의 벽 두께가 어떻게 형성되는지에 관해 인식할 수 있다. 이는 0.5 mm - 5 mm, 특히 1.5 mm - 3 mm의 두께를 갖는다. 벽 두께는 기본적으로 냉각에 의존한다.
도 19는 제2 변형 설계의 또 다른 실시 형태 유형을 도시한다. 그립체(1f)도 마찬가지로 헤드부(2f), 목부(3f) 및 그립부(4f)를 포함한다. 그립부(4f) 내의 사출 포인트(10)도 마찬가지로 볼 수 있다. 또한, 이러한 실시 형태 유형은 전방 그립부(4f) 내에서 목부(3f)에 배치되는 관통구(11)에 의해 특징지어진다. 관통구는 전면으로부터 후면까지 연장되고, 2개의 측부 부분-암에 의해 경계지어진다. 그립체(1f)는 또한 강모를 수용하기 위한 강모 수용 구멍(5f)을 포함한다. 그러나, 본 경우의 강모 수용 구멍(5f, 5g)도 마찬가지로 본 발명의 필수적인 특징이 아니다.
그립체(1f)의 제조는 공구 캐비티가 이제 제조될 그립체(1f)의 관통구(11)를 규정하는 인서트 코어를 포함하고, 이러한 인서트 코어 주위로 재료 성분(7, 8)이 두 부분-암(6f)으로의 분할 및 후속 재통합 중에 재료 유동 방향으로 유동하는 것을 제외하고는, 기본적으로 도 5 내지 도 8에 따른 제2 설계 변형과 유사한 방식으로 달성된다.
제1 재료 성분(7)은 그립부(4)에서 그리고 부분-암(6f)에서 제2 재료 성분(8)의 재료 코어를 둘러싸는 재킷체를 형성한다. 그립부(4f)로부터 헤드부(2f)의 방향으로 이탈되는 재료 코어도 마찬가지로 관통구(11) 주위로 안내되는 두 부분-암으로 분할된다. 따라서, 여기에서 제2 재료 성분(8)은 그립부(4f) 내의 변위된 소울(7')의 장소를 차지하지만, 여전히 제1 재료 성분(7)의 재킷체에 의해 둘러싸인다.
언급된 바와 같이, 제한된 양의 제1 재료 성분(7)이 제3 사출 성형 단계에 의해 공통 사출 포인트(10)를 통해 사출될 수 있어, 제2 재료 성분(8)이 또한 사출 포인트(10)의 영역에서 제1 재료 성분(7)에 의해 둘러싸인다.
도 19에 따른 실시 형태에 따른 그립체(1f)의 제2 재료 성분(8)의 두 부분-암은 헤드부(2f)의 방향으로 관통구(11) 뒤에서 재통합하여, 제1 재료 부분(7)에 의해 포위되는 공통 라인이 헤드부(2f)의 방향으로 연장된다. 여기에서 제2 재료 부분(8)은 부분-암과 재료 코어의 재통합 후 관통구(11) 뒤까지 제1 재료 성분(7)에 의한 포위부 밖으로 탈출하지 않고, 전체 주연부에 걸쳐 그립체(1f)의 표면으로 빠져나간다. 이는 예컨대 목부(3f) 앞에서 또는 그것 내에서 달성될 수 있다. 따라서, 연결 목부(3f) 또는 적어도 그 섹션과 헤드부(2f)가 완전히 제2 재료 성분(8)에 의해 형성된다.
도 12와 비교하면, 제2 재료 성분(8)이 제1 재료 성분(7) 밖으로 탈출하는 탈출 장소의 위치가 헤드부(2f)를 향해 변위된다. 본 경우에, 탈출 장소의 위치는 제1 사출 성형 단계에서 공구 캐비티 내로 사출되는 재료 양에 의존한다. 도 19의 그립체(1f) 내의 탈출 위치가 헤드부(2f)에 더욱 근접하게 놓이고, 제2 재료 성분(8)의 재료 코어가 도 12의 그것과 동일하기 때문에, 도 12와 비교하여, 도 19에 따른 몸체의 경우에 더욱 많은 재료가 제1 사출 성형 과정에서 공구 캐비티 내로 반입되었다고 말할 수 있다.
또한, 제1 재료 성분(7)으로부터 제2 재료 성분(8)의 탈출 위치는 제1 재료 성분(7) 및 제2 재료 성분(8)의 사출 사이의 시간 또는 냉각 시간에 의해 변화될 수 있다. 동일한 그립체가 사용되고 제1 재료 성분(7)에 관하여 동일한 양이 사출되면, 탈출 위치는 보다 긴 냉각 시간의 경우에서보다 보다 짧은 냉각 시간의 경우에 헤드부에 더욱 근접하게 놓인다. 이는 보다 짧은 냉각 시간의 경우에, 제2 재료 성분이 그립부 내의 많은 재료를 대체하고, 제1 재료 성분이 이미 공구 캐비티의 자유 부분으로 변위되었기 때문에 보다 적은 제2 재료 성분이 그러한 자유 부분 내로 유입된다는 사실에 기인한다. 보다 긴 냉각 시간의 경우에, 단지 작은 정도로만 유동가능한 소울(7')이 그립부 내에 있으며, 이는 제2 재료 성분(8)이 그립 내의 재료를 거의 대체하지 못하고 주로 자유 공구 캐비티를 충전하는 것을 수반하는데, 왜냐하면 대체로 제1 재료 성분(7)의 재료가 거의 계속 변위되지 못하기 때문이다. 이들 고려 사항이 또한 보여주는 것은 제1 설계 변형이 제2 설계 변형에 유동 방식으로 합병되고, 모든 것이 본질적으로 냉각 시간에 의존한다는 사실이다. 일반적으로, 전체 체적이 항상 동일하며, 이는 전체적으로, 제1 및 제2 재료 성분(7, 8)이 함께 항상 동일한 양의 재료로 공구 캐비티 내로 반입됨을 의미한다. 본 경우에, 심지어 재킷 점유율도 동일하게 크다. 각각의 경우에 그립체 내에서의 재료 분포가 변화한다.
제1 설계 변형에 따른 그립체의 사출 성형 공정의 경우에, 제2 재료 성분(8)을 도입하기 전에 제1 재료 성분(7)의 도입 후 냉각 시간은 8 내지 20초이다. 제2 설계 변형의 경우에, 냉각 시간은 20 내지 35초이다.
이 실시 형태에 따른 두 재료 성분(7, 8)은 전술된 유형의 경질 성분일 수 있다. 또한, 제2 재료 성분(8)이 경질 성분이고, 제1 재료 성분(7)이 전술된 유형의 열가소성 탄성중합체이거나, 또는 그 반대인 것을 구상할 수 있다. 시각 효과를 달성하기 위해, 제1 재료 성분(7)은 투명할 수 있고, 제2 재료 성분(8)은 유색 또는 불투명할 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 이에 의해 흥미로운 시각 효과가 달성된다. 제1 재료 성분(7)은 그립 영역에서 연질 표면을 달성하기 위해 연질 성분, 예를 들어 TPE일 수 있고, 제2 재료 성분(8)은 경질 성분일 수 있다. 이에 의해, 경질 성분은 그립 안정성을 제공하는 요소를 형성하고, 최종적으로 또한 목부(3b)와 헤드부(2b)를 적어도 부분적으로 형성하며, 따라서 기능성을 보장한다.
제1 재료 성분 내에 놓이는 제2 재료 성분(8)이 도 19에 해칭된 방식으로 도시된다. 헤드부(2f)와 적어도 부분적으로 또한 목부(3f)는 제2 재료 성분(8)으로 구성된다. 그러나, 이 위치에서 이것은 그립체(1g)의 표면상에 놓이며, 따라서 파선 방식으로 도시되지 않는다.
도 20 및 도 21은 제1 변형 설계에 따른 그립체(1g)의 또 다른 실시 형태 유형을 도시한다. 그립체(1g)도 마찬가지로 헤드부(2g), 목부(3g) 및 그립부(4g)를 포함한다. 사출 포인트(10)도 마찬가지로 그립부(4g) 내에 배치된다. 본 실시 형태 유형도 마찬가지로 전방 그립부(4g) 내에서 목부(3g)에 배치되는 관통구(11)에 의해 특징지어진다. 관통구(11)는 전면으로부터 후면까지 연장되고, 2개의 측부 부분-암(6g)에 의해 포위된다. 그립체(1g)는 강모를 수용하기 위한 강모 수용 구멍(5g)을 포함한다. 그러나, 본 형태의 강모 수용 구멍(5g)은 본 발명의 필수적인 특징이 아니다.
그립체(1g)의 제조는 공구 캐비티가 이제 제조될 그립체(1g)의 관통구(11)를 규정하는 인서트 코어를 포함하고, 이러한 인서트 코어 주위로 재료 성분(7, 8)이 두 부분-암(6g)으로의 분할 및 후속 재통합 중에 재료 유동 방향으로 유동하는 것을 제외하고는, 기본적으로 도 1 내지 도 4에 따른 제1 설계 변형과 유사한 방식으로 달성된다.
제1 재료 성분(7)은 도 12 내지 도 14와 도 19에 따른 매우 유사한 실시 형태와는 대조적으로 그립부(4g)에서 그리고 부분-암(6g)에서 그립부(4g)로부터 헤드부(2g)의 방향으로 이탈하여 마찬가지로 두 부분-암으로 분할되는 제2 재료 성분(8)의 재료 코어를 둘러싸는 재킷체를 형성하며, 이러한 두 부분-암은 관통구(11) 주위로 안내된 다음에 재통합되지 않는다. 이러한 설계를 갖는 제1 재료 성분(7)은 제2 재료 성분(8) 주위로 보호 층을 형성하며, 이는 제2 재료 성분(8)이 관통구(11) 뒤에서 다시 재통합되도록 허용하지 않는다. 이는 또한 제2 재료 성분(8)이 제1 재료 성분을 돌파하지 않음을 의미한다.
따라서, 여기에서도 제2 재료 성분(8)은 그립부(4g) 내의 변위된 소울(7')을 대신하지만, 여전히 제1 재료 성분(7)의 재킷체에 의해 둘러싸인다. 언급된 바와 같이, 또다시 제한된 양의 제1 재료 성분(7)이 제3 사출 성형 단계에 의해 공통 사출 포인트(10)를 통해 사출될 수 있어, 제2 재료 성분(8)이 또한 사출 포인트(10)의 영역에서 제1 재료 성분(7)에 의해 둘러싸인다.
도 20에 따른 실시 형태에서, 제2 재료 성분(8)의 두 파트-라인(part-line)은 헤드부(2g)의 방향으로 관통구(11) 뒤에서 재통합되지 않는다. 반면에, 이것들은 서로 나란히 거리를 두고 평행하게 목부(3g) 내로 연장된다. 두 파트 라인은 제2 재료 성분(8)이 각각의 경우에 제1 재료 성분(7)에 의한 포위부 밖으로 탈출함이 없이 목부(3g) 내로 텅-같은 방식으로 밖으로 연장된다. 따라서, 헤드부(2g)는 완전히 제1 재료 성분(7)으로부터 형성된다. 이 실시 형태는 평행하게 연장되는 파트-라인의 특히 미적인 효과에 의해 특징지어진다. 두 파트-라인은 0.3 mm 내지 3mm, 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5 mm의 거리를 갖는다. 그것들은 비대칭 방식으로 밖으로 연장되며, 이는 그것들이 동일한 길이를 갖지 않고, 따라서 그 단부가 종축 방향으로 최대 10 mm, 바람직하게는 5 mm의 서로에 대한 거리를 가짐을 의미한다.
도시된 도면에서, 관통구는 재료 유동 방향에 대해 대칭으로 설계된다. 관통구를 비대칭 방식으로 설계하는 것도 또한 가능하다. 이는 파트-라인 사이의 거리와 파트-라인의 단부 사이의 거리가 무한히 변할 수 있다는 사실로 이어진다. 물론, 제2 재료 성분(8)을 헤드부(2g)까지 안내하는 것도 또한 가능하다.
도 21은 도 20에 따른 그립체(1g)를 통한 측단면도를 도시한다. 몰드 분할선(7)도 마찬가지로 볼 수 있다. 제2 재료 성분(8)이 몰드 분할선(12)의 양측에 배치되어 이를 지나 연장되는 것이 인식될 수 있다.
도 19, 도 20 및 도 21에 도시된 실시 형태 유형에서, 엄지손가락 받침대(13)를 형성하기 위해, 도 13 및 도 14에 따른 실시 형태와 유사한 방식으로 관통구(11)의 영역의 주연부에 제3 재료 성분(9)이 사출될 수 있다(미도시). 주연부 사출은 관통구(11)를 향한 부분-암(6f, 6g)의 커버링 또는 관통구의 영역에서 그립체(11, 1g) 주위의 커버링일 수 있다.
이 실시 형태에 따른 두 재료 성분(7, 8)은 전술된 유형의 경질 성분일 수 있다. 또한, 제2 재료 성분(8)이 경질 성분이고, 제1 재료 성분(7)이 전술된 유형의 열가소성 탄성중합체이거나, 또는 그 반대인 것을 구상할 수 있다. 시각 효과를 달성하기 위해, 제1 재료 성분(7)은 투명할 수 있고, 제2 재료 성분(8)은 유색 또는 불투명할 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다. 이에 의해 흥미로운 시각 효과가 달성된다. 제1 재료 성분(7)은 그립 영역에서 연질 표면을 달성하기 위해 연질 성분, 예를 들어 TPE일 수 있고, 제2 재료 성분(8)은 경질 성분일 수 있다. 이에 의해, 경질 성분은 그립 안정성을 제공하는 요소를 형성하고, 최종적으로 또한 목부(3b)와 헤드부(2b)를 적어도 부분적으로 형성하며, 따라서 기능성을 보장한다. 제1 재료 성분(7) 내에 놓이는 제2 재료 성분(8)이 도 20 및 도 21에 해칭된 방식으로 도시된다. 헤드부(2g)는 전적으로 제1 재료 성분(7)으로 구성된다. 목부(3g)는 적어도 부분적으로 제1 재료 성분(7)으로 구성된다.
도 22는 선 E-E를 따라 도 20에 따른 그립체(1g)의 목부(3g)를 통한 단면도를 도시한다. 이러한 단면도는 제1 재료 성분(7)에 의해 완전히 둘러싸이는 그리고 또한 제1 재료 성분(7)의 웨브에 의해 서로 이격되는 제2 재료 성분(8)의 두 파트-라인을 도시한다. 상이한 해칭은 단면도로 도시되는 상이한 재료 성분을 지시한다.
도 23은 엄지손가락 받침대(13)의 영역에서 선 F-F를 따라 도 19 또는 도 20에 따른 그립체(1g)를 통한 단면도를 도시한다. 두 부분 암(6g)은 제1 재료 성분(7)에 의해 완전히 둘러싸이는 제2 재료 성분(8)의 코어를 포함한다. 단면도로 도시되는 부분-암의 재료 성분은 해칭된 방식으로 도시된다. 관통구는 파선 방식으로 도시되지 않는다.
도 24는 선 G-G를 따라 도 20에 따른 그립체(1g)의 그립부(4g)를 통한 단면도를 도시한다. 그립부(4g)는 그 후면 상에 함입부(indentation)를 포함한다. 이에 의해, 제1 재료 성분(7)에 의해 완전히 둘러싸이는 제2 재료 성분(8)은 연결 웨브를 통해 서로 연결되는 2개의 신장형 부분-코어를 포함한다. 도 24는 어떻게 제1 재료 성분의 냉각이 기능하는지를 보여준다. 몸체는 외측 표면으로부터 내부 쪽으로 냉각된다. 냉각은 외측 기하학적 구조를 따른다. 균일한 냉각의 경우에, 도시된 바와 같이, 최종 제품에서 균일한 벽 두께의 제1 재료 성분(7)의 재킷체 또는 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")가 전반에 걸쳐 존재한다. 따라서, 제2 재료 성분(8)은 몸체의 내부에 배치된다. 본 단면도에서, 제1 재료 성분의 냉각 시간이 도시된 그립체에 대해 선택되었던 것보다 길게 선택되면, 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")가 중간 영역에서 통합되는 것이 가능하다. 이에 의해, 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")에 의해 분리되는, 제2 재료 성분(8)으로 구성되는 두 파트-라인의 형성에 성공할 것이다.
도 25 내지 도 28은 적어도 2가지 재료 성분이 공통 사출 포인트에 의해 공구 캐비티(21) 내로 차례로 사출되는 공사출(co-injection) 방법에 의해 사출 성형품을 제조하기 위한 본 발명에 따른 핫-러너 노즐(hot-runner nozzle)(23)의 단면도를 도시한다. 핫-러너 노즐(23)은 실린더형 출구 개구(28) 내로 밖으로 연장되는 채널 벽(33)을 갖춘 채널(러너)을 포함한다. 출구 개구(28)는 공구 캐비티(21) 내로 밖으로 연장되고, 바람직하게는 원형 단면을 갖는다. 핫-러너 노즐(23)의 채널은 바람직하게는 전적으로 외부로부터 채널 벽(33)을 통해 가열된다.
핫-러너 노즐(23)은 바람직하게는 니들의 폐쇄 방향(V)이 공구 캐비티의 종축(K)에 대해 85° 내지 90°의 각도로 놓이도록 공구 캐비티(21)에 대해 위치된다.
폐쇄 니들과 재료 공급 채널은 바람직하게는 회전 대칭 방식으로 설계된다(사출 성형 공구 그 자체로는 아님). 본 경우에, 이는 도 25 내지 도 28의 해당 부분 또는 용적부가 단면도로 인해 제2 폐쇄 니들(25)의 좌측 및 우측에서 인식가능함을 의미한다.
채널 벽(33)과 함께 외측 재료 공급 채널(26)을 형성하는 제1 폐쇄 니들(24)이 채널(러너) 내로 축방향으로 도입된다. 외측 재료 공급 채널(26)은 폐쇄 니들(24)의 영역에서 환형이다. 제1 폐쇄 니들(24)은 중공 니들로서 설계되고, 내측 재료 공급 채널(27)을 형성하는 축방향 관통구(29)를 포함한다. 제1 폐쇄 니들(24)은 실린더형 단부 섹션(30)을 구비한다. 이는 바람직하게는 원형 실린더형 방식으로 설계된다. 단부 섹션(30)은 관통구(29)와 함께 중공 실린더 섹션을 형성하며, 여기에서 관통구(29)는 언급된 단부 섹션(30)에서 마찬가지로 바람직하게는 원형 단면을 갖는다. 제1 폐쇄 니들(24)의 실린더형 단부 섹션(30)은 외측 재료 공급 채널(26)의 폐쇄를 위해 실린더형 출구 개구(28) 내에 확고한 끼워맞춤으로 맞물린다.
실린더형 방식으로 설계되는 제2 폐쇄 니들(25)이 관통구(29) 내에 맞물린다. 내측 재료 공급 채널(27)도 마찬가지로 제2 폐쇄 니들(26)의 높이에서 환형 방식으로 설계된다. 제2 폐쇄 니들(25)은 적어도 하나의 시린더형, 특히 원형 실린더형 단부 섹션(31)을 포함한다. 그러나, 그것은 특히 바람직하게는 완전히 실린더형 또는 원형 실린더형 방식으로 설계된다. 제2 폐쇄 니들(25)은 그 단부 섹션(31)이 관통구(29)의 영역에서 내측 재료 공급 채널(27)을 폐쇄시키기 위해 제1 폐쇄 니들(24)의 중공 실린더형 단부 섹션(30) 내에 확고하게 맞물린다.
도 25 내지 도 28은 이제 폐쇄 니들(24, 25)이 제조 공정 중 어떻게 위치되는지에 관해 그것들의 상이한 위치를 보여준다.
도 25에 따르면, 제1 폐쇄 니들(24)이 실린더형 출구 개구(28) 내에 맞물려, 외측 재료 공급 채널(26)을 폐쇄시킨다. 동시에, 제2 폐쇄 니들(24)이 제1 폐쇄 니들(24)의 중공 실린더형 단부 섹션(30) 내에 맞물려, 내측 재료 공급 채널(27)을 폐쇄시킨다. 따라서, 핫-러너 노즐(23)이 완전히 폐쇄되며, 여기에서 제1 및 제2 폐쇄 니들(24, 25)의 정면(face-side)이 출구 개구의 영역에서 캐비티 벽과 동일 높이에 놓인다. 핫-러너 노즐(23)이 도 25에 도시된 위치에 있는 때에 관해 추후 기술되는 공정 진행으로부터 도출될 수 있다.
도 26에 따르면, 제1 폐쇄 니들(24)이 실린더형 출구 개구(28) 밖으로 후퇴되고, 외측 재료 공급 채널(26)을 개방(release)시킨다. 동시에, 제2 폐쇄 니들(25)이 제1 폐쇄 니들(24)의 중공 실린더형 단부 섹션 내에 맞물려, 내측 재료 공급 채널(27)을 폐쇄시킨다. 따라서, 핫-러너 노즐(23)이 외측 재료 공급 채널(26)로부터의 재료 공급을 위해서만 개방된다. 공급된 재료는 환형 채널 내에서 제1 폐쇄 니들(24)을 따라 유동 방향(Ra)으로 출구 개구(28)를 향해 유동하고, 출구 개구(28)를 통해 유동 방향(Rs)으로 공구 캐비티(21) 내로 사출된다. 여기에서 유동 방향(Rs)은 폐쇄 니들(24, 25)의 폐쇄 방향(V)에 평행하고, 폐쇄 니들의 종축에 평행하다. 예를 들어, 이러한 노즐 세팅을 갖는 사출 성형 사이클의 시작시에 제1 재료 성분이 공구 캐비티(21) 내로 사출될 수 있다. 핫-러너 노즐(23)이 도 26에 도시된 위치에 있는 때에 관해 추후 기술되는 공정 진행으로부터 도출될 수 있다.
도 27에 따르면, 제1 폐쇄 니들(24)이 실린더형 출구 개구(28) 내에 맞물려, 외측 재료 공급 채널(26)을 폐쇄시킨다. 그러나, 제2 폐쇄 니들(25)은 제1 폐쇄 니들(24)의 중공 실린더형 단부 섹션(29) 밖으로 후퇴되어, 내측 재료 공급 채널(27)을 개방시킨다. 따라서, 핫-러너 노즐(23)이 내측 재료 공급 채널(27)로부터의 재료 공급을 위해서만 개방된다. 공급된 재료는 내측 채널 내에서 제2 폐쇄 니들(25)을 따라 유동 방향(Ri)으로 출구 개구(28)를 향해 유동하고, 출구 개구(28)를 통해 유동 방향(Rs)으로 공구 캐비티(21) 내로 사출된다. 예를 들어, 이러한 노즐 세팅을 갖는 사출 성형 사이클의 후속 단계에서 제2 재료 성분이 공구 캐비티(21) 내로 사출될 수 있다. 핫-러너 노즐(23)이 도 27에 도시된 위치에 있는 때에 관해 추후 기술되는 공정 진행으로부터 도출될 수 있다.
바람직하게는, 보다 높은 용융점을 갖는 재료 성분이 외측 재료 공급 채널(26)을 통해 공급되는데, 왜냐하면 이것이 채널 벽(33)을 통해 직접 가열가능하기 때문이다. 보다 낮은 용융점을 갖는 재료 성분이 바람직하게는 내측 재료 공급 채널(27)을 통해 공급되는데, 왜냐하면 가열이 간접적이고 또한 일정 손실을 수반하기 때문이다. 예를 들어 PCT-A가 제1 성분(7)으로서 그리고 PP가 제2 성분(8)으로서 그립체 내에 적용되는 경우에, 보다 높은 용융점을 갖는 PCT-A가 외측 재료 공급 채널(26)을 통해 공급되고 보다 낮은 용융점을 갖는 PP가 내측 재료 공급 채널(27)을 통해 공급되면 최상이다.
온도의 설정이 중요하다. 무한한 재료 조합이 모두 처리될 수 있는 것은 아니다. 내측 재료 공급 채널(27) 내의 온도도 마찬가지로 외부에서 제어되어야 하는데, 왜냐하면 그것이 단지 외부로부터만 가열되기 때문이다. 온도 설정이 고수될 수 없으면, 플라스틱 재료가 분해될 수 있다.
온도 조건이 상응하게 설정될 수 있고 각각의 재료 성분이 이를 허용하면 내측 재료 공급 채널(27) 내에서 보다 높은 용융점을 갖는 재료를 처리하는 것도 또한 가능하다.
바람직하게는, 처음에 사출되는 재료 성분에 해당하는 제1 재료 성분은 제2 재료 성분보다 높은 용융점을 갖는다. 그것은 공구 캐비티 내의 제1 재료 성분이 이미 어느 정도 냉각되었고 재킷체로서 고화되더라도 제2 재료 성분의 완전한 유동성을 보장한다.
도 25 내지 도 27에 도시된 핫-러너 노즐(23)의 위치에 관한 공정 진행은 폐쇄된 공구 캐비티로 가정하면 다음과 같이 설계된다:
1. 핫-러너 노즐(23)이 완전히 폐쇄된다(도 25 참조).
2. 외측 재료 공급 채널(26)이 개방된다(도 26 참조).
3. 핫-러너 노즐(23)이 완전히 폐쇄된다(도 25 참조).
4. 내측 재료 공급 채널(27)이 개방된다(도 27 참조).
5. 핫-러너 노즐(23)이 완전히 폐쇄된다(도 25 참조).
이에 의해, 재료 성분에 관한 제품의 구성에 따라, 처음에 내측 재료 공급 채널(27)이 개방되고, 이 재료가 공급되며, 오직 이에 후속하여서만 외측 재료 공급 채널(26)의 재료가 공급되는 것도 또한 가능하다. 이는 단계 2와 4가 교환될 수 있음을 의미한다.
제1 재료 성분(7)의 사출 성형시, 재료 공급 채널이 개방되고, 제1 재료 성분(7)이 캐비티 내로 사출되며, 이어서 재료 공급 채널이 다시 폐쇄된다. 유지 압력이 요구되지 않는데, 왜냐하면 공구 캐비티(21)가 제1 재료 성분(7)으로 완전히 충전되지는 않기 때문이다. 공구 캐비티(21)를 완전히 충전하는 제2 재료 성분(8)의 사출 성형시 유지 압력이 인가된다. 핫-러너 노즐에 대해, 이는 그것이 개방 상태로 유지되어, 재료 성분상으로의 사출 조립에 의해 형성되는 유지 압력이 공구 캐비티(21) 내의 재료 성분에 작용함을 의미한다. 공정 진행으로 인해 유지 압력이 더 이상 요구되지 않을 때 핫-러너 노즐(23)이 다시 폐쇄된다.
단계 3은 제1 재료 성분(7)이 요구하는 냉각 시간에 해당하여, 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체(7")가 형성될 수 있다. 또한, 단계 5도 또한 냉각 시간에 해당하지만, 이때에는 냉각 시간의 종료시 몸체가 이것이 공구 캐비티 밖으로 취출될 수 있도록 충분한 안정성을 갖는다.
중요한 요인은 재료 성분의 각각의 사출 압력이다. 제1 재료 성분(7)에 대한 사출 압력은 특히 칫솔을 위한 종래의 그립체의 제조에서와 동일하다. 기술된 바와 같이, 재료 공급 후 유지 압력이 형성되지 않는다. 제2 재료 성분(8)의 사출은 압력에 관하여 그립체, 특히 칫솔의 표준 사출 성형 공정에서와 동일하게 설계된다. 이어서 제2 재료 성분(8)에 유지 압력이 인가된다.
사출 압력의 크기는 그것이 상이한 요인에 의존하기 때문에 일반적으로 규정될 수 없다. 이들 요인은 예를 들어 재료 특성, 노즐 기하학적 구조 또는 입구 단면의 크기(핫-러너 노즐의 출구 개구, 핫-러너 노즐의 관통구)이다. 사출 압력은 예를 들어 입구 단면이 작아지면 증가한다.
도 28에 따르면, 제1 폐쇄 니들(24)이 실린더형 출구 개구(28) 밖으로 후퇴되고, 외측 재료 공급 채널(26)을 개방시킨다. 제2 폐쇄 니들(25)도 마찬가지로 제1 폐쇄 니들(24)의 중공 실린더형 단부 섹션(30)으로부터 후퇴되고, 내측 재료 공급 채널(27)을 개방시킨다. 따라서, 핫-러너 노즐(23)이 내측 및 외측 재료 공급 채널(26, 27)로부터의 재료 공급을 위해 개방된다. 제1 및 제2 재료 성분은 이러한 노즐 세팅으로 공구 캐비티 내로 동시에 사출될 수 있다. 도 28은 단지 노즐 세팅의 하나의 기술적 가능성을 나타낸다. 이러한 노즐 세팅은 본 발명에 관하여 하위의 중요성을 갖는데, 왜냐하면 제1 및 제2 성분이 바람직하게는 동시에 또는 중첩 방식이 아니라 엄격히 순차적인 방식으로 사출되기 때문이다.
제1 폐쇄 니들(24) 및 제2 폐쇄 니들(25)을 위한 실린더형 밀봉 표면(34)이 폐쇄 방향(V)에 평행하게 놓인다. 폐쇄 방향(V)이 이제 폐쇄 니들(24, 25)의 종축에 평행하게 놓이기 때문에, 폐쇄 니들(24, 25)의 열 팽창이 사실상 폐쇄의 밀봉의 질에 영향을 미치지 않는다. 폐쇄 니들(24, 25)은 예를 들어 약 100 mm의 길이를 가질 수 있는 반면, 그 직경은 예컨대 최대 2.5 mm일 수 있다. 이제 사출 성형 공구가 적용된 플라스틱에 따라 상이한 온도에서 작동되면, 그러한 경우에 상당할 수 있는 폐쇄 니들의 길이 신장이 밀봉에 어떠한 영향도 미치지 않을 수 있다. 이는 본 핫-러너 노즐(23)에 의해 보장되는데, 왜냐하면 폐쇄 니들(24, 25)의 길이 신장이 밀봉 표면(34)의 형성에 영향을 미치지 않기 때문이다. 반면에, 종축을 가로지르는 폐쇄 니들(24, 25)의 열 팽창은 폐쇄 니들(24, 25)의 비교적 작은 직경으로 인해 무시할만하거나 처리가능한 허용 오차 내에 있다. 이는 폐쇄의 밀봉의 질에 어떠한 현저한 영향도 미치지 않는다.
니들의 개방 거리, 즉 재료 성분의 유입을 허용하기 위해, 니들이 폐쇄 니들의 폐쇄 위치에 대해 공구 캐비티로부터 얼마나 멀리 변위되는지는 상이한 요인에 의존한다. 이들 요인은 예를 들어 각각의 재료 공급 채널 내의 재료 성분의 재료 특성 또는 노즐의 기하학적 구조일 수 있다. 따라서, 이동 거리가 일반적으로 설정될 수 없다.
폐쇄 니들(24, 25)은 바람직하게는 단강(tempered steel)으로 제조된다.
본 발명의 중요한 이점은 그 구현이 단지 기존 사출 성형 공구의 공구 플레이트, 구체적으로 공구 플레이트의 노즐측에 대한 변경만을 필요로 한다는 것이다. 따라서, 그립체의 기하학적 구조 및 외양이 맞는 경우에, 기존 사출 성형 공구가 노즐측에서 공구 플레이트를 개조함으로써 본 발명에 따른 기술로 전환될 수 있다. 이러한 방식으로 반 정도의 노력으로 새로운 제품 설계가 실현될 수 있다.
도 29a, 도 29b 및 도 30a 내지 도 30c는 그립체(1h)의 또 다른 실시 형태 유형을 도시한다. 그립체(1h)는 이하에서 언급되는 차이를 제외하고는 도 20 및 도 21에 따른 그립체(1g)의 설계 변형과 일치한다.
그립체(1h)도 마찬가지로 헤드부(2h), 목부(3h) 및 그립부(4h)를 포함한다. 사출 포인트(10)도 마찬가지로 그립부(4h) 내에 배치된다.
본 실시 형태 유형은 관통구가 없다는 점에서 도 20 및 도 21에 따른 설계 변형과 상이하다. 이것 대신에 그립체(1h)의 단면의 협폭부가 형성된다. 그립체(1h)는 이러한 협폭부에서 측부에서 부분-암(6h)에 의해 둘러싸이는 벽 영역(14)을 형성한다.
그립체(1h)는 강모를 수용하기 위한 강모 수용 구멍(5h)을 포함한다. 그러나, 본 형태의 강모 수용 구멍(5h)은 본 발명의 필수적인 특징이 아니다.
그립체(1h)의 제조는 벽 영역이 그립체(1h)의 단면 협폭부 내에 형성되는 것을 제외하고는, 기본적으로 도 1 내지 도 4 또는 도 20 및 도 21에 따른 제1 설계 변형과 유사한 방식으로 달성된다.
이러한 설계를 갖는 제1 재료 성분(7)은 제2 재료 성분(8) 주위로 보호 층을 형성하며, 이는 제2 재료 성분(8)이 단면 협폭부 뒤에서 다시 재통합되도록 허용하지 않는다. 이는 또한 제2 재료 성분(8)이 헤드부(2h)의 방향으로 제1 재료 성분을 돌파하지 않음을 의미한다.
도 20 및 도 21에 따른 실시 형태와 유사하게, 도 29a 및 도 29b의 제2 재료 성분(8)의 두 파트-라인은 헤드부(2h)의 방향으로 단면 협폭부 뒤에서 재통합되지 않는다. 반면에, 이것들은 평행하게 그리고 서로 거리를 두고 목부(3h) 내로 연장된다. 목부(3h)에서, 두 파트 라인은 제2 재료 성분(8)이 각각의 경우에 제1 재료 성분(7)을 통해 포위부 밖으로 탈출함이 없이 텅-같은 방식으로 밖으로 연장된다. 따라서, 헤드부(2h)는 완전히 제1 재료 성분(7)으로부터 형성된다.
본 실시 형태는 평행하게 연장되는 파트-라인의 특히 미적인 효과에 의해 특징지어진다. 두 파트-라인은 0.3 mm 내지 3 mm, 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5 mm의 거리를 갖는다. 그것들이 비대칭 방식으로 밖으로 연장되면, 즉 그것들이 동일한 길이를 갖지 않으면, 그 단부가 종축 방향으로 최대 10 mm, 바람직하게는 최대 5 mm의 서로에 대한 거리를 갖는다.
단면 협폭부는 도면에 도시된 재료 유동 방향에 대해 대칭으로 설계된다. 단면 협폭부를 비대칭 방식으로 설계하는 것도 또한 가능하다. 이는 파트-라인 사이의 거리와 파트-라인의 단부 사이의 거리가 무한히 변할 수 있다는 사실로 이어진다. 물론, 제2 재료 성분(8)을 헤드부(2h)까지 안내하는 것도 또한 가능하다.
도 13 및 도 14에 따른 실시 형태와 유사하게, 도 29a 및 도 29b에 도시된 실시 형태 유형에서, 엄지손가락 받침대를 형성하기 위해, 단면 협폭부의 영역의 주연부에 제3 재료 성분이 사출될 수 있다(미도시). 주연부 사출은 예를 들어 단면 협폭부의 벽 영역(14)에서 그립체(1h) 주위의 부분-암(6h)의 커버링일 수 있다.
도 29a 및 도 29에 따르면, 제1 재료 성분(7) 내에 놓이는 제2 재료 성분(8)이 파선 방식으로 도시된다. 헤드부(2h)는 전적으로 제1 재료 성분(7)으로 구성된다. 목부(3h)는 적어도 부분적으로 제1 재료 성분(7)으로 구성된다.
도 30a에 따른 절단선 E-E를 따른 도 29a의 목부(3h)를 통한 단면도는 도 22에 도시된 단면도와 일치한다. 이러한 이유로, 추가의 세부 사항에 대해 도 22에 관한 설명이 참조된다.
도 30c에 따른 절단선 G-G를 따른 그립부(4h)를 통한 단면은 예컨대 도 24에 도시된 바와 같이 설계된다. 그립부(4h) 내의 단면 협폭부는 이미 도 24의 설명 부분 내에서 설명되었다. 따라서, 추가의 세부 사항에 대해 도 24에 관한 설명이 참조된다.
도 30b는 엄지손가락 받침대의 영역에서 절단선 F-F를 따라 도 29a에 따른 그립체(1h)를 통한 단면도를 도시한다. 제2 재료 성분(8i)이 단면 협폭부의 벽 영역 내로 침투하지 않는 것을 볼 수 있다. 반면에, 제2 재료 성분(8)은 측부에서, 즉 부분-암(6h)을 통해 단면 협폭부 주위로 유동한다.
두 암(6h)을 통한 단면 협폭부 측부의 제2 재료 성분(8)의 부분-스트랜드의 형상은 단면 협폭부 내의 벽 영역(14)이 어떻게 설계되는지에 의존한다.
층이 통합되는 영역에서 표면의 거리 또는 직경은 0.3 mm 내지 5 mm, 바람직하게는 0.5 mm 내지 1.5 mm이다. 이에 의해, 벽 두께가 방법에 직접적으로 관련된다. 보다 큰 질량은 보다 긴 냉각 시간을 필요로 하고, 보다 작은 질량은 보다 짧은 냉각 시간을 필요로 한다. 그러한 협폭부는 나머지 몸체가 어떻게 설계되는지에 따라 사이클 시간에 직접적으로 영향을 미친다. 벽 영역(14)이 제1 냉각 사이클 후 제2 성분이 더 이상 이것 내로 침투할 수 없을 정도로 냉각되었고 고화되었음이 결정적이다.
파트-라인은 그 치수에 관하여 전술된 바와 같이 설계된다.
이 문헌에 도시된 설계 변형은 물론 실시예이다. 이들 설계 변형의 개별 패셔닝 및 요소는 본 발명의 범위 내에서 그리고 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다른 설계 변형과 조합될 수 있다. 도면 설명의 특징은 특히 동일하거나 유사한 방식을 갖는 실시 형태의 개별적으로 도시된 실시 형태를 넘어 서로 조합될 수 있다.
1a 내지 1h: 칫솔의 그립체 2a 내지 2h: 헤드부
3a 내지 3h: 목부 4a 내지 4h: 그립부
5a 내지 5h: 강모 수용 구멍 6c 내지 6h: 부분 암
7: 제1 재료 성분
7': 코어체에 해당하는, 제1 재료 성분의 유동가능한 소울
7": 재킷체에 해당하는, 제1 재료 성분의 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체
8: 제2 재료 성분 9: 제3 재료 성분
10: 사출 포인트 11: 관통구
12: 몰드 분할선 13: 엄지손가락 그립
14: 벽 영역 20: 사출 성형 공구
21: 공구 캐비티 22: 캐비티 벽
23: 핫-러너 채널 24: 제1 폐쇄 니들
25: 제2 폐쇄 니들 26: 외측 재료 공급 채널
27: 내측 재료 공급 채널 28: 실린더형 출구 개구
29: 제1 폐쇄 니들의 관통구 30: 제1 폐쇄 니들의 단부 섹션
31: 제2 폐쇄 니들의 단부 섹션 33: 채널 벽
34: 밀봉 표면 V: 니들의 폐쇄 방향
K: 공구 캐비티의 종축 M: 재료 유동 방향
Ra: 유동 방향 Ri: 유동 방향
Rs: 유동 방향
3a 내지 3h: 목부 4a 내지 4h: 그립부
5a 내지 5h: 강모 수용 구멍 6c 내지 6h: 부분 암
7: 제1 재료 성분
7': 코어체에 해당하는, 제1 재료 성분의 유동가능한 소울
7": 재킷체에 해당하는, 제1 재료 성분의 더 이상 유동가능하지 않은 재킷체
8: 제2 재료 성분 9: 제3 재료 성분
10: 사출 포인트 11: 관통구
12: 몰드 분할선 13: 엄지손가락 그립
14: 벽 영역 20: 사출 성형 공구
21: 공구 캐비티 22: 캐비티 벽
23: 핫-러너 채널 24: 제1 폐쇄 니들
25: 제2 폐쇄 니들 26: 외측 재료 공급 채널
27: 내측 재료 공급 채널 28: 실린더형 출구 개구
29: 제1 폐쇄 니들의 관통구 30: 제1 폐쇄 니들의 단부 섹션
31: 제2 폐쇄 니들의 단부 섹션 33: 채널 벽
34: 밀봉 표면 V: 니들의 폐쇄 방향
K: 공구 캐비티의 종축 M: 재료 유동 방향
Ra: 유동 방향 Ri: 유동 방향
Rs: 유동 방향
Claims (18)
- 특히 칫솔과 같은 몸 관리 용품의 그립체(1a..1g)로서, 그립부(4a..4g), 목부(3a..3g) 및 헤드부(2a..2g)를 포함하고, 열가소성 플라스틱의 제1 및 제2 재료 성분(7, 8)을 포함하는 그립체(1a..1g)에 있어서,
제1 및 제2 재료 성분(7, 8)은 몰드 분할에 의해 형성되는 몰드 분할선(12) 밖에 배치되는 공통 사출 포인트(10)를 갖는 것을 특징으로 하는 그립체. - 제1항에 있어서,
그립체(1d, 1e)는 바람직하게는 연질-탄성인 그리고 예를 들어 열가소성 탄성중합체로 구성되는 제3 재료 성분(9)을 포함하는 것을 특징으로 하는 그립체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
그립부(4a..4g)는 제1 재료 성분(7)의 재킷체와 재킷체에 의해 적어도 부분적으로 포위되는 제2 재료 성분(8)의 코어체를 포함하는 것을 특징으로 하는 그립체. - 제3항에 있어서,
제2 재료 성분(8)은 바람직하게는 헤드부(2b..2f)를 향해 제1 재료 성분(7)의 포위 재킷체 밖으로 탈출하고 표면에 도달하며, 바람직하게는 헤드부(2b..2f)는 완전히 제2 재료 성분(8)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 그립체. - 제3항에 있어서,
그립체(1a, 1g)는 바람직하게는 사출 포인트(10)를 제외하고는 제1 재료 성분(8)의 재킷체에 의해 완전히 둘러싸이는 제2 재료 성분(8)의 코어체를 포함하는 것을 특징으로 하는 그립체. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및 제2 재료 성분(7, 8)의 공통 사출 포인트(10)는 그립체(1a,..1g)의 전면 또는 후면 상에, 바람직하게는 그립부(4a..4g) 내에 그리고 바람직하게는 후면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 그립체. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
그립체(1c..1g)는 그립부(4c..4d) 및/또는 목부(3c..3g) 내에 관통구(11)를 포함하고, 상기 관통구에 의해 그립체(1c..1g)가 2개의 부분-암(6c..6g)으로 분할되며, 각각의 부분-암(6c..6g)은 제1 재료 성분(7)의 재킷체와 재킷체에 의해 포위되는 제2 재료 성분(8)의 코어체를 포함하고, 두 라인형 코어체는 헤드부(2c..2g)를 향해 부분-암(6c..6g)의 합쳐지는 위치에서,
a. 재통합되고, 재킷체에 의해 포위되는 공통 라인형 코어체로서 헤드부(2c..2g)를 향해 더욱 멀리 연장되거나, 또는
b. 재킷체에 의해 포위되는 별개의 파트-라인으로서 헤드부(2c..2g)를 향해 서로 평행하게 더욱 멀리 연장되며,
라인형 코어체 또는 코어체들은 바람직하게는 목부(3a..3g) 또는 헤드부(2a..2g) 내에서 텅-같은 방식으로 밖으로 연장되는 것을 특징으로 하는 그립체. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및/또는 제2 재료 성분(7, 8)은 바람직하게는 폴리프로필렌(PP), 폴리사이클로헥실렌 디메틸렌 테레프탈레이트(PCT-A), 폴리에틸렌(PE) 또는 스티렌 아크릴로니트릴(SAN)과 같은 스티렌 중합체의 경질 성분인 것을 특징으로 하는 그립체. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 및/또는 제2 재료 성분(7, 8)은 바람직하게는 열가소성 탄성중합체의 연질 성분인 것을 특징으로 하는 그립체. - 특히 칫솔과 같은 몸 관리 용품의 긴 그립체(1a..1g)를 열가소성 플라스틱의 적어도 2가지 재료 성분(7, 8)으로 제조하기 위한 방법으로서, 재료 성분(7, 8)을 핫-러너 방법에 의해 사출 성형 공구(20)로 사출 성형하는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
적어도 2가지 플라스틱 성분(7, 8)이 공통 사출 포인트를 통해 사출 성형 공구(20)의 공통 공구 캐비티(21) 내로 다음의 단계, 즉
- 제1 재료 성분(7)을 공구 캐비티(21) 내로 사출 성형하고, 공구 캐비티(21)를 핫-러너 노즐을 통해 제1 재료 성분(7)으로 부분적으로 충전하는 단계;
- 공구 캐비티(21) 내의 사출된 제1 재료 성분(7)을 냉각시키는 단계로서, 적어도 하나의 유동가능한 소울이 제1 재료 성분(7) 내에 보유되는 단계;
- 제2 재료 성분(8)을 동일한 핫-러너 노즐(23)을 통해 사출 성형 공구(20)의 공구 캐비티(21) 내로 사출 성형하고, 또한 바람직하게는 공구 캐비티(21)를 제2 재료 성분(8)으로 완전히 충전하는 단계
에 의해 사출되고,
공구 캐비티(21) 내로 이전에 사출된 제1 재료 성분(7)의 유동가능한 소울은 제2 재료 성분(8)의 사출 성형 중 재료 유동 방향(M)으로 변위되고, 바람직하게는 캐비티 벽(33)에 맞대어지는 그리고 적어도 부분적으로 고화되는 제1 재료 성분(7)은 유입되는 제2 재료 성분(8)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항에 있어서,
공구 캐비티(21)는 종축(K)을 갖는 종방향 캐비티로서 설계되고, 사출 포인트(10)는 공구 캐비티(21)의 몰드 분할선(12) 밖에 놓이며, 사출 포인트(10)는 바람직하게는 제1 및 제2 재료 성분이 공구 캐비티(21)의 종축(K)을 가로질러, 바람직하게는 종축(K)과 니들의 폐쇄 방향(V) 사이의 85° 내지 90°의 각도로 공구 캐비티(21) 내로 사출되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
공구 캐비티(21)의 총 체적에 대한 제1 재료 성분(7)의 사출된 체적의 비율과 공구 캐비티(21)의 충전되지 않은 체적에 대한 제1 재료 성분(7)의 유동가능한 소울(7')의 비율은 후속하여 사출되는 제2 재료 성분(8)이 이것을 둘러싸는 제1 재료 성분(7) 밖으로 재료 유동 방향(M)으로 탈출하고, 이 방식으로 재료 유동 방향(M)으로 전방에 있는 공구 캐비티(21)의 단부 섹션이 제2 재료 성분(8)으로 완전히 그리고 전적으로 충전되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
공구 캐비티(21)의 총 체적에 대한 제1 재료 성분(7)의 사출된 체적의 비율과 공구 캐비티(21)의 충전되지 않은 체적에 대한 제1 재료 성분(7)의 유동가능한 소울(7')의 비율은 2 재료 성분(8)이 제1 재료 성분(7)의 유동가능한 소울(7')을 재료 유동 방향(M)으로 변위시키고, 변위된 소울(7')이 재료 유동 방향(M)으로 공구 캐비티(21)의 전방 단부 섹션을 충전하여, 바람직하게는 사출 포인트(10)를 제외하고는, 제2 재료 성분(8)이 제1 재료 성분(7)에 의해 완전히 둘러싸이도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
a. 공구 캐비티(21)의 총 체적 빼기 사출된 제1 재료 성분(7)의 총 체적이 제2 재료 성분(8)에 의해 변위되는 유동가능한 소울(7')보다 작거나, 또는
b. 공구 캐비티(21)의 총 체적 빼기 사출된 제1 재료 성분(7)의 총 체적이 제2 재료 성분(8)에 의해 변위되는 유동가능한 소울(7') 이상인 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
공구 캐비티(21)는 재료 유동 방향(M)으로 일시적으로 적어도 2개의 부분-채널(6f, 6g)로 분할되고, 상기 부분-채널은 다시 재통합되며, 제2 재료 성분(8)의 사출시, 제1 재료 성분(7)의 유동가능한 소울(7')은 재료 유동 방향(M)으로 공구 캐비티(21)의 전방 단부 섹션 내로 변위되고, 제2 재료 성분(8)은 두 파트-라인의 형성 중 부분-채널(6f, 6g)을 통해 변위된 소울(7')을 따르며,
a. 두 파트-라인은 두 부분-채널(6f, 6g)의 통합에 후속하여 재통합되고, 재킷체에 의해 포위되는 공통 라인형 코어체로서 헤드부(2c..2g)를 향해 더욱 멀리 연장되거나, 또는
b. 두 파트-라인은 두 부분-채널(6f, 6g)의 통합에 후속하여 텅-같은 방식으로 밖으로 연장되는 2개의 단부-섹션의 형성 중에 분리되어 그리고 서로 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 재료 성분(7)은 표면이 사출 포인트(10)에서 제1 재료 성분(7)으로부터 형성되도록 제2 재료 성분(8)의 사출에 후속하여 다시 사출되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 사출 성형 공구(20)로서, 사출 성형 공구(20)는 공구 캐비티(21) 내로 밖으로 연장되는 그리고 니들 폐쇄 노즐로서 설계되는 핫-러너 노즐(23)을 포함하는 핫-러너 공구이고, 핫-러너 노즐(23)은 중공 니들(24)로서 설계되는 제1 폐쇄 니들과 중공 니들(24) 내로 삽입될 수 있는 제2 폐쇄 니들(25)을 포함하며, 핫-러너 노즐(23) 내의 제1 폐쇄 니들(24)은 외측에 놓인 채널 벽(33)과 함께 외측 재료 공급 채널(26)을 형성하고 그 축방향 관통구(29)와 함께 내측 재료 공급 채널(27)을 형성하는 사출 성형 공구(20)에 있어서,
핫-러너 노즐(23)은 실런더형 출구 개구(28)를 포함하고, 제1 폐쇄 니들(24)은 확고한 끼워맞춤으로 실린더형 출구 개구(28) 내로 삽입되어 폐쇄 방향(V)에 평행하게 연장되는 실린더형 밀봉 표면의 형성 중에 공구 캐비티(21)에 대해 외측 재료 공급 채널(26)을 밀봉시킬 수 있도록 설계되는 실린더형 단부 섹션(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구. - 제17항에 있어서,
제2 폐쇄 니들(25)은 실린더형 단부 섹션(31)을 포함하고, 제1 폐쇄 니들(24)의 관통구(29)는 그 단부 섹션(30)에서 실린더형이며, 따라서 제2 폐쇄 니들(25)이 확고한 끼워맞춤으로 제1 폐쇄 니들(24)의 실린더형 단부 섹션(30)에서 관통구(29) 내로 삽입되어, 폐쇄 방향(V)에 평행하게 연장되는 실린더형 밀봉 표면의 형성 중에 공구 캐비티(21)에 대해 내측 재료 공급 채널(27)을 밀봉시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 사출 성형 공구.
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