KR100547665B1 - 교차된 형상의 형조각부를 포함한 바닥부를 갖는 열가소성 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예비 성형체를 중공 성형하여 얻어지는 열가소성 용기에 관한 것이다. 바닥부(3)는 그 중앙에 다수의 가지가 교차된 형상의 형조각부를 구비하며, 이 다수의 가지가 교차된 형상의 형조각부에는 반경 방향 가지(8)가 뻗어나가는 중앙 컵(6)이 제공된다. 상기 바닥부(3)는 꽃잎 모양을 가지며, 주연부 근처에 위치하는 돌출부에 의해 형성되는 다리(10)가 적어도 세 개 이상 구비된다. 상호간에 반경 방향으로 정렬되는 가지와 동일한 수의 다리가 존재한다. 각각의 다리는, 각각의 가지와 반경 방향으로 분리되어 있는 응력 흡수용 노치를 포함한다.

Description

교차된 형상의 형조각부를 포함한 바닥부를 갖는 열가소성 용기{THERMOPLASTIC CONTAINER WHEREOF THE BASE COMPRISES A CROSS-SHAPED IMPRESSION}

본 발명은 예비 성형체를 중공 성형(blow molding) 또는 신장 중공 성형(stretch blow molding)하여 얻어지는 용기, 특히 병에 관한 것이다. 이 용기는 측벽과 이 측벽에 연결된 바닥부를 포함하며, 상기 바닥부는 그 중앙에 바닥벽의 외측면 안으로 다수의 가지가 교차된 형상으로 조각되어 있는 형조각부(型彫刻部, impression)를 포함한다. 이 교차된 형상의 형조각부에는 대체로 원형 형상을 갖는 중앙 컵이 구비되며, 이 중앙 컵 주위로는 일정한 간격을 갖으며 반경 방향으로 연장되는 가지가 뻗어 있다.

이렇게 형성된 용기, 특히 병은 고온의 액체(즉, 최대 약 94℃ 온도의 액체)로 채워질 수 있다. 이렇게 디자인된 용기의 바닥부의 중앙 부분의 재료는 무정형 상태에 있기 때문에 고온 액체와의 접촉에 대하여 낮은 기계적 강도를 가지는데, 다수의 가지가 교차된 형상의 형조각부에 의하여 기계적으로 강화되어 열에 의해 변형되지 않을 것이다.

그러나 이러한 용기는 담고 있는 액체를 살균하는 공정(예를 들면, 70℃의 온도에서 20분 동안의 열처리)을 견딜 수 없다. 살균하는 동안, 액체는 온도의 작 용에 의해 상당한 정도의 부피 변화를 겪으며, 용기 바닥부의 고온의 재료는 증가된 응력에 의해 변형된다.

용기에 담겨 있는 살균될 액체가 가압 용융된 기체를 포함하는 경우(탄산 액체), 예를 들면 맥주에 있어서는 상기와 동일한 문제점이 더욱 문제된다. 용기 바닥부의 재료는 고온 액체의 부피 증가로 인한 응력의 증가를 견뎌야 할 뿐만 아니라, 고온 기체의 상당한 압력 증가를 견뎌야 한다. 앞에서 언급한 용기들은 바닥부의 상당한 변형 없이는 이러한 응력에 견딜 수 없다.

따라서 본 발명의 목적은 이러한 단점을 극복하여 용기 바닥부의 향상된 디자인을 통해 상기 용기가 바닥부의 변형 없이 살균 공정을 견딜 수 있도록 하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명에 따른 상술한 바와 같은 열가소성 용기, 특히 병은, 그 바닥부가 꽃잎 형태이고 상기 바닥벽은 대체로 외측 방향으로 볼록한 형태이고, 적어도 세 개의 다리가 상기 바닥부의 주연부를 향하여 위치하고, 상기 다리는 상기 바닥부의 볼록한 벽 부분에 의하여 서로 분리되는 각 방향으로 균일한 간격을 갖는 돌출부들에 의해 형성되며,

상기 다리의 수와 교차된 형상의 형조각부의 가지의 수가 동일하며,

상기 교차된 형상의 형조각부의 가지는 다리와 상응하여 반경 방향으로 상기 다리에 정렬하여 배치되며,

상기 각각의 다리는 그 지주 부분에 응력 흡수용 노치를 구비하며,

상기 각각의 다리에 있어 응력 흡수용 노치는 상기 교차된 형상의 형조각부의 가지의 대응하는 단부와 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.

병과 같은 용기에 있어서 꽃잎 모양의 바닥부를 구비하는 것은 오래 전에 알려져 있으며, 이러한 형태의 바닥부는 가스를 함유한 액체(구체적으로는 탄산 액체)를 담는 용기 분야에서 널리 이용된다. '꽃잎 모양'의 다리를 분리하는 반경 방향 컵은 충진시의 압력에 따른 힘을 견뎌 다리의 지주 면들이 동일 평면상에서 용기 축에 대체로 수직하게 유지되도록 할 수 있다.

본 발명에 따른 용기에 있어서는, 용기 내부의 압력을 올바르게 견딜 수 있는 꽃잎 모양의 바닥부의 능력으로 인해, 용기는 변형 없이 살균 공정시 가열된 액체의 부피 증가로 인한 압력 상승에 대해 견딜 수 있게 된다.

본 발명에 따른 용기는 다음과 같은 실용적인 양호한 효과를 갖는다.

- 한편으로는, 꽃잎 모양의 바닥부는 변형 없이 고온 액체의 부피 증가를 견딜 수 있다.

- 다른 한편으로는, 다수의 가지가 별 모양으로 형성된 형상의 형조각부가 구비된 바닥부는, 상기 꽃잎 모양 부분의 다리의 평탄함을 해하지 않고 변형되며, 살균된 액체의 냉각에 따른 부피 감소에 대응하여 내측으로 변형된다. 제어된 변형을 갖는 바닥 중앙부(대체로는 무정형의 재료 영역)의 이러한 능력은 동시에 일어나는 용기 몸체의 벽에서의 변형을 감소시킨다. 이러한 목적으로 상기 용기의 벽은 병치된 패널들의 형태로 만들어진다. 이에 따라, 상기 몸체 벽 상에 제공되는 상기 패널들이 보다 작은 면적으로 만들어질 수 있어서, 전체적인 용기 디자인이 훨씬 자유롭게 된다.

또한 이하에서 설명되는 이점은 용기가 탄산 성분을 함유하지 않은(가스를 함유하지 않은) 살균된 액체를 담는 경우에도 여전히 유효하다.

또한, 이러한 이점들은 가압 용융된 가스를 함유한 살균된 액체(예컨대 맥주)로 채워짐으로써 추가적으로 살균시 가열된 가스의 상승된 압력을 받게 되는 용기에 있어서도 더욱 유효하다.

또한 본 발명에 따른 용기는 살균 효과로 인한 손상을 받지 않기 때문에, 아무런 손상 없이 고온 충진 공정(최대 약 94℃에 상당하는 고온 액체의 충진 공정)을 견뎌낼 수 있다.

나아가, 꽃잎 모양의 패턴과 다수의 가지가 교차된 형상의 형조각부를 형성하기 위한 바닥부의 유효한 작은 공간을 고려하여, 상기 교차된 형상의 형조각부의 가지가 상기 다리와 대응하여 반경 방향으로 정렬하도록 디자인함으로써 상기 두 개의 패턴을 기하학적으로 결합시킨다.

마지막으로, 각각의 다리에 있어서는 상술한 바와 같이 응력 흡수용 노치가 형성되어 있기 때문에, 최종적인 어떠한 변형도 이 노치에 위치하게 된다. 또한 이러한 노치는 용기가 지지대에 놓이도록 하는 다리상의 두 개의 돌출부들 또는 패드들 사이에 위치하기 때문에, 지지 점들의 수는 두 배가 되어, 용기가 더욱 안정성을 갖도록 하는 데 기여한다.

일 실시예에 따르면, 상기 바닥부의 중앙 부분에 대해서는 보다 우수한 강성을 갖게 하면서 이와 동시에 본 발명의 목적을 달성하기에 필요한 바람직한 변형성을 갖도록 하는데, 이 경우에 있어 상기 대체로 원형 형상을 갖는 중앙 컵의 깊이는 상기 교차된 형상의 형조각부의 가지의 깊이보다 훨씬 깊은 것이 바람직하다.

바람직하게는, 두 개의 인접한 다리를 분리하는 상기 바닥부의 볼록한 벽 부분들이 상기 교차된 형상의 형조각부의 대응하는 인접한 가지들 사이에서 거의 상기 중앙 컵의 가장자리까지 연장되는 것이 바람직하다. 그러나, 중앙이 약해지는 것을 방지하기 위해서, 두 개의 인접한 다리를 분리하는 상술한 바닥부의 볼록한 벽 부분은 중앙 컵과 연통되지 않는 것이 바람직하며 또한 중앙 쪽으로 향해 있는 그 단부는 림(rim)에 의해 상기 중앙 컵과 분리된 상태로 있는 것이 바람직하다. 상기 림은 중앙 컵의 주연부를 강화하는 데 기여한다.

본 발명에 따른 디자인을 행하는 데 있어서, 질적으로 바람직한 용기 바닥부를 얻기 위해서는 소정의 절충안이 수반된다. 즉, 꽃잎 모양의 바닥부는 원칙적으로 임의의 보다 많은 수의 다리를 구비할 수 있다. 마찬가지로, 다수의 가지가 교차된 형상의 중공 형조각부는 원칙적으로 임의의 보다 많은 수의 가지를 구비할 수 있다. 그러나 상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 교차된 형상의 형조각부의 가지는 소정의 반경 방향 스팬(span)을 구비함으로써 그 가지가 상기 다리를 구성하는 꽃잎 모양부의 시작부까지 도달하도록 하며 상기 교차된 형상의 형조각부의 가지는 또한 상당한 폭을 갖기 때문에, 본 발명에 따른 용기에 있어서 이것은 상기 교차된 형상의 형조각부에서 상당수의 다리와 가지를 제공할 수 없음을 의미한다. 실제로 이 수는 3(용기가 안정되게 세워지게 하기 위해 필요한 최소한의 수)보다 커야 하지만, 5를 넘은 것은 불가능해 보이며, 실제로는 4가 최적이다.

또한 주목할 것은 바닥부의 두께가 과도할 필요는 없다는 점이며, 시험에 따르면 두꺼운 바닥부는 보통의 결과를 가져옴을 확인하였다.

이러한 목적으로, 본 발명에 따른 용기 바닥부의 두께는 고온 충진용만으로 의도된 용기에 제공되는 다수의 가지가 교차된 형상의 유일한 형조각부를 구비한 바닥부의 두께보다 뚜렷하게 작음을 강조할 것이다. 본 발명에 따르면, 사용되는 재료의 양에 있어서, 용기의 형태에 따라 바닥부 자체에 대해서는 20~30%의 감소를, 용기 전체에 대해서는 3~10%의 뚜렷한 감소를 가져온다. 이에 따라 비용이 상당히 절감되고, 고온 충진용으로 적당한 용기만에 대한 적용에 있어서도 본 발명에 따른 디자인이 바람직하다.

본 발명은 단지 예시적으로 이하에서 제시되어 있는 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이다. 이하의 설명에서는 첨부된 도면을 참조한다.

도 1은 본 발명에 따른 용기 바닥부의 저면도.

도 2a와 도 3a는 각각 도 1의 IIA-IIA와 IIIA-IIIA의 직경 방향에서의 단면도.

도 2b와 도 3b는 각각 도 1의 용기 바닥부의 IIB와 IIIB의 화살표 방향에서의 측면도.

도 4는 도 1 내지 도 3의 용기 바닥부의 3/4 저면도.

도 5는 용기 몸체가 제거된 것으로 가정하여 도시된 도 1 내지 도 4의 용기 바닥부의 3/4 평면도.

이하의 설명은, 본 발명에 따른 디자인의 바람직한 실시예에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 액체를 담기 위한 용기에 대한 바닥부의 디자인에 관한 것이다. 이러한 디자인은 플라스크 또는 캔 등과 같은 다른 형태의 용기에도 용이하게 관련될 수 있다.

본 발명은 성형 공정에 의해 미리 얻어진 예비 성형체를 중공 성형 또는 신장 중공 성형하여 얻어지는 열가소성 재료로 이루어진 용기 예를 들면 PET와 관련된다.

도 2b 및 도 3b에서 그 전체가 도면 부호 1로서 표시되어 있는 병은(도 2b 및 도 3b에서는 병의 아래 부분만이 도시됨), 측벽(2)과 이 측벽에 연결된 바닥부(3)를 포함한다.

상기 바닥부(3)는 그 중앙에 바닥벽(5)의 외측면 안으로 다수의 가지가 교차된 형상으로 조각되어 있는 형조각부(4)를 포함한다. 이 교차된 형상의 형조각부(4)에는 대체로 원형 형상을 갖는 중앙 컵(6)[이것은 병 안으로 돌출된 대체로 둥근 형태의 평탄부(7)를 형성함]이 구비되며, 상기 중앙 컵의 중앙에는 예비 성형체의 사출 지점의 사이트에 대응하는 재료의 노브(knob) 또는 럼프(lump)(9)가 공지된 방법으로 존재한다. 이 중앙 컵(6) 주위로는 일정한 간격을 갖으며 반경 방향으로 연장되는 가지(8)가 뻗어 있다.

도시된 실시예에서, 후술하는 이유에 의해 상기 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지(8)의 수는 4이고, 90°간격으로 떨어져 있다.

상기 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지(8)는 현저히 부조된 형태의 상당한 크기의 면적부를 갖는다. 예를 들면 가지(8)는 이에 대해 사각형의 형태를 부여하는 평행 가장자리들을 구비하거나 또는 예시된 바와 같이 주연부를 향하여 약간 발산하는 가장자리를 구비함으로써 사다리꼴 형태를 가질 수 있다. 이들의 길이는 대체로 평균 폭의 두 배이며, 그 평균 깊이는 대체로 평균 폭의 반이다.

상기 교차된 형상의 형조각부(4)는 열가소성 수지가 무정형의 상태로 남아 있는 바닥벽(5)의 중앙 영역에 형성된다.

또한, 바닥부(3)는 "꽃잎 모양"을 가지며 바닥벽(5)은 대체로 외측 방향으로 볼록한 형태이다. 바깥으로 돌출되어 상기 바닥부의 주연부를 향하여 위치되는 돌출부(10)가 바닥벽(5)에 형성된다. 보다 정확하게는, 돌출부(10)의 대부분의 돌출된 부분(11)은 바닥부의 주연부 근처에 놓이는 반면에 상기 돌출부들은 바닥부의 중앙 쪽으로 완만히 경사져 있다. 상기 돌출부(10)는 균일한 각으로 떨어져 있으며 볼록한 바닥벽 부분에 의해 서로 분리되어 있는데, 이 바닥벽 부분은 반경 방향으로 연장되어 두 개의 인접한 돌출부들을 분리하는 밸리(12)를 구성한다.

상기 돌출부(10)는 다리(feet)를 구성하며, 대부분의 돌출된 부분(11)은 용기가 지지대 위에 놓일 수 있는 지주 영역이다.

예시된 바와 같이, 상기 돌출부 또는 다리(10)와 중앙 형조각부(4)에 의해 형성된 교차된 형상의 가지(8)들의 수는 동일한데, 그 이유는 도 1에 구체적으로 명확히 도시되어 있는 바와 같이 상기 교차된 형상의 형조각부의 가지(8)들은 적어도 각각의 단부 쪽에서 적어도 가장 적게 돌출된 부분의 다리(10)와 맞물리기 때문이다. 다시 말하면, 상기 다리(10)와 가지(8)는 그 수가 동일할 뿐만 아니라 상호간에 반경 방향으로 정렬되어 있다.

실제에 있어 이러한 디자인은 용기가 지지대 위에 안정되게 놓여질 수 있도록 적어도 세 개의 다리를 가질 필요성과, 상당한 정도의 부조부(relief)와 폭 측면에서의 상당한 정도의 면적부를 갖는 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지(8)들을 가질 필요성에 의해 좌우된다.

결과적으로, 다리의 수와 그에 따른 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지(8)의 수는 3보다 작을 수 없으나, 실제에 있어서는 제조시 중공 성형에 의해 올바른 형태를 얻는 데 관련된 요건 때문에 너무 클 수도 없다.

실제에 있어서는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 표준 치수의 병에 대해서는 4가 적당한 것으로 보인다.

바닥부(3)가 사용시 양호한 강성을 갖는 동시에 고온 액체에 의한 변형에 대해 저항력을 갖게 하기 위해서는, 적당한 보강 부재를 제공하는 것이 바람직하다.

따라서, 2개의 인접한 다리를 분리하는 볼록한 벽 부분들 또는 밸리(12)들이, 중앙 교차형 형조각부의 2개의 연속하는 가지(8)들 사이에서, 중앙 컵과 연통되지는 않으면서 상기 중앙 컵(6)의 가장자리까지 연장되는 것이 바람직하며, 이때 상기 밸리(12)의 반경 방향 내부 단부와 중앙 컵(6) 사이에는 보강 부재의 역할을 하는 림(15)이 형성된다.

또한, 다리(10)의 최대로 돌출된 부분(11)은 매끄럽지 않으며, 오목한 부분이 외측으로 향해 있는 함몰부 또는 노치(13)를 구비한다. 따라서 다리(10)가 응력을 받으면, 이러한 응력에 의해 발생되는 어떠한 변형도 응력 흡수용 노치로 알려져 있는 이 노치(13) 상에 위치하게 된다.

부수적인 결과로서, 상기 응력 흡수용 노치(13)는 이 노치의 각각의 측면에 놓이는 두 개의 지주 영역(11a, 11b)들을 구획한다. 이는 지주 영역의 수가 두 배가 되게 하여, 다리의 수에 대응하는(고려되는 실시예에서의) 4가 아닌 8이 된다. 이에 따라 용기는 지지대 상에서 보다 안정감 있게 놓이게 된다.

또한, 각각의 다리(10)에 대한 이러한 디자인은, 중앙의 교차된 형상의 형조각부(4)의 각각의 가지(8)의 반경 방향 외측 단부와, 상기 가지와 연속적으로 놓이는 다리(10)의 응력 흡수용 노치(13) 사이에서 횡단 스트립(14)이 나타내지도록 한다. 이 횡단 스트립(14)은, 한편으로는 다리(10)에서 두 개의 반경 방향으로 연장되는 측단부를 보강함으로써 다리(10)의 완만하게 경사진 부분을 더욱 강화시키는 역할을 하며, 다른 한편으로는 바닥부의 중앙 부분이 액체가 냉각됨에 따라 내측으로 흡입될 때 교차된 형상의 형조각부(4)에 의해 강화된 상기 바닥부의 중앙 부분을 위한 마디 역할을 한다. 액체가 냉각됨에 따라 제어된 방법으로 내측으로 이동하는 병의 이러한 능력은, 상기 병 몸체 벽의 패널에 보다 작은 응력을 가져오며 이에 따라 상기 패널의 면적은 감소될 수 있다.

이렇게 형성된 병은 바닥부에서의 상당한 변형 없이 액체 내용물에 대한 살균 공정을 견딜 수 있으며, 상기 액체 내용물은 탄산 성분이 없는 액체(예컨대 과 일 주스), 용융 기체를 포함한 액체 또는 탄산 액체(예컨대 맥주)일 수 있다. 이러한 병은 고온 충진 공정을 더욱 잘 견딜 수 있다.

중요한 점은, 종래 용기에 비해 본 발명에 따른 용기의 바닥부를 구성하는 재료는 상대적으로 두께가 얇다는 점이다(예컨대, 두께가 20 ~ 30% 정도 감소함). 이러한 관점에서, 동일한 형태의 병이라면, 본 발명에 따른 병이 상당한 두께의 바닥부를 갖는 종래의 병보다 고온 유체를 충진하기에 유리하다.

Claims (6)

1. 예비 성형체를 중공 성형 또는 신장 중공 성형하여 얻어지는 용기로서,

   측벽(2)과 이 측벽에 연결된 바닥부(3)를 포함하고, 상기 바닥부(3)는 그 중앙에 바닥벽(5)의 외측면 안으로 다수의 가지가 교차된 형상으로 조각되어 있는 형조각부(4)를 포함하고, 상기 교차된 형상의 형조각부(4)에는 원형 형상을 갖는 중앙 컵(6)이 구비되며 이 중앙 컵 주위로는 일정한 간격을 갖으며 반경 방향으로 연장되는 가지(8)가 뻗어 있는 용기에 있어서,

   상기 바닥부(3)는 꽃잎 모양이고, 상기 바닥벽(5)은 외측 방향으로 볼록한 형태이고, 다수의 다리(10)가 상기 바닥부의 주연부를 향하여 위치하고, 상기 다리는 상기 바닥부의 볼록한 벽 부분(12)에 의하여 서로 분리되는 각도 방향으로 균일한 간격을 갖는 돌출부들에 의해 형성되며,

   상기 다리(10)의 수와 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지(8)의 수가 동일하며,

   상기 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지(8)는 다리(10)와 상응하여 반경 방향으로 상기 다리에 정렬하여 배치되며,

   상기 다리(10) 각각은 그 지주 부분(11)에 응력 흡수용 노치(13)를 구비하며,

   상기 다리 각각에 있어 응력 흡수용 노치(13)는 상기 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지의 대응하는 단부와 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 용기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 원형 형상을 갖는 중앙 컵(6)의 깊이가 상기 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지(8)의 깊이보다 깊은 것을 특징으로 하는 용기.
3. 제2항에 있어서,

   두 개의 인접한 다리(10)를 분리하는 상기 바닥부의 볼록한 벽(5)의 부분(12)들이, 상기 교차된 형상의 형조각부(4)의 대응하는 인접한 가지(8)들 사이에서 상기 중앙 컵(6)의 가장자리까지 연장되는 것을 특징으로 하는 용기.
4. 제3항에 있어서,

   상기 두 개의 인접한 다리(10)를 분리하는 상기 바닥부의 볼록한 벽(5)의 부분(12)들은 상기 중앙 컵(6)과 연통되지는 않으며, 반경 방향 중심부 쪽으로 위치하는 상기 부분들의 단부가 림(15)에 의해 상기 중앙 컵(6)과 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 용기.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 다리(10) 각각에 있어, 상기 교차된 형상의 형조각부(4)의 가지(8)의 반경 방향 외측 단부와 상기 응력 흡수용 노치(13)가 횡단 스트립(14)에 의해 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 용기.
6. 제1항에 있어서,

   상기 바닥부(3)는 네 개의 다리(10)를 구비하며, 상기 교차된 형상의 형조각부(4)는 네 개의 가지(8)를 구비한 십자형의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 용기.

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