KR100704254B1 - 합성 수지제 박벽 보틀형 용기 - Google Patents

합성 수지제 박벽 보틀형 용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내용물을 충전하거나 배출하기 위한 입구부(11)와, 입구부(11)로부터 연장되는 본체부(12, 22, 32) 및 자립식(self-supporting manner)으로 그 위에 본체부(12, 22, 32)를 위치시키도록 하기 위해 상기 본체부(12, 22, 32)의 저부(13, 23, 33)에 형성된 하단부(H10, H20, H30)를 포함하는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기(10, 20, 30)를 제공한다. 하단부(H10, H20, H30)는 용기(10)의 내측으로 향해서 오목한 곡면(R11, R21, R31)으로 형성된 측벽(14, 24, 34)을 구비하고 있다. 따라서 수지의 사용량을 더욱 감소시키더라도, 용기(10, 20, 30)는 그 중심 축선(A) 방향으로 가해진 부하(load) 하에서 하단부(H10, H20, H30)에서 기울어짐 또는 좌굴을 발생시키지 않고 안정적으로 자립할 수 있게 된다.
내용물, 충전, 배출, 자립, 사용량, 축선 방향, 부하, 좌굴.

Description

합성 수지제 박벽 보틀형 용기{SYNTHETIC RESIN THIN-WALLED BOTTLE CONTAINER}
본 발명은 내용물을 충전하거나 배출하기 위한 입구부와, 이 입구부로부터 연장되는 본체부, 및 자립식(self-supporting manner)으로 상기 본체부를 안정시키기 위해 상기 본체부의 저부에 형성된 하단부(heel portion)를 포함하는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기에 관한 것이다.
합성 수지제 박벽 보틀형 용기는 보통의 보틀형 용기에 비해서 더 얇으며, 따라서 용기를 경량화하고 폐기물의 용량을 감소시킬 수 있다. 따라서 이와 같은 종류의 합성 수지제 박벽 보틀형 용기는 주방용이나 욕실용 등의 세제의 재충전 용기로 사용된다.
한편 합성 수지제 박벽 보틀형 용기는 이들이 서 있는 상태로 가끔 사용되기 때문에, 용기의 본체부의 저면 근처에 고리 모양의 하단부가 형성되어 있어서 용기 자체가 선반 또는 테이블과 같은 지지면(supporting surface) 상에 자립(自立)할 수 있도록 하고 있다. 또한 하단부는 용기의 외측으로 향해서 볼록한 곡면부를 가진 측벽과, 이 측벽에 대해서 연속적인 평평한 고리 모양의 저면(bottom face) 영역, 및 상기 저면 영역에 대해서 연속적이고 용기 중심 축선(axis) 근처로 향해서 내부로 오목한 상향(bottom-up) 영역을 포함하고 있다.
이와 같은 종류의 박벽 보틀형 용기는 폴리프로필렌(PP)과 같은 열가소성 합성 수지를 연신 블로(blow) 성형하므로, 성형된 제품(보틀형 용기)이 불균일한 벽 두께를 가지게 되고, 따라서 소위 "두께 편차(thickness deviation)"의 발생을 완전하게 제거할 수 없었다. 따라서 종래의 박벽 보틀형 용기에서 환경 문제를 고려하여 수지의 양을 더 감소시키게 되면, 내용물이 충전된 상태의 보틀형 용기는 용기의 중심 축선 방향으로 가해진 부하(load)에 의해서 두께 편차가 발생한 곳의 하단부의 박벽 영역에서 기울어짐 및/또는 좌굴(buckling)이 발생할 수도 있었다.
따라서 본 발명에서 달성하고자 하는 목적은, 수지의 사용량을 감소시키면서도, 내용물이 충전되었을 때, 용기의 중심 축선 방향으로 가해진 부하(load) 하에서 기울어짐 및/또는 좌굴(buckling)을 발생시키지 않고 자립(self-support)할 수 있는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 내용물을 충전하거나 배출하기 위한 입구부와, 이 입구부로부터 연장되는 본체부, 및 자립식(self-supporting manner)으로 그 위에 상기 본체부를 위치시키도록 하기 위해 본체부의 저부에 형성된 하단부를 포함하는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기로서, 하단부는 용기의 내측으로 향해서 오목한 곡면을 갖는 측벽을 포함하는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기를 제공한다.
본 발명에 따르면, 합성 수지제 박벽 보틀형 용기의 하단부는 소위 "역 R(reverse R)" 방식으로 불리는 용기의 내측으로 향해 오목한 곡면으로 형성된 측벽을 포함하고 있다. 이와 같은 역 R 방식으로 구성된 측벽은 용기가 중심 축선 방향으로 부하(load)가 가해지고 있을 때에도 복원력이 커지게 된다. 따라서 내용물이 충전된 경우라고 하더라도, 수지의 사용량을 감소시키면서 중심 축선 방향으로 가해지는 부하(load) 하에서 기울어짐 또는 좌굴을 발생시키지 않고 보다 안정적으로 자립할 수 있는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기를 제공할 수 있게 된다.
하단부는 측벽에 대해서 연속적인 곡면으로 형성되고 보틀형 용기의 외측으로 향해서 볼록한 저면(bottom face) 영역과, 보틀(bottle) 중심 축선(axis) 근처로 향해서 내부로 오목한 상향 영역, 및 저면 영역과 상향 영역을 서로 연속적으로 접속하기 위한 상승 영역을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우에 보틀형 용기의 박벽 특성에 의해서 용기가 내용물로 충전되면 상기 저면 영역과 상승 영역은 보틀형 용기의 하면(underside)으로 향해서 볼록해진다. 그러나 이와 같은 용기가 지지면(supporting surface) 상에 위치하게 되면, 이들 볼록한 영역은 상기 지지면과 밀접하게 접촉하는 평면을 형성하게 된다. 따라서 보틀형 용기를 자립식으로 할 때의 안정성을 보다 개선시킬 수 있게 된다.
도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 각각 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보틀형 용기를 나타내는 측면도 및 저면도.
도 2는 제 1 실시예의 용기의 저부(bottom part)를 측면에서 본 확대도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 주요부를 나타내는 확대도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 있어서 주요부를 나타내는 확대도.
도 5는 각각 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 박벽 보틀형 용기와 비교예의 박벽 보틀형 용기의 좌굴 강도를 시험하는 시험 방법을 나타내는 개념도.
도 6은 각각 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 박벽 보틀형 용기와 비교예의 박벽 보틀형 용기의 좌굴 강도에 대한 시험 결과를 나타내는 그래프.
도 7은 비교예의 박벽 보틀형 용기에서의 주요부를 나타내는 확대도.
본 발명의 몇 가지 바람직한 실시예에 대해서 첨부하는 도면을 참고로 하여 이하에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1의 (a) 및 도 1의 (b)는 각각 본 발명의 제 1 실시예에 따른 보틀형 용기(10)를 나타내는 측면도 및 저면도이다.
보틀형 용기(10)는 박벽형으로서, 용량이 560 cc이고, 6 g의 PP(폴리프로필렌) 수지를 연신 블로 성형하여 얻었으며, 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 내용물을 충전하거나 배출하기 위한 입구부(11)와, 용기(10)의 중심 축선(A)을 따라 입구부(11)로부터 연장되는 본체부(12), 및 본체부(12)의 저부(13)에 형성되어 용기(10)가 지지면 상에서 자립할 수 있도록 하는 하단부(H10)를 포함하고 있다.
보다 구체적으로는, 예를 들어 입구부(11)는 나사식 캡(도시하지 않음)을 탈 착할 수 있는 구조를 가지고 있다. 이 경우에 입구부(11)에 부착될 수 있는 캡으로는 나사식 캡으로만 제한되지 않으며, 힌지식(hinge-type) 캡이나 탈착할 수 없는 밀봉식(virgin) 캡 등 기존의 것을 대신 사용할 수도 있다. 또한 본체부(12)는 입구부(11)에 인접한 본체부의 어깨부(shoulder portion)에 다이아몬드 컷(마름모) 형상의 보강부(12a)와 사용자의 그립력을 높이기 위한 그립 홈(12b)을 구비한 측벽을 가지고 있다.
도 2는 보틀형 용기(10)의 저부(13)를 확대하여 나타낸 확대도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 하단부(H10)는, 보틀 축선(A) 주위에 고리 모양으로, 보틀형 용기(10)의 내측으로 향해서 오목한 곡면이 형성된 측벽(14)과, 측벽(14)에 대해서 연속적인 곡면으로 형성되고 보틀형 용기(10)의 외측으로 향해서 볼록한 저면 영역(15)과, 파단선으로 표시되고 중심 축선(A) 근처로 향해서 내부로 오목한 상향 영역(16), 및 저면 영역(15)과 상향 영역(16)을 서로 연속적으로 접속하기 위한 상승 영역(17)을 포함하고 있다.
예를 들어 하단부(H10)의 측벽(14)은 곡률 반경(R11)을 갖는 곡면으로 구성되고, 곡률 반경(R10)을 갖는 곡면을 통해서 본체부(12)의 측벽에 접속된다. 저면 영역(15)은 곡률 반경(R12)을 가지고 측벽(14)에 대해서 연속적인 곡면으로 구성되어 있다. 또한 상향 영역(16)은 곡률 반경(R13)을 갖는 곡면으로 구성되고, 중심 축선(A) 주위에 고리 모양의 홈(16a)을 구비하며, 고리 모양의 홈은 프리폼의 연신에 의한 축선 방향의 편차를 방지하도록 프리폼(preform)의 한쪽 단부를 유지함으로써 형성된다. 저면 영역(15)과 상향 영역(16)은 더 큰 곡률 반경을 가진, 즉 곡률 반경(R14)을 갖는 곡면으로 구성되고 저면 영역(15)의 접선을 따라서 부드럽게 연속되는 상승 영역(17)을 통해서 서로 접속되어 있다.
상술한 바와 같이, 폴리프로필렌(PP)과 같은 열가소성 수지를 연신 블로 성형하여 이상과 같은 보틀형 용기를 성형하기 때문에, 하단부와 같은 각진 면(angled face)을 구성하는 상술한 부분들에서의 두께 편차를 완전히 제거하는 것은 사실상 불가능하다. 따라서 박벽 보틀형 용기의 수지의 사용량을 감소시키고, 이와 같은 내부를 내용물로 충전하여 용기를 자립시키면, 두께 편차가 발생한 하단부의 박벽 영역에서 기울어짐 및/또는 좌굴(buckling)이 발생하기 쉬운 경향이 있었다.
그러나 본 실시예에 따른 박벽 보틀형 용기(10)의 하단부(H10)는 용기(10)의 내측으로 향해서 오목한(소위 "역 R" 방식의) 곡면으로 형성된 측벽(14)을 포함하고 있기 때문에, 이와 같은 역 R 방식으로 구성된 측벽(14)은, 예를 들어 용기(10)의 측면에 횡방향의 부하(load)가 가해지더라도 복원력이 증가하게 된다. 따라서 본 실시예에 따르면, 수지의 사용량을 감소시킬 수 있으면서 내용물이 충전된 경우에도 기울어짐이나 좌굴을 초래하지 않고 보다 안정적으로 자립할 수 있는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기를 제공할 수 있게 된다.
본 실시예에 따르면, 특히 하단부(H10)가 측벽(14)에 대해서 연속적인 곡면 으로 형성되고 보틀형 용기(10)의 외측으로 향해서 볼록한 저면 영역(15)과, 보틀 중심 축선(A) 근처로 향해서 내부로 오목한 상향 영역(16), 및 저면 영역(15)과 상향 영역(16)을 서로 연속적으로 접속하고 있는 상승 영역(17)을 포함하고 있다. 저면 영역(15)과 상승 영역(17)은 용기(10)의 박벽 특성 때문에 용기(10)가 내용물로 충전될 때 하면(underside)으로 향해서 볼록해진다. 그러나 용기를 선반이나 테이블과 같은 지지면 상에 위치시키는 경우에, 이들 볼록부는 지지면과 밀접하게 접촉하는 평면을 형성하게 되며, 따라서 용기를 자립시킬 때 용기(10)의 안정성을 더욱 개선하게 된다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 제 2 실시예 및 제 3 실시예의 주요부를 확대하여 나타낸 도면이다.
제 2 실시예에 따른 박벽 보틀형 용기(20)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 본체부(22)에 접속된 하단부(H20)를 구비하고 있으며, 상기 하단부(H20)는, 중심 축선(A) 주위에 고리 모양으로, 곡률 반경(R21)을 가져서 용기(20)의 내측으로 향해서 오목한 곡면으로 형성된 측벽(24)과, 곡률 반경(R22)을 가져서 측벽(24)에 대해서 연속이고 용기(20)의 외측으로 향해서 볼록한 곡면으로 형성된 저면 영역(25)과, 파단선으로 표시되고 곡률 반경(R23)을 가져서 용기의 중심 축선(A) 근처로 향해서 내부로 오목하게 형성된 상향 영역(26), 및 저면 영역(25)과 상향 영역(26)을 서로 연속적으로 접속하기 위한 곡률 반경(R24)을 갖는 실질적으로 평면인 상승 영역(27)을 포함하고 있다. 본 실시예는 기본적으로 제 1 실시예와 동일하지만, 상기 측벽(24)에 보틀 축선(A)을 중심으로 한 고리 모양 홈(24a)이 형성되어 있다는 점에서 차이가 있다.
마찬가지로 도 4에 나타낸 제 3 실시예에 따른 박벽 보틀형 용기(30)도 본체부(32)에 접속된 하단부(H30)를 구비하고 있으며, 상기 하단부(H30)는, 중심 축선(A) 주위에 고리 모양으로, 곡률 반경(R31)을 가져서 용기(30)의 내측으로 향해서 오목하게 되도록 구성된 곡면으로 형성된 측벽(34)과, 곡률 반경(R32)을 가져서 상기 측벽(34)에 대해서 연속이고 용기(30)의 외측으로 향해서 볼록한 곡면으로 형성된 저면 영역(35)과, 파단선으로 표시되고 곡률 반경(R33)을 가져서 중심 축선(A) 근처로 향해서 내부로 오목하게 되도록 구성된 상향 영역(36), 및 저면 영역(35)과 상향 영역(36)을 서로 연속적으로 접속하기 위한 곡률 반경(R34)을 갖는 실질적으로 평면인 상승 영역(37)을 포함하고 있다. 본 실시예 또한 기본적으로 제 1 실시예와 동일하지만, 상기 측벽(34)에 보틀 축선(A)을 중심으로 한 고리 모양 홈(34a)이 형성되고, 하단부(H30)에 형성된 측벽(34)을 획정하는 곡률 반경(R31)이 제 1 실시예의 측벽(14)의 곡률 반경(R11)보다 작아서, 곡면의 오목함이 더 크다는 점에서 차이가 있다.
도 5 및 도 6은 각각 상술한 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 박벽 보틀형 용기(10 내지 30) 및 종래의 박벽 보틀형 용기(40)(비교예)에 대해서, 각각 좌굴 강도의 시험 방법을 나타내는 개념도 및 그 시험 결과를 도시한 그래프이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 비교예의 박벽 보틀형 용기(40)는 본체부(42)의 저면(43) 근처에 배치되는 고리 모양의 하단부(H40)를 구비하고 있으며, 상기 하단부(H40)는 보틀형 용기(40)의 외측으로 향해서 볼록한 곡률(곡률 반경(R40)을 가지는 측벽(44)과, 측벽(44)에 대해서 연속적인 평평한 고리 모양의 저면 영역(45), 및 저면 영역(45)에 대해서 연속적이고 용기 중심 축선(A) 근처로 향해서 내부로 오목한 상향 영역(46)을 포함하고 있다.
도 5를 참조하면, 좌굴 강도 시험을 수행하기 위해서, 두께 편차 10 %인 하단부(H10, H20, H30, H40)를 각각 갖는 보틀형 용기(10 내지 40)를 준비하여 컵 모양의 시험편(S10, S20, S30, S40)을 형성하였다. 이후에 가압판을 각각의 시험편(S10, S20, S30, S40)의 절단 에지(cut edge) 상으로 위치시켜서 좌굴이 발생하기 전까지 중심 축선 방향으로 압축력(F)을 가하고, 동시에 좌굴이 발생했을 때의 각 시험편의 저부에서의 횡방향 변형량을 측정하였다. 물론 하단부(H10, H20, H30, H40) 각각의 형태를 제외하고, 시험편(S10, S20, S30, S40)으로 준비하기 위한 용기(10 내지 40)의 벽 두께와 치수는 본질적으로 동일하다.
시험 결과는 도 6에 그래프로 나타내었으며, 가로축은 관련된 시험편의 저부에서의 횡방향 변형량(mm)을 나타내고, 세로축은 압축력(F) 하에서의 그 좌굴 강도(kg)를 나타내고 있으며, 이하와 같은 시험편에 대해서 시험하였다.
- 시험편(S10) : 제 1 실시예의 용기(10).
- 시험편(S20) : 제 2 실시예의 용기(20).
- 시험편(S30) : 제 3 실시예의 용기(30).
- 시험편(S40) : 비교예의 용기(40).
도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 박벽 용기(10 내지 30)로 준비한 시험편(S10, S20, S30)은 종래의 박벽 보틀형 용기(40)로 준비한 시험편(S40)에 의해서 나타나는 것보다 약 20 % 정도나 감소하게 되는 횡방향 변형량을 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 박벽 보틀형 용기(10 내지 30)는, 각각, 내용물이 충전되었을 때 중심 축선 방향으로의 부하(load) 하에서 기울어짐 또는 좌굴을 발생시키지 않고 효과적으로 정립(正立)된 위치까지 복원될 수 있다.
이상 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명을 설명하였지만, 첨부된 청구의 범위에서 이탈하지 않으면서 다양한 변형을 실시할 수 있음은 명백하다. 예를 들어, 박벽 보틀형 용기를 구성하는 수지의 사용량은 용기 용량 560 ㎖에 대해서 6 g으로 제한되지 않으며, 통상적인 박벽 보틀형 용기와 동등하도록 9 g 내지 11 g까지 변경될 수도 있다. 또한 보틀형 용기의 용량도 필요에 따라서 350 ㎖, 500 ㎖, 1000 ㎖, 2000 ㎖ 등으로 적절하게 변경할 수 있다. 또한 보틀의 본체부의 형상도 본 발명의 제 1 실시예에 제공된 것과 같은 보강부(12a) 및 그립 홈(12b)(gripping recess)이 없는 통상적인 것일 수도 있다.

Claims (5)

  1. 내용물을 충전하거나 배출하기 위한 입구부;
    상기 입구부로부터 연장되는 본체부; 및
    상기 본체부의 저부에 형성되고, 상기 본체부를 자립(自立) 가능하게 위치시키는 하단부(heel portion);를 포함하는, 합성 수지제 박벽 보틀형 용기에 있어서,
    상기 본체부는 상기 입구부에 인접한 본체부의 어깨부(shoulder portion)에 보강부와 사용자의 그립력을 높이기 위한 그립 홈을 구비한 측벽을 포함하고,
    상기 하단부는 상기 용기의 내측으로 향해서 오목한 곡면을 갖는 측벽을 포함하는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하단부는,
    상기 측벽으로부터 연속적으로 보틀형 용기의 외측을 향해서 볼록한 곡면으로 이루어진 저면(bottom face) 영역;
    상기 용기의 중심 축선(axis) 근처를 향하여 내측으로 오목한 상향(bottom-up) 영역; 및
    상기 저면 영역과 상기 상향 영역을 서로 연속적으로 접속하는 상승(rising) 영역;을 더 포함하는 합성 수지제 박벽 보틀형 용기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기가 약 6 g의 수지로부터 약 560 ㎖ 용량으로 성형된, 합성 수지제 박벽 보틀형 용기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성 수지는 폴리프로필렌인 합성 수지제 박벽 보틀형 용기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강부는 다이아몬드 컷 형상을 가진 합성 수지제 박벽 보틀형 용기.
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