KR101291709B1 - 복합용기 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 복합용기는 플라스틱 컵(110)에 종이재질의 옆지(121)와 밑지(123)가 일체로 형성되는 복합 용기에 있어서, 압진공 성형공법으로 성형된 상기 플라스틱 컵(110)의 옆면(111)에 상기 옆지(121)가 콜드 또는 핫 멜트 중 어느 하나에 의해 부착되고, 상기 플라스틱 컵(110)의 상기 밑면(113)에는 상기 밑지(123)가 접착제에 의해 부착되어, 상기 플라스틱 컵(110)에 상기 옆지(121)와 상기 밑지(123)가 일체로 형성되는 구조인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 압진공성형 공법으로 성형된 플라스틱 컵의 옆면에 콜드 또는 핫 멜트에 의해서 옆지가 부착되고, 플라스틱 컵의 밑면에는 밑지가 부착되는 구조로 형성됨으로써, 제조비용이 대폭 절감되고 컵 용기 안에 식품을 장기 보관하는 것이 가능하고, 친환경적인 이점이 있다.
또한, 본 발명은 식품 포장 재료에 요구되는 성질인 가스투과도, 투습도, 광차단성, 자외선 방지, 투명성, 인쇄적성, 밀착성, 밀봉성, 씰(seal)성, 소비자편리성, 위조방지, 기계적성, 내한성, 내열성, 인열강도, 식품 포장 재료의 안전성, 경제성, 폐기 처리성이 뛰어난 효과가 있다.

Description

복합용기 및 그의 제조방법{COMPLEX CONTAINER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 복합용기에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 플라스틱 컵의 옆면과 밑면에 옆지와 밑지가 일체로 부착되어 장기보관(長期保管)에 유리하고 표면 인쇄성이 향상된 복합 용기 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 식품을 포장하는 것은 내용의 식품을 잘 보존시켜, 궁극적으로 소비자에게 품질이 좋은 식품이 전달될 수 있도록 하기 위하여 이루어진다. 식품 포장의 기능은 내용물의 품질을 보호한다는 중요한 기능 이외에 일정한 양을 포장단위로 하면 취급, 관리하기에 편리하다는 점을 들 수 있다.
식품의 가공, 저장과 유통이 산업화됨에 따라 대량생산이 요구되었고, 이에 따라 지금의 식품포장은 대량생산과 안정된 포장품질의 포장기계가 개발되었으며, 플라스틱, 종이, 금속 캔, 유리병에 이르기까지 다양한 포장 재료가 적용되면서 식품을 좀 더 신선하게 유지하고 또는 오래 보존하기 위하여 여러 가지의 포장기술이 개발, 진보되어 왔다. 식품을 포장함으로써 식품의 생산자, 판매자와 소비자에게 큰 이익이 돌아온다.
3자의 측면에서 본 식품포장의 목적은 1) 식품의 변패 방지와 품질보증, 2) 미생물이나 먼지의 부착 방지, 3) 식품 생산의 합리화와 인력 절감화, 4) 물적 유통의 합리화와 계획화 등이 있다.
식품은 미생물이 발육하기 쉽고 건조와 흡습 현상이 일어나며 색소퇴색과 유지의 산화, 특정 성분의 감소 또는 증가가 일어나는 것으로 알려져 있다. 그들 변패를 방지하기 위해 식품은 포장된다. 포장기계와 포장시스템이 발달하고 포장방법이 확립됨으로써 포장된 식품의 셀프라이프(Shelf life, 저장수명)는 한층 길어지고 있다.
식품의 유통, 판매에 있어 식품포장 재료의 역할은 커, 식품의 변패를 막을 뿐 아니라 식품의 운반 용기가 되는 경우도 있다.
또, 식품포장 재료는 포장두부나 어육 소시지와 같이, 유동성 식품을 충전 팩한 후, 가열시켜 식품의 형태를 만드는 성형용기와 보존성을 향상시키는 보호재료의 역할을 하고 있다.
식품 포장 재료에 요구되는 성질로서는, ① 식품을 보호하는 성질(가스투과도, 투습도, 광차단성, 자외선 방지), ② 식품의 상품가치를 높이는 성질(투명성, 인쇄적성, 밀착성), ③ 식품의 포장효과와 생산성을 높이는 성질(밀봉성, 씰(seal)성, 소비자편리성, 위조방지, 기계적성, 내한성, 내열성, 인열강도), ④ 그 밖의 성질(식품 포장 재료의 안전성, 경제성, 폐기 처리성) 등이 있다.
최근에는 에너지와 환경문제로 식품 포장 재료의 리사이클과 폐기가 문제되고 있다. 또, 소비자의 입장에서 보면, 식품 포장 재료에는 이지오픈(easy open)성, 식기 겸용성 등의 성질이 있어야 한다.
많은 식품이 종이와 종이가 함유된 재료로 포장된다. 종이는 가격이 저렴하고 자원이 풍부하며 다양하게 쓰일 수 있기 때문에 앞으로도 상당기간 포장 재료로서 가장 많이 사용될 것으로 보인다. 하지만, 종이의 포장 재료로서의 단점은 액체나 기체를 투과시키는 점이라고 할 수 있는데, 이것은 다른 재료를 피복하거나 접합함으로써 특성이 다른 재료들로 개조될 수 있다. 이 목적으로 wax, 플라스틱, 수지(resin), 검(gum) 재질 및 아스팔트(asphalt) 등이 사용되고 있다.
금속 용기는 액체 식품이나 보존용 식품의 포장 재료로 1809년 프랑스의 니콜라스 아퍼트(Nicholas Appert)가 식품을 유리용기에 넣고 코르크로 밀봉하여 수조에서 가열하는 통조림 제조 원리를 고안하였고, 1810년 영국의 피터 듀란드(Peter Durand)에 의해 캔이 개발되었다.
유리(glass)는 오래전부터 그것이 지닌 여러 가지 장점 때문에 중요한 포장용기로 사용되고 있다. 유리는 높은 융도를 갖는 용융된 무기 산화물이 과냉각된 액체이다. 보통 식품의 용기로 사용되는 유리는 70~75%의 규산나트륨 및 칼슘, 6~12%의 산화칼슘 및 마그네슘, 소량의 알루미늄, 칼륨 및 금속산화물로 구성되어 있다. 유리병의 유리원료는 1,500℃ 정도로 유지된 화로(furnace) 중에서 용융시킨 다음 액상의 유리를 주형(mold) 속에서 공기를 불어 넣으며 만든다.
플라스틱은 열이나 압력을 가하여 성형시킬 수 있는 가수성(plasticity)을 가진 고분자의 중합체(polymer)이다. 가수 성이란 고체 물질에 힘을 가하여 변형시킨 다음 힘을 제거하여도 그 변형이 그대로 유지하는 것을 말한다. 이와 같이 가수성을 가진 고분자의 종합체들에는 천연수지(natural resin)와 합성수지(synthetic resin)가 있는데 일반적으로 플라스틱이라면 합성수지를 가리킨다.
플라스틱 중에는 열경화성(thermahavdening)과 열가수성(thermoplasticity)등 두 종류가 있다. 열경화성 플라스틱은 가열하여 경화시키면 성형할 수 있으나 성형된 후에 중합도가 증가하여 경화된다. 이렇게 성형하여 경화시킨 다음에는 경도가 크고 용제에도 녹지 않을 뿐만 아니라 열을 가하여도 유연해지지 않는다. 페놀(phenol)수지, 요소수지, 멜라민(melamine)수지 및 에폭시(epoxy)수지 등이 이에 속한다.
열가수성 플라스틱은 가열하면 경화되어 성형할 수 있으나 이것을 다시 가열하면 유연해진다. 즉, 가열하면 연화되고 냉각하면 경화되는데 이 변화를 가역적으로 반복할 수 있는 수지이다. 앞의 열경화성 수지와는 다르게 가열, 냉각을 반복하는 동안 구조적 변화는 일어나지 않고 물리적인 상태의 변화만이 있을 뿐이다. 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester) 등이 이에 속한다.
플라스틱이 가지고 있는 일반적인 특성으로는 ① 투명하므로 내용물을 주시할 수 있음, ② 인장 강도, 파열 강도, 내수강도 등이 큼, ③ 수분이나 가스의 차단성이 우수함, ④ 화학적으로 안정하며 내유성 및 내약품성이 큼, ⑤ 열접착성(heat sealing)을 가지고 있으므로 밀봉하기 쉬움, ⑥ 다른 재료와의 접합공정이 용이함, ⑦ 위생적이고 가격이 저렴함 등이 있다.
음식물 및 드링크 류를 수용할 수 있도록 리드 및 뚜껑으로 밀봉되어 내용물을 장기보존이 가능하도록 하는 합성수지제의 식품용기를 제조하는 방식으로는 열 성형이 주류를 이루고 있는 것이며, 상기 열 성형은 열가소성 수지의 플라스틱 시트(Sheet)를 가열 연화하여 어떤 외력에 의해 변형시켜 냉각 성형품을 만드는 방법으로 그 종류는 진공 에어로만 성형하는 진공성형과, 진공에어와 압축에어로 성형하는 압진공성형, 압축에어로만 성형하는 압공성형 등으로 구분된다.
압진공성형이라 함은 높은 온도를 주어 성형하기 때문에 용기가 불투명했지만 고온에 견디는 내열성이 향상되는 장점을 가지며, 상, 하측 금형의 사이에 가열 연화시킨 플라스틱 시트를 밀어 넣고 플러그를 이용하여 압축에어로 눌러 용기의 형상과 일치하는 하측 금형(캐비티 몰드)에 압착시켜 성형하는 방법으로 고투명이 요구되어 지는 제품생산에 이용되어 지는 성형방법이다.
종이 재료의 용도를 더욱더 넓히기 위해서는 각종 신소재와의 복합화에 의한 가공지의 개발이 필요하다.
종이 복합화 가공방식에는 함침(dipping), 도공(coating), 첩합(lamination), 진공 증착(metalizing) 등이 있으며, 이들 양식에 적합한 복합화 재료로서 각종 소재가 이용되고 있다. 복합이란 ‘두 가지 이상을 합하여 하나로 한다.’라는 뜻이다. 따라서 복합용기의 경우는 2종류의 용기가 일체화된다. 하나는 2개 이상의 필름을 첩합 한 라미네이트 필름(laminate film)을 사용한 용기이고, 또 한 가지는 첩합하지 않고 중합하여 만든 용기이다. 더욱이 중합 용기의 경우에는 필름을 중합시켜 측면만을 봉합(seal)하여 일체화시킨 용기와 만들어진 백 또는 컵을 중첩시킨 이중용기의 형식 등이 있다.
복합용기로 하는 목적은 소재로서 다양한 단체필름이나 시트(sheet)를 그대로 사용한 용기에는 물리적으로 장점과 동시에 단점도 많이 있기 때문에 이 단점을 시정하고 장점을 더욱더 보완하기 위해 특성이 다른 필름끼리 복합한 용기가 필요하기 때문이다. 구체적으로는 이질 플라스틱의 복합, 플라스틱과 종이 또는 알루미늄과의 복합 등 여러 가지가 있으며 이와 같은 각종 복합 용기가 장래에 주류를 이룰 것이다.
한편, 실용신안 등록 제2000-0009395호, 실용신안 등록 제20-0326054호에 개시된 종래 식용용기 및 컵은 플라스틱 용기 표면에 인쇄를 하는 대신에 표지에 문양이나 바코드를 인쇄하고, 인쇄된 표지를 플라스틱 용기 본체 표면에 접착제로 부착하므로 제조비용이 커지는 문제점이 있으며, 플라스틱 재질 자체에 대한 단점을 그대로 갖는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 플라스틱과 종이가 가지고 있는 단점을 서로 보완하고 장점을 극대화한 복합용기에 관한 것으로, 압진공성형 공법으로 성형된 플라스틱 컵의 옆면에 콜드 또는 핫 멜트에 의해서 옆지가 부착되고, 플라스틱 컵의 밑면에는 밑지가 부착되는 구조로 형성됨으로써, 제조비용이 대폭 절감되고 컵 용기 안에 식품을 장기 보관하는 것이 가능하고, 친환경적인 복합용기 및 그의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 플라스틱 용기에 종이재질의 옆지와 밑지가 일체로 형성됨으로써, 식품 포장 재료에 요구되는 성질인 가스투과도, 투습도, 광차단성, 자외선 방지, 투명성, 인쇄적성, 밀착성, 밀봉성, 씰(seal)성, 소비자편리성, 위조방지, 기계적성, 내한성, 내열성, 인열강도, 식품 포장 재료의 안전성, 경제성, 폐기 처리성이 뛰어난 친환경적인 복합용기 및 그의 제조방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 복합용기는 플라스틱 컵의 옆면과 밑면에 각각 옆지와 밑지가 일체로 부착되는 복합용기에 있어서, 압진공성형 공법으로 성형된 상기 플라스틱 컵의 옆면에 상기 옆지가 콜드 또는 핫 멜트 중 어느 하나에 의해 부착되고, 상기 플라스틱 컵의 상기 밑면에는 상기 밑지가 접착제에 의해 부착되어, 플라스틱 컵에 종이재질의 옆지와 밑지가 일체로 부착되는 구조이다.
한편, 본 발명의 복합용기 제조방법은 멘드럴 터렛(mandrel turret)에 압진공성형 공법으로 성형된 플라스틱 컵을 공급하는 단계; 상기 멘드럴 터렛(mandrel turret)이 시계방향으로 45도 회전한 후, 콜드 또는 핫 멜트 분사유닛에서 상기 플라스틱 컵에 콜드 또는 핫 멜트를 분사하는 단계; 옆지 공급유닛에서 문양이 인쇄된 상기 옆지를 회전테이블에 공급한 후, 상기 회전테이블이 반 시계 방향으로 45도 회전하면 접착제 분사유닛에서 상기 옆지의 양면에 접착제를 분사하는 단계; 상기 회전테이블이 반 시계 방향으로 45도 더 회전하여, 상기 플라스틱 컵 외주 면에 상기 옆지를 합체하는 단계; 상기 회전테이블이 반시계 방향으로 45도 더 회전하여, 밑지 공급유닛에서 상기 플라스틱 컵 하면에 밑지를 공급하는 단계; 상기 회전테이블이 반 시계 방향으로 45도씩 더 회전하여, 밑지 프레싱 유닛에서 상기 밑지를 프레싱하여 접합하는 단계; 상기 회전테이블이 반 시계 방향으로 45도 더 회전한 후, 이송유닛에서 완성된 복합용기를 이송하는 단계를 구비한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 압진공성형 공법으로 성형된 플라스틱 컵의 옆면에 콜드 또는 핫 멜트에 의해서 옆지가 부착되고, 플라스틱 컵의 밑면에는 밑지가 부착되는 구조로 형성됨으로써, 제조비용이 대폭 절감되고 컵 용기 안에 식품을 장기 보관하는 것이 가능하고, 친환경적인 이점이 있다.
또한, 본 발명은 식품 포장 재료에 요구되는 성질인 가스투과도, 투습도, 광차단성, 자외선 방지, 투명성, 인쇄적성, 밀착성, 밀봉성, 씰(seal)성, 소비자편리성, 위조방지, 기계적성, 내한성, 내열성, 인열강도, 식품 포장 재료의 안전성, 경제성, 폐기 처리성이 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기를 보인 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기를 보인 정면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기를 보인 단면도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기 제조공정을 설명하기 위한 평면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기 제조방법을 보인 흐름도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기 및 그의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기를 보인 사시도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기를 보인 정면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기를 보인 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기(100)는 일명, 스마트 컵이라 불리는 컵으로, 플라스틱 컵(110)에 종이재질이 일체로 형성되는 구조이다.
상기 플라스틱 컵(110)은 압진공성형 공법으로 성형 된다. 압진공성형 공법은 높은 온도를 주어 성형하기 때문에 용기가 불투명했지만 고온에 견디는 내열성이 향상되는 장점을 가지는데, 상, 하측 금형의 사이에 가열 연화시킨 플라스틱 시트를 밀어 넣고 플러그를 이용하여 압축에어로 눌러 용기의 형상과 일치하는 하측 금형(캐비티 몰드)에 압착시켜 성형하는 방법으로, 고 투명이 요구되어 지는 제품생산에 이용되는 성형방법이다. 상기 압진공 성형은 통상의 플라스틱 성형 공법이므로 이에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기(100)는 압진공성형 공법으로 성형된 상기 플라스틱 컵(110)의 옆면(111)에 옆지(121)가 콜드 또는 핫 멜트 중 어느 하나에 의해 부착된다.
그리고 상기 플라스틱 컵(110)의 상기 밑면(113)에는 밑지(123)가 접착제에 의해 부착되어, 플라스틱 컵(110)에 종이재질의 옆지(121)와 밑지(123)가 일체로 형성된다.
한편, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기 제조공정을 설명하기 위한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기 제조방법을 보인 흐름도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 복합용기(100)의 제조방법은 우선, 테이블(210) 상에 회전되게 설치된 멘드럴 터렛(220)에 압진공성형 공법으로 성형된 플라스틱 컵(110)을 공급한다(S 10).
그 다음, 상기 멘드럴 터렛(220)이 시계방향으로 45도 회전한 후, 콜드 또는 핫 멜트 분사유닛(230)에서 상기 플라스틱 컵(110)에 콜드 또는 핫 멜트를 분사한다(S 20).
그 다음, 옆지 공급유닛(240)에서 문양이 인쇄된 상기 옆지(111)를 회전테이블(250)에 공급한 후, 상기 회전테이블(250)이 반 시계 방향으로 45도 회전하면 접착제 분사유닛(260)에서 상기 옆지(121)의 한 면에 접착제를 분사한다(S 30).
상기 회전테이블(250)이 반 시계 방향으로 45도 더 회전하여, 상기 플라스틱 컵(110) 외주 면에 상기 옆지(121)를 합체한다(S 40).
상기 회전테이블(220)이 시계방향으로 45도 더 회전하여, 밑지 공급유닛(270)에서 상기 플라스틱 컵(110) 하면에 밑지(123)를 공급한다(S 50).
상기 회전테이블(220)이 시계방향으로 45도씩 더 회전하여, 밑지 프레싱 유닛(280)에서 상기 밑지(123)를 프레싱하여 접합한다(S 60).
마지막으로, 상기 회전테이블(220)이 시계방향으로 45도 더 회전한 후, 이송유닛(290)에서 상기 플라스틱 컵(110)에 종이재질이 합체된 복합용기(100)를 이송한다(S 70).
[실시 예]
직경 65.4㎜, 높이 72.8㎜, 테이퍼 각 5.67도의 복합용기(본 발명 기술)와 사출성형 컵(종래기술) 비교하였다. 상기 사출성형 컵의 두께는 0.43㎜이고, 강도는 1.38㎏/f 이며, 상기 복합용기의 두께는 PS원단(0.13㎜)/종이원단(0.28㎜)이고, 강도는 1.25㎏/f 이다. 환경적 측면 CO2 배출량을 비교해 보니, 사출성형 컵은 PS : 23.3g, PET 22.7g, PP13g 이며, 복합용기는 PS : 12.7g, PET 12.3g, PP7.1g로 측정되었다.
사출성형 컵과 복합용기의 CO2 배출, 인쇄성 비교를 [표]에 나타내었다.
Figure 112011105399092-pat00001
위 [표]에서 확인할 수 있는 바와 같이, 기존 플라스틱 컵에 비해서 실시 예들의 복합용기는 인쇄성이 매우 향상되었으며, CO2 배출이 적은 것으로 확인되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 압진공성형 공법으로 성형된 플라스틱 컵의 옆면에 콜드 또는 핫 멜트에 의해 종이재질의 옆지가 부착되고, 플라스틱 컵의 밑면에는 종이재질의 밑지가 부착되는 구조로 형성됨으로써, 제조비용이 대폭 절감되고 컵 용기 안에 식품을 장기 보관하는 것이 가능하고, 친환경적인 이점이 있다.
또한, 본 발명은 식품 포장 재료에 요구되는 성질인 가스투과도, 투습도, 광차단성, 자외선 방지, 투명성, 인쇄적성, 밀착성, 밀봉성, 씰(seal)성, 소비자편리성, 위조방지, 기계적성, 내한성, 내열성, 인열강도, 식품 포장 재료의 안전성, 경제성, 폐기 처리성이 뛰어난 효과가 있다.
100: 복합용기
110: 플라스틱 컵
111: 플라스틱 컵의 옆면
113: 플라스틱 컵의 밑면
121: 옆지
123: 밑지
210: 테이블
220: 멘드럴 터렛
230: 콜드 또는 핫 멜트 분사유닛
240: 옆지 공급유닛
250: 회전테이블
260: 접착제 분사유닛
270: 밑지 공급유닛
280: 밑지 프레싱 유닛
290: 이송유닛

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 멘드럴 터렛(mandrel turret)(220)에 압진공성형 공법으로 성형된 플라스틱 컵(110)을 공급하는 단계(S 10);
    상기 멘드럴 터렛(mandrel turret)(220)이 시계방향으로 45도 회전한 후, 콜드 또는 핫 멜트 분사유닛(230)에서 상기 플라스틱 컵(110)에 콜드 또는 핫 멜트를 분사하는 단계(S 20);
    옆지 공급유닛(240)에서 문양이 인쇄된 옆지(121)를 회전테이블(250)에 공급한 후, 상기 회전테이블(250)이 반 시계 방향으로 45도 회전한 후 접착제 분사유닛(260)에서 상기 옆지(121)의 한 면에 접착제를 분사하는 단계(S 30);
    상기 회전테이블(250)이 반 시계방향으로 45도 더 회전하여, 상기 플라스틱 컵(110) 외주 면에 상기 옆지(121)를 합체하는 단계(S 40);
    상기 회전테이블(250)이 시계방향으로 45도 더 회전하여, 밑지 공급유닛(270)에서 상기 플라스틱 컵(110) 하면에 밑지(123)를 공급하는 단계(S 50);
    상기 회전테이블(250)이 시계방향으로 45도씩 더 회전하여, 밑지 프레싱 유닛(280)에서 상기 밑지(123)를 프레싱하여 접합하는 단계(S 60); 및
    상기 회전테이블(250)이 시계방향으로 45도 더 회전한 후, 이송유닛(290)에서 상기 플라스틱 컵(110)에 종이재질인 옆지(121)와 밑지(123)가 합체된 복합용기(100)를 이송하는 단계(S 70);를 포함하는 복합용기 제조방법.
  3. 상기 제2항의 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 복합용기.
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