KR101543344B1 - 이중 용기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 재질의 외부용기와 내부용기 간의 접합으로 제조되는 이중 용기의 제조방법에 있어서,
상기 외부용기는 합성수지 재질의 기본수지를 사출성형하여 제조하고,
상기 내부용기는 스테인레스 재질의 판재를 바닥판과 몸통판으로 각각 재단하는 재단단계와, 상기 재단단계에서 제작된 무뭐를 원통형으로 롤링하고 일단과 타단을 서로 용접시켜 원통형 몸통부로 만드는 몸통부 제작단계와, 상기 재단단계에서 제작된 바닥판의 테두리와 상기 몸통부 제작단계에서 제작된 원통형 몸통부의 하단이 맞닿는 부분을 용접시켜 내부용기를 만드는 접합단계와, 상기 몸통판의 일단과 타단 및 상기 몸통부와 상기 바닥판의 용접부위를 연마하는 연마단계를 거쳐 제조하며,
상기 외부용기의 내부에 상기 내부용기를 수용하여 상호 접합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 이중 용기 제조방법에 관한 것이다.

Description

이중 용기의 제조방법 {Fabrication method of double container }

본 발명은 종래의 사출성형 방식 또는 프레스성형 방식이 아닌, 재단 후 롤링 및 용접 등의 단계별 분할 방식으로 제조된 스테인레스 재질의 내부용기와 사출성형 방식으로 제조된 합성수지 재질의 외부용기를 결착하되, 상기 내부용기와 상기 외부용기의 결착은 접착제를 사용한 결착, 플랜지를 사용한 결착 또는 접착제와 플랜지를 동시에 사용한 결착 등의 방식으로 형성시킬 수 있는 이중 용기의 제조방법에 관한 것이다.

고무대야의 제조에 사용하는 합성수지는 주로 재활용 비닐 또는 플라스틱 등을 활용하여 제조하는 것이 일반적인데, 오염물질 또는 유해물질의 보관과 같은 플라스틱이 사용되는 환경에 따라 상기 오염물질 또는 유해물질의 성분이 플라스틱 내부에 함유될 수 있고 재활용 이후에도 외부환경이나 용기에 보관되는 내용물과의 반응 등으로 인해 상기 오염물질 또는 유해물질의 성분이 방출될 수 있다.

또한, 일반적인 합성수지 재질의 용기는 용기에 보관되는 내용물의 종류에 따라 사용 후 세척시에도 원상태로의 복구가 어려운 경우가 발생된다. 이를 감안하여 합성수지 내부에 스테인스레를 부착 또는 결합하여 사용하는 용기를 이중 용기라 하며, 대한민국 공개실용신안 제20-2011-0001292호의 "밀폐용기", 대한민국 공개실용신안 제20-2010-0000304호의 "친환경 이중 사출 용기" 그리고 대한민국 공개특허 제10-2011-0102663호의 "스테인레스를 이용한 이중사출 용기의 제작방법 및 그 방법으로 제작된 스테인레스 용기" 가 특허출원되어 공개된 바 있다.

상기 대한민국 공개번호 제20-2011-0001292호의 "밀폐용기"는 스테인레스 용기의 외주면으로 사출 피복되는 수지 피복층의 사출결합력을 높여 스테인레스 용기에 대한 수지 피복층의 유동이나 이탈을 방지하고자 걸림부가 일체로 사출 성형되어지는 밀폐용기가 제안되어 있으며, 상기 대한민국 공개번호 제20-2010-0000304호의 "친환경 이중 사출 용기"에서는 스틸 용기부의 바닥부에 타구간보다 두꺼운 보강부를 형성시켜 사출시 주입되는 수지의 주입 압력에 의해 상기 스틸 용기부의 바닥부가 변형되지 않도록 하는 방안이 개시되어 있다.

또한 상기 공개특허 제10-2011-0102663호의 "스테인레스를 이용한 이중사출 용기의 제작방법 및 그 방법으로 제작된 스테인레스 용기"에 의하면 스테인레스 용기 사출 과정에서 스테인레스의 특성상 인장력이 발생하여 용기의 변형이 일어나므로 변형 후 다시 한번 프레스 성형단계를 수행하여 변형문제를 해결하고, 인서트에 의한 이중사출이 가능하게 하여 플라스틱 외통을 긴밀하게 결합하는 방법에 대해 기술하고 있다.

상기의 종래 기술들은 사출성형을 이용한 2중 용기의 제작 방법과 결합된 용기의 이탈을 방지하기 위한 플랜지가 형성되어 있는 것이 공통적으로 기술되어 있으나, 사출 성형시의 사출 압력이나 스테인레스 특유의 인장력으로 인한 용기의 변형을 방지하기 위한 방안 만이 제시되어 있을뿐 본질적으로 두 용기가 완전히 일체화되지 않아 이후에 발생할 수 있는 이격현상으로 인한 문제에 대해서는 해결책을 제시하지 못하고 있다.

대한민국 공개실용신안공보 제20-2011-0001292호(2011. 02. 09) 대한민국 공개실용신안공보 제20-2010-0000304호(2010. 01. 11) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0102663호(2011. 09. 19)

종래기술에 의한 이중 용기 제조방법은 스테인레스 용기를 먼저 사출 성형하고 합성수지를 상기 스테인레스 용기 외부에 덮어씌워 사출 성형하는 방식에 의해 이중 용기를 제조시에는 사출 압력에 의한 스테인레스 용기의 변형이 발생할 수 있고;

프레스 성형에 의해 이중 용기를 제조시에는 스테인레스 특유의 인장력에 의한 용기의 변형이 생기는 문제가 발생할 수 있으며, 또한 스테인레스의 두께가 얇은 경우 프레스나 시보리에 의해 소형제품 제작은 가능하나 대형 용기는 제작할 수 없는 문제가 있으며;

무더운 여름철 날씨와 같은 외부환경에 의해 합성수지 용기가 수축과 팽창을 반복할 때에는 외부용기와 내부용기 간의 이격현상으로 인하여 외부용기와 내부용기가 분리되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 합성수지에 함유되어있던 오염물질 또는 유해물질이 방출되어 용기 내부로 유입시에는 용기내부에 보관되던 내용물과 상기 오염물질 또는 유해물질의 직접적인 접촉이 발생할 수 있으며 본 발명에서는 그에 따른 해결책을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,

서로 다른 재질의 외부용기와 내부용기 간의 접합으로 제조되는 이중용기의 제조방법에 있어서, 상기의 외부용기는 합성수지 재질의 기본수지를 사출성형하여 제조하며; 상기의 내부용기는 스테인레스 재질의 판재를 바닥판과 몸통판으로 각각 재단하는 재단 단계; 상기 몸통판을 원통형으로 롤링하고 일단과 타단을 서로 용접시켜 원통형 몸통부를 만드는 몸통부 제작 단계와; 바닥판의 테두리와 상기 원통형 몸통부의 하단을 용접시켜 내부용기를 만드는 접합단계와; 상기 용접시의 용접부위를 매끈하게 성형하여 주는 연마단계를 포함하여 구성되고; 상기 외부용기의 내부에 상기 내부용기를 수용하여 상호 접합시켜 제조되는 이중 용기 제조방법을 제시하고;

또한 상기 외부용기와 상기 내부용기의 상단 테두리에는 외측으로 돌출되는 플랜지가 구비되고, 상기 내부용기의 플랜지는 외부용기의 플랜지를 밀착하여 감싸도록 구성되는 이중 용기 제조방법을 제시하며;

상기 내부용기의 외부면은 사포와 같은 연마부재로 거칠게 가공하고, 상기 내부용기의 외부면과 상기 외부용기의 내부면에 접착제를 도포한 후 상기 내부용기를 상기 외부용기에 수용하여 결합하는 방법을 제시한다.

본 발명에 의한 이중 용기의 제조방법은 스테인레스 재질의 판재를 재단, 롤링 후 용접과 연마의 단계를 거쳐 내부용기를 제조함으로써 종래의 이중 사출 성형시의 사출압력에 의한 용기의 변형 또는 프레스 성형시의 스테인레스 특유의 인장력에 의해 발생하는 인장력에 의한 용기의 변형을 방지하는 효과와 대형 용기의 제작이 가능한 효과가 있고;

상기 외부용기와 상기 내부용기의 상단 테두리에는 플랜지가 구비되어 외부용기와 상기 내부용기의 결합시 외부용기의 플랜지가 내부용기의 플랜지에 밀착 체결되어 외부용기와 내부용기 간의 분리가 방지되고, 수분의 침투에 따른 오염을 막을 수 있는 효과가 있으며;

상기 내부용기의 외부면은 사포와 같은 연마부재로 거칠게 가공되어 접착제를 도포한 상기 내부용기와 상기 외부용기의 결합시 서로 맞닿는 부분의 면적이 늘어나 접착력이 향상되는 효과가 있으며;

또한 합성수지 재질의 외부용기로부터 방출되는 오염물질 또는 유해물질의 용기 내부로의 유입이 차단되어, 용기 내부에 보관되던 내용물이 보호되는 효과가 있고, 세척과정에서 발생할 수 있는 스크래치 또는 표면손상을 방지하여 내구성이 높고 위생적인 이중 용기의 제공이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 이중 용기의 제조방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명에 의한 스테인레스 재질의 판재를 바닥판과 몸통판으로 재단한 상태의 전개도.
도 3은 본 발명에 의한 몸통판을 롤러로 롤링한 상태의 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 몸통판의 일단과 타단 및 상부용기와 하부용기의 용접부위를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명에 의한 상단 테두리에 플랜지가 형성된 외부용기와 내부용기의 단면도.
도 6는 본 발명에 의한 외부용기와 내부용기의 결합 과정의 단면도.
도 7은 본 발명에 의한 외부용기와 내부용기의 결합상태의 사시도.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현 될 수 있다.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명은 이중 용기의 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 이중 용기의 제조방법을 간략히 설명하기 위하여 제조공정을 도시한 도면으로, 본 발명에 의한 이중용기의 제조방법은 서로 다른 재질의 외부용기와 내부용기 간의 접합으로 만들어지는 이중용기의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 외부용기는 합성수지 재질의 기본수지를 사출성형하여 제조하고; 상기 내부용기는 스테인레스 재질의 판재를 바닥판(120)과 몸통판(110)으로 각각 재단하는 재단단계와; 상기 재단단계에서 제작된 몸통판(110)을 원통형으로 롤링하고 일단과 타단을 서로 용접시켜 원통형 몸통부(130)로 만드는 몸통부 제작단계와; 상기 바닥판(120)과 상기 재단단계에서 제작된 몸통부의 하단이 맞닿는 부분을 용접시켜 내부용기(160)를 만드는 접합단계와; 용접부위(180)를 연마하는 연마단계를 거쳐 제조하며; 상기 외부용기(170)의 내부에 상기 내부용기(160)를 수용시키고 상호 접합시켜 이중 용기를 제작하게 되는 것이다.

이러한 제작공정을 도면 1 내지 7을 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 의하여 제조되는 이중 용기는 외부용기와 내부용기의 재질을 달리한다.

구체적으로, 상기 외부용기는 합성수지 재질의 기본수지를 용융점 이상의 온도로 가열하여 용융시키고, 용융된 기본수지를 사출성형하여 용기의 형태로 제조된다.

이때, 상기 기본수지는 일반적으로 '고무대야'라 불리는 합성수지 재질의 용기를 제조하기 위하여 이용되는 물질의 것이고, 통상의 기술자는 다양한 종류의 합성수지 재질의 기본수지를 이용할 수 있으며, 이용되는 기본수지의 종류에 따라 용융점에 대한 가열온도 역시 달라질 수 있음은 자명하다.

아울러 외부용기의 형태는 통상적으로 사용되는 '고무대야'의 형상이다. 즉 외부용기는 바닥면을 형성하는 바닥부와 바닥부에서 상부로 연장되어 높이를 형성하는 측면부로 구성되고, 상기 측면부는 바닥부보다 큰 내경을 가지도록 구성되어 상광하협(상부는 넓고 하부는 좁음을 의미함.)의 구조를 이룬다.

도 2는 스테인레스 재질의 판재가 바닥판(120)과 몸통판(110)으로 재단된 상태를 도시한 예시도이다.

상기 내부용기는 스테인레스 재질로 구성된다.

먼저 스테인레스 재질의 얇은 판재를 제작하고자 하는 내부용기의 사이즈를 감안하여 내부용기(160)의 바닥면으로 구성될 바닥판(120)과 내부용기(160)의 측면으로 구성될 몸통판(110)으로 구분하여 재단한다.

이때 몸통판(110)에 플랜지(140)가 구비되는 경우에는 상기 몸통판(110)의 상단 테두리부에 플랜지(14)가 형성될 여분의 길이를 더 포함하는 길이로 재단될 수 있다.

도 3은 상기 몸통판(110)이 롤러로 롤링되어 원통형의 형상을 갖춘 상태의 예시도이다. 즉, 상기 몸통판(110)을 롤링하는 방법은 판상으로 재단된 몸통판(110)을 원통형으로 롤링할 수 있는 방법이면 어떠한 방법을 적용하여도 무관하나, 상ㆍ하로 위치된 복수 개의 롤러 사이에 재단된 몸통판(110)을 인입시킨 후 몸통판(110)을 롤러 사이로 왕복이동시키며 서서히 롤링할 수도 있고, 원형의 롤러 외주에 판상의 몸통판(110)을 위치시킨 후 롤러를 회전시켜 몸통판(110)을 롤링시키는 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

도4는 상기 몸통판(110)의 일단과 타단 및 상기 원통형 몸통부(130)와 상기 바닥판(120)이 용접된 용접부위를 나타낸 예시도이다.

상기 원통형 몸통부(130)의 하단은 상기 바닥판(120)의 테두리와 맞대어 용접시켜 내부용기를 만든다. 상기 몸통판(110)의 일단과 타단 및 상기 원통형 몸통부(130)와 바닥판(120)의 용접은 가스용접, 전기용접 또는 레이저용접 등과 같은 방법을 적용할 수 있고, 용접 후 용접부위는 그라인더와 같은 연마기구로 연마하여 매끈하게 만들 수 있다.

도 5는 플랜지가 구비된 상태의 상기 외부용기(170)와 상기 내부용기(160)의 모습을 나타낸 단면도이다.

상기 내부용기(160)의 상단 테두리에는 외측으로 돌출되는 플랜지(140)가 구비될 수 있는데, 상기의 플랜지(140)는 스테인레스 재질의 판재를 재단하여 몸통판(110)을 만든 후 판상의 몸통판(110)을 직접 절곡하여 몸통판(110)의 상단 테두리에 형성시킬 수 있고, 판상으로 재단된 몸통판(110)을 원통형 몸통부(130)로 만든 후 원통형 몸통부(130)의 상단 테두리를 절곡하여 형성시킬 수도 있다.

이때, 상기 구성의 플랜지(140)는 사출성형으로 제조된 상기 외부용기(170)의 플랜지(150)를 밀착하여 감쌀 정도의 크기와 모양을 가지도록 구성되어, 외부용기(170)의 플랜지(150)와 내부용기(160)의 플랜지(140) 간의 체결력을 향상시키는 효과를 실현할 수 있다.

상기 구성의 내부용기(160)의 외부면은 사포와 같은 연마부재로 긁어 거칠게 가공하여, 내부용기(160) 외부면의 노출면적을 증가시켜 내부용기(160)의 외부면과 외부용기(170) 내부면 간의 접촉면적을 증가시킬 수 있다.

즉, 거칠게 가공된 내부용기(160)의 외부면은 접착제를 이용한 내부용기(160)와 외부용기(170) 간의 접합시에, 내부용기(160) 외부면과 외부용기(170) 내부면 간의 접합면적을 늘리는 효과를 발휘하여, 동일한 양의 접착제에 대한 접착력을 향상시킨다.

상기와 연관하여, 도 6과 같이 외부용기(170)와 내부용기(160) 간의 접합은 외부용기(170)의 내부면과 상기 내부용기(160)의 외부면에 접착제를 도포한 후 외부용기(170)의 내부로 내부용기(160)를 삽입하는 방법으로 처리하는데, 이때 도포된 접착제로 인해 외부용기(170)에 대한 내부용기(160)의 삽입이 원할하지 않을 시에는 외부용기(170)는 지그에 고정하고 내부용기(160)는 내부용기(160)의 바닥면과 동일한 크기의 또다른 지그로 적절히 가압하여 삽입할 수 있다.

상기와 같이 접착제를 사용하여 외부용기(170)와 내부용기(160)를 접합하면, 접착제를 통한 접합효과를 실현할 수 있고, 외부용기와 내부용기에 플랜지가 더 포함되어 구성되는 경우에는 접착제에 의한 접합효과 및 플랜지에 의한 결합효과를 동시에 실현할 수 있다.

이하에서는 상기 외부용기(170)의 내부면과 상기 내부용기(160)의 외부면에 도포되는 접착제에 대해 설명하도록 한다.

금속과 수지 필름을 접착하는 접착제가 다수 개시되고 있으나, 본 발명과 같이 비교적 두껍고 무게가 있는 합성수지 용기를 스테인레스 표면에 접착시키기 위한 적절한 접착제는 찾아보기 힘들다.

따라서 본 발명자는 합성수지 재질의 용기와 스테인레스 재질의 용기를 접착하기 위한 다양한 접착제의 시험을 거듭하여, 합성수지와 스테인레스 모두에 대해 접착력이 우수한, 에폭시 수지를 주성분으로 하는 에폭시 수지계 접착제를 사용하는 것이 바람직하다는 사실을 발견하였다.

상기 접착제는 시판되는 에폭시 수지계 접착제를 사용해도 되나, 바람직하게는 1액 습기 경화형 폴리우레탄 수지 조성물을 사용할 수 있다. 상기 1액 습기 경화형 폴리우레탄 수지 조성물은 이소시아네이트기를 가지는 우레탄 프리폴리머와 가열에 의해 우레탄 프리폴리머와 반응하는 에스테르계 화합물로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올과 변성 디페닐메탄 디이소시아네이트를 반응시켜 얻어지며, 상기 폴리올은 에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 3,3'-디메틸올에 프탄, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 네오펜틸글리콜, 3,3-비스(히드록시메틸)헵탄, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 글리세린, 트리메티롤프로판 등의 다가 알코올을 사용할 수 있고, 상기 변성 디페닐메탄 디이소시아네이트로는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,2'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 카르보디이미드화 디페닐메탄 폴리이소시아네이트, 폴리에틸렌 페닐 폴리이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 접착제는 합성수지 용기와 스테인레스 용기를 접착하기 위한 것으로, 접착강도 및 작업성 향상을 위해 GPC로 측정한 상기 우레탄 프리폴리머의 중량 평균 분자량이 8,000 내지 50,000의 범위를 만족해야 한다.

또한, 상기 에스테르계 화합물로는 프탈산 디부틸, 프탈산 디옥틸, 프탈산 디이소노닐 등의 프탈산에스테르계, 아디핀산 디옥틸, 아디프산 디이소노닐, 세바스산 디옥틸 등의 지방족 이염기산계, 말레인산 디부틸 등의 말레인산계, 푸마르산 디부틸 등의 푸마르산계, 사이클로헥산-1,2-디카르복실산 디옥틸, 사이클로헥산-1,2-디카르복실산 디이소노닐, 4-사이클로헥센-1,2-디카르복실산 디 옥틸,4-사이클로헥센-1,2-디카르복실산 디이소노닐 등의 지방 환식 에스테르계, 트리멜리트산 트리 n-부틸, 트리멜리트산 트리옥틸, 트리멜리트산트리이소데실 등의 트리멜리트산계, 피로멜리트산 테트라 옥틸 등의 피로메리트산계에서 선택된 1종 이상의 에스테르계 화합물을 포함하는 조성물을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 우레탄 프리폴리머와 상기 에스테르계 화합물은 중량비로 1:0.05 내지 1:0.5를 사용함으로써 우수한 도포 작업성과 접착성 및 내구성을 가질 수 있게 된다.

100 : 플랜지 예정부
110 : 몸통판
120 : 바닥판
130 : 원통형 몸통부
140 : 내부용기 플랜지
150 : 외부용기 플랜지
160 : 내부용기
170 : 외부용기
180 : 용접부위

Claims (7)

1. 서로 다른 재질의 외부용기와 내부용기 간의 접합으로 제조되는 이중 용기의 제조방법에 있어서,
   상기 외부용기는 합성수지 재질의 기본수지를 사출성형하여 제조되고,
   상기 내부용기는,
   스테인레스 재질의 판재를 바닥판과 몸통판으로 각각 재단하는 재단단계와;
   상기 재단단계에서 제작된 몸통판을 롤러로 롤링하여 원통형으로 하고 일단과 타단을 서로 용접시켜 원통형 몸통부로 만드는 몸통부 제작단계와;
   상기 재단단계에서 제작된 바닥판의 테두리와 상기 몸통부 제작단계에서 제작된 원통형 몸통부의 하단이 맞닿는 부분을 용접시켜 내부용기를 만드는 접합단계와;
   상기 몸통판의 일단과 타단 및 상기 몸통부와 상기 바닥판의 용접부위를 연마하는 것을 포함하여 구성되고,
   상기 외부용기의 내부에 상기 내부용기를 수용하여 접착제에 의해 상호 접합시키고,
   상기 외부용기와 내부용기의 상단 테두리에는 외측으로 돌출되는 플랜지가 각각 구비되고,
   상기 내부용기의 플랜지는 외부용기의 플랜지를 밀착하여 감싸도록 구성하며,
   상기 접합단계에서 제조된 내부용기는,
   외부면을 긁어 거칠게 만드는 가공과정을 더 처리하도록 구성되며,
   상기 접착제는,
   이소시아네이트기를 가지는 우레탄 프리폴리머와 가열에 의해 우레탄 프리폴리머와 반응하는 에스테르계 화합물로 이루어진 1액 습기 경화형 폴리우레탄 수지 조성물로 구성되며,
   상기 우레탄 프리폴리머는 중량 평균 분자량이 8,000 내지 50,000인 것」을 특징으로 하는 이중 용기 제조방법.
   
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7. 제1항의 이중 용기의 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 이중 용기.
   

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