KR101597150B1 - 레이저 컷팅이 적용된 액상 시트파우치 포장재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 컷팅이 적용된 액상시트 파우치 포장재를 개시한다.
본 발명은, 연질의 상부 필름과 반경질의 하부시트를 열봉함에 의해 테두리 부분을 접착하고 그 사이에 내용물을 밀폐 보존하는 파우치 포장재에 있어서, 하부시트는 상부로부터 순차적으로 접착층과 차단층 그리고 기재층의 3층 구조로 이루어지며, 하부시트의 접착층과 기재층상에는 절곡에 의해 내용물이 토출될 수 있도록 레이저 빔에 의한 가이드라인이 소정깊이로 형성되는 것으로서, 상기의 기술적 해결을 통한 본 발명은 기존의 날카로운 칼날에 의한 음각을 활용한 절곡형 액상 파우치에서 자주 발생 하였던 내용물 토출구 부위의 보호층(Barrier Layer)의 손상이 없이도 기재층과 접착층의 절단을 구현하였다.
특히, 국내에서는 알루미늄 호일을 보호층(Barrier Layer)으로 널리 사용하고 있으므로 레이저 빔의 금속반사 원리를 활용한 절단은 보호층 유지에 매우 효과적이며, 따라서 내용물의 안전성이 신뢰성을 확보할 수 있는 수준으로 확보되면서도 사용이 편리한 절곡형 액상 시트파우치(Break Open Type)를 개발할 수 있게 되었다.
또한, 레이저빔은 포장재를 구성하는 시트 표면에 직접 닿지 않는 비접촉식 방법으로 빔을 조사하고 용융열에 의하여 절단을 구현하기에 기존 나이프 절곡형 포장방법과 달리 시트의 신축성이나 탄성과 무관하게 필요한 절단 성능을 구현할 수 있으며 이로 인하여 포장재를 구성하는 시트의 재질과 두께의 선택범위를 넓힐 수 있었고 불량률 발생을 현저하게 줄일 수 있다.
이에 더하여 레이저빔은 간단한 프로그램 조작만으로도 점사, 쇄선, 곡선, 면 등 음각의 형태와 ㎛ 단위의 음각 깊이 제어가 용이하여 포장의 신뢰성 향상과 내용물 특성에 따라 손쉽게 다양한 디자인 적용이 가능하다.

Description

레이저 컷팅이 적용된 액상 시트파우치 포장재{liquefied sheet pouch package with laser cutting}

본 발명은 한손의 손가락만으로 쉽게 절곡과 동시에 토출구가 자동 개방되는 구조를 가지는 사용이 편리한 액상 시트파우치형 포장재 개발에 관한 것으로서, 완벽한 절곡과 내용물의 토출을 용이하게 하기 위하여 정밀도가 높은 고정밀 레이저빔(Laser Beam)의 금속면 반사와 정밀가공기법을 이용하여 보호층(Barrier Layer), 즉 보호층의 손상이 전혀 없도록 하부 기재층 포장재의 양 측면을 레이저빔으로 정확히 절단함으로서 내용물의 보호와 밀폐보존 성능의 신뢰성을 확보하는 액상 시트파우치 포장에 관한 것이다.

일반적으로, 액상 또는 겔타입의 식품, 화장품, 생활용품, 의약외품 등은 일반적으로 1회용 플라스틱 파우치 포장으로 소량이 수용되어 포장되는 경우가 많으며, 일회용 액상 포장용기로 많이 사용되는 형태 밑 방법으로서는 찢어서 내용물을 개봉하는 절취형(Tear Open Type)포장재와 절곡을 하였을 때 포장재가 파단 되면서 내용물 토출구가 개방되는 절곡형(Break Open Type) 포장재가 있다. 절취형 액상 포장재는 양손의 손가락으로 절개부를 잡아 찢기에 손가락에 내용물이 묻는 경우와 힘의 조절이 되지 않거나 포장재가 절취되는 방향이 불특정함에 따라 절취 중에 내용물이 불시에 누출되는 문제가 자주 발생하며 물비누, 바디폼, 샴푸 등은 젖은 손을 이용하면서 포장재 개봉에 어려움을 겪는 경우가 자주 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 한손의 손가락의 힘만으로 쉽게 포장용기를 구부려 내용물이 토출되도록 개발된 것이 절곡형 액상 시트파우치 포장재이다.

상기의 절곡형 액상 포장재는 오랜 기간 다양한 목적과 형태로 개발이 이루어져 왔으며, 그 중에서도 반경질의 캡슐형 플라스틱 용기위에 연질의 상부필름을 열융착하는 용기형 포장방식(Dispensing Package)은 부분적으로 상용화가 이루어져 있으며 미국특허 US 4,236,652/1980, US 4,611,715/1986, US 4,790,429/1988, 유럽특허 EP 0 616 588 B1/1993등은 절곡에 의하여 토출구가 개방되는 용기형 포장재에 대한 기술적 해결을 보여주고 있다.

그러나 용기형 포장방식과는 달리 액상 포장방식으로 가장 폭넓게 사용되는 파우치형 포장방식에서는 절곡형 포장기술을 도입하고자 하는 다양한 시도가 있었음에도 내용물 토출부위의 기술적 해결에서 완전한 신뢰성을 확보하는 단계에는 이르지 못하고 있다.

미국특허 US 3986640/1976, US 4,430,013/1984, US 20060283727A1/2006, US 7506762B2/2009, US 8366337B2/2013, 유럽특허 EP 2 205 505 B1(2009)와 EP 2 170 727 B1/2012 등은 절곡에 의하여 토출구가 개방되는 파우치형 액상 포장재에 대한 서로 다른 기술적 해결방안들을 제시하고 있다.

US 4,430,013/1984과 EP 2 170 727 B1/2012, US 8366337B2/2013은 내용물 토출구 부위에 공극을 가진 흡수형 재질을 표면에 추가 부착하여 토출구가 실수로 개봉되더라도 공극을 가진 부착물이 유출된 내용물을 흡수하는 보완구조를 지니고 있으며, US 20060283727A1/2006과 US 7506762B2/2009는 내용물 토출구 부위에 별도의 추가 부착물을 포함하지는 않으나 US 20060283727A1/2006의 그림5A의 단면에서 보듯이 내용물 토출구 형성을 위한 음각(칼집)이 내용물의 안전성을 위해 설치한 보호층(Barrier Layer)까지 절단 파괴하는 구조로서 내용물의 밀폐보존 성능의 신뢰성을 충분히 확보하지는 못하고 있다. 상기의 US 20060283727A1/2006의 그림5A와 유사한 구조형식을 취하고 있는 유럽특허 EP 2 205 505 B1(2009) 또한 청구내용에 포함된 그림 10의 단면은 보호층(차단층, Barrier Layer)을 신축성이 있는 EVOH 등을 적용하여 내용물 토출구 형성을 위한 음각(칼집)이 보호층(Barrier Layer)까지 침범하더라도 접착층의 신축성 있는 재질과 접착되어 있는 보호층이 절단 파괴되지 않고 늘어나 V자형 음각을 따라 유지되는 구조를 보여주고 있다.

상기 특허들은 모두 절곡가이드라인 및 내용물 토출구 형성을 위해 날카로운 칼날(나이프)을 이용하여 포장재의 특정부위에 구멍을 내거나 일부 깊이까지만 홈을 형성하는 구조이다. 그러나 절곡형 포장기술이 적용된 액상파우치포장에 대한 지난 몇 년간의 경험적 실험은 열융착되는 접착층의 신축성 있는 재질이 칼날에 의하여 완전한 절단(Slit)이 이루어지지 않을 경우 토출구가 개방되지 않거나 개방이 불충분한 경우가 자주 발생하였으며, 토출구가 완전하게 개방되도록 칼날 깊이를 보다 깊게 조정하거나 칼날을 움직이는 힘을 강하게 할 경우에는 열융착되는 신축성 있는 접착층 재질과 접착되어 있는 수 ㎛ 두께 수준의 보호층도 함께 손쉽게 손상되어 내용물이 유출되거나 변질되는 경우가 자주 발생하였다.

상기와 같이 날카로운 칼날을 이용하여 토출구를 음각하는 방식의 파우치형 액상 포장재는 칼날의 마모, ㎛의 두께로 음각을 조정해야 하는 칼날깊이 제어, 칼날을 제어하는 공기압력의 불균일성, 포장재질의 신축성 등의 요인으로 인하여

보호층(Barrier Layer)을 온전히 유지하여 내용물의 밀폐 보존성능을 확보하면서 동시에 절곡 시 완전한 토출구를 형성하고자 하는 기술적 목표에서 불안정한 해결을 보이고 있다.

종래의 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 본 발명은 절곡에 의하여 토출구가 개방되는 시트파우치형 액상 포장재의 개발에 있어서 기존의 유사한 칼날을 이용한 절곡형 액상파우치와 달리 정밀도가 높은 고정밀 레이저를 사용하여 완벽한 보호층의 유지와 토출구 부위의 개방(이지오픈)에 신뢰성을 부여하기 위해 고안되었으며 내용물의 안전성을 충분히 확보할 수 있는 레이저 컷팅이 적용된 액상시트 파우치 포장재를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 컷팅이 적용된 액상시트 파우치 포장재는, 연질의 상부 필름과 반경질의 하부시트를 열봉함에 의해 테두리 부분을 접착하고 그 사이에 내용물을 밀폐 보존하는 파우치 포장재에 있어서, 상기 하부시트는 상부로부터 순차적으로 접착층과 보호층 그리고 기재층의 3층 구조로 이루어지며, 상기 하부시트의 접착층과 기재층상에는 절곡에 의해 내용물이 토출될 수 있도록 레이저 빔에 의한 가이드라인이 소정깊이로 형성되는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 상기 하부시트의 보호층상에는 금속성 알루미늄 포일이 더 포함되며, 내용물에 접하는 접착층에 레이저빔을 조사하여 가이드라인을 형성하고, 알루미늄 포일은 레이저빔이 반사되도록 빔의 강도와 조사시간을 조절하여 알루미늄포일의 보호층이 손상 없이 온전히 보호하도록 된 것에 특징이 있다.

본 발명에서 상기 하부시트의 보호층은 비금속성분의 EVOH필름으로 형성되며, 레이저빔의 강도와 조사시간을 조절하여 내용물에 접하는 접착층과 기재층은 레이저빔을 조사하여 일부 두께 또는 점선으로 절곡 가이드라인을 형성하는 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 레이저빔을 통한 가이드라인의 형상은 직선, 십자형 외에 내용물의 점도에 따른 토출량 제어가 용이하도록 곡선 또는 다각형, 톱니모양에서 선택되어 사용되는 것에 특징이 있다.

본 발명의 상기 레이저 빔을 통한 가이드라인의 형상은 임계각 이상에 이르렀을 때 절곡과 절곡파단이 일어나는 구조로서 실선 외에도 절곡가이드라인의 임의 절곡을 예방하기 위한 방법으로 쇄선, 점사, 톱니모양 등의 형상을 포함하며, 절곡 가이드라인의 양끝이 재료 특성상 파단이 연장되는 것을 예방하기 위하여 원형, 다각형 또는 절곡 가이드라인과 직각으로 방향으로 차단되는 특성의 선을 가지는 형상을 포함하여 형성되는 것에 특징이 있다.

상술한 특징에 따른 본 발명에 의하면, 상기의 기술적 해결을 통한 본 발명은 기존의 날카로운 칼날에 의한 음각을 활용한 절곡형 액상 파우치에서 자주 발생하였던 내용물 토출구 부위의 보호층(Barrier Layer), 즉 보호층의 손상이 없이도 하부의 기재층와 접착층의 절단을 구현하였다.

특히, 국내에서는 알루미늄 호일을 보호층으로 널리 사용하고 있으므로 레이저 빔의 금속반사 원리를 활용한 절단은 보호층 유지에 매우 효과적이며, 따라서 내용물의 안전성이 신뢰성을 확보할 수 있는 수준으로 확보되면서도 사용이 편리한 절곡형 액상 시트파우치(Break OpenType)를 개발할 수 있게 되었다.

또한, 레이저빔은 포장재를 구성하는 시트 표면에 직접 닿지 않는 비접촉식 방법으로 빔을 조사하고 용융열에 의하여 절단을 구현하기에 기존 절곡형 포장방법과 달리 시트의 신축성이나 탄성과 무관하게 필요한 절단 성능을 구현할 수 있으며 이로 인하여 포장재를 구성하는 시트의 재질과 두께의 선택범위를 넓힐 수 있었고 내용물 배출에 따른 불량률 발생을 현저하게 줄일 수 있다.

이에 더하여 레이저빔은 간단한 프로그램 조작만으로도 점사, 쇄선, 곡선, 면 등 음각의 형태와 ㎛ 단위의 음각 깊이 제어가 용이하여 포장의 신뢰성 향상과 내용물에 따라 손쉽게 다양한 디자인 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 컷팅이 적용된 액상 시트 파우치 포장재의 사시도.
도 2는 본 발명의 사용 상태를 보인 사시도.
도 3은 도 1의 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 레이저 컷팅에 적용된 가이드라인의 여러 실시예를 보인 구성도들.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 컷팅이 적용된 액상 시트 파우치 포장재의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 사용 상태를 보인 사시도이며, 도 3은 도 1의 단면도이다. 그리고 도 4 및 도 5는 본 발명의 레이저 컷팅에 적용된 가이드라인의 여러 실시예를 보인 구성도들이다.

이에 나타내 보인 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 컷팅이 적용된 액상시트 파우치 포장재는, 연질의 상부 필름(100)과 반경질의 하부시트(200)를 열봉함에 의해 테두리 부분을 접착하고 그 사이에 내용물(10)을 밀폐 보존하는 통상의 파우치 포장재에 있어서, 하부시트(200)는 상부로부터 순차적으로 접착층(210)과 차단층(220) 그리고 기재층(230)의 3층 구조로 이루어진다.

이때 하부시트(200)의 접착층(210)과 기재층(230)상에는 절곡에 의해 내용물이 토출될 수 있도록 레이저 빔에 의한 가이드라인(300)이 소정깊이로 형성되는 것을 그 특징으로 한다.

이때 상술한 본 발명의 하부시트(200)의 보호층(220)상에는 금속성 알루미늄 포일이 더 포함되며, 내용물에 접하는 접착층(220)에 레이저빔을 조사하여 가이드라인(300)을 형성하고, 알루미늄 포일은 레이저빔이 반사되도록 빔의 강도와 조사시간을 조절하여 알루미늄포일의 보호층이 손상 없이 온전히 보호하도록 함이 바람직하다.

또한 다른 실시예로써 본 발명의 하부시트(200)의 보호층(220)이 비금속성분의 EVOH필름으로 형성될 경우에는, 레이저빔의 강도와 조사시간을 조절하여 내용물에 접하는 접착층(210)과 하부층(230)은 레이저빔을 조사하여 일부두께 또는 점선으로 절곡 가이드라인(300)을 형성함이 바람직하다.

액상 시트파우치 포장재에서 하부시트는 중요한 포장재이며, 아래 표 1과 같이 다양한 하부시트를 구성할 수 있다.

구분	겹수	필름구성
하부시트	2중 구조	PS+PE(LLDP, HDLD 등) PP+PE PET+PE
	3중 이상의 다층구조	PS+AL+PE PS+EVOH+PE PP+AL+PE PP+EVOH+PE PET+AL+PE PET+EVOH+PE

한편, 본 발명의 레이저빔을 통한 가이드라인(300)의 형상은 도 4에 나타내 보인 바와 같이 직선, 십자형 외에 내용물의 점도에 따른 토출량 제어가 용이하도록 곡선 또는 다각형, 톱니모양에서 선택되어 사용되는 것이 바람직하다.

이에 더하여 본 발명의 레이저 빔을 통한 가이드라인(300)의 형상은 임계각 이상에 이르렀을 때 절곡과 절곡파단이 일어나는 구조로서 실선 외에도 절곡가이드라인(300)의 임의 절곡을 예방하기 위한 방법으로 도 5에 나타내 보인 바와 같이 쇄선, 점사, 톱니모양 등의 형상을 포함하며, 절곡 가이드라인(300)의 양끝이 재료 특성상 파단이 연장되는 것을 예방하기 위하여 원형, 다각형 또는 절곡 가이드라인과 직각으로 방향으로 차단되는 특성의 선을 가지는 형상을 포함하여 형성됨이 더욱 바람직할 것이다.

이러한 본 발명에 따른 액상 시트파우치형 포장재를 구부렸을 때 가이드라인(300)절곡이 임계각 이상이 되었을 때 보호층(220)과 절곡 가이드라인(300)이 동시에 파단되면서 도 2에서와 같이 토출구가 개방되는 것이다.

이때 임계각은 복층시트의 구성과 가이드라인의 형상, 절단 깊이 등에 따라 다르다.

그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (5)

1. 상부로부터 순차적으로 접착층과 보호층 그리고 기재층의 3층구조로 이루어지는 연질의 상부 필름과, 반경질의 하부시트를 열봉함에 의해 테두리 부분을 접착하고 그 사이에 내용물을 밀폐 보존하는 시트파우치 포장재에 있어서:
   상기 하부시트의 접착층과 기재층상에는 절곡에 의해 내용물이 토출될 수 있도록 레이저 빔에 강도와 조사시간을 조절하여 내용물에 접하는 접착층과 하부층은 레이저빔을 조사하여 일부 두께 또는 점선으로 절곡되도록 하는 가이드라인이 소정깊이로 형성되고;
   상기 하부시트의 보호층상에는 금속성 알루미늄 포일이 포함되며, 내용물에 접하는 보호층에 레이저빔을 조사하여 가이드라인을 형성하고, 알루미늄 포일은 레이저빔이 반사되도록 빔의 강도와 조사시간을 조절하여 알루미늄포일의 보호층이 손상 없이 온전히 보호하도록 된 것이며;
   상기 레이저빔을 통한 가이드라인의 형상은 직선과 십자형 외에 내용물의 점도에 따른 토출량 제어가 용이하도록 곡선과 다각형 및 톱니모양에서 선택되어 사용되는 것으로, 임계각 이상에 이르렀을 때 절곡과 절곡파단이 일어나는 구조로서 실선 외에도 절곡가이드라인의 임의 절곡을 예방하기 위한 방법으로 쇄선과 점사 및 톱니모양 형상을 포함하며, 절곡 가이드라인의 양끝이 재료 특성상 파단이 연장되는 것을 예방하기 위하여 원형과 다각형 및 절곡 가이드라인과 직각방향으로 차단되는 선을 가지는 것을 특징으로 하는 레이저 컷팅이 적용된 액상시트 파우치 포장재.
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