KR101894755B1 - 종이 성형체, 및 국소 영역 피복 방법과 피복 장치 - Google Patents

Abstract

컵 형상 종이 성형체(1)의 접합 단차부 등의 국소부에 분체 수지를 용사하여 수지 채움(8, 9)하여 종이 성형체의 밀봉성을 높임과 아울러, 전자레인지 가열시에 눌음이 발생되기 쉬운 국소 영역에 눌음 방지 물질을 함유하는 수지 피복층(60)을 형성한다. 국소 영역에의 수지 채움은 수지 분체를 탱크로부터 셔터 장치에 의해서 간헐적으로 잘라내고, 가압 가스에 의해 국소 영역에 반복하여 용사해서 형성한다.

Description

종이 성형체, 및 국소 영역 피복 방법과 피복 장치{SHAPED PAPER ARTICLE, LOCALIZED-REGION COATING METHOD, AND COATING DEVICE}

본 발명은 컵 형상 종이 성형 용기 등의 종이 성형체, 및 그 종이 성형체의 국소 영역을 피복 재료로 피복하는데 적합한 국소 영역 피복 방법 및 피복 장치에 관한 것이다.

음식용의 종이 성형체로서 대표적인 컵 형상 종이 성형체는 개구 컬부에 블랭크 양단 가장자리의 접합에 의한 단차가 있고, 몸통부에도 접합부가 있으며, 그 접합부의 양단 가장자리는 종이 끝이 컵 내측 및 외측에서 노출되어 있다.

이러한 컵 형상 종이 성형체에 내용물을 충전하여 밀봉하는 경우, 컬부의 상면에 덮개재를 히트 시일하고 있다. 또한, 점두판매 등에서 충전하여 바로 소비되는 경우에는 오버 캡을 끼워 맞물림시켜 판매되고 있다. 덮개재를 히트 시일할 때에는 덮개재의 열접착 불량을 방지하기 위해서 통상 컬부를 평탄하게 펴서 플랜지 형상으로 하여 접착 면적의 증대를 도모하고 있다. 이러한 컵 형상 종이 성형체는 직접 음용 용기로서 사용되고 있지만, 개구 단부에 단차부가 있으면 입에 닿는 느낌에 위화감이 있고, 또한 평탄하게 편 플랜지 그 자체가 입에 촉감 위화감이 있다. 또한, 몸통부의 접합 위치에서는 종이 끝 가장자리가 성형체의 안팍으로 노출되므로, 특히 내측에 위치하는 종이 끝 가장자리는 직접 내용액과 접촉하여 흡습되어 버려 용기의 내수성을 열화시킨다고 하는 문제점이 있다. 또한, 드로잉지 성형체의 경우, 개구 둘레 가장자리의 플랜지부에 주름이 발생되기 때문에, 그 플랜지면에 덮개재를 시일한 경우에 밀봉성을 확보하는 것이 곤란하다고 하는 문제점이 있다.

블랭크를 접합시켜 성형한 종이 성형체의 상기 문제점을 해결하는 방법으로서, 종래 블랭크의 대향하는 양단 가장자리에 기재 시트 상에 적층된 열가소성 수지층으로 이루어지는 끝 가장자리 연장편을 설치하고, 기재 시트의 종이 부분이 겹치지 않도록 한쪽의 끝 가장자리 연장편이 종이 성형체의 내측에, 다른쪽의 끝 가장자리 연장편이 외측에 오도록 양단부를 접합시키고, 각각 끝 가장자리 연장편끼리를 열압착하도록 하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조). 또한, 다른 방법으로서 내측이 되는 측 가장자리부를 끝변으로 감에 따라서 얇아지도록 깎아내고, 외측이 되는 측 가장자리부를 접합시켜서 몸통부 접합부 및 컬 접합부를 형성함으로써, 접합부의 단차를 작게 하도록 한 것이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). 또 다른 수단으로서, 개구부에 별도 성형한 수지제 보강 링을 용착함으로써, 개구부의 컬부에 있어서의 단차를 없애서 밀봉성 및 입 촉감성을 좋게 하도록 한 것도 제안되어 있다(특허문헌 3 참조).

한편, 최근 환경 부하의 관점에서 순환형 자원으로서의 종이재를 주체로 하는 종이 성형 용기가 주목되고, 밀봉성을 높여서 스프나 음료 또는 고형물 등의 내용물을 보존할 수 있고, 또한 전자레인지로 가열할 수 있는 전자레인지 대응의 종이 성형 용기가 요구되고 있다. 그러나, 블랭크의 접합부를 갖는 종이 성형 용기를 전자레인지로 가열하는 경우, 접합부에 마이크로파가 집중되기 쉬워 그 부위에서는 눌음이 발생되기 쉬운 현상이 발생한다. 특히, 환상 다리부를 갖는 컵 형상의 종이 성형 용기의 경우, 환상 다리부 내주면에 눌음이 발생되기 쉽다고 하는 문제가 있다.

그 때문에, 종래 전자레인지 가열시에 있어서의 눌음 발생을 방지하도록 고안한 종이제 용기가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 4-특허문헌 5 참조). 그러나, 이것들은 어느 것이나 종래의 컵 형상 종이 용기의 저부 형상을 변경하는 것이며, 구조도 복잡하고 종래의 제조 라인을 대신하는 새로운 제조 설비를 필요로 하여 고가로 되는 문제점이 있었다.

한편, 종래 종이 성형 용기 등의 대상물의 국소를 수지 피복하는 수단으로서, 용융 수지를 핫멜트 건이나 핫 라이너로 토출하여 피복하는 방법이 일반적으로 행해지고 있지만, 노즐로부터 토출 후에 수지의 실끌림 현상이 발생되기 때문에 좁은 영역에 대한 정확한 피복이 곤란하고, 또한 수지의 낭비가 발생됨과 아울러 사이클 업이 곤란하다고 하는 문제점이 있다. 또한, 수지 용액 코팅이나 에멀젼 코팅 등의 습식 방법도 있지만, 재료가 제한적이며 또한 도포 후에 용제를 기화시키지 않으면 않되어 용제의 환경 부하도 높은 등의 문제점이 있다. 또한, 사출 성형기와 마찬가지로 수지 원료를 가열하면서 스크류로 압출하여 용융화한 용융 수지를 금속 등의 대상물 표면에 미립자 형상으로 분사하여 피막을 형성하는 방법도 제안되어 있다(특허문헌 6 참조). 이 장치는 대형 대상물의 표면에 대한 수지 피복에는 적합하여도, 미량의 수지의 정확한 간헐 분사는 곤란하여, 예를 들면 종이컵 등의 개구 컬부의 단차부에 소량의 수지 채움을 하는 데에는 적용 곤란하고, 또한 장치의 소형화·고속화가 곤란함과 아울러 설비 비용도 높은 등의 문제점이 있다.

또한, 다른 방법으로서 용사 건에 의해 접착성 수지 분말을 대상물 표면에 아세틸렌, 프로판 등에 의한 화염을 이용하는 프레임 용사로 수지 피복하는 것도 알려져 있다(특허문헌 7 참조). 그러나, 이 경우에도 간헐 처리나 스프레이 패턴 제어가 곤란하여 좁은 영역에 대한 확실한 용사 피복은 곤란하고, 또한 대상물이나 피복 수지 자체가 화염에 의해 열 열화를 일으킬 우려가 있다.

이상과 같이, 종래 반송 라인 위를 반송하여 공업적으로 대량 생산되는 제품에 대하여, 수지 피막을 좁은 영역에 부분적으로 간헐적으로 정확하고 또한 효율적으로 형성하는 기술은 아직 확립되어 있지 않다고 할 수 있다.

일본 특허 공개 2005-14975호 공보 일본 특허 공개 2003-191941호 공보 일본 특허 공개 2002-264918호 공보 일본 특허 공개 2003-95352호 공보 일본 특허 공개 2005-88955호 공보 일본 특허 공개 평09-201833호 공보 일본 특허 공개 소63-141666호 공보

종래의 종이 성형체에 있어서, 상기 특허문헌 1, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 접합 단부를 열가소성 수지로 이루어지는 끝 가장자리 연장편으로 형성하는 것, 또는 종이 끝 가장자리를 얇게 가공하여 접합 단차를 작게 하도록 하는 것은, 가공 난이도가 높아 불안정하고 또한 제조 공정이 복잡하게 된다고 하는 문제점이 있어 제조 공정의 고속화, 효율화가 어렵다. 또한, 다른 부재의 개구부 보강 수지 링을 종이 성형체에 융착하는 것은 재료 비용이 높아짐과 함께 별도 수지 링 성형 공정 및 용착 공정이 필요해지기 때문에 제조 비용이 높아지는 등의 문제점이 있다.

또한, 반송 라인 상을 반송되어서 공업적으로 대량 생산되는 종이 성형체에 대하여, 합성 수지를 주체로 한 수지 피막을 종이 성형체의 좁은 영역에 부분적으로 간헐적으로 정확하고 또한 효율적으로 형성하는 기술은 아직 확립되어 있지 않다고 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 종이 성형체에 있어서의 상기 문제점을 복잡한 공정을 거치지 않고 간이하게 해결할 수 있고, 개구부를 갖는 종이 성형체의 밀봉성 및 접합부나 주름의 발생에 기인하는 상기 문제점을 해소한 종이 성형체, 및 그 종이 성형체의 좁은 영역이라도 정확하게 효율적으로 수지 피복이 가능하고, 또한 간헐적으로 반복 수지 피복이 가능한 국소 영역 수지 피복 방법 및 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 문제점을 해결하는 본 발명의 종이 성형체는 개구부를 갖는 종이 성형체에 있어서, 국소부에 합성 수지를 주체로 하는 분체로 이루어지는 피복 재료의 용사에 의한 수지 채움이 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 종이 성형체는 상기 국소부가 컵 형상 종이 성형체의 개구부 둘레 가장자리의 적어도 접합 단차부이며, 그 단차부에 수지 채움이 이루어져 그 단차부를 메우도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 국소부가 종이 성형체의 몸통부의 접합 단차부인 경우, 그 단차부로의 수지 채움에 의해서 상기 접합부의 종이 끝 가장자리를 수지 피복하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 종이 성형 용기가 종이를 주체로 하는 드로잉 성형체인 경우, 개구 플랜지면 전체 둘레에 상기 수지 채움을 형성함으로써 그 개구 플랜지면의 주름을 피복하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 수지 채움은 열접착성 수지 분말을 용사하여 형성된 피막 두께 0.3㎜ 이하이도록 구성할 수도 있다.

본 발명의 종이 성형 용기가 전자레인지 가열 대응의 종이 성형 용기인 경우, 그 종이 용기의 국소 영역에 눌음 방지 물질을 함유하는 수지 피복층을 형성함으로써 마이크로파 가열시의 눌음 발생을 방지할 수 있다.

상기 국소 영역은 컵 형상 종이 성형 용기의 경우, 전자레인지 가열시에 눌음이 발생되기 쉬운 환상 다리부 내주면으로 한다.

상기 수지 피복층은 수지 분말에 눌음 방지 물질 분말을 혼합한 분체를 용사하여 형성함으로써 소정 위치에 적은 피복 재료로 효과적으로 피복층을 형성할 수 있다.

상기 수지 분말은 그 종류는 한정되지 않지만, 입자지름 30~300㎛의 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지 분말이나 PET, PEN, PLA, PBT 등의 폴리에스테르 수지 분말이 효과적으로 채용될 수 있다.

한편, 눌음 방지 물질 분말로서는 저렴한 저유전율 물질인 탄산칼슘이나 탈크가 채용될 수 있다.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 국소 영역 수지 피복 방법은 대상물의 국소 영역을 합성 수지를 주체로 하는 피복 재료로 피복하는 피복 방법으로서, 합성 수지를 주체로 한 분체를 간헐적으로 상기 국소 영역에 용사하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 용사는 상기 분체를 정량으로 잘라내어 가압 가스에 의해 압송하여 가열 가스에 합류시켜서 간헐적으로 상기 국소 영역에 용사함으로써 대상물에 소량씩 정량의 수지 피복을 반복해서 행할 수 있다.

상기 분체의 가열은 열풍에 의해 상기 합성 수지의 융점 근방에서 가열하여 부분적으로 용융시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 대상물은 피복하는 국소 영역을 예비 가열함으로써 완전히 용융한 상태에서의 분사가 아니라 분사된 수지 분말은 대상물의 표면에서 완전히 용융하여 대상물 표면을 피복하므로, 실끌림 현상의 발생이 없이 간헐 용사의 사이클 업이 가능하여 피복 효율을 높일 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하는 본 발명의 국소 영역 수지 피복 장치는 합성 수지를 주체로 하는 피복 재료로 피복하는 피복 장치로서, 상기 피복 재료가 분체이며, 그 분체가 공급되는 탱크, 그 탱크의 하단과 연통한 용사 노즐, 상기 탱크의 하단 개구부와 상기 용사 노즐의 사이에 설치된 정량 절출 셔터 장치를 구비하여 이루어지고, 상기 탱크로부터 정량의 분체를 상기 정량 절출 셔터 장치로 잘라내어서 가열 가스에 합류시켜 상기 용사 노즐로부터 용사하도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 정량 절출 셔터 장치는 상기 탱크의 출구 개구부를 가로지르는 회전체로 이루어지고, 그 회전체에 상기 탱크의 출구 개구부에 면하는 계량실이 설치됨과 아울러, 그 계량실의 가스 공급구에 연통하여 그 계량실에 가압 가스를 공급하는 밸브를 갖고 이루어지며, 상기 회전체는 계량 위치와 용사 위치의 사이를 간헐 회전 가능하며, 계량 위치에서 상기 탱크의 출구 개구부에 면하여 정량의 분체를 계량하고, 분사 위치에서 상기 계량실이 상기 용사 노즐에 면하고, 상기 밸브로부터 상기 계량실에 가압 가스가 공급되어서 상기 분체를 상기 용사 노즐에 압송하는 구성이 채용될 수 있다.

본 발명에 의하면, 단지 종이 성형체의 국소에 수지 채움을 실시함으로써 개구부를 갖는 종이 성형체의 접합부나 주름의 발생에 기인하는 문제점을 블랭크 기재에 특별한 가공을 실시하지 않고 용이하게 또한 저렴한 비용으로 해결할 수 있고, 밀봉성이 우수한 종이 성형체를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명을 컵 형상 종이 성형체의 개구 둘레 가장자리부의 접합 단차부에 적용하여 그 단차부에 소량의 수지 채움을 함으로써, 그 용기로부터 내용물을 직접 마시는 경우의 입 촉감을 좋게 함과 아울러, 덮개재를 히트 시일할 때의 그 단차부에서의 시일성이 향상되어 밀봉성을 높일 수 있고, 종이 성형체를 내용물이 상온 보존될 수 있는 밀봉 용기에 대한 적용성을 높일 수 있다. 또한, 그 용기에 오버 캡을 씌워서 밀봉할 때의, 상기 단차부로부터의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명을 종이 성형체의 접합부 등의 노출하는 종이 끝 가장자리에 적용하여 그 노출 종이 끝 가장자리를 효과적으로 수지 피복할 수 있어 노출 종이 끝 가장자리로부터 내용액 등의 흡습을 방지하여 내수성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명을 종이를 주체로 하는 드로잉 성형체의 개구 플랜지면에 적용함으로써 플랜지의 주름을 피복할 수 있어서 히트 시일 덮개재의 열용착성을 높여 밀봉성을 더욱 높일 수 있다.

상기 수지 채움을 열접착성 수지 분말을 용사하여 형성한 평균 피막 두께 0.3㎜ 이하로 구성함으로써 실끌림이 없고, 적은 수지 재료로 효율적으로 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 종이 성형 용기가 전자레인지 가열 대응인 경우, 그 국소 영역에 눌음 방지 물질을 함유하는 수지 피복층을 형성함으로써 종래의 종이 성형 용기의 기본적 구조를 변경하지 않고 간이한 수단에 의해 용이하게 마이크로파 가열시의 눌음의 발생을 방지할 수 있다.

그리고, 컵 형상 종이 성형 용기의 경우, 환상 다리부 내주면에 눌음 방지 물질을 함유하는 수지 피복층을 형성하는 것만으로, 종래의 컵 형상 성형 용기의 저부 형상을 변경하지 않고 용이하게 눌음의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 상기 수지 피복층은 플라스틱 분말에 눌음 방지 분말을 혼합한 분체를 용사하여 형성함으로써 환상 다리부 내주면에 확실하게 또한 저렴하게 눌음 방지층을 형성할 수 있다. 상기 눌음 방지 물질 분말로서 비유전율 2 이하의 무기물을 채용함으로써 효과적으로 눌음 방지층을 형성할 수 있다.

본 발명의 피복 방법에 의하면, 합성 수지를 주체로 하는 분체를 간헐적으로 국소 영역에 용사함으로써 작은 면적이라도 정확하게 효율적으로 수지 피복이 가능하다.

그리고, 합성 수지를 주체로 하는 분체를 정량으로 간헐적으로 잘라내어서 용사함으로써 용착 효율이 높은 입자지름이 작은 재료를 작은 면적에 용사하는 것이 가능해져서 최소한의 사용 재료로 효율적으로 수지 피복할 수 있고, 또한 하이 사이클화가 가능하다.

또한, 용사는 열풍으로 합성 수지 분체를 그 융점 근방에서 가열하여 부분적으로 용융시킴으로써, 대상물에 부착 후에 용융하므로 수지의 실끌림 현상이 없어져서 고속의 간헐 분사가 정확히 가능하다.

그리고, 대상물은 수지 피복하는 국소 영역을 예비 가열함으로써 융점 근방에서 가열하여 부분적으로 용융시킨 상태에서 용사된 수지 분체가 국소 영역에서 효율적으로 용착할 수 있다.

또한, 본 발명의 피복 방법을, 개구부를 갖는 용기의 개구 컬부의 접합 단차부에 적용하여 그 단차부에 소량의 수지 채움을 할 수 있고, 그 용기로부터 내용물을 직접 마시는 경우의 입에 닿는 느낌을 좋게 할 수 있음과 아울러, 덮개재를 히트 시일할 때의 그 단차부에서의 시일성을 높일 수 있다. 또한, 그 용기에 오버 캡을 피복하여 밀봉할 때의 상기 단차부로부터의 누설을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 피복 방법을 종이제 용기의 겹침부 등의 노출 종이 가장자리에 적용하여 그 노출 종이 가장자리를 효과적으로 수지 피복할 수 있고, 노출 종이 가장자리로부터 내용액 등의 흡습을 방지하여 내수성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 피복 방법을 강성이 낮은 종이 성형체에 적용하여 보강재로서의 국소적인 채우기를 추가할 수 있어 성형체의 강성이나 보형성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 피복 방법을 예를 들면 그 분체 수지에 무기물 등의 분말을 혼합하여 종이제 용기를 전자레인지로 가열하는 경우에 눌음이 발생되기 쉬운 국소에 적용함으로써, 그 국소를 눌음이 발생하기 어렵게 되도록 개질할 수 있다.

본 발명의 피복 장치는 구성이 간단하고 또한 소형화가 가능하여, 통상의 생산 라인에 용이하게 또한 저렴하게 설치하는 것이 가능하고, 또한 용사 영역이 소면적이라도 소량의 분체 수지를 정확하게 간헐적으로 용사할 수 있어 사용 재료를 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 피복 장치는 정량 절출 셔터 장치를 구비함으로써 간단한 기구에 의해 소량의 분체 수지라도 정확하게 계량할 수 있으며, 또한 간헐적으로 고속으로 행할 수 있다. 그 결과, 미끄러져 떨어지는 특성이 부족해지는 입자지름이 작은 분체의 적용도 가능하다.

또한, 가열 가스를 열풍으로 함으로써 화염을 사용하지 않고 용사할 수 있어 대상물이나 피복 수지 자체의 열적 영향을 완화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 종이 성형 용기의 사시도 및 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 종이 성형 용기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 의한 피복 장치의 요부 및 피복 방법을 나타내는 모식도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 장치에 있어서, 계량실에 분체를 압축 충전할 때의 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1의 라미네이트 원지에 대한 수지 채움을 한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 2의 단차부에 대한 수지 채움을 한 단차부의 단면 및 상면의 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 의한 피복 방법의 예비 가열 공정 및 용사 공정을 나타낸다.

이하, 본 발명에 의한 종이 성형 용기의 실시형태를 도면을 기초로 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 종이 성형체로서의 컵 형상 용기를 나타낸다. 그 컵 형상 용기(1)는 몸통부(2)가 되는 부채 형상의 블랭크의 양단 가장자리를 접합하여 접착하여 원추형으로 성형하고, 그 상단부를 컬 성형하여 개구 단부로 하고, 하단부(B)의 단차면을 도 1(d)에 나타내는 바와 같이 내측으로 폴딩하여 폴딩편(52)을 형성하고, 그 사이에 단면 ㄷ자 형상으로 드로잉 성형한 저판(57)의 환상 굴곡부(58)를 압착한 환상 다리부(7)로 되어 있으며, 개구 컬부(3)의 A부에는 도 1(b)에 확대하여 나타내는 바와 같이 블랭크 양단 가장자리의 접합에 의한 단차부(4)가 생겨 있다. 또한, 몸통부에는 접합부(5)가 생기고, 그 접합부의 양단 가장자리에는 종이 끝이 컵 내측 및 외측에서 노출되어 있다. 이상의 구조는 종래 주지의 컵 형상 종이 성형 용기와 마찬가지이다.

이러한 컵 형상 종이 성형 용기에 있어서, 상술한 개구부 둘레 가장자리의 개구 컬부(3)에 있어서의 단차부(4)에 의한 밀봉 불량 및 직접 음용 용기로서의 입 촉감 불량을 해소하기 위해서, 본 발명에 있어서는 단차부에 소량의 합성 수지를 용사하여 수지 채움(8)을 행하여 단차를 수지에 의해서 메우도록 했다.

컵 형상 종이 성형 용기의 컬부의 단차부(4)라고 하는 좁은 영역에 적확하게 수지 채움을 하는 것은 곤란하지만, 본 실시형태에서는 도 3에 모식적으로 나타내는 수지 용사 장치에 의해 분체 수지를 간헐적으로 용사함으로써 컬부의 단차부(4)에 양호하게 수지 채움을 할 수 있어, 상기 문제점을 원지 끝 가장자리 자체를 특별한 가공을 실시하지 않고 간단한 방법에 의해 해결할 수 있었다.

또한, 본 실시형태에서는 도 1(c)에 확대해서 나타내는 바와 같이, 종이 성형 용기의 몸통부 접합부(5)의 특히 컵 내면측의 종이 끝 가장자리(6)를 따라서 상하 방향으로 연속한 수지 채움(9)을 행하여 내면측에 노출되어 있는 종이 끝 가장자리(6)를 수지 피복했다. 그것에 의해, 종이 끝 가장자리(6)가 내용액에 직접 접촉되는 일이 없어 용기의 내습성을 향상시킬 수 있었다. 또한, 본 실시형태에서는 접합부의 내측 종이 끝 가장자리만을 수지 피복했지만, 외측도 마찬가지로 수지 피복하는 것이 바람직하다.

이러한 종이 성형 용기는 전자레인지 가열 대응 용기로서 몸통부 블랭크재 및 저부재 모두 종이를 주체로 하지만, 내면 및 외면을 액상 내용물로부터 보호하기 위해서 폴리올레핀 수지나 폴리에스테르 수지 등이 라미네이트 또는 코팅되거나, 또는 함침시킨 복합 종이재, 또는 필요에 따라서 가스 배리어층을 내층에 갖는 복합층으로 이루어지는 재료가 채용될 수 있고, 전자레인지 가열이 가능한 재료이라면 그 재질은 특별히 한정되지 않는다.

이상과 같은 컵 형상 용기에 있어서, 본 실시형태에서는 전자레인지 가열시에 눌음이 발생되기 쉬운 환상 다리부(7) 내주면의 전체 둘레에 도 1(d)에 나타내는 바와 같이 눌음 방지 물질을 함유하는 수지 피복층(60)을 형성하여 전자레인지 가열시에 눌음의 발생을 방지하도록 했다. 그 수지 피복층은 본 실시형태에서는 입자지름 30~300㎛의 합성 수지 분말과 눌음 방지 물질의 분말을 혼합한 분체를 용사하여 환상 다리부(7) 내주면에 수지 피복층(60)을 형성했다.

본 발명에 사용되는 분말로서는 이하에 한정되지 않지만, 종이를 주체로 하는 종이 성형 용기에 대하여 이접착성을 갖는 재료를 사용한다. 일반적인 종이 성형 용기는 하지인 종이 기재에 수지가 코팅되어 있고, 표면 수지층과 동종의 수지 또는 표면 수지층보다 융점이 낮은 수지를 사용하는 것이 이접착성의 점에서 바람직하다.

여기서, 합성 수지로서는 열가소성 수지이면 특별히 한정되지 않지만, 고-중 -저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, PET, PEN, PLA, PBT 등의 폴리에스테르 수지의 1종 또는 복수종의 수지 분말을 채용할 수 있다. 또한, 눌음 방지 분말 물질로서는 비유전율이 낮은 물질로서, 예를 들면 탄산칼슘, 탈크 등을 채용할 수 있다. 이것에 의해, 환상 다리부에서의 마이크로파의 흡수에 의한 발열이 감소되어 눌음의 발생을 방지할 수 있다.

상기 국소 영역에 눌음 방지 물질을 함유하는 수지 피복층의 형성은 핫멜트, 핫 런너, 또는 프레임 용사 등에 의한 방법이 고려된다. 그러나, 본 실시형태와 같이 도포 영역이 매우 좁고 또한 소량의 수지로 용기의 고속 제조 라인에서 형성하려면, 상기 어느 방법이나 도포 수지의 실끌림 현상이 발생되기 때문에 사이클 업에 제한을 받음과 아울러 정확한 도포가 곤란하다. 그것을 극복하기 위해서, 본 실시형태에서는 제조 라인에 있어서 성형되어 반송되는 컵 형상 용기에 후가공 공정으로서 예비 가열 공정과 수지 용사 공정을 설치하고, 예비 가열 공정에서 수지 도포 영역에 열풍을 분사하여 환상 다리부 내주면을 피복 수지의 융점 근방까지 예비 가열하고, 이어서 수지 용사 공정에서 그 부분에 상기 수지 분체를 용사했다. 수지 분체의 용사는 상기한 바와 같이 입자지름 30~300㎛의 합성 수지 분말과 눌음 방지 물질의 분말을 혼합한 분체 수지 분말을 원료로 하고, 그 원재료를 수지의 용융 온도 이하로 가열한 가압 가열 가스(본 실시형태에서는 열풍)로 분사 노즐에 의해 환상 다리부 내주면에 간헐적 또는 연속적으로 용사하여 수지 채움함으로써 형성할 수 있다.

이상과 같은 방법에 의해 환상 다리부 내주면에 수지 피복을 함으로써 실끌림 현상이 발생되는 일이 없이 소정의 소영역에 수지 피복을 적확하게 할 수 있어 사용 재료를 최소한으로 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내고, 본 실시형태에서는 드로잉 성형 용기(10)의 플랜지면(12)에 드로잉 성형에 의해 발생된 플랜지면의 주름(14)을 피복하도록 플랜지 전체 둘레에 수지 채움(13)(도 2에서는 수지 채움의 도중까지 행한 상태를 나타내고 있다)을 행하고, 덮개재를 히트 시일시에 그 수지가 융착되어 주름을 메워서 덮개재가 완전히 융착하여 밀봉성을 높이도록 했다.

이상과 같이 종이 성형 용기의 국소의 좁은 영역에 소량의 수지 채움을 행하는 것은 수지의 실끌림이 있어, 소정의 국소에만 단시간에 효율적으로 수지 채움하는 것은 곤란하여 수지의 낭비가 발생되지만, 본 실시형태에서는 다음과 같은 수지 피복 장치를 사용하여 분체 수지를 간헐적으로 용사함으로써 실끌림 현상이 발생되는 일 없이 소정의 소영역에 수지 피복을 적확하게 할 수 있어 사용 재료를 최소한으로 할 수 있었다.

이하, 상기 종이 성형 용기의 국소에 소량의 수지 채움을 정확하게 행할 수 있는 본 발명의 피복 방법 및 피복 장치의 실시형태를 도 3 및 도 4에 의거해 상세하게 설명한다.

본 발명은 대상물의 작은 영역에 적은 수지로 실끌림 현상 등을 발생시키는 일 없이 고속이고 또한 확실하게 수지 피복을 가능하게 하는 방법으로서, 본 발명에서는 합성 수지를 주체로 한 분체를 정량적으로 잘라내어 합성 수지의 융점 근방까지 가열하여 간헐적으로 국소 영역에 반복 용사하도록 했다. 합성 수지 분체로서는 그 합성 수지로 피복하는 국소의 용도·목적에 따라서 수지 재료 및 그 입자지름이 선택되고, 예를 들면 컵의 개구 컬부의 단차 영역에 수지 채움을 위해서 용사하는 경우에는, 단차부를 없애서 입에 닿는 느낌을 좋게 하고 또한 덮개재와 히트 시일해서 밀봉성을 향상시키기 위해서, 폴리에틸렌 등의 히트 시일성 수지 분말을 채용한다.

도 3은 분체 수지를 국소 영역에 용사하기 위한 본 실시형태에 의한 수지 피복 장치(30)의 요부를 모식적으로 나타낸 것이며, 호퍼 형상의 탱크(31)의 하단 개구부(33)에 정량 절출 셔터 장치(35)를 개재해서 용사 노즐(32)이 설치되어 있다. 탱크(31)에는 그 탱크에 수지를 주체로 하는 분체를 공급하는 분체 공급 장치(34)가 연결되어 있다. 또한, 필요에 따라서 공급되는 분체 수지를 소정 온도까지 가열하기 위한 가열 수단을 설치할 수도 있다. 가열 수단으로서는 열풍 발생 장치(40)가 바람직하다.

정량 절출 셔터 장치(35)는 탱크(31)의 하단 개구부(33)를 가로지르는 회전체(36)로 이루어지고, 그 회전체(36)에 탱크(31)의 하단 개구부(33)에 면하고, 정상부가 회전체(36)의 약 중심 축선에 이르는 원추 형상 패임의 계량실(37)이 설치되어 있다. 그리고, 회전체(36)의 일단은 간헐 회전 구동 수단(도시하지 않음)에 연결되고, 또한 중심 축선을 따라서 일단이 가압 가스원에 접속한 유로(42)를 갖고, 그 유로를 계량실(37)의 정상부에 형성된 가압 가스 공급구(38)에 연통하고 있다. 유로(42)에는 콤프레서 등의 압축 공기 공급원에 연결된 공급 관로(43)가 연결되고, 그 공급 관로에 설치된 전자 밸브(44)에 의해서 가압 가스의 계량실(37) 내로의 송급 타이밍을 제어한다. 회전체(36)는 간헐적으로 반회전하여 계량실이 분체 계량 위치와 용사 노즐로의 압송 위치에 교대로 위치하도록 제어된다.

용사 노즐(32)에는 가열 수단으로서 가열 가스가 공급된다. 가열 가스로서는 열풍이 바람직하고, 콤프레서 등의 공기 공급원에 연결된 열풍 발생기(40)에 의해 전기적 또는 가스 연소 등의 가열 수단에 의해 소정 온도로 가열된 가열 가스로서 열풍이 용사 노즐에 공급된다.

용사 노즐(32)은 그 정상부에 회전체(36)가 용사 위치에 회전했을 때에 계량실(37)로부터의 분체 수지를 받아들이는 도입 유로(45)를 갖고, 그 하방에 소정 구경의 분사 유로(46)가 형성되어 있다. 분사 유로(46)에는 가열 가스가 공급되고 있으며, 상기 계량실로부터 압송된 분체에 가열 가스와 합류한다. 당연히 탱크(31), 정량 절출 셔터 장치(35), 및 용사 노즐(32) 사이에는 분체가 외부로 누설되지 않도록 밀봉 상태에서 회전체(36)가 회전 가능하게 연결되어 있다.

본 발명의 분체 수지의 피복 장치는 이상과 같이 구성되고, 분체 수지를 대상물의 소정 영역에 다음과 같이 용사하여 수지 피복을 행한다.

먼저, 대상물의 수지 피복 예정 영역을 예비 가열한다. 예비 가열은 각종 가열 방법을 채용할 수 있고, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 부분적으로 간이하고 또한 저렴한 설비로 가열하려면 도 7(a)에 나타내는 바와 같이 예비 가열 노즐(25)로부터 열풍을 분사하여 행하는 것이 바람직하다. 또한, 용사 노즐로부터의 열풍을 이용하여 수지의 분사를 지연시킴으로써 예비 가열할 수도 있다. 용사 대상면을 예비 가열함으로써 용사 노즐로부터 분사된 수지가 완전하게 용융되지 않아도 대상물 표면에 수지가 양호하게 용착하여 간헐적으로 고속으로 수지 피복을 형성할 수 있다.

이어서, 예비 가열된 대상물의 국소 영역에 분체 수지를 상기 피복 장치에서 용사하여 수지 피복을 행한다. 상기 장치에 의한 분체 수지의 용사는 도 3(a)의 상태에서 탱크(31) 내에 분체 수지가 공급되고 있으며, 이 상태에서 정량 절출 셔터 장치(35)의 계량실(37) 내에 계량실의 용적만큼의 분말 수지가 자동적으로 충전되어 있다. 이어서, 회전체(36)가 180° 회전함으로써 도 3(b)에 나타내는 바와 같이 계량실(37)은 반전하여 용사 노즐(32)의 도입 유로(45)에 면하고, 동시에 밸브(44)가 개방되어 가압 에어가 반전한 계량실에 가압 압력 가스 공급구(38)를 통해서 불어넣어져 계량실 내의 정량의 수지 분말이 용사 노즐의 분사 유로(46)를 흐르는 가열 가스와 합류하여 대상물의 국소 영역에 용사된다(도 3(c)). 이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 상기 조작을 반복하여 소량의 분체 수지를, 예를 들면 대상물이 정지하고 있는 상태에서 동일 개소에 간헐적으로 복수회에 걸쳐서 용사함으로써, 매우 좁은 범위에도 확실하게 소정량의 수지 채움을 형성할 수 있다. 본 발명의 방법에 의하면 소량의 수지를 간헐적으로 분사하므로 용사 수지가 부분적으로 용융된 상태이고 대상물 표면에서 용융하여 융착하는 것이 가능하여 융착 불량을 일으키는 일이 없다. 또한, 형성된 수지 채움을 재가열함으로써 표면을 보다 매끄럽게 할 수도 있다.

또한, 수지 분말의 입자지름이 작아 수지 분말의 미끄러져 떨어지는 특성이 나쁜 경우에는, 계량실(37) 내에 완전하게 수지가 충전되도록 도 4(b)에 나타내는 바와 같이 탱크 내에 설치된 분체 수지 공급 장치(34)의 노즐(34-1)을 계량실 바로 근처의 상부까지 신장시켜 분체를 압축 충전하도록 한다.

실시예

실시예 1: (라미네이트 원지에 대한 수지 채움)

도 5에 나타내는 바와 같이 시작(試作) 라미네이트 원지(70)([표면]폴리에틸렌 18㎛/원지(300g/㎡)/[이면]폴리에틸렌 18㎛)의 표측에 상기 장치를 이용하여 다음의 조건에서 분말 수지를 용사했다.

분체 수지: 평균 입자지름 120㎛의 저밀도 폴리에틸렌 분체

1회의 분체 분사량: 약 20mg

용사 노즐과 용사 대상면간의 거리: 6㎜

노즐 출구 열풍 온도: 320℃

예비 가열: 분사 전 지연 1.5s

그 결과, 도 5와 같은 중앙부 피복 막두께 1.1㎜의 수지 채움(71)을 실끌림 현상을 발생시키는 일 없이 양호하게 형성할 수 있었다.

실시예 2: (단차부에 대한 수지 채움)

컵 형상 용기(1)의 개구 컬부(3)의 단차부(4) 근방에 상기 장치에 의해 다음의 조건에서 수지를 용사했다.

분체 수지: 평균 입자지름 120㎛의 저밀도 폴리에틸렌 분체

1회의 분체 분사량: 약 25mg

용사 노즐과 용사 대상면간의 거리: 10㎜

노즐 출구 열풍 온도: 320℃

예비 가열: 분사 전 지연 1.5s

비고: 열풍 발생기에 의한 재가열을 실시

그 결과, 도 6(b-1)에 나타내는 바와 같이 단차부(4)를 피복하도록 피복 막 두께 0.3㎜의 수지 채움(8)을 양호하게 형성할 수 있었다.

이와 같이, 단차부에 수지 채움을 함으로써 덮개재를 히트 시일할 때에 그 수지가 용융하여 컬부를 압궤하지 않아도 덮개재와의 용착성이 보다 높아져서 밀봉성이 향상됨과 아울러 직접 음용시의 위화감을 없앨 수 있었다. 또한, 오버 캡의 경우에도 컬부의 단차부가 없어지기 때문에 그곳으로부터의 누설을 방지할 수 있다.

실시예 3: (대상물의 국소 개질을 목적하는 수지 피복)

컵 형상 용기의 환상 다리부 내주면에 전체 둘레에 걸쳐셔 이하의 조건에서 수지 피복을 행했다.

공식(供試) 용기: 컵 형상 용기(재질: 몸통부 및 저부 모두 같음)

재질층 구성:

몸통부: (내측)폴리에틸렌(20㎛)//종이(250g/㎡)

저부: (내측)폴리에틸렌(40㎛)//종이 250g/㎡//폴리에틸렌(15㎛)

가득 채운 내용량: 565㎖, 환상 다리부 높이: 10㎜

용사 조건:

분체 수지: 평균 입자지름 120㎛의 분체 폴리에틸렌

눌음 방지 물질(저유전율 재료): 탄산칼슘

수지 도막: 환상 다리부 내주 전체 둘레를 따라서 폭 약 10㎜, 피막 두께 1㎜ 이하

이상과 같이 하여, 환상 다리부 내주면에 눌음 방지 물질을 함유하는 수지 피복층을 형성했다. 컵 형상 용기의 눌음의 발생 상황을 확인하기 위해서, 다음과 같은 시험을 행했다.

용기 충전 내용물: 물 330㎖

전자레인지 출력: 500W

가열 시간: 6min

상기 가열 조건은 내용물(우동 식품)을 먹는데 최적인 통상의 가열 온도이다.

눌음의 발생 상황: 피복층을 형성한 본 실시예의 용기의 쪽이 바닥 다리부에 발생된 눌음의 색이, 비교예로서 피복층을 형성하고 있지 않은 용기보다 옅고 범위가 좁았다.

이상, 본 발명의 전자레인지 대응의 종이 성형 용기의 실시형태 및 실시예를 설명했지만, 본 발명은 이들의 것에 한정되는 것은 아니고, 종이 성형 용기로서는 반드시 환상 다리부를 갖는 컵 형상의 용기에 한정되는 것은 아니고, 전자레인지 대응의 종이 성형 용기의 눌음이 발생되기 쉬운 부위를 갖는 각종 구조의 것에 적용 가능하다.

본 발명은 종이 성형 용기에 있어서의 좁은 국소 영역에 확실하게 또한 효율적으로 수지 채움을 할 수 있고, 간단한 구성으로 종이 성형 용기의 밀봉성이나 전자레인지 대응의 눌음 발생의 문제점을 해결할 수 있고, 저렴한 구성으로 종이 성형 용기의 상온 유통에 대한 적용 가능성을 높일 수 있으며, 또한 국소 영역에 피복 수지를 확실하게 용사할 수 있어 산업상 이용가능성이 높다.

1: 컵 형상 용기 2: 몸통부
3: 개구 컬부 4: 단차부
5: 몸통부 접합부 6: 종이 끝 가장자리
7: 환상 다리부 8, 9, 13: 수지 채움
10: 드로잉 성형 용기 12: 플랜지면
14: 주름 25: 예비 가열 노즐
30: 피복 장치 31: 탱크
32: 용사 노즐 33: 하단 개구부
34: 분체 공급 장치 35: 정량 절출 셔터 장치
36: 회전체 37: 계량실
38: 가스 공급구 40: 열풍 발생기
42: 유로 43: 공급관로
44: 전자 밸브 45: 도입 유로
46: 분사 유로 52: 폴딩편
57: 저판 58: 환상 굴곡부
60: 무기물 혼합 수지층 70: 시작 라미네이트 원지
71: 수지 채움

Claims (6)

1. 대상물의 국소 영역을 합성 수지를 주체로 하는 피복 재료로 피복하는 피복 방법으로서,
   상기 피복 재료가 합성 수지를 주체로 하고, 눌음 방지 물질을 함유하는 분체이며, 상기 눌음 방지 물질은 탄산 칼슘 및 탈크로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이며,
   상기 분체를 간헐적으로 상기 국소 영역에 용사하는 것을 특징으로 하는 피복 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용사는 상기 분체를 정량으로 잘라내어 가압 가스에 의해 압송하고, 가열 가스에 합류시켜서 간헐적으로 상기 국소 영역에 용사하는 피복 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 가열 가스는 열풍이며 상기 합성 수지 분체를 융점 근방에서 가열하여 부분적으로 용융시키는 피복 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 대상물은 피복하는 국소 영역이 예비 가열되는 피복 방법.
5. 대상물의 국소 영역을 합성 수지를 주체로 하는 피복 재료로 피복하는 피복 장치로서, 상기 피복 재료가 분체이고, 그 분체가 공급되는 탱크, 그 탱크의 하단과 연통한 용사 노즐, 상기 탱크의 하단 개구부와 상기 용사 노즐의 사이에 설치된 정량 절출 셔터 장치를 구비하여 이루어지고, 상기 탱크로부터 정량의 분체를 상기 정량 절출 셔터 장치로 잘라내어서 가열 가스에 합류시키고, 상기 용사 노즐로부터 용사하도록 하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 피복 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 정량 절출 셔터 장치는 상기 탱크의 출구 개구부를 가로지르는 회전체로 이루어지며, 그 회전체에 상기 탱크의 출구 개구부에 면하는 계량실이 설치됨과 아울러 그 계량실의 가스 공급구에 연통하여 그 계량실에 가압 가스를 공급하는 밸브를 갖고 이루어지고, 상기 회전체는 계량 위치와 용사 위치의 사이를 간헐 회전 가능하고, 계량 위치에서 상기 탱크의 출구 개구부에 면하여 정량의 분체를 계량하고, 분사 위치에서 상기 계량실이 상기 용사 노즐에 면하고, 상기 밸브로부터 상기 계량실로 가압 가스가 공급되어서 상기 분체를 상기 용사 노즐에 압송하는 피복 장치.

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