KR102385724B1

KR102385724B1 - 맞대기 용접된 원통형 용기 몸체

Info

Publication number: KR102385724B1
Application number: KR1020157000895A
Authority: KR
Inventors: 쟈끄 톰아셋; 게하르드 켈러
Original assignee: 아이사팩 홀딩 에스에이
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2022-04-13
Also published as: CN104349987A; CA2875647C; EP2861505A2; MX2014015245A; EP2861505B1; BR112014031187A2; WO2013186723A2; HK1202105A1; JP2015527258A; EP2674368A1; WO2013186723A3; BR112014031187B1; JP6216373B2; RU2014152788A; MX352300B; KR20150024891A; ES2642389T3; RU2642043C2; US11124342B2; PL2861505T3

Abstract

본 발명은 용접 영역에서 매우 높은 강성을 가지도록 용접된 용기를 얻을 수 있으며, 용접 영역에의 인쇄에 있어 인쇄의 손상이 없이 전체 표면에 걸쳐 인쇄하는 것이 가능하고, 높은 강성 및 개선된 미관을 가진 용기를 얻을 수 있도록 만들며, 또한 용접 영역의 강도를 개선하고 모조품에 대해 용기를 보호하는 데 사용될 수 있는 맞대기 용접된 원통형 용기 몸체를 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명은 두께 e를 가지는 유연성 필름으로부터 형성되는 원통형 용기 몸체에 있어서, 상기 유연성 필름의 단부들이 맞대기 용접되고, 그리고 상기 원통형 용기 몸체의 내부면에 위치되는 플라스틱 보강요소에 의해 상기 단부들이 덮여지며, 상기 보강요소는 폭 w와 높이 h에 의해 정의되는 단면 형상을 가지고 있으며, 상기 원통형 용기 몸체가 다음의 조건 모두를 충족하는 것을 특징으로 한다.
- 상기 h는 상기 e와 같거나 그보다 크다.
- 비율 (w×e)/h² 은 1 내지 10이다.

Description

맞대기 용접된 원통형 용기 몸체{Butt-welded tubular packaging body}

본 발명은 플라스틱 필름을 사용하여 형성된 유연성(굽힘성) 튜브 또는 유연성 파우치에 관한 것으로, 특히 보다 상세하게는 단부들이 맞대기 용접되는 유연성 튜브 또는 유연성 파우치에 관한 것이다.

많은 유연성 튜브들이 적어도 한 개의 플라스틱 층을 포함하고 있는 필름의 단부들을 용접하여 만들어지고 있다.

종래 원통형 용기 몸체를 형성하기 위한 유연성 필름들의 맞대기 용접(butt welding)에 대해 WIPO 기술되어 있다. 맞대기 용접은 이 용접 구성이 용기들의 미관을 원통형 몸체의 전체 위주에 걸쳐 장식성을 주도록 개선할 수 있어 많은 경우들에 있어 잇점을 가지고 있다. 맞대기 용접은 또한 유연성 필름의 가장자리(edge)를 통한 (분자의)이동 가능성이 매우 크게 감소되기 때문에 용기와 포장된 제품 사이에 상호작용을 제한할 수 있도록 만든다. 맞대기 용접에 의하여, 새로운 다층 구조물의 사용이 가능하게 된다.그 결과 얻어진 다층 구조물의 용기들은 보다 큰 층간박리 저항성을 가지고 있다.

맞대기 용접 영역에서의 용기의 강도는 상기한 유연성 필름의 강도보다는 흔히 더 낮은 경향을 보인다. 이 같은 강도의 감소는 맞대기가 아닌 용접 층들을 포함하고 있는 다층 필름들에서 훨씬 더 결정적으로 나타나고 있다. 이러한 어려운 점들을 극복하기 위하여, 특허 출원 WO 2007/113781호 및 WO 2007/113782호에서는 맞대기 용접에 얇은 보강용 스트립의 추가를 제안하고 있다. 도 1은 특허출원 WO 2007/113781에 기술된 한 가지 해법을 나타내고 있다. 원통형 용기 몸체(1)는 중간층(4)을 포함하고 있는 다층 유연성 필름(2)으로부터 형성되며, 이때 맞대기 용접이 단지 부분적으로만 존재하거나 또는 존재하지 않는다. 맞대기 용접영역(6)을 강화하기 위하여, 특허 출원 WO 2007/113781호에서는 얇고 매우 강한 보강 스트립(7)의 사용에 대하여 기술하고 있다. 상기 스트립(7)은 다층 필름의 하부층(5)에 용접되며, 그리고 그 층의 두 개의 용접 단부들을 연결한다. 특허 출원 WO 2007/113781호에 기술된 것과 같이, 그 결과 얻어진 용기는 상기 보강 스트립(7)에 기인하여 상기 용접영역(6)에서 강력한 인장강도, 파열강도 또는 절단강도를 가지고 있다.

특허 출원 EP　0　177　470호에서는 상기 튜브의 내부에 용접되고 그리고 상기 필름의 맞대기 용접 단부들을 연결하는 보강 스트립의 사용에 대해 기술하고 있다. 그것은 두꺼운 알루미늄 호일을 포함하고 있는 넓은 폭의 스트립을 제안하고 있으며, 그 두꺼운 알루미늄 호일은 알루미늄 튜브(스프링 백이 없음: 재료를 굽힌 다음에 힘을 제거해도 원상으로 복귀되지 않는 것을 말한다)와 유사한 변형 특성을 상기 플라스틱 튜브에 준다. 이러한 스트립은 상기 튜브의 외주의 적어도 10%를 차지하며, 주로 용기의 축 방향으로 상기 튜브의 행동(강성)을 변경시킨다. 특허 출원 EP　0　177　470호에 따라 제조된 튜브는 포장된 제품이 상기 보강 스트립의 알루미늄 층과 접촉상태에 있게 되는 중요한 결점을 가지고 있다. 알루미늄과 제품의 직접적 접촉은 일반적으로 용기 분야, 주로 튜브 속에 포장된 액체 또는 반 고체 제품(반죽 형태의 제품, pasty products)에서는 회피된다.

그러나, 특허 출원 WO　2007/113781, WO　2007/113782 및 EP　0　177　470호에서 기술된 방법에 따라 제조된 유연성 튜브들의 시험 및 사용 후에, 상기 포장된 제품을 추출하기 위한 상기 용기의 반복적인 변형이 상기 용접영역(6)의 균열을 가져올 수 있음이 관찰되었으며, 그리고 그 같은 결점을 도 2에 나타내었다. 도 2는 상기한 맞대기 용접의 균열에도 불구하고 상기 용기가 상기 스트립(7)이 특성에 기인하여 누설방지 기능을 유지하고 있음을 보여주고 있다. 그러나 이 같은 결함의 출현은 사용자들로 하여금 상기 용기가 나쁜 품질 또는 결함을 가진 것으로 믿게 만들 수 있다는 문제가 있다.

특허출원번호 WO　2007-113781호 특허출원번호 WO　2007-113782호 유럽 특허 등록 EP　0　177　470호

본 발명은 용접 영역에서 매우 높은 강성을 가지도록 용접된 용기를 얻을 수 있으며, 용접 영역에의 인쇄에 있어 인쇄의 손상이 없이 전체 표면에 걸쳐 인쇄하는 것이 가능하고, 높은 강성 및 개선된 미관을 가진 용기를 얻을 수 있도록 만드는 맞대기 용접된 원통형 용기 몸체를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 용접 영역의 강도를 개선하고 모조품에 대해 용기를 보호하는 데 사용될 수 있는 맞대기 용접된 원통형 용기 몸체를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 맞대기 용접된 원통형 용기 몸체는 맞대기 용접 영역에 보강 요소를 추가하는 것으로 구성되며, 상기 보강 요소는 용접 단부들에 접선 방향으로 용접 영역의 굽힘을 실질적으로 변경시키지 않고 상기 용접 영역을 상기 용접된 단부들에 직각방향으로 변형되지 않도록 만드는 효과를 가지고 있다.

본 발명에 따르면, 상기 맞대기 용접 부위에 덧붙여지는 상기 보강 요소는 눈에 보이지 않고 또한 감촉으로 알 수 없다. 왜냐하면 그것이 용기 내부에 위치하기 때문이다. 그것이 감촉되지 않는 이유는 그것의 작은 사이즈가 용기의 굽힘을 크게 변화시키지는 않기 때문이다.

본 발명에 따르면, 상기 맞대기 용접 영역(용접 부위)에 추가된 보강 요소는 플라스틱으로 형성된다.

본 발명에 따르면, 상기 용접 영역은 부분적으로 및 용기의 내부에 형성되어 축에 직각 방향으로 손가락 모양 뻣어가는 형태하에서 변형되어질 수 없도록 된 보강요소의 추가 때문에 상기 용접된 단부들에 직각 방향으로는 비변형성(변형되지 않음)으로 만들어지며, 그리고 상기 보강요소의 방향에 있어서는 쉽게 변형될 수 있다.

놀랍게도, 매우 작은 크기의 보강요소가 용접 영역의 취약한 문제를 해결할 수 있도록 만든다는 것이 발견되었다. 본 발명자는 상기 취약점을 개선하기 위한 보강요소의 단면 형상이 용기 필름의 두께(e)에 의존하는 그의 폭(w)과 그의 높이(h)에 의해 결정됨을 발견하였으며, 그리고 다음의 조건들을 충족시켜야 한다는 것을 발견하였다.

- 높이(h)는 필름의 두께(e)와 같거나 또는 더 크다.

- 비율 (w×e)/h² 은 1 내지 10이다.

이들 한계를 벗어난 것은, 상기 용접 영역을 보호하기 위한 보강요소의 효과가 불충분하거나 또는 반대로 주축을 따라 상기 보강요소의 굽힘 강도가 너무 커져 실질적으로 용기의 굽힘을 변경시키는 것으로 나타났다.

본 발명은 맞대기 용접된 유연성 필름(flexible film)으로부터 형성된 원통형 용기로 구성되며, 용접부위에서 눈에 띄지 않고 감촉되지 않는 보강요소가 용접 단부들을 연결하며, 또한 상기 용접 단부들에 직각인 방향으로 용접영역의 스트레스(응력) 발생을 방지한다.

좀더 상세히 설명하자면, 본 발명은 두께 e를 가지고 있는 유연성 필름으로부터 형성되는 원통형 용기 몸체로 구성되며, 상기 유연성 필름의 단부들이 맞대기 용접되며, 그리고 상기 원통형 용기 몸체의 내 표면에 위치되고 그리고 폭 w와 높이 h에 의해 정의되는 단면 형상을 가지는 플라스틱 보강요소에 의해 덮여지며, 상기 원통형 용기 몸체는 다음의 모든 조건들을 만족하는 것을 특징으로 한다:

- h는 e 와 같거나 또는 더 크며,

- 비율 (w×e)/h² 는 1 내지 10이다.

바람직하기로는, 상기 보강요소의 높이 h는 많아야 상기 필름의 두께 e에 2배이다.

좀더 바람직하기로는, 다음의 조건들을 또한 만족시켜야 한다:

- h는 100　㎛ 내지 500　㎛이며,

- e는 100　㎛ 내지 400　㎛이다.

좀 더 바람직하기로는, 상기 보강요소의 높이 h는 상기 필름 두께 e에 1.2배이다.

바람직하기로는, 폭(w)은 1 내지 3mm이다.

상기 필름은 단일 층 또는 다층 필름일 수 있다.

본 발명은 상기 다층 필름이 서로 용접되지 않는 층들, 또는 예를 들면 알루미늄 층들, EVOH, PA, PET, BOPP, 페이퍼 또는 셀룰로오스에 기반한 제품들과 같이 서로 단지 부분적으로만 용접되는 층들을 포함할 때 특히 장점을 가지고 있다.

본 발명은 상기 용기의 외표면을 형성하는 층이 서로 용접되지 않거나 또는 서로 부분적으로만 용접되는 경우 특히 장점을 가지고 있다. 이는 예를 들면 용기의 외표면으로서 PET, BOPP, 페이퍼, PA 층들을 가지는 다층 필름들의 경우에 그러하다.

본 발명의 제1변형예에 따르면, 상기 용기의 내부에 추가되는 보강요소는 또한 예를 들면 산소, 아로마(향기), 스팀(증기), 또는 그 밖의 솔벤트(용제)에 대한 불투과성과 같이 상기 용접 영역의 불투과 특성들을 실질적으로 개선한다. 소망하는 불투과 특성들에 따라서, 상기 보강요소는 다층으로 되거나 및/또는 산소 흡수체를 포함할 수 있다.

상기 보강요소는, 예를 들면 PE, PP 및/또는 EVOH와 같은 차단 폴리머들로서 구성되는 층들과 같이 폴리올레핀들로서 구성되는 층들을 포함할 수 있다.

상기 산소 흡수체는 예를 들면, 철, 아스코르브산, 또는 코발트에 의해 변성된 폴리아미드의 산화물의 매개로 작용하는 유기 폴리머들일 수 있으며, 이들 제품들은 시장에서 쉽게 구할 수 있는 표준화된 제품들이다. 이들 요소들은 상기 용기 내부에서 산소 분자들의 이동을 제한하도록 산소와 반응한다.

본 발명의 제2변형예에 따르면, 상기 보강요소는 위조품에 대항할 수 있도록 만드는 첨가물들을 포함하고 있다. 현미경으로 볼 수 있을 만큼 아주 작은(microscopic) 또는 나노스코픽(nanoscopic) 크기의 이들 첨가물들은 상기 보강요소의 기계적 특성들을 변화시키지는 않는다.

이들 첨가물들은 예를 들면, 금속염 또는 교차결합된 멜라민 입자들 또는 마이크로미터 또는 나노미터 크기의 분말들의 그 밖의 파생물들이다. 이들 첨가물들은 플라스틱에 대해 매우 적은 양으로 추가되며, 일반적으로 혼합물 또는 마스터배치(masterbatches)의 형태로 판매되며, 그리고 상기 보강요소(7)를 제조하는 공정 중에 쉽게 투입될 수 있다. 이들 제품들은 예를 들면, 마이크로트레이스(Microtrace), 폴리시큐어(Polysecure) 또는 파닉스 플라스틱(Phoenix Plastics) 과 같은 회사들에서 판매되고 있다.

본 발명에 따른 원통형 용기 몸체의 제1 제조공정은 유연성 필름의 맞대기 용접과 함께 보강요소를 성형하는 것으로 이루어진다. 바람직한 한 가지 실시예에 있어서, 플라스틱 비드가 압출되어 유연성 필름의 단부들 위에 용융 상태 속에서 놓여지며; 상기 비드 속에 포함된 열 에너지는 상기 비드를 상기 플라스틱 필름에 용접하는 데 사용되고, 또한 최소한 상기 유연성 필름의 단부들을 서로에 대해 부분적으로 용접하는 데 사용되며; 그리고 최종적으로 상기 비드는 본 발명에서 정의된 치수에 따라 상기 보강요소를 형성하도록 소정의 공구에 의해 형성되어진다.

본 발명의 제2 제조공정은 앞서 제조한 플라스틱 보강요소를 상기 유연성 필름의 단부들에 용접하는 것으로 구성된다. 용기의 내벽을 형성하는 상기 유연성 필름의 표면에 상기 보강요소를 용접하는 작업이 상기 유연성 필름의 맞대기 용접과 함께 실시된다. 바람직한 한 가지 실시예에 있어, 상기 비드는 용접 공정 이전에 예열되는 것이 좋다.

본 발명의 한 가지 변형례에 있어, 상기 공정에 있어 상기 유연성 필름의 단부들을 맞대기 용접이 수월하게 하도록 경사지게 절단하는 것이 유리하다. 상기 유연성 필름의 용접된 단부들의 경사진 절단은 상기 용접 영역의 접촉면적 증대와 가압력을 증가시킬 수 있도록 만든다. 본 발명의 하나의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 필름 표면에 대한 절단 각으로 45°가 사용된다.

본 발명은 용접되는 층들과 맞대기 용접되지 않는 층들을 결합한 맞대기 용접 필름에 의해 용기를 제조할 수 있도록 한다는 점에 있어 특히 장점이 있으며, 본 발명은 또한 단부들이 부분적(국지적)으로 용접되는 필름의 단부들을 맞대기 연결할 수 있도록 만든다.

본 발명은 용접 영역에서 매우 높은 강성을 가지도록 용접된 용기를 얻을 수 있도록 만들며, 이 같이 하여 얻어진 용기는 용접 영역에의 인쇄에 있어 인쇄의 손상이 없이 전체 표면에 걸쳐 인쇄하는 것이 가능하고, 높은 강성 및 개선된 미관을 가진 용기를 얻을 수 있도록 만들어, 특히 용기 튜브를 제조하는 데 유용하고, 또한 유연성의 파우치 용기의 제조에 있어 여러 장점을 가지고 있다.

본 발명은 다음의 도면들에 의해 이들 실시예의 구성들을 보다 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 용기의 내부에 보강요소를 용접하여 사용한 종래 기술을 나타낸 것이다.
도 2는 종래 기술에서 나타난 용접 보강요소를 통해 관찰되는 결함을 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 다양한 실시예들로서, 도 3 내지 도 8은 원통형 용기의 용접 영역을 원통형 용기 몸체의 축에 수직하여 단면하여 나타낸 도면이다.
도 3은 용접부를 보강하도록 폭과 높이로 특정되는 반-타원형 단면의 보강요소를 사용하는 것으로 이루어진 본 발명의 전형적인 제1실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 상기 용접영역의 보강에 따른 상기 보강요소의 효과 및 상기 용접영역의 바깥쪽에 스트레스를 준 것을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 용접 영역을 강화할 수 있도록 만드는 다양한 보강요소들의 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 8은 용기의 사용 중 용접 영역의 스트레스에 반대되는 방향으로 용접 영역을 굽혀 억압하는 것을 보여주는 도면이다.

이하에 본 발명의 설명에 앞서 사용된 용어들과 약어들은 다음의 의미로 사용된다:

다층 필름: 여러 개의 층(layers)으로 이루어진 필름. 다층 필름은 공유압출성형(coextrusion) 및/또는 복합체(complexing)에 의해 얻어질 수 있다.

PET: 2축 지향 폴리에틸렌 테레프탈레이트

BOPP: 2축 지향 폴리프로필렌

PA: 폴리아미드

PE: 폴리에틸렌

LDPE: 저밀도 폴리에틸렌

LLDPE: 선형 저밀도 폴리에틸렌

HDPE: 고밀도 폴리에틸렌

EVOH: 에틸렌 비닐 알코올

접착제: 복합체(complexing)를 통하여 여러 층을 연결하는 데 사용되는 접착제.

본 발명은 유연성 필름의 용접된 단부들을 연결하는 작은 크기의 플라스틱 보강요소를 용기 내부에 추가하는 것으로 구성되는 유연성 필름을 위한 새로운 맞대기 용접 구성으로 이루어지며, 상기 보강요소가 상기 용접된 단부들에 직각을 이루는 방향으로 상기 용접 영역의 변형을 차단하는 효과를 가지며; 그리고 상기 보강요소가 상기 용접된 단부들에 접선 방향으로 상기 용접 영역의 굽힘을 실질적으로 변화시키지 않는 기하학적 형상을 가지고 있다.

상기 보강요소는 상기 맞대기 용접 영역에서 상기 용기의 곡률반경의 변화를 방지하는 효과를 가지고 있다.

도 3 내지 도8은 원통형 용기의 용접 영역의 단면도 구성으로서, 상기 원통형 용기 몸체의 축에 직각으로 단면하여 나타낸 도면이다.

도 3은 전형적인 제1실시예 발명을 도시하고 있다. 원통형 용기 몸체(1)는 두께 e를 가지는 유연성 필름(2)의 단부들을 맞대기 용접함으로써 형성된다. 상기 용접 영역(6)은 상기 원통형 용기 몸체(1)의 축에 나란하다. 반 타원형 단면 형상의 보강요소(7)가 상기 유연성 필름(2)의 단부들을 연결하고 있으며, 또한 상기 용접 영역(6)을 보강하고 있다. 본 발명은 용기의 유연성(굽힘성)이 상기 용접 단부들에 평행한 방향으로는 아주 작게 변형이 일어나는 동안 상기 보강요소(7)가 상기 용접 단부들에 직각 방향으로는 상기 용접 영역(6)의 어떠한 국지적 변화도 일어나지 않도록 방지하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 용접 영역(6)에서, 상기 유연성 필름의 용접 단부들에 인장응력을 가하게 하는 효과를 가지도록 하는 곡률반경의 변화를 상기 보강요소(7)가 방지한다. 상기 필름의 두께 e에 추종하는 상기 보강요소의 높이 h가 상기 필름의 두께 e보다 더 크거나 또는 동일해야 함을 발견하였는바, 상기 보강요소의 폭 w는 1mm 내지 3mm 이어야 하며, 그리고 비율 (w×e)/h² 는 1 내지 10이어야 한다.

여기서, 유럽 특허 EP 0 177 470호에 있어 비율 (w×e)/h² 는 1 내지 10 사이에 있지 않다는 사실을 주목해야 한다. 사실 일반적으로, 예를 들어 치약 또는 화장품용 용기 튜브의 직경은 28mm 내지 50mm 사이에 있다. 유럽 특허 EP 0 177 470호에서 달성될 수 있는 합리적 조합을 위한 최소 및 최대 비율의 계산은 아래에서 상세하게 기술되어진다:

이상적인 스트립:

⊙ 알루미늄 층의 두께는 40 내지 200 ㎛이다.

⊙ PE 층의 두께는 10 내지 50 ㎛이다.

⊙ 스트립의 폭은 튜브 원주의 적어도 10%에 달한다.

⊙ 상기 스트립의 최소 폭(w)은 튜브 직경 28mm에 대하여 8.79mm, 즉, 8,790㎛이다.

⊙ 상기 스트립의 최대 폭(w)은 튜브 직경 50mm에 대하여 15,7mm, 즉, 15,700㎛이다.

⊙ 상기 스트립의 최소 높이(h)는 60　㎛이다(최소 10　㎛ 두께를 가지는 두 개의 PE 층들 사이로 최소 40　㎛의 두께를 가지는 알루미늄 층을 구비).

⊙ 상기 스트립의 최대 높이(h)는 300　㎛이다(최대 두께 50　㎛을 가지는 두 개의 PE 층들 사이로 최대 200　㎛의 두께를 가지는 알루미늄 층을 구비).

이상적인 필름:

⊙ 알루미늄 층의 두께는 5 내지 40㎛이다.

⊙ PE 층의 두께는 10 내지 50㎛이다.

⊙ 필름의 최소 두께(e)는 25㎛이다(최소 10㎛의 두께를 가지는 두 개의 PE 층들 사이에 최소 5㎛의 두께를 가지는 알루미늄 층으로 구성)

⊙ 필름의 최대 두께(e)는 140㎛이다(최대 50㎛의 두께를 가지는 두 개의 PE 층들 사이에 최대 40㎛의 두께를 가지는 알루미늄 층)

합리적인 조합 A와 B는 다음과 같다:

A) 최대 300㎛의 높이(h)를 가지는 스트립과 최대 140㎛의 두께(e)를 가지는 필름,

B) 최소 60㎛의 높이(h)를 가지는 스트립과 최소 25㎛의 두께(e)를 가지는 필름

이 같은 결과, 조합 A에 대한 최대 비율 (w×e)/h²는 (15,700× 140)/300²　=　24.4이며, 그리고 조합 B에 대한 최소 비율은 (8,790　× 25)/60²　=　61.0이다.

유럽 특허 EP　0　177　470호에 기술된 바와 같이, 튜브에 대한 비율 (w×e)/h² 의 계산 결과 상기 비율 (w×e)/h²가 1 내지 10 사이에 있지 않음을 보여주고 있다.

도 4는 상기 보강요소(7)에 의한 용접 영역(6)의 보강 효과를 보여주는 도면이다. 국지적으로 매우 큰 강성을 제공하는 상기 보강요소(7)의 기하학적 형상에 기인하여 용접된 단부들에 직각 방향으로의 용접 영역(6)의 굽힘 변형은 불가능하게 된다. 용접 영역의 방향에 있어, 용기의 굽힘은 상기 보강요소(7)가 길이 방향으로 응력을 받기 때문에, 그리고 변형 중에 응력을 받게 되는 용기의 단면에 대하여 보강요소의 단면이 작은 크기이기 때문에 거의 변화가 없다. 사용자들의 블라인드 테스트 결과, 예를 들어 그것으로부터 제품을 취출하기 위하여 용기를 다루는 동안에 상기 보강요소(7)의 존재를 사용자가 알아채지 못함을 보여주고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이 본 발명은 필름이 다층 구조물로부터 형성될 때 특히 장점이 있다. 도 3은 3개의 층들을 포함하는 필름의 맞대기 용접을 보여주고 있다.

용기의 외표면을 형성하는 첫번째 층(외부층)(3), 중간 층(4) 및 용기의 내부면을 형성하는 하부층(5)으로 구성된다. 상기 보강요소(7)와 다층 필름의 하부층(5)을 형성하는 재료는 일반적으로 상기 하부층(5)에 상기 보강요소(7)를 용접할 수 있도록 같은 성질을 가진다. 상기 하부층(5)과 상기 보강요소(7)에 사용되는 재료들은 예들 들면 용기를 제조하는 데 흔히 사용되는 폴리올레핀 계열의 것들이다. 상기 중간층(4)은 통상적으로, 예를 들면 알루미늄 층, 또는 EVOH 층 또는 그 밖에 금속 피복된 PET 층과 같은 차단층(장벽층)이다. 선택적인 접착층들은 본 발명의 설명을 복잡하게 만드는 것을 피하고자 본 발명의 도면들에서는 도시하지 아니하였다.

용기의 외표면을 형성하는 외부층(3)은 흔히 그의 강도나 촉감 특성을 위해서 뿐 아니라 인쇄에 적합하도록 선택된다. 상기 외부층(3)은 예를 들면 인쇄되어지기에 적합한, 또한 강도, 투명도, 광택을 위해 폴리올레핀 또는 2축 지향 PET 층에 기반한 "부드러운 촉감"을 가진 층이다. 상기 다층 필름(2)의 맞대기 용접은 흔히 그 층들의 고유특성 및 그들의 얇음 정도에 기인하여 부분적 용접으로 나타난다. 이는 용접부에서의 강도의 감소를 초래한다. 본 발명은 도 2에 나타나 있듯이 결함을 발생시키는 효과를 가지는 용접 영역의 스트레스를 방지할 수 있도록 하는 데 있다.

용접부의 강도에 있어 상기 보강요소(7)의 효과는 도 4에 잘 나타나 있다. 도 4에 나타난 용접부에서 용기의 굽힘(접힘) 작용 중에 상기 다층 필름의 단부들을 분리시키는 효과를 가지고 있는 상기 용접영역(6)에는 단면이 반-타원형상인 상기 보강요소(7)가 구비되어 있어 그 보강요소(7)의 작용에 기인해서 상기 용접영역(6)에 응력과 변형이 발생하지 않는다. 상기 보강요소(7)의 기하학적 형상 및 작은 크기는 용접 영역으로부터 떨어져 있는 영역(8)(9)들에 응력과 변형을 집중시키는 효과를 가지고 있다. 그것의 작은 사이즈 및 형상에 기인하여 상기 보강요소(7)의 단면 형상은 손가락들의 압력 작용(튜브를 짤 때 가해지는 힘)에 의해서는 변형될 수 없다. 상기 보강요소(7)의 단면 형상은 상기 용접 단부들에 직각인 방향에 있어 용기의 굽힘 강도를 국지적으로 현저히 증가시킨다. 상기 용접 단부들에 수직하는 용기의 이 같은 강도 증가는 3mm, 또는 그 보다 작은 길이에 걸쳐 국지적으로 일어난다. 용접부위에서 및 용접 단부들에 수직하여 작용하는 굽힘 강도에 있어 한 자리 수의 증가 범위는 최소한 25배 또는 심지어 100 배에 달한다. 한편, 상기 보강요소(7)는 상기 용접 단부들에 평행한 방향으로는 용기의 강도에 있어 약간의 영향을 미친다. 다른 한편, 상기 보강요소(7)는 그의 작은 사이즈에 기인하여 용접 단부들에 평행하여 작용하는 굽힘 강도에 있어 단지 4배 또는 4배 이하로 용기의 굽힘 강도를 증가시키는 것으로 추정되고 있다.

여러 테스트들이 수행되었는바, 그것들은 사용자가 용기의 사용 중에 상기 보강요소(7)의 존재를 알아채지 못함을 보여주고 있다. 상기 보강요소(7)는 상기 용기 내부에 위치되기 때문에 보여질 수 없으며, 또 용기의 특성들이 단지 매우 국지적으로만 변화되어 나타나기 때문에 감촉되지 않는다.

도 5, 6 및 7은 잇점을 갖는 상기 보강요소(7)의 다른 형상의 단면들을 보여주고 있다. 도 5는 이등변 사다리꼴 형상의 단면을 가지는 보강요소(7)를 보여주고 있으며, 도 6은 기본이 이등변 사다리꼴 형상을 가지는 것으로서, 그것의 두 개의 측변들이 오목한 형태로 된 보강요소를 보여주고 있으며, 도 7은 사각 단면 형상을 가지는 보강요소를 보여주고 있다. 도 5 및 도 6에 도시한 보강요소의 기하학적 형상은 다층 필름이 용접부위에서 크게 굽혀질 때 코너를 형성하는 영역(8)(9)에 나타날 수 있는 응력 집중을 제한할 수 있도록 만든다. 상기 보강요소(7)의 이들 단면 형상들은 상기 코너 부위의 영역(8)(9)에서의 다층 필름의 변형을 좀 더 점진적으로 변이되도록 허용하며, 그리고 상기 다층 필름의 품질을 떨어뜨리는 효과를 가져오는 응력 집중을 가능한 한 방지한다. 도 7은 제조하기가 쉬운 보강요소(7)의 단면 형상을 보여주고 있으나, 그것은 상기 용접 영역(6)을 따른 상기 필름(2)의 굽힘 중에 코너의 영역(8)(9)에서 높은 응력 집중을 유발할 수 있다.

도 8은 본 발명의 변형례를 보여준 것으로서, 용접 영역(6)에서 그 같은 단면 형상의 보강요소(7)에 의해 상기 다층 필름에 예비 스트레스(응력)를 주는 것으로 구성된다. 상기한 예비 응력은 맞대기 용접 영역(6)에서 필름의 단부들을 서로에 대하여 가압하는 효과를 가지고 있다.

도 3 내지 도 8에 나타낸 다층 필름은 박판의 상부면을 형성하는 외부층(3)(또는 상부층)과; 상기 박판의 하부면을 형성하는 하부층(5)(또는 내부층)과; 상기 층(3)(5)들 사이에 갇힌 중간층(4)을 포함하고 있으며; 상기 층(3)(4)(5)들은 서로 다른 특성을 가질 수 있으며; 상기 층(3)(4)(5)들은 그들의 접촉면에서 서로 접착된다. 상기 다층 필름(2)은 일반적으로 한 개 또는 그 이상의 비-맞대기 용접 층들(맞댄 부분의 단부들이 서로 용접되지 않는 층)을 포함하고 있다. 상기 외부층(3)은 관행적으로 인쇄될 수 있도록 선택된다. 이 외부층은 예를 들면 PE 또는 PP, 페이퍼, PET 또는 BOPP로 구성된다. 이 외부층은 다층 필름의 표면을 형성하는 그의 외부면 또는 상기 필름의 두께 속에 갇힌 그의 안쪽면에 인쇄될 수 있다. 차단 특성을 가지고 하나의 얇은 층을 형성하는 상기 중간층(4)은 일반적으로 그의 단부들에서 용접되지 않는다. 상기 중간층(4)은 예를 들면 알루미늄 호일 또는 EVOH(에틸렌 비닐 알코올)의 층으로 형성된다. 튜브의 내부면을 형성하는 상기 하부층(5)은 그의 단부들이 용접된다. 상기 하부층(5)은 폴리올레핀으로 만드는 것이 바람직하다. 상기 보강요소(7)는 용접에 의해 상기 하부층(5)에 단단히 부착된다. 상기 보강요소(7)는 상기 다층 필름의 상기 하부층(5)과 동일한 특성을 가진 최소한 한 개의 층을 포함하고 있다.

상기 보강요소(7)는 흔히 상기 용접 영역의 강도 및 불투과 특성을 함께 개선하도록 사용하는 데 있어 장점을 가지고 있다. 보강요소의 사용은 다층 보강요소를 사용하거나 및/또는 예를 들면 상기 용접 영역에서 산소의 불투과성을 개선할 수 있도록 만드는 산소 흡수체를 포함한다. 보강요소를 가진 유연성 필름에 있어 알루미늄 층의 결합은 다층 보강요소이거나 또는 매우 높은 불투과성을 가진 용기를 제조할 수 있도록 만드는 산소 흡수체를 포함하고 있다. 다층 보강요소는 얇은 두께의 EVOH 층 또는 다른 차단 폴리머를 포함하는 것이 유리하다.

상기 보강요소(7)는 상기 용접 영역의 강도 개선 및 모조품에 대해 용기를 보호하는 데 사용하는 것에 장점을 가지고 있다. 상기 보강요소(7)는 금속 염 또는 산화물 또는 그 밖의 다층 마이크로첨가물과 같은 나노입자들의 형태로 된 첨가물들을 포함할 수 있으며, 다층 마이크로첨가물들은 3700만 이상의 고유 코드를 가지는 색상들과 층들의 결합으로 구성된다.

본 발명에 따른 용기의 여러 제조 공정들은 다음의 것들을 예상할 수 있다:

첫번째 공정은 플라스틱 비드를 압출하고, 그 플라스틱 비드를 용융 상태에서 상기 유연성 필름의 단부들 위에 위치시키는 것으로 구성된다. 상기 비드 속에 포함된 열은 상기 유연성 필름의 하부층(5)에 상기 비드를 용접하는 데 및 상기 유연성 필름의 단부들을 최소한 부분적으로 맞대기 용접하는 데 사용된다. 상기 비드는 그 후 상기 보강요소를 형성하도록 적합한 기하학적 형상을 가진 공구를 사용하여 성형된다. 상기 보강요소의 단면은 본 발명에서 정의된 치수에 따른다. 압출 중에 상기 비드의 기하학적 형상은 원통형의 것으로 되며; 상기 원통형의 비드는 용융 상태에서 상기 유연성 필름의 단부들 위에 놓여지며; 상기 원통형의 비드 속에 포함된 열의 일부가 상기 단부들에서 상기 유연성 필름으로 전이되며; 상기 비드는 상기 보강요소(7)를 형성하도록 상기 유연성 필름의 표면에 대해 가압되어 성형되며, 이때 상기 보강요소의 단면 형상은 본 발명에서 주어진 기술된 내용과 같이 되며; 프로파일된 요소와 상기 용접 영역이 냉각된다.

용융 상태 속에서 상기 비드의 놓여짐은 압출장치와 상기 유연성 필름 사이의 상대적 이동에 의하여 수행된다. 바람직하기는 압출장치는 고정되고, 용기는 상기 압출장치에 대하여 일정 속도로 이동하는 것이다. 상기 보강요소의 성형 작동은 성형 공구 속에서 상기 비드의 가압에 의해 수행된다. 첫번째 실시예로, 성형 공구는 상기 비드 및 상기 유연성 필름에 대해 고정되는 것이다. 용융 상태 속에 있는 상기 비드는 홈을 포함하고 있는 상기 성형 공구에 대해 가압되며, 그 홈의 단면 형상은 상기 보강요소의 단면 형상에 대응하는 형상이다. 바람직하기는, 상기 성형 공구는 상기 비드의 온도 이하로 유지되며, 그것은 성형 후 즉시, 또는 성형과 동시에 상기 보강요소를 냉각시키는 효과를 가진다.

두번째 실시예에 있어서, 상기 성형 공구는 상기 보강요소의 성형 과정 중에 마찰을 피하도록 용융 상태 속에서 상기 비드와 함께 이동하는 것이다. 상기 성형 공구는 그의 외주연에 홈을 가지고 있는 휠(wheel)일 수 있으며, 그 홈의 단면 형상은 상기 보강요소의 단면 형상에 대응하는 형상이다. 상기 휠의 접선 방향 속도는 상기 유연성 필름과의 접촉면에서 상기 유연성 필름의 이동 속도와 같다. 한 가지 바람직한 실시예에 있어서, 상기 휠은 상기 유연성 필름의 이동에 의해 회전하는 것이다.

상기 용접 영역을 형성하기 위한 두 번째 공정은 비드의 압출을 바탕으로 한 것으로, 그 비드의 단면 형상은 상기 보강요소의 단면 형상과 유사하며, 그때 첫번째 공정에 따라 상기 보강요소의 최종 기학학적 형상으로 성형된다.

상기 용접 영역을 형성하기 위한 세번째 공정은 앞서 제조된 보강요소(7)의 사용에 바탕한 것으로, 이때 유연성 필름(7)의 맞대기 된 단부들에 대하여 연결하는 것이다. 상기한 세번째 공정의 바람직한 한 가지 실시예는 상기 유연성 필름(2)의 단부들을 맞대기 용접하기 위한 조작을 행함과 동시에 상기 보강요소(7)를 상기 유연성 필름(2)에 용접하는 것으로 이루어진다.

여기에 본 발명에 따라 제조된 보강요소의 기하학적 형상 및 용기 구조에 관한 몇 가지 예들을 제시하고자 한다:

첫 번째 예의 다층 필름의 서술:

⊙ 외부층 3: 12미크론 두께의 PET 층

⊙ 중간층 4: 12미크론 두께의 금속 피복된 PET 층

⊙ 하부층 5: 140미크론 두께의 PE 층

⊙ 유연성 필름의 두께 e는 0.164mm이다.

첫 번째 예의 보강요소의 서술:

⊙ 도 3에 도시된 것과 같은 반 타원형 단면 형상의 PE 보강요소

⊙ 폭 w은 2mm이다.

⊙ 높이 h는 0.5mm이다.

⊙ 비율 (w×e)/h²는 1.312이다.

두 번째 예의 다층 필름의 서술:

⊙ 외부층 3: 100 미크론 두께의 페이퍼 층

⊙ 중간층 4: 12 미크론 두께의 금속 피복된 PET 층

⊙ 하부층 5: 100 미크론 두께의 PE 층

⊙ 유연성 필름의 두께 e는 0.212mm이다.

두 번째 예의 보강요소의 서술:

⊙ 도 5에 도시된 것과 같은 이등변 사다리꼴 단면 형상의 PE 보강요소

⊙ 용기의 모조품을 방지하기 위한 다층 마이크로 첨가물들을 포함하는 보강요소

⊙ 폭 w는 2.0mm이다.

⊙ 높이 h는 0.4mm이다.

⊙ 비율 (w×e)/ h²는 2.650이다.

세 번째 예의 다층 필름의 서술:

⊙ 제1층: 20 미크론 두께의 BOPP 층

⊙ 제2층: 140 미크론 두께의 PE 층

⊙ 제3층: 7 미크론 두께의 알루미늄 층

⊙ 제4층: 100 미크론 두께의 PE 층

⊙ 유연성 필름의 두께 e는 0.267mm이다.

세 번째 예의 보강요소의 서술:

⊙ 도 6에 도시한 것과 같이 두 개의 측변이 오목한 형태인 이등변 사다리꼴 단면 형상의 PE 보강요소

⊙ 산소 흡수체를 포함하고 있는 PE 보강요소

⊙ 폭 w는 3mm이다.

⊙ 높이 h는 0.4mm이다.

⊙ 비율 (w×e)/h²는 5.006이다.

네 번째 예의 다층 필름의 서술:

⊙ 외부층 3: 하부면에 인쇄되는 12 미크론 두께의 PET 층

⊙ 중간층 4: SiOx 코팅을 가진 12 미크론 두께의 PET 층

⊙ 하부층 5: 200 미크론 두께의 PE 층

⊙ 유연성 필름의 두께 e는 0.224mm이다.

네 번째 예의 보강요소의 서술:

⊙ 도 7에 도시한 것과 같은 사각 다면 형상을 가지는 PE 보강요소

⊙ 보강요소의 폭 w는 3mm이다.

⊙ 보강요소의 높이 h는 0.27mm이다.

⊙ 비율 (w×e)/h²는 9.218이다.

다섯 번째 예의 다층 필름의 서술:

⊙ 외부층 3: 상부면에 인쇄되는 20 미크론 두께의 BOPP 층

⊙ 중간층 4: 9 미크론 두께의 알루미늄 층

⊙ 하부층 5: 140 미크론 두께의 PE 층

⊙ 유연성 필름의 두께 e는 0.169mm이다.

다섯 번째 예의 보강요소의 서술:

⊙ 도 7에 도시된 것과 같은 사각 단면 형상을 가지는 PE 보강요소

⊙ 보강요소의 폭 w는 1.2mm이다.

⊙ 보강요소의 높이 h는 0.3mm이다.

⊙ 비율 (w×e)/h²는 2.253이다.

여섯 번째 예의 단일 층 필름의 서술:

⊙ PE로 만들어진 유연성 필름의 두께 e는 0.380mm이다.

여섯 번째 예의 보강요소의 서술:

⊙ 도 3에 도시된 것과 같은 반 타원형 단면 형상을 가진 PE 보강요소

⊙ 보강요소의 폭 w는 2.2mm이다.

⊙ 보강요소의 높이 h는 0.4mm이다.

⊙ 비율 (w×e)/h²는 5.225이다.

일곱 번째 예의 다층 필름의 서술:

⊙ 외부층 3: 상부면에 인쇄되는 280 미크론 두께의 PE 층

⊙ 중간층 4: 20 미크론 두께의 알루미늄 층

⊙ 하부층 5: 100 미크론 두께의 PE 층

⊙ 유연성 필름의 두께 e는 0.4mm이다.

일곱 번째 예의 보강요소의 서술:

⊙ 도 7에 도시한 것과 같은 사각 단면 형상을 가진 PE 보강요소

⊙ 보강요소의 폭 w는 2.4mm이다.

⊙ 보강요소의 높이 h는 0.45mm이다.

⊙ 비율 (w×e)/h²는 4.741이다.

본 발명은 용접되는 층들과 맞대기 용접되지 않는 층들을 결합한 맞대기 용접 필름에 의해 용기를 제조할 수 있도록 한다는 점에 있어 특히 장점이 있다. 본 발명은 단부들이 부분적(국지적)으로 용접되는 필름의 단부들을 맞대기 연결할 수 있도록 만든다.

본 발명은 용접 영역에서 매우 높은 강성을 가지도록 용접된 용기를 얻을 수 있도록 만든다. 이 같이 하여 얻어진 용기는 용접 영역에의 인쇄에 있어 인쇄의 손상이 없이 전체 표면에 걸쳐 인쇄하는 것이 가능하다. 본 발명은 높은 강성 및 개선된 미관을 가진 용기를 얻을 수 있도록 만든다.

본 발명은 특히 용기 튜브를 제조하는 데 유용하다. 본 발명은 또한 유연성의 파우치 용기의 제조에 있어 여러 장점을 가지고 있다.

본 발명은 3개의 층들을 포함하고 있는 유연성 필름에 대해 기술하고 있으나, 다층 필름의 접착을 위해 필수적인 얇은 두께의 접착 층들은 본 발명의 요점을 복잡하게 만들지 않도록 일부러 설명으로부터 배제토록 하였다. 그러나 그것은 또한 본 발명이 3개의 층으로 된 유연성 필름들에만 한정되는 것이 아니라는 것은 당해 분야에 숙련된 자들에게는 명백한 것이며, 따라서 층들의 숫자가 본 발명의 제한요소가 되는 것은 아니다.

1: 원통형 용기 몸체 2: 유연성(굽힘성) 필름
3: 외부층 4: 중간층
5: 하부층 6: 용접 영역
7: 보강요소
8.9: 용접 영역으로부터 떨어진 코너의 영역

Claims

두께 e를 가지는 유연성 필름으로부터 형성되는 원통형 용기 몸체에 있어서, 상기 유연성 필름의 단부들이 맞대기 용접되고, 그리고 상기 원통형 용기 몸체의 내부면에 위치되는 플라스틱 보강요소에 의해 상기 단부들이 덮여지며, 상기 보강요소는 폭 w와 높이 h 및 유연성 필름의 두께 e에 의해 정의되는 단면 형상을 가지고 있으며, 상기 원통형 용기 몸체가 다음의 2가지 조건 모두를 동시에 충족하는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체:
- 상기 보강요소의 높이 h는 상기 유연성 필름의 두께 e 이상이며,
- 비율 (w×e)/h²은 1 내지 10 사이이다.
제1항에 있어서, 상기 높이 h는 상기 두께 e의 1배 내지 2배인 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 다음의 조건들을 만족하는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
- h는 100 ㎛ 내지 500 ㎛이며,
- e는 100 ㎛ 내지 400 ㎛이다.
제1항에 있어서, 상기 높이 h는 상기 두께 e의 1.2배인 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 폭 w는 1 mm 내지 3 mm인 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 보강요소는 반 타원형의 단면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 보강요소는 이등변 사다리꼴 단면 형상인 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 보강요소는 이등변 사다리꼴 단면 형상으로서, 그 사다리꼴의 두 개의 측변이 오목한 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 보강요소는 사각형 단면 형상인 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 필름의 단부들은 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 필름은 다층 필름이며, 상기 다층필름은 맞대기 용접이 단지 부분적으로만 존재하거나 또는 존재하지 않는 최소한 한 개의 층을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 유연성 필름의 외부 층은 용기의 외부면을 형성하는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 보강요소는 복수개의 층들을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 보강요소는 산소 흡수체를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 보강요소는 모조품을 방지할 수 있도록 만드는 분말 형태의 미세한(microscopic) 또는 나노스코픽(nanoscopic)한 표시기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.
제1항에 있어서, 상기 용접 영역에서의 굽힘 강도는 상기 용접 영역에 수직인 방향으로 상기 용접 영역에 평행한 방향보다 높고, 상기 용접 영역에 수직인 방향으로 상기 굽힘 강도의 증가는 최소한 25배이고, 상기 용접 단부들에 평행한 방향으로 상기 굽힘 강도의 증가는 4배 또는 4배 이하인 것을 특징으로 하는 원통형 용기 몸체.