KR102424587B1 - 다층 플라스틱 튜브 구조체 - Google Patents
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Abstract
다층 가요성 튜브 스커트는 압출된 메인 층(9) 및 상기 메인 층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 단일층 또는 다층 필름(10)을 포함한다. 상기 메인 층의 인장 탄성률은 1200 N/㎟ 미만이고, 필름의 인장 탄성률은 3500 N/㎟보다 크다.
Description
대응 출원
본 출원은 아이사팩 홀딩 에스에이(AISAPACK HOLDING SA)란 명의로 2017년 5월 3일에 출원한 선행 출원 제 PCT/IB2017/052563호의 우선권을 주장하며, 이 선행 출원의 내용은 참조로서 그 전체를 본 출원에서 인용한다.
본 발명은 액체 또는 점성 제품용의 가요성 포장 튜브 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 탄성 거동을 보이는, 다시 말해서 변형 후 그의 초기 형상을 회복하는 라벨링된 이음매 없는 가요성 튜브에 관한 것이다.
얇은 가요성 플라스틱 튜브는 위생 용품, 화장품 및 식품 등의 여러 다양한 포장재에 사용된다(EP 2 004 506 B1 참조). 결과적으로, 이들 튜브의 내용물은 예를 들어 스타일링 젤, 치약, 샴푸, 로션 또는 액체 비누일 수 있다. 위생 용품 및 화장품인 경우, 예를 들어 가게 안의 선반이나 욕실 선반에 있을 때 튜브는 매력적이고 장식적인 것이 중요하다. 또한, 포장재에 인쇄된 제품 정보를 명확하고 쉽게 이해할 수 있는 방식으로 포장된 제품의 구매자나 사용자에게 전달하는 것도 중요하다. 이러한 이유로, 튜브는 일반적으로 원하는 패턴 및 텍스트로 인쇄될 수 있는 직접적인 인쇄물 또는 필름을 구비한다.
폴리에틸렌 스커트가 압출 또는 공압출되는 튜브가 존재한다. 다음에, 스커트에는 오버몰딩 또는 용접에 의해 튜브 헤드가 조립되며(US 10,160,580 B2 참조), 이후 마지막으로 얻어진 튜브에 인쇄 및 장식을 행한다. 이들 튜브는 응력 균열에 대한 내성을 보이고 민감한 제제의 보존에 적합하며, 이러한 시장의 요구에 적합한 심미적 품질을 갖고 있기 때문에, 화장품 또는 제약용 튜브의 생산에 이들을 광범위하게 사용한다. 그러나, 이러한 포장재는 두 가지 중요한 단점을 지닌다. 첫 번째 단점은 튜브형 몸체의 장식에 있는데, 이는 정교한 장비를 필요로 하고 상당한 추가 비용이 발생한다. 두 번째 단점은 압출 또는 공압출에 의해 단일층 또는 다층 구조체를 형성하는데 사용할 수 있는 재료의 제한된 선택과 관련이 있다. 이는 특정한 특성, 예를 들어 포장재가 변형 후 그의 형상을 회복할 수 있는 튜브형 몸체의 탄성과 관련하여 포장재에 제한을 가져온다.
미리 압출된 다음, 이후 라벨링되는 얇은 벽의 플라스틱 튜브가 존재한다. 이들 튜브는 실온에서 튜브에 접착 결합되는 라벨을 필요로 한다. 후속 도포에 적합한 라벨링재는 용접할 수 없으며, 이는 가열 용접되는 튜브의 단부 폐쇄부(end closure) 내로 라벨링재가 연장되지 않아야 하는 것을 의미한다. 게다가, 라벨링재는 비교적 뻣뻣하며, 그로 인해 라벨은 튜브의 몸체와 튜브의 숄더 사이의 테두리 약간 아래에서 종결될 필요가 있다. 이후에 도포되고 튜브의 몸체와 튜브의 숄더 사이의 전이부까지 너무 가깝게 연장되는 종래의 튜브 라벨은 튜브의 벽으로부터 돌출되거나 주름진 테두리를 형성할 수 있다. 이러한 현상은 튜브에 매력 없는 외관을 제공하므로 반드시 피해야 한다.
튜브에 라벨을 도포하는 방법 중 하나는 "인몰드 라벨링 (in-mold labeling, IML)" 이라 칭하는 것에 의해, 다시 말해서 사출 금형에 미리 배치한 라벨을 오버몰딩하는 것에 의해 행해진다(EP 3131738 B1 참조). IML 튜브는 특히 완성된 용기의 외관과 관련하여 특정한 몇가지 장점을 제공한다. 예를 들어, 용기에 우아한 외관을 제공하는 효과를 가질 수 있는 광택 또는 무광택 라벨 표면을 생성할 수 있다. IML 튜브의 단점은 얇은 벽 물품의 사출 성형을 위해서는 이들 튜브를 특수한 수지 또는 수지 혼합물로 사출해야 하는 사실과 관련이 있다. 결과적으로, 포장재의 특정한 특성, 특히 응력 균열에 대한 내성을 비롯해서 주입된 수지의 유연성이 감소된다.
본 발명은 압출 튜브 및 IML 튜브의 장점을 갖되, 그들의 단점을 갖지 않는 라벨링된 튜브를 제공함으로써 전술한 단점을 극복할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 압출 튜브에 비해 놀라울 정도로 개선된 탄성 특성을 얻을 수 있게 한다.
일 구현예에서, 본 발명은 압출된 메인 층 및 이 메인 층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 단일층 또는 다층 필름을 포함하는 다층 가요성 튜브 스커트(multilayer flexible tube skirt)에 관한 것이다. 메인 층의 인장 탄성률은 1200 N/㎟ 미만이고 필름의 인장 탄성률은 3500 N/㎟보다 크다.
일 구현예에서, 메인 층의 인장 탄성률은, 바람직하게는 500 N/㎟ 미만이다.
일 구현예에서, 필름은 2개의 층을 포함하고, 이중 적어도 하나는 3500 N/㎟ 초과의 인장 탄성률을 갖는다. 일 구현예에서, 필름의 상기 2개의 층중 다른 하나는 100 N/㎟ 초과의 인장 탄성률을 갖는다.
일 구현예에서, 메인 층의 두께는 스커트의 두께의 80 내지 97%에 해당할 수 있다.
일 구현예에서, 메인 층의 두께는 190 내지 680 미크론일 수 있다.
일 구현예에서, 메인 층의 두께는 250 내지 550 미크론일 수 있다.
일 구현예에서, 스커트의 두께는 200 내지 700 미크론, 바람직하게는 300 내지 600 미크론일 수 있다.
일 구현예에서, 메인 층은:
HDPE Hostalen GF 4750 (MFR): 0.4g/10분) 45%,
LDPE ExxonMobil 165 (MFR: 0.33g/10분) 45%, 및
LLDPE Dowlex 2045 G (MFR: 1g/10분) 10%로 구성될 수 있다.
일 구현예에서, 메인 층은:
LDPE ExxonMobil 165 (MFR: 0.33g/10분) 80%, 및
LLDPE Dowlex 2045 G (MFR: 1g/10분) 20%로 구성될 수 있다.
일 구현예에서, 스커트는 60% 초과, 바람직하게는 80% 초과의 흡수된 에너지 비를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 필름의 양단은 끝과 끝이 이어져 배치될 수 있다.
일 구현예에서, 필름의 양단은 이들 사이에 공간을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 필름의 양단은 중첩부를 가질 수 있다.
일 구현예에서, 스트립이 필름의 양단에 추가될 수 있다.
일 구현예에서, 스트립은 메인 층과 필름 사이 또는 필름 상에 배치될 수 있다.
일 구현예에서, 메인 층은 다층이며 공압출될 수 있다.
일 구현예에서, 메인 층은 산소 배리어 층을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 배리어 층은 예를 들어 EVOH 수지를 포함하는 층일 수 있다.
일 구현예에서, 메인 층은 재활용재(들)의 층을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 필름은 다층 구조체를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 필름은 산소 배리어 층을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 배리어 층은 EVOH 수지 및/또는 금속화 층(metallized layer) 및/또는 금속 층(metal layer)일 수 있다.
일 구현예에서, 금속 층은 알루미늄을 포함하는 층일 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명은 본 출원에서 규정한 바와 같은 하나 이상의 스커트를 포함하는 제품에 관한 것이다. 이 제품은 튜브 또는 또 다른 포장재 또는 또 다른 물체일 수 있다.
본 발명의 개시에서 사용된 용어의 정의
다음의 용어 및 약어가 본 발명의 개시에서 사용된다:
다층 필름: 여러 층을 포함하는 필름. 다층 필름은 공압출 및/또는 적층에 의해 얻을 수 있다.
PET: 이축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트
BOPP: 이축 배향 폴리프로필렌
PA: 폴리아미드
PE: 폴리에틸렌
LDPE: 저밀도 폴리에틸렌
LLDPE: 선형 저밀도 폴리에틸렌
HDPE: 고밀도 폴리에틸렌
EVOH: 에틸렌 비닐 알코올
접착제: 적층에 의해 여러 층을 결합하는데 사용하는 접착제
본 발명은 이것의 비제한적인 구현예의 설명 및 첨부한 도면으로부터 더 잘 이해하게 된다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 구현예에 따른 스커트의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 응용의 예로서 튜브를 나타내는 도면이다.
도 4는 변형이 가해지는 원통형 스커트 샘플을 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 3의 샘플에서 축 A-A를 따르는 단면을 나타내는 단면도이다.
도 6은 로딩 및 언로딩 위상(phase) 동안 샘플의 변형의 예를 나타내는 그래프이다.
도 7은 로딩 및 언로딩 위상 동안 샘플의 변형을 달성하기 위해 필요한 변형 에너지(strain energy)를 나타내는 그래프이다.
도 8은 로딩 및 언로딩 위상 동안 흡수된 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 9는 샘플의 2개의 변형 사이클을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 응용의 예로서 튜브를 나타내는 도면이다.
도 4는 변형이 가해지는 원통형 스커트 샘플을 나타내는 정면도이다.
도 5는 도 3의 샘플에서 축 A-A를 따르는 단면을 나타내는 단면도이다.
도 6은 로딩 및 언로딩 위상(phase) 동안 샘플의 변형의 예를 나타내는 그래프이다.
도 7은 로딩 및 언로딩 위상 동안 샘플의 변형을 달성하기 위해 필요한 변형 에너지(strain energy)를 나타내는 그래프이다.
도 8은 로딩 및 언로딩 위상 동안 흡수된 에너지를 나타내는 그래프이다.
도 9는 샘플의 2개의 변형 사이클을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 특히, 본 발명에 대한 다음의 설명에서 스커트로 칭하는 튜브의 가요성 부분에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 청구범위에서 규정하고, 특히 아래에서 상세히 설명하는 도 1 및 도 2a 내지 도 2d에 나타낸 바와 같은 가요성 튜브(18)의 다층 스커트(1)에 관한 것이다.
튜브(18)를 형성하기 위해, 스커트(1)는 그의 제 1단에서 넥(15)을 포함하는 튜브 헤드에 연결되고, 누설 방지식으로 포장을 폐쇄하기 위해 제 2단(17)은 평탄하게 용접된다. 또한, 튜브 헤드는 포장재를 개폐하기 위해 그에 붙어 있거나 독립적인 캡(16)을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 스커트(1)는 높은 탄성, 응력 균열에 대한 높은 내성을 비롯해 수증기 또는 산소에 대한 높은 배리어성을 동시에 갖는다.
스커트(1)의 두께는, 바람직하게는 200 내지 700 미크론, 특히 300 내지 600 미크론이다.
본 발명에 따르면, 다층 스커트는, 바람직하게는 총 두께의 80 내지 97%를 형성하는 압출된 튜브형 메인 층(9)을 포함한다. 메인 층(9)은, 바람직하게는 포장된 제품과 접촉하는 스커트(1)의 내부층을 형성한다. 이 층(9)은 튜브형 몸체의 직접 압출로 만들어지므로, 원주 방향으로 어떤 특성의 불연속성도 갖지 않는다. 그의 원주에 걸쳐, 특히 포장재의 축 방향을 따라 용접 구역이 없는 메인 층(9)의 특성의 균질성으로 인해, 용접부를 따라 응력 균열 면에서 취약한 구역을 피할 수 있다. 메인 층(9)의 두께는, 유리하게는 190 내지 680 미크론, 바람직하게는 250 내지 550 미크론이다. 상황에 따라서 다른 치수도 물론 가능하다.
메인 층(9)은 그의 높은 몰 질량으로 인해 응력 균열에 특히 내성인 수지 또는 수지의 혼합물로 형성되는 것이 유리하다. 메인 층을 형성하는 수지 또는 수지 혼합물의 MFR (190℃, 2.16 kg, 표준 ISO 1133에 따라 측정함)은 4 미만, 바람직하게는 1 미만이다.
메인 층에 대한 예 1:
· HDPE Hostalen GF 4750 (MFR: 0.4g/10분) 45%,
· LDPE ExxonMobil 165 (MFR: 0.33g/10분) 45%, 및
· LLDPE Dowlex 2045 G (MFR: 1g/10분) 10%.
메인 층에 대한 예 2:
· LDPE ExxonMobil 165 (MFR: 0.33g/10분) 80%, 및
· LLDPE Dowlex 2045 G (MFR: 0.7g/10분) 20%.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 압출된 메인 층(9)은 공압출에 의해 얻어진 다층 구조체를 형성한다. 예를 들어, 상기 압출된 메인 층(9)은 하나 이상의 폴리에틸렌 층, 산소 배리어 층, 및 얇은 결합제 층을 포함한다. 바람직하게는, 배리어 층의 두께는 메인 층(9)의 두께의 10% 이하에 해당하며, 바람직하게는, 그의 두께는 상기 메인 층(9)의 두께의 7% 미만이다. 배리어 층은 예를 들어 EVOH 층이다.
또한, 상기 메인 층(9)은 하나 이상의 재활용 수지층을 함유할 수 있다. 식품 호환성의 이유로, 일반적으로는 포장재의 내부층을 형성하고 포장된 제품과 접촉하는 재활용된 층을 피할 것을 권장한다.
메인 층(9)은 스커트(1)의 가시면(visible face)을 형성하는 장식 필름(10)에 의해 적어도 부분적으로 덮여 있다. 장식 필름(10)의 두께는 10 내지 120 미크론, 바람직하게는 30 내지 80 미크론이다. 다른 치수도 물론 가능하다. 바람직하게는, 장식 필름(10)은 스커트(1)의 전체 면을 덮고, 그의 양단(11a/11b)은 끝과 끝이 이어져 맞붙는다. 일 변형예에서, 필름(10)의 양단(11a/11b)은 용접에 의해 연결된다. 다른 변형들이 본 출원에 기재되어 있다.
장식 필름(10)은, 바람직하게는 본 출원에서 내부층 및 외부층으로 칭하는 2개 이상의 층을 포함한다. 외부층은 100 N/㎟ 초과, 바람직하게는 150 N/㎟ 초과의 인장 파단 응력과 함께, 175℃ 초과, 바람직하게는 200℃ 초과의 융점을 갖는다. 필름(10)의 외부층의 특성은 스커트(1)의 탄성 거동에 기여할뿐만 아니라, 압출된 메인 층(9) 상에 조립하는 동안 장식 필름(10)의 안정성에도 기여한다. 필름(10)의 외부층의 두께는 10 내지 80 미크론, 바람직하게는 10 내지 30 미크론이다.
장식 필름(10)은 메인 층(9)과 필름(10)의 외부층 사이에 배치되는 내부층을 포함하여, 필름(10)의 압출된 메인 층(9)에 대한 용접을 보장한다. 필름(10)의 내부층을 구성하는 수지 또는 수지 혼합물은 용융 상태에서 메인 층(9)에 의해 제공되는 열의 영향 하에, 필름(10)의 내부층의 계면을 용융시킴으로써 접착이 가능하다. 필름(10)의 내부층은 120℃ 미만, 바람직하게는 110℃ 미만의 융점을 갖는 저밀도 폴리에틸렌으로 구성되는 것이 바람직하다. 필름(10)의 내부층은 5 내지 50 미크론, 바람직하게는 15 내지 30 미크론의 두께를 갖는다.
필름(10)의 외부층 및 메인 층(9)을 구성하는 재료의 강성 탄성률 (ISO 527-1)간의 비는 대략 3보다 크고 바람직하게는 7보다 크다. 강성 비는 포장재의 강성 촉감을 크게 변화시키지 않으면서 스커트(1)의 탄성을 예기치 않게 개선시키는 것을 가능케 하는 것으로 확인되었다.
본 발명은 완성된 용기의 외관과 관련하여 여러 장점을 제공한다. 예를 들어, 필름(10)의 선택을 바꿈으로써 스커트(1)의 광택 또는 무광택면을 생성할 수 있다. 예를 들어, 스커트(1)의 무광택면을 얻기 위해, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 만들어진 추가 층을 추가하여 필름(10) 및 스커트(1)의 외부면을 형성하게 된다. 본 발명은 튜브의 스커트의 완전한 장식을 얻을 수 있게 한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 필름(10)은 튜브의 몸체 전체 주위에서 반경 방향으로 연장된다. 적절한 인장 강도 및 열 특성을 갖는 필름을 선택함으로써, 필름의 테두리들 사이에 공간을 남기지 않고 튜브를 반경 방향으로 완전히 둘러싸도록, 또는 필름의 테두리들이 겹쳐지도록 필름을 도포할 수 있다. 따라서, 장식 필름(10)의 테두리들 사이에 눈에 보이는 이음새 없이 튜브의 몸체 주위에서 방사상으로 연장되는 연속적인 패턴 또는 중단되지 않은 텍스트를 생성하는 것이 가능하다.
또한, 필름이 튜브의 몸체 전체를 축 방향으로, 다시 말해서 숄더의 테두리에서 단부 폐쇄부까지 덮는 것이 적절할 수도 있다. 장식 필름(10)을 사용하여 튜브의 전체 몸체를 덮을 수 있으며, 이는 압출 플라스틱 튜브에 대해 이전에 사용한 라벨링 기술로는 불가능했다. 따라서, 본 발명은 이들 튜브의 장식 및 심미감을 향상시킬 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 튜브의 몸체 상에서 단부 폐쇄부까지 튜브의 축방향으로 필름(10)를 연장시킬 수 있다. 이는 튜브 몸체의 단부 폐쇄부가 비선형의 만곡된 형상 또는 각진 형상을 갖는 경우에도 장식 필름(10)으로 튜브의 몸체를 완전히 덮을 수 있는 것을 의미한다. 이후에 라벨이 도포됨에 따라, 비선형 단부 폐쇄부에 대한 형상의 적응은 실제로 라벨링을 불가능하게 하는 어느 정도의 동기화를 필요로 한다. 비선형 단부 폐쇄부는 장식 목적으로, 그리고 화장품 등의 포장재에 바람직할 수 있는 디자인된 외관을 갖는 튜브를 제공하기 위해 사용된다. 비선형 단부 폐쇄부는 예를 들어, 선반 또는 욕실에 튜브를 걸기 위한 수단으로서 역할을 하는 개구부 또는 후크가 배열될 수 있는 더 넓은 용접 부분을 형성하는데 사용하는 것도 유리할 수 있다.
압출 공정 동안 장식 필름(10)을 도포하는 또 다른 이점은 축 방향으로 장식 필름의 테두리가 튜브 헤드와 튜브 몸체 사이에 전이부가 없는 사실에서 기인한다. 튜브 헤드와 스커트(1) 사이의 전이부는 압출 후에 라벨링된 튜브와 달리, 매끄러운 표면을 형성한다. 또한, 표면에 장식 필름(10)을 갖는 스커트(1)는 원통형 부분을 헤드의 원추형 부분에 연결하는 튜브 헤드 부분을 덮을 수 있다. 튜브 헤드의 원추형 부분은 또한 필름 또는 장식과 관련된 접힘 또는 심미적 결함을 형성하지 않고도 덮을 수 있다.
본 발명에 따른 튜브는 수분 및 산소에 대한 우수한 배리어성을 갖는다. 스커트의 수증기 배리어성은 0.1 g/스커트/일/100% H2O 미만, 바람직하게는 0.05 g/스커트/일/100% H2O 미만이다. 또한, 스커트는 4 0.05 ㎤/스커트/일/bar 미만, 바람직하게는 0.05 ㎤/스커트/일/bar 미만의 산소 투과도를 갖는다. 유리하게는, 산소 배리어 특성은 필름에 의해 제공된다. 산소 배리어성을 제공하기 위한 수많은 해결방안이 존재한다. 예를 들어, 필름은 선택적으로 금속화되거나 SiOx 코팅을 갖는 이축 배향 PET 층을 함유할 수 있다. 포장재 분야에서 널리 사용되는 EVOH, PA, PVDC, 알루미늄 층 같은 그 밖의 배리어 층도 사용할 수 있다.
일 변형에서, 필름(10)은 예를 들어 알루미늄으로 제조된 금속 배리어 층을 포함하는 구조체로 형성될 수 있다. 필름은 예를 들어 PET/Alu/PE의 구조체일 수 있다. 동등한 변형이 물론 가능하다.
본 발명에 따라 그리고 본 출원에서 설명한 바와 같이 튜브를 형성하기 위한 스커트의 예 및 구현예는, (도 4에서와 같이) 종축에 수직인 단면을 따르는 도면인 도 1 및 도 2a 내지 도 2d에 도시되어 있다.
도 1에서, 원통형 스커트(1)의 제 1구현예는 필름(10)으로 덮인 메인 층(9)을 포함하며, 필름(10)의 양단(11a/11b)은 끝과 끝이 이어져 배열, 즉 맞대기 배열된다.
도 2a, 2b, 2c 및 2d는 본 발명에 따른 스커트의 다른 구현예를 나타낸다. 예를 들어, 도 2a는 필름(10)의 양단(11a/11b)이 끝과 끝이 이어져 배열되지 않아서, 필름(11a 및 11b)의 상기 양단 사이에 공간(12)이 존재하는 구현예를 나타낸다.
도 2b는 필름(10)의 양단(11a 및 11b)에 중첩부(13)가 있는 구현예를 나타낸다. 우선적으로, 이 구현예에서 양단은 서로 용접되거나 접착 결합된다.
도 2c는 메인 층(9)과 필름(10) 사이에 보강 스트립(14)이 추가되는 구현예를 나타낸다. 바람직하게는, 보강 스트립(14)의 하부면은 메인 층(9)의 압출 동안 용접된다. 또한 바람직하게는, 보강 스트립(14)의 상부면은 필름의 양단(11a, 11b)에 용접되거나 접착 결합된다.
도 2d는 보강 스트립(14)을 사용하는 또 다른 구현예를 나타내지만, 이 경우 스트립(14)은 필름(10)의 외부에 배치된다. 또한 바람직하게는, 보강 스트립(14)의 하부면은 필름의 양단(11a 및 11b)에 용접되거나 접착 결합된다.
물론, 이들은 구현예의 예들이며, 다른 동등한 구성 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 보강 스트립은 설명하고 도시한 스커트의 모든 구현예에서 사용할 수 있다.
바람직하게는, 보강 스트립(14)은 기계적 및 배리어 특성의 연속성을 보장하기 위해 필름(10)의 구조체와 유사한 구조체를 갖는다.
스트립의 구조체는 그의 각 면 상에서 용접되거나 접착 결합을 위한 요건에 적합하다. 이 스트립은 작은 두께, 바람직하게는 필름(10)의 두께와 동일한 등급을 갖는다.
예를 들어, 스트립의 두께는 10 내지 120 미크론, 바람직하게는 30 내지 80 미크론이다.
보강 스트립의 구조체용 재료의 예로는, PE/PET/PE 또는 PE/PET/PE-EVOH-PE를 생각할 수 있다. 그 밖의 동등한 재료도 물론 가능하다.
본 발명에 따른 튜브(18)의 예가 도 3에 개략적으로 도시되어 있다. 튜브(18), 예를 들어 포장 튜브는 본 발명에 따른 스커트(1), 넥(목부분)을 갖는 튜브 숄더(15), 캡 및 튜브(18)를 폐쇄하기 위한 단부 용접부(17)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 튜브(18)는 예상하지 못한 탄성 특성도 포함한다. 특히 화장품 분야에서 사용되는 포장 튜브의 경우, 이를 사용하기 전 및 도중에 포장의 외관이 매우 중요하다. 이러한 시장에서 소비자는 특히 제품의 일부 또는 전체를 비운 후에 그의 형상이 회복되기를 원한다. 제품이 배출된 다음 튜브(18)를 그의 초기 형상으로 복귀시키는 스커트(1)의 이같은 탄성은 튜브 벽의 탄성 복원력을 필요로 한다. 이 힘은 포장재 내로 공기의 유입에 저항하는 포장된 제품의 점성력을 상쇄하기에 충분해야 한다. 오리피스를 막는 포장된 제품의 점도가 튜브 내로 공기의 유입에 저항하는 힘을 생성하는 점을 이해하는 것은 매우 쉽다. 그러므로, 포장된 제품의 점도에 따라 튜브의 탄성 복원 특성을 조절할 수 있는 것은 중요하다.
종래 기술에 따른 압출 튜브는 미용 제제의 보존에 필요한 응력 균열에 대한 높은 내성을 갖는다. 그러나, 이들 압출 튜브의 탄성은 특히 점성 제품용으로 가끔은 불충분하다. 폴리에틸렌 압출 튜브의 탄성 복원을 증가시키기 위한 현재의 방법은 튜브 벽의 두께를 증가시키거나 폴리에틸렌 혼합물을 조절하는 것으로 이루어진다. 혼합물에서 HDPE의 함량 증가를 이용하여, 일반적으로 강성을 증가시키고, 따라서 튜브 벽의 복원력을 증가시킨다. 그러나, HDPE의 함량 증가는 동시에 포장재의 응력 균열에 대한 내성의 감소를 초래한다. 경제적이고 환경적인 이유로 벽의 두께를 증가시키는 것 역시 해결방안은 아니다. 1200 N/㎟ 미만, 바람직하게는 500 N/㎟ 미만의 인장 탄성률을 갖는 메인 층과 3500 N/㎟ 초과의 인장 탄성률을 갖는 단일층 또는 다층 필름의 조합은 스커트에 전혀 예상하지 못한 우수한 탄성 복원력을 제공한다는 점에서 수치 한정에 있어 특이성을 가진다.
포장 튜브 스커트의 탄성 거동을 측정하기 위한 표준은 없다. 일반적으로, 당업자는 포장재를 손으로 변형시키고 그의 거동을 관찰함으로써 "수동적인" 비교에 의해 튜브 스커트의 탄성을 평가한다. 이 방법은 수치적으로 재현 가능한 데이터를 제공할 수 없고 테스트를 수행하는 사람의 인식 기능에 따라 변화하기 때문에 다수의 단점을 지닌다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 탄성 거동을 측정하는 재현 가능한 방법이 개발되었다.
스커트의 탄성 거동은 후술하는 절차에 따라 측정한다. 측정을 위해 1.714의 L/D 비를 갖는 원통형 스커트의 샘플을 취한다; 여기서 L 은 스커트의 축 방향 길이를 나타내고, D는 그의 외경을 나타낸다.
도 4는 직경 D 및 길이 L을 갖는 원통형 스커트(1)의 샘플을 나타내며, 원통형 샘플의 축(2)은 수평으로 배열된다. 축(2)을 따라 샘플의 양단 사이의 중간에 위치한 점(P)에서 샘플(1)에 변형(4)이 가해진다. 초기에, 점(P)은 축(3)을 따라 측정한 축(2)의 거리 D/2에 위치한다. 축(3)은 축(2)에 수직이며, 점(O)에서 축(2)과 교차한다.
도 5는 수직 도면(A)에 따른 샘플(1)을 나타낸다. 탄성 특성의 측정은 기계 요소(4)에 의해 축(3)을 따라 점(P)에서 샘플(1)에 변형을 가하는 것으로 이루어진다.
샘플은 다음의 사이클에 따라 2㎜/s의 속도로 변형된다.
- 로딩 위상 5: 점(O)까지 2㎜/s의 속도로 샘플의 변형. 기계 요소(4)는 축(3)을 따라 수직으로 이동하여 스커트의 점(P)에 위치한다. 스커트의 점(P)의 이동은 로딩 위상의 끝에서 D/2와 같다.
-언로딩 위상 6: 기계 요소(4)는 2㎜/s의 속도로 축(3)을 따라 초기 위치까지 상승한다.
점(P)의 변위 함수로서 힘은 사이클 동안 기록되며, 이때 얻어진 그래프의 유형이 도 6에 도시되어 있다.
샘플(1)을 초기 위치에서 점(O)까지 변형시키는데 필요한 에너지를 계산한다. 변형 에너지는 하중 곡선(5) 아래에 영역(7)으로 도 6에 도시되어 있다. 측정된 변형 에너지는 주로 스커트의 강성에 따라 달라진다. 스커트가 단단할수록 측정된 변형 에너지는 더 높다. 점성 제품이 포장재 내에 존재할 경우, 높은 변형 에너지가 요구될 수 있다.
로딩 사이클(5) 및 언로딩 사이클(6) 동안 샘플(1)에 의해 흡수된 에너지(8)는 도 8에 도시되어 있다. 흡수된 에너지(8)는 로딩(5) 동안의 변형 에너지(7)와 언로딩(6) 동안의 탄성 복원 에너지 간의 차에 대응한다. 흡수된 에너지(8)는 샘플(1)의 거동을 특징으로 한다.
샘플(1)의 탄성은 위에서 규정한 바와 같이 2개의 변형 사이클의 연속적인 순서에 따라 결정된다. 제 2변형 사이클은 기계 요소(4)가 시작 위치로 복귀하자마자 중단없이 순차적으로 시작된다. 샘플(1)의 2개의 변형 사이클에 따라 얻어진 결과의 예가 도 9에 도시되어 있다. 제 1사이클 동안 흡수된 에너지(8a)는 로딩 곡선(5a)과 언로딩 곡선(6a) 사이의 영역에 대응한다. 마찬가지로, 제 2사이클 동안 흡수된 에너지(8b)는 로딩 곡선(5b)과 언로딩 곡선(6b) 사이의 영역에 대응한다. 샘플(1)이 2개의 사이클 사이의 초기 위치로 복귀되지 않았기 때문에, 제 2사이클 동안 흡수된 에너지(8b)는 제 1사이클 동안 흡수된 에너지(8a)보다 낮은 것이 관찰된다. 이 결과는 샘플이 2개의 연속적인 변형 사이클 사이에서 초기 형상을 회복하지 못했음을 나타낸다.
샘플(1)의 탄성 거동은 제 1사이클 동안 흡수된 에너지(8a)에 대한 제 2사이클 동안 흡수된 에너지(8b)의 비에 의해 특징지워진다. 흡수된 에너지 비가 1을 향하는 경향이 클수록 거동은 더 탄성적이며, 이는 튜브 스커트가 변형 후에 초기 기하학적 형상으로 돌아가는 것을 나타낸다. 반대로, 흡수된 에너지 비가 0을 향하는 경향이 있으면, 이는 튜브 스커트가 그다지 탄성적이지 않아서 포장재가 변형된 상태로 남아 있고 그의 초기 형상을 회복하지 못한 것을 나타낸다.
본 발명은 예상하지 못한 탄성 거동을 갖는 압출 튜브 스커트를 얻을 수 있게 한다. 이들 스커트로 제조된 포장재는, 이 포장재 내부에 남아 있는 제품의 양에 관계없이 전체 사용 기간 동안 그의 형상을 유지한다. 특히 이 포장재를 화장품용으로 사용하는 것이 매우 유리하다. 예상하지 못한 거동은 아래의 실시예를 통해 나타내 보인다.
실시예 1 (현재 기술에 따른 튜브):
HDPE Hostalen GF 4750, 45%와 LDPE ExxonMobil 165, 45% 및 LLDPE Dowlex 2045 G, 10%의 혼합물을 압출하여 직경 35㎜ 및 두께 480 미크론의 스커트를 얻는다. 이 스커트의 샘플을 취하여 앞에서 설명한 방법에 따라 측정한다. 직경 D = 35 ㎜인 스커트의 경우, 측정된 샘플의 길이는 60 ㎜ (L = 60 ㎜)와 같다. 샘플의 L/D 비율은 1.714와 같다. 탄성 거동을 나타내는 이 스커트의 흡수된 에너지 비율은 67%이고, 강성을 나타내는 스커트의 변형 에너지는 63N.㎜와 같다.
실시예 2:
35 ㎜의 직경 및 480 미크론의 두께를 갖는 스커트(1)가 본 발명에 따라 제조된다. 두께가 430 미크론인 메인 층(9)은 LDPE ExxonMobil 165, 100%로 구성된다. 메인 층은 스커트의 두께의 89.5%에 해당한다. 26 미크론 두께의 필름(10)의 내부층은 LDPE로 구성된다. 필름(10)의 외부층은 24 미크론 두께의 금속화된 이축 배향 PET이다. 스커트(1)의 외부면을 형성하기도 하는 외부층의 외부면이 장식된다. 60㎜ 길이의 스커트 샘플을 취한다. 샘플의 L/D 비율은 1.714와 같다. 탄성 거동을 나타내는 이 스커트의 흡수된 에너지 비율은 80%이고, 강성을 나타내는 스커트의 변형 에너지는 61N.㎜와 같다.
본 발명에 따라 얻은 스커트(1) (실시예 2)는 종래 기술에 따라 얻은 스커트(실시예 1)보다 큰 탄성을 갖는다. 본 발명은 동일한 두께 및 동일한 강성의 스커트에 대해 개선된 탄성을 얻을 수 있게 한다.
본 출원에서 설명한 구현예들은 예시적인 예이며, 제한적인 것으로 간주해서는 안된다. 다른 구현예는 예를 들어 설명한 것과 동등한 재료 또는 수단을 사용할 수 있다. 또한, 구현예는 상황에 따라 서로 조합할 수 있거나, 하나의 구현예에서 사용한 수단을 또 다른 구현예에서 사용할 수 있다. 또한 치수는 예로서, 또는 바람직한 값으로 제공되며, 상황에 따라 달라질 수 있다. 마찬가지로, 도시한 재료는 예시적인 예에 의해 도시된 것이며, 그 밖의 동등하거나 적합한 물질을 생각할 수 있다.
본 설명에서, 튜브(18)를 형성하는데 사용한 스커트를 주로 참조하였지만, 본 발명의 맥락 내에서 다른 응용들도 물론 가능하다.
Claims (26)
- 압출된 메인 층(9) 및 상기 메인 층을 적어도 부분적으로 둘러싸는 단일층 또는 다층 필름(10)을 포함하는 다층 가요성 튜브 스커트(1)에 있어서,
메인 층(9)의 인장 탄성률은 1200 N/mm2 미만이고, 필름(10)의 인장 탄성률은 3500 N/mm2보다 큰 것을 특징으로 하는 다층 가요성 튜브 스커트. - 제 1항에 있어서, 메인 층(9)의 인장 탄성률은 500 N/㎟ 미만인 스커트.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 필름(10)은 2개의 층을 포함하고, 이중 적어도 하나는 3500 N/㎟ 초과의 인장 탄성률을 갖는 스커트.
- 제 3항에 있어서, 상기 필름(10)의 상기 2개의 층중 다른 하나는 100 N/㎟ 초과의 인장 탄성률을 갖는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 메인 층(9)의 두께는 스커트(1)의 두께의 80 내지 97%에 해당하는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 메인 층(9)의 두께는 190 내지 680 미크론인 스커트.
- 제 6항에 있어서, 상기 메인 층(9)의 두께는 250 내지 550 마이크론인 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 스커트(1)의 두께는 200 내지 700 미크론인 스커트.
- 제 1항에 있어서, 메인 층(9)은:
HDPE Hostalen(호스탈렌) GF 4750 (MFR (Melt Flow Rate, 용융 유동률): 0.4g/10분) 45%,
LDPE ExxonMobil(엑손모빌) 165 (MFR: 0.33g/10분) 45%, 및
LLDPE Dowlex(다우렉스) 2045 G (MFR: 1g/10분) 10%로 구성되는 스커트. - 제 1항에 있어서, 메인 층(9)은:
LDPE ExxonMobil 165 (MFR: 0.33g/10분) 80%, 및
LLDPE Dowlex 2045 G (MFR: 1g/10분) 20%로 구성되는 스커트. - 제 1항에 있어서, 60% 초과의 흡수된 에너지 비를 갖는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 필름(10)의 양단(11a/11b)은 끝과 끝이 이어져 배치되는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 필름(10)의 양단(11a/11b)은 이들 사이에 공간(12)을 갖는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 필름(10)의 양단(11a/11b)은 중첩부(13)를 갖는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 스트립(14)이 필름의 양단(11a, 11b)에 추가되는 스커트.
- 제 15항에 있어서, 상기 스트립(14)은 상기 메인 층(9)과 필름(10) 사이 또는 필름(10) 상에 배치되는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 메인 층(9)은 다층이며 공압출되는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 메인 층(9)은 산소 배리어 층을 포함하는 스커트.
- 제 18항에 있어서, 상기 산소 배리어 층은 EVOH 수지를 포함하는 층인 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 메인 층은 재활용재(recycled material)의 층을 포함하는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 필름(10)은 다층 구조체를 포함하는 스커트.
- 제 1항에 있어서, 상기 필름(10)은 산소 배리어 층을 포함하는 스커트.
- 제 22항에 있어서, 상기 산소 배리어 층은 EVOH 수지 및/또는 금속화 층 및/또는 금속층인 스커트.
- 제 23항에 있어서, 상기 금속층은 알루미늄을 포함하는 층인 스커트.
- 제 1항 또는 제 2항, 또는 제 5항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 규정된 바와 같은 하나 이상의 스커트를 포함하는 제품.
- 제 25항에 있어서, 상기 제품은 튜브(18)인 제품.
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