KR102499643B1

KR102499643B1 - 가압 분배 시스템 용 플라스틱 병

Info

Publication number: KR102499643B1
Application number: KR1020197016535A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 피. 월럭; 나일스 스텐마크; 킴벌리 제이. 해리스; 로드니 엘. 프레이터; 다니엘 에스. 맥그래스
Original assignee: 에스.씨. 존슨 앤 선 인코포레이티드
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2023-02-14
Also published as: BR112019011276B1; KR20190091277A; JP2019536704A; WO2018102482A1; EP3548401B1; MX2019006404A; CN110225867A; AU2017368160A1; AR110306A1; EP3548401A1; JP7017570B2; AR121831A2; US10486891B2; BR112019011276A2; ES2870131T3; CN110225867B; US20180155113A1; AU2017368160B2

Abstract

에어로졸(aerosol)로 분배되는 제품과 같이, 가압 하에 제품을 함유하기 위한 플라스틱 병(100). 상기 플라스틱 병(100)은 둥근 기저(106), 상기 기저(106)로부터 병(100)의 상단(102)를 향하여 병(100)의 축을 중심으로 연장하는 몸체(104), 및 병(100)의 상단(102)에 있는 마감(108)을 포함한다. 상기 기저(106) 및 마감(108)은 파열, 낙하 시의 분열, 및 응력 균열과 같은 바람직하지 않은 특성을 제거하거나 감소시키도록 구성된다.

Description

가압 분배 시스템 용 플라스틱 병

본 발명은 일반적으로 플라스틱 병을 포함하는 가압 분배 시스템에 관한 것이다. 이러한 시스템은 분배하기 위해 사용될 수 있으며, 예를 들면 에어로졸 스프레이와 같다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 파열, 낙하 시의 분열 및 응력 균열과 같은 바람직하지 않은 특성을 제거하거나 감소시키는 독특한 구성을 갖는 상기 병과 함께, 가압 하에 제품을 함유하기 위한 플라스틱 병을 포함하는 분배 시스템에 관한 것이다.

에어로졸 제품을 분배하기 위해 사용되는 시스템과 같은, 가압 분배 시스템은 시스템으로부터 분배되기 전에 가압 하에 제품을 함유하기 위한 금속 (예를 들어, 스틸 또는 알루미늄) 용기를 관습적으로 포함한다. 이러한 시스템으로 배출되는 제품의 예로 공기청정제, 섬유청정제, 살충제, 페인트, 바디 스프레이, 헤어 스프레이, 신발 또는 신발류 스프레이 제품, 휘핑 크림, 및 가공 치즈를 포함한다. 최근, 가압 분배 시스템에서 금속 용기의 대안으로 플라스틱 병을 사용하는 것에 대한 관심이 증가하고 있으며, 그 이유는 플라스틱 병이 몇 가지 잠재적 이점을 가지고 있기 때문이다. 예를 들어, 플라스틱 병은 금속 용기보다 제조하기 더 쉽고 더 저렴할 수 있으며, 플라스틱 병은 금속 용기보다 더 다양한 흥미로운 형태로 만들어질 수 있다. 또 다른 예로, 플라스틱 병은 일반적으로 금속 용기보다 재활용이 더 쉽다.

상업 용 제품으로 판매되기 위해서는, 플라스틱 병이 있는 시스템을 포함한 가압 에어로졸 분배 시스템이 에어로졸 규정 요구사항을 충족해야 하며, 예를 들면 미국 운수부 및 유럽 에어로졸 연맹 (FEA) 안전 규정과 같다. 그러한 규정은 특정 압력에서 상기 시스템이 파열되지 않도록 지시하고, 특정 낙하 테스트에서 상기 시스템이 충격을 받아도 고장 나지 않도록 지시하고, 상기 시스템이 파열할 때 재료의 파편이 생성되지 않도록 지시한다. 다른 규정은 상기 시스템이 특정 온도로 가열될 때, 예를 들어 상기 시스템 상단에 있는 밸브가 날아가는 것과 같이 상기 시스템이 특정 조건 하에서 변형되지 않도록, 상기 용기/병의 재료가 안전한 방식으로 변형되도록 요구한다.

상업적으로 성공하기 위해서는, 안전 규정을 충족하는 것 외에도, 가압 분배 시스템이 다른 방식으로도 또한 작동해야 한다. 예를 들어, 상기 시스템은 수평면에 똑바로 설 수 있어야 한다. 또한, 고압 분배 시스템에 사용되는 플라스틱 병은 응력 잔금 및 균열에 저항력이 있어야 하며, 이러한 시각적 결함은 사용자가 병이 파손되었다고 생각하도록 유도할 수도 있다. 응력 잔금 및 균열은 또한 병에서 제품 누출로 이어질 수 있다.

가압 분배 시스템의 일부로서 사용하기 위한 규제 및 기능적 요건을 만족시키는 플라스틱 병을 제조하기 위한 기술이 여러 가지 기술로 개발되어 있다. 이러한 기술의 예로는 열을 사용하여 병의 특정 구역의 플라스틱에 결정화를 유도하는 기술이 있다. 이러한 결정화된 플라스틱 병은 병에 사용되는 특정 유형의 제품에 따라 몇몇의 결함에 저항력이 더 있을 수도 있다. 그러나, 동시에, 결정화 유도는 충격 저항 감소, 응력 균열 증가, 및 다른 투명 플라스틱 병에서의 변색 야기와 같은 몇 가지 다른 문제를 유발할 수도 있다. 요약하면, 가압 분배 시스템에서 병을 사용하기 위해 필요하고 바람직한 특성의 조합을 갖는 플라스틱 병을 성취하는 것은 어렵다.

본원에 기재되어 있음.

한 측면에 따르면, 본 발명은 가압 하에 제품을 함유하기 위한 플라스틱 병을 제공한다. 상기 플라스틱 병은 상기 병의 하단에 있는 둥근 기저, 상기 병의 축을 중심으로 상기 기저에서부터 상기 병의 상단을 향해 연장하는 몸체, 및 상기 병의 상단에 있는 마감, 상기 병의 축을 중심으로 연장하는 상기 마감을 포함한다. 상기 마감은 내부 표면을 포함하고, 상기 내부 표면은 (i) 병의 상단에 인접한 제 1 부분인, 상기 병의 축에 실질적으로 수직으로 연장하는 상기 제 1 부분, 및 (ii) 상기 병의 축을 향해 안쪽으로 경사진 제 2 부분을 갖는다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 가압 하에 제품을 수용하기 위한 플라스틱 병을 제공한다. 상기 플라스틱 병은 상기 병의 하단에 있는 둥근 기저를 포함하며, 상기 기저는 상기 병의 축에 인접한 위치에서 가장 두껍고, 상기 병의 축에서부터 상기 기저를 따라 mm 당 약 3.8 mm의 비율로 감소하는 두께를 갖는다. 상기 병은 또한 상기 병의 축을 중심으로 상기 기저에서부터 상기 병의 상단을 향해 연장하는 몸체, 및 상기 병의 상단에 있는 마감, 상기 병의 축을 중심으로 연장하는 상기 마감을 포함한다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 가압 하에 제품을 수용하기 위한 플라스틱 병을 제공한다. 상기 플라스틱 병은 상기 병의 상단에 있는 마감을 포함하며, 상기 마감은 상기 병의 축을 중심으로 연장한다. 상기 병의 몸체는 상기 병의 축을 중심으로 상기 마감에서부터 상기 병의 하단을 향해 연장한다. 둥근 기저는 상기 병의 하단에 제공되고, 상기 기저는 상기 병의 축에 인접한 위치에서 가장 두껍다. 상기 기저가 상기 병의 축에 대응하는 위치 및 상기 병의 몸체에 인접한 위치 사이에서 3 개의 동일한 부분으로 분할되는 경우, 상기 병 축에 인접한 제 1 부분은 상기 기저의 총 중량의 약 20 %이고, 상기 제 1 부분에 인접한 제 2 부분은 상기 기저의 총 중량의 약 45 %이고, 상기 병의 몸체에 인접한 제 3 부분은 상기 기저의 총 중량의 약 35 % 이다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 가압 하에 제품을 수용하기 위한 플라스틱 병을 제공한다. 상기 플라스틱 병은 상기 병의 하단에 있는 둥근 기저를 포함하고, 상기 기저는 상기 병의 축에 인접한 위치에서 가장 두껍고, 상기 병의 축에서부터 상기 기저를 따라 mm 당 약 3.8 mm의 비율로 감소하는 두께를 가진다. 상기 플라스틱 병은 또한 상기 병의 축을 중심으로 상기 기저에서부터 상기 병의 상단을 향해 연장하는 몸체를 포함한다. 상기 플라스틱 병은 상기 병의 상단에 있는 마감, 상기 병의 축을 중심으로 연장하는 상기 마감을 더 포함한다. 상기 마감은 내부 표면을 포함하고, 상기 내부 표면은 병의 상단에 인접한 제 1 부분을 가지며 상기 병의 축에 실질적으로 수직으로 연장하는 제 1 부분을 갖는다. 상기 마감은 또한 상기 병의 축을 향해 안쪽으로 경사진 제 2 부분을 포함한다.

본원에 기술된 본 발명은 가압 분배 시스템의 상업적 생산에 사용될 수 있다. 이러한 가압 분배 시스템은 예를 들어 에어로졸 제품 시장에서 매우 다양한 용도를 갖는다. 이 외의 발명의 효과는 본원에 기재되어 있음.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 병의 측면도이다.
도 2는 선 2-2를 따라 얻은 도 1에 도시된 상기 병의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 상기 병의 단면의 상단의 상세도이다.
도 4는 도 2에 도시된 상기 병의 단면의 하단의 상세도이다.
도 5는 도 1에 도시된 상기 병을 제조하기 위한 프리폼(preform)의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가압 분배 시스템의 측면도이다.
도 7은 선 7-7을 따라 얻은 도 5에 도시된 분배 시스템의 단면도이다.

본 발명은 일반적으로 플라스틱 병을 포함하는 가압 분배 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 파열, 낙하 시의 파손 및 응력 균열과 같은 바람직하지 않은 영향을 제거하거나 감소시키는 독특한 구성을 갖는 상기 병과 함께, 가압 하에 제품을 함유하기 위한 플라스틱 병을 포함하는 분배 시스템에 관한 것이다.

다음 설명에서, 에어로졸 분배 시스템에 사용되는 플라스틱 병의 특정 정황에서 본 발명의 특징을 간혹 설명할 것이다. 당업자는 순조롭게 식별할 것이나, 본 발명은 에어로졸 제품 사용에 국한되지 않는다. 오히려, 본원에 설명된 플라스틱 병을 포함하는 상기 가압 분배 시스템은 대안으로 에어로졸 이외의 제품과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기술된 상기 분배 시스템은 면도 크림 또는 비누와 같은 발포 제품을 분배하는데 사용될 수 있거나, 소다, 휘핑 크림, 가공 치즈 등과 같은 식품을 분배하는데 사용될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가압 분배 시스템에 사용하기 위한 병(100)을 도시한다. 명확성을 위해, 이 도면은 상기 병(100)을 포함하는 완전한 분배 시스템의 일부가 될 몇몇의 구성요소를 포함하지 않는다. 예를 들어, 도 1에서 상기 병(100)의 상부에는 분무 메커니즘이 도시되어 있지 않으며, 또한 상기 병(100)은 똑바로 병(100)을 세우도록 하는 바닥 (예를 들어, 베이스 컵)의 구조를 포함하지 않는다. 상기 병(100)을 사용하는 분배 시스템에 대하여 보다 완전한 설명은 이하에서 기술될 것이다.

이 실시 예에서의 상기 병(100)은 플라스틱 재료로 제조된다. 이와 같이, 상기 병(100)은 예를 들어 당업계에 잘 알려진 사출, 압축 및/또는 취입 성형(blow molding) 기술을 사용하여 형성될 수 있다. 사출 및 취입 성형 공정에서, 사출 성형을 사용하여 플라스틱 프리폼이 먼저 형성된다. 그 후에 상기 플라스틱 프리폼은 가열되고 상기 병(100)의 최종 형상으로 스트레치 취입 성형된다. 이러한 플라스틱의 몇몇 예로는 분지형 (branched) 또는 선형 PET, 폴리카보네이트 (PC), 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 나일론, 폴리에틸렌 푸라노에이트 (PEF), 폴리에틸렌 (PE) 및 폴리프로필렌 (PP)과 같은 폴리올레핀 (PO), 및 다른 폴리에스테르, 및 이들의 혼합을 포함한다. 도 1에 도시된 상기 병(100)의 일반적인 형상, 크기 및 비율은 단지 대표적인 것임을 유의해야 한다. 실제로, 상기 병(100)을 형성하기 위해 플라스틱을 사용하는 이점 중 하나는 플라스틱이 매우 다양한 형태 및 크기로 성형될 수 있다는 것이다.

상기 병(100)은 상단(102), 기저(106), 및 상단(102)과 기저(106) 사이에 측벽(105)을 갖는 몸체(104)를 포함한다. 이 실시 예에서, 상기 병(100)의 몸체(104)는 둥글고 축 A를 중심으로 연장된다. 상기 상단(102)은 상기 병(100)의 개구(112)를 둘러싸는 크림프 링(110)을 갖는 마감(108)을 포함한다. 밸브(도시되지 않음)는 상기 밸브를 상기 병(100)에 견고하게 부착하기 위해 상기 크림프 링(110)에 크림프될 수 있다. 따라서 상기 병(100)에 함유된 상기 제품은 밸브를 통해 분배될 수 있다. 또한, 상기 마감(108)은 상기 크림프 링(110) 아래에 위치된 이송 링(114)을 포함한다. 상기 병(100)을 제조하는 공정 중에, 가공 스테이션들 사이에서 프리폼을 이송하기 위해 상기 병(100)의 프리폼은 이송 링(114)에 밀착될 수도 있다.

상기 선 B-B은 개괄적으로 상기 마감(108) 및 몸체(104)를 구별하는 위치에 도시되어 있다. 상기 병(100)을 제조하는 사출 및 스트레치 취입 성형 공정에서, 상기 취입 성형 공정(즉, 마감(108))에서 재성형 되지 않은 사출 성형 공정에서 형성된 파트로부터, 상기 선 B-B는 또한 취입 성형 공정(즉, 몸체(104) 및 기저(106))에서 신장된 상기 병(100)의 파트를 구별한다. 상기 취입 성형 공정에서 상기 병(100)이 어떻게 신장되는지에 대한 더 상세한 설명은 상기 병(100)을 제조하는데 사용된 프리폼의 설명과 함께 아래에서 기술될 것이다.

특히, 본 발명의 실시 예에서, 상기 병(100)이 형성되는 스트레치 취입 성형 공정 동안 열 설정을 사용함으로써 의도적으로 결정성(crystallinity)이 유도되지 않도록 상기 병(100)은 제조된다. 예를 들어, 사출 성형 및 스트레치 취입 성형을 포함하는 상기 병(100)을 제조하는 공정에서, 상기 병 구역의 결정성을 의도적으로 증가시키기 위해 수행되는 가열과 같은 단계가 없으며, 상기 병(100) 내의 임의의 결정성은 단지 상기 사출 성형 및 스트레치 취입 성형의 산물이다. 이와 같이, 상기 병(100)의 상기 플라스틱 내의 결정성은 특히 취입 성형 공정에서 신장되지 않는 상기 병(100)의 마감 구역(108)에서 낮게 유지된다. 본 발명의 특정 실시 예에서, 상기 마감 구역은 마감 영역(108)에서 약 10 % 미만의 결정성, 주요 몸체(104)에서 약 25 % 미만의 결정성, 및 상기 기저(106)에서 약 15 % 미만의 결정성을 갖는다. 본원에서 사용된 바와 같이, 결정성은 ASTM 표준 D1505에 따라 다음과 같이 결정된다:

% 결정성 = [(ds-da)/(dc-da)] × 100

여기서 ds는 샘플 밀도 (g/cm³), da는 결정성 0 %의 비정질 필름의 밀도 (PET의 경우, da는 1.333 g/cm³)이고, dc는 단위 셀 파라미터 (PET의 경우 dc = 1.455 g/cm³)로부터 계산된 결정의 밀도이다.

도 3은 상기 병(100)의 상단의 단면도이다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 병(100)의 내부 표면의 제 1 부분(202A)은 개구(112)로부터 아래쪽으로 연장된다. 이 제 1 부분(202A)은 상기 이송 링(114)에 대체로 인접한 위치까지 축 A에 실질적으로 평행하다. 그 위치에서, 상기 마감(108) 구역 내의 내부 표면의 제 2 부분(202B)은 상기 병(100)의 축 A를 향해 안쪽으로 경사져 있으며, 상기 제 2 부분(202B)은 상기 이송 링(114) 아래로 계속된다. 상기 제 2 부분(202B) 뒤에, 상기 내부 표면은 축 A-A로부터 바깥쪽으로 경사진 제 3 부분(202C)을 갖는다. 상기 제 3 부분(202C)은 상기 몸체(104)에 대응하는 상기 병의 부분 내로 선 B-B 아래에 있는 상기 내부 표면의 제 4 부분(202D)으로 계속된다. 상기 제 4 부분(202D)은 도 3내의 선 C-C로 표시된 상기 병(100)상의 위치로 계속된다. 상기 제 4 부분(202D)에서, 상기 병(100)의 두께는 상기 선 C-C에 대응하는 그 지점에서 그 정도까지 감소하며, 상기 병(100)은 상기 기저(106)에 도달할 때까지 몸체(104)의 측벽(105)을 통해 실질적으로 일정한 두께를 갖는다. 상기 축 A-A에서 상기 이송 링(114) 위 및 아래의 상기 병의 외부 표면의 상기 부분 204A 및 204B까지 직경은 거의 동일하다는 것을 유의해야 한다. 이와 같이, 내부 표면 부분 202B, 202C 및 202D를 포함하는 상기 마감(102)의 부분은 내부 표면 부분(202A)이 전체의 목 마감(102)을 통해 축 A-A와 평행하게 계속되는 구성에 비해 더 두껍다. 즉, 상기 병(100)은 표준 병 형상과 비교하여 M으로 표시된 부분에 부가적인 재료를 포함한다.

본 발명자들은 상기 병(100)의 부분 M에 있는 부가 재료가 놀랍게도 상이한 방식으로 상기 병의 성능을 향상시킨다는 것을 발견했다. 전술된 바와 같이, 상기 마감에 부가 재료를 갖는 형상을 갖는 병은 상기 병이 가압 될 때 팽창에 대한 저항력이 증가하였고, 또한 부분 M의 부가 재료를 포함하지 않는 병에 비해 응력 균열이 현저히 적었다. 또한 주목할 만한 점은, 병(100) 내의 부분 M의 위치설정에 일반적 대응하는 상기 마감(108)의 외부 파트에 추가의 부가 재료가 또한 제공되도록 병이 구성될 때, 병의 응력 균열에 대한 저항력의 상당한 개선은 보일 수 없다. 상기 마감(108)의 외부 파트에 제공된 부가 재료를 갖는 플라스틱 병의 예는 미국 특허 제 7,303,087 B2 호에서 볼 수 있다. 그 특허는 플라스틱 병의 목 및 어깨 구역에 보강을 제공하여 변형을 줄이도록 설계된 병을 설명하며, 상기 보강은 상기 병 외측을 향한 방향으로 벽의 두께를 증가시켜 제공함으로써 달성된다. 본 발명은 상기 병의 외부 파트 상에 부가 재료를 제공하는 대신, 상기 병의 내부 파트에 부가 재료가 효과적으로 제공되는 것이 상이하며, 즉 전술된 바와 같이, 마감(102) 구역 및 주요 몸체(104) 부분에서 상기 병(100)의 내부 표면의 파트가 안쪽으로 경사져 있다.

본 발명자들은 또한 상기 이송 링(114) 바로 아래에서부터 상기 보통의 측벽(105) 두께가 시작되는 위치 (도 3에서 선 C-C로 표시됨)까지의 길이에 대한 재료의 중량의 특정 비율이 결과적으로 뛰어난 특성을 가지는 상기 병(100)을 야기한다는 것을 발견했다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 병(100)은 상기 이송 링(144) 바로 아래에서부터 보통의 측벽(105) 두께가 시작되는 위치까지의 거리에서 밀리미터(mm) 길이 당 약 0.25 그램(g)의 재료를 갖는다. 이러한 중량 대 길이의 비율을 달성하기 위해, 상기 병(100)을 구성하는 재료는 전술된 바와 같이, 상기 부분 202B, 202C 및 202D가 경사 지도록 분포되게 제공될 수 있다. 그러나, 중량 대 길이의 비율 0.25 g/mm를 그럼에도 불구하고 달성하면서 다른 분포가 사용될 수 있다. 경사진 표면을 사용할 때, 본 발명의 또 다른 측면은 외부 표면에 대한 부분 202C 및 202D 내의 내부 표면의 경사가 약 0.35 mm/mm라는 것이다. 이러한 상기 재료의 분포로, 상기 병은 마감(108) 구역에서 뛰어난 응력 균열을 제공한다. 또한, 아래에 논의된 바와 같이, 이러한 재료 분포를 갖는 병들은 상기 병들이 특정 기본 구성으로 제공될 때 시너지 특성을 갖는다.

본 발명의 특정 실시 예에서, 상기 병(100)은 상기 부분 202B의 시작에서 약 3.75mm의 두께로 구성되고, 상기 이송 링(114) 아래 약 1mm에서 약 2.85mm의 최대 두께로 경사진다. 그 다음 상기 병 두께는 상기 크림프 링 아래 약 7mm 지점에서 약 0.80mm의 두께로 감소한다. 그리고 상기 병이 이러한 치수를 가지며 PET로 제조될 때, 상기 병에는 이송 링 바로 아래에서부터 상기 크림프 링 아래 약 7mm 지점까지의 길이 내에서 약 1.80g의 재료가 제공된다.

도 4는 상기 병(100)의 기저(106)의 단면도이다. 상기 병(100)의 기저 표면(302)은 대체로 타원형이다. 본 발명의 개발에서, 둥근 모양을 갖는 병 형상이 상기 병을 똑바로 세우도록 특별히 설계된 기저 형상보다 훨씬 좋은 성능을 나타내는 것을 발견하였다. 예를 들어, 테스트 병에 제품을 채우고 가열할 때 상기 병에 발을 제공하도록 구성된 기저 모양이 종종 바깥쪽으로 부풀려졌다. 또한 자립형 기저가 있는 병은 종종 낙하 시험에 실패하고, 충격을 받으면 성형된 기저가 파열된다. 심지어, 상기 병이 가압 되고 응력 균열이 종종 만연했을 때 자립형 기저는 상기 기저 주위에 응력 점을 추가했다. 둥근 기저를 사용할 때, 이러한 모든 문제는 완전히 제거되지는 않더라도 크게 감소하며, 예시는 도 4에 도시되어 있다. 둥근 기저 병을 똑바로 세울 수 있게 하기위해, 예를 들어 베이스 컵이 상기 병(100)의 하단(기저)(106)에 부착될 수도 있다. 기본 컵의 세부 사항 및 상기 베이스 컵이 상기 병(100)에 부착될 수 있는 방법은 공통으로-할당된 미국 특허 출원 제 15/166,337 호에서 발견될 수 있으며, 이는 전부 본원에 참고로 인용된다.

도 4에 도시된 단면에서, 상기 기저(106)는 축 A-A와 기저(상기 몸체(104)의 측벽(105)에 인접한)의 끝단 사이에서 1, 2 및 3으로 표시된 3 개의 동일한 부분으로 분할된다. 즉, 1로 표시된 상기 부분은 축 A와 축 A로부터 30° 인 각도 α1에 대응하는 위치 사이의 상기 기저(106)의 파트를 포함하고, 2로 표시된 상기 부분은 1로 표시된 상기 부분과 축 A로부터 60° 인 각도 α2에 대응하는 위치 사이의 기저(106)의 파트를 포함하고, 3으로 표시된 상기 부분은 2로 표시된 상기 부분과 축 A로부터 90° 인 각도 α3에 대응하는 위치 사이의 기저 부분을 포함한다. 상기 병(100)의 기저는 부분 1, 즉 상기 병의 축 A에 가장 가까운 기저(106)의 상기 파트에서 가장 두껍다. 이 부분으로부터, 상기 기저(106)의 두께는 부분 2 및 3에서 점차적으로 감소한다. 본 발명자들은 상기 기저(106)의 두께의 이러한 점진적인 감소가 낙하 시험의 실패 및 응력 균열에 대한 저항력에 관하여 상기 병 성능과 밀접하게 관련된다는 것을 발견했다. 더욱이, 본 발명자들은 상기 기저(106)의 두께가 기저(106)를 따라 mm 당 약 3.8mm의 비율로 감소할 때, 낙하 시험에서의 실패에 대한 놀랍게도 높은 저항력 및 놀랍게도 높은 응력 균열에 대한 저항력이 달성될 수 있다는 것을 발견했다.

또한, 본 발명자들은 상기 부분 1-3에 특정한 상대적인 파라미터가 있을 때 놀랍게도 더 나은 성능을 얻을 수 있다는 것을 발견했다. 특히, 본 발명의 일 실시 예에서, 상기 부분 1은 상기 기저(106)의 총 외부 표면적의 약 10% 및 상기 기저(106)의 중량의 약 20%를 차지하며, 상기 부분 2은 상기 기저(106)의 총 외부 표면적의 약 30% 및 상기 기저(106)의 중량의 약 45%를 차지하며, 상기 부분 3은 총 외부 표면적의 약 60% 및 상기 기저(106)의 총 중량의 약 35%를 차지한다. 이러한 파라미터들로, 상기 기저(106)는 다른 형상들과 비교하여 응력 균열에 대한 저항력 및 낙하 시험에서의 실패에 대한 상당한 저항력을 갖는다.

상기 기저(106)의 다른 측면은 병(100)과 같은 형상을 갖는 상이한 병들에서의 충격에 견딜 수 있는 기저의 상대적인 일관성이다. 이와 관련하여, 상기 기저(106)가 충격 시 견딜 수 있는 최대 힘은 주어진 병 디자인에 따라 다를 수 있다. 상기 특정한 병 제조 과정동안 존재하는 정확한 가공 조건과 같이, 이것은 주어진 병의 실제 충격 저항에 영향을 줄 수 있는 많은 요인들 때문이다. 그럼에도 불구하고, 특정한 디자인을 갖는 병이, 예를 들어 위에서 일반적으로 논의된 규정을 충족시키기 위해, 파손하지 않고 견딜 수 있어야만 하는 최소의 충격력이 있다. 이것은 상기 병 디자인의 신뢰성에 대한 보증을 제공하기 때문에, 상기 병의 기저가 충격력을 견디는 능력이 특정한 병 디자인에 대해 크게 변하지 않는다면 이 또한 유익하다.

주어진 플라스틱 병 디자인에서 기저가 파손되도록 야기하는 충격력을 결정하는 하나의 방식은 하중 및 변위 센서를 사용한 고속 천공 시험을 통하는 것이다. 이러한 테스트는 예를 들어 상기 다트 내부의 로드 셀이 테스트 병의 상기 기저를 파단 시키는데 요구되는 힘과 에너지를 기록하는 낙하 다트 시험을 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 병에 대해 이러한 시험을 수행할 때 (본원에 기술된 바와 같이), 그리고 결과를 상이한 디자인을 갖는 다른 플라스틱 병과의 시험과 비교할 때, 상기 기저의 파단 시에 측정된 가장 낮은 힘조차도 상기 병이 가압 된 제품을 함유하도록 하기에 충분하기 때문에 본 발명에 따른 병의 상기 기저가 충격에 대한 높은 저항력을 갖는 것이 발견되었다. 본 발명자들은 또한 본 발명에 따른 상기 병 내의 상기 기저가 최소 측정 힘과 기저를 파단 시킨 최대 측정 힘 사이의 비교적 좁은 범위를 갖는다는 것을 발견했다. 특히, (i) 중량 8.720 kN, (ii) 질량 2.551 kg, (iii) 직경 12.7 mm (iv) 속도 4.40 m/s, 및 (v) 1.453 kN 까지의 충돌 부하의 작동 범위를 가진 스트라이커(striker)를 사용한, ASTM D3763에 따른 낙하 다트 시험에서, 본 발명에 따른 형상을 갖는 PET로 제조된 병의 상기 기저는 약 450N 및 약 700N 사이의 파단 강도에서 최대 힘을 갖는다. 약 450N의 최소 힘은 다른 형상을 갖는 다른 플라스틱 병에서 발견된 최소 힘보다 크다. 또한, 최소 및 최대 힘 사이의 250N 범위는 다른 형상을 갖는 다른 플라스틱 병의 범위보다 좁다.

본 발명자들은 본원에 기재된 상기 병의 기저의 형상 및 상기 마감의 형상이 다른 기능적 요건 (예를 들어, 응력 균열에 대한 저항력)을 크게 초과하는 동시에 또한 본원에서 논의된 안전 요건 (예를 들어, 파열에 강하고 낙하했을 때 실패하지 않음)을 충족시키는 병을 상승 작용에 의해 초래한다고 믿는다. 예를 들어, 플라스틱 병이 본원에 설명된 형상 및 특성을 갖는 둥근 기저가 포함되어 있지 않을 때, 상기 병의 마감에서 응력 균열 증가와 같은 부정적인 영향이 보일 수 있다는 것을 본 발명자들은 유념한다. 또 다른 예로서, 위에서 기술한 바와 같이, 상기 마감의 외부 부분에 너무 많은 부가 재료가 첨가될 경우, 상기 병 제조 과정동안 사이클 시간이 증가하여 차례차례 상기 병의 기저 상에 부정적인 영향을 미친다는 것을 또한 본 발명자들은 유념한다. 상기 병의 뛰어난 성능을 달성하기 위해 상기 마감 및 기저의 독창적인 본 형상이 함께 작동한다.

도 4는 상기 병(100)을 형성하는데 사용될 수 있는 프리폼(400)의 단면도이다. 당업에서 잘 알려진 바와 같이, 프리폼(400)은 사출 및 취입 성형 공정에서의 중간 생성물이며, 상기 프리폼(400)은 취입 성형에 의해 최종 생성물을 형성하는 사출 성형 제품이다. 상기 프리폼(400)은 상기 병(100)의 마감(102)에 대응하는 마감 부분(402), 상기 병(100)의 몸체에 대응하는 몸체 부분(404), 및 상기 병(100)의 기저(106)에 대응하는 기저 부분(406)을 포함한다. 전술된 바와 같이, 상기 프리폼(400)의 마감 부분(402)은 취입 성형 공정 중에 변경되지 않는다. 따라서, 상기 프리폼(400)의 상기 마감 부분(402)은 상기 병(100)의 마감 부분(102)와 거의 동일한 형상을 갖는다. 그러나, 상기 몸체 부분(404) 및 기저 부분(406)은 상기 병(100)의 몸체 부분(104) 및 기저 부분(106)의 최종 형상으로 신장된다.

상기 프리폼(400)의 마감 부분(402)은 이송 링(414)으로부터 하향 연장되는 두꺼운 재료 부분 MP1 및 MP2를 포함한다. 상기 두꺼운 재료 부분 MP1 및 MP2는 전술한 바와 같이, 상기 병(100)의 추가 재료 부분 M에 대응한다. 상기 두꺼운 재료 부분 MP1은 상기 프리폼(400)의 마감 부분(402)에 있고, 따라서 상기 병(100) 내의 부가 재료 부분 M과 거의 동일한 구성을 갖는다. 예를 들어, 상기 병(100)의 상기 마감(102)에 있는 상기 내부 표면 부분 202B가 상기 병의 축 A에 대하여 안쪽으로 경사지는 것과 동일한 방식으로, 두꺼운 재료 부분 MP1의 파트가 상기 프리폼(400)의 축 A에 대해 안쪽으로 경사진다. 한편, 상기 두꺼운 재료 부분 MP2는 상기 프리폼(400)의 몸체 부분(404) 내에 위치되고, 따라서, 상기 병(100)을 제조하기 위한 취입 성형 공정 중에 상기 두꺼운 재료 부분 MP2가 신장된다. 따라서, 상기 두꺼운 재료 부분 MP2는 상기 병(100)의 부가 재료 부분 M의 대응하는 파트보다 상이한 형상을 갖는다.

특히, 상기 프리폼(400)은 둥근 기저를 갖는 병을 형성하도록 구성되기 때문에, 상기 프리폼(400)의 기저 구역(402)에는 스텝(step)이 없다. 따라서, 상기 프리폼(400)은 비-둥근 (non-rounded) 기반 (예를 들어, 병을 수직으로 세우기 위한 발을 가진 병)을 갖는 병을 형성하는데 사용되는 프리폼과 비교하여 감소된 양의 재료를 갖는다. 재료의 감소된 양은 상기 병의 제조에서 비교적 감소된 사이클 시간을 허용한다. 그리고, 사이클 시간이 감소됨에 따라, 상기 병의 기저에 결정성이 감소된다. 전술된 바와 같이, 결정성은 충격 저항력을 감소시키고 응력 균열을 증가시킨다. 상기 프리폼(400)의 둥근 기저는 취입 성형 공정에서 상기 프리폼(400)을 신장시키는데 사용되는 블로우 로드와의 제한된 상호 작용이 있기 때문에 더욱 유리하다.

상기 플라스틱 병(100)을 사용하는 고압 분배 시스템(500)의 예시가 도 6 및 도 7에 도시되어 있다. 상기 시스템(500)에서, 상기 병(100)의 둥근 기저(106)는 베이스 컵(600)에 부착된다. 상기 베이스 컵(600)은 상기 시스템(500)이 둥근 기저(106)에도 불구하고 평평한 표면 상에 똑바로 세우도록 한다. 상기 시스템(500)의 상단에는 밸브(504)를 포함하는 분무 기구장치(502)가 있다. 상기 병(100) 내에 함유된 가압 된 제품은 분무 기구장치(502)를 통해 분배된다. 도시되지는 않았지만, 캡이 상기 분무 기구장치(502) 위에 제공될 수도 있다. 당업자는 본원에 기술된 유형의 고압 분배 시스템과 함께 사용될 수 있는 다양한 밸브, 분무 메커니즘, 및 캡을 인식할 것이다.

본 발명의 특정 실시 예에서, 상기 시스템(500)은 공기청정제 구성 요소를 분배하는데 사용된다. 상기 공기청정제 구성 요소에 대한 제제(formulations)의 예시는 전부 본원에 참고로 인용된 공동 할당된 미국 특허 출원 제 15/094,542 호에서 찾을 수 있다.

본 발명은 소정의 특정한 예시적인 실시 예에서 설명되었지만, 많은 부가적인 수정 및 변형이 이 공개물에 비추어 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 구체적으로 기술된 것과 다르게 실시될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시 예들은 모든 면에서 실례가 되고 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 설명보다는 본 출원 및 그 등가물에 의해 지원 가능한 임의의 청구항에 의해 결정되어야 한다.

100: 플라스틱 병
102: 상단
104: 몸체
106: 둥근 기저
108: 마감

Claims

가압 하에 제품을 함유하기 위한 플라스틱 병에 있어서,
(a) 상기 병의 하단에 있는 둥근 기저로서, 상기 둥근 기저는 상기 병의 외측을 향해 볼록한, 상기 둥근 기저;
(b) 상기 병의 축에 대해 상기 기저로부터 상기 병의 상단을 향해 연장하는 몸체; 및
(c) 상기 병의 상단에 있는 마감으로서, 상기 마감은 상기 병의 상기 축에 대해 연장하고, 상기 마감은, 상기 마감의 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 연장하는 제 1 링, 및 상기 마감의 상기 외부 표면으로부터 바깥쪽으로 연장하고 상기 제 1 링 아래에 위치된 제 2 링을 포함하고, 상기 마감은 내부 표면을 포함하고, 상기 내부 표면은 (i) 상기 병의 상기 축에 평행한 제 1 부분, 및 (ii) 상기 병의 상기 축을 향해 안쪽으로 그리고 아래쪽으로 경사진 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 2 부분은 상기 제 2 링에 대응하는 일 위치로부터 상기 제 2 링 아래의 일 위치로 연장하는, 상기 마감;
을 포함하고,
상기 플라스틱 병은 상기 제품이 에어로졸로서 분배될 수 있도록 구성되는 플라스틱 병.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 표면은 상기 제 2 부분 아래의 제 3 부분을 포함하고, 상기 제 3 부분은 상기 병의 상기 축으로부터 바깥쪽으로 경사지는 플라스틱 병.
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 부분의 적어도 일 부분의 경사는 0.35 mm/mm인 플라스틱 병.
제 2 항에 있어서,
상기 제 3 부분의 적어도 일 부분은 0.25 g/mm의 상기 병에 따른 길이 대 중량의 비를 갖는 플라스틱 병.
제 1 항에 있어서,
상기 병은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 만들어지는 플라스틱 병.
가압 하에 제품을 함유하기 위한 플라스틱 병에 있어서,
(a) 상기 병의 하단에 있는 둥근 기저로서, 상기 둥근 기저는 상기 병의 외측을 향해 볼록하고, 상기 기저는 상기 병의 축을 포함하는 일 위치에서 가장 두껍고, 상기 기저의 두께는 상기 병의 상기 축으로부터 상기 기저를 따라 mm 당 3.8 mm의 비율로 감소하는, 상기 둥근 기저;
(b) 상기 병의 상기 축에 대해 상기 기저로부터 상기 병의 상단을 향해 연장하는 몸체; 및
(c) 상기 병의 상기 상단에 있는 마감으로서, 상기 마감은 상기 병의 상기 축에 대해 연장하는, 상기 마감;
을 포함하고,
상기 플라스틱 병은 상기 제품이 에어로졸로서 분배될 수 있도록 구성되는 플라스틱 병.
제 6 항에 있어서,
(i) 중량 8.720 kN, (ii) 질량 2.551 kg, (iii) 직경 12.7 mm (iv) 속도 4.40 m/s, 및 (v) 1.453 kN 까지의 충돌 부하의 작동 범위를 가진 스트라이커를 사용한 ASTM D3763에 따라 수행된 낙하 다트 시험에서, 상기 기저는 적어도 450 N의 파단 강도에서 최대 힘을 갖는 플라스틱 병.
제 7 항에 있어서,
상기 기저의 파단 강도에서의 최대 힘은 450 N 내지 700 N 사이인 플라스틱 병.
제 6 항에 있어서,
상기 병은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 만들어지는 플라스틱 병.
가압 하에 제품을 함유하기 위한 플라스틱 병에 있어서,
(a) 상기 병의 상단에 있는 마감으로서, 상기 마감은 상기 병의 축에 대해 연장하는, 상기 마감;
(b) 상기 병의 축에 대해 상기 마감으로부터 상기 병의 하단을 향해 연장하는 몸체; 및
(c) 상기 병의 상기 하단에 있는 둥근 기저로서, 상기 둥근 기저는 상기 병의 외측을 향해 볼록하고, 상기 기저는 상기 병의 축을 포함하는 일 위치에서 가장 두껍고, 상기 기저가 상기 병의 상기 축에 대응하는 일 위치 및 상기 병의 몸체에 인접한 일 위치 사이에서 3개의 동일한 부분들로 분할되는 경우, 상기 병 축을 포함하는 제 1 부분은 상기 기저의 총 중량의 20%이고, 상기 제 1 부분에 인접한 제 2 부분은 상기 기저의 총 중량의 45%이고, 상기 병의 상기 몸체에 인접한 제 3 부분은 상기 기저의 총 중량의 35%인, 상기 둥근 기저;
를 포함하고,
상기 플라스틱 병은 상기 제품이 에어로졸로서 분배될 수 있도록 구성되는 플라스틱 병.
제 10 항에 있어서,
상기 제 1 부분은 상기 기저의 총 외부 표면적의 10%에 대응하고, 상기 제 2 부분은 상기 기저의 총 외부 표면적의 30%에 대응하고, 상기 제 3 부분은 상기 기저의 총 외부 표면적의 60%에 대응하는 플라스틱 병.
제 10 항에 있어서,
(i) 중량 8.720 kN, (ii) 질량 2.551 kg, (iii) 직경 12.7 mm (iv) 속도 4.40 m/s, 및 (v) 1.453 kN 까지의 충돌 부하의 작동 범위를 가진 스트라이커를 사용한 ASTM D3763에 따라 수행된 낙하 다트 시험에서, 상기 기저는 적어도 450 N의 파단 강도에서 최대 힘을 갖는 플라스틱 병.
제 12 항에 있어서,
상기 기저의 파단 강도에서의 최대 힘은 450 N 내지 700 N 사이인 플라스틱 병.
제 10 항에 있어서,
상기 병은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 만들어지는 플라스틱 병.
가압 하에 제품을 함유하기 위한 플라스틱 병에 있어서,
(a) 상기 병의 하단에 있는 둥근 기저로서, 상기 둥근 기저는 상기 병의 외측을 향해 볼록하고, 상기 기저는 상기 병의 축을 포함하는 일 위치에서 가장 두껍고, 상기 기저의 두께는 상기 병의 축으로부터 상기 기저를 따라 mm 당 3.8 mm의 비율로 감소하는, 상기 둥근 기저;
(b) 상기 병의 상기 축에 대해 상기 기저로부터 상기 병의 상단을 향해 연장하는 몸체; 및
(c) 상기 병의 상기 상단에 있는 마감으로서, 상기 마감은 상기 병의 축에 대해 연장하고, 상기 마감은 내부 표면을 포함하고, 상기 내부 표면은, (i) 상기 병의 상기 상단에 인접한 제 1 부분으로서 상기 병의 상기 축에 평행하게 연장하는 상기 제 1 부분, 및 (ii) 상기 병의 상기 축을 향해 안쪽으로 경사진 제 2 부분을 포함하는, 상기 마감;
을 포함하고,
상기 플라스틱 병은 상기 제품이 에어로졸로서 분배될 수 있도록 구성되는 플라스틱 병.
제 15 항에 있어서,
상기 병의 상기 마감에서의 상기 내부 표면은 상기 제 2 부분 아래의 제 3 부분을 포함하고, 상기 제 3 부분은 상기 병의 상기 축으로부터 바깥쪽으로 경사지는 플라스틱 병.
제 15 항에 있어서,
상기 병은 상기 마감의 외부 표면으로부터 연장하는 링을 더 포함하고,
상기 내부 표면의 상기 제 2 부분은 상기 링에 대응하는 일 위치에서 시작하는 플라스틱 병.
제 15 항에 있어서,
상기 기저가 상기 병의 상기 축에 대응하는 일 위치 및 상기 병의 상기 몸체에 인접한 일 위치 사이에서 3개의 동일한 부분들로 분할되는 경우, 상기 병의 상기 축에 인접한 제 1 부분은 상기 기저의 총 중량의 20%이고, 상기 제 1 부분에 인접한 제 2 부분은 상기 기저의 총 중량의 45%이고, 상기 병의 상기 몸체에 인접한 제 3 부분은 상기 기저의 총 중량의 35%인 플라스틱 병.
제 15 항에 있어서,
상기 병은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 만들어지는 플라스틱 병.
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