KR102518325B1 - 슬립성 개선 단열 종이 용기 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

적층된 용기를 보다 쉽게 분리할 수 있도록, 측면부재와 바닥부재를 포함하는 본체, 상기 측면부재 외측을 감싸며 설치되고 측면부재와 사이에 단열 공간을 형성하는 외피를 포함하고, 상기 측면부재는 기재층, 상기 기재층의 내측 표면에 코팅되어 기재층의 마찰계수를 낮추는 슬립코팅층을 포함 슬립성 개선 단열 종이 용기를 제공한다.

Description

슬립성 개선 단열 종이 용기 및 그 제조 방법{DISPOSABLE PAPER CONTAINER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 개시내용은 슬립성 개선 단열 종이 용기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 컵라면 등의 즉석 식품은 음식이 담긴 용기 내부에 온수를 부어주는 것으로 간편하게 음식을 조리하여 먹을 수 있다.

용기는 음식을 포장하며 조리된 음식을 담는 일회용 그릇으로 사용하는 데 적합한 종이 재질로 제조될 수 있다. 이에, 용기 단열성이 떨어진다. 따라서, 온수의 열이 사용자의 손에 강하게 전달되어 사용이 불편하였다.

이러한 단점을 해소하기 위해, 용기 외측면을 별도의 외피로 감싼 이중 단열 용기가 개발되어 사용되고 있다. 이중 단열 용기는 용기의 외측면에 간격을 형성하도록 외피 하단을 안쪽으로 둥글게 감은 인컬(IN CURL) 구조로, 용기 측면과 외피 사이 공간이 단열층으로 작용하여 용기의 열전달을 저하시키는 구조로 되어 있다.

그런데, 상기한 종래의 구조는 다수의 용기를 적층하여 이동하는 과정에서 용기와 용기가 서로 긴밀하게 끼는 블로킹 현상이 발생되어, 후 공정에서 적층된 용기를 개별적으로 분리하기 어려운 문제가 있다.

즉, 용기들을 적층하였을 때, 바깥쪽 용기 내면에 안쪽 용기의 외피가 탄성적으로 눌리면서 안쪽 용기의 외피가 바깥쪽 용기 내면에 밀착된다. 이에, 안쪽 용기는 외피의 탄성복원력에 의해 바깥쪽 용기의 내면에 강하게 가압 밀착된 상태로, 바깥쪽 용기로부터 쉽게 분리되지 않는다.

외피 하단을 안으로 접어 납작하게 프레스한 구조의 경우, 상기한 인컬 구조와 비교하여 용기와 용기의 끼임 현상은 줄일 수 있으나 단열성이 떨어져 사용이 불편하다.

최근 들어, 즉석 제품의 인기가 커지면서 즉석 제품용 용기의 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 실정이다. 따라서, 단열성을 높이면서 적층된 용기를 보다 쉽게 분리할 수 있도록 종래의 용기를 개선하여 제공하는 것은, 용기의 생산 자동화를 통한 생산성의 극대화 측면에서 사용자에게 많은 장점을 제공할 수 있다.

본 과제는 단열성을 높이면서 적층된 용기 간에 서로 보다 쉽게 분리할 수 있도록 된 슬립성 개선 단열 종이 용기 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 구현예의 용기는, 측면부재와 바닥부재를 포함하는 본체, 상기 측면부재 외측을 감싸며 설치되고 측면부재와 사이에 단열 공간을 형성하는 외피를 포함할 수 있다.

상기 측면부재는 기재층, 상기 기재층의 내측 표면에 코팅되어 기재층의 마찰계수를 낮추는 슬립코팅층을 포함할 수 있다.

상기 슬립코팅층은 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌의 혼합물을 코팅하여 형성할 수 있다.

상기 혼합물은 고밀도 폴리에틸렌 수지 30 내지 40중량%, 저밀도 폴리에틸렌수지 60 내지 70중량%를 포함할 수 있다.

상기 슬립코팅층은 20㎛ 내지 50㎛ 두께로 형성될 수 있다.

상기 슬립코팅층은 표면 마찰계수는 정적마찰계수를 기준으로 0.36 내지 0.39일 수 있다.

본 구현예의 제조 방법은, 측면부재와 바닥부재를 포함하는 본체, 상기 측면부재 외측을 감싸며 설치되고 측면부재와 사이에 단열 공간을 형성하는 외피를 포함하는 용기 제조 방법으로, 상기 측면부재와 바닥부재를 준비하는 단계, 측면부재와 바닥부재를 결합하여 본체를 제조하는 단계, 상기 외피를 준비하는 단계, 상기 용기 본체에 외피를 설치하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 측면부재를 준비하는 단계는, 측면부재의 기재층 내측 표면에 기재층의 마찰계수를 낮추는 슬립코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 슬립코팅층 형성 단계에서, 슬립코팅층 가열 온도는 322 내지 328도이고 90 내지 120m/분의 속도로 실시될 수 있다.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 용기 본체의 측면부재 내측에 코팅되는 슬립코팅층을 통해 용기 내면의 표면 마찰계수를 낮춰줌으로써, 서로 긴밀하게 밀착된 용기 사이가 쉽게 미끄러질 수 있게 된다.

이에, 인컬 형태의 외피를 포함하여 단열성을 높이면서도, 슬립성이 개선되어 서로 긴밀하게 밀착된 용기들을 보다 쉽게 분리할 수 있게 된다.

따라서, 후 공정에서 적층된 용기의 분리 불량을 방지하여, 생산성을 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 슬립성 개선 단열 종이 용기를 도시한 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하, 단열 종이 용기(이하 용기라 한다)는 라면용 용기를 예로서 설명한다. 본 실시예의 단열 종이 용기는 라면 용기에 한정하지 않으며, 소형 소주컵에서부터 종이컵, 콜라 컵, 아이스크림 컵, 우동이나 짜장 등의 용기, 등 다양한 크기와 용도의 용기에 모두 적용될 수있다.

도 1은 본 실시예에 따른 용기의 구성을 개략적으로 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 용기(10)는 측면부재(30)와 바닥부재(40)를 포함하는 본체(20), 상기 측면부재(30) 외측을 설치되는 외피(50)를 포함하는 이중 단열 구조일 수 있다.

본체(20)는 종이 재질로 형성될 수 있다. 본체(20)는 원통형태를 이룰 수 있다. 본체(20)는 개방된 상단의 직경이 바닥면을 이루는 바닥부재(40)의 직경보다 상대적으로 크게 형성된다. 측면부재(30)는 상부에서 하부로 갈수록 직경이 점차적으로 작아지도록 경사지게 형성된다. 본체(20)의 개방된 상단은 측면부재(30)의 상단을 외측으로 감아서 형성된 상단컬부(22)를 갖는다.

본체(20)의 형태나 크기는 다양하게 변형될 수 있으며 도시된 구조에 한정되지 않는다.

외피(50)는 측면부재(30)에 감싸며 설치되어 측면부재(30)와 사이에 단열 공간을 형성한다. 외피(50)는 본체(20)와 동일한 종이 재질로 형성될 수 있다.

외피(50)는 외측 표면에 형성되는 인쇄층을 더 포함할 수 있다. 인쇄층은 종래 공지된 다양한 인쇄층에서 적절히 선택될 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 외피(50)의 하단은 내측으로 둥글게 말려 인컬부(24)를 형성된다. 이에, 인컬부(24)의 두께 만큼 외피(50)가 본체(20)의 측면부재(30)에서 이격되어 그 사이에 단열 공간을 형성할 수 있다. 단열 공간을 형성하기 위한 인컬부(24)의 형태나 크기 등은 다양하게 변형될 수 있다.

본 실시예의 측면부재(30)는 기재층(32), 기재층(32)의 내측 표면에 코팅되어 기재층(32)의 마찰계수를 낮추는 슬립코팅층(34)을 포함할 수 있다. 기재층(32)의 내측 표면이라 함은 본체(20)의 안쪽을 향하는 면을 의미한다.

측면부재(30) 표면에 슬립코팅층(34)을 형성함으로써, 적층되어 있는 용기(10)와 용기(10)가 서로 잘 미끄러져 용이하게 분리될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 용기(10)는 복수개가 서로 적층되어 후공정을 이송된다. 후공정에서는 적층된 용기(10)를 하나씩 분리하여 필요한 공정을 수행할 수 있다.

적층된 상태에서 용기(10)의 본체(20) 내면은 이웃하는 용기(10)의 외피(50)와 접한다. 이하 설명의 편의를 위해, 적층되어 있는 용기(10)들 중 바깥쪽에 위치한 용기(10)를 바깥쪽 용기(10)라 하고, 안쪽에 끼워져 있는 용기(10)를 내측 용기(10)라 한다.

본 실시예의 용기(10)는 내면을 이루는 측면부재(30)의 내측 표면에 슬립코팅층(34)을 형성하여, 외피(50)의 마찰계수를 보다 낮춘 구조로 되어 있다. 이에, 내측 용기(10)의 외측 표면과 겹쳐 있는 바깥쪽 용기(10)의 내면의 마찰력을 줄여 내측 용기를 보다 손쉽게 분리시킬 수 있게 된다.

측면부재(30)의 기재층(32)는 종이 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어 기재층(32)는 표백 또는 미표백의 종이 기재나 롤지, 크래프트지, 판지, 가공지, 밀크 원지(原紙) 등의 각종의 종이 재질의 기재일 수 있다. 기재층(32)는 이들 종이 재질의 기재를 복수 층으로 겹쳐 형성될 수 있다.

슬립코팅층(34)은 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌의 혼합물을 코팅하여 형성할 수 있다. 본 실시예에서, 혼합물은 고밀도 폴리에틸렌 수지 30 내지 40중량%, 저밀도 폴리에틸렌수지 60 내지 70중량%를 포함할 수 있다.

이와 같이, 고밀도 폴리에틸렌수지와 저밀도 폴리에틸렌수지를 혼합한 혼합물로 측면부재 내면에 슬립코팅층을 형성함으로써, 슬립코팅층(34)의 밀도를 높여 표면 마찰계수를 현저히 낮출 수 있게 된다.

따라서, 바깥쪽 용기(10)의 본체(20) 내면에 안쪽 용기의 외피(50)가 꽉 끼워진 경우에도 안쪽 용기의 외피(50)가 바깥쪽 용기(10) 측면부재(30)의 내면에 형성된 슬립코팅층(34)에서 쉽게 미끄러지면서, 바깥쪽 용기에서 안쪽 용기가 용이하게 분리될 수 있다.

폴리에틸렌계 수지는 에틸렌 단독 중합체, 혹은 에틸렌-α-올레핀 공중합체, 및 이들의 조성물일 수 있다.

저밀도 폴리에틸렌수지는 측면부재의 성형성을 높이는 작용을 한다. 저밀도 폴리에틸렌수지가 혼합됨으로써, 측면부재를 부채꼴 형태로 절단시에 작업성을 확보하고 성형 불량에 의한 로스를 줄이고 생산성을 높일 수 있게 된다.

고밀도 폴리에틸렌 수지는 저밀도 폴리에틸렌수지에 혼합되어 수지의 밀도를 높여 마찰계수를 낮추는 작용을 한다.

슬립코팅층(34)의 고밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 상기 범위보다 적은 경우에는 측면부재 내면의 마찰 계수가 커져 용기 사이에 미끄럼 효과를 얻기 어려우며 용기 분리 불량이 발생될 수 있다. 슬립코팅층(34)의 고밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 상기 범위를 넘는 경우에는 코팅 속도 및 생산성의 저하로 인해 제조 단가가 커지는 문제가 있다.

슬립코팅층(34)의 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 상기 범위보다 적은 경우에는 코팅 속도 및 생산성의 저하로 인해 언급한 바와 같이 제조 단가가 커지는 문제가 있다. 슬립코팅층(34)의 저밀도 폴리에티렌 수조의 함량이 상기 범위를 넘는 경우에는 미끄럼 방지 효과를 얻기 어렵다.

슬립코팅층(34)은 밀도가 0.919㎏/㎤ 내지 0.931㎏/㎤의 범위일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.918㎏/㎤ 내지 0.930㎏/㎤의 범위일 수 있다.

슬립코팅층(34)의 밀도가 상기 범위보다 낮은 경우에는 마찰계수가 높아져 용기의 분리가 어렵고 용기가 서로 끼이게 되는 블로킹 현상이 증가하게 된다.

슬립코팅층(34)의 밀도가 상기 범위를 넘게 되면, 성형시 필요한 접착 가열 온도가 상대적으로 높아야 하며, 측면부재를 부채꼴 형태로 절단시 작업성이 떨어진다. 이에, 로스율이 증가하게 되고, 비용 증가로 제조 단가가 높아지게 된다.

슬립코팅층의 밀도가 상기 범위로 형성됨으로써, 슬립코팅층(34)의 밀도를 높여 마찰계수를 적정값 이하로 감소시킬 수 있다. 또한, 용기(10) 성형 시에 있어서의 열 핀홀의 발생도 억제할 수 있다.

본 실시에에서, 슬립코팅층은 20㎛ 내지 50㎛ 두께로 형성될 수 있다.

슬립코팅층(34)의 형성 두께가 상기 범위보다 얇은 경우에는 상대적인 원가 구조가 낮아지나 접착력이 좋지 않아 누수가 발생될 수 있다. 슬립코팅층(34)의 형성 두께가 상기 범위를 넘는 경우에는 성형시 기준 대비 높아지는 히팅 온도와 탄성력 차이로 인한 홀딩 공정의 트러블 및 성형불량으로 인한 누수가 발생될 수 있다.

본 실시예의 슬립코팅층(34)은 표면 마찰계수가 정적 마찰계수를 기준으로 0.36 내지 0.39일 수 있다.

이에, 슬립코팅층(34)에 의해 바깥쪽 용기(10)의 측면부재(30) 내면에서 내측 용기가 보다 용이하게 미끄러질 수 있게 된다.

슬립코팅층(34)의 정적마찰계수가 상기 범위보다 높은 경우에는 바깥쪽 용기(10)와 안쪽 용기(10)의 분리가 제대로 이루어지지 않고 용기가 서로 끼이게 되는 블로킹 현상이 증가하게 된다. 슬립코팅층(34)의 정적마찰계수가 상기 범위보다 낮은 경우에는 슬립코팅층의 밀도가 너무 높아 성형시 필요한 접착 가열 온도가 상대적으로 높아야 하며, 측면부재를 부채꼴 형태로 절단시 작업성이 떨어지고 로스율이 증가하게 된다. 이에, 비용 증가로 제조 단가가 높아지게 된다.

이와 같이, 측면부재(30) 내면에 슬립코팅층(34)을 형성하여 표면 마찰계수를 줄임으로써, 적층된 용기(10)들을 후 공정에서 용이하게 서로 분리할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예에 따른 용기의 제조 과정을 설명한다.

본 실시예에 따라 용기는 본체를 이루는 측면부재와 바닥부재를 각각 준비하고, 측면부재와 바닥부재를 결합하여 본체를 제조하고, 외피를 준비하여, 용기 본체에 외피를 설치하여 제조될 수 있다.

측면부재를 준비하는 단계는, 측면부재의 기재층 내측 표면에 기재층의 마찰계수를 낮추는 슬립코팅층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

슬립코팅층은 예를 들어, 준비된 슬립코팅층 형성용 필름을 측면부재의 표면에 라미네이팅하여 형성될 수 있다.

상기 슬립코팅층 형성 단계는, 측면부재를 연속적으로 이송하면서 기재층 표면에 슬립코팅층 형성용 필름을 라미네이팅하여 이루어질 수 있다.

이 과정에서, 슬립코팅층 형성을 위한 가열 온도는 322 내지 328도(℃)일 수 이며, 측면부재의 이송 속도는 90 내지 120m/분(min)일 수 있다.

상기한 온도와 속도 조건 하에서 슬립코팅층을 형성함으로써, 더욱 향상된 표면 마찰계수 저하 효과를 유도할 수 있고, 측면부재의 기재층에 필름을 긴밀하게 부착할 수 있게 된다.

슬립코팅층 형성시 온도가 상기 범위보다 높거나 측면부재의 이송속도가 상기 범위보다 작은 경우에는 수지가 탄화되어 변색되거나, 이물 발생으로 인한 코팅 도포 범위 불균일의 문제가 발생될 수 있다.

슬립코팅층 형성시 온도가 상기 범위보다 낮거나 측면부재의 이송속도가 상기 범위보다 큰 경우에는 코팅 두께 편차가 발생되며, 기재층과의 불완전한 협착으로 인해 박리 현상이 발생되는 문제가 있다.

이와 같이, 본 실시예의 제조 과정을 통해 낮은 마찰계수를 갖는 슬립코팅층을 표면에 형성하여 외피를 준비할 수 있다.

[실험예]

본 실시예에 따라 표면에 슬립코팅층을 형성한 측면부재를 준비하여 이중 단열 구조의 용기를 제조하였다.

아래 표 1은 본 실시예에 따라 제조되어 측면부재 내면에 슬립코팅층이 형성된 용기와 종래의 용기에 대한 비교 실혐 결과를 나타내고 있다.

실험예는 언급한 바와 같이 본 실시예에 따라 제조되어 측면부재 내면에 슬립코팅층이 형성된 용기를 나타낸다.

비교예는 측면부재 내면에 일반적인 저밀도 폴리에틸렌 코팅층이 형성된 종래 구조의 용기를 나타낸다.

실험은 동일한 조건에서 복수의 용기를 적층하고 적층된 용기들을 동일한 힘으로 눌러 밀착시킨 상태에서 적층된 용기를 동일하게 분리하여 실시되었다. 실험은 10여 차례 실시되었으며, 각 실험은 300개의 용기를 적층하여 이루어졌다.

실험	S1	S2	S3	S4	S5	S6	S7	S8	S9	S10
실시예	O	O	O	X	O	X	O	O	O	O
비교예	O	O	O	O	O	O	O	O	O	O

(O : 용기 끼임 없음, X : 용기 끼임 발생)

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예의 경우 10번의 실험에서 모두 용기 끼임 발생이 없었다. 이에, 용기가 쉽게 분리되어 분리 불량이 발생되지 않는 것을 확인할 수 있다.

이에 반해, 비교예의 경우에는 10여 회 실험 중 2회에서 용기 끼임으로 용기가 서로 빠지지 않는 분리 불량이 발생되었다.

따라서, 실험 결과를 통해 본 실시예의 경우 측면부재의 내면 마찰 계수를 줄일 수 있어, 종래와 비교하여 적층된 용기들을 후 공정에서 쉽게 분리할 수 있음을 확인할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

10 : 용기 20 : 본체
30 : 측면부재 32 : 기재층
34 : 슬립코팅층 40 : 바닥부재
50 : 외피

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 측면부재와 바닥부재를 포함하는 본체, 상기 측면부재 외측을 감싸며 설치되고 하단은 내측으로 둥글게 말려 인컬부를 형성하여 측면부재와의 사이에 단열 공간을 형성하는 외피를 포함하는 이중 단열 구조의 용기 제조 방법으로,
   상기 측면부재와 바닥부재를 준비하는 단계, 측면부재와 바닥부재를 결합하여 본체를 제조하는 단계, 상기 외피를 준비하는 단계, 상기 본체에 외피를 설치하는 단계를 포함하고,
   상기 측면부재를 준비하는 단계는, 측면부재의 기재층 내측 표면에 기재층의 마찰계수를 낮추는 슬립코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 슬립코팅층을 형성하는 단계에서, 상기 슬립코팅층은 고밀도 폴리에틸렌 수지 30 내지 40중량%, 저밀도 폴리에틸렌수지 60 내지 70중량%가 혼합된 슬립코팅층 형성용 필름을 322 내지 328℃의 가열온도에서 90 내지 120m/분(min)의 속도로 측면부재를 이송하면서 기재층 표면에 라미네이팅하여 이루어지는 슬립성 개선 단열 코팅 용기 제조 방법.

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