KR102584085B1 - 내압 용기 - Google Patents

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KR102584085B1
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barrier layer
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토마스 드레거
크리스토프 쇼니그
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엔비칸 게엠베하
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Abstract

본 발명은 운반 또는 저장 동안 부압을 갖거나 부압을 발생시키는 액체 및/또는 기체 매체를 함유하는 용기에 관한 것이다. 원통형 용기 커버(101)는 주로 종이 또는 판지 기반 재료로 만들어지며 베이스 요소에 의해 하단에서 그리고 커버에 의해 상단에서 폐쇄된다. 용기는 적어도 5bar의 내부 압력을 견딜 수 있다. 용기 커버(101)의 가장 안쪽 층은 그 자체로 접히고 용기의 길이 방향으로 연장되는 접힘부를 갖는 직선형의 감긴 장벽 층(102)을 포함한다. 그러한 장벽 층(102)은 내부 확산 기밀 장벽 필름 또는 내부 확산 기밀 장벽 라미네이트(108) 및 외부 크라프트지 층(107)으로 미리 제조된 라미네이트이다.

Description

내압 용기
본 발명은 복합 재료로 만들어진 캔 쉘(can shell)을 갖는 내압 용기에 관한 것이다.
내압 용기는 정압을 가지는 매체 또는 보관, 운반 또는 사용하는 동안 발생시킬 수 있는 매체의 포장을 위한 용기이다.
그러므로 본 발명은 유체 용기, 특히 음료 용기에 관계되고, 이러한 용기는 또한 탄산 미네랄 워터, 단 음료, 에너지 음료 또는 맥주와 같은 가스 방출 통조림 음료에도 사용될 수 있는데, 이는 특수 음료로서 이러한 목적을 위해 압력에 충분히 저항력이 있기 때문이다. 디자인에 따라 내부 압력이 훨씬 높은 모든 종류의 스프레이 캔에 적합하다. 또한, 본 발명은 이러한 음료 캔을 사용하여 음료 충전을 용이하게 하고, 특히 현장에서 용기들의 캔 충전을 용이하게 하며 필요에 따라 바람직하게는 기존 충전 플랜트(filling plant)로 동시에 이루어지게 생산할 수 있는 기술적 제조 및 물류 방법에 관한 것이다. 이것은 많은 공간과 저장 비용을 절약하고 빈 용기와 무관하다. 바람직하게는, 이 새로운 유체 용기 또는 음료 용기의 도입을 위한 종래의 캔 충전제는 캔 충전 플랜트를 수정할 필요는 없지만, 계속해서 매끄럽게 사용할 수 있다. 그것들 자체 캔 생산이 촉진되고, 이에 필요한 공간은 후속 충전을 위해 빈 알루미늄 캔의 이전에 없어서는 안될 버퍼 저장에 필요한 공간의 작은 부분이다.
현재 관례에 따르면, 알루미늄 캔은 적절한 위치에서 중앙에서 제조되고 다양한 캔 충전제에 비워진다. 풍경 주변에 엄청난 양의 빈 용기와 공기를 운반하는 것이 중요하다. 충전제를 채울 때 병목 현상을 피하기 위해 항상 충분한 양의 빈 용기가 있어야 하므로 충분한 공간과 이에 상응하는 자본 투입으로 대형 창고를 유지해야 한다. 그런 다음 캔을 제자리에 채우고 덮개로 필러 작업으로 닫는다.
패키징 업계에서, 다중 플라이 패키징은 종이 또는 판지 패키징 래퍼(packaging wrapper)를 갖는 것으로 알려져 있으며, 그것의 개별 플라이들은 맨드릴의 길이 방향에 대해 직선 또는 비스듬히 감겨져 패키징 쉘의 종 방향으로 연장되는 그 자체와의 조인트 영역들을 가지거나 패키징 쉘의 길이 방향을 따라 나선형으로 연장되는, 그 자체와의 조인트 영역을 가진다. 이들 패키지들은 내부 장벽 층을 가질 수 있으며, 이 장벽은 2개의 가장자리들의 조인트 영역에서 단단한 접힌 이음부(seam)를 가진다. 판지 및 종이 재료들은 일반적으로 층들의 복합 재료로서 사용된다. 그러한 캔 쉘들은 지금까지 일반적인 포장 목적, 예를 들어 세제, 코코아 분말과 같은 분말 포장, 또는 파삭 파삭한 과자(crisp)들과 같은 스낵 용으로 사용되어 왔고, 식품의 경우, 장벽 층은 외부로부터 액체 및 가스의 유입으로부터 식품을 보호하고, 식품 또는 포장 쉘의 내부로부터 액체 및 가스의 유출을 방지한다.
한편, 식품 및 음료용 복합 재료로 만들어진 캔 쉘이 있는 복합 패키지가 많이 있다. 하지만, 그것들은 압축된 매체, 특히 탄산 음료들에 사용되지 않도록 압축 강도 분야에서 그것들의 한계에 도달한다. 비록 예를 들어 WO9959882 A9 및 EP0101139 A2와 같은 특허 문헌에는, 탄산 음료용 복합 재료로 제조된 캔 쉘들에 대한 제안들이 있지만, 지금까지 시장에는 그러한 제품이 없었다. 아마도 제안된 캔 쉘들 및/또는 완성된 캔들에서 압축 강도가 충분히 달성될 수 없었거나, 이러한 제안된 캔 쉘들 및/또는 완성된 캔들이 종래의 음료 캔들, 특히 알루미늄 캔들과 경쟁적이지 않았기 때문일 수 있다.
WO9959882 A9에 기술된 탄산 음료용 패키지들의 단점은 그것들의 특별한 형태이며, 이는 한편으로는 그것들 자체의 충전 및 밀봉 장비를 필요로 하고 다른 한편으로는 소비자들이 친숙한 음료 캔의 형태로부터 벗어난다.
EP0101139 A2에 기술된 탄산 음료용 패키지들의 단점은 그것들의 특별한 형태이며, 이는 한편으로는 그것들 자체의 충전 및 밀봉 장비를 필요로 하고 다른 한편으로는 소비자들이 친숙한 음료 캔, 특히 바닥과 커버의 영역에서의 형태로부터 벗어난다.
DE202007010192U1로부터 탄산 음료용 복합 캔이 알려져 있으며, 이의 쉘은 주로 종이 또는 판지 재료로 구성되며, 그 벽 두께는 0.5545mm로 주어진다. DE202007010192U1의 단점은 쉘이 그 자체와 중첩하는 양면에 코팅된 두꺼운 황산염 보드로 구성되어 있다는 점으로, 이는 쉘의 나머지 부분에 비해 매우 넓은 섹션을 생성한다. 또 다른 단점은 라미네이트의 내부 가장자리 및 외부 가장자리의 측면 가장자리가 노출되어, 따라서 예를 들어 테이프에 의해 추가로 밀봉되어야 한다는 것이다.
WO2012155890A1에서는, 복합 재료로 제조된 쉘을 갖는 탄산 음료 패키지가 기술되며, 여기서 쉘은 주로 종이 또는 판지 재료로 구성된다. 그러한 캔의 복합 쉘의 쉘 두께(또는 층 두께)는 0.5㎜와 0.8㎜ 사이에 있고, 장벽 필름의 두께는 50㎛와 120㎛ 사이에 있다. WO2012155890A1의 단점은 전체 라미네이트가 자체적으로 겹치므로, 나머지 쉘과 비교하여 섹션이 매우 널리 퍼져 있다는 것이다. 또 다른 단점은 라미네이트의 내부 가장자리 및 외부 가장자리의 측면 가장자리가 노출되어, 예를 들어 테이프에 의해 추가로 밀봉되어야 한다는 것이다.
US3687351 A1에서 탄산 음료용 복합 캔이 알려져 있으며, 그 쉘은 주로 종이 또는 판지 재료로 구성되고, 그 쉘 두께는 약 0.48㎜인데, 이는 층 구조가 대략 25㎛ 층 두께를 갖는 두꺼운 알루미늄 층을 포함한다는 점에서 불리하다.
US4642252는 복합 쉘들을 갖는 탄산 음료 패키징을 기술하며, 여기서 쉘은 주로 종이 또는 판지 재료로 제조될 수 있다. 도 1, 도 8 및 도 9에 따른 전형적인 실시예의 쉘 두께는 각각의 경우에 약 900㎛, 즉 0.9㎜이다. US4642252의 단점은 가장 안쪽 층, 즉 장벽 층이 나선형으로 감기고 이는 그것의 접힌 이음부의 길이를 증가시킨다는 점이다.
US4766019에서는 여러 층의 플라스틱 층으로 만들어진 쉘을 갖는 탄산 음료들용의 캔이 제안되어 있다. 쉘의 쉘 두께(또는 층 두께)는 하나의 전형적인 실시 예에서 22mils, 즉 대략 0.56 mm이다. US 4766019에서 플라스틱 쉘을 기존의 알루미늄 덮개로 닫을 수 있도록 쉘 두께는 30mils(0.762mm)보다 작아야 한다고 명시되어 있다. 단점은 쉘이 완전히 플라스틱으로 만들어져 지속 가능성이 적다는 것이다. US4766019에서의 가장 안쪽 장벽 층은 맨드릴 상에서 돌출된다.
US4181239A는 또한 플라스틱 쉘을 갖는 캔을 보여주고 이 경우 그러한 캔 쉘이 완전히 플라스틱 층들로 구성된다는 것이 단점이다. US4181239A에서는 그러한 쉘 두께가 85㎛와 770㎛ 사이, 바람직하게는 100㎛와 400㎛ 사이에 있어야 한다고 명시되어 있다.
종래 기술로부터, 캔 쉘이 종래의 알루미늄 캔들의 표준 알루미늄 캔 커버들로 여전히 닫힐 수 있도록 특정 두께를 초과해서는 안된다는 것이 인식되어 왔다는 것이 명백하다. 두 번째로, 적어도 여러개의 감긴 개별 층들의 캔 쉘들에서, 캔 쉘은 원주에 걸친 그것의 층 두께에서 임의의 큰 편차를 나타내지 않아야 한다는 것이 명백히 인식되었다. 이를 달성하기 위해, 최내부 층은 얇은 플라스틱 필름 또는 다른 플라스틱 필름들 및 가능하면 알루미늄 호일의 라미네이트로서 설계되며, 이는 US4181239A, US4766019 및 US4642252에서 얻을 수 있다. US4642252에서는 또한 플라스틱 필름들의 장벽 라미네이트 및 알루미늄 호일의 나선형 접힌 이음부가 중간 종이 층에 의해 적층되는 것이 제공된다.
감긴 개별 층들로 제조된 종이 또는 판지 복합 캔들의 경우, 가압 매체, 특히 탄산 음료들의 패키징으로서 사용하기 위해 플라스틱 필름들 및 선택적으로 알루미늄 호일의 장벽 라미네이트와 가압된 매체용 패키징으로서 사용하기 위한 종이 또는 판지 재료의 그 다음 층 사이의 유지(hold)는 불충분하여 단점인 것으로 밝혀졌는데, 이는 특히 접는 이음부 영역에서 손상을 초래할 수 있으며, 이는 누출을 일으켜 결국 종이 또는 판지 재료의 젖음에 의한 캔 쉘의 찢어짐 또는 파열을 초래한다.
본 발명의 목적은 가압 매체, 특히 탄산 음료를 위한 캔을 위한 복합 재료로 제조된 시판 가능한 캔 쉘을 제공하는 것이며, 이는 그러한 매체의 지배적이거나 가능한 내부 압력을 신뢰 가능하게 견딜 수 있고 주로 종이 또는 판지 재료로 구성된다. 또한, 유체 용기는 캔 충전 작업에서 국부적으로 낮은 기술 및 에너지 비용으로 국부적으로 요구되는 공간이 적고 적시에 제조되어야 하며, 이의 생산은 선택적으로 충전 플랜트와 실시간으로 결합될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 액체 및/또는 기체 매체를 함유하는 캔이 제안되고, 이는 운반 또는 보관 동안에 정압을 가지거나 생기게 할 수 있으며, 그러한 캔의 원통형 캔 쉘은 주로 종이 또는 판지 재료로 이루어질 수 있으며, 적어도 2개의 감긴 층들을 포함하고 바닥 요소를 갖는 바닥부에서 닫히며, 상부에 커버가 있고, 캔은 적어도 5바(bar)의 내부 압력을 견디며, 캔 쉘의 가장 안쪽 층은 똑바로(straight) 감긴 장벽 층으로 이루어질 수 있고, 이는 캔의 종방향으로 이동하는 접힌 이음부를 포함하며, 장벽 층은 내부 확산 기밀 필름 또는 내부 확산 기밀 장벽 라미네이트 및 외부 크라프트지(kraft paper) 층의 라미네이트이고, 캔 쉘의 장벽 층 주위에 적어도 하나의 추가의 감긴 종이 또는 판지 재료 층이 존재하며, 장벽 층의 판지 또는 종이 표면들 및 서로 위에 놓인 종이 또는 판지 재료로 만들어진 감긴 층은 서로 부착되고, 특히 서로 직접 접착된다.
가장 안쪽 층은 똑바로 감겨져 있기 때문에 그 자체로 똑바로 접힌 이음부가 있으며 크라프트지의 안정한 층을 함유한다는 사실 때문에, 이러한 가장 안쪽 층, 그리고 특히 접힌 이음부가 캔의 높은 내부 압력을 견디는 데 필요한 안정성을 갖는 것이 유리하게 달성된다.
장벽 층이 필름 및 크라프트지의 라미네이트로 형성된다는 사실로 인해, 인장력들이 크라프트지로부터 유도되기 때문에 필름은 접힌 이음부 영역에서 완화되고, 인장력들은 똑바른 접힌 이음부에 의해 원주 방향으로 유리하게 작용하고, 가장 안쪽층 또는 장벽 층의 나선형 감김의 경우와 같이 캔의 길이 방향으로 추가적인 힘들이 도입되지 않는다.
가장 안쪽 층은 바깥쪽에 종이 재료로 구성되고 그 다음 층은 종이 재료로 만들어진다는 사실 때문에, 이들 2개의 종이 재료들은 접착제가 그러한 종이 재료의 섬유들의 양면에 침투할 수 있도록 서로 부착, 특히 직접 접착될 수 있고 따라서 하나의 종이 층의 섬유들은 접착제에 의해 다른 종이 층의 섬유들에 직접 결합된다. 이것의 장점은 특히 견고한 홀드(firm hold)이며, 이는 종이 재료들 사이에 플라스틱의 장벽 층이 존재하는 경우 이러한 방식으로는 달성될 수 없다. 따라서 본 발명에 따른 특징 조합은 크라프트지 층들의 종이 재료가 접착제가 종이 재료의 섬유 매트릭스 내로 침투할 수 있도록, 플라스틱 필름들과 같은 중간 층들 없이 직접 접착되는 것을 달성하고, 그로 인해 크라프트지 층들을 서로 잘 보유하고 장벽 층의 크라프트지 층이 달성된다. 개재된 플라스틱 층들은 탄성 및/또는 그것들의 유동 거동으로 인해 층 구조를 약화시키는 것으로 여겨진다.
본 발명에 따른 본 발명에 의해, 캔으로 된 쉘들은 표준 권취 시스템들에서 생성될 수 있고, 그러한 경우 견고한 장벽 층이 감는 맨드릴에서 고속으로 장벽 필름과 크라프트지의 라미네이트로 가공되는데, 이는 기존에 사용된 순수한 필름들 또는 라미네이트들에 비해 훨씬 더 찢어지지 않기 때문이다.
본 발명은 내부 장벽 층이 가능한 한 얇게 만들어져서 중첩되어 쉘 두께의 최대 편차가 낮게 유지되는 종래 기술에서 알려진 것과는 다른 경로를 취한다. 본 발명에서, 주로 판지 또는 종이 재료로 형성되는 캔 쉘을 갖는 시판 가능한 캔이 처음으로 결과로서 생기도록 더 두꺼운 내부 장벽 층이 접힌 이음부의 중첩 영역에서 그것의 더 큰 두께 차이의 단점이 접힌 이음부의 안정성 및 전체 층 구조의 측면에서 그것의 이점에 의해 상쇄되는 것보다 더 두꺼운 내부 장벽 층이 의도적으로 선택된다.
장벽 층은 바람직하게는 0.060㎜ 내지 0.145㎜ 사이의 층 두께를 가진다. 장벽 층의 프래프트 종이 층은 바람직하게는 0.065㎜ 내지 0.090㎜ 사이의 층 두께를 가진다. 장벽 층의 크라프트지 층은 바람직하게는 적어도 4.0kN/m의 인장 강도(MD) 및 적어도 2kN/m 의 인장 강도(CD)를 갖는다. 바람직하게, 확산-기밀(tight) 장벽 필름 또는 확산-기밀 장벽 라미네이트는 0.033mm와 0.055mm사이의 층 두께를 갖는다.
바람직하게, 장벽 라미네이트는 하나의 알루미늄 층과 적어도 2개의 플라스틱 층들을 포함하고, 그러한 알루미늄 층은 2개의 플라스틱 층들 사이에 존재한다.
바람직하게, 캔의 원주에 걸치는 쉘의 두께는 일정하거나 적어도 하나의 편차(deviation)를 가지는데, 이러한 편차는 적어도 하나의 높이(elevation)을 포함하는데, 가장 큰 높이의 위치 상의 쉘의 두께는 일정한 두께의 쉘의 나머지의 두께의 최대 160%이고, 절대적인 측면에서는 가장 큰 높이가 최대 290㎛이다.
바람직하게, 서로 별개로 감긴 적어도 2개의 추가 크라프트지 층들이 장벽 층 위에 장착된다.
바람직하게, 그러한 적어도 2개의 크라프트지 층들은 스스로 겹치지 않거나 그 자체와 중첩 영역에서 두께가 감소된 적어도 하나의 가장자리 영역을 갖는다.
본 발명에 따른 이러한 특징에 의해, 그것들 각각의 조인트 또는 중첩 영역에서 적어도 2개의 추가 크라프트지 층들은 그 자체로 층 두께의 허용 가능한 증가를 야기하지 않거나 또는 단지 증가시키는 것으로 달성된다.
바람직하게, 추가 크라프트지 층들의 적어도 2개의 각각의 층 두께는 각각의 경우에 140㎛와 175㎛ 사이의 범위로부터 선택된다. 크라프트지 층들의 크라프트지들의 각각의 인장 강도는 바람직하게는 적어도 10kN/m(MD) 및 적어도 5kN/m(CD)이다.
바람직하게, 추가 크라프트지 층들 및/또는 종이 또는 판지 재료의 추가 층들은 각각 길이 방향으로 감긴다. 바람직하게, 그것들의 조인트 또는 중첩 영역들은 상이한 주변 구역들에서 위치하거나, 2개의 크라프트지 층들의 서로 향하는 조인트 가장자리들이 바람직하게는 서로로부터 오프셋된다.
바람직하게, 장벽 층과 인접하는 그러한 크라프트지 층의 조인트 또는 중첩 구역은 그러한 장벽 층의 접히는 이음부에 대해 오프셋된다.
덜 바람직하게, 더 복잡한 생선으로 인해 장벽 층과 인접하는 크라프트지 층은 접히는 이음부의 넓어진 구역이 이러한 크라프트지 층의 조인트들 사이의 간극(gap)에 수용되게 양측에서 장벽 층의 접히는 이음부와 만나도록 설계될 수 있다.
바람직하게, 캔은 예를 들면, 필름, 라미네이트 또는 코팅된 종이로서 존재할 수 있는 크라프트지 층들에 외부에서 적용된 외부 밀봉 층을 가진다. 바람직하게, 장벽 층, 바람직하게는 적어도 2개의 추가 크라프트지 층들과 바람직하게는 또한 감는 시스템 상의 외부 밀봉층은 연속적으로 생성되어 속이 빈 튜브를 형성하고, 그러한 튜브로부터 개별적인 중공 실린더들이 잘라 내어진다.
대안적으로, 적어도 2개의 크라프트지 층들의 최외곽은 이미 감기기 전에 크라프트지 층 및 장벽 필름의 라미네이트로서 존재할 수 있고, 이 경우 장벽 필름은 감는 것이 일어난 후 복합 캔 쉘의 외부에 놓인다.
복합 캔 쉘 외부의 외부 장벽 필름 또는 외부 밀봉 층은 수분이 캔 쉘로부터 빠져 나가지만 외부로부터 캔 쉘 내로 수분이 들어가는 것을 허용하지 않는 반투과성 필름일 수 있다.
복합 캔 쉘 외부의 외부 장벽 필름 또는 외부 밀봉 층의 재료는 재활용 가능하거나 재생 가능한 PE, 생분해성 PE, EVOH 또는 다른 공지된 장벽 재료들일 수 있다.
대안적인 일 실시예에서, 외부 밀봉층은 개별적인 중공 몸체의 절단 후에만 부착된다. 이는 외부 중공 기밀 재료의 관형 외피(tubular sheath)를 개별 중공 몸체 위로 당겨서 그것들을 고정시켜 수행할 수 있다. 수축 필름으로 형성되고 원통형 중공 몸체 위로 당겨지며 캔 쉘 상의 열 및 이와 관련된 직경 감소에 의해 형성된 수축 튜브(shrink tube)가 바람직하다. 바람직하게, 중공 몸체의 2개의 컷 가장자리(cut edge)들은 튜브형 외피로 덮여 있어 습기가 침투할 수 없다. 쉘 또는 수축 튜브의 배치는 개별 중공 몸체의 2개의 단부가 외측까지 형성되기 전에 유리하게 행해진다. 중공 몸체에 대한 쉘 또는 수축 튜브의 접착 또는 몰딩(moulding)은 중공 몸체의 단부들의 몰딩 전 또는 몰딩 도중에 실행될 수 있다.
개별 중공 몸체들이 잘라 내어진 후, 외부 밀봉 층은 또한 이들을 코팅함으로써 또는 필름으로 감쌈으로써 적용될 수 있으며, 이 경우 중공 몸체들의 2개의 절단된 가장자리들은 바람직하게는 코팅 또는 필름으로 덮힌다.
개별 중공 몸체들의 절단 후 외부 밀봉층을 적용하는 것은 만약 사용된 재료들로 인해, 특히 접착제와 그것의 도포량으로 인해, 감는 시스템에서의 층 구조의 외부가 이미 밀봉되어 있는 경우, 중공 몸체의 2개의 절단 가장자리들 위의 층 구조는 충분히 건조되지 않을 것이라는 점에서 특히 유리하다.
필름의 형태로 외부 장벽 층에 대해 대안적으로, 적어도 2개의 크라프트지 층들의 가장 바깥쪽은 감기 전에 나중의 외부측에서 예를 들면 페인트와 같은 장벽 재료로 일측 상에 이미 코팅될 수 있다.
덜 바람직하게, 페인트와 같은 장벽 재료는 생성 후 중공 튜브의 외측이나 분리된 중공 실린더에 적용될 수 있다.
예를 들면, 페인트로서는 수성 폴리머 코팅 또는 UV 페인트가 사용될 수 있다.
바람직하게, 크라프트지 층들의 종이 재료가 노출되는 개별 중공 실린더들의 절단된 가장자리들은, 예를 들면 테이프 또는 필름을 도포하거나 페인트, 방수 접착제 또는 액체 플라스틱과 같은 장벽 재료로 코팅함으로써 밀봉된다. 특히 바람직하게, 절단된 가장자리들은 함침(impregnation)에 의해, 즉 절단 가장자리들에서 크라프트지 층의 섬유 매트릭스 내로 침투하거나 다소 흡입되는 액체를 적용하여 크라프트지에 액체 저항성 가장자리 구역을 형성함으로써 밀봉된다. 그러한 함침은 또한 캔의 최외곽 층이 하나의(겹치는 경우) 또는 2개의(맞대기 이음부(butt joint seam)의 경우) 노출된 종방향 흡수성 가장자리들을 갖는 경우에도 사용될 수 있다.
함침을 위해, 수용액 또는 수성 에멀젼의 중합체 혼합물이 바람직하게 사용된다.
바람직하게, 개별 중공 실린더들의 절단 가장자리들이 바닥 요소와 커버의 배치를 용이하게 하기 위해, 또는 중공 실린더 상의 바닥 요소 및 커버의 보유를 향상시키기 위해 바깥쪽으로 구부러진다.
본 발명을 통해, 알루미늄 캔들의 표준 커버들고 캔 쉘이 닫히는 것이 달성되고, 알루미늄 캔들의 표준 채움시 캔들을 치우고 닫는 것 또한 가능한데, 이는 캔 쉘이 필수적인 최대 층 두께를 초과하지 않고 접는 이음부의 구역에서 장벽 층이 여전히 쉘 두께의 허용 편차를 갖기 때문이다.
이전에는 관련 업계에서 분해가 가능한 비금속 재료로 만들어진 캔으로 주요 조건이 있어서 필요한 압축 강도가 적어도 영구적이지 않고 확실히 충분하지 않게 달성될 수 없다. 하지만 수년에 걸친 개발 후, 이제는 충분한 압축 강도를 갖는 그러한 용기를 생산하는 것이 가능해졌고, 이는 여전히 시장에 맞춰 설계될 수 있으며 캔들의 하향(downstream) 충전을 위해 시스템들에 이음부 없게 통합될 수 있다.
음료들의 충전재의 경우, 캔은 기존 플랜트들에 대한 전환 노력이 거의 없거나 비교적 적은 노력으로 처리될 수 있어서, 제품 전환에 대한 문턱값은 가압 매체, 특히 탄산 음료에 대한 복합재보다 현저히 낮으며 이는 완전히 새로운 제조, 충전 및 밀봉 시스템들을 요구한다.
쉘 두께가 더 낮고 형상이 적어도 유사하기 때문에 캔은 알루미늄 캔과 시각적 및 촉각적으로(haptically) 유사하므로 소비자는 첫눈에 어떤 차이도 인식하지 못하거나 새로운 유형의 패키징에 대해 덜 의심한다.
얼마정도 놀랍게도, 본 발명에 따른 용기의 중공 실린더는 생산 비용들과 기계적 개발 노력이 낮을 수 있도록 생산될 캔에 따라 감는취 맨드릴의 모양이 정해지거나 치수가 정해진다면 종이 또는 판지 재료로 제조된 일반적인 패키징의 와인딩에 사용되는 플랜트들에서 제조될 수 있음을 발견하였다.
유리하게, 중공 실린더의 생산을 위해 본 발명에 따른 캔 쉘의 개별 층들이 맨드릴 둘레에서 가로 놓이게 공급될 때 둥근 감는 맨드릴의 사용으로 알려진 감는 맨드릴 시스템들이 사용될 수 있고, 전체 표면에 걸쳐 함께 바람직하게 고착되고, 따라서 본 발명에 따른 캔 쉘의 생산을 위해 적응 노력이 거의 없이 계속해서 작동하는 표준 플랜트들이 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 캔의 둥근 구조가 요구됨으로써 그것은 표준 캔 커버들로 닫혀질 수 있거나 원통형 몸체가 예를 들면 둥근 모서리들을 갖는 대략 직사각형 몸체와 같은 또 다른 모양보다 압력에 저항성을 더 가지며, 이는 일반적인 패키징 목적을 위해 매우 흔한 것이다.
유리하게, 본 발명에 따른 복합 캔 쉘의 구성에 의해, 종래의 소비재의 포장을 위해 이전에 사용되었던, 압력 밀폐형 용기가 플랜트에서 생산될 수 있다. 놀랍게도, 크라프트지 층 및 장벽 필름 또는 장벽 라미네이트로 제조된 장벽 층을 본 발명의 바람직한 두께 범위에서 사용함으로써, 알려진 플랜트의 작동 속도가 유리하게 증가될 수 있음이 나타났는데, 이는 맨드릴에서 장벽 필름 또는 장벽 라미네이트의 연신이 방지되며, 이는 나선형 와인딩보다 직선 와인딩으로 훨씬 더 강한 것으로 밝혀지기 때문이다.
접힌 이음부는 감는 맨드릴로부터 떨어져 장벽 층의 2개의 가장자리들을 접고 그것들을 필름-대-필름(film-to-film) 방식으로 함께 용접한 다음 용접된 가장자리들을 장벽 층의 일측 상으로 접고 그것들을 장벽 층 자체의 크라프트지 층에 결합함으로써 제조될 수 있다. 대안적으로, 테스트되지 않은 변형예에 따른 접힌 이음부는 또한 먼저 하나의 가장자리에서 장벽 층을 다시 감고(recoil), 따라서 크라프트지 층 상에 크라프트지 층을 접착 또는 부착시킨 후 감는 맨드릴에서 장벽 필름이 아래쪽을 향한 상태에서 장벽 층의 풀리지 않은 가장자리가 접힌 후면 가장자리의 장벽 필름에 용접되거나 접착되어 형성될 수 있었다.
그 결과, 양 방법들 모두 동일한 구성으로 조밀한 접힘 이음부를 달성한다.
선행 기술로부터 공지된 개별 층들의 적어도 약간의 변위는 중첩의 경우 중첩 영역들에 존재하게 되는 임의의 구조적 약점을 생성하지 않기 위에 적합한 것으로 입증되었다. 층들의 가장자리들에서의 공지된 모따기(chamfer) 또는 단계(step)들은 본 발명에 따른 층 구조의 바람직하게는 적어도 2개의 추가 크라프트지 층들에서 유리하게 일어날 수 있어서, 적어도 2개의 크라프트지 층들이 자체적으로 중첩되지만, 그러한 중첩 구역은 층 두께의 증가로 이어지지 않는다.
맨드릴의 종방향에서의 장벽 층뿐만 아니라 적어도 2개의 다른 크라프트지 층들을 감싸는 대신, 그러한 적어도 2개의 추가 크라프트지 층들은 또한 똑바른 감긴 장벽 층 둘레에서 비스듬하게 감길 수 있고, 이 경우 그러한 변위 영역들과 크라프트지의 가장자리 영역들의 모따기 또는 그레이딩(grading)이 일어날 수 있다. 적어도 2개의 추가 크라프트지 층들의 비스듬한 감기는 동일한 방향으로 또는 서로 대항하게 각 층에 대해 일어날 수 있다. 하지만 비스듬하게 감긴 추가 크라프트지 층들이 있는 이러한 변형예는 그러한 크라프트지 층들의 조인트 영역들 또는 중첩 영역들이 장벽 층의 세로 이음부와 교차하고, 그 결과 약한 포인트들이 이들 위치들에서 결과로서 나타난다는 단점을 가진다. 반대로 권취(opposite winding)의 경우에, 적어도 2개의 크라프트지 층들의 조인트 영역들 또는 중첩되는 영역들이 또한 교차되어 약한 스폿(spot)들이 또한 그곳에서 결과로서 나타날 수 있다.
그러므로 바람직하게는 적어도 2개의 크라프트지 층들이 또한 감긴다.
만약 알려진 맨드릴 권치 시스템들에 더하여 그러한 맨드릴을 냉각시키기 위한 냉각 디바이스가 추가로 제공된다면 유리한 것으로 입증되었다. 그러한 맨드릴에는 바람직하게는 접착 방지 표면이 제공된다. 냉각 및/또는 접착 방지 표면에 의해 윤활제들의 사용이 생략될 수 있거나, 또는 그것의 사용이 적어도 제한될 수 있다.
한편으로, 본 발명에서 장벽 층은 이것이 너무 두껍지 않아야 하기 때문에, 그렇지 않으면 접힌 이음메가 너무 두꺼워서, 커버 영역 및 바닥 요소에서 크리핑 누출(creeping leak)들을 야기할 수 있기 때문에 장벽 층이 특히 중요하고, 이는 크라프트지 층들의 강도가 수분과의 접촉에 의해 대단히 감소되기 때문에, 가압된 캔의 추후 파열을 초래한다. 한편, 장벽 층은 접히는 이음부의 영역에서 작용하는 인장력을 견딜 수 있어서 크리핑 누출이 없도록 너무 얇아서는 안 된다. 접힌 이음부의 내부 간극에 작용하는 압축력들은 장벽 층의 중첩 구역들의 180° 접힘에 의해 캔의 원주 방향으로 작용하는 인장력들로 변환되며, 이는 서로 직접 접착되는 장벽 층의 크라프트지 층의 영역들에 의해 흡수된다.
본 발명으로부터 나오는 덜 바람직하거나 유리한 가능한 변형예는 그것이 한쪽 또는 양쪽의 크라프트지 층 대신에 플라스틱(예를 들어 PE)으로 적층된 종이 또는 크라프트지 웹(web)들을 사용하고 층들을 함께 연결하는 것이 함께 용접된 2개의 층들의 인접한 플라스틱 층들에 의해 이루어진다는 점에서 제공될 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 층은 외부 PE 필름을 가질 것이고 적어도 하나의 추가 층은 내부 PE 필름을 가질 것이며, 이들은 그러한 층들이 특히 감는 기계(winding machine)에서 맨드릴 상에, 특히 초음파 용접에 의해 적용될 때 함께 용접된다. 물론, 모든 층들은 플라스틱-플라스틱(PE-PE) 용접으로 함께 고정될 수 있다. 비록 이러한 대안적 실시예가 본 출원에서 주장되지는 않더라도 주장된 대안적인 실시예와 같이 장벽 층의 더 큰 층 두께와 서로에 대한 층들의 더 빈약한 홀드(poorer hold) 때문에 유리하지 않다고 가정하기 때문에, 이러한 주장되지 않은 대안적인 실시예도 명시적으로 다루어지고 개시된다. 이 대안적인 실시예에 도달하기 위해, 이론적으로 각각의 경우에 그렇지 않으면 접착되고 함께 용접되는 표면들에 라미네이트되는 2개의 표면을 접합하기 위한 접착제가 언급되는 본 설명의 적어도 하나 또는 모든 부분에서 접착제를 플라스틱 필름으로 교체하는 것이 가능하다. PE-PE 용접은 음료 카톤들의 제조에서 일반적이며, 음료 카톤들은 그것들이 탄산 음료 또는 강한 정압을 갖거나 발생시키는 매체에 적합하지 않다는 단점을 가진다. 음료 카톤의 층 구조(장벽 층(PE 또는 PE-Alu-PE)-종이-플라스틱 층(PE))는 그것 위에서 내부 플라스틱 층(PE) 및 외부 판지 또는 종이 층으로 적어도 하나의 추가 층을 감아 내기 위해 이론적으로 종방향 이음부(음료 카톤들 또는 접힌 이음부에서 흔히 그러하듯이 내부 스트립과의 간단한 중첩)를 갖는 캔의 최 내부 층으로서 사용될 수 있고, 그러한 층 구조의 가장 바깥층은 외부 장벽 층을 가지며, 예를 들어 PE로 만들어졌다. 하지만 통상적인 음료 카톤들과는 달리, 층 구조는 원통형이고, 층 구조를 끝에서 그 자체에 용접하는 대신에 적절한 폐쇄 요소들(캔 바닥 및 캔 커버)로 폐쇄될 것이다. 본 발명은 도면들에 기초하여 예시된다:
도 1은 제1 실시예에 따른 음료 캔의 형태를 갖는, 본 발명에 따른 유체 용기의 분해도.
도 2는 크게 확대된 채로 도시된 2개의 층들로 만들어진 도 1로부터의 음료 캔의 개략 단면도.
도 3은 크게 확대된 층들이 도시된 제2의 3층 실시예에 따른 음료 캔의 개략 단면도.
도 4는 안쪽에 장벽 층이 있는 제1 층을 갖는 음료 캔의 개략 단면도로서, 층의 2개의 가장자리 구역들이 감는 것과 중첩하고, 외측으로 이어지며 장벽 층들과 함께 용접된 다음 감긴 층 상에 접착제에 의해 적용되어 접착되는 것으로 도시하는 도면.
도 5는 원통형 캔 쉘들의 제조 공정을 개략적으로 도시하는 도면.
도 6은 캔 쉘의 가장자리들이 구부러짐을 개략적으로 도시하는 도면.
도 7은 폐쇄 요소의 배치를 개략적으로 도시하는 도면.
도 8은 실리콘 기반의 밀봉 고리가 있는, 직경 섹션에서의 수행된 윤곽선의 또 다른 변형예를 예시하는 도면.
도 9는 바닥 및 커버 상에 구슬 모양으로 밀폐된(beaded tight) 가장자리들이 있는, 높이 방향에서의 세로 섹션에 있는 마무리된 캔을 예시하는 도면.
도 10은 판지 또는 종이 복합 캔 쉘들 및/또는 알루미늄 캔 쉘들을 채우기 위한 본 발명에 따른 플랜트의 제1 섹션을 개략적으로 도시하는 도면.
도 11는 판지 또는 종이 복합 캔 쉘들 및/또는 알루미늄 캔 쉘들을 채우기 위한 본 발명에 따른 플랜트의 제2 섹션을 개략적으로 도시하는 도면.
도 12는 판지 또는 종이 복합 캔 쉘들 및/또는 알루미늄 캔 쉘들을 채우기 위한 본 발명에 따른 플랜트의 제3 섹션을 개략적으로 도시하는 도면.
도 13은 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 특히 바람직한 실시예를 통한 세로 섹션을 도시하는 도면.
도 14는 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 특히 바람직한 실시예를 통한 세로 섹션의 상세도에서의 층 구조를 도시하는 도면.
도 15는 장벽 층의 종방향의 접힌 이음부의 단면의 상세도에서의 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 층 구조를 도시하는 도면.
도 16은 1개의 장벽 층과 2개의 크라프트지 층들이 있는 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 대안적인 실시예를 통한 세로 섹션을 도시하는 도면.
도 17은 1개의 장벽 층과 3개의 크라프트지 층들이 있는 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 대안적인 실시예를 통한 세로 섹션을 도시하는 도면.
도 18은 1개의 장벽 층과 4개의 크라프트지 층들이 있는 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 대안적인 실시예를 통한 세로 섹션을 도시하는 도면.
도 19는 외부 이음부 상에 밀봉 스트립들이 있는 장벽 층의 종방향으로 접힌 이음부를 통한 단면의 상세도에서 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 층 구조를 도시하는 도면.
도 20은 크라프트지 층들의 가능한 중첩하는 영역들을 개략적으로 도시하는 도면.
도 21은 외부 장벽 층의 중첩 이음부를 갖는 장벽 층의 길이 방향의 접혀진 이음부를 통한 단면의 상세도에서의 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 층 구조를 도시하는 도면.
도 22는 외부 장벽 층의 접혀진 이음부를 갖는 장벽 층의 길이 방향의 접혀진 이음부를 통한 단면의 상세도에서의 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 층 구조를 도시하는 도면.
도 23은 외부 이음부 상에 밀봉 스트립들이 있는 장벽 층의 길이 방향의 접혀진 이음부를 통한 단면의 상세도에서의 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 층 구조를 도시하는 도면.
도 24는 외부 장벽 층의 조인트 이음부의 중첩 밀봉이 있는 장벽 층의 길이 방향의 접혀진 이음부를 통한 단면의 상세도에서의 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 층 구조를 도시하는 도면.
도 25는 외부 길이 방향 이음부를 밀봉하기 위한 디바이스가 있는 본 발명에 따른 권취 플랜트의 연장부를 도시하는 도면.
도 26은 접힘 이음부를 접을 때 접착제를 도입하기 위한 디바이스가 있는 본 발명에 따른 권취 플랜트의 연장부를 도시하는 도면.
도 27은 외부 매리어 층의 맞대기 조인트 이음부의 핫멜트 밀봉이 있는 본 발명에 따른 원통형 캔 쉘의 층 구조를 도시하는 도면.
도 28은 접힌 이음부를 통해 세로 섹션에서의 원통형 캔 쉘의 주장되지 않은 층 구조를 도시하는 도면.
각각의 도면들을 논의하기 전에 본 발명에 따른 유체 용기는 일반적인 용어들로 설명되어야 한다. 유체 용기, 특히 음료 캔과 같은 그것의 설계에서의 유체 용기는 가압된 용기로서 설계되고 이러한 목적을 위해 음료를 받기 위한 내부를 포함하는 중공 원통형 캔 몸체, 바닥 부재 및 커버 부재를 가지고, 이 경우 바닥 부재는 형성된 중공 원통형 캔 몸체의 제1 길이 방향 단부를 닫고, 커버 부재는 중공 원통형 캔 몸체의 제2 길이 방향 단부를 닫는다. 캔 몸체는 적어도 하나의 감긴 내부 재료층과 하나의 감긴 외부 재료층, 즉 판지 합성물 또는 크라프트지의 적어도 2개의 랩(wrap)들 또는 층들을 포함하고, 그 층들은 정확히 360°연장하거나 또 다른 실시예에서는 전체 랩보다 약간 더 연장한다. 정확히 하나의 랩 길이를 갖는 층들의 조합들과 약간 더 많은 것을 갖는 것들이 가능하다. 이들 층들은 생산될 캔 몸체의 축에 대해 직각으로 감겨서 최대 압축 강도를 생기게 하고, 그런 다음 필수적인 중첩이 이루어지며 따라서 이음부들이 최소 길이를 가진다. 감긴 밴드들의 길이 방향 가장자리들이 함께 만나는 나선형 와인딩들이 기밀(tight) 중첩들을 형성하지만 이음부들은 더 긴 이음부들을 요구한다. 그러한 권취들은 또한 나선형 권취들이라고 불리고 그것들은 지금까지 원통형 테이블 폭탄(table bomb)들 또는 쌓인 크리스프(stacked crisp)들을 위한 용기들 또는 모든 종류의 다른 적합한 제품을 위한 용기로서 발견된다. 본 발명에 따른 내압성 및 바람직하게는 내열성 캔의 감긴 내부 재료 층은 축 방향으로 연장되는 내부 이음부를 가지며, 가스와 아로마로 타이트한 차단 복합재로 캔 내부를 향하는 측면상의 한쪽 면에 코팅되는 판지 복합 재료 또는 크라프트지 층에 의해 형성되며, 감긴 외부 재료층은 외부 이음부를 가지고 크라프트지 층에 의해 형성되고, 중첩에 의해 형성된 그러한 이음부는 캔의 원주에 대해 내부 재료층의 것에 대해 바람직하게 오프셋된다. 판지 복합 재료의 제3 층의 존재시, 그것의 중첩 또는 이음부는 바람직하게는 캔의 원주에 대해 다시 중앙 층의 이음부에 대해 서로 엇갈리게 되어 있다.
이러한 유체 용기를 가지고, 음료 용기 또는 원통형 음료 캔은 구조적으로 간단한 방식과 비용으로 제공되고, 이는 간단한 구조와 재사용 가능한 재료들의 사용을 그 특징으로 한다. 그러한 음료 캔은 놀랄 정도로 설계되고 특히 여러 층들과 랩들로 이루어짐으로써 충분히 압력에 저항할 수 있게 제조될 수 있어서, 탄산 음료 및 비탄산 음료에 사용할 수 있으며, 주로 베어 판지(bare cardboard) 복합 재료로 만들어지지만 최대 11bar의 압력을 견딜 수 있다. 최소한의 내부 코팅 또는 장벽 층을 제외하고, 쉘은 주로 판지 재료 또는 크라프트지로 구성된다. 이 음료 캔은 식품에 대해 안전하다. 본 발명에 따른 캔 몸체는 판지 또는 심지어 종이, 즉 크라프트지로 구성되며 더 이상 알루미늄으로 구성되지 않는다. 장벽 복합재의 도움으로 내부 재료 층을 밀봉함으로써 완벽하게 증기, 아로마, 지방 및 산소 차단 장벽이 생긴다. 이 장벽 복합체는 예를 들어 압출기(extruder)에 의한 열간 주조(hot casting) 방법에 의해 적용된다. 장벽 복합제용으로 사용된 재료는 폴리올레핀 층과 결합제의 적어도 하나의 층이다. 필요하다면, 알루미늄의 층이 추가로 사용될 수 있고, 그러한 경우 이러한 가장 안쪽 층의 총 표면 중량은 대략 60g/㎡와 130g/㎡ 사이에 있을 수 있다. 추가 대안예에서는, 장벽 복합재가 추가로 에틸렌-비닐 알콜 공중합체의 층을 포함할 수 있고, 이로 인해 50g/㎡와 100g/㎡ 사이의 총 표면 중량이 달성될 수 있다.
외부 재료층의 크라프트지 층은 바람직하게는 캔 내부로부터 멀어지게 향하는 측이 폴리올레핀 층으로 코팅된다. 이러한 폴리올레핀 층은 적어도 10g/㎡ 이상과 50g/㎡ 이하의 그램(grammage)을 가지고 폴리에틸렌 PE 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 PET로 이루어진다. 이상적인 그램은 20g/㎡인 것으로 발견되었다. 이 경우, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 PET의 유리한 장벽 효과가 사용될 수 있다. 그러므로 이러한 음료는 환경의 보호와 쓰레기의 감소에 중요한 기여를 할 수 있다.
음료가 패키징으로서 기능할 수 있고 그에 따라 외부에 내용물을 라벨링하려는 요구가 있다는 사실을 고려하여, 외부 재료 층의 크라프트지 층은 방수 방식으로 인쇄 또는 페인트칠할 수 있는 캔 내부으로부터 멀어지게 향하는 외부 측면의 한쪽면에 형성된다. 따라서 광고 메시지를 인쇄하거나 페인트칠할 수 있는 외부 표면을 사용할 수 있다. 감긴 내부 재료층과 감긴 외부 재료층은 바람직하게는 전체 표면에 걸쳐 함께 첩착된다. 이러한 식으로, 이음부들이 캔의 원주에 대해 상대적으로 오프셋된 상태를 유지하고 압축 강도가 증가되는 것이 보장된다.
환경 친화적인 방식으로 유체 용기 또는 음료 캔의 안정성을 증가시키기 위해, 감긴 내부 재료층과 감긴 외부 재료층 사이에 적용된 적어도 하나의 감긴 중간 재료층에 의해 3중 랩핑(triple wrapping)이 유리하게 생성되고, 이는 또한 크라프트지 층에 의해 형성되며, 그러한 내부 재료층, 적어도 하나의 중간 재료층 및 외부 재료층은 전체 표면에 걸쳐 마주보는 크라프트지 층들 상에 함께 접착된다. 적어도 하나의 감긴 중간 재료층은 중간 이음부를 가지고, 이는 내부 이음부에 대해 바람직하게 오프셋되며 권취(winding)의 원주에 대해서는 외부 이음부에 대해 바람직하게 오프셋된다. 내부 이음부, 중간 이음부 및 외부 이음부의 엇갈리는(staggered) 배열은 탄산 음료로 채우는 것에 대한 기밀성(tightness) 및 내압성 측면에서 특히 유리한 것으로 입증되었다.
폴리올레핀 층의 최내부 층과 적어도 하나의 접착 촉진제 층의 장벽 복합체가 특히 유리하다. 11bar 이상의 압력들에 대해 특별히 높은 압축 강도를 달성하는 것에 관한 한 내부 재료층의 기계적 안정성을 증가시키기 위해, 장벽 복합체는 알루미늄의 한 층과 60g/㎡ 이상 130g/㎡ 이하인 총 그램을 추가로 포함할 수 있다. 하지만 그러한 재료를 고름으로써 유체 용기의 중량은 단지 미미하게 증가하는 반면, 내부 재료 층은 적절한 재료 선택을 통해 인성을 얻는다.
대안적으로, 단일 층의 알루미늄 대신에 장벽 복합재의 기계적 안정성을 증가시키기 위해, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 층이 추가로 사용될 수 있고, 그럴 경우 그 총 그램은 50g/㎡ 이상 100g/㎡ 이하이다. 에틸렌-비닐 알코올 공중합체는 또한 장벽을 형성하는데 필요한 특성을 갖는다. 기계적 안정성이 증가된 추가 대안적인 실시예에서는, 추가적으로 50g/㎡ 이상 100g/㎡ 이하인 총 그램을 가지는 한 층의 폴리비닐 알콜이 장벽 복합재로서 사용될 수 있다. 이 경우, 폴리비닐 알콜은 높은 인장 강도 및 유연성을 가진다.
유체 용기의 총 중량이 낮다는 점에서, 60g/㎡ 이상 180g/㎡ 이하의 그램을 가지는 크라프트지 층이 적합하다. 바닥 요소 및/또는 커버 요소는 종래와 같이 바람직하게는 알루미늄으로 제조된 금속 캔의 우수한 내압성을 위해 제조될 수 있다.
다음에는, 개별 도면들이 서술되고 상세히 설명된다. 도 1에서는 음료 캔(1)의 형태를 갖는 본 발명에 따른 유체 용기가 개략적인 단일 부품 예시로 도시된다. 음료 캔(1)은 파이프 섹션 또는 캔 내부(3)가 음료를 받는 역할을 하는 중공 원통형 캔 몸체(2), 바닥 요소(4) 및 커버 요소(5)를 포함할 수 있다. 바닥 요소(4)는 캔 몸체(2)의 제1 길이 방향 단부(6)를 닫는 역할을 하며, 커버 요소(5)는 캔 몸체(2)의 제2 길이 방향 단부(7)를 닫기 위해 제공된다. 바닥 요소(4)와 커버 요소(5)는 바람직하게는 금속, 바람직하게는 알루미늄으로 만들어진다. 상기 음료 캔(1)은 직경이 35㎜ 내지 600㎜이고 높이가 100㎜ 내지 250㎜일 수 있고, 높이가 100㎜ 이상인 것과 직경이 45㎜ 내지 70㎜인 것이 선호된다.
도 2는 단면에 2층으로 된 캔 몸체를 갖는 제1 변형예를 도시하며, 층들은 원칙적으로 크게 확대되어 도시되어 있다. 장벽 복합재로서 인라인(in-line) 폴리올레핀 층을 갖는 제1 크라프트지 층(18)은 중앙 원통형 강철 맨드릴 주위의 내부층(11) 주위에서 감기고, 제1 이음부(15)로 감는 방향 가장자리들이 접착되거나 용접된다. 그 후 중공 캔 내부(3)를 갖는 캔 몸체(2)가 생성되도록 이음부(15) 반대쪽인 캔 몸체(2)의 측 상의 이음부(16)에 감는 방향으로 놓이는 가장자리들이 용접 또는 접착되는 방식으로, 제2 크라프트지 층(18)이 제1 층(11) 상에 외부 재료층(12)으로서 감겨진다.
도 3에서는 이 제2 실시예에서의 캔 몸체(2)의 구조가 오직 2개의 층 대신 재료의 3개의 층(11, 14, 12)을 가진다는 점에서 도 2의 제1 실시예의 이러한 제2 실시예가 상이하다는 것을 알 수 있도록 캔 몸체(2)를 통하는 단면도로 음료 용기(1)의 제2 실시예가 도시된다. 후속하는 서술은 그 차이점들은 2개의 실시예들 사이의 차이점들이 다루어지면서 양 실시예들에 적용된다.
도 2 및 도 3에 예시되는 양 실시예들에서, 캔 몸체(2)는 감긴 내부 재료층(11)과 감긴 외부 재료층(12)을 포함한다. 도 3에 따른 제2 실시예에서는 추가 재료 층이 존재하는데, 즉 내부 재료층(11)과 외부 재료층(12) 사이에 배치되는 감긴 중간 재료층(14)이 존재한다. 내부 재료층(11)과 외부 재료층(12) 사이에 2개 이상의 중간 재료층(14)이 배열될 수도 있고, 이 경우 3개의 중간 재료층(14)이 최대의 종류를 나타내고, 중간 층들의 개수의 추가 증가가 안정성을 증가시키기 위해 필요하지 않은 것으로 나타났다.
내부 재료층(11), 외부 재료층(12) 및 제2 실시예에서, 중간 재료 층(14)은 재료 웹 롤(material web roll)들로부터 풀린다. 그런 다음, 바람직하게는 기계에서 그것들의 가장자리 영역들은 경사면 또는 계단을 형성하여 나중에 겹치는 가장자리 영역들이 판지 복합 재료층 자체의 두께보다 두껍지 않도록 연마된다. 그 후, 캔 몸체(2) 및 이후의 닫힌 캔(1)의 제조를 위해, 재료 웹들은 그것들의 코스 방향으로 횡으로 그리고 맨드릴(23) 주위의 캔 몸체(2)에 직각으로 감긴다. 개별 재료 층들의 그 다음 중첩되는 가장자리 영역들은 접착에 의해 형태 맞춤 방식으로 서로 연결된다. 결과적으로, 감긴 내부 재료층(11)은 내부 이음부(15)를 갖고 외부 재료층(12)은 외부 이음부(16)를 갖는다. 따라서, 제2 실시예에서, 중간 재료층(14)은 중간 이음부(17)를 갖는다.
유체 용기, 특히 또한 음료 캔의 기능과 미적 측면을 위해, 개별 이음부들(15, 16, 및 선택적으로 17)은 도 3에 도시된 것처럼 동일한 원주 위치들 상에 배열되지는 않지만, 도 2의 제1 실시예 그리고 도 3의 제2 실시예에서의 내부 이음부(15), 외부 이음부(16), 중간 이음부(17)는 재료 층들(11, 12, 및 선택적으로 14)이 함께 접착된 후 상이한 원주 위치들에서 추가로 배열된다. 내부 이음부(15)가 도 2에 도시된 바와 같이 외부 이음부(16)에 대해 180°만큼 오프셋되게 배열되는지 또는 도 3에 도시된 것처럼 이음부들(15, 16, 17)이 대략 15°만큼만 오프셋되는지는 그렇게 많이 중요하지 않다. 이음부(15, 16, 및 선택적으로 17)는 서로 상대적으로 오프셋 배치되고 캔 몸체(2)의 동일한 원주 위치에 위치하지 않는 것이 유리하다.
기재(base material)로서, 내부 재료 층(11)과 외부 재료 층(12)은 각각 크라프트지 층(18)에 의해 형성되며, 이때 - 존재하는 경우 - 중간 재료 층(14)은 크라프트지 층(18)에 의해 형성된다. 이 때, 각각의 크라프트지 층(18)은 바람직하게는 적어도 40g/㎡ 이상 180g/㎡ 이하의 그램을 가지며, 80g/㎡ 이상 120g/㎡ 이하의 그램이 바람직하다. 대체 기재로서 인장 강도가 높은 색 페이퍼(sack paper)도 고려된다.
양 실시예들에서, 도 2 및 도 3에 따르면, 외부 재료 층(12)의 크라프트지 층(18)은 장벽 복합체로서 폴리올레핀 층(19)을 가진 캔 내부로부터 멀리 향하는 외부 면상의 한쪽에 코팅된다. 이러한 외부 재료 층(12)의 2층 구조는 파선에 의해 개략적으로 지시되며, 여기서 도 2 및 도 3의 표현은 실제 층 두께를 반영하지 않는다. 상기 폴리올레핀층(19)은 바람직하게는 10g/㎡ 이상 40g/㎡ 이하의 그램을 가지며, 이 경우 20g/㎡의 그램이 바람직하다. 또한, 폴리올레핀 층(19)은 반투과성 성질들의 유무에 관계없이 구비될 수 있다. 폴리올레핀 층(19)에 대한 대안으로(도시되지 않음) 외부 재료 층(12)의 크라프트지 층(18)은 캔 내부(3)에서 떨어지게 향하는 외부 표면 상의 일 측에서 인쇄 또는 페인트칠될 수 있다.
더욱이, 도 2 및 도 3에 따른 양 실시예들에서, 내부 재료 층(11)은 캔 내부(3)를 향하는 측면 표면에 가스 밀폐(gas-tight) 및 아로마 밀폐 장벽 복합체(20)를 한쪽으로 코팅한다. 다시 말하면, 2층 구조는 각각의 도면들에서 파선에 의해 개략적으로 표시된다. 상기 장벽 복합체(20) 자체는 바람직하게는 차례로 다층이고 폴리올레핀 층 및 접합제의 적어도 하나의 층을 포함한다. 또한, 상기 장벽 복합체(20)는 알루미늄, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체 또는 폴리비닐 알코올 층을 가질 수 있다. 알루미늄의 추가 층의 경우, 장벽 복합체(20)는 바람직하게는 60g/㎡ 이상 130g/㎡ 이하의 총 그램을 가지며, 바람직하게는 110g/㎡의 총 그램을 가진다. 알루미늄 대신 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 또는 폴리비닐 알코올의 추가 층의 경우, 장벽 복합체(20)는 바람직하게는 50g/㎡ 이상 100g/㎡ 이하, 바람직하게는 70g/㎡의 총 그램을 가진다. 상기 층 구조를 고려하여, 도 2에 따른 제1 실시예에서, 감긴 내부 재료 층(11)과 감긴 외부 재료 층(12)은 각각의 크라프트지 층(18)들의 반대쪽 표면들 상의 전체 표면에 걸쳐 접착되는 것을 볼 수 있다. 도 3에 따른 제2 실시예에서, 반대쪽의 크라프트지 층(18)들 상의 내부 재료 층(11), 중간 재료 층(14)과 외부 재료 층(12)은, 그것들의 전체 표면에 함께 접착된다.
요약하면, 음료 캔으로서 기술된 이러한 예시적인 유체 용기는 주로 판지 재료로 만들어지며 비탄산 음료 및 탄산 음료 모두에 적합하다. 그것은 바람직하게는 비록 다른 형태가 이론적으로 가능하지만, 3-피스(three-piece)로 이루어지고, 선형적으로 제조된, 주로 - 균일한 압력 흡수를 위해 - 5리터 맥주 통의 모양과 같은 원통형 유체 용기이다. 상기 유체 용기는 각각 다층 판지 및 장벽 판지 복합체로 만들어진 캔 몸체(2)와, 바람직하게는 금속, 바람직하게는 알루미늄으로 만들어진 바닥 요소(4), 및 바람직하게는 금속, 역시 바람직하게는 알루미늄으로 만들어진 커버 요소(5)를 포함한다. 커버 요소(5)는 개구부, 바람직하게는 풀-링(pull-ring)에 대해 공지된 디바이스를 더 구비하며, 이 경우 선택적으로 다시 폐쇄하는 것을 허용하는 수단이 제공될 수 있다.
생산을 위해, 가장 안쪽의 권취(winding), 즉 장벽 웹(barrier web)으로서 작용하는 가장 안쪽 층(11)은 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 맨드릴(mandrel)(23) 주위에 형성된다. 이 경우, 권취의 둘레를 넘어 돌출하는 층의 가장자리 영역들은 바람직하게는 바깥쪽으로 접혀, 예를 들어 PE와 같은 내부 장벽 층들이 서로 이웃한다. 그런 다음 2개의 가장자리 영역들의 이러한 장벽 층들은 유도 또는 초음파 용접을 통해 함께 용접된다. 그 후, 2개의 함께 용접된 가장자리 영역들은 층들의 한쪽에서 함께 선회된다. 따라서 이미지의 오른쪽에 있는 가장자리 영역은 180°로 뒤집혀 있다. 그것의 크라프트지 표면은 감긴 층의 크라프트지 표면을 만나고 선회 중에 형성된 채널(52)에는 접착제(22)가 제공되어 2개의 함께 용접된 가장자리 영역들이 감긴 층에 단단히 접착되어 밀봉된다. 따라서 웹은 이 접착에 대한 조인트-투-조인트 측정(measure)을 갖지 않지만 의도적으로 약 8mm 너비의 3층 중첩을 생성한다. 채널(52)이 접착제(22)로 채워지기 때문에, 후속 채움 프로세스 과정에서 액체의 수송이 효과적으로 회피된다.
판지 복합 재료의 다음 층(14)은 도 4의 버전에 따라 여기에 연결된 기존 층(11)과 맨드릴(23) 주위에서 도 5에 도시된 바와 같이 동시에 그리고 공간적으로 약간 오프셋(offset)되고, 다음 층(14)은 본딩과 연결된다. 중첩(45)에 의해 서로 긍정적으로(positively) 연결될 수 있도록 제2 층(14)의 가장자리 영역들은 바람직하게는 단계적으로 접지되고, 이러한 중첩(45)은 중앙 이음부(17)를 형성하기 위해 접착된다. 도 5에서는 판지 복합 재료의 제3 층(12), 즉 외부층이, 또한 그 주위에서 일시적으로 그리고 국소적으로 매우 약간 오프셋된 다음 중앙 층(14)이 감길 수 있고 포지티브 중첩이 또한 외부 이음부(16)를 형성하도록 접착될 수 있음을 보여준다. 가장 바깥 층은 예를 들어 매우 미세한 구멍을 가진 층과 같은 외부 재료로 코팅될 수 있어서, 수증기가 캔 몸체로부터 빠져 나아갈 수 있도록 하는 반면, 반대로, 수증기를 캔 내로 침투시키는 것은 불가능하다. 이러한 코팅은 바람직하게는 폴리에틸렌 PE, 폴리프로필렌 PP 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 PET이다. 가장 바깥쪽 이음부(16)는 본딩제 또는 접착제가 있거나 없이, PE, PP, PET로 만들어진 밀봉 스트립(점선으로 도시된)으로 밀봉될 수 있으며 이러한 밀봉 스트립은 열의 유무에 관계없이 그 형태에 따라 적용된다. 스트립(46)을 맨드릴(23) 상에서 이동시키는 결과로서 생기는 연속 튜브(27)에 고정하는 대신, 가장 바깥쪽 층의 이음부(16)는 뜨겁고 따라서 액체 PE에 의해 밀봉될 수 있다.
판지 복합 재료로 만든 캔의 공업적 생산을 위해, 이 재료는 롤들에서의 그것의 각각의 코팅과 크라프트지의 미리 제작된 시트들의 형태로 공급되며, 그 재료는 이들로부터 압연되어 도 5에 예시된 와인딩 디바이스에 공급된다. 도 5의 예에서, 예를 들어, 3개의 롤러들이 감길 3개의 층들(11, 14 및 12)에 대한 웹(web)들로서 존재할 것이다. 언롤링 후, 경사진 표면(44) 또는 스텝(21)를 생성하기 위해 바람직하게는 웹들(14, 12)의 가장자리 영역들이 기계에 의해 접지된다. 주로 이들 롤러들은 접착제 및 바닥 요소 및 커버 요소와 함께 유체 용기들의 생산을 위한 캔 필러(can filler)에 공급될 수 있지만 빈 공간(empty)들이 없고 따라서 더 이상 부피가 큰 제품이 없다.
권취 장치에 공급되기 전에, 웹들(11, 14, 12)은 접착제, 바람직하게는 아교(glue)로 그것의 평평한 면(side)들 중 하나 상에 코팅된다.
그 후, 도 5에 도시된 바와 같이, 개별 층들(11, 14, 12)의 "연속" 웹들, 즉 먼저 가장 안쪽층(11)을 형성하는 것들이 고정된 원통형 강철 맨드릴(23)을 따라 층들을 공급하고 잡아당겨서 강철 맨드릴(23) 주위의 기계 스테이션에 의해 감긴다. 재료 웹들은 강철 맨드릴(23)과 각각 U자형 단면을 가진 복수의 연속 롤러들(도시되지 않음) 사이에서 달린다. 가장 안쪽 층(11)을 사용하면 도 4와 같이 바깥쪽으로 돌출하는 가장자리들의 용접이 그것의 장벽 층에서 일어난다. 다음으로 가장 안쪽 층(11)은 강철 맨드릴(23)의 추가 섹션에 걸쳐 전진하는 튜브 내로 감겨진다. 접촉 롤러들(도시되지 않음)는 맨드릴(23) 상에 공급된 가장 안쪽 층(11)을 잡고, 유도 또는 초음파에 의해 생성된 용접된 이음매는 접혀서 압착되어 가장 안쪽 층(11)의 판지 복합 재료의 외부로 접합된다. 이어서 마무리된 가장 안쪽 층(11)은 맨드릴(23)로 운반된다.
다음으로, 중앙 층(14)은 가장 안쪽 층(11) 바로 뒤에 있는 동일한 기계 상에 국소적으로 가장 안쪽 래핑(wrappiing) 또는 층(11)에 적용된다. 상기 경사면(44)은, 바람직하게는 이러한 중앙 층(14)의 스텝(21) 또는 세로 가장자리들로 절단되고, 맨드릴(23)의 권취에 의해 중첩되며 이전에 적용된 접착제에 의해 접착된다. 그리고 마지막으로, 외부 층은 또한 동시에 적용되고 이전에 감긴 층(14)에 국부적으로 약간 다시 설정된다.
도 5에 도시되고 3개의 접합된 층들로 이루어진 판지 복합재로 이루어진 파이프(27)는, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이 기요틴(guillotine)을 앞뒤로 클럭된 절단 장치(26)로 전달한 후, 원하는 위치들에서 파이프(27)를 파이프 섹션(28)들로 절단한다. 이러한 절단은 바람직하게는 이동 가능한 기요틴뿐만 아니라 알려진 다중 회전 블레이드 기계로 수행될 수 있다. 이 경우, 여러 개의 로터리 블레이드가 있는 캐리지는 연속 튜브(27)를 가지고 생산 속도로 이동하고 따라서 하나의 동작에서 여러 개의 파이프 섹션(28)들을 절단할 수 있다. 절단 후, 캔 섹션(28)들은 바람직하게는 아교 수분을 제거하기 위해 열 터널을 통과한다. 열은 다양한 방법으로 생성될 수 있다. 선호도(preference)가 뜨거운 공기에 주어진다.
파이프 섹션(28)들을 원하는 길이로 절단한 후, 원하는 캔 부피에 따라, 파이프 섹션(28)들의 개방된 말단들의 절단 가장자리가 기계에 의해 돌기물들로 형성된다. 이를 위해 회전 확산 공구들이 양쪽으로부터 열린 단부들 내로 삽입된다. 도 6은 이러한 확산에 대한 확률을 보여준다. 캔 몸체(2)는 둥글게 된 내부 가장자리(51)들을 가지는 중공 실린더(48) 내에 삽입된다. 축(50)을 중심으로 회전하는 강철 롤러(49)를 사용하면 이러한 만곡된 내부 가장자리(51)가 후퇴되고, 이 경우 그 축(50)은 원뿔 벽(cone wall)을 규정하도록 이동된다. 상기 강철 롤러(49)는 캔 몸체(2)의 상부 가장자리 부분을 만곡된 가장자리(51) 상에서 하나 이상 통과시키고 층들을 약간 펴게 한다. 그 결과는 하기 도 7에 도시된 바와 같이 돌출물(projection)이다. 절단된 가장자리들은 바람직하게는 이러한 카딩(carding) 후 밀봉되거나 확산이 예를 들어 액체 폴리에틸렌 PE와 같은 분산 접착제 또는 분산 접착제나 다른 적합한 패스트-세팅(fast-setting) 및 식품 등급 접착제로 페인팅함으로써 수행되어 수분이 크라프트지 층의 내부에 침투할 수 없는데, 이는 후속 충전이 필연적으로 습한 분위기에서 일어나기 때문이다. 그런 다음 절단 가장자리들을 다시 한 번 열로 처리하여 설정 시간을 최소화한다. 이 점에서 이를 위해, 적외선이 바람직하다. 그 후, 이들 튜브 섹션(28)들은 수송 디바이스에서 연속으로 직립된(upright) 위치에 배치된 다음 도 10에 도시된 바와 같이 캐루셀(carousel)(30)을 통과하며, 이에 따라 기계(32)는 각각의 파이프 섹션(28)의 열린 상측에서 공급 매거진(31)으로부터 예컨대 바닥 요소(4)와 같은 격리된 폐쇄 요소를 개시하고 타이트하게 밀봉하는 방식으로 열린 파이프 섹션(28)의 가장자리 영역 주위에서 방사상 방향으로 폐쇄 요소의 방사상으로 밖으로 나가는 바닥 가장자리의 외측 가장자리 영역을 형성한다.
도 7은 바닥 요소(4) 또는 커버 요소(5)의 형태로 폐쇄 요소를 단단히 압착하는 프로세스를 예시한다. 바닥 요소 및 커버 요소는 기존의 알루미늄 캔들을 밀봉하는 데 사용되고 그런 다음 동일한 기계로 조립될 수 있는 표준 바닥들 또는 표준 커버들일 수 있다. 바닥 요소(4) 또는 커버 요소(5)는 알루미늄으로 만들어지며 방사상으로 돌출하는 가장자리 영역(41) 즉, 캔 몸체(2)의 직경을 넘어 돌출하는 영역을 갖는다. 가장자리 영역(41)을 가진 바닥 요소(4) 또는 커버 요소(5)는 기계에 의해 캔 몸체(22)의 가장자리 영역(42)과 중첩된다. 그 후, 압착은 기계(32)에 의해 수행되며, 이를 위해 캔틸레버된 2개의 층 섹션들(41, 42), 즉, 가장자리부(41)와 캔 몸체의 가장자리부(42)와 함께 압착하여, 즉 약 360°이상으로 압연하여 단단히 형성된 이음부를 생성한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 캔 몸체(2)의 절단된 가장자리는 수분 기밀성(moisture-tight) 재료로 이루어지는 씰(seal)(37)이다. 커버 요소(5) 또는 바닥 요소(4)는 일반적으로 캔 몸체(2)의 가장자리 영역(42)을 마주보는 돌출 가장자리 영역(41)의 영역에서 적용되는 탄성 밀봉 재료인 복합 재료(38)를 가진다.
바람직하게는, 상기 복합 재료(38)는 커버 요소(5) 또는 바닥 요소(4)의 컬(curl)(39)의 내부로부터 커버 요소(40)의 숄더(shoulder)(40)까지 연장되어, 상기 복합 재료(38)가 적어도 부분적으로 숄더(40)의 높이 위로 연장하고 적어도 부분적으로 컬(39)의 내부 반경을 넘는다. 바람직하게, 이러한 복합 재료(38)는 숄더(40)의 높이의 적어도 절반에 걸쳐 연장한다.
도 8은 대안적인 바닥 또는 커버(4)를 나타내며, 이는 여기서 정반대의 섹션에 도시되어 있다. 알 수 있듯이, 실리콘-기재의 밀봉 링(47)은 그것에 의해 형성된 하향 개방 채널들에서 삽입된다. 그런 다음 커버는 동일한 기계들로 기존의 알루미늄 캔에서처럼 설치된다. 실리콘 씰은 추가적인 적절한 밀성을 제공하며 중첩하는 영역들은 안쪽으로 함께 압연된다.
도 10은 캐루셀(30)을 가진 회전 운반 기계(32)를 나타내며, 이는 캔 몸체들 상에 바닥 요소들을 장착시키고, 전술한 바와 같이 캔 몸체들의 가장자리들로 바닥 요소들의 가장자리들을 압착한다. 다음으로 한쪽으로만 열린 파이프 섹션(28)들이 컨베이어 채널에서 거꾸로 되어, 도 11에 나타난 바와 같이 그들의 열린 면이 위를 향하고 있도록 한다. 그런 다음 각 파이프 섹션(28)을 규정된 채움 량으로 채우는 캐루셀 충전 스테이션(33)을 통과한다. 마지막으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 바닥에서 닫히는 채워진 튜브 섹션(28)들이 캐루셀(34)을 통과하고, 그러한 캐루셀(34) 위에서 공급 매거진(36)으로부터 기계(35)가 풀 링 클로저가 있는 단수 커버 요소(5)를 각각의 충전된 튜브 섹션의 열린 상측에 삽입하고, 차례로 방사상 방향으로 방사상으로 돌출하는 커버 요소(5)의 가장자리가 열린 파이프 섹션(28)의 가장자리 영역 주위의 밀봉 방식으로 압착된다.
채워지고 밀봉된 용기(1)는 도 9에 도시된 바와 같이 나중에 나타나며, 이 경우 그것은 그것의 세로 축을 따라 단면에 도시된다. 상기 캔 몸체(2)와 플랜지들(43) 위 및 아래에서는 커버(5)와 바닥(4)이 밀봉된 방식으로 고정되는 것을 볼 수 있다.
도 13에서, 특히 바람직한 캔 쉘(101)은 원통형 용기를 통해 세로 섹션에 도시된다. 캔 쉘(101)은, 내부에서 외부로, 장벽 층(102), 내부 크라프트지 층(103), 중앙 크라프트지 층(104), 외지(outer paper) 또는 크라프트지 층(105) 및 외부 장벽 층(106)을 가진다.
상기 장벽 층(102)은, 원주의 한 점에서, 캔 쉘(101)의 종방향으로 이어지는 접힌 이음부를 가지는데, 이 경우 상기 접힌 이음매에서는 장벽 층(102)의 3개의 층들이 다른 것들 위에 놓여지게 된다.
접힌 이음부의 영역에서, 캔 쉘(101)은 최대 두께 Dmax를 가지며, 이는 캔 쉘(101)의 나머지 두께 D보다 크며, 즉 장벽 층(102)의 두께의 2배이다. 따라서 두께 차이 ΔD는 장벽 층(102)의 두께의 2배이다.
두께의 차이는 거의 기존의 패키징에 역할을 미치지 않지만, 내압 캔들의 경우 커버의 영역에 단단히 남아있을 수 있는지 여부, 또는 시간이 지남에 따라 두께 차이의 영역, 즉 커버와 장벽 층(102) 사이의 접힌 이음부의 영역에서 크라프트지 층을 관통할 수 있는지 여부가 매우 중요하다. 종래 기술에 따라 장벽 층(102)을 가능한 한 얇게 만들거나, 중간층으로 그것의 접힌 이음매를 숨기려고 시도되었다. 접힌 이음매를 숨기는 것은 절차적으로 복잡하며 접힌 이음새가 놓이는 중간 층의 2개의 가장자리들 사이에 큰 간극이 있기 때문에 약한 점으로 이어질 수 있다. 종래 기술에 따르면, 장벽 층(102)은 또한 가능한 한 얇게 필름, 보통 플라스틱 알루미늄 또는 복합 필름으로 설계될 수 있으며, 처리가 덜 간단하거나 더 느리고 강도가 낮다는 단점들이 있거나 휘는(creeping) 변형을 겪을 수 있다.
종래 기술에도 불구하고, 본 발명은 크라프트지 층(107)과 장벽 필름(107)의 복합체로서 또는 다수의 필름 층들의 크라프트지 층(107) 및 장벽 라미네이트(108)의 복합체로서 설계될 수 있도록 장벽 층(102)을 위해 제공한다. 이는 불가피하게 접힌 이음부의 영역에서의 두께 차이의 본질적으로 불리한 증가를 유도하지만, 장벽 층(102)이 더 잘 감길 수 있고 접힌 이음부가 보다 안정될 수 있는 장점이 있다.
바람직하게는, 캔 쉘(101)의 원주 방향으로 접힌 이음부의 중첩 길이는 1㎜와 6㎜ 사이, 특히 바람직하게는 2㎜와 4mm 사이, 특히 3 mm이다.
도 14 및 도 15에서, 특히 바람직한 캔 쉘(101)은 상세하게 도시되며, 여기서 장벽 층(102)은 크라프트지 층(107) 및 장벽 라미네이트(108)의 본 발명에 따른 복합체로서 도시된다. 본 발명에 따른 장벽 층(102)은 예를 들면 종이 재료 및 플라스틱의 비유형(non-type) 접합이 일반적으로 더 구체적인 접착제 및/또는 더 많은 시간을 필요로 하고 종이 상에 종이를 또는 플라스틱 상에 플라스틱을 접착시키는 것보다 더 약한 접합을 유도하기 때문에 접힌 이음부의 제조 과정에서 어떠한 이물질도 함께 접합되지 않는다는 점에서 특히 유리하다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 캔 쉘(101)의 가장 안쪽 층은 크라프트지 층(107)에 라미네이트된 장벽 라미네이트(108)에 의해 형성된다. 장벽 라미네이트(108)와 크라프트지 층(107)의 접합은 이미 원통형 캔 쉘(101)을 감기 전에 일어난다(101). 상기 장벽 층(102)의 재료는 바람직하게는 크라프트지 층(107)과 장벽 라미네이트(108)의 복합체 형태로 제조되고, 이어서 롤내로 감긴 후 원통형 캔 쉘(101)의 감는 공정을 위한 롤로서 제공된다.
접힌 이음부의 영역에서, 장벽 층(102)은 그 자체와 3중 중첩을 가진다. 접힌 이음부의 영역에서, 장벽 라미네이트(108)는, 내부에서 외부로 보이고, 이어서 크라프트지 층(107)이 감기 전에 이미 서로 단단히 결합된다. 상기 크라프트지 층(107)은 추가 크라프트지 층(107)에 의해 인접되며, 여기서 이들은 바람직하게는 특히 접착(gluing)에 의해 감기 바로 전 또는 감는 동안에 서로 부착된다. 추가의 크라프트지 층(107) 다음에는 장벽 라미네이트(108)가 오고, 이들은 이미 감기 전에 서로 단단히 연결된다. 상기 장벽 라미네이트(108) 다음에는 장벽 라미네이트(108)의 또 다른 층이 이어지고, 이 경우 장벽 라미네이트(108)의 2개의 층이 바람직하게는 용접에 의해 감는 공정 동안 서로 연결된다. 장벽 라미네이트(108)의 추가 층 다음에는 다시 크라프트지 층(107)이 오고, 이는 접힌 이음부의 가장 바깥쪽 층을 형성한다. 장벽 층(102)의 외층은 크라프트지 층(107)에 의해 전체 둘레에 걸쳐 형성된다. 외측이 크라프트지 재료에 의해 형성되도록 크라프트지 층(107)은 외측에서 처리, 즉 페인트되거나 적층되지 않는다.
내부 크라프트지 층(103)은 감는 공정 동안 장벽 층(102)의 바깥쪽 주위에 배치되며, 여기서 그것은 처리되지 않는데, 즉 코팅되지 않거나 내부 및 외부에 적층되지 않는다. 내부 크라프트지 층(103)의 내부 면은 장벽 층(102)의 바깥쪽을 가진 그것의 전체 표면에 걸쳐 접착되어 있어, 여기서 크라프트지 재료는 크라프트지 재료로 직접 접착되어 접착제가 양 층의 섬유 매트릭스에 침투할 수 있게 되고, 그로 인해 접착제 결합의 특히 높은 최종 강도가 달성된다.
덜 바람직하게는, 핫멜트(hotmelt) 접착제들 또는 2개의 성분으로 된 접착제와 같은 다른 접착제도 사용될 수 있으며, 이때 핫멜트들의 더 낮은 최종 강도와 2개의 성분 접착제들의 처리의 어려움이 아교 또는 물 기반 접착제들에 비해 상당한 단점들로서 인용될 수 있다. 본 명세서의 아교들은 접착제의 수성 용액들인 것으로 이해된다. 특히, 공지된 종이 아교들이 사용될 수 있다.
덜 바람직하게는, 2개 이상의 상이한 접착제의 조합이 사용될 수 있으며, 이는 2개 층을 결합하기 위해 함께 사용될 수 있거나, 또는 상이한 층을 결합하기 위해 각각 사용될 수 있다. 예를 들어, 핫멜트 및 수성 접착제는 2개 층을 함께 접합하기 위해 층상에 나란히 적용할 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 추가 크라프트지 층(104)은 감는 공정 동안 내측 크라프트지 층(103)의 바깥쪽 주위에 배치되며, 이에 따라 처리되지 않고, 즉 코팅되지 않거나 내측에 적층되지 않는다.
적어도 2개의 크라프트지 층(103, 104)의 사용은 캔 쉘에 대해 더 두꺼운 크라프트지 층을 사용하는 것보다 더 복잡하고 더 높은 재료 비용과 연관된다; 그러나 2개의 얇은 크라프트지 층을 감는 기계에서 더 빨리 가공할 수 있으며 캔 몸체의 안정성이 하나의 더 두꺼운 층을 사용하는 것에 비해 놀랍게도 증가될 수 있다는 것이 유리하다.
바람직하게는, 2개의 크라프트지 층들(103, 104) 및 추가적인 종이 또는 크라프트지 층(105)이 도 13 내지 도 15에 도시된 바와 같이 사용되고, 내부 크라프트지 층(103)과 각 중앙 크라프트지 층(104)은 양측 및 외부 종이 상에서 코팅되지 않거나 크라프트지 층(105)은 바람직하게는 적어도 내부에서 처리되지 않거나 코팅되지 않는다.
특히 바람직한 캔 쉘은 130mm 내지 150mm 범위를 갖는 높이, 50mm 내지 60mm 범위를 갖는 외경 및 48.6mm 내지 58.6mm 범위를 갖는 내경을 가지게 제조된다.
특히 바람직한 밀봉된 캔은 치수들, 즉 134mm인 외부 높이, 133mm인 내부 높이, 52.4mm인 외경, 51.2mm인 내경, 약 270㎖ 내지 275㎖인 내부 부피, 250㎖인 채움 부피를 가진다.
기재된 바와 같이, 캔은 필름 재료 및 크라프트지로부터 형성되는, 가장 안쪽 층으로서의 장벽 층(102)을 가진다. 상기 필름 재료는 바람직하게는 알루미늄 호일 및 적어도 하나의 플라스틱 필름을 포함하는 복합 필름이며, 이는 함께 장벽 라미네이트(108)를 형성한다. 상기 장벽 라미네이트(108)는 바람직하게는 알루미늄 호일을 가지며, 특히 바람직하게는 6㎛ 내지 9㎛의 층 두께를 가지며, 이는 2개의 플라스틱 층 사이에 존재하여 장벽 층(102)이 안쪽으로부터 바깥쪽으로 플라스틱 층, 알루미늄 층, 플라스틱 층, 크라프트지의 구조를 갖는다,
상기 장벽 라미네이트(108)는 바람직하게는 플라스틱 필름의 구조를 가지는데, 내부로부터 외부로 바람직하게는 PE, 알루미늄 호일, 바람직하게는 설린(Surlyn)의 형태를 가지는 접착 촉진제, 바람직하게는 PE인 플라스틱 필름의 구조를 가진다. 장벽 라미네이트(108)의 개별 층들은 특히 바람직하게는 다음과 같은 두께를 갖는다: 플라스틱 필름 10㎛ 내지 25㎛, 접합제 2㎛ 내지 5㎛, 알루미늄 호일 6.5㎛ 내지 7.5㎛, 플라스틱 필름 10㎛ 내지 25㎛.
상기 장벽 라미네이트(108)는 바람직하게는 30㎛ 내지 55㎛의 두께를 가진다. 상기 장벽 라미네이트(108)는 35㎛ 내지 50㎛, 특히 40㎛ 내지 45㎛의 특히 바람직한 두께를 가진다. 바람직하게는, 장벽 라미네이트(108)는 45g/m²내지 75g/m², 특히 50g/m²내지 65 g/m²의 그램을 갖는다.
상기 장벽 층(102)의 크라프트지 층(107)은 바람직하게는 60㎛ 내지 90㎛의 두께를 가진다. 상기 장벽 층(102)의 크라프트지 층(107)은 특히 바람직하게는 70㎛ 내지 85㎛의 두께를 가한다. 장벽 층(102)의 크라프트지 층(107)은 바람직하게는 40g/m²내지 80g/m², 특히 50g/m²내지 70g/m², 특히 60g/m²의 그램을 갖는다.
상기 장벽 층(102)은 90㎛ 내지 145㎛의 바람직한 층 두께를 가한다. 상기 장벽 층(102)은 110㎛ 내지 135㎛의 특히 바람직한 층 두께를 가진다.
크라프트지 층(107)의 크라프트지의 인장 강도 MD는 바람직하게는 적어도 4kN/m, 특히 적어도 5.0kN/m이다. 크라프트지 층(107)의 크라프트지의 인장 강도 CD는 바람직하게는 적어도 2kN/m, 바람직하게는 적어도 2.5kN/m이다.
상기 장벽 층(102)의 제2 실시예에서, 이것은, 내부로부터 외부로, 층들을 갖는 장벽 라미네이트(108)의 구조를 가지는데, 즉 열-밀봉 페인트의 형태로 플라스틱 층, 바람직하게는 PET; 알루미늄 호일 형태의 알루미늄 층; 접착제의 형태로 된 플라스틱 층 및 크라프트지로 만들어진 크라프트지 층(107)의 구조를 가진다. 크라프트지 층(107)의 크라프트지는 바람직하게는 40g/m²의 그램을 갖는다. 열 밀봉 래커(lacquer)는 바람직하게는 1.6g/m²의 그램, 알루미늄 호일, 7.7㎛인 층 두께, 20.8g/m²의 그램, 및 접착제의 플라스틱 층, 2g/m²의 그램을 갖는다. 전반적으로, 이 장벽 층(102)은 약 60㎛인 층 두께와 약 65g/m²인 그램을 갖는다.
장벽 층(102)은 장벽 라미네이트(108)의 내부 플라스틱 필름이 맨드릴(107)을 향하고 크라프트지 층(107)이 맨드릴로부터 떨어지게 향한 채로 관 모양 몸체를 형성하도록 접힌 이음부를 형성하기 위해 종방향으로 맨드릴 주위에 감긴다.
다음 층, 즉, 내부 크라프트지 층(103)은, 특히 바람직하게는 125g/m²인 그램, 12 kN/m보다 큰 인장 강도 MD 및 0.160㎛인 두께를 갖는다. 크라프트지는 양쪽에서 처리되지 않는다. 바람직하게는, 내부 크라프트지 층(103)은 95g/m²내지 135 g/m²인 그램 및/또는 10kN/m보다 큰 인장 강도 및/또는 0.140mm 내지 0.175mm의 두께를 갖는다.
크라프트지 층은 장벽 층(102)의 크라프트지 층(107)에 직접 및 완전하게 접합되며, 특히 접착함으로써 장벽 층(102)의 관 모양 몸체 주위에 감겨지게 된다.
접착에 대해서는, 아교, 바람직하게는 폴리비닐 아세테이트가, 바람직하게는 10g/m²내지 25 g/m², 특히 15g/m²내지 20 g/m²의 양으로 장벽 층(102)의 외부 또는 내부 크라프트지 층(103)의 내부에 바람직하게 적용된다.
다음 층은 예를 들면 125g/m²인 그램, 12kN/m보다 큰 인장 강도 및 0.160mm인 두께를 가진 중앙 크라프트지 층(104)이다. 크라프트지는 양쪽에서 처리되지 않는다. 바람직하게는, 중앙 크라프트지 층(104)은 95g/m²내지 125g/m²인 그램 및/또는 10kN/m보다 큰 인장 강도 MD 및/또는 0.140mm 내지 0.175mm의 두께를 갖는다.
이러한 중앙 크라프트지 층(104)은 직접적으로, 그리고 그 전체적으로, 기본 내부 크라프트지 층(103)에 접합되고, 특히 그것을 장벽 층(102)의 관 모양 몸체와 내부 크라프트지 층(103) 주위에서 감쌈으로써 접착된다.
접착에 대해서는, 아교, 바람직하게는 폴리비닐 아세테이트가, 바람직하게는 10g/m²내지 25g/m²의 양으로, 특히 15g/m²내지 20g/m²의 양으로 내부 크라프트지 층(103)의 외부 또는 중앙 크라프트지 층(104)의 내부에 적용된다.
도 16에 도시된 이들 3개의 층들에 의해 형성된 캔 쉘(101)은 바람직하게는 378㎛ 내지 495㎛, 특히 430㎛ 내지 460㎛의 두께 D를 가진다. 두께 차이 ΔD는 바람직하게는 196㎛ 와 290㎛ 사이, 바람직하게는 220㎛와 270㎛ 사이이다. 접힌 이음부의 영역에서, 캔 몸체는 바람직하게는 650㎛와 730㎛ 사이의 두께 Dmax를 가지며, 여기서 Dmax는 인접한 캔 쉘(101)의 두께 D의 약 150%이다.
바람직하게는, 캔 몸체는 외부 종이 또는 크라프트지 층(105)으로부터 형성되는 제4 층을 가진다. 외부 종이 또는 크라프트지 층(105)은 바람직하게는 80g/m²내지 130g/m², 특히 100g/m²내지 120 g/m²인 그램을 갖는다. 외지 또는 크라프트지 층(105)은 바람직하게는 70㎛ 내지 120㎛, 특히 90㎛ 내지 110㎛의 두께를 가진다.
외부 종이 또는 크라프트지 층(105)은 중앙 크라프트지 층(104) 위에서 권취 설치에 적용되고, 바람직하게는 10g/m²내지 25g/m², 특히 15g/m²내지 20 g/m²의 양을 갖는 아교, 바람직하게는 폴리비닐 아세테이트로, 전체 표면에 바람직하게 부착된다.
장벽 층(102), 내부 크라프트지 층(103), 중앙 크라프트지 층(104), 및 외지 또는 크라프트지 층(105)(장벽 층(106)이 없는)으로 이루어지는 캔 쉘(101)이 도 17에 예시된다. 캔 쉘의 두께 D는 약 550㎛이며, 여기서 접힌 이음부의 영역에서 최대 두께 Dmax는 800㎛이며, 이는 인접한 캔 쉘(101)의 두께 D의 약 145%에 해당한다. 두께 차이 ΔD는 약 250㎛이다. 장벽 층(102), 내부 크라프트지 층(103), 중앙 크라프트지 층(104)과 외지 또는 크라프트지 층(105)으로 이루어지는 캔 쉘(101)은, 바람직하게는 500㎛ 내지 650㎛, 보다 바람직하게는 550㎛ 내지 620㎛을 총 두께를 가진다. 장벽 층(102), 내부 크라프트지 층(103), 중앙 크라프트지 층(104)과 외지 또는 크라프트지 층(105)으로 이루어지는 캔 쉘(101)은 바람직하게는 300N/15mm보다 큰, 특히 350N/15mm보다 큰, 즉 20kN/m보다 큰, 특히 23kN/m보다 큰 인장 강도 CD를 가진다. 바람직하게, 장벽 층(102), 내부 크라프트지 층(103), 중앙 크라프트지 층(104)과 외지 또는 크라프트지 층(105)으로 이루어지는 캔 쉘(101)은 적어도 400g/m², 특히 적어도 450g/m²인 그램을 가진다.
바람직하게는, 이러한 외부 크라프트지 층(105)은 예를 들어 핀홀이 있거나 없는 단일 층 장벽 막과 같은 외부 장벽 층(106)을 가진 캔의 외부를 향하는 측면 상에, 바람직하게는 15g/m²인 그램 및/또는 15미크론의 두께로 또는 바니시(varnish)로 코팅된 폴리에틸렌(PE)이 있는 채로 제공된다.
대안적으로, 외부 층은 핀홀들, 바람직하게는 25g/m²인 PE가 있거나 없는, 장벽 막의 형태로 외부 장벽 층(106)으로만 구성될 수 있다. 이 때, 내부 크라프트지 층(103)과 제2 크라프트지 층(104)은 캔 쉘의 전체 재료 두께가 유지되도록 그것들의 재료 두께로 조정될 수 있다.
캔의 높이와 직경에 따라, 중앙 크라프트지 층(104)들의 수가 1개보다 클 수 있음을 구상하고 있으며, 예를 들어, 245mm의 높이와 175mm의 직경을 갖는 캔의 경우, 도 18에 예시된 바와 같이 2개의 중앙 층들의 개수가 바람직하다. 예를 들면 크라프트지 층들(103, 104, 105) 당 바람직한 두께는 0.160㎛이고 장벽 층(102)의 두께는 127㎛이며, 총 두께 D는 767㎛이다.
캔의 높이와 직경에 따라, 내부 크라프트지 층(103), 중앙 크라프트지 층(104) 및 외부 크라프트지 층(105)이 더 큰 강도를 가지는 것이 제공될 수 있는데, 예를 들어 245mm인 H와 175mm인 D를 가진 캔의 경우 각각 두께는 265㎛이다. 예를 들어, 장벽 층(102)의 두께가 127㎛인 경우, 총 두께 D는 922㎛가 된다.
층들의 개수를 증가시키는 것은 층의 두께를 증가시키는 것에 비해 유리한데, 이는 사용된 크라프트지의 전체 그램과 관련하여 더 얇은 층들로 캔 몸체의 더 높은 공정 속도 및 더 높은 안정성이 달성될 수 있기 때문이다.
인장 강도 지수 MD는, 크라프트지 층(107)과 크라프트지 층(103, 104, 105)에 사용되는 크라프트지의 인장 강도 MD 및 그램의 몫으로서, 바람직하게는 70Nm/g 내지 120Nm/g의 범위에 있다.
인장 강도 지수 CD는, 크라프트지 층(107)과 크라프트지 층(103, 104, 105)에 사용되는 크라프트지의 인장강도 CD 및 그램의 몫으로서, 바람직하게는 35Nm/g 내지 70Nm/g의 범위에 있다.
사용되는 크라프트지들의 인장 강도 지수 MD는 바람직하게는 80Nm/g보다 크다. 인장 강도 지수 MD는 특히 100Nm/g보다 큰 것이 바람직하다.
사용되는 크라프트지들의 인장 강도 지수 CD는 특히 40Nm/g보다 큰 것이 바람직하다. 인장 강도 지수 CD는 특히 50 Nm/g보다 큰 것이 바람직하다.
상기 크라프트지 층(107)에 더하여, 층들 구조는 바람직하게는 지정된 인장 강도 지수 MD 및 CD를 가진 적어도 2개의 추가 크라프트지 층들(103, 104)을 포함한다. 상기 크라프트지 층(107) 또는 추가크라프트지 층들(103, 104) 중 적어도 하나는 또한 지정된 인장 강도 지수 MD 및 CD를 가지는 다른 판지 재료로부터 형성될 수 있다. 크라프트지는 더 큰 인장 강도 지수들(MD) 및 특히 CD(교차 방향)에 의해 기존의 종이들과 구별된다.
바람직하게는, 크라프트지 층(107)과 크라프트지 층들(103, 104)의 크라프트지는 표백되지 않는다. 외부 종이 또는 크라프트지 층(105)의 종이 또는 크라프트지는 표백될 수 있으며, 이는 그것의 외부에 있는 설계로 인쇄하는 데 유리할 수 있다. 외부 종이 또는 크라프트지 층(105)은 감겨지기 전에 이미 제품 설계로 인쇄될 수 있으며, 이러한 인쇄는 종이 또는 크라프트지 층(105)과 외부 장벽 층(106) 사이에 유리하게 존재할 수 있다. 절단 장치(26)에서 절단은 인쇄에 대하여 등록된다.
도 19는 본 발명에 따른 캔 쉘(101)의 특히 바람직한 구성을 통한 단면을 나타낸다. 이러한 구성에서, 내부 크라프트지 층(103)과 중간 크라프트지 층(104)은 각각의 웹 재료와 반대되는 층들의 2개의 가장자리가 서로 겹치게 되도록 비스듬한 모양의 측면 가장자리들 갖지만, 그렇지 않은 경우, 겹치는 영역에서 층의 층 두께의 실질적인 증가가 없다. 도 20에 도시된 바와 같이, 비스듬한 모양에 대한 대안으로서, 스텝드(stepped) 가장자리 또는 인터로킹 가장자리들과 같은 가장자리들의 다른 모양들도 적합하다. 일반적으로 말하자면, 크라프트지 층들(103, 104, 105) 중 적어도 하나의 2개의 가장자리 중 적어도 하나는 2개의 가장자리의 중첩 영역의 두께의 감소를 유도하는 모양을 제공하는 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는, 크라프트지 층(103, 104, 105) 중 적어도 하나의 양 가장자리들에는 중첩된 가장자리들의 두께가 층 자체의 두께와 동일하도록 모양을 구비한다. 특히 바람직하게는, 가장 안쪽의 크라프트지 층(103)은 이러한 구조를 구비한다. 바람직하게는, 적어도 하나의 기존 중앙 크라프트지 층(104)은 이러한 구조를 구비하며, 특히 바람직하게는 모든 기존 중앙 크라프트지 층(104)들을 구비한다.
도 19에 도시된 바와 같이, 외부 크라프트지 층(105)들의 가장자리들은 바람직하게는 조인트에서 만나는데, 이때 간극은 PE, PET 또는 PP의 스트립(109)(스트림이라고 지칭되기도 함)을 적용하여 조인트 영역에서 밀봉되거나, 또는 캔 몸체 형성 후 스프레이 헤드에 의해 밀봉 재료가 적용된다. 외부 크라프트지 층(105)의 인접하는 가장자리들은 유리한데, 이는 그 결과 간극이 보다 규칙적이고 따라서 시각적으로 매력적이며 외부로부터의 기계적 영향들에 대해 덜 알정적이게 되는, 외부 크라프트지 층(105)의 가장자리 영역의 층 두께의 어떠한 감소도 없기 때문이다.
덜 바람직하게는, 내부 크라프트지 층(103)의 가장자리들 및/또는 중간 크라프트지 층(104)의 가장자리들이 조인트에서 만날 수 있으며, 이때 이것은 층 구조의 안정성에 악영향을 미칠 수 있다고 가정된다.
본 발명에 따른 캔 쉘(101)을 제조하기 위해, 장벽 층(102)은 먼저 감는 기계의 맨드릴의 종방향으로 웹 재료로서 공급되고, 맨드릴의 종방향으로 더 이동한다. 2개의 가장자리들은 맨드릴 주위에 형성되어 이들 가장자리들은 맨드릴의 반대편에서 만나고 맨드릴은 이제 웹 재료에 의해 둘러싸여진다.
접힌 이음부를 생성하기 위해, 장벽 층(102)의 웹 재료의 2개의 가장자리들은 서로 인접한 장벽 라미네이트(108)에 용접되는 것이 바람직하다. 이를 위해 2개의 가장자리들은 맨드릴로부터 구부러지고 서로 위에 배치되고 용접된다. 용접 후, 용접된 2개의 가장자리는 함께 용접된 가장자리들이 맨드릴을 둘러싸는 장벽 층(102)의 부분의 크라프트지 층(107) 상에 그것들의 크라프트지 층(107)들로 맞닿아 멈추어지도록 한쪽으로 뒤집히며, 상기 크라프트지 층(107)들 중 적어도 하나에는 이미 2개의 크라프트지 층(107)을 단단히 결합시키기 위해 아교가 제공될 수 있다. 하지만 바람직하게는, 장벽 층(102), 즉 크라프트지 층(107)에는 그것의 외부에 아교가 제공되지 않는다.
그러므로 특히 바람직하게는, 본 발명에 따른 감는 기계는 예를 들면 노즐(111)과 같은 어플리케이터를 사용하여 공지된 종래 기술의 개선으로서 제공되며, 이는 접착제(예컨대, 아교 또는 핫멜트)를 접힌 이음부의 영역에서 크라프트지 층(107)의 2개의 병치된 영역들 중 적어도 하나에 표적 방식으로 적용한다. 이는 도 26에 도시되어 있다. 바람직하게, 접착제는 의도적으로 자유 공간(110)으로 도입되며, 이는 크라프트지 층(107)의 가장자리 영역에서 상호 용접된 가장자리들은 180°로 접을 때 크라프트지의 강성으로 인해 발생하게 되거나 발생할 수 있다. 즉, 중첩물이 장벽 층(102)에 적용될 때 그러한 중첩물과 기저 원통형 장벽 층(102) 사이에 접착제가 퍼지도록 장벽 층(102)의 바깥쪽으로 돌출하는 중첩물의 접힘부 또는 적어도 그러한 접힘부 가까이에 접착제가 바람직하게 적용된다.
이는 이러한 여유 공간(110)에 공기 갇히는 것을 유리하게 방지하며, 이는 캔 쉘(101)의 안정성에 악영향을 미칠 수 있다. 도입된 재료 바람직하게는 아교(22)는, 캔에서 생기는 압력이 굴곡의 위치에서 크라프트지 층(107)의 섬유들이 찢어지는 것으로 이어지지 않도록, 180°의 굴곡의 영역에서 크라프트지 층(107)을 경화 상태로 지지한다. 또한, 캔의 내부 압력은 층 구조에 포획된 공기를 가압할 것이고, 이는 포획된 공기의 압력이 층 구조를 내부로부터 압박하거나 포획된 공기가 커버들로 닫힌 단부들로 탈출하고 시도하게 하며, 이로 인해 그곳에서 손상이 서서히 발생할 수 있다.
대안적으로, 접는 것은 또한 장벽 층(102)의 웹의 가장자리를 180°뒤로 접은 다음, 접힌 뒤-가장자리(back-edge)의 크라프트지 층(107)을 그 아래의 크라프트지 층(107)에 접합함으로써 이루어질 수 있다. 이 경우, 또한 예를 들면 노즐과 같은 애플리케이션 디바이스가 바람직하게 제공되는데, 이는 특히 뒤로 접는(back-fold) 영역에서 및 특히 자유 공간(110)으로의 크라프트지 층(107)들의 인접 영역들 중 적어도 하나에 접착제를 도입하고, 이는 크라프트지의 강성으로 인해 180°만큼 크라프트지 층(107)을 접는 동안에 발생한다. 뒤로 접고 접착하는 것은 바람직하게는 웹 재료의 공급 동안 감는 기계 바로 앞에서 일어난다. 따라서 맨드릴 주위에 배치된 재료 웹은 한쪽에는 정상인(normal) 또는 단일 층 가장자리를 가지며, 다른 한쪽에는 층 자체에 가장자리의 뒷면을 접는 것에 의해 이중 층이 있으며, 이때 이중 가장자리들은 맨드릴에서 멀리 향하는 측면에 장벽 라미네이트(108)를 포함한다. 감는 맨드릴에서, 바깥쪽으로 향하는 장벽 라미네이트(108)를 가진 이중 가장자리는 이제 맨드릴의 한쪽으로부터 나와 처음 적용되고, 그 후 맨드릴의 다른 쪽으로부터 장벽 라미네이트(108)가 맨드릴을 향하면서 단일 층 가장자리 영역이 맨드릴 주위에 배치되어, 그것의 장벽 라미네이트(108)가 구부러진 가장자리의 장벽 라미네이트(108)에 안치되고 그것에 용접된다. 이 제조 변형예의 결과는 마찬가지로 도 14, 도 15, 도 19 및 도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같이 접힌 이음부이다.
다음 단계에서, 내부 크라프트지 층(103)은 장벽 층(102) 주위에 배치되고, 또한 바람직하게는 감는 기계의 맨드릴의 종방향으로 웹 재료로서 공급되고 맨드릴의 종방향으로 더 이동된다. 내부 크라프트지 층(103)의 2개의 가장자리는 맨드릴에 위치한 장벽 층(102) 주위에 형성되어 맨드릴의 반대편에 있는 이들 가장자리와 맨드릴에 위치한 장벽 층(102)이 이제 내부 크라프트지 층(103)의 웹 재료에 의해 둘러싸인다. 설명된 바와 같이, 내부 크라프트지 층(103)의 가장자리들은 바람직하게는 서로 겹쳐서 그것들이 서로 접착된다. 내부 크라프트지 층(103)은 예를 들어 웹 재료의 공급 중에 접착제를 적용함으로써 내부에 아교를 구비하고, 이 경우 장벽 층(102)의 크라프트지 층(107)에 내부 크라프트지 층(103)을 맞추거나 누를 때 아교는 층들 사이의 전체 영역에 걸쳐 배포된다.
다음 단계들(0부터 바람직하게는 최대 3)에서 중앙 크라프트지 층(104)들은 내부 크라프트지 층(103) 주위에 연속적으로 배치되며, 이 경우 이들은 또한 바람직하게는 감는 기계의 맨드릴의 종방향으로 웹 재료로서 공급되고 맨드릴의 종방향으로 이동된다. 각 중앙 크라프트지 층(104)의 2개의 가장자리는 이미 맨드릴 상에 위치한 크라프트지 층(103) 주위에 형성되어 이들 가장자리들은 맨드릴의 다른 측에서 만나고 맨드릴 상에 위치한 크라프트지 층(103)은 이제 웹 재료에 의해 둘러싸인다. 설명된 바와 같이, 각 중앙 크라프트지 층(104)의 가장자리들은 바람직하게는 서로 겹쳐서 그것들이 함께 접착된다. 각각의 중앙 크라프트지 층(104)에는 예를 들어 웹 재료의 공급 중에 적용함으로써 내부에 아교를 구비하고, 이 경우 중앙 크라프트지 층(104)을 맨드릴 상에 이미 위치한 크라프트지 층(103)에 맞추거나 누를 때 아교는 층들 사이의 전체 영역에 걸쳐 배포된다.
다음 단계에서, 외지 또는 크라프트지 층(105)은 이미 맨드릴 주위에 감겨진 외부 크라프트지 층(103, 104) 주위에 형성되고, 또한 바람직하게는 감는 기계의 맨드릴의 종방향으로 웹 재료로 공급되고 맨드릴의 종방향으로 더 이동된다. 외부 크라프트지 층(105)의 2개의 가장자리는 이미 맨드릴에 위치한 크라프트지 층(103,104) 주위에 형성되어 이들 가장자리들은 맨드릴이 다른 측에서 만나고 맨드릴에 이미 위치한 크라프트지 층(103,104)이 이제 웹 재료에 의해 둘러싸인다. 설명된 바와 같이, 외측 크라프트지 층(105)의 가장자리들은 바람직하게는 그것들이 조인트에서 만나도록 서로 겹치지 않는다. 외부 크라프트지 층(105)은 예를 들어 웹 재료의 공급 동안에 적용함으로써 내부에 아교를 구비하고, 이 경우 외부 크라프트지 층(105)을 아래에 감긴 크라프트지 층(103, 104)에 맞추거나 누를 때 아교는 층들 사이의 전체 영역에 걸쳐 배포된다.
도 19에 도시된 바와 같이, 외부 크라프트지 층(105)은 그것이 액체 내성 또는 액체 발수성 외측을 가지도록 바람직하게는 이미 외부 장벽 층(106)을 가질 수 있는데, 즉 한 쪽에 코팅된 라미네이트 또는 웹 재료로서 공급될 수 있다. 예를 들어, 외부 크라프트지 층(105)은 방수 또는 방습(moisture-tight) 인쇄를 구비할 수 있다.
외부 크라프트지 층(105)이 공급 동안 액체 내성 또는 액체 발수성 외부 측을 아직 갖지 않은 경우, 감는 기계에서 또는 감는 기계 후에 구비할 수 있다. 예를 들어, 액체 내성 또는 액체 발수 필름 또는 라미네이트는 감는 기계 내의 외부 크라프트지 층(105) 주위에 적용될 수 있다. 예를 들어, 권취 후, 성형된 중공 실린더가 액체 내성 또는 액체 발수성 물질, 특히 페인트로 분무 또는 인쇄될 수 있다. 액체 내성 또는 액체 발수성 필름 또는 라미네이트가 감는 기계로 외부 크라프트지 층(105) 주위에 적용될 경우, 이러한 필름 또는 라미네이트는 외부 크라프트지 층(105)을 단단히 둘러싸기 위해 플라스틱 면 상의 용접된 플라스틱 면일 수 있다. 필름의 경우, 도 21에 도시된 바와 같이, 간단한 중첩만으로 충분하다. 예를 들어 필름과 얇은 인쇄 또는 라벨 종이로 만들어진 라미네이트의 경우, 접힌 이음부는 도 22에 도시된 바와 같이, 그 위에 또한 제공될 수 있다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 장벽 층(106)은 또한 적어도 그것의 외측에서 단단한 인쇄 또는 라벨층의 형태로 외부 크라프트지 층(105)에 걸쳐 적용될 수 있는데, 이는 그런 다음 인쇄 또는 라벨 층이 예를 들면 그것의 2개의 가장자리들의 인접한 영역에서 접착된-온 스트립(glued-on strip)(109)으로 밀봉된다.
외부 크라프트지 층(105)이 이미 공급 중에 액체 내성 또는 액체 발수성 외측을 가지고 있는 경우, 다음 단계에서 외부 층의 조인트 영역은 바람직하게는 감는 기계 상에서, 예를 들어 액체로서 또는 도 19에 예시된 바와 같이, 스트립(109), 특히 접착제 테이프의 형태로서 액체 내성 또는 또는 액체-발수 재료를 적용함으로써 밀봉된다.
따라서 외부 종이 또는 크라프트지 층(105) 또는 그 위에 배치된 추가 층의 외부 이음부는 접힌 이음부로서, 간단한 중첩물 또는 조인트(맞대기 조인트 이음부)로서 설계될 수 있다. 상기 맞대기 조인트 이음부는 핫멜트, 스트라이프 또는 테이프 또는 밀봉 액체에 의해 밀봉될 수 있으며, 여기서 이러한 수단은 가장 바깥층을 감은 후 및 개별 중공 실린더를 절단하기 전에 감는 기계에서 적용되는 것이 바람직하다. 스트라이프 또는 테이프는 자가 접착제일 수 있거나 초음파 용접에 의해 고정되는 플라스틱 스트립, 특히 PE 스트립으로 존재할 수 있다.
바람직하게는, 도 25에 도시된 바와 같이, 핫멜트(112)는 맨드릴 상에 위치한 종이 튜브에 노즐(113)을 가진 감는 기계에 적용되고 노즐(113)을 지나 이동한다. 바람직하게는, 상기 노즐은 감는 기계에 적용된 종이 튜브의 가장 바깥층의 종방향으로 달리는 맞대기 조인트 이음부(114)의 간극에 대해 수직으로 향한다. 상기 노즐(113)은 단면이 원통형 또는 직사각형일 수 있고 직선 또는 심지어 개구 표면을 가질 수 있다.
하지만 바람직하게는, 노즐 개구 표면은 종이 튜브의 원주 방향에서 볼 수 있듯이, 즉 튜브의 원통형 형상에 적응되는 오목한 모양을 가지고 있고, 상기 노즐의 개구 표면은 바람직하게는 그러한 튜브로부터 균일한 거리를 갖는다.
상기 핫멜트(112)는 가장 바깥층을 감은 후 감는 기계에 직접 적용하는 것이 바람직하며, 여기서 가장 바깥쪽 층은 이미 단단한 외부 장벽 층(106)이거나 그러한 층을 가진다. 핫멜트(112)는 가장 바깥쪽 층의 흡수성 절단 가장자리들을 밀봉하거나 맞대기 접합 이음부(114)를 따라 노출된 기본 크라프트지 층(103 또는 104)을 밀봉하기 위해 적용된다. 바람직하게는, 외부 층은 흡수성 물질, 특히 종이 또는 크라프트지로부터 형성되며, 이는 그것의 외부에 예를 들어 내습성 필름으로 적층되거나 내습성 물질로 코팅된 것과 같은 내습성 물질이 제공된다. 맞대기 조인트 이음부(114)의 간극은 0.5mm 이상 4mm 이하의 범위을 가지는 것이 바람직하다. 핫멜트(112)는 바람직하게는 맞대기 조인트 이음부(114)의 간극에 걸쳐 돌출하는 스트립 형태로 적용되며, 여기서 핫멜트(112)의 스트립의 폭은 바람직하게는 적어도 1mm, 특히 맞대기 조인트 이음부(114)의 간극의 폭보다 적어도 2mm 넓어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 맞대기 조인트 이음부(114)의 간극의 폭은 3mm이고 핫멜트 스트립의 폭은 6mm이다. 핫멜트(112)는 예를 들어 160℃ 내지 190℃에서 가열된 상태로 적용되며, 개별 실린더들이 감는 기계의 맨드릴(23)로부터 절단될 때까지 냉각하여 경화된다. 이는 바람직하게는 냉각 장치, 예를 들어 송풍기의 형태로 지지될 수 있다. 도 27은 가장 바깥쪽 층의 맞대기 조인트 이음부의 핫멜트 밀봉을 가진 본 발명에 따른 예시적인 캔 쉘(101)을 나타낸다. 상기 접힌 이음부 또는 장벽 층(102)의 아나콘다 밀봉에 의해 직접 접착된 크라프트지 층들(103, 104), 외부 장벽 층(106) 및 외부 층의 밀봉된 맞대기 조인트 이음부가 특히 바람직한 캔 몸체를 생기게 하는데, 이는 접착제로 맞대기 조인트 이음부를 밀봉하는 것이 그러한 캔의 매우 평평하거나 균질한 외부 원주를 생기게 하기 때문이다. 외부 장벽 층(106)에 형성된 필름은 접착제 또는 핫멜트(112)에 의해, 예를 들어 두께가 0.05mm 내지 0.1mm에 불과하다. 장벽 층(106)을 포함하는 외부 크라프트지 층(105) 대신, 상이한 종이 또는 판지 재료, 바람직하게는 재활용되는 종이 또는 섬유 재료를 함유하거나 그것들로부터 만들어진 것을 사용하는 것도 가능하다.
도 24는 본 발명에 따른 추가적인 외층 밀봉 변형예를 나타내며, 여기서 외부 크라프트지 층(105)은 외부 장벽 층(106)을 필름의 형태로 구비하고, 여기서 크라프트지 층(105)과 필름은 라미네이트로서 존재하고 이에 따라 재료 웹으로서 감는 디바이스에 함께 공급된다. 필름 층은 한쪽에서 돌출하는 필름 층의 가장자리가 도 24에서 볼 수 있는 것처럼, 필름 층의 다른 돌출하지 않는 가장자리에 놓이도록 크라프트지 층(105)보다 재료 웹의 교차 방향으로 더 길도록 설계된다. 이 경우, 필름 층의 돌출하는 가장자리는 크라프트지와 겹치지 않는 필름 층 상에 용융 또는 용접될 수 있거나, 접착제가 중첩 영역의 밑면에 적용될 수 있고, 특히 활성화 가능하며, 그 자체에 필름 층을 결합하기 위한 특히 열 활성 가능한 접착제가 적용될 수 있다.
층들이 감기고 관형 몸체로 결합된 후, 개별 중공 실린더들은 알려진 절단 기계들을 사용하여 맨드릴로부터 절단된다.
개별 중공 실린더들은 이후에 가장자리 영역의 2개의 단부들에서 구부러지게 된다.
이러한 구부러짐은 바람직하게는 5 mm의 길이 범위에서 수행되며, 여기서 외부 가장자리는 2.5mm만큼 바깥쪽으로 구부러져 있다. 외부 가장자리로부터, 구부러진 영역은 바람직하게는 3mm 내지 4 mm, 특히 3.3mm 내지 3.5 mm의 반지름을 가진 원형 경로를 따라 구부러지지 않은 쉘 영역으로 병합된다.
절단 또는 이미 구부러진 가장자리는 그것들의 흡수 능력이 수분에 의해 감소되도록 밀봉 액체가 제공되는 것이 바람직하다. 이는 구부러지는 공정 중에 이러한 밀봉 액체를 적용함으로써 바람직하게 행해진다. 대안적으로, 절단된 가장자리들의 밀봉은 테이프 또는 수축 튜브를 적용하여 수행될 수 있다.
구부러진 그리고 최종적으로 밀봉된 중공 실린더들은 이후에 캔 폐쇄 기계로 이송되어, 중공 실린더의 한쪽 단부, 바람직하게는 하부 단부가 예를 들면 제1 바닥 요소(4)와 같은 제1 폐쇄 요소로 폐쇄된다. 상기 바닥 요소(4)는 바람직하게는 종래의 알루미늄 캔의 알루미늄 바닥 소자이며, 이는 적어도 거의 현재 캔과 동일한 부피 또는 동일한 직경을 갖는다.
그 후, 매체, 특히 탄산 음료는, 바람직하게는 0.25리터의 양으로, 바닥 폐쇄된 중공 실린더에서 채워진다.
채워진 중공 실린더는 이후에 예를 들면 커버 요소(5)와 같은 제2 폐쇄 요소(25)로 맨 위에서 닫힌다. 상기 커버는 바람직하게는 종래의 알루미늄 캔의 알루미늄 커버이며, 이는 적어도 거의 현재 캔과 동일한 부피 또는 동일한 직경을 갖는다.
폐쇄 및 충전은 시간당 80,000개의 캔의 처리량으로 클럭된 플랜트(clocked plant)에서 수행되는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 감는 기계에서 시간 당 40,000개의 캔 몸체들이 만들어지는데, 이는 감는 맨드릴의 방향으로 완성된 파이프의 약 1.5m/s의 속도를 의미한다. 시간당 80,000개의 캔의 원하는 공정 출력은 기계를 미러링하여 달성할 수 있으며, 양 기계 유닛들로부터의 플랜지된(flanged) 캔 몸체들은 캔 바닥 밀봉기(sealor) 앞에서 함께 가져와진다.
바람직하게는, 더 느린 감는 시스템에서 유래하는 본 발명의 캔 쉘(2)들은 종래의 알루미늄 캔 쉘들과 함께 동일한 더 빠른 폐쇄 및 채움 플랜트에서 폐쇄될 수 있으며, 보다 바람직하게는 동일한 바닥 요소들과 동일한 커버들로, 재조정(retooling) 또는 시간 중단 없이 이루어진다. 이는 감는 시스템의 속도는 더 이상 공정에 중요하지 않으며 채움 플랜트는 전체 공정 성능과 독립적으로 작동할 수 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 복합 캔들 및 종래의 알루미늄 캔들은 단일 감는 플랜트의 더 낮은 생산 속도가 종래의 알루미늄 캔들의 생산에 의해 보상되도록 동일한 플랜트에서 일괄적으로 또는 교대로 채워질 수 있다. 예를 들어, 2개의 생산 라인들, 즉 친환경 복합 캔들과 검증된 알루미늄 캔들 동시에 플랜트에서 지속적으로 생산할 수 있도록 플랜트에서 시간당 40,000개의 캔과 시간당 40,000개의 알루미늄 캔을 생산할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 캔 쉘들의 필요성은 정확히 충족될 수 있고 표준 캔들에 대한 남은 용량이 사용되며, 이는 본 발명에 따른 복합 캔들의 판매가 처음에는 기존의 채움 플랜트의 완전한 활용으로 이어지지 않기 때문에 제품 도입에 특히 유리하다. 따라서 본 발명에 따른 캔들과 종래의 알루미늄 캔들에 따른 캔들에 대한 채움 플랜트의 본 발명에 따른 동시 또는 순차적 사용은, 알루미늄 캔들이 계속해서 생성될 수 있고 증가하는 비율까지 복합 캔들에 의해 점진적으로만 대체될 수 있기 때문에, 제품 전환을 위한 추가 억제 문턱값을 추가로 감소시킨다.
도 10 내지 도 12에는, 2개의 파이프 섹션(28)과 주로 종이 또는 판지 재료로 구성되는 복합 재료로 만든 캔 쉘(101)들 그리고 알루미늄 또는 주석판으로 만든 캔 쉘(117)들이 선택적으로 채우고 밀봉되는, 본 발명에 따른 채움 및 밀봉 플랜트가 도시된다. 본 발명에 따른 캔 채움 및 밀봉 플랜트는 복합 재료로 제조되는 캔 쉘(101)들이 제공되는 제1 공급 장치(115)를 포함하며, 종래의 캔 쉘(117)들이 제공되는 제2 공급 장치(116)를 가진다. 도시된 바와 같이, 공급기(feeder)(115, 116)는 컨베이어 등과 같은 선형 공급기들일 수 있다. 상기 공급 디바이스(115, (116)는 또한 수송 디바이스(119)로 캔 쉘(101, 117)들을 들어 올리는 로봇들 또는 다른 취급 디바이스들일 수도 있다. 복합 캔 쉘(101)들과 종래의 캔 쉘(117)들을 컨베이어(119)에 교대로 배치하는 로봇 또는 다른 취급 디바이스의 경우, 공급기(115, 116)는 또한 두 작업을 모두 수행하는 하나의 디바이스로서 구현될 수 있다.
선형 컨베이어들과 함께 공급하는 경우 이들은 바람직하게는 적어도 하나의 설정 요소(118)에 의해 제어되며, 이러한 설정 요소(118)는 어느 공급 디바이스(115, 116)로부터 캔 쉘들(101, 117)이 시스템의 수송 디바이스(119)에 도달할지, 또는 어느 순서 및/또는 비율로 캔 쉘들(101, 117)이 수송 디바이스(119)에 도착할지를 제어한다.
바람직하게는, 복합 재료로 만들어진 캔 쉘들(101)에 대한 공급 디바이스(115)는 이들 캔 쉘(101)의 제조 장치에 직접 연결되며, 이때 완충 구역은 상기 설정 요소(118)의 위로 유리하게 배치될 수 있다. 덜 바람직하게는, 캔 쉘들(101)은 제조 장치로부터 공급기(115)로 일괄적으로 전달되어 저장될 수 있다. 상기 캔 쉘들(101)은 특히 바람직하게는 도 13 내지 도 24 및 특히 도 27의 대안적 실시예들에 따른 본 발명에 따른 캔 쉘들(101)이다.
공급기(116)로부터, 알루미늄 또는 주석 판으로 제조된 미리 제작된 종래의 캔 쉘들(117)은 재고 창고로부터 공급되는데, 이는 채우는 시점에서 이들의 생산이 사실상 불가능하기 때문이다.
바람직하게 선택 가능한 비율로 공급 장치(115, 116)로부터 수송 디바이스(119)로 옮겨진 캔 쉘들(101, 117)은 바람직하게는 시스템의 모든 스테이션을 통해 이러한 수송 디바이스(119)에 의해 수송된다.
제1 스테이션은 제1 폐쇄 디바이스(30)이며, 이 경우 예를 들면 바닥 요소(4)와 같은 제1 폐쇄 요소들은 양 측에서 열린 캔 쉘들(101,117)에 부착된다. 폐쇄 요소들의 부착은 압착 장치(32)로 수행되며, 각각 압력-기밀(pressure-tight) 방식으로 캔 쉘(101, 117)을 가진 폐쇄 요소를 압착한다.
한쪽 단부가 폐쇄된 캔 쉘들(101, 117)은 수송 장치(119)에 의해 제2 스테이션으로 이송되고, 캔들의 폐쇄된 단부가 아래에 놓이도록 채움 디바이스는, 여기서 캔 쉘(101, 117)은 도중에 돌려진다. 돌리는 디바이스(turning device)는 도시되지 않는다.
채우는 디바이스는 바람직하게는 캐루셀(33)인데, 이러한 캐루셀에서는 한 쪽이 닫힌 복수의 캔들(101, 117)이 특히 바람직하게는 탄산 음료, 특히 콜라와 같은 강한 탄산음료 또는 기타 탄산 청량 음료로 중첩 방식으로 채워진다.
채움 디바이스로부터, 수송 디바이스(119)는 채워진 캔 쉘들(101, 117)을 추가 폐쇄 디바이스(34)인 제3 스테이션으로 수송한다.
제2 폐쇄 디바이스(34)를 사용하면, 제2 폐쇄 요소들, 예를 들어 커버(5)들은 한쪽에서 개방되는 채워진 캔 쉘들(101, 117)에 부착된다. 폐쇄 요소들의 부착은 압착 디바이스(35)로 수행되며, 각각 압력-기밀 방식으로 캔 쉘(101, 117)을 가진 폐쇄 요소를 압착한다.
제1 폐쇄 요소는 바닥 요소(4)일 수 있고 제2 폐쇄 요소는 커버(5)일 수 있으며, 그 반대도 성립한다.
제2 폐쇄 디바이스(34) 다음에는 바람직하게는 주로 판지 또는 종이 재료로 만들어진 캔 쉘(101)이 있는 캔들과 알루미늄 또는 주석판으로 만들어진 캔 쉘(117)이 있는 캔들이 분리된 수송 디바이스(128, 129) 상에서 나누어지는 스위치(127)가 온다. 대안적으로, 그러한 캔들은 또한 로봇 또는 다른 취급 디바이스에 의해 수송 디바이스(119)로부터 제거될 수 있다. 그 후, 상이한 캔들은 각각 추가 수송을 위해 저장, 분류 또는 패키징된다.
대안적으로, 패키징은 또한 예를 들면 수송 용기에 배치되는 2가지 유형의 캔들의 혼합물에서 함께 수행될 수 있다. 유리하게는, 의심 많은 소비자들에게 새로운 포장을 확신시키기 위해, 예를 들어 3개의 통상적인 알루미늄 캔 및 하나의 복합 쉘 캔과 같은 캔들에 대한 공지된 플라스틱 랩(wrap) 또는 판지 용기에 포장될 수 있다. 상이한 캔들의 선택 가능한 혼합 비율로 인해, 이것은 예를 들어 4개의 팩(pack)들에 대해서는 3:1 또는 6개의 팩에 대해서는 5:1 또는 팔레트들에 대해서는 23:1, 20:4 또는 18:6으로 단지 설명된 것처럼 이상적으로 일반적인 포장 사이즈들에 적응될 수 있다.
캔 쉘들(101, 117)이 연속적으로 플랜트에서 처리되는 혼합비는 또한 예를 들면 24개의 복합 캔 쉘(101)은 240개의 기존 알루미나 쉘들과 교대로, 또는 40,000개의 복합 캔 쉘(101)은 40,000개의 알루미나 쉘들과 교대로와 같이 상이한 캔 쉘들(101, 117)의 더 큰 블록들에서 수행될 수 있다.
복합 캔 쉘들(101)의 더 작은 블록 사이즈(한 가지 타입의 캔 쉘들의 연속적인 수)는 감는 장치(101)와 채움 플랜트 사이의 캔 쉘(101)의 큰 저장 없이 감는 디바이스의 속도에 따라 이들이 채워질 수 있기 때문에 바람직하다. 바람직하게는, 알루미나 쉘들에 대한 복합 캔쉘(101)들의 혼합비는 1:x이고, 여기서 x는 1보다 크거나 같고 여기서 복합 캔 쉘(101)들의 블록 사이즈는 바람직하게는 10 미만이고, 특히 바람직하게는 1이다. 그것은 복합 캔 쉘(101)들의 연속 공급 및 채움에서 특히 유리한데, 그로 인해 채움 디바이스에 연결된 감는 디바이스가 연속 작동할 수 있고, 이미 적용된 아교가 중공 실린더의 층들을 부착하기 전에 경화하거나 어플리케이터들 또는 노즐들을 막을 것이기 때문에 감는 디바이스의 더 긴 정지가 문제가 된다.
바람직하게는, 한 가지 유형의 폐쇄 요소만이 동일한 사이즈의 모든 유형의 캔 쉘들(101, 117)에 대해 폐쇄 디바이스들(30, 34)에서 사용된다.
덜 바람직하게는, 요구된 혼합 비에서 각각의 자체 폐쇄 요소들은 판지 또는 종이 복합 재료로 제조된 캔 쉘들(101)과 알루미늄 또는 주석판으로 제조된 캔 쉘(117)을 위해 제공된다. 이것의 장점은 이러한 재료에 대해 특별히 적응된, 판지 또는 종이 복합 재료의 캔 쉘들(101)에 대한 폐쇄 요소가 사용할 수 있다는 것이다.
도시된 바와 같이 하나의 공급기 유닛으로 폐쇄 요소를 제공하는 대신, 덜 바람직하게는 2개의 공급기 유닛이 존재할 수 있고, 하나의 공급기 유닛은 판지 또는 종이 복합 재료로 만들어진 캔 쉘(101)에 대한 폐쇄 요소를 제공하고 다른 폐쇄 요소는 알루미늄 또는 주석판으로 만든 캔 쉘들(117)에 대한 폐쇄 요소를 제공한다. 이는 크림핑(crimping) 디바이스(32, 35)에 동일하게 적용되며, 상이한 폐쇄 요소들 또는 캔 쉘들(101, 117)이 요구하거나 상이한 크림핑 디바이스들에 유리하게 할 수 있다. 상이한 크림핑 디바이스들(32, 35)는 바람직하게는 수송 디바이스 상에 연속적으로 위치될 수 있고, 각 크림핑 디바이스(32, 35)는 설계되는 것에 대해 캔 쉘들(101, 117)만을 폐쇄한다.
덜 바람직하게는, 상이한 캔 쉘들(101)의 병합 또는 분할은 또한 채움 디바이스(33)의 직전 또는 직후에만 일어날 수 있다. 이는 이미 바닥에 폐쇄되어 있는 판지 또는 종이 복합 재료로 만들어진 캔 쉘들(101)이 채움 디바이스(33) 및/또는 스위치 요소(127)가 그것 자체의 폐쇄 디바이스에서의 개별 폐쇄를 위해 이동 디바이스(119)로부터 채움 디바이스(33) 직후에 채워진 캔 쉘들을 배출할 수 있기 직전에 공급 디바이스(115)로부터 이송 디바이스(119)로 공급된다는 것을 의미한다.
실시예 1
도 27의 특히 바람직한 층 구조로, 134mm의 높이와 52.4mm의 외부 직경 및 250㎖의 탄산 음료의 채움 부피를 갖는 음료 캔들이 제조된다. 종이 또는 크라프트지 층(105)으로서, 찢어짐에 대한 저항이 적은 종이 층(105), 나무가 없는(wood-free) 종이, 구체적으로 루미플렉스(Lumiflex)TM 110 gsm 스토라 엔소(Stora Enso AG)가 사용되고, 이는 캔의 나중 외부에 PE 코팅을 구비한다. 음료 캔들은 표준 폐쇄 장비가 있는 알루미늄 캔들의 커버들로 표준 바닥들이 있는 상부와 바닥에서 밀봉된다.
사용된 층들과 그 결과로 생기는 층 구조가 아래 표 1에 명시된다.
그램(Grammage) 두께 인장 강도 MD
lso 1s24-2		 인장 강도 CD
lso 1s24-2
장벽 라미네이트 108 45 g/m² 45 ㎛ 결정되지 않음 결정되지 않음
크라프트지 층 107 60 g/m² 82 ㎛ 7.0 kN/m 3.5 kN/m
크라프트지 층 103 125 g/m² 160 ㎛ > 10 kN/m > 5 kN/m
크라프트지 층 104 125 g/m² 160 ㎛ > 10 kN/m > 5 kN/m
종이 층 105 110 g/m² 101 ㎛ 7.3 kN/m 0.7 kN/m
외부 장벽 층 106(PE) 15 g/m² 15 ㎛ 결정되지 않음 결정되지 않음
총 층 구조 약 500 g/m² 약 600 ㎛ 결정되지 않음 > 23 kN/m
인장 강도 MD(Machine Direction)는 캔 쉘(101)의 종방향에서의 크라프트지의 인장 강도를 나타내고, 인장 강도 CD(Cross Direction)는 캔 쉘(101)의 원주 방향에서의 크라프트지의 인장 강도를 나타낸다. 특히 교차 방향(CD)에서 사용된 종이 층(105)의 종래의 종이는 상당히 낮은 인장 강도를 가지고 있음을 알 수 있다.
캔 쉘(101)의 전체 층 구조의 그램은 아교의 층당 18g/m²의 아교 적용으로 인해 개별 층들의 합에 비해 증가된다. 아교 적용은 아교의 3개의 전체 표면 층들로 인해 총 54g/m²에 달한다.
장벽 라미네이트(108)로서, 25㎛ 두께의 PE 플라스틱 필름의 구조를 갖는 라미네이트, 7㎛ 두께의 알루미늄 호일, 3 ㎛ 두께의 Surlyn 본딩제 및 15㎛ 두께의 PE 플라스틱 필름이 사용된다.
캔 쉘(101)의 경우, 캔 쉘의 원주 방향으로 인장 강도 측정을 15mm 폭 스트립들로 절단하여 수행한다. 이 치수에서는 평균 인장 강도가 374.3N/15mm로 측정되며, 이는 25kN/m의 인장 강도에 해당한다.
이렇게 제조된 캔은 탄산 음료의 저장 및 수송에 적합하다.
따라서 본 발명에 따른 용기의 특히 바람직한 층 구조는 장벽 라미네이트(107)와 크라프트지 층(108)으로 만들어진 내부 장벽 층(102)을 가지며, 접힌 이음부는 캔의 종방향으로 연장하고, 그 위에 2개의 감긴 크라프트지 층들(103, 104)이 각각 종면 방향으로 실행되는 겹치는 이음부를 가진 종이 층(103, 104)에서 적어도 하나의 가장자리가 감소된 두께를 가지며, 크라프트지 층(103, 104) 위에는 종이의 감긴 층을 따르거나, 외부에 캔의 종방향으로 연장되는 외부 장벽 층(106)을 가지고 맞대기 조인트 이음부를 형성하는 간극을 가지며, 핫멜트로 밀봉되는, 판지 재료를 따르며, 이 경우 그것들의 크라프트지 표면들을 가진 크라프트지 층(103, 104)은 특히 서로 직접 접착되고 기본 층 및 중첩 층에 부착한다.
본 발명에 따른 캔들의 장점들은 재활용성과 양호한 생태 평가이다. 사용되는 재료들의 캔은 플라스틱 코팅 판지 포장과 유사하기 때문에, 알루미늄 부품, 종이 층 및 플라스틱 필름은 서로 분리되고 이와 유사한 알려진 용해 방법들로 재활용을 위해 분리 및 분류될 수 있다. 특히, 특히 종이 형태로 재생 가능한 일부분의 비율이 높으면 캔이 알루미늄 및/또는 플라스틱으로 만들어진 캔들에 비해 유리할 수 있다. 이에 대한 생태학적 평가는 기존의 알루미늄 캔들보다 낫다.
ifeu-Institut f
Figure 112020002126265-pct00001
r Energie- und Umweltforschung HeidelbergGmbH는 현재 캔에 대해 225kg/1000 l에 해당하는 CO2를 330㎖로 결정했으며, 330㎖의 알루미늄 캔에 해당하는 CO2는 350㎏/1000l로 결정되었다.
도 28은 정압을 가질 수 있거나 수송 또는 저장 중에 이러한 현상이 발생할 수 있는 액체 및/또는 기체 매체를 함유하는 캔 1에 사용하기 위한 장벽 층의 접힌 이음부를 통해 세로 부분에서 캔 쉘(101)의 현재 주장되지 않은 변형예를 나타내고, 상기 원통형 캔 쉘(101)은 주로 종이 또는 판지 재료로 구성되며 적어도 2개의 감긴 층들을 포함하며 바닥에서는 바닥 요소(4)로 상부에서는 커버 요소(5)로 닫히고, 캔(1)은 적어도 5 바(bar)의 내부 압력을 견디며, 캔 쉘(101)의 가장 안쪽 층은 캔 1의 종방향으로 연장되는 접힌 이음부를 갖는 똑바로 감긴 장벽 층으로 구성되며, 여기서 장벽 층은 내부 확산-기밀(tight) 필름 또는 내부 확산-기밀(tight) 장벽 요소(108), 중앙 종이 또는 바람직하게는 크라프트지 층(107) 및 외부 플라스틱 층(115)으로 만들어진 라미네이트이고, 내부 플라스틱 층(115)을 가진 종이 또는 판지 재료로 만들어진 적어도 하나의 추가 감긴 층은 캔 쉘(101)의 장벽 층 주위에 존재하며, 장벽 층(102)의 인접하는 플라스틱 층들(115)과 종이 또는 판지 재료로 만들어진 추가 감긴 층은 서로 직접 용접된다.
이러한 변형예에 대해 분할 출원을 할 경우, 이전 단락은 제1 항을 대체할 수 있고, 이에 따라 종속 청구항들은 접착제 또는 아교를 2개의 인접한 용접된 플라스틱 층들(115)을 갖는 층들을 접합하는 것으로 대체함으로써 적응될 수 있다.
내부 플라스틱 층(115)을 가진 종이 또는 판지 재료의 추가 감긴 층은 또한 외부 플라스틱 층(115)을 가질 수 있다.
또한, 바람직하게는 각각 내부 플라스틱 층(115) 및/또는 외부 플라스틱 층(115)을 가진, 종이 또는 판지 재료의 최대 2개의 추가 층이 존재할 수 있고, 이 경우 층들의 인접한 플라스틱 층(115)이 함께 용접된다.
그것들의 플라스틱 층(115)을 가진 종이 또는 판지 재료로 이루어진 추가의 감긴 층들은 차례로 종방향 이음부를 가질 수 있고, 바람직하게는 그 자체로 중첩 영역에서 감소된 두께를 갖는다. 가장 바깥쪽 층은 간극을 적절하게 밀봉한 채로 다시 맞대기 조인트 이음부를 가질 수 있다.
하나 이상의 또는 모든 층들의 종이 또는 판지 재료는 바람직하게는 비교 가능한 인장 지수들인 MD(기계 방향) 및 CD(교차 방향)을 갖는 크라프트지 또는 종이 또는 판지 재료일 수 있다.

Claims (27)

  1. 액체 및/또는 기체 매체를 담는 캔(can)에 있어서,
    상기 매체는 수송 또는 보관 중에 정압(positive pressure)을 가질 수 있거나 생성할 수 있고, 상기 캔의 상기 원통형 캔 쉘(cylindrical can shell)(101)은 종이 또는 판지 재료를 포함하고 적어도 3개의 감기는 층들을 포함하고 바닥 요소(bottom element)(4)가 있는 바닥과 커버 요소(5)가 있는 상부(top)에서 닫히고,
    상기 캔 쉘(101)의 가장 안쪽층은 상기 캔(1)의 길이 방향으로 연장하는 접히는 이음부(folded seam)를 가지는 직선형으로 감기는(straight-wound) 장벽 층(102)으로 이루어지고, 상기 장벽 층(102)은 내부 확산-기밀 필름(inner diffusion-tight film) 및 외부 크라프트지 층(outer kraft paper layer)(107)으로 만들어진 라미네이트(laminate), 또는 내부 확산-기밀 장벽 라미네이트(108) 및 외부 크라프트지 층(107)으로 만들어진 라미네이트이고, 종이 또는 판지 재료로 만들어지는 2개의 추가의 직선형으로 감기는 층(103,104)이 상기 캔 쉘(101)의 상기 장벽 층(102) 주위에 존재하고, 상기 장벽 층(102)의 인접하는 판지 또는 종이 표면들과 종이 또는 판지 재료로 만들어지는 다음으로 감기는 층(103)은 서로 직접 달라붙고, 상기 2개의 추가의 직선형으로 감기는 층(103,104) 각각은 길이방향으로 감기고 상기 캔 쉘(101)의 길이방향으로 그 자체와 중첩하는 영역을 포함하고, 상기 장벽 층(102)에 인접하는 다음으로 감기는 층(103)의 상기 중첩하는 영역은 상기 장벽 층(102)의 접히는 이음부에 대해 오프셋(offset)되고 상기 2개의 추가의 직선형으로 감기는 층(103,104)의 상기 중첩하는 영역은 상이한 주변 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는, 캔.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 장벽 층(102)의 구부러지는 영역에서의 상기 접히는 이음부 배면에 접착제가 도입되는, 캔.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 장벽 층(102)은 내부 확산-기밀 장벽 라미네이트(108)와 외부 크라프트지 층(107)의 미리 제조되는 라미네이트이고, 상기 장벽 층(102)의 상기 크라프트지 층(107)은 0.065㎜로부터 0.090㎜까지의 층 두께를 가지고, 상기 확산-기밀 장벽 필름 또는 상기 확산-기밀 장벽 라미네이트(108)는 0.033㎜로부터 0.055㎜까지의 층 두께를 가지는, 캔.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 장벽 층(102)에 인접하는 다음으로 감기는 층(103)은 크라프트지 층이고, 그것의 내부 크라프트지 표면은 그것에 얹혀 있는 상기 장벽 층(102)의 상기 크라프트지 표면에 달라붙고, 그것의 외부 크라프트지 표면은 종이 또는 판지 재료로 만들어지는 상기 추가의 직선형으로 감기는 층(104)의 판지, 종이 또는 크라프트지 표면에 달라붙는, 캔.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 추가의 직선형으로 감기는 층(104)은 크라프트지 층이고, 그것의 상기 내부 크라프트지 표면은 그것에 얹혀 있는 상기 다음으로 감기는 층(103)의 상기 크라프트지 표면에 달라붙고, 그것의 상기 외부 크라프트지 표면은 종이 또는 판지 재료로 만들어지는 추가의 감기는 층의 판지, 종이 또는 크라프트지 표면에 달라붙는, 캔.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 2개의 추가의 직선형으로 감기는 층(103,104) 중 하나 또는 둘 모두가 그 자체와의 중첩 영역에서 두께가 감소한 가장자리 영역(edge region)을 가지는, 캔.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 캔 쉘(101)의 가장 바깥쪽 층은 코팅 또는 필름 재료로서 존재하는 내습성 외부 장벽 층(moisture-resistant outer barrier layer)(106)인, 캔.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 캔 쉘(101)의 상기 외부 장벽 층(106)은 층 구조의 가장 바깥쪽 층을 감기 위해 사용되는 종이 또는 판지 재료 상에 코팅 또는 라미네이트되는 필름으로서 존재하고, 상기 종이 또는 판지 재료는 그것 자체와의 맞대기 조인트 이음부(butt joint seam)를 가지며 상기 맞대기 조인트 이음부의 틈(gap)은 상기 코팅 또는 라미네이트되는 필름 자체, 접착되거나 용접되는 스트립, 밀봉 액체, 또는 핫멜트(hotmelt)에 의해 밀봉되는, 캔.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 캔 쉘(101)의 상기 가장 바깥쪽 층은 코팅으로서 또는 필름 또는 수축 필름의 형태로 이미 잘라진 단일 캔 쉘(101)에 적용된 내습성 외부 장벽 층(106)인, 캔.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 추가의 직선형으로 감기는 층(103, 104)의 각각의 층 두께는 각각의 경우에 140㎛ 내지 175㎛의 범위로부터 선택되는, 캔.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 매체는 탄산음료인, 캔.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 바닥 요소(4)와 상기 커버 요소(5)는 알루미늄으로 만들어지는 캔 쉘들을 밀봉하도록 구성되거나 알루미늄으로 만들어지는 캔 쉘들을 밀봉하기 위한 시스템들에서 처리하도록 구성된 바닥 요소들과 커버 요소들인, 캔.
  13. 캔의 제조 방법에 있어서,
    제1 단계에서 캔 쉘들은, 적어도 제1 층, 제2 층 및 제3 층이 개별 층으로서 차례로 감는 맨드릴(winding mandrel) 위에서 적용되고 이들이 상기 맨드릴 상에서 길이방향으로 전진하면서 서로 연속적으로 연결되는 연속적인 감는 기계(winding machine)로 만들어지고, 감는 단계는
    가장 안쪽 층의 2개의 가장자리가 중첩되도록 상기 캔 쉘의 가장 안쪽 장벽 층(102)인 제1 층을 감는 맨드릴 위에 직선형으로 감고, 상기 캔의 길이방향으로 연장하는 상기 가장 안쪽 층의 이음부를 형성하는 단계로서, 상기 장벽 층(102)은 내부 확산-기밀 필름 및 외부 크라프트지 층(107)으로 만들어진 라미네이트, 또는 내부 확산-기밀 장벽 라미네이트(108) 및 외부 크라프트지 층(107)으로 만들어진 라미네이트인 단계,
    상기 캔 쉘의 상기 장벽 층(102) 주위로 종이 또는 판지 재료를 포함하는 상기 제2 층을 직선형으로 감는 단계로서, 상기 장벽 층(102)의 인접하는 판지 또는 종이 표면과 종이 또는 판지 재료로 만들어진 상기 제2 층(103)이 서로 달라붙는 단계,
    상기 제2 층(103) 주위로 종이 또는 판지 재료를 포함하는 적어도 제3 층(104)을 직선형으로 감는 단계, 및
    그 후 그 결과로서 생기는 튜브(27)가 양 측에서 열리는 개별 원통형 중공 몸체들로 잘려지는 단계를 포함하고,
    2개의 추가의 직선형으로 감기는 층(103,104) 각각은 길이방향으로 감기고 상기 캔 쉘(101)의 길이방향으로 그 자체와 중첩하는 영역을 포함하고, 상기 장벽 층(102)에 인접하는 다음으로 감기는 층(103)의 상기 중첩하는 영역은 상기 장벽 층(102)의 접히는 이음부에 대해 오프셋되고 상기 2개의 추가의 직선형으로 감기는 층(103,104)의 상기 중첩하는 영역은 상이한 주변 영역에 위치되고,
    제2 단계에서 상기 원통형 중공 몸체의 2개의 열린 단부들이 바깥쪽으로 구부러져서 상기 단부들은 나머지 원통형 중공 몸체보다 큰 직경을 갖는 원형 단면을 가지며,
    제3 단계에서 상기 원통형 중공 몸체의 하부 단부가 바닥 요소(4)가 있는 압착 디바이스(crimping device)(22)에 의해 닫히고,
    제4 단계에서 닫힌 중공 몸체가 채움 디바이스(filling device)(33)를 사용하여 매체로 채워지며,
    제5 단계에서 바닥에서 닫히는 상기 중공 몸체가 커버 요소(5)가 있는 상부(top)에서 압착 디바이스(24)에 의해 닫히는 것을 특징으로 하는, 캔의 제조 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 단계에서는 상기 감는 기계 상에 접착제가 상기 직선형으로 감기는 장벽 층(102)의 상기 접히는 이음부의 영역에서 노즐(111)로 적용되고, 상기 접히는 이음부의 2개의 크라프트지 층들(107)은 서로 맞닿아 멈추어지는, 캔의 제조 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 제1 단계 또는 제2 단계 후, 그리고 상기 제3 단계 전의 임의의 경우에서, 양측에서 열리는 상기 중공 몸체의 컷 가장자리(cut edge)들이 그것들의 컷 가장자리들에서 액체들 및/또는 기체들을 흡수하는 상기 종이 또는 판지 층들의 능력을 감소시키기 위해 밀봉되는, 캔의 제조 방법.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 감는 시스템과 상기 원통형 중공 몸체의 상기 2개의 열린 단부들을 처리하기 위한 기계가 채우는 장소에서 제공되는, 캔의 제조 방법.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 캔 쉘들은 상기 원통형 중공 몸체의 상기 2개의 열린 단부들을 처리하기 위한 기계로부터 채움 시스템(filling system)의 수송 디바이스로 직접 공급되는, 캔의 제조 방법.
  18. 제13 항에 있어서,
    채움 플랜트가 상기 방법에 의해 제조된 캔(1)들과 기존의 알루미늄 캔들을 채우기 위해 시간 상 오프셋되거나 번갈아가며 사용되는, 캔의 제조 방법.
  19. 제18 항에 있어서,
    채움 시스템이 상기 시스템을 통해 상기 캔 쉘들을 수송하기 위한 수송 디바이스를 포함하고, 복합 재료로 만들어지는 캔 쉘들과 알루미늄으로 만들어지는 캔 쉘들은 일정한 비율로 상이한 캔들을 번갈아가며 채우기 위해, 동시에 상기 수송 디바이스로부터 수송되는, 캔의 제조 방법.
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