KR20030013439A - 충전 방법, 충전 장치, 및 포장과 충전을 위한 용기 - Google Patents

충전 방법, 충전 장치, 및 포장과 충전을 위한 용기 Download PDF

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Abstract

장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스)를 용기의 내부에 공급하는 것, 상기 내부를 고에너지 광선으로 조사하는 것, 이것에 의해 장벽 층을 용기의 내부면에 형성하는 동시에 용기의 내부를 살균시키며, 그리고 액체 식품을 충전하기 전에 또는 액체 식품을 충전하는 동안 잔여 장벽 재료 선구 가스 및 부산물 가스를 용기로부터 배출하는 것을 포함하는 충전 방법; 상기 방법을 실시하는 장치.
상기 방법은 용기 내부에서 가장자리, 홈, 틈새 및 갭을 커버하는 연속 장벽 층의 형성, 및 액체 식품의 충전을 통해 용기로부터 잔여 장벽 재료 선구 가스 및 부산물 가스의 자동적이고 효과적인 배출을 허용한다. 또한, 상기 방법은 조사를 통해 용기의 내부를 고에너지 광선으로 살균하는 것 그리고, 그 후 즉시 무균 상테에서 액체 식품을 충전하는 것을 포함하기 때문에 과산화수소와 같은 화학 살균제를 사용할 필요성이 없다.

Description

충전 방법, 충전 장치, 및 포장과 충전을 위한 용기{METHOD FOR FILLING, APPARATUS FOR FILLING, AND CONTAINER FOR FILLING AND PACKAGING}
여러 해 동안, 유연성 포장 적층 재료 및 유리병 및 플라스틱병은 액체 식품 포장에 사용되고 있다. 우유, 쥬스, 정제된 청주(refined sake), 광천수 및 다른 음료에 사용되는 포장 용기, 예컨대 섬유질 기재(예컨대, 종이)/플라스틱으로 된 적층 포장 재료의 맞배지붕 모양의 종이 포장 용기(gable-top paper packaging container)는 세로 밀봉을 얻기 위해 주름 라인을 갖는 거미집 모양의 종이 포장 재료를 소정의 구성에서 절단하며, 충전 기계로 블랭크(blanks)의 바닥을 밀봉 한 후에 용기 내부를 자외선 조사 및 과산화수소의 화학 살균제로 살균하며, 과산화수소를 제거한 후에 용기 내부를 건조시키며, 상부 부분 개구부로부터 우유, 쥬스 또는 다른 음료의 내용물을 충전하고, 상부 부분을 밀봉함으로써 제조된다. 포장 용기 제품의 외관 디자인은 포장 재료의 표면에 인쇄된다. 장기 보존이 필요할 경우, 원하는 장벽 층이 적층되는 포장 재료가 사용된다. 또는 성형된 용기의 내벽에 장벽 층을 직접 증착하는 기술이 제안된다(WO9842891).
본 발명은 산화 규소의 장벽 층을 용기의 내벽에 코팅하는 것을 포함하는 충전 방법, 충전 장치, 및 포장과 충전을 위한 용기에 관한 것이다.
도 1은 박판 형상의 포장 적층 재료로 성형된 종이 용기에 충전되는 본 발명에 따른 충전 장치의 실시예에 대한 개략도이다.
도 2는 병 형상의 용기에 충전되는 본 발명에 따른 충전 장치의 다른 실시예에 대한 개략도이다. 이것은 장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스)를 용기 내부로 공급하는 실시예를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 실시예의 개략도이다. 이것은 액체 식품이 용기 내부로 채워지고, 이것에 의해 잔여 장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스) 및 부산물 가스를 용기 내부로부터 배출하는 실시예를 도시한다.
본 발명은 장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스(precursor gas))를 용기 내부에 공급하는 단계, 고에너지 광선으로 내부를 조사하는 단계, 이것에 의해 용기의 내부 표면에 장벽층을 형성하는 동시에 용기 내부를 살균하며, 및 액체 식품을 충전하기 전에 또는 액체 식품을 충전하는 동안 잔여 장벽 재료 선구 가스 및 부산물 가스를 용기 내부로부터 배출하는 단계를 포함하는 충전 방법이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 충전 방법은 가열 밀봉가능한 중합체 표면이 용기 상부 부분의 내부에 노출되도록 용기 상부 내부를 제외한 전체 용기 내부에 장벽 층의 코팅을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 충전 장치는 용기의 개구부로부터 삽입부를 갖는 용기 내부로 액체 식품을 충전하는 충전 노즐, 충전 전에 용기 내부를 조사하는 고에너지 광선 조사원, 및 장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스)를 용기 내부로 공급하는 공급 통로를 포함하며, 여기서 충전 노즐은 공급 통로와 함께 설치되거나 또는 통로에 공통으로 설치되며, 액체 식품을 용기 내부로 충전하기 전에 또는 액체 식품을 용기 내부로 충전하는 동안, 잔여 선구 가스 및/또는 부산물 가스가 용기 내부로부터 배출된다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 박판 형상의 종이 적층 재료로부터 성형된 포장과 충전을 위한 용기는, 충전 직전, 고에너지 광선의 조사에 의해 용기 내부에, 측벽 및 바닥의 불연속 표면을 포함하는 성형된 용기의 내부에 형성되는 장벽 층을 포함한다.
포장과 충전을 위한 용기의 바람직한 실시예에 있어서, 장벽 층은 SiOx 층을 포함하며, 여기서 x는 1.5 내지 2.5의 범위를 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 고에너지 조사원은 자외선 조사원이고, 자외선 조사의 파장 범위 내에서 고에너지 조사 광선을 방출하는 적어도 하나의 엑시머 자외선 램프를 포함한다.
접기 및 굽힘에 의해 성형된 용기에서, 용기 내부는 슬릿, 갭, 노출된 단부면, 작은 홈, 작은 균열을 갖는다. 장벽 층이 성형될지라도, 포장과 충전을 위한 종래의 용기는 이러한 불연속 부분을 보호할 수 없다. 본 발명에 있어서, 단부 면, 홈, 균열, 갭 및 등등은 장벽 층에 의해 커버되고, 연속 장벽 층이 성형될 수 있다.
본 발명에 의해, 연속 장벽 층은 내용물 제품과 접촉하고 있는 가장 내부의 층에 성형되기 때문에, 방향(aroma) 및 맛이 달아나지 않는다. 이것은 쥬스, 티와 같은 매우 민감한 내용물 제품을 충전하는데 효과적이다.
장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스)를 위한 가스 공급 통로는 공통으로 사용되거나 또는 액체 식품을 위한 충전 노즐에 공유되기 때문에, 장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스)의 공급 단계로부터 액체 식품의 충전 단계까지 더 신속한 이동을 사용하여, 본 발명은 공정의 속도 증가에 기여한다.
또한, 액체 식품을 충전하는 동안, 잔여 장벽 재료 선구 가스 및 부산물 가스는 자동적으로 용기 내부로부터 효과적으로 배출된다.
필요하다면, 액체 식품을 충전한 후에, 무균 가스로의 교체는 용기의 밀봉직전 살균된 질소 가스를 개구부로 불어넣음으로써 가능하다.
본 발명에 있어서, 액체 식품이 화학 살균제 예컨대 과산화수소를 사용하는 것없이 무균 조건에서 즉시 충전되기 때문에, 용기 내부는 고에너지 광선의 조사에 의해 살균된다. 또한, 에너지가 효과적으로 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 사용 유효 일부(use-by date) 및 품질 보증 기간은 용기 내부가 살균됨으로써 연장될 수 있다.
본 발명에 있어서, 포장 적층 재료의 구성 예는 인쇄 층/열가소성 방수 재료의 가장 외부 층/종이 층/폴리아미드의 혼합 층/접착 층/가열 밀봉가능한 중합체 층(폴리올레핀)이다.
폴리올레핀은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 메탈로센 촉매에 의한 선형 저밀도폴리에틸렌(mLLDPE) 등등을 포함한다. 폴리아미드의 혼합은 나일론 MXD-6 및 나일론 PA-6의 혼합을 포함한다.
먼저, 본 발명에 따른 충전 방법의 예에서, 거미집 모양의 포장 적층 재료가 준비되어, 상기 재료로부터 소정의 구성에서 절단되어 블랭크가 형성된다. 그 다음, 바닥이 밀봉되고, 바닥을 갖는 블랭크(개구부 용기)가 형성된다. 용기는 상부 부분에서 개구부 부분을 갖는다.
충전 공정은 하나의 단계 또는 다수의 단계로 행해진다.
개구부 용기의 상부에서, 고에너지는 내용물 제품을 충전하고 용기의 개구부를 밀봉하기 전에 엑시머 자외선 조사(UV), 전자 빔(EB), 플라스마 및 등등으로부터 조사된다.
조사에 의해, 장벽 층의 코팅은 용기 내부에 신속하게 형성된다.
장벽 층 형성 원료는 예컨대 사메틸 디실옥산(tetramethyl disiloxane)(TMDSO) 및 헥사메틸 디실옥산(HMDSO)과 같은 증기화된 유기 규소 화합물을 포함한다. 이 경우에, SiOx의 층은 내벽에 형성된다.
또한, 탄소를 포함하는 재료가 공급될 때, 다이아몬드와 같은 탄소 층이 에너지원의 노출(조사)에 의해 형성된다. 상기 공정은 대기 조건 하에서 행해질 수 있다.
용기의 상부 부분은 밀봉가능한 폴리올레핀을 나타내기 위해 고에너지 광선의 조사(노출)로부터 보호될 수 있다. 상기 보호에 의해, 더 충분한 밀봉이 가능해진다.
에너지원으로부터 고에너지 광선의 조사(노출)에 의해, 세균이 실질적으로 제거된다. 코팅 표면은 무균 조건이 된다.
본 발명에 따른 도 1의 예에서, 충전 장치는 내용물 제품(액체 식품)을 용기(1) 내부로 충전하는 충전 노즐(3), 충전하기 전에 용기 내부를 고에너지 광선으로 조사하는 고에너지 광선 조사원(도시되지 않음), 및 장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스)를 용기 내부로 공급하는 공급 통로(도시되지 않음)를 포함한다.
고에너지 광선 조사원은 관 모양의 충전 노즐 외부의 원주면에 부가된다. 공급 통로의 공급 포트 및 액체 내용물 제품의 충전 출구는 하부에 배치된다.
관 모양의 충전 노즐 및 고에너지 광선 조사원은 상부 부분 개구부로부터 용기에 삽입된다. 장벽 층 형성 원료의 단량체(선구) 가스는 용기 내부로 불어넣어진다. 고에너지 광선은 장벽 층을 형성하기 위해 조사된다.
선택적인 제거 출구로부터의 무균 공기는 에너지를 조사하는 동안 또는 에너지를 조사한 후에 산화 부산물을 제거한다. 상기 무균 공기는 표면을 냉각시킨다.
장벽 층을 형성한 후에, 액체 내용물 제품은 충전 밸브를 통과하여 충전된다. 따라서, 충전 밸브는 충전 후에 용기로부터 나가게 된다. 용기 상부 부분은 최종적으로 밀봉된다. 장벽 층 형성에 있어서, 용기 내부의 바닥으로부터 심지어 매우 적은 누출이 보호된다. 우수한 방향 장벽 특성이 포장에 제공된다.
장벽 층이 용기의 상부 부분에 형성되지 않을지라도, 이러한 실시예에 대해 폴리아미드 혼합 층과의 조합은 용기에서 아주 바람직한 산소 장벽 성능을 제공한다.
장벽 층 형성은 맛 성분의 흡수를 감소시킨다. 더욱이, 내용물 제품에 있어서 접촉면을 커버하는 장벽 층은 의미적으로 중요하다.
용기 상부 부분에서, 내용물 제품과 직접 접촉이 없게 된다. 노출된 면이 매우 작고, 비교되는 작은 상부면이 방향 흡수에 영향을 받지 않는다.
또한, 개구 장치가 충전 전에 용기에 끼워질 때, 개구 장치의 내부는 장벽 층으로 코팅되고, 개구 장치의 장벽 성능은 용기의 장벽 층과 함께 개선된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 용기는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 병 형태를 가질 수 있다. 이러한 실시예의 용기(1)는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌의 혼성 중합체, 폴리에틸렌의 혼성 중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 혼성 중합체 또는 이들의 혼합과 같은 재료를 포함할 수 있다.
용기는 최종 형태의 용기 및 예비적 성형품일 수 있다.
장벽 층 형성 원료(장벽 재료 선구 가스)는 도 2에 도시된 바와 같이 공급 통로(4)로부터 공급된다. 장벽 층 형성 원료는 혼합 가스이다. 이것은 산화제 가스 및 캐리어 가스 및 유기 규소 선구 가스를 혼합함으로써 준비된다. 유기 규소 선구 가스는 적어도 하나의 유기 규소, 유기실옥산 또는 이들의 혼합을 포함할 수 있다. 예컨대, 유기 규소 선구 가스는 헥사메틸-디실란(disilane), 테트라메틸-디실옥산 및 헥사메틸-디실옥산을 포함한다.
산화제 가스는 산화 질소 또는 산소 가스일 수 있다. 캐리어 가스는 아르곤, 질소 또는 헬륨을 포함한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 중합체 용기의 재료는 고에너지 광선이 용기의 외부로부터 용기 내부의 가스 혼합물까지 조사되기 때문에 자외선 조사의 고에너지 광선을 위해 투명해야 한다.
도 2에 도시된 실시예에서, 혼합 가스로 된 SiOx 장벽 층은 용기의 내벽에 코팅된다. 산소를 함유한 선구 물질을 포함하는 조사 가스의 화학 반응에 대한 일반적인 설명은 미국 특허 제 4,753,818 호에 설명되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 액체 식품은 공급 통로(3)에 공통으로 사용되거나 또는 공급 통로(3)를 따라 설치되는 충전 노즐(4)로 충전되는 동안, 용기 내부의 잔여 가스는 용기(1)의 개구부(1a)로부터 제거된다.
용기(1)는 다수의 자외선 조사원(5)에 의해 실질적으로 둘러싸여진다. 바람직한 구체적인 실시예에서, 자외선 조사원은 지정된 파장을 갖는 자외선 광선을 방출하는 원통 모양의 엑시머 램프이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 엑시머 자외선 조사 기술은 용기의 내부에 SiOx 장벽 층을 형성하는 가스 혼합물을 조사하기 위해 사용된다.
예컨대, 실시예에서, SiOx 장벽 층의 두께는 약 50 내지 500 나노미터이다. 본 발명은 실시예의 특정 범위에 제한되지 않아야 한다.
본 발명에 따른 충전 방법, 충전 장치, 포장과 충전을 위한 용기는 우유, 쥬스, 정제된 청주, 소주, 광천수 및 다른 음료의 액체 식품을 포장하기 위해 사용된다.

Claims (6)

  1. 충전 방법에 있어서,
    장벽 층 형성 원료 가스를 용기 내부에 공급하는 단계,
    고에너지 광선으로 내부를 조사하는 단계, 이것에 의해 용기의 내부 표면에 장벽층을 형성하는 동시에 용기 내부를 살균하며,
    액체 식품을 용기 내부에 충전하기 전에 또는 액체 식품을 용기 내부에 충전하는 동안 잔여 장벽 재료 선구 가스 또는/및 부산물 가스를 용기 내부로부터 배출하는 단계를 포함하는 충전 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가열 밀봉가능한 중합체 표면이 용기 상부 부분의 내부에 노출되도록 용기 상부 내부를 제외한 전체 용기 내부에 장벽 층의 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 방법.
  3. 충전 장치에 있어서,
    용기의 개구부로부터 삽입부를 갖는 용기 내부로 액체 식품을 충전하는 충전 노즐,
    액체 식품을 충전하기 전에 용기 내부를 조사하는 고에너지 광선 조사원,
    장벽 층 형성 원료를 용기 내부로 공급하는 공급 통로를 포함하며,
    여기서 충전 노즐은 공급 통로와 함께 설치되거나 또는 통로에 공통으로 설치되며,
    액체 식품을 용기 내부로 충전하기 전에 또는 액체 식품을 용기 내부로 충전하는 동안, 잔여 선구 가스 또는 부산물 가스가 용기 내부로부터 배출하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  4. 박판 형상의 종이 적층 재료로부터 성형된 포장과 충전을 위한 용기에 있어서,
    충전 직전, 고에너지 광선의 조사에 의해 용기 내부에, 측벽 및 바닥의 불연속 표면을 포함하는 성형된 용기의 내부에 형성되는 장벽 층을 포함하는 포장과 충전을 위한 용기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 장벽 층은 SiOx 층을 포함하며, 여기서 x는 1.5 내지 2.5의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 포장과 충전을 위한 용기.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 고에너지 조사원은 자외선 조사원이고, 자외선 조사의 파장 범위 내에서 고에너지 조사 광선을 방출하는 적어도 하나의 엑시머 자외선 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
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