KR20050028917A - 용기용의 통기형 클로져 - Google Patents

용기용의 통기형 클로져 Download PDF

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KR20050028917A
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스몰코 다니엘디
케보르키안 그레고리
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어드밴스드 포러스 테크놀로지, 엘엘시
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Abstract

음료가 용기로부터 소비되어 갈 때 용기 내부에 형성되는 네거티브 압력 또는 진공을 감소시키기 위해 통기되는 음료 용기 및 음료 용기용 클로져가 개시된다. 또한, 액체가 클로져를 통해 분배될 때 다공질의 처리 매트릭스에 의해 액체의 화학적 처리를 제공하는 클로져가 개시된다.

Description

용기용의 통기형 클로져{VENTED CLOSURES FOR CONTAINERS}
일특징에서, 본 발명은 음료 용기용 클로져에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 음료가 용기로부터 소비될 때에 용기 내부에 형성되는 네거티브 압력 또는 진공을 감소시키기 위한 목적으로 통풍되는 클로져에 관한 것이며, 또한 본 발명은 투과증발(pervaporation)을 통해 액체를 냉각시키기 위해 사용된 음료 용기의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
유체 내용물이 추출될 수 있도록 하는 소형의 개구부 또는 음용 입구부(drinking spout)를 갖는 매우 다양한 음료 용기가 제조되고 있다. 개구부는 사람이 자신의 입을 개구부 위에 위치시켜 개구부 주위에 밀봉을 형성할 수 있도록 적합화된다. 이러한 유형의 음료 용기의 예는 소형의 원형 개구부를 갖는 탄산음료병과, 덮개가 음용 입구부와 함께 형성된 음료 컵 또는 엎질러짐 방지 컵과, 젖꼭지가 갖춰진 유아용 병을 포함한다. 이들 음료 용기 중의 하나로부터 유체 내용물이 소비되어 갈 때, 용기 내에 네거티브 압력 또는 진공이 형성되어, 공기가 용기 내로 진입하도록 하기에 충분할 정도로 오랜 동안 음료 마시기를 중단하여 외부 공기와 내부 공기간의 압력을 동일하게 할 필요가 있다. 이러한 중단은 음료를 마시는 성인에게는 불편함을 주고, 유아들에 대해서는 음료를 마시는 것을 지속하는데 어려움을 느끼도록 한다. 그에 대한 다수의 해결 방안이 제안되고 있으며, 그에 의해 네거티브 압력의 형성을 제거하도록 음료 용기가 통풍된다. 기대하는 바대로, 가장 최상의 해결책은 업질러짐 방지 컵 또는 유아 공급용 병이 될 것이다.
도 1은 플라스틱 병 몸체, 통기부, 젖꼭지부 및 나사형 링을 서로에 대한 위치 관계로 나타내고 있는 유야용 병의 분해 사시도이다.
도 2A는 삽입 몰딩에 의해 병 몸체에 고정된 통기부를 나타내고 있는 병 몸체의 밀폐 단부의 단면도이다(도 2A 내지 도 2D에 대한 단면의 평면에 대해서는 도 1의 A 라인을 참조하고, 도 2A 내지 도 2D에서의 병의 하위부를 형성하는 절취선에 대해서는 도 1의 B 라인을 참조).
도 2B는 용접, 밀봉제 또는 초음파 밀봉에 의해 병 몸체에 고정된 통기부를 나타내고 있는 병 몸체의 밀폐 단부의 단면도이다.
도 2C는 플러그 형태로 형성되어 병 몸체에 형성된 구멍에 삽입된 통기부를 나타내고 있는 병 몸체의 밀폐 단부의 측단면도이다.
도 2D는 숄더부를 갖는 플러그 형태로 형성되어 병 몸체의 기저부에 형성된 공동(cavity)에 삽입된 통기부를 나타내고 있는 병 몸체의 밀폐 단부의 측단면도이다.
도 3은 통기부가 병의 기저부에 대한 위치 관계로 나타내어져 있는 스포츠 병의 분해 사시도이다.
도 4는 용접, 밀봉제 또는 초음파 밀봉에 의해 캡의 내표면에 고정된 통기부를 나타내고 있는 음료 컵용의 스크류-온 타입 뚜껑(screw-on lid)의 측단면도이다.
도 5는 통기를 위한 구조물이 숄더부에 유체 경로 스템을 따라 위치된 통기형 재밀봉 가능한 병 클로져의 측단면도이며, 다공질의 업질러짐 방지 매트릭스가 옵션의 스트로우를 따라 두 곳의 위치에 도시되어 있으며, 옵션의 보호 캡슐이 패키징의 일부로써 입구부 위에 도시되어 있다.
도 6은 도 5에서의 유형의 통기형 병 클로져 내에 위치된 숄더 통기부를 관통하는 공기 흐름 경로를 예시하는 도면이다.
도 7A 내지 도 7C는 하나 또는 그 이상의 평면 내에 다공질의 물질의 다양한 형상의 배열을 도시하는 도면이다.
도 8A 및 도 8B는 통기형 병 클로져의 일실시예 및 보관에서 사용 모드로 전환하는 방법에 대한 분해도 및 측면도의 적층형 패키징 구성을 도시하는 도면이다.
도 9A 내지 도 9C는 통기부가 숄더부에 위치된 통기형 병에 대한 캡슐 패키징 구성 및 보관에서 사용 모드로 전환하는 방법에 대한 분해도 및 단면도이며, 이 구성은 탄산 음료의 패키징으로 사용될 수 있다.
도 10A 및 도 10B는 옵션의 스트로우 및 재밀봉 가능한 입구부에 추가하여 유체 경로에 옵션의 다공질의 업질러짐 방지 매트릭스를 갖는 통기형 박스 타입 단일 공동 음료 용기의 단면도이며, 도 10C 및 도 10D는 스트로우 및 재밀봉 가능한 입구부의 옵션을 갖는 유체 경로에 옵션의 다공질의 업질러짐 방지 매트릭스를 갖는 통기형 분할 음료 용기의 단면도이다.
도 11은 음료캔과의 사용을 위해 유체 경로에 옵션의 스트로우와 함께 옵션의 재밀봉 가능한 입구부를 갖는 통기형 클로져 시스템의 단면도이며, 통기 경로는 내용물의 투과증발을 방지하기 위해 입구부가 밀폐 위치에 있을 때에 밀폐될 수 있다.
도 12A는 뜨거운 액체를 유지하기에 적합한 음료 용기와 함께 사용하기 위한 유체 경로에 다공질의 업질러짐 방지 매트릭스를 갖는 통기형 클로져를 도시하는 도면이며, 도 12B 및 도 12C는 단일 및 다중 용도 식품 보관 용기용의 통기형 클로져를 도시하는 도면이다.
도 13A 내지 도 13D는 유체 경로 내에 옵션의 일체형 정제 매트릭스를 갖는 통기형 병 클로져 및 보관에서 사용 모드로의 전환이 가능한 바람직한 패키징 구성에 대한 단면도이다.
도 14A 및 도 14B는 탄산 음료와 함께 사용될 수 있는 옵션의 다공질의 업질러짐 방지 매트릭스 및 재밀봉 가능한 입구부를 갖는 개방 및 밀폐 구성의 통기형 음료캔의 단면도이다.
도 15A 내지 도 15D는 재밀봉 가능한 입구부 및 다공질의 업질러짐 방지 매트릭스를 갖는 통기형 음료 클로져의 단면도이며, 통기 경로는 내용물의 투과증발을 방지하기 위해 입구부가 밀폐 위치에 있을 때에 밀폐될 수 있다.
도 16A 내지 도 16C는 유체 경로 내에 옵션의 일체형 다공질의 정제 매트릭스와 함께 병 클로져를 갖는 재밀봉 가능한 통기형 와인병 클로져와 그 클로져의 대응하는 패키징 구성에 대한 단면도이다.
도 17A 내지 도 17E는 다공질의 물질을 사용하여 액체로부터 원하지 않은 오염물의 제거, 교환 또는 전환하기 위한 다양한 정제 방식을 도시하는 도면이다.
도 18A 내지 도 18C는 다공질의 및 비다공질의 물질의 조합체로부터 구해진 흐름 선택 통기형 밸브를 도시하는 도면이다.
도 19는 압력 배출, 통기 및 유체 전달을 위한 다기능 탄산 음료 클로져 시스템을 도시하는 도면이다.
도 20A 및 도 20B는 다기능 음료 클로져 시스템 캡 어셈블리, 유체, 통기부 및 압력 배출 경로의 분해도이다.
도 21A 내지 도 21C는 압력 배출, 통기 및 액체 배출을 위한 다기능 음료 클로져 시스템 캡 위치 및 맞물림을 도시하는 도면이다.
도 22A 내지 도 22D는 고용량 자동화된 어셈블리에 적합한 통기형 나선형 클로져 설계를 도시하며, 이 클로져는 일체형의 통기부 및 액체 경로 차단부를 갖도록 설계되고, 탄산 액체 및 비탄산 액체 모두에 적합하며, 전체 클로져는 거의 완전 자동화 프레스-끼워맞춤 또는 스냅-끼워맞춤 메카니즘을 사용하여 조립되며, 액체 유동 경로는 통기 속성을 최적화하고 음용 경험(drinking experience)을 향상시키기 위해 종래의 클로져에 비해 반대로 된다.
도 23A 내지 도 23D는 고용량 자동화된 어셈블리에 적합한 다른 통기형 나선형 클로져 설계를 도시하며, 이 클로져 또한 일체형의 통기부 및 액체 경로 차단부를 갖도록 설계되고, 탄산 액체 및 비탄산 액체 모두에 적합하며, 종래의 장비 및 기술을 사용하여 삽입 몰딩 또는 용접된 다공질의 통기 물질을 갖는 하나의 성분을 포함하며, 거의 완전 자동화 프레스-끼워맞춤 또는 스냅-끼워맞춤 메카니즘을 사용하여 조립된다.
도 24A 내지 도 24C는 스포츠형 병 및 다른 재사용 가능한 용기와 함께 사용하기에 적합한 재밀봉 가능한 캡을 갖는 대형 직경의 통기형 클로져를 도시하며, 통기 경로는 음용 경험을 향상시키기 위해 최적화된다.
도 25A 내지 도 25C는 스포츠형 병 및 다른 용기 유형과 함께 사용하기에 적합한 다른 대형 직경의 통기형 클로져를 도시하며, 이 클로져는 음용 경험을 향상시키기 위해 최적화된 통기 경로에 부가하여 업질러짐 방지 제어를 위한 자체 밀봉형 탄성 중합체 밸브를 포함한다.
바람직한 실시예에 따르면, 용기로부터 유체를 분배하기 위한 클로져가 제공된다. 클로져는 유체 경로를 상호 협동으로 형성하는 한쌍의 접철식 결합된(telescopically coupled) 제1 및 제2 부재를 포함하며, 제1 부재는 베이스에 부착되거나 베이스와 일체로 되며, 베이스는 용기에 고정, 연결 또는 부착되며, 베이스 및/또는 제1 부재는 개스의 통과는 허용하고 액체의 대량 통과는 차단하는 하나 또는 그 이상의 다공질의 통기 물질부를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 유체 경로는 제1 부재에 대해 제2 부재를 돌리거나 잡아빼는 것과 같이 제1 부재에 대해 제2 부재를 이동시킴으로써 용기 외부로의 유체 흐름을 허용하도록 개방된다. 일부 실시예에서, 다공질의 물질은 클로져가 닫힘 위치에 있을 때에는 제2 부재에 의해 덮혀지고, 클로져가 개방 위치에 있을 때에는 공기에 노출된다.
바람직한 실시예에 따르면, 액체를 다루고 분배하기 위한 클로져로써, 클로져를 용기에 고정하기 위한 수단을 포함하는 베이스와, 클로져가 사용중일 때에 액체를 통과시키는 베이스 관통의 액체 경로와, 클로져가 사용 중일 때에 액체를 통과시키는, 액체 경로 내에 포함되거나 액체 경로에 연결된 다공질의 처리 매트릭스(porous treatment matrix)와, 옵션으로 베이스에 고정된 다공질의 통기 매트릭스를 포함하며, 상기 다공질의 통기 매트릭스는 다공질의 통기 매트릭스를 통한 개스의 통과는 허용하고, 다공질의 통기 매트릭스를 통한 액체의 통과는 차단하며, 이에 의해 상기 다공질의 통기 매트릭스의 제1 부분과 접촉하는 제1 위치와 상기 다공질의 통기 매트릭스의 제2 부분과 접촉하는 제2 위치간의 공기압의 등화를 허용하는 클로져가 제공된다. 액체가 클로져를 통과할 때에 처리 매트릭스에 의해 액체에 가해지는 처리는 화학적 조성, 크기 또는 다른 성질에 의한 것이냐의 여부에 따른 화학물의 선택적 또는 비선택적 제거 또는 추가와, 양이온 및/또는 음이온 교환과, 화학적 반응을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 처리는 액체로부터 방부제 또는 다른 화학물을 선택적으로 제거하는 것을 포함하는 화학적 처리이다.
다른 실시예에서, 액체를 분배하기 위한 클로져로써, 클로져를 용기에 고정하기 위한 수단을 포함하는 베이스와, 클로져가 사용 중일 때에 액체를 통과시키는 베이스 관통의 액체 경로와, 클로져가 사용 중일 때에 액체를 통과시키는, 액체 경로 내에 포함되거나 액체 경로에 부착 또는 연결된 높은 액체 이동률(a high liquid flux rate) 및 낮은 수분 침입 압력을 갖는 다공질의 흐름 매트릭스(porous flow matrix)를 포함하며, 상기 다공질의 흐름 매트릭스는 매트릭스의 대향 단부들 상의 공기압이 실질적으로 동일할 때에 클로져를 통한 액체의 흐름을 차단하는 클로져가 제공된다. 바람직한 실시예에서, 클로져는 베이스에 고정된 다공질의 통기 매트릭스를 추가로 포함한다.
다른 실시예에서, 액체 및 개스의 흐름을 허용하기 위해 그 안에 개구부를 갖는 캡과, 용기에 고정되기에 적합한 베이스 하우징과, 상기 베이스 하우징에 의해 운송된(예를들어, 베이스 하우징 내에 담겨진, 베이스 하우징에 부착된, 베이스 하우징과 일체의, 또는 베이스 하우징에 연결된) 높은 수분 침입 압력을 갖는 일반적으로 소수성의 다공질의 통기 물질을 포함하며, 상기 베이스 하우징 및 캡은 이동 가능하게 결합되고 상호 협동하여 액체 경로를 형성하며, 상용 동안 용기 내로 통과하는 통기된 공기는 액체가 용기의 외부로 분배부(dispenser)를 통과할 때의 액체 흐름의 중심축을 따르며, 이에 의해 분배된 액체 내의 공기 유입을 감소시키는 음료 분배 어셈블리가 제공된다.
본 명세서에 개시된 클로져 및 어셈블리의 바람직한 실시예는 플라스틱, 금속, 세라믹 및/또는 글래스를 포함하는 통기 물질과, 소수성 통기 물질과, 높은 수분 침입 압력을 갖는 플라스틱 통기 물질 중의 하나 또는 그 이상을 포함할 것이다. 추가로, 클로져 및 어셈블리의 바람직한 실시예에서, 다공질의 통기 물질은 적어도 약 50 ml/min/㎠을 포함하고, 바람직하게는 적어도 약 500 ml/min/㎠의 클로져 양단의 압력차를 발생시킴이 없이 클로져로부터의 연속적인 액체 흐름량을 허용하기 위해 충분한 통기를 제공하며, 클로져는 약 1 psi 미만을 포함한 약 2 psi 미만의 분배 동안의 압력 강하를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 클로져 또는 어셈블리는 유체 경로의 적어도 일부분 내에 다공질의 흐름 매트릭스를 포함하며, 이 흐름 매트릭스는 클로져가 부착되는 용기의 내부와 외부간에 공기압차(바람직하게는 약 0.05 내지 2.0 psi)가 존재하지 않는다면 흐름 매트릭스를 통한 액체의 흐름을 실질적으로 차단하기에 적합화된다. 또한, 바람직한 실시예에서, 클로져는 용기와 결합된 형태로 되며, 용기는 클로져를 용기에 부착하기 위해 베이스 상의 암나사부(female thread)와 협동하기에 적합한 외부 나사부를 갖는 목부(neck)를 포함한다. 이와 달리, 어셈블리 또는 클로져는 알루미늄 음료캔의 상단과 결합하기에 적합한 베이스를 갖는다.
앞에서 설명한 도면들은 바람직한 실시예를 예시하는 것으로, 특정 실시예의 예를 나타내는 것이다. 이를 위해, 다수의 도면은 본 발명의 어떠한 특별한 실시예에는 포함될 필요가 없는 옵션의 특징부를 포함하고 있으며, 예시된 용기 또는 클로져의 형상, 유형 또는 특정 구성은 본 발명에 관해 제한하는 것으로 받아들여져서는 안된다.
이하에서는, 용기에서 음료가 소비되어 갈 때 용기 내부에서 형성되는 네거티브 압력 또는 진공을 제거하기 위해 통기되는 용기를 포함한 음료 용기 및 용기 클로져가 설명된다. 바람직한 실시예에서, 용기 및/또는 클로져는 다공질의 통기 물질을 함유한다.
다공질의 통기 물질은 플라스틱, 금속, 글래스 및 세라믹을 포함한 다양한 물질 중의 어떠한 것으로도 구성될 수 있지만, 이러한 물질로 제한되지는 않는다. 플라스틱과 금속, 글래스 또는 세라믹과의 조성물이 사용될 수도 있을 것이다. 조성물은 공동 소결되도록 2개 또는 그 이상의 성분의 혼합으로부터 얻어지는 것과 같이 서로 친밀하거나, 또는 2개 또는 그 이상의 물질로부터 구해진 다적층(multilaminate) 구조체로부터의 것과 같이 층을 이룰 수도 있을 것이다. 상이한 플라스틱, 탄성 중합체, 금속, 글래스 또는 세라믹의 조성물 또한 다공질의 물질로써의 사용을 위해 공동 소결되거나 다적층 구조체로 제조될 수 있다. 다공질의 통기 물질을 위한 바람직한 플라스틱은 열가소성 폴리머, 열경화성 탄성 중합체 및 열가소성 탄성 중합체를 포함하지만, 이러한 것으로 제한되지는 않는다. 바람직한 열가소성 폴리머는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 중간 밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리프로필렌(PP) 및 그 중합체, 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌에테르프탈레이트(PET), 폴리에틸렌테레프탈레이트 글리콜 변형체(PETG), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌비닐알콜(EVOH), 폴리아세탈, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)(ABS), 폴리(아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트)(AES), 폴리(아크릴로니트릴-에틸렌-프로필렌-스티렌)(ASA), 폴리아크릴레이트, 폴리메타아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVC), 클로리네이티드폴리비닐클로라이드(CPVC), 폴리비닐디클로라이드(PVDC) 플르오리네이티드 에틸렌프로필렌(FEP), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리디네플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에테르, 셀룰로식스, 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리페르플루오로알콕시에틸렌(PFA), 나일론 6(N6), 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리스티렌(PS), 폴리술폰, 및 폴리에테르술폰(PES)를 포함하지만, 이러한 물질로 제한되지는 않는다. 바람직한 열경화성 탄성 중합체는 스티렌-부타디엔, 폴리부타디엔(BR), 에틸렌-프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔(NBR), 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌, 실리콘, 플루오로실리콘, 우레탄, 수소 첨가된 니트릴 고무(HNBR), 폴리노르보렌(PNR), 클로로부틸(CIIR) 및 브로모부틸(BIIR)을 포함하기 위한 부틸 고무(IIR), Viton?? 및 Kalrez?? 등의 플루오로 탄성 중합체, Fluorel™, 및 클로로술폰네이티드 폴리에틸렌을 포함한다. 바람직한 열가소성 탄성 중합체(TPE) 범주는 Dexflex?? 및 Indure?? 와 같은 상업적으로 이용 가능한 것을 포함한 열가소성 올레핀(TPO), 탄성 중합체 PVC 혼합물 및 합금, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS) 및 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(SEPS)을 포함한 스티레닉 블록 공중합체(SBC), Kraton??, Dynaflex?? 및 Chronoprene™을 포함한 일부의 상업적으로 이용 가능한 SBC, Versalloy??, Santoprene?? 및 Sarlink?玲? 같은 상업적으로 이용 가능한 것을 포함한 열가소성 가황물(vulcanizate)(TPV, 또한 동적으로 가화물화된 합금으로 알려짐), ChronoThane??, Versollan™ 및 Texrin?怜? 같은 상업적으로 이용 가능한 것을 포함한 열가소성 폴리우레탄(TPU), Ecdel?怜? 같은 상업적으로 이용 가능한 것을 포함한 코폴리에테르 열가소성 탄성 중합체(COPE), 및 PEBAX?玲? 같은 상업적으로 이용 가능한 것을 포함한 폴리에테르 블록 코폴리아미드(COPA)를 포함한다. 다공질의 물질용으로 바람직한 글래스 및 세라믹은 석영, 보로실리케이트, 알루미노실리케이트, 소듐알루미노실리케이트를 상기 물질로부터 구해진 소결된 입자 또는 파이버의 형태로 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 물질의 전술한 목록은 본 명세서 전반에 걸쳐 참조된다.
거대다공질의(macroporous) 플라스틱을 제조하는 바람직한 방법은 소결로 지칭된 공정에 의해 달성되며, 이 소결 공정에서는 분말화되거나 알갱이화된 열가소성 폴리머가 알갱이의 부분적 집중 및 응집된 거대다공질의 시트 또는 파트의 형성을 발생시키기 위해 열과 압력이 가해진다. 거대다공질의 물질은 시트에 걸쳐 랜덤한 비직선 경로를 형성하는 상호접속된 거대기공의 네트워크를 포함한다. 대표적으로, 거대다공질의 시트의 보이드 체적(void volume) 또는 백분율 기공은 제조업체의 고유 방법에 따라 그 이상 또는 그 미만으로 변할 수도 있기는 하지만 소결 조건에 따라 30 내지 60％ 이다. 표면 장력으로 인해, 거대다공질의 물질은 액체를 뿌리치거나 흡수하도록 조절될 수 있지만, 공기 및 다른 개스는 용이하게 통과할 수 있다. 본 명세서에 그 전체 내용이 참조되는 Goldman에게 허여된 미국특허 번호 3,051,993호는 폴리에틸렌으로부터 거대다공질의 플라스틱을 제조하는 상세 방안을 개시하고 있다.
거대다공질의 플라스틱을 포함하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 통기부를 제조하기에 적합한 다공질의 플라스틱은 시트 형태로 제조되거나 사양대로 주물될 수 있으며, 다수의 공급원으로부터 구입하는 것도 가능하다. Porex Corporation(미국 조지아주 페어번에 소재)은 이러한 공급원 중의 하나이며, POREX?? 이라는 상표명으로 다공질의 플라스틱을 공급한다. POREX?? 라는 명칭으로 시판되는 다공질의 플라스틱은 시트 형태로 구입되거나, 전술된 열가소성 폴리머들 중의 임의의 것으로부터의 사양대로 주물될 수 있다. 이러한 POREX?? 물질의 평균 기공율은 사용된 폴리머 알갱이의 크기와 소결 동안 채용된 조건에 따라 약 1 내지 350㎛ 에서 변화할 수 있다. GenPore(미국 펜실베니아주 리딩에 소재)는 5 내지 1000㎛ 범위의 기공 크기를 갖는 다공질의 플라스틱 제품의 다른 제조업체이다. MA Industries Inc.(미국 조지아주 피치트리시에 소재) 또한 다공질의 플라스틱 제품의 제조업체이다. Porvair Technology Ltd.(영국 노스웨일즈 렉스햄에 소재) 역시 다공질의 플라스틱(Vyon™ 이라는 브랜드명에서는 5 내지 200㎛ 기공 크기의 범위) 및 다공질의 금속 매체(Sinterflo?? 라는 브랜드명하에서) 모두를 공급하는 또다른 다공질의 제품의 공급업체이다.
통기부를 제조하기 위해 선택된 플라스틱의 기본적 크기, 두께 및 기공율은 소정의 시간 기간에서 통기부를 통과해야만 하는 물질의 양(흐름량)을 계산함으로써 결정될 것이다. 소정 면적의 통기부에 대한 흐름량은 유속량으로써 알려져 있다. 소정 거대다공질의 플라스틱의 흐름량 및 유속량은 통기부의 기공 크기, 백분 기공율 및 단면 두께를 포함한 요소에 따라 변화하며, 일반적으로 유속량에 대해서는 단위 면적당의 단위 시간당 유체 체적으로, 그리고 흐름양에 대해서는 단위 시간당의 체적으로 표현된다. 충분한 정도의 통기를 달성하기 위해, 통기부의 흐름량은 통기부를 통과하는 분당 공기의 체적이 마시거나 분배함으로써 용기로부터 제거되는 분당 음료의 체적과 동일하거나 초과하도록 된다. 유아의 경우, 약 50 내지 200ml/min의 유체 전달의 흐름량은 만족할만한 음용 경험을 제공하기에 충분한 반면, 정상적인 음용 조건 하의 대부분의 성인에 대하여는 약 250 내지 5000ml/min의 유체 전달의 흐름량이 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 거대다공질의 통기부 기공 크기, 백분 기공율 및 두께의 조합은 유아에 대해서는 약 50 내지 200ml/min, 성장기 유아에 대해서는 약 100 내지 500ml/min, 어린이에 대해서는 약 250 내지 2500ml/min 및 청소년 및 성인에 대해서는 약 500 내지 5000ml/min를 포함한 약 75, 100, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700, 750, 800, 900, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000 및 4500ml/min를 포함하는 용기 외부로의 평균 약 50 내지 5000ml/min 유체 또는 음료 전달량을 제공할 수 있는 통기량의 결과로 나타난다. 바람직한 실시예에서, 통기형 클로져를 통해 전달된 음료의 유속은 약 75, 100, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700, 750, 800, 900, 1000, 1250, 1500, 1750, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000 및 4500ml/min*㎠을 포함한 약 50 내지 5000ml/min*㎠이다.
일반적인 사용에서, "거대기공율(macroporosity)"은 일반적으로 물질 또는 그 물질의 거대구조체의 전체적인 보이드 체적을 지칭한다. "거대다공질의"이라는 용어는 일반적으로 크기면에서 큰 것으로 간주되는 물질의 개개의 기공을 분류하기 위해 사용된다. "미세기공율(microporosity)"이라는 용어는 일반적으로 다공질의 물질의 미세구조를 구성하는 개개의 기공 크기 또는 기공 크기의 분배를 지칭한다. "미세다공질의"이라는 용어는 크기 면에서 작은 것으로 간주되는 물질의 개개의 기공을 분류하기 위해 사용된다. 본 명세서에서의 설명을 위해, 기공 크기(직경)는 용어의 정의가 2002년 2월 26일자로 초안 확정된 "International Union of Pure and Applied Chemistry(IUPAC) Subcommittee of Macromolecular Terminology"에 따라 분류된다. 이 표준안은 기공 크기 분류를 미세다공질의(＜0.002㎛), 중간다공질의(0.002 내지 0.050㎛) 및 거대다공질의(＞0.050㎛)의 3가지 범주로 분할한다. 또한, 본 명세서의 설명을 위해, 보이드 체적은 물질의 "백분 기공율"의 항목에서 논의될 것이다.
바람직한 다공질의 물질은 대향 표면들(내표면과 외표면이 될) 상의 기공이 상호접속되어 2개의 측면이 서로 통신하게 되는 물질을 포함한다. 그러나, 이러한 상호접속은 물질이 통과하는 튜브 또는 포트를 생성하기 위해 전반적으로 일직선이 아닌 것이 바람직하지만, 그 대신에 기공의 네트워크가 액체 또는 개스가 통과하여야 할 비직선 경로를 생성한다.
단일 층 통기부를 위해, 다공질의 물질은 0.05㎛ 보다 크거나 동일한, 바람직하게는 0.25, 0.5, 1, 5, 15, 20, 40, 60, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400 및 450㎛를 포함한 약 0.1 내지 500㎛의 기공 크기를 갖는 거대다공질의이 바람직하다. 일실시예에서, 함께 사용된 통기성 물질은 0.1 내지 100㎛ 사이의 기공 크기를 가지며, 그 중에서도 0.5 내지 75㎛ 사이의 기공 크기를 갖는 것이 바람직하다. 물질의 백분 기공율(백분 개구 면적)은 20%, 40%, 60% 및 80%를 포함한 약 10 내지 90%, 그 중에서도 30 내지 75% 또는 50 내지 70%인 것이 바람직하다. 다공질의 물질의 바람직한 두께는 1 내지 3mm 사이를 포함한 0.025 내지 7mm를 포함한다. 통기성 물질을 위한 바람직한 두께는 약 0.05 내지 5mm, 그 중에서도 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.25, 1.5, 1.75, 2.0 및 2.5mm를 포함한 약 0.1 내지 3.0mm를 포함한다. 다른 실시예는 전술된 것 이상 또는 이하의 상기 파라미터에 대한 값을 가질 수도 있다. 본 명세서의 도처에서뿐만 아니라 이 절에서 설명된 값에 대해, 전술된 범위는 특별하게 언급된 값들 사이에 포함된 값을 포함한다. 다른 실시예에서, 물질은 전술된 범위에서 벗어나 있는 값을 갖는 하나 또는 그 이상의 성질을 가질 수 있다.
통기 물질은 플라스틱, 탄성 중합체, 글래스, 금속 또는 그 조합체로부터 구해질 수 있다. 열가소성 폴리머, 열경화성 탄성 중합체, 열가소성 탄성 중합체, 금속, 글래스 및 세라믹을 포함한 일부 바람직한 매트릭스 물질이 위에 상세히 설명되어 있다. 통기 물질은 상업적 공급원으로부터 구입하거나, 다양한 기술에 따라 제조될 수도 있을 것이다. White 등에게 허여된 미국특허 번호 4,076,656호는 포로젠(porogen)이 주조 또는 용해된 물질에 첨가되고, 그 물질이 솔벤트로 여과되거나, 또는 그 물질이 세트되어 최종 형태로 된 후에 임계 초과 유체로 추출되는 한가지 기술을 상세히 개시하고 있다. Rusincovitch 등에게 허여된 미국특허 번호 5,262,444호는 물질을 처리한 후에 개스로 진전되어 다공질의 구조체를 남겨주는 포로겐을 주입함으로써 다공질의 물질을 생성하는 다른 기술을 개시하고 있다. 이들 특허는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조된다.
단일 층 다공질의 물질은 외출용 어플리케이션에 사용되는 것과 같은 고온 액체 및 식품 용기 클로져를 위한 통기를 제공하는데 사용되는 것이 이롭다. 이들은 커피, 차, 초콜릿, 스프, 육즙 소스(gravies) 및 소스 등의 고온 액체을 위한 용기를 포함할 수도 있다. 낮은 공기 유속량 내지 중간 공기 유속량과 높은 수분 침입 압력을 갖는 저비용의 다공질의 통기 물질은 이러한 유형의 어플리케이션에 매우 적합하다. 다공질의 통기 물질은 클로져의 구조적 강도를 저하시키지 않는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 전술된 물질과 유사한 특성을 갖는 다공질의 통기 물질은 요구된 용도에 따라서는 폐기하거나 재사용할 수도 있는 플라스틱 마감형(plasticware type) 식품 보관 용기를 위한 통기를 제공하도록 선택되는 것이 이롭다. 통기형 식품 용기는 또한 초음파 가열 환경에도 적합하며, 이 용기는 가열 처리 동안에 식품 용기가 스팀을 안전하게 통기시키도록 할 것이다. 초음파 이용 가능한 실시예에서, 바람직한 다공질의 물질은 금속이 초음파 가열 또는 재가열에 이롭지 못할 것이기 때문에 탄성 중합체를 포함한 플라스틱으로 이루어진다. 바람직한 플라스틱은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)(ABS), 폴리비닐디클로라이드(PVDC), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리디네플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드, 폴리에텔렌테트라플루오로에틸렌(ETTE), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리퍼플루오로알콕시에틸렌(PFA)를 포함한다. 바람직한 탄성 중합체는 열경화성 타입이며, 스티렌-부타디엔, 폴리부타디엔(BR), 에틸렌-프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔(NBR), 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌, 실리콘, 플루오로실리콘, 우레탄, 수소 첨가된 니트릴 고무(HNBR), 폴리노르보렌(PNR), 클로로부틸(CIIR) 및 브로모부틸(BIIR)을 포함하는 부틸 고물(IIR), 전술된 다른 플라스틱을 포함한다.
통기부를 제조하기 위해 선택된 플라스틱의 기본 크기, 두께 및 기공율은 소정 기간의 시간에서 통기부를 통과하여야만 하는 공기의 양(흐름량)을 계산함으로써 결정될 수도 있을 것이다. 소정 거대다공질의 플라스틱의 흐름량은 통기부의 기공 크기, 백분 기공율 및 단면 두께를 포함한 요소에 따라 변하며, 일반적으로 단위 시간당의 유체 체적의 항으로 표현된다. 충분한 정도의 통기를 달성하기 위해, 통기부의 흐름량은 용기 내의 또는 외부의 통기부를 통과하는 분당 공기의 체적이 용기 내부에서의 대기압을 외부 용기 압력과 균형을 이루기에 충분하도록 되어야만 한다. 또한, 온음료 용기로부터의 소비 동안 충분한 정도의 통기를 달성하기 위해, 통기부의 흐름량은 통기부를 관통하여 용기 내로 통과하는 분당 주변 공기의 체적이 중간 시간 프레임 동안 소비된 액체의 체적을 대체하기에 충분하도록 되어야 한다. 바람직한 흐름량은 앞에 설명되어 있으며, 스팀의 통기를 위해서는 10 내지 3500ml/min 또는 약 500 내지 2500ml/min, 용기 외부로 스팀을 통기하기 위해서는 고온 액체에 대해 약 10 내지 100ml/min 사이, 그리고 음료의 소비를 돕기 위해 고온 음료 용기 내로의 공기의 통기를 해서는 약 100 내지 500ml/min를 포함한 약 50 내지 1000ml/min을 포함한다. 흐름량과 유속량(유속량은 단위 면적당의 흐름량임)의 개념의 밀접한 관계 때문에, 이들 용어는 매트릭스 물질의 요구된 성질을 언급할 시에 어느 정도 상호 교환가능하게 사용될 수도 있을 것이다.
적층된 소수성 통기 물질에 대해, 최종 통기 물질의 결과적인 성질은 적어도 부분적으로는 적층체를 포함하는 각각의 적층체의 고유 특성에 좌우될 것이다. 예를들어, 열악한 구조적 강도, 낮은 수분 침입 압력 및 높은 유속량을 갖는 박막의 물질은 높은 수분 침입 압력, 높은 유속량 및 우수한 구조적 강도를 갖는 통기 물질을 생성하기 위해 높은 수분 침입 압력, 높은 유속량 및 우수한 구조적 강도를 갖는 더 두꺼운 물질에 적층될 수 있다. 이러한 실시예에서, 바람직한 박막 적층체는 높은 수분 침입 압력 및 높은 유속량을 가지며, 전술된 특정 물질을 포함한 플라스틱, 탄성 중합체, 금속 또는 세라믹 물질로부터 구해지는 것이 바람직하다. 박막층은 약 20 내지 1000㎛, 바람직하게는 약 5 내지 150㎛를 포함하는 약 0.5 내지 350㎛의 평균 기공 크기와, 약 30 내지 75%, 그 중에서도 50 내지 70%를 포함한 약 10 내지 90%의 백분 기공율을 갖는 것이 바람직하다. 전술한 범위는 특정의 바람직한 실시예와 함께 사용된 것들이다. 특정 어플리케이션을 위해 요구될 때에는 전술된 범위에서 벗어난 값을 갖는 물질의 사용이 고려된다.
박막층은 종래의 기술과 유사한 기술을 사용하여 더 두꺼운 층에 적층될 수 있다. 후막의 적층체는 앞에서 나열한 바람직한 물질의 목록을 포함한 플라스틱, 탄성 중합체, 금속 또는 세라믹 물질로부터 구해지는 것이 바람직하지만, 이러한 물질로 제한되지는 않는다. 후막층 물질의 백분율 기공율은 약 10 내지 90%, 그 중에서도 30내지 75%, 가장 바람직하게는 50 내지 70%의 범위를 가질 수 있다.
통기 물질은 또한 혼합물로 이루어진 다공질의 물질로부터 구해질 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 다공질의 물질은 폴리비닐플루오라이드(PVF), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE), 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리페르플루오로알콕시에틸렌(PFA) 및/또는 하나 또는 그 이상의 선택된 폴리올레핀 또는 다른 수지와 혼합된 Zonyl?? 등의 플루오리네이티드 첨가제를 포함한 플루오리네이티드 수지를 포함하며, 상기 다른 수지로는 일련의 폴리에틸렌(LLDPE, LDPE, MDPE, HDPE, UHMWPE), 폴리프로필렌, 폴리에테르, 폴리카보네이트, ABS, 아크릴릭, 스티렌 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리부틸렌 데레프탈레이트(PBT), 폴리아세탈, 폴리에틸렌에테르프탈레이트(PET), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌)(ABS), 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 폴리(아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트)(AES), 폴리(아크릴로니트릴-에틸렌-프로필렌-스티렌)(ASA), 폴리메타아크릴레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리비닐디클로라이드(PVDC), 나일로 6(N6), 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리스티렌 및 폴리에테르술폰(PES)이 있다. 소결 혼합물을 포함한 그 결과의 혼합물은 비-PTFE 또는 다른 비-플루오리네이티드 수진로부터 주도적으로 결정된 변화하는 양의 기공율, 가요성 및 기계적 강도와, 신터링 공정 동안 기공 표면으로의 수지의 우선적인 마이그레이션(migration)으로 인해 플루오리네이티드 수진로부터 주도적으로 결정된 높은 수분 침입 압력을 갖는 다공질의 구조체를 갖는다. 백분율 다공질의, 기공 크기 및 두께는 전술된 바대로가 바람직하다. 혼합된 매트릭스 물질은 상업적인 공급원으로부터 구입되거나, 다양한 기술에 따라 제조될 수도 있을 것이다. Wolbrom에게 허여된 미국특허 번호 5,693,273호는 2개 이상의 중합체 수지 물질로부터 구해질 수 있는 다중-기공율 다공질의 플라스틱 시트를 생성하기 위한 공동 소결의 공정을 상세히 개시하며, Takiguchi 등에게 허여된 미국특허 번호 5,804,074호는 필터 파트를 생성하기 위해 몰딩 공정에서 2개 이상의 중합체 수지를 공동 소결함으로써 플라스틱 필터를 생성하는 공정을 상세히 개시하고 있다. 이들 특허 모두는 그 전체 내용이 본 명세서에서의 설명에 참조된다.
일부의 다공질의 물질이 액체에 침투할 수 있다. 침투율의 속도는 유속량에 관련된다. 유속량은 기공 크기, 백분율 기공율, 표면 장력 및 단면 두께를 포함한 요소에 의해 결정된다. 이들 요소의 바람직한 조합은 만족할만한 음용 경험을 제공하는 것으로 나타났던 전술된 흐름량을 포함하는 적합한 흐름량으로 용기로부터 음료 액체를 전달할 수 있는 유속량을 생성한다.
다공질의 물질은 친수성이되도록 구성되거나 감독될 수 있다. 나일론, 폴리술폰 및 셀룰로우즈 화합물 등의 상업성 플라스틱 물질이 친수성의 것으로 이용 가능하다. 이들 친수성 물질은 높은 유속량을 갖는 친수성 다공질의 물질을 생성하기 위한 본 기술 분야의 당업자에게 익숙한 기술을 사용하여 입자로 밀링되어 소결된다. 거대다공질의 플라스틱을 포함한 바람직한 실시예에 따른 액체 음료 전달에 적합한 다공질의 친수성 플라스틱은 시트 형태로 제조되거나 사양대로 주조될 수 있으며, 다수의 공급원으로부터 구입하는 것도 가능하다. Portex Corporation(미국 조지아주 페어번에 소재)은 이러한 공급원 중의 하나이며, POREX?泳遮? 상표명으로 친수성 다공질의 플라스틱을 제공한다. POREX?泳遮? 상표명으로 시판되는 다공질의 플라스틱은 시트 형태로 구입되거나, 전술된 열가소성 폴리머 중의 어떠한 것으로부터의 사양대로 주물될 수 있다. 이러한 물질의 평균 기공율은 사용된 폴리머 알갱이의 크기 및 소결 동안 채용된 조건에 따라 약 1 내지 350㎛로 변할 수 있다. GenPore(미국 펜실바니아주 리딩에 소재)는 약 5 내지 1000㎛ 범위의 기공 크기를 갖는 친수성 다공질의 플라스틱 제품의 또다른 공급업체이다. MA Industries Inc.(미국 조지아주 피치트리시에 소재) 또한 친수성 다공질의 플라스틱 제품의 제조업체이다. Porvair Technology Ltd(영국 노스웨일즈 렉스햄에 소재)는 다공질의 플라스틱(Vyon™ 상품명으로 5 내지 200㎛ 범위의 기공 크기)과 다공질의 금속 매체(Sinterflo?泳遮? 상품명으로) 모두를 제공하는 친수성 다공질의 제품의 또다른 제조업체이다. 다공질의 친수성 파이버 물질은 기공 크기가 20 내지 120㎛이고 백분율 기공율이 기공 체적당 25 내지 80의 범위에 있는 것이 바람직하다. 더욱이, 전술된 다수의 물질을 포함하는 소수성 다공질의 물질은 플라즈마 에칭, 화학적 에칭, 습식 촉매의 투입 또는 친수성 코팅의 도포를 포함한 본 기술분야의 당업자에게는 익숙한 하나 또는 그 이상의 처리 공정에 의해 친수성이 제공될 수 있으며, 그 공정은 상기의 것으로만 제한되지는 않는다. 추가로, 높은 유속량을 갖는 친수성의 지역을 소수성 다공질의 물질로 선택적으로 패터닝하기 위해 하나 또는 그 이상의 처리 공정과 함께 매스킹 공정이 사용될 수 있다. 패터닝된 물질은 소비 동안 용기 내부에서 용기 외부로의 유체의 흐름을 조정하는 추가의 제어를 제공하기 위해 음료 용기 클로져에 통합되는 것이 이로울 것이다. 일실시예에서, 패터닝된 다공질의 물질은 음료 클로져에 일체형인 회전 가능한 흐름 셀렉터를 제공하기 위해 사용된다. 친수성 물질에 더 많은 소수성을 부여하기 위해 사용된 기술은 소수성 물질에 더 많은 친수성을 부여하기 위해 사용될 수도 있을 것이다.
다공질의 통기부는 예를들어 거대다공질의 물질의 시트로부터 디스크 또는 링형 모양으로 다이 커팅 또는 스탬핑함으로써 음료 클로져 또는 용기로의 조립을 위해 제조될 수 있다. 다공질의 통기부는 또한 단일 공정에서 최종의 통기부 형상을 산출하기 위해 적합한 공정 및 주물 설계로 소결 주물될 수도 있다. 소결 주물 공정은 시트로부터 스탬핑하는 것보다 더 적은 쓰레기를 발생하며, 부품의 수 및 공구 비용에 따라서는 경제적일 수도 있다. 다른 다공질의 부품 모양은 용기 클로져 및 용기에 적합한 성분을 형성하기 위해 이러한 2가지 기술 및 본 기술분양의 당업자에게 공지되거나 명백한 다른 적합한 기술로 유사하게 그리고 용이하게 생산될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 본 명세서에 설명된 용기 및 용기 클로져는 대략 40 내지 75 mN/m의 표면 장력 또는 대부분의 음료에서 나타나는 표면 장력의 범위를 갖는 수용성 액체를 전달한다. 본 명세서에 개시된 바람직한 실시예가 음료의 전달에 관한 것이기는 하지만, 본 명세서에 개시된 개념 및 클로져는 어떠한 유체의 전달에도 사용될 수 있을 것이다.
본 명세서의 문맥에서, "통기부 매트릭스", "통기 물질" 및 그와 유사한 용어는 대량의 액체의 통과를 방지하면서 공기의 용이한 통과를 가능하게 하여 통기 능력을 제공하는 다공질의 물질을 지칭한다. 수용성 액체와 함께 사용된 통기부 매트릭스에서, 통기부 매트릭스의 공기 유속량은 높고, 수분 또는 액체 유속량은 낮으며, 그에 따라 높은 수분 침입 압력을 갖는다. "흐름 매트릭스"라는 용어는 액체를 분배하기 위해 바람직하게는 압력 강하를 나타내면서 유체의 통과를 허용하는 다공질의 물질을 지칭하기 위해 사용된다. 수용성 액체를 분배하는 흐름 매트릭스에 대하여, 유속량은 높고 수분 침입 압력은 낮은 것이 바람직하다. 유속량이 높을 수록 그리고 수분 침입 압력이 낮을 수록, 액체가 분배되는 량은 더욱 빠르게 된다. 높은 유속량 물질은 물질을 통과하는 개스 또는 액체(각각 통기부 매트릭스와 흐름 매트릭스에 대하여)의 통과를 합리적인 속도(예를들어, 클로져 또는 용기의 수용가능한 의도된 기능을 허용하는 속도)로 허용한다. 유사하게, 낮은 유속량 물질은 액체(낮은 유속량) 또는 개스(낮은 개스 유속량)의 통과를 저지하거나 실질적으로 차단한다. 액체가 수분 또는 수용성일 때, 낮은 유속량을 갖는 물질 또한 높은 수분 침입 압력을 갖는 것으로 설명되며, 높은 유속량을 갖는 물질은 낮은 수분 침입 압력을 갖는 것으로 설명된다.
또다른 중요한 개념은 압력 강하의 개념이다. 압력 강하는 본 명세서에서 통기 또는 분배 동안 매트릭스의 대향 측면들간에 압력의 차의 절대값을 참조하여 사용된다. 추후 더욱 상세히 설명되는 일실시예에서, 압력 강하는 비기계적 체크 밸브로써 작용하는 흐름 매트릭스를 통한 액체의 흐름을 개시하기 위해 요구된 매트릭스 양단의 압력차를 지칭하기 위해 사용된다.
통기형 용기
도 1에 도시된 바와 같이, 통기형 용기의 한 바람직한 실시예가 유야병의 형태로 도시되어 있다. 유아병은 개방 단부(12) 및 복수의 밀봉된 단부(14)를 갖는 신장된 원추형 병(10)을 포함한다. 일실시예에서, 병 몸체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리카보네이트를 포함한 열가소성 폴리머로부터 블로운몰딩(blownmolding) 또는 주입 몰딩과 같은 본 기술분야에 공지된 공정에 의해 형성되는 것이 바람직하며, 상기 물질은 기재된 것으로 제한되지는 않는다. 병 몸체는 몸체의 개방 단부(12)에 나사부 립(lip)(16)을 포함하여 형성되어, 탄성 중합체 젖꼭지(18)가 병의 나사부 립(16) 상에 스크류 결합되는 나사부 링(20)에 의해 병의 상단에 대해 클램프될 수 있다. 병 몸체의 부분적으로 밀폐된 단부(14)는 통기부(23)를 수신하기 위해 홀(22)이 형성된다. 통기부(23)는 거대다공질의 플라스틱으로 구성되며, 하술된 방법 중의 하나에 의해 홀에 고정되는 것이 바람직하다.
거대다공질의 통기부가 획득된 후, 통기부는 다수의 방법 중의 어떠한 한 방법에 의해 플라스틱 병 몸체에 고정될 수 있다. 일실시예에서, 통기부는 병이 주입 몰딩(즉, 삽입 몰딩)되고 있기 때문에 병의 벽부에 형성되는 공동 내로 몰딩된다. 도 2A를 참조하면, 병 벽부 내로 몰딩된 홀-형성 상세구조가 통기부(23)의 외곽 치수에 대응하는 내부 치수를 갖는 원형 공동(29)을 형성하는 내부 립(25) 및 외부 립(27)을 포함하는 예가 도시되어 있다. 주입 몰딩 전에, 통기부(23)가 주입 몰드에 위치되어, 용해된 플라스틱이 몰드 내에 주입될 때 립 세부구조가 통기부의 에지 주변의 병 벽부에 형성할 것이며, 이에 의해 병 벽부와 통기부 사이에 누출 방지 밀봉이 형성되어, 통기부가 정위치에 영구적으로 고정된다.
제2 실시예에서, 병 몸체는 블로우 몰딩되거나 또는 홀을 갖도록 주입 몰딩된다. 일실시예에서, 병 벽부에서의 홀-형성 상세구조는 도 2B에 도시된 바와 같이 원형 침하부(21)를 포함한다. 침하부(21)의 측면(32) 및 기저부(34)에 꼭 들어맞도록 치수가 정해진 통기 디스크(23)는 본 기술분야에 공지된 초음파 밀봉 또는 용접과 같은 수단을 사용하여 정위치에 고정된다. 용접의 경우, 서로 용접되는 통기부와 병 벽부의 에지는 용융될 때까지 가열 소스에 놓여지고, 그리고나서 이들 에지는 서로 맞대기 접합되어 냉각될 때까지 정위치에 클램핑된다. 용접에 적합한 저온 가열은 플라스틱 고온-공기 건, 고온-공기 블로워(blower), 적외선 가열 램프, 복사선 튜브, 와이어 혹은 리본, 또는 스핀-용접 기술 중의 한 기술을 사용하여 달성되는 것이 바람직하다.
임의의 용접, 가열 또는 몰딩 공정 동안, 통기부의 기공 특성이 통기부의 에지를 제외한 어느 곳에서도 실질적으로 변경되지 않도록 통기부의 에지에 열의 가함을 제한하여야 하는 것이 바람직하다.
통기부는 밀봉제 또는 접착제를 사용하여 정위치에 고정될 수도 있다. 사용되는 밀봉제의 유형은 플라스틱의 기공과 접착하거나 침투하는 밀봉제의 성능에 좌우된다. 일례는 PP를 PVC, 스티렌 또는 ABS에 기계적으로 접착하기 위해 PVC 및/또는 ABS 시멘트를 사용한다. 특정 어플리케이션에서, 통기부를 정위치에 고정하기 위해 2-부분의 에폭시 시스템 또는 실리콘이 사용될 수도 있을 것이다. 한가지 고려사항은 접착제가 통기 물질 및 접착되는 다른 물질과 화학적으로 양립할 수 있어야 한다는 점이다.
도 2C 및 도 2D를 참조하면, 통기부는 또한 병 몸체의 블로우 몰딩 또는 주입 몰딩 동안 병의 벽부에 형성된 홀(22) 내로 삽입될 수 있는 플러그(23)로써 형성될 수도 있다. 일실시예에서, 플러그는 PTFE로 형성되고, 플러그(23)는 홀(22)의 직경보다 다소 더 큰 외경을 갖는다. 플러그를 홀에 삽입하기 위해서는 플러그를 액체 질소에 노출시키는 것과 같이 플러그가 저온에 놓여져야 한다. 차가운 온도는 플로그를 홀에 삽입될 수 있기에 충분한 정도로 수축시킨다. 온도 상승 동안, 플러그는 원래 크기로 팽창하여 홀에 플러그 결합되고 병 벽부와 플러그 사이에 방수 밀봉이 형성된다. 플러그는 또한 병 내로 압착 끼워맞춤될 수도 있다.
병의 개방 단부에 젖꼭지를 클램프하기 위해 사용된 나사부 링(20)과 유사한 나사부 플라스틱 스크류 캡에 통기부를 고정하기 위해 전술된 방법 중의 한 방법을 사용할 수도 있을 것이다. 이 경우, 병은 각각의 단부에 나사부가 형성된 신장된 튜브를 포함할 것이다. 거대다공질의 통기부가 병 몸체의 다른 단부 상에 나사부로 장착될 수 있다면, 젖꼭지는 나사부 링 및 나사부 스크류 캡을 사용하여 병의 한 단부에 클램프될 수 있다. 관련 실시예에서, 스냅-끼워맞춤 캡은 통기부를 고정하기 위해 스크류 캡의 위치에 사용될 수도 있을 것이다.
통기부를 유아용 병 몸체에 고정하기 위해 사용된 동일한 방법이 다른 종류의 음료병 또는 용기의 플라스틱 몸체에 통기부를 고정하기 위해 사용될 수도 있을 것이다. 앞에서와 같이, 병 또는 용기는 블로우몰딩 또는 주입 몰딩과 같은 공정에 의해 플라스틱으로부터 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 유형의 병 또는 용기의 예는 탄산음료병, 물병, 스포츠병 및 수통을 포함한다. 도 3을 참조하면, 통기부(23)가 베이스에 고정된 물병(36)이 도시되어 있다.
통기부를 음용 컵용의 플라스틱 커버에 고정하기 위해 전술된 방법 중의 한 방법을 사용할 수도 있다. 도 4를 참조하면, 음용 컵(38)은 그 개방 단부(40)에서 나사부 형상으로 된다. 플라스틱 커버(42)는 일측면에 견고한 음용 입구부(44)와, 다른 측면에 홀 형성 세부구조(46)와, 커버를 컵에 클램핑하기 위한 나사부(48)를 갖고 형성된다. 통기부(23)는 전술된 고정 방법 중의 한 방법을 사용하여 홀(46)에 고정된다. 컵 및 커버 모두는 블로운몰딩 또는 주입 몰딩과 같은 본 기술분야에 공지된 공정에 의해 플라스틱으로부터 형성되는 것이 바람직하다.
통기부를 플라스틱병 몸체에 고정하기 위해 사용된 이전에 설명된 방법은 또한 통기부를 글래스 또는 금속 용기에 고정하기 위해 사용될 수도 있다. 예를들어, 병은 이전에 설명된 바와 같은 홀-형성 세부구조와, 밀봉제 또는 냉각-수축 방법을 사용하여 홀-형성 세부구조에 고정된 플라스틱 통기부를 가지고 몰딩될 수 있다. 통기부가 스크류 캡 또는 스냅-캡을 사용하여 고정되는 실시예는 또한 글래스 또는 금속 용기와 함께 사용될 수도 있을 것이다.
다른 실시예에서, 통기부는 알갱이의 부분적 집중 및 점착성 거대다공질의 기판의 형성을 발생시키는 선택된 온도 및 압력 조건 하에서 분말 글래스 또는 금속을 소결시킴으로써 금속 또는 글래스로부터 형성될 수도 있을 것이다. 선택된 조건에 따라서는, 7 내지 350㎛의 평균 기공율과 30 내지 65%의 보이드 체적이 달성될 수 있다. 글래스 또는 금속은 일반적으로 수용성 내용물의 원하지 않은 누출을 감소시키기 위해 유기 실란(organosilane) 등의 표면 변형제를 사용하여 몰딩 공정 전에 또는 몰딩 공정에 후속하여 소수성을 부여하는 것이 바람직하다. 통기부의 크기, 두께 및 기공율은 유속량 또는 흐름량을 계산함으로써 이전에 설명된 바와 같이 결정될 수도 있을 것이다. 소결 조건 및 몰드 치수는 요구된 성질을 갖는 통기부를 산출하도록 결정될 수 있다. 글래스 또는 금속 통기부는 전술된 방법을 사용하여 글래스, 금속 또는 플라스틱 용기에 고정될 수 있다.
본 명세서에 설명된 일부 실시예와 본 명세서에 예시된 실시예는 디스크형 통기부를 이용한다. 디스크형이 제조의 용이 및 기능적 효율을 위해 바람직할 것이기는 하지만, 예를들어 타원형 또는 직사각형의 상이한 형상 및 기하구조의 통기부를 사용하는 것도 가능하며, 이러한 다른 형상은 현재 고려되고 있다. 통기부의 형상은 통기부로 하여금 전술된 고정 방법 또는 등가의 방법 중의 한 방법을 사용함으로써와 같은 누출-방지 방식으로 고정되도록 하는 것을 방해하지 않는 것이 바람직하다.
도 2A 내지 도 2D를 참조하여 설명된 예가 통기부를 병의 밀폐 단부에 위치시키기고 있지만, 통기부 또는 다수의 통기부가 병의 측벽을 따라 위치되는 것도 용이하며, 이러한 실시예가 고려되고 있다. 통기 물질은 소수성 거대다공질의 물질로부터 구성되는 것이 바람직하며, 이러한 소수성 거대다공질의 물질은 통기를 제어하기 위한 이동 부품의 조건을 필요없게 한다. 통기형 클로져는 플라스틱, 유리병 및 캔을 포함하는 음료 용기의 어떠한 유형에도 고정될 수 있을 것이다. 본 명세서의 개시에서, 클로져를 용기에 고정 또는 부착하기 위해 다양한 수단 및 방법 중의 어떠한 것도 사용될 수 있다. 이러한 수단 및 방법은 나사부, 프레스 피트, 스냅 피트, 인터퍼런스 피트 및/또는 압축 피트인 끼워맞춤과, 용기 또는 클로져의 하나 또는 그 이상의 표면에 도포된 접착제와, 초음파 용접을 포함한 용접과, 및/또는 본 기술분야에 공지된 다른 클로져 수단 및 방법을 포함한다. 용기에의 클로져의 연결 또는 부착에 관해 본 명세서에 사용된 바와 같은 "고정된"이라는 용어는 일반적인 의미에서 사용된 광범위한 용어이며, 제거 가능한 모드, 제거 가능 불가한 모드(즉, 클로져 및/또는 용기의 구조를 파손하지 않고서는 제거될 수 없는) 및 일체형의 모드(예를들어, 단일의 일체식 피스 또는 그것의 기능적 등가물)를 포함한다. 본 명세서에 사용된 "용기"라는 용어는 일반적인 의미에서 사용된 광범위한 용어이며, 액체를 유지 및/또는 분배하기에 적합한 병, 캔, 수통, 단지 및 다른 베젤을 포함한다. 용기는 어떠한 적합한 물질로도 구성될 수 있을 것이다. 또한, "에 연결된" 및 "에 부착된"이라는 용어는 2개 또는 그 이상의 부품간의 관계를 기술하기 위해 일반적인 의미로 사용된 광범위한 용어이며, 부품이 제거 가능하게 부착되고, 제거 불가능하게 부착되고, 접착제에 의해 접착되고, 2개의 부품의 일체형 구조로 되고, 나사부 또는 프레스-끼워맞춤 연결체에 의한 부착이 되고, 함께 삽입 몰딩되는 등의 장소를 포함한다.
여러 추가 실시예에서, 친수성 및/또는 소수성 다공질의 물질은 음료 소비 동안 통기 및 유체 제어를 동시에 할 수 있는 매트릭스를 제공하도록 선택된다. 소수성 다공질의 물질은 유체 흐름이 발생하도록 허용될 불연속적인 친수성 지역을 형성하기 위해 플라즈마, 화학적 에칭, 코팅 등에 의해서와 같이 선택적으로 처리될 수 있다. 유사하게, 이 효과는 또한 일부 지역에서 선택적 유체 흐름을 허용하면서 다른 지역에서는 통기 작용만을 허용하도록 하기 위해 친수성 물질과 소수성 물질을 서로 인접하게 결합 또는 위치시킴으로써 실현될 수 있다. 더욱이, 유체 흐름의 지역은 소비(즉, 비기계적 체크 밸브) 동안 액체 흐름을 시작하도록 최소의 액체 침입 압력을 제공하기 위해 추가로 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 업질러짐 방지 또는 누출 방지 특성이 클로져의 전체적인 기능에 통합될 수 있다. 이러한 조정은 요구된 성질을 갖는 다공질의 물질의 사용에 의해 또는 전술된 바와 같은 선택적인 처리에 의해 달성된다.
도 7A 내지 도 7C는 하나 또는 그 이상의 평면에서 기공율의 다양한 바람직한 배열을 도시한다. 단일 물질을 가지고는 일반적으로 가능하지 않는 성질을 얻기 위해 다공질의 매트릭스 조합이 사용된다. 도 7A는 불연속 다공질의 성질의 지역을 산출하기 위해 패터닝되는 다공질의 물질의 단일 층을 도시한다. 패터닝은 화학적 처리, 플라즈마 처리 또는 코팅 처리가 후속되는 적합한 매스킹 기술을 사용함으로써 생성된다. 지역(94∼100)은 친수성이 상이하도록 구성되며, 이것은 물질의 유속량과 대응하는 수분 침입 압력을 변경시킨다. 이러한 특징을 사용하는 통기형 클로져의 구성은 도 18A 내지 도 18C에 예시된 바와 같은 소비 동안 향상된 유체 제어를 제공하는데 이롭다.
도 18A 내지 도 18C는 용기 클로져 기능성을 제공하기 위해 유체 경로 내에 위치되는 것이 이로울 수 있는 유형의 유체 제어 삽입체의 3가지 바람직한 실시예를 예시한다. 도 18A는 낮은 수분 침입 압력의 지역 내에 개구부(312, 315)가 포함된 다공질의 지역(311, 314)을 도시한다. 다공질의 지역(313, 318)은 높은 수분 침입 압력을 가지며, 유체 흐름을 정지시킬 수 있다. 카라(collar)(317)에 의해 지지된 터닝 링(316)에 의한 회전은 유체 흐름이 통기를 개시하거나 중단하도록 하기 위해 개구부를 선택적으로 정렬시키기 위해 사용된다. 도 18B는 연속적인 통기를 위해 중앙에 있는 구조체 내에 소수성 다공질의 통기부 매트릭스가 제공된다는 점에서 다소 상이하다. 낮은 수분 침입 압력을 갖는 다공질의 지역은 위치 "319" 및 "315"에 위치되며, 위치 "314"에 도시된 하나의 개구부를 갖는다. 지역 "321" 및 "326"은 더 늦은 유체 흐름 또는 업질러짐 방지 특성 중의 하나를 제공하기 위해 지역 "319" 및 "325"보다 더 높은 수분 침입의 다공질의 지역을 포함한다. 카라(323)에 대한 링(322)의 회전은 요구된 유체 제어 성질을 선택하기 위해 사용된다. 도 18C는 지역 "328"이 비다공질의이 되도록 구성된다는 점에서 이전의 2개의 도면과는 상이하다. 이 지역은 중앙에 위치된 연속적 통기 지역(327), 낮은 수분 침입 압력의 하나의 지역(329) 및 하나의 개구부(332)를 갖고 있다. 카라(330)에 대해 이동하는 회전 가능형 링(331)이 제공된다.
도 7B 및 도 7C는 바람직한 실시예에 따른 다공질의 매트릭스 물질의 2겹 적층 구조의 예를 도시한다. 도 7B에서, 상대적으로 소수성 다공질의 물질의 박막층(104)이 더 두꺼운 다공질의 물질의 층(102)에 적층되어 이들 층(104, 102)로부터 얻어진 성질을 갖는 단일의 매트릭스를 제공한다. 흐름의 방향은 화살표로 나타내어져 있으며, 흐름은 박막층으로부터 후막층을 통해 이루어진다. 도 7B에 도시된 구조는 높은 수분 침입 압력 및 높은 공기 유속량이 요구되는 용기 인클로져용 다공질의 소수성 통기부를 구성하는데 장점을 갖는다. 도 7C에서, 다공질의 물질의 박막층(106)이 다공질의 물질의 후막층(108)에 적층되며, 그 결과의 흐름 성질은 더 두꺼운 물질로부터 더 얇은 물질을 통과하는 흐름을 나타내는 화살표에 의해 나타내어져 있다. 도 7C에 도시된 구조는 높은 유속량 및 낮은 수분 침입 압력이 요구되는 다공질의 흐름 제어 매트릭스를 구성하는데 잠점을 갖는다.
도 5에 예시된 실시예에서, 클로져는 일반적으로 원형이며, 공통 유형으 용기 개구부를 위해 나사부로 이루어지는 것이 바람직하다. 일반적으로, 누출 방지 밀봉이 고정시의 용기 개구부의 림(rim)과 클로져의 내부 사이에 이루어진다. 밀봉 강도는 탄성 중합체 밀봉, o-링 등의 사용에 의해 향상되어 탄산 음료의 누출을 방지할 수 있다. 용기 개구부는 크기가 변할 수 있다. 음료의 경우, 적합한 용기 개구부 크기는 약 15 내지 80mm의 직경, 그 중에서도 약 20, 30, 40, 50, 60 및 70mm의 직경을 갖는 원형 개구부를 포함한다. 용기는 플라스틱, 탄성 중합체, 금속 또는 글래스를 포함한 어떠한 적합한 물질로도 구성될 수 있지만, 플라스틱이 바람직하다. 도 5는 용기에의 부착을 위한 바람직한 통기형 클로져 시스템을 도시한다.
도 5에서, 재밀폐 가능한 음용 입구부(54)는 접철식 입구부, 즉 입구부의 회전 또는 직선 움직임에 의해 그 결과 유체 전달 경로의 축을 따라 신장 또는 하강하는 수동으로 개방 또는 밀폐될 수 있는 입구부를 갖는 것으로 도시되어 있다. 용기가 뒤집어지거나 또는 내용물의 소비를 허용하도록 기울어질때에 유체가 입구부의 개구부를 통해 빠져나온다. 입구부는 유체 전달 경로를 위한 하나 또는 그 이상의 개구부로 종단할 수 있다. 입구부를 밀폐시키는 푸시-풀 또는 회전 움직임은 유체 경로(56)의 팁이 입구부 개구부의 외부로의 액체 진입을 막도록 한다. 입구부는 유체 경로의 정점과 입구부 개구 사이의 압력력에 의해 또는 인터퍼런스 피트에 의해 밀봉된다. 밀봉 강도는 탄성 중합체 밀봉, o-링 등의 사용에 의해 향상되어 탄산 음료의 누출을 방지할 수 있다. 다공질의 통기부 물질은 방사상으로(62, 66) 및/또는 유체 경로(60)의 외주를 따라 위치될 수 있다. 통기부 물질은 상대적으로 높은 수분 침입 압력과 상대적으로 높은 공기 유속량을 가져 광범위한 음용 스타일 및 음료 유형을 수용하는 것이 바람직하다. 진공 제거 공기의 유입은 다공질의 소수성 통기부를 통과할 때를 나타내고 있는 도 6에 도시되어 있다. 통기 물질은 정상적인 음료 소비, 보관 또는 용기를 업지르는 사고 동안 용기의 외부로의 액체의 통과를 방지 또는 차단한다. 미량의 액체가 다수의 바람직한 통기 물질을 통과할 수도 있을 것이다. 그러나, 통기부로써 사용되는 물질에 대한 설명에서 사용된 바와 같이, 액체의 통과를 차단 또는 방지하는 것은 통기 물질을 통과하는 액체의 물방울을 형성하기 위해 통기 물질을 통한 액체의 대규모 통과가 이루어지지 않는다는 점에서 기능적인 설명으로 보여진다. 유체 경로는 어떠한 위치에 있을 수도 있지만, 주로 클로져의 베이스 내에 중심을 둔다. 클로져(64)는 병 개구부(70)에 대한 상보적 클로져 나사부를 통해 병(72)에 기계적으로 고정되며, 다른 실시예에서는 다른 적합한 부착 수단이 사용될 수도 있다. 옵션으로, 다공질의 흐름 제어 매트릭스(68)는 클로져에 대한 업질러짐-방지 특성을 제공하기 위해 유체 경로(60)에 근접하게 위치된다. 다공질의 흐름 제어 매트릭스는 일반적으로 낮은 수분 침입 압력 및 높은 유속량을 갖는 소수성의 다공질의 물질로 구성되며, 전략적으로 유체 경로내에 위치되며, 옵션으로 스트로우(76)를 포함하여 특정 압력 강하가 소비 동안 달성될 때에 유체의 통과를 허용할 수 있다. 낮은 수분 침입 압력-타입 소수성의 다공질의 물질은 유체 흐름이 시작하기 전에 최소의 압력 강하를 요구하는 "체크 밸브"로써 작용하여, 이에 의해 소비 동안 음료 유체가 통과하도록 한다. 다공질의 "체크 밸브"는 동일 클로져 내의 소수성 다공성 통기 물질과 조합되는 것이 이로울 것이다. 흐름 제어 매트릭스는 기계적 체크 밸브와 유사한 형태로 기능한다. 다공성 통기부(62, 66)와 함께, 입구부 밖으로의 유체 흐름은 용기를 소비하기에 편안한 자세로 위치시키기 위해 용기를 뒤집거나 기울여 유체 제어 매트릭스에 대해 유체를 압박하기 위한 동작이 선행되는 소비 동안 전개된 최소 압력 강하에 응답하여 개시된다. 유체의 흐름은 다공질의 용기부의 작용에 의해 야기된 진공 제거로 인해 실질적으로 중단되지 않은채 유지된다. 소비가 중단될 때, 용기는 수평을 이루게 되고, 압력 강하가 제거되어, 유체가 흐름을 멈추게 된다. 도 5는 바람직한 클로져가 청결을 위해 옵션으로 패키징되는 한 방식을 도시한다. 도시된 실시예에서, 클로져를 보호하기 위해 보호 캡슐(50)이 사용된다. 예시된 실시예는 제공된 바와 같이 옵션의 스트로우(76)로 추가의 기능성을 갖고, 유체 경로의 중앙 단부에서 클로져에 결합될 것이다. 스트로우는 스트로우의 말단(78) 위치에에 옵션의 다공질의 유체 제어 장치를 포함할 수도 있다. 유체 제어 매트릭스는 또한 스트로우와 조합하여 유체 경로(68)의 중앙 단부에 위치될 수도 있다. 도 5에 도시된 옵션의 스트로우 음료 클로져 시스템은 실질적으로 상향 자세로 사용되는 것이 바람직하다.
업질러짐 방지 통기형 음료 용기/클로저 ＆ 스트로우 박스용 분배 시스템
도 10A 및 도 10B는 스트로우 박스의 2개의 바람직한 실시예의 구성을 도시한다. 도 10A에서, 스트로우(158)는 용기 박스의 몸체 또는 상단에 다공질의 통기 물질(152, 154)이 갖춰진 용기의 유체 경로를 형성하도록 제공된다. 일실시예에서, 재밀폐 가능한 음용 입구부(150)가 제공된다. 단일 박스 공동은 스트로우의 중앙(156) 및/또는 말단(162) 부분에 결합된 낮은 수분 침입 압력 내지 중간 수분 침입 압력을 갖는 다공질의 흐름 제어 매트릭스(156)를 옵션으로 포함한다. 다공질의 매트릭스(156, 162)는 음료 박스 시스템(160)에 대한 업질러짐 방지 성질을 제공한다. 도 10B는 재밀폐 가능한 음용 입구부 대신에 사용된 옵션의 다공질의 흐름 매트릭스(156, 162)를 갖는 분배 스트로우(164)를 포함하는 실시예를 도시한다.
통기형 및 분할형 복수-성분 음료 클로져/용기 시스템
다공질의 물질은 복수 성분 음료를 위한 신규의 혼합 시스템을 제공하기 위해 음료 용기에 유용하게 통합될 수 있다. 통상적으로, 이들 음료 용기는 2개 또는 그 이상의 별도의 유체 격벽을 포함하는 분할된 또는 복수-공동 몸체로 구성된다. 이 신규의 혼합 시스템은 혼합시에 자연스러운 탄산화가 가능한 복수 성분 음료 성분에 특히 적합한다. 일실시예에서, 낮은 수분 침입 압력 및 높은 유체 유속량을 갖는 소수성 다공질의 물질이 높은 액체 유속량을 갖는 친수성 다공질의 물질의 더 두꺼운 지역에 층을 이룬다. 음료 용기 공도 및 파티션은 다공질의 적층 물질에 의해 상단에서 밀봉된다. 추가의 소수성 통기 물질 또한 상호접속된 기공의 랜덤하고 비직선형의 다공질의 경로로부터 입구부로 빠져나오는 균일하게 혼합된 액체 성분을 제공하는 소비 동안 진공 제거를 제공하기 위해 음료 클로져 몸체에 제공되는 것이 바람직할 것이다. 소수성 다공질의 통기 물질 요구시 용기 몸체에 제공될 수 있다. 관련 실시예에서, 스트로우는 복수-성분 혼합을 제공하는 상기의 전달 시스템에 용이하게 일체화될 수 있다.
도 10C 및 도 10D는 복수 성분 음료용의 음료 용기 및 클로져 시스템의 2개의 실시예를 도시한다. 본 시스템은 소비 동안의 유체 흐름의 개시시에 성분을 그 자리에서 혼합하기 위한 수단을 제공한다. 도 10C에서, 공동(172)을 공동(180)으로부터 분리하는 파티션(174)을 갖는 2개의 공동 용기(176)가 도시되어 있다. 소수성 다공질의 통기 매트릭스가 하나 또는 그 이상의 위치(168, 170)에 제공된다. 스트로우(166)는 내용물이 요구시 더 상방향 자세의 용기로 소비될 수 있도록 제공된다. 스트로우는 그 베이스에서 다공질의 혼합 매트릭스 물질(182)에 결합되며, 다공질의 혼합 매트릭스 물질은 낮은 수분 침입 압력 내지 중간 수분 침입 압력을 갖도록 선택된다. 소비시, 공기(172, 180)으로부터의 성분은 매트릭스(182)에 진입되고, 스트로우를 돌리는 동안 혼합을 개시한다. 매트릭스(182)의 기공율은 어플리케이션에 요구된 바대로 혼합 비율을 상이하게 하는 것을 제공하도록 조절될 수 있다. 옵션으로, 다공질의 업질러짐 제어 매트릭스(177)가 스트로우의 상단 부근에 제공되지만, 또한 매트릭스(182)를 혼합하거나 혼합 매트릭스를 둘러싸는 스트로우 베이스 및/또는 진입 포트에 위치될 수도 있다.
도 10D는 복수 성분 음료 용기/클로져 시스템의 다른 실시예를 예시한다. 재밀폐 가능한 음용 입구부(184)가 소수성 다공질의 통기 매트릭스(186, 188) 및 용기 몸체 개구에 상보적인 나사부 클로져 몸체와 함께 클로져(190) 제공된다. 친수성 다공질의 혼합 매트릭스 물질(192)의 층이 유체 경로의 중앙 단부에 제공된다. 더 적은 단면의 낮은 수분 침입 압력 다공질 물질(194)이 성분의 원하지 않은 혼합에 추가하여 업질러짐 방지 성질을 제공하기 위해 혼합 매트릭스 물질에 떨어져 제공된다. 공동(198, 204)을 분리시키는 파티션(196)이 제공된다. 추가의 용기 통기 물질(200, 206) 또한 도시된 바와 같이 용기 몸체의 베이스에 또는 용기 몸체의 벽부를 따라 제공될 수도 있다.
알루미늄 캔용의 통기형 용기 클로져
도 11은 알루미늄 용기 캔과 함께 사용하기 위한 통기형 클로져를 도시한다. 클로져는 캔의 개구 부근의 중심에서 떨어져 위치되는 옵션의 재밀폐 가능한 음용 입구부(208)가 제공된다. 소수성 다공질의 통기부(210)가 제공되며, 예를들어 입구부 위치의 중앙 또는 반대에 위치될 수도 있다. 클로져 몸체는 캔의 상단에 위치된 상위 림(212)에 형성된 비즈(bead)를 맞물리는 잠금 기구(214)에 의해 알루미늄 캔 몸체에 고정된다. 스냅 피팅 또는 다른 적합한 부착 수단이 사용될 수도 있을 것이다. 캔의 상향 자세에서 내용물의 소비를 가능하게 하는 옵션의 스트로우(216)가 제공된다. 스트로우와 함께, 업질러짐 제어를 유효하게 하기 위해 스트로우의 말단부에 제공된 옵션의 다공질 흐름 제어 매트릭스(220)가 도시되어 있다.
도 14A 및 도 14B는 알루미늄 캔 통기형 클로져에 대한 다른 실시예를 도시한다. 중앙에 위치된 재밀폐 가능한 음용 입구부가 도 14A에 도시된 바와 같이 소수성 다공질의 통기 물질(270)에 추가하여 제공된다. 옵션의 다공질의 흐름 제어 매트릭스(276)가 유체 경로의 베이스에 위치되고, 업질러짐 방지 제어를 제공한다. 도 14B에서, 클로저 몸체는 캔의 상단에 위치된 상위 림(278)에 형성된 비즈를 맞물리는 잠금 기구(274)에 의해 알루미늄 캔에 고정된다. 도 14A에서, 클로져는 실(seal)(268)이 클로져 몸체의 원주로부터 맞물림 해제되어 다공질의 통기 물질(270)이 노출되도록 하는 개방 위치로 도시되어 있다. 재밀폐 가능한 용기 및 입구부 클로져의 조합은 특히 탄산 음료 등에서 캔을 개봉한 후에 음료 제품을 신선하게 보관하는데 유용한다. 도 14A 및 도 14B의 실시예는 용기가 일반적으로 상햐 자세에 있을 때에 소비를 제공하도록 유체 경로로써의 스트로우 장치(도시되지 않음)를 옵션으로 포함할 수도 있을 것이다.
고온 음료 및 식품 용기의 클로져 : 재사용 가능한 식품 보관 용기의 클로져
도 12A는 1회용 컵 등에 사용되는 고온 음료 용기의 클로져 시스템을 도시하고 있다. 용기 뚜껑은 고온 음료에 적합한 다공질의 소수성 통기 재료로 구성되어 있다. 통기부(222, 228)는 다공질의 음용 입구부(224, 226)의 반대측에 위치되어 있으며, 수분 침입 압력이 높고 공기 유속이 빠르다. 음용 입구부는 바람직하게는 고온 음료와 적합성이 있는 재료로 제조되며, 수분 침입 압력이 낮고 액체 유량이 많다. 음용 입구부는 수분 침입 압력을 낮게 조정하는 다공질 재료를 사용함으로써 업질러짐 방지 특성을 제공할 수 있다. 통기형 클로져는 용기 본체(232)의 상부의 림(230)을 따라 억지 끼워맞춤됨으로써 고정된다. 유사한 클로져를 트래블 머그 등과 같은 고온 유체용의 1회용이 아닌 용기와 함께 사용할 수 있다. 다른 실시예가 도 12B에 도시되어 있다. 이러한 타입의 용기는 테이크-아웃 식품/스프 용기에 적합하며, 클로져의 중앙에 다공질의 통기 매트릭스(234, 236)를 수용한다. 클로져는 용기 몸체(238)의 상부 림에 억지 끼워맞춤되어 있다. 도 12B의 실시예는 액체 누출의 위험 없이 용기 내용물에 대한 통기를 제공한다. 통기부의 재료는 테이크-아웃 중에 직면하는 고온 식품 및 액체와 적합성이 있는 온도에 대하여 선택된다. 통기부 재료가 중앙에 있는 것으로 도시되어 있지만, 통기부의 재료는 유리하게는 클로져 상의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
도 12C는 재사용 가능하거나 및/또는 1회용일 수 있는 식품 보관 용기의 일 실시예를 도시하고 있다. 기하형상은 도시된 바와 같은 장방형이거나 원형(도시 생략) 또는 임의의 다른 적합한 형상으로 변경될 수 있다. 도 12C에 있어서, 클로져의 중앙에 다공질의 통기형 매트릭스(240)가 마련되어 있고, 이 매트릭스는 클로져 림(242)의 에지와 클로져 본체(244)의 상부 림의 에지 사이에 형성된 억지 끼워맞춤을 매개로 용기에 고정되어 있다. 다시, 통기부 재료가 중앙에 있는 것으로 도시되어 있지만, 통기부 재료는 유리하게는 클로져 상의 임의의 위치에 배치될 수 있으며, 다른 방법을 이용하여 클로져를 용기에 고정할 수 있다.
탄산 음료 통기형 클로져의 패키징 구조
탄산 음료의 경우에, 제조업자는 통기형 클로져를 탄산의 누출없이 용기와 함께 용이하게 패키징할 수 있다. 이러한 클로져의 일 실시예에 따르면, 도 8A 및 도 8B에 도시된 바와 같이, 통기형 클로져를 1회용의 1차 보관용 클로져로부터 분리하는 용기-클로져 조립체의 중간 섹션에 절결 구조(break-away design)를 채용하고 있다. 일단 해제되면, 통기형 클로져는 사용 전에 용기에 고정되어 있다. 도 8A는 재밀봉 가능한, 바람직하게는 신축식의 입구부(118), 다공질의 통기형 매트릭스(120), 그리고 1차 클로져 본체(126)의 개구(124)에 있는 나사부와 상보적인 형상의 나사 형성된 통기형 클로져 본체(122)를 수용하는 바람직한 통기형 클로져의 최종 패키징 구조의 분해도이다. 도 8A에 있어서, 이중 클로져 스택이 수축 포장(114) 상태로 도시되어 있으며, 보호 캡슐(115)이 입구부(118) 위에 배치되어 있고, 절결, 트위스트 또는 견인 메커니즘(116)에 의해 통기형 클로져(122)의 상부에 고정되어 있다. 통기형 클로져 본체(122)는 절결, 트위스트 또는 견인 메커니즘(123)에 의해 1차 클로져(126)에 결합되어 있다. 1차 클로져(126)는 나사 결합 메커니즘에 의해 용기 본체(130)에 고정되어 있고, 내용물의 보전성을 보장하도록 절결, 트위스트 또는 견인 메커니즘(127)이 설치되어 있다. 1차 클로져는 패키징 후에, 그리고 장기간의 보관 중에 음료 내에 탄산을 유지하는 것을 돕도록 설계되어 있다. 사용 시에, 1차 클로져 조립체는 초기에 용기 본체로부터 먼저 분리되어 있고, 이어서 통기형 클로져가 1차 클로져로부터 분리된다. 그 후, 1차 클로져가 제거되고 폐기된 후에, 용기 개구에 통기형 클로져를 고정한다. 변형예에 따르면, 1차 클로져는 제거되고, 박리식(peel away) 포일 시일과 같은 2차 시일이 병의 개구 또는 통기형 클로져 본체의 내측을 덮는다. 도 8B는 127로 도시된 메커니즘 이외에 물품의 보전성을 보장하도록 또한 사용될 수 있는 더블 클로져 스택 위에 보호식 수축-포장부를 갖는 최종 패키징 구조를 도시하고 있다.
도 9A에 도시된 다른 실시예에 따르면, 통기형 클로져는 폐쇄 용기의 목부 내에 채워져 있으며, 밀봉된 1회용 캡슐에 의해 그 내용물로부터 보호된다. 도 9A에 있어서, 보호 캡슐(138)은 나사 형성 용기의 개구(140)에 고정되어, 탄성 중합 라이너, 압축 시일, 억지 끼워맞춤 등과 같이 종래 기술에 친숙한 통상의 기술을 이용하여 기밀한 시일을 형성한다. 통기형 클로져(136)는 유리하게는 보호 캡슐(138)의 중공부에 보관되어 있다. 캡슐-클로져 조립체는 보호 및 분리 가능한 열 시일(134)을 마련함으로써 추가로 패키징될 수 있으며, 이 시일에는 개봉 흔적을 위하여 겉-포장 또는 수축-포장(132)이 선택적으로 부착될 수 있다. 또한, 절결 시일(도시 생략)을 캡슐과 통기형 클로져 본체의 조합에 배치할 수 있다. 추가의 옵션(도시 생략)은 보호 캡슐의 외측에 억지 끼워맞춤되거나 나사 결합될 수 있는 조립체의 상측을 보호하도록 경질의 보호 커버를 채용할 수도 있다. 실제로, 캡슐-클로져 조립체로부터 보호 겉-보장을 제거한 후에, 캡슐을 용기 본체로부터 분리하고, 그 후에 캡슐을 분리하여 폐기한다. 그 후, 나머지 클로져는 용기 본체의 나사 형성 개구에 고정되어 있고, 도 9c에 도시된 바와 같이 소비를 위한 준비 상태로 된다. 음료는 입구부(144)를 통하여 분배되고, 통기부는 통기형 매트릭스(146)에 의해 제공되며, 유동 매트릭스(148)는 선택적으로 제공된다. 보호 캡슐(142)은 입구부의 청결을 유지하는 커버로서 사용될 수 있다.
다용도 탄산 음료용 클로져 시스템
도 19, 도 20A, 도 20B, 도 21A, 도 21B, 및 도 21C는 전달을 통하여, 그리고 소비자가 장기간 보관하는 것을 통하여 병에 주입할 때 탄산 음료의 1차 클로져에 적합한 다용도 탄산 음료용 클로져 시스템을 도시하고 있다. 캡을 보관 위치로부터 회전시킴으로써, 탄산 음료용 클로져는 다공질 매트릭스를 통하여 과잉 압력을 안전하게 해제시키는 기능을 하여, 음료 용기 내에 액체 및 임의의 거품(foam)을 수용한다. 거품과 액체 모두가 소수성 다공질 매트릭스를 통하여 외측으로 통과하는 것을 방지하는 것이 유리하다. 캡을 다시 한번 회전시킴으로써, 통기부는 개방 상태로 유지되고, 액체 경로는 클로져를 통하여 정렬되어 음료의 소비 또는 전달을 유리하게 허용한다. 도 19에 있어서, 클로져 탑(335)은 2개의 통기 구멍(337)과, 클로져 베이스(336)에 대하여 외측으로 돌출하는 유체 전달 입구부(338)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 입구부를 폐쇄 및 재밀봉할 수 있는 대안의 구조는 도시되어 있지 않다. 도 20A 및 도 20B는 2개의 통기 구멍(342) 중 하나가 클로져 베이스(343)에 있고 클로져 탑(352)에 동일한 2개의 통기 구멍(350)이 도시되어 있는 탄산 음료용 클로져의 분해도를 도시하고 있다. 액체 링 시일(341)은 용기로부터 입구부(339)를 통하여 흐르는 음료 유체에 누출이 없는 경로를 제공하며, 클로져 베이스(345)의 리세스(347) 내에 위치되어 있다. 소수성의 다공질 통기형 디스크(349)는 외부 분위기와 용기의 평형(압력 또는 진공)을 허용하며, 클로져 베이스(345)의 리세스(348) 내에 위치되어 있다. 대안의 구조(도시 생략)에 따르면, 소수성 디스크는 클로져 탑(340)에 일체로 되어 있다. 통기 홈(344)은 가스가 클로져 베이스(345)와 클로져 탑(340) 사이를 통과할 수 있게 한다. 클로져 베이스(343)의 상부 에지에 회전 스냅 홈(346)이 위치되어 있다. 홈은 클로져 탑을 도 21A 내지 도 21C에 도시된 다양한 위치로 회전시키는 중에 클로져 탑(352)과 클로져 베이스(345) 사이에 유지되어 있는 압축 시일을 제공한다. 도 21A는 폐쇄 위치로 있는 클로져의 평면도를 도시하고 있으며, 클로져 탑(353)은 통기 홈(354), 통기 구멍(355) 사이에 있는 액체 링 시일(358), 소수성 다공질 디스크(356) 근처의 입구부(357)를 볼 수 있도록 투명한 시야를 갖는 것으로 도시되어 있다. 도 21B는 소수성의 다공질 통기 물질(디스크)이 통기 홈과 정렬될 수 있는 제2 위치로 회전되어 용기로부터 액체의 누출 없이 용기로부터 압력을 안전하게 해제할 수 있는 클로져를 도시하고 있다. 도 21C는 액상 음료가 정렬된 입구부를 통과할 수 있게 하면서 계속적으로 통기를 허용하는 제3 위치로 회전된 상태의 클로져를 도시하고 있다.
통기 전달 및 흐름-통과 음료 정제 및 여과 시스템
다른 실시예에 따르면, 다공질 재료는 음료를 정제 또는 여과하는 동시에 용기를 통기시킬 수 있는 장치를 제공하도록 사용된다. 바람직한 다공질 플라스틱 재료는 용기 클로져 상에 부착되어 소비 중에 통기를 제공한다. 또한, 본 명세서에서 처리 매트릭스 또는 다공질 처리 매트릭스로서 지칭되는 선택된 다공질 플라스틱 재료는 용기 클로져에 일체로 있는 하나 이상의 격실 내로 부착되어, 화학물질 또는 화학 처리제의 첨가를 포함한 화학 처리 및/또는 오염물의 제거를 위한 수단을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 다공질 플라스틱 물질 형태의 처리 매트릭스는 선택적, 비선택적, 또는 반응성 분리 메커니즘 또는 이들의 조합을 이용하여 유동 액체 스트림으로부터 물질을 제거하도록 제조된다. 다른 실시예에 따르면, 다공질 재료는 용기 통기와 동시에 2개 이상의 음료 성분을 요청에 따라 혼합하도록 선택된다. 바람직한 소수성의 다공질 재료는 소비 중에 다중 음료 성분의 액체 유동을 개시하도록 최소의 액체 수분 침입 압력을 제공하도록 선택되거나 제조된다(즉, 비기구식 체크 밸브). 또한, 구불구불한 경로의 내부 구조를 형성하는 랜덤한 상호 접속 기공을 갖는 바람직한 다공질 재료는 음료 성분을 정적 혼합하도록 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 바람직한 다공질 재료는 음료 소비 중에 통기를 제공하도록 클로져 또는 용기 본체에 마련되어 있다. 전달 시스템은 2개 이상의 성분을 정규 혼합하는 것에 추가하여 탄산을 현장에서 제공하도록 사용될 수도 있다.
소수성의 다공질 재료는 바람직하게는 클로져의 소수성 통기 재료와 배합될 때 음료 용액으로부터 성분을 분리하거나 여과하는 수단을 제공하는 지지 매트릭스로서 사용된다. 활성이 있는 소수성의 다공질 재료는 바람직하게는 클로져 내부에 배치되어, 액상 플럭스가 용기의 내외측과 연통하는 상호 접속된 기공의 랜덤한 망을 매개로 매트릭스를 가로지르는 중에 동적인 분리를 제공한다. 동적 분리 공정은 원하는 음료 성분을 제거하기 위하여 선택적이거나 비선택적일 수 있다. 선택적인 제거의 예로는 음이온 및 양이온 교환, 사이즈, 친화력 및 반응성 분리를 포함한다. 이온 교환 특성을 갖는 소수성의 다공질 재료는 종래 기술에 알려져 있는 동시 소결 공정으로부터 발생될 수 있다. 또한, 표면 개질 분야의 당업자는 동적 분리 또는 여과 능력을 제공할 목적으로 기공의 표면에 고착되는 화학종 또는 촉매종을 수용하기 위하여 다공질 재료를 용이하게 처리할 수 있다.
활성이 있는 소수성의 다공질 재료는 음료 용기의 클로져 내로 용이하게 합체되고, 바람직하게는 용기 내측에 진공이 증대되는 일없이 지속적인 유체 전달을 제공하도록 클로져 통기부와 조합된다. 활성이 있는 소수성의 다공질 재료는 오염물, 살균제 또는, 염소, 요오드, 과산화물, 카페인, 나트륨, 알콜 등과 같은 다른 목표 음료 성분을 유동 액상 음료의 스트림으로부터 제거하기에 적합하다. 바람직한 실시예에 따르면, 사용된 다공질 구조는, 음료 및 용기의 외부와 연통하는 랜덤하게 상호 접속된 기공; 약 0.5 내지 500㎛, 바람직하게는 약 5 내지 250㎛의 평균 기공 사이즈; 약 10 내지 90%, 바람직하게는 약 50 내지 90%의 백분율 다공성; 약 0.1 내지 1000 ㎡/g, 바람직하게는 약 100 내지 1000 ㎡/g의 큰 표면적; 약 40 내지 80 dyne/㎠, 바람직하게는 약 50 내지 70 dyne/㎠의 범위에 이르는 표면 장력값을 갖는 일반적으로 높은 표면 에너지 중 하나 이상의 특성 또는 모든 특성을 포함할 수 있다. 음용을 위하여 직접적으로 사용되는 실시예에 있어서 이들 팩터 중 하나 이상 또는 모두를 조합한 것은 약 50 내지 4000 ml/min, 바람직하게는 약 500 내지 2000 ml/min 및 약 1000 내지 2000 ml/min의 유량의 음료를 전달할 수 있는 액체 유속을 발생시킨다.
음료의 정제에 적용할 수 있는 액체를 여과하도록 구성된 여러 가지 기술이 있다. 도 17A 내지 도 17E는 가장 통상적인 액체 분리 방법에 기초한 바람직한 실시예를 도시하고 있다. 도 17A에서는 화학적 조성에 기초하여 불순물에 대해 비선택적인 다공질 매트릭스를 제공한다. 비선택적 매트릭스는 예를 들면 활성탄으로부터 얻어진 다공질 매트릭스를 제공함으로써 모든 유기 화합물을 분리하도록 사용될 수 있다. 다른 예에서, 기공의 크기는 화학적 조성에 관계없이 다양한 사이즈의 입자를 "걸러내는(sieve)" 데에 사용될 수 있다. 도 17B에서는 한 가지 타입 이상의 특정 오염물을 선택적으로 제거할 수 있는 다공질 매트릭스를 제공한다. 이 매트릭스는 분자간 결합, 극성, 자성 및 기타 특성을 기초로 한 유사한 타입의 메커니즘을 통해 달성할 수 있다. 도 17C에서는 알짜 음전하(net negative charge)의 존재를 기초로 오염물을 분리하고, 이어서 이를 알짜 음전하를 갖는 특정한 신규의 화학 물질로 대체하는 다공질 매트릭스를 제공한다. 이러한 방법은 음이온 교환법으로서 당업계에 공지된 기법이다. 마찬가지로, 양이온 교환법으로 알려진 알짜 양전하 교환 방법(도 17E 참조)이 액체 오염물을 분리하기 위하여 다공질 매트릭스에 의해 수행될 수 있다. 분리 방법의 마지막 타입은 오염물을 바람직하게는 무해한 신규의 화학종으로 변환시키는 화학 반응에 기초한 것이다. 반응성 분리(reactive separation)라는 용어는 그러한 방법을 당업자에게 설명하기 위해 사용되고 있으며, 도 17D에 도시된 다공질 매트릭스와 함께 도시되어 있다.
도 17A 내지 도 17E에 도시된 실시예에 의해 수행되는 정제 방법은, 액상 음료의 분배를 수반하는 동시 정제 및 통기를 위해 다공질 매트릭스 재료에 채용되는 것이 유리하다. 도 13A 내지 도 13D에는 아황산염, 중아황산염, 이산화황과 같은 방부제를 제거함으로써 와인을 정제하는 하나의 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 그러한 방부제는 와인의 장기간 보관을 위해 필수적이지만, 알레르기 반응, 화학적 민감성(chemical sensitization), 자극적인 맛과 냄새, 그리고 와인에 존재하는 자연적이지만 미묘한 맛을 상쇄(masking)하는 것을 비롯하여 와인 소비자에 유리하지 않은 많은 단점을 갖고 있다. 와인의 즐거움을 더욱 증대시키기 위해, 구매할 때 와인 병과 함께 포장되지만, 와인 제품에 대해 약간의 비용을 추가시키거나 전혀 추가시키지 않는 한편, 와인을 그 원래의 용기로부터 분배하는 동안에 와인을 정제할 수 있고 원하는 경우에는 내용물을 밀봉하는 방법을 제공하는 분배 장치 또는 와인 병의 클로져를 구비하는 것이 유리할 것이다.
도 13A에는 최종 패키징된 와인 클로져가 금속 포일 또는 플라스틱 슬리브의 겉-포장(over-wrap)(245)을 갖는 것이 도시되어 있다. 도 13B에는 패키징된 클로져 코르크 조립체를 와인 병(258)으로부터 분리하는 방법이 도시되어 있다. 이 조립체는 코르크(252)와 결합된 통기형 정제 클로져(250)를 포함한다. 통기형 클로져는 이 통기형 정제 클로져 내의 도면부호 "246"에서 중앙에 위치하는 정제용 다공질 매트릭스(250)를 구비한다. 정제용 매트릭스는 액체 유속이 빠르고 와인 방부제의 분리에 적절한 기공 표면에 대한 수분 침입 압력이 낮은 다공질이 높은 재료이다. 클로져 코르크 조립체를 제거한 후에, 클로져 조립체는 전환되어 도 13C에 도시한 바와 같이 와인 병의 개구에 다시 고정된다. 코르크는 통기형 정제 클로져로부터 분리되며, 이 클로져는 압축 또는 억지 끼워맞춤에 의해 병 개구의 목부에 남겨진다. 전달 스템(stem)(262)이 정제용 매트릭스를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 통기형 정제 클로져(264)의 숄더부는 통기형의 다공질 매트릭스를 포함하며, 이러한 매트릭스는 또한 클로져의 길이를 따라 연장되어 용기의 내외측 간의 연통을 제공한다. 도 13D에서는 병을 반대로 하여, 와인을 분배할 때의 클로져의 통기 작용을 나타내고 있다.
도 16A 내지 도 16C에는 와인을 분배할 수 있는 통기형 정제 클로져의 다른 실시예가 도시되어 있다. 포일 랩(foil wrap)(308)이 코르크 조립체와 병의 목부 위에 있는 상태의 패키징된 클로져가 도 16B에 도시되어 있다. 코르크(309)도 또한 도시되어 있으며, 여전히 1차 클로져로서 사용되고 있다. 통기형 클로져는 도 16A에 도시되어 있으며, 재밀봉 가능한 입구부(301), 정제 챔버(302), 다공질 통기 재킷(304) 및 숄더부(307)를 포함한다. 도 16A는 입구부(301), 정제 매트릭스(302), 유체 배출 경로(303), 다공질 통기부 및 숄더부(304, 307), 그리고 개방된 액체 전달 경로(305)를 보여주도록 통기형 클로져를 절결하여 도시한 도면이다. 다시, 다공질 정제 매트릭스는 액체 유속이 높고 수분 침입 압력이 낮으며, 아황산염과 용액 상태의 관련 종과 같은 와인 방부제의 정제를 위해 화학적으로 적합하다. 통기형 다공질 재킷 및 숄더부는 수분 침입 압력이 높고 공기 유속이 빠른 다공질의 소수성 재료로 이루어진다. 도 16C에는 통기와 동시의 개방 상태에 있는 입구부를 도시하고 있다. 알고 있는 바와 같이, 통기, 정제 및 소독제 전달은, 음료 안으로 소독제를 도입하고, 음료를 용기로부터 소비하는 동안에 그 소독제를 선택적으로 제거하는 동시에, 유쾌하게 음료를 마시도록 통기성을 동시에 제공하는 다공질 재료의 일체화된 시스템을 사용하여 조합될 수 있다. 또한, 알고 있는 바와 같이, 정제 및 통기 능력을 제공하기 위해 다공질 재료를 구비하는 것 외에, 약물, 조미료, 색소, 비타민 또는 약초 치료제를 포함하여 음료 용기 안으로 도입되는 다공질 물질 내로 용질을 전달하는 다른 형태의 전달 방법을 조합하는 것이 명백해 질 것이다.
대량 생산/보틀링(bottling)을 위한 통기형 음료 클로져
도 15A 내지 도 15D에는 재밀봉 가능한 통기부 및 유체 경로를 갖는 바람직한 통기형 음료 용기의 클로져가 도시되어 있다. 도 15A에는 보호 수축-포장(282)이 도 15B에 도시한 클로져(284) 위에 있는 상태의 최종 패키징된 구조가 도시되어 있다. 클로져 본체는 고정을 위해 병 개구의 나사부와 상보적인 나사를 포함한다. 대안의 실시예에 따르면, 나사 형성 클로져 외의 적절한 클로져를 사용할 수 있다. 선택적인 2차 보호 시일(288)이 제품 보전성을 추가로 보호하도록 사용될 수도 있다. 클로져 본체는 중앙에 위치하여 그 선단에서 재밀봉 가능한 음용 입구부(286)를 포함하고 있다. 도 15C에는 클로져 둘레부(292)와 음용 입구부의 선단(290)에 재밀봉 가능한 메커니즘이 마련되어 있는 클로져의 단면도가 도시되어 있다. 재밀봉 가능한 통기부 및 입구부 클로져의 조합은 음료 제품의 신선함을 보존하는 데에 유리하다. 도 15D는 다공질의 통기형 매트릭스 물질(296)이 노출되어 있는 개방 상태(294)의 클로져를 도시하고 있다. 다공질의 유체 제어 매트릭스(298)는 유체 경로 내에 배치되거나 생략될 수 있다.
도 22A 내지 도 22D에는 통기형 음료 분배 클로져가 도시되어 있다. 통기부 재료를 포함하는 클로져의 실시예는 유리하게는 전체적으로 스냅식 끼워맞춤(snap-fit) 또는 가압 결합(press-together) 기술을 사용하여 조립되며, 따라서 대량 생산에 매우 적합하다. 통기부 물질의 직사각형 형상은 실제로 둥근 형상에 비해 통기 재료의 스크랩의 발생을 제거하는 점에서 제조 시에 유리하다. 스크랩의 감소는 대량 생산에서 생산 비용을 낮추는 데에 상당히 도움이 된다. 게다가, 당업자라면 현재 더 실감할 수 있는 바와 같이, 다공질의 통기부 재료를 중앙에 배치하면, 재료를 가장 효율적으로 사용할 수 있고, 대량 생산 시에 추가의 이점 및 비용 절감을 가져온다. 도 22A 내지 도 22D의 통기형 클로져의 실시예는 베이스 하우징에 대해 캡을 비틀리게 함으로써 작동하는 액체 및 공기 통기 차단 제어 구성을 갖고 있다. 이러한 유리한 구성으로 인하여, 공기의 통기 통로는 중앙 축선에 위치할 수 있고, 액체 유체 경로는 방사상으로 위치할 수 있으며, 액체 흐름의 말단부 내에서 공기의 혼입을 감소시킨다. 공기 및 액체의 축방향 분리는 폭기 음료의 후속 소비 후의 동반 흐름을 감소시키는 데에 중요하다. 중앙의 유체 흐름의 속성을 주변부로 전환함으로써, 통기형 클로져가 있는 용기로부터 음료를 소비할 때 음용 행위를 향상시킨다. 본 명세서에는 특정 세트의 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 명세서에 기재하는 기타 클로져는 후술하는 논제를 고려하여 역류를 사용하도록 될 수 있다. 이러한 "역류(revers-flow)" 구성은 통기형 클로져의 유체 경로 입구 근처에서 난류 상황의 형성을 감소시킨다. 난류 흐름의 조성에 기여하는 인자로는 반전된 음료 용기의 분배 각도, 액체 소비율, 공기 순환 속도(air return rate), 오리피스 크기 및 공기 순환 덕트의 개수, 유체 경로 내로의 공기 순환과 액체 유입 사이의 축방향 및 측방향 분리 각도를 포함한다. 따라서, 본래부터 통기형 클로져 구조에는 "임계 오리피스(critical orifice)", 즉 초과할 경우에 난류의 조성과 유체 경로 내로의 공기의 혼입을 유발하는 치수가 존재한다. 예를 들면, 도 22A에 도시된 타입의 2개의 통기형 "역류" 클로져가 나사로 마무리된 28㎜ 병에 대하여 제조되었다. 클로져 중 하나는 오리피스 사이즈가 1/16″이며, 다른 하나는 1/8″ 이다. 2개의 병을 500㎖의 물로 채우고, 그 위에 각 클로져를 병에 고정시켰다. 이어서, 병을 위쪽이 완전히 아래로 되도록 수직(수평선에 대해 90°)으로 뒤집었다. 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이, 물 내의 공기의 혼입 존재 여부 외에도 각 병의 내용물을 비우기 위한 시간을 기록하였다.
[표 1]
오리피스 크기 비워질 때까지의 시간(초) 공기 혼입
1/16" 60 아니오
1/8" 15 예
표 1에 따르면, 오리피스 직경을 2배로 하면 액체 음료 내의 공기 혼입의 결과로 나타난다. 따라서, "임계 오리피스"는 1/16"와 1/8" 직경 사이의 어딘 가에서의 설계에 나타난다. "임계 오리피스"을 알아내는 것은 가장 만족할만한 음용 경험을 위해 통기형 음료 클로져를 설계하는데 유용하다. "임계 오리피스"라는 용어의 사용은 특정 오리피스가 본 명세서의 실시예의 기능에 필수적이거나 중요하다는 것을 암시하기 위한 것은 아니다. 그것은 단순히 더 적은 불규칙 흐름을 제공하는 오리피스의 크기 또는 크기 범위를 설명하기 위해 사용된 용어이다. 다수의 실시예에 따른 클로져는 일반적으로 불규칙한 흐름을 가질 수도 있거나, 또는 "임계 오리피스"의 개념을 마음에 두고 설계될 수도 있을 것이다.
도 22A 내지 도 22D의 역류 클로져 설계 특징은 2개의 통기 인렛 포트(375) 및 통기 인렛 덕트(381)와 밀봉 어셈블리를 형성하기 위해 하우징 인렛(371)과 하우징 아웃렛(378) 사이에 캡쳐된 중앙에 위치된 직사각 형상의(다른 형상도 가능함) 소수성 다공질 통기 물질(377)을 포함한다. 포트(375) 및 덕트(381)는 통기 물질(377)과 일려로 직접 연결된다. 통기 물질(377)은 돌출 리브, 아이템(382, 370)에 의해 성분(371, 378)의 평탄 표면에서 떨어져 유지된다. 이러한 분리는 통기 물질(377)의 적절한 기능에 도움을 준다. 다공질의 통기부(377)는 실(380)의 기능에 의해 밀봉된다. 어셈블리(371, 377, 378)는 말단 캡(369) 내로 최초로 프레싱되고, 그리고나서 커버 실(383)이 통기 하우징 인렛(371), 통기부(377) 및 통기 하우징 아웃렛(378)의 어셈블리를 덮고 있는 말단 캡(369) 내로 프레싱된다. 베이스 하우징(387)이 어셈블리를 완성하기 위해 어셈블리에 추가된다.
조립 후, 외부의 통기 통과 포트(370)는 가요성 통기 덕트(374)를 통과하는 포트 개구(375)에 직접 연결되고 통기 하우징 및 돌출 리브(370)의 내부와 직접 접촉하는 공기를 위한 인렛이 된다. 공기는 다공질 소수성 필터를 통과하여 말단 에어 덕트(381)에 도달할 것이다. 클로져 장치가 밀폐 모드에 있을 때(도 22A), 포트(381)는 하이템(392), 통기/밸브 시트의 밀봉 표면의 접촉에 의해 밀봉된다. 클로져 장치가 개방 모드일 때(도 22b), 공기는 덕트(381)를 떠라 개구(390)를 통해 병의 내부로 나아가, 압력 등화가 도달될 때까지 유체를 대체할 것이다.
아이템(371)은 섹션(374)에서 가요적인 것이 바람직하다. 이 가요성은 아웃렛 밀봉/정박 링(372)이 아이템(369)에 고정되도록 하고, 아이템(371)의 중심부가 밀봉/정박 링에 대하여 축 방향으로 이동할 수 있다. 통로(374)는 축상의 움직임을 제공하기 위해 나선형으로 되고 비틀어질 것이다. 클로져 장치가 개방 모드에 있을 때, 액체가 흐르고 공기가 통하여, 부품(371)의 축상의 변위/수축이 존재하지 않는다. 클로져 말단 캡 어셈블리가 폐쇄될 때, 덕트(381)는 표면(392)과 접촉하게 되고, 자체의 중심맞춤 원뿔 및 밀봉 시트 하부 로드를 통해 밀봉할 것이다. 폐쇄 모드가 지속할 때, 아이템(371)의 중심부는 덕트(381)의 접촉 때문에 축상을 따라 변위되고, 원통형 밀봉 표면(373)이 개구(364)에 자리잡을 때까지 축상의 이동을 지속할 것이다. 나선형 동작 클로져는 장치의 개방 및 폐쇄 여행의 양을 제한하고 밀봉 공기 및 액체에 대한 적절한 축상의 이동을 보장하기 위해 기계적 정지부를 가질 것이다.
아이템(369)은 개구(364)를 나오는 유체를 모으고 지향시키는 말단 서분이다. 아이템(369, 371, 378, 383)은 아이템(387)에 부착될 완전한 어셈블리를 만들 것이다. 형상부(362)는 음용시에 입술에 대해 인간 공학적인 방식으로 된다. 아이템(364)은 클로져 장치가 개방 모드에 있을 때에는 유체를 통과시키기 위한 개구가 되고, 클로져 장치가 폐쇄 모드에 있을 때에는 아이템(373)과 환형의 간섭 유체 실이 된다. 아이템(383)은 원통형 밀봉 표면(394)을 밀봉하기 위해 상부 어셈블리와 동적 실(385)의 유체 격벽을 감싸기 위한 커버이다. 아이템(384)은 성분에 대한 압축 후프 실 및 락(compressive hoop seal and lock)이다. 사용 동안의 액체 흐름은 개구(390)를 통해 시작하고, 아이템(371)을 지나거나 돌아서 말단 포트(364)를 빠져나간다. 개방 및 폐쇄 작동은 상부 어셈블리의 아이템(383) 내부의 일치 나사부(386)와 베이스 하우징의 나사부(388)를 통해 이루어진다. 밸브 또는 통로를 개방 및 폐쇄하기 위해 이 구성에서는 90도 트위스트 작동이 사용된다.
도 23A 내지 도 23D는 복잡도가 감소된 통기형 음료 분배 클로져를 예시한다. 클로져 실시예의 최종 조립은 스냅-피트 또는 일괄 프레스 기술을 사용하여 수행되며, 그래서 대량 생산 제조에 매우 유용하다. 제조업체의 능력에 따라서는, 실시예는 2가지 방식 중의 하나로 생산될 수 있다. 첫번째 방법은 삽입 몰딩 기술의 사용을 요구하며, 이에 의해 소수성 다공질 통기 물질(419)이 통기 삽입 지지부(430)를 생성하기 위해 수지의 도입 이전에 주입 몰드 내에 위치된다. 다시, 제조업체에 따라서는, 수동 삽입에 대비하여 평탄한 도너츠 형상의 통기 물질을 들어올려 위치시키기 위해 로봇 공학이 사용될 수 있다. 로봇 공학의 사용은 높은 정도의 공동현상(cavitation)을 갖는 주입 몰드를 수반하는 대규모 제조에 매우 이롭다. 또한, 다공질의 통기 물질의 연속적인 스트립이 스트립의 중간에 전략적으로 펀칭된 홀 또는 스트립의 측면을 따라 노칭된 그루브(notched groove)의 존재에 의해 제공된 트랙터 피드 메카니즘(tractor feed mechanism)을 통해 상보형 몰딩 공동의 쌍의 사이에 통과되는 연속적 또는 간헐적 몰딩 공정의 유형을 채용하는 것은 본 기술분양을 실시하는 사람들에게는 명백할 것이다. 이 시나리오에서, 센터부(430)는 몰딩 공동이 함께 있을 때에 다공질의 물질의 연속 스트립에 직접적으로 몰딩될 수 있고, 공동의 개방 시에 몰딩 공동을 빠져나오는 것에 후속하여, 몰드 배출 경로에 인접하여 커더가 채용될 수 있으며, 이에 의해 완성된 부품을 연속 스트립으로부터 자유롭게 한다. 트랙터 피드 공정은 또한 높은 공동현상을 갖는 몰드에 유용하며, 그래서 대규모 제조 작업에 이용될 수 있다. 잔여 성분, 커버(401) 및 베이스(402)는 본 기술을 실시하는 사람에게 익숙한 주입 몰딩 기술을 사용하여 제도된다. 최종의 3개의 피스는 이전에 설명된 일괄 스냅 기술을 사용하여 후속적으로 조립된다.
두번째 방법은 본 기술을 실시하는 사람에게는 익숙한 표준 주입 몰딩 기술을 사용하여 모두 3개의 피스(401, 402, 403)를 생성하는 것을 수반한다. 조립 전에, 소수성 다공질 통기 물질(419)이 초음파 또는 레이저 용접과 같은 대규모 제조에 유용한 기술을 사용하여 센터피스(430)에 부착된다. 전술된 바와 같이 다른 부착 기술이 사용될 수 있다. 그리고나서, 그 결과의 3개의 피스(401, 402, 419 및 430)는 전술된 바와 같이 강제 조립된다. 도 23A 내지 도 23D의 통기형 클로져 실시예는 베이스 하우징에 대해 캡을 비틀음으로써 작동된 일체형의 액체 및 공기 통기 차단 제어 특징을 포함한다. 이러한 유용한 구성은 공기 통기 경로로 하여금 중심축에 대해 원추형으로 위치되도록 하고, 액체 유체 경로가 그 유체 포트(408)와 중앙에 위치되도록 하지만, 공기 순환 포트(407)에 대해 현저하게 높이 위치되어 덕트(427) 내로의 액체 흐름의 말단 세그먼트 내에의 공기 혼입의 가능성을 감소시킨다. 엘레베이션(elevation)에 의한 공기 및 액체 분리는 또한 흐르고 있는 액체 내로의 공기 혼입을 제어하기 위해 사용된다.
도 23A에 도시된 복잡도가 감소된 통기형 클로져의 실시예는 나사부 베이스(402)와 협조하여 인간 공학적 형상의 클로져 커버(401)의 상단에 중심이 위치된 유체 입구부(403)를 개방시크는 클로져(400)를 포함한다. 도 23B에서, 밑면도는 공기 순환 포트(407), 공기 디플렉터 하우징(409), 유체 포트(408) 및 병을 고정하기 위해 일체형 나사부(410)가 나타내어져 있다. 클로져는 베이스(402)에 대하여 커버(401)를 돌리거나 비틀음으로써(예시된 실시예에서는 1/4 바뀌를 돌림) 개방된 위치로 작동될 수 있으며, 이에 의해 도 23D에서의 센터피스(430)를 포함하고 있는 커버가 통기부 삽입 지지 포스트 내에서 그루브(421)의 동작에 의해 나사형 가이드(429)를 따라 수직으로 상승하게 된다. 도 23D에서, 덕트 실(414)은 커버가 폐쇄 상태에 있을 때에 작동하는 덕트 실 지지부(415)에 의해 정위치에 유지되며, 이에 의해 유체 경로 내에 유체 완전 밀봉을 제공한다. 환형 커버 실(417) 내에 포함된 방사상으로 위치된 공기 채널(416)은 환형 통기 아웃렛 실 와이퍼(418)의 다소 안쪽으로 위치되어 도시되어 있으며, 이 와이퍼는 커버를 밀폐 위치로 작동시 환형 베이스 실(431)에 대하여 눌려지며, 그에 의해 커버(418)의 환형 실 와이퍼와 환형 커버 실(417) 사이에 끼워넣어진 베이스 실(431)의 나이프 에지 사이에 공기 완전 밀봉이 이루어진다. 베이스 실의 끼워넣음은 폐쇄 위치로의 회전 동안 커버의 하향 여행으로부터 달성된다. 개방 위치에서, 커버는 상향으로 이동하고, 공기는 채널(425)이 커버(413)에서 채널(416)과 정렬할 때에 흐를 수 있다. 흐르고 있는 공기는 내부의 환형 실(420) 때문에 소수성 다공질 통기 물질(419)을 통과하도록 강제되며, 그 결과 공기 흐름은 여러 개의 지지 버팀목(422)을 포함하는 통기 삽입 지지부(430) 내에서 통기 개구(424)를 통과한다. 여기에서 부터, 흐르고 있는 공기는 베이스(402)의 공기 순환 포트(407) 내로 안내된다. 공기의 유입은 만족할만한 음용 경험을 제공하기 위해 음료 용기 내에 진공의 형성을 중립화하도록 작용한다.
도 24A 내지 도 24C는 재사용 가능한 스포츠 타입 음료 용기에 가장 적합한 더 큰 크기의 통기형 음료 클로져를 도시한다. 도 24a에서의 클로져(435)는 재사용 가능한 입구부(436)와, 적합한 스포츠병에 고정하는데 도움을 주기 위해 외주 상에 그루브를 포함한다. 입구부는 도 24B에 도시된 바와 같이 푸시-풀 움직임을 사용하거나 비틀음으로써 작동될 수 있다. 클로져 및 스포츠병은 플라스틱 물질, 바람직하게는 비누와 물로 손에 의해 세척될 수 있는 플라스틱 물질, 가장 바람직하게는 클로져 및 병의 재사용을 가능하게 하기 위해 가정용 식기세척기 세척 사이클의 혹독함과 세제를 견뎌낼 수 있는 플라스틱 물질로 구성된다. 바람직한 플라스틱 물질의 예와 이러한 물질의 성질은 앞에서 설명한 바 있다.
도 24B에서, 공기가 진입되어 컵 몸체를 통과하도록 하는 소수성 거대다공질의 통기 물질(439)을 갖춘 통기형 클로져(438)가 도시되어 있다. 전략적으로 위치된 공기 흐름 디플렉터(440, 441)는 공기를 유체 경로로부터 멀리 편향시키도록 하여 분배된 액체 음료 내로의 공기 혼입 등을 제거하도록 기능한다. 도 24c는 바로 위의 공기 디플렉터(446)에 적합화된 소수성 다공질 통기 물질(447)의 위치를 보여주는 통기형 클로져(445)의 밑면도를 상세히 도시하며, 말단 유체 경로(449) 및 중앙 유체 경로(448)가 도시되어 있다.
도 25A 내지 도 25C는 재사용 가능한 스포츠형 음료 용기와 함께 사용하도록 바람직하게 설계된 인간 공학적 설계의 통기형 클로져이다. 도 25A에서, 클로져(450) 입구부는 중앙에 위치되고, 음용 경험을 향상시키는 편안한 인간 공학적 형상(451)을 갖는다. 자체-밀봉 입구부는 고정된 위치에 잔류하도록 설계되어, 음료 흐름을 방지하는데 개방 또는 폐쇄가 불필요하다. 클로져의 통기는 클로져 몸체의 에지 부근에 위치된 통기 물질(452)에 의해 제공된다. 유체는 분배 시에 입구부 위치(453)에서 빠져나오도록 설계된다. 분배는 내용물의 소비에 의해 달성되며, 내용물에 대한 자체 밀봉 밸브가 그 성분을 개방하도록 설계되어 액체 음료 흐름이 시작할 수 있게 된다. 음용의 중단시, 밸브의 성분은 폐쇄하고, 액체 흐름은 정지한다. 통기와 함께, 음용 과정은 소비자가 원하는 한은 중단되지 않은채로 유지된다. 진공 형성 또는 분배를 유지하기 위해 요구된 음료 용기의 힘든 쥐어짬이 존재하지 않는다. 도 25B는 탄성 중합체 구성요소(456) 및 그 구성요소 내에 위치된 관통 슬릿(457)을 포함하는 통기형 클로져의 밸브 어셈블리를 상세히 도시한다. 탄성 중합체 성분은 구성요소 "458"에 의해 유체 경로 내에 유지되며, 이 구성요소는 초음파 용접, 회전식 용접, 접착 결합, 프레스-피트 또는 다른 유사한 공정과 같은 본 기술분야를 실시하는 사람에게는 익숙한 하나 또는 그 이상의 방법에 의해 유체 경로 내에 기계적으로 결합되어 중앙에 위치된다. 도 25C는 통기부(464)를 통과한 공기 흐름과, 리테이너(461) 및 탄성 중합체 구성요소(462)를 통과한 후에 입구부(463)를 빠져나오는 유체를 나타내고 있는 통기형 클로져의 단면도이다. 클로져는 공기 혼입을 감소시키고 음용 경험을 향상시키기 위해 공기 디플렉터(도시되지 않음)를 포함하는 것이 바람직할 수도 있을 것이다.
다양한 매트릭스 물질의 성능을 비교하는 일련의 실험이 시행되었다. 용기는 700㎖의 물로 채워지고, 분산을 위한 개구(흐름의 면적)는 0.71㎠이다. 액체 분배 동안의 공기 통기만에 의한 압력 강하가 측정되어 표 2에 나타내어졌다. 바람직한 실시예에서, 압력 강하는 2psi 미만인 것이 바람직하며, 약 1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5, 0.4, 0.3, 0.2, 0.1 및 0.005psi 인 것이 더욱 바람직하다. 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 테스트된 물질은 요구된 범위 내에 있다.
[표 2]
물을 분배하는 동안 내부 음료 용기로부터의 압력 강하 데이타
소수성 거대다공질의 물질 유형 평균 기공 직경(㎛) 두께(in) 공기 통기만에 의한 압력 강하(psig) 액체가 비워지는 동안의 압력 강하(psig)
HDPE 120 0.0625 0.10 0.07
HDPE 110 0.0625 0.07 0.07
UHMWPE 30 0.0625 0.27 0.07
HDPE 35 0.035 0.28 0.07
PP 150 0.125 0.07 0.10
PTFE 30 0.125 0.77 0.10
PTFE 4 0.0625 0.60 0.13
HDPE 110 0.125 0.28 0.13
UHMWPE 7 0.025 0.73 0.20
UHMWPE 7 0.0625 0.70 0.23
PTFE 4 0.025 0.60 0.37
PVDF 0.5 0.004 0.63 0.67
용기를 비우기 위한 시간이 측정되었고, 흐름량과 유속이 계산되어 표 3에 제공되었다.
[표 3]
액체 유속/공기 유속
친수성 거대다공질의 물질 유형 평균 기공 직경(㎛) 두께(in) 700ml 물에 대한 통기형 용기 비움 시간(s) 흐름량(ml/s) 유속 cc/(min*㎠)
UHMWPE 7 0.0625 26.23 26.69 632.89
PVDF 0.5 0.004 24.61 28.44 674.55
PP 150 0.125 20.88 33.52 795.06
HDPE 110 0.0625 20.60 33.98 805.86
PTFE 30 0.125 20.06 34.90 827.56
UHMWPE 7 0.025 19.75 35.44 840.55
HDPE 110 0.125 19.04 36.76 871.89
HDPE 35 0.035 18.41 38.02 901.73
PTFE 4 0.025 17.73 39.48 936.31
UHMWPE 30 0.0625 17.41 40.21 953.52
HDPE 120 0.0625 16.07 43.56 1033.03
PTFE 4 0.0625 15.36 45.57 1080.78
표 4에서, 5% 에탄올이 추가된 탄산 소프트 음료(CSD)와 에탄올이 추가되지 않은 탄산 소프트 음료를 사용하여 매트릭스 물질을 통한 가시적인 누출이 존재하는지의 여부를 판정하기 위한 누출 테스트의 결과가 제공되어 있다.
[표 4]
누출 테스트
물질 액체 기공 크기 누출
PTFE CSD 35 예
PTFE CSD 2 아니오
PVDF CSD 5 아니오
PTFE CSD + 5% 에탄올 2 아니오
PVDF CSD + 5% 에탄올 5 아니오
UHMWPE CSD + 5% 에탄올 7 아니오
전술된 다양한 방법 및 기술은 본 발명을 수행하기 위한 다수의 방식을 제공한다. 물론, 설명된 모든 목적 또는 장점이 반드시 본 명세서에 설명된 임의의 특정의 한 실시예에 따라 달성되지는 않는다. 그러므로, 예를들어, 당업자는 본 명세서에서 교시되거나 제시되었을 수도 있는 다른 목적 또는 장점을 반드시 달성함이 없이 본 명세서에 개시된 바와 같은 한가지 장점 또는 장점의 그룹을 달성하거나 최적화시키는 방식으로 본 발명이 수행될 수도 있다는 것을 인지할 것이다.
더욱이, 당업자는 상이한 실시예로부터의 여러 특징의 상호교환 가능성을 인지할 것이다. 유사하게, 전술된 여러 특징 및 장점은 각각의 이러한 특징 또는 단계에 대한 다른 공지된 등가물과 마찬가지로 본 명세서에 설명된 원리에 따른 방법을 수행하기 위해 본 기술분야의 일상적인 기술 중의 하나에 의해 혼합되고 매칭될 수 있다.
본 발명이 특정 실시예 및 실예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 특별하게 개시된 실시예를 넘어서 다른 실시예까지 연장하는 것이며, 수정 및 그 등가물의 사용이 가능하다.

Claims (81)

  1. 용기로부터 유체를 분배하기 위한 클로져에 있어서,
    상호협동하여 유체 경로를 형성하는 접철식으로 결합된 한쌍의 제1 부재 및 제2 부재를 구비하며,
    상기 제1 부재는 용기에 고정되도록 적합화된 베이스에 부착되고,
    베이스 및/또는 제1 부재는 개스의 통과를 허용하고 대량의 액체 통과는 차단하는 다공질의 통기 물질의 하나 또는 그 이상의 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  2. 제1항에 있어서, 통기 물질은 플라스틱, 금속, 세라믹 및/또는 글래스를 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  3. 제1항에 있어서, 통기 물질은 소수성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  4. 제1항에 있어서, 통기 물질은 높은 수분 침입 압력을 갖는 플라스틱 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  5. 제1항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 클로져 양단에서 실질적인 압력차를 발생함이 없이 클로져로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  6. 제1항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 적어도 약 50㎖/min/㎠의 클로져로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  7. 제1항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 적어도 약 500㎖/min/㎠의 클로져로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  8. 제1항에 있어서, 분배 동안 약 2psi 미만의 압력 강하를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  9. 제1항에 있어서, 분배 동안 약 1psi 미만의 압력 강하를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  10. 제1항에 있어서, 유체 경로의 적어도 일부분 내에 다공질의 흐름 매트릭스를 추가로 포함하며, 상기 흐름 매트릭스는 클로져가 부착되는 용기의 내부와 외부간에 공기 압력차가 나타나지 않는다면 흐름 매트릭스를 통한 액체의 흐름을 차단하도록 적합화되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  11. 제1항에 있어서, 공기 압력차는 약 0.05 내지 2.0psi인 것을 특징으로 하는 클로져.
  12. 제1항에 있어서, 제1 부재 및 제2 부재는 일반적으로 튜브형인 것을 특징으로 하는 클로져.
  13. 제1항에 있어서, 유체 경로는 제1 부재에 대하여 제2 부재를 이동시킴으로써 용기 외부로의 유체 흐름을 허용하도록 개방되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  14. 제13항에 있어서, 제2 부재는 제1 부재에 대하여 비틀음 동작으로 이동되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  15. 제1항에 있어서, 베이스는 암나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  16. 제15항에 있어서, 용기와 조합하며, 용기는 클로져를 용기에 부착하기 위해 베이스 상의 나사부와 협동하도록 적합화된 외부 나사부를 갖는 목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  17. 제1항에 있어서, 다공질의 통기 물질의 하나 또는 그 이상의 섹션은 제1 부재 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  18. 제17항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 클로져가 밀폐 위치에 있을 때에는 제2 부재에 의해 덮혀지고, 클로져가 개방 위치에 있을 때에는 공기에 노출되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  19. 제1항에 있어서, 제1 부재 및 베이스는 일체형인 것을 특징으로 하는 클로져.
  20. 제1항에 있어서, 베이스는 일반적으로 제1 부재에 수직을 이루고 제1 부재를 감싸는 수용 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  21. 제20항에 있어서, 다공질의 통기 물질의 하나 또는 그 이상의 섹션은 베이스의 수용 벽부에 배치되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  22. 제20항에 있어서, 베이스는 알루미늄 음료캔의 상단과 결합하도록 적합화되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  23. 액체를 처리하고 분배하기 위한 클로져에 있어서,
    클로져를 용기에 고정하도록 적합화된 베이스와;
    클로져가 사용 중일 때에 액체가 통과하는 베이스를 지나는 액체 경로와;
    클로져가 사용 중일 때에 액체가 통과하는 액체 경로에 포함되거나 액체 경로에 연결된 다공질의 처리 매트릭스와;
    베이스에 고정된 다공질의 통기 매트릭스를 구비하며, 상기 다공질의 통기 매트릭스는 다공질의 통기 매트릭스를 통한 개스의 통과는 허용하고, 다공질의 통기 매트릭스를 통한 액체의 통과는 차단하여, 상기 다공질의 통기 매트릭스의 제1 부분과 접촉하는 제1 위치와 상기 다공질의 통기 매트릭스의 제2 부분과 접촉하는 제2 위치간의 공기 압력의 등화를 허용하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  24. 제23항에 있어서, 화학적 처리는 화학물을 액체에 첨가하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  25. 제23항에 있어서, 화학적 처리는 액체로부터 방부제 또는 다른 화학물을 선택적으로 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  26. 제23항에 있어서, 다공질의 처리 매트릭스는 액체 경로에 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  27. 제23항에 있어서, 다공질의 처리 매트릭스는 적어도 부분적으로는 액체 경로 내에 놓여지는 것을 특징으로 하는 클로져.
  28. 제23항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 액체 경로를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 클로져.
  29. 제23항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 소수성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  30. 제23항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 높은 수분 침입 압력을 갖는 플라스틱 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  31. 제23항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 클로져 양단에 실질적인 압력차를 발생함이 없이도 클로져로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  32. 제23항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 적어도 약 50㎖/min/㎠의 클로져로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  33. 제23항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 적어도 약 500㎖/min/㎠의 클로져로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  34. 제23항에 있어서, 분배 동안 약 2psi 미만의 압력 강하를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  35. 제23항에 있어서, 분배 동안 약 1psi 미만의 압력 강하를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  36. 액체를 분배하기 위한 클로져에 있어서,
    클로져를 용기에 고정하기 위한 수단을 포함하는베이스와;
    클로져가 사용 중일 때에 액체가 통과하는 베이스를 지나는 액체 경로와;
    클로져가 사용 중일 때에 액체가 통과하는 액체 경로 내에 포함되거나 액체 경로에 연결된 높은 액체 유속량과 낮은 수분 침입 압력을 갖는 다공질의 흐름 매트릭스를 구비하며,
    상기 다공질의 흐름 매트릭스는 매트릭스의 대향 단부에서의 공기 압력이 동일할 때 클로져를 통한 액의 흐름을 차단하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  37. 제36항에 있어서, 베이스에 고정된 다공질의 통기 매트릭스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  38. 제37항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 적어도 약 50㎖/min/㎠의 클로져로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  39. 제37항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 적어도 약 500㎖/min/㎠의 클로져로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  40. 제36항에 있어서, 액체 경로를 통과하고, 다공질의 흐름 매트릭스에 액체 경로를 연결시키는 튜브형 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  41. 제36항에 있어서, 사용시에 압력 강하가 약 0.05 내지 2.0psi인 것을 특징으로 하는 클로져.
  42. 음료 분배 어셈블리에 있어서,
    액체 및 개스의 흐름을 허용하기 위해 그 안에 개구를 갖는 캡과;
    용기에 고정되도록 적합화된 베이스 하우징과;
    상기 베이스 하우징 내에 포함되고 상기 베이스 하우징에 연결된, 높은 수분 침입 압력을 갖는 일반적으로 소수성 다공질의 통기 물질을 구비하며,
    베이스 하우징 및 캡은 이동 가능하게 결합되고, 상호협동하여 액체 경로를 형성하며,
    사용 동안, 용기 내로 통과하는 통기형 공기는 액체가 분배부를 통해 용기의 외부로 통과할 때에 액체가 흐르는 중심축을 따르며, 이에 의해 분배된 액체에서 공기 혼입을 감소시키는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  43. 제42항에 있어서, 분배 동안 약 2psi 미만의 압력 강하를 제공하는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  44. 제42항에 있어서, 분배 동안 약 1psi 미만의 압력 강하를 제공하는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  45. 제42항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 어셈블리 양단에 실질적인 압력차를 발생함이 없이 어셈블리로부터 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  46. 제42항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 적어도 약 50㎖/min/㎠의 어셈블리로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  47. 제42항에 있어서, 다공질의 통기 물질은 적어도 약 500㎖/min/㎠의 어셈블리로부터의 연속적인 액체 유속량을 허용하도록 충분한 통기를 제공하는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  48. 제42항에 있어서, 액체 경로의 적어도 일부분 내에 다공질의 흐름 매트릭스를 추가로 포함하며, 흐름 매트릭스는 어셈블리가 부착되는 용기의 내부와 외부 사이에 공기 압력차가 나타나지 않는다면 흐름 매트릭스를 통한 액체의 흐름을 차단하도록 적합화되는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  49. 제42항에 있어서, 공기 압력차는 약 0.05 내지 2.0psi인 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  50. 제42항에 있어서, 유체 경로는 베이스에 대하여 캡을 이동시킴으로써 용기 외부로의 유체 흐름을 허용하도록 개방되는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  51. 제42항에 있어서, 캡은 베이스에 대하여 비틀음 동작으로 이동되는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  52. 제42항에 있어서, 베이스는 암나사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  53. 제42항에 있어서, 용기와 조합하며, 용기는 어셈블리를 용기에 부착하기 위해 베이스 상의 나사부와 협동하도록 적합화된 외부 나사부를 갖는 목부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  54. 제1항에 있어서, 통기 물질은 약 0.1 내지 500㎛의 평균 기공율을 갖는 것을 특징으로 하는 클로져.
  55. 제1항에 있어서, 통기 물질은 디스크 형상이며, 약 20 내지 5000㎛ 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 클로져.
  56. 제1항에 있어서, 통기 물질은 가열 용접, 주입 몰딩, 밀봉제, 음파 용접 및 삽입 중의 하나에 의해 베이스 및/또는 제1 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  57. 제56항에 있어서, 통기 물질은 통기 물질과 베이스 및/또는 제1 부재 사이에 누출 방지 시일을 생성하기 위해 베이스 및/또는 제1 부재에 고정되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  58. 제1항에 있어서, 탄산화 작용 및 네거티브 압력이 통기 물질을 통해 제거되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  59. 제1항에 있어서, 통기 물질의 유속량은 통기 물질을 통과하는 분당 공기 체적이 용기에서 제거되는 분당 용기의 체적과 같거나 초과하도록 하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  60. 제23항 또는 제37항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 0.1 내지 500㎛의 평균 기공율을 갖는 것을 특징으로 하는 클로져.
  61. 제23항 또는 제37항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 디스크 형상이며, 20 내지 5000㎛ 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 클로져.
  62. 제23항 또는 제37항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 가열 용접, 주입 몰딩, 밀봉제, 음파 용접 및 삽입 중의 하나에 의해 베이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  63. 제62항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스는 통기 물질과 베이스 사이에 누출 방지 시일을 생성하기 위해 베이스에 고정되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  64. 제23항 또는 제37항에 있어서, 탄산화작용 및 네거티브 압력이 다공질의 통기 매트릭스를 통해 제거되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  65. 제23항 또는 제37항에 있어서, 다공질의 통기 매트릭스의 유속량은 다공질의 통기 매트릭스를 통과하는 분당 공기의 체적이 용기로부터 제거되는 분당 음료의 체적과 동일하거나 초과하도록 하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  66. 제42항에 있어서, 통기 물질은 0.1 내지 500㎛의 평균 기공율을 갖는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  67. 제42항에 있어서, 통기 물질은 디스크 형상이며, 20 내지 5000㎛ 사이의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  68. 제42항에 있어서, 통기 물질은 가열 용접, 주입 몰딩, 밀봉제, 음파 용접 및 주입 중의 하나에 의해 베이스 내에 포함되거나 베이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  69. 제68항에 있어서, 통기 물질은 통기 물질과 베이스 사이에 누출 방지 시일을 형성하기 위해 베이스 내에 포함되거나 베이스에 연결되는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  70. 제42항에 있어서, 탄산화작용 및 네거티브 압력은 통기 물질을 통해 제거되는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  71. 제42항에 있어서, 통기 물질의 유속량은 통기 물질을 통과하는 분당 공기의 체적이 용기로부터 제거되는 분당 음료의 체적과 동일하거나 초과하도록 하는 것을 특징으로 하는 음료 분배 어셈블리.
  72. 적어도 하나의 피스를 포함하며, 적어도 하나의 피스는 다공질의 소수성, 친수성, 소유성 및 친유성 통기부/매트릭스 중의 적어도 하나인 다공질 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  73. 제72항에 있어서, 적어도 하나의 피스는 다공질의 소수성, 친수성, 소유성 및 친유성 통기부/매트릭스 중의 적어도 2개의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  74. 제72항 또는 제73항에 있어서, 적어도 하나의 피스는 적어도 하나의 시일을 포함하며, 적어도 하나의 시일은 액체 또는 개스 중의 하나를 포함하고, 적어도 하나의 시일이 개방, 폐쇄 및 부분적인 폐쇄 상태 중의 하나에 있는 동안에는 액체와 개스 중의 하나가 흐르도록 하는 것을 특징으로 하는 클로져.
  75. 제74항에 있어서, 용기의 일부분은 무흐름, 액체 흐름, 개스 통기 또는 액체 흐름과 개스 통기의 조합 중의 하나를 허용하도록 위치될 수 있는 것을 특징으로 하는 클로져.
  76. 제72항 내지 제75항 중의 어느 한 항에 있어서, 클로져는 분할된 용기와 비분할된 용기 중의 하나와 함께 사용되는 것을 특징으로 하는 클로져.
  77. 소수성, 친수성, 소유성 및 친유성 물질 중의 적어도 하나의 물질로 구성되며, 실리콘과 고무 중의 하나로 이루어지는 니플과 슬릿 밸브 중의 하나에 동작적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 통기부/매트릭스.
  78. 다공질 물질이 내부에 배치되며, 특정 성분과 방부제 중의 적어도 하나가 다공질 물질에 의해 용기 내에 포함된 액체로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 용기.
  79. 제78항에 있어서, 다공질 물질은 침투 가능한 매트릭스이며, 이온 교환, 활성화된 카본, 반응성 분리 매체, 분자 슬리브 및 포획 상태 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기.
  80. 제78항 또는 제79항에 있어서, 다공질 물질은 액체의 흐름 경로에 있는 것을 특징으로 하는 용기.
  81. 제78항에 있어서, 용기는 병과 병 캡 중의 하나인 것을 특징으로 하는 용기.
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