KR20060019061A - 페트병의 제조에 사용되는 프리폼 - Google Patents

Abstract

(목적) 제 1 단째 주름형상부의 상면은 입구부에서 중간에 이르는 부분을 다른 부분에 비해서 매우 두껍게 하고, 이것과 비교하여 제 2 단째 주름형상부 이하는 얇게 하여, 그 눌러 찌부러뜨리는 동작에 큰 힘을 요하지 않는 형상 내지 구조의 페트병을 제조하기 위한 프리폼을 제공하는 것.

(구성) 상단의 입구부와, 하단의 바닥부와, 상기 입구부와 바닥부를 제외하고 길이방향의 일부 또는 전부가 수평방향의 복수의 주름형상부로 되어 있는 페트병 본체로서, 상기 페트병 본체를 그 길이방향의 일측 또는 양측에서 페트병 본체의 중심방향으로 압압하였을 때, 상기 각 주름형상부가 서로 겹쳐져서 찌부러진 상태를 유지할 수 있도록 한 페트병을 제조하는데 사용되는 프리폼 본체는, 상기 페트병 본체의 입구부가 되는 원통부에서 상기 페트병 본체의 바닥부가 되는 정상부에 이르기까지의 둘레벽을 복수로 구분하고, 각각의 둘레벽의 두께를, 원통부 근방은 비교적 얇게, 이것과의 비교에서 중간부 근방은 두껍게, 이것들과의 비교에서 정상부 근방은 중간정도로 하여 이루어진다.

Description

페트병의 제조에 사용되는 프리폼{Preform for use in the manufacture of PET bottles}

도 1은 종래의 프리폼의 정면 설명도

도 2는 본 발명의 프리폼과, 그 두께와 히터의 설명도

도 3은 프리폼의 가열상태를 나타내는 플로차트

도 4는 본 발명의 페트병 본체의 전체 정면도

도 5는 찌부러진 상태의 페트병 본체의 전체 정면 설명도

도 6은 주름형상부를 나타내는 확대 단면도

도 7은 상기 주름형상부의 설명도

도 8은 찌부러져 있는 단계의 주름형상부의 작용 설명도

도 9는 찌부러져 있는 상태의 작용 설명도

도 10은 다른 실시예의 주름형상부를 나타내는 확대 단면도

도 11은 상기 주름형상부의 설명도

도 12는 찌부러져 있는 단계의 주름형상부의 작용 설명도

도 13은 찌부러져 있는 상태의 작용 설명도

도 14는 페트병 본체의 입구부에서 어깨부에 걸친 확대 단면도

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

A - 프리폼 본체 B - 원통부

b - 나사부 C - 어깨부

J - 몸통부 K - 중간부

P - 주름형상부의 곡부(谷部) Q - 주름형상부의 산부(山部)

R - 원형상의 오목부 T,U - 만곡형상의 오목부

h1 - 주름형상부의 상반부의 높이 h2 - 주름형상부의 하반부의 높이

a1 - 제 1 단째의 부분(최하단) a2 - 제 2 단째의 부분

a3 - 제 3 단째의 부분 1 - 페트병 본체

2 - 주름형상부 2A - 제 1 단째 주름형상부

2B - 제 2 단째 주름형상부 2C - 제 3 단째 주름형상부

2D - 제 4 단째 주름형상부 2K - 제 11 단째 주름형상부

3 - 입구부 4 - 바닥부

5 - 히터 페널 5' - 히터

본 발명은 스트레치 블로(stretch blow)라든가 인젝션 블로(injection blow)라든가, 일반적으로는 페트수지 블로 등으로 불리우는 블로성형방법을 이용하여 쥬 스나 미네랄 워터 등의 용기(페트병)를 조형할 때에 사용되는 프리폼(preform)에 관한 것으로서, 특히 내용물이 충전되어 있는 때의 높이와 내용물이 비어 있는 때의 높이가 다른 페트병을 제조하는데 사용되는 프리폼에 관한 것이다.

최근 합성수지제 용기의 생산량이 매우 급증하고 있다. 그런데, 용기 내에 충전된 쥬스나 미네랄 워터를 다 마시고서 그 용기를 파기할 때, 마시기 이전의 형상 그대로의 용기를 이른바 쓰레기통에 파기하는 경우는, 마치 공기를 쓰레기통에 버리는 것과 같은 상태가 되기 때문에 쓰레기통이 곧 가득 차게 되고, 더 나아가서는 노상에 파기되어 생활환경을 악화시키게 되며, 게다가 이것은 다 마신 용기의 회수비용이나 청소를 위한 인건비를 상승시키게 됨으로써 공공사업에 큰 부담을 주고 있다.

또, 이러한 종류의 합성수지제 용기는, 이것을 블로성형 등의 간이한 수단에 의해서 용이하게 제조할 수 있는 반면, 심한 진동을 수반하는 자동차나 기타 반송수단에 적재하거나 혹은 가게 앞에 쌓아두고서 전시함에 있어서는 그 강도가 충분하다고는 아직 말할 수 없는 것이었다.

또한, 이러한 용기를 성형하는 성형회사에서 쥬스나 미네랄 워터를 충전하는 충전회사로 반송할 때에도 그 용기가 너무 커서 마치 공기를 반송하는 것 같은 상태가 되기 때문에, 제품의 반송비용에 소요되는 비율이 상당한 것으로 되어 있었다.

그래서, 본원 발명자는 먼저 액체 용기의 폐품을 회수할 때에 그 용기를 간단하게 축소시킬 수 있도록 고안한 액체 용기를 제공하였다. 이 액체 용기는 비교 적 연질의 합성수지에 의해서 제조되며, 상단에 입구부를 가진 액체 용기의 둘레벽을 주름형상으로 한 것이다(특허문헌 1 참조).

또, 이것에 더하여, 용기의 수직방향 및/또는 비틀림방향으로 부하를 줌으로써 실질적으로 그 용적이 축소되는 형상으로 한 것, 및 이 축소된 형상를 유지시키는 수단과 그 용기의 발명을 제창하였다(특허문헌 2 참조).

이 결과, 어느 것이나 상기한 목적, 즉 용기를 눌러 찌부러뜨렸을 때 그 높이 및 용적을 더 축소시킬 수 있음과 아울러 그 축소된 상태를 유지시키는데 충분히 대처할 수 있었던 것이다. 이와 같이 높이(길이)방향으로 신축시킬 수 있는 용기는, 그 성형공장에서 내용물을 충전하는 충전공장으로 축소시켜서 다량으로 한 번에 반송하는데 편리하고, 또한 내용물을 다 마신 후의 쓰레기통에 대한 수용량을 비약적으로 향상시키고, 게다가 처리공장으로 반송하는 절대량을 가급적 많게 할 수 있는 이점이 있다.

그러나, 이것에 그치지 않고, 예를 들면 해안 등에서 엎드린 상태로 쥬스 등의 내용물을 마실 때에는 용기 그 자체를 만곡시킬 수 있다면 편리할 것이고, 또한 마시는 것을 도중에 그만 둔 경우에는, 그 마신 부분만큼 축소시킬 수 있다면, 종래에는 그 높이방향으로 축소시킬 수 없었던 것과는 달리 핸드 백 등에 용이하게 수용할 수 있기 때문에, 그 휴대가 매우 편리하게 되는 것을 생각할 수 있다.

이와 같은 용기는 언뜻 보기에 그 외관형상을 주름형상으로 함으로써 해결할 수 있을 것 같지만, 실제의 비교적 얇은 합성수지제 재료는, 예를 들면 저렴하고 비교적 강인한 재료인 이른바 페트수지에서는 거듭되는 신축동작의 결과, 주름형상 부를 구성하는 산부(山部) 및 곡부(谷部)가 찢어지거나 손상되고 혹은 축소된 상태를 유지하지 않고 본래의 상태로 되돌아가려고 하는 복원력이 작용한 결과, 페트수지로 주름형상의 용기를 만드는 것은 불가능하다고 말해졌던 것이다.

여기서, 본원 발명자는 우선 그 원인으로서 용기를 제조하는 프리폼 자체에 문제가 있는 것을 발견하였다. 즉, 도 1에 나타내는 종래의 프리폼(가)의 일례와 같이, 특히 PAN수지로 블로성형에 의해서 플라스틱 용기를 성형할 경우, 프리폼을 2축 연신블로성형(2軸 延伸吸入成形)하기 위해서 가열 연화시키면, 축방향으로는 수축되고 또한 지름방향으로는 팽창을 일으키는 것이 알려져 있다.

따라서, 블로 금형(분할형)이 결합되었을 때에 넥 링(neck ring) 직하의 팽창된 부분이 상기 금형에 접촉하거나 또는 틈새에 끼임으로써 프리폼이 냉각되며, 이 결과 플라스틱 용기로서 성형된 때, 넥 링 직하의 약 20㎜ 정도의 범위에서 패딩이 발생하거나 또는 블로성형시에 금형에 끼였을 때에는 버(burr)가 되거나 주름이 되는 일이 있어 문제가 되었다.

그래서, 상단에 개구된 원통부를 가짐과 아울러 그 하부 주위에 넥 링을 돌출형성하고 또한 하단을 폐색한 원통형상의 프리폼에 있어서, 플라스틱 용기로서 성형되었을 때에 어깨부가 되는 넥 링 직하의 부분을 반경 약 120㎜∼150㎜의 원호에 의해서 형성되는 오목형상의 원호형 곡면(나)으로 하여 이 부분의 외경을 작게 함과 아울러 두께를 실질적으로 얇게 한 프리폼이 제안되어 있다(특허문헌 3 참조).

또, 두께가 얇은 프리폼의 연신시에 바닥부의 파괴를 연신 로드의 선단부재 에 의한 냉각에 의해서 방지 가능한 성형방법으로서, 몸통부의 두께가 2.O㎜ 미만의 프리폼으로서, 바닥부의 두께가 몸통부의 두께보다 두껍고 유동배향에 의해서 백화현상이 발생하지 않는 두께로 이루어지고, 바닥부의 스프루가 위치하는 중앙부를 제외하는 내외 저면을 동일한 구배의 경사면으로 형성시키고, 몸통부와의 접속부를 원호형상으로 형성하여 바닥부 주위의 두께를 몸통부의 두께에 완만하게 이행시키는 방법이 있다.

그리고, 연신 로드의 내부에 선단부재의 냉각수단을 형성하고, 선단부재의 선단면을 바닥부 내의 저면과 동일한 형상으로 형성시키고, 직경을 상기 접속부의 내경보다도 작은 지름으로 설정하고, 바닥부 내의 저면과의 접촉시에 접속부와 선단부재 주위와의 사이에 단열공간이 생기도록 하여, 선단부재에 의해서 접속부를 제외하는 바닥부를 냉각 경화하여, 두께가 얇은 프리폼을 연신블로성형하는 것이 안출되어 있다(특허문헌 4 참조).

(특허문헌 1) 일본국 공개특허 2001-213418 (요약서)

(특허문헌 2) 일본국 공개특허 2002-68456 (요약서)

(특허문헌 3) 일본국 특허 제3455246호 (구성)

(특허문헌 4) 일본국 공개특허 2004-90425 (요약서)

그러나, 이와 같은 프리폼으로써도 높이(길이)방향으로 부드럽게 신축되고, 게다가 그 상태를 유지할 수 있는 페트병의 제조는 아직 출현되어 있지 않았던 것 이다.

그런데, 본원 발명자는, 주름형상의 페트병을 눌러 찌부러뜨리기 위해서는 최초에 강한 힘이 필요하고, 또한 비교적 단단한 부재로 비교적 부드러운 부재를 눌러 찌부러뜨리면 용이하게 주름형상의 페트병을 눌러 찌부러뜨릴 수 있고(접어 넣을 수 있고), 한 번 찌부러진 페트병은 작은 힘으로도 신축시키는 것이 가능한 것을 알았다. 그래서, 페트병 본체에 있어서의 입구부 직하에서 제 1 단째 주름형상부의 상면의 중간에 이르는 부분의 두께를 두껍게, 이것과의 비교에서 상기 상면 중간에서 제 1 단째 주름형상부의 산부에 이르는 부분의 두께를 얇게, 상기 산부의 두께는 더 얇게 되도록 한 것이다.

즉, 성형이 완료된 페트병 본체를 충전공장으로 반송할 때 혹은 내용물을 다 마셨을 때에는, 페트병 본체를 가령 양 손바닥 사이에 수직상태로 놓고, 이 페트병 본체의 중간방향으로 양 손으로 압압함으로써, 페트병 본체를 용이하게 눌러 찌부러뜨릴 수 있는 것이다.

구체적으로, 상기 제 1 단째 주름형상부의 상면은, 입구부에서 그 중간에 이르는 부분을 다른 부분에 비해서 매우 두껍게 하고, 이것과 비교하여 제 2 단째 주름형상부 이하는 얇게 되어 있기 때문에, 마치 단단한 원반형상의 것으로 부드러운 몸통부를 눌러 찌부러뜨리는 것과 같이 되어 그 찌부러뜨리는 동작에 큰 힘을 요하지 않게 되는 것이다. 본 발명은 이와 같은 형상 내지 구조의 페트병을 제조하기 위한 프리폼을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 프리폼을 사용한 페트병 본체는, 성형공장에서 내용물을 충전하는 충전공장으로의 반송시에 그 높이(용적)를 매우 축소시킬 수 있고, 상기 충전공장에서 다시 정규의 높이, 용량의 페트병 본체로 할 수 있는 것이다.

또, 본 발명의 프리폼을 사용한 페트병 본체는, 페트병 본체 내의 내용물을 다 마시고서 이 페트병 본체를 파기하고자 할 때, 유아나 노인이라 하더라도 간단히 페트병 본체의 높이, 용적을 매우 작게 할 수 있는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 본 발명의 프리폼을 사용한 페트병 본체는 들기 쉽고, 그 표면에 결로 등이 발생하여도 미끄러져 떨어뜨리는 것 같은 일이 없는 형상으로 할 수 있는 것이고, 또 페트병 본체 내의 내용물을 마시는 도중에 있어서는 그 마신 부분만큼의 높이를 축소할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 본 발명의 프리폼을 사용한 페트병 본체는, 종래에는 내용물을 다 마신 페트병 본체를 마시기 이전의 형상 그대로의 상태로 버리고 있어 곧 바로 쓰레기통이 가득 차게 되어 더 수용할 수 없었던 것에 비해서, 그 수용개수를 종래의 상품에 비해 더욱더 증대시킨 것이고, 이것은 동시에 빈 페트병 본체의 반송을 다량으로 할 수 있기 때문에, 그 운송량이나 회수비용이나 청소를 위한 인건비를 매우 경감시킬 수 있도록 한 것이다.

또, 이러한 프리폼을 사용하여 페트병 본체를 다량으로 저렴하게 제조하는데 적합하고, 또한 주름형상부를 구성하는 각 주름(산부,곡부)의 형성이 확실하고, 이 결과, 당해 페트병 본체를 찌부러뜨렸을 때 그 찌부러진 상태를 유지할 수 있었던 것이다.

또한, 본 발명에는 그 외에 우수한 발명의 목적, 특징, 작용 효과를 가지는 데, 이것들은 이하의 실시예의 설명에서 분명하게 한다.

(발명의 실시예)

도 2에 있어서, 도면부호 A는 페트병 본체(1)를 조형하기 전에 도시하지 않은 금형 내에 삽입되는 프리폼 본체이다. 이 프리폼 본체(A)는 통상 500㎖의 페트병 본체(1)를 조형하는 것으로서, 그 높이는 약 147㎜, 최대 직경은 27.97㎜이다. 그리고, 프리폼 본체(A)를 다음과 같이 하여 주름형상의 페트병 본체(1)를 성형한 경우, 상기한 바와 같은 우수한 작용 효과가 있는 페트병이 얻어지는 것이다.

여기서, 프리폼 본체(A) 자체의 제조장치 및 방법에 대해서는 종래기술로서 제시한 공지예와 대부분 같기 때문에 그 설명을 생략한다.

요점은, 본 발명의 프리폼 본체(A)는, 나사부(b)를 가지며 성형후에 페트병 본체(1)의 입구부(3)가 되는 원통부(B)가 최하단에 있고, 이 원통부(B)에서 프리폼 본체(A)의 정상부{성형후에는 페트병 본체(1)의 바닥부(4)가 된다}까지를 3등분하여, 각각의 둘레벽의 두께를 제 1 단째의 부분(a1)은 1.85㎜, 제 2 단째의 부분(a2)은 2.00㎜, 제 3 단째의 부분(a3)은 1.9㎜로 하는 것이 매우 중요하고, 또한 프리폼 본체(A)를 성형하기 위해서 가열할 때, 상기 제 1 단째의 부분(a1)은 높은 온도로 가열하고, 제 2 단째의 부분(a2)은 중간정도의 온도로 가열하고, 제 3 단째의 부분(a3)은 비교적 낮은 온도로 가열하는 등의 수단에 의해서, 구체적으로는 프리폼 본체(A)를 조형할 때에 상기한 종래 기술에 개시된 공지기술을 사용하는 것이 지만, 본 실시예의 경우와 같이 프리폼 본체(A)의 높이방향으로 고, 중, 저의 각각 온도차를 갖도록 하는 것이 매우 중요하다. 즉, 제 1 단째의 부분(a1)과 제 3 단째의 부분(a3)은 그 소성이 비교적 빠르기 때문에 얇게, 이것에 비해서 제 2 단째의 부분(a2)은 소성에 의한 조형이 느리기 때문에 비교적 두껍게 조형할 수 있는 것이다.

그리고, 페트병 본체(1)를 조형함에 있어서, 금형 내에 프리폼 본체(A)를 도입하고, 금형 및 프리폼 본체(A)를 가열함과 동시에 프리폼 본체(A) 내로 열풍을 공급한다. 이 때, 일반적으로 금형 내의 프리폼 본체(A)의 외측은 그 내측에 비해 온도가 높다. 이것은 프리폼 본체(A)를 재가열하는 공정에서 그 외측에 설치된 히터에 의해서 가열되기 때문이다.

여기서, 프리폼 본체(A)의 가열수단에 대해서 설명하면, 프리폼 본체(A)는 이것을 금형 내로 도입하기 이전에 예열한 후 금형 내로 도입된다.

프리폼 본체(A)의 예열은, 대치시킨 1쌍의 히터패널(5) 내를 소정 시간 통과시킴으로써 소정의 온도로 연화시키는 것인데, 이 경우, 히터패널(5)은 세로방향, 즉 프리폼 본체(A)의 높이방향으로 복수단(본 실시예에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 i∼ⅵ의 6단)의 히터(5')를 설치하여 프리폼 본체(A)를 가열하도록 되어 있다.

지금 프리폼 본체(A)는 도 3의 이송라인(6)에 있어서의 좌측에서 우측방향으로 이송(7)된다. 최초의 프리폼 본체(A)는 그 원통부(B)가 상측이 되는 상태 그대로 반송되고, 이어서 공지의 수단에 의해서 상기 원통부(B) 직하를 파지(8)함과 동시에 180°반전(9)시킴으로써 원통부(B)가 하측이 되는 상태가 되고, 이러한 이송 수단에 형성된 도시하지 않은 암나사부에 위치결정(10)함과 동시에 회전(11)시켜서 프리폼 본체(A)를 고정한다. 그리고, 프리폼 본체(A)를 약 93℃의 가열장치(12) 내로 이송하여 회전시키면서 2∼3분간 가열(13)한다.

이 때, 상기 가열장치(12)에 의한 가열은, 도 2에 나타낸 바와 같이 직립시킨 프리폼 본체(A)의 높이와 동등한 1쌍의 히터패널(5) 사이를 통과시키는 것이고, 본 실시예에서는 히터(5')가 그 높이방향으로 i∼ⅵ의 6단으로 배치되고, 제 1 단째 및 제 2 단째의 히터(i,ⅱ)에서는 비교적 높은 온도의 열이 프리폼 본체(A)의 제 1 단째의 부분(a1)에 조사되고, 제 5 단째 및 제 6 단째의 히터(ⅴ,ⅵ)에서는 상기 제 1 단째 및 제 2 단째의 히터(i,ⅱ)에 비해 비교적 낮은 온도의 열이 제 3 단째의 부분(a3)에 조사되고, 제 3 단째 및 제 4 단째의 히터(ⅲ,ⅳ)에서는 상기 제 1 단째 및 제 2 단째의 히터(i,ⅱ)와 제 5 단째 및 제 6 단째의 히터(ⅴ,ⅵ)의 중간정도의 온도의 열이 제 2 단째의 부분(a2)에 조사된다.

지금 프리폼 본체(A)는 수평한 회전동작을 하면서 가열장치(12) 내를 이동한다. 이 결과, 당연한 것이지만, 프리폼 본체(A)의 하측은 열도(熱度)가 높고, 상측은 열도가 낮고, 중간측은 열도가 중간정도로 되어 있다. 이 상태로 블로성형(14) 내의 가열된 금형 내로 도입됨과 동시에 프리폼 본체(A) 내로 열풍이 공급된다.

또한, 이 경우, 프리폼 본체(A)의 원통부(B)에 형성된 나사부(b)는 팽창되는 일 없이 통상 금형 내에 형성된 암나사에 나사결합 등의 수단에 의해서 고정된다.

그리고, 상기 프리폼 본체(A)의 제 1 단째의 부분(a1), 즉 페트병 본체(1)의 입구부(3) 근방이 되는 부분은 그 두께가 비교적 얇고 게다가 높은 온도로 가열되 기 때문에, 그 팽창율이 높아 얇아지게 될 것 같지만, 상기 나사부(b)를 고정시키고 있는 관계에서 그 팽창이 저지됨으로써, 완성시에는 페트병 본체(1)의 다른 부분에 비해 비교적 두꺼운 두께로 된다. 또, 프리폼 본체(A)의 제 2 단째의 부분(a2), 즉 페트병 본체(1)의 주름형상부(2:2A∼2K)가 되는 부분은 그 두께가 비교적 두껍고 게다가 중간정도의 온도로 가열되기 때문에, 그 팽창율이 높아 비교적 균일한 얇은 주름형상을 성형하는데 적합하다. 그리고, 프리폼 본체(A)의 제 3 단째의 부분(a3), 즉 페트병 본체(1)의 바닥부(4)가 되는 부분은 그 두께가 중간정도의 두께이고 게다가 비교적 낮은 온도로 가열되기 때문에, 그 팽창율도 중간정도가 되어 상기 제 2 단째의 부분(a2)과의 비교에서 그 두께가 약간 두껍게 된다.

그리고, 이와 같이 하여 조형된 본 발명의 페트병 본체(1)는 도시하지 않은 캡이 씌워지는 입구부(3) 및 그 직하의 둘레벽 부분이 두껍게 되고, 주름형상부(2: 2A∼2K)는 용이하게 접혀질 수 있도록 얇게 되고, 그리고 바닥부(4)는 비교적 두껍게 되는 것이다. 이 결과, 입구부(3) 및 바닥부(4)가 두꺼운 부분을 가짐으로써, 이것이 피스톤 원반과 같이 되어 중간부인 주름형상부(2:2A∼2K)를 눌러 접을 수 있기 때문에, 용이하게 빈 상태의 페트병 본체(1)를 찌부러뜨릴 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이 하여 제조된 페트병 본체(1)는, 도 4에 나타낸 바와 같이 상단의 입구부(3)와, 하단의 바닥부(4)와, 이들 입구부(3)와 바닥부(4)를 제외한 그 높이(길이)방향의 외주와 내주가 복수의 주름형상부(2:2A∼2K)로 되어 있다.

도 5에서는 상기 페트병 본체(1) 내에 쥬스나 미네랄 워터 등의 내용물을 충전시키지 않는 상태, 혹은 내용물을 다 마시고서 높이(길이)방향으로 그 일측에서 혹은 양측에서 눌러 찌부러뜨린 상태를 나타내고 있다.

본 발명은 상기 페트병 본체(1)를 도 5에 나타낸 바와 같이 눌러 찌부러뜨린 상태로 하기 위해서, 및 찌부러뜨린 상태를 유지하기 위해서 우수한 구성을 가지며, 우수한 작용을 발휘하는 것이다.

상기한 페트병 본체(1)의 구성을 구체적으로 설명하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 도면부호 3은 그 외주에 나사부(b)를 형성한 직경 약 28㎜, 높이 26㎜ 정도의 입구부이고, 그 직하에는 최상단이 되는 제 1 단째 주름형상부(2A)가 연접되어 있다. 그리고, 이 제 1 단째 주름형상부(2A)의 외경은 66.4㎜이고, 페트병 본체(1)의 주름형상부의 최대 외경, 즉 제 11 단째 주름형상부(2K)의 외경 70.8㎜보다 작은 지름으로 되어 있다.

이 경우, 상기 제 1 단째 주름형상부(2A)의 외경에 대해서 제 2 단째 주름형상부(2B)의 외경은, 상기 제 1 단째 주름형상부(2A)의 외경보다 크고 제 11 단째 주름형상부(2K)의 최대 외경보다 작게 한다. 또한, 제 3 단째 주름형상부(2C)의 외경을 상기 제 2 단째 주름형상부(2B)의 외경보다 크게 함으로써, 측면에서 볼 때 3단의 계단형상이 되도록 하였으나, 본 발명은 이것에 한정하지 않고 적당한 복수단으로 하여도 된다.

구체적으로는, 도 4에 나타낸 용기는 높이 195㎜ × 최대 직경 70.8㎜, 용량 500㎖의 페트병 본체(1)이고, 11단의 주름형상부(2A∼2K)를 가지는 형상으로 하였다. 또, 상기 제 2 단째 주름형상부(2B)의 외경은 67.9㎜로, 상기 제 3 단째 주름형상부(2C)의 외경은 69.7㎜로 하였다. 또, 이하의 제 4 단째 내지 제 11 단째 주 름형상부(2D∼2K)의 외경은 페트병 본체(1)의 최대 외경과 같고, 또한 각 주름형상부(2D∼2K)간의 내경은 상기 제 3 단째 주름형상부(2C)와 제 4 단째 주름형상부(2D)간의 내경과 같다.

이 경우, 상기 각 주름형상부(2A∼2K)는 애덤스키형(Adamski type)이라 불리우는 미확인 비행물체(UFO)와 같은 형상을 하고 있으며, 따라서 수평방향의 상하로 2분되는 것 같은 형상으로 되어 있다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 단째 주름형상부(2A)의 하반부(h2)의 높이는 5.5㎜, 제 2 단째 주름형상부(2B)의 상반부(hl)의 높이는 7㎜, 하반부(h2)의 높이는 6㎜, 제 3 단째 주름형상부(2C)의 상반부(h1)의 높이는 8.5㎜, 하반부(h2)의 높이는 6.5㎜로 하였다.

보다 구체적으로는, 각 주름형상부(2A∼2K)의 단면형상에 있어서, 특히 그 두께가 중요한 구성의 포인트가 되며, 이것을 도 6에 나타내고 있다.

즉, 각 주름형상부(2)를 구성하는 곡부(P)는 산부(Q)보다 두껍게 조형되는 것이고, 구체적인 예로서는 곡부(P)의 두께는 0.49㎜이고, 산부(P)의 두께는 0.27㎜, 이들 곡부(P)와 산부(Q)의 대략 중간부의 두께는 0.39㎜로 하였다.

또한, 도 6에 나타낸 형상의 것은, 본원 발명자가 먼저 제창하고 2004년 4월 14일에 일본국에 특허출원(출원번호 2004-118549)한 것을 더 개량한 것이다. 즉, 상기 곡부(P)에 페트병 본체(1)의 축선방향으로 더 돌출되도록 원형상의 오목부(R)를 형성한 것이고, 이 오목부(R)의 직경(L1)은 0.5∼3.O㎜, 바람직하게는 1.O㎜이다.

도 10에 나타낸 것은, 도 6의 구성을 더 개량한 것으로서, 상기 곡부(P)에 있어서, 상기 오목부(R)에 연속하고 또한 주름형상부(2)를 구성하는 상면 및 하면의 내측방향으로 만곡형상의 오목부(T,U)를 형성한 것이다. 이 경우, 상기 만곡형상의 오목부(T,U)의 길이(L2)는 2∼5㎜ 정도이고 8∼15㎜R의 만곡형상이 바람직하나, 특히 상기 오목부(R)를 포함하는 길이가 약 3.5㎜이고 12㎜R이 가장 바람직하다.

또한, 이러한 수치는 일반적으로 시판되고 있는 500㎖의 용적의 11단의 주름형상부(2;2A∼2K)로 된 페트병 본체(1)의 경우이고, 350㎖, 1ℓ, 2ℓ의 경우나 그 주름형상부(2)의 단수의 많고 적음에 따라서 이들 수치도 적절히 변경되는 것이다.

또한, 페트병 본체(1)의 상기 제 1 단째 내지 제 3 단째 주름형상부(2A∼2C)의 치수예인데, 각 주름형상부(2A∼2C)에 있어서의 주판알형상의 상면은 외측방향으로 돌출되는 18∼20mmR의 만곡형상으로 되어 있고, 이것에 대해서 주판알 형상의 하면은 0.8mmR의 산부(Q)를 통해서 직선형상으로 되어 있는 것도 중요한 포인트이다.

그리고, 도 4에 나타낸 페트병 본체(1)는 중간부(K) 및 바닥부(4)를 포함하는 몸통부(J)와 상측의 어깨부(C)로 2분되며, 몸통부(J)는 내외경이 동일한 주름형상으로 형성되고, 어깨부(C)는 외관적으로 입구부(3)측을 향해서 왼만한 경사를 이루는 볼록형상으로 만곡되고, 특히 이 어깨부(C)는 중간부(K)에서 입구부(3)까지의 사이에서 주름을 형성하는 곡부(P)의 내경을 서서히 감소시킴과 아울러, 그 경사각도도 몸통부(J)로부터 점차 큰 차를 두고 형성하였기 때문에, 상기 중간부(K)가 신장되어 있는 상태에 있어서는 주름을 형성하는 산부(Q), 곡부(P)의 내경 및 경사면 은 재료가 가지는 강도와 탄성에 의해서 신장상태를 유지할 수 있는 것이다. 또한, 페트병 본체(1)의 바닥부(4)를 급경사의 오목형상으로 함으로써, 이른바 "앉음새"가 좋게 되는 것은 당연하다.

여기서 중요한 것은 상기 페트병 본체(1)의 어깨부(C)의 단면형상이고, 이것을 도 14에 나타내었다. 즉, 페트병 본체(1)에 있어서의 입구부(3)의 두께(t1)는 1.740㎜이고, 이 입구부(3)에서 제 1 단째 주름형상부(2A)의 상면의 중간에 이르는 부분(15)에 있어서의 입구부(3)측에 근접하는 부분의 두께(t2)는 0.797㎜, 산부(Q)측에 근접하는 부분의 두께(t3)는 0.194㎜이고, 이 산부(Q)의 두께(t4)는 0.137㎜이고, 제 1 단째 주름형상부(2A)의 하면의 중간부분의 두께(t5)는 0.191㎜로 점차 얇아지도록 되어 있는 것이다.

한편, 페트병 본체(1)의 성형이 완료된 후 이것을 충전공장으로 반송할 때, 혹은 내용물을 다 마신 페트병 본체(1)를 도 5에 나타낸 바와 같이 양 손(G,H)의 손바닥 사이에 수직상태로 놓고, 이 페트병 본체(1)의 중간방향으로 양 손(G,H)으로 압압하면, 도면에 나탄낸 바와 같이 페트병 본체(1)는 눌려 찌부러진 상태가 된다.

이 때, 상기 제 1 단째 주름형상부(2A)의 상면은 입구부(3)에서 그 중간에 이르는 부분(15)을 다른 부분에 비해서 매우 두껍게 하고, 이것과 비교하여 제 2 단째 주름형상부(2B) 이하는 얇게 되어 있기 때문에, 마치 단단한 원반형상의 것으로 부드러운 몸통부(J)를 눌러 찌부러뜨리는 것 같이 되어 그 찌부러뜨리는 동작에 큰 힘을 요하지 않게 되며, 또한 상기 제 1 단째 주름형상부(2A)의 외경은 상기한 바와 같이 제 2 단째 주름형상부(2B)의 외경보다 작게 하였기 때문에, 페트병 본체(1)의 각 주름형상부(2:2A∼2K)가 순차적으로 접혀지는 상태가 됨으로써, 유아나 노인이라 하더라 간단히 그 높이(용적)를 축소시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 페트병 본체(1)를 보다 용이하게 찌부러뜨리기 위한 많은 연구가 되어 있다. 즉, 우선 도 4에 나타낸 상태에서 어깨부(C)의 제 1 단째 내지 제 3 단째 주름형상부(2A∼2C)를 압압하면, 각 주름형상부를 구성하는 곡부(P)가 상하관계에 있는 인접한 곡부(P)와 겹쳐지도록 압축된다. 이 시점에서 산부(Q)의 정점에서 본 상태에서는 양측의 곡부(P)가 이 산부(Q)의 정점측으로 몰려드는 것에 상당하며, 이 때 주름의 상면은 하면에 대해서, 완경사측의 압축분력은 경사가 작기 때문에 또한 하면의 급경사측의 압축분력보다 큰 것이므로, 급경사측의 곡부(P)가 산부(Q)의 정점측으로 이동하게 된다.

이 때, 페트병 본체(1)에는 2개의 큰 변화가 발생한다. 즉, 제 1 변화는, 상기 각 주름형상부를 구성하는 산부(Q)의 내경이 확대압력에 의해서 증가, 혹은 곡부(P)의 내경이 압축압력에 의해서 감소하는 것이고, 제 2 변화는 각 주름형상부를 구성하는 하면의 급경사면이 굴곡되는 것이다.

그리고, 이 급경사측의 곡부(P)가 산부(Q) 직하를 통과하고, 또한 도면에서 알 수 있는 바와 같이 상면의 완경사측의 내측으로 잠입하여 페트병 본체(1)의 높이를 단축상태까지 이동하면, 산부(Q)의 내경 및 곡부(P)의 내경이 복원하는 힘이 작용하고, 또 하면이 상기한 조작에 의해서 굴곡상태로 되어 있던 것을 신장상태로 복원하여 안정한 상태가 된다. 따라서, 항상 압축력을 가하지 않더라도 이 단축상 태를 유지하게 될 수 있었던 것이다.

그리고, 상기 페트병 본체(1)를 눌러 찌부러뜨리려고 하는 힘은 상기한 바와 같이 각 주름형상부(2:2A∼2K)의 상면에 전달되고, 이 상면은 만곡형상이기 때문에 하면의 직선상보다 길고, 그 만큼 눌려 찌부러진 상면은 그 내단이 환형상의 오목부(R)의 상측을 압압한다.

이 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이 상기 원형상의 오목부(R)의 중심위치(X)가 하측으로 회동(이동)하는 작용(X')을 하는 것이고, 이것은 각 주름형상부(2:2A∼2K)의 상면과 하면을 용이하게 접는 작용력으로서 작용하는 것이 되기 때문에, 비교적 적은 힘으로 극히 용이하게 본 발명의 페트병 본체를 접은 상태로 할 수 있었던 것이다.

또한, 도 10에 나타낸 만곡형상의 오목부(U,T)의 존재는 상기 원형상의 오목부(R)의 작용을 거듭 증가시키는 것이고, 그 만큼 본 발명의 페트병 본체(1)가 신축되기 때문에, 약간의 힘으로 그것도 각 주름형상부(2)가 확실하게 서로 겹쳐지도록 하여 페트병 본체(1)의 높이를 1/3 내지 1/8 정도로 축소시킬 수 있게 된 것이다.

그 외, 본 발명의 페트병 본체(1)는, 상기한 바와 같이 성형공장에서 충전공장으로 운반할 때는 그 용적(높이)을 작게 하고, 또한 충전공장에서는 본래의 상태가 되는 용적까지 내용물을 충전할 수 있고, 내용물을 마시고 있을 때는 그 페트병 본체를 만곡시키거나 그 마신 양만큼에 대응하여 축소시킬 수 있고, 또한 파기할 때에는 그 용량을 '0'에 가까운 상태로 축소시킬 수 있고, 또한 거듭된 실험에서도 신축작용이나 굽힘작용에 견딜 수 있는 구조로 되어 있는 것이다.

또한, 상기 페트병 본체(1)의 주름형상부는 폭이 넓은 애덤스키형의 UFO와 같은 형상을 하고 있으며, 따라서 수평방향의 상하로 2분되어 있는 것은 상술한 바와 같다. 또한, 도면에 나타낸 바와 같이 주름형상부의 상면은 20㎜R의 만곡형상으로 되어 있고, 이것에 대해서 하면은 0.8㎜R의 산부(Q)를 통해서 직선상으로 되어 있는 것이 중요한 포인트이다.

그리고, 내경이 작은 곡부(P)는 압축압력을 받아 압력응력이 발생한다. 압축압력이 없어지면 응력이 개방되도록 작용하므로, 쥬스와 같은 내용물이 충전되면 신장상태로 복원되는 것이다.

또, 본 실시예는 상기한 바와 같이 페트병 본체(1)의 어깨부(C)의 주름형상부의 직경이 하측으로 향함에 따라서 큰 직경으로 한 경우이고, 그 결과 눌러 찌부러진 각 주름형상부는 그 외주변이 내주변에 대해서 상측이 되는 경사상에 서로 겹쳐지게 된다.

이 결과, 페트병 본체(1)는, 거듭된 실험에서는 그 높이(용적)가 1/5 내지 1/8 이하로 되고, 이것을 쓰레기통 등에 파기할 경우 그 스페이스를 현격하게 적게 할 수 있었던 것이다.

또, 음용 용기로서 통상 시판되고 있는 상품은 500㎖이기 때문에, 이것을 한 번에 다 마시는 경우는 거의 없다. 따라서, 종래에는 내용물이 남은 경우 본래 그대로의 용기를 휴대하여야만 했다. 이 점에서, 본 발명의 용기는 내용물을 마신 만큼의 빈 부분을 축소하여 휴대할 수 있도록 하였기 때문에, 핸드 백 내에도 용이하 게 수용할 수 있는 것이다.

또한, 대부분의 음료 용기에 사용되는 페트병에는, 그 내용물의 설명이나 상표 등이 인쇄된 레테르를 감아 붙이는 평탄부가 페트병 본체(1)의 중간에 형성되는데, 이와 같은 용기에서도 상기한 바와 같은 작용 효과가 있느 것이다.

이상 설명한 페트병 본체(1)의 주요 효과는, 페트병 본체를 파기할 때, 그 용적을 매우 작게 할 수 있도록 한 것이고, 쓰레기통 등에 수용할 수 있는 개수를 매우 증대시킨 것이다.

또, 이와 같이 축소시킨 페트병 본체는, 그 반송량을 동시에 다량으로 달성할 수 있기 때문에, 그 회수비용이나 청소를 위한 인건비를 매우 경감시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 페트병 본체는 그 외관 형상이 보기 좋고, 사용자에게는 다대한 흥미를 갖게 하고, 또한 페트병 본체의 주름형상부가 미끄럼 방지기능을 가지므로 사용중에 페트병 본체를 떨어뜨리거나 혹은 내용물을 쏟을 우려를 미연에 방지할 수 있는 것이다.

또, 본 발명에 있어서는 찌부러진 상태의 페트병 본체라 하더라도 그 형상이 의장적으로 보기 좋은 것이고, 그대로 다른 용기로서도 이용할 수 있는 것이다.

종합하면, 본 발명의 효과는, 상단의 입구부와, 하단의 바닥부와, 상기 입구부와 바닥부를 제외하고 길이방향의 일부 또는 전부가 수평방향의 복수의 주름형상 부로 되어 있는 페트병 본체를, 이 페트병 본체 내의 쥬스나 미네랄 워터를 다 마시고서 파기하고자 할 때, 유아나 노인이라 하더라도 그 높이(용적)를 간단한 조작과 작은 힘으로 매우 작게 할 수 있는 용기를 대량으로 제조할 수 있도록 한 것이다.

Claims (2)

1. 상단의 입구부와, 하단의 바닥부와, 상기 입구부와 바닥부를 제외하고 길이방향의 일부 또는 전부가 수평방향의 복수의 주름형상부로 되어 있는 페트병 본체로서, 상기 페트병 본체를 그 길이방향의 일측 또는 양측에서 페트병 본체의 중심방향으로 압압하였을 때, 상기 각 주름형상부가 서로 겹쳐져서 찌부러진 상태를 유지할 수 있도록 한 페트병을 제조하는데 사용되는 프리폼 본체는,

   상기 페트병 본체의 입구부가 되는 원통부에서 상기 페트병 본체의 바닥부가 되는 정상부에 이르기까지의 둘레벽을 복수로 구분하고, 각각의 둘레벽의 두께를, 원통부 근방은 비교적 얇게, 이것과의 비교에서 중간부 근방은 두껍게, 이것들과의 비교에서 정상부 근방은 중간정도로 한 것을 특징으로 하는 페트병의 제조에 사용되는 프리폼.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 프리폼 본체는, 원통부 근방의 두께를 약 1.85㎜, 중간부 근방의 두께를 약 2.0㎜, 정상부 근방의 두께를 약 1.9㎜로 한 것을 특징으로 하는 페트병의 제조에 사용되는 프리폼.

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