KR20060108235A - 2중 벽의 판지 컵 - Google Patents

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KR20060108235A
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피티엠 팩캐징 툴스 머시너리 피티이. 엘티디.
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Abstract

상부의 적층 정지부의 보조로 적층되는 2중 벽의 단열 판지 컵이 설명된다. 상부 적층 정지부의 구현예에 의하여 특히 안정된 설계가 달성되는데, 이것은 컵들의 우수한 적층성과 적층 분리성을 초래한다. 또한 이러한 유형의 컵을 제조하기 위한 방법이 설명된다.

Description

2중 벽의 판지 컵{Double-walled paperboard cup}
도 1 은 적층 가능한, 단열성의 판지 컵에 대한 제 1 구현예의 부분적으로 단면인 도면이다.
도 2 는 4 개의 적층된 판지 컵들을 도시한다.
도 3 은 도 2 에 따른 판지 컵의 부위(X)에 대한 확대도를 도시한다.
도 4 는 도 2 에 따른 부위(X)의 확대도이지만, 어깨부가 내측 컵에 적용된 것을 도시한다.
도 5 는 판지 컵을 도시하는데, 여기에서 말린 가장자리(rolled lip)는 저부의 위에 적용되어 있다.
도 6 은 판지 컵을 도시하는데, 여기에서 말린 가장자리는 저부의 높이에 적용되어 있다.
도 7 은 적층용 정지부를 적용하기 위하여 외측 슬리이브를 성형 스테이션에 공급하는 것을 도시한다.
도 8 은 부분적으로 폐쇄된 성형 스테이션의 컵 수용부(take-up) 안에 외측 슬리이브를 맞추는 것을 도시한다.
도 9 는 적층용 정지부의 가압을 수행하기 이전에 폐쇄된 성형 스테이션의 컵 수용부(take-up) 안에 외측 슬리이브를 맞추는 것을 도시한다.
도 10 은 폐쇄된 가압 배치를 도시하는데, 여기에서 화살표는 가압용 조오(jaw)에 대한 힘의 방향을 표시한다.
도 11 은 적층용 정지부의 성형 이후에 개방된 가압 장치를 도시하는데, 여기에서 화살표는 가압용 조오에 대한 힘의 방향을 표시한다.
도 12 는 내측 컵이 설치된 외측 슬리이브를 도시한다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
1. 내측 컵 2. 외측 슬리이브
3. 마시는 가장자리 4. 저부
6. 말린 가장자리 7. 상부 정지부
본 발명은 2중 벽의 적층 및, 적층 분리가 가능한 판지 컵에 관한 것으로서, 이것은 내측 컵 및, 외측 슬리이브를 구비하고 내측 컵과 외측 슬리이브 사이에 간극을 가지며, 상기 외측 슬리이브는 내측 컵의 마시는 가장자리(lip) 아래에 부착되고, 또한 내측 슬리이브상에 배치되고 외측 슬리이브의 하단부에 적용된 말려 있는 가장자리를 구비한다.
이러한 유형의 콘테이너는 유럽 특허 EP 1 227 042 호에 종래 기술이 존재한다. 여기에 설명된 단열 컵은 2 개의 원추형 슬리이브들에 의해 형성되고, 그에 의해서 내측 슬리이브는 내측으로 배향된 홈을 구비하여, 동일한 컵이 이미 적층된 컵의 내측에 적층될 수 있게 한다. 적층의 특성은 대략 20 개의 컵들에 대해서 만족스럽다는 것을 경험상 알 수 있었다. 이보다 많은 개수의 컵들이 함께 쌓이게 되면, 이들은 붙어버린다. 이는 특히 축방향의 압력에 의해 야기되는데, 축방향의 압력은 컵 개구로부터 컵 저부로 배향되며, 서로의 상부에 쌓아올려진 많은 컵들의 중량에 의해 붙어버림이 발생된다. 50 개 미만으로 포장되어 적층된 통상적인 설정에서조차도 컵들이 서로 붙어버리게 되는 결과를 초래할 수 있다. 컵들이 서로 붙어버리게 되는 원인은 홈(groove)이 불충분하게 단단하다는 점에서 찾아져야만 하지만, 롤링 공정(rolling process)은 재료의 취약함을 초래하므로 이러한 제조 방법을 적용하는 중에는 향상될 수 없다.
유럽 특허 공보 1 227 043 에는 개시된 컵의 우수한 단열이 이용되는데, 이러한 컵은 상기에 설명된 컵과 동일한 적층 특성을 보유한다.
단일 벽의 적층 가능한 판지 컵들은 일본 특허 출원 공보 2000-302132 에 개시되어 있는데, 이것은 클램핑에 의해서 컵의 상부 부위에서 외측 판지 컵 안에 내측 판지 컵을 적층시키는 것을 달성한다. 이러한 클램핑은 판지 컵들이 용이하게 적층 분리되지 않는 결과를 초래한다. 더욱이, 단일 벽의 디자인은 낮은 단열에 이르게 된다.
본 발명의 목적은 상기 언급된 유형의 판지 컵들의 적층 및, 적층 분리 특성들을 현저하게 향상시키는 것이다. 특히, 종래 기술에 비하여, 현저하게 많은 수의 컵들이 적층될 수 있는데, 이들은 특히 다수의 적층된 컵들이 요동(jolt)에 의해 하방향으로 내려질 때나, 또는 그 어떤 다른 방식으로든 높은 레벨의 축방향 압력이 적층된 컵들에 작용할 때, 예를 들면 컵 공간이 채워질 때에 서로에 대하여 붙어버리게 되지 않는다.
이러한 목적은 본 발명에 의해서 달성되는데, 본 발명에서는 외측의 슬리이브에 어깨부 형상의 적층 정지부가 설계되어, 적층 정지부가 마시는 가장자리에 할당되어 있다.
일반적이지 않은 단일 벽의 플라스틱 컵에서는 슬리이브가 적층 정지부에 제공되고, 적층 정지부가 적층되는 동안에 상부의 내측 테두리상에 지지되는 것이 공지되어 있다 (일본 특허 공보 33 83 698). 이러한 경우에 적층 정지부는, 너무 높은 압력이 있는 경우에, 특히 하방향 요동의 경우에, 적층된 컵들이 서로의 내측에서 붙어버릴 수 있는 방식으로 설계되는데, 이는 적층 정지부의 부위에서 너무 높은 축방향 압력의 분포는 적층된 컵의 컵 벽이 내측으로 굽혀지는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명에 따른 컵의 경우에, 적층 어깨부는 외측 슬리이브에 적용되는데, 즉, 적층 어깨부는 마시는 가장자리가 위치하고 있는 슬리이브상에 위치되지 않는다. 이것은 적층 가능한 컵이 아직 보유하지 않았던 2 가지 장점들을 발생시킨다. 첫째, 적층된 컵이 양호한 안정성을 가지는 곳에, 즉, 마시는 가장자리에, 적층된 컵이 지지되는 방식으로 적층 정지부가 적용될 수 있다. 둘째, 적층 정지부의 기하학적 형상에 의해, 적층 판지 컵의 마시는 가장자리에 작용하는 적층된 판지 컵의 힘은 마시는 가장자리의 표면으로 수직으로 배향된다. 따라서, 적층된 판지 컵의 외측 슬리이브가 굽혀지는 것이 회피되며, 컵의 개구에 작용할 수 있는 매우 높은 축방향 압력에서조차도 그러하고, 그에 의해서 매우 안정된 디자인이 달성된다.
판지 컵은 다양한 구현예들로 제조될 수 있다. 작은 체적을 가진 판지 컵들의 내측 컵들은 내측 어깨부를 구비할 필요가 없는데, 이는 작은 컵 개구를 위한 마시는 가장자리가 반경 방향에서 충분히 안정적이기 때문이다. 커다란 판지 컵의 경우에, 적층 정지부를 지지하는 내측 어깨부의 적용이 추천된다. 내측 어깨부의 적용은 적층 정지부의 반경 방향 안정성을 증가시킨다. 더욱이, 외측 슬리이브의 표면 온도는 어깨부의 적용에 의해서 변경될 수 있다. 내측 어깨부는 내측 컵과 외측 슬리이브 사이의 간극을 증가시키며, 그에 의해서 2 중 벽 디자인의 단열 효과가 더욱 증가된다. 또한, 말린 가장자리의 위치들을 지지하는데 있어서 상대적으로 넓은 선택이 가능하다.
판지 컵의 경제적이고, 재료를 절감하는 제조 방법을 달성하기 위하여, 말린 가장자리의 지지부는 적층 특성을 그에 의해 변경시키지 않으면서 컵의 저부 위에 수 밀리미터로 위치될 수 있다. 판지 컵의 최대 안정성이 필요하다면, 말린 가장자리의 지지부가 컵 저부의 높이에 정확하게 위치되어야 한다. 이러한 구현에에서, 판지 컵은 시각적으로 가장 보기 좋게 되어, 가장 가능성 있는 판매 결과를 초래한다.
본 발명은 또한 판지 컵이 제조되는 공정에 관한 것이다. 말린 가장자리를 구비하는 외측 슬리이브는 예비적인 제조 단계에서 만들어지는데, 여기에서는 설명되지 않는다. 적층 정지부는 차후에 적용된다. 이것은 성형 스테이션에서 발생되는 데, 다음과 같은 구성부들을 포함한다: 저부 컵 지지부, 컵 수용부(take-up) 및, 가압 장치가 포함된다. 적층 정지부가 적용된 이후에, 외측 슬리이브는 다른 스테이션으로 전송되는데, 여기에는 내측 컵이 구비되어 있으며 공정이 종료된다.
몇 개의 도면들이 이하에 설명되는데, 이것은 판지 컵의 장점들과 특징들을 설명하는 것이다.
부분적으로 길이 방향의 단면으로 도 1 에 도시된 단열 판지 컵은 내측 컵(1)과 외측 슬리이브(2)를 구비한다. 내측 컵(1)은 내측 슬리이브(31)와 저부(4)를 구비한다. 마시는 가장자리(3)는 내측 슬리이브(31)에 적용된다. 판지 컵의 적층은 어깨부 형상의 적층용 정지부(5)에 의해서 달성된다. 외측 슬리이브(2)는 마시는 가장자리(3) 아래의 컵 개구 부위에 있는 상부 정지부(7)에 의해 내측 슬리이브(31)의 외측부에 부착된다. 외측 슬리이브(2)의 하부 단부에는 말린 가장자리(6)가 제공되는데, 말린 가장자리는 내측으로 말린다. 상부 정지부(7), 어깨부 형상의 적층용 정지부(5) 및, 적용이 가능한 상부 어깨부(8)는 판지 컵의 적층 및 단열 특성을 한정한다.
도 2 에 있어서, 도 1 의 판지 컵에 따른 4 개의 적층된 판지 컵들이 도시되어 있다. 상기 도면에는 X 부위가 표시되어 있는데, 이것은 도 3 및, 도 4 에 확대된 치수로 도시되어 있다. 도 2 에 선택된 구현예에 있어서, 판지 컵들은 상부 어깨부(8)를 구비하지 않는데, 이것은 이들 판지 컵들의 단열 특성들이 도 1 에 따른 판지 컵에 비교하여 약간 덜 효과적이게 한다. 판지 컵의 절연 정도 및, 따라서 그 것의 기하학적 형태는 특히 컵 안으로 채워져야 하는 액체의 온도에 의해 결정된다. 내측 컵의 두께, 내측 컵과 외측 슬리이브 사이의 간극 및, 외측 슬리이브의 재료 두께들은 모두 컵 안의 음료와 컵을 잡고 있는 손 사이에서 온도의 강하를 결정한다. 일반적으로, 내측과 외측 슬리이브들의 판지의 단위 면적당 질량은 제곱 미터당 수백 그램에 달한다; 커피 컵의 경우에, 350 g/m2을 가지는 판지가 종종 이용된다. 내측 컵의 판지는 폴리에틸렌으로 코팅되며, 그에 의해서 코팅의 단위 면적당 질량이 정상적으로는 15 내지 30 g/m2 사이 범위에 있다. 내측과 외측 슬리이브 사이의 간극은 컵의 중간 높이에서 대략 1.2 mm 로 측정된다. 따라서 도 1 에 따른 판지 컵 안으로 채워지는 80℃ 의 온도를 가지는 액체는 외측 온도가 60℃ 미만을 달성하여, 고통 없이 보다 긴 시간 동안 판지 컵이 손 안에 쥐어질 수 있게 한다. 물의 비등점에 가까운 온도를 가지는 물이 채워진다면, 도 2 에 따른 판지 컵은 어깨부(8)의 직경 차이가 대략 1.2 mm 로 측정되는 한 충분한 단열 효과를 제공할 수 있다.
커다란 판지 컵들에 대해서, 예를 들어 400 ml 의 체적을 가진 판지 컵에 대하여, 컵 개구(27)의 직경(도 2)이 너무 커서 반경 방향의 안정성이 감소된다. 특히, 판지 컵들이 어깨부 형상의 적층 정지부(5)에서 과도한 힘으로 파지되었을 때, 예를 들면 개별적인 컵들이 일시적인 저장 동안에도 서로 달라붙을 수 있도록 변형될 수도 있다. 이러한 단점은 내측의 어깨부(8)에 의해서 감소되는데, 이는 적층 어깨부의 부위에 위치된다. 이러한 유형의 어깨부는 독일 특허 출원 공보 198 40 841 에 공지되어 있지만, 그로부터 발생되는 그 어떤 특정의 우수한 적층 특성이 없이 컵 개구의 일반적인 변형을 향상시키기 위해서만 이용된다.
본 발명의 판지 컵들에 대하여, 어깨부(8)는 상부 정지부(7)를 안정화시키는 성능을 가지며, 그에 의해서 어깨부 형상의 적층 정지부(5)의 안정성이 증가되며 적층 정지부(5)가 변형될 가능성은 감소된다.
도 3 은 본 발명의 판지 컵의 우수한 적층 및 적층 분리 특성을 도시한다. 판지 컵의 적층은 적층된 판지 컵의 마시는 가장자리(9)의 접촉부(10)와, 적층되는 판지 컵의 어깨부 형상의 적층 정지부(5)에 의해서 달성된다. 예를 들면 적층된 판지 컵들에 위로부터의 압력에 의해 작용될 수 있는 축방향의 힘(F1)으로서, 도 3 및, 도 4에서 이중 화살표로 표시된 축방향의 힘(F1)은 적층 정지부(5)의 접촉부(10)와 외측 슬리이브(2)의 상부 정지부(7) 사이에서 흡수되는데, 상부 정지부는 내측 슬리이브(31)에 부착된다. 적층 정지부(5)의 접촉부(10)에서의 힘은 마시는 가장자리(9)로 정상적으로 배향되므로, 내측 슬리이브(31)의 방향에서 힘이 발생하지 않으며, 그에 의해서 판지 컵의 외측 슬리이브(2)의 어느 쪽의 움직임도 내측 슬리이브(31)의 방향에서 발생하지 않으며, 따라서 극히 안정된 적층 디자인을 초래한다. 안정성은 단지 적층된 판지 컵의 마시는 가장자리(9)의 압력과, 마시는 가장자리의 지지부에 의해서, 그리고 외측 슬리이브(2)의 상부 정지부(14)에 의해서 제한된다. 어깨부 형상의 적층 정지부의 안정성이 반경 방향으로 증가되는 것은 도 3 및 도 4 에 비교해서 그리고 힘(F2)의 작용을 비교하여 알 수 있다. 힘(F2)은 이중 화살표에 의해서 표시되었으며 적층 정지부(5)의 부위에 작용하여야 한다. 어깨 부(8)의 디자인에 기인하여, 커다란 실린더 부위(28 내지 29)가 형성되는데, 상기 실린더형 부위(28 내지 29)가 부위(29 내지 30)에 있는 외측 슬리이브(2)의 자유 직립 부위를 감소시키기 때문에 어깨부 형상의 적층 정지부(5)가 변형될 가능성을 감소시킨다.
도 5 및, 도 6 은 말린 가장자리(6)의 지지부의 위치(15)를 도시한다. 판지 컵의 경제적인 제조를 위해서, 말린 가장자리(6)의 위치(15)는 판지 컵 저부의 위에 수 밀리미터로 적용될 수 있으며 (도 5 참조), 그에 의해서 최대 20 % 의 재료 절감을 달성할 수 있다. 우수한 안정성이 필요하다면, 말린 가장자리의 위치(15)가 판지 컵 저부의 높이로 적용되어야 하며(도 6 참조), 이는 컵을 쥐는 힘이 컵의 저부(4)에 의해서 흡수되기 때문이다.
도 7 내지 도 12 에 있어서, 다양한 상태의 성형 스테이션(16)의 보조로 적층 정지부(5)를 적용하기 위한 필수저인 제조의 단계들이 도시되어 있다. 성형 스테이션(16)은 컵의 수용부(take-up, 18), 하부 컵 지지부(17) 및, 가압 장치(19)를 구비하며, 하부 컵 지지부(17)는 도 7 및, 도 12 에 도시되어 있지 않다.
도 7 은 성형 스테이션(16)의 컵 수용부(18)로 외측 슬리이브를 공급하는 것을 도시한다. 외측 슬리이브(2)는 이미 하부의 말린 가장자리(6)를 구비하는데, 이것은 이전의 공정 단계에서 적용된 것이다. 컵 수용부에 외측 슬리이브(2)가 설치되자마자, 그것은 하부 컵 지지부(17)와 가압 장치(19) 사이에 유지된다. 이러한 상태는 도 8 에 도시되어 있다.
어깨부 형상의 적층 정지부(5)를 적용하기 위하여, 외측 슬리이브(2)는 가압 장치(19)로 가져오게 된다. 하부 수용부 지지부(17)는 외측 슬리이브(2)가 가압 장치(19)의 정지용 고리(25)의 상부 가장자리(24)에 접할 때까지 가압 장치(19)의 방향으로 멀리 운반된다.
가압 장치(19)는 차후에 폐쇄된다. 도 10 에 도시된 바와 같은, 외측의 활강부(23)는 그것이 외측의 조오(21)를 반경 방향 내측으로 구동시키도록 하방향으로 이동한다. 또한 팽창 맨드렐(20)이 하방향으로 이동함으로써, 내측의 조오(22)를 반경 방향 외측으로 구동한다. 따라서 내측 조오(22)와 외측 조오(21)들은 어깨부 형상의 적층 정지부(5)를 형성한다. 이러한 방식으로 어깨부 형상의 적층 정지부를 형성하기 위하여, 컵은 내측 컵 지지부(26)에 의해서 지지되는데, 상기 내측 컵 지지부는 컵의 원추를 적층 정지부(5)의 아래에 지지한다. 외측 조오(21), 내측 조오(22), 팽창 맨드렐(20) 및, 외측 활강부(23)의 움직임 방향은 가압 장치(19)의 폐쇄 동안에 화살표로 표시되어 있다.
다음의 공정 단계는 도 11 에 도시되어 있다. 가압 장치(19)는 다시 완전하게 개방된다. 가압 장치(19)의 개방 과정을 보다 잘 나타내기 위하여, 팽창 맨드렐(20), 외측 조오(21), 내측 조오(22) 및, 외측 활강부(23)의 가압 장치(19)의 개구 동안의 움직임 방향이 화살표로 표시되어 있다. 또한, 가압 장치(19)가 개방된 이후의 방향으로 설정된 하부 컵 지지부(17)의 운동은 화살표로 표시되어 있다.
성형 스테이션(16)이 개방된 이후에, 컵-수용부(18)는 다음의 위치(도 12)로 운반될 수 있으며, 그곳에는 외측 슬리이브(2)에 내측 컵(1)이 설치된다. 판지 컵을 위한 더 이상의 단계들이 여기서 더 설명되지는 않을 것이다.
본 발명에 따른 판지 컵은 적층시에도 컵들이 서로 달라붙지 않으며 적층의 분리가 용이하다는 장점을 가진다. 또한 컵에 담긴 내용물의 온도를 적절하게 유지하면서도 사용자가 그것을 쥘 수 있게 한다는 장점을 가진다.

Claims (3)

  1. 내측 컵(1), 상기 내측 컵(1)과 외측 슬리이브(2) 사이에 간극을 가진 외측 슬리이브(2)를 구비하고, 상기 외측 슬리이브(2)는 내측 컵(1)의 마시는 가장자리(3)의 아래에 부착되며, 또한 외측 슬리이브(2)의 하부 단부에 적용된 말린 가장자리(6)를 더 구비하고, 외측 슬리이브(2)상에는 어깨부 형상의 적층 정지부(5)가 설계되어 마시는 가장자리(3)에 할당되는, 적층 가능하고 적층 분리 가능한 2 중 벽의 판지 컵.
  2. 제 1 항에 있어서,
    어깨부 형상의 적층 가능한 정지부(5)는 내측 어깨부(8)에 의해서 안정화되는, 2 중 벽의 판지 컵.
  3. 제 1 항 및, 제 2 항에 있어서,
    - 말린 가장자리(6)가 적용된 외측 컵을, 하부 컵 지지부(17), 컵 수용부(18) 및, 가압 장치(19)를 구비하는 개방된 성형 스테이션(16)으로 공급하는 단계;
    - 성형 스테이션(16)을 폐쇄하는 단계;
    - 팽창 맨드렐(20)에 의해서 내측 조오(22)를 연장시키고 외측 활강부(23)에 의해서 외측 조오(21)를 수축시킴으로써 어깨부 형상의 적층 정지부(5)를 가압하는 단계;
    - 성형 스테이션(16)을 개방하는 단계; 및,
    - 2중 벽의 판지 컵을 마무리하도록, 외측 컵(2)이 내측 컵에 접합되는 성형 스테이션으로 외측 컵(2)을 더 이송시키는 단계;를 구비하는,
    판지 컵을 제조하는 방법.
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