KR20130138752A - 인-몰드 라벨링된 컨테이너 - Google Patents

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KR20130138752A
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label
mold
manufacturing machine
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KR1020137007022A
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티에리 장 로베르 파보치
스테빤 앙젤
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네스텍 소시에테아노님
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Abstract

본 발명은 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너에 관한 것으로, 상기 컨테이너는,
(i) 하부측 (2) 및 상기 하부측으로부터 연장되고 상기 캡슐의 상면측의 주위을 한정하는 환형의 상부 프레임 (4) 에 링크 (link) 되는 적어도 세 개의 기둥들 (3) 을 구비하는 구조체 (1) 로서, 상기 기둥들 (3) 은 단면들 S1, S2 및 S3 을 갖고, 상기 하부측 (2) 은 분배 개구 (5) 를 포함하는 중실벽이고 상기 캡슐의 수직 대칭축 (VSA) 에 중심 맞춤되는, 강성 또는 반강성 구조체 (1), 및
(ⅱ) 상기 하부측 (2), 상기 기둥들 (3), 및 상기 환형의 상부 프레임 (4) 의 외부면에 부착되어, 상기 캡슐의 측벽들을 한정하는 엔벨로프를 형성하는 라벨 (6) 을 포함하고,
상기 캡슐의 주입 지점 (IP) 은, 상기 분배 개구 (5) 의 부근에서 상기 컨테이너의 상기 수직 대칭축 (VSA) 에 대해 단면 S3 을 갖는 기둥 (3) 의 반대편으로 중심에서 벗어나고 (off-center), S1 = S2 및 S3 > S1 인 것을 특징으로 한다.

Description

인-몰드 라벨링된 컨테이너{AN IN-MOULD LABELLED CONTAINER}
본 발명은 음식물 (food substance) 을 저장하기 위한 패키징에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 상이한 강성의 적어도 두 개의 구성 요소들을 포함하는 경량의 컨테이너, 그리고 특히 음식 제조 기계에서 음료의 제조를 위한 캡슐에 관한 것이다.
고체 및 액체의 음식물은 통상적으로 플라스틱 재료로 제작된 식품-그레이드 (food-grade) 액밀 (liquid-tight) 컨테이너에 보통 저장된다. 컨테이너는 가용성 커피 분말 또는 커피 믹스를 음료 제조 기계에 공급하기 위한 카트리지 또는 음료를 제조하기 위한 일회용 캡슐과 같은 기능적 패키지일 수도 있다. 패키지는 음료를 단지 유지하기 위한 음료 컵일 수도 있거나, 또한 쇼트닝 (shortening) 등을 위한 음식 컨테이너일 수도 있다. 모든 이러한 음식 및 음료 패키지들은 액밀 환경에서의 원료 또는 음료를 저장하거나 간단히 유지하도록 구성된다. 대부분의 현존하는 패키지들은 치수 초과 (over-dimensioned) 되고 그리고/또는 너무 많은 패키징 재료를 사용한다. 특히, 패키지의 강성 대 중량의 비는 최적화되지 않았다. 따라서, 환경에 미치는 패키지의 영향은 이 비를 최적화함으로써 과감하게 감소될 수 있다.
게다가, 특정 음식물, 예컨대 탄산 음료 또는 커피 분말은 가스 또는 향기의 손실 때문에 그 특유의 특징들을 잃을 수 있고, 또는 예컨대 커피 또는 우유 분말은 선도 (freshness) 를 유지하기 위해 산소 및 수분의 접근이 불가능하게 그리고 건조하게 유지될 필요가 있다. 따라서, 가스 차단성 (gas barrier properties) 을 가진 패키징 컨테이너는 둘러싸인 음식물의 긴 저장 수명 (shelf life) 을 가능하게 하기 위해 바람직할 수 있다.
강성의 그리고 액밀의, 궁극적으로 기밀의 컨테이너 본체를 제공하기 위한 단층 또는 다층의 패키징 컨테이너를 형성하는 것이 종래 기술로부터 공지되어 있다. 그 후, 이러한 컨테이너 본체는 예컨대 전용 커버 부재에 의하여 밀폐식으로 밀봉될 수 있다.
또한, 여기에는 강성 패키징에 대한 가능한 대안을 제공하는 전체적으로 유연한 패키징이 존재한다. 유연한 컨테이너의 하나의 단점은, 액체, 특히 고온 액체 및/또는 압력하의 액체를 유지하기 위한 외부 지지체를 필요로 한다는 것이다. 예컨대, 유연한 음료 캡슐은 캡슐 내의 액체의 압력 하에서 벽이 찌어지거나 파열되는 것을 회피하기 위하여 캡슐의 면들을 지지하는 캡슐 홀더 내에 위치되어야 한다.
보통, 이러한 컨테이너들은 다층의 플라스틱 재료의 열 성형, 중공 성형 또는 사출 성형에 의해 형성된다. 일반적으로, 플라스틱 재료는 강성의 컨테이너 본체를 얻기 위해 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및/또는 PET 층으로 구성된다. 가스 차단성을 얻기 위해, 예컨대 에틸렌-비닐-알코올-공중합체 (EVOH), 폴리아미드와 같은 플라스틱 재료 또는 알루미늄과 같은 금속성 재료의 2 차 층이 존재할 수도 있다.
하지만, 전술한 패키징 컨테이너의 단층 또는 다층의 구성은 비교적 높은 중량, 높은 제조비용 및 불량한 재활용 특성과 같은 여러 단점이 있다.
게다가, 산소 차단성을 갖는 인-몰드 라벨을 구비하는 패키징 컨테이너의 주요 본체를 제공하는 것이 공지되어 있다.
이로 인해, 중공 (blow) 성형된, 사출 성형된, 그리고 열 성형된 컨테이너들에서 사용된 라벨 성형 기술인 인-몰드 라벨링 (IML) 은 형성된 플라스틱 구조체에 접합시키도록 부분적으로 용해된 플라스틱 재료와 양립할 수 있는 내부층을 일반적으로 구비한다.
일반적으로, 라벨은 몰드 내에 위치되고, 진공 또는 다른 전용의 위치결정 수단에 의해 제 위치에 유지된다. 그런 다음, 몰드를 폐쇄하고, 패키징 컨테이너를 형성하기 위하여 몰드에 용융된 플라스틱 수지를 붓거나 주입한다. 따라서, 라벨의 접착제는 고온 수지의 주입에 기인한 열 때문에 활성화되고, 따라서 라벨은 컨테이너에 부착되고, 즉 라벨은 컨테이너 벽에 성형된다.
EP 1440903 은 인-몰드 라벨링을 포함하는 다수의 메커니즘에 의해 적용된 장벽 코팅을 구비하는 음료의 제조를 위한 카트리지에 관한 것이다.
예컨대 JP 10129737 A 는 산소 가스 차단성을 갖는 개구를 구비하는 패키징 컨테이너에 관한 것이다. 이로 인해, 저면의 컨테이너 주요 본체의 측면의 내부벽과 그 바닥부의 내부벽에는 패키징 컨테이너의 산소 가스 차단성을 개선시키기 위한 인-몰드 라벨이 제공된다.
추가로, GB 1348370 은 예컨대 컨테이너를 얻기 위하여 인-몰드 라벨링 기술로 예컨대 필름과 같은 연성 재료를 적용하기 위한 지지체로서 사용되는 강성 또는 반강성 재료로 제작된 구조체 또는 프레임을 포함하는 컨테이너를 개시한다.
또한, FR 2700493 A 는 예컨대 인-몰드 라벨링에 의해 컨테이너 본체를 완성하기 위해 라벨이 부착되는 강성의 프레임을 주입함으로써 제작되는 컨테이너를 개시하는 프랑스 특허 출원이다.
식품 제조를 위해 사용되는 컨테이너의 분야에서, 그리고 특히 음료 등의 제조를 위해 사용되는 캡슐의 경우에, 식품 제조 기계에 있어서, 예컨대 에스프레소 유형의 커피 기계에 있어서, 그 안에 함유된 원료를 추출 및/또는 용해시키기 위해 그리고 음료를 생산하기 위해 캡슐 내에 주입되는 용해 또는 추출 유체의 온도로 인해, 캡슐은 높은 기계적 힘을 받게 된다. 캡슐에 가해지는 기계적 응력의 다른 근원은 캡슐 내용물의 적절한 추출을 실현시키기 위해 캡슐 내로 주입되는 유체의 높은 압력이다. 이는 에스프레소 유형의 음료의 경우에 있어서 특히 사실이고, 캡슐 내에 함유된 볶아서 분쇄한 커피 분말은 양질의 음료를 형성하기 위해 주입 유체 (예컨대 물) 의 높은 압력을 필요로 한다. 주입된 유체의 온도는 최고 70℃, 또는 심지어 약 80℃ ~ 85℃ 가 될 수 있고, 캡슐 내부의 주입된 유체의 압력은 6 ~ 8 bars, 또는 심지어 8 ~ 12 bars 에 달할 수 있다. 일부 특정 경우들에 있어서, 추출 공정 중에 캡슐 내의 압력은, 예컨대 10 ~ 20 bars 에 포함되는, 12 bars 보다 큰 압력에 달할 수 있다.
따라서, 음료 제조 기계의 추출 챔버 내부에서 정확하게 삽압되어 위치되어야 하므로, 캡슐의 구조, 특히 캡슐의 형상에 관해 결함이 없어야 한다는 것은 특히 중요하다. 캡슐에 구조적 결함이나 변형이 존재한다면, 캡슐이 기계의 추출 챔버 내에서 부적절하게 유지되고, 유출이 나타날 수 있으며, 또는 심지어 캡슐이 압력 증가 동안 손상될 수 있다는 위험이 있다.
통상적으로, 종래 기술에 공지된 음료 제조 기계에서 사용하기 위한 캡슐과 같은 컨테이너는 하측을 갖는 강성 또는 반강성 구조체를 포함하고, 이 하측은 바람직하게는 디스크 형상이며, 적어도 하나, 바람직하게는 적어도 둘, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 적어도 세 개의 실질적으로 수직인 기둥들이 이 하측으로부터 신장하며, 상기 기둥들은 캡슐 상면 측의 주위를 정의하는 상부 환형 프레임에 연결된다. 라벨은 엔벨로프로서 상부 환형 프레임과 하부측 사이에 통상적으로 부착되고, 따라서 캡슐의 측벽들을 정의한다. 또한, 라벨은 기둥들에 포박되고, 이 기둥들은 라벨을 지지하고 캡슐에 가해질 수도 있는 측방향으로 유도된 힘들에 대항하여 라벨을 강화시킬 수 있다.
중대하게, 캡슐을 적절하게 폐쇄할 수 있기 위하여, 환형 상부 프레임은 기둥들이 링크되는 수직으로 배치된 일 환형부와 함께 L 형상의 단면을 포함하고, 수직부는 그 상부 측에서 컨테이너의 수평의 환형 에지에 링크되고, 이 환형 에지를 향해 수평의 상면 벽, 예컨대 유연한 폐쇄 필름은 충전 후에 캡슐을 폐쇄하기 위해 부착 (예컨대, 열 밀봉) 될 수 있다.
종래 기술에서 공지된 인-몰드 라벨링된 컨테이너들과 인-몰드 라벨링된 컨테이너들을 제작하기 위한 제조 방법을 사용하는 경우, 특히 상기 구조체가 상기 구조체의 주변에 걸쳐 상호 등거리로 배치된 적어도 세 개의 기둥들을 포함하는 때, 그리고 구조체가 중앙 분배 개구부를 제외하고 폐쇄되는 하부측을 포함하는 때, 강성 구조체의 상부 부분에는 결함들이 존재할 수 있다는 것이 본 발명자에 의해 발견되었다. 이러한 경우에, 구조체를 성형하기 위한 주입 지점은 중심을 벗어나서, 기둥들로부터 등거리에 위치하지 않게 된다.
지금까지, 이러한 경우에서 적절한 해결책이 발견되지 않았고, 종래 기술의 공지된 인-몰드 라벨링된 컨테이너는, 컨테이너가 상기 캡슐에 유체를 압력 하에서 주입하는 음료 제조 기계에서 사용하기 위한 캡슐인 경우에는 특히 부정적이고 심지어 위험할 수 있는 결함을 갖는다. 그러한 상황에서, 압력 증가 때문에, 결함이 존재하는 캡슐의 영역은 손상될 수 있어서, 기계 내에서 누설이 발생할 것이다. 일부 경우에, 캡슐의 내용물을 추출 또는 용해해야만 하는 특정 양의 유체로서 최종 제품의 불량한 품질을 초래할 것이고, 외측으로 누설될 것이다. 그러나 일부 더 심각한 경우에, 압력 하에서의 유체의 누설은 음료 제조 기계의 외부로 소비자에게 튈 수 있고, 이는 특히 상기 유체가 뜨거울 경우에는 매우 바람직하지 않다.
본 출원인은 캡슐의 이러한 손상을 분석하였고, 본 출원인은 이것이 강성 구조체가 충분한 재료를 포함하지 않는 캡슐의 영역에서 라벨의 박리 때문이라는 것을 발견하였다. 이는 구조체의 표면에 홈 또는 크리스를 형성하거나, 라벨의 표면에 주름을 형성한다. 구조체 및/또는 라벨의 표면에서의 이러한 결함들은 캡슐 내의 압력이 증가하는 경우 누설을 초래한다.
본 발명의 목적은 공지된 인-몰드 라벨링된 컨테이너들이 상기 결함들을 극복하는 것이다.
전술한 목적은 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 컨테이너, 바람직하게는 캡슐로 충족되고, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 상기 컨테이너는,
(i) 하부측 및 하부측으로부터 연장되며 컨테이너의 상면측의 주위를 한정하는 환형의 상부 프레임에 링크되는 바람직하게는 실질적으로 수직인 적어도 세 개의 기둥들을 구비하는 강성 또는 반강성 구조체로서, 기둥들은 단면들 S1, S2 및 S3 을 갖고, 하부측은 컨테이너용 분배 개구로서의 관통 구멍을 포함하는 중실벽이고, 상기 관통 구멍은 상기 컨테이너의 수직 대칭축에 중심 맞춤되는, 강성 또는 반강성 구조체, 및
(ⅱ) 하부측, 기둥들, 및 환형의 상부 프레임의 외부면에 부착되어, 컨테이너의 측벽들을 한정하는 엔벨로프를 형성하는 라벨을 포함한다.
본 발명의 본질적인 특징에 따라, 컨테이너의 주입 지점은, 상기 분배 개구의 부근에서 컨테이너의 수직 대칭축에 대해 단면 S3 를 갖는 기둥 반대편으로 중심에서 벗어나고, S1 = S2 및 S3 > S1 이다.
컨테이너의 수직 대칭축에 대해 주입 지점의 반대편에 있는 기둥의 더 높은 단면으로 인해, 주입 공정이 진행될 때 몰드를 충전하는 용융 재료는 가장 폭넓은 단면을 가진 기둥에 상응하는 몰드 채널을 통해 우선적으로 유동할 것이고, 그 결과 주입 지점은 이 특정 기둥 몰드 채널로부터 더욱 이격되어, 용융 재료가 상기 주입 지점으로부터 상기 기둥 몰드 채널까지 흐르는 더 긴 경로를 갖는 것을 보상한다는 것이 발견되었다. 이러한 방식으로, 컨테이너 구조체의 상부 부분에서 몰드를 충전하는 용융 재료의 유동을 평형시킬 수 있다는 것이 발견되었다.
본 발명의 특히 바람직한 실시형태에서, 환형의 상부 프레임은 기둥들이 링크되는 수직으로 배치된 제 1 수직 환형부로 실질적으로 L 형상의 단면을 갖고, 상기 수직 환형부는 그 상측에서 주변 에지를 형성하는 제 2 수평 환형부에 링크되고, 상기 제 1 수직 환형부는 높이 a 와 두께 x 를 가지고, 제 2 수평 환형부는 폭 b 와 두께 y 를 가지고, 상기 컨테이너의 상면 에지부들의 두께의 비는 x > y 가 되고, 상기 컨테이너의 상면 에지부들의 단면의 비는 xa > yb 가 된다.
컨테이너의 하부측은 원뿔 형상, 디스크 형상, 각뿔대 형상, 반구 형상 또는 임의의 다른 유사한 형상을 가질 수 있다. 바람직하게는, 컨테이너의 하부측은 돔 (dome) 의 형상을 가지고, 이 돔의 볼록면은 아래방향으로 뒤집힌다. 이러한 형상은 유럽 특허 EP 1472156 B1, EP 1574452 B1 에서 그리고 유럽 특허 출원 EP 1604915 A1 및 EP 1808382 A1 에 의해 설명되고 주장된 것으로서 특정 분배 구조체를 수용하기에 특히 유리하다.
유리하게는, 인-몰드 (in-mould) 라벨은 지지 구조체보다 더 낮은 강성을 가지고, 적어도 컨테이너의 측벽들을 따라 상기 구조체를 액밀 (liquid-tightly) 밀봉하도록 설계된다.
추가로, 지지 구조체는 바람직하게는 상기 컨테이너를 압축, 트위스팅 또는 핀칭 (pinching) 함으로서 쉽게 콤팩트화되도록 치수화 및/또는 설계된다.
일부 예에서, 이는 미리 결정된 취약화된 구역을 포함하는 지지 구조체에 대해 유익할 수 있다. 이는 사용자가 취급 후에 컨테이너를 압축하거나 스크랩할 것이므로, 더 콤팩트화된 형태로 더 쉽게 배치되거나 재활용될 수 있다. 취약화된 구역은 취급 후에 미리 결정된 방식으로 컨테이너의 압축을 용이하게 할 것이다.
유리하게는, 인-몰드 라벨은 사용자가 내용물을 확인할 수 있도록 적어도 부분적으로 투명하거나 반투명하게 제작될 수 있다. 또한 제조된 컨테이너의 적절한 품질 제어를 허용하기 위해, 예컨대 정확한 원료로 충전되고 또 상기 원료의 적합한 양으로 컨테이너가 적절히 충전되는 라인을 확인하기 위해 제조 중에 특히 유리할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상부 막은 상기 컨테이너의 상측을 폐쇄하기 위하여 환형의 상부 프레임을 향해 밀봉된다. 상부 막의 밀봉은 그 목적 내용물로 컨테이너의 충전 후에 통상적으로 행해진다. 밀봉은 예컨대 열 밀봉, 초음파 밀봉, 풀칠, 또는 이들의 조합과 같은 임의의 적절한 방법으로 행해질 수 있다.
본 발명의 일 가능한 실시형태에서, 컨테이너는 컨테이너 내부 챔버를 가로질러 배치된 적어도 하나의 벽을 포함하여서, 상기 컨테이너의 내부 용적이 적어도 두 개의 별개의 구획들로 나누어진다.
이러한 경우, 상기 적어도 하나의 벽은 바람직하게는 컨테이너 챔버 내에 수평 방향으로 배치되어서, 해당 구획들이 층을 이루어 포개어진다.
일 추가의 가능성에 있어서, 분리벽은 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 구멍들로 천공된다. 이러한 천공된 분리벽은 예컨대 압력하에서 컨테이너 챔버 내측에 생성된 하부 구획에 구운 그리고 굵게 간 분말 커피의 매스를 유지시키기 위해 사용될 수 있다. 출원인의 이전의 유럽 특허 EP 1784344 B1 에서 설명되고 청구된 원리와 함께, 천공된 분리벽이 유체의 흐름을 분리하고 상기 유체에 의해 커피 분말의 습윤을 개선하므로, 이러한 구성은 에스프레소와 같은 커피 음료를 준비할 수 있게 한다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같이 컨테이너, 바람직하게는 식품 제조 기계에서 사용하기 위한 캡슐을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법은:
- 인-몰드 라벨을 몰드에 위치결정하는 단계,
- 라벨에 의해 폐쇄된 적어도 하나의 중공부를 갖는 지지 구조체를 형성하도록, 플라스틱 재료를 몰드에 주입하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 인-몰드 라벨은 구조체의 축선 방향 및/또는 횡방향 지지 기둥들에 연결되어, 상기 지지 구조체의 상기 적어도 하나의 중공부를 밀봉한다. 또한 바람직하게는, 인-몰드 라벨이 컨테이너의 적어도 측면의 측벽을 본질적으로 형성하도록, 인-몰드 라벨과 지지 구조체는 상호 위치된다.
마지막으로, 본 발명은 식료품, 특히 음료의 제조를 위한 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은:
(ⅰ) 상기 캡슐에서 주입된 유체에 의해 용해되도록 및/또는 추출되도록 적어도 하나의 원료를 동봉하는 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 캡슐, 및
(ⅱ) 상기 유체로 상기 캡슐에 함유된 원료를 추출 및/또는 용해함으로써 식료품, 바람직하게는 음료를 제조하도록, 상기 캡슐을 수용하기에 적합해지고 압력 하에서 상기 캡슐 내에 유체를 주입하는 상기 식료품의 제조를 위한 기계를 조합하여 포함한다.
본 발명의 추가의 특징들과 이점들은 도면을 참조하여 이하에 설명된 현재 바람직한 실시형태들의 상세한 설명에서 설명되고 또 이로부터 현저해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 캡슐의 구조체의 부분적으로 절단된 개략적인 사시도이다.
도 2 는 도 1 에 유사하지만 상부벽이 없는 개략적인 상면도이다.
본 발명에 따른 캡슐은, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 사출 성형된 반강성 구조체 (1) 를 포함한다.
상기 캡슐은 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 것이고, 하부측 (2) 을 구비하는 강성 또는 반강성 구조체 (1) 를 포함하며, 적어도 세 개의 실질적으로 수직인 기둥들 (3) 은 하부측 (2) 으로부터 연장되고 컨테이너의 상면측의 주위를 한정하는 환형의 상부 프레임 (4) 에 링크되고, 기둥들 (3) 은 단면들 S1, S2, 및 S3 을 가지며, 하부측 (2) 은 컨테이너용 분배 개구로서 관통 구멍 (5) 을 포함하는 중실벽이고, 관통 구멍은 상기 컨테이너의 수직 대칭축 (VSA) 에 중심 맞춤된다.
추가로, 캡슐은 하부측 (2) 의 외부면에 부착된, 그리고 또한 기둥들 (3) 및 환형의 상부 프레임 (4) 의 외부면에 부착된 라벨 (6) 을 포함한다. 따라서, 라벨 (6) 은 캡슐 측벽들을 한정하는 엔벨로프를 형성한다.
캡슐은 공지된 인-몰드 라벨링 (IML) 기술에 따라 제조되어, 라벨은 구조체가 사출 성형되는 때에 몰드 내의 구조체에 부착된다.
도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 캡슐 구조체 (1) 의 주입 지점 (IP) 은, 하부측 (2) 의 외부면 상에서, 분배 개구 (5) 의 부근에 배치된다.
본 발명의 본질적인 특징으로서, 컨테이너의 주입 지점 (IP) 은, 컨테이너의 수직 대칭축에 대해, 분배 개구 (5) 의 부근에서, 단면 S3 을 갖는 기둥의 반대편으로 중심에서 벗어나고, 또한 S1 = S2 및 S3 > S1 이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 상부 프레임 (4) 은 L 형상의 단면을 갖고, 제 1 환형부 (7) 가 수직으로 배치되고, 구조체 (1) 의 수직 기둥 (3) 이 상기 제 1 환형부 (7) 에 링크된다.
상기 수직부 (7) 는 그 상부측에서 주변 에지를 형성하는 제 2 수평의 환형부 (8) 에 링크된다.
제 1 수직부 (7) 는 높이 "a" 와 두께 "x" 를 가지는 한편, 제 2 수평부 (8) 는 폭 "b" 와 두께 "y" 를 가진다.
본 발명의 바람직한 특징에 따라, 캡슐의 상면 에지부의 두께의 비는 x > y 가 되고, 캡슐의 상면 에지부의 단면의 비는 xa > yb 가 된다.
이러한 비들은 인-몰드 라벨링 주입 공정 중에 주입 몰드 내로의 용융 열가소성 재료의 적절한 유동성을 결정하므로 본 발명에 있어 특히 바람직하고, 캡슐 구조체 내의 결함을 야기할 수 있고 라벨의 표면에 걸쳐 원치 않은 주름을 초래할 수 있는, 용융 재료가 주입 공정 중에 라벨 (6) 을 변위하는 것이 회피된다.
보다 정확하게, 주입 지점 (IP) 이 캡슐의 하부측 (2) 의 중심 부근에 있다면, 주입 몰드 내에서의 용융 재료의 유동은 다음과 같다. 먼저, 하부측 (2) 에 상응하는 몰드의 공동은 재료로 충전된 다음, 용융 플라스틱은 주입 지점 (IP) 으로부터 바깥 방향으로 계속 유동하여 기둥 (3) 을 형성한 다음, 용융 재료가 환형의 상부 프레임 (4) 에 상응하는 공동을 통해 유동하여, 캡슐의 구조체를 완성한다.
본 출원인에 의해 발견된 바와 같이, 용융 재료는 가장 큰 단면적을 갖는 사출 성형 공동의 부분으로 우선적으로 유동한다. 특히, 상기 용융 재료가 구조체 (1) 의 상부 환형 프레임 (4) 내로 유동하면, 수직부 (7) 가 먼저 구성될 것이고, 그 후 용융 재료가 공동의 나머지 부분을 향해 유동하여 상부 프레임의 수평부 (8) 를 형성할 것이다.
상부 프레임 (4) 의 영역에서의 몰드 공동의 이러한 "점진적인" 충전 공정 때문에, 용융 플라스틱 재료가 수평 영역에서 너무 빠르게 유동하고 라벨 (6) 이 몰드 내의 초기 위치로부터 벗어나는 문제점이 해결되고, 그 결과, 라벨 뒤에 위치되는 플라스틱 재료 - 즉, 라벨의 외부면에 걸쳐 유동하는 재료 - 의 문제점이 또한 해결된다. 전술한 바와 같이, 이러한 라벨 뒤에 위치되는 플라스틱 재료의 부분은 라벨의 표면에 주름 또는 크리스를 유발하고, 그 후 캡슐의 측벽들의 표면에 주름 또는 크리스를 유발하므로 특히 바람직하지 않고, 상기 주름 또는 크리스는 캡슐의 사용 중에 누설이나 훼손을 초래한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 캡슐 구조체의 상부 프레임은, 바람직하게는 캡슐이 그 내용물로 충전된 후에 열 밀봉되거나 초음파 밀봉되는, 상부 벽의 막 (9) 에 의해 폐쇄될 수 있다. 바람직하게는, 상부 막 (9) 은 음료 제조 기계의 바늘에 의해 천공될 수 있는 천공가능한 막이다. 이러한 바늘 - 미도시- 은 본 명세서의 전제부에서 전술한 대로 압력 하에서 추출/용해 유체를 주입하기 위한 캡슐을 천공한다. 이러한 기계 및 유체 주입 공정은 통상적으로 공지되므로 추가로 설명되지 않을 것이다.
인-몰드 라벨은 바람직하게는, 에틸비닐알코올 (EVOH), 알루미늄, 산화 알루미늄 (AlOx), SiO2, 및 폴리아미드와 같은 적어도 하나의 장벽층과 폴리프로필렌 (PP) 과 같은 적어도 하나의 플라스틱 층을 포함하는 다층 또는 폴리프로필렌 (PP) 과 같은 플라스틱 재료들로 제작된다. 게다가, 라벨은 예컨대 그 외부면에 장식 목적으로 수지층(들)을 또한 포함할 수도 있다. 인-몰드 라벨은 다층화된 구성을 가질 수도 있고, 따라서 중첩 배치된 상이한 플라스틱 재료의 몇몇 층들을 포함할 수도 있다. 이러한 층들중 하나는 EVOH 와 같은 가스 장벽층일 수 있다.
인-몰드 라벨의 두께는 바람직하게는 20 ~ 200 ㎛, 더 바람직하게는 50 ~ 120 ㎛ 이다. 이로 인해, 인-몰드 라벨에 의해 덮이는 지지 구조체의 부분에 있어서, 상기 인-몰드 라벨은 바람직하게는 단지 캡슐의 외부벽만을 구성한다.
특정 캡슐의 경우, 인-몰드 라벨은 지지 구조체에 비해 증가된 가스 차단성을 포함할 수도 있다.
따라서, 캡슐의 가스 차단성은 인-몰드 라벨에 의해 덮이는 전략적인 영역에서 특히 강화될 수 있다. 따라서, 이러한 캡슐은 인-몰드 라벨에 의해 덮이는 적어도 캡슐의 부분을 통해 수증기, 이산화탄소, 산소 및 질소와 같은 가스의 전달을 방지함에 있어서 특히 유용하다. 게다가, 캡슐의 중량은 캡슐의 밀봉 기능을 동시에 유지함으로써 최소화된다.
바람직한 실시형태에 있어서, 지지 구조체는 예컨대 하나 이상의 특정 방향으로 캡슐을 비틀거나 압축함으로써 쉽게 콤팩트화되도록 설계된다. 따라서, 구조체는, 예컨대 특별히 배향된 링크들 및/또는 감소된 두께의 구역들 및/또는 취약화된 영역들에 의해, 예컨대 간단히 구부릴 수 있거나 파괴시킬 수 있는 구조체를 제공함으로써, 적어도 하나의 특정 방향에 있어서 압축에 대한 더 적은 저항을 제공하도록 설계될 수 있다. 따라서, 캡슐의 강화된 재활용 특성들이 얻어질 수 있다. 따라서, 가능한 모드에서, 지지 구조체는, 예컨대 전용 장치 또는 작동자에 의해 캡슐을 압축, 비틀림 또는 핀칭 (pinching) 할 때 지지 구조체의 링크들이 구부러지거나 파괴되는 예컨대 홈 또는 리세션 (recession) 과 같은 미리 결정된 취약화된 구역을 포함할 수도 있다.
따라서, 캡슐의 사용 후에 캡슐의 크기는 압축된 형태로 상당히 감소될 수 있고, 이로 인해 캡슐의 재활용 특성이 강화될 수 있다.
지지 구조체에 연결된 인-몰드 라벨은 적어도 부분적으로 투명 또는 반투명할 수도 있다. 따라서, 캡슐의 내용물은 외측으로부터 검사될 수도 있다. 따라서, 적어도 부분적으로 투명 또는 반투명한 플라스틱 재료로 제작된 안정적인 경량 캡슐이 제공될 수 있다. 추가로, 라벨은 브랜드, 로고, 상품명, 그림 등과 같은 장식 또는 식별 요소를 구비할 수도 있다. 특히, 적어도 인-몰드 라벨의 외부면은 인쇄될 수 있다. 이로 인해, 몇몇 상이한 인쇄 공정들, 예컨대 플렉소그래피, 오프셋, 스크린 및 핫 스탬핑이 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 음식물용 캡슐을 제조하는 방법을 제안하고, 이 방법은 인-몰드 라벨을 몰드에 위치시키는 단계, 라벨에 의해 폐쇄된 적어도 하나의 "윈도우 (window)" 부를 갖는 지지 구조체를 형성하도록, 플라스틱 재료를 몰드에 주입시키는 단계를 포함한다.
따라서, 제조될 캡슐의 적어도 측면 및/또는 횡단 부분을 형성하기에 적합한 미리 정의된 형상의 인-몰드 라벨이 원료로부터 잘라내어지고 플라스틱 캡슐의 외부면에 상응하는 내부면을 갖는 몰드에 위치된다. 그런 다음, 몰드는 폐쇄되고 플라스틱 재료는 인-몰드 라벨이 밀봉되는 복수의 축선 방향 및/또는 횡방향 지지 기둥들을 바람직하게 포함하는 강성 지지 구조체를 형성하도록 몰드 내에 주입된다. 이로 인해 지지 구조체의 적어도 하나의 윈도우 부분, 즉 임의의 재료를 포함하지 않는 구조체의 일부는 커버되어, 인-몰드 라벨에 의해 밀봉된다.
인-몰드 라벨은 종이, 필름 재료의 플라스틱 및 이들의 조합 중에 선택된 재료로 바람직하게는 구성되고, 이는 성형 공정으로부터 열을 견딜 수 있다. 인-몰드 라벨링 공정으로 인해, 구조체에 대한 별개의 작동에 의해 라벨을 조립하기 위한 요구가 제거된다. 따라서, 생산은 최소 수의 단계로 그리고 합리화된 장비와 노동으로 실행될 수 있다.
라벨에는 그 위에 인쇄물이 제공될 수 있다. 그 층들 중 적어도 하나는 인쇄된다. 따라서, 몇몇 상이한 인쇄 공정들, 예컨대 플렉소그래피, 오프셋, 스크린 및 핫 스탬핑이 적용될 수도 있다. 인-몰드 라벨은 또한 바람직하게는 수분, 그리스, 날씨, 및 스커프 (scuff) 저항성이 있다.
라벨이 지지 구조체에 결합된 후에, 인-몰드 라벨은 캡슐의 일체 부품으로서 보이고, 따라서 통상적으로 스텝, 리세스 또는 리지는 인-몰드 라벨과 지지 구조체의 중첩부들에서 보이지 않는다. 따라서, 캡슐의 셸프 어필 (shelf appeal) 이 강화된다.
바람직하게는, 사용될 몰드는 주입된 플라스틱 재료에 의해 형성되는 지지 구조체가 인-몰드 라벨에 대해 위치되어, 인-몰드 라벨의 일부에만 인접하도록 형성된다. 더 바람직하게는, 적어도 캡슐의 측 방향 측면들은 인-몰드 라벨에 의해 본질적으로 형성된다. 따라서, 캡슐의 측벽 및/또는 저벽의 대부분은 인-몰드 라벨에 의해 구성된다. 이로 인해, 상당히 유연한 인-몰드 라벨은 지지 구조체의 기둥들에 의해 특히 지지된다.
몰딩 중에, 미리 절단된 인-몰드 라벨의 주변 에지들 각각의 측면 부분들은, 주변 에지들 또는 측변 부분들이 지지 구조체의 상응하게 배치된 지지 기둥들에 의해 완전히 지지되도록 몰드 내에 바람직하게 배치된다. 따라서, 인-몰드 라벨과 지지 구조체의 결합된 배열체가 얻어진다.
라벨은 사출 성형 작업 이전에 가열될 수도 있다. 라벨의 가열은 캡슐의 냉각 후에 라벨에 주름을 발생시킬 수도 있는 구조체의 플라스틱의 수축에 대해 보상할 수도 있다. 라벨의 가열은 오븐 내에서 또는 사출 성형의 접촉에 의해 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 캡슐은 임의의 기하학적 형상 및 구성을 가질 수도 있다. 캡슐은 예컨대 액체 식품들을 수용하기 위한 용기의 형상을 가질 수도 있다. 게다가, 직사각형 형성된 보관 박스들과 같은 다른 형상은 개선된 가스 차단성으로 경량 캡슐을 제공하기 위해 본 발명에 따른 방법에 의해 형성될 수도 있다.
본원에서 설명된 현재의 바람직한 실시형태들에 대한 다양한 변경과 수정은 당업자에게 현저할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어남 없이 그리고 그 수반되는 이점들의 절감 없이 이러한 변경 및 수정이 될 수 있다. 따라서, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 청구항들에 의해 보호되어야 한다.

Claims (14)

  1. 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너에 있어서,
    식품 제조 기계에서의 사용을 위한 상기 컨테이너는,
    (i) 하부측 (2) 및 상기 하부측으로부터 연장되며 상기 컨테이너의 상면측의 주위를 한정하는 환형의 상부 프레임 (4) 에 링크 (link) 되는 적어도 세 개의 기둥들 (3) 을 구비하는 강성 또는 반강성 구조체 (1) 로서, 상기 기둥들 (3) 은 단면들 S1, S2 및 S3 을 갖고, 상기 하부측 (2) 은 상기 컨테이너용 분배 개구 (5) 로서의 관통 구멍을 포함하는 중실벽 (solid wall) 이고, 상기 관통 구멍은 상기 컨테이너의 수직 대칭축 (VSA) 에 중심 맞춤되는, 강성 또는 반강성 구조체 (1), 및
    (ⅱ) 상기 하부측 (2), 상기 기둥들 (3), 및 상기 환형의 상부 프레임 (4) 의 외부면에 부착되어, 상기 컨테이너의 측벽들을 한정하는 엔벨로프를 형성하는 라벨 (6) 을 포함하고,
    상기 컨테이너의 주입 지점 (IP) 은, 상기 분배 개구 (5) 의 부근에서 상기 컨테이너의 상기 수직 대칭축 (VSA) 에 대해 단면 S3 을 갖는 기둥 (3) 의 반대편으로 중심에서 벗어나고 (off-center), S1 = S2 및 S3 > S1 인 것을 특징으로 하는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환형의 상부 프레임 (4) 은 상기 기둥들 (3) 이 링크되는 수직으로 배치된 제 1 수직 환형부 (7) 로 실질적으로 L 형상의 단면을 갖고, 상기 수직 환형부 (7) 는 그 상측에서 주변 에지를 형성하는 제 2 수평 환형부 (8) 에 링크되고, 상기 제 1 수직 환형부 (7) 는 높이 a 와 두께 x 를 가지고, 상기 제 2 수평 환형부 (8) 는 폭 b 와 두께 y 를 가지고, 상기 컨테이너의 상면 에지부들 (7, 8) 의 두께의 비는 x > y 이고, 상기 컨테이너의 상면 에지부들 (7, 8) 의 단면의 비는 xa > yb 인 것을 특징으로 하는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캡슐의 상기 하부측 (2) 은 원뿔, 디스크, 각뿔대 또는 반구의 형상을 가지는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인-몰드 (in-mould) 라벨 (6) 은 지지 구조체 (1) 보다 더 낮은 강성을 가지고, 적어도 상기 캡슐의 상기 측벽들을 따라 상기 지지 구조체를 액밀 (liquid-tightly) 밀봉하도록 설계되는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조체 (1) 는 상기 캡슐을 압축, 비틀림 또는 핀칭 (pinching) 함으로써 쉽게 콤팩트화 (compacted) 되도록 치수화되고 그리고/또는 설계되는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 구조체 (1) 는 미리 결정된 취약화된 구역을 포함하는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인-몰드 라벨 (6) 은 적어도 부분적으로 투명하거나 반투명한, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡슐의 상부측을 폐쇄하기 위하여, 상기 환형의 상부 프레임 (4) 에 상부 막 (9) 이 밀봉되는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡슐의 내부 챔버를 가로질러 배치된 적어도 하나의 벽을 포함하여서, 상기 캡슐의 내부 용적이 적어도 두 개의 별개의 구획들로 나누어지는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 벽은 상기 캡슐의 챔버 내에 수평 방향으로 배치되어, 상응하는 구획들이 서로 중첩되는, 식품 제조 기계에서의 사용을 위한 바람직하게는 캡슐인 사출 성형된 컨테이너.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항에 따른 바람직하게는 캡슐인 컨테이너를 제조하는 방법으로서,
    - 인-몰드 라벨을 몰드 내에 위치시키는 단계,
    - 상기 인-몰드 라벨에 의해 폐쇄된 적어도 하나의 중공부를 갖는 지지 구조체를 형성하도록, 상기 몰드에 플라스틱 재료를 주입하는 단계를 포함하는, 바람직하게는 캡슐인 컨테이너를 제조하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 인-몰드 라벨은 상기 지지 구조체의 축선방향 및/또는 횡방향 지지 기둥들에 연결되어, 상기 지지 구조체의 상기 적어도 하나의 중공부를 밀봉하는, 바람직하게는 캡슐인 컨테이너를 제조하는 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 인-몰드 라벨과 상기 지지 구조체는, 상기 인-몰드 라벨이 상기 캡슐의 적어도 측방향 측벽을 본질적으로 형성하도록 서로에 대해 위치되는, 바람직하게는 캡슐인 컨테이너를 제조하는 방법.
  14. 특히 음료인 식료품의 제조를 위한 시스템으로서,
    (ⅰ) 캡슐에 주입된 유체에 의해 용해 및/또는 추출되는 적어도 하나의 원료를 담고 있는 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 캡슐, 및
    (ⅱ) 상기 유체로 상기 캡슐에 담긴 원료를 추출 및/또는 용해함으로써 식료품, 바람직하게는 음료를 제조하기 위해, 상기 캡슐을 수용하고 상기 캡슐 내에 유체를 압력 하에서 주입하도록 되어 있는, 상기 식료품의 제조를 위한 기계
    를 조합으로 포함하는, 특히 음료인 식료품의 제조를 위한 시스템.
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