KR20200058952A - 튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법 - Google Patents

튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄층의 바깥에 폴리에틸렌 소재의 보호필름을 형성시킴으로써 인쇄층을 보호할 수 있음과 동시에 종래의 라미네이트 시트에 비해 원가를 절감할 수 있는 튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 튜브용기용 라미네이트 시트는 폴리에틸렌 소재의 하부필름과, 하부필름의 상부에 적층된 금속박판과, 금속박판의 상부에 적층되며 잉크로 인쇄된 인쇄층이 표면에 형성된 폴리에틸렌 소재의 상부필름과, 상부필름의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 소재의 보호필름을 구비한다.

Description

튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법{laminate sheet for tube vessel and manufacturing method of tube vessel}
본 발명은 튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인쇄층의 바깥에 폴리에틸렌 소재의 보호필름을 형성시킴으로써 인쇄층을 보호할 수 있음과 동시에 종래의 라미네이트 시트에 비해 원가를 절감할 수 있는 튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법에 관한 것이다.
튜브 용기는 화장품, 의약품 등과 같은 내용물을 포장하기 위한 용도로 사용되고 있다.
일반적으로 플렉시블한 튜브 용기는 재질에 따라 크게 알루미늄으로 성형된 알루미늄 튜브와, 라미네이트 튜브로 대별된다.
알루미늄 튜브는 의약품이나 내약품성이 요구되는 내용물 등의 포장을 위한 용도로 사용되며, 통상 소정크기의 알루미늄 덩어리를 충격 압축법에 의해 원통형으로 성형하고 실(Seal) 공정과 인쇄 공정 등을 거쳐 완성된 튜브로 성형된다.
이와 같이 제조되는 알루미늄 튜브는 캡을 제외한 몸체 전체가 알루미늄으로 성형되어 있어 가스 및 수분에 대한 고차단성을 유지할 수 있으나, 알루미늄 금속이 갖는 복원력이 낮은 특징으로 인해 쉽게 변형되어 사용이 불편하고, 또한 심하게 굽어진 경우에는 굽힘 부위가 절단되거나 파손되어 내용물이 외부로 유출되어 내용물 보존성에 악영향을 미치는 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하고자 고차단성을 유지하면서 높은 복원성을 갖는 라미네이트 튜브가 개발되었다.
라미네이트 시트로 이루어진 튜브용기는 여러 가지 페이스트상 물질인 치약이나 식품 및 연고 등의 포장을 위한 튜브로 사용되며, 통상 압출 합지 방식(Extrusion Lamination)으로 다수의 필름을 접착 수지와 접착시켜 시트 상태로 제조한 뒤 이를 시트(sheet) 또는 롤(roll) 상태로 절단하고, 원통성형을 위한 실(Seal) 공정 등을 거쳐 완성된 튜브용기를 만든다.
라미네이트 시트는 크게 알루미늄 박판을 가스 차단층으로 하고 다수의 중합체를 적층시킨 알루미늄 가스차단층 타입과, 에틸렌비닐알코올(Ethylenevinylalcohol:EVOH)같은 고차단성을 가진 소재를 가스차단층으로 하고 다수의 중합체를 적층시킨 플라스틱 가스차단층 타입으로 구별된다.
플라스틱 가스차단층 타입은 외력이 제거된 경우에 다시 원형으로 돌아가고자 하는 튜브 복원력이 우수한 특성을 가지는 반면에 외부로부터의 빛, 공기, 습기를 차단하는 기능이 약하여 내용물의 저장안정성은 약한 측면이 있다. 반면에 알루미늄 가스차단층은 튜브 복원력은 감소하나 저장안정성이 우수하다는 장점을 갖는다.
대한민국 등록특허 제10-1254191호에는 알루미늄 라미네이트 적층시트가 개시되어 있다.
상기 알루미늄 라미네이트 적층시트는 알루미늄 박판층, 알루미늄 박판층의 일 측 표면에 형성되는 제 1접착제층, 제 1 접착층 표면에 형성되며 튜브의 내면을 형성하는 제 1 폴리에틸렌(PE) 필름층, 알루미늄 박판층의 타 측 표면에 형성되는 제 2 폴리에틸렌(PE) 필름층, 제 2 폴리에틸렌(PE) 필름층의 표면에 형성되는 제 2 접착제층, 제 2 접착제층의 표면에 형성되는 인쇄필름층, 인쇄필름층의 표면에 형성되는 제 3 접착제층, 제 3 접착제층의 표면에 형성되는 제 3 폴리에틸렌(PE) 필름층으로 이루어진다.
이러한 알루미늄 라미네이트는 알루미늄 박판과 함께 총 4개의 필름층이 형성되므로 그만큼 두께가 증가할 뿐만 아니라 제조공정이 복잡해져 제조비용이 높아지는 문제점을 갖는다.
대한민국 등록특허 제10-1254191호: 알루미늄 라미네이트 적층시트
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 금속박판의 바깥에 접합되는 폴리에틸렌 필름에 직접 인쇄함으로써 종래와 같이 별도의 인쇄필름층을 필요로 하지 않아 두께를 줄이고 제조공정이 단순해져 원가를 절감할 수 있는 튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 튜브용기용 라미네이트 시트는 폴리에틸렌 소재의 하부필름과; 상기 하부필름의 상부에 적층된 금속박판과; 상기 금속박판의 상부에 적층되며 잉크로 인쇄된 인쇄층이 표면에 형성된 폴리에틸렌 소재의 상부필름과; 상기 상부필름의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 소재의 보호필름;을 구비한다.
상기 인쇄층은 옵셋인쇄 방식으로 형성된다.
상기 상부필름은 표면이 코로나 처리된다.
상기 금속박판의 상면에는 상방으로 볼록한 산부와 하방으로 오목한 골부가 교대로 형성된다.
상기 금속박판의 하면에 홈으로 이루어진 그루브가 형성되되 상기 산부의 변곡점과 대응되는 위치에 형성되고, 상기 그루브에는 탄성체가 충진된다.
그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 튜브용기의 제조방법은 사각의 라미네이트 시트의 양 가장자리가 겹쳐지도록 상기 라미네이트 시트를 둥글게 마는 롤링단계와; 상기 롤링단계 후 둥글게 말아진 상기 라미네이트 시트의 양 가장자리를 접합시켜 원통형의 튜브를 형성하는 실링단계와; 상기 실링단계 후 상기 튜브의 접합부위에 형성된 이음매가 외부로 노출되는 것을 차단하기 위해 상기 튜브의 외측 표면을 합성수지로 코팅하여 커버층을 형성하는 코팅단계;를 포함하고, 상기 라미네이트 시트는 폴리에틸렌 소재의 하부필름과, 상기 하부필름의 상부에 적층된 금속박판과, 상기 금속박판의 상부에 적층되며 잉크로 인쇄된 인쇄층이 표면에 형성된 폴리에틸렌 소재의 상부필름과, 상기 상부필름의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 소재의 보호필름을 구비한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 라미네이트 시트는 금속박판의 바깥에 접합되는 상부필름에 직접 인쇄하여 인쇄층을 형성함으로써 종래와 같이 별도의 인쇄필름층을 필요로 하지 않는다. 따라서 본 발명은 라미네이트 시트의 두께를 줄일 수 있으며, 제조공정이 단순해져 원가를 크게 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 인쇄층의 바깥에 보호필름을 형성하여 인쇄층의 박리나 탈리를 막을 수 있어서 시간이 지나더라도 인쇄층이 선명하게 유지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 라미네이트 시트의 단면을 나타낸 단면도이고,
도 2는 본 발명의 다른 예에 따른 라미네이트 시트의 단면을 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 예에 따른 라미네이트 시트의 단면을 나타낸 단면도이고,
도 4는 도 1의 라미네이트 시트로 만들어진 튜브용기의 일부 절개 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 튜브용기용 라미네이트 시트와 이를 이용한 튜브용기의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 라이네이트 시트(5)는 폴리에틸렌 소재의 하부필름(11)과, 하부필름(11)의 상부에 적층된 금속박판(13)과, 금속박판(13)의 상부에 적층되며 인쇄층이 표면에 형성된 폴리에틸렌 소재의 상부필름(15)과, 상부필름(15)의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 소재의 보호필름(17)을 구비한다.
하부필름(11)은 튜브용기에 담기는 내용물과 접촉하는 부위로서, 폴리에틸렌 소재로 형성된다. 폴리에틸렌 소재는 열봉합 강도, 내유성, 및 내약품성이 우수하다. 폴리에틸렌으로 고밀도폴리에틸렌(HDPE; high density polyethylene), 중밀도폴리에틸렌(MDPE; medium density polyethylene), 저밀도폴리에틸렌(LDPE; low density polyethylene) 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 바람직하게 선형저밀도폴리에틸렌폴리에틸렌(LLDPE; linear low density polyethylene)을 이용할 수 있다.
하부필름(11)의 상부에 금속박판(13)이 적층된다.
금속박판(13)이 하부필름(11) 위에 접합될 수 있도록 하부필름(11)과 금속박판(13) 사이에는 제 1바인더층(21)이 형성된다. 제 1바인더층(21)은 통상적인 점착물질을 도포하여 형성시킨다. 이러한 점착물질로 아크릴계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등의 통상적인 접착제를 이용할 수 있다.
금속박판(13)으로 알루미늄 소재를 이용할 수 있다. 이러한 알루미늄 소재의 금속박판(13)은 외부의 빛, 공기, 수분을 차단하는 역할을 한다.
금속박판(13)의 상부에 상부필름(15)이 적층된다. 상부필름(15)이 금속박판(13) 위에 접합될 수 있도록 금속박판(13)과 상부필름(15) 사이에는 제 2바인더층(23)이 형성된다. 제 2바인더층(23)은 통상적인 점착물질을 도포하여 형성시킨다. 점착물질은 상술한 제 1바인더층(21)에 사용된 접착제와 동일하다.
상부필름(15)은 금속박판(13)의 바깥에 위치하는 부위로서, 폴리에틸렌 소재로 형성된다. 폴리에틸렌으로 고밀도폴리에틸렌(HDPE; high density polyethylene), 중밀도폴리에틸렌(MDPE; medium density polyethylene), 저밀도폴리에틸렌(LDPE; low density polyethylene) 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
상부필름(15)의 일면에는 인쇄층이 형성된다. 이러한 인쇄층은 옵셋(offset) 인쇄 방식으로 형성될 수 있다. 옵셋 인쇄시 사용하는 잉크로 유기용제가 거의 들어있지 않은 친환경 무용제 잉크를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 인쇄층을 형성하기 전에 상부필름(15)의 표면에 코로나 처리를 할 수 있다. 코로나 처리는 고주파 전원을 인가하여 발생시킨 코로나 방전으로 상부필름의 표면을 개질시키는 방법이다. 코로나 처리된 상부필름(15)은 잉크 접착성 및 잉크부착밀도가 향상된다. 또한, 후술할 제 3바인더층(23)과의 점착력을 강화시킨다.
상부필름(15)의 상부에는 보호필름(17)이 적층된다.
보호필름(17)이 상부필름(15) 위에 접합될 수 있도록 상부필름(15)과 보호필름(17) 사이에는 제 3바인더층(25)이 형성된다. 제 3바인더층(25)은 통상적인 점착물질을 도포하여 형성시킨다. 점착물질로 상술한 제 1바인더층(21)에 사용된 접착제와 동일한 것을 이용할 수 있다.
보호필름(17)은 상부필름(15)의 바깥에 위치하여 인쇄층의 박리와 탈리를 막아 인쇄층을 보호하는 역할을 한다. 따라서 시간이 지나더라도 인쇄층이 선명하게 유지될 수 있다.
보호필름(17)은 폴리에틸렌 소재로 형성될 수 있다. 폴리에틸렌으로 고밀도폴리에틸렌(HDPE; high density polyethylene), 중밀도폴리에틸렌(MDPE; medium density polyethylene), 저밀도폴리에틸렌(LDPE; low density polyethylene) 중 어느 하나를 이용할 수 있다.
하부필름(11), 금속박판(13), 상부필름(15), 보호필름(17)을 차례로 적층시킨 후 일정한 온도로 가열된 한 쌍의 압착롤러 사이를 통과시키면 사각 형태의 얇은 라미네이트 시트를 얻을 수 있다.
상술한 라미네이트 시트(5)는 화장품, 의약품 등과 같은 내용물을 포장하기 위한 플렉시블한 튜브 용기로 사용될 수 있다.
본 발명의 라미네이트 시트(5)는 금속박판(13)의 바깥에 접합되는 상부필름(15)에 인쇄층을 형성함으로써 종래와 같이 별도의 인쇄필름층을 필요로 하지 않는다. 따라서 본 발명은 라미네이트 시트의 두께를 줄일 수 있으며, 제조공정이 단순해져 원가를 크게 절감할 수 있다.
한편, 본 발명은 다른 예로 금속박판의 표면에 규칙적인 패턴으로 굴곡지게 형성함으로써 금속박판의 변형력을 높일 수 있다.
도 2를 참조하면, 금속박판(31)의 상면에는 상방으로 볼록한 산부(33)와 하방으로 오목한 골부(35)가 교대로 형성된다.
이와 같이 산부(33)와 골부(35)가 형성된 금속박판(31)의 상부는 파형 모양을 이루어지므로 금속박판(31)의 변형력을 높임과 동시에 제 2바인더층(23)과의 결합력을 향상시킬 수 있다.
파형의 패턴이 형성된 프레스 금형으로 금속박판(31)의 상부를 가압하여 금속박판(31)에 산부(33)와 골부(35)를 형성할 수 있다.
금속박판의 또 다른 모습을 도 3에 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 금속박판(31)의 상면에는 산부(33)와 골부(35)가 교대로 형성되고, 금속박판(31)의 하면에는 다수의 그루브(37)가 일정 간격으로 나란하게 형성된다.
그루브(37)는 일정 깊이의 홈으로 이루어진다. 그루브(37)는 산부(33)의 변곡점과 대응되는 위치에 형성된다.
그루브(37)에는 탄성체(39)가 충진된다. 탄성체(39)의 일 예로 엘라스토머(elastomer)를 들 수 있다. 엘라스토머로 실리콘 엘라스토머를 이용할 수 있다. 또한, 엘라스토머로 에틸렌-올레핀 블록 코폴리머, 스타이렌-이소프렌-스타이렌 코폴리머, 에틸렌-α-올레핀 랜덤 코폴리머 중에서 어느 하나를 이용할 수 있다.
상술한 금속박판(31)은 변형이 용이함과 동시에 그루브(37)에 충진된 탄성체(39)에 의해 금속박판의 복원력을 크게 향상시킬 수 있다.
도 2 및 도 3에서 설명하지 않은 구성요소는 도 1과 동일하다.
이하, 도 1 및 도 4를 참조하면서 라미네이트 시트(5)를 이용한 튜브용기(50)의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 사각의 라미네이트 시트(5)를 둥글게 마는 롤링단계를 수행한다. 이러한 롤링단계는 환봉 형상의 성형축을 이용하여 라미네이트 시트(1)의 양 가장자리가 겹쳐지도록 라미네이트 시트(5)를 둥글게 만다.
그리고 롤링단계 후 둥글게 말아진 라미네이트 시트의 양 가장자리를 접합시켜 원통형의 튜브(51)를 형성하는 실링단계를 수행한다. 접합방식으로 고주파에 의해 라미네이트 시트를 발열시켜 용융 접합하는 고주파 융착방식과, 라미네이트 시트에 진동을 주어 마찰열을 발생시켜 접합하는 초음파 융착방식을 이용할 수 있다.
상술한 롤링단계와 실링단계는 통상적으로 행해지는 방법과 동일한 것으로서 공지된 기술이므로 구체적인 설명을 생략한다. 롤링단계와 실링단계는 연속된 공정으로 수행된다.
다음으로, 원통형의 튜브(51) 외측 표면을 합성수지로 코팅하여 커버층(55)을 형성하는 코팅단계를 수행한다.
이를 위해 원통형으로 만들어진 튜브(51)를 압출장치의 다이 내부로 삽입하고, 다이를 통과하는 과정에서 튜브(51)의 바깥 표면에 고온의 합성수지 용융물이 도포되면서 일정한 두께의 커버층(55)이 형성된다. 용융물이 압출되는 다이의 틈새간격을 조절하여 커버층(55)의 두께를 임의로 조절할 수 있다.
압출장치를 통과한 튜브(51)의 바깥에 일정한 두께의 커버층(55)이 형성되므로 튜브(51)의 이음매 부위가 커버층에 덮이므로 이음매 부위가 바깥으로 노출되는 것을 막을 수 있다.
그리고 커버층을 투명한 재질로 형성할 경우, 이음매 부위가 외부에서 보이지 않도록 이음매 부위와 대응되는 커버층의 일부 영역을 불투명하게 처리할 수 있다. 가령, 물리적 또는 화학적 방법으로 커버층의 일부 영역을 표면처리하거나, 증착방법으로 커버층의 일부 영역에 불투명한 막을 입힐 수 있다. 이러한 방법을 통해 이음매가 외부로 노출되지 않아 외관이 미려한 튜브용기를 제조할 수 있다.
한편, 튜브용기의 제조방법으로 도 1에 도시된 라미네이트 시트를 이용한 것을 예로 들었으나 이와 달리 도 2 또는 도 3에 도시된 라미네이트 시트를 이용하여 상술한 방법으로 튜브용기를 제조할 수 있음은 물론이다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
5: 라미네이트 시트 11: 하부필름
13: 금속박판 15: 상부필름
17: 보호필름 21: 제 1바인더층
23: 제 2바인더층 25: 제 3바인더층

Claims (6)

  1. 폴리에틸렌 소재의 하부필름과;
    상기 하부필름의 상부에 적층된 금속박판과;
    상기 금속박판의 상부에 적층되며 잉크로 인쇄된 인쇄층이 표면에 형성된 폴리에틸렌 소재의 상부필름과;
    상기 상부필름의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 소재의 보호필름;을 구비하는 것을 특징으로 하는 튜브용기용 라미네이트 시트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인쇄층은 옵셋인쇄 방식으로 형성된 것을 특징으로 하는 튜브용기용 라미네이트 시트.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 상부필름은 표면이 코로나 처리된 것을 특징으로 하는 튜브용기용 라미네이트 시트.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 금속박판의 상면에는 상방으로 볼록한 산부와 하방으로 오목한 골부가 교대로 형성된 것을 특징으로 튜브용기용 라미네이트 시트.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 금속박판의 하면에 홈으로 이루어진 그루브가 형성되되 상기 산부의 변곡점과 대응되는 위치에 형성되고,
    상기 그루브에는 탄성체가 충진된 것을 특징으로 하는 튜브용기용 라미네이트 시트.
  6. 사각의 라미네이트 시트의 양 가장자리가 겹쳐지도록 상기 라미네이트 시트를 둥글게 마는 롤링단계와;
    상기 롤링단계 후 둥글게 말아진 상기 라미네이트 시트의 양 가장자리를 접합시켜 원통형의 튜브를 형성하는 실링단계와;
    상기 실링단계 후 상기 튜브의 접합부위에 형성된 이음매가 외부로 노출되는 것을 차단하기 위해 상기 튜브의 외측 표면을 합성수지로 코팅하여 커버층을 형성하는 코팅단계;를 포함하고,
    상기 라미네이트 시트는 폴리에틸렌 소재의 하부필름과, 상기 하부필름의 상부에 적층된 금속박판과, 상기 금속박판의 상부에 적층되며 잉크로 인쇄된 인쇄층이 표면에 형성된 폴리에틸렌 소재의 상부필름과, 상기 상부필름의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 소재의 보호필름을 구비하는 것을 특징으로 하는 튜브용기의 제조방법.
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