KR20210094023A - 이중 밀봉 라이너 및 비탈착식 마개 조립체 - Google Patents
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Abstract
소비자에 의해 실질적으로 탈착 불가능하게 되도록 회전 운동에 저항하는 비탈착식 마개 조립체가 개시된다. 플라스틱 용기(10)의 마감부(11)(개방 단부 또는 입구)를 밀봉하기 위한 유도 열 밀봉 라이너(70)가 제공되며, 라이너(70)는 마개 캡(20)과 용기 마감부(11) 사이에 배치되고 둘 모두에 열 밀봉 결합되어, 마개 캡(20)이 용기 마감부(11)로부터 착탈될 수 없게 한다. 비탈착식이라 함은, 함께 열 밀봉 결합되고 나면, 마개 캡(20) 또는 용기(10)를 실질적으로 일그러뜨리지 않고서는 고객 또는 소비자(인간)가 마개 캡(20)을 손으로 탈착할 수 없음을 의미하고, 예를 들어 기계 도구(예를 들어, 나이프 또는 렌치)를 사용하는 것이 인간에게 요구되고 도구로 캡(20)을 탈착하려고 시도하는 과정에서 마개 캡(20) 또는 용기(10)를 실질적으로 변형시켜 그들 중 하나 이상을 그 의도된 목적에 사용할 수 없게 만든다.
Description
본 발명은 마개와 용기 사이에 결합되어 실질적으로 회전 운동에 저항하고 고객에 의해 실질적으로 탈착 가능하지 않은 비탈착식 마개 조립체를 형성하도록 구성된 이중 밀봉 라이너에 관한 것이다.
비탈착식 마개가 유리할 수 있는 다양한 식품, 음료 및 건강 관리 제품이 존재한다. 비탈착식 마개 시스템은 일반적으로 마개를 용기 본체에 부착한 후에, 용기 및/또는 마개를 적어도 부분적으로 손상시킬 그러한 큰 힘을 고의적으로 가하지 않고는 마개가 용기로부터 분리될 수 없는 시스템인 것으로 이해된다. 따라서, 그러한 손상은 용기 본체 및/또는 마개의 지속적인 사용을 하지 못하게 한다.
예를 들어, 용기의 입구를 형성하기 위한 비교적 두꺼운 상부 마감 부분, 및 비교적 얇은 용기 본체를 형성하기 위해 후속적으로 블로우 성형되는 하부 프리폼 본체 부분을 갖는 사출 성형된 프리폼을 제공하는 것이 널리 알려져 있다. 비교적 두꺼운 마감 부분은 외부 나사산을 가지며 상보적인 내부 나사산이 있는 마개를 확실하게 적용하는 데 필요한 구조적 강도를 제공하고, 확장된 용기 본체는 제품 충전, 취급 및 예상 사용을 견딜 수 있도록 (예를 들어, 이축 배향에 의해) 충분히 보강된다. 일부 용례에서, 마개는, 흔히 필요에 따라 분배 구멍을 개방 및 폐쇄하기 위해 반복적으로 개방 및 폐쇄될 수 있는 플립 탑을 제공함으로써, 마개를 탈착하지 않고 제품이 분배되도록 하는 분배 구멍을 갖는다. 마감 영역보다 더 얇고 보다 유연한 용기 본체 부분은 개방된 분배 구멍을 통해 제품을 분배하는 데 도움이 되도록 용기를 거꾸로 유지하면서 소비자에 의해 압착될 수 있다. 그러한 용례를 위한 프리폼(들)/용기(들)는 통상적으로 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate)(PET) 및 폴리올레핀(예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌)과 같은 열가소성 폴리머로 제조된다. 마개는 또한 통상적으로 용기와 별도로 형성되는 성형 플라스틱 물품이며, 폴리올레핀 또는 폴리에스테르로 제조될 수 있다.
그러한 열가소성 용기 및 마개에 대한 대부분의 용례는 단일 충전 용례이고, 용기 및 마개는 제품의 전부 또는 대부분이 분배된 후에 본질적으로 폐기된다. 그러한 용례에서, 경쟁력있는 가격으로 용기 및 마개 조립체를 제조하기 위해, 필요한 재료의 양을 최소화하고, 사출 및 블로우 성형 장비의 복잡성을 최소화하는 것이 바람직하다. 재료 사용량 및 장비/프로세스 복잡성에 대한 그러한 제한은 또한 고객이 마개를 탈착하고 용기를 재충전(재사용)할 수 없는 원하는 비탈착식 마개/용기 시스템의 설계에도 제약이 된다. 그러나, 재료 및 비용 제약으로 인해 고객이 마개를 탈착하려는 시도를 견디기(저항하기)에 충분한 구조적 무결성을 갖는 비용 효율적인 마개/용기 시스템을 설계하는 것이 훨씬 더 어려워진다.
본 발명은 비탈착식 마개 조립체를 형성하기 위해 마개와 용기 사이에 위치 설정될 수 있는 이중 밀봉 라이너를 제공한다. 라이너는 플라스틱 용기의 입구를 둘러싸는 상단 밀봉 표면(top sealing surface)(TSS) 및 마개 캡의 내부 상단 벽 모두에 밀봉하기 위한 유도 열 밀봉 결합 영역을 포함한다. 라이너는 마개 캡과 용기의 TSS 사이에 배치된 다음 둘 모두에 유도 열 밀봉 결합되어, 마개 캡이 용기로부터 탈착될 수 없게 만든다. 라이너는 용기로부터 분배되는 제품으로부터 라이너의 상부 부분을 효과적으로 밀봉(그 노출을 방지)하기 위해 내부 캡 벽의 다른 부분에 결합되는 전도 열 결합 영역을 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 라이너, 캡 및 용기 사이에 비탈착식 마개 조립체를 형성하기 위한 이중 밀봉 라이너가 제공되고,
이중 밀봉 라이너는 대향하는 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 디스크형 본체 및 상단 표면과 하단 표면 사이에서 두께 방향으로 연장되는 주변 에지를 포함하고;
이중 밀봉 라이너는 하부 라이너 구성요소 LLC 위에 두께 방향으로 적층된 상부 라이너 구성요소 ULC를 포함하며,
이중 밀봉 라이너는 다음과 같이 캡 및 용기에 유도 열 밀봉 결합 영역 및 전도 결합 영역을 모두 형성하도록 구성되고:
ULC는 라이너의 중심 영역에 배치된 ULC 분배 구멍, 및 캡의 내부 상단 벽 상의 상대(mating) 유도 열 밀봉 결합 영역(A')에 결합하기 위해 라이너의 중심 영역과 주변 에지 사이에서 ULC의 상단 표면 상에 배치된 유도 열 밀봉 결합 영역(A)을 가지며;
ULC는 LLC의 상단 표면 상의 상대 유도 열 밀봉 결합 영역(B')에 결합하기 위해, ULC의 하단 표면 상에 배치되고 두께 방향으로 영역(A) 아래에 놓인 유도 열 밀봉 결합 영역(B)을 갖고;
LLC는 중심 영역에 배치된 LLC 분배 구멍 및 용기의 입구를 둘러싸는 상단 밀봉 표면(TSS) 상의 상대 유도 열 밀봉 결합 영역(C')에 결합하기 위해, LLC의 하단 표면 상에 배치되고 두께 방향으로 영역(B') 아래에 놓인 유도 열 밀봉 결합 영역(C)을 가지며;
각각의 상대 유도 열 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C')은 TSS와 두께 방향으로 정렬되고 TSS, 라이너 및 캡의 내부 상단 벽의 유도 열 밀봉 결합에 의해 비탈착식 마개 조립체를 형성하도록 구성되고; 그리고 추가로
LLC 상단 표면은 캡의 내부 상단 벽 상의 상대 전도 결합 영역(D')에 결합하기 위해, LLC 분배 구멍과 영역(B') 사이에 배치된 전도 열 결합 영역(D)을 갖고, 영역(D')은 캡의 상단 벽에 있는 캡 분배 구멍과 ULC 분배 구멍 사이에 배치되어 분배 제품을 ULC에 노출시키지 않고 제품이 비탈착식 마개 조립체의 라이너 및 캡의 분배 구멍을 통해 분배되게 한다.
일 실시예에서, 영역(A')은 캡 분배 구멍과 캡의 주변 측벽 사이에 배치되어, 비탈착식 마개 조립체의 라이너 및 캡 구멍을 통해 분배되는 제품의 누설을 방지한다.
일 실시예에서, ULC는 ULC의 상단 표면과 하단 표면 사이에서 두께 방향으로 연장되는 에지에 의해 형성된 중심 관통 구멍을 갖는 도넛형이고, 관통 구멍은 ULC 분배 구멍을 형성하며 상대 결합 영역(D, D')은 두께 방향을 가로지르는 방향으로 에지의 반경방향 내향으로 배치된다.
일 실시예에서, ULC는 하나 이상의 열 밀봉 결합 영역을 가열하기 위한 유도 가열 층을 포함하고, 유도 가열 층은 관통 구멍의 에지까지 연장된다.
일 실시예에서, ULC는 영역(A 및 B)을 각각 갖는 상부 및 하부 ULC 층, 및 상대 열 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C') 중 하나 이상을 가열하기 위해 상부 및 하부 ULC 층 사이에 놓인 유도 가열 층을 포함한다.
일 실시예에서, 유도 가열 층은 열 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C') 모두를 가열하도록 구성된다.
일 실시예에서, ULC 및 LLC는 각각 각각의 ULC 및 LLC 분배 구멍을 각각 형성하는 중심 관통 구멍을 갖는 도넛형이고, ULC 관통 구멍은 LLC 관통 구멍의 직경보다 2 내지 5 배 범위 더 큰 직경을 갖는다.
일 실시예에서, ULC 관통 구멍의 직경은 캡 직경의 +/-20% 범위에 있다.
일 실시예에서, LLC 분배 구멍은 LLC를 통해 두께 방향으로 연장되는 슬릿의 형태이다.
일 실시예에서, ULC 및 LLC 분배 구멍은 각각 ULC 및 LLC를 통해 각각 연장되는 관통 구멍의 형태이고, ULC 관통 구멍은 LLC 관통 구멍의 직경보다 큰 직경을 갖는다.
일 실시예에서, 라이너는 TSS의 주변 에지와 직경이 실질적으로 동일한 주변 에지를 갖는다.
일 실시예에서, 열 밀봉 결합 영역은 섭씨 60 내지 210도(화씨 140 내지 410도)의 온도 범위에서 결합하는 폴리머 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 열 밀봉 결합 영역의 폴리머 재료는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 및 나일론 재료 중 하나 이상을 포함한다. 다양한 실시예에서: 열 밀봉 결합 영역 중 2개 이상은 폴리올레핀 재료이고; 열 밀봉 결합 영역의 2개 이상은 폴리에스테르 재료이며; 전도 결합 영역(D 및 D')은 둘 모두 폴리프로필렌 재료와 같은 폴리올레핀 재료이고; 열 밀봉 결합 영역(A 및 A')은 폴리프로필렌 재료와 같은 폴리올레핀 재료이며; 열 밀봉 결합 영역(B 및 B')은 폴리프로필렌 재료와 같은 폴리올레핀 재료이고; C 및 C'의 열 밀봉 결합 영역은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 재료와 같은 폴리에스테르 재료이다.
일 실시예에서, 캡과 용기 사이의 상대 열 밀봉 결합 영역 및 상대 전도 열 결합 영역에 의해 부착되는 이중 밀봉 라이너를 포함하는 비탈착식 마개 조립체가 제공된다.
일 실시예에서, 다음을 포함하는 비탈착식 마개 조립체를 형성하는 방법이 제공된다:
캡의 내부 상단 벽과 용기의 TSS 사이에 위치 설정된 이중 밀봉 라이너를 제공하는 단계,
전도 가열 소스를 적용하여 상대 영역(D 및 D')을 함께 전도 결합하는 단계, 및
유도 가열 소스를 적용하여 상대 영역(A 및 A', B 및 B', 그리고 C 및 C')을 각각 함께 유도 열 밀봉 결합하는 단계.
일 실시예에서, 이중 밀봉 라이너 및 플라스틱 마개 캡을 포함하는 비탈착식 마개 조립체가 제공되고:
라이너는 유도 가열 층을 포함하며;
플라스틱 마개 캡은 캡 분배 구멍을 포함하는 상단 벽, 상단 벽으로부터 하향으로 현수되며 캡 분배 구멍에 대해 반경방향 외향으로 배치된 원통형 스커트를 갖고,
영역(A)은 상단 벽의 하부 표면 부분 상의 마개 밀봉 표면을 포함하고 캡 분배 구멍의 반경방향 외향으로 그리고 스커트의 반경방향 내향으로 배치되며 용기 입구를 둘러싸는 상단 밀봉 표면(TSS) 위에 정렬되도록 구성되며,
용기 입구를 둘러싸는 상대 용기 나사산과 맞물리기 위해 스커트의 반경방향 내향 측벽에 마개 나사산이 배치되고,
이중 밀봉 라이너는 마개 캡과 용기 TSS를 함께 결합하여 비탈착식 마개 조립체를 형성한다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서:
열 밀봉 결합 영역은 폴리올레핀 및 폴리에스테르 재료 층 중 하나 이상을 포함하고;
유도 가열 층은 금속 포일 층이다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서:
ULC의 마개 밀봉 표면과 열 밀봉 결합 영역은 폴리올레핀 재료이고 유도 가열 층은 알루미늄 포일 층이다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서:
용기의 상단 밀봉 표면(TSS)과 열 밀봉 결합 영역(C)은 폴리에스테르 재료이다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서:
마개 캡, 이중 밀봉 라이너 및 용기의 TSS의 열 밀봉 결합은 조립체가 손으로 탈착될 수 없게 만들고 열 밀봉 결합의 손실이나 마개 캡 또는 용기의 일그러짐 없이 적어도 50 인치-파운드(in-lbs)의 토크를 견딜 수 있게 한다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서:
열 밀봉 결합은 적어도 70 in-lbs의 토크를 견딜 수 있다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서:
마개 캡 및 용기는 식품, 예를 들어 오일 기반, 식초 기반, 또는 산성 식품, 예를 들어 케첩, 마요네즈 또는 머스타드와 같이 유도 가열 층과 반응하거나 부식하는 식품의 포장을 위해 구성된다.
일 실시예에서, 오일 기반, 식초 기반, 또는 산성 식품, 예를 들어 케첩, 마요네즈 또는 머스타드와 같은 식품으로 충전된 비탈착식 마개 조립체를 포함하는 밀봉된 패키지가 제공된다.
일 실시예에서, 다음의 단계를 포함하는 비탈착식 마개 조립체를 제조하는 방법이 제공된다:
라이너의 ULC 및 LLC를 마개 캡에 개별적으로 또는 함께 삽입하는 단계로서, ULC의 상단 표면은 마개 밀봉 표면에 인접한 것인 단계,
토크를 인가하여 마개와 용기의 상대 나사산들을 맞물리게 함으로써 용기에 마개 캡을 부착하는 단계로서, 이중 밀봉 라이너는 마개 밀봉 표면과 상단 밀봉 표면(TSS) 사이의 영역에 위치 설정되는 것인 단계,
유도 가열 층을 활성화하여 마개 캡, 라이너 및 용기의 TSS의 각각의 층을 열 밀봉 결합하는 단계.
일 실시예에서:
삽입 단계는 ULC 및 LLC를 2개의 별개의 구성요소로서 마개 캡에 삽입하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 방법은:
ULC 분배 구멍 없이 ULC를 형성한 다음 ULC 두께를 통해 펀칭하여 ULC 분배 구멍과 유도 가열 층의 노출된 측면 에지를 형성하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 방법은:
LLC 분배 구멍 없이 LLC를 형성한 다음 LLC 두께를 통해 펀칭하여 LLC 분배 구멍을 형성하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서:
활성화 단계는 유도 가열 층을 활성화하는 동안 마개 캡, 라이너 및 TSS에 상단 하중을 인가하는 유도 가열 소스를 적용하는 단계를 포함한다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서, 플라스틱 마개 캡은 하부 마개 부분에 힌지에 의해 결합된 플립 탑 커버를 포함하고, 하부 마개 부분은 캡 분배 구멍이 있는 상단 벽을 가지며 플립 탑 커버는 폐쇄 위치에서 캡 분배 구멍을 덮도록 구성된다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서, 플라스틱 마개 캡의 원통형 스커트는 내부 스커트를 포함하고, 플라스틱 마개는 또한 상단 벽으로부터 하향으로 현수되며 내부 스커트에 대해 반경방향 외향으로 배치된 외부 스커트를 갖는다.
비탈착식 마개 조립체의 일 실시예에서:
용기는 길이방향 축 및 입구와 TSS를 형성하는 상부 원통형 목부 마감부를 갖는 플라스틱 용기이고 마감부의 외부 벽 주위에 하나 이상의 나사산 세그먼트가 대칭적으로 배치되며;
캡은 상단 벽으로부터 하향으로 연장되는 원통형 내부 스커트 - 내부 스커트는 용기 마감부의 나사산 세그먼트와 정합하도록 구성된 하나 이상의 나사산 세그먼트가 있는 내부 벽을 가짐 -, 및 상단 벽으로부터 하향으로 연장되고 내부 스커트로부터 반경방향 외향으로 배치된 외부 스커트를 갖는 플라스틱 마개 캡이다.
일 실시예에서, 내부 스커트는 길이방향 축에 대해 외부 스커트보다 작은 높이를 갖는다.
일 실시예에서, 캡은 상단 벽, 하향 연장되는 외주 측벽 또는 스커트, 및 반경방향 내향으로 배치되고 외부 스커트보다 더 작은 높이를 갖는 하향 연장되는 내부 스커트를 가지며, 높이는 중심 용기 축에 대해 정의된다. 내부 스커트의 반경방향 내향으로 결합 영역을 제공하면, 보다 바람직하게는 더 작은 높이의 내부 스커트를 가지면, 마개를 탈착하려는 시도가 있을 때 열 밀봉 결합 영역에 접근하는 것이 더 어렵게 된다. 일 실시예에서, 마감부는 마개보다 상대적으로 더 강성이다.
일 실시예에서, 마개 및/또는 마감부는 각각 사출 성형된 물품이다. 마감부 및 마개는 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌, 또는 폴리에스테르, 예를 들어 PET와 같은 플라스틱 재료로 성형될 수 있다. 대안적으로, 마감부 및/또는 마개는 압출 또는 압축 성형될 수 있다. 마감부는 또한 블로우 성형되거나 달리 초기 성형 후에 팽창될 수 있다.
일 실시예에서, 마개 및 마감부 각각에는 적어도 2개의 정반대인 나사산 세그먼트가 있다. 마감부 나사산 세그먼트는 중첩되는 단부 뿐만 아니라 마개 나사산 세그먼트를 가질 수 있다; 이는 마개 탈착에 대한 더 큰 강성과 저항을 제공한다. 마감부 크기에 따라, 각각의 마개 및 마감부에 4개, 6개 또는 그 이상의 정반대 나사산 세그먼트 세트가 있을 수 있다.
일 실시예에서, 용기 마감부 및 마개는, 예를 들어, 거꾸로 된 또는 뒤집힌 용기의 직립 단부를 형성한다.
본 발명의 다양한 실시예의 상기 및 추가 이점은 첨부 도면과 함께 다음 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뒤집힌(거꾸로 된) 식품 용기 및 비탈착식 마개 조립체의 사시도로서, 비탈착식 마개 조립체는 마개 캡 및 용기의 입구를 둘러싸는 상단 밀봉 표면 TSS 모두에 결합된 이중 밀봉 라이너를 포함하고, 마개 캡은, 개방될 때 용기로부터 제품의 분배를 허용하는 분배 구멍 및 힌지형 커버(플립 탑)을 가지며;
도 2는 도 1의 용기의 분배 단부(나사산형 목부 마감부)의 부분 수직 단면도로서, 마개 캡이 탈착되어 있고, 마감부가 위를 향하도록 용기가 180도 회전되어 있으며;
도 3은 용기로부터 탈착되어 있고 180도 회전되어 있는(도 2의 용기 마감부와 동일) 도 1의 마개 캡의 수직 단면도로서, 개방 위치에 있는 힌지형 커버, 중심 분배 구멍을 갖는 상단 벽을 포함하는 캡의 하부 부분, 상단 벽으로부터 하향으로 현수되는 주변 측벽(외부 스커트), 및 나사산형 부분(용기의 나사산형 목부 마감부와 정합하기 위한)을 갖는 내부 스커트(또한 하향으로 현수되고 외부 스커트로부터 반경방향 내향으로 배치됨)를 도시하고;
도 4는 도 3의 마개 캡의 내부의 사시 저면도로서, 개방 위치에 있는 힌지형 커버(플립 탑)를 다시 도시하며;
도 5는 도 1 내지 도 4의 용기 및 마개 캡과 함께 사용하도록 구성된, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 밀봉 라이너의 사시 평면도로서, 이중 밀봉 라이너는 수직으로 적층된 한 쌍의 상부 및 하부 링형 라이너 구성요소를 포함하고;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈착식 마개 조립체를 형성하기 위한 도 1 내지 도 5의 캡, 라이너 및 목부 마감부의 분해 정단면도로서, (도 5의) 상부 및 하부 라이너 구성요소는, 캡, 라이너 층 및 마감부를 함께 유도 열 밀봉 결합하기 전에, 그리고 캡의 내부 상단 벽에 하부 라이너 구성요소를 전도 열 결합하기 전에 마개 캡(상단)과 용기 마감부(아래) 사이에 위치 설정되며;
도 7은 라이너, 캡 및 용기 TSS를 함께 유도 열 밀봉 결합하고 라이너와 캡을 함께 전도 열 결합하여 조립체를 탈착 가능하지 않게 만든 후에, 도 6의 마개 조립체의 정단면도이고;
도 7a는 도 7의 마개 조립체의 일부의 확대 부분 단면도로서, 비탈착식 마개 조립체를 형성하는 유도 열 밀봉 결합 및 전도 열 결합 영역 모두를 도시하며;
도 8은 도 6과 유사한 확대 정면도로서, 캡과 용기의 TSS 사이에 위치 설정된 상부 및 하부 라이너 구성요소를 도시하며, 비탈착식 마개 조립체를 형성하는 데 사용되는 각각의 결합 영역을 보다 상세하게 도시하고;
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈착식 마개 조립체를 형성하기 위한 일련의 방법 단계를 도시하며; 도 9a에서 상부 라이너 구성요소는 마개 캡에 위치 설정되고; 도 9b에서 하부 라이너 구성요소는 캡의 상부 라이너 구성요소 위에 위치 설정되며; 도 9c에서 전도 열 결합 소스는 하부 라이너 구성요소를 캡의 내부 상단 벽에 결합하는 데 사용되고; 도 9d에서 캡(전도 결합된 라이너를 가짐)은 (미리 충전된) 용기의 목부 마감부에 나사 결합되며; 도 9e에서 유도 가열 소스는 라이너, 캡 및 용기 TSS의 다양한 상대 유도 열 밀봉 결합 영역을 함께 열 밀봉 결합하기 위해 적용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 뒤집힌(거꾸로 된) 식품 용기 및 비탈착식 마개 조립체의 사시도로서, 비탈착식 마개 조립체는 마개 캡 및 용기의 입구를 둘러싸는 상단 밀봉 표면 TSS 모두에 결합된 이중 밀봉 라이너를 포함하고, 마개 캡은, 개방될 때 용기로부터 제품의 분배를 허용하는 분배 구멍 및 힌지형 커버(플립 탑)을 가지며;
도 2는 도 1의 용기의 분배 단부(나사산형 목부 마감부)의 부분 수직 단면도로서, 마개 캡이 탈착되어 있고, 마감부가 위를 향하도록 용기가 180도 회전되어 있으며;
도 3은 용기로부터 탈착되어 있고 180도 회전되어 있는(도 2의 용기 마감부와 동일) 도 1의 마개 캡의 수직 단면도로서, 개방 위치에 있는 힌지형 커버, 중심 분배 구멍을 갖는 상단 벽을 포함하는 캡의 하부 부분, 상단 벽으로부터 하향으로 현수되는 주변 측벽(외부 스커트), 및 나사산형 부분(용기의 나사산형 목부 마감부와 정합하기 위한)을 갖는 내부 스커트(또한 하향으로 현수되고 외부 스커트로부터 반경방향 내향으로 배치됨)를 도시하고;
도 4는 도 3의 마개 캡의 내부의 사시 저면도로서, 개방 위치에 있는 힌지형 커버(플립 탑)를 다시 도시하며;
도 5는 도 1 내지 도 4의 용기 및 마개 캡과 함께 사용하도록 구성된, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 밀봉 라이너의 사시 평면도로서, 이중 밀봉 라이너는 수직으로 적층된 한 쌍의 상부 및 하부 링형 라이너 구성요소를 포함하고;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈착식 마개 조립체를 형성하기 위한 도 1 내지 도 5의 캡, 라이너 및 목부 마감부의 분해 정단면도로서, (도 5의) 상부 및 하부 라이너 구성요소는, 캡, 라이너 층 및 마감부를 함께 유도 열 밀봉 결합하기 전에, 그리고 캡의 내부 상단 벽에 하부 라이너 구성요소를 전도 열 결합하기 전에 마개 캡(상단)과 용기 마감부(아래) 사이에 위치 설정되며;
도 7은 라이너, 캡 및 용기 TSS를 함께 유도 열 밀봉 결합하고 라이너와 캡을 함께 전도 열 결합하여 조립체를 탈착 가능하지 않게 만든 후에, 도 6의 마개 조립체의 정단면도이고;
도 7a는 도 7의 마개 조립체의 일부의 확대 부분 단면도로서, 비탈착식 마개 조립체를 형성하는 유도 열 밀봉 결합 및 전도 열 결합 영역 모두를 도시하며;
도 8은 도 6과 유사한 확대 정면도로서, 캡과 용기의 TSS 사이에 위치 설정된 상부 및 하부 라이너 구성요소를 도시하며, 비탈착식 마개 조립체를 형성하는 데 사용되는 각각의 결합 영역을 보다 상세하게 도시하고;
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 일 실시예에 따른 비탈착식 마개 조립체를 형성하기 위한 일련의 방법 단계를 도시하며; 도 9a에서 상부 라이너 구성요소는 마개 캡에 위치 설정되고; 도 9b에서 하부 라이너 구성요소는 캡의 상부 라이너 구성요소 위에 위치 설정되며; 도 9c에서 전도 열 결합 소스는 하부 라이너 구성요소를 캡의 내부 상단 벽에 결합하는 데 사용되고; 도 9d에서 캡(전도 결합된 라이너를 가짐)은 (미리 충전된) 용기의 목부 마감부에 나사 결합되며; 도 9e에서 유도 가열 소스는 라이너, 캡 및 용기 TSS의 다양한 상대 유도 열 밀봉 결합 영역을 함께 열 밀봉 결합하기 위해 적용된다.
이제, 본 발명의 하나 이상의 실시예를 도 1 내지 도 9e에 예시된 라이너, 용기 및 마개와 관련하여 설명하기로 한다. 이 실시예는 단지 예로서 제공되며, 제한적인 것으로 의도되지 않는다.
A. 비탈착식 마개 조립체
일 실시예에서, 본 발명은 플라스틱 용기의 마감부(개방 단부 또는 입구)를 밀봉하기 위한 유도 열 밀봉 라이너이며, 라이너는 마개 캡과 용기 마감부 사이에 배치되고 둘 모두에 열 밀봉 결합되어, 마개 캡이 용기 마감부로부터 착탈될 수 없게 한다. 비탈착식이라 함은, 함께 열 밀봉 결합되고 나면, 마개 캡 또는 용기를 실질적으로 일그러뜨리지 않고서는 고객 또는 소비자(인간)가 마개 캡을 손으로 탈착할 수 없음을 의미하고, 예를 들어 기계 도구(예를 들어, 나이프 또는 렌치)를 사용하는 것이 인간에게 요구되고 도구로 캡을 탈착하려고 시도하는 과정에서 마개 캡 또는 용기를 실질적으로 변형시켜 그들 중 하나 이상을 그 의도된 목적에 사용할 수 없게 만든다.
일 실시예에서, 열 밀봉 라이너는 유도 가열 층, 예를 들어 알루미늄 포일 층과 같은 금속 층, 및 장벽 라이너(예를 들어, 공기 및/또는 습기에 대한 노출을 방지하는)를 집합적으로 형성하여 용기에 밀봉될 제품의 열화를 방지하는 인접한 플라스틱 폴리머 층을 포함한다. 일 실시예에서, 제품은 케첩이며, 이는 대기에 노출될 때 변색될 것이다. 또 다른 예에서, 제품은 마요네즈이고, 이는 대기에 노출되면 못쓰게 될 것이다. 라이너의 금속 포일 층은 라이너의 다른 열 밀봉 층으로 열을 전달하기 위한 유도 가열 요소의 역할을 하여, 열 밀봉 층이 (가열시) 부드러워지게 하고 라이너, 마감부 또는 마개 캡의 인접한 표면과 열 밀봉 결합을 형성한다.
비탈착식 마개 시스템을 위한 열 밀봉 라이너는 제품이 라이너를 통해 분배된 다음 마개에 있는 분배 구멍을 통해 분배되게 하도록 라이너에 구멍을 갖는다. 통상적으로, 마개는 분배 구멍을 (사용하지 않을 때) 폐쇄하는 플러그가 있는 플립 탑 커버를 갖는다. 커버가 개방되고 분배 구멍이 아래를 향한 상태로 용기가 거꾸로 유지되면, 용기를 압착하여 라이너와 마개의 분배 구멍을 통해 제품을 강제할 수 있다.
열 밀봉 라이너의 두께 방향을 통해 분배 구멍을 형성할 때 문제가 발생하는데, 즉 라이너를 통해 구멍(홀)을 절단(예를 들어, 펀칭)하는 동작은 통상적으로 금속 포일 층의 절단된 측면 에지를 라이너 구멍을 통해 분배되는 제품에 대해 노출시킨다. 특히 산성(예를 들어, 케첩) 또는 유성(예를 들어, 마요네즈 또는 샐러드 드레싱)인 제품의 경우, 분배되는 제품에 금속 층이 노출되면, 포일 부식 및 이후의 성능 손실, 예를 들어 포일 밀봉 층 박리 및/또는 라이너/마감부 열 밀봉 결합의 손실로 인해 효과적인 열 밀봉 및/또는 장벽 라이너로서 기능하는 금속 층의 능력이 저하될 수 있다. 본 발명은 그러한 노출을 피하고 따라서 그러한 문제를 탈착하는 라이너를 제공한다.
B. 이중 밀봉 라이너
본 실시예에 따르면, 라이너를 마개 캡 및 용기 모두에 열 밀봉 결합하여 비탈착식 마개 조립체를 제공하면서, 라이너에서 분배 구멍의 노출된 내부 (절단된) 측면 에지를 밀봉하도록 (즉, 라이너 구멍을 둘러싸는) 이중 밀봉 라이너 구조가 제공된다. 이중 밀봉 라이너(70)(도 5 내지 도 8에 도시됨)의 일 실시예가 먼저 설명되고, 이어서 본 발명의 한가지 방법 실시예에 따른 비탈착식 마개 조립체(5)(도 9a 내지 도 9e에 도시됨)를 제공하도록 라이너를 용기(10) 및 마개(20)에 부착하는 것에 대한 설명이 이어질 것이다.
디스크형의 2개의 구성요소 라이너 본체(70)가, 비탈착식 마개 조립체(5)를 형성하도록 마개(20)와 용기(10)의 개방된 입구(M)를 둘러싸는 상단 밀봉 표면(TSS)(38) 사이에 위치 설정되고 그 각각에 결합 가능한 상태로 도 5 내지 도 8에 도시되어 있다. 본 실시예의 라이너(70)는, 원형의 원통형 주변 에지(72), 베이스 평면(base plane)(BP)에 평행하게 정렬된 대향하는 상단 및 하단 평면형 표면(73, 74)을 갖고, BP는 용기 마감부의 TSS에 의해 정의되고, BP에 직교하는 라이너 두께(liner thickness)(LT) 방향으로 서로 상하로 적층된 2개의 적층된 층 구성요소(상부(90) 및 하부(80))(도 6 및 도 7 참조)를 갖는 원통형의 디스크형 형태로 되어 있다. 라이너 원주(liner circumference)(LC)는 TSS의 외경(TSSD)(도 6 참조)과 실질적으로 동일한 직경(LD)을 갖는 라이너의 최외측 반경방향 원형 주변 측면 에지(72)에 의해 정의된다.
본 실시예에 따르면, 2개의 구성요소 라이너(70)는, 1) 링형 하부 라이너 구성요소(80)(LLC); 및 2) 링형 상부 라이너 구성요소(90)(ULC)와 같이 중심 구멍을 각각 갖고 라이너 두께 방향(LT)에서 서로 상하로 적층된(또한 길이방향 용기 축(container axis)(CA)과 정렬된) 2개의 실질적으로 평면형의 링형 구성요소를 포함하고, 양쪽 구성요소는 마개 밀봉 표면(27)과 용기의 개방된 입구를 둘러싸는 TSS(38) 사이의 영역(A1)에 놓이도록 구성된다(도 6 내지 도 8 참조). 하부 라이너 구성요소(LLC)(80)는 a) 상부 라이너 구성요소(ULC)의 최하부 층(91)에 유도 열 밀봉 결합을 위한 최상부 LLC 층(81), 및 b) 용기의 TSS(38)에 대한 유도 열 밀봉 결합 영역을 위한 최하부(LLC) 층(82)을 포함하는 복수의 수직으로 적층된 층을 포함하고, 층(81 및 82)은 모두 마개 밀봉 표면(27)과 용기의 TSS(38) 사이의 영역(A1)에 놓여 있다. LLC는 LLC의 두께를 통해 완전히 연장되는 직경(LLD)의 중심에 배치된 원형 분배 구멍(83)을 갖는 링 형상이다. 상부 라이너 구성요소(90)(ULC)는, a) 마개 밀봉 표면(27)에 결합하기 위한 최상부 ULC 층(92), b) 마개 밀봉 표면과 용기 TSS 사이의 영역(A1)에서 최상부 LLC 층(81)에 유도 열 밀봉 결합을 위한 최하부 ULC 층(91), 및 c) 인접한 열 밀봉 결합 영역 층/표면에 대한 라이너(70)의 모든 열 밀봉 층(81, 82, 91, 92)의 유도 열 밀봉 결합을 유도하기 위해 최상부 및 최하부 ULC 층(92, 91) 사이에 놓인 유도 가열 층(94)을 포함한다. 상부 라이너 구성요소(ULC)는 또한 ULC의 두께를 통해 완전히 연장되는 중심에 배치된 원형 분배 구멍(93)을 갖는 링 형상이다. 원형 ULC 구멍(93)은 원형 LLC 구멍(83)의 직경보다 큰 직경(ULD)을 갖고; 양쪽 구멍(83, 93)은 길이방향 축(CA)(라이너 두께 방향(LT)과 동일)과 정렬된다.
상부 라이너 구성요소(90)에서 중심 구멍(93)을 형성하는(둘러싸는) 내부 원형 측면 에지(93e)는 하부 라이너 구멍(83)을 통해 상부 라이너 구멍(93)의 영역으로 분배되는 제품에 의해 접촉(제품에 노출)될 수 있는 유도 가열 층(94)의 내부 에지(94e)를 포함한다. 이는 상부 라이너 구성요소 및/또는 유도 가열 층(94) 자체(통상적으로 Al 포일)의 층 무결성(layer integrity)에 해로울 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 열 밀봉 층(92, 82)이 마개 밀봉 표면(27) 및 TSS(38)에 각각 결합되게 하면서, LLC의 상단 표면 영역이 유도 가열 층(94)의 노출된 측면 에지(94e)를 덮도록 마개 캡(21)의 상단 벽(TW)의 내부(하단) 표면(27)에 결합되어, 라이너(70), 마개(20) 및 용기(10) 사이에 비탈착식 마개 조립체(5)를 형성한다. 보다 구체적으로(도 8 참조), LLC(80)는 마개 캡(21)의 내부 상단 벽(27) 상의 상대 전도 결합 영역(D')에 결합하기 위해 LLC 분배 구멍(83)과 열 밀봉 결합 영역(A1) 사이에 배치된 전도 열 결합 영역(D)이 있는 상단 표면(81)을 갖고, 영역(D')은 캡의 상단 벽에 있는 캡 분배 구멍(25)과 ULC 분배 구멍(93) 사이에 배치되어, 분배 제품(P)을 ULC(90)에 노출시키는 일 없이 제품(P)이 비탈착식 마개 조립체(5)의 ULC 및 LLC 라이너 분배 구멍(83, 93)과 캡 분배 구멍(25)을 통해 분배되게 한다. 이에 대한 상세 내용은, 본 실시예의 용기 및 마개에 대한 일반적인 설명에 이어, 도 7 및 도 8에 도시되고 아래에서 추가로 설명된다.
C. 용기 및 마개
도 1은 본 실시예의 라이너와 함께 사용하기 위한 마개(20)를 갖는 용기(10)를 도시한다. 용기는 케첩 또는 다른 점성 식품(예를 들어, 마요네즈, 머스타드)를 위해 뒤집힌 분배 용기(하향식 패키지라고도 공지됨)로 기능하도록 설계되었기 때문에 "거꾸로" 도시되어 있고, 마개 캡의 외부 상단 벽이 밀봉된 용기의 직립 표면을 형성하는 분배 용기를 제공하는 데 이점이 있다. 본 기술 분야에 널리 공지된 바와 같이, 이는 중력을 사용하여 용기 측벽을 압착함으로써 소비자가 제품을 분배하는 것을 용이하게 한다.
이 특정 용기는 상업 시설, 예를 들어 식당에서 사용하기 위한 것이며, 실질적으로 비탈착식 마개 조립체를 제공하도록 설계되어 있다. 이는 제품 제조자가 제품이 충전된 용기를 소매점(식당)에 배달할 수 있게 하고 임의의 사람(예를 들어, 식당 직원)이 용기에 추가 제품을 충전하는 것을 방지할 수 있다. 이 실시예에서, 마개 조립체를 탈착하는 데 필요한 힘은 마개가 수동으로(손으로) 탈착될 수 없을 만큼 충분히 높다. 더욱이, 마개를 탈착하기 위한 시도로 기계 요소(도구), 예를 들어 나이프와 같은 길고 얇은 도구가 직원에 의해 사용되는 경우, 마개와 마감부 사이의 열 밀봉 결합 영역에 접근하는 데에 있어서의 어려움 및 용기 마감부와 마개에 대한 라이너의 각각의 결합 강도로 인해 병 및/또는 마개가 실질적으로 변형되어 사용할 수 없게 된다(직원이 마개를 탈착하는 데 성공한 경우). 대부분의 경우, 용기가 찌부러지거나 휘어져서 상업 시설에서의 추가 사용에 용인될 수 없게 될 것이다. 유사하게, 직원이 렌치를 사용하여 용기 마감부에 관하여 마개를 분리(회전)하려고 하면, 마개 및/또는 용기는 라이너, 마개 및 용기 마감부 사이의 유도 열 밀봉 결합을 파괴하려는 과정에서 찌그러지거나, 휘어지거나 달리 변형된다(그 의도된 목적을 위해 사용할 수 없게 됨).
용기(10)는 개방된 입구 또는 마감 부분(11)(마개(20)에 의해 덮여 있기 때문에 도 1에서 대체로 점선으로 도시됨) 및 일체형 본체 부분(16)을 갖는다. 본체 부분은 상부 견부(12), 중심 라벨 패널 영역(13), 및 하부 견부(14)를 갖는 측벽을 포함하고; 측벽 아래에는 폐쇄 단부(15)(일반적으로 베이스라고 지칭됨)가 있다. 마개(20)는, 중심 원형 분배 구멍(25)(도 3 참조)을 갖는 상단 벽(27)을 포함하는, 하부 마개 부분(26)에 힌지(23)에 의해 결합된 플립 탑 커버(22) 및 외부 원주방향 측벽 또는 스커트(21)를 포함한다. 플립 탑(22) 상의 립(24)은 커버의 개방을 용이하게 한다. 이 실시예에서, 용기 패널 영역(13)은 2 쌍의 정반대 파지 표면(각각 17a, 17b 및 18a, 18b)을 포함하는 실질적으로 직선이다. 용기는 달리 일반적으로 길이방향 용기 축(CA)에 대해 실질적으로 대칭적이다.
용기 마감부(11)(도 1 및 도 2와 도 6 내지 도 8에 도시됨)은 제품을 분배하기 위한 용기의 개방된 입구(구멍)(M)를 둘러싸는 원통형 상단 밀봉 표면(TSS)(38), 및 마개 캡의 내부 측벽(28)(스커트) 상의 상보적인 나사산 세그먼트(37a 및 37b)와 정합하도록 된, 2개의 나사산 세그먼트(36a 및 36b)가 있는 외부 벽을 갖는 원통형 나사산 마감 부분(32)을 갖는다. 용기 마감부 상의 2개의 나사산 세그먼트는 원통형 외부 벽(32)의 원주 주위에 대칭적으로 배치되고, 정반대에 있다. 나사산 세그먼트는 마감부에 대한 마개의 견고한 부착을 더욱 향상시키는 원주방향으로 중첩하는 단부 부분을 갖는다. 상부 나사산 부분(32) 아래에는 하부 지지 플랜지(33)가 있다. 플랜지(33)는 일반적으로 제조 또는 충전 동안 용기를 취급 및/또는 지지하고, 및/또는 용기가 블로우 성형되는 프리폼을 지지하기 위해 사용된다.
도 3 및 도 4와, 도 6 내지 도 8은 마개(20)의 다양한 피처를 도시한다. 마개는 상단 벽(26)으로부터 하향으로 현수되는 외부 원통형 측벽 또는 스커트(OS)(21)에 의해 형성된 하부 부분(26)을 갖는다. 상단 벽은 제품의 분배를 위한 중심 구멍(25)을 갖고; 구멍은 용기가 압착되지 않는 한 제품의 누설 또는 분배를 방지하기 위해 노즐 부속품 또는 밸브 시스템을 포함할 수 있다. 상단 벽으로부터 하향으로 또한 연장되는 내부 원통형 측벽 또는 스커트(IS)(28)는 외부 스커트(21)에 대해 반경방향 내향으로 배치된다. 연결 리브(반경방향 스포크)(29)가 내부 및 외부 스커트(28, 21) 사이에 대칭적으로 배치되어, 내부 및 외부 스커트 모두에 구조적 지지를 제공하고 마감부로부터 마개를 탈착하기 위한 훼손 또는 다른 노력에 의한 변형에 대한 마개의 저항을 증가시킨다. 마개(20)의 내부 스커트(28)는 각각 마감부 나사산 세그먼트(36a 및 36b) 아래에 안착되어 지지하도록 설계된 내부 나사산 세그먼트(37a 및 37b)를 갖는다. 외부 스커트(21)는 내부 스커트(28)보다 (길이방향(CA)으로) 더 길다. 다시 말해서, 이는 훼손 방지를 개선하고 마개 및 마감부 각각과 라이너의 결합 영역에 대한 접근을 방지하는 데 유용하다.
D. 용기, 마개 및 라이너 조립체
아래와 같이 본 발명의 일 실시예에 따라, 이전에 설명된 라이너, 마개 및 용기로부터 비탈착식 마개 조립체가 구성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 유도 열 밀봉 결합 영역이 용기 TSS와 마개 캡의 내부 상단 벽(27) 사이의 영역(A1)에서 라이너 상에 제공되어 비탈착식 마개 조립체를 형성한다(도 7a). 게다가, LLC(80)와 마개 캡의 내부 상단 벽(27) 사이에 전도 열 밀봉 결합 영역(A2)이 제공되어 분배되는 제품(P)과 ULC 90(금속 포일 유도 가열 층(94)의 노출된 내부 측면 에지(94e)를 포함) 사이의 접촉을 방지한다. 이제, 그러한 각각의 결합 영역과 조립 방법에 대해 보다 상세한 내용이 제공된다.
도 6 내지 도 8에 가장 잘 도시된 바와 같이, 다음과 같이 라이너, 캡 및 용기 사이에 비탈착식 마개 조립체를 형성하기 위한 이중 밀봉 라이너가 제공된다:
이중 밀봉 라이너는 대향하는 상단 표면(73) 및 하단 표면(74)을 갖는 디스크형 본체(70) 및 상단 표면과 하단 표면 사이에서 라이너 두께 방향(LT)으로 연장되는 주변 에지(72)를 포함하고;
이중 밀봉 라이너는 하부 라이너 구성요소 LLC(80) 위에 두께 방향으로 적층된 상부 라이너 구성요소 ULC(90)를 포함하며,
이중 밀봉 라이너는 다음과 같이 캡(20) 및 용기(10)에 열 밀봉 결합 영역(A1) 및 전도 결합 영역(A2)을 모두 형성하도록 구성되고:
ULC(90)는 라이너의 중심 영역에 배치된 ULC 분배 구멍(93), 및 캡의 내부 상단 벽(27) 상의 상대 열 밀봉 결합 영역(A')에 결합하기 위해 라이너의 중심 영역과 주변 에지(72) 사이에서 ULC의 상단 표면(92) 상에 배치된 열 밀봉 결합 영역(A)을 가지며;
ULC(90)는 LLC의 상단 표면(81) 상의 상대 열 밀봉 결합 영역(B')에 결합하기 위해, ULC의 하단 표면(91) 상에 배치되고 두께 방향으로 영역(A) 아래에 놓인 열 밀봉 결합 영역(B)을 갖고;
LLC(80)는 중심 영역에 배치된 LLC 분배 구멍(83) 및 용기의 입구(M)를 둘러싸는 상단 밀봉 표면(TSS) 상의 상대 열 밀봉 결합 영역(C')에 결합하기 위해, LLC의 하단 표면(82) 상에 배치되고 두께 방향으로 영역(B')아래에 놓인 열 밀봉 결합 영역(C)을 가지며;
각각의 상대 열 유도 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C')은 TSS와 두께 방향으로 정렬되고, TSS(38), 라이너(70) 및 캡의 내부 상단 벽(27)의 유도 열 밀봉 결합에 의해 비탈착식 마개 조립체를 형성하도록 구성되고; 그리고 추가로
LLC 상단 표면(81)은 캡의 내부 상단 벽(27) 상의 상대 전도 결합 영역(D')에 결합하기 위해, LLC 분배 구멍(83)과 영역(B')사이에 배치된 전도 열 결합 영역(D)을 갖고, 영역(D')은 캡의 상단 벽에 있는 캡 분배 구멍(25)과 ULC 분배 구멍(93) 사이에 배치되어 분배 제품을 ULC에 노출시키지 않고 제품이 비탈착식 마개 조립체의 라이너 및 캡 분배 구멍(83, 93 및 25)을 통해 분배되게 한다.
영역(A')은 캡 분배 구멍(25)과 캡의 측벽(28) 사이에 배치되어, 비탈착식 마개 조립체의 라이너 및 캡 구멍(83, 93, 25)을 통해 분배되는 제품의 누설을 방지한다.
ULC(90)는 ULC의 상단 표면(92)과 하단 표면(91) 사이에서 두께 방향(LT)으로 연장되는 에지(93e)에 의해 형성된 중심 관통 구멍(93)을 갖는 링(도넛)형이고, 관통 구멍(93)은 ULC 분배 구멍을 형성하며 상대 결합 영역(D, D')은 라이너 두께 방향(LT)을 가로지르는 방향으로 에지(93e)의 반경방향 내향으로 배치된다.
ULC(90)는 하나 이상의 열 밀봉 결합 영역을 가열하기 위한 유도 가열 층(94)을 포함하고, 유도 가열 층은 관통 구멍(93)의 에지(93e)까지 연장된다.
ULC는 영역(A 및 B)을 각각 갖는 상부 ULC 층(92) 및 하부 ULC 층(91)을 포함하며, 유도 가열 층(94)은 상대 열 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C') 중 하나 이상을 가열하기 위해 상부 및 하부 ULC 층 사이에 놓인다.
유도 가열 층(94)은 열 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C') 모두를 가열하도록 구성될 수 있다.
ULC 및 LLC는 각각 각각의 LLC 및 LLC 분배 구멍을 각각 형성하는 중심 관통 구멍을 갖는 링(도넛)형이고, ULC 관통 구멍(93)은 LLC 관통 구멍의 직경(LLD)보다 큰 직경(ULD)을 갖는다. 일 실시예에서, ULC 관통 구멍(93)은 LLC 관통 구멍(83)의 직경(LLD)보다 2 내지 5 배 범위 더 큰 직경을 갖는다. ULC 관통 구멍의 직경은 캡 분배 구멍(25)의 직경의 +/-20% 범위일 수 있다.
다른 실시예에서, LLC 분배 구멍(83S)은 LLC를 통해 두께 방향으로 연장되는 슬릿의 형태이다.
라이너는 TSS의 주변 에지(TSSD)와 직경이 실질적으로 동일한 주변 에지(72)를 가질 수 있다(도 6 참조).
열 밀봉 결합 영역은 섭씨 60 내지 210도(화씨 140 내지 410도)의 온도 범위에서 결합하는 폴리머 재료를 포함할 수 있다.
열 밀봉 결합 영역의 폴리머 재료는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 및 나일론 재료 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
열 밀봉 결합 영역(B 및 B')은 폴리프로필렌 재료와 같은 폴리올레핀 재료일 수 있다.
열 밀봉 결합 영역(C 및 C')은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 재료와 같은 폴리에스테르 재료일 수 있다.
비탈착식 마개 조립체를 형성하는 방법이 도 9a 내지 도 9e에 도시되어 있고 다음의 단계를 포함한다:
상부 라이너 구성요소(ULC)(90)를 마개 캡(20) 내에 위치 설정하는 단계 - ULC 층(92)은 내부 스커트(28)의 반경방향 내향으로 캡의 내부 상단 벽(27)에 인접함 - (도 9a);
캡 내의 상부 라이너 구성요소(ULC)(90) 위에 정렬된 하부 라이너 구성요소(LLC)(80)를 위치 설정하는 단계 - LLC 층(81)은 ULC 층(91)에 인접함 - (도 9b);
전도 가열 소스(8)(예를 들어, 저항 접촉 가열을 이용하는 열 링)를 적용하여 영역(A2)에서 결합 영역(D 및 D')을 함께 전도 결합하는 단계(도 9c);
이중 밀봉 라이너가 캡의 내부 상단 벽(27)과 용기 마감부(11)의 TSS(38) 사이에 위치 설정된 상태에서 캡(20) 및 그에 부착된 라이너(70)를 용기 마감부(11)(미리 충전된 용기의) 상에 위치 설정하고, 캡(20)을 마감부(11) 상에 적용(상대 나사산(36a/37a 및 36b/37b)의 회전 및 맞물림에 의해 나사 결합)하는 단계(도 9d); 및
유도 가열 소스(9)를 적용하여 TSS와 캡(20)의 내부 상단 벽(27) 사이의 영역(A1)에서 상대 영역(A 및 A', B 및 B', 그리고 C 및 C')을 각각 함께 유도 열 밀봉 결합하는 단계(도 9e).
따라서, 수동 힘의 인가에 의해 마개의 역회전(풀림)을 방지하기 위한 유도 열 밀봉 결합 메커니즘을 포함하는 본 발명의 실시예가 설명되었다. 결합을 극복하는 데 필요한 힘의 양은 마개를 수동으로 탈착할 수 없을 정도로 충분히 높다.
일 실시예에서, 마개, 2개의 구성요소 라이너 및 용기의 TSS의 결합은, 조립체를 손으로 탈착할 수 없게 만들고, 열 밀봉 결합의 손실이나 마개 또는 용기 마감부의 일그러짐 없이 임의로 적어도 50 인치-파운드(in-lbs)의 토크(예를 들어, 33 밀리미터(mm) 직경의 용기 마감부의 경우)를 견딜 수 있게 하며, 임의로 적어도 70 in-lbs의 토크(예를 들어, 38 mm 직경의 용기 마감부의 경우)를 견딜 수 있게 한다.
일 실시예에서, 사용자가 결합 영역에 접근하기 위해 수동으로 또는 도구를 사용하여 용기 또는 마개를 변형하려고 시도하는 경우, 그러한 노력은 유도 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C')을 마개(20)의 내부 스커트(28)의 반경방향 내향으로 제공함으로써 실질적으로 좌절된다. 이 내부 스커트(28)는 외부 스커트(21)에 대해 반경방향(측방향) 내향으로 배치되고 또한 높이가 작기 때문에, 외부 스커트의 하부 에지 아래에 나이프를 간단히 삽입하는 것만으로는 결합 영역과 맞물리거나 파괴하는 데 충분하지 않다. 일반적으로, 각각의 마개 및 용기의 구조적 무결성으로 인해, 결합 영역에 도달하고 결합력을 극복하려는 임의의 성공적인 노력은 마개 또는 용기 중 어느 하나(또는 둘 다)를 실질적으로 변형시켜 사용할 수 없게 만들게 된다.
대안 실시예에서, 결합 영역의 배치 및 다양한 구성요소의 구조적 구성 및 그 재료는 특정 용례에 적합하도록 변경될 수 있다. 또한, 나사산 세그먼트의 개수는 다양할 수 있다. 바람직하게는, 마개와 마감부 사이의 힘이 마개와 마감부의 원주 주위에 고르게 분포되도록 바람직하게는 정반대인 적어도 2개의 나사산 세그먼트가 존재한다. 바람직하게는, 나사산 세그먼트는 마개 및 마감부 나사산 세그먼트의 더 큰 맞물림을 위해 중첩되는 단부를 갖는다.
마개 및 마감부에 사용되는 재료는 특정 용례에 따라 달라지게 된다. 본 실시예에서, 마개는 폴리프로필렌으로 제조되고, 용기는 병 등급 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 수지로 제조된다. 용기는 사출 성형된 프리폼으로 제조되고, 그 본체 부분은 블로우 성형되어 용기 본체를 형성한다. 마감부는 33 mm의 외경, 0.088 인치의 벽 두께(상부 부분(32)), 및 1.255 인치의 나사산 직경(T 치수)을 갖고, 용기의 측벽 두께는 약 0.63 mm이다. 본 실시예의 마개는 사출 성형된다. 마개는 약 33 mm의 내부 벽 직경, 0.045 인치의 벽 두께, 1.224 인치의 내부 벽 상의 나사산 직경(E 치수), 및 1.280 인치의 나사산 직경(TD 치수)을 갖는다. 강성을 높이기 위해, 마감부와 마개 모두가 PET로 사출 성형될 수 있다. 마감부 및 마개에 바람직한 범위는 다음과 같다:
a) 마감부의 경우:
외경 28-89 mm
벽 두께 0.045 - 0.110 인치
나사산 직경(TD 치수) 1.078 - 3.494 인치
b) 마개의 경우:
내부 벽 직경 28 - 89 mm
벽 두께 0.030 - 0.110 인치
내부 벽 상의 나사산 직경(E 치수) 1.047 - 3.463 인치
벽 직경 1.103 - 3.519.
용기 본체(측벽 또는 가장 약한 영역)는 통상적으로 0.015 - 0.080 인치의 벽 두께를 갖는다.
대안 실시예에서, 용기 및/또는 마감부는 압출 성형되거나 압축 성형될 수 있다. 마감부는 또한 블로우 성형되거나 달리 초기 성형 단계 후에 팽창될 수 있다.
실질적으로 비탈착식이고 실질적으로 회전 불가능한 마개 및 마감부 조립체를 제공하는 데에는 다양한 이점이 있다. 한 가지 이점은 제품이 훼손되지 않았다는 안전성을 고객에게 제공하는 것이다. 제2 이점은 상단 밀봉 표면과 마개 사이의 기계적 밀봉부가 개선되어 누설을 방지한다는 것이다. 그러한 이점 중 하나 이상은 특정 용례에서 유용할 수 있다.
이들 및 다른 변형은 설명된 발명의 범위 내에 포함되는 바와 같이 본 기술 분야의 숙련자에게 쉽게 명백할 것이다.
Claims (38)
- 라이너, 캡 및 용기 사이에 비탈착식 마개 조립체를 형성하기 위한 이중 밀봉 라이너로서,
이중 밀봉 라이너는 대향하는 상단 표면 및 하단 표면을 갖는 디스크형 본체 및 상단 표면과 하단 표면 사이에서 두께 방향으로 연장되는 주변 에지를 포함하고;
이중 밀봉 라이너는 하부 라이너 구성요소 LLC 위에 두께 방향으로 적층된 상부 라이너 구성요소 ULC를 포함하며,
이중 밀봉 라이너는 다음과 같이 캡 및 용기에 유도 열 밀봉 결합 영역 및 전도 결합 영역을 모두 형성하도록 구성되고:
ULC는 라이너의 중심 영역에 배치된 ULC 분배 구멍, 및 캡의 내부 상단 벽 상의 상대 유도 열 밀봉 결합 영역 A'에 결합하기 위해 라이너의 중심 영역과 주변 에지 사이에서 ULC의 상단 표면 상에 배치된 유도 열 밀봉 결합 영역 A을 가지며;
ULC는 LLC의 상단 표면 상의 상대 유도 열 밀봉 결합 영역 B'에 결합하기 위해, ULC의 하단 표면 상에 배치되고 두께 방향으로 영역(A) 아래에 놓인 유도 열 밀봉 결합 영역 B을 갖고;
LLC는 중심 영역에 배치된 LLC 분배 구멍 및 용기의 입구를 둘러싸는 상단 밀봉 표면 TSS 상의 상대 유도 열 밀봉 결합 영역 C'에 결합하기 위해, LLC의 하단 표면 상에 배치되고 두께 방향으로 영역(B') 아래에 놓인 유도 열 밀봉 결합 영역 C을 가지며;
각각의 상대 유도 열 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C')은 TSS와 두께 방향으로 정렬되고 TSS, 라이너 및 캡의 내부 상단 벽의 유도 열 밀봉 결합에 의해 비탈착식 마개 조립체를 형성하도록 구성되고; 그리고 추가로
LLC 상단 표면은 캡의 내부 상단 벽 상의 상대 전도 결합 영역 D'에 결합하기 위해, LLC 분배 구멍과 영역(B') 사이에 배치된 전도 열 결합 영역 D을 갖고, 영역(D')은 캡의 상단 벽에 있는 캡 분배 구멍과 ULC 분배 구멍 사이에 배치되어 분배 제품을 ULC에 노출시키지 않고 제품이 비탈착식 마개 조립체의 라이너 및 캡의 분배 구멍을 통해 분배되게 하는, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
영역(A')은 캡 분배 구멍과 캡의 주변 측벽 사이에 배치되어, 비탈착식 마개 조립체의 라이너 및 캡 구멍을 통해 분배되는 제품의 누설을 방지하는, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
ULC는 ULC의 상단 표면과 하단 표면 사이에서 두께 방향으로 연장되는 에지에 의해 형성된 중심 관통 구멍을 갖는 도넛형이고, 관통 구멍은 ULC 분배 구멍을 형성하며 상대 결합 영역(D, D')은 두께 방향을 가로지르는 방향으로 에지의 반경방향 내향으로 배치되는, 이중 밀봉 라이너. - 제3항에 있어서,
ULC는 하나 이상의 열 밀봉 결합 영역을 가열하기 위한 유도 가열 층을 포함하고, 유도 가열 층은 관통 구멍의 에지까지 연장되는, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
ULC는 영역(A 및 B)을 각각 갖는 상부 및 하부 ULC 층, 및 상대 열 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C') 중 하나 이상을 가열하기 위해 상부 및 하부 ULC 층 사이에 놓인 유도 가열 층을 포함하는, 이중 밀봉 라이너. - 제5항에 있어서,
유도 가열 층은 열 밀봉 결합 영역(A 및 A', B 및 B', C 및 C') 모두를 가열하도록 구성되는, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
ULC 및 LLC는 각각 각각의 ULC 및 LLC 분배 구멍을 각각 형성하는 중심 관통 구멍을 갖는 도넛형이고, ULC 관통 구멍은 LLC 관통 구멍의 직경보다 2 내지 5 배 범위 더 큰 직경을 갖는, 이중 밀봉 라이너. - 제7항에 있어서,
ULC 관통 구멍의 직경은 캡 분배 구멍의 직경의 +/-20% 범위에 있는, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
LLC 분배 구멍은 LLC를 통해 두께 방향으로 연장되는 슬릿의 형태인, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
ULC 및 LLC 분배 구멍은 각각 ULC 및 LLC를 통해 각각 연장되는 관통 구멍의 형태이고, ULC 관통 구멍은 LLC 관통 구멍의 직경보다 큰 직경을 갖는, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
라이너는 TSS의 주변 에지와 직경이 실질적으로 동일한 주변 에지를 갖는, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
열 밀봉 결합 영역은 섭씨 60 내지 210도(화씨 140 내지 410도)의 온도 범위에서 결합하는 폴리머 재료를 포함하는, 이중 밀봉 라이너. - 제11항에 있어서,
열 밀봉 결합 영역의 폴리머 재료는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 및 나일론 재료 중 하나 이상을 포함하는, 이중 밀봉 라이너. - 제12항에 있어서,
열 밀봉 결합 영역의 2개 이상은 폴리올레핀 재료인, 이중 밀봉 라이너. - 제12항에 있어서,
열 밀봉 결합 영역의 2개 이상은 폴리에스테르 재료인, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
전도 결합 영역(D 및 D')은 둘 모두 폴리프로필렌 재료와 같은 폴리올레핀 재료인, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
열 밀봉 결합 영역(A 및 A')은 폴리프로필렌 재료와 같은 폴리올레핀 재료인, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
열 밀봉 결합 영역(B 및 B')은 폴리프로필렌 재료와 같은 폴리올레핀 재료인, 이중 밀봉 라이너. - 제1항에 있어서,
C 및 C'의 열 밀봉 결합 영역은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 재료와 같은 폴리에스테르 재료인, 이중 밀봉 라이너. - 캡과 용기 사이의 상대 열 밀봉 결합 영역 및 상대 전도 열 결합 영역에 의해 부착되는, 제1항의 이중 밀봉 라이너를 포함하는 비탈착식 마개 조립체.
- 비탈착식 마개 조립체를 형성하는 방법으로서,
캡의 내부 상단 벽과 용기의 TSS 사이에 위치 설정된 제1항의 이중 밀봉 라이너를 제공하는 단계,
전도 가열 소스를 적용하여 상대 영역(D 및 D')을 함께 전도 결합하는 단계, 및
유도 가열 소스를 적용하여 상대 영역(A 및 A', B 및 B', 그리고 C 및 C')을 각각 함께 유도 열 밀봉 결합하는 단계를 포함하는, 방법. - 제1항의 이중 밀봉 라이너 및 플라스틱 마개 캡을 포함하는 비탈착식 마개 조립체로서,
라이너는 유도 가열 층을 포함하며;
플라스틱 마개 캡은 캡 분배 구멍을 포함하는 상단 벽, 상단 벽으로부터 하향으로 현수되고 캡 분배 구멍에 대해 반경방향 외향으로 배치된 원통형 스커트를 갖고,
영역(A)은 상단 벽의 하부 표면 부분 상의 마개 밀봉 표면을 포함하고, 캡 분배 구멍의 반경방향 외향으로 그리고 스커트의 반경방향 내향으로 배치되며, 용기 입구를 둘러싸는 상단 밀봉 표면(TSS) 위에 정렬되도록 구성되고,
용기 입구를 둘러싸는 상대 용기 나사산과 맞물리기 위해 스커트의 반경방향 내향 측벽에 마개 나사산이 배치되고,
이중 밀봉 라이너는 마개 캡과 용기 TSS를 함께 결합하여 비탈착식 마개 조립체를 형성하는, 비탈착식 마개 조립체. - 제22항에 있어서,
열 밀봉 결합 영역은 폴리올레핀 및 폴리에스테르 재료 층 중 하나 이상을 포함하고;
유도 가열 층은 금속 포일 층인, 비탈착식 마개 조립체. - 제23항에 있어서,
ULC의 마개 밀봉 표면과 열 밀봉 결합 영역은 폴리올레핀 재료이고 유도 가열 층은 알루미늄 포일 층인, 비탈착식 마개 조립체. - 제24항에 있어서,
용기의 상단 밀봉 표면(TSS)과 열 밀봉 결합 영역(C)은 폴리에스테르 재료인, 비탈착식 마개 조립체. - 제22항에 있어서,
마개 캡, 이중 밀봉 라이너 및 용기의 TSS의 열 밀봉 결합은 조립체가 손으로 탈착될 수 없게 만들고 열 밀봉 결합의 손실이나 마개 캡 또는 용기의 일그러짐 없이 적어도 50 인치-파운드(in-lbs)의 토크를 견딜 수 있게 하는, 비탈착식 마개 조립체. - 제26항에 있어서,
열 밀봉 결합은 적어도 70 in-lbs의 토크를 견딜 수 있는, 비탈착식 마개 조립체. - 제22항에 있어서,
마개 캡 및 용기는 식품, 예를 들어 오일 기반, 식초 기반, 또는 산성 식품, 예를 들어 케첩, 마요네즈 또는 머스타드와 같이 유도 가열 층과 반응하거나 부식하는 식품의 포장을 위해 구성되는, 비탈착식 마개 조립체. - 오일 기반, 식초 기반, 또는 산성 식품, 예를 들어 케첩, 마요네즈 또는 머스타드와 같은 식품으로 충전된 제28항의 비탈착식 마개 조립체를 포함하는 밀봉된 패키지.
- 제22항의 비탈착식 마개 조립체를 제조하는 방법으로서,
라이너의 ULC 및 LLC를 마개 캡에 개별적으로 또는 함께 삽입하는 단계로서, ULC의 상단 표면은 마개 밀봉 표면에 인접한 것인, 단계,
토크를 인가하여 마개와 용기의 상대 나사산들을 맞물리게 함으로써 용기에 마개 캡을 부착하는 단계로서, 이중 밀봉 라이너는 마개 밀봉 표면과 상단 밀봉 표면(TSS) 사이의 영역에 위치 설정되는 것인, 단계,
유도 가열 층을 활성화하여 마개 캡, 라이너 및 용기의 TSS의 각각의 층을 열 밀봉 결합하는 단계를 포함하는, 방법. - 제30항에 있어서,
삽입 단계는 ULC 및 LLC를 2개의 별개의 구성요소로서 마개 캡에 삽입하는 단계를 포함하는, 방법. - 제30항에 있어서,
ULC 분배 구멍 없이 ULC를 형성한 다음 ULC 두께를 통해 펀칭하여 ULC 분배 구멍과 유도 가열 층의 노출된 측면 에지를 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제30항에 있어서,
LLC 분배 구멍 없이 LLC를 형성한 다음 LLC 두께를 통해 펀칭하여 LLC 분배 구멍을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법. - 제30항에 있어서,
활성화 단계는 유도 가열 층을 활성화하는 동안 마개 캡, 라이너 및 TSS에 상단 하중을 인가하는 유도 가열 소스를 적용하는 단계를 포함하는, 방법. - 제22항에 있어서,
플라스틱 마개 캡은 하부 마개 부분에 힌지에 의해 결합된 플립 탑 커버를 포함하고, 하부 마개 부분은 캡 분배 구멍이 있는 상단 벽을 가지며 플립 탑 커버는 폐쇄 위치에서 캡 분배 구멍을 덮도록 구성되는, 비탈착식 마개 조립체. - 제22항에 있어서,
플라스틱 마개 캡의 원통형 스커트는 내부 스커트를 포함하고, 플라스틱 마개는 또한 상단 벽으로부터 하향으로 현수되며 내부 스커트에 대해 반경방향 외향으로 배치된 외부 스커트를 갖는, 비탈착식 마개 조립체. - 제1항에 있어서,
용기는 길이방향 축 및 입구와 TSS를 형성하는 상부 원통형 목부 마감부를 갖는 플라스틱 용기이고 마감부의 외부 벽 주위에 하나 이상의 나사산 세그먼트가 대칭적으로 배치되며;
캡은 상단 벽으로부터 하향으로 연장되는 원통형 내부 스커트 - 내부 스커트는 용기 마감부의 나사산 세그먼트와 정합하도록 구성된 하나 이상의 나사산 세그먼트가 있는 내부 벽을 가짐 -, 및 상단 벽으로부터 하향으로 연장되고 내부 스커트로부터 반경방향 외향으로 배치된 외부 스커트를 갖는 플라스틱 마개 캡인, 비탈착식 마개 조립체. - 제37항에 있어서,
내부 스커트는 길이방향 축에 대해 외부 스커트보다 작은 높이를 갖는, 비탈착식 마개 조립체.
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