KR20230005739A - 음료 또는 커피 추출용 종이 캡슐 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시판되는 캡슐 커피 머신에 장착될 수 있으며(호환용), 산소차단성이 확보되어 신선한 커피를 제공할 수 있고, 사용 후에는 분리수거 및 재활용(recycle)이 용이하고, 플라스틱이나 알루미늄 캡슐 대비 탄소발생량을 감소시킨 종이 커피 캡슐에 관한 것이다.
Description
본 발명은 음료 또는 커피 추출용 종이 캡슐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 산소차단성이 확보되어 신선한 커피를 제공할 수 있고, 사용 후에는 분리수거 및 재활용(recycle)이 용이하고, 플라스틱이나 알루미늄 캡슐 대비 탄소발생량을 감소시킨 종이 커피 캡슐에 관한 것이다.
커피, 녹차, 보리차, 한방차 등의 음료는 현대인들이 매일 마시고 즐기고 있는 음식물이다. 특히, 커피는 보통 성인이 하루에 한잔 이상씩 마시는 음료로서, 에스프레소 머신, 캡슐커피, 핸드드립, 콜드브루 등으로 추출된다.
네스프레소(돌체구스토)의 상표로 상업화된 캡슐커피는 1회용으로, 5g~10g, 또는 25g 정도의 소량의 커피를 용기에 담고, 이를 추출머신의 넣어 고온 고압으로 커피를 추출한다. 캡슐 내에 유지되는, 약 10 ~ 20 바의 고압. 70℃ 이상의 고온 조건으로 수분 내에 커피를 추출함으로서 짧은 시간에 높은 커피 추출 수율과 크레마를 제공하고 있다.
한국등록특허 10-1400596호, 한국 공개특허 10-2018-0108596호 등에 가압과 온수로 커피를 추출하는 캡슐커피가 개시되어 있다.
현재 시판되는 캡슐커피는 고온 고압 추출조건을 견디고, 산소 투과를 막기 위해 알루미늄, 플라스틱(PP) 등이 사용된다. 또한, 캡슐커피는 알루미늄 리드, 은박지와 플라스틱이 동시에 포함돼 있고, 뚜껑(lid)과 바디 부분이 열융착되어 있는 구조이다. 시판되는 캡슐커피는 뚜껑을 바디로부터 분리하기가 어렵고(칼로 뚜껑을 오려내거나 뚜껑과 바디 연결부위를 절단해야 함), 분리하더라도 플라스틱 바디 상면에 알루미늄 리드지가 잔존하여 분리수거가 될 수 없다. 이러한 캡슐커피용 구성부품들은 땅에 매립되면 분해에 수십 내지 수백년이 걸리고, 바다에서는 물고기가 플라스틱이나 캡슐을 먹어 생태계를 파괴하는 등 환경오염을 야기하고 있다.
이러한 이유로 유럽에서는 의무적으로 캡슐커피를 제조자(네스프레소는 알루미늄 바디의 캡슐커피로서 자체 수거함)가 수거하고 있으나, 미수거율이 75%에 달해 여전히 환경오염원이 되고 있다. 또한, 유럽 일부 국가를 제외한 한국이나 중국 등에서도 사용자가 캡슐을 모아 제조사에 연락을 하면 제조사가 방문하여 수거하고 있으나, 캡슐 수집(캡슐 절단, 커피 분리, 세척 등)과 방문 요청하는 일련의 과정으로 인해 수거율이 낮고, 또한, 이러한 수거 과정은 제품의 단가를 높이는 원인이 되고 있다.
한편, 네스프레소 이외의 캡슐커피 제조사인 돌체구스토나 일리 등(대부분 캡슐 제조사들은 플라스틱(pp) 바디, 내부에 PE 필름, PP 추출판, 알루미늄 리드지(뚜껑)으로 구성되어 있음)은 자체 수거를 하지 않고, 사용자가 캡슐을 모아 호주 재활용 기업으로 국제 우편으로 발송하는 정책을 시행하고 있다. 돌체구스토나 일리의 경우 소비자가 직접 홈페이지에서 Shipping label을 출력하여 캡슐 봉투에 부착하여 우체국에 가서 발송하여야 하므로 소비자의 참여율이 매우 저조하고, 결과적으로 사용된 거의 대부분의 캡슐은 분리수거되지 못하고 쓰레기로 매립되거나 소각된다는 문제점이 있다.
한편, 국내외 호환캡슐은 돌체구스토나 일리가 시행하는 재활용 프로세스(호주 재활용 기업으로 소비자가 발송) 조차도 시행하지 않고 있어 소비되는 모든 호환캡슐은 분리수거되지 못하고 쓰레기로 매립되거나 소각된다.
캡슐커피는 소비량이 급격히 증가하여(년 500억개 이상) 이로 인해 소각되는 플라스틱, 알루미늄도 비례하여 늘어나고 있어 플라스틱 등의 소각으로 인해 유해물질(다이옥신, NOX) 배출뿐만 아니라 이산화탄소 배출량도 급격히 증가하여 기후변화(온실가스배출)에 큰 영향을 끼친다.
플라스틱 1톤당 온실가스 배출량이 5톤에 달하고(이코노믹리뷰, 2021. 9. 26일자), 소각 폐기물 중에서 이산화탄소 배출비율이 폐합성수지(65.3%), 폐유(20.4%) 순으로 높다(대한환경공학회, 폐기물 소각처리에 의한 온실가스 배출계수와 배출량변화).
또한, 환경성적표지 평가계수 LDI DB를 참고하면, 종이(1g)의 탄소배출량은 1.6488g(생산 1.12g + 소각 0.5288g)이고, PP(1g) 탄소배출량은 4.885g(생산 1.472 + 소각 3.413g), 저밀도 PE(1g) 탄소배출량은 5.275g(생산1.862g + 소각 3.413g)이다. 또한, EN+ Group 자료(한국의 탄소제로를 향한 진전-저탄소 경제로의 전환과 알루미늄의 역할, 10p 2021년)를 참고하면, 알루미늄(1g) 탄소배출계수는 11.4g이다. 종이, PP, 저밀도 PE, 알루미늄의 탄소배출량 비는 1(종이) : 2.96 : 3.2 : 6.91이다.
한편, 산소차단 및 수분차단을 위해 캡슐 리드지로 알루미늄 합지 필름(알루미늄 양면에 PE, PA 등 합성수지 필름이 합지 또는 코팅)을 사용하고 있다. 이러한 알루미늄 합지 필름은 다른 재질의 플라스틱과 알루미늄이합지되어 있으므로 플라스틱류로 재활용이 불가능하여 소각하여야 하고, 또한, 알루미늄의 단가가 높아 제품의 가격 상승의 요인이 되고 있다.
한편, 한국등록특허 10-0886248호(일회용 식품 종이 용기 제조장치), 한국공개실용신안 20-2020-0002216호(펄프-몰드형 종이 용기) 등에 펄프-몰드로 성형가공된 종이 용기가 개시된다. 펄프-몰드 종이용기는 특정 용기 형상(접시 등)인 몰드(암형 몰드)에 펄프 슬러리를 주입하고, 이를 금형(수형 몰드)으로 가압하고, 이를 건조하는 단계를 포함하여 제조되고 있다. 이러한 펄프 몰드 성형 방법은 건조 및 (프레스)가압 작업 등에 상당한 시간이 소요되어 생산성이 떨어진다.
또한, 펄프 몰드 성형 방법은 수분차단성이나 산소차단성을 제공하기 위해 펄프 용액에 고분자를 추가로 첨가하고 있는데, 이러한 펄프와 고분자가 혼합되어 건조된 종이용기는 고분자와 종이를 분리하기가 매우 어렵고 고분자의 존재로 인해 자연분해도 어렵다.
또한, 펄프 몰드 성형 방법은 종이 용기 성형 후에 별도의 필름(수분/산소 차단성 필름)을 부착하고 있는데, 하지만, 몰드 성형된 종이 용기가 깊거나 구조가 복잡한 경우에는 이러한 필름 접착공정이 불가능할 수 있다는 문제점이 있었다.
본 발명은 재활용(recycle)과 분리수거가 가능한 종이 커피 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명은 수분차단성과 산소 차단성 성능을 구현한 종이 (커피) 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명은 펄프-몰드 성형방식에 비해 가공성과 생산성이 우수한 종이 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명은 탄소배출량을 감축할 수 있는 종이 캡슐을 제공하는 것이다.
하나의 양상에서, 본 발명은
커피 또는 음료 추출을 위한 종이 캡슐로서, 상기 종이 캡슐은
종이 옆지를 감거나 접어 융착시킨 원통형 하우징(10) ;
상기 하우징 하단에 융착 접합되는 종이 밑지(20) ;
상기 하우징(10) 상단이 외측 방향으로 감겨 형성(컬링)된 후 압착된 플랫부(A) ; 및
상기 플랫부 상면에 융착된 종이 덮개(30)를 포함하고,
상기 종이 캡슐 내부에 분쇄 커피나 분쇄 음료가루가 충진되고,
상기 종이 밑지(20)는 캡슐 추출 머신에 장착된 물 공급 니들로 관통가능한 종이 캡슐에 관한 것이다.
본원발명의 발명자는 별도의 접착제 없이 열접착성의 제 1배리어층이 코팅된 종이 옆지를 감아 융착하여 하우징을 형성하고, 하우징에 밑지 및 (컬링 부위에) 덮개를 가압 융착하여 제조한 종이 캡슐이 캡슐 커피 머신의 추출압력인 15bar와 19bar의 추출압력에도 종이가 찢어지거나 융착부위가 벌어지지 않음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
본원발명의 종이 (커피) 캡슐은 하우징(10), 밑지(20) 및 종이덮개(30)를 구비하고, 종이 밑지가 하우징과 일체로 형성되는 펄프-몰딩 성형 방법이 아니라 하우징과 밑지가 조립(융착)되는 구조이므로 높이(깊이)에 영향을 받지 않고 캡슐을 구현할 수 있다.
본원발명의 종이 커피 캡슐은 종이 일면에 필름(제 1 또는 제 2 배리어층)을 코팅하므로, 내용물(커피가루)이 제거된 캡슐은 종이류로 분리수거될 수 있다. 또한, 분리수거된 종이캡슐은 해리 공정을 통해 섬유(fiber)는 회수되어 재활용되고, 일부 나머지 필름 코팅 부분은 해리 공정시 이물질로 회수되어 소각될 수 있다.
본 발명의 종이 캡슐은 열접착성과 내수성을 가진 제 1 배리어층에 산소차단성과 내수성의 제 2 배리어층을 적층하여 수분 차단성, 산소 차단성 및 열접착성을 모두 구현함으로서 커피분말이나 음료 분말을 충진하여 장기간 유통할 수 있는 종이용기와 리드(Lid)지로 활용될 수 있다.
본 발명의 종이 캡슐은 하우징에 밑지를 삽입 융착하는 과정에서 발생되는 테두리(21)의 주름(22)을 덮어주는 산소차단 하우징(80), 제 2 밑지(90) 또는 제 3 밑지(91)을 구비함으로서 캡슐 내부로 산소가 유입되거나 커피향(유기물)이 외부로 배출되는 것을 차단할 수 있다.
본 발명으로 제조된 종이캡슐은 100% 소각 처리되는 기존 플라스틱 캡슐(예를 들면, 돌체구스토, 일리 캡슐, 기타 호환 캡슐커피)에 비해 약 5%~20% 정도만 소각되고 80~95%는 종이로 회수될 수 있다.
또한, 본 발명의 종이캡슐이 100% 소각처리되는 경우에도 기존 플라스틱 캡슐(예를 들면, 돌체구스토, 일리 캡슐, 국내 제조되는 모든 호환 캡슐커피)에 비해 탄소 배출량이 낮아 환경오염이나 기후변화에 적절히 대응할 수 있다. 배경기술에 언급한 바와 같이, 종이, PP, 저밀도 PE, 알루미늄의 탄소배출량 비는 1(종이) : 2.96(PP) : 3.2(저밀도 PE) : 6.91(알루미늄)이다.
또한, 본 발명으로 제조된 종이캡슐은 커피 추출 후에 덮개나 하우징을 쉽게 찢을 수 있어(기존 캡슐은 덮개나 하우징 분리하기가 어렵고, 분리하더라도 리드지가 하우징 테두리에 일부 붙어 있음) 남녀노소 누구나가 쉽게 커피가루를 종이캡슐로부터 분리하고 물로 세척할 수 있다.
도 1은 돌체구스토 캡슐 커피의 내부 구조도이다.
도 2는 본 발명의 종이 커피 캡슐 제조방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명으로 제조된 종이 캡슐의 단면도이다.
도 4는 필름(제 1 배리어층과 제 2 배리어층)이 코팅된 종이원단의 단면도이다.
도 5는 종이기재에 필름층을 합지하는 공정을 도시한 것이다.
도 6은 산소차단 하우징을 삽입하는 단계를 포함하는 종이 커피 캡슐 제조방법을 도시한 것이다.
도 7은 산소차단 하우징이 삽입된 종이 커피 캡슐의 단면도이다.
도 8은 제 2 밑지가 융착된 종이 커피 캡슐을 도시한 것이다.
도 9는 제 3 밑지가 융착된 종이 커피 캡슐을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 종이 커피 캡슐 제조방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명으로 제조된 종이 캡슐의 단면도이다.
도 4는 필름(제 1 배리어층과 제 2 배리어층)이 코팅된 종이원단의 단면도이다.
도 5는 종이기재에 필름층을 합지하는 공정을 도시한 것이다.
도 6은 산소차단 하우징을 삽입하는 단계를 포함하는 종이 커피 캡슐 제조방법을 도시한 것이다.
도 7은 산소차단 하우징이 삽입된 종이 커피 캡슐의 단면도이다.
도 8은 제 2 밑지가 융착된 종이 커피 캡슐을 도시한 것이다.
도 9는 제 3 밑지가 융착된 종이 커피 캡슐을 도시한 것이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 태양을 도면을 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 하기 실시 태양에 대한 설명 또는 도면에 제한되지 아니한다. 즉, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 종이 커피 캡슐 제조방법을 도시한 것이고, 도 3은 본 발명으로 제조된 종이 캡슐의 단면도이고, 도 4는 필름(제 1 배리어층과 제 2 배리어층)이 코팅된 종이원단의 단면도이고, 도 5는 종이기재에 필름층을 합지하는 공정을 도시한 것이고, 도 6은 산소차단 하우징을 삽입하는 단계를 포함하는 종이 커피 캡슐 제조방법을 도시한 것이고, 도 7은 산소차단 하우징이 삽입된 종이 커피 캡슐의 단면도이고, 도 8은 제 2 밑지가 융착된 종이 커피 캡슐을 도시한 것이고, 도 9는 제 3 밑지가 융착된 종이 커피 캡슐을 도시한 것이다.
도 2 내지 도 9를 참고하면, 본 발명의 종이 커피 캡슐은 하우징(10), 종이 밑지(20), 플랫부(A) 및 종이 덮개(30)를 포함한다.
본 발명의 종이 커피 캡슐은 분쇄된 커피가루 뿐만 아니라 분쇄된 음료 가루(차 가루, 한방차 가루 등 사람이 마실 수 있는 음료를 추출할 수 있는 고체 가루를 모두 지칭하는 용어임)를 추출할 수도 있다. 즉, 본 발명의 종이 캡슐은 내부에 담겨지는 내용물이 분쇄 커피 가루뿐만 아니라 음료 가루도 포함할 수 있다(이하에서는 편의상 종이 커피 캡슐, 종이캡슐로 지칭할 수 있다).
본 발명의 종이 커피 캡슐(종이 캡슐)은 네스프레소 머신(이하, 추출 머신)에 장착 가능한 호환용 캡슐일 수 있다.
따라서, 본 발명의 종이 커피 캡슐은 네스프레소 캡슐과 전체적인 형상, 상부 덮개 직경 및 높이가 유사할 수 있다.
종이 커피 캡슐은 분쇄된 커피를 5~6g정도 담을 수 있다.
종이 커피 캡슐은 덮개(lid) 직경이 35mm 내외일 수 있고, 높이가 25~28mm일 수 있다.
본 발명의 종이 커피 캡슐은 1회용일 수 있다.
본 발명의 종이 커피 캡슐은 네스프레소 추출압력인 19bar 내외에서 고온(70~80℃)으로 커피를 추출할 수 있다.
상기 종이 옆지(10), 밑지(20) 및 덮개(30)는 종이기재(40)의 일면 또는 양면에 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 코팅될 수 있다.
종이원단은 종이 옆지(10), 밑지(20) 및 덮개(30)에 사용되는 종이로서, 본 발명에서는 도 2와 도 4와 같이 종이기재(40)의 일면 또는 양면에 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이나 제 2 배리어층 등이 코팅된 종이를 지칭할 수 있다.
상기 종이기재(40)는 컵원지(표백 화학펄프 100%로 제조된 판지), 백판지, 특수지, 포장용지 둥일 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 종이기재(40)는 100 내지 500g/㎡, 150 내지 400g/㎡, 150 내지 400g/㎡, 150 내지 360g/㎡ 평량일 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.
상기 종이기재(40)는 두께가 100~500㎛, 150 내지 400㎛, 180 내지 300㎛일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 제 1 배리어층(50)은 내수성 및 열접착성 조건을 만족하는 공지된 필름이나 코팅제층 일 수 있다. 상기 제 1 배리어층(50)은 고온의 열이나 초음파에 의해 녹아 접착될 수 있으므로 별도의 접착제 없이도 상기 하우징, 밑지, 덮개 구조를 접착할 수 있다.
상기 제 1 배리어층은 5 내지 50g/㎡, 5 내지 40g/㎡, 5 내지 30g/㎡, 5 내지 25g/㎡, 5 내지 20g/㎡ 함량으로 종이에 코팅될 수 있으나 반드시 상기 함량에 제한되지 않는다. 상기 제 1 배리어층의 두께는 5 내지 50㎛, 5 내지 40㎛, 5 내지 30㎛, 5 내지 25㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 상기 제 1 배리어층은 PE층, 생분해 코팅제층 또는 재활용(Recycle) 가능한 친환경 코팅제층(이하, 친환경 코팅제층)일 수 있다.
폴리에틸렌(PE)이 일면에 코팅된 종이는 커피 가루를 분리한 후 다른 종이류(신문, 판지, 책 등)와 함께 분리수거될 수 있다.
상기 생분해성 코팅제층은 컵원지에 코팅가능하고, 종이컵으로서 사용가능한 물성(내수성, 무독성, 내열성, 열봉합성, 생분해성)을 가진 공지된 생분해성 종이 코팅제가 코팅한 층이다.
본 발명은 공지되고 시판되는 생분해성 종이 코팅제가 코팅된 종이(컵원지)를 구매하여 사용할 수 있다.
공지된 생분해성 종이 코팅제 또는 이를 포함하는 종이는 한국 등록특허 10-2140079, 10-2023160호를 참고할 수 있다. 공지된 생분해성 종이 코팅제는 PLA 함유 코팅제일 수 있다.
상기 친환경 코팅제층은 공지된 친환경 코팅제가 종이에 코팅되거나 형성된 층이다.
상기 친환경 코팅제층은 컵원지로서 사용가능한 물성(내수성, 무독성, 내열성, 열봉합성, 생분해성)을 가진 공지된 친환경 종이 코팅제가 코팅한 층이다.
예를 들면, 상기 친환경 코팅제는 내수성 및 열봉합성(열접착성)이 우수하고, 식품 포장제지 및 종이컵용으로서 인체에 무해하며, 제지 원료로서 리사이클링 가능하고, 자연분해성도 가지고 있는 제품이면 제한없이 사용될 수 있다.
예를 들면, 상기 친환경 코팅제는 한국 공개 10-2020-0115936호, 한국 등록 10-1752340호을 참고할 수 있다. 본 발명의 친환경 코팅제가 형성된 종이로는 ㈜리페이퍼, ㈜한솔제지, ㈜한국제지(상품명 ; 그린실드) 및 ㈜무림제지(상품명 : 네오포레)에서 제조판매하는 친환경 코팅제가 형성된 컵원지가 사용될 수 있다.
또한, 상기 친환경 코팅제로 리페이퍼, 바스프 등에서 생산 판매하는 공지된 친환경 코팅제를 사용할 수 있다.
도 4를 참고하면, 상기 종이원단(종이 옆지(10), 밑지(20) 및 덮개(30)에 사용되는 종이)은 종이 기재(40)상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 필름층이 형성될 수 있다.
상기 필름층은 제 1 배리어층(50)상에 제 2 배리어층(60)이 적층된 필름이거나 두 개의 제 1 배리어층 사이에 제 2 배리어층이 샌드위치되어 위치될 수 있다.
즉, 도 4를 참고하면, 상기 종이원단(종이 옆지(10), 밑지(20) 및 덮개(30)에 사용되는 종이)은 종이 기재(40)상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 산소 차단성의 제 2 배리어층(60) 및 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층될 수 있다.
한편, 상기 종이원단은 종이 기재(40)상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 상기 제 1 배리어층(50), 산소 차단성의 제 2 배리어층(60) 및 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층된 것일 수 있다(도면 미표시). 이 경우, 제 2 배리어층이 두 개의 제 1 배리어층 사이에 위치될 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 도 4의 종이원단 제조방법은
상기 종이기재(40)를 준비하는 단계 ;
필름을 준비하는 단계 ;
상기 종이기재에 상기 필름을 접착제(드라이라미네이션 공법) 또는 제 3 배리어층(압출 라미네이션 공법)으로 합지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 필름은 제 1 배리어층(50) 상에 제 2 배리어층(60)이 코팅된 필름이거나 상기 제 1 배리어층(50), 제 2 배리어층(60) 및 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층된 필름일 수 있다.
상기 접착제(41)로는 공지된 필름 접착용 접착제일 수 있다. 예를 들면, 상기 접착제는 수용성의 PVA 접착제일 수 있다. 수용성 PVA 접착제를 이용하여 종이와 상기 필름을 접착할 수 있다(드라이 라미네이션).
제 3 배리어층(42)은 PE층일 수 있다. 결정성 PE를 티다이로 용융시켜 이를 매개체로 하여 종이 기재와 상기 필름층을 합지할 수 있다. 이 때, 본 발명의 제조방법은 상기 종이기재의 일면과 (필름층의) 제 2 배리어층(60)의 면을 합지한다.
상기 제 3 배리어층의 두께는 5 내지 50㎛, 5 내지 40㎛, 5 내지 30㎛, 5 내지 25㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제 2 배리어층은 에틸렌비닐알코올(EVOH, Ethylene Vinyl Alcohol) 함유 코팅층, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC, Polyvinylidene chloride) 함유 코팅층, 나일론 필름층, 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유 코팅층, 알루미늄 증착 필름층 중 어느 하나의 층일 수 있다.
예를 들면, 상기 필름은 PE층 상에 코팅된 제 2 배리어층인 상기 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유층일 수 있다. 상기 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유층은 물에 폴리비닐알코올(PVOH) 및 에폭시기를 갖는 실란을 혼합한 코팅제일 수 있다.
또한, 상기 필름은 시판되는 에틸렌비닐알코올 필름, 나일론 필름, 또는 알루미늄 증착 필름인 PE/EVOH/PE, PE/나일론/PE, PE/알루미늄/PE일 수 있다.
상기 제 2 배리어층의 두께는 1 내지 10㎛, 1 내지 5㎛, 1 내지 3㎛일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하우징(10)은 상하부가 통공되고, 내부에 소량의 분쇄 커피 가루가 충진 가능하다.
상기 하우징(10)은 내측에 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층이 코팅된 종이 옆지를 감고, 오버랩된 면을 융착하여 제조된다. 상기 옆지에 코팅된 제 1 배리어층(50)을 이용하여 별도의 접착제없이 오버랩 부분이 융착될 수 있다.
상기 종이 밑지(20)는 상기 하우징 하단에 삽입되어 융착될 수 있다.
도 2와 도 3을 참고하면, 상기 종이 밑지(20)는 상방향으로 접힌 테두리(21)와 테두리 부위에 소정 간격으로 위치되는 주름부(22)를 구비하고, 상기 테두리(21)의 외면과 상기 하우징의 하부측 내면이 융착된다.
도 2를 참고하면, 밑지 부위가 상방향으로 접히는 과정 중에 다수개의 주름부위(22)가 필연적으로 발생된다. 상기 주름부(22)는 테두리 상단에서부터 하단까지 높이방향으로 종이가 미세하게 접혀 형성된 부분으로서, 하우징 내부에 충진된 커피 향이 외부로 소실되거나 외부 산소가 유입되는 미세 통로가 될 수 있다.
상기 밑지의 양면이 제 1 배리어층이나 상기 필름층으로 코팅되는 경우 제 1 배리어층이나 상기 필름층이 주름부위에 용융접착되므로 주름부(22)에 형성되는 미세통로를 어느 정도 차단할 수 있다.
도 6과 도 도 7을 참고하면, 상기 종이 캡슐은 상기 하우징 내측에 위치하여, 상기 테두리(21)를 덮어 상기 주름부(22)의 미세틈을 밀봉하는 산소 차단 하우징(80)을 포함할 수 있다.
상기 산소 차단 하우징(80)은 제 2 옆지(80)가 감겨 오버랩 부분이 융착된 구조이고, 외면이 상기 하우징(10)의 내면 및 테두리(21)의 면과 밀착되어 융착된다.
도 6과 도 7을 참고하면, 상기 산소 차단 하우징(80)을 삽입하는 방법은 상기 종이 원단을 절단하여 부채꼴 형상의 제 2 옆지(80)를 타발하는 단계, 상기 제 2 옆지(80)를 감거나 접고, 오버랩 부분을 융착시키는 산소 차단 하우징(80) 형성 단계 및 상기 산소 차단 하우징을 상기 하우징 내측의 밑지까지 삽입한 후 융착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 옆지(80)는 옆지(10)와 동일하거나 유사할 수 있다. 제 2 옆지의 길이(S2)는 옆지 길이(S1)와 동일하게나 옆지(10) 두께만큼 작을 수 있다. 상기 제 2 옆지의 높이(H2)는 옆지 높이(H1)와 동일하게나 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 옆지의 높이(H2)는 옆지의 테두리(21)의 높이보다 크고 옆지 높이(H1) 대비 1/2~1/3일 수 있다.
상기 제 2 옆지(80)의 경사각(θ2)은 옆지(10) 경사각(θ1)과 동일하거나 작을 수 있다. 예를 들면, 상기 제 2 옆지(80)의 경사각(θ2)는 옆지(10) 경사각(θ1) 대비 0.01°~ 5°작을 수 있다.
상기 제 2 옆지(80)는 종이기재(40)를 그대로 사용할 수도 있다. 바람직하게는 상기 제 2 옆지(80)는 종이기재(40)의 일면 또는 양면에 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 코팅될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 상기 제 2 옆지(80)는 종이 기재(40)상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 산소 차단성의 제 2 배리어층(60) 및 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층되거나 종이 기재(40)상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 상기 제 1 배리어층(50), 산소 차단성의 제 2 배리어층(60) 및 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층된된 것일 수 있다.
상기 산소 차단 하우징을 상기 하우징 내측의 밑지까지 삽입한 후 융착하는 단계는 산소 차단 하우징의 외면과 이와 밀착되는 상기 하우징의 내측면을 융착할 수 있다. 또한, 상기 융착단계는 산소 차단 하우징(80)의 하단면과 이와 밀착되는 상기 하우징의 밑지(20)를 융착할 수 있다.
상기 산소 차단 하우징(80)은 상기 테두리부(21)와 상기 하우징의 내면에 밀착되어 융착되므로 밑지의 주름(22)에 발생되는 가스가 유출입 가능한 미세통로를 차단할 수 있다.
도 8을 참고하면, 상기 종이 캡슐은 상기 하우징(110) 하단과 밑지(120) 하면을 덮어 상기 주름부의 미세틈을 막아주는 제 2 밑지(190)를 포함하고, 상기 제 2 밑지의 외주연이 상기 하우징의 하단 외주연과 일치할 수 있다.
도 8을 참고하면, 상기 하우징(110)과 덮개(130)는 앞에서 상술한 하우징(10)과 덮개(30)와 동일한 재질일 수 있다.
도 8을 참고하면, 상기 밑지(120)는 상기 종이기재(40)를 원형으로 타발하여 형성되거나 종이기재(40)의 일면에 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 코팅된 종이원단을 원형으로 타발하여 형성될 수 있다.
도 8을 참고하면, 상기 밑지(120)가 하우징의 상부에서 하부로 삽입되면 밑지 테두리부가 상방향으로 접히고, 테두리부 외면과 하우징 하부의 내면이 융착될 수 있다.
상기 제 2 밑지(190)는 종이 기재(40) 상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 산소 차단성의 제 2 배리어층(60) 및 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층된 종이원단을 원형으로 타발하여 형성될 수 있다.
상기 제 2 밑지(190)는 상기 하우징(110) 하단과 밑지(120) 하면을 덮어 융착될 수 있다. 상기 제 2 밑지(190)는 밑지에 형성된 테두리(121)의 주름의 하부측을 차단하여 하우징 내부에서 외부로 가스향이 배출되거나 산소가 유입되는 것을 막아줄 수 있다.
도 9를 참고하면, 상기 종이 캡슐은 상기 밑지 상부측에 부착되고, 밑지 테두리부(221)를 덮는 제 3 밑지(290)를 포함할 수 있다.
도 9를 참고하면, 상기 종이캡슐은 상기 밑지(220) 형성 후에 상기 하우징(210)의 상부측에서 하단으로 제 3 밑지(290)를 삽입시키고, 삽입과정에서 상방향으로 접힌 제 3 밑지 테두리와 하우징 하부측과 밑지 테두리부(21)를 덮어 융착할 수 있다.
상기 하우징(210)과 덮개(230)는 앞에서 상술한 하우징(10)과 덮개(30)와 동일한 재질일 수 있다.
도 9를 참고하면, 상기 밑지(220)와 제 3 밑지(290)는 종이 기재(40) 상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 산소 차단성의 제 2 배리어층(60) 및 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층된 종이원단을 원형으로 타발하여 형성될 수 있다.
상기 제 3 밑지(290)와 밑지(220) 중 어느 하나는 종이기재(40)의 일면에 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 코팅된 종이원단을 원형으로 타발하여 형성될 수 있다.
제 3 밑지(290)는 밑지(220) 보다 직경이 크다. 제 3 밑지(290)의 직경은 밑지(220)의 직경에 밑지(220)의 두께를 합한 길이와 같거나 크다. 이 경우, 제 3 밑지는 밑지를 덮어 밑지의 주름부가 하우징 내측으로 노출되는 것을 차단할 수 있다.
상기 종이밑지(20) 상부에 분쇄 커피가 충진될 수 있다.
상기 플랫부(A)는 상기 하우징(10) 상단이 외측 방향으로 감겨 형성(컬링)된 후 압착된다. 상기 플랫부(A)는 판상이므로 컬링된 경우에 비해 종이덮개와의 접촉면적이 넓어 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 종이 덮개(lid)(30)는 상기 플랫부(A)에 융착접합될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 요지로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이다.
Claims (10)
- 커피 또는 음료 추출을 위한 종이 캡슐로서, 상기 종이 캡슐은
종이 옆지를 감거나 접어 융착시킨 원통형 하우징(10) ;
상기 하우징 하단에 융착 접합되는 종이 밑지(20) ;
상기 하우징(10) 상단이 외측 방향으로 감겨 형성(컬링)된 후 압착된 플랫부(A) ; 및
상기 플랫부 상면에 융착된 종이 덮개(30)를 포함하고,
상기 종이 캡슐 내부에 분쇄 커피나 분쇄 음료가루가 충진되고,
상기 종이 밑지(20)는 캡슐 추출 머신에 장착된 물 공급 니들로 관통가능한 것을 특징으로 하는 종이 캡슐. - 제 1항에 있어서, 상기 종이 밑지(20)는 상방향으로 접힌 테두리(21)와 테두리 부위에 소정 간격으로 위치되는 주름부(22)를 구비하고, 상기 테두리(21)의 외면과 상기 하우징의 하부측 내면이 융착된 것을 특징으로 하는 종이 캡슐.
- 제 1항에 있어서, 상기 종이 옆지(10), 밑지(20) 및 덮개(30)는 종이기재(40)의 일면 또는 양면에 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 코팅된 것을 특징으로 하는 종이 캡슐.
- 제 1항에 있어서, 상기 종이 옆지(10), 밑지(20) 및 덮개(30)는 종이 기재(40)상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 산소 차단성의 제 2 배리어층(60) 및 내수성 및 열접착성의 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층된 것을 특징으로 하는 종이 캡슐.
- 제 1항에 있어서, 상기 종이 옆지(10), 밑지(20) 및 덮개(30)는 종이 기재(40)상에 접착제층(41) 또는 제 3 배리어층(42), 상기 제 1 배리어층(50), 산소 차단성의 제 2 배리어층(60) 및 제 1 배리어층(50)이 순차로 적층된 것을 특징으로 하는 종이 캡슐.
- 제 2항에 있어서, 상기 종이 캡슐은 상기 하우징 내측에 위치하여, 상기 테두리(21)를 덮어 상기 주름부(22)의 미세틈을 밀봉하는 산소 차단 하우징(80)을 포함하고,
상기 산소 차단 하우징(80)은 제 2 옆지가 감겨 오버랩 부분이 융착 된 구조이고, 외면이 상기 하우징(10)의 내면 및 테두리(21)의 면과 밀착되는 것을 특징으로 하는 종이 캡슐. - 제 2항에 있어서, 상기 종이 캡슐은 상기 하우징 하단과 밑지 하면을 덮어 상기 주름부의 미세틈을 막아주는 제 2 밑지를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 캡슐.
- 제 2항에 있어서, 상기 종이 캡슐은 상기 밑지 상부측에 부착되고, 밑지 테두리부를 덮는 제 3 밑지를 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 캡슐.
- 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 배리어층 또는 제 3 배리어층은 PE층, 생분해 코팅제층 또는 재활용(Recycle) 가능한 친환경 코팅제층인 것을 특징으로 하는 종이 캡슐.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 제 2 배리어층은
에틸렌비닐알코올(EVOH, Ethylene Vinyl Alcohol) 함유 코팅층, 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC, Polyvinylidene chloride) 함유 코팅층, 나일론 필름층, 폴리비닐알코올(PVOH, polyvinyl alcohol) 함유 코팅층, 알루미늄 증착 필름층 중 어느 하나의 층인 것을 특징으로 하는 종이 캡슐.
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Patent Citations (4)
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