KR20230066059A - 컵 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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에리카 사토
타케시 무라세
쇼우타 타나카
노부히로 사사지마
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토요 세이칸 가부시키가이샤
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Abstract

재료 비용, 성형 비용을 저감하고, 중량도 가볍게 하면서, 변형을 방지하고, 금속 재료의 엣지에 사용자의 입이나 손이 접촉하는 것을 방지하는 동시에, 위생상의 문제를 방지 가능한 금속제의 컵 및 그 제조 방법을 제공하는 것. 바닥부(101)와 몸체부(102)를 갖고, 상면 측이 개방된 금속제의 컵(100)에 있어서, 몸체부 (102)의 상부 개구(103) 측의 선단에는 컬부(110)를 갖고, 컬부 (110)는 몸체부(102)로부터 선단을 향해 곡률 영역(111)을 갖고, 곡률 영역(111)의 적어도 몸체부(102)로부터 컬부(110)의 최하부(110u)까지의 구간은, 단계적 또는 연속적으로 곡률반경이 작아지도록 구성되어 있는 것.

Description

컵 및 그의 제조 방법
본 발명은 바닥부와 몸체부(胴部)를 갖고, 상면 측이 개방된 금속제의 컵 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 자원의 절약, 폐기물의 삭감 등을 위해, 종이, 플라스틱 등의 컵을 대체 가능하고, 경량, 저렴하고 또한 재활용이 용이한 컵이 요구되고 있다.
식기로서, 또는 음료·식품 등을 충전하는 컵으로서 사용하는, 상면 측이 개방된 금속제의 컵은 잘 알려져 있으며(특허문헌 1 등 참조), 이를 응용하는 것이 고려된다.
일본 공개특허공보 2020-093847호 일본 특표공보 2020-508874호
공지의 상면 측이 개방된 컵으로서, 식기에 사용되는 것과 같은, 세정하여 몇 번이나 이용하는 금속제의 컵은 잘 알려져 있지만, 장기간의 이용을 고려하여 내구성을 높일 필요가 있기 때문에, 강도를 높이기 위해 어느 정도의 판 두께가 필요하여, 재료 비용, 성형 비용이 커지고, 중량도 무거워지기 때문에, 종이, 플라스틱 등의 컵의 대체로 하기에는 문제가 많았다.
최근, 금속 캔 용기의 재활용 환경도 갖추어져 있기 때문에, 얇은 재료의 금속 컵을 이용함으로써, 재료 비용, 성형 비용을 저감하고, 중량도 가볍게 하면서, 식기로서 이용하는 것이 고려된다.
특히 얇은 재료의 경우, 사용 시, 세정 시 등, 몸체부의 상부 개구 측의 선단에 입이나 손이 직접 접촉하기 때문에, 그의 보호를 행할 필요가 있다.
또한, 얇은 재료의 경우, 컵이 변형하기 쉽게 그의 보강을 행할 필요가 있다.
이와 같은 기능을 갖는 것으로서, 몸체부의 상부 개구 측의 선단을 컬 형상으로 가공한 것이 공지되어 있다(특허문헌 1, 2 등 참조).
그러나 이들 공지 기술에서는, 컬 형상의 내부에 액체가 침입하면 용이하게 배출할 수 없기 때문에, 사용자가 세정하여 반복 사용하는 용도에서는 위생상의 문제가 있었다.
또한, 컬 선단 위치에 따라서는, 입이나 손이 직접 접촉하는 것으로부터의 보호가 불충분하거나, 인접한 컵에 접촉했을 때에 상처가 발생할 우려가 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 과제를 해결하는 것이며, 재료 비용, 성형 비용을 저감하고, 중량도 가볍게 하면서, 변형을 방지하고, 금속 재료의 엣지에 사용자의 입이나 손이 접촉하는 것을 방지하고, 인접한 컵에 접촉했을 때에 흠집의 발생을 방지하는 동시에, 위생상의 문제를 방지 가능한 금속제의 컵 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 컵은, 바닥부와 몸체부를 갖고, 상면 측이 개방된 금속제의 컵에 있어서, 상기 몸체부의 상부 개구 측의 선단에는 컬부(curl part)를 갖고, 상기 컬부는 상기 몸체부로부터 선단을 향해 곡률 영역을 갖고, 상기 곡률 영역의 적어도 상기 몸체부로부터 상기 컬부의 최하부까지의 구간은, 단계적 또는 연속적으로 곡률반경이 작아지도록 구성되어 있음으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.
본 발명에 관한 컵의 제조 방법은, 바닥부와 몸체부를 갖고, 상면 측이 개방된 금속제의 컵의 제조 방법으로서, 컵 소재의 몸체부의 상부 개구 측의 선단을 외방으로 변형시킨 후에, 변형된 몸체부의 상부 개구 측의 선단을 추가로 가공하여 컬부를 형성함으로써, 상기 과제를 해결하는 것이다.
본 청구항 1에 관한 컵에 의하면, 컬부는 상기 몸체부로부터 선단을 향해 곡률 영역을 갖고, 상기 곡률 영역의 적어도 상기 몸체부로부터 상기 컬부의 최하부까지의 구간은, 단계적 또는 연속적으로 곡률반경이 작아지도록 구성되어 있음으로써, 컬부의 곡률 영역에 의해 충분히 형상이 보강되어서 변형을 방지할 수 있는 동시에, 컬부의 선단의 금속 재료의 엣지를 몸체부로부터 떨어진 위치로 할 수 있고, 컬 형상의 내부에 액체가 침입해도 용이하게 배출할 수 있다.
또한, 컬부의 선단의 금속 재료의 엣지를 작은 곡률반경으로 몸체부 측으로 향하는 것이 가능하게 되고, 사용자의 입이나 손이 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 인접한 컵에 접촉했을 때에 흠집의 발생을 방지할 수 있다.
본 청구항 2에 기재된 구성에 의하면, 컬부의 선단의 금속 재료의 엣지가 몸체부 방향 그리고 수평보다 상방으로 향하기 때문에, 추가로 확실하게 사용자의 입이나 손이 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
본 청구항 9에 관한 컵의 제조 방법에 의하면, 컵 소재의 몸체부의 상부 개구 측의 선단에 외방으로 변형시킨 후에, 변형된 몸체부의 상부 개구 측의 선단을 추가로 가공하여 컬부를 형성함으로써, 컬부가 몸체부로부터 선단을 향해 곡률 영역을 갖고, 곡률 영역의 적어도 상기 몸체부로부터 상기 컬부의 최하부까지의 구간이 단계적 또는 연속적으로 곡률반경이 작아지도록 구성되어 있는 컵을 제조하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 컵의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 관한 컵의 컬부의 단면 설명도.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 관한 컵의 컬부의 형성 공정을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 관한 컵의 컬부의 형성 공정을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 관한 컵의 컬부의 단면 설명도.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 관한 컵의 컬부의 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 컵의 컬부의 단면도.
본 발명의 일 실시형태인 컵(100)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 바닥부(101)와 몸체부(102)를 갖고, 금속제이고, 상면 측이 개방된 상부 개구(103)를 갖는, 주지의 종이컵, 플라스틱 컵으로 대체 가능한 형상이다.
몸체부(102)의 상부 개구(103) 측의 선단에는 컬부(110)를 갖고 있다.
본 실시형태에서 있어서 몸체부(102)는, 바닥부(101)의 근방 및 상부 개구(103)의 근방을 제외하고, 상방이 외방으로 넓어지는 형상으로 형성되어 있다.
컬부(110)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 몸체부(102)의 상방 선단부에 설치되어 있고, 몸체부(102)로부터 선단(110s)을 향해 곡률 영역(111)을 갖고 있다.
곡률 영역(111)의 몸체부(102)로부터 컬부(110)의 최하부(110u)까지의 구간은, 단계적 또는 연속적으로 곡률반경이 작아지도록 구성되어 있다.
또한, 컬부(110)의 선단(110s)은 컬부(110)의 최하부(110u)보다도 상방에 위치하고, 컬부(110)는 최하부(110u)보다도 선단(110s) 측에, 최하부(110u)보다 몸체부(102)의 측벽에 가까운 부분을 갖고 있다.
곡률 영역(111)은, 몸체부(102)로부터 컬부(110)의 최하부(110u)까지의 구간에 있어서, 최대 곡률반경(R1)이 1.2~2.0 ㎜, 바람직하게는, 1.2~1.25 ㎜, 최소 곡률반경(R2)이 0.5~1.0 ㎜인 것이 바람직하다.
또한, 몸체부(102)의 측벽 내주와 컬부(110)의 최외주부(110g)와의 수평방향의 폭(W)은, 2.0~5.0 ㎜, 바람직하게는, 2.5 ㎜인 것이 바람직하다.
또한, 컬부(110)의 최하부(110u)로부터 최상부(110t)까지의 높이(H1)는, 1.0~5.0 ㎜, 바람직하게는, 2.7 ㎜ 이하이다.
이들 수치는, 컬부(110) 전체의 크기나 형상에 따른 사용감의 최적화나, 보관·취급의 최적화를 위해 적합하다.
컬부(110)의 선단(110s)과 컬부(110)의 최하부(110u)와의 높이 방향의 거리(H2)는, 입이나 손이 선단(110s)에 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해, 0.3 ㎜ 이상, 바람직하게는, 0.5 ㎜인 것이 바람직하다.
또한, 컬부의 가장 몸체부의 측벽에 가까운 부분과 상기 몸체부의 측벽 외주와의 수평방향의 거리(C)는, 입이나 손이 선단(110s)에 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해, 1.0 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 컬 형상의 내부에 침입한 액체의 배출을 위해, 0.5 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 컬부(110)의 최하부(110u)와 컬부(110)의 선단(110s)을 잇는 선의 수평방향에 대한 직립 각도(θ)는, 1°~70°, 특히 5°~70°, 더욱이 20°~70°의 범위가 바람직하다. 입이나 손이 선단(110s)에 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해, 선단(110s)과 몸체부 측벽 외주와의 거리가 접근하고 있는 편이 바람직하지만, 설비의 형편이나 컬 형상의 내부에 침입한 액체의 배출성을 위해 일정한 거리를 갖고 있는 경우는, 40° 이상인 것이 바람직하고, 컬 형상의 내부에 침입한 액체의 배출을 위해, 50°이하인 것이 바람직하다.
이상과 같은 컬부(110)를 갖는 컵(100)의 제조 방법의 일 실시형태에 대하여 이하에 설명한다.
도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 컬 형성 툴(210)은 툴 회전축(212)을 중심으로 자체 회전 가능하며, 툴 회전축(212)을 포함하는 단면시로 곡률반경(Rt)을 갖는 가압 곡면(211)을 갖고 있으며, 컵 소재(200)의 몸체부(202)의 상부 개구(203)가 형성하는 원주 상에 복수 배치되어 있다.
컵 소재(200)와 컬 형성 툴(210)이 컵 소재(200)의 중심축을 따라 상대적으로 회전하면서, 몸체부(202)의 상부 개구(203) 측의 선단이 컬 형성 툴(210)의 가압 곡면(211)에 가압됨으로써, 몸체부(202)의 상부 개구(203) 측의 선단이 가압 곡면(211)의 곡률반경(Rt)을 따라 외방으로 변형하여, 컵(100)의 컬부(110)가 형성된다.
컬부(110)의 형성 후에, 몸체부(202)를 축경하여 테이퍼부를 형성함으로써, 도 1에 나타내는 바와 같은 금속제의 컵(100)이 얻어진다.
컬부(110)의 형성 방법은, 하기로 한정되지 않지만, 예를 들어 가압 곡면(211)이 다른 곡률반경을 갖는 복수의 컬 형성 툴(210)에 의해 복수회 가공됨으로써 최종 형상으로 형성된다.
본 실시형태에서는, 최초에 가압 곡면(211)이 곡률반경(Rt2)인 초기 컬 형성 툴에 의해 가공하고, 다음에 가압 곡면(211)이 곡률반경(Rt3)인 중간 컬 형성 툴에 의해 가공하고, 마지막으로 가압 곡면(211)이 곡률반경(Rt1)인 최종 컬 형성 툴에 의해 가공함으로써, 도 5에 나타내는 바와 같은, 곡률 영역의 몸체부(102)로부터 단계적으로 곡률반경이 작아지는 컬부(110)를 형성할 수 있고, 컬부(110)의 선단에 의해 입이나 손이 직접 접촉하는 것이 방지되는 동시에, 컬 형상의 내부에 침입한 액체의 배출이 용이하게 된다.
단독의 컬 형성 툴을 이용하는 경우는, 컬 성형 툴, 또는 컵 소재의 중심을 축으로서 회전시키면서, 툴과 컵을 상대적으로 이동시키고, 컵 소재의 몸체부의 상부 개구 측의 선단 전주를 외방으로 변형시킨 후에, 변형된 몸체부의 상부 개구 측의 선단 전주를 추가로 가공하여 컬부를 형성함으로써, 컬부를 성형할 수 있다.
도 5의 점선으로 기재한 부분은, 모두 동일한 곡률반경(Rt1)의 가압 곡면(211)으로 가공한 경우를 나타내고, 이 경우 컬부(110)의 선단에 의해 입이나 손이 직접 접촉하는 것을 방지하는 것과, 컬 형상의 내부에 침입한 액체의 배출의 양립이 곤란하다.
실제로는, 컬 형성 툴(210)에 의해 컬부(110)를 가공할 때는, 먼저 가공된 부분의 컬부(110)의 곡률반경이, 다음의 가공 시에 미세하게 커지는 경우도 있기 때문에, 선단(110s) 근방에 단면시(cross-sectional view)로 직선에 가까운(곡률반경이 큰) 스트레이트부(straight part)가 형성되는 경우가 있다.
예를 들어, 도 6에 나타내는 바와 같이, 최초에 가압 곡면(211)이 곡률반경 0.7 ㎜의 초기 컬 형성 툴에 의해 가공하고, 다음에 가압 곡면(211)이 곡률반경 1.0 ㎜의 중간 컬 형성 툴에 의해 가공하고, 마지막으로 가압 곡면(211)이 곡률반경 1.25 ㎜인 최종 컬 형성 툴에 의해 가공한 예이며, 선단 측에 곡률반경이 큰 스트레이트부가 형성되어 있다.
또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 최초에 가압 곡면(211)이 곡률반경 0.7 ㎜의 초기 컬 형성 툴에 의해 가공하고, 다음에 가압 곡면(211)이 곡률반경 1.25 ㎜인 최종 컬 형성 툴에 의해 가공한 예이며, 선단 측에 곡률반경이 큰 스트레이트부가 형성되어 있다.
이 경우에도, 가압 곡면(211)이 다른 곡률반경을 갖는 복수의 컬 형성 툴(210)에 의한 복수회의 가공으로, 곡률 영역(111)의 적어도 몸체부(102)로부터 컬부(110)의 최하부(110u)까지의 구간에서 단계적 또는 연속적으로 곡률반경이 작아지도록 형성되어, 컬부(110)의 선단에 의해 입이나 손이 직접 접촉하는 것이 방지되는 동시에, 컬 형상의 내부에 침입한 액체의 배출이 용이하게 된다.
또한, 컬 형성 툴은 가공 시의 컬부의 곡률반경을 변경할 수 있는 것이라면 어떠한 형식의인 것이라도 좋고, 가공 횟수도 몇 회라도 좋고, 가공 툴의 형식에 따라서는 한 번의 연속 가공이라도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 컵(100)의 몸체부(102)의 테이퍼부를 컬부(110)의 형성 후에 형성함으로써, 컬부(110)에 의해 강성을 높여 캔 용기의 변형을 억제하고, 가공을 하기 쉬운 것으로 했지만, 테이퍼부가 컬부(110)의 가공 전에 형성되고 있어도 좋고, 컵(100)이 테이퍼부를 갖지 않는 형상인 것이라도 좋다.
100: 컵 101: 바닥부
102: 몸체부 103: 상면 개구
110: 컬부 110u: 컬부 최하부
110t: 컬부 최상부 110s: 선단
110g: 최외주부 111: 곡률 영역
112: 스트레이트부 120: 테이퍼부
200: 컵 소재 201: 바닥부
202: 몸체부 203: 상면 개구
210: 컬 형성 툴 211: 가압 곡면
212: 툴 자전축

Claims (12)

  1. 바닥부와 몸체부를 갖고, 상면 측이 개방된 금속제의 컵으로서,
    상기 몸체부의 상부 개구 측의 선단에는 컬부를 갖고,
    상기 컬부는 상기 몸체부로부터 선단을 향해 곡률 영역을 갖고,
    상기 곡률 영역의 적어도 상기 몸체부로부터 상기 컬부의 최하부까지의 구간은, 단계적 또는 연속적으로 곡률반경이 작아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 컵.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬부의 선단이 상기 컬부의 최하부보다도 상방에 위치하고,
    상기 컬부는 상기 최하부보다도 선단 측에, 상기 최하부보다 상기 몸체부의 측벽에 가까운 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 컵.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡률 영역은, 상기 몸체부로부터 상기 컬부의 최하부까지의 구간에 있어서, 최대 곡률반경(R1)이 1.0~2.5 ㎜, 최소 곡률반경(R2)이 0.5~1.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 컵.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬부의 선단과 상기 컬부의 최하부와의 높이 방향의 거리(H2)가 0.3 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 컵.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬부의 가장 몸체부의 측벽에 가까운 부분과 상기 몸체부의 측벽 외주와의 수평방향의 거리(C)가 0.3~2.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 컵.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체부의 측벽 내주와 상기 컬부의 최외주부와의 수평방향의 폭(W)이 2.0~5.0 ㎜인 것을 특징으로 하는 컵.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬부의 최하부에서 최상부까지의 높이(H1)가 1.0~5.0 ㎜인 컵.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 컬부의 최하부와 상기 컬부의 선단을 잇는 선의 수평방향에 대한 직립 각도(θ)가 1~70°인 것을 특징으로 하는 컵.
  9. 바닥부와 몸체부를 갖고, 상면 측이 개방된 금속제의 컵의 제조 방법으로서,
    컵 소재의 몸체부의 상부 개구 측의 선단을 외방으로 변형시킨 후에,
    변형된 몸체부의 상부 개구 측의 선단을 추가로 가공하여 컬부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속제의 컵의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    적어도 초기 컬 형성 툴과 최종 컬 형성 툴을 사용하고,
    초기 컬 형성 툴과 컵 소재를, 상기 컵 소재의 축방향으로 상대적으로 이동시켜, 상기 컵 소재의 몸체부의 상부 개구 측의 선단을 외방으로 변형시킨 후에,
    최종 컬 형성 툴과 상기 컵 소재를, 상기 컵 소재의 축방향으로 상대적으로 이동시켜, 상기 컵 소재의 몸체부의 상부 개구 측의 선단에 컬부를 형성하는 것을 특징으로 하는 금속제의 컵의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 최종 컬 형성 툴의 가공면의 축방향의 단면의 곡률반경(Rt1)이, 상기 초기 컬 형성 툴의 가공면의 축방향의 단면의 곡률반경(Rt2)보다도 큰 것을 특징으로 하는 금속제의 컵의 제조 방법.
  12. 상기 컬부의 선단 측에 스트레이트부를 형성하는 것을 특징으로 하는 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 금속제의 용기의 제조 방법.
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