KR900001670B1 - 컵 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

컵

제1도는 본 발명의 컵의 단면도.

제2도는 및 제3도는 본 발명의 다른 컵의 일부를 절개한 정면도.

제4도는 제3도의 컵벽면부를 보인 확대단면도.

제5도는 커얼(Curl)의 상이한 모양을 나타냄.

제6도는 본 발명의 컵의 상단에 있어서 외부로 굽은 립(rib)을 보인 확대단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 커얼부 2 : 언더커트

I₁: 제1굴곡부 J : 수평부

I₂ : 제2굴곡부 K : 말단부

본 발명은 개량된 컵에 관한 것이다. 특히 백색도가 높고, 광택과 투명성이 감소된 고품질의 종이와 같은 외관을 갖으며, 강도, 견고성, 내열성 및 안정성이 높으며, 소각 처리가 용이한 컵에 관한 것이다. 현재, 식품과 음료용 컵과 같은 것들, 특히 자동판매기와 소풍용으로 사용되는 것들은 종이, 합성수지 또는 적층지등으로 제조되고 있다.

종이로된 컵은 무게가 가볍고 소각처리가 용이하지만 내수성이 떨어지고, 생산 공정에서 접착단계가 필요하기 때문에 생산성이 낮은 단점이 있고, 나아가서, 유독성 때문에 사용되는 접착물의 선택이 제한되어 있는 불리한 점이있다.

즉, 접착물 취급이나 위생적 포장에 대한 안정성을 고려하여 선택해야 하기 때문이다. 이러한 이유 때문에, 종이위에 합성수지 필름이 코우팅 또는 적층된 적층지가 사용된다. 이들 적층지로 제조된 컵은 어느정도 내수성은 개량됐지만 그것들이 일체로 제조된 것이 아니기 때문에 실질적으로 개량됐다고는 말할 수 없다. 즉, 그들은 접착부위를 가지고 있다. 종이가 적층지로 대체된 것을 제외하고는 상술한 컵의 생산과정은 실질적으로 종이컵의 생산과정과 동일하기 때문에 생산성이 낮고 제조원가의 증가를 야기한다. 종이 혹은 적층지로 제조된 컵은 종이의 특성 때문에 횡단면에서 원형 혹은 정사각형과 같은 단순한 형으로만 생산될 뿐이다. 더구나 그것들은 일체로 성형될 수 없기 때문에 조립 공정에서 불가피하게 각 부분을 접착해야 한다. 그것들을 자동판매기에 사용하는 경우, 그 접착부분에 의한 불규칙성과 경량성 때문에 동일한 방법으로 항상 정확하게 떨어지지 않는다.

즉, 불규칙한 낙하는 자칫하면 고장의 원인이 되고, 따라서 컵의 생산에 있어서 엄격한 품질관리가 필요하다. 인쇄된 컵의 경우에는 인쇄가 접착부분에서 일탈되는 데서 문제가 발생한다. 따라서, 최근에는 열성형에 의한 합성수지 판으로 제조된 컵이 사용되기 시작했다.

이들 컵은 열성형성 경량성, 위생성등에서 탁월하기는 해도 내열성과 견고성에서 충분히 만족스럽지 못하다. 외관에 관해서는 합성수지의 광택 특성을 가지며, 불투명성과 인쇄성이 나쁘다. 이와같이 종이컵과 같은 고품질 느낌을 주는 컵은 얻어지지 않았다. 합성수지판으로 제조된 이들 컵은 그 처리에 있어서 접어질 수 없으며 부피가 커진다. 더구나 합성수지판으로 제조된 이와같은 컵의 칼로리량은 종이 컵보다 훨씬크다.

따라서, 소각 처리시에 소각로 벽을 손상시키고 용해와 응고를 유발한다. 또한, 사용된 수지의 종류에 따라 차이는 있으나, 연소 처리시에 유독가스와 매연을 발생시켜 사회적인 문제를 야기시킨다. 상술한 문제점을 극복하기 위하여 무기충전제를 폴리올레핀수지에 혼합하고, 생생된 혼합물을 용융 혼합반죽하고, 카렌더 또는 압출 성형 공정에서 시이트로 성형한 다음, 그 시이트를 진공 성형 및/또는 압축성형으로 조립하는 공정으로 컵을 제조하려는 시도가 이루어졌다. 이들 컵은 비교적 견고성과 내열성이 높고 또한 그것들이 칼로리량이 낮고, 용해와 응고를 초래하지 않고, 매연을 산출하지 않기 때문에 모염 방지의 관점에서 탁월한 것이다. 나아가서 그러한 무기충전제의 첨가로 사용되는 합성수지의 양이 감소된다.

따라서, 이러한 컵에 대한 폭넓은 용도가 기대된다. 그러나, 열성형에 의하여 제조되는 컵은 백색도가 비교적 낮고, 광택특성 때문에 불가피하게 그것들이 합성수지로 제조됐다는 강한 느낌을 준다. 특히 두께 1mm 또는 그 이하의 벽이 얇은 컵은, 투명한 느낌이 남아 있고 그 외관은 충분히 만족스럽지가 않다. 즉, 그런 컵들은 종이컵에 있어서와 같은 고품질의 느낌을 주지 않는다. 통상적인 무기층전제의 일종인 탄산칼슘을 사용하여 제조되는 컵의 경우에는, 탄산칼슘은 컵을 용리시키는 문제가 생긴다. 그래서, 이 컵은 식품용 컵으로는 접합하지가 않다.

그렇기 때문에, 실제로는 무기층전체 합성의 폴리올레핀으로 제조된 컵이 우수한 특성과 높은 생산성을 가졌음에도 불구하고 음료수컵 분야에서는 전적으로 사용되지 못하고 있다. 무기층전체가 상당량 배합되어 있는 열가소성 수지성분의 시이트를 진공성형등의 열성형으로 제조하는데 있어서, 시이트의 생산시에 압출에 의한 시이트 표면에서의 불규칙 형성이 발생하고 또한 디이프 드로우(deep draw) 성형이 어렵다.

특히, 열성형이 비교적 저온에서 실시될 때에는 함유된 무기층전제는 컵의 표면을 용리시켜 표면 특성을 감소시킨다. 컵 표면이 인쇄될 때, 특히 단면이 원형인 컵이 곡면 인쇄기에 의해 계속적으로, 고속으로 인쇄될 때 컵을 용해시키는 무기층전제는 컵과 접촉을 하면서 블랭킷 부분으로 운반된다. 소정의 시간이 경과하면 이와 같이 운반된 무기층전제는 로울러와 잉크로 번져, 오랜기간에 걸쳐 안정적으로 좋은 인쇄물을 생산하는 것을 불가능하게 한다.

사용될 컵의 목적에 따라 차이는 있으나, 무기층전제와 기타의 첨가제가 음료등과 같은 내용물에 용해된다. 청량음료용 컵의 경우에는 이산화탄소가 시간이 지나면 상실되어 풍미의 감소를 초래한다. 본 발명은 현존 기술의 상술한 문제점을 해소하려 한 것으로서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점이 해소된 컵을 공급함에 있다. 본 발명의 컵의 첫 번째 특징은, 폴리올레핀수지 30-80중량%,활석19-69중량% 및 산화티타늄 1-10중량%로된 폴리올레핀수지 조성물을 열성형하여 제조된 점이다. 본 발명의 컵의 두 번째 특징은, 폴리올레핀수지 30-80중량%, 활석 19-69중량% 및 산화티타늄 1-10중량%로된 폴리올레핀수지 조성물층 (가)와, 무기충전제를 0-10중량%로된 폴리올레핀수지 조성물층(나)로 이루어진 적층시이트를 열성형하여 제조되는 점에 있다.

여기서 사용되는 폴리올레핀수지는 제한이 없고, 폴리에틸렌수지, 폴리프로필렌수지 및 폴리부텐수지를 포함하여 각종 형태의 폴리올레핀수지가 사용될 수 있다. 폴리프로필렌수지에는 프로필렌 단일중합체, 폴리에틸렌과 같은 다른 α올레핀 30중량% 이하와 폴리프로필렌의 블록 또는 랜덤 혼성중합체(random copolymer) 및, 이들의 혼합물을 들 수 있다. 폴리프로필렌의 용해지수(melt index)는 통상 10분당 0.1-5g, 바람직 하게는 10분당 0.2-3g, 특히 바람직하게는 10분당0.3-1.5g이다. 만약에 그 용해지수가 10분당 5g을 초과할 때는 그에 따른 시이트 용해 강도가 낮게 된다.

한편, 10분당 0.1g미만이면, 유동성이 낮고 활석과 산화티타늄과의 획일적 반죽성이 빈약하고, 열성형이 어려워진다. 폴리프로필렌수지는 무기층전제의 수량, 컵의 크기, 요구되는 내열성, 견고성, 내한성 및 기타의 특성을 적당히 고려하여 선택된다. 폴리에틸렌수지에는 고밀도, 중간밀도 및 저밀도 폴리에틸렌 따위의 여러 가지 형의 수지가 있다. 에틸렌 단일 중합체 뿐만 아니라 프로필렌등의 다른 α-올레핀 30중량%이하와 에틸렌의 랜덤 또는 블록 혼성중합체도 사용될 수 있다.

고밀도 폴리에틸렌은 0.940-0.970/㎠ 사이의 밀도를 가진다. 중간 밀도와 저밀도 폴리에틸렌은 고압축 처리 폴리 에틸렌과, 중간 또는 저압 공정으로 제조된 프로필렌, 부텐-1, 4-메틸펜텐-1 및 옥텐-1과 같은 탄소수 3-12의 α-올레핀과 에틸렌의 혼성중합체등의 소위 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 포함한다. 폴리에틸렌수지의 용해지수는 통상 0.02-10.0g/분이며, 바람직하게는 0.03-5.0g/10분, 특히 바람직하게는 0.04-2.0g/10분이다.

만약에 폴리에틸렌수지의 용해지수가 상술한 한도내에 있지 않을때에는 시이트 성형성과 열성형성은 만족스럽지 않다. 여기서, 사용된 폴리올레핀수지는 상술한 바와 같이 폴리프로필렌수지, 폴리에틸렌수지, 폴리부텐수지 또는 이들의 2개 이상의 혼합물중 하나일수 있다.

진공성형과 같은 열성형에 의하여, 깊고 보다 무게가 가벼운 컵의 연속적이고 대량으로 생산하는데 있어서는, 상술한 바와 같이 폴리프로필렌수지와 폴리에틸렌 수지의 혼합물을 쓰는 것이 바람직하다. 이 혼합물의 제조에 있어 폴리프로필렌수지의 폴로에틸렌수지에 대한 비율은 특별히 제한되어 있지 않다. 일반적으로는, 폴리에틸렌수지에 대한 폴리프로필렌수지의 중량 비율은 9 : 1-1 : 9이고, 바람직하게는 7 : 3-3 : 7이다.

본 발명의 폴리올레핀수지 성분에서의 폴리올레핀수지는, 전체 폴리올레핀수지 조성물의 30-80중량%, 바람직하게는 40-75중량%이다.

상술한 바와 같은 각종 폴리올레핀수지 가운데, 최적의 것은, 후술하는 활석과 산화티타늄의 량, 용도,크기, 깊이, 형태 및 컵의 성형법등에 따라 적절히 선택된다. 이 경우에는 2개 또는 그 이상의 상이한 폴리올레핀수지를 형태와 등급을 고려하여 서로 조합시켜 사용해도 좋다. 여기서 사용된 활석은 그 형태와 모양 및 크기등에 제한받지 않는다. 5-30마이크론, 바람직하게는10-20마이크론의 평균 입경을 갖고, SiO₂ 50-65%, MgO 25-40%, 나머지는 다른성분으로된 규산마그네슘 수화물이 통상 사용된다. 더욱이 점화 손실은 1%또는 그 이하이다.

첨가되는 활석의 량은 컵의 모양과 형태에 의하여 달라진다. 그러나, 폴리올레핀수지 조성물 전체의 19-69중량%, 바람직하게는 25-60중량% 첨가되는 것이 좋다. 만약에 첨가 활석의 량이 너무 많으면 견고성과 소각의 용이도가 증가되지만 시이트 성형성 또는 열성형 능력은 감소된다. 상술한 바와 같이, 여러 가지형의 확석이 본 발명에서 사용될 수 있다.

예를 들어, 본 발명의 컵이 식료품용 컵으로 사용될 때, 컵을 곤란하게 만들지 않고 또한 냄새를 안가지는 활석을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 산처리에 의해 불순물이 없어지거나, 순도가 높아진 활석을 사용할 수 있다. 여기 사용되는 활석에는 표면처리와 같은 추가 처리등을 할 필요가 없다. 그러나 기계적 강도가 요구되는 경우에, 예를 들면 본 발명의 컵이 식료품외의 물품을 저장하기 위해 사용 될 때는 표면처리한 활석을 사용하여 친유성으로 만들어도 좋다.

이 처리의 전형적인 예에는, 친유성기를 갖는 계면활성제, 가열시 반응에서 친유성기를 형성하는 중합성 모노머, 또는 실란계 커플링제를 들수 있다. 상기한 성분외에 본 발명의 폴리올레핀수지 성분은 산화티타늄을 함유한다. 산화 티타늄이란 용어는 여기서는 이산화티타늄(TiO₂)을 통상적으로 의미하는데 사용된다. 물론, 소수성분으로 일산화티타늄과 삼산화 2티타늄(Ti₂O₃)을 포함한 이산화티타늄도 사용할 수 있다. 예컨대, 산화티타늄의 모양에는 제한이 없다. 일반적으로 여기서 사용되는 산화티타늄은 입경이 0.05-2마이크론 정도, 바람직하게는 0.1-1마이크론 정도인 과립상, 분말상등이다. 함유된 산화티타늄의 분량은 여러 가지 조건에 따라 변한다.

산화티타늄은 시이트가, 생성된 조성물을 사용하여 형성될 때에 시이트의 전체 투과도는 3% 이하, 특히 2% 이하의 분량이 사용되는 것이 바람직하다. 더 상세하게는 산화티타늄은 폴리올레핀수지 조성물 전체에 대해 1-10중량%, 바람직하게는 1.5-8중량%의 량이 사용된다.종래의 컵에 있어서는 산화티타늄은 전체 조성물에 대하여 통상 0.5중량% 이하의 소량이 사용된다. 대조적으로 본 발명에서는 산화티타늄이 비교적 많은량 사용되어 활석과 혼합된다. 이점에서 본 발명의 폴리올레핀수지 조성은 실질적으로 종래의 것과는 차이가 있다.

본 발명의 컵 제조에 사용되는 폴리올레핀수지 조성물은 본질적으로 폴리올레핀수지, 활석 및 산화티타늄의 3성분으로 되어 있다. 필요하다면 폴리올레핀 조성물은, 에틸렌/프로필렌 고무, 에틸렌/프로필렌/디엔 고무등의 고무류, 무수말레산 같은 불포화 카르복시산으로 변형된 폴리올레핀등을 함유할 수 있다. 그 밖에 산화방지제, 자외선 흡수제, 대전방지제, 윤활제 및 안료등의 각종 첨가제를 넣을 수 있다. 폴리올레핀수지성분을 시이트로 성형한 다음, 소정의 모양으로 열성형하여, 본 발명의 컵을 제조한다.

즉, 상술한 3개의 성분과 기타의 원하는 성분들을, 로울, 밴버리 믹서, 단축압출기 또는 다축 압출기등에 의한 통상적인 혼합반죽을 한다음, 시이트 압출공정 및 카렌더 로울 공정등의 기술을 사용하여 시이트로 성형한다. 시이트 두께는 통상 0.2-3mm이다.

이와 같이 제조된 시이트는 진공성형, 압축성형, 또는 그들의 조합으로 성형하여 원하는 컵의 형태를 만든다. 이 성형 공정을 적용하여, 동시에 많은 컵을 생산할수 있다. 상술한 바와 같이 제조된 본 발명의 컵에서는 외부 표면의 주요부분의 백색도는 90% 이상, 바람직하게는 92%이상이다. ASTM D 523에 따라 결정된 광택도(GS (60°))는 10% 또는 그 이하이고 8% 또는 그 이하가 바람직하다. ASTM D 1003에 따라 결정된 전체 투과도는 5% 이하이다.

본 발명의 컵은 여러 가지 모양으로 얻어진다. 비록 본 발명의 컵의 모양에 제한이 없다고 하더라도, 그것이 음료용 컵으로 사용될 때에는 높이의 비율은 평균지를 또는 평균테두리 길이에 대해서 1.1 : 1-2.2 : 1이 바람직하고,1.2 : 1-1.7 : 1이 특히 바람직하다. 평균값을 컵의 지름이나 테두리 길이에 적용한 이유는, 예를 들면 음료용 컵에서는 밑바닥의 지름이 때로는 컵의 상단부와 다르기 때문이다.

본 발명의 컵의 횡단면은 여러 가지 모양을 취할 수 있다. 즉, 컵은 원형 또는 다각형뿐 아니라 횡단면에서 타원형일 수도 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 컵은 상술한 폴리올레핀수지, 활석 및 산화티타늄을 함유하는 폴리올레핀수지 조성물의 시이트를 열성형함으로서 얻어진다. 따라서, 용융 혼합반죽성은 나빠지지 않고 용융 강도가 효과적으로 높으며 깊이있는 성형의 컵을 얻을 수 있다. 상술한 한계내에 들어맞는 평균지름 또는 평균 테두리 길이에 대한 높이의 비율로 길게한 컵을 얻을 수 있고 이것들은 음료용 컵으로 사용함에 적합하다. 제1도에는 본 발명의 컵의 횡단면도가 제시되어 있다. 제1도에 나타난 형태의 음료용 컵의 제조에 있어 커얼부(1)은 컵의 상단부 주변을 커얼링 처리하여 쉽게 성형될수 있다. 이 커얼부(1)를 만듬으로해서 컵을 음료용 컵으로서 더 바람직하게 한다.

이 음료용 컵의 모양은 상술한 한계내에서 높이/평균지름 비율이 들어 맞는 한 제한이 없다. 예를 들면 컵의 횡단면은 점차 밑바닥으로부터 상단부로 크게할수 있다. 또한 언더커트(undercut)(2)를 컵의 밑바닥에 마련해도 좋다. 이경우에는 언더커트의 높이를 3-10mm호 하는 것이 적합하다. 본 발명의 컵은 여러 가지 특징을 가진다. 그 중의 몇가지를 아래에 제시한다.

(1) 본 발명의 컵은, 백색도가 높고 광택이 없을뿐 아니라, 불투명성이 높기 때문에 플라스틱 같은 느낌이 제거되어, 고품질의 외관을 띤다.

(2) 외관뿐아니라 가볍게 두드렸을때의 촉감은 고품질의 종이컵과 유사하다.

(3) 강도, 견고성, 내열성과 내수성이 높다.

(4) 냄새가 없고 더구나 충전물이 용출되지 않아 늦은 안정성이 있다.

(5) 인쇄와 코오팅 특성이 양호하다.

(6) 적절한 성형성 때문에 맥주 및 청량음료용 컵으로 적합하다.

(7) 강한 힘으로 부서졌을 때에 쉽게 변형되거나 쉽게 부서지고 더우기 탄력적인 복구 조치를 받고도 원사복귀를 하지 않는다. 따라서 이것은 낭비를 증가시키지 않고 처리가 용이하다.

(8) 칼로리량이 낮다. 따라서 소각로의 벽을 손상하지 않고, 나아가서 용해와 응고의 원인의 되지 않으며 유독가스와 매연 역시 산출하지 않는다. 따라서, 소각 처리의 용이성이 우수하다.

(9) 성형 공정이 짧고, 연속적으로 대량 생산이 가능하다.

(10) 여러개를 겹쳐놓았을 때 서로 훼손하지 않는다. 따라서, 자동판매기에 사용될 때에 스택(stack) 특성과 낙하특성이 만족스럽다. 이와 같이, 본 발명의 컵은 식료품용 또는 음료용등의 각종 물품을 보관하는데 매우 유용하다. 전술한 본 발명의 컵의 두벚째 특징은 폴리올레핀수지 30-80중량%, 활석 19-69중량% 및 산화티타늄 1-10%로 된 폴리올레핀수지 조성물층(가)와, 무기충전제 0-10중량%를 함유한 폴리올레핀수지 조성물층(나)로 이루어진 적층시이트를 열성형하여 제조된다는점이다. 층(가)의 준비에 사용되는 폴리올레핀수지 조성물은 상술한 특징에서 사용된 것과 동일하다. 따라서, 층(나)의 준비에 사용되는 폴리올레핀수지 조성물에 대해서만 이제부터 상세히 설명한다. 층(나)에 필요한 폴리올레핀수지에는 제한이 없고, 첫벚째 설명한 특징에서 기술된 수지가 사용될 수 있다.

층(나)의 폴리올레핀수지는 층(가)의 그것하고 다를수가 있다. 그러나, 일반적으로 층(가)와 (나)의 준비에는 동일한 폴린올레핀수지가 사용된다. 층(나)에 사용할 수 있는 무기충전제에는 활석, 산화티타늄, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 카오린, 점토, 아황산칼슘, 수산화알루미늄, 황산바륨, 탄산마그네슘 및 그들의 혼합물을 들수 있다.

특히, 활석, 활석과 산화티타늄 혼합물이 바람직하다. 활석의 형태, 모양, 크기등에는 제한이 없다. 첫번째 서술한 특징에서 기술된 여러 가지 형태의 활석이 사용될 수 있다. 층(나)를 위한 무기층전제로 사용되는 이 활석은 층(가)에서 사용되는 것과 동일 또는 상이할 수가 있다.

활석과 혼합하여 무기충전제를 구성하는 산화티타늄도, 형태에 제한은 없다. 이산화티타늄은, 층(가)에서 사용되는 것과 같거나 다를수가 있다. 층(나)는 폴리올레핀수지와 0-10중량%의 무기층전제로 되어 있다. 즉, 층(나)는, 폴리올레핀수지 단독으로 사용하거나, 또는 폴리올레핀수지에 10중량% 이하의 비율로 무기충전제를 첨가하고, 생성된 혼합물을 혼합반죽한 다음, 사용한다. 10중량% 이하의 비율로 무기충전물을 조절하여, 층(나)가 컵의 외부층이 되도록 준비될 때에 깨끗한 인쇄가 장기간 견실하게 컵표면에 드러난다. 두 번째 특징에 있어서, 적층된 시이트는 층(가)와 층(나)로 구성되는 것이 효과적이다. 층(가)와 층(나)의 어떤것이든 바깥으로서 사용될 수가 있다. 적층된 시이트는 2층 구조로 제한되지 않을 뿐 아니라 다층구조도 포함한다는 것을 유의해야 한다.즉, 적층된 시이트는 복수의 층으로 구성되어도 좋다. 이 2층 구조에서도 층(나)가 외부층으로 사용되면 깨끗한 인쇄는 장기간 견실하게 컵의 표면에 산출된다. 본 발명의 컵이 특히 청량음료용 컵으로서 사용될 경우에, 만약에 내부층이 다량의 무기충전제가 혼합된 폴리올레핀수지 조성물로 제조되었으면 이산화탄소 가스는 쉽게 소모하게 된다. 이 이유 때문에 2층 구조의 경우에는 층(나)를 내부층으로 한 3층 구조의 시이트를 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 이 구조에서는 층(가)는 층(나)와 층(나) 사이에 끼워진다. 특히, 무기충전제를 함유하지 않는 폴리올레핀수지 조성으로 된 층(나)와 층(나) 사이에 층(가)가 끼워지는 3층 구조가 바람직하다.

본 발명의 두번째 특징에 있어서는 첫 번째, 특징에서와 마찬가지로 각층에 대한 폴리올레핀수지 조성은 에틸렌/프로필렌 고무 및 에틸렌/프로필렌/디엔고무, 무수말레산등의 불포화 카르복시산으로 변형된 폴리올레핀수지 또는 그 유도체를 더 함유해도 좋다. 또한 산화방지제, 자외선흡수제, 대전방지제, 윤활제등의 첨가제와 안료를 첨가할 수 있다. 층(나)가 내부층으로 사용되는 구조에서는 층(가)의 폴리올레핀수지 조성물은 활석과 산화티타늄 이외의 무기충전제를 첨가할 수 있다. 이러한 무기충전제로서는, 탄산칼슘,탄산마그네슘과 황산바륨등이 사용될 수 있다.

본 발명의 두 번째 특징에서는 층(나)에 대한 층(가)의 두께의 비율은 제한이 없이 폴리올레핀수지와 무기충전제등의 형태와 량에 따라서 적당히 결정하면 된다. 층(가)를 내부층으로, 층(나)를 외부층으로 구성하는 2층 구조의 시이트의 경우에는 외부층에 대한 내부층의 두께의 비율은 통상 98 : 2-70 : 30이며 97 : 3-80 : 20이 바람직하다. 이 경우에 만약에 외부층으로서의,층(나)가 무기충전제를 포함하지 않는 폴리올레핀수지로 만들어 진다면 고품질 느낌을 유지하기 위해서 전술한 두께의 비율을 감소할 필요가 있다. 컵의 평균 벽두께는 0.3_0.8mm 정도이다.

본 발명의 두번째 특징에서는 기본적으로 층(가)와 층(나)로 구성된 적층시이트를 사용하여 컵을 만든다. 필요하면 한 개 또는 그 이상의 층을 계속 적층할수 있다. 예를 들면, 층(가)와 층(나) 사이에 에틸렌/초산비닐 혼성중합체 비누제품, 나일론,폴리에틸렌 테레프탈레이트, 불포화 카르복시산 변형 폴리올레핀 등과 같은 접착성 수지가 삽입될 수 있다. 본 발명의 두 번째 특징에 있어서, 층(가)와 (나)로 된 적층시이트는 티다이(T-die) 공정같은 기술에 의해 형성된 다음, 진공성형 또는 압축성형등의 열성형을 거쳐 본 발명의 컵을 제조하게 된다.

본 발명의 두번째 특징에서는, 컵의 모양에 대해서는 제한이 없다. 첫 번째 특징에 대한 서술에서와 동일한 모양으로 형성될수 있다. 일반적으로 컵은 음료용 컵으로 사용될수 있는 제2도에 제시하는 것과같은 모양으로 고안되는 것이 적당하다.

본 발명의 컵은 고품질이 종이와 비슷한 외관을 가지며, 더욱이 컵표면은 좀처럼 더러워지지 않는다. 본 발명의 두 번째 특징에 따른 컵은 성형성이 우수하며, 최소한 2층 구조로 적층된 시이트가 그것의 제조에 사용되기 때문에 특히 깊은 컵(dee cup) 제조를 위한 열성형성에서 우수하며, 치수 안정성이 우수하다. 또한 컵으로서의 견고성과 강도가 만족할만하고 내환경 장애성(ESCR)역시 높다. 층(나)가 외부층으로 사용될 때에 컵의 성형시에 표면에 불규칙한 것이 적제 형성된다. 따라서, 컵 표면이 인쇄될 때 장기간 불균일함과 더러움 없이 깨끗한 인쇄가 산출된다. 이와 같이 본 발명의 두번째 특징의 컵은 자동판매기에서 음료용 컵으로서 사용에 유용할 뿐 아니라 여려가지 식료품용 컵으로도 유용하다. 상술한 바와 같이 본 발명의 컵이 모양에는 특별한 제한이 없다. 그러나, 만약에 본 발명의 컵이 이하 설명하는 바와 같은 모양으로 생산된다면 다음과 같은 추가적인 이익을 얻을수 있다.

(1) 겹쳐 쌓는 상태의 저장 안정성이 우수하고,

(2) 땅에 떨어지기 힘들고

(3) 컵을 한 개씩 낙하시키는 것이 정확하고

(4) 낙하 성능이 양호하다

따라서 이와 같이 하여 만든 컵은 자동판매기에서 음료용 컵으로 적합하다. 이러한 특수한 형태는 이하 제3도 및 제4도를 참조하여 설명하기로 한다.

제4도를 보면, 거기에는 제3도의 컵벽의 확대 횡단면도가 제시되어 있다. 이 벽은 2개의 부분으로 구분되어 있는데, 하나는 밑바닥에서 중간지점까지, 또 하나는 중간지점에서 꼭대기까지의 부분이다. 설명의 편의상 전자의 부분은 제(1)부, 그리고 후자의 부분은 제(2)부라고 칭한다. 제(1)부에서 벽은 제4도에서의 부호 α로 표시된 각도로 뾰족해진다. 각도 α는 3°내지 10°여야 하며 4°내지 8°의 범위가 바람직하다. 만약에 각도 α가 3°이하일 때는 음료용 컵은 부호 a로 표시되는 스택 높이로 정상 상태에서는 서로 겹쳐 쌓을수 있다. 한편, 만약에 각도 α가 10°를 초과하면 여러개의 컵(예를 들면 100개)이 겹쳐 쌓일 때에 그것들은 한쪽으로 기울기 쉽고 따라서 자동판매기에 사용하기에는 적당치 않다. 제(2)부의 벽은 반경R가 20-300mm 바람직하게는 30-250mm가 되도록하고, 제(1)부의 신장된 선에서 제(2)부의 끝으로 벗어나는 폭, 즉β는0.3-2mm, 바람직하게는 0.5-1.5mm가 되도록 한다.

만약에 반경 R가 20mm미만일 때에는 스택성 및 안정되고 확실한 낙하 특성은 커얼리 처리등을 할 때에 열의 영향으로 감소한다. 한편, 300mm를 초과할 때에는 여러개의 컵이 서로 겹쳐 쌓일 때 그것들은 소망스럽지 않게 한쪽으로 떨어지기 쉽다. 제(1)부의 벽의 연장된 선이 선으로 접촉되도록 하는 것은 반경 R의 원호에 대해 항상 필요한 것은 아니다. 벗어남 β가 0.3mm미만이면, 서로 겹쳐 쌓인 컵들은 스스로 낙하하지 않는다.

한편, 2mm를 초과할 때에는 컵이 겹쳐 쌓일 때에 한쪽으로 더 기울기 쉽다. 제(2)부의 높이는 제한이 없으며, 일반적으로 컵의 전체 높이 H에 대해 1/10-3/5, 바람직하게는 1/8-1/2이다.

본 발명의 하나의 특색은 상술한 바와 같은 제(1)부와 제(2)부를 구성하도록 컵이 제조된다는 것이다. 따라서, 낙하성능과 겹쳐 쌓는 특성이 우수한 컵을 얻을 수가 있고, 또 그것들은 서로 겹쳐 쌓아올릴 때에 한쪽으로 기울어지기가 어렵다. 다른 하나의 특색은 상단부 주위를 커얼링 처리한다는 것이다. 이 처리는 컵의 상단부의 강도를 증가시키고 또한 음료용 컵에 필요한 특징을 개량하기 위하여 적용되는데, 예를 들면, 손이나 입술에 사용시에 상처가 안생긴다. 커얼링 처리는 어떤 모양으로도 할 수 있다. 컵의 강도를 증가하기 위하여, 또한 컵이 자동판매기에 사용될 때에 한 개씩 확실히 낙하할 수 있도록 바닥이 평평한 제5도의 (d)와 (e)로 표시된 커얼의 형태는 (a),(b) 및 (c)의 커얼 모양보다 사용상 유리하다. 이와같은 좋은 커얼링 모양을 가지는 음료용 컵은 성형 온도가 비교적 높고 또한 성형온도에서 별안간 견고성이 떨어지므로 일반적인 커얼링처리로는 생산하기 힘들다.

이하 설명하는 바와 같은 모양을 사용함으로서 그와 같은 좋은 커얼링 모양을 가진 음료용 컵이 일반적 커얼링 처리의 응용에 의하여 쉽게 생산될 수 있다. 즉, 제6도에서 보는 바와 같이 음료용 컵, 상단부의 바깥쪽으로 굽은 부분 U자형 테두리는 제1굴곡부(I₁), 수평부(J), 제2굴곡부(I₂) 및 말단부(K)로 구성되는데, 말단부(K)와 수평부(J)사이의 관계는 K=(1±0.3)J, 말단부(K)가 굽어져 이루는 각δ=5±3°로 조절되어 있다. 수령부(J)는 점(3)에서 점(4)까지의 거리를 나타내는데 통상 0.5-3.0mm이다. δ는 점(3)에서의 수직선과 말단부(K)의 내면사이의 각도를 나타낸다. 말단부(K)의 각(δ)이 상기한 소정의 범위내에 들어 있지 않으면, 커얼링 처리가 적용될때에 소망스러운 커얼모양을 얻을 수가 없다. 따라서, 음료용 컵이 자동판매기에 사용될 때의 자동낙하 특성이 빈약하여 실용가치가 없다. U자형 테두리는 다음과 같이 형성하는 것이 좋다. 제1굴곡부(I₁)이 펼쳐진 거리인 점(4)에서 점(5) 까지의 거리는 (0.4±0.2)×J이다. r는 점(4)에 수직인 선과 수평부(J)의 내면사이의 각을 나타낸다. 각도 r는 0-30°,바람직하게는 0-10°이다. 부호(b)는 컵의 밑바닥 가장자리를 표시하며, 상기한 가장자리는 컵이 놓일 때의 테이블 등의 수평면과 접촉하는 한 부분이다. 부호(b)는 가급적 작은 치수로 형성함이 바람직하다. 일반적으로 1-5mm, 바람직하게는 2mm 이하가 좋다. 상술한 바와 같은 모양을 가지는 컵은 3로울형 커얼링 장치를 사용하는 등의 통상적인 커얼링 처리하여 제조할 수 있다. 그것들은 낙하 특성이 우수하고 자동판매기의 음료용 컵으로 적합하다. 본 발명의 컵제조시에, 열성형성, 특히 컵의 복원성이 우수하고 시이트로부터 컵을 펀칭하기가 양호하다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명은 종이컵과 동등한 고품질의 외관을 가지며 이점을 또한 플라스틱 컵에서는 기대할 수 없는 것이고, 더욱이 종이컵과 같은 접착부분이 없기 때문에 표면인쇄시에 프린트 일탈이 생기는 문제가 없다. 본 발명의 주요특성중의 하나는 만일 필요하면 컵의 모양을 임의로 변경할수 있는 점이다. 본 발명의 컵은 시이트성형, 열성형 및 인쇄를 포함하는 절차에 의하여 연속적으로 대량생산을 할수 있다. 따라서, 본 발명은 생산원가의 견지에서 유리하다. 본 발명의 다른 특성은 본 발명의 컵이 종래의 플라스틱 컵과 완전히 다른 외관을 가진다는 점이다. 즉, 백색도가 높고, 불투명하고 광택이 낮다. 또한, 본 발명의 컵은 처리성과 소각의 용이성면에서 크게 개량된 것이다. 따라서, 대량으로 소비되는 컵으로서 매우 유용하다. 따라서, 본 발명의 컵은 아이스크림, 빙과류, 젤리등의 식료품용 컵으로 사용될 수 있으며 또한 여러 가지 음료용 컵으로도 사용될 수 있다. 특히, 상단부를 커얼링 처리한 음료용 컵은 소풍용, 연회용 또는 가정에서 사용할 수 있다. 더구나 그 자체의 우수한 자동낙하성과 처리 능력의 관점에서 말하자면 자동판매기에서 판매된는, 온, 냉 음료용 컵으로 대량으로 사용될 수가 있다. 이제, 본 발명을 실시예를 통하여 좀더 자세히 설명하겠으나, 본 발명은 거기에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1-4]

제1표에 나타난 바와 같이 폴리올레핀수지, 활석 및 산화티타늄을 밴버리 믹서에서 반죽하고, 펠릿화 한다음 압출기에 넣어 폭700mm, 두게1mm의 시이트로 성형했다. 생성된 시이트의 물성을 제1표에 나타낸다. 시이트를 진공 및 압축성형하여, 직경 70mm, 높이 90mm, 밑바닥 두께 0.85mm , 측벽두께 0.36mm의 컵을 제조했다. 생성된 컵의 물성을 제1표에 나타낸다.

[비교예 1]

실시예1-4에 있어서, 산화티타늄을 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1-4와 같은 방법으로 컵을 얻었다. 얻어진 컵의 결과를 제1표에 나타낸다.

[표1]

*1. 밀도 : 0.91g/㎤, 용해지수 0.6g/10분.

*2. 밀도 : 0.90g/㎤, 용해지수 1.0g/10분

*3. 밀도 : 0.964g/㎤, 용해지수 1.0g/10분

*4. 평균낱알크기 : 15마이크론.

*5. JIS K 6734에 따라 측정.

*6. JIS K 7103에 따라 측정.

*7. ASTM D 523에 따라 측정.

*8. ASTM D 1003에 따라 측정.

[실시예 5]

프로필렌 단일중합체(밀도 0.91g/cm³, 용해지수 0.6g/10분) 25중량%, 고밀도 폴리에티렌(밀도 0.964g/cm³, 용해지수 0.4g/10분) 25%, 활석(평균 낱알크기 15마이크론) 46중량% 및 산화 티타늄 4중량%의 혼합물을 밴버리 믹서에서 혼합반죽하고 펠릿화한다음, 압출기를 사용하여 두께 1mm의 시이트로 성형했다. 그 다음 진공 및 압축 열성형기(압력 6kg/cm²)를 사용 하여 시이트를 컵(높이 90mm, 평균직경 60mm)으로 열성 형했다. 얻어진 컵의 상단부 주변을 열 커얼링 처리하여 제1도에 나타난 바와 같은 음료용 컵을 만들었다. 이렇게 해서 얻어진 음료용 컵은, 바닥두께 0.85mm,ASTM D 1003에 따라 측정한 바닥의 전체투과도 0.6%, 원주두께 0.36mm, 원주의 전체투과도 6.3%였다. 얻어진 음료용 컵은 고품질의 종이와 같은 외관을 갖고, 고품질의 인상을 주었다.

이 음료용 컵의 좌굴(buckling) 강도는 19.5kg, 측벽의 압출강도는145g, 외면의 백색도는 943%,광택도(GS(60°))는 6.0%였다. 이 음료용 컵에 25°C의 물을 넣었다. 10분이 지난후, 좌굴강도는 18.5kg, 측벽 압축강도는 160g이었다. 이 컵을 95°의 열수에 10분간 담갔지만 변형은 없었다. 이 음료용 컵은 칼로리량은 5.430cal/g이었으며, 고충격 폴리스티렌(HIPS) 컵이 9.860cal/g인데 비해 무려 4.500cal 가까이 낮았다.

[비교예 2]

시판되는 고품질의 종이 음료용 컵의 좌굴강도는 44kg, 측벽 압축강도는 130g, 컵 외면의 백색도는 92%, 광택도(GS(60°))는 9.5%였다. 이 컵에 25℃물을 넣고 10분이 지난다음, 좌굴강도는 19kg, 측벽압축 강도는 70g이었으며, 내수성이 충분히 만족스럽지 못했다. 이 컵을 85℃의 열수에 5분간 담근바, 커얼링부와 접합부가 부풀어 변형되었다.

[비교예 3]

고충격 폴리스티렌 음료용 컵을 90°C의 열수에 5분간 담근바, 컵 상단부가 변형, 즉 직경이 81mm에서 75mm로 감소해 버렸다.

[실시예 6]

실시예 5에 있어서, 프로필렌 단일중합체와 고밀도 폴리에틸렌의 배합비율을 각각 20중량%, 30중량%로 바꾼이외는, 실시예 5와 같이하여 컵(높이 90mm, 평균직경 60mm, 바닥두께 0.85mm, 원주두께 0.36mm)을 제조했다. 이 컵 외면의 중심부의 백색도는 94%, 광택도(gs(60°))는 5.6%, 바닥의 전체투과도는 0.6%, 원주의 전체투과도는 6.3%였다. 이 음료용 컵은 고품질의 종이와 같은 외관을 가졌으며 고품질의 인상을 주었다. 이 컵의 좌굴강도는 19.5kg, 측벽 압축강도는 145g이었다.

[실시예 7-11 및 비교예 4-6]

제2표에 나타난 수지와 총비율을 사용하여, 동시 압출티다이시이트 제조장치로 2층 또는 단층시이트(두께 1.2mm, 폭 500mm)을 얻었다.

연속적인 진공 및 압축 열성형기를 사용하여 각 시이트를 150°C에서 컵(상단부 직경 75mm, 바닥직경 50mm, 높이 80mm)으로 열성형했다. 얻어진 각 컵에 대한 견고성, 외관(종이같은 느낌) 및 인쇄성을 측정하여 결과를 제2표에 나타낸다.

[표2]

* 1. 프포필렌 단일중합체(밀도 0.91g/㎤, 용해지수 0.5g/10분).

* 2. 고밀도 폴리에틸렌(밀도 0.946g/㎤, 용해지수 0.4g/10분).

* 3. 평균 낱알크기 13마이크론.

* 4. 컵이 옆으로 놓여있는 상태에서 압력을 받을때 적용된 하중.

* 5. 표면 광택의 관점에서 측정.

* 6. 곡면 인쇄기를 사용하여, 컵의 측벽 중앙부를 폭 60mm로 인쇄함, 컵의 인쇄면에 울퉁불퉁함과 얼룩이 생기는 인쇄 철자수의 입장에서 인쇄성을 측정함.

[실시예 12-15]

제3표에 나타난 수지와 층비율을 사용하여, 동시 압출티다이 시이트 제조장치로 두께 1.2mm, 폭 50mm의 다층 시이트를 제조했다. 진공압축 열성형기를 사용하여 150°C에서 이들 시이트를 열성형하여, 상단부 직경75mm, 바닥직경 50mm, 높이 80mm의 각 음료용 컵을 제조했다. 이어서, 3로울형 연속 커얼링기를 사용하여 커얼링 처리하여 제2도에 나타난 바와 같은 모양의 음료용 컵을 제조했다. 이들 컵에 대해 견고성, 외관(종이같은 느낌), 인쇄성 및 청량음료 특성을 측정하여 결과를 제3표에 나타낸다.

[표3]

* 1. 프로필렌 단일중합체(밀도 0.91g/㎤)

* 2. 고밀도 폴리에틸렌(밀도 0.964g/㎤, 용해지수 0.4g/10분)

* 3. 평균낱알크기 13마이크론

* 4. 컵이 옆으로 놓여있는 상태에서 컵의 중앙부분이 압력을 받을때 적용된 하중.

*5. 표면 광택의 관점에서 측정.

*6. 곡면 인쇄기를 사용하여 컵의 측벽중앙부를 폭 60mm로 인쇄함, 연속적인 인쇄를 하여 인쇄성을 측정함.

*7. 컵에 청량음료를 넣고, 이산화탄소 유지능을 측정하여 청량음료성으로 함.

Claims (7)

1. 폴리올레핀수지 30-80중량%, 활석 19-69중량% 및 산화티타늄 1-10중량%로된 폴리올레핀수지 조성물의 시이트를 열성형하여 제조된 컵.
2. 제1항에 있어서, 컵 외면의 주요부의 백색도가 90%이상,광택도(GS(60°C)),가 10%이하인 컵.
3. 제1항에 있어서, 컵의 평균직경 또는 평균 테두리 길이에 대한 높이의 비율이 1.1 : 1-2.0 : 1인 컵.
4. 제1항에 있어서, 컵의 평균직경에 대한 높이의 비율이 1.1 : 1-2.0 : 1이고, 컵상단부 원주변이 커얼링 처리된 컵.
5. 제1항에 있어서, 컵을 자동판매기용으로 제조한 컵.
6. 폴리올레핀수지 30-80중량%, 활석 19-69중량% 및 산화티타늄 1-10중량%로된 폴리올레핀수지 조성물층(가)와, 무기 충전제 1-10중량%를 함유한 폴리올레핀수지 조성물층(나)로 이루어진 적층시이트를 열성형하여 제조된 컵.
7. 폴리올레핀수지 30-80중량%, 활석 19-69중량% 및 산화티타늄 1-10중량%로된 폴리올레핀 수지 조성물층(가)와, 폴리올레핀 수지층(나)로 이루어진 적층시이트를 열성형하여 제조된 컵.

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