KR930001779B1 - 내용물 압출용 포장체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

내용물 압출용 포장체

제1도는 본 발명의 포장체의 일예를 도시하는 평면도.

제2도는 제1도 포장체의 단면도.

제3도는 제1도 용기의 주요부의 확대 횡단면도.

제4도는 제1도의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따른 확대 종단면도.

제5a도는 점성 내용물의 압출후 복원된 상태의 일예를 도시하는 설명도.

제5b도는 점성 내용물의 압출후 복원된 상태의 다른 예를 도시하는 설명도.

제5c도는 각부의 치수를 나타내는 설명도.

제6a도 및 제6b도는 내용물의 점성 및 체류부의 길이와의 관계로 공기역류(air back)현상의 유무를 나타내는 선도.

제7a도, 제7b도 및 제7c도는 내용물의 점성 및 오리피스 통로와의 관계로 공기역류 현상의 유무를 타나내는 선도.

제8도는 튜브 용기벽의 적층 구조의 확대 단면도.

제9도는 본 발명에 사용하는 튜브 용기의 다른예를 도시하는 평면도.

제10a도, 제10b도 및 제10c도는 오리피스 통로의 단면 형상의 예들을 도시하는 단면도.

제11a도는 본 발명의 튜브 용기의 다른 변형예를 도시하는 튜브 용기 주요부의 사시도.

제11b도는 제11a도의 튜브 용기의 선 A-A를 따라 절단한 면의 절단사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 용기 2 : 뚜껑

3 : 내용물 4 : 통형상의 몸통부

5 : 어깨부 6 : 압출구

8 : 오리피스 통로 9 : 단차(段差)부

9a : 돌출부 10 : 체류부

14, 15 : 내외 표면층 16a, 16b : 접착제층

본 발명은 내용물의 압출용 포장체에 관한 것으로서 특히, 튜브등의 가요성 플라스틱 중공 압출 용기와 이 용기내에 충전된 점성 내용물로 구성되고 뛰어난 압출 특성과 공기 역류(air back)방지 효과를 갖는 압출용 포장체에 관한 것이다.

선행 기술의 플라스틱제의 압출 튜브는 압출 특성이나 용기 역류의 관점에서 아직 문제점을 갖는 것으로 지적되고 있다. 우선 이러한 역류의 튜브에서는 동튜브를 압압하여 내용물을 압출한 후, 이 압압력을 해제하면 튜브 자체의 탄성 회복력에 의해 튜브는 원래의 형상으로 복귀되는 경향이 있게 되고 그로인해 압출구 선단의 내용물 뿐만아니라 외기(外氣)까지도 통형상의 몸통부내로 흡인되는 경향이 있게 된다. 이러한 외기의 흡인은 뚜껑으로 재밀봉하기 전에 발생되기 때문에, 튜브내의 내용물에 외기가 삽입되어 산소 및 공기중의 미생물에 의한 변질, 변색, 풍미저하, 향기저하등의 결함이 발생하게 된다. 또한 포장체를 다시 사용할 경우 튜브내의 공기를 배출시키지 아니하면 의도한 양의 내용물이 압출 배출이 잘 안되거나, 또는 내부 공기의 배출시에 내용물도 동시에 급격히 배출되어 비산되는 등의 결함이 생기기 쉽게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기한 결점을 해소하는 내용물의 압출용 포장체를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 용기의 형상 및 구조가 간단하면서 원활한 압출특성과 탁월한 공기 역류 방지 효과를 갖는 내용물 압출용 포장체를 제공함에 있다.

본 발명에 의하면 가요성의 플라스틱 중공 용기와 이 용기내에 충전된 점성 내용물로 구성되는 압출용 포장체에 있어서, 상기 중공 용기는 가요성의 통형상의 몸통부, 견부(어깨부)에 의해 상기 몸통부에 가늘게 연결되는 오리피스 통로, 및 이 오리피스 통로에 단차(段差)를 개재하여 연결되면서 선단부에 압출구를 갖는 체류부로 구성되고, 상기 점성 내용물은 1,000 내지 250,000센티포이즈(cP)의 점도를 가지며, 상기 내용물의 점도를 η(cP), 오리피스 통로의 단면적을 S₀(㎟), 체류부의 단면적을 S₁(㎟), 체류부의 축방향 길이를 l(㎜), 통형상 몸통부의 비충전 상태에서의 탄성 회복력을 E(g)라 할때, 하기식,

을 만족하는 범위내의 용기 치수 및 내용물 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 내용물 압출용 포장체가 제공된다.

본 발명에 있어서, 가용성 플라스틱 중공 용기는 예컨대 튜브 형상의 용기 또는 중공 성형된 병(bottle)등의 임의 형태로 취할 수 있으나 이들 용기는 충전된 내용물의 용기 벽의 압압에 의해 압출하여 사용하는 것을 목적으로 한다.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

본 발명의 포장체의 일예를 도시하는 제1 및 제2도에 있어서, 상기 포장체는 튜브 용기(1)과, 뚜껑(2) 및 용기내에 충전된 내용물(3)으로 구성된다. 상기 튜브 용기(1)은 가요성의 통형 몸통부(4)와, 몸통부(4)에 연결되는 어깨부(5) 및 압출구(6)으로 구성되고, 통형 몸통부(4)의 타단에는 저부 이음매(7)이 마련된다.

본 발명에 따라, 제3도와 제4도의 확대도에 도시한 바와같이, 상기 어깨부(5)와 압출구(6) 사이에 좁게 형성되는 오리피스 통로(8) 및 상기 오리피스 통로 단차부(9)를 개재하여 연결되면서 선단에 압출구(6)을 갖는 체류부(10)을 마련한다.

구체적으로는, 튜브 용기(1)은 열가소성 수지 파리손(parison)의 블로우성형(중공성형)에 의해 각 부분이 일체로 성형되고, 오리피스 통로(8)은 파리손 구경을 금형과 교합하여 이것을 협착시킴으로써 형성된다. 상기 구체예에서는 제4도에 도시한 바와같이, 오리피스 통로(8)의 단면은 정사각형으로 되고 체류부(10)의 단면은 원형으로 되지만, 이들 단면 형상은 임의적으로 할 수 있다. 또한, 상기 구체예에 있어서, 좁혀진 오리피스 통로(8)은 4개의 돌출부(9a)를 제외하고, 상기 돌출부(9a)들의 사이 부분을 협착하여 단차부(9)를 형성하므로써 구성된다.

본 발명에 있어서, 이 튜브 용기에 충전된 내용물(3)은 사용 상태에 있어서 1,000 내지 250,000 cP, 특히 5,000 내지 150,000cP의 점성을 갖는다.

본 발명에 있어서는, 내용물(3)의 점도를 η(cP) 오리피스 통로(8)의 단면적을 S₀(㎟), 체류부(10)의 단면적을 S₁(㎟), 체류부(10)의 축방향 길이를 l(㎜), 통형 몸통부(4)의 비충전 상태에서의 탄성 회복력을 E(g)라 할때, 하기식,

을 만족하는 범위내의 용기 치수 및 내용물 점도를 결정한다.

내용물이 충전된 튜브 용기 포장체의 통형 몸통부(4)를 압압하여 점성 내용물을 압출구(6)으로부터 압출하고 이어서 통형 몸통부(4)의 압압력을 해제한 상태를 도시하면, 제5a도 및 제5b도와 같다. 즉, 제5a도에 있어서, 통형 몸통부(4)를 압압하여 내용물을 압출하는 상태에서는 내용물이 선단 압출구(6)의 면과 중첩되는 면 F₀에 위치되지만, 이 압압력을 해제하면 통형 몸통부(4)의 탄성 회복력에 의하여 체류부(10)내에 있는 점성 내용물(3)은 통형 몸통부내로 흡인되어, 그 선단면은 상기 제5a도에 도시한 바와같이 중심이 움푹패인 포물곡선 회전면 F₁이 되고, 계속하여 점성 내용물(3)이 흡인되게 되면 제5b도에 도시한 바와같이, 중심부 내용물의 흡인이 강하게 실시되어 결과적으로 중심부에 공기 통로(11)이 형성된다. 이 공기 통로(11)이 형성된 상태에서는 튜브 용기내에 공기가 흡인되어 넓은 접촉 면적에 걸쳐서 내용물과 공기가 접촉하게 되고 각종의 열화 현상들이 발생하게 된다는 것은 전기한 바 있다.

본 발명에 있어서는, 내용물을 튜브 용기로부터 압출하여 사용한 후 뚜껑(2)를 닫아 재밀봉하게 될때까지의 일반적으로 20초 정도의 시간 동안 체류부(10)내에 점성물의 선단면이 제5c도에 도시한 한계 위치 F₂보다도 압출구측에 위치하도록 하는 것이 중요하다.

제5c도에 있어서, 오리피스 통로(8)을 통하여 상기 시간내에 흡인되는 점성물의 유량 V₀는, 상기 통로(8)의 단면적 S₀에 비례하고 내용물의 점도 η에 반비례 하므로.

이고, 또 점성물 선단면 F₂는 원추면에 근사시킬 수 있으므로 원추면의 높이를 h, 저면(체류부 단면적과 동일함)을 S₁으로 할때,

가 된다.

상기 한계 위치에 있어서 l-h=O이므로, 이것에 의해,

이 되고, 이 식을 대수로 취하면,

가 된다. 여기에서 k₁, k₂및 k₃는 모두 정수이다. 이 log k₃에 대한 실험결과에 따라 값을 산출하면 log k₃=5.45의 값이 얻어진다.

제6a도 및 제6b도는 내용물의 점도 η를 종축으로, 체류부(10)의 축방향거리 l을 횡측으로 하고 상기(1a) 및 실험 결과를 나타내는 것으로 제6a도는 S₁/S₀이 16일 경우, 제6b도는 S₁/S₀이 4일 경우를 각각 도시한 것이며 표기된 동그라미(0)는 내용물 압출 30초후에 용기내 점성물이 제5a도에 도시한 상태에 있는 것, 가위표(×)는 내용물 압출 30초후에 용기내 점성물이 제5b도에 도시한 상태에 있는 것을 표시한다.

제6a도 및 제6b도의 결과에 의하면, 상기 식(1a)는 공기 역류 방지에 극히 임계적인 의의를 가지는 것이 명백하고, 전기 식(1)을 만족하도록 용기치수 및 내용물의 점도를 결정함으로써 공기 역류 방지가 가능해진다. 즉 일정한 점도를 내용물을 사용할 경우에는 체류부(10)의 축방향 거리 l을 크게하는 일 및 체류부 단면적(S₁)/오리피스 단면적(S₀)의 비를 크게하는 것이 공기 역류 방지에 효과적이며, 또한 치수가 일정한 튜브 용기에 있어서는 내용물의 점성을 높이는것이 공기 역류 방지에 효과가 있다는 것을 알 수 있다.

다음에, 본 발명에 있어서, 전기식(2)의 실험식을 만족하도록 내용물의 점도 η, 오리피스 통로 단면적 S₀및 튜브 몸통부의 탄성 회복력 E를 선택하는 것도 중요하다.

제7a도, 제7b도 및 제7c도는 내용물의 점도 η를 종축으로 하고 오리피스 통로(8)의 단면적 S₀를 횡축으로 하여 실험 결과를 나타내는 것으로서 제7a도는 몸통부의 탄성 회복력 E가 100g인 경우, 제7b도는 이 회복력 E가 200g인 경우, 제7c도는 이 회복력 E가 50g인 경우를 각각 나타낸다. 또 실험 결과에 따라 표기된 동그라미(0)는 내용물 압출 20초후의 용기내 점성물의 제5a도에 도시한 상태에 있는 것을, 가위표(×)는 내용물의 압출 20초후의 용기내 점성물이 제5b도에 도시한 상태에 있는 것을 각각 나타낸다.

제7a도, 제7b도 및 제7c도의 결과로부터 역시 전기식(2)도 공기 역류 방지에 임계적 의의를 가지는 것으로 나타나며 하기 식,

보다 상방의 영역에서는 공기 역류 현상이 효과적으로 된다는 것이 명백해진다. 즉, 점도가 일정한 내용물을 사용할 경우에는 오리피스 통로(8)의 단면적(S₀)를 작게하고 몸통부(4)의 탄성 회복력을 감소시킴으로써 공기 역류를 효과적으로 방지할 수 있다는 것을 알수 있다.

본 발명에 있어서, 튜브 용기 몸통부(4)의 압압력을 해제하여 체류부(10)내의 점성물이 용기의 안쪽으로 흡인될때, 그 선단면이 제5a도에 도시한 포물선 회전면 내지 원추면 F₁으로 되도록 용적 감소를 발생시키기 위해서는 체류부(10)을 비교적 큰 단면적(S₁)으로 하고 오리피스 통로(8)을 비교적 작은 단면적(S₀)로 하면서, 또한 동시에 양자의 사이에 단차부를 형성하는 것이 중요한 사항으로 간주되며 이는 튜브 용기 개구부가 직선적인 단면을 가질 경우에는 내용물의 선단면 전체가 하강되도록 용적 감소가 발생되어 공기 역류방지 효과는 거둘 수 없게 되기 때문이다.

본 발명에 있어서, 상기 단면적비 S₁/S₀을 2이상, 특히 3이상으로 함으로써 만족할 만한 공기 역류 방지효과가 달성되며, 한편, 상기 단면적비 S₁/S₀이 지나치게 커지면 압출 특성(짜내기 특성)이 저하되고 용기 형상도 나빠지므로 S₁/S₀의 값은 20이하, 특히 10이하로 유지하는 것이 바람직하다.

상기 설명으로 부터, 본 발명에 있어서는, 내용물(3)의 점성 η는 비교적 작게 되면서 튜브 용기의 탄성회복력 E는 비교적 큰 경우에도, 오리피스 통로(8)과 체류부(10)을 설치하고, 또한 S₀, S₁/S₀및 l의 값을 전기 식(1), (2) 및 (3)을 만족하도록 결정함으로써 공기 역류를 방지할 수 있음을 명확히 알 수 있다.

본 발명에 있어서, 튜브 용기(1)은 예컨대 플라스틱, 금속박이나 이들의 적층체, 또는 이들과 종이와의 적층체로 구성되는 임의의 소재로 형성될 수 있다.

플라스틱 재료로는 저, 중 또는 고밀도 폴리에틸렌, 아이소탁틱 폴리프로필렌, 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 이온가교 올레핀 공중합체 등의 올레핀 수지; 나일론 6, 나일론 6, 6, 나일론 12등의 나일론 수지; 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등의 폴리에스텔; 염화비닐수지; 염화비닐리덴 수지; 스티렌/브타디엔 공중합체, 스티렌/부타디엔/아크릴로니트릴 공중합체, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등을 들 수 있다. 금속박 재료로서는 알루미늄박 이외에 양철박, 철박, 강박등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 가스차단성이 크고 탄성회복력이 비교적 큰 종래의 이러한 종류의 압출용기에 부적당했던 플라스틱 소재, 예컨대 염화비닐수지, 염화비닐리덴수지, 하이니트릴수지, 폴리에스테르, 폴리아미드 등을 사용하여 공기역류 방지성이 우수한 압출용기를 제조할 수 있다. 물론 가스차단성이 빈약한 수지. 예컨대 올레핀 수지도 염화비닐리덴계 수지와 같은 가스담체성 수지를 피복한 형태로 또는 가스 담체성 수지 및 금속박의 적층형태로도 본 발명의 목적에 사용될 수 있다.

제8도에는 튜브용기(1)을 구성하는 적층체(12)의 단면구조를 도시하며, 상기 적층체(12)는 가스담체층(13) 및 올레핀계 수지로 구성되는 내외표면층(14, 15)를 가지며 이들 양층은 접착제층(16a, 16b)에 의해 적층 접착된다. 가스 담체층(13)은 알루미늄 박과 같은 금속박 또는 염화비닐리덴계 수지와 같은 가스담체성 수지로 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 용기(1)이 모두 플라스틱 소재로 구성되는 경우에는 제1도 및 제2도에 도시한 바와같이 용기의 모든 부분은 파리손을 중공성형함으로써 제조가 가능하게 된다. 물론, 제9도에 도시한 바와같이 용기(1)의 통형몸통부(4)를 상기한 적층체 시이트로 통형으로 둥글게하고, 그 대향 단연부를 열밀봉(heat seal)하여 직선적인 이음매(17)을 형성하는 동시에 어깨부(5), 오리피스 통로(8) 및 체류부(10)을 플라스틱의 사출성형에 의하여 일체로 형성하고, 통형 몸통부의 한쪽의 개구단부와 상기 어깨부를 초음파 용접등의 수단으로 용착해서 주상이음매(18)을 형성해도 좋다.

본 발명의 튜브 용기의 다른 변형을 표시하는 제11a도 및 제11b도에 있어서 압출구(6)과 어깨부(5)의 사이의 목부는 오리피스 통로(8)의 부분에서 상하로 2등분 되어있고, 상부(9b)는 원활한 짧은 통상이 되고 하부(9c)에는 캡결합용의 수나사(9d)가 설치된다.

오리피스 통로(8)의 형상은 제4도에 도시한 형상 이외에 제10a도에 도시하는 원형의 형상, 제10b도에 도시하는 별모양의 형상등, 임의의 형상을 취할 수 있다. 또, 제10c도의 도시와같이 튜브용기 압출구(6)내에 중간마개(19)를 끼워넣는 동시에 이 중간마개 저부에 크로스형의 오리피스 통로(8)을 설치할 수도 있다. 이 경우, 크로스형으로 절결된 다수의 돌기편(20)은 내용물 압출시에는 압출방향으로 열려 내용물의 압출성능이 향상되는 이점도 달성된다.

본 발명을 실시예를 참조하며 이하 설명한다.

[실시예 1]

입구체류부의 단면적이 16㎟, 길이가 12㎜, 오리피스 부의 단면적이 4㎟의 LDPE(low density polyethylene)를 주체로 하는 산소 장벽층을 포함하는 유연한 적층환형의 500㏄용기에 토마토 페이스트를 충전한 것을 반복 압출 사용했다.

그동안 용기의 복원현상도 없고 토마토 페이스트가 없어질때까지 원활한 압출이 가능하였다. 또 이 용기를 압압했을때에 복원되는 힘은 최대가 87g이고, 사용시의 토마토 페이스트의 점도는 브록필드(Brookfield)회전 점도계로 측정한 결과 35000 cp였다. 비교를 위해, 실시예 1과 동일한 입구부, 오리피스부의 치수로 되어 있으며 PP(polypropylene)를 주체로 하는 산소장벽층을 포함하고 비교적 경도가 있는 적층환형 500㏄용기에 동일하게 토마토 페이스트를 넣어서 압출 사용했다. 일단 압출한뒤, 압출을 중지하면 용기가 복원되고, 재차 다시한번 압출 사용한 결과, 용기의 복원시에 들어간 공기가 토마토 페이스트와 같이 압출되어 원활한 압출이 불가능 하였다. 또한, 수회 사용한뒤 수일이 경과된 것을 압출한 결과, 공기가 들어갔기 때문에 토마토 페이스트의 표면이 산화하여 변색되고 있었다. 본 시험에 사용한 용기는 압출시의 용기의 복원력은 최대가 350g이고, 토마토 페이스트의 점도는 3200cp였다.

다음표에 실시예 2-7, 비교예 2-5의 결과를 기재하였다. 결과는 양, 불량의 판정에 있어서 양의 판정은 내용물을 압출한 후 약 30초간 이상 용기가 복원되지 않았던 것, 불량의 판정을 내용물 압출후 30초 이내에 용기가 원상태로 복원되고 내용물과 공기가 흡입된 것을 나타낸다.

*1. 용기 복원력(g)…용기 중앙부를 서로의 벽이 밀착할때까지 압축하여 그 복원력을 텐실론(Tensilon)측정기로 측정한 최대치.

*2. 점도(cp)…사용시의 온도에서 브록필드(Brookfield)회전 점도계로 측정한 것.

Claims (1)

1. 가요성 플라스틱 중공용기(1)과 이 용기(1)내에 충전된 점성내용물(3)으로 이루어진 압출용 포장체에 있어서; 상기 중공용기(1)은 가요성의 통형상의 몸통부(4)와, 상기 몸통부(4)에 어깨부(5)를 통하여 연결되는 좁은 오리피스 통로(8)과, 단차부(9)를 통하여 상기 오리피스 통로(8)에 연결되는 동시에 선단부에 압출구(6)을 가지는 체류부(10)으로 구성되고, 상기 점성 내용물(3)은 1,000 내지 250,000cp의 점도를 가지며, 상기 내용물(3)의 점도를 η(cp), 오리피스 통로(8)의 단면적을 S₀(㎟), 체류부(10)의 단면적을 S₁(㎟), 체류부(10)의 축방향 치수를 l(㎜), 통 형상의 몸통부(4)의 비충전 상태에서의 탄성회복력을 E(g)로 했을때 하기 식,

   

   를 만족하는 범위내의 용기치수와 내용물 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 내용물 압출용 포장체.

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