KR20020015270A - 스파웃 파우치용 얇은 벽 핏트먼트 - Google Patents
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Abstract
핏트먼트(fitment)는 그 사이에 스파웃 구멍(spout aperture)이 있는 벽을 갖는다. 벽의 두께가 줄어듦으로 인해 핏트먼트에 사용되는 플라스틱의 양이 감소된다. 두 번째 실시예에서는 반경 방향(radially)으로 확장된 용융가능 핀(fin)이 이용된다. 씰링 장치에서 설치작업을 하는 중에 가열된 심봉이 스파웃 구멍의 내경에 맞물림으로써 핏트먼트를 예열하고 물리적으로 지지해주게 된다. 가열된 심봉은 일반적으로 적어도 설치되기 한 싸이클 전에 핏트먼트와 맞물린다. 핏트먼트는 카누형일 수 있다.
Description
본 발명은 스파웃 파우치용 핏트먼트(fitment)에 관한 것으로, 특히 베이스의 전이영역(transition area)과 벽의 두께에서 플라스틱 양이 감소되는, 카누형(canoe-type) 베이스(base)나 용융가능 핀(fin)을 구비한 스파웃 파우치용 핏트먼트에 관한 것이다. 핏트먼트 설치 과정의 완성도(integrity)를 증가시키고 유지하기 위해, 핏트먼트 통로 내경과 모양과 크기가 알맞는 가열된 심봉(mandrel)이 사용된다.
종래의 기술에서, 180°떨어져서 배향된 확장된 용융가능 핀과 카누의 높이 방향을 따라 일정 간격으로 배치된 다수의 수평 리브(multiple horizontal ribs) 가 구비된 카누형의 베이스를 구비한 핏트먼트/스파웃을 사용하는 것이 알려져 있다. 상기 카누 모형(canoe shape)과 용융가능 핀은 두 개의 필름이 겹친 상태(two plies of film)(핏트먼트의 각 측면에 하나씩)에서 핏트먼트의 직경중심(diametrical center)에서의 카누 최대 폭으로까지 점진적으로 변화하는 것을 보장한다.
가능한 가장 빠른 속도로 핏트먼트를 필름에 씰링(seal)하거나 밀착(weld)하기 위하여 그리고 베이스에서 누출(leak)의 가능성을 줄이기 위하여, 베이스는 씰링 압력(sealing pressure)을 증가시키고 체류 시간(dwell time)을 줄일 수 있도록 수평 리브로 제조될 수 있다. 그러나, 씰링 압력이 핏트먼트의 내경을 손상시키거나 기형(misshape)으로 만들어서는 안된다. 이러한 문제를 방지하기 위하여, 카누 베이스는 문제가 생기지 않을 때 요구되는 것보다 일반적으로 더 크고 무겁게 만들어진다.
조(jaw)의 최대 온도는 필름의 특성에 의해 제한되기 때문에, 씰링 방정식(sealing equation)의 두 개의 구동 변수(driving variables)는 체류 시간과 압력이 된다. 즉, 상기의 이유 때문에 더 커진 카누 베이스는 씰링 온도까지 온도를 올라가게 하기 위해 체류 시간의 증가와 압력의 증가를 필요로 하는데, 이는 핏트먼트 부착 공정(fitment attachment process)의 제조 속도에 역효과를 가져온다.
이러한 종류의 핏트먼트를 부착시키는 것은 1999년 12월 2일자로 출원된 "종방향 핀 씰에 핏트먼트를 부착하는 방법 및 이러한 결과로 제작되는 패키지(Method for Attaching Fitment at Longitudinal Fin Seal and Package Resulting Therefrom)"라는 명칭의 미국 특허 출원(제 09/452,714호)에 개시되어 있다.
그 밖의 종래의 기술은 1999년 6월 15일자로 우에마추(Uematsu)에게 허여된 "스파웃 조립체, 스파웃 조립체 제조 장치와 스파웃 조립체가 있는 패키지(SpoutAssembly, Spout Assembly Manufactureing Apparatus and Package with Spout Assembly)"라는 명칭의 미국 특허(제 5,911,340호); 1998년 2월 10일자로 페이프(Pape)에게 허여된 "적층물에 핏트먼트를 고정하는 방법(Method for Securing Articles to Laminates"이라는 명칭의 미국 특허(제 5,716,471호); 1990년 3월 20일자로 존스(Johnes) 등에게 허여된 "가장 안쪽과 가장 바깥쪽 표면에 씰링된 단편의 배출 스파웃이 있는 수분 불침투성의 카툰(Moisture Impervious Carton Having One-Piece Pouring Spout Sealed to Innermost and Outermost Surfaces)"이라는 명칭의 미국 특허(제 4,909,434호); 1975년 7월 15일자로 크리스틴(Christine) 등에게 허여된 "포장 기계 상에서 자루 또는 파우치에 핏트먼트를 부착하는 방법과 수단(Method and Means for Attaching Fitments to a Bag or Pouch on a Packaging machine)"이라는 명칭의 미국 특허(제 3,894,381호)를 포함한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 체류 시간 및/또는 조 압력을 감소시키면서 두 겹의 플라스틱 필름 사이에 설치될 수 있는 카누형의 벽이 있는 핏트먼트를 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명의 다른 목적은 고속으로 설치될 수 있는 카누형의 벽이 있는 핏트먼트를 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명의 다른 목적은 설치시에 형태가 확실히 유지될 수 있는 카누형의 벽이 있는 핏트먼트를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 종래 기술의 핏트먼트의 평면도.
도 2는 부분적으로 가상선이 사용된, 본 발명의 핏트먼트의 측면도.
도 3은 본 발명의 핏트먼트의 평면도.
도 4는 부분적으로 횡단면도로 도시되고, 가열 심봉이 내경에 삽입되어 있는 본 발명의 핏트먼트의 측 단면도.
도 5는 본 발명의 핏트먼트가 필름 패널에 씰링(sealing)될 때를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예로서, 카누형의 베이스 대신 용융 가능 핀이 사용된 것을 도시하는 사시도.
도 7은 도 6의 실시예에 대한 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 핏트먼트(fitment) 12 : 구멍(aperture)
13 : 구멍 영역의 벽(aperture area wall)
14,16 : 수직 지지 벽(vertical support wall)
18 : 카누 벽 20, 22 : 뾰족한 단부
30, 32, 34, 36 : 씰링 리브(sealing rib)
38 : 상단 벽 40 : 스템(stem)
42 : 나사산(thread) 44 : 원통형 멈춤부(cylindrical stop)
46 : 개구(mouth) 100 : 심봉(mandrel)
106, 108 : 씰링 조(sealing jaw)
110 : 필름 씰링 장치 112 : 대향 리세스(opposing recess)
114 : 공동(cavity)
이러한 목적들 및 다른 목적들은 카누의 모양과 길이는 그대로 유지하지만 베이스의 전이 영역과 벽의 두께 부분에서 플라스틱의 양을 줄일 수 있도록 카누 베이스에서 플라스틱의 양이 줄어든 사출 성형 핏트먼트(injection molded fitment)를 제공함으로써 달성된다. 이와 같이 함으로써 카누의 질량(mass)을 줄이고 예열/씰링을 위한 체류 시간을 줄인다. 다른 실시예에는 카누 베이스 대신에 반경 방향으로 확장된 용융가능 핀이 사용되고 있다. 감소된 베이스의 강도(rigidity)와 그에 따라 감소된 씰링 바(bar)의 압력에 견디는 능력을 보상하기 위해, 핏트먼트는 핏트먼트의 내경을 통하여 삽입된 가열된 심봉과 함께 설치된다. 보다 구체적으로 말하자면, 핏트먼트가 트랙(track)을 따라 진동 접시(vibratory bowl)에서 씰링 스테이션(station)으로 이동함에 따라, 핏트먼트의 내경과 모양과 크기가 비슷한 가열된 심봉이 핏트먼트의 내경으로 삽입된다. 핏트먼트가 불필요하게 연화(softening)되는 것을 방지하기 위해서, 심봉의 온도는 일반적으로 핏트먼트가 성형되는 수지(resin)의 연화 온도(softening temperature)보다 11.1℃ 내지 16.7℃(20 내지 30℉)가 낮다. 설치 공정을 늦추지 않고 설치 전에 핏트먼트의 내부로부터 핏트먼트를 완전히 가열하기 위해, 심봉은 일반적으로 씰링 위치에서 적어도 한 싸이클(one cycle) 떨어져 삽입된다. 핏트먼트의 내경으로 가열된 심봉을 삽입하면 베이스가 붕괴되는 것이나 기형이 되는 것도 막을 것이다. 실제로, 베이스에서 플라스틱 사용량이 감소되는 것과 심봉에 의해 핏트먼트가 가열되는 것으로 인해 씰링 체류 시간은 감소된다.
본 발명의 구체적인 목적과 장점은 다음의 설명과 청구항, 도면 등으로부터 명백해질 것이다.
<실시예>
전체 도면을 통해 같은 구성 요소에는 같은 도면 번호가 표시되는 도면을 상세히 참조하면, 도 1은 종래 기술의 핏트먼트(200)의 평면도이다. 핏트먼트(200)는 서로 접합되어 뾰족한 단부(206, 208)를 형성하는 카누형의 벽(202, 204)을 포함한다. 벽(202, 204)과 뾰족한 단부(206, 208)의 형태로 인해 두 개의 필름이 겹친 상태{도시되지 않았지만, 벽(202, 204)에 씰링되어 있음}에서 스파웃 구멍(spout aperture)(212)이 형성되는 핏트먼트(200)의 직경 중심(210)에서의 카누 최대 폭으로까지 점진적으로 변화하게 된다. 스파웃 구멍(212)은 일반적으로 외부에 나사(threaded) 구조와 원통형 플랜지(cylindrecal flange)(214)를 포함하고 또, 벽(202, 204)에 씰링된 두 개의 플라스틱 시트(sheet)로 형성된 용기(container)로부터 액체나 유사 액체(near-liquid)를 배출할 수 있게 하는 스파웃 벽을 형성하는 스템(stem)(도시되지 않음)을 통과한다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 벽(202, 204)은 리브가 있는 구조물(ribbed structure)을 포함할 수 있는데, 리브는 뾰족한 단부(206)에서 뾰족한 단부(208)까지 이어져있다.
핏트먼트(10)는 종래의 기술에서 다른 재료(equivalents)도 이용 가능하다고 할 수는 있으나, 일반적으로 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 플라스틱으로 성형된다.
본 발명의 핏트먼트(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일반적인 종래 기술의 0.89 내지 1.02㎜(0.035 내지 0.040인치) 범위의 값과 비교할 때 두께가0.51㎜(0.020인치) 범위인 구멍 영역의 벽(aperture area wall)(13)을 포함하는 것을 생각해 볼 수 있다. 동일하게, 핏트먼트(10)는 일반적인 종래 기술의 0.89 내지 1.02㎜(0.035 내지 0.040인치) 범위대신 0.38 내지 0.62㎜(0.015 내지 0.025인치) 범위인 수직 지지 벽(vertical support wall)(14, 16)을 포함하고, 일반적인 종래 기술의 1.02 내지 1.27㎜(0.040 내지 0.050인치) 범위대신, 0.64 내지 0.76㎜(0.025 내지 0.030인치) 범위의 폭을 갖는 씰링 리브(30, 32, 34, 36)를 포함하는 것을 생각해 볼 수 있다. 또한, 이렇게 재료의 사용량이 감소됨으로 인해 핏트먼트(10)를 설치하는데 걸리는 씰링 체류 시간이 감소된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 카누 벽(16){카누 벽(14)과 마찬가지로}은 뾰족한 단부(20, 22) 사이에서 이어진 리브(30, 32, 34, 36)를 포함한다. 스템(40)은 상단 벽(38)으로부터 이어지고, 외부 나사산(42)을 포함하며, 스템(40)의 최상단에서 형성된 스파웃 구멍(12)의 개구(mouth)(46)를 씰링하는 내측에 나사가 형성된 캡(도시되지 않음)과 상호작용하는 원통형 멈춤부(cylindrical stop)(44)를 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 구멍(12)은 개구(46)에 가깝고 외부 나사산(42)의 안쪽에 있는 더 큰 직경 영역(50)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 핏트먼트(10')가 도 6에 도시되어 있다. 유지링(retaining ring)(300)은 하단부(underside)의 원통형 스커트(skirt)(302)와 상단부(upperside)의 스파웃(304)을 위한 지지부(support)의 기능을한다. 구멍(12)은 이전의 도면에서 도시된 구멍(12)과 유사하게, 원통형 스커트(302)와 스파웃(304)을 통과한다. 용융가능 핀(306, 308)은 원통형 스커트(302)로부터 반경방향으로 연장되어 있다.
도 4에는 설치 공정 중에 구멍(12)을 통하여 삽입되는 가열된 심봉(100)이 도시되어 있다. 심봉(100)은 일반적으로 수지의 연화점(softening point)보다 11.1℃ 내지 16.7℃(20 내지 30℉) 낮게 가열된다.
도 5에는 필름 씰링 장치(110)에 있는 핏트먼트의 씰링 조(106, 108)로 핏트먼트(10)의 카누 벽(16, 18)에 플라스틱 필름 시트(102, 104)를 씰링하는 것이 도시되어 있다. 씰링 조(106, 108)는 씰링 작업을 하기 위해 가열되며 핏트먼트(10)와 형태상으로 상보적인 관계에 있는 공동(cavity)(114)을 형성하는 대향 리세스(opposing recess)(110, 112)를 갖는다(도 2, 3 또는 6 참조).
그리하여 몇 개의 상술한 목적과 장점이 가장 효과적으로 달성된다. 비록 본 발명의 바람직한 실시예가 여기에 개시되었고 상세히 설명되었지만, 본 발명은 그것에 의해 제한되지 않으며 본 발명의 범위는 첨부된 첨부항의 범위에 의해 결정되어야 함을 유념하여야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 체류 시간 및/또는 조 압력이 감소된 두 겹의 플라스틱 필름 사이에 설치될 수 있는 카누형의 벽이 있는 핏트먼트를 제공함으로써 핏트먼트 부착 속도를 증가시키는 등의 효과가 있다.
Claims (8)
- 스파웃 조립체(spout assembly)로서,스파웃 조립체에 걸쳐 형성된 원통형의 벽에 의해 한정되는 스파웃 구멍(aperture)과;다수의 수평 씰링 리브(multiple horizontal sealing rib)를 지지하고 상기 구멍의 상기 원통형 벽으로부터 멀리 연장되며, 리브와 함께 상기 스파웃 구멍을 통과하는 영역을 형성하는 제 1 벽과 제 2 벽을 포함하고,여기서, 상기 제 1 벽, 상기 제 2 벽, 상기 원통형 벽 및 수평의 씰링 리브는 비교적 얇은 스파웃 조립체.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 벽, 상기 제 2 벽 및 상기 원통형 벽의 두께는 대략 0.51㎜(0.020인치)인, 스파웃 조립체.
- 제 2 항에 있어서, 리브는 상기 제 1 벽 및 제 2 벽에 그리고 상기 스파웃 구멍의 세로축에 대체로 수직인 상기 구멍의 상기 원통형 벽을 가로질러 형성된, 스파웃 조립체.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 벽, 제 2 벽, 및 수평 리브는 카누형의 윤곽(canoe-shaped profile)을 형성하는 스파웃 조립체.
- 원통형 벽과 상기 원통형 벽으로부터 반경 방향으로 이어진 용융 가능 핀(meltable fin)이 있는 스파웃 조립체로서,상기 원통형 벽은 비교적 얇은, 스파웃 조립체.
- 제 5 항에 있어서, 상기 원통형 벽의 두께는 약 0.51㎜(0.02인치)인, 스파웃 조립체.
- 패키지에 핏트먼트를 단단히 고정하는 방법으로서,재료의 제 1 및 제 2 에지를 포함하는 패키지 벽 재료(package wall material)를 제공하는 단계와;원료(source)로부터 핏트먼트에 비교적 얇은 벽을 제공하는 단계와;상기 핏트먼트를 가열된 심봉(mandrel)에 맞물려서 상기 핏트먼트의 온도를 높이는 단계와;상기 재료의 상기 제 1 및 제 2 에지 사이에 상기 핏트먼트를 삽입하는 단계와;상기 핏트먼트가 가열된 심봉(mandrel)에 맞물린 상태로 상기 재료의 상기 제 1 및 제 2 에지에 외부 씰링 조(jaw)를 밀착시키는 단계와;상기 제 1 및 제 2 에지의 일부분에 상기 핏트먼트를 씰링하는 단계를포함하는, 패키지에 핏트먼트를 단단히 고정하는 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 가열된 심봉은 상기 핏트먼트를 대략 상기 핏트먼트 재료의 연화점(softening point)보다 11.1℃ 내지 16.7℃(20 내지 30℉) 낮은 온도로 가열하는, 핏트먼트를 단단히 고정하는 방법.
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