KR101668321B1 - 일회용 용기용 시트 제조방법 및 이에 의해 제조된 일회용 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실링면에 개선된 일회용 용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 폴리스티렌을 주재로 하는 일회용 용기의 뚜껑 즉, 리드를 개봉시 용기 본체의 실링면이 파손되지 않고 리드가 박리됨으로써, 리드 개봉시 가루 발생 및 리드 내면에 용기 본체의 잔여물이 달라 붙지 않는 일회용 용기용 시트 제조방법 및 이에 의해 제조된 일회용 용기에 관한 기술분야가 개시된다.
또한, 본 발명은 일회용 용기에 열압착된 리드를 박리할 때 리드 내면에 용기의 잔여물이 달라붙지 않고, 폴리스티렌 가루가 생성되지 않아 실링면이 개선되는 효과와 이에 따라 용기의 품질을 개선함으로써 위생적이며 이용자의 불편을 해소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

일회용 용기용 시트 제조방법 및 이에 의해 제조된 일회용 용기{method for manufacturing disposble containers sheet and disposble containers manufactured by the method}

본 발명은 실링면에 개선된 일회용 용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 폴리스티렌을 주재로 하는 일회용 용기의 뚜껑 즉, 리드를 개봉시 용기 본체의 실링면이 파손되지 않고 리드가 박리됨으로써, 리드 개봉시 가루 발생 및 리드 내면에 용기 본체의 잔여물이 달라붙지 않는 일회용 용기용 시트 제조방법 및 이에 의해 제조된 일회용 용기에 관한 기술분야이다.

일반적으로 일회용으로 사용되는 컵라면, 즉석밥, 일회용 음료컵 등은 합성수지 특히 폴리스티렌을 주재로 하는 발포체의 본체에 뚜껑(Lid)을 히트실로 접합하게 된다.

이러한 일회용 용기는 사용을 위해 뚜껑을 제거해야 하는데, 이때 뚜껑의 내면에 용기 본체인 합성수지 발포체의 잔여물이 달라붙고, 부스러기 형태인 가루가 용기 내에 떨어지게 되므로 이용자의 불만을 유발하는 원인이 되고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허공보 10-1165342호에서는 이지필 기능을 부여하여 용기 본체의 표면에 코팅된 필름과 뚜껑을 구성하는 필름 간에 적정 수준의 박리 강도를 부여하여 밀봉성과 이지필 기능을 동시에 구현한 용기를 개시하고 있다.

그러나 상기와 같은 용기는 일반적으로 대량생산되는 발포 폴리스티렌 용기가 아닌 생분해성 재료를 사용하며, 용기 뚜껑을 제2 생분해성 필름, 금속 증착층, 종이층을 적층하는 복잡한 구조로 제조하므로, 생산 단가가 높아 대량으로 소비되는 컵라면, 일회용 음료컵 등에는 적합하지 않은 문제가 있다.

또한, 대한민국 공개특허공보 10-2013-0127296호에서는 열가소성 수지재 부재로 이루어진 용기에 이축 연신 폴리프로필렌 필름을 뚜껑 재료 필름으로 이용하여 박리성의 제어가 용이한 접합 구조를 형성하는 방법이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 10-0760775호에서는 적층된 다층 폴리에스테르 필름을 통해 열-밀봉 가능한 박리성 층을 제공하는 방법이 개시되어 있다.

그러나 이러한 이축 연신 폴리프로필렌 필름이나 다층 폴리에스테르 필름은 컵라면, 즉석밥, 일회용 음료컵 등의 뚜껑으로 사용하기에는 적합하지 않은 재질이며, 발포 폴리스티렌 용기 등에 사용할 경우, 뚜껑 내면에 용기 잔여물이 부착되지 않는 적절한 접합강도를 얻기가 쉽지 않아 공정상 어려움이 많다.

즉, 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 제조단가가 낮은 폴리스티렌을 주재로하는 일회용 용기의 뚜껑을 박리할 때 용기 본체의 실링면이 파손되지 않도록 폴리스티렌을 발포하는 방법과 일회용 용기가 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제1165342호 대한민국 공개특허 제2013-0127296호 대한민국 등록특허 제0760775호

본 발명은 상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 안출된 기술로서, 리드를 박리할 때 뚜껑 내면에 용기의 잔여물이 달라붙지 않고, 폴리스티렌 가루가 생성되지 않는 일회용 용기용 시트 제조방법 및 이에 의해 제조된 일회용 용기를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자, 폴리스티렌을 주재로 하는 혼합물을 가열 및 가압하여 용해 시키는 용융단계와 상기 용융단계에서 용해된 혼합물을 수냉 조절 방식으로 냉각하는 제1냉각단계와 상기 제1냉각단계에서 냉각된 혼합물에 발포용 가스를 주입하여 압출 및 발포하여 발포부재를 성형하는 발포단계와 상기 발포단계에서 발포된 발포부재를 냉각롤러에 공급하여 냉각하는 제2냉각단계 및 상기 제2냉각단계를 거친 발포부재의 상부면에 수지를 코팅하여 시트를 제조하는 코팅단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일회용 용기용 시트 제조방법을 제시한다.

또한, 본 발명의 상기 발포단계에서 발포부재는 중공이 형성된 원통형상으로 압출되고, 상기 발포단계 이후, 발포부재의 상단을 절개하는 펼침단계를 더 포함하여 구성되고, 상기 제2냉각단계는 21 내지 26℃의 범위로 냉각하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기에서 제조된 시트를 금형에 투입하고, 상하측성형암을 이용하여 압축성형함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 일회용 용기를 제시한다.

또한, 본 발명의 상기 상하측성형암은 각각 누름깊이 140 내지 145mm, 150 내지 155mm로 압축하는 것을 특징으로 하고, 상기 일회용 용기는 압축성형시 온도가 180 내지 190℃인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 일회용 용기용 시트 제조방법 및 이에 의해 제조된 일회용 용기는 일회용 용기에 열압착된 리드를 박리할 때 리드 내면에 용기의 잔여물이 달라붙지 않고, 폴리스티렌 가루가 생성되지 않아 실링면이 개선되는 효과와 이에 따라 용기의 품질을 개선함으로써 위생적이며 이용자의 불편을 해소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일회용 용기를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 일회용 용기용 시트의 제조방법의 계략적인 순서도.
도 3은 종래의 일회용 용기용 시트의 제조방법 중 발포단계 내지 권취단계를 도시한 계략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 발포단계 내지 권취단계를 도시한 계략도.
도 5a)는 종래의 발포단계 이후 발포부재의 종단면도.
도 5b)는 본 발명의 발포단계 이후 발포부재의 종단면도.
도 6a)는 종래의 코팅단계 이후 시트의 단면도.
도 6b)는 본 발명의 코팅단계 이후 시트의 단면도.
도 7은 종래의 일회용 용기제조시 상하측암의 누름깊이를 비교 도시한 계략도.
도 8은 본 발명의 일회용 용기제조시 상하측암의 누름깊이를 비교 도시한 계략도.
도 9는 종래의 리드 개봉시 용기 잔여물의 부착 및 실링면의 박리정도를 나타낸 리드 사진.
도 10은 본 발명의 실링면에 대한 점착 테이프 박리실험 결과를 나타낸 사진.
도 11은 본 발명의 실링면에 대한 리드 박리시험 결과를 나타낸 사진.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

발포 폴리스티렌을 이용한 일회용 용기(이하, '용기'라고도 명명한다.)의 통상적인 제조방법은 폴리스티렌 펠렛을 용융 및 냉각공정을 거치면서 발포 폴리스티렌 시트를 제조한 다음, 상기 시트를 가열하고 금형으로 눌러 용기의 모양을 형성함으로써 제조된다.

구체적으로, 상기 발포 폴리스티렌 시트를 제조하는 공정은 폴리스티렌 펠렛, 비드 등의 원료, 발포제 등을 혼합하고 170 내지 240℃, 200 내지 250kg/㎠의 조건으로 가열, 가압하여 용해 시킨 후, 1차 냉각한 다음 발포용 가스(이산화탄소, 부탄 등)를 주입하며 발포체를 형성하는 발포과정을 거친 후, 2차 냉각하고 코팅하여 시트를 제조하고, 이를 권취, 숙성함으로써 제조되게 된다.

이때, 상기 코팅은 상기 시트가 용기 본체로 셩형되었을 때, 용기 본체의 외측면에 해당되는 것으로서, 용기의 외측 표면이 매끈하게 형성되도록 하여 용기 본체 외측의 파손을 최소화하고 미관이 미려한 효과를 얻을 수 있으며, 상기 발포체는 발포도가 다른 2개의 고, 저 발포층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 공정에 의해 발포 폴리스티렌 시트를 제조함에 있어서, 폴리스티렌 펠렛 비드 등의 원료로서, 일반 범용 폴리스티렌(General Purpose Polystyrene: GPPS) 및 고충격 폴리스티렌(High Impact Polystyrene: HIPS)를 혼합하여 사용하게 되는데, 용해 후 발포 및 1, 2차 냉각 과정을 거치면서 표면에 고충격 폴리스티렌을 주성분으로 하는 저발포층이 형성되고, 그 아래에 일반 범용 폴리스티렌을 주성분으로 하는 고발포층이 형성되게 된다.

부가하여 설명하면, 상기 일반 범용 폴리스티렌은 투명성이 뛰어나고, 전기적 특성, 내수성, 착색성, 가공성이 우수하므로 일회용 용기 등의 발포 제품에 널리 사용되고 있다. 상기 일반 범용 폴리스티렌은 등급에 따라 고유동용, 압출용, 고강성용으로 나뉘는데, 발포 폴리스티렌 시트를 제조하기 위해서는 압출용의 PSP(Polystyrene Paper)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 고충격 폴리스티렌은 내충격성 및 기계적 물성이 우수하고 가공성형성이 우수하여 일반 범용 폴리스티렌과 병용하여 발포 폴리스티렌 시트를 제조하게 된다. 이 경우, 일반 범용 폴리스티렌이 발포되어 발포 폴리스티렌(Expanded Polystyrene: EPS) 층을 형성하나, 고충격 폴리스티렌은 상대적으로 발포되지 않고 표면으로 노출되어 코팅층이 형성되게 되는 것이다.

상기 발포층을 자세히 살펴보면, 도면 5a)에 도시된 바와 같이, 발포도가 다른 2개의 발포층으로 이루어지는 것을 알 수 있는데, 이는 다양한 입도를 가진 일반 범용 폴리스티렌의 발포 및 냉각 과정에서 시트의 표면층과 내부층의 발포 정도가 달라지기 때문에 생성되는 것이다.

즉, 통상적으로 시트의 표면층은 발포 정도가 작게 되며, 따라서 통상적인 발포폴리스티렌 시트의 제조공정에 따라 제조된 시트는 표면의 저발포층, 발포도가 저 발포층에 비해 상대적으로 큰 고발포층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어지게 된다.

상기와 연관하여, 발포 폴리스티렌 시트로 용기를 제조하는 과정은 상기 발포 폴리스티렌 시트의 표면인 저발포층에 합성수지를 코팅한 다음 일정기간 숙성한 후 170 내지 200℃로 가열하고 금형에 공급하여 상하압착함으로써 원하는 형태의 용기를 제조하게 된다.

이때, 제조된 용기의 외측에는 코팅층과 저발포층이 형성되게 되고, 내측으로는 고발포층이 형성되며, 용기의 외주연 즉, 실링면(1)은 라운딩처리되므로, 뚜껑(lid, 이하, '리드'라 통칭한다.)과 접하는 부분인 실링면은 고발포층이 되며, 상기 리드를 용기의 외주연 즉, 실링면인 고발포층 표면에 설치하고 열압착에 의해 실링함으로써 포장용기가 완성되는 것이다.

따라서, 용기와 리드가 실링되는 부분인 실링면은 리드의 배면과 발포도가 상대적으로 큰 폴리스티렌 발포층의 표면이 된다.

아울러, 상기 리드는 컵라면 용기의 경우, 알루미늄과 종이를 혼합한 혼합재질을 사용하며, 나토 용기의 경우 폴리스티렌의 발포층이 될 수 있으며, 기타 일회용 용기에 있어서 종이와 플라스틱을 혼합한 혼합재질을 사용하기도 한다.

그러나 어떠한 리드에 있어서도, 상기 리드와 맞닿는 폴리스티렌 발포층의 발포도가 커서 폴리스티렌 입자의 조밀도가 낮음으로서, 리드를 제거할 때, 도 10과 같이, 발포층의 잔여물이 뚜껑에 붙거나, 박리면에서 폴리스티렌 가루가 발생하는 문제가 생기는 것을 피할 수 없다.

본 발명자들은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 공정조건을 탐색한 결과, 리드의 배면부와 맞닿는 폴리스티렌 발포층이 발포도가 상대적으로 낮아 조밀한 입자를 가지는 경우 용기 잔여물이나 가루가 전혀 발생하지 않는다는 점을 알아내었다.

따라서 본 발명의 용기는 발포도가 상대적으로 낮은 제1폴리스티렌 발포층인 저발포층, 발포도가 상대적으로 큰 제2폴리스티렌 발포층인 고발포층, 코팅층이 순차적으로 적층된 발포 폴리스티렌 시트로 이루어지며, 상기 발포도가 상대적으로 낮은 저발포층과 리드의 배면부가 열접합에 의해 실링된 것을 특징으로 한다.

이러한 실링 구조는 후술하는 실시예에서 나타난 바와 같이 리드의 박리시 용기 잔여물이나 가루가 전혀 발생하지 않는 실링면(1)이 개선된 일회용 용기를 제공하게 된다.

본 발명의 실링면(1)이 개선된 일회용 용기를 제조하기 위해서는 우선 발포도가 상대적으로 낮은 제1폴리스티렌 발포층인 저발포층, 발포도가 상대적으로 큰 제2폴리스티렌 발포층인 고발포층, 코팅층이 순차적으로 적층된 발포 폴리스티렌 시트를 제조하여야 하는데, 통상의 제조공정에 의해서는 발포층의 외측면은 발포도가 상대적으로 큰 발포층이 형성될 수 밖에 없다.

구체적으로 설명하면, 통상의 발포 폴리스티렌 시트(20')(이하, '시트(20')'라고도 한다.)는 도면 3에 도시된 바와 같이, 혼합된 원료를 용해 시킨 후, 1차 냉각한 다음 발포용 가스를 주입하며 압출 다이스(100')를 통해 원통형상으로 발포되며 발포부재(10')가 성형되고, 성형된 발포부재(10')는 2차 냉각공정을 위해 냉각롤러(200')로 공급되기 전에 도면 5a)에 도시된 바와 같이, 절개장치를 이용해 하단(압출성형되었을 때 의 기준)을 절개하여 저발포층(12')의 하부에 고발포층(14')이 위치하게 되어 냉각롤러(200')를 통과한다.

상기 냉각롤러(200')를 통과한 발포부재(10')는 저발포층(12')과 고발포층(14')의 위치를 유지한상태로 코팅기(300')에서 저발포층(12')의 상부에 합성수지가 코팅되어 시트(20')가 형성되고, 권취롤(400)에 권취되어 몇일간 숙성되어 시트(20')의 제조가 완료된다.

즉, 통상의 발포 폴리스티렌 시트(20')는 도면 6에 도시된 바와 같이, 하부부터 고발포층(14'), 저발포층(12') 및 코팅층(16')이 순차적으로 적층되고, 도면 7에 도시된 바와 같이, 코팅층(16')이 용기 본체의 외측으로 위치하도록 성형됨으로써, 고발포층(14')에 리드와 실링되는 실링면(1)이 형성되어 리드가 부착된다.

따라서, 본 발명에서는 1차 냉각 및 발포 공정 후, 2차 냉각을 할 때, 급냉을 통해 통상의 제조공정보다 낮은 온도로 냉각함으로써 저발포층(12)과 고발포층(14)의 발포도를 상대적으로 낮춤과 동시에 도면 5에 도시된 바와 같이, 압출다이스(100)를 통과한 중공이 형성된 원통형상의 발포부재(10)의 상단을 절개하여 펼침으로써, 2차 냉각을 위해 냉각롤러(200)를 통과하기전 고발포층(14)이 저발포층(12)의 상부에 위치되도록 한 후 코팅기(300)에서 고발포층(14)의 상부에 코팅층(16)이 형성되게 하여 시트(20)가 형성되고, 권취롤(400)에 권취되어 10일간 숙성되어 시트(20)의 제조를 완료한다.

즉, 본 발명은 완성된 시트(20)를 이용하여 용기 본체를 성형시 상대적으로 발포도가 낮은 저발포층(12)이 용기 본체의 내면이 되기 때문에 이에 따라 리드와 부착되는 실링면의 발포도를 낮추고 표면 거칠기를 완화하는 효과를 얻어 리드의 박리시 폴리스티렌 가루나 잔여물이 발생하지 않게 되는 것이다.

본 발명의 일회용 용기용 시트 제조방법과 통상의 제조방법을 대비하면 다음과 같다.

본 발명의 발포 폴리스티렌 시트(20)의 제조방법과 통상의 발포 폴리스티렌 시트의 제조방법은 폴리스티렌 펠렛, 비드 등의 원료, 발포제 등을 혼합하고 170 내지 240℃, 200 내지 250kg/㎠의 조건으로 가열, 가압하여 용해시킨 후, 100 내지 120℃에서 1차 냉각하고, 발포용 가스를 주입하여 저,고발포체를 형성하는 발포과정을 거친 다음, 2차 냉각하여 시트를 제조하고, 이를 권취, 숙성하는 점에서 동일하다.

그러나 본 발명의 제조방법은 발포층의 발포도를 조절하기 위하여, 2차 냉각에서 냉각 조건을 개선하는 것을 특징으로 한다.

통상의 제조공정에서 2차 냉각은 롤러 내부로 냉각수가 관통하는 수랭냉각과 롤러 외부로 공기를 분사하는 공랭냉각을 병행함으로써 냉각을 수행하는데, 이때 롤러 내부의 수랭냉각은 대략 27 내지 30℃에서 수행하며, 롤러 외부의 공랭냉각은 대략 25 내지 26℃에서 수행한다.

이에 대하여, 본 발명의 제조방법에서 2차 냉각은 롤러 내부의 수랭냉각을 22 내지 23℃에서 수행하며, 롤러 외부의 공랭냉각은 대략 20 내지 21℃에서 수행한다.

즉, 본 발명의 2차 냉각 조건은 많은 실험을 거쳐 도출된 결과로서 수랭냉각 온도가 22℃ 미만이고, 공랭냉각의 온도가 20℃ 미만이면 상대적인 발포도가 지나치게 낮아져 발포 폴리스티렌의 단열효과가 충분하지 못하며, 수랭냉각의 온도가 23℃, 공랭냉각의 온도가 21℃를 초과하면 리드와 접하는 실링부위의 발포층의 발포도가 충분히 낮지 않아, 리드 박리시 폴리스티렌 가루가 일부 발생하게 되므로, 상기 조건을 유지하는 것은 매우 중요하다.

아울러, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 발포 폴리스티렌 발포층은 전체적으로 15 내지 30 kg/㎥의 밀도를 나타내나, 상기 발포층의 50 군데에 대하여 절반으로 슬라이스 분할한 시료를 제조하고 이에 대한 밀도를 측정했을 때 제1 폴리스티렌 발포층인 저발포층(12)과 제2 폴리스티렌 발포층인 고발포층(14)의 평균 밀도 차이가 10 내지 15 kg/㎥ 정도 나는 것으로 나타나 제1 폴리스티렌 발포층의 발포도가 제2 폴리스티렌 발포층의 발포도보다 상대적으로 낮은 발포도를 나타내는 것으로 파악되었다.

따라서 발포도가 상대적 높은 층과 낮은 층은 비교되는 발포층 간의 평균 밀도 차이가 10 내지 15 kg/㎥의 범위에 있는 것으로 분류할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 발포 폴리스티렌 시트(20)를 사용한 일회용 용기의 제조방법과 통상의 제조방법을 대비할 때, 발포 폴리스티렌 시트(20)를 공급하고, 상기 시트(20)를 가열하고 금형으로 가압하여 용기의 모양을 형성하는 점에서 동일하다.

그러나 통상의 제조방법에서는 210 내지 220℃로 가열하고 금형으로 가압하여 제조하나, 본 발명에서는 180 내지 190℃로 가열하고 금형으로 가압하여 제조하게 된다.

즉, 가열 온도가 180℃ 미만이면 성형공정이 제대로 수행되지 않고, 190℃를 초과하면 저발포층(12)에 형성되는 실링면(1)의 발포도가 상승하여, 종래와 같이 발포도가 상대적으로 큰 발포층이 형성되므로, 결과적으로 리드의 박리시 잔여물이 발생하게 되는 문제점이 있다.

특히, 종래의 제조방법에서와 같이 210 내지 220℃로 가열하는 경우, 실링면(1)의 발포도가 크게 상승하여 리드와의 접합면에 접한 발포층의 발포도가 상대적으로 커지므로, 리드의 박리시 잔여물 및 폴리스티렌 가루가 발생하는 문제점이 해결되지 않다.

부가하여 설명하면, 발포 폴리스티렌 시트(20)의 제조시 2차 냉각조건에서 종래보다 온도를 낮춰 냉각하기 때문에 발포가 충분히 이루어지지 않은 저발포층(12)이 종래와 같이 210 내지 220℃로 가열하여 성형될 경우 발포됨으로써 종래에 발생되는 문제점이 해결되지 않는 것이다.

또한, 실링면(1)의 상태 개선을 위해서는 표면 거칠기를 완화하기 위하여 가압시의 성형 압력을 조절할 필요가 있다.

즉, 종래의 제조방법에 비해 성형 압력을 10 내지 12% 증가시킴으로써, 실링면의 표면 거칠기를 완화하고 결과적으로 리드의 박리시 잔여물 및 폴리스티렌 가루가 발생하는 문제점을 해결할 수 있게 된다.

구체적으로, 종래의 제조방법시 성형 압력은 일예로, 도면 7에 도시된 바와 같이, 제조된 시트(20')를 금형(500')에 투입했을 때, 금형(500')의 상측성형암(510')의 누름깊이가 158mm이고, 하측성형암(520')의 누름깊이가 169mm였다면, 본 발명의 제조방법시 성형 압력은 도면 8에 도시된 바와 같이, 숙성이 완료되어 제조된 시트(20)를 금형(500)에 투입하고, 상측성형암(510)의 누름깊이가 142mm, 하측성형암(520)의 누름깊이가 152mm로 작아지게 하여 압력을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.

즉, 상기 압력을 증가시키는 효과는 성형암의 길이 즉, 성형암이 성형을 위하여 이동되는 거리가 일정할 때, 성형암의 위치를 시트(20)에 더욱 가깝게 함으로써, 성형되는 압력을 증가시키게 되고, 이에 따라 실링면의 표면 거칠기를 완화할 수 있는 효과를 얻게 되는 것이다.

다시말해, 본 발명은 발포 폴리스티렌 시트(20)를 오목 형상의 금형(500)에 두고 상하부에서 상하측성형암(510)(520)으로 가압하여 용기의 형태를 제조하게 되는데, 이때, 통상적으로 상측의 누름깊이가 150 내지 160㎜, 하측의 누름깊이가 160 내지 170㎜인 것을 본 발명에서는 누름깊이를 상측 140 내지 145㎜, 하측 150 내지 155㎜로 하여 성형압력을 감소시킴으로써 실링면의 표면 거칠기를 개선할 수 있게 된다.

종합하여 본 발명의 일회용 용기용 시트(20)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 용융단계(S10)는 폴리스티렌을 주재로 하는 혼합물을 가열 및 가압하여 용해 시키는 것으로서, 폴리스티렌 펠렛, 비드 등의 원료, 발포제 등을 혼합하고 170 내지 240℃, 200 내지 250kg/㎠의 조건으로 가열, 가압하여 용해 시킨다.

다음으로, 본 발명의 제1냉각단계(S20)는 상기 용융단계(S10)에서 용해된 혼합물을 수냉 조절 방식으로 냉각하는 것으로서, 100 내지 120℃의 조건에서 서서히 냉각시킨다.

다음으로, 본 발명의 발포단계(S30)는 상기 제1냉각단계(S20)에서 냉각된 혼합물에 발포용 가스를 주입하며 압출 및 발포하여 발포부재(10)를 성형하는 것으로서, 도면 5b)에 도시된 바와 같이, 압출다이스(100)를 통과하여 중공이 형성된 원통형상으로 압출된다.

다음으로, 펼침단계(S45)는 상기 발포단계(S30) 이후, 발포부재(10)의 상단을 절개하는 것으로서, 이후의 2차 냉각공정과 코팅공정을 하기 위해 불포부재(10)가 펼쳐저 냉각롤러(200)에 공급된다.

이때, 상기 발포부재(10)는 상부에 고발포층(14)이 위치하고 고발포층(14)의 하부에 저발포층(12)이 위치하여 이후의 코팅공정시 고발포층(14)의 상부에 합성수지가 코팅되어 앞서 설명한 본 발명의 효과를 실현케 한다.

다음으로, 제2냉각단계(S40)는 상기 발포단계(S30)에서 발포된 발포부재(10)를 냉각롤러(200)에 공급하여 냉각하는 것으로서, 상기 발포단계(S30) 단계 이후 펼침단계(S35)에서 펼쳐진 발포부재(10)가 냉각롤러(200)에 공급되고, 공급된 발포부재(10)를 21 내지 26℃의 범위로 냉각하되, 구체체적으로, 냉각롤러(200) 내부로 냉각수가 관통하는 바람직한 수랭냉각은 대략 20 내지 21℃에서 수행되며, 공랭냉각은 대략 22 내지 23℃에서 수행되어 상기와 같은 범위내에서 시행되는 것이 가장 바람직하다.

이때, 수랭냉각과 공랭냉각의 평균 냉각온도가 21℃일 때, 본 발명의 효과가 극대화되는 발포도를 나타내었다.

다음으로, 고팅단계(S50)는 상기 제2냉각단계(S40)를 거친 발포부재(10)의 상부면에 수지를 코팅하여 시트(20)를 제조하는 것으로서, 도면 4에 도시된 바와 같이, 냉각롤러(200)를 통과한 발포부재(10)가 코팅기(300)를 통과하며 상부면이 코팅된다.

이때, 상기 코팅에 사용되는 재질은 통상 이용되는 합성수지재질인 폴리에팅렌 코팅 또는 특수코팅인 라텍스 코팅 등으로 이루어질 수 있으나, 가장 바람직하게는 폴리스티렌 발포체와 이질감이 적은 폴리스티렌 수지를 이용하여 코팅함으로써, 이후의 용기 본체 성형시 원활한 성형을 유도할 수 있을 뿐만 아니라 제조단가를 절감할 수 있는 효과를 실현케 한다.

다음으로, 수집단계(S60)는 상기 코팅단계(S50)에서 수지가 코팅된 시트(20)를 권취롤(400)에 권취하는 것으로서, 이후에 용기 본체 성형시 금형(500)에 원활하게 공급할 수 있을 뿐만 아니라 보관이 용이한 효과를 실현케 한다.

다음으로, 숙성단계(S70)는 수집단계(S60)에서 권취된 시트(20)를 자연 통풍을 유지하되, 직사광선을 없는 곳에서 10일간 숙성함으로써, 시트(20) 제조를 완료한다.

이하, 상기와 같이 제조된 시트(20)를 이용하여 제조되는 일회용 용기를 구체적으로 설명하면, 상기 시트(20)를 180 내지 190℃, 가장 바람직하게는 185℃로 가열하고, 금형(500)에 투입한 후, 금형(500)의 상하측성형암(510)(520)을 이용하여 압축성형하여 용기 본체를 제조한다.

이때, 상기 금형(500)의 상하측성형암(510)(520)은 각각 누름깊이 140 내지 145mm, 150 내지 155mm의 범위, 가장 바람직하게는 각각 142mm, 152mm의 누름깊이로 가압하여 용기본체를 성형함으로서, 실링면의 표면 거칠기를 완화하는 효과를 실현한다.

즉, 본 발명의 일회용 용기는 외측면에 폴리스티렌 코팅층(16)이 형성되고, 내측면 방향으로 코팅층(16)의 상부에 고발포층(14)이 형성되며, 고발포층(14)의 상부에 상기 고발포층(14)의 발포도에 비해 상대적으로 발포도가 작은 저발포층(12)이 형성됨으로써, 저발포층(12)에 형성되는 실링면(1)에 리드가 열압착되어 부착되었다가 박리시 잔여물 및 폴리스티렌 가루가 발생되지 않는 효과를 얻을 수 있다.

상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

1 : 실링면 10 : 발포부재
12 : 저발포층 14 : 고발포층
16 : 코팅층 20 : 시트(폴리스티렌 발포 시트)
100 : 압출다이스 200 : 냉각롤러
300 : 코팅기 400 : 권취롤
500 : 금형 510 : 상측성형암
520 : 하측성형암

Claims (6)

1. 폴리스티렌을 주재로 하는 혼합물을 170 내지 240℃, 200 내지 250㎏/㎠의 조건으로 가열 및 가압하여 용해 시키는 용융단계(S10);와
   상기 용융단계(S10)에서 용해된 혼합물을 수냉 조절 방식으로 100 내지 120℃에서 냉각하는 제1냉각단계(S20);와
   상기 제1냉각단계(S20)에서 냉각된 혼합물에 발포용 가스를 주입하여 압출 및 발포하여 중공이 형성된 원통형상으로 압출되는 발포부재(10)를 성형하는 발포단계(S30);와
   상기 발포단계(S30)에서 발포된 원통형상의 발포부재(10)의 상단을 절개하는 펼침단계(S35);와
   상기 발포단계(S30)에서 발포된 발포부재(10)를 냉각롤러(200)에 공급하되, 롤러 내부의 수랭냉각은 22 내지 23℃, 롤러 외부의 공랭냉각은 20 내지 21℃의 범위로 냉각하는 제2냉각단계(S40);와
   상기 제2냉각단계(S40)를 거친 발포부재(10)의 상부면에 수지를 코팅하여 시트(20)를 제조하는 코팅단계(S50);와
   상기 코팅단계(S50)에서 수지가 코팅된 시트(20)를 권취롤(400)에 권취하는 수집단계(S60); 및
   상기 수집단계(S60)에서 권취된 시트(20)를 자연 통풍을 유지하되, 직사광선이 없는 곳에서 10일간 숙성하는 숙성단계(S70);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 일회용 용기용 시트 제조방법.
   
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4. 제1항으로 제조되는 시트(20)를 180 내지 190℃로 가열한 후, 금형(500)에 투입하고, 상기 금형(500)의 상하측성형암(510)(520)을 각각 누름깊이 140 내지 145mm, 150 내지 155mm로 압축성형함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 일회용 용기.
   
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