KR100836891B1 - 기능성 캔 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캔 몸체와, 상기 몸체의 양단에 상면 엔드부 및 저면 엔드부가 각각 결합된 캔으로서, 상기 상면 엔드부에는 개구부가 구비되고 상기 저면 엔드부에는 내부로부터의 음압 또는 양압에 따라 탄성 변형 상태로 유지되어 개관과 동시에 복원되는 탄성 가요부를 구비한 기능성 캔에 있어서, 상기 탄성 가요부는, 중앙에 위치하는 버튼부와; 상기 버튼부의 주연으로부터 방사방향으로 소정의 경사각(θ1)을 가지고 연장되는 탄성부와; 상기 탄성부의 외측 주연으로부터 방사방향으로 연장되되 상기 버튼부와 이루는 경사각(θ2)이 상기 탄성부와 버튼부가 이루는 경사각(θ1) 보다 더 크도록 형성된 경사부와; 상기 경사부의 외측 주연으로부터 방사방향으로 상기 버튼부와 수평하게 연장되는 평탄부가 연속하여 형성된 것을 특징으로 하는 기능성 캔에 관한 것이다.

캔, 탄성 가요부, 보강 비드

Description

기능성 캔{FUNCTIONAL CAN}

본 발명은 캔의 밀폐 여부를 시각 및 청각으로 쉽게 확인할 수 있게 한 기능성 캔에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 캔 몸체와, 상기 몸체의 양단에 상면 엔드부 및 저면 엔드부가 각각 결합된 캔으로서, 상기 상면 엔드부에는 개구부가 구비되고 상기 저면 엔드부에는 내부로부터의 음압 또는 양압에 따라 탄성 변형 상태로 유지되어 개관과 동시에 복원되는 탄성 가요부를 구비한 기능성 캔에 관한 것이다.

일반적인 음료용 캔은 2 피스 또는 3 피스로 제작되므로 제조, 운반 과정에서 충격에 의해 각 부재 또는 각 부재의 연결부위에 미세한 파손이 발생할 수 있다. 캔이 파손되면 산화 작용에 의해 내용물이 쉽게 변질되는 바, 소비자의 입장에서는 캔의 밀폐성 확인이 상품 구매시의 중요한 요소가 된다.

한편, 캔에는 밀봉상태에서 내부 압력이 대기압보다 낮은 음압캔과 그 반대의 양압캔의 두 가지 종류가 있는데, 이러한 밀본 전후 캔 내부의 압력차를 이용하여 일본특허공개공보 제2002-193261호는 캔의 내부 압력 변화에 따라 캔의 소정부 위가 변형되도록 함으로써 밀봉여부 또는 개봉여부를 확인할 수 있는 압력 확인부를 구비한 캔에 대해 개시하고 있다.

상기 일본특허공개공보 제2002-193261호에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 압력 확인부(208)의 구조는, 주변의 패널부(207)보다 바깥쪽에 돌출하는 원형의 단부(281)와 이 단부(281)의 표면에 돌출 형성된 버튼부(282)로 이루어진다. 이 경우, 압력 확인부(208)의 형상으로서 2단의 동심원 형상으로 하고 밀봉상태에서 캔 내부의 음압에 의해 탄성 변형해 안으로 들어가고, 개봉시 캔 내부의 압력상승으로 캔 밖으로 튀어 오름으로써 밀봉 및 개봉상태를 확인할 수 있는 것으로 개시되어 있다.

그러나 상기 일본 특허공개공보에 따른 압력 확인부(208)의 경우, 실질적으로 탄성 변형되는 영역은 원형의 단부(281)가 되는데, 단부(281) 면영역의 반경 크기에 관계없이, 단부(281)가 패널부(207)로부터 돌출되어 있는 변형전 상태에서 갖는 면적크기가 변형과정에서 단부(281)가 패널부(207)와 동일 높이에 위치한 상태에서의 면적크기에 비해 상대적으로 크게 되어 밀봉상태 및 개봉상태에서 상기 압력 확인부(208)에 대해 소망하는 탄성변형을 얻기 어려운 문제가 있다. 이러한 변형전과 변형과정에서의 면적비 차로 인한 탄성변형의 곤란을 피하기 위해서는 변형전 상태에서의 원형의 단부(281)와 패널부(207) 사이의 면각을 가능한 한 작게 하여야 하지만, 이 경우에 있어서는 압력 확인부(208)가 패널부(207)를 기준으로 돌출정도를 작게 하여야 하기 때문에 변형 전후에서 그 변형여부를 시각적으로 확인하기가 현저히 곤란한 문제가 있다. 또한 변형 전후의 소리의 크기는 변형 전후 축 적된 재료의 탄성 에너지에 비례하기 때문에 돌출정도를 작게 하는 경우 소리효과도 만족할 만큼 기대하기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결한 것으로, 캔의 엔드부에 시각적으로 확연히 인식될 수 있으면서도, 캔 내부의 압력변화에 따라 효과적으로 탄성 변형함으로써 밀봉상태 및 개봉상태를 시각 및 청각을 통해 확실히 인식시킬 수 있는 탄성가요부를 구비한 캔 엔드부 및 캔을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 기능성 캔의 요지는 다음과 같다.

(1) 캔 몸체와, 상기 몸체의 양단에 상면 엔드부 및 저면 엔드부가 각각 결합된 캔으로서, 상기 상면 엔드부에는 개구부가 구비되고 상기 저면 엔드부에는 내부로부터의 음압 또는 양압에 따라 탄성 변형 상태로 유지되어 개관과 동시에 복원되는 탄성 가요부를 구비한 기능성 캔에 있어서, 상기 탄성 가요부는, 중앙에 위치하는 버튼부와; 상기 버튼부의 주연으로부터 방사방향으로 소정의 경사각(θ1)을 가지고 연장되는 탄성부와; 상기 탄성부의 외측 주연으로부터 방사방향으로 연장되되 상기 버튼부와 이루는 경사각(θ2)이 상기 탄성부와 버튼부가 이루는 경사각(θ1) 보다 더 크도록 형성된 경사부와; 상기 경사부의 외측 주연으로부터 방사방향으 로 상기 버튼부와 수평하게 연장되는 평탄부가 연속하여 형성된 것을 특징으로 하는 기능성 캔.

(2) 상기 버튼부와 경사부가 이루는 경사각(θ2)이 0.1 ~ 5° 인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재에 따른 기능성 캔.

(3) 청구항 1에 있어서, 상기 경사부는 2 단 이상으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 기능성 캔.

(4) 상기 평탄부의 외측 주연으로는 상기 탄성가요부에 대해 전체적으로 탄성 복원력을 보강시키기 위해 저면 엔드부의 내측 또는 외측으로 돌출 형성된 보강비드가 형성된 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재에 따른 기능성 캔.

(5) 상기 캔 몸체와 저면 엔드부는 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 기재에 따른 기능성 캔.

본 발명에 따른 탄성가요부 및 이를 구비한 기능성 캔의 경우, 캔의 엔드부에 시각적으로 확연히 인식될 수 있으면서도, 캔 내부의 압력변화에 따라 효과적으로 탄성 변형함으로써 밀봉상태 및 개봉상태를 청각 및 시각적으로 인식시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 탄성 가요부 주연에 형성된 보강 비드에 의해 탄성 가요부의 강성이 커지는 바, 탄성 가요부의 탄성력을 장기간 유지할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다. 첨부된 도면에서 기능 또는 형상이 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였다.

먼저, 본 발명에 따른 탄성가요부의 구조에 대해 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 3 피스 캔이 캔 몸체, 상면 엔드부 및 저면 엔드부로 분리된 상태를 나타내는 도면, 도 3은 본 발명에 따른 탄성가요부가 구비된 상기 도 2의 저면 엔드부의 단면도 및 평면도이다.

도 2를 참조할 때, 상면 엔드부(11)에는 탭(14)을 이용하여 개봉되는 개구부가 형성되어 있다. 상면 엔드부(11)의 주연부(11a)는 컬 성형되어 캔 몸체(12)의 상단과 폴딩되어 결합된다.

저면 엔드부(16)에는 캔 내용물의 충전에 따라 캔 내부로부터의 음압 또는 양압에 따라 탄성 변형 상태로 유지되어 개관과 동시에 복원되는 탄성가요부(160)가 구비된다. 상기 탄성 가요부(160)는 버튼부(161), 탄성부(162) 및 경사부(163)를 포함한다. 저면 엔드부(16)의 주연부(16a) 또한 상기 상면 엔드부(11)에서와 마찬가지로 컬 성형되어 캔 몸체(12)의 하단과 폴딩되어 결합된다.

상기 버튼부(161)는 저면 엔드부(16)의 중앙에 위치하며 상면은 저면 엔드부와 평행한 평면을 이룬다. 버튼부(161)의 평면 형상은 대체로 원형이다.

상기 탄성부(162)는 버튼부(161)의 주연으로부터 바깥쪽 방사방향으로 경사져 연장된다. 계속하여, 상기 경사부(163)는 탄성부(162)의 외측 주연으로부터 방 사방향으로 경사져 연장되되, 이 경우 상기 탄성부(162)가 평면 형상의 버튼부(161)와 이루는 경사각(θ1)은 후술하는 경사부(163)가 버튼부(161)와 이루는 경사각(θ2) 보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명은 종래 일본특허공보 제2002-193261호가 갖는 문제점을 해결하기 위하여, 일본특허공보의 도 1에서 탄성 변형하는 영역인 압력 확인부(208) 중 바깥쪽으로 돌출되어 있는 원형의 단부(281) 및 평면 형상의 패널부(207)에 대응하는 구성 대신에, 도 2 및 도 3에 따른 실시예에서와 같이 탄성부(162), 경사부(163) 및 평탄부(165)로 구분하여 구성한 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따를 때 탄성 변형하는 과정에서 탄성부(162)가 먼저 변형하고 경사부(163)가 나중에 변형되도록 함으로써, 탄성부(162) 및 경사부(163) 각각은 변형 전 면적과 변형과정에서 최소 면적에 도달할 때 사이의 기하학적 면적비 차를 분산하여 수용하게 된다. 이에 따라 면적비 크기에 비례하여 증가하는 재질의 탄성변형 저항력도 탄성부(162) 및 경사부(163)에 각각 분산됨으로써 탄성가요부(16)는 캔 내부에 압력변화에 대해 보다 용이하고도 민감하게 동작할 수 있게 된다.

또한 본 발명에서는 각각의 탄성 변형에 대한 저항력을 분산되도록 함으로써, 상술한 바와 같이 경사부(163)가 수평면과 이루는 경사각(θ2)을 크게 하여 보다 많이 돌출되도록 함으로써 충분한 시인성을 확보할 수 있는 한편, 캔이 밀봉되어 탄성 가요부(16)가 변형되면 상당량의 탄성변형 에너지가 축적될 수 있고 이에 따라 캔이 개봉되면서 탄성 가요부(16)가 원상으로 복귀하면서 소리에너지로 전환 되는 탄성변형 에너지가 증가되어 개봉시 소망하는 소리효과를 발휘할 수 있는 장점도 있다.

도 2 및 도 3의 실시예에서, 통상 저면 엔드부가 갖는 규격, 예컨대, 저면 엔드부의 반경 및 재질 두께에 따를 때 상기 경사각(θ2)은 0.1 ~ 5°가 바람직하다. 상기 경사각(θ2)의 하한은 시인성 확보를 위한 최소한이며, 상한은 탄성변형 저항력이 과도하게 증가되어 탄성 가요부(16)의 본래 기능이 저해되는 것을 방지하기 위함이다. 물론, 이러한 경사각(θ2)은 사용되는 저면 엔드부의 재질 및 두께에 따라 달라질 수 있으며, 따라서 제한적인 의미로 이해되어서는 안된다.

한편, 도 4의 실시예와 같이 상기 경사부(163)는 복수의 경사부(163a, 163b)로 분할하여 구성할 수 있고, 이에 따라 탄성변형 저항력을 분산시키는 효과가 증대되는 한편, 최외측에 위치하는 경사부(163b)의 수평면과 이루는 각도(θ2′)를 크게 하여 시인성이 향상되는 효과 또한 증대될 수 있다.

도 5를 참조할 때, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 저면 엔드부(16)의 가장자리 영역에는 캔 바깥쪽으로 돌출된 보강비드(164)가 구비된다.

상기와 같은 탄성 가요부(160)의 변형 또는 복원은 금속 소재 자체의 탄성력에 의존하기 때문에, 본 발명에 따른 기능성 캔에 있어서 탄성 가요부(160)의 탄성력의 강화하고 유지시키는 것은 중요하다.

즉, 탄성 가요부(160)가 시간, 온도, 습도 등의 외부 조건에 따라 변형하여 피로해지면 재질 특성에 의존하여 설계된 본래의 탄성 가요부가 갖는 탄성력은 의도하지 않게 약해질 수 있고, 이에 따라 탄성 가요부(160) 본래 기능이 상실될 수 있다. 캔, 특히 저면 엔드부(16)의 일반적인 소재로 이용되는 알루미늄(Al) 또는 스틸(Fe)은 재료비 절감 내지 경량화의 목적으로 두께를 얇게 하여야 하지만, 이 경우 외부 요인에 의해 탄성력이 약해질 위험이 있다.

이러한 점을 고려하여, 본 발명자는 상기와 같이 외부 조건에 따라 저면 엔드부(16)의 탄성력이 감소하는 문제점을 인식하여, 저면 엔드부(16)의 가장자리 영역 둘레로 환형의 강성비드를 형성시킴으로써 저면 엔드부(16)의 재질 또는 두께에 따른 제한에 불구하고 탄성 가요부의 탄성 복원력을 보다 장시간 유지되도록 하였다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 캔 몸체의 주벽(도면 미도시)에 인접하는 저면 엔드부(16)의 가장자리 영역에 보강비드(164)를 상방향으로 돌출되도록 형성시키면, 변형이 극히 억제된 보강비드(164)의 장벽 작용에 의해 저면 엔드부(16)에는 중심으로부터 가장자리 영역으로 균일하고도 강력한 텐션이 발생하게 된다. 이러한 텐션은 중심으로부터 가장자리 영역으로 모든 방향으로 균일하게 분포하기 때문에 밀봉 상태에서 탄성 가요부(160)가 저면 엔드부(16)의 수평면 방향으로 수축된 상태로 장시간 놓여지더라도 소성 변형이 억제됨과 동시에, 개관과 동시에 강력한 탄성 복원력에 의해 탄성변형 전 본래의 상태로 복귀하게 된다.

상기 보강비드(164)는 도 5의 실시예와는 달리 캔 내부 방향으로 함몰된 형태로 형성될 수도 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 탄성 가요부가 형성된 캔 엔드부의 성형방법에 대 해 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 탄성 가요부를 구비한 캔 엔드부의 성형 과정을 도시한 동작 개념도이다. 전체적으로, 캔 엔드부는 판상의 금속 모재 시트(16)를 지그(20)와 금형(40)을 이용하여 프레스 성형하는 방식으로 이루어진다. 즉, 금속 시트(16)를 마련한 후 속이 빈 통형의 지그(20)에 위치시킨 상태에서, 동심원상의 복수의 환형 단(41, 42)이 구비된 금형(40)을 지그(20) 중심과 정렬한 상태에서 금속 모재 시트로 가압하여 성형하게 된다.

성형의 최종단계에서 상기 금형(40)의 주연부는 지그(20) 단부에 밀착되고, 이에 따라 금형(40)의 환형 단 41에 대응하여 탄성 가요부(160) 중 평면상의 버튼부(161)를 형성시킨다. 환형 단 41의 모서리로부터 다른 환형 단 42의 모서리에 이르는 가상면에 대응하여 탄성 가요부(160) 중 탄성부(162)를 형성시킨다. 환형 단 42의 모서리에서 금형(40)과 지그(20)가 맞물리는 안쪽 지점(43a)까지 탄성 가요부(161) 중 경사부(163)를 형성시키게 된다. 계속하여 금형(40)과 지그(20)가 맞물리는 지점(43a, 43b) 사이에는 소폭의 평탄부(165)가 형성되고, 이는 탄성 가요부(160)의 외측에 위치하게 된다.

본 발명에서는 탄성변형 저항력에 대한 분산 효과 및 시인성을 증대시키기 위해 도 4의 실시예와 같이 상기 경사부(163)는 복수의 경사부(163a, 163b)로 분할하여 구성할 수 있는데, 이러한 경사부(163)에 대한 분할 구성은 제조에 이용되는 상기 금형(40)의 환형 단 42를 복수의 단으로 설계함으로써 가능하다(도면 미도시).

한편, 도 5에서 저면 엔드부 가장자리 영역에 형성되는 보강비드(16)는 탄성가요부(16)에 대한 프레스 성형 전후에 종래 알려진 일반적인 방법, 예컨대 프레스 성형방식으로 형성될 수 있다(도면 미도시).

다음으로, 도 7 내지 도 9를 참고하여 본 발명에 따른 기능성 캔에서 내부 압력 변화에 따라 탄성 가요부가 변형하는 과정을 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기능성 캔에서 저면 엔드부(16)와 캔 몸체(12)가 분리된 상태를 나타낸 도면, 도 8은 도 7의 기능성 캔에서 개구부를 개방하기 전의 상태를 나타낸 도면, 도 9는 도 7의 기능성 캔에서 개구부가 개방된 상태를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 캔은 3 피스 캔으로 음압 캔이다. 음압 캔의 경우 내용물의 주입 후에 캔 내부의 공기를 탈기시켜 진공을 형성시키기 때문에, 이러한 음압 캔에 사용되는 저면 엔드부(16)의 캔 밀봉 전 최초의 성형상태는 탄성 가요부(160)가 도 2에 도시된 바와 같이 캔 외부로 돌출되어 있다.

이후 탈기 과정을 거쳐 캔을 밀봉하면, 탄성 가요부(100)는 도 8에 도시된 바와 같이 캔 안쪽으로 오목하게 변형된다. 이 경우, 탄성가요부(160)의 평탄부(161), 탄성부(162), 경사부(163) 영역 각각은 완만한 곡선 모양으로 캔 안쪽으로 탄성변형하게 된다.

계속하여 상면 엔드부(11)에 제공된 개구부가 개방되면 도 9에 도시된 바와 같이 캔 내부의 압력이 상승하게 되어 저면 엔드부(16)의 탄성가요부(160)는 본래 성형된 모습으로 복원된다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 범위가 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 금속 캔은 그 제조방법에 내지 구성 부재의 개수에 따라 2 피스 타입과 3 피스 타입으로 분류된다. 2 피스 타입은 딥드로잉 성형에 의해 바닥부와 일체형으로 제조된 캔 몸체와 캔 뚜껑(엔드부)으로 구성되고, 3 피스 타입은 금속 판재의 용접으로 형성된 통형의 캔 몸체와 캔 뚜껑 및 바닥판으로 구성된다. 상술한 본 발명의 실시예에 대한 설명은 저면 엔드부가 캔 몸체와 분리된 3 피스 캔을 예시하여 설명하였지만, 2 피스 타입의 캔 몸체 바닥부에도 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 금속 캔은 전술한 구성 부재의 개수에 따른 분류 이외에, 내용물 주입 후의 공정에 따라, 질소 가스와 같은 불활성 가스를 충진시키는 양압 방식, 캔의 내부 공기를 탈기시켜 진공을 형성하는 음압 방식으로 구분될 수 있다. 본 발명에 따른 기능성 캔은 상기와 같은 음압 방식 외에도 양압 방식으로 충진되는 캔에 대해서도 상술한 탄성가요부의 형성 방향을 달리하여 구성할 수도 있다.

또한, 상기 실시예들에 있어서는 캔 몸체의 단면 형상을 원형으로 한 예를 설명하였지만, 캔 몸체가 사각을 포함한 기타 다각형의 형상인 경우, 예컨대 보틀캔, 통조림캔 등에 있어서도 그대로 적용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 청구범위에 기재된 사항으로부터 파악될 수 있는 모든 균등예 또는 변형예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 캔 바닥에 형성된 압력확인부의 단면도 및 평면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기능성 캔의 몸체와 엔드부가 분리된 상태를 나타낸 도면,

도 3은 도 2의 저면 엔드부의 단면도 및 평면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저면 엔드부의 단면도 및 평면도,

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저면 엔드부의 단면도 및 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 저면 엔드부의 형성과정을 도시한 도면,

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 기능성 캔에서 캔 몸체와 엔드부가 분리된 상태를 나타낸 도면,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 캔에서 개구부를 개방하기 전 밀봉상태를 나타낸 도면,

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기능성 캔에서 개구부가 개방된 상태를 나타낸 도면.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

11: 상면 엔드부 12: 캔 몸체

16: 저면 엔드부 160: 탄성 가요부

161: 버튼부 162: 탄성부

163: 경사부 164: 보강비드

165: 평탄부 11a, 16a: 주연부(컬부)

14: 탭 20: 지그

40: 금형 41, 42: 단

Claims (5)

1. 캔 몸체와, 상기 몸체의 양단에 상면 엔드부 및 저면 엔드부가 각각 결합된 캔으로서, 상기 상면 엔드부에는 개구부가 구비되고 상기 저면 엔드부에는 내부로부터의 음압 또는 양압에 따라 탄성 변형 상태로 유지되어 개관과 동시에 복원되는 탄성 가요부를 구비한 기능성 캔에 있어서, 상기 탄성 가요부는,

   중앙에 위치하는 버튼부와; 상기 버튼부의 주연으로부터 방사방향으로 소정의 경사각(θ1)을 가지고 연장되는 탄성부와; 상기 탄성부의 외측 주연으로부터 방사방향으로 연장되되 상기 버튼부와 이루는 경사각(θ2)이 상기 탄성부와 버튼부가 이루는 경사각(θ1) 보다 더 크도록 형성된 경사부와; 상기 경사부의 외측 주연으로부터 방사방향으로 상기 버튼부와 수평하게 연장되는 평탄부가 연속하여 형성된 것을 특징으로 하는 기능성 캔.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 버튼부와 경사부가 이루는 경사각(θ2)이 0.1 ~ 5° 인 것을 특징으로 하는 기능성 캔.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 경사부는 2 단 이상으로 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 기능성 캔.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 평탄부의 외측 주연으로는 상기 탄성가요부에 대해 전체적으로 탄성 복원력을 보강시키기 위해 저면 엔드부의 내측 또는 외측으로 돌출 형성된 보강비드가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 기능성 캔.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캔 몸체와 저면 엔드부는 일체로 구성된 것을 특징으로 하는 기능성 캔.

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