진공포장용의 일체화된 트레이 형성 시스템 및 방법

진공포장용의 일체화된 트레이 형성 시스템 및 방법{System And Method For Forming An Integrated Tray For Use In Vacuum Packaging}

본 발명은 진공포장에 사용되는 백 및 진공포장에 사용되는 백의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

생선 및 육류, 가공식품, 조리된 음식 및 남은 음식과 같은 부패하기 쉬운 음식물 및 부패하지 않는 음식을 보존하는 방법 및 장치는 광범위하게 알려져 있으며, 다양하게 변형된다. 음식물은 음식물 용기를 개봉하여 음식물이 대기중에 노출된 후, 시간이 경과함에 따라 박테리아, 균류 및 곰팡이와 같은 유기물의 성장으로 인하여 상하기쉽다. 대부분의 방법 및 장치는 음식물을 유기물-충진된 공기로 부터 보호하여 음식물을 보존(보관)한다. 일반적인 방법 및 장치는 음식물을 가스-불투과성(gas-impermeable) 플라스틱 백(plastic bag)에 음식물을 위치시키고, 진공펌프 혹은 다른 흡입원(suction source)으로 흡입하여 백에서 탈기하여 백을 단단히 밀봉함을 포함한다.

진공포장에 사용하는 백(bag)은 제1 패널 및 제 2 패널로 구성될 수 있으며, 각각의 패널은 열-밀봉성, 플라스틱-기초 필름(예를들어, 폴리에틸렌)의 단일층으로 구성된다. 상기 패널은 봉투를 형성하도록 열-밀봉기술로 패널 주위(가장자리, periphery)의 실질적인 부분을 따라 함께 밀봉된다. 상할 수 있는 음식물과 같은 부패성 제품 또는 다른 제품은 밀봉되지 않은 부분을 통해 봉투내로 포장되고, 밀봉되지 않은 부분을 통해 후속적으로 탈기된다. 부패성 제품이 백에 넣어져 포장되고 백의 내부에서 공기가 탈기된 후, 패널이 서로 부착되도록 밀봉되지 않은 부분이 가열 및 가압되어 백이 밀봉된다.

본 명세서에서 참조로 편입된 미국 특허 제 2,778,173은 엠보싱 기술의 도움으로 패널의 최소 하나에 채널(channels)을 형성하여 백에서 탈기하는 개선된 방법을 개시하고 있다. 공기는 탈기도중 상기 채널을 따라 백에서 배출된다. 상기 엠보싱은 상기 패널의 최소 하나에 돌출부(protuberances) 패턴을 형성한다. 상기 돌출부는 분리된(불연속의,discrete) 피라미드, 반구형등일 수 있으며 가열된 암다이(female die) 및 숫다이(male die)를 사용하여 패널을 프레싱(pressing)하여 형성된다. 제 1 패널은 일 패널의 돌출부가 대향하는(opposite) 패널을 마주보도록(face) 제 2 패널상에 겹쳐진다. 상기 패널의 접촉 주변 가장자리(edge)는 서로 밀봉되어 주변의 밀봉되지 않은 부분에 유입구를 갖는 봉투를 형성한다. 부패성 제품 혹은 다른 제품은 유입구를 통해 봉투내로 포장되고 유입구는 밀봉된다. 그 후, 개구(opening)는 채널과 통하는 패널 재료 일부에서 뚫어지고, 공기는 채널 및 개구(openings)를 통해 봉투의 내부에서 제거되고 개구는 밀봉된다. 이러한 종류의 백은 부패성 혹은 다른 제품을 봉투내로 포장한 후, 2 단계의 부가적인 밀봉단계를 필요로 한다. 다른 부가적인 문제는 엠보싱이 패널의 대향하는 면(opposite side)에 움푹들어간(indentations)부분이 형성되도록 플라스틱에 인각(impressions)을 형성한다는 것이다.

부가적인 밀봉단계를 방지하기 위해, 진공백은 라미네이티드된 필름으로 구성된 제 1 및 제 2 패널을 갖도록 형성된다. 각 패널은 열-밀봉성 내부층, 가스-불투과성 외부층 및 임의의 하나 또는 그 이상의 중간층을 포함한다. 이와 같은 백은 본 명세서 참조로 편입된 미국특허 제 34,929에 기술되어 있다. 최소 하나의 패널중 최소 하나의 필름은 돌출부 및 돌출부 사이의 간격으로 정해지는 채널을 형성하도록 엠보싱 몰드를 사용하여 엠보싱되며, 따라서, 공기는 진공백에서 쉽게 탈기된다.

본 명세서에 참조로 편입된 미국특허 제 5,554,423은 진공포장에 사용가능한 다른 백을 개시하고 있다. 상기 백은 제 1 및 제 2 패널로 구성되며, 각 패널은 가스-불투과성 외부층 및 열-밀봉성 내부층으로 구성된다. 다수의 열-밀봉성 스트랜드 요소(strand elements)는 제 1 패널 혹은 제 2 패널의 내부층에 대하여 일정한 간격으로 열 결합된다. 스트랜드 요소 사이의 공간은 탈기 채널로 작용한다. 스트랜드 요소는 압출 헤드(extrusion head)로 부터 압출되며 가압롤을 사용하여 열-밀봉성 층에 열 결합된다. 스트랜드 요소를 형성하기 위해 별도의 장치가 필요하며, 다수의 스트랜드 요소를 열-밀봉성 내부층에 일정한 간격으로 열 결합하는 절차는 복잡하다. 또한, 다양한 형태의 패턴은 상기 방법으로 형성하기 어렵다.

본 발명의 더욱 상세한 구현은 첨부된 도면에 따라 설명된다:

도 1A는 본 발명의 일구현에 따른 진공백 제조방법을 나타내는 사시도이며;

도 1B는 본 발명의 구현에서 사용된 엠보싱 방법을 나타내는 도 1A에 나타낸 방법의 측면도이며;

도 1C는 도 1B 부분의 부분확대도이며;

도 2A는 도 1A-1C에 나타낸 방법으로 제조된 본 발명의 구현에 따른 패널상의 평면도이며;

도 2B는 도 1A-1C에 나타낸 방법으로 제조된 본 발명의 구현에 따른 패널상의 교차단면도이며;

도 3는 본 발명의 일 구현에 따른 진공백의 사시도이다.

도 1A-1C는 본 발명에 따른 진공백 제조방법의 일 구현을 나타낸다. 진공백은 제 1 패널과 제 2 패널을 포함하며, 각각의 패널은 가스-불투과성 베이스 층 108 및 열-밀봉성 내부층 106을 포함하며, 최소 하나의 패널은 진공백 내부에 포함되어 있는 부패성 또는 다른 제품의 이동을 방지하기 위해 융기된 벽(raised wall)을 갖는다. 라미네이팅 롤 102 및 냉각롤 104는 용융-압출된 수지가 냉각됨에 따라, 열-밀봉성 내부층 106이 가스-불투과성 베이스 층 108로 라미네이트 될 수 있도록 배치된다. 도 1C에 도시한 바와 같이, 라미네이팅 롤 102 및 냉각롤 104 사이의 간격(gap)은 진공포장에 사용되는 패널의 명세사항(예를들어, 두께)에 따라 조절될 수 있다. 냉각롤(cooling roll) 104의 온도는 용융압출된 열-밀봉성 수지가 충분히 냉각되어 원하는 패턴을 형성할 수 있는 범위로 유지된다. 예를들어, 약 -15∼-10℃의 온도범위가 원하는 패턴을 알맞게 형성하기에 충분하다. 냉각롤 104의 온도범위는 수지조성, 가스-불투과성 베이스 층108의 조성, 환경조건등에 따라 변화될 수 있으며, 보정(cablibration)을 필요로 할 수 있다. 또한, 냉각롤 104는 라미네이팅 롤 102 보다 큰 직경을 갖도록 크기를 조절할 수 있으며, 따라서, 용융-압출된 수지가 더 넓은 냉각된 표면적과 접촉되도록 된다. 예를들어, 냉각롤 104의 직경은 라미네이팅 롤 102의 직경에 비하여 약 1.5-3배 정도일 수 있다.

상기 열-밀봉성 내부층 106은 전형적으로 열가소성수지로 제조된다. 예를들어, 수지는 음식물을 보존(보관)하기에 적합하고 인체에 무해한 폴리에틸렌(PE)로 이루어질 수 있다. 진공백은 두 패널의 열-밀봉성 내부층 106이 접촉되도록 그리고 봉투를 형성하도록 패널의 가장자리의 일부분에 열이 적용될 수 있도록 두 패널을 포개서(겹쳐서) 제조할 수 있다. 열가소성 수지는 충분한 열이 적용되는 경우 두 패널이 서로 강하게 결합(bond)되도록 선택될 수 있다.

가스-불투과성 베이스 층 108은 공급수단(도시하지 않음)에 의해 냉각롤 104와 라미네이팅롤 102 사이의 갭에 공급된다. 가스-불투과성 베이스층은 폴리에스테르, 폴리아미드, 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 나일론 혹은 비슷한 특성을 갖는 다른 물질을 포함할 수 있으며, 제조공정에 사용될 수 있고 또한, 가열될 수 있다. 상기 가스-불투과성 베이스 층 108은 하나의 층 또는 둘 또는 그 이상의 층으로 이루어질 수 있다. 다층-구조 베이스층을 사용하는 경우, 이들의 총 두께는 또한 총 가스-불투과성 베이스 층 108에 대하여 허용가능한 범위내에서 조절된다.

압출기 110은 용융-압출된 수지를 상기 냉각롤 104와 상기 가스-불투과성 층 108사이의 닙에 공급함으로써 용융-압출된 수지가 가스-불투과성 베이스 층 108상에 층을 형성하도록 위치된다. 상기 수지는 압출기 110의 노즐 112를 통해 공급된다. 용융-압출된 수지의 온도는 사용된 수지의 종류에 의존하며, 전형적으로 약 200∼250℃범위일 수 있다. 라미네이팅 유니트 100내로 압출되는 수지의 양은 열-밀봉성 내부층 106의 원하는 두께에 의존한다.

본 발명의 일 구현에 따라 냉각롤 104의 외주면상에 형성된 패턴은 하나 또는 그 이상의 별개의(불연속적인, discrete) 트레이의 경계를 정하는 융기된 벽을 형성하는 홈(cavities)을 포함할 수 있다. 상기 패턴은 트레이의 베이스의 상부에 부패성 또는 다른 제품이 서스펜드(suspend)되고 따라서 액체가 트레이에 수집되도록 융기된 벽의 범위내에 융기선(ridges) 혹은 돌출부(protuberances)를 형성하는 홈(및/또는 돌출부)를 임의로 또한, 포함할 수 있다. 노즐 112로 부터 압출된 수지는 냉각 롤 104 및 가스-불투과성 베이스 층 108 사이에서 프레스되고 냉각롤 104의 홈에 흘러들어간다. 용융-압출된 수지가 가스-불투과성 베이스층 108에 부착되고 원하는 패턴으로 빨리 냉각되고 고화되어, 패널 220의 열 밀봉성 내부층 106을 형성한다. 열 밀봉성 내부층이 다이(die)에 의해 연신(drawn)되거나 수(male) 및 암(female) 구성요소 사이에서 엠보싱되는 후-엠보싱 처리를 채용하는 통상의 방법과 달리, 열-밀봉성 내부층 106은 수지가 흐를수 있도록 수지가 충분히 가열되어 형성될 수 있으며, 따라서 수지가 성형된다.

도 2A는 진공백으로 사용되는 냉각롤 104에 의해 형성된 패널의 평면도이며, 여기서 열-밀봉성 내부층 106은 융기된 벽 232가 부패성 또는 다른 제품의 움직임을 제한하도록 트레이 230에 대하여 경계를 정하도록 형성된다. 트레이의 융기된 벽 232의 범위내에서, 융기부(ridges) 234가 트레이의 베이스의 상부에 부패성 혹은 다른 제품은 서스펜드(suspend)한다. 도시한 바와 같이, 융기부 234는 크로스-해치(cross-hatched)되고 액체를 수집하기 위한 저장소 236을 형성한다. 다른 구현에서, 융기부는 다수의 다른 형태 및 크기를 갖는 저장소 236을 형성하도록 다수의 다른 패턴으로 형성될 수 있다. 또 다른 구현에서, 트레이 230은 돌출부를 포함할 수 있으며, 여기서, 돌출부는 별개의(불연속적인, discrete) 피라미드, 반구형등일 수 있으며, 따라서, 액체가 트레이 230의 베이스에 고르게 수집되도록 한다. 또 다른 구현에서, 패널 220은 다수의 분리된(불연속적인,discrete) 트레이 230을 포함할 수 있으며, 각각은 적용에 적합한 크기로 될 수 있으며, 임의로 융기부 234 또는 돌출부를 갖는다. 이 기술분야의 기술자는 진공백에서 부패성 제품의 움직임을 제한하도록 패널 220을 배열하는 여러가지 다른 방식을 이해할 수 있다.

패널 220의 열-밀봉성 내부층 106상에 형성된 융기벽 232 및 융기부 234의 두께는 냉각롤 104의 홈의 깊이에 따라 결정될 수 있으며, 융기벽 232 및 융기부 234의 폭(width)은 홈의 폭에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 융기벽 232 및 융기부 234의 형태, 폭 및 두께는 냉각롤 104의 홈의 명세사항을 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 도 2B는 상기한 패널 220의 교차단면도이다. 열-밀봉성 내부층 106에서, 융기벽 232는 예를들어, 약 35-75mils의 높이 혹은 그 이상의 범위일 수 있으며, 가스-불투과성 베이스 층 108은 예를들어, 약 0.5-8.0mils의 두께 범위일 수 있으며, 그리고 열-밀봉성 내부층 106은 예를들어 약 0.5-6.0mils의 두께 범위(융기벽 232 없이)일 수 있다. 임의로, 융기부 234 혹은 돌출부가 포함될 수 있다. 융기부 234 혹은 돌출부는 융기벽 232보다 높이가 낮을 수 있으며, 따라서, 부패성 제품을 트레이 230내에 보유하면서, 부패성 또는 다른 제품이 서스펜드될 수 있다. 예를들어, 융기벽 232의 높이가 75mils이며, 융기부 234 혹은 돌출부의 높이가 약 30mils일 수 있다. 융기벽 232, 융기부 234, 베이스층 108 및 내부층 106의 치수는 예시하기 위한 것으로, 이로써 치수를 한정하는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 구현에 의한 진공포장에 사용되는 백을 나타낸다. 진공백 350은 서로 겹쳐진 제 1 패널 320과 제 2 패널 322를 포함한다. 상기한 구현에 따라 최소 하나의 트레이 230이 제 1 패널 320에 형성된다. 제 2 패널 322(혹은 제 1 패널 320)는 패널의 일부를 따라 백에서 공기 및 다른 가스를 배출하기 위한 채널(도시하지 않음)을 임의로 포함한다. 상기 채널은 예를들어, 본 명세서에 참조로 편입된 "진공포장용 액체-트래핑백"에 기술되어 있는 바와 같이 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 패널 320, 322의 상기 열-밀봉성 수지층 106 및 가스-불투과성 베이스 층 108은 전형적으로 각각 동일한 재료로 제조될 수 있으나, 또한, 각각 열-밀봉성 및 가스-불투과성을 나타내는 다른 재료로 제조될 수 있다. 상기한 바와 같이, 상기 열-밀봉성 수지층 106은 내부층으로 사용되며, 상기 가스-불투과성 베이스 층 108은 외부층으로 사용된다. 제 1 및 제 2 패널 320, 322의 하부, 왼쪽 및 오른쪽 가장자리(edge)는 진공 포장하려는 부패성 혹은 다른 제품을 수용하는 봉투를 형성하도록 열에 의해 서로 결합된다. 일단, 부패성 혹은 다른 제품이 진공백 350에 놓여진 후, 공기 및/또는 다른 가스가 백 350에서, 예를들어 본 명세서에 참조로 편입된 미국특허 제 4,941,310에 기술되어 있는 진공 밀봉기로 탈기될 수 있다. 일단 공기 및/또는 다른 가스가 사용자가 만족할 정도로 탈기되면, 열을 적용함으로써 열-밀봉성 내부층 106이 활성화(activation)되고 서로 결합(bonding)되어 유입구가 밀봉된다.

본 발명의 상기한 바람직한 구현은 예시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명을 개시한 사항으로 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 변형 및 변경은 이 기술분야의 기술자에게 명백하다. 상기한 구현은 본 발명의 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하여 이 기술분야의 다른 기술자에게 본 발명의 다양한 변형을 이해하고 특정한 사용에 적합한 변형을 제공하도록 선택되어 기술된 것이다.

본 발명은 2003. 3. 5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된(통합된) 트레이를 갖는 밀봉가능한 백"인 미국 가특허출원 60/452,172(대리인 Docket No. TILA-01178SU0); 2003. 3. 5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된(integrated) 트레이를 갖는 밀봉가능한 백의 제조방법"인 미국 가특허출원 60/452,171(대리인 Docket No. TILA-01178SU1); 2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된(통합된) 트레이를 갖는 밀봉가능한 백"인 미국 특허출원 10/ (대리인 Docket No. TILA-01178SU2); 및 2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된 트레이를 갖는 밀봉가능한 백의 제조방법"인 미국 특허출원 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01178SU3)을 우선권주장한 출원이다.

본 특허출원과 관련된 문헌

본 출원은 다음의 게류중인 출원 모두를 참조문헌으로 포함한다:

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 액체-트래핑 백"인 미국 가특허출원 제 60/452,168(대리인 Docket No. TILA-01177US0);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 액체-트래핑 백의 제조방법"인 미국 가특허출원 제 60/452,171(대리인 Docket No. TILA-01177US1);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 표지를 갖는 밀봉성 백"인 미국 가특허출원 제 60/451,954(대리인 Docket No. TILA-01179US0);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 표지를 갖는 밀봉성 백의 제조방법"인 미국 가특허출원 제 60/451,948(대리인 Docket No. TILA-01179US1);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된 지퍼를 갖는 밀봉성 백"인 미국 가특허출원 제 60/452,142(대리인 Docket No. TILA-01180US0);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된 지퍼를 갖는 밀봉성 백의 제조방법"인 미국 가특허출원 제 60/452,021(대리인 Docket No. TILA-01180US1);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된 밸브구조를 갖는 밀봉성 백"인 미국 가특허출원 제 60/451,955(대리인 Docket No. TILA-01181US0);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된 밸브구조를 갖는 밀봉성 백의 제조방법"인 미국 가특허출원 제 60/451,956(대리인 Docket No. TILA-01181US1);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된 타이머/센서를 갖는 밀봉성 백"인 미국 가특허출원 제 60/452,157(대리인 Docket No. TILA-01182US0);

2003.3.5일자로 출원된 Henry Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 통합된 타이머/센서를 갖는 밀봉성 백의 제조방법"인 미국 가특허출원 제 60/452,139(대리인 Docket No. TILA-01182US1);

2002.6.26일자로 출원된 명칭 "진공포장에 사용되는 에어 채널 장착된 필름 제조방법"인 미국 특허출원 제 10/169,485;

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 액체-트래핑 백"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01177US2);

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 액체-트래핑 백의 제조방법"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01177US3);

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 표지를 갖는 밀봉성 백"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01179US2);

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 표지를 갖는 밀봉성 백의 제조방법"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01179US3);

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 통합된 지퍼를 갖는 밀봉성 백"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01180US2);

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 통합된 지퍼를 갖는 밀봉성 백의 제조방법"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01180US3);

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된 밸브구조를 갖는 밀봉성 백"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01181US2);

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 일체화된 밸브구조를 갖는 밀봉성 백의 제조방법"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01181US3);

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 통합된 타이머/센서를 갖는 밀봉성 백"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01182US2); 및

2004.3.4일자로 출원된 Hongyu Wu등의 명칭 "진공포장에 사용되는 통합된 타이머/센서를 갖는 밀봉성 백의 제조방법"인 미국 특허출원 제 10/ , (대리인 Docket No. TILA-01182US3).