KR100788250B1

KR100788250B1 - 포장용 밴드의 제조방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR100788250B1
Application number: KR1020060106806A
Authority: KR
Inventors: 권영두; 권현욱
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2007-12-27

Abstract

본 발명은 합성수지재 포장용 밴드의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 압출기(101), 냉각조(201), 제1인취기(301), 1차연신조(501), 제2인취기(302), 2차연신조(502), 제3인취기(303), 어닐링조(601), 제4인취기(304), 권취기(801)를 포함하는 제조장치에서 포장용 밴드를 제조함에 있어, 2차연신조(502)와 어닐링조(601) 사이에 롤러장치(3)와 다이스장치(5)를 동시에 혹은 개별적으로 장착하여 밴드(B)에 측방향으로 연신을 부과하여 내충격성을 현저히 향상시키고, 상기 제1인취기(301)에는 동력장치로 전자브레이크(M1)를 채용함으로써 발전되는 동력을 활용할 수 있게 하여 생산 에너지의 절감 효과가 향상되도록 한 것이다.

포장용 밴드, P.P밴드, P.E밴드, P.E.T밴드, 합성수지, 전자브레이크

Description

포장용 밴드의 제조방법 및 그 장치{PACKING BAND MANUFACTURING PROCESS AND MANUFACTURING DEVICE}

도 1은 본 발명의 P.P밴드, P.E밴드, P.E.T밴드의 생산 공정도.

도 2는 본 발명의 롤러장치와 다이스장치 장치의 구성 및 사용상태도.

도 3은 본 발명의 각 인취기의 장력분포도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(3)--롤러장치 (3a)(3b)--상,하부롤러

(30)--홈부 (5)--다이스장치

(50)--중공부 (101)--압출기

(201)--냉각조 (301)(302)(303)(304)--제1,2,3,4인취기

(501)(502)--1,2차연신조 (601)--어닐링조

(801)--권취기 (B)--밴드

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본 발명은 특히 P.E.T밴드의 측면 물성치가 개선되고, 생산 에너지의 감소 효과가 있는 합성수지재 포장용 밴드의 제조방법 및 그 장치의 개량에 관한 것이다.

일반적으로 각종 제품들을 자동포장기로 밴딩하여 포장하거나 사람이 직접 밴드결속기를 사용하여 포장할 때 사용하는 포장용 밴드로는, 종래의 철재 밴드에서 대체되어 합성수지재 밴드를 사용하고 있다. 폴리프로필렌 밴드(P.P BAND), 폴리에틸렌 밴드(P.E BAND), 폴리에틸렌테레프탈레이트 밴드(P.E.T BAND) 등의 합성수지재 포장용 밴드는 탄성, 인장력, 내부식성, 안전성이 좋으며, 가볍고, 재료비가 저렴하여 주로 사용해 온 것이다.

합성수지재 포장용 밴드는 원료를 분쇄, 용융하여 밴드형태로 압출 성형한 후에 냉각하고, 인취기와 연신조로 이동하면서 길이방향으로 1회 이상 연신하는 과정 후, 밴드 표면에 엠보싱을 형성하고 문양이나 글씨를 인쇄를 하는 등의 선택적 추가 작업을 하고 권취하는 일련의 과정으로서 제조된다. 연신조에서 고온의 공기 또는 습기에 의해 밴드는 연신되며, 이때 연신조의 전후에 구성되어 연신되는 밴드에 장력(Tension)을 부가하는 인취기는 인버터모터와 같은 동력장치에 의해 구동되며 웜기어와 같은 감속기어에 의해 속도가 제어되는 것이다.

그러나, 상기의 방법으로 생산된 포장용 밴드 중 특히 P.E.T밴드는 길이방향으로 수배로 연신되어 길이방향으로 결이 생성되어 측방향의 내충격성이 매우 취약한 단점이 있었다. 이에 포장용 P.E.T밴드가 충격을 받으면 길이방향으로 갈라지거 나 찢어져서 파손되어 버리는 것이다. 포장용 P.E.T밴드가 갈라지거나 찢어지면 밴딩 작업이 어렵게 될 뿐만 아니라 강도가 저하되어 포장 후 금세 헐거워지며, 특히 자동포장기계에서는 작업이 불가능해지는 문제점이 있었다.

또한 합성수지재의 포장용 밴드를 연신하기 위하여는 고온으로 물을 가열해야하는 등 지나치게 많은 동력이 소비되므로, 이 과정에서 생산 에너지 비용이 증대하여 경제성이 저하되는 문제점까지 있는 것이었다.

본 발명의 목적은 포장용 P.E.T밴드의 측면 물성치를 향상시켜 외부 충격에 의해 밴드가 쉽게 갈라지거나 파손되는 등의 밴드 손상을 방지하는 포장용 밴드 제조방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 제조공정에서 동력장치의 에너지 효율을 높이도록 장치하여 생산 에너지가 절약되는 합성수지재 포장용 밴드 제조방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 포장용 밴드(B)의 연신과정을 종료한 후에 롤러장치(3)와 다이스장치(5)를 동시에 혹은 개별적으로 사용하여 밴드(B)에 측방향의 연신을 부과함으로써, 기존에 생성된 길이방향의 결에다가 측방향의 결을 추가하여 결과적으로 특정한 방향성이 없어진 준 등방성 재질로 변화시키는 과정을 추가하여서 된 것이다. 또, 제1인취기(301)에는 동력장치로서 전자브레이크(Eddy Current Break)(M1)를 구성함으로써 원하는 대로 정확하게 장력을 조 절할 수 있게 하며 전자브레이크(M1)에서 발전되는 동력을 재활용 가능토록 하여서 된 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 포장용 밴드의 생산 공정도로서 폴리프로필렌(P.P), 폴리에틸렌(P.E), 폴리에틸렌테레프탈레이트(P.E.T) 등을 분쇄하여 용융한 합성수지 원료로 포장용 밴드(B)를 제조하는 일련의 과정을 도시하고 있다.

도 1의 공정순서를 따라 본 발명을 설명하자면, 고온의 합성수지 원료를 압출기(101)에서 밴드형태로 압출 성형하여 냉각조(201)에서 식힌다. 식힌 밴드(B)는 제1인취기(301)와 제2인취기(302) 사이의 고온의 1차연신조(501)에서 1차 연신 후에 건조하고, 제2인취기(302)와 제3인취기 사이의 2차연신조(502)에서 2차 연신한다. 2회 연신한 밴드(B)는 제3인취기(303)의 전과정이나 후과정에서 롤러장치(3)와 다이스장치(5)를 동시에 혹은 개별적으로 장착 사용하여서 3차 측방향 연신을 한다(도 1에는 도시안함). 3회의 연신과정을 완료한 밴드(B)는 어닐링조(601)에서 어닐링(Annealing)한 후, 밴드(B)의 표면에 엠보싱을 형성하고 인쇄기로 문양이나 글씨를 인쇄하는 선택적 추가 작업을 한다. 마지막으로 권취기(801)로 연속 이동케 하여 일정량씩 권취하는 일련의 과정으로 P.P밴드, P.E밴드, P.E.T밴드의 제조를 완료하는 것이다.

기존의 연신조는 고온 습식법, 열풍법 등의 연신장치로 구성할 수 있는데, 본 발명에서는 1차연신조(501)는 고온의 연신수조로 장치하며 2차연신조(502)는 고온의 연신풍조로 장치한다. 이러한 1,2차연신조(501)(502)를 통과한 밴드(B)는 1,2차 연신과정에서 길이방향으로 5~6배 정도 늘어나게 되는 것이다.

1,2차 연신 후에 도 2에서 도시한 바처럼 롤러장치(3)와 다이스장치(5)를 동시에 혹은 개별적으로 사용하여서 밴드(B)에 측방향으로 연신을 부과하는 과정이, 3차 연신이다. 3차 연신과정에서는 밴드(B)에 10~20% 정도 연신이 부과되도록 하여, 상기 1,2차 연신과정에서 생성된 길이방향의 결들에 측방향의 결들을 부과함으로써 준 등방성의 물성치가 형성되는 것이다.

롤러장치(3)는 원통형 몸체의 외면에 띠형의 홈부(30)가 형성된 상부롤러(3a)와 하부롤러(3b) 한 쌍을 상하로 나란히 거의 맞물리도록 구성한다. 다이스장치(5)는 육면체 몸체의 입구부에서 출구부까지 연결되는 하나의 중공부(50)를 뚫어 형성하되, 밴드(B)가 들어가는 입구부의 상하간격을 밴드(B)가 나가는 출구부의 상하간격보다 크게 구성하는 것이다. 이때 다이스장치(5)의 외면을 육면체 이 외에 곡면체 등으로 형성할 수도 있고 중공부(50)의 형태를 직선형 혹은 곡선형으로 다양하게 형성하여도 무관하다.

이렇게 구성한 롤러장치(3)는 상부롤러(3a)와 하부롤러(3b)가 동시에 제조장치기의 진행방향과 반대방향으로 회전하면서 홈부(30)를 통해 밴드(B)를 압출 연신하고, 다이스장치(5)는 중공부(50)를 통해 밴드(B)를 압출 연신 및 정형하여 보냄으로써, 밴드(B)가 측방향으로 연신되도록 하는 것이다. 여기서 상기 홈부(30)와 중공부(50)의 규격을 조율함으로써 밴드(B)의 정밀한 치수제어가 가능하게 된다.

본 발명의 각 연신과정에서는 도 3에 도시한 바와 같이 각 인취기(301)(302) (303)(304) 간에 각각 다른 크기의 장력을 필요로 한다. 제1인취기(301)와 제2인취기(302) 간에 가장 큰 제1장력을 부여하고, 제2인취기(302)와 제3인취기(303) 간에 제1장력보다 낮은 제2장력을 부여하며, 압출기(101)와 제1인취기(301) 간과 제3인취기(303)와 권취기(801) 간에는 상기 제2장력보다 낮은 제3장력, 제3'장력을 각각 부여하는 것이다.

상기에서와 같이 이러한 장력 차이를 지지하기 위하여는 도 1에 도시한 바와 같이 각 7개 내외의 롤(Roll)로 된 제1,2,3인취기(301)(302)(303)를 구성한다.

그리고, 제3장력과 제1장력 간의 큰 장력 차이를 지지하는 제1인취기(301)에는 동력장치로 전자브레이크(M1)(도면에 미도시)를, 감속기어로 스퍼기어(Spur) 등을 채용하여 토크(Torque)와 속도를 정확하게 제어하며 이때 발생하는 동력을 재활용할 수 있게 한다. 제1장력과 제2장력 간의 장력 차이를 지지하는 제2인취기(302)에는 동력장치로 인버터모터(M2)(도면에 미도시)를, 감속기어로 스퍼기어를 채용하여 종래 감속기어로 웜기어를 사용하였을 때에 비해 효율을 20~30% 증대하여 속도를 제어할 수 있다. 또, 제2장력과 제3장력 간의 장력차이를 지지하는 제3인취기(303)에는 제2인취기(302)와 동일하게 동력장치로 인버터모터(M3)(도면에 미도시)와 감속기어로 스퍼기어를 채용하여 속도와 토크를 제어하는 것이다.

표 1에서처럼 각 인취기(301)(302)(303)에 동력장치 및 감속장치를 구성하면, 결과적으로 약 40% 정도의 동력을 절약할 수 있게 된다.

일 예로서, 400㎏/hr를 생산하는 포장용 밴드 제조장치의 제1,2,3인취기(301)(302)(303)에 종래와 같이 동일하게 모두 인버터모터와 웜기어를 사용할 때는 동력장치 용량이 각각 15㎾, 45㎾, 45㎾ 정도 소요되었다. 그러나 본 발명에서와 같이 제1인취기(301)의 동력장치는 전자브레이크(M1), 감속장치는 스퍼기어로 대체하자, 각 동력장치의 용량이 제1인취기(301)에서는 -6㎾(발전), 제2인취기(302)와 제3인취기(303)에서 각 36㎾씩만 소요되는 것이었다. 이때 스퍼기어의 효율은 웜기어보다 20~30% 크나 여기에서는 20% 큰 것으로 가정하였다. 총 소요 동력을 비교하여 보면 본 발명 표 1에서와 같이 동력장치를 구성하였을 때가 약 40% 정도의 동력절감 효과를 얻을 수 있게 되었다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 포장용 밴드의 측면 물성치가 현저하 게 개선되어 내구성이 향상되고, 제조 시에 밴드에 부과하는 장력을 정확하게 제어할 수 있으며 발전되는 동력을 재활용할 수 있어 생산비용이 감소하는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims

압출기(101), 냉각조(201), 제1인취기(301), 1차연신조(501), 제2인취기(302), 2차연신조(502), 제3인취기(303), 어닐링조(601), 제4인취기(304), 권취기(801)를 포함하는 합성수지재 포장용 밴드 제조장치에서의 포장용 밴드 제조방법에 있어서,

제1인취기(301)와 제2인취기(302) 간에 제1장력을 부여하고, 제2인취기(302)와 제3인취기(303) 간에 제1장력보다 낮은 제2장력을 부여하며, 압출기(101)와 제1인취기(301) 간과 제3인취기(303)와 권취기(801) 간에는 상기 제2장력보다 낮은 제3,3'장력을 각각 부여하되, 제1인취기(301)에는 동력장치로 전자브레이크(M1)와 감속기어로 스퍼기어를 채용하여 토크와 속도를 제어하고, 제2,3인취기(302)(303)에는 동력장치로 인버터모터(M2)(M3)와 감속기어로 스퍼기어를 채용하여 제2인취기(302)의 속도를 제어하고 제3인취기(303)의 속도와 토크를 제어하여서 포장용 밴드를 제조함을 특징으로 하는 포장용 밴드의 제조방법.
제1항에 있어서,

2차연신조(502)와 어닐링조(601) 간에 롤러장치(30)와 다이스장치(5)를 설치하여, 2차연신조(502)에서 출력된 밴드(B)를 압출 연신하되 측방향으로 10~20% 연신이 부과되도록 제조함을 특징으로 하는 포장용 밴드의 제조방법.
압출기(101), 냉각조(201), 제1인취기(301), 1차연신조(501), 제2인취기(302), 2차연신조(502), 제3인취기(303), 어닐링조(601), 제4인취기(304), 권취기(801)를 포함하는 합성수지재 포장용 밴드 제조장치에 있어서,

제1인취기(301)와 제2인취기(302) 간에 제1장력을 부여하고, 제2인취기(302)와 제3인취기(303) 간에 제1장력보다 낮은 제2장력을 부여하며, 압출기(101)와 제1인취기(301) 간과 제3인취기(303)와 권취기(801) 간에는 상기 제2장력보다 낮은 제3,3'장력을 각각 부여하되, 제1인취기(301)에는 동력장치로 전자브레이크(M1)와 감속기어로 스퍼기어로 구성하고, 제2,3인취기(302)(303)에는 동력장치로 인버터모터(M2)(M3)와 감속기어로 스퍼기어를 구성함을 특징으로 하는 포장용 밴드의 제조장치.
제3항에 있어서,

2차연신조(502)와 어닐링조(601) 사이에는 홈부(30)가 형성되는 상하부롤러(3a)(3b) 쌍으로 구성되는 롤러장치(3) 및, 중공부(50)가 형성되는 다이스장치(50)를 더 구비함을 특징으로 하는 포장용 밴드의 제조장치.