KR100943289B1 - 제품 포장 용 열수축필름 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제품포장용 열수축필름 제조장치에 관한 것으로, 포장용으로 필름의 투명성이 우수하고 강성 및 인성이 우수하여 포장시는 물론 운송 및 취급과정에서 파손염려가 없는 제품포장용 필름을 연속 생산할 수 있도록 발명된 것이다.

본 발명의 구성은, 복수개의 서로 다른 원료를 각각 용융시켜 압출하는 압출기(10)와, 이 압출기(10)에서 복수층으로 된 용융 원료를 튜브형상으로 성형하는 스텍다이(11)와, 이 스텍다이(11)에서 성형된 튜브를 적정 직경으로 유지되도록 유도하는 사이즈링(12)과, 사이즈링(12)을 통과한 튜브(1)를 수개의 안내로울러(3)들의 안내로 후레임(21)의 상단 입구부로 이동시킨 후 상부와 하부에서 적정 속도로 튜브(1)를 이송시키는 압착로울러(30)(31)와, 압착로울러(30)(31)에 의해 압착된 튜브(1)의 내부로 공기압을 채워지게 하여 팽창시킨 상태로 1차에어링(41)과 예열히터(42)에 의해 튜브(1)를 예열시키는 예열부(40)와, 상기 예열부(40)에서 예열된 튜브(1)를 히터(51)에 의해 가열시켜 내부 공기압에 의해 적정 직경으로 확경시키는 성형오븐(50)과, 이 성형오븐(50)에 의해 적정 직경으로 성형된 튜브(1)를 냉각시키는 복수개의 냉각에어링(60)들과, 상기 냉각에어링(60)에 의해 냉각된 튜브(1)를 하부측 압착로울러(31)를 통해 압착상태로 이동될 때 튜브(1)의 양단부를 컷팅하여 두장의 필름상태로 분할되도록 하는 사이드컷터(70)와, 이 사이드컷터(70)에 의해 분할된 두 개의 필름을 각각 와인딩 모터(81)의 구동으로 보빈(82)에 권취되도록 하는 한쌍의 권취수단(80)과, 상기 권취수단(80)을 포함한 각종 장치를 지지 하는 후레임(21)을 받쳐지게 하는 턴테이블(90)과, 이 턴테이블(90)을 일정 각도 좌, 우로 선회시키는 선회수단(100)으로 구성된다.

수축필름, 저온실링, 제품포장, 에어링, 권취, 오실레이터, 사이징

Description

제품 포장 용 열수축필름 제조장치{A Manufacture system of shrinkage Film for goods packing}

본 발명은 제품포장용 열수축필름 제조장치에 관한 것으로서, 특히 포장용으로 필름의 투명성이 우수하고 강성 및 인성이 우수하여 포장시는 물론 운송 및 취급과정에서 파손염려가 없는 제품포장용 필름을 연속 생산할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로, 식품포장에 사용되는 포장재는 피포장물의 변패를 방지하고 선도저하를 최소화하기 위하여 가스 및 수분 차단성이 우수해야 한다.

특히 육류 제품과 육류로 가공된 육가공식품의 경우에는 다량의 수분을 함유하고 주변 온도에 의해 쉽게 변질되는 문제점이 있어 냉장 또는 장동 보관을 요하고, 유동 과정 중에 신선도가 쉽게 저하되는 폐단이 있는 것이다.

따라서 근래에는 육제품을 포함하여 각종 제품을 포장하기 위한 포장재로써 열에 의해 수축되는 열 수축필름을 사용하고 있는 실정이다.

즉, 열 수축 필름에 육가공 제품을 넣은 다음 열을 가하면 제조 시 설정된 수축율로 그 폭 방향과 길이방향으로 수축하면서 내부의 공기를 외부로 배출하면서 내부를 진공상태로 간편히 밀폐시키고 포장할 수 있게 되는 것이다.

열수축 필름의 제조과정은, 폴리에치렌, 폴리프로피렌, PVC 등 각종 합성수지를 압출 성형시키거나 카렌다 방식으로 성형시킨 필름을 1차 성형시킨 후 냉각함과 동시에 그 고분자물질의 용융온도 즉, 열전위점 이하의 가능한 높은 온도에서 1축 혹은 2축으로 물리적으로 적정배율로 연속 연신하여 냉각 성형한 재품은 1차 성형제품과는 달리 저온인 50-120℃에서도 민간함 열수축(50-60%) 현상이 나타나게 된다.

이와 같은 열수축 필름은 그 열수축성을 이용하여 각종 상품 및 음식물의 포장에 효과적으로 사용되고 있다.

그러나, 이러한 필름은 통상 12-70 마이크론의 두께로 제조되는 단층필름으로 인장강도, 충격강도, 파괴강도 등의 물성이 약하여 쉽게 찢어지거나 열접착강도가 부족하여 열접착부위가 비교적 쉽게 떨어져 포장된 상품이 훼손되는 경향이 있었다.

그리하여 물성을 강화하여 포장물을 보호하기 위하여 각종의 다층필름이 개발되기에 이르렀다.

즉, 제1외층을 저압저밀도 폴리에치렌층으로 형성시키고 심층과 제 2 외층을 고압저밀도 폴리에치렌 필름으로 형성 시켜서된 미국특허 제4511609호가 개발된바 있다.

그러나 이는 필름의 강도를 강화시켰으나 수축성이 부족하여 열수축필름으로 사용되기에는 부적합한 물성을 가지고 있었다.

그리고 이러한 다층필름중 수축필름으로서는 일특개소 57-129746호 수축포장체가 알려진바 있다.

이는 기층을 프로필렌/에틸렌/α-올레핀의 삼원공중합체 즉 공지의 열수축필름의 원료인 프로필렌의 Random Terpolymer 또는 Random Copolymer로 형성시키고 그 기층의 최소한 한쪽면에 에틸렌과 α-올레핀 공중합체인 LLDPE 표면층을 가진 복합필름이다. 즉, 이는 PP를 기층으로하고 그 일표면 또는 양표면에 LLDPE층을 접합하여서된 LLDPE/PP또는 LLDPE/PP/LLDPE의 구조를 가지는 필름에 관한 것으로, 종래의 단층수축필름이 가지는 열봉합성(Heat seal)에 있어서의 결점을 해소시키고 인열강도를 향상시키기 위하여 표면에 LLDPE층을 형성시킨 것인바, 이는 인열강도를 향상시키고 열봉합성을 향상시켰다는 점에 있어서는 효과적이나 표면점착성이 커서 고속포장이 곤란하고 인쇄적성이 불량한 결점이 있었던 것이다.

이러한 결점을 해소하기 위해 대한민국 특허 공고번호 1996-561호에서와 같이 수축필름을 3개층으로 형성시키되, 표면층인 양외층은 프로피렌, 에치렌 및 α-올레핀의 터폴리머(Terpolymer), 또는 이에 에치렌과 α-올레핀의 공중합체를 혼합하여 형성시켜 인쇄적성, 표면강도 특히 슬립성을 향상시키고, 심층(Core)은 에치렌과 α-올레핀의 공중합체 즉,LLDPE(Linear Low Density Polyethylen: 이에는 뷰텐이나 옥텐이 소량 첨가되는 것이 보통임 또는 이에 10~20%의 폴리에치렌을 혼합한 수지조성물로 형성시키되 이를 3겹 압출다이스로 압출시킨 후 다시 공지의 방법 으로 2차 가열 연신하여 열수축 필름을 성형시킨 것이 제안된 바 있었다.

그러나, 종래 대한민국 특허 공고번호 1996-561호에서와 같이 3개층으로 된 올레핀계 열수축 필름의 경우 가스차단성이나 강도가 약하다.

가스차단성이 약하면 예로서 육가공 제품을 포장할 때 변질되기 쉽다.

또, 강도가 약하게 되면 특히 추운 동절기나 냉동 보관시킬 때 포장지가 파손되어 제품을 변질시키거나 포장지로서의 기능을 상실하는 등의 문제점이 있었던 것이다.

본 발명의 목적은 강도와 가스차단성이 우수한 제품 포장용 열수축필름 제조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 인장력과 표면 인쇄성이 우수하고, 저렴한 원료로 성형 가능하므로써 원가를 절감시켜 경제적 이익을 줄 수 있는 제품 포장용 열수축필름 제조장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적은 연신 시 미 연신튜브를 자체 하중에 의해 수직으로 이송시키면서 연신되도록 하여 연신 중 자체 하중에 의해 눌려 그 형상이 변형되는 것을 방지하고 그 형상과 필름두께를 균일하고 일정하게 유지하면서 연신할 수 있도록 한 제품 포장용 열수축필름 제조장치를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 복수개의 서로 다른 원료를 각각 용융시켜 압출하는 압출기(10)와,

이 압출기(10)에서 복수층으로 된 용융 원료를 튜브형상으로 성형하는 스텍다이(11)와,

이 스텍다이(11)에서 성형된 튜브를 적정 직경으로 유지되도록 유도하는 사이즈링(12)과,

사이즈링(12)을 통과한 튜브(1)를 수개의 안내로울러(3)들의 안내로 후레임(21)의 상단 입구부로 이동시킨 후 상부와 하부에서 적정 속도로 튜브(1)를 이송시키는 압착로울러(30)(31)와,

압착로울러(30)(31)에 의해 압착된 튜브(1)의 내부로 공기압을 채워지게 하여 팽창시킨 상태로 1차에어링(41)과 예열히터(42)에 의해 튜브(1)를 예열시키는 예열부(40)와,

상기 예열부(40)에서 예열된 튜브(1)를 히터(51)에 의해 가열시켜 내부 공기압에 의해 적정 직경으로 확경시키는 성형오븐(50)과,

이 성형오븐(50)에 의해 적정 직경으로 성형된 튜브(1)를 냉각시키는 복수개의 냉각에어링(60)들과,

상기 냉각에어링(60)에 의해 냉각된 튜브(1)를 하부측 압착로울러(31)를 통해 압착상태로 이동될 때 튜브(1)의 양단부를 컷팅하여 두장의 필름상태로 분할되도록 하는 사이드컷터(70)와,

이 사이드컷터(70)에 의해 분할된 두 개의 필름을 각각 와인딩 모터(81)의 구동으로 보빈(82)에 권취되도록 하는 한쌍의 권취수단(80)과,

상기 권취수단(80)을 포함한 각종 장치를 지지하는 후레임(21)을 받쳐지게 하는 턴테이블(90)과,

이 턴테이블(90)을 일정 각도 좌, 우로 선회시키는 선회수단(100)으로 구성되어 달성된다.

그리고, 상기 사이즈링(12)의 일측에는 성형되는 튜브(1)의 직경을 감지하는 포토센서(13)를 설치하게 된다.

상기 선회수단(100)은 턴터이블(90)의 하부에 기어원판(111)을 고정 부착하고, 정역모터(112)와 감속기(113)를 거쳐 회전하는 피니언(114)이 기어원판(111)에 치차결합하여 정역모터(112)의 회전 방향에 따라 선회하는 것이다.

이러한 본 발명의 구성에 의하면, 포장용으로 필름의 투명성이 우수하고 포장시는 물론 운송 및 취급과정에서 파손염려가 없고 포장 작업성이 우수하여 제품의 상품성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 연신 장치에서 연신율 및 연신 온도를 제어할 수 있어 강성과 인성이 우수한 포장용 필름을 연속 생산할 수가 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 제품 포장용 열수축 튜브 제조장치를 도시한 개략도이다.

도 2는 압출기(10)와 스텍다이(11) 및 사이징링(12)에 의해 1차 튜브가 성형되는 과정을 보인 확대도이다.

도 3은 본 발명의 연신장치 구조를 보인 확대도이다.

도 4는 턴테이블(90)이 선회수단(100)에 의해 선회되는 장치를 보인 확대도이다.

도 5는 사이즈링(12)의 일측에 성형되는 튜브(1)의 직경을 감지하기 위해 설치되는 포토센서(13) 구성을 요부도로 도시하고 있다.

본 발명인 산소 차단성 수축필름은 나이론과, 가스차단성수지로 사용되는 나이론 또는 EVOH, 또 저온 씰링기능을 위한 수지로 선택되는 EVA+PE재 및 LLDPE층이나 폴리프로필렌층에 등이 접착제를 포함하여 5개의 원료가 압출기(10)에서 복수층으로 된 용융 원료를 스텍다이(11)를 통해 튜브형상으로 성형하게 된다.

스텍다이(11)의 출구측 둘레에는 고온으로 성형되는 튜브(1)를 냉각함과 아울러 둘레에 일정한 압력으로 에어를 분사시켜 균일한 두께의 튜브를 얻기 위한 에어링(15)이 설치된다.

이 스텍다이(11)에서 성형된 튜브(1)는 사이즈링(12)을 통과하면서 적정 직 경으로 유지되도록 유도하게 된다.

사이즈링(12)의 하부에는 압착로울러(16)가 설치되어 성형된 튜브(1)를 강제 압착시킨 상태로 이동되도록 하는데, 압착로울러(16)와 스텍다이(11) 사이의 튜브(1) 내부로는 적정 압력의 공기가 투입되어 속이 빈 튜브(1) 형상으로 성형될 수 있도록 하는 것이다.

이렇게 1차 성형된 튜브(1)는 수개의 안내로울러(3)들의 안내로 후레임(21)의 상단 입구부로 이동된다.

후레임(21)은 각종 구조물을 고층상태로 수직하게 지지하는 틀체로써 하부에는 턴테이블(90)에 의해 받쳐진다.

그리고, 후레임(21)의 상부와 하부는 적정 속도로 튜브(1)를 이송시키기 위한 압착로울러(30)(31)들이 구비된다.

이 상부와 하부의 압착로울러(30)(31)들에 의해 압착된 튜브(1)의 내부로는 초기 가동시 공기압을 채워지게 하여 튜브(1)가 원통형으로 팽창된 상태를 유지하게 된다.

그리고, 예열부(40)에 의해 예열된 후 성형오븐(50)의 위치에서 다시 2차로 직경이 확경된 상태로 연신시키게 된다.

예열부(40)는 관형상의 몸체 내부에 예열히터(42)들이 고르게 배치되고, 그 상측 입구로 1차에어링(41)을 설치하여서 이루어진다.

예열히터(42)는 세라믹히터들이 다수개 배치되어 통과되는 튜브(1)의 주위에 일정 온도를 유지토록 예열하게 되며, 상단 입구측에 배치된 1차에어링(41)에 의해 열기가 외부로 배출되지 않도록 에어콤프레셔(47)에 의해 예열히터(42)의 내부를 향해 에어를 고른 압력으로 공급하게 된다.

따라서, 예열히터(42)에 의해 형성된 예열부(40)의 온도가 외부로 방출되지 않고 보다 효과적으로 적정온도를 유지할 수가 있는 것이다.

그리고, 예열부(40)에는 2차, 3차에어링(43)(44)을 더 설치하여 예열부(40)의 길이가 비교적 긴 기간을 튜브(1)가 통과될 때 각각 서로 다른 온도를 유지할 수 있도록 제어하게 된다.

즉, 예로서 1차에어링(41)의 주변에는 100℃ 정도를 유지토록 하고, 2차에어링(43) 주변은 110-130℃, 그리고, 3차에어링(44) 주변은 120-140 ℃를 유지토록 하여 3차에어링(44)을 지나친 위치에서 성형오븐(50)을 통과하면서 확경시키게 된다.

여기서 확경되는 이유는 초기 가동시 튜브(1) 내부에 공기압력이 공급되어 있고, 연신 가능한 온도로 성형오븐(50)의 히터(51)에 의해서 외부를 가열하는 것에 의해 확경되는 것이다.

이렇게 성형오븐(50)에서 확경된 후에는 다시 복수개의 냉각에어링(60)들에 의해 외부를 냉각공기로 균일한 압력으로 냉각시키게 된다.

적정 직경으로 확경후 냉각된 튜브(1)는 경사지게 벌어진 가이더(22)를 통해 정열된 상태로 하부 압착로울러(31)에 의해 압착된 후 다시 안내로울러(3)의 안내로 사이드컷터(70)의 위치를 통과하게 된다.

사이드컷터(70)는 압착된 튜브(1)의 양측에 설치되어 튜브(1)가 이동되는 것 에 양단부를 절취하여 두겹의 시트상태로 필름을 분할시키게 된다.

한편, 사이드컷터(70)에 의해 컷팅되기 직전 압착된 상태로 이동되는 튜브(1)의 양측에는 저온으로 가열되는 풀림히터(75)를 설치하여 필름의 성질을 부드럽게 풀리도록 하는 것이 좋다.

이와 같이 사이드컷터(70)에 의해 분할된 두 개의 필름은 권취수단(80)에 의해 두 개의 보빈(82)에 권취된다.

권취수단(80)은 와인딩 모터(81)의 구동으로 회전되는 보빈(82)에 필름이 권취되는 것으로 통상의 필름권취용 장치와 동일한 것이 사용된다.

그리고, 처음 필름을 보빈(82)에 수동으로 감기게 하거나 와인딩이 완료된 롤을 분리시키기 위해 실린더(83)에 의해 보빈(82)을 전, 후진 이동시키게 되는 장치도 종래 권취수단(80)과 동일하다..

이러한 권취수단(80)을 포함한 각종 장치를 지지하는 후레임(21)은 턴테이블(90) 위체 받쳐진 상태로 설치되고, 이 턴테이블(90)은 선회수단(100)에 의해 서서히 좌우 선회하게 된다.

본 발명에서의 상기 선회수단(100)은 턴터이블(90)의 하부에 기어원판(111)을 고정 부착하고, 정역모터(112)와 감속기(113)를 거쳐 회전하는 피니언(114)이 기어원판(111)에 치차결합하여 정역모터(112)의 회전 방향에 따라 선회하는 것이다.

이와 같이 선회수단(100)에 의해 권취수단(80)을 포함한 후레임(21)을 좌우 선회하는 이유는 성형 완성된 필름이 보빈에 권취될 때 감김 상태와 필름두께를 균 일하고 일정하게 유지할 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 상기 사이즈링(12)의 일측에는 성형되는 튜브(1)의 직경을 감지하는 포토센서(13)를 설치하게 된다.

포토센서(13)는 수광센서와 발광센서가 약간의 거리를 두고 두 개가 설치되어 튜브(1)가 1차 생성될 때 그 감지 위치에 따라 직경 변화를 감지하여 압착로울러에 의해 압착 이송되는 속도를 변화시키는 것에 의해 원하는 직경의 오차 범위내에서 튜브(1)를 연속 제조할 수 있는 것이다.

따라서 제품 포장용 열수축 튜브의 연신율 및 연신 온도를 제어할 수 있어 강성과 인성이 우수한 포장용 필름을 자동으로 연속 생산할 수가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 제품 포장용 열수축 튜브 제조장치를 도시한 개략도.

도 2는 압출기와 스텍다이 및 사이징 링에 의해 1차 튜브가 성형되는 과정을 보인 확대도.

도 3은 본 발명의 연신장치 구조를 보인 확대도.

도 4는 턴테이블이 선회수단에 의해 선회되는 장치를 보인 확대도.

도 5는 사이즈링의 일측에 성형되는 튜브의 직경을 감지하기 위해 설치되는 포토센서의 구성을 도시한 요부도.

* 도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 압출기 11 - 스텍다이

12 - 사이징링 21 - 후레임

22 - 가이더 30,30 - 압착로울러

40 - 예열부 41 - 1차에어링

50 - 성형오븐 60 - 냉각에어링

70 - 사이드컷터 80 - 권취수단

90 - 턴테이블 100 - 선회수단

Claims (3)

1. 복수개의 서로 다른 원료를 각각 용융시켜 압출하는 압출기(10)와,

   이 압출기(10)에서 복수층으로 된 용융 원료를 튜브형상으로 성형하는 스텍다이(11)와,

   이 스텍다이(11)에서 성형된 튜브를 적정 직경으로 유지되도록 유도하는 사이즈링(12)과,

   사이즈링(12)을 통과한 튜브(1)를 수개의 안내로울러(3)들의 안내로 후레임(21)의 상단 입구부로 이동시킨 후 상부와 하부에서 적정 속도로 튜브(1)를 이송시키는 압착로울러(30)(31)와,

   압착로울러(30)(31)에 의해 압착된 튜브(1)의 내부로 공기압을 채워지게 하여 팽창시킨 상태로 1차에어링(41)과 예열히터(42)에 의해 튜브(1)를 예열시키는 예열부(40)와,

   상기 예열부(40)에서 예열된 튜브(1)를 히터(51)에 의해 가열시켜 내부 공기압에 의해 적정 직경으로 확경시키는 성형오븐(50)과,

   이 성형오븐(50)에 의해 적정 직경으로 성형된 튜브(1)를 냉각시키는 복수개의 냉각에어링(60)들과,

   상기 냉각에어링(60)에 의해 냉각된 튜브(1)를 하부측 압착로울러(31)를 통해 압착상태로 이동될 때 튜브(1)의 양단부를 컷팅하여 두장의 필름상태로 분할되도록 하는 사이드컷터(70)와,

   이 사이드컷터(70)에 의해 분할된 두 개의 필름을 각각 와인딩 모터(81)의 구동으로 보빈(82)에 권취되도록 하는 한쌍의 권취수단(80)과,

   상기 권취수단(80)을 포함한 각종 장치를 지지하는 후레임(21)을 받쳐지게 하는 턴테이블(90)과,

   이 턴테이블(90)을 일정 각도 좌, 우로 선회시키는 선회수단(100)으로 구성됨을 특징으로 하는 제품포장용 열수축필름 제조장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 선회수단(100)은 턴터이블(90)의 하부에 기어원판(111)을 고정 부착하고, 정역모터(112)와 감속기(113)를 거쳐 회전하는 피니언(114)이 기어원판(111)에 치차결합하여 정역모터(112)의 회전 방향에 따라 선회하는 것을 특징으로 하는 제품포장용 열수축필름 제조장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이즈링(12)의 일측에는 성형되는 튜브(1)의 직경을 감지하는 포토센서(13)를 설치하는 것을 특징으로 하는 제품포장용 열수축필름 제조장치.

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