KR101154546B1 - 포장재용 필름과 시트의 합지장치 및 그에 의한 포장재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압출기(11)에서 공급되는 시트(S)와 적어도 하나 이상의 필름롤러(21, 22) 중에서 선택되는 어느 하나의 필름롤러(21 또는 22)에 권취된 필름(F)을 합지하는 장치에 있어서: 상기 필름롤러(21, 22)의 각각은 핸들(37)의 회전에 따라 필름롤러(21, 22)를 중심축 방향으로 위치 변동하게 하는 폭조절대(35)를 구비하며, 상기 필름롤러(21, 22) 중에서 선택되는 어느 하나의 필름롤러(21 또는 22)에 권취된 필름(F)을 일정 속도로 필름조절부(30)측으로 이송하는 필름이송부(20); 상기 필름이송부(20)에서 이송되는 필름(F)이 합지부(40)측으로 이송되는 상태에서 주름을 펴도록 중심선을 기준으로 필름(F)과 접촉하는 면이 만곡된 구조로 이루어진 편심롤러(31)와, 상기 편심롤러(31)의 하류에 설치되고 냉각기(45)로부터 냉각수를 공급받아 편심롤러(31)를 통과한 필름(F)이 평탄한 상태를 유지한 상태에서 합지부(40)측으로 이송하면서 필름(F)을 냉각하는 냉각롤러(33)를 구비하는 필름조절부(30); 상기 시트(S)와 필름(F)을 냉각기(45)로부터 냉각수를 공급받는 인접한 2개의 가압롤러(41, 42, 43) 사이로 통과시켜 시트(S)와 필름(F)을 합지하면서 냉각하는 합지부(40); 및 입력스위치(52)의 선택에 따라 압출기(11)의 시트(S) 압출속도를 제어하고, 속도센서(54)의 신호를 검출하여 필름(F)의 이송속도를 설정된 조건으로 조절하는 제어부(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 별다른 접합 공정 없이 실시간으로 이종재의 합지를 수행하면서 생산속도의 변동에 무관하게 고급 포장용기의 성형을 위한 양호하고 안정적인 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

포장재용 필름과 시트의 합지장치 및 그에 의한 포장재{Apparatus for combining film and sheet for package material and The package material thereby}

본 발명은 포장재용 필름과 시트의 합지장치 및 그에 의한 포장재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 별다른 접합 공정 없이 실시간으로 이종재의 합지를 수행하면서 생산속도의 변동에 무관하게 고급 포장용기의 성형을 위한 양호하고 안정적인 품질을 유지할 수 있는 포장재용 필름과 시트의 합지장치 및 그에 의한 포장재에 관한 것이다.

통상적으로 수지재 제품 포장용기에 있어서 소정의 기계적 강도와 함께 독특한 미감을 지니도록 다양한 제조방식이 활용되고 있다. 특히 경질의 시트와 연질의 필름을 합지하는 경우 양호한 품질을 유지하면서 높은 생산성을 확보하는 것이 관건이다. 이와 관련되어 한국 등록특허공보 제0624564호의 "플라스틱 적층시트의 필름융착장치", 한국 등록특허공보 제0733542호의 "열가소성 플라스틱 시트와 필름 접합장치" 등의 선행특허가 발견된다.

한국 등록특허공보 제0624564호에 의하면 일정 두께의 시트로 압착이 이루어지도록 구성되는 플라스틱적층시트의 제조장치에 있어서, 하우징의 상부측에 설치되면서 교대로 필름을 공급하도록 구비되는 제1,2필름공급보빈과; 상기 제1,2필름공급보빈의 하부측에 위치하도록 상기 하우징(30)에 설치되면서 제1,2필름공급보빈으로부터 공급되는 필름을 이송하는 필름이송롤과; 상기 필름이송롤로부터 다수의 텐션롤을 거쳐 이송되는 필름을 상부 및 중간폴리싱롤러 사이를 통과한 열간상태의 플라스틱적층시트에 압착시키는 제1필름압착롤과; 중간 및 하부폴리싱롤러 사이로부터 인출되는 열간상태의 플라스틱적층시트와 필름을 재압착시키는 제2필름압착롤;로 구성된다.

이에 따라, 기존 플라스틱적층시트의 제조장치에 설치되어 플라스틱적층시트의 제조과정에서 필름을 융착시킬 수 있어 현저한 생산성 향상 및 저렴한 생산단가 그리고 별도의 시설공간이 필요 없는 효과를 기대한다.

한국 등록특허공보 제0733542호에 의하면 필름 공급장치와, 데코 필름 장력조절장치와, 처짐 방지용 가이드롤과, 플라스틱 시트 압착장치와, 플라스틱 원료 공급장치와, 데코 필름 접합장치와, 배출롤을 포함하는 접합장치에 있어서, 상기 제1 내지 제3 폴리싱롤은 동일한 속도의 구동을 위하여, 하나의 구동모터 및 체인을 통해 결합되고, 상기 제2 장력 조절롤의 상부에는 데코 필름의 직진성 유지를 위하여 적어도 하나 이상의 가이드롤이 더 설치되며, 상기 가이드롤과 필름 접합롤 사이에는 데코 필름의 구김 및 처짐을 방지하기 위한 가이드롤이 더 설치되고, 상기 제1 폴리싱롤의 일측에는 데코 필름의 진행방향을 바꿀 수 있는 적어도 하나 이상의 소형롤이 수직으로 더 설치된 구성을 제안한다.

이에 따라, 플라스틱 시트를 재 열처리하는 과정을 거치지 않기 때문에 제조 공정이 비교적 단순해져 제조 비용을 줄이고, 온라인으로 접합하기 때문에 자동화된 대량 생산 체제를 갖출 수 있는 효과를 기대한다.

그러나 상기한 전자의 선행특허와 같은 다수의 텐션롤이나 후자의 선행특허와 같은 장력 조절롤을 기반으로 하는 구성만으로 양호한 접합력을 유지하기 곤란하여 굴곡이 심한 제품 포장용기의 성형시 불량의 소지가 크고 생산속도를 증가할수록 고품질의 유지가 어려워 결국 생산성 향상에 한계성을 보인다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 별다른 접합 공정 없이 실시간으로 이종재의 합지를 수행하면서 생산속도의 변동에 무관하게 고급 포장용기의 성형을 위한 양호하고 안정적인 품질을 유지할 수 있는 포장재용 필름과 시트의 합지장치 및 그에 의한 포장재를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따르면, 압출기에서 공급되는 시트(S)와 적어도 하나 이상의 필름롤러 중에서 선택되는 어느 하나의 필름롤러에 권취된 필름(F)을 합지하는 장치에 있어서: 상기 필름롤러의 각각은 핸들의 회전에 따라 필름롤러를 중심축 방향으로 위치 변동하게 하는 폭조절대를 구비하며, 상기 필름롤러 중에서 선택되는 어느 하나의 필름롤러에 권취된 필름(F)을 일정 속도로 필름조절부측으로 이송하는 필름이송부; 상기 필름이송부에서 이송되는 필름(F)이 합지부측으로 이송되는 상태에서 주름을 펴도록 중심선을 기준으로 필름(F)과 접촉하는 면이 만곡된 구조로 이루어진 편심롤러와, 상기 편심롤러의 하류에 설치되고 냉각기로부터 냉각수를 공급받아 편심롤러를 통과한 필름(F)이 평탄한 상태를 유지한 상태에서 합지부측으로 이송하면서 필름(F)을 냉각하는 냉각롤러를 구비하는 필름조절부; 상기 시트(S)와 필름(F)을 냉각기로부터 냉각수를 공급받는 인접한 2개의 가압롤러 사이로 통과시켜 시트(S)와 필름(F)을 합지하면서 냉각하는 합지부; 및 입력스위치의 선택에 따라 압출기의 시트(S) 압출속도를 제어하고, 속도센서의 신호를 검출하여 필름(F)의 이송속도를 설정된 조건으로 조절하는 제어부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 필름이송부는 구동치차와 모터를 개재하여 필름롤러를 회전시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 필름조절부는 중심선을 기준으로 필름과 접촉하는 면이 만곡된 형태의 편심롤러와, 편심롤러의 하류에 설치된 냉각롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 필름이송부는 핸들의 회전에 따라 필름롤러를 중심축 방향으로 위치변동하는 폭조절대를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 제어부는 입력스위치의 선택에 따라 압출기의 압출속도를 유지하고, 속도센서의 신호를 검출하면서 필름의 이송속도를 설정된 조건으로 변동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면에 따르면, 상기의 장치에 의하여 시트 상에 필름을 실시간으로 합지한 포장재를 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 접착제 처리나 경화과정과 같은 별다른 접합 공정 없이 시트의 자체열만을 이용하여 실시간으로 이종재의 합지를 수행하면서 생산속도의 변동에 무관하게 고급 포장용기의 성형을 위한 양호하고 안정적인 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합지장치의 개략적인 구성을 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 합지장치의 편심롤러를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 합지장치의 필름롤러 구동을 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 압출기(11)에서 공급되는 시트(S) 및 필름롤러(21)(22)에 권취된 필름(F)을 합지하는 장치에 관련된다. 압출기(11)는 호퍼, 가열기, 스크류, 다이(12), 모터(14) 등으로 구성되는 단축형을 적용하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 필름롤러(21)(22)는 공정투입용의 제1필름롤러(21)와 예비용의 제2필름롤러(22)를 포함하며 각각 필름(F)을 권취하고 있다. 시트(S)는 경질 수지재로서 포장용기의 기계적 강도를 제공하고, 필름(F)은 연질 수지재로서 포장용기의 고급화를 위한 채색이나 도안을 제공한다. 예를 들어, 고급 화장품 용기의 경우 필름(F)은 은색 바탕에 적색을 인쇄하여 금분의 색감을 나타낸다.

본 발명에 따르면 상기 필름(F)을 일정 속도로 이송하는 필름이송부(20)가 구비된다. 필름이송부(20)는 제1필름롤러(21)의 필름(F)을 다수의 롤러를 통하여 이송하며, 이송되는 필름(F)의 속도는 권취된 두께 변화와 무관하게 일정하게 유지되어야 한다. 필름이송부(20)의 제1필름롤러(21)와 제2필름롤러(22)는 각각 일단에 피동치차(26)를 구비하며 프레임(10) 상에 상호 인접하게 위치한다.

이때, 상기 필름이송부(20)는 구동치차(27)와 모터(24)를 개재하여 필름롤러(21)(22)를 회전시키는 구조이다. 모터(24)는 프레임(10)에서 제1필름롤러(21)의 위치에 구동치차(27)를 개재하여 설치된다. 구동치차(27)는 필름롤러(21)(22)의 피동치차(26)와 맞물려 구동력을 전달한다. 제1필름롤러(21)의 필름(F)이 소진되면 제2필름롤러(22)로 교체하여 필름(F)을 공급한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 필름(F)의 이송 상태로 주름을 펴는 필름조절부(30)가 구비된다. 필름조절부(30)는 압출기(11)의 다이(12)에 인접하도록 설치되어 시트(S)와 합지되기 전에 필름(F)을 주름 없는 평탄한 상태로 만든다. 필름(F)에 주름이 생기면 시트(S)와 합지시에 불량이 발생한다.

이때, 상기 필름조절부(30)는 중심선을 기준으로 필름(F)과 접촉하는 면이 만곡된 구조로 형성된 편심롤러(31)와, 편심롤러(31)의 하류에 설치된 냉각롤러(33)를 구비하는 구조이다. 편심롤러(31)는 기하학적 중심선이 회전축에 대하여 만곡된 형태로서, 도 2(a)(b)로 나타내는 것처럼 필름(F)을 인장/수축하면서 주름을 제거한다. 편심롤러(31)의 하류에 다이(12)와 인접하도록 설치되는 냉각롤러(33)는 로터리조인트를 개재하여 냉각기(45)에 연결되어 냉각수를 공급받는다. 이에 따라, 제1필름롤러(21)에서 공급되는 필름(F)이 편심롤러(31)와 냉각롤러(33)를 지나면서 평탄한 상태를 유지한다.

한편, 상기 필름이송부(20)는 핸들(37)의 회전에 따라 필름롤러(21)(22)를 중심축 방향으로 위치 변동하게 하는 폭조절대(35)를 구비하는 것이 좋다. 폭조절대(35)는 핸들(37)의 회전에 따라 직선운동하는 슬라이더(도시 생략)를 구비하고, 슬라이더는 제1필름롤러(21) 또는 제2필름롤러(22)의 단부를 회전 가능하게 수용한다. 이에 따라, 도 3처럼, 핸들(37)을 돌리면 필름롤러(21)(22)가 축방향으로 이동하여 필름(F)의 위치를 변동한다. 물론, 필름롤러(21)(22)가 축방향으로 이동하더라도 구동치차(27)의 길이가 충분히 길어서 피동치차(26)와 맞물림 상태가 유지된다. 이러한 구성은 시트(S) 상의 원하는 위치(폭)로 필름(F)을 공급하기 위한 것으로 다양한 패턴으로 합지된 포장재를 생성할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 시트(S)와 필름(F)을 인접한 2개의 가압롤러(41)(42)(43) 사이로 통과시키는 합지부(40)가 구비된다. 가압롤러(41)(42)(43)는 로터리조인트를 개재하여 냉각기(45)에 연결되어 냉각수를 공급받는다. 합지부(40)에서 부호 41 및 42의 가압롤러로 시트(S)와 필름(F)이 공급되어 1차로 밀착되고, 부호 42 및 43의 가압롤러에서 2차로 밀착된다. 1차 밀착과 2차 밀착시 별도의 접착제 없이도 160~180℃에 이르는 고온의 시트(S)에 의한 자체열로만 융착이 이루어진다. 접착제를 사용하지 않으므로 오염에 의한 불량의 우려가 없고 작업시간이 크게 단축된다.

또, 본 발명에 따르면 상기 시트(S)의 압출속도와 필름(F)의 이송속도를 설정된 조건으로 조절하는 제어부(50)가 구비된다. 제어부(50)는 제어 알고리즘을 저장한 마이콤 회로로 구성되며, 압출기(11)의 모터(14) 및 필름이송부(20)의 모터(24)를 제어한다. 투입되는 시트(S)와 필름(F)의 물성에 따라 다소의 차이는 있으나 양측 모터(14)(24)의 속도는 비례적으로 변동된다.

이때, 상기 제어부(50)는 입력스위치(52)의 선택에 따라 압출기(11)의 압출속도를 유지하고, 속도센서(54)의 신호를 검출하면서 필름(F)의 이송속도를 설정된 조건으로 변동한다. 제어부(50) 상에 작동조건을 선택하는 입력스위치(52)와 함께 작동 상태를 수치로 표시하는 디스플레이(56)가 구비된다. 입력스위치(52)는 작동개시, 압출기(11)에서 시트(S)의 압출속도, 필름(F)의 이송속도, 작동정지 등의 기능을 포함할 수 있다. 속도센서(54)는 필름(F)의 이송속도를 검출하는 외에 시트(S)의 압출속도를 검출하도록 구성할 수도 있다. 어느 경우에나 제어부(50)는 시트(S)의 속도에 비례적으로 맞추어 필름(F)의 속도를 변동한다. 물론 시트(S)의 압출속도에 변동이 없더라도 제1필름롤러(21)의 필름(F)의 풀림 과정에서 권취 두께의 축소에 대응하여 모터(24)의 속도를 증대해야 한다.

한편, 합지부(40)를 통하여 합지된 시트(S)와 필름(F)의 포장재는 권취롤러(16)에 권취된다.

이와 같이 본 발명은 전술한 필름이송부(20), 필름조절부(30), 합지부(40), 제어부(50)를 지닌 장치에 의하여 시트(S) 상에 필름(F)을 실시간으로 합지한 포장재를 생성한다. 포장재는 후속된 공정에서 금형을 이용하여 포장용기를 성형하는 과정을 거친다.

본 발명은 제1필름롤러(21)에 권취된 필름(F)을 시트(S)에 합지하는 것을 설명하였으나, 제1필름롤러(21)와 제2필름롤러(22)에서 필름(F)을 동시에 공급하여 합지할 수도 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 프레임 11: 압출기
14: 모터 16: 권취롤러
20: 필름이송부 21, 22: 필름롤러
24: 모터 26, 27: 치차
30: 필름조절부 31: 편심롤러
33: 냉각롤러 35: 폭조절대
37: 핸들 40: 합지부
41, 42, 43: 가압롤러 45: 냉각기
50: 제어부 52: 입력스위치
54: 속도센서 56: 디스플레이

Claims (6)

1. 압출기(11)에서 공급되는 시트(S)와 적어도 하나 이상의 필름롤러(21, 22) 중에서 선택되는 어느 하나의 필름롤러(21 또는 22)에 권취된 필름(F)을 합지하는 장치에 있어서:
   상기 필름롤러(21, 22)의 각각은 핸들(37)의 회전에 따라 필름롤러(21, 22)를 중심축 방향으로 위치 변동하게 하는 폭조절대(35)를 구비하며, 상기 필름롤러(21, 22) 중에서 선택되는 어느 하나의 필름롤러(21 또는 22)에 권취된 필름(F)을 일정 속도로 필름조절부(30)측으로 이송하는 필름이송부(20);
   상기 필름이송부(20)에서 이송되는 필름(F)이 합지부(40)측으로 이송되는 상태에서 주름을 펴도록 중심선을 기준으로 필름(F)과 접촉하는 면이 만곡된 구조로 이루어진 편심롤러(31)와, 상기 편심롤러(31)의 하류에 설치되고 냉각기(45)로부터 냉각수를 공급받아 편심롤러(31)를 통과한 필름(F)이 평탄한 상태를 유지한 상태에서 합지부(40)측으로 이송하면서 필름(F)을 냉각하는 냉각롤러(33)를 구비하는 필름조절부(30);
   상기 시트(S)와 필름(F)을 냉각기(45)로부터 냉각수를 공급받는 인접한 2개의 가압롤러(41, 42, 43) 사이로 통과시켜 시트(S)와 필름(F)을 합지하면서 냉각하는 합지부(40); 및
   입력스위치(52)의 선택에 따라 압출기(11)의 시트(S) 압출속도를 제어하고, 속도센서(54)의 신호를 검출하여 필름(F)의 이송속도를 설정된 조건으로 조절하는 제어부(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포장재용 필름과 시트의 합지장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 필름이송부(20)는 구동치차(27)와 모터(24)를 개재하여 필름롤러(21)(22)를 회전시키는 것을 특징으로 하는 포장재용 필름과 시트의 합지장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항의 장치에 의하여 시트(S) 상에 필름(F)을 실시간으로 합지한 포장재.

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