KR101182338B1 - 폴리프로필렌 포장용밴드의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌을 용융, 압출하여 밴드형태로 성형하고, 냉각, 연신한 후에 일정량씩 권취하여 폴리프로필렌 결속밴드를 제조함에 있어서, 냉각된 밴드가 제1 스트레쳐, 오븐연신기 및 제2 스트레쳐를 통과하는 것에 의해 전체 연신비의 90~100%의 연신이 이루어지도록 한 폴리프로필렌 결속밴드의 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 이에 의하면 폭과 두께가 균일하고, 인장강도가 높으며 신율이 낮고 물성이 균일한 고품질의 폴리프로필렌 결속밴드를 낮은 코스트 및 높은 생산성으로 제조하는 것이 가능하게 된다.

Description

폴리프로필렌 포장용밴드의 제조장치{Apparatus for producing polypropylene strapping band}

본 발명은 폴리프로필렌 결속밴드에 관한 것으로서, 특히 균일한 폭과 두께를 가지며 인장강도가 높가 신율이 낮으면서 물성이 균일한 폴리프로필렌 결속밴드를 낮은 코스트 및 높은 생산성으로 제조할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 물품 및 포장용 박스 등을 보관 또는 운반할 경우에는 일정한 길이의 결속 밴드로 물품을 감싸도록 한 상태에서 상기 밴드의 양 단부를 결속하여 보관 또는 운반토록 하고 있다.

이와 같이, 포장용 박스 등을 결속하는 데 사용하게 되는 결속 밴드로는 천연수지 또는 합성수지 등이 용도에 따라 선택적으로 사용되고 있으며, 이 외에도 견인성이 큰 화물 포장용 박스 등을 결속할 경우에는 합성수지의 내부에 가는 철심을 삽입하여 사용하고 있다. 이는, 포장용 밴드로 사용되는 수지가 유연성은 높으나, 인성 및 강성이 낮기 때문으로, 수지의 내부에 철심을 삽입하게 되면, 상기 수지의 인성 및 강성을 보강할 수 있게 되어 견인성이 큰 화물용 박스 등도 안전하게 보관 또는 운반할 수 있게 된다.

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 결속 밴드는 원료를 분쇄, 용융하여 밴드형태로 압출 성형한 후에 냉각하고, 스트레쳐와 연신조로 이동하면서 길이방향으로 1회 이상 연신하는 과정 후, 밴드 표면에 엠보싱을 형성하고 권취하는 일련의 과정으로서 제조된다. 연신조에서 고온의 공기 또는 습기에 의해 밴드는 연신되며, 이때 연신조의 전후에 구성되어 연신되는 밴드에 장력(Tension)을 부가하는 스트레쳐는 인버터모터와 같은 동력장치에 의해 구동되며 웜기어와 같은 감속기어에 의해 속도가 제어되는 것이다.

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

종래의 밴드는 그 제조과정이 대부분 습식용 즉, 밴드의 연신작업시 1차적으로 물을 가열하고 상기 가열된 물에 의해 밴드를 연신함으로서 외부에 노출시 습기 및 자외선 등등에 의해 인장력과 신장력 등이 현격히 떨어져 제품을 포장한 뒤 이송하는 과정이나 외부로부터 충격, 습기 및 자외선에 노출될 경우에는 수축과 팽창이 반복적으로 일어나 견고하게 밴딩한 밴드가 헐거워지거나 끊어지게 되어 적재된 제품이 흩어짐이 일어나 제품의 손상 및 제품의 안전성에 커다란 문제점이 발생되는 폐단이 따랐다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 국내 특허등록공보 제10-0647217호에서는 결속 밴드 성형을 위한 건식용 연신 장치로서, 정면 상측 양끝단 가까이에 커버를 개폐키 위한 개폐손잡이가 형성되어 있고 상기 커버 내부에는 가로방향을 중심으로 밴드가 이송되는 이송로가 형성된 상태로 상하 한쌍의 히터가 형성되어 총 14쌍의 히터가 일정간격으로 형성되어 있는 연신기와, 상기 연신기를 통과한 밴드(B)의 건조를 위하여 외측 정면 상측 양끝단 가까이에 커버를 개폐키 위한 개폐손잡이가 형성되어 있고 상기 커버 내부에는 가로방향으로 히터가 총 14개 형성되어 있는 건조기로 이루어진 연신장치가 제시된 바 있으나, 이 방법으로 제조한 PP 밴드는 두께와 폭이 불균일하고 물성이 불균일하여 쉽게 닳아지거나 끊어지는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 폭과 두께가 균일하고 인장강도가 높고 신율이 낮으면서 물성이 균일한 폴리프로필렌 결속 밴드를 보다 저렴한 코스트 및 높은 생산성으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 방법을 구현하기에 적합한 장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성한 본 발명에 의하면 폴리프로필렌을 용융, 압출하여 밴드형태로 성형하고, 냉각, 연신한 후에 일정량씩 권취하여 폴리프로필렌 결속밴드를 제조함에 있어서,

냉각된 밴드가 제1 스트레쳐(1st stretcher), 오븐연신기 및 제2 스트레쳐(2nd stretcher)를 통과하는 것에 의해 전체 연신비의 90~100%의 연신이 이루어지며,

상기 오븐연신기는 오븐 내부에 가압롤러와 상기 가압롤러에 비해 상대적으로 고속으로 회전하는 연신롤을 구비하고 상기 가압롤러는 한 쌍의 가열롤로 되는 오븐연신기이며, 상기 연신롤은 상기 가압롤러에 비해 상대적으로 빠른 회전속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 결속밴드의 제조방법이 제공된다.

또한 본 발명에 의하면 폴리프로필렌을 용융, 압출하여 밴드형태로 성형하는 압출기, 제1 스트레쳐(1st stretcher), 오븐, 제2 스트레쳐(2nd stretcher) 및 권취기를 구비하는 폴리프로필렌 결속밴드 제조장치에 있어서,

상기 오븐은 오븐 내부에 가압롤러와 상기 가압롤러에 비해 상대적으로 고속으로 회전하는 연신롤을 구비하는 오븐연신기이고, 상기 가압롤러는 히터에 의해 가열되는 한 쌍의 가열롤로 되는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 결속밴드의 제조장치가 제공된다.

본 발명에 의하면 폭과 두께가 균일하고, 인장강도가 높으며 신율이 낮고 물성이 균일한 고품질의 폴리프로필렌 결속밴드를 낮은 코스트 및 높은 생산성으로 제조하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시구현에 따르는 폴리프로필렌 결속밴드 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에 따르는 폴리프로필렌 결속 밴드의 제조방법은 폴리프로필렌 압출 성형단계, 냉각단계, 연신단계, 및 권취단계을 포함하며, 원할 경우 권취 전에 2차 연신단계, 엠보싱단계 및 열세팅단계 중의 적어도 한 단계를 더 포함할 수도 있다.

압출성형단계에서는 압출 다이스의 호퍼에 폴리프로필렌 원료가 투입되면 스크류가 회전하면서 분쇄된 후 가열기에서 150℃~250℃의 온도로 30분~120분 동안 가열하여 용융시킨 다음 밴드 형태로 압출된다.

냉각단계에서는 압출된 밴드가 제 1 스트레쳐의 롤러 회전에 의해 압출기와 제1 스트레쳐 사이에 배치되는 냉각조에 수용된 냉각수를 통과하면서 냉각된다.

연신단계에서는 냉각된 밴드가 제 1 스트레쳐, 오븐연신기 및 제2 스트레쳐를 통과하면서 균일한 폭 및 두께로 연신된다. 본 발명에 따르는 폴리프로필렌 결속밴드의 품질을 결정하는 오븐연신기는 오븐과 오븐 내부에 가압롤러와 상기 가압롤러에 비해 상대적으로 고속으로 회전하는 연신롤을 구비한다. 바람직하게 오븐 내부온도는 250~320℃로 설정되고 상기 가압롤러는 히터가 내장되어 100~150℃로 가열되는 한 쌍의 가열롤로 이루어진다.

상기한 시스템에서 연신이 이루어지는 과정은 다음과 같다. 제1 스트레쳐를 통해 오븐연신기로 이송된 밴드는 내부온도가 250~320℃로 설정된 오븐 내부에서 가열된 후 오븐 내부의 하류에 위치한 한 쌍의 가열롤로 이루어진 가압롤러의 닙(nip)을 통과하면서 제1 스트레쳐의 롤 회전속도와 가압롤로의 회전속도차에 의해 연신(1차 연신)되면서 가압롤러의 가열롤간에서 설정된 간격, 즉 닙간격에 의해 밴드가 소망하는 두계로 조절된 후 가압롤러 하류에 위치하는 연신롤을 통과하면서 가압롤러와 연신롤의 회전속도 차에 의하여 전체 연신비의 70~80% 까지 연신(2차 연신)되면서 오븐연신기를 통과한다. 밴드의 폭과 두께가 균일하게 연신이 되는 이유는 가열된 밴드가 가압롤러에서 미세하게 녹아 붙으면서 닙을 통과하기 때문이다. 종전 건식 오븐 방식처럼 장거리, 즉 제2 스트레쳐에서 밴드를 잡아당겨 오븐을 통과시켜 연신하면 밴드 표면에 볼록한 부분이 발생하며 폭과 두께가 균일하지 않게 되고, 이로 인해 인장강도, 신율 등과 같은 물성도 불균일하게 된다.

오븐연신기를 통과한 밴드는 상기 연신롤에 비해 상대적으로 고속으로 회전하는 제2 스트레쳐의 롤들을 통과하면서 전체 연신비의 90~100%가 연신(3차연신)된다.

예를 들어 총연신배율이 12 배인 경우, 제1 스트레쳐와 가열롤러 사이의 1차 연신은 1.03 배 이상, 오븐내에서 가열롤러와 연신롤 사이의 2차 연신은 7.5~8.5배, 연신롤과 제2 스트레쳐 사이의 3차연신이 12 배가 되도록 설정하는 것이 적당하다.

특별히 제한하기 위한 것은 아니지만 오븐연신기와 제2스트레쳐 사이에 추가의 가열수단을 배치하면 가열수단 내부의 온도를 조절하는 것에 의해 연신롤과 제2 스트레쳐 사이 3차연신의 연신비를 효과적으로 제어할 수 있게 된다.

이와 같이 연신된 이후에는 결속밴드 수요자의 요구조건에 따라 추가 연신, 엠보싱, 열세팅 등과 같은 추가 공정을 하나 이상 수행할 수도 있다.

예를 들어 추가연신은 제2 스트레쳐의 하류에 제3 스트레쳐를 설치하고 제2 스트레쳐와 제3 스트레쳐 사이에 밴드 가열수단을 배치하는 것에 의해 수행할 수도 있다.

엠보싱은 밴드의 미끌림을 방지하기 위한 것으로, 예를 들어 밴드가 표면에 요철이 형성된 가압롤러의 닙을 통과하도록 하는 것에 의해 수행할 수도 있다.

열세팅은 밴드가 다림질한 것과 같은 상태로 수축이 일어나면서 형태가 안정하게 되도록 하는 것으로서, 예를 들어 열세팅은 연신된 밴드가 90~110℃의 온도로 설정된 오븐을 통과하도록 하는 것에 의해 수행할 수도 있다.

이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 폴리프로필렌 결속밴드의 제조방법을 구현하기에 바람직한 장치의 일 예를 예시한 도 1을 참조하여 본 발명의 장치에 대해서 설명하기로 한다.

본 발명의 장치는 제1 스트레쳐와 제2 스트레쳐 사이에 오븐이 배치되어 제2 스트레쳐를 통과하면서 건식연신이 이루어지는 종래의 장치와 주된 차이는 밴드가 단순히 가열만 되는 오븐과 달리 가열과 주 연신이 이루어지는 오븐연신기를 사용한다는 것에 있다.

도 1에 예시되는 바와 같은 장치에서 폴리프로필렌 결속 밴드가 제조되는 과정은 다음과 같다. 도시되는 장치에서 폴리프로필렌 결속 밴드는 압출기(10)에서 용융압출되면서 밴드형태로 성형되고, 냉각조(20)를 통과하면서 냉각되고, 제1 스트레쳐(30), 오븐연신기(40) 및 제2 스트레쳐(50)를 통과하면서 연신된 후 권취기(60)에서 일정량씩 권취되는 것에 의해 제조된다.

오븐연신기(40)는 오븐(41)과, 상기 오븐(41) 내부에 배치되는 한 쌍의 가열롤로 이루어진 가압롤러(42)와 상기 가압롤러(42)에 비해 상대적으로 고속으로 회전하는 연신롤(43)을 구비하여서, 제1 스트레쳐(30)와 가압롤러(42) 사이에서 밴드의 1차 연신과 두께 조절이 이루어지고, 가압롤러(42)와 연신롤(43) 사이에서 2차 연신이 이루어지며, 연신롤(43)과 제2 스트레쳐(50) 사이에서 3차 연신이 이루어진다.

도시되는 장치에서 오븐연신기(40) 하류의 공간부는 가열챔버(45)를 나타낸 것으로, 이와 같이 가열챔버(45)를 배치하면 가열챔버 내부의 온도를 조절하는 것에 의해 연신롤(43)과 제2 스트레쳐(30) 사이 3차연신의 연신비를 효과적으로 제어할 수 있게 된다. 도면중 미설명부호 44는 가이드롤을 나타낸 것이다.

10: 압출기 20: 냉각조
30: 제1 스트레쳐 40: 오븐연신기
41: 오븐 42: 가압롤러
43: 연신롤 44: 가이드롤
45: 가열챔버 50: 제2 스트레쳐
60: 권취기

Claims (4)

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4. 폴리프로필렌을 용융, 압출하여 밴드형태로 성형하고, 냉각, 연신한 후에 일정량씩 권취하는 압출기, 제 1 스트레쳐(1st stretcher), 오븐, 제 2 스트레쳐(2nd stretcher) 및 권취기를 구비하는 폴리프로필렌 결속밴드 제조장치에 있어서,
   냉각된 밴드가 제 1 스트레쳐, 오븐연신기 및 제 2 스트레쳐를 통과하는 것에 의해 전체 연신비의 90 내지 100 % 연신이 이루어지며,
   상기 오븐연신기는 오븐 내부에 가압롤러와 상기 가압롤러에 비해 상대적으로 고속으로 회전하는 연신롤을 구비하는 오븐연신기이고,
   상기 오븐연신기의 오븐 내부 온도는 250 내지 320 ℃로 설정되며,
   상기 가압롤러는 히터에 의해 100 내지 150 ℃로 가열되는 한 쌍의 가열롤로 구성되되,
   상기 오븐연신기와 상기 제 2 스트레쳐 사이에 가열챔버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌 포장용밴드의 제조장치.
   

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