KR101237783B1 - 재활용이 가능한 포장용기의 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의약품, 식품, 화장품, 화학품등의 포장에 이용될 수 있는 플라스틱재질의 포장용기를 제조하기 위한 시스템에 관한 것으로, 좀더, 구체적으로는 용기 본체를 구성하는 트레이층과 용기 본체의 내면에 부착되어 기능성을 부여하기 위한 기능성 필름 지를 상호 접착함에 있어, 상호 이격 배열된 다수의 포인트 형태로 접착될 수 있도록 하여 접착부와 미 접착상태의 공간부가 공존하는 박리용이성 접착층을 구비토록 함으로써, 용기의 재활용 시 기능성 필름과 트레이층을 신속 간편하게 분리시킬 수 있어 재활용 효과를 극대화할 수 있음은 물론 기능성 필름의 분리를 위한 별도의 손잡이 형성이 배제될 수 있어 제조공정의 단축이 가능하며, 또한 기능성 필름 지와 트레이층이 단일 시트로 라미네팅(laminating)된 원단을 이용하는 것이 아니라 용기 성형 단계에서 기능성 필름지를 별도로 투입시켜 접착되도록 함으로써 다양한 두께의 성형 시트에 적용이 가능하며, 따라서 다품종 소로트 생산에도 대응이 가능한 제조 시스템인 것이다.

포장용기, 제조시스템, 트레이층, 기능성 필름지, 박리용이성 접착층.

Description

재활용이 가능한 포장용기의 제조 시스템 {THE RECYCLE PACKING MANUFACTURING SYSTEM}

본 발명은 의약품, 식품, 화장품, 화학품등의 포장에 이용될 수 있는 플라스틱재질의 포장용기를 제조하기 위한 시스템에 관한 것으로,
좀더, 구체적으로는 용기 본체를 구성하는 트레이 층과 용기 본체의 내면에 부착되어 기능성을 부여하기 위한 기능성 필름 지를 상호 접착함에 있어,
상호 이격 배열된 다수의 포인트 형태로 접착될 수 있도록 하여 접착부와 미 접착상태의 공간부가 공존하는 박리용이성 접착층을 구비토록 함으로써, 용기의 재활용 시 기능성 필름과 트레이층을 신속 간편하게 분리시킬 수 있어 재활용 효과를 극대화할 수 있음은 물론 기능성 필름 지의 분리를 위한 별도의 손잡이 형성이 배제될 수 있어 제조공정의 단축이 가능하며, 또한 기능성 필름지와 트레이층이 단일 시트로 라미네팅(laminating)된 원단을 이용하는 것이 아니라 용기 성형 단계에서 기능성 필름지를 별도로 투입시켜 접착되도록 함으로써 성형 시트의 두께에 관계 없이 적용이 가능하며, 용기의 형상이 복잡하거나 깊이가 깊더라도 열접착되는 면적이나 모양으로 조절함으로서 쉽게 분리시킬 수 있으며, 따라서 다품종 소로트의 생산에도 매우 적합한 시스템이라 할 수 있다.

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일반적인 기존의 포장 용기체의 경우, 내용물의 변질을 방지하고 보관기간을 길게 하기 위하여 용기 본체의 내면에 기능성 처리하는 기능성의 필름층과 내용물을 형태를 유지하고 변형을 막기 위하여 PS, PP, PET 등이 주 베이스로 이루어지며 용기의 역할을 하는 성형 트레이 층으로 이루어지는 시트를 용기 제조시스템에 투입하여 제조 성형 있으며, 이러한 시트의 구조는 기능성 필름 층과 성형 트레이 층이 하나로 빈틈없이 면(面) 접착 상태로 결합된 시트 형태를 이루고 있거나, 또는 공압출을 통한 시트로서 중간층에 차단성 수지 층(EVOH, Barex 등)을 포함하고, 차단성 수지 층과 베이스 수지 층 사이에 접착 층(tie layer)이 위치하는 형태로 되어 있었다.

따라서 이러한 각 층이 완전 접착되어 견고한 단일체를 이루는 기존의 시트들은 분리 불가능한 복합 구조로 인하여 폐기 시 재활용 마크를 복합플라스틱(Others)으로 분리하고 있으며, 단일 재질로의 효과적인 재활용이 불가능하였다.

한편 플라스틱 포장용기의 리싸이클은 재료 리싸이클(Material Recycle) 방법, 써멀 리싸이클(Thermal Recycle) 방법, 그리고 케미칼 리싸이클(Chemical Recycle)방법으로 처리하고 있다.

상기 리싸이클 방법에서 가장 환경부하가 적은 방법은 재료 리싸이클로서, 세정된 폐플라스틱을 파쇄기 등의 기계적 수단을 활용하여 파쇄하여 파쇄물을 플라스틱 원재료로 재생 이용하는 기술로서 원자재의 재이용을 하지 않는 자원보호 및 매립 또는 소각을 하지 않는 환경보전의 관점에서 세계적으로 가장 바람직한 리사이클 방법으로서 추천되고 있다. 재료 리싸이클 기술에는 사용이 완료된 병, 트레 이 등의 폐플라스틱을 세정, 살균하여 그대로 사용하는 방법과 열 용융하여 여러 가지 제품으로 재 성형하는 방법이 있다.

다른 폐기물에 비해 발열량이 높은 폐플라스틱의 경우 재료 리싸이클을 할 수 없을 경우 사용하는 에너지 회수 방법으로서 열분해 싸이클이 있다. 폐플라스틱은 발열량이 5,000 ~ 10,000kcal/kg에 달하여 이를 에너지로 회수하는 방법으로서 직접 연소하여 에너지를 회수하는 직접 연소법과 폐플라스틱을 주원료로 한 고체 연료를 만드는 연료화법이 있는데, 이 때 폐플라스틱으로 만든 고체 연료를 RDF(Refuse Plastic Fuel)라고 한다.

또한 케미칼 리싸이클은 폐플라스틱을 화학적 변화를 일으켜 다른 물질로 전환한 후 재활용하는 기술로서, 케미칼 리싸이클의 생성물을 연료로 사용하는 경우와 생성물을 화학 원료로 이용하는 경우로 나눌 수 있다.

현재까지 국내외적으로 이와 같은 폐기된 플라스틱 포장용기는 써멀 리싸이클에 의한 방법 즉 소각의 형태로 열에너지를 이용하는 방법이 많이 사용되고 있으며, 이는 환경부하가 적은 재료 리싸이클의 기술개발의 저조로 일어나는 현상이나, 국제적으로 일어나고 있는 제도적 강화 추세에 역행하고 있는 것으로, 리싸이클용 다층 성형 트레이 및 포장설비시스템 기술에 대한 연구 개발을 통하여 기술적 우위를 선점하고 특허 출원을 통하여 원천 기술의 권리를 확보해야 할 필요성이 있다.

국외에서는 리싸이클에 대한 제도가 가장 발전한 나라로는 독일을 꼽을 수 있지만, 현재까지 독일에서 리싸이클용 다층 성형 트레이 및 포장시스템 원천 기술에 대한 연구 개발은 매우 미미하며, 이는 다른 선진국에서도 마찬가지다.

그러나 독일 다음으로 리싸이클 제도가 발전되고 실행이 잘 되고 있는 일본의 경우 다층 성형 트레이에 대한 유사한 기술이 검토되고 특허출원이 일어나고 있다.

일본의 경우 주로 기능성 필름 층의 접착강도를 약하게 하여 성형했을 때 트레이 층과의 분리를 쉽게 할 수 있는 다층 원단의 제조에 대한 소재기술이며 응용분야가 주로 식품포장에 한정되어 있는 기술이다.

하지만 상기한 일본의 기능성 필름 층의 접착강도를 약하게 하는 기술은 여러 가지 단점을 지니고 있게 되는 바, 그중 하나는 기능성 필름 층과 성형 트레이 층이 하나로 빈틈없이 면 접착 상태로 결합된 시트 형태를 이루게 됨으로써 포장의 용도에 맞게 포장용기로 성형하려면 모양에 따라 즉, 모서리 부분과 같이 성형 시 원단의 연신 정도가 큰 부분에서는 기능성 필름층의 두께가 늘어나면서 국부적으로 얇아져 기능을 제대로 발휘할 수 없게 되며,

또한 기능성 필름 층의 전체가 빈틈없는 면 접착상태로 유지됨으로써 초기 분리를 유도할 수 있는 구조가 없게 되어 기능성 필름 층과 성형 트레이 층을 분리하기 위하여 별도의 손잡이를 부착해야만 하는 것이어서 제조공정이 늘어나게 되어 생산성의 저하와 제조원가의 상승을 초래하게 되는 문제가 있으며,

또한 처음부터 기능성 필름 층과 성형 트레이 층이 라미네이션 상태로 제조되어 단일 체의 시트로 판매 공급됨으로써 시트 구입비용이 크게 상승되어 경제적 인 손실이 큰 점 등 많은 단점을 지니고 있다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 제반 문제점을 해결 보완하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 용기의 재활용 시 신속 간편하게 기능성 필름지와 트레이 층을 분리시킬 수 있어 재활용 효과를 극대화할 수 있음은 물론 기능성 필름지의 분리를 위한 별도의 손잡이 형성이 배제될 수 있어 제조공정의 단축이 가능하며, 또한 용기 성형 단계에서 기능성 필름지가 별도로 투입되어 접착되도록 함으로써 다양한 두께의 시트에 기능에 맞는 기능성 필름의 적용이 가능하고, 다품종 소로트에 적합한 포장용기의 제조 시스템을 제공함에 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 공지의 포장용기 제조 시스템에 별도의 추가적인 공정을 부가한 것으로, 즉 성형 시트 예열부의 전 단계에 순수 단일 재질의 성형지 공급부와 기능성 필름지 공급부 및 합쳐진 성형지와 필름지를 전체적인 면(面) 접착상태가 아닌 박리가 용이하도록 일정 간격으로 상호 이격된 다수의 포인트 형태로 접착시키기 위한 성형 시트 접착부를 더 포함하도록 한 것을 특징으로 한다.

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이상과 같은 본 발명의 장치를 통해서 제조되는 용기는 트레이 층과 기능성 필름지 사이의 접착면에 접착부와 미 접착상태의 공간부가 존재토록 하게 됨으로써 용기의 재활용 시 오염되어 폐기해야하는 기능성 필름 층과 비 오염되어 재활용이 가능한 트레이 층을 신속 간편하게 분리시킬 수 있어 전체의 85 ~ 95%를 이루고 있는 트레이 층의 재활용을 극대화할 수 있음은 물론 기능성 필름지의 분리를 위한 별도의 손잡이 부착이 배제될 수 있어 제조공정의 단축이 가능하다.

또한 기능성 필름지와 트레이 층이 단일 시트로 라미네팅(laminating)된 원단을 이용하는 것이 아니라 용기 성형 단계에서 기능성 필름지를 별도로 투입시켜 접착되도록 함으로써 기능성 필름지의 국부적인 두께 변형이 배제되어 기능 저하를 방지함은 물론 제조원가를 절감할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

또한 기존의 제품들은 다양한 제품들을 위한 다층 복합 트레이의 제조를 위해서 각각의 두께별 다층 복합 필름의 제조가 반드시 필요하나, 개발 설비의 경우에는 박리 용이층이 포함된 기능성 필름과 단일 재질의 필름만을 가지고 다양한 제품의 생산이 가능하므로 공정의 단순화와 함께 재고 부담을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.

또한 제품 생산에 반드시 수반되는 스크랩의 경우에도 단일 재질의 순수 트레이 스크랩과 기능성 필름 스크랩을 별도의 처리 없이 분리수거함으로써 리사이클 효율의 극대화를 기할 수 있다.

도 1은 본 발명장치를 통해 제조되는 포장용기의 일 구성 예를 보이는 단면 예시도로서,

단일 순수 재질의 트레이 층(1')으로 구성되며 상연부에 플랜지(2)를 구비하는 용기 본체(1)와, 상기 플랜지(2)의 상면과 용기 본체(1)의 내면 전체에 접착되는 기능성 필름(3)과, 상기 플랜지(2)의 상면에 접착되어 용기 본체(1)를 밀봉시키기 위한 리드 필름(4)을 포함하는 공지의 포장용기에 있어서,

상기 기능성 필름(3)의 내면에 위치되어 상기 용기 본체(1)에 접하게 되며 상호 이격 배열되는 포인트 형태의 접착을 통해 다수의 접착부(5A)와 미 접착 공간부(5B)가 구비되는 박리용이성 접착층(5)이 포함되도록 구성되는 것이다.
상기와 같은 포장용기를 제조하기 위한 본 발명의 제조장치는 도 5에서와 같이 순수 단일 재질의 열가소성 경질 필름으로 된 두루마리 형태의 성형지(A)를 투입하는 성형지 공급부(10)와, 두루마리 형태의 기능성 필름지(B)를 투입하는 기능성 필름지 공급부(20)와, 상호 겹쳐진 상태로 투입되는 성형지(A)와 기능성 필름지(B)를 가압 실링하여 성형지(A)와 기능성 필름지(B)의 접촉면에 다수의 접착부(5A)와 미 접착 공간부(5B)가 구비되는 박리용이성 접착 층(5)이 구성되도록 하는 성형 시트 접착부(30)와,

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상기 성형지(A)와 기능성 필름지(B)가 접착되어 구성되는 낱장의 성형시트(C)를 성형이 용이하도록 소정 온도로 예열하기 위한 성형시트 예열부(40)와, 예열된 성형시트(C)를 내용물(M)이 수용될 수 있는 용기형태의 수용부(D)를 성형하기 위한 용기 성형부(50)와, 상기 수용부(D)내에 포장할 내용물을 투입하기 위한 내용 물 충전부(60)와, 상기 내용물이 투입된 수용부(D)를 밀봉 실링할 리드필름(E)을 공급하기 위한 리드필름 공급부(70)와, 상기 리드필름(E)을 성형시트(C)상에 가열 실링하여 성형시트(C)와 리드필름(E)사이에 다수의 접착부(5A)와 미 접착 공간부(5B)가 구비되는 박리용이성 접착 층(5)이 구성되도록 하는 리드필름 접착부(80)와, 내용물이 충진 밀봉된 수용부(D)와 리드필름(E)을 일정 온도로 냉각시켜주기 위한 냉각부(90)와, 냉각 완료된 수용부(D)와 리드필름(E)을 커팅하여 완제품의 포장용기(V)형태로 분리 취출하기 위한 용기 커팅부(100)와, 커팅 완료된 완제품의 포장용기(V)를 별도의 이송수단으로 옮기기 위한 용기 취출부(110)와, 완제품의 포장용기(V)가 취출되고 난 후 잔여상태의 리드필름(E)과 기능성 필름지(B)를 권취하기 위한 필름 스크랩 권취부(120)와, 완제품의 포장용기(V)가 취출되고 난 후 잔여상태의 성형지(A)를 권취하기 위한 성형지 권취부(130)를 포함하여서 된 것이다.

상기와 같은 본 발명 장치를 통해 포장용기를 제조 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
콘트롤러(미도시 됨)를 조작하여 전원을 투입하면 미리 입력된 제어프로그램에 따라 본 발명의 제조 시스템이 가동되는 것으로, 먼저, 상기 언코일러 상에 감겨진 순수 단일 재질의 성형지(A)와 두루마리 형태의 기능성 필름지(B)가 일정한 속도와 장력을 유지하면서 합쳐진 상태로 성형 시트 접착부(30)로 진입되고 열 가압면이 엠보싱 형태로 구성될 수 있는 성형 시트 접착부(30)에 의해 성형지(A)와 기능성 필름지(B)가 상호 열 가압되어 접착부위에 다수의 접착부(5A)와 미 접착 공간부(5B)가 구비되는 박리용이성 접착 층(5)이 구성되는 단일체의 성형시트(C)로 구성된다.
상기와 같이 구성되는 성형 시트(C)는 계속하여 성형시트 예열부(40)로 유입되어 성형에 적합한 온도로 예열되고 곧바로 용기 성형부(50)로 진입되어 내용물이 수용될 수 있는 수용부(D)를 갖는 용기형태로 성형된다.
상기 용기 성형부(50)를 거쳐 용기형상으로 성형된 성형시트(C)는 내용물 충전부(60)로 안내되어 오목하게 성형된 수용부(D)에 임의의 포장 내용물(예를 들어 식품이나 화장품 등등)을 투입하게 되며 내용물이 투입된 성형시트(C)는 리드필름 접착부(80)쪽으로 이송됨과 동시에 리드필름 공급부(70)로부터 리드필름(E)이 성형시트(C)의 상부로 공급된다.
이송되는 리드필름(E)과 성형시트(C)는 리드필름 접착부(80)에 의해 일체로 압착되어 수용부(D)내의 내용물을 밀봉 실링하게 되며 리드필름의 열 접착부위는 차후 공정에서 마련되는 플랜지(2)의 형성부위를 전부 포함하도록 하며 이때 리드필름 접착부(80)의 구성을 상기 성형 시트 접착부(30)와 같은 구조로 하면 성형시트(C)와 리드필름(E)사이에 다수의 접착부(5A)와 미 접착 공간부(5B)가 구비되는 박리용이성 접착 층(5)이 구성될 수 있게 된다.
상기와 같이 리드필름(E)의 접착이 완료되면 냉각부(90)로 유입되어 수용부(D)내의 내용물을 일정 온도로 냉각시켜 주게 되며 냉각과정이 끝나게 되면 용기 커팅부(100)로 진입되어 수용부(D)주위에 플랜지(2)가 구비되도록 성형 시트(C)와 리드필름(E)을 커팅하여 완제품의 포장용기(V)형태로 분리 취출하게 된다.
커팅 완료된 완제품의 포장용기(V)는 용기 취출부(110)를 통해 별도의 이송수단으로 옮겨지며 완제품의 포장용기(V)가 취출되고 난 후 한 겹으로 접착된 잔여상태의 리드필름(E)과 기능성 필름지(B)는 필름 스크랩 권취부(120)를 통해, 순수한 단일 재질의 성형지(A)는 성형지 권취부(130)를 통해 권취 수거되어 폐기된다.

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이와 같은 본 발명의 장치를 통해 제조되는 포장용기의 재활용 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 내용물을 인출하기 위해서는 도 2에서와 같이 용기 본체(1)를 밀봉하고 있는 리드필름(4)을 벗겨낸 후 내용물을 취식 또는 인출하게 되며 내용물을 취식 또는 인출이 완료된 후에는 내용물에 오염된 기능성 필름(3)을 제거하고 비 오염된 순수재질의 용기 본체(1)를 재활용을 위해 회수하여야 하는 바, 도 3에서와 같이 플랜지(2)상에 접착된 기능성 필름(3)을 잡고 위로 당기게 되면 전면이 접착된 상태가 아닌 접착부(5A)와 미 접착 공간부(5B)가 공존하는 박리용이성 접착층(5)을 통해 신속 간편하게 기능성 필름(3)이 용기 본체(1)의 표면에서 벗겨지게 되며 이때 상기에서 플랜지(2)상에 접착되는 기능성 필름(3)은 필수적으로 형성되는 미 접착 공간부(5B)로 인해 플랜지(2)와의 사이에는 항상 틈이 형성되게 됨으로써 종래와 같이 별도의 손잡이를 부착하지 않아도 쉽게 손끝으로 파지가 가능하게 된다.

상기와 같이 분리된 기능성 필름(3)과 리드필름(4)은 폐기되며 도 4에서와 같이 기능성 필름(3)이 제거된 용기 본체(1)는 별도로 수거되어 재활용공정으로 이송되는 것이다.

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도 1은 본 발명장치를 통해 제조되는 포장용기의 일 구성 예를 보이는 단면 예시도.

도 2는 도 1에서 리드를 제거하는 상태를 보이는 단면 예시도.

도 3은 리드가 제거된 용기 본체에서 기능성 필름 층을 제거하는 상태를 보 이는 단면 예시도.

도 4는 기능성 필름 층이 제거된 후 재활용이 가능하게 순수 단일 재질로 남은 용기 본체를 보이는 단면 예시도.

도 5는 본 발명의 포장용기 제조 시스템의 전체 라인을 나타낸 도면.

〈 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 〉

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A:성형지 B:기능성 필름지

C:성형시트 D:수용부

E:리드 필름 V:포장용기

1:용기본체 1':트레이 층

2:플랜지 3:기능성 필름

4:리드 필름 5:박리용이성 접착층

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5A:접착부 5B:미 접착 공간부

10:성형지 공급부 20:기능성 필름지 공급부

30:성형 시트 접착부 40:성형시트 예열부

50:용기 성형부 60:내용물 충전부

70:리드필름 공급부 80:리드필름 접착부

90:냉각부 100:용기 커팅부

110:용기 취출부 120:필름 스크랩 권취부
130:성형지 권취부

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Claims (3)

1. 삭제
2. 순수 단일 재질의 열가소성 경질 필름으로 된 두루마리 형태의 성형지(A)를 투입하는 성형지 공급부(10)와, 두루마리 형태의 기능성 필름지(B)를 투입하는 기능성 필름지 공급부(20)와, 상호 겹쳐진 상태로 투입되는 성형지(A)와 기능성 필름지(B)를 가압 실링하여 성형지(A)와 기능성 필름지(B)의 접촉면에 다수의 접착부(5A)와 미접착 공간부(5B)가 구비되는 박리용이성 접착 층(5)이 구성되도록 하는 성형 시트 접착부(30)와, 상기 성형지(A)와 기능성 필름지(B)가 접착되어 구성되는 낱장의 성형시트(C)를 성형이 용이하도록 소정 온도로 예열하기 위한 성형시트 예열부(40)와, 예열된 성형시트(C)를 내용물(M)이 수용될 수 있는 용기형태의 수용부(D)를 성형하기 위한 용기 성형부(50)와, 상기 수용부(D)내에 포장할 내용물을 투입하기 위한 내용물 충전부(60)와, 상기 내용물이 투입된 수용부(D)를 밀봉 실링할 리드필름(E)을 공급하기 위한 리드필름 공급부(70)와, 상기 리드필름(E)을 성형시트(C)상에 가열 실링하여 성형시트(C)와 리드필름(E) 사이에 다수의 접착부(5A)와 미 접착 공간부(5B)가 구비되는 박리용이성 접착 층(5)이 구성되도록 하는 리드필름 접착부(80)와, 내용물이 충진 밀봉된 수용부(D)와 리드필름(E)을 일정 온도로 냉각시켜주기 위한 냉각부(90)와, 냉각 완료된 수용부(D)와 리드필름(E)을 커팅하여 완제품의 포장용기(V)형태로 분리 취출하기 위한 용기 커팅부(100)와, 커팅 완료된 완제품의 포장용기(V)를 별도의 이송수단으로 옮기기 위한 용기 취출부(110)와, 완제품의 포장용기(V)가 취출되고 난 후 잔여상태의 리드필름(E)과 기능성 필름지(B)를 권취하기 위한 필름 스크랩 권취부(120)와, 완제품의 포장용기(V)가 취출되고 난 후 잔여상태의 성형지(A)를 권취하기 위한 성형지 권취부(130)를 포함하여서 됨을 특징으로 하는 재활용이 가능한 포장용기 제조 시스템.
3. 삭제

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