KR101662860B1 - 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기-형 복합 패키징을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 판지의 하나 이상의 층과 플라스틱의 하나 이상의 측을 포함하는 복합물로 구성된 웨브-형 재료는 접혀지고, 봉합 이음매가 제공되며, 각각 용기를 형성하는 섹션으로 분할된다. 봉합 이음매는 웨브-재료를 개개의 섹션으로 분할하기에 앞서 제조된다.

Description

용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING CONTAINER-LIKE COMPOSITE PACKAGINGS}

본 발명은, 웨브 재료가 판지의 하나 이상의 층과 플라스틱의 하나 이상의 층을 포함한 라미네이트로 구성되며, 접혀지며, 봉합 이음매가 제공되고, 요구된 유형의 용기를 형성하기 위한 섹션으로 절단되는, 용기-형 패키징을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 판지의 하나 이상의 층과 플라스틱의 하나 이상의 층을 포함한 라미네이트로 구성된 웨브 재료용 이송 메커니즘을 포함하고, 웨브 재료를 위한 하나 이상의 접힘 메커니즘, 봉합 이음매를 형성하기 위한 하나 이상의 봉합 메커니즘 및 웨브 재료를 요구된 유형의 용기를 형성하기 위한 개개의 섹션으로 분할하기 위한 하나 이상의 절단 메커니즘을 포함하는, 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

일 실시예에서, 이러한 유형의 박층 패키징은 예를 들어 액체 식품을 보유하기 위한 카톤으로서 사용된다. 응용예의 상당 범위가 예를 들어, 우유, 과일 주스의 패키징을 포함한다. 그 외의 다른 응용예에서, 수프, 소스 및 야채와 같은 식 제품이 패키징된다. 또한, 고체와 같은 덩어리 제품이 패키징되는 응용예도 있다. 따라서, 응용예는 흘러내리거나, 루즈하거나 또는 패스티 제품에 속할 수 있다.

이러한 유형의 박층 패키징의 제조와 충진 공정의 수행에 관해, 실질적으로 2가지의 공지된 방법이 있다. 일 방법에 따라서, 제조된 웨브 재료는 용기를 형성할 뿐만 아니라 충진 공정을 수행하는 장치로 보내지며, 모든 개개의 공정 단계는 이 장치 내에서 수행된다. 이와 같은 방식으로, 모든 공정들의 조합된 수행은 비용에 관한 이점을 제공하지만 종종 중단되는 경향이 있는 상당히 복잡한 장치가 야기된다.

또 다른 실시예에서, 이미 접혀져 있고 종방향 이음매가 제공된 반제품은 패키징을 위해 제조되며, 이러한 제품은 추후 패키지의 상측이 되는 영역 그리고 바닥이 되는 영역이 여전히 개방된 상태이다. 이는 평평하게 접혀지고 충진 장치로 이와 같은 방식으로 이송될 수 있다. 반제품은 이미 외측에 최종 프린팅이 제공되었으며, 주입구가 제공된다. 충진 장치의 영역에서, 하측 영역은 가로방향 이음매에 의해 우선적으로 폐쇄되고, 그 뒤 용기는 요구된 내용물이 충진된다. 그 뒤, 용기의 상측 단부는 예를 들어 박공(gable)의 형태, 또는 평평한 박공의 형태로 봉합되거나 또는 플랩-유형 또는 나사-캡 클로져를 사용하여 봉합된다.

충진 장치의 설치 및 패키징용 반제품의 제조는 서로 상당히 떨어져서 수행될 수 있으며, 개개의 위치에서 수행될 수 있다. 특히, 반제품은 패키징 제조자에 의해 제조될 수 있고, 패키지는 제품 제조자에 의해 채워질 수 있다.

패키징용 반제품은 우선 롤의 형태로 보관되는 웨브 재료의 외측 표면을 프린팅하고, 그 뒤 재료에 주름을 형성하거나 또는 이 재료를 접고, 최종적으로 이 재료를 개개의 섹션을 절단함으로써 제조된다. 그 뒤, 개개의 섹션은 접혀지고 종방향 이음매가 제공되며, 이 이음매는 추후의 패키지의 바닥이 되는 영역으로부터 추후의 패키지의 상측 단부까지 연장된다. 종방향 이음매는 종종 박층 패키징의 플라스틱 영역을 접합함으로써 제조된다. 패키징용 이러한 개개의 반제품이 제조된 후 이 반제품은 적층되고 사전정해진 그룹 내에서 운반된다.

패키징용 반제품은 단위 시간당 높은 산출량을 구현하기 위해 상당히 높은 속도로 제조된다. 이 공정의 선행 단계, 즉 언급되지 않은 제 1 단계에서, 박층 패키징용 개시 물질의 웨브는 폴리에틸렌과 같은 플라스틱의 코팅이 도포됨과 동시에 금속 포일이 사용하여 판지의 웨브로부터 제조된다. 이러한 단계들은 상당히 높은 이송 속도로 연속적인 공정으로서 수행될 수 있다. 제조 속도의 임의의 추가적인 증가는 특히 종방향으로 연장된 봉합 이음매의 이용과 재료의 블랭크를 접힘 공정 단계에 의해 제한된다. 특정의 세부 사항들이 공정 시 상당한 진보를 구현할 수 있을지라도, 고장이 없고, 신뢰성이 있으며 경제적 제조를 수행하기 위한 모든 요건을 충족시키지는 못할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 제조 속도가 증가될 수 있도록 전술된 유형의 방법을 개선시키는 것이다.

이러한 목적은, 웨브 재료가 개개의 섹션으로 절단되기 전 봉합 이음매가 형성되는 본 발명에 따라 구현된다.

본 발명의 추가 목적은 제조 속도가 증가되도록 전술된 유형의 장치를 구성하는 데 있다.

이러한 목적은, 봉합 메커니즘이 웨브 재료의 이송 방향에 대해 절단 메커니즘의 업스트림에 장착되는 본 발명에 따라 구현된다.

종래 기술에서는 2가지의 공정 단계를 수행하는 순서와는 역으로, 본 발명은 단지 웨브 재료를 개개의 섹션으로 전달하여 봉합 이음매를 형성함으로써 종래 기술에 비해 상당한 이점이 제공된다. 봉합에 앞선 접힘 공정과 봉합 이음매의 제조 모두는 재료가 연속적으로 이동되어 가공되는 동안에 연속적인 공정으로써 수행될 수 있다. 이에 따라 재료는 상당히 빠른 속도로 전체 공정을 통해 이송될 수 있으며, 이에 따라 공정 시간이 매우 효과적으로 줄어든다. 당해 공정 단계들은 연속적으로 수행되기 때문에, 연계된 공정 매개변수가 쉽사리 일정하게 유지될 수 있으며 정확도도 또한 상당히 높아진다. 이는 상당히 높은 품질 수준으로 공정이 수행될 수 있음을 의미하고, 이에 따라 주어진 제품 품질에 대해 제조 속도의 추가적인 증가를 구현할 수 있다.

선호되는 응용예는 제품, 특히 식품의 무균 패키징을 위한 용기용 블랭크 또는 케이싱을 제조하는 것으로 구성된다.

접힘선을 제조하기 위하여, 또한 우선적으로 접힘선이 형성되는 웨브 재료를 그루빙한다.

또한 웨브 재료는 접혀질 것이다.

전형적인 응용예에서는, 용기에 실질적으로 직사각형의 횡단면을 제공하는 방식으로 접힘 및 봉합 단계가 수행된다. 주요하게, 삼각형, 다각형 또는 원형과 같은 임의의 그 외의 다른 형태의 횡단면 형태도 또한 가능하다.

웨브 재료의 특정의 플라스틱 영역을 용융시킴에 따라 봉합 이음매의 제조가 용이해진다. 무균 봉합 이음매를 제조하기 위해, 제품이 노출된 절단 변부와 접촉되지 않도록 주의해야 한다.

단순화된 실시예에 따라서, 봉합 이음매는 웨브 재료를 접고 접혀진 구조물을 평평한 튜브-형 형상으로 접은 후 제조된다.

대안의 제조 변형예에서, 봉합 이음매는 웨브 재료가 내측 공간 주위에서 접혀진 후 제조된다.

본 발명의 예시적 실시예는 도면에 도식적으로 도시된다.

도 1은 평평한 웨브 재료를 접혀진 튜브-형 형상으로 변환시키기 위한 접힘 공정을 도시하는 사시도.
도 2는 용기용 블랭크의 영역에서 접힘선을 도시하는 도면.
도 3은 재료를 접기 위해 글루빙 및 스탬핑 공정을 수행하는 시스템의 일부의 측면도.
도 4는 넓은 웨브를 개개의 웨브로 분할하고, 사전에 접고, 최종적으로 접어서 종방향으로 연장된 봉합 이음매를 최종적으로 형성하기 위한 시스템의 일부의 측면도.
도 5는 용기 블랭크를 이송하기 위한 시스템의 일부의 측면도.
도 6은 웨브 재료가 사전접혀지는 영역에서 제 1 작업 위치를 도시하는 도면.
도 7은 도 6의 단계 이후의 공정 단계를 도시하는 도면.
도 8은 도 7에 따르는 방법의 단계의 연속을 도시하는 도면.
도 9는 사전접힘 공정의 종료를 도시하는 도면.
도 10은 최종-접힘 공정의 제 1 단계를 도시하는 도면.
도 11은 도 10에 따르는 단계 이후 최종-접힘 공정의 제 2 단계를 도시하는 도면.
도 12는 도 11에 따르는 단계의 추가 연속을 도시하는 도면.
도 13은 최종-접힘 공정의 종료 단계를 도시하는 도면.
도 14는 최종-접힘 공정의 제 1 단계의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 15는 도 14에서 개시된 공정의 연속을 도시하는 도면.
도 16은 도 14 및 도 15에 따르는 최종 접힘 공정의 종료 단계를 도시하는 도면.

도 1은 본 발명의 기본적인 사상을 도시하는 예시적인 도면이다. 웨브 재료(web material, 1)는 안내 요소(2)를 따라서 이송 방향(transport direction, 3)으로 이송된다. 이 경우, 이송 방향(3)은 웨브 재료(1)의 종방향(4)에 대응된다. 웨브 재료(1)는 종방향으로 선(5)을 포함하고, 이 선을 따라 재료가 취약하게 형성된다. 재료의 취약선(5)은 예를 들어, 글루빙(grooving), 재료의 제거, 천공, 또는 열처리에 의해 형성될 수 있다. 직사각형의 박스-형 용기를 제조하기 위해, 전형적으로 재료의 4개의 취약선(5)이 제조되어 취약선(5)을 따라 웨브 재료(1)의 접힘이 용이해지고, 접힘선이 형성되는 위치를 정확하게 지정할 수 있게 한다. 보다 많거나 적은 접힘선이 그 외의 다른 횡단면 기하학적 형상에 대하여 사용될 수 있을 것이다.

안내 요소(2)는 제어된 방식으로 작업을 수행하고, 재료의 취약선(5) 주위에서 웨브 재료(1)가 접혀지게 하는 기능을 한다. 가장 간단한 경우, 안내 요소(2)는 레일로 구성되며, 이 레일을 따라 웨브 재료(1)가 안내된다. 마찰을 통한 손상을 방지하기 위하여, 본 발명의 특정의 사상은 안내 요소(2)의 영역에서 웨브 재료(1)에 작용하는 선 형성 수단(linear forming means)을 배열한다.

이송 방향(3)으로, 복수의 안내 수단(2)이 전형적으로 서로 이격된 특정의 간격으로 열을 이루어 배열된다. 연속적인 접힘 작업을 돕기 위해, 선 형성 수단은 접힘 작업의 진행 속도가 이송 방향(3)으로 점차로 증가되도록 안내 요소(2)의 영역에 배치된다. 선 형성 작업의 결과, 튜브-형으로 접힌 재료가 얻어지며, 이 재료는 내측 횡단면 영역을 둘러싸거나 또는 접혀져서 튜브의 벽이 서로에 대해 평평한 상태로 놓여지도록 3-차원적으로 구성된다.

기본적인 튜브-형 윤곽으로 접혀지는 웨브 재료(1)의 선 형성 단계가 완료 시, 종방향(4)에 대해 가로지르는 횡단면 표면은 직선형 벽 섹션에 의해 경계가 형성될 것이다. 전형적으로, 이러한 유형의 횡단면 표면은 직사각형일 것이다.

선 형성 단계가 완료 시, 이송 방향(3)으로 연장되는 봉합 이음매(sealing seam, 8)가 봉합 메커니즘(sealing mechanism, 7)의 영역에 형성된다. 봉합 이음매(8)는 예를 들어, 웨브 재료(1) 내에 존재하는 특정의 플라스틱 영역들을 서로 접합시킴으로써(welding) 제조될 수 있다. 또한, 이는 접합 공정에 적합한 개개의 재료들을 공급하거나 또는 접착제를 이용한 접합에 의해 봉합 이음매(8)를 형성할 수 있다.

웨브 재료(1)에 대해, 사용될 수 있는 다수의 다양한 가능성이 있다. 박층 패키징(laminated packaging)을 형성하기 위해, 적절한 박층 재료가 전형적으로 사용된다. 기본적으로, 그러나 종이, 보드지, 플라스틱, 금속 또는 이러한 재료의 복합물 및/또는 조합물과 같은 그 외의 다른 유형의 웨브 재료가 주요하게 도 1에 도시된 사상에 따라 가공될 수 있다.

도 2는 용기를 제조하기 위해 제조된 웨브 재료(1)의 전형적인 단면을 도시한다. 우선, 도 1에서는 이미 도시된 재료의 취약선(5)이 보인다. 추가로, 분할선(9)이 도시되며, 웨브 재료(1)가 튜브-형 형태로 접혀지고 도 1에 도시된 봉합 이음매(8)가 형성된 후 이 분할선을 따라 웨브 재료(1)가 개개의 블랭크로 절단된다. 추가로, 취약선(5)과 같이 보일 수 있는 가로선(10)은 접힘, 글루빙, 또는 천공에 의해 형성될 수 있다. 가로선(10)을 따라서 당해 블랭크는 용기가 이의 바닥 영역과 상측 폐쇄 영역이 제공되도록 접혀진다.

도 3은 공정 기술의 관점에서 우선 웨브 재료(1)를 가공하는 시스템의 일부분을 도시한다. 연속적인 작업을 돕기 위해, 페이아웃 유닛(payout unit, 12)의 영역에 2개의 롤(11)이 배열되고, 이 롤(11)들 중 한 롤은 현재 가공되는 웨브 재료(1)를 시스템에 공급하는 반면, 제 2 롤(11)은 제 1 롤(11)이 마멸된 후(use up) 방해 없이 연속적인 제조를 가능하게 한다. 제 1 롤(11)이 마멸된 후 이 롤은 새로운 롤(11)로 교체될 수 있다.

롤(11)의 영역에서, 웨브 재료(1)는 전형적으로 이미 코팅되고 프린팅된 상태이다. 제 1 롤(11)로부터 제 2 롤(11)로 웨브 재료의 공급을 변환시킬 필요가 있을 때, 새로운 롤(11)의 리딩 변부(leading edge)는 결합 스테이션(joining station, 13) 내측의 오래된 롤(11)의 트레이링 변부(trailing edge)에 결합된다. 이는 예를 들어, 접착 테이프를 사용하여 수행될 수 있다.

롤(11)과 전체 페이아웃 유닛(12)의 비교적 무거운 중량으로 인해, 페이아웃 유닛(12)에 의한 웨브 재료(1)의 이송 속도의 제어 또는 조절은 충분히 신속하게 결과물을 제조하지 못한다. 이 대신에, 낮은 중량 관성(mass inertia)을 이용하여 사용되는 하나 이상의 보상기 롤(compensator roll, 14)이 롤 교체 상수(roll replacement constant)로부터 야기된 웨브 재료(1)의 웨브 인장의 차이를 저지할 수 있다(hold).

웨브 재료(1) 내의 정해진 인장을 유지시키기 위해 하나 이상의 인장 롤(tensioning roll, 15)이 사용된다. 추가로, 페이아웃 유닛(12)의 영역에 분할 메커니즘(brake mechanism)이 제공된다.

분할 장치와 인장 롤(15) 간의 상호 협력으로 인해 선호되는 웨브 인장을 유지시킬 수 있다.

제어 센서(16)는 웨브 재료(1)에 대한 허용가능한 구체적 길이 데이터를 생성한다. 제어 센서(16) 또는 복수의 제어 센서(16)를 이용함에 따라, 웨브 재료(1)의 길이 차이를 감지할 수 있으며, 인장 롤(15)의 적합한 작동에 따라 웨브의 인장의 가변에 의해 후속 공구에 대한 웨브의 위치를 가변시킴으로써 길이 차이를 보상할 수 있다.

인장 롤(15)을 사용함으로써 생성된 웨브 인장은 웨브 인장 센서(17)에 의해 감지될 수 있다. 본원에 도시된 예시적인 실시예에 따라서, 몇몇의 인장 롤(15)이 인장력을 생성하기 위해 사용된다.

전술된 결합 작동의 일 실시예에서, 이러한 결합 작동에 의해 페이-아웃 롤(11)의 트레일링 단부가 새로운 롤(11)의 리딩 단부에 결합되고, 변부-대-변부 결합을 형성할 때 결합 작업이 수행될 수 있도록 웨브 재료(1)를 결합 스테이션(13)의 영역에서 항시 정지시킬 필요가 있다. 이에 따라, 이러한 아이들 상태(idle state)는 제조를 중단시키지 않으며, 롤 버퍼(roll buffer, 18)가 사용된다. 롤 버퍼(18)는 복수의 롤을 포함하고, 이 복수의 롤에 걸쳐서 웨브 재료(1)가 안내된다. 롤 버퍼(18)의 버퍼링 길이(buffering length)는 다양한 롤들 사이의 거리를 변화시킴으로써 변화된다. 롤들을 서로에 대해 보다 근접하게 이동시킴으로써, 웨브가 결합 스테이션(13)의 영역에서 정지된 후에도 다운스트림 시스템으로 웨브 재료(1)를 지속적으로 공급할 수 있다. 롤 버퍼(18)는 페이아웃 유닛(12)의 영역에서 특정의 기간 동안 웨브를 보다 신속하게 인출시킴으로서(pay out) 재차 채워질 수 있다. 롤을 교체하기 위한 그 외의 다른 방법에서, 웨브를 정지시킬 필요가 없으며, 롤 버퍼(18)에 대한 필요성이 배제될 수 있다. 웨브 재료가 롤 버퍼(18)를 떠난 후, 웨브 재료(1)는 우선적으로 사전분할 스테이션(prebreaking station, 19)으로 보내진다. 이러한 사전분할 스테이션(19)의 사용은 바람직한데 이는 롤(11) 상에 웨브 재료(1)를 축적함으로써 굴곡(curvature)이 형성되도록 판지 층의 섬유들이 정렬되기 때문이다. 사전분할 단계는 이러한 부정적인 효과를 제거할 수 있거나 또는 적어도 최소화시킬 수 있다.

사전분할 스테이션(19)의 영역에서 사전분할은 전형적으로 사전분할 스테이션(19)에서 수행되며, 웨브 재료는 페이아웃 방향과 상반된 방향으로 짧은 곡률 반경 주위에서 편향된다. 이는 작은 직경이 제공된 롤을 사용하고, 이 주위에서 페이아웃 방향과 상반된 방향으로 웨브를 안내함으로써 수행될 수 있다. 사전분할 스테이션(19)에서 사전분할 각도를 변화시킴으로써 결과적인 사전분할 모멘트가 롤(11)의 현재의 직경에 지속적으로 적용될 수 있다. 적절한 제어 유닛이 이를 위해 제공된다.

사전분할 스테이션(19)으로부터 다운스트림 방향으로 횡방향 웨브 변부 제어 시스템(20)이 배열된다. 상기 횡방향 웨브 변부 제어 시스템(20)은, 예를 들어, 하나의 롤(11)로부터 또 다른 롤(11)로의 변경이 필요할 때 웨브의 변부들의 결합의 결과로서 야기될 수 있는, 종방향에 대해 가로방향으로의 웨브의 임의의 변위를 수정한다.

웨브 재료(1) 내에 천공을 형성하기 위해 레이저(21)가 사용될 수 있으며, 이러한 천공은 공정의 모든 단계를 통과한 후 용기의 개방을 보다 용이하게 하는 기능을 한다. 또한, 기계적 천공 공구(22)에 의해 이러한 천공을 형성할 수도 있다. 접힘부에 대한 주름(crease)와 같이 도 2에 도시된 가로선(10)을 형성하기 위해 글루빙 공구(grooving tool, 23)가 사용된다. 추후 제조되는 패키지의 설계에 의존하여, 글루빙 공구(23)는 또한 웨브의 종방향에 대해 비스듬하게 연장된 주름을 형성하기 위해 사용될 수 있다.

도 2에 도시된 종방향으로 연장된 재료의 취약선(5)은 종방향 글루빙 공구(24)에 의해 형성된다.

이미 프린팅된 웨브 재료(1)는 롤(11)의 영역에 저장되고, 천공 공구(22)와 글루빙 공구(23)에 의해 재료 내에 형성된 구조물은 프린팅에 대해 정확하게 배열되어야 한다. 이러한 두 요소들을 서로에 대해 정확한 위치에 배치시키는 것을 보장하기 위하여, 제어 센서(16)는 전형적으로 웨브(1)가 프린팅 시 프린팅 장치에 의해 제공된 프린팅 마크를 탐지한다. 이 프린팅 마크는 후속 작업 단계에 대한 제어 기준(control reference)으로서 제공되고, 프린팅에 대해 구조물의 위치를 조절할 수 있게 한다. 제어 센서(16)에 의해 감지된 프린팅 마크의 위치에 따라, 웨브 인장 센서(17)에 의해 제공된 측정치를 고려하여 장치 제어 유닛은 필요에 따라 인장 롤(15)과 공구(22, 23) 또는 레이저(21)를 작동시킨다.

대안의 실시예에 따라서, 심지어 웨브 재료가 롤(11)에 감겨지고 이러한 방식으로 제조된 웨브를 페이아웃 유닛(12)의 영역 내에서 롤을 유지시키기 전에도 가로방향 또는 대각선 방향으로 연장된 요홈 및/또는 종방향 요홈 및/또는 천공을 또한 형성할 수 있다. 공정이 수행되는 구체적 방법은 특정의 위치적 조건, 구체적 제조 요건 및 특정 제품의 설계에 의존된다.

도 3에 도시된 시스템의 일부분을 떠난 후, 적절하게 사전처리된 웨브 재료(1)는 도 4에 도시된 시스템의 일부로 보내진다. 우선적으로, 웨브 재료(1)는 웨브 재료(1)를 비교적 좁은 개개의 웨브로 절단하는 종방향 커터(longitudinal cutter, 25)의 영역에 도달된다. 이러한 공정 단계는, 도 2에 도시된 유형의 전형적인 몇몇의 블랭크가 웨브의 종방향에 대해 가로지르도록 서로에 나란히 형성되기 때문에 필요하다. 종방향 커터(25)는 전형적으로 웨브 재료(1)를 개개의 웨브로 분할시키고, 각각의 개개의 웨브는 도 2에 도시된 폭을 갖는다. 회전하는 절단 날이 예를 들어 커터(25)의 영역에 배열될 수 있다.

박층 재료의 패키징을 제조하기 위한 전형적인 치수를 갖는 웨브의 경우, 도 2에 따르는 4개의 블랭크들이 개시 재료 내에서 서로 나란하게 존재한다. 따라서, 웨브 재료(1)는 4개의 개개의 웨브로 분할되고, 추가로 변부 스트립도 또한 전형적으로 좌측과 우측이 절단된다. 변부 흡입 유닛(suction unit, 26)의 섹션은 끊어질 수 있다(carry away). 모니터링 장치(27)는 전술된 프린팅 마크에 대하여 형성된 모든 요홈과 천공의 위치를 감지하고 모니터링하며, 필요에 따라 데이터를 측정 데이터 저장 유닛으로 전송한다. 임의의 편차가 감지 시, 장치 제어 유닛은 횡방향 웨브 변부 제어 시스템(20) 및/또는 인장 롤(15)에 명령을 보낸다.

박리 스테이션(peeling station, 28)의 영역에서, 도 1에 도시된 봉합 이음매(8)의 제조를 위한 예비 방법(preparatory measure)이 이용되고, 여기서 이러한 예비 방법은 웨브 재료(1)의 기계적 처리를 포함한다. 전형적인 실시예에 따라서, 이러한 예비인 기계적 방법은 박리(peeling), 글루빙, 접힘(folding over) 및 압축(pressing)을 포함한다. 이러한 유형의 가공 방법은 특히 웨브 재료(1)의 폴리에틸렌 내부 층에 의해 보호되는 무균 이음매 변부(aseptic seam edge)를 형성하는데 도움이 된다.

박리 스테이션(28)의 영역에서, 종방향 커터(24)에 의해 형성된 개개의 웨브, 즉 본원에 도시된 실시예에서 4개의 개개의 웨브가 우선적으로 웨브 변부 정렬기(web edge aliner, 29)로 보내진다. 여기서 개개의 웨브는 종방향에 대해 가로방향으로 정렬된다. 그 뒤, 폴리에틸렌의 스트립과 판지는 박리 스테이션(30)에 의해 개개의 웨브 각각의 변부들 중 한 변부를 따라 박리된다. 이에 따라 형성된 개개의 웨브 상의 좁게 박리된 변부 스트립은 글루빙 장치(31)에 의해 중간 부분에 글루빙되고, 접힙 메커니즘(32)에 의해 이러한 글루빙된 변부를 따라 180˚로 접혀진다. 따라서, 그 뒤 접힌 이음매는 압축 장치(33)에 의해 압축된다.

박리 스테이션(28)으로부터의 다운스트림에는 모니터링 장치(34)가 설치되며, 이 모니터링 장치는 접힌 이음매의 치수를 측정하고, 필요에 따라 측정 데이터 저장 유닛 내에 이러한 정보를 저장한다. 모니터링 장치(34)에 의해 획득된 실제 측정 결과치의 함수로서 웨브 변부 정렬기(29)는 위치설정을 수정한다.

전술된 좁고 접힌 이음매를 제조하는 것에 대한 대안의 실시예로서, 또한 적절한 영역에 폴리에틸렌의 스트립을 사용할 수 있다. 노출된 판지 변부를 봉합할 수 있다. 또 다른 변형예는 접착제의 사용을 포함한다.

모니터링 장치(34)의 다운스트림에는 인장 센서(35)가 설치되며, 이 인장 센서는 인장 롤(36)의 전방에서 웨브 인장력를 측정한다. 인장 롤(36)의 다운스트림에는 사전접힘 스테이션(prefolding station, 37)이 설치된다. 사전접힘 스테이션(37)은 전형적으로 종방향 요홈과 같이 형성되는 도 2에 도시된 재료의 취약선(5)을 사전분할하고 압축시키기 위해 제공된다. 이를 위해 재료 웨브는 형성 장치(38)를 통해 이송되며, 그 뒤 압축 스테이션(39)으로 보내진다. 압축 스테이션(39)의 다운스트림에는 펼침 스테이션(unfolding station, 40)이 위치되며, 이 펼침 스테이션은 사전형성 및 사전접힘 단계가 완료된 후 웨브 재료를 재차 펼치며, 이에 따라 웨브 재료는 평평한 웨브-형 형태로 복원된다.

이제, 웨브 재료가 하나 이상의 작동 스테이션(42)으로 보내진다. 이는 도 4에 도시된 실시예에 따라서 직접적으로 수행되는 것이 선호되며, 또한 웨브가 또 가른 인장 롤(41) 주위에서 안내된 후 수행될 수도 있다. 작동 스테이션(42)의 영역에서, 개개의 스트립-형 웨브는 웨브의 양 변부를 따라 가열된다. 이러한 가열은 예를 들어 뜨거운 공기 및/또는 플라스마에 의한 처리 또는 유도 및/또는 가스 프레임에 의해 수행될 수 있다. 선택된 열 공급원의 파워 출력과 열 공급원의 선택은 당해 웨브의 속도에 적합해질 것이다. 이러한 적합성은 예를 들어 캐스케이드-형 방식으로 개개의 작동 스테이션(42)을 전환시킴으로써(turn on) 수행될 수 있다. 또한, 개개의 작동 스테이션 또는 모든 스테이션의 파워 출력을 변화시킬 수 있다. 전술된 방법의 조합에 따라, 특히 에너지 램프-업(energy ramp-up)을 제공할 수 있다.

웨브 재료(1)의 이송 방향에 대한 작동 스테이션(42)의 다운스트림에는 부분적 웨브 인장력을 탐지하기 위한 추가 인장 센서(44)와 인장 롤러(43)가 설치된다. 웨브 재료(1)의 최종 처리는 최종 접힘 스테이션(45)의 영역에서 수행된다. 실질적으로, 최종 접힘 스테이션(45)은 평평한 웨브 재료(1)를 접힌 튜브-형 상태로 변환시키며 봉합 이음매(8)를 형성하기 위해 제공된다.

우선, 웨브 재료는 웨브 변부 제어 시스템(46)에 의해 우선적으로 정렬된다. 그 뒤, 형성 스테이션(47)의 영역에서 이 재료는 도 1에 도시된 안내 요소(2)를 사용하여 도 2에 도시된 재료의 취약선(5)을 따라 접혀진다. 이에 따라 수득된 좁고 접혀진 이음매는 우선적으로 웨브의 두 변부들이 봉합 이음매(8)에 의해 결합되기 전 핑거(finger, 48)에 의해 제 위치에서 고정된다. 이제, 2개의 접힌 이음매는 제 위치에 고정되고, 2개의 사전 처리된 웨브 변부는 압축 롤(49)에 의해 서로 압축될 수 있다. 이러한 압축 단계의 결과로서, 2개의 외측 탭 상에서의 폴리에틸렌의 가열된 영역은 서로 접합되어 논포지티브 연결(nonpositive connection)을 제공한다.

이러한 결합 작업이 완료된 후, 사전제조된 패키징 튜브의 단지 2개의 외측에 놓인 요홈들만이 압축 스테이션(50)에서 압축되고, 이에 따라 패키징 블랭크의 케이싱-형 윤곽이 추후 사용 중에 개방될 것이다. 열처리된 스트립은 냉각 롤(51)을 사용하여 냉각된다.

품질 검출기(quality detector, 52)는 웨브 재료(1)의 이송 방향으로 냉각 롤(51)과 압축 롤(49) 사이에 설치된다. 품질 검출기(52)는 적절한 센서를 사용하여 봉합 이음매(8)의 위치와 치수를 측정하고, 이러한 측정 정보를 측정 데이터 저장 유닛에 저장한다. 품질 검출기(52)는 할당된 제어 유닛에 의해 웨브 변부 제어 시스템(46)에 연결되고, 이에 따라 조절이 자동적으로 수행될 수 있다.

인장 롤(53) 또는 인장 벨트와 크로스-커터(cross-cutter, 54)는 웨브 재료(1)의 이송 방향에 대해 냉각 롤(51)로부터 다운스트림에 설치된다. 크로스-커터(54)는 전형적으로 가로방향 날이 장착된다. 이를 위해 회전하는 날을 사용하는 것이 특히 선호된다. 크로스-커터 장치(54)는 도 2에 도시된 분할선(9)을 따라 튜브-형의 접힌 웨브 재료를 절단한다. 전술된 패키징 케이싱은 개개의 블랭크와 같이 수득된다. 개개의 블랭크는 크로스-커터의 영역으로부터 테이크-오프 롤(take-off roll, 55) 또는 벨트 가이드에 의해 이격되도록 운반된다.

크로스-커터(54)가 절단 작업을 수행하기 위해 사용되기 전, 사용되는 날을 이용하여 절단되는 튜브-형의 접힌 웨브 재료의 정확한 종방향 정렬을 보장하는 것이 필요하다. 이러한 정렬은 프린팅 단계 동안 제공되는 제어 마크를 이용하여 재차 수행될 수 있다. 또한, 하나 이상의 요홈형 선의 위치를 평가할 수도 있다. 센서(56)는 이러한 제어 마크 또는 그 외의 다른 마킹의 위치를 탐지하며, 크로스-커터(54)를 작동시키기 위한 제어 유닛에 허용가능한 측정 정보를 만든다. 이러한 작동은, 프린팅된 마크에 대해 생성되는 절단부의 위치와 개개의 블랭크의 길이가 사전정해진 오차 범위 내에 있도록 보장하기 위하여, 적절하게 자동적으로 제어된다.

특정의 효율적인 사상에 따라, 개별 크로스-커터(54)와 인장 롤(53)은 종방향 커터(25)에 의해 생성된 개개의 웨브 각각에 대해 사용된다.

배출 스테이션(ejection station, 57)의 사용을 통해, 품질 검출기(52)에 의해 제공된 측정 데이터에 기초하여 결함이 있는 패키징 케이싱을 분류할 수 있거나 또는 품질 요건에 만족된다면 케이싱을 추가로 전방을 향해 이송할 수 있다.

사전정해진 오차 범위 내의 품질의 패키징 케이싱은 적재 스테이션(stacking station, 58)에 의해 물고기 비늘(fish scale)과 같이 상하로 적재되고, 물고기 비늘의 형태로 몇몇의 열을 이루어 적층된다. 이에 따라 수득된 패키징 케이싱의 스택들은 전형적으로 컨베이어 벨트의 형태인 컨베이어 장치(59)에 의해 운반된다.

도 5는 적재된 패키징 케이싱이 외부 카톤(carton) 내에서 패키징되는 패키징 장치(60)와 컨베이어 장치(59)가 구비된 시스템의 최종 부분을 도시한다. 전형적으로 이러한 외부 카톤 각각은 대략 300개의 패키지 케이싱을 포함한다.

도 6 내지 도 9는 사전접힘 스테이션(37)의 영역에서 형성 장치(38)를 사용하는 제 1 설계 변형예를 도시한다. 웨브 재료(1)를 공급하기 위하여, 형성 장치(38)는 형성된 웨브가 배열되는 편향 롤(deflecting roll)을 포함한다. 정해진 웨브 인장력은 압축 스테이션(39)의 다운스트림에 배열되고 당해 편향 롤의 업스트림에 배열되는 인장 롤을 사용하여 생성된다. 웨브 변부 센서를 사용함에 따라, 웨브의 위치가 측정되고, 이에 따라 수득된 정보는 할당된 장치 제어 유닛에 전송된다. 장치 제어 유닛은 웨브가 사전설정된 반경방향 위치에 유지되도록 편향 롤을 자동적으로 제어한다. 단순한 실시예에 따라서, 편향 롤은 원통형이다. 또한, 그러나 왕관 모양의 롤 윤곽도 또한 사용될 수 있다.

우선, 실질적으로 수평방향으로 연장되는 웨브는 결과적인 꼬임(twist)를 상쇄시키기 위해 형성된 선 형성부에 대하여 비스듬히 배치된 롤에 보내질 수 있다. 이와 같은 방식으로, 종방향 이음매를 제조하기 위해 웨브의 변부들을 적절히 배향시킬 수 있다. 바로 위에 언급된 롤의 위치설정과 경사는 장치 제어 유닛에 의해 자동적으로 제어되는 것이 선호된다. 당해 시간에서 최적의 값을 나타내는 각도는 펼쳐지는 웨브 탭의 구체적 길이 상관관계에 의존된다.

도 6은 제 1 형성 요소(61)에 의해 제 1 형성 단계가 수행된 웨브 재료(1)를 도시한다. 전술된 바와 같이, 지지 롤(support roll, 62)은 수평 방향에 대해 비스듬히 배열된다. 원추형 롤(63)에 의해 횡방향 안내가 제공된다. 이에 따라, 이 웨브 재료(1)는 종방향 요홈(64)을 따라서 만곡된다.

이의 사전정해진 안내 프로파일의 영역에서, 원추형 롤(63)은 종방향 요홈(64)의 영역을 따라 정밀하게 웨브 재료(1)를 안내하고, 이에 따라 정지 기능(stop function)이 제공된다. 지지 롤(62)에 대해 웨브 재료를 가압하는 압력은 압축 롤(67)이 장착된 압축 장치(66)에 의해 제공된다.

도 7은 형성 장치(38)의 제 2 형성 요소(68)를 도시한다. 여기서도 또한 수평 방향에 대한 설정 각도(setting angle, 65)가 존재한다.

제 2 형성 요소(68)는 하부 롤(69)과 상부 롤(70)을 포함한다. 상부 롤(70)들은 예를 들어 개별적으로 작동될 수 있어서 센서에 의해 감지될 수 있는 서로에 대한 웨브 변부들의 부정확한 축방향 위치가 장치 제어 유닛에 의해 측정되는 바와 같이 상이한 속도로 상부 롤(70)을 작동시킴으로써 수정될 수 있다.

제 2 형성 요소(68)는 실질적으로 탭(tap)을 형성하고 웨브를 중심에 배치시키기 위해 제공되며, 이에 따라 형성된 종방향 요홈(64)은 직선형이다.

제 2 형성 요소(68)에 의해 형성된 직선형 종방향 요홈(64)은 도 8에 도시된 압축 스테이션(39)의 영역에서 압축된다. 서로에 대한 압축 스테이션(39)의 압축 롤(71) 사이의 간격은 조절될 수 있으며, 이에 따라 판지 섬유의 분할이 변화할 수 있다.

도 8은 오프셋에 따라 수행되는 제 2 형성 요소(68)의 사용과 압축 스테이션(39)의 사용을 도시한다. 이에 따라 우선적으로 상당히 공간-절약 방식으로 짧은 탭을 펼치고 압축시킬 수 있으며, 그 뒤 넓은 탭을 작은 탭으로 접고 이를 압축할 수 있다.

도 9는 웨브 재료(1)가 압축 스테이션(39)의 2개의 압축 롤(71)에 의해서만 종방향 요홈(64)의 영역에서 처리되는 부분적인 적용예를 도시한다.

도 10 내지 도 13은 최종-접힘 스테이션(45)을 이용하는 제 1 설계 변형예를 도시한다. 도 10은 제 1 형성 요소(72)를 도시하며, 제 1 형성 요소의 설정 각도(73)는 수평 방향에 대해 경사를 이루어 배향된다. 사전접힘 스테이션(37)의 제 1 형성 요소(61)의 경우, 웨브 재료(1)는 종방향 요홈이 직선형으로 형성되도록 원추형 롤(74)을 사용하여 형성된다. 압축 롤(77)을 포함한 압축 장치(76)는 원추형 롤(74)이 서로에 대해 연결되도록 가로방향 롤(78)에 대해 웨브 재료(1)를 가압한다.

또한, 도 11에 도시된 최종-접힘 스테이션(45)의 제 2 형성 요소(79)는 수평 방향에 대해 기울어져 배향된 설정 각도(73)를 갖는다. 또한 도 7에 따르는 사전접힘 단계의 경우, 하부 롤(80)과 상부 롤(81)을 사용하여 접힘이 수행된다. 이에 따라서, 연계된 탭과 접힌 이음매(82)는 하향 안내된다.

도 12는 도 13에 도시된 봉합 이음매(8)를 형성하기 위한 준비 단계를 도시한다. 이를 위해, 제 3 형성 요소(83)가 종방향 요홈(75) 주위에서 연계된 탭을 햐향 피벗회전시킨다. 제 3 형성 요소(83)의 영역에서 안내 요소(84)는 도 11에 도시된 접힘 이음매(82)를 제 위치에 고정시키고, 이에 따라 이는 블랭크의 마주보는 탭에 대해 평행한 방식으로 결합될 수 있다. 안내 요소(84)는 예를 들어 핑거 또는 소형 롤러 트랙과 같이 설계될 수 있다. 대안의 실시예에 따라서, 접힌 이음매(82)는 박리 단계와 접힘 단계를 완료하기 전 압축 단계를 수행하는 동안 접착제를 도포함으로써 이미 제 위치에 고정된다. 이러한 공정의 변형예가 사용되기 전, 안내 요소(84)가 제거될 수 있다.

도 13은 결과적인 공정 단계를 도시하며, 이 단계에서 도면의 우측에 도시된 탭은 박리 스테이션(28)에서 형성된 펼쳐진 이음매(82) 상으로 배열되고, 그 뒤 탭과 이음매는 봉합 롤(85)에 의해 서로 접합된다. 이에 따라, 재료의 폴리에틸렌의 사전 활성화된 영역들은 서로에 대해 유동하고, 봉합 이음매(8)를 형성한다. 봉합 이음매(8)는 무균 특성을 갖는다.

도 14 내지 도 16은 최종 접힘 스테이션(45)의 제 2 설계 변형예를 도시한다. 이 실시예에서, 최종 접힘 스테이션(45)의 제 1 형성 요소(72)는 실질적으로 타원형의 중공 프로파일을 형성한다. 제 1 형성 요소(72)의 설정 각도(73)는 수평 방향에 대해 비스듬히 재차 배향된다. 원추형 롤(74)에 추가로, 웨브 재료(1)의 탭은 변부 영역에서 서로에 걸쳐서 배열되고, 접혀진 이음매(82)를 포함한 탭은 내측에 배열된다. 웨브 재료(1)는 또한 내부 안내 롤(86)에 의해 안내되고, 이에 따라 압축될 종방향 요홈(75)이 원추형 롤(74)의 주름 프로파일(creasing profile) 내에 각각의 경우 배열된다.

도 15는 후속 제조 단계를 도시하는데, 이 단계에서 내부 안내 장치(87)를 사용하여 대향된 탭들이 접힌 이음매(82)의 영역에 함께 보내진다. 추가로, 또한 도 12에 따르는 실시예의 경우, 추가 안내 장치(88)가 사용될 수 있다.

도 16은 도 13에 따르는 봉합 스테이션(89)의 변형예를 도시한다. 여기서, 서로에 대해 마주보게 배열된 2개의 봉합 롤(90)이 사용된다.

Claims (15)

1. 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법으로서, 웨브 재료(1)가 판지의 하나 이상의 층과 플라스틱의 하나 이상의 층을 포함한 라미네이트로 구성되며 접혀지며, 봉합 이음매(8)가 제공되고, 용기를 형성하기 위한 섹션으로 절단되고, 봉합 이음매(8)는 웨브 재료(1)가 개개의 섹션으로 절단되기 전 제조되고, 봉합 이음매(8)는 웨브 재료가 접혀지고 접혀진 구조물이 평평한 튜브-형 형상으로 접어진 후에 제조되고, 봉합 이음매(8)는 웨브 변부의 박리, 글루빙, 접힘(folding over) 및 압축(pressing) 이후에 제조되는 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 웨브 재료(1)는 접힘선을 형성하기 위해 글루빙되는 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법.
3. 제1항에 있어서, 웨브 재료(1)는 접혀지는 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법.
4. 제1항에 있어서, 직사각형, 원형, 둥근 형태, 타원형, 날카로운 모서리를 갖는 다각형, 둥근 모서리를 갖는 다각형으로 구성된 그룹으로부터 선택된 횡단면을 용기에 제공하기 위하여 접힘 및 봉합이 수행되는 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법.
5. 제1항에 있어서, 봉합 이음매(8)는 웨브 재료(1)의 플라스틱 영역을 용융시킴으로써 제조되는 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법.
6. 제1항에 있어서, 봉합 이음매(8)는 웨브 재료(1)가 내부 공간 주위에서 접혀진 후에 제조되는 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법.
7. 제1항에 있어서, 봉합 이음매는 무균 방식으로 제조되는 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 방법.
8. 판지의 하나 이상의 층과 플라스틱의 하나 이상의 층을 포함한 라미네이트로 구성된 웨브 재료(1)용 이송 메커니즘을 포함하고, 상기 웨브 재료(1)를 위한 하나 이상의 접힘 메커니즘, 봉합 이음매를 형성하기 위한 하나 이상의 봉합 메커니즘 및 용기를 형성하기 위한 개개의 섹션으로 웨브 재료를 분할하기 위한 하나 이상의 분할 메커니즘을 포함하는, 용기-형 박층 패키징을 제조하기 위한 장치로서, 봉합 메커니즘(7)은 웨브 재료(1)의 이송 방향에 대해 분할 메커니즘의 업스트림에 배열되고, 상기 접힘 메커니즘은 웨브 재료를 접고 평평한 튜브-형 형상으로 접혀진 구조물을 형성하도록 설계되며, 접힘 메커니즘은 웨브 재료(1)의 이송 방향으로 봉합 메커니즘의 업스트림에 배열되고, 봉합 이음매를 형성하기 위하여 웨브 변부의 박리, 글루빙, 접힘 및 압축을 위해 박리 스테이션이 사용되는 장치.
9. 제8항에 있어서, 장치는 웨브 재료(1)용 글루빙 메커니즘을 포함하는 장치.
10. 제8항에 있어서, 장치는 웨브 재료(1)용 접힘 메커니즘을 포함하는 장치.
11. 제8항에 있어서, 웨브 재료(1)를 접기 위한 접힘 메커니즘은 직사각형, 원형, 둥근 형태, 타원형, 날카로운 모서리를 갖는 다각형, 둥근 모서리를 갖는 다각형으로 구성된 그룹으로부터 선택된 횡단면을 용기에 제공하도록 설계되는 장치.
12. 제8항에 있어서, 봉합 메커니즘(7)은 플라스틱을 용융시키도록 설계되는 장치.
13. 제8항에 있어서, 봉합 메커니즘(7)은 접혀진 구조물을 처리하도록 설계되는 장치.
14. 제8항에 있어서, 봉합 메커니즘(7)은 내부 공간을 둘러싸는 3-차원 구조물을 처리하도록 설계되는 장치.
15. 삭제

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