KR101941306B1 - 플라스틱 필름의 무코어 롤을 권취하기 위한 스핀들 - Google Patents

Abstract

연식가능한 플라스틱 필름의 롤(11)을 권취하기 위한 스핀들(10)은 가압식 공기원에 연결가능한 하나 이상의 내부 챔버(14)를 형성하는 주변 벽(12)을 갖는 관형 몸체를 포함한다. 복수의 천공부는 건식 샌드블라스팅에 의해 수득된, 6 μm 내지 6.5 μm 의 평균 조도를 가지며 샌드블라스팅된 표면(18)을 갖는 경질 크롬의 보호 층(19)과 주변 벽(12)을 통하여 스핀들(10)의 내부 챔버(14)로부터 연장된다.

Description

플라스틱 필름의 무코어 롤을 권취하기 위한 스핀들{SPINDLE FOR WINDING UP CORELESS ROLLS OF A PLASTIC FILM}

본 발명은 플라스틱 필름의 무코어 롤, 특히 팔레트 적재물(palletized load) 또는 다른 응용을 랩핑하고 및/또는 패키징하기에 적합한 연신가능한 플라스틱 필름의 롤을 권취하기 위한 스핀들에 관한 것이다.

롤에 권취된 연신가능한 플라스틱 필름은 전형적으로 예를 들어, 지지 팔레트(support pallet) 상에 적재된 상품 및/또는 적재물을 랩핑 및 안정화하기 위한 패키징 분야에서 사용된다.

일반적으로, 플라스틱 필름은 판지 또는 플라스틱 재료의 작은 강성의 관형 코어 내에 권취되며, 상기 관형 코어는 롤을 풀기 위해 핸들에 의해 수동으로 사용되거나 또는 플라스틱 롤을 권취하기 위해 권취 장치의 스핀들 상에서 전진하여 관통된다. 판지 또는 플라스틱 재료의 작은 강성 코어의 사용은 플라스틱 필름 롤을 적절히 권취하고 권취 단계가 종료 시에 이 롤의 빼내짐을 허용하기 위하여 필요하다. 그러나, 종래의 작은 강성 관형 코어의 사용은 새로운 관형 코어의 제공 및 보관뿐만 아니라 다 쓴 코어의 폐기로 인해 비용 증가의 단점이 필수적으로 수반된다.

무코어 롤과 작은 강성의 코어 상에 권취된 플라스틱 필름의 종래의 롤의 교체는 권취 장치로부터 제거 이후에 임의의 내파 위험을 방지하기 위하여 롤이 안정화되기에 필요한 소정의 시간 이후에만 롤로부터 빼내질 수 있는 스핀들 상에 직접 롤을 형성함으로써 수행되어 왔다.

이 기술의 개선을 위한 시도로서, 또한 패키징 플라스틱 필름 분야 그리고 다른 분야에서, 가압식 공기원에 연결될 수 있는 관형 챔버를 포함하는 천공 주변 벽을 갖는 드릴링된 스핀들의 사용 및 권취 장치로부터 스핀들을 제거하지 않고 롤을 빼내는 것을 돕는 공기 흐름 및 롤의 내부 턴의 약간의 팽창을 야기하기 위하여 천공된 벽 및 동일한 스핀들을 통한 가압된 공기의 공급이 제안된다.

연신가능한 플라스틱 필름의 무코어 롤을 권취하기 위한 천공된 스핀들의 사용은 또한 예를 들어 동일한 출원인의 WO-A-2006/012933호에 기술되며, 예를 들어 종이 또는 직물과 같은 웨브 재료를 권취하기 위한 다른 예시가 제US-A-5,337,968호; 제US-A-6, 186,436호; 및 제US-A-6,595,458호에 기재된다.

특히, 제WO-A-2006/012933호에는 스핀들이 개시되며, 상기 스핀들은 가압식 공기원에 연결될 수 있는 스핀들을 따라 축방향으로 연장되는 내부 챔버를 형성하는 주변 벽이 제공된 관형 몸체를 포함하고, 주변 벽은 롤을 형성하고 플라스틱 필름을 권취하기 위하여 내부 챔버로부터 스핀들의 외부 표면까지 연장되는 복수의 천공부가 제공된다.

실제로, 스핀들은 금속 관형 몸체로 구성되고, 필름을 권취하기 위한 이의 외부 표면은 롤의 빼내짐과 슬라이딩을 방지할 수 있는 마찰력을 최소화하기 위하여 완전히 평평하게 형성되고 적절히 그라인딩되며, 게다가, 스핀들 천공부를 통하여 배출된 가압된 공기에 따라 롤의 내부 턴의 반경방향 팽창과 압축이 야기되고, 이에 따라 내부 턴의 내파 또는 동일한 롤의 임의의 변형 없이 마찰력이 없는 상태에서 롤이 스핀들로부터 용이하게 빼내질 수 있다.

그러나, 이러한 스핀들을 사용하는 중에, 높은 가압된 공기의 사용이 필요하고 빼내질 때 롤의 내부 턴의 반경방향 팽창이 야기된다.

게다가, 가압된 공기 소모의 감소에 따라 또한 필름 권취 단계의 개시 시에 스핀들의 외부 표면에 플라스틱 필름이 자동으로 부착될 필요가 있다. 롤을 빼낼 때 마찰력을 감소시키기 위한 필요와는 부분적으로 대조적인 제2 요구는 제1 요구와 상반되어 해결하기가 용이하지 않다.

이 단점을 부분적으로 제거하기 위한 시도로서, 제US-A-5,337,968호는 스핀들의 외부 표면에 대해 웨브 재료가 초가에 부착되도록 스핀들 천공부를 통해 공기를 흡입함으로써 진공도를 형성하기 위하여 웨브 재료의 권취 단계의 개시 시에 천공된 스핀들을 진공 펌프에 연결하는 것을 제안한다.

구조적 및 기능적으로 복잡하지 않은 이러한 해결 방법은 빼낼 때 롤의 내부 턴의 반경방향 팽창을 야기하기 위하여 가압된 공기가 사용되는 플라스틱 필름 권취 장치에는 적용되지 않을 수 있으며, 이는 롤의 턴을 팽창시키기 위해 필요한 강력한 공기 제트를 생성하기 위해 천공부가 밀리미터(다소 이보다 크거나 작음) 단위의 작은 직경을 가질 필요가 있기 때문이며, 역으로 필름을 빼내고 권취 단계의 개시 시에 스핀들에 공압식으로 부착되도록 하고 필름을 빼내기 위해 필요한 지공 또는 가압 조건을 생성하기 위해 천공부가 상당히 더 큰 직경을 가질 필요가 있기 때문이다. 이들 두 작동 조건은 상호 적합하지 않고, 단일의 스핀들 내에서 공존할 수 없는 것으로 보여진다.

따라서, 공기 제트를 위한 배출 홀이 평평한 표면 상에서 개방되는(롤을 빼낼 때 마찰력을 감소시키기 위하여 필요한 것으로 보임) 종래의 스핀들 내에서, 롤과 스핀들의 마주보는 표면들 사이의 가압된 공기 쿠션의 불균일한 분포, 추측상 롤의 불규칙적인 반경방향 팽창으로 인해 빼내는데 있어서의 곤란함이 종종 발생된다.

따라서, 제거하는 중에 롤의 내부 턴의 반경방향 팽창을 야기하기 위하여 필요한 가압된 공기의 소모를 감소시킴으로써 전술된 단점을 감소시키는 신규하고 다양한 해결 방법을 찾을 필요가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 낮은 마찰력을 제공하고 롤을 빼내는 단계(withdrawal step) 동안에 전체 스핀들을 따라 균일한 공기 쿠셔닝을 형성하도록 적절히 구성된 필름 권취 표면 및 공기 제트의 생성을 위한 복수의 천공부가 제공되는 플라스틱 필름, 특히 연신가능한 필름의 무코어 롤을 권취하기에 적합한 스핀들을 제공하는 데 있다.

본 발명의 추가 목적은 연장된 작동 기간을 위한 특징들이 유지되면서, 높은 경도와 마모 및/또는 식각 저항 표면이 제공되는 동시에 롤을 권취 개시 시에 플라스틱 필름의 자동 접착을 허용하기 위하여 적절히 처리되는 필름 권취 표면이 제공되는, 전술된 스핀들을 제공하는 데 있다.

이는 플라스틱 필름, 특히 청구항 제1항에 따른 연신가능한 필름의 무코어 롤을 권취하기에 적합한 스핀들에 의해 구현될 수 있다.

본 발명에 따라서, 전술된 바와 같이 플라스틱 필름의 무코어 롤을 제거하고 이를 권취하기에 적합한 스핀들이 제공되며, 상기 스핀들은

가압식 공기원에 연결될 수 있는 적어도 동축을 이루어 연장되는 내부 챔버 및 주변 벽을 갖는 관형 몸체를 포함하고, 여기서 스핀들의 주변 벽은 롤을 권취하기 위하여 외부 표면으로 내부 챔버로부터 연장되는 복수의 천공부를 포함하고,

스핀들의 주변 벽은 샌드블라스팅에 의해 수득된 6 μm 내지 6.5 μm의 평균 조도를 가지며, 롤을 권취하기 위한 외부 표면을 형성하는 경질 크롬의 보호 표면 층을 갖는다.

샌드블라스팅은 처리되는 표면에 대해 배향된 모래와 공기 제트에 의해 재료의 표면 부분을 마모시키기 위한 기계식 공정이다.

일반적으로, 샌드블라스팅은 처리된 표면에 최종 미학적 외관을 제공하는 동시에, 대리석 및 석재 상에 이미지 또는 문자(writing)를 식각하기 위하여 금속 또는 재료의 표면 세척을 위하여 종종 사용된다.

샌드블라스팅 작업이 종료 시에, 처리된 표면은 제트 압력 및 사용되는 모래입자의 치수 모두에 의존되는 조도(a degree of roughness)를 갖는다.

일반적으로, 모래 입자의 치수는 전형적으로 경질 재료에 조작 시에 더 큰 치수를 갖는 모래 입자를 사용하는 경우 평균적으로 약 0.250 mm 내지 1 mm일 수 있다.

본 발명의 요구에 상반되는 전형적인 샌드블라스팅 공정은 마찰력을 증가시키고 처리된 표면을 거칠게 하는 경향이 있으며, 게다가 수행되는 제1 시험으로부터 마찰력을 부적절하게 증가시키는 이외에 부정확한 샌드블라스팅이 가압된 공지의 과도한 소모를 야기하는 경향이 있다. 따라서, 샌드블라스팅은 무코어 롤의 권취 및 제거를 위하여 스핀들의 표면 처리에 전적으로 적합하지 못한 것으로 보여지며, 여기서 권취 단계가 종료 시에 롤을 빼내기 위하여 가압된 공기 제트가 사용된다.

모든 예상을 고려하여, 대신에 소정의 조건 하에서 샌드블라스팅을 수행함으로써 스핀들의 샌드블라스팅된 표면에 플라스틱 필름의 초기 자동 부착, 스핀들과 롤 사이의 균질한 공기 쿠셔닝의 생성, 이에 따라 가압된 공기의 감소된 소모 및 스핀들과 롤의 마주보는 표면 사이에 마찰력이 감소될 수 있다.

본 발명에 따르는 스핀들의 이들 및 추가 특성은 첨부된 도면과 하기 기술내용으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 스핀들의 종방향 단면도.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 확대된 단면도.
도 3은 도 2의 확대된 세부도.
도 4는 도 1의 스핀들의 샌드블라스팅된 표면의 확대도.

도 1 및 도 2에는 플라스틱 필름, 예를 들어, 신장가능한 필름의 하나 이상의 롤(11)을 권취하기 적합한 일반적인 스핀들(spindle, 10)이 도시된다. 스핀들(10)은 롤(11)의 제거를 위해 전방 단부에서 최소 직경을 가지며 예를 들어, 2도 또는 3도의 작은 테이퍼에 따라 적절히 그라운드를 드로잉함으로써 구해진 스틸 재료의 관형 몸체(12)를 포함한다.

관형 몸체(12)는 샤프트(13)의 단부에 체결되고, 예를 들어 이에 용접되며, 이에 따라 스핀들(10)은 자유롭게 회전하도록 지지되며, 스핀들(10)의 관형 몸체(12)는 관형 몸체(12)에 대해 동축을 이루어 연장되는 내부 챔버를 형성하는 주변 벽을 갖는다. 롤(11)의 제거를 위해 전방 단부에서 스핀들의 내부 챔버(14)는 플러그(plug, 15)에 의해 폐쇄되고, 후방 단부는 샤프트(13)로 종 방향으로 연장되는 공기 공급 채널(16)을 통하여 가압공기 공급원과 연통되도록 구성될 수 있다.

도 1 및 도 2를 재차 참조하면, 관형 몸체(12)의 주변 벽은 내부 챔버(14)로부터 플라스틱 필름을 권취하기 위하여 외부 표면(18)까지 연장되는 복수의 천공부(17)를 갖는다.

스핀들(10)은 예를 들어, 35 mm 내지 100 mm 범위의 임의의 외부 직경을 가질 수 있으며, 반면 홀 또는 천공부(17)의 직경은 약 1 mm, 또는 이보다 다소 크거나 작을 수 있다. 스핀들의 종방향 축을 따라 그리고 각 방향으로 홀의 동일한 개수, 및 이의 배열이 스핀들의 외부 직경과 길이에 따를 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 천공부(17)는 90° 내지 180°의 각도로 서로 각 방향으로 이격되는 천공부(17)에 대해 교대로 제공됨으로써 일정한 피치로 배열되지만 천공부(17)의 임의의 다른 배열이 도시된 배열에 대해 가능하다.

본 발명에 따르면, 도 2 및 도 3의 확대도에 도시된 바와 같이, 스핀들의 관형 몸체(12)의 관형 벽은 경질 크롬의 얇은 보호 층(19)으로 코팅되며, 상기 경질 크롬의 층은 예를 들어, 1000 HV 내지 1200 HV 범위의 경도와 8 내지 15 μm 범위의 평균 두께를 갖는 크롬의 층착으로 구성된 소위 "FLASH(플래쉬)" 증착 방법에 의해 구해진다.

몇몇 시도 이후에, 경질 크롬 플래쉬 기술의 선택은 후술된 바와 같이 건식 샌드블라스팅(dry sandblasting)에 의해 요구된 표면 조도를 구하기 위해 더 낮은 곤란성 및 성공적인 그라인딩 작업에 대한 필요없이 크롬 층(19)을 정밀하고 균일한 방식으로 분포시키기 위한 가능성을 위해 구성된다.

사실상, 전술된 목적에 대해 본 발명의 가장 혁신적인 양태에 따라, 롤(11)을 권취하기 위한 표면(18)을 형성하는, 경질 크롬의 층(19)의 외부 표면은 6 내지 6.5μm 범위의 평균 조도(Ra)를 갖는 거친 표면을 형성하기 위하여 건식 샌드블라스팅 공정이 수행된다. 통상적 정의를 기초로 본 발명의 목적에 관하여 평균 조도(Ra)는 동일한 길이를 따라 측정된 경질 크롬의 층(19)의 모든 밸리(valley, 19B)와 모든 리지(19A)의 절대값의 산술평균을 의미한다.

상이한 입자 크기를 갖는 모래를 이용하여 다수의 시험이 수행되지만 0.15 내지 0.3 mm 범위의 동일한 치수를 갖는 모래의 입자를 이용하여 우수한 결과가 구해진다.

몇몇의 시도 이후에, 더 큰 크기를 갖는 모래의 입자를 사용하는 것은 과도하게 높은 조도의 형성 위험성을 야기할 수 있으며, 이에 따라 스핀들에 공급되는 공기의 양의 증가가 야기되고, 게다가 샌드블라스트 공정 동안에 얇은 크롬 층이 손상되는 위험성이 야기될 수 있다. 따라서, 롤(11)의 빼내짐(withdrawal)을 방해할 수 있는 과도한 조도로 인해 공기쿠션이 부족할 수 있는 이들 영역에서 과도하게 높은 마찰력이 생성될 수 있다.

대신에, 수행된 시험으로부터 전술된 값을 갖는 평균 조도(Ra)를 형성하기 위해 건식 샌드블라스팅을 수행함으로써 단일의 스핀들에서 2가지의 상충하는 요구에 부합될 수 있다는 것을 확인할 수 있고, 이러한 2가지의 상충하는 요구 중 제1 요구는 천공부를 통한 임의의 공기 흡입을 생성할 필요 없이 플라스틱 필름의 자동 초기 부착을 허용하기에 적합할 수 있는 거친 표면을 스핀들에 제공하는 것이며, 제2 요구는 상당히 감소된 가압된 공기 소모에 따라 롤이 빼내질 때 균일한 가압된 공기 쿠션을 생성하기에 적합한 조도를 스핀들에 제공하는 것이다.

샌드블라스팅된 표면의 불규칙적인 프로파일을 형성하기가 상당히 어렵기 때문에, 도 3의 세부사항은 단지 샌드블라스팅 공정 이후에 크롬의 층(19)의 일반적 특징부를 나타내는 것을 의미한다.

재차, 도 4에는 예시로서 본 발명에 따른 스핀들의 크롬의 층(19)의 샌드블라스팅된 표면(18)의 조도 특성이 도시되며, 도 3 및 도 4로부터 무작위 순서의 리지(19A)와 밸리(19B)는 공기 흐름이 균질하게 분포된 상태에서 무한 표면 미세-경로를 형성하고, 이에 따라 접촉 지점이 최소화되며, 그 결과 롤(11)이 빼내지는 동안에 플라스틱 필름에 대한 마찰력이 최소화된다.

첨부된 도면의 예시에 도시되고 언급된 것으로부터, 권취 장치 내에서 플라스틱 필름의 무코어 롤을 권취하기에 적합한 스핀들이 제공되며, 이 스핀들은 가압된 공기 공급원에 연결된 관형 몸체를 포함하고, 이의 주변 벽은 공기 제트를 생성하기 위한 복수의 천공부가 제공되며, 스핀들의 주변 벽은 미리설정된 조도를 생성하기 위하여 적합한 건식 샌드블라스팅 공정에 의해 적절히 거칠어지는 경질 크롬의 얇은 코팅을 갖는다.

그러나, 첨부된 도면에 도시되고 언급된 것은 본 발명에 따른 스핀들의 일반적 및 혁신적 특징의 예시로서 제공되는 것으로 이해된다. 따라서, 다른 변형 또는 개조가 청구항으로부터 벗어나지 않고 이의 스핀들 또는 부분으로 구성될 것이다.

Claims (6)

1. 연신가능한 플라스틱 필름의 롤(11)을 권취하기 위한 스핀들(10)로서,
   플라스틱 필름의 롤(11)을 권취하기 위해 외부 표면(18)을 가진 주변 벽을 가지는 관형 몸체(12)를 포함하고,
   상기 스핀들(10)의 관형 몸체(12)와 동축을 이루며 연장되는 한 개이상의 내부 챔버(14)를 포함하며, 상기 내부 챔버(14)는 가압 공기 공급원과 연결되고,
   스핀들의 주변 벽에서 상기 내부 챔버(14)로부터 상기 관형 몸체(12)의 외부표면(18)까지 연장되는 복수 개의 천공부(17)들을 포함하며,
   상기 스핀들(10)의 관형 몸체(12)의 주변 벽이 가지는 외부 표면(18)은 경질 크롬의 플래쉬(FLASH) 증착 층(19)을 가지고,
   연신가능한 플라스틱 필름을 권취하기 위해 샌드블라스팅된 표면(18)을 가진 경질 크롬의 플래쉬(FLASH) 증착 층(19)은 6μm 내지 6.5μm의 평균 조도(Ra)를 가지며 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 스핀들(10)의 관형 몸체(12)의 주변 벽은 8μm 내지 15μm의 두께를 갖는, 경질 크롬의 플래쉬(FLASH) 층(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들.
   
4. 제1항에 있어서, 경질 크롬의 층(19)은 1000 HV 내지 1200 HV의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 스핀들.
   
5. 제1항에 있어서, 천공부(17)는 스핀들의 종 방향 축을 따라 이격된 단면에 대응하는 각을 이루어 이격된 위치에서 관형 몸체(12)의 주변 벽과 경질 크롬의 층(19)을 통하여 연장되는 것을 특징으로 하는 스핀들.
   
6. 제5항에 있어서, 천공부(17)들 사이의 각 공간은 90° 내지 180°인 것을 특징으로 하는 스핀들.

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