KR102595718B1 - 얇은 막으로 유체 페이즈의 점착성 물질들을 패키징하기 위한 프로세스 - Google Patents

Abstract

용융 상태의 점착성 물질을 패키징하기 위한 프로세스로서, 점착성 물질은 상기 점착성 물질과 유체 상태에서 양립 가능하며, 비점착성 플라스틱 재료의 필름으로 미리 라이닝된 트레이-몰드 내에 캐스팅되고, 프로세스는, 그 중에서도, 상기 비점착성 플라스틱 재료의 제1 얇고 쉽게 성형될 수 있는 필름으로 트레이-몰드의 내부 벽을 라이닝하여, 진공 소스에 몰드 연결부의 하부 외부 부분을 연결함으로써 몰드의 벽에 필름이 완전히 부착되게 하는 단계를 포함하고, 상기 연결의 개방 과도상태 동안 진공도가 조정된다.

Description

얇은 막으로 유체 페이즈의 점착성 물질들을 패키징하기 위한 프로세스

본 발명은 비점착성 플라스틱 재료의 얇은 막내에, 실온으로 냉각되고 나면 고체 또는 점착성인 용융 상태의 물질을 패키징하는 프로세스에 관한 것이다. 점착성 물질로 이루어진 얇은 필름을 갖는 라이닝은 손쉬운 취급을 목적으로 하며, 그 이유는 필름이 점착성 물질 단편을 파지할 수 있게 하고, 작업자의 손이나 그 취급을 위해 사용되는 임의의 다른 도구로부터의 분리에 대한 어떠한 문제도 없이 이를 박리할 수 있게 하기 때문이다. 특히, 패키징에 사용되는 얇은 막은 점착성 물질의 용융 온도보다 낮은 연화 온도를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 프로세스는 실온에서, 그리고 이후 실온 초과 온도에서 점착성이 있고 고체인 접착제 및 실란트, 소위 핫-멜트의 패키징에 관한 것으로, 이는 용융 상태에서 사용되는 최종 지지체 상에 적용된다. 그러나, 본 발명의 프로세스는 이러한 제품에 국한되지 않고, 실온에서 고체이며 점착성인 다른 물질, 예를 들어, 소화성 페이스트(alimentary paste) 또는 식품, 세제 및 화장품 등의 패키징에 대해서도 동일한 이점으로 대등하게 적용 가능하다. 따라서, 명료성을 위해, 하기에서 접착제 제품만 특정하게 언급할 것이지만, 이러한 한정은 예로서 해석되어야 하며 본 발명에 따른 프로세스의 범위를 한정하는 것으로 이해되어서는 안됨을 이해해야 한다.

현재 핫-멜트 패키징은 프로세스의 두 가지 주 카테고리: 수중 프로세스 및 건식 프로세스에 따라 수행된다.

첫 번째 카테고리에서는 세 가지 상이한 유형의 프로세스가 현재 알려져 있으며 산업적으로 적용되고 있고; 대신, 두 번째 카테고리에서는 하나의 유형의 프로세스가 알려져 있고 산업적으로 적용된다. 이러한 종래 기술의 네 가지 프로세스를 아래에서 간단히 설명한다.

제1 유형의 수중 방법에서, 용융된 핫-멜트 접착제를 압출하여 작은 단편을 얻고, 이들은 즉시 냉각수 욕조에 침지되고, 이형제와 혼합되고, 냉각시에 둥근 형태로 응고된다. 그 위에 코팅된 이형제 필름으로 라이닝된, 응고된 핫-멜트 단편을 그후 건조시키고, 필요하다면 열 밀봉 패키징 플라스틱 백 내에서 그룹으로 넣어진다.

제2 유형의 수중 방법에서, 용융된 핫-멜트 접착제는 냉각수 욕조 내로 압출되는 반면, 비점착성 플라스틱 재료의 원통형 필름은 압출된 핫-멜트 접착제 둘레에서 동시에 공압출된다. 필름으로 라이닝된 연속적인 핫-멜트 접착제의 연속적 원통체가 수득되어, 공압출 후에 단편으로 절단된다. 2개의 대향 단부에서 보호되지 않은 핫-멜트 접착제를 나타내는 이렇게 절단된 단편은 다시 건조되고 열 밀봉 플라스틱 패키징 백 내에 그룹으로 삽입될 수 있다.

제3 유형의 프로세스에서는, 용융 상태의 핫-멜트 접착제를 라이닝 관형 필름의 내부에 캐스팅하고, 이렇게 형성된 조립체를 냉각액에 침지하여 용융된 핫-멜트 접착제의 열에 의해 라이닝 관형 필름이 용해하는 것을 방지한다. 일단 냉각되면, 용융된 재료로 채워진 관형 필름은 규칙적 거리로 핀칭되어 소시지와 같은 구조를 형성함으로써 개별 핫-멜트 단편을 결정하고, 이후 냉각되고 건조되고, 이렇게 얻어진 케이크의 상자 내에의 후속 패키징을 위해 핀칭된 영역에서 필름을 절단 및 용접함으로써, 최종적으로 상기 개별 단편으로 분리된다. (WO9413451 - National Starch)

제4 유형의 프로세스에서, 용융된 상태의 핫-멜트 접착제는 몰드의 외부 저부에 형성된 오목부의 도움으로 몰드에 매우 인접하게 유지되는 제1 라이닝 필름으로 미리 덮여진 천공된 금속 몰드- 적절한 연속 트레이 컨베이어 시스템 상에 장착됨 - 내로 캐스팅된다. 금속 몰드에 대한 필름의 완벽한 부착 및 캐스팅이 제어되고 규칙적인 방식으로, 그리고, 이때, 비난류 유동으로 수행된다는 사실로 인해, 용융 점착성 재료의 열은 라이닝 필름이 없는- 비록 부분 용융이지만 - 금속 몰드에 의해 소산되고, 몰드 내로 캐스팅된 용융된 접착제 재료와 혼합될 수 있다. 몰드의 축적된 열은 단순한 환기에 의해 소산된다. 몰드 내로 캐스팅된 용융 재료의 상부층을 라이닝 필름의 연화 온도 미만으로의 냉각을 야기하기에 충분한 시간 기간 이후, 상기 상부층은 제2 필름으로 피복되고, 2개의 필름은 상호간에 그들이 접촉하고 있는 몰드 에지에서 열 밀봉된다. 운반 시스템의 종점에서, 이와 같이 얻어진 핫-멜트 케이크는 몰드에서 방출되고 상자 내로의 후속 패키징을 위해 실온에서 냉각된다. (EP-718199).

위에 설명된 마지막 프로세스는 높은 수작업 노동 투입으로 매우 비싼 패키징 프로세스를 고려하지 않은, 유일한 공지된 산업적 건식 패키징 프로세스이며, 여기서, 점착성 제품은 냉각이 가능한 비부착성 몰드 내로 캐스팅되고, 그후, 점착성 물질의 각 단편은 몰드로부터 수동으로 추출되어 필름에 감싸여지며, 이러한 유형의 물질의 직접 조작으로부터 초래되는 어려움을 갖는다.

전술한 네 가지 유형의 프로세스를 통해 얻어진 패키징된 용융 재료 케이크는 부분적으로 상이한 특성을 갖는다. 특히, 제1 및 제2 수중 프로세스에 의해 수득된 케이크는 제2 패키징 백의 잠재적인 존재로 인해 단점을 가지며, 이러한 제2 패키징 백은 핫-멜트 접착제의 개별 단편이 비점착성 필름 재료에 의해 덮여지지 않거나 단지 부분적으로만 덮여지고 이때 이들이 서로 쉽게 점착되기 때문에 - 특히 실온에서 점착성이 높고 점도가 낮은 제품에 대해- 필수적이다. 그러나, 외부 백의 존재는 백의 재료가 접착제에 친밀하게 결합되지 않고, 따라서, 분리, 부유 또는 상기 장치의 출구 필터 폐색의 경향을 갖기 때문에, 용융 장치에 심각한 문제점을 야기한다.

냉각수를 또한 사용하는 제3 프로세스는 이전의 2개 프로세스에 비해 의심할바 없는 유리한 점이 있지만, 단점이 없는 것은 아니다. 실제로, 상기 프로세스로 수득된 케이크는 핀칭 작업 후에 필름의 두 플랩 사이에 필연적으로 일부 점착성 재료가 삽입되고, 이것이 비점착성 플라스틱 재료의 패키징의 대향 플랩들 사이의 양호한 가열-용접을 방해하기 때문에, 핀칭된 영역에서 비-최적 밀봉을 가지게 되며, 따라서, 이러한 케이크는 운반 및 보관 중에, 특히 저점도 제품 및 저온 유동 현상을 용이하게 하는 온도 및 적층 기계적 응력 조건과 관련하여 케이크 외부의 점착성 재료의 잠재적 누설 문제로 어려움을 겪을 수 있다. 또한, 이 패키징 프로세스를 사용하여 제조된 케이크는 원형 단면을 갖는 원통형 형상을 가지며, 이는 패키징 상자를 최적으로 채울 수 없게 한다.

제4 건식 프로세스를 사용하여 패키징된 접착제 케이크는 점착성 물질에 친밀하게 결합되는 것에 추가로 케이크를 감싸는 2개의 라이닝 필름이 서로 완전히 밀봉될 수 있기 때문에 여기에 보고된 모든 것 중에서 최고의 품질을 제공하며, 필름 자체가 사실상 완전히 점착성 물질이 없는 상태로 유지되는 몰드의 에지에서 어떠한 용접 불연속성도 나타내지 않는다. 따라서, 이러한 케이크에서, 특히, 여름철 또는 특수한 보관 조건에서 발생하는 바와 같이 실온이 특히 높을 때, 실온에서 저온 유동 특성을 나타내는 높은 유동성을 갖는 핫-멜트의 경우에도 보관 및 운송 중의 점착성 재료의 임의의 가능한 누설이 완전히 방지된다. 또한, 상기 케이크의 평행육면체 형상은 상자에서의 그 패키징을 보다 용이하게 하며, 상자의 전체 부피를 채우는 데 더 큰 효율을 갖는다.

세 가지 수중 프로세스로 얻은 케이크와 관련하여 위에서 언급한 단점 외에도, 관련 생산 공장의 기술적 특성의 관점에서 냉각수를 사용하면 다음과 같은 문제가 유발된다는 것을 유의하여야 한다:

- 환경적 지속성 측면에서의 이슈;

- 냉각수, 그리고 또한, 냉각 탱크로부터 추출된 케이크의 최종 건조를 위한 높은 에너지 소비;

- 잔류 습기 또는 기포의 존재- 이는 용융 장치에 유해한 거품을 생성 및 상대 노즐을 오작동을 초래함 -; 및 마지막으로

- 냉각수가 들어있는 탱크에서의 박테리아 생육지의 용이한 형성- 이는 위생 문제를 야기할 수 있음 -. 이는 완전히 건조되지 않은 다른 핫-멜트 제품이 식품 및 의료 분야의 제품에 사용되는 경우 발생할 수 있으며, 이때, 이에 따라 냉각수에 포함된 세균 함유량의 일부가 전달될 수 있다.

대신, 이러한 추가적인 결점들 중 어느 것도 제4 패키징 건식 프로세스에서는 나타나지 않으며, 반면에, 겨울철에는 케이크를 냉각하는 동안 공기에 의해 소산되는 열이 추가 비용 없이 공장 난방을 가능하게 한다는 추가적인 이점이 있다.

반대로, 앞서 언급된 여러 단점에도 불구하고, 패키징 수중 프로세스는 건식 프로세스보다 낮은 설비 비용을 나타내며, 또한 이들은 연화 온도가 낮은 라이닝 필름을 사용하여 작동시킬 수 있는데, 이는 필름을 물로 직접 냉각함으로써 냉각수 온도와 동일하고, 따라서, 전술한 연화 온도보다 항상 확실히 낮은 설정 온도로 필름을 유지할 수 있기 때문이다.

습식 프로세스의 이 후자의 특성은 매우 매력적이다. 실제로, 라이닝 필름이 사용을 위해 용융 장치에 배치될 때, 이들 장치가 교반기를 갖지 않는다면, 점착성 재료에서 필름 자체의 완전하고 균질한 용융을 용이하게 하기 위해, 낮은 연화 온도를 갖는 라이닝 필름의 사용에 대한 시장의 계속된 압박이 있다.

건식 프로세스가, 수중 패키징 프로세스와 비교할 때 제품의 관점(즉, 에지가 완전히 밀봉되고 쌓을 수 있는 형태)과 프로세스의 관점(즉, 어떠한 냉각수도 사용하지 않고, 어떠한 건강 안전의 문제도 없음) 둘 모두에서 명확한 장점이 있다는 맥락에서, 본 발명의 목적은, 케이크의 처리 단계 동안의 상기 필름의 보유/인열의 부정적 발생을 현재의 에러 표준을 초과하여 증가시키지 않고서, 매우 낮은 연화 온도를 갖는 필름 - 예컨대, 수중 패키징 프로세스에 현재 사용되는 것 - 예로서, 대략 75℃ 이하의 Vicat 연화 온도를 갖는 필름을 이러한 라이닝 프로세스에 사용할 수 있게 하는 목표로, 앞서 설명한 건식 패키징 프로세스를 개선시키고 더욱 신뢰성있게 하는 것이다.

전술한 목적은 실온 또는 처리 온도에서 점착성인 물질을 용융 상태로 패키징하는 프로세스로서, 실온 또는 처리 온도에서 비점착성이며 상기 점착성 물질과 유체 상태에서 양립할 수 있는 플라스틱 재료의 필름으로 미리 라이닝된 트레이-몰드 내에 점착성 물질이 캐스팅되는 유형의 프로세스에 의해 달성되며, 상기 프로세스는 청구항 1에 정의된 바와 같은 특징을 갖는다. 본 발명에 따른 패키징 프로세스의 다른 바람직한 특징은 종속항에 정의된다.

본 발명에 따른 패키징 프로세스의 다른 특징 및 이점은 본 프로세스의 하나의 양호한 흐름도가 도시되어 있는 첨부 도면을 참조하여 순전히 비제한적인 예로서 제공되는 이러한 프로세스의 바람직한 실시예의 하기 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

공지된 종래 기술의 상세한 설명

본 발명은 출원인이 본 설명의 도입부에 설명된 건식 패키징 프로세스에 대해, 특히 상기 프로세스의 가장 유해한 에러 상태를 야기하는 조건, 즉, 트레이-몰드의 벽과 용융된 점착성 물질 사이의 직접 접촉을 초래하는 낮은 Vicat 연화 온도를 갖는 비점착성 플라스틱 필름- 필름은 바람직하게는 용융된 점착성 물질을 위한 라이닝 재료로서 사용됨 -의 제어되지 않은 용융에 대해 본 출원인에 의해 수행된 광범위한 연구에 기초하여 완성되었다.

전체 내용이 본원에 참고로 통합된 상기 인용된 선행 특허 EP-718 199에 명확히 개시된 바와 같이, 본 발명의 패키징 프로세스- 연속 트레이 컨베이어 벨트 상에서 바람직하게 수행되며, 그 각 요소는 3 또는 4 측면 트레이-몰드로 구성되고, 이는 상이한 작업 스테이션들 사이에서 연속적 단계로 이동됨 -는 컨베이어 벨트의 길이 상에 배열되는 네 개의 단계로 실질적으로 나누어진다.

제1 단계 (I)에서, 그 저부 표면 및 적어도 부분적으로 그 측면 표면에서 미세 천공되어 있는 강성 금속 요소로 구성되는 트레이-몰드가 비점착성 플라스틱 필름으로 라이닝된다. 이러한 라이닝(R)은 바람직하게는 진공 하에서 필름을 형성하고, 필름이 적절히 가열되며, 따라서, 트레이-몰드 상에 밀봉 차단된 이후, 트레이-몰드의 외부 하부 부분에 형성된 챔버에 진공 소스를 연결함으로써 수행되고, 상기 챔버는 그후 트레이-몰드 내에 형성된 미세 구멍과 연통된다. 이와 같이 준비된 트레이-몰드에서, 그후, 용융된 점착성 물질을 주의 깊게 설정된 양으로, 그리고, 로드 실린더-피스톤 조립체에 의해 공급되는 적하 방지 장치(anti-drip device)를 갖는 넓은 입구 셔터를 통한 비난류 유동으로 캐스팅(C)한다.

제2 단계 (II)에서, 이렇게 충전된 몰드, 특히 내부에 캐스팅된 점착성 물질의 자유 표면은 컨베이어 벨트를 따라 이동함에 따라 공기를 사용한 적절한 환기로 냉각되어 자유 표면의 충분한 정도의 안정화를 얻는다.

제3 단계 (III)에서, 상기 자유 표면은 비점착성 재료의 제2 필름으로 덮여지고, 2개의 필름은 그후 몰드의 에지에서 서로 가열 용접된다.

제4 및 마지막 단계 (IV)에서, 비점착성 재료의 2개의 필름은 용접 구역 바로 외측에서 절단되고, 트레이-몰드를 둘러싸는 상기 필름의 재료가 제거되고, 마지막으로 패키징된 케이크는 트레이-몰드로부터 방출되며, 상기 패키징 작업을 위한 허용 온도까지 케이크의 추가 냉각이 수행되는 일련의 연속적 컨베이어 벨트를 통해 패키징으로 보내진다.

본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명

이러한 연구에 따라 출원인은 프로세스의 안전에 가장 유해한 에러 조건이 발생할 수 있는 프로세스의 중요 단계가 위에서 설명한 제1 단계 (I)임을 확인할 수 있었고, 이 제1 단계에서, 그 높은 온도로 용융된 점착성 물질과 비점착성 재료의 제1 필름 사이의 접촉이 이루어진다. 실제로, 이 단계에서, 몰드의 라이닝 작업(R)이 필름과 트레이-몰드 사이의 완벽한 부착으로, 그러나, 진공 소스와 연결되어 있는 트레이-몰드의 구멍에 위치된 구멍을 형성하지 않고서 발생하도록, 동시에 제어되어야 하는 복수의 파라미터가 존재한다. 실제로, 이러한 섬세한 조작이 최적으로 수행되지 않으면, 이와 같이 라이닝된 트레이-몰드 상에서의 용융 점착성 물질의 후속 캐스팅(C)은 이러한 접촉이 임의의 불연속성을 나타내는 영역, 그리고, 그후, 필름이 하부의 트레이-몰드에 의해 일정하게 냉각 및 기계적으로 지지되지 않는 영역에서 필름의 국소 용융 및 인열을 쉽게 야기할 수 있다.

실제로, 매우 낮은 연화 온도를 갖는 라이닝 필름을 사용하면, 이 온도는 대부분의 경우에 용융 점착성 물질의 온도보다 낮다는 것을 중요시해야 한다. 용융 점착성 물질이 필름과 접촉하게 되면, 결과적으로 필름의 부분 용융이 항상 존재하게 된다. 그러나, 용융된 점착성 물질의 캐스팅(C)은 비난류 유동으로 수행되기 때문에, 필름이 성공적으로 열성형되어 트레이-몰드에 친밀하게 부착되는 경우, 두 용융 물질 사이의 혼합은 일어나지 않고, 그후, 응고되고 나면, 케이크의 외측에 비점착성 재료의 층이 항상 남게 된다.

본 발명에 따르면, 전술된 목적을 달성하고, 따라서 낮은 Vicat 연화 온도를 특징으로 하는 라이닝 비점착성 필름의 사용을 허용하기 위해, 종래 기술의 건식 프로세스가 추가로 구현되었다. 이러한 구현은 한편으로는 제1 비점착성 필름의 열성형 작업을 보다 점진적으로 하기 위해 트레이-몰드 아래의 챔버에서 진공 형성 속도의 조절을 위한 단계의 삽입을 포함하며, 다른 한편으로는, 이 작업이 수행되는 동안 및 완료된 이후 양자 모두에서 비점착성 플라스틱 재료의 필름으로 트레이-몰드의 라이닝 작업을 특징짓는 물리적 파라미터의 복수의 반복적인 제어를 포함하고, 이러한 제어는 이러한 파라미터가 설정된 수용 범위 내에 포함되는지 및 따라서, 라이닝 작업이 정확하게 수행되었는지를 확인하기 위한 것이다.

수용 가능한 설정된 범위와 비교하여 확인된 파라미터의 산발적 비준수의 경우, 결과적 작용은 점검된 파라미터의 유의미한 비준수가 드러난 트레이-몰드에서의 점착성 물질의 캐스팅 단계(C)의 비활성화이다. 바람직하게는, 제어 작용은 동시에 라이닝 작업이 행해진 컨베이어 벨트의 단일 트레이의 모든 몰드상에서 전역적으로 수행되는 대신, 각각의 몰드에 독립적으로 수행되며, 그래서, 이러한 예방적 제어 작용은 제한된 수의 트레이-몰드에 대한 캐스팅 단계의 가능한 비활성화를 초래할 것이다. 따라서 생산성은 이 예방적 제어 작용에 의해 최소한으로만 영향을 받지만, 반면에 필름 인열 상태는 점착성 물질과 트레이-몰드의 결과적 접촉과 함께 완전히 방지되고, 이러한 필름 인열 상태는 대신 상당한 생산 손실을 초래하는 복잡한 세정 작업을 수행하기 위한 전체 공장의 즉각적 가동중단을 필요로 한다.

대신에, 모든 제어의 결과가 허용 값과 일치하는 통상적인 경우에서, 트레이-몰드의 충전(C)의 요구된 작업은 프로세스의 제3 단계(III), 즉 제2 비점착성 필름을 사용한 몰드의 상부 표면의 라이닝까지의 충전된 트레이-몰드의 운반 작업과 함께 수행된다. 그러나, 본 발명의 또 다른 특징에 따라, 이들 작업 둘 모두는 트레이-몰드의 충전 및 이동 과도상태가 수행되는 점진성을 변경하는 것에 의해 수행되어, 이들 두 요소 사이에 미소 분리를 생성하지 않도록, 즉, 서로의 사이에 연속적이고 친밀한 접촉을 유지하도록 필름과 몰드 사이의 상대 응력이 항상 충분히 낮은 것을 보증한다. 실제로, 용융된 접착제 물질이 적어도 부분적으로 냉각되지 않을 때까지, 필름과 몰드 사이의 이 연속적이고 친밀한 접촉 상태에 대한 임의의 변경은 필름의 즉각적인 용융을 야기하고 결과적으로 몰드와 용융된 접착제 물질 사이의 직접적인 접촉을 초래하여 전술한 결점을 야기한다.

다음과 같은 조정된 작용:

- 트레이-몰드 아래의 챔버에서 진공 형성 속도의 조정;

- 비점착성 재료의 필름을 사용한 트레이-몰드 라이닝 작업의 정확한 수행을 나타내는 파라미터의 식별;

- 이들 파라미터 값의 허용 범위에 대한 실험적 확인;

- 각 개별 트레이-몰드에서의 이들 파라미터의 제어;

- 허용 값의 범위와 비교하여 파라미터의 비준수가 드러난 단일-몰드 트레이 상에서의 용융 점착성 재료의 캐스팅을 비활성화하는 것으로 구성되는, 파라미터의 비준수의 경우의 결과적인 교정 작용; 및

- 트레이-몰드를 용융된 접착제 물질로 충전하는 동안 및 트레이-몰드를 제2 비점착성 필름으로 덮는 제3 단계의 종료점까지의 상기 트레이-몰드의 이동 동안, 상기 트레이-몰드의 내부 표면과 트레이-몰드의 제1 라이닝 필름 사이의 연속적이고 친밀한 접촉의 유지;

를 기반으로 하여, 본 발명이 이에 따라 성취되었다. 본 발명에 따른 건식 패키징 프로세스의 이러한 개별 혁신적인 양태는 아래에서 더 상세하게 개별적으로 기술될 것이다.

진공의 조정

종래 기술의 프로세스에서, 진공 소스와 몰드의 하부 영역 아래에 형성된 진공 챔버 사이의 연결은 전통적인 ON/OFF 전기 밸브의 직접적 활성화에 의해 수행된다. 이는 상기 챔버 내의 진공 형성 곡선이 매우 급격하고 제어되지 못하게 한다. 반대로, 본 발명에 따르면, 트레이-몰드의 하부 외부 부분 아래의 챔버 내의 진공도의 형성에 있어서의 만족스러운 조정은, 진공 소스와 상기 챔버의 연결의 개방을 조절하기 위해 중앙 제어부(V)에 의해 프로그램될 수 있는 개방 램프(ramp)로 전기 밸브에 의해 구동되는 조정 밸브를 사용하여 달성된다. 바람직하게는 전체 프로세스를 제어하기 위한 중앙 유닛(U)의 일부인 상기 전기 밸브를 개방하기 위한 제어부(V)는 전자 모드에 의해 적절하게 캘리브레이팅될 수 있고, 따라서, 원하는 작용 점진성을 얻기 위한 상기 연결의 개방 과도상태 동안 진공 형성 정도의 램프를 의지에 따라 조정할 수 있게 한다. 이는 종래 기술의 프로세스에서 빈번히 발생하는 단점, 즉 상기 필름에 대한 너무 급격한 연신 작용에 의해 유발되는 기계적 응력 및 결과적 취성화에 기인한 더 낮은 기계적 내성을 갖는 필름 영역의 형성을 피하면서, 이 작업의 전체 지속 시간을 증가시키지 않고 몰드상의 비점착성 필름 재료의 열성형 작업을 변경하고 보다 점진적으로 만든다.

대표적인 파라미터 및 관련 제어의 식별

트레이-몰드의 라이닝 작업의 정확한 실행을 가장 대표하는 것으로 출원인에 의해 식별된, 그리고, 따라서, 본 발명의 주요 특징에 따라, 각 개별 몰드 상에서의 연속적 제어의 전술한 작용을 받게 되는 프로세스 파라미터는 다음과 같다:

- 열성형 구역의 입구에서의 비점착성 재료의 제1 필름의 온도;

- 열성형 구역에서의 트레이-몰드의 온도;

- 진공 형성에 필요한 시간, 즉 진공 소스와의 이러한 챔버의 연결이 개방된 후에 트레이-몰드의 외부 하부 구역 아래의 진공 챔버에서 원하는 진공도를 얻는데 필요한 시간;

- 진공 소스와의 연결을 폐쇄한 후 설정된 시간 기간 이후에, 시간 경과에 따른 진공의 유지, 즉 트레이-몰드의 외부 하부 구역 아래의 진공 챔버에서의 진공도의 값의 유지.

본 발명의 프로세스의 바람직한 실시예의 실험 시행 동안 식별된 상기 파라미터 각각에 대한 관련 제어 모드 및 바람직한 허용 값의 범위는 하기에서 설명될 것이다. 그러나, 이들 허용 값의 범위는 예시적인 것이며 본 발명의 제한적인 값으로 이해되어서는 안되고, 통상의 숙련자라면 이들 값이 예를 들어, 트레이-몰드의 크기, 처리된 재료의 유형, 라이닝 필름의 유형, 공장 위치의 날씨 조건 등에 따라 심지어 현저하게 달라질 수 있다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다.

열성형 이전의 필름 온도 점검 - T1

제1 제어는 몰드의 라이닝 영역 직전 영역 및 용융 점착성 물질의 캐스팅 영역의 평균 온도에 대해 수행되고; 양호한 근사로, 그러한 온도는 라이닝 영역에 진입하는 비점착성 플라스틱 재료의 제1 필름이 컨디셔닝되는 온도에 대응한다.

이 영역의 국소 온도 변동을 최소화하기 위해- 상기 온도 변동이 제1 필름의 열성형 조건에서 국소 이상을 쉽게 유발할 수 있음이 밝혀짐 - 본 발명에 따르면, 공장의 이 구역의 공기 부피는 제어된 가열 및 벌크헤드의 사용에 의한 이러한 공기 부피의 적절한 격납에 의해 제어된 온도로 또는 그 좁은 범위로 컨디셔닝되며, 이는 전술한 부피 전반에 걸쳐 일정하고 균일한 값으로 공기 온도를 유지하고, 따라서, 필름이 항상 동일한 온도에서 예열 스테이션에 도달하고, 그후, 항상 동일한(물론 더 높을 수도 있지만) 온도에서 후속 가열 스테이션으로부터 배출되는 것을 보증하는 것을 목적으로 한다. 바람직하게는, 이 일정한 온도 값은 외부 온도의 계절 변화에 무관하게 전체 연중에 변하지 않고 유지되는데, 그 이유는 이것이 기계의 모든 가변 파라미터의 일정한 설정, 특히, 필름의 예열 및 가열 온도와 진공의 조정을 외부 습기 및 온도의 가변적 조건에 무관하게 유지할 수 있게 하기 때문이다. 이 온도는 공장 지역의 계절 평균 조건에 따라 연간 최소 총 에너지 소비를 갖도록 선택될 것이다. 이 온도의 예시적인 값은 40℃이고, 그 최대 허용 진동은 ± 5℃, 바람직하게는 ± 2℃이다.

검출된 평균 온도가 허용 가능한 것으로 정의된 최소값보다 낮은 경우, 제1 제어(T1)는 모든 몰드상에서 용융된 점착성 물질의 캐스팅(C)을 불가능하게 하는 신호를 캐스팅 활성화 블록(A)에 보내며; 동시에 활성화 블록(A)은 전체 공장의 냉각 환기를 차단한다. 이러한 상황은 생산 시작이나 장기간의 작업 중단 이후에 통상적이다.

대조적으로, 제어 장치(T1)에 의해 검출된 평균 온도가 허용 범위의 최대 값에 근접할 때, 활성화 블록(A)은 공장의 추가적인 냉각 환기를 활성화시킨다.

트레이-몰드의 온도 제어 - T2

트레이-몰드의 내부 온도의 검출은 몰드의 열성형 및 충전을 위한 스테이션에서 고온계에 의해 수행된다. 이렇게 검출된 온도는 바람직하게는, 트레이-몰드 벽과 접촉할 때 차가운 표면과의 급격한 접촉에 의해 야기된 열 충격으로 인해 또한 10 μm보다 작은 두께를 갖는 필름의 즉각적인 수축으로 인해 필름이 적절히 열성형되지 않게 되는 최소 온도 값을 초과하여야 한다. 이 온도의 최소값은 재료의 유형 및 비점착성 재료의 필름 두께에 따라 달라지며; 직설적으로, 몰드의 이 최소 온도는 5-15℃의 범위이다.

그러나, 트레이-몰드상에서 측정된 온도는, 트레이-몰드의 높은 온도로 인해, 결국 필름은 지나치게 긴 시간 기간 동안 그 연화 온도를 초과하여 유지될 것임을 고려하여, 초과시 비점착성 재료의 필름이 열성형 작업 중 과도한 박육화, 찢김 또는 불안정성을 겪을 수 있는 최대 값보다 높지 않아야 한다. 다시 말하면, 이 최대 값은 비점착성 재료의 필름의 두께와 재료의 유형에 따라 달라지며; 직설적으로, 몰드의 이 최대 온도는 40-50℃의 범위이다.

서두에서 이미 언급한 바와 같이, 제어 유닛(T2)이 트레이-몰드의 내부 온도가 처리되는 특정 재료에 대한 설정 온도 범위를 벗어나는 것을 감지하면, 필름 열성형 작업은 규칙적으로 수행되지만 몰드의 다음 충전 프로세스는 비정상적인 온도가 검출된 몰드에서만 활성화 블록(A)에 의해 비활성화된다.

진공 형성 시간 제어 - V1

진공 형성 시간은 원하는 진공도에 도달할 때까지 트레이-몰드 아래의 챔버의 진공 소스와의 연결부의 개방으로부터 제1 제어(V1)에 의해 계산된다. 이 시간 값은 설정 범위 내에 포함되어야 한다. 실제로, 진공 형성 시간이 너무 짧으면, 이는 트레이-몰드의 구멍의 일부가 막히고, 따라서, 진공의 형성이 몰드의 일부에서만 발생한다는 것을 의미한다. 반대로, 진공 형성 시간이 너무 길면, 이는 필름이 트레이-몰드의 하나 이상의 구멍에서 천공됨을 의미한다.

두 경우 모두 비정상적인 진공 형성 시간 값이 발견된 모든 트레이-몰드에서 활성화 블록(A)이 몰드 충전 단계(C)를 비활성화한다.

트레이-몰드 아래의 진공 챔버에서 진공의 정확한 형성을 위한 바람직한 수용 가능한 시간 범위는 1-3초이다.

추가적인 제어 모드에 따라, 개별 트레이-몰드는 전자적으로 추적 가능한 방식으로 개별적으로 번호가 매겨지고, 활성화 블록(A)은 부정확한 진공 형성 시간 값이 발견된 트레이-몰드의 번호를 저장한 다음 그 특정 몰드에 대한 에러가 본질적으로 무작위적인 경우 또는 반복적인 경우를 시간 경과에 따라 제어한다. 이 두 번째 경우에, 몰드 결함 신호가 그 교체/정비 단계를 활성화시키기 위해 보내진다.

진공 유지 제어 - V2

진공도의 제2 제어(V2)는 진공 소스로 몰드 외부 하부 부분 아래의 챔버의 연결이 폐쇄된 직후에 제공되어, 이러한 진공도의 강하가 너무 급속한지 여부를 제어하고, 따라서, 라이닝 필름 상의 구멍이나 인열의 존재를 밝힌다.

이러한 제어는 진공 소스와의 연결의 실제 폐쇄로부터 설정 시간 이후 진공도의 값을 측정하고 이 값이 설정된 임계값 이상인지 확인함으로써 간단히 수행된다. 예시적인 허용 값은 예를 들어 1초의 대기 시간과, 대기 시간의 끝에서 측정된 진공도 강하의 값이, -0.20 내지 -0.30bar인 연결이 폐쇄되는 시간에 진공도의 최대값에 비해 -0.15 내지-0.20bar인 값일 수 있다.

진공도 강하가 각 개별 용례에 대해 결정된 임계값보다 클 때, 활성화 블록(A)은 비정상이 발견된 트레이-몰드에서 용융 점착성 물질에 의한 트레이-몰드 충전 단계를 비활성화한다.

제1 필름과 트레이-몰드 사이의 지속적이고 친밀한 접촉 유지

마지막으로, 본 발명의 패키징 프로세스의 마지막 특징은 라이닝 단계의 끝으로부터 시작하여 프로세스의 제3 단계(III)의 종료까지, 즉, 비점착성 재료의 제2 필름으로 트레이-몰드에 수용된 용융 점착성 물질의 자유 표면을 덮을 때까지 트레이-몰드의 내부 벽과 비점착성 재료의 제1 필름 사이의 전술한 연속적이고 친밀한 접촉을 보증하는 목적을 갖는다. 이 목적은 공지된 프로세스에 대한 두 가지 변경을 통해 달성된다. 제1 변경은 트레이-몰드에서 점착성 물질의 캐스팅 셔터를 작동시키는 실린더 피스톤 조립체의 제어에서 구현되었다. 이러한 조립체는 사실, 트레이-몰드에 도포된 제1 필름에 대한 유동의 제1 충격의 효과를 최소화하도록, 그리고, 그후 캐스팅 기간 전반에 걸쳐 비난류 유동 조건을 유지하도록 유동의 시동 및 정지 램프(즉, 가속 및 제동 램프)를 매끄럽게 조절할 수 있게 하는 스텝 모터에 의해 제어된다. 이것의 목적은 이미 위에서 예상한 바와 같이, 캐스팅 작업(C) 동안 라이닝 필름과 트레이-몰드의 표면 사이의 임의의 가능한 상대 변위를 피하는 것이고; 실제로, 변위는 작다 하더라도 용융된 접착제의 캐스팅 중에 필름의 즉각적인 용융을 일으킬 것이다.

대신, 필름과 트레이-몰드 사이의 지속적이고 친밀한 접촉을 유지하는 동일한 목적을 갖는 제2 수정은 트레이-몰드의 컨베이어 벨트를 구동하는 체인 및 비점착성 재료의 제1 필름을 구동하는 체인 각각의 제어에 관련한다. 본 발명에 따르면, 이들 구동 체인 둘 모두는 실제로, 특히 매끄럽고 동기화되어 있는, 매 단일 작업 단계 사이의 시동 및 정지 과도상태를 갖도록 조정된 스텝 모터에 의해 실제로 작동된다. 실제로, 최선의 관리로 상기 2개의 구동 체인 사이의 모든 가능한 위치 편차를 최대한 배제할 필요가 있는데, 그 이유는 이것이 시동 및 정지 과도상태 양자 모두 동안, 그리고 두 시스템이 협력하는 전체 길이, 즉 제1 필름에 의한 몰드의 라이닝 스테이션으로부터 2개의 용접된 필름의 절단 스테이션까지 전반에 걸쳐 제1 필름의 트레이-몰드의 내부 표면으로부터의 가능한 분리를 초래하기 때문이다. 두 체인 사이의 허용 가능한 동기화는 두 체인의 결합 길이의 시작과 끝 사이에서 +/- 1㎜의 최대 편차를 제공한다.

또한 바람직하게는 중앙 유닛(U) 내부에 배열되는 모터 제어 (I)는 필요에 따라 점진적으로 용융된 접착제 물질의 캐스팅 작업(C)의 시동 및 정지 과도상태뿐만 아니라 제1 필름 및 트레이-몰드의 단계 조정된 변위를 조절하고, 상기 제1 필름의 구동 시스템과 트레이-몰드 사이의 전술된 미세 동기화를 유지하는 양자 모두를 수행한다.

결론

이러한 새롭고 독창적인 특징들의 조합으로 인해, 본 발명의 건식 패키징 프로세스는 의도된 목적에 완전히 도달했다. 실제로, 프로세스 조건을 최적화하고 가능한 비준수 상황을 검출하기 위한 임계 파라미터를 모니터링함으로써, 수중 패키징 프로세스에서 사용되는 필름과 상당히 비견할만한 매우 낮은 연화 온도를 갖는 라이닝 필름을 사용할 수 있으며, 동시에, 위에 설명된 제어에 의해 검출되지 않는 에러 상태의 레벨을 일정하고 0에 가깝게 유지할 수 있다.

그러나, 본 발명은 본 발명의 단지 예시적인 실시예를 나타내는 전술한 예시된 특정 구성에 의해 제한되는 것으로 간주되어서는 안되며, 다양한 변형들이 가능하고, 이들 모두는 하기 청구범위에 의해 전적으로 정의된 본 발명 자체의 범위를 벗어나지 않고 통상의 숙련자가 도달할 수 있는 범위 이내에 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (13)

1. 실온 또는 처리 온도에서 점착성인 물질을 용융 상태로 패키징하는 프로세스이며, 실온 또는 처리 온도에서 비점착성이면서 상기 점착성 물질과 유체 상태에서 양립할 수 있는 플라스틱 재료의 제1 필름으로 미리 라이닝된 트레이-몰드 내에 점착성 물질이 캐스팅되는 유형의 프로세스이고,
   a) 용융 상태에서 점착성 물질의 캐스트를 수용하기에 적합한 복수의 트레이-몰드를 제공하는 단계로서, 상기 트레이-몰드는 그 벽의 적어도 일부를 통과하는 복수의 관통 구멍을 가지며, 인접한 후속 열들로 배열되어 연속 트레이 컨베이어 벨트를 형성하는 단계,
   b) 하나 이상의 트레이의 트레이-몰드의 내부 벽을 비점착성인 플라스틱 재료의 상기 제1 필름으로 급속하게 라이닝하여, 몰드의 하부 외부 부분을 진공 소스에 연결하는 것에 의해 필름이 몰드의 벽에 완벽하게 부착되게 하는 단계,
   c) 이렇게 라이닝된 트레이-몰드 내로, 압력 하에서 그리고 비난류 유동으로, 용융 상태의 미리 결정된 양의 점착성 물질을 캐스팅하는 단계,
   d) 컨베이어 벨트의 단계식 진행 동안 점착성 물질의 자유 표면의 냉각을 허용하는 단계로서, 상기 자유 표면의 안정화를 얻을 때까지 허용하는 단계,
   e) 상기 물질과 유체 상태에서 양립할 수 있는 비점착성 재료로 점착성 물질의 상기 자유 표면을 덮는 단계, 및
   f) 상기 비점착성 재료를 상기 제1 필름에 용접하는 단계를 포함하는, 패키징 프로세스에 있어서,
   상기 단계 b)에서, 추가적인 단계에 의해 진공 소스에 대한 몰드의 하부 외부 부분의 연결의 개방 과도상태 동안 진공도를 조정하는 것을 추가로 포함하고, 상기 추가적인 단계는
   g) 진공 소스에 대한 연결의 상기 개방 과도상태의 시작으로부터 시작하여, 제1 설정된 진공도에 도달하기 위해 필요한 시간을 검출하는 단계(V1),
   h) 진공 소스에 대한 연결의 폐쇄로부터 설정된 시간 기간 이후, 몰드의 하부 부분의 진공도의 값을 검출하는 단계(V2), 및
   i) 단계 g)에서 측정된 시간이 설정된 허용 범위 이내에 들고, 단계 h)에서 측정된 진공도가 설정된 최대값 미만인 경우에만 상기 단계 c)의 시작에 대한 승인을 제공하는 단계(A)로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 패키징 프로세스.
2. 제1항에 있어서,
   k) 트레이-몰드 라이닝 단계 및 트레이-몰드로의 캐스팅 단계가 수행되는 공기 부피를 제어된 온도에서 컨디셔닝하는 단계,
   l) 트레이-몰드가 라이닝되고 용융 점착성 물질이 몰드 내로 캐스팅되는 것 바로 이전의 영역에서의 평균 온도를 검출하는 단계,
   m) 이러한 평균 온도를 상기 제어된 온도 주위로 설정된 허용 온도 범위와 비교하는 단계(T1),
   n) 이러한 평균 온도가 상기 허용 온도 범위의 최소값보다 낮으면 전체 공장에서 냉각 환기뿐만 아니라 캐스팅 작업(C)을 모든 트레이-몰드에서 비활성화하는 단계(A), 및
   o) 이러한 평균 온도가 상기 허용 온도 범위의 최대값 부근으로 움직일 때 추가적인 냉각 컨디셔닝을 활성화시키는 단계
   의 추가적인 단계가 더 제공되는, 패키징 프로세스.
3. 제2항에 있어서,
   p) 트레이-몰드의 내부 온도를 제어하는 단계(T2), 및
   q) 상기 온도가 설정된 온도 범위 내에 있을 때만 상기 단계 c)의 시작에 승인을 제공하는 단계(A)
   의 추가적인 단계가 더 제공되는, 패키징 프로세스.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 g)에서 원하는 진공 값에 도달하기 위한 시간의 허용 범위는 1 내지 3초인, 패키징 프로세스.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단계 h)에서 몰드의 하부 부분에서의 진공도가 -0.15 내지 -0.20bar 범위이며, 이러한 값은 진공 소스에 대한 연결의 폐쇄로부터 1초까지의 기간 이후에 측정되는, 패키징 프로세스.
6. 제2항에 있어서, 단계 k)의 상기 제어된 온도는 40℃와 동일한, 패키징 프로세스.
7. 제6항에 있어서, 단계 m)의 상기 허용 온도 범위는 상기 제어된 온도 부근에서 ± 5℃인, 패키징 프로세스.
8. 제3항에 있어서, 단계 q)에서의 상기 설정된 온도 범위는 5 내지 50℃인, 패키징 프로세스.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)의 점착성 물질의 캐스팅 작업(C)은 스텝 모터에 의해 작동되는 실린더-피스톤 조립체를 통해 얻어지는, 패키징 프로세스.
10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 비점착성인 플라스틱 재료의 상기 제1 필름은 단계 b)의 제1 필름에 의한 트레이-몰드 라이닝 스테이션과 단계 f)의 비점착성 재료로 자유 캐스트 표면의 커버링 스테이션 사이에 포함된 그 전체 길이에 대하여 상기 트레이 컨베이어 벨트와 동기화되어 진행되며, 상기 전체 길이에 대한 상기 동기화의 편차 허용 오차는 +/- 1㎜ 미만인, 패키징 프로세스.
11. 제10항에 있어서, 상기 컨베이어 벨트의 구동 및 비점착성 재료의 제1 필름의 구동은 모두 스텝 모터에 의해 제어되는, 패키징 프로세스.
12. 제11항에 있어서, 상기 스텝 모터는 규칙적인 가속 및 제동 램프를 야기하도록 모터 제어 (I)에 의해 제어되는, 패키징 프로세스.
13. 제12항에 있어서, 상기 스텝 모터는 상기 컨베이어 벨트의 구동과 비점착성 재료의 제1 필름의 구동 사이에서 동기성 가속 및 제동 램프를 추가로 야기하도록 모터 제어 (I)에 의해 제어되는, 패키징 프로세스.

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