KR20090046986A - 포장재용 필름원단 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포장재용 필름원단 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름원단을 이송하는 도중에 필름원단 표면에 절취선을 가공하는 포장재용 필름원단 가공장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 별도의 노치가 없어도 개봉이 용이한 포장재의 재료가 되는 필름원단을 가공하는 가공장치를 제공하는 것이며, 그 중에서도 생산성의 하락을 가져오지 않도록 하기 위하여, 필름원단이 이송되면서 동시에 절취선의 가공이 이루어지는 논스톱 방식의 포장재용 필름원단 가공장치를 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 비닐 필름원단이 결합되어 이루어진 포장재의 개봉을 용이하게 하기 위하여 필름원단 표면에 별도의 절취선을 가공하는 필름원단 가공장치에 있어서, 공급롤러에 감긴 필름원단을 권취롤러로 이송하는 이송수단; 및 레이저 소스에서 공급되는 레이저 빔을 분광기를 통하여 분리하고, 분리된 다수의 레이저 빔을 갈바노미터 스캐너를 이용하여 상기 필름원단을 가로질러서 상기 필름원단의 표면에 조사하는 레이저 가공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 포장재용 필름원단 가공장치를 제공한다.

절취선, 레이저가공, 필름원단

Description

포장재용 필름원단 가공장치 {APPARATUS FOR PRODUCING LINES OF WEAKNESS IN THE VINYL FILM }

본 발명은 포장재용 필름원단 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름원단을 이송하는 도중에 필름원단 표면에 절취선을 가공하는 포장재용 필름원단 가공장치에 관한 것이다.

최근 들어 포장재로서 방습, 방수 및 밀봉효과가 뛰어난 비닐재질의 포장재가 널리 사용되고 있는 실정이다. 특히 커피믹스 포장대 또는 각종 음식물을 담아두는 파우치 등에 있어서 비닐재질의 사용은 거의 독보적이라고 할 것이다.

비닐 재질의 경우, 종이 등에 비하여 내구성 및 밀봉성이 우수하여 음식물의 장기보관이 가능하고, 다양한 종류의 인쇄가 가능하여 인스턴트 식품과 같은 음식물의 포장재로서 인기가 많은데, 이와 같은 장점이 있는 반면에 재질의 파단강도가 높아서 손으로 개봉이 어려워서 가위와 같은 보조도구가 필요한 단점이 있는 실정이다.

특히 최근의 비닐 포장재는 단순히 하나의 비닐로만 이루어진 것이 아니고, 폴리아미드(Polyamide), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리에틸렌(Polyethylene, 이하 PE) 등의 내피재질, 알루미늄 등의 중간층재질, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terepthalate, 이하 PET) 또는 Oriented Poly Properene (이하 OPP) 필름 등의 외피재질로 이루어지게 되어서, 손으로 포장재를 개봉하는 것이 더욱 곤란한 실정이다.

도1과 도2는 개봉을 용이하게 하기 위한 종래의 포장재를 나타낸 도면이다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 도1에 도시된 바와 같이, 포장재(10)의 끝단(11)을 톱날형으로 가공하거나, 별도의 노치를 가공하여 개봉이 용이하도록 하고 있는 실정이다. 이러한 포장재(10)는 각종 일회용 커피 또는 일회용 차류에서 볼 수 있는데, 톱날형으로 끝단(11)을 가공하는 경우 사용자 특히 어린이들의 손에 부상이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 노치 가공만을 하는 경우, 파단이 시작된 후에 진행되는 파단형상이 예측불가 하므로 원하는 절단형상을 얻기 힘든 단점이 있다.

도2를 참조하면, 주로 파우치 등에 사용되는 포장재(20)로서, 앞의 노치 방식에 비하여 개선된 방법으로 가공된 포장재가 도시되어 있다. 이것은 포장재 표면에 절취선(21)을 가공하여 일정 방향으로 개봉이 되도록 유도하는 포장재(20)이다. 이를 위하여 기계식 칼날을 이용한 가공방법이 주류를 이루고 있으나, 포장재(20)를 이루고 있는 비닐필름의 두께가 매우 얇아서 정밀한 가공이 곤란한 실정이다.

이에 대한 대책으로 개발된 레이저를 이용한 가공장치를 사용하는 경우, 비닐필름의 특성상 초기 절단이 용이하지 않아서 결국 도2에 도시된 바와 같이, 별도의 노치(22) 가공이 필요한 문제점이 있다. 이러한 노치(22) 가공은 앞에서 언급한 것과 같은 문제점 이외에도 외부 충격에 의하여 포장재의 개봉이 발생할 가능성도 있어서 장기보존 제품에 적용하는 경우, 제품의 안전도가 떨어지는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 기존의 레이저가공과 칼날가공의 경우에는 포장재의 재료인 필름원단을 소정의 작업대 위에 정지시킨 상태에서 작업을 하여야하는데, 포장용 필름원단의 가공장치들은 일반적으로 분당 수백 미터의 매우 빠른 속도로 이송되면서 가공작업이 이루어지는바, 비록 짧은 시간의 정지라고 하더라도 전체 공정의 속도를 떨어뜨려서 포장재 제조공정의 생산성 및 수익률을 떨어뜨리는 결과를 가져온다.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 별도의 노치가 없어도 개봉이 용이하고, 내용물의 보관상태를 장시간 유지할 수 있는 포장재를 가능하게 할 수 있는 포장재용 필름원단 가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 생산성의 하락을 가져오지 않도록 하기 위하여 필름원단이 이송되면서 동시에 절취선의 가공이 이루어지는 논스톱 방식의 포장재용 필름원단 가공장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 비닐 필름원단이 결합되어 이루어진 포장재의 개봉을 용이하게 하기 위하여 필름원단 표면에 별도의 절취선을 가공하는 필름원단 가공장치에 있어서, 공급롤러에 감긴 필름원단을 권취롤러로 이송하는 이송수단; 및 레이저 소스에서 공급되는 레이저 빔을 분광기를 통하여 분리하고, 분리된 다수의 레이저 빔을 갈바노미터 스캐너를 이용하여 상기 필름원단을 가로질러서 상기 필름원단의 표면에 조사하는 레이저 가공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 포장재용 필름원단 가공장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 목적인 논스톱 방식의 필름원단 가공이 가능하도록 하기 위하여, 이송수단에 의하여 이송되는 필름원단의 이송속도를 측정하는 속도센서를 더 포함하고, 상기 레이저 가공수단은 상기 필름원단의 이송방향에 대하여 경사지 도록 레이저 빔을 조사하되, 조사되는 레이저 빔의 상기 이송방향 속도는 상기 필름원단의 이송속도와 동일한 것을 특징으로 하는 포장재용 필름원단 가공장치를 제공한다.

본 발명의 포장재용 필름원단 가공장치를 이용하여 필름원단을 가공하면, 포장재의 개봉성능을 향상시켜서 누구든지 포장재를 손쉽게 개봉할 수 있어서 사용 편리성이 좋아지는 효과와 동시에 포장재의 파손 가능성이 낮아서, 포장재의 내구성과 내용물의 보존기간이 증대되는 효과가 있다.

뿐만 아니라, 가공작업이 필름원단의 이송에 영향을 미치지 않기 때문에 생산성의 향상과 작업효율의 향상이라는 효과가 있으며, 궁극적으로는 최종 포장재의 가격 경쟁력을 높이는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

일반적으로 비닐 필름원단을 이용한 포장재는 필름원단을 원통형으로 이어 붙인 다음, 양쪽 끝단을 밀봉하여 하나의 포장재를 완성하게 된다.

본 발명의 가공장치에 의해 가공된 필름원단은 그 표면에 다수의 절취선, 즉 개봉을 용이하게 하기 위하여 표면에 형성된 홈이 다수 개 존재하게 된다.

도3은 본 발명의 포장재용 필름원단 가공장치에 의하여 가공된 필름원단을 이용한 포장재의 평면도이고, 도4는 도3의 A-A' 단면도이다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가공장치에 의해 가공된 필름원단을 이용하여 포장재(30)를 제조하면, 표면을 따라 다수의 절취선(31)이 형성된 포장재(30)가 완성된다.

도4에 도시된 바와 같이, 절취선(31)은 필름원단의 외곽층(30a)을 이루는 PET 또는 OPP 필름층에 홈을 가공하여 이루어지며, 중간층(30b)인 알루미늄층과 내부층(30c)인 PE층은 원래의 필름 상태를 유지한다.

따라서 평상시에는 포장재 내부로의 공기 및 습기의 흐름이 차단되고, 개봉시에 외부에서 적절한 힘을 가하면, 절취선을 따라서 포장재가 파단된다.

종래의 절취선이 가공된 포장재는 하나의 절취선이 가공된 상태에서 노치로 부터 파단이 시작되는데, 절취선을 이루는 홈의 깊이에 따라서 연속적인 파단이 일어나지 않고 파단이 중단되는 문제점이 있었으며, 상술한 바와 같이, 노치의 파손에 따른 문제점도 있었다.

다수의 절취선을 동시에 가공한 포장재의 경우, 정확한 절취선 끝단에 힘을 가하지 않고 일정 영역, 즉 다수의 절취선이 가공된 부근에 힘을 가하여도 절취선을 통한 포장재의 개봉이 시작된다.

따라서, 별도로 노치를 가공할 필요가 없어서 노치 가공으로 인한 문제점을 없앨 수 있으며, 시력이 약한 노약자 및 정확한 손놀림이 힘든 어린이들도 포장재를 손쉽게 개봉할 수 있다.

또한, 절취선의 가공이 부실하여 파단이 중단되는 경우에도 포장재의 파단이 주변의 절취선으로 이어지기 때문에 파단이 중도에 중단되는 문제점을 해결할 수 있다.

이를 위하여 본 발명의 일 실시예인 포장재용 필름원단 가공장치는 비닐 필름원단이 결합되어 이루어진 포장재의 개봉을 용이하게 하기 위하여 필름원단 표면에 별도의 절취선을 가공하는 필름원단 가공장치에 있어서, 공급롤러에 감긴 필름원단을 권취롤러로 이송하는 이송수단; 및 레이저 소스에서 공급되는 레이저 빔을 분광기를 통하여 분리하고, 분리된 다수의 레이저 빔을 갈바노미터 스캐너를 이용하여 상기 필름원단을 가로질러서 상기 필름원단의 표면에 조사하는 레이저 가공수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

도5는 본 발명의 실시예인 포장재용 필름원단 가공장치의 개념도이다.

도5를 참조하면, 두루마리 형태로 공급롤러(111)에 감겨진 필름원단(50)은, 공급롤러(111)와 권취롤러(112)가 회전하면서 공급롤러(111)로부터 권출되어 이송수단의 가공영역(113)을 통과하여 권취롤러(112)로 이송된다.

필름원단(50)은 다수의 롤러를 지나면서 필름원단(50)에 존재하는 주름이 펴지게되고, 가공영역(113)에는 필름원단(50)의 장력을 조정하는 장력조정수단(114)이 구비되어 일정한 장력을 유지하면서 필름원단이 충분히 펴진 상태에서 가공영역(113)을 통과한다.

장력조정수단(114)은 스프링과 같은 탄성부재를 이용하여 롤러에 지속적으로 힘을 가하여서 롤러에 걸려있는 필름원단(50)을 팽팽하게 당겨주는 역할을 한다.

가공영역(113)을 통과하는 필름원단(50)은 이송수단(110) 위에 설치되는 레 이저 가공수단(120)에 의하여 절취선이 가공된다.

레이저 가공수단(120)은 레이저 소스(121), 분광기(123), 갈바노미터 스캐너(125)로 이루어지며, 레이저 소스(121)는 공급되는 전원을 이용하여 레이저 빔(122)을 발생시키며, 분광기(123)는 레이저 빔(122)의 일부를 통과시키고 일부는 반사시키는 방식에 의하여 레이저 소스(121)로부터 나오는 레이저 빔(122)을 다수의 레이저 빔(124)으로 분리하는 역할을 한다.

이와 같이 분광기(123)를 통하여 분리된 레이저 빔(124)은 갈바노미터 스캐너(125)에 의하여 필름원단(50)위에 조사되는 위치가 조정된다.

갈바노미터 스캐너(125)는 일종의 모터라고 할 수 있는 갈바노미터에 미러가 장착된 것으로, 갈바노미터는 일정 각도범위 내에서 움직이며 갈바노미터 회전축에 장착된 미러는 분광기(123)에서 분리된 레이저 빔(124)의 경로를 연속적으로 변경하여 필름원단에 원하는 궤적을 그리며 조사되도록 한다.

필름원단(50)에 조사되는 레이점 빔(124)은 다수의 렌즈(미도시)로 이루어진 광학계를 통하여 필름원단(50)에 촛점이 맞춰지며, 특히 중간층이 알루미늄으로 이루어진 3단 형태의 필름원단의 경우, 알루미늄이 빛을 반사하고 흡수하지 않는 특성에 의하여 자연스럽게 필름원단의 표면에 해당하는 외곽층에만 절취선이 가공된다.

도6은 본 발명의 실시예인 포장재용 필름원단 가공장치에 의한 가공과정을 나타낸 사시도이다.

도6을 참조하면, 레이저 가공수단(120)에서 나온 복수 개의 레이저 빔(124) 은 이송되는 필름원단(50)을 가로질러서 조사된다. 즉, 레이저 가공수단(120)은 고정된 상태에서 내부에 장착된 갈바노미터 스캐너의 미러를 조정하여 레이저 빔(124)이 필름원단(50)의 이송방향에 대하여 수직하게 절취선을 가공하도록 레이저 빔(124)의 궤적(51)을 조정하는 것인데, 이를 위하여 필름원단(50)이 일시적으로 정지된 상태에서 레이저 빔을 조사하여 레이저 빔(124)의 궤적(51)을 조정하는 것이 가능하다.

하지만, 이와 같은 정지상태에서 필름원단을 가공하는 장치의 경우, 비록 짧은 시간이나마 필름원단이 정지되어야 하므로 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 필름원단(50)이 정지되지 않은 상태에서 레이저 빔(124)으로 필름원단(50)을 가공하는 장치가 필요하며, 이를 위해서 필름원단(50)이 이송되는 중에 레이저 빔(124)을 필름원단(50)의 이송방향에 대하여 기울어지도록 조사하여 필름원단(50)을 가공하는 장치가 필요하며, 이때 레이저 빔(124)의 궤적(51)은 필름원단(50)의 이송속도와 동기 되어 결정되어야 최종적인 절취선이 필름원단의 길이방향에 대하여 수직을 이루게 된다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예인 필름원단 가공장치는 이송수단에 의하여 이송되는 필름원단의 이송속도를 측정하는 속도센서를 더 포함하고, 레이저 가공수단은 필름원단의 이송방향에 대하여 경사지도록 레이저 빔을 조사하되, 조사되는 레이저 빔의 이송방향 속도는 상기 필름원단의 이송속도와 동일한 것을 특징으로 한다.

레이저빔의 궤적과 필름원단의 이송속도와의 관계를 자세히 설명하면 다음과 같다.

도7은 본 발명의 실시예인 포장재용 필름원단 가공장치에서 레이저 빔의 조사속도와 필름원단 이송속도의 관계를 나타낸 도면으로, 즉 레이저빔이 조사되는 궤적(51)은 필름원단의 이송방향(도7에서 위쪽방향)에 대하여 기울어짐을 알 수 있다. 레이저 빔의 속도(V_L)는 필름원단(50)의 이송방향과 그에 대한 수직방향으로 나누어서 생각할 수 있는데, 이송방향의 속도는 V_Ly이고,수직방향의 속도는 V_Lx이다.

이때, 레이저 빔의 이송방향 속도(V_Ly)를 필름원단의 이송속도 Vf와 같도록 조정하면, 비록 레이저 빔은 필름원단에 대하여 기울어지도록 조사되어도 최종제품에의 절취선은 필름원단의 길이방향에 대하여 수직하게 이루어진다.

이를 위하여 이송수단에는 필름원단의 이송속도를 측정하는 속도센서(130)이 추가적으로 장착되며,이를 통하여 측정되는 이송속도에 따라 레이저 가공수단에서 조사되는 레이저 빔의 궤적의 속도가 조정된다.

따라서, 필름원단을 연속적으로 이송시키면서 절취선을 가공하는 것이 가능하고, 가공장치의 생산성이 향상되는 결과를 가져온다.

이 밖에도 레이저 빔의 궤적들이 서로 평행하지 않고 서로 교차하도록 하는 것도 가능한데, 이 경우 일부 절취선에 가공불량이 발생한 상황에서도 포장재의 완벽한 개봉이 가능한 장점이 있다.

뿐만 아니라, 조사되는 레이저 빔을 이용하여 일정 영역 안에서 글자를 새겨 넣음으로써 절취선의 역할과 인쇄대용 안내문구의 역할을 동시에 할 수도 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 포장재용 필름원단 가공장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도1은 톱니 가공을 한 종래의 포장재의 사시도,

도2는 절취선과 노치를 가공한 종래의 포장재의 평면도,

도3은 본 발명의 포장재용 필름원단 가공장치에 의하여 가공된 필름원단을 이용한 포장재의 평면도,

도4는 도3의 A-A' 단면도,

도5는 본 발명의 실시예인 포장재용 필름원단 가공장치의 개념도,

도6은 본 발명의 실시예인 포장재용 필름원단 가공장치에 의한 가공과정을 나타낸 사시도,

도7은 본 발명의 실시예인 포장재용 필름원단 가공장치에서 레이저 빔의 조사속도와 필름원단 이송속도의 관계를 나타낸 도면이다.

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

10, 20: 종래의 포장재 11: 손쉬운 개봉을 위한 톱날형 끝단

21, 31, 51: 절취선 22: 노치

30: 본 발명의 가공장치에 의해 가공된 필름원단을 이용한 포장재

50: 필름원단 100: 포장재용 필름원단 가공장치

110: 이송수단 111: 공급롤러

112: 권취롤러 120: 레이저 가공수단

121: 레이저 소스 122, 124: 레이저 빔

123: 분광기 125: 갈바노미터 스캐너

130: 속도센서

Claims (2)

1. 비닐 필름원단이 결합되어 이루어진 포장재의 개봉을 용이하게 하기 위하여 필름원단 표면에 별도의 절취선을 가공하는 필름원단 가공장치에 있어서,

   공급롤러에 감긴 필름원단을 권취롤러로 이송하는 이송수단; 및

   레이저 소스에서 공급되는 레이저 빔을 분광기를 통하여 분리하고, 분리된 다수의 레이저 빔을 갈바노미터 스캐너를 이용하여 상기 필름원단을 가로질러서 상기 필름원단의 표면에 조사하는 레이저 가공수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 포장재용 필름원단 가공장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이송수단에 의하여 이송되는 필름원단의 이송속도를 측정하는 속도센서를 더 포함하고,

   상기 레이저 가공수단은 상기 필름원단의 이송방향에 대하여 경사지도록 레이저 빔을 조사하되, 조사되는 레이저 빔의 상기 이송방향 속도는 상기 필름원단의 이송속도와 동일한 것을 특징으로 하는 포장재용 필름원단 가공장치.

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