KR20200137571A

KR20200137571A - 양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치 및 이에 제조된 양면 엠보싱타입 롤 화장지

Info

Publication number: KR20200137571A
Application number: KR1020190064150A
Authority: KR
Inventors: 나정목
Original assignee: (주)한결페이퍼기술
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2020-12-09

Abstract

본 발명은 롤 화장지(100)를 제조하는 자동화 장치에 관한 것으로, 복수의 원지(1)를 인출하여 하류로 공급하는 공급유닛(10)과, 인출된 원지(1)의 양면으로 엠보싱을 형성하는 성형유닛(20)과, 성형된 원지(1)를 설정 간격마다 절취 선을 형성하는 절취유닛(30)과, 절취 선이 형성된 원지(1)를 심관에 설정 길이로 권취하는 권취유닛(40)으로 이루어지고, 위 성형유닛(20)은 외면에 원지(1)의 표면을 가압하여 합지하는 상·하부롤러(21)와, 위 상·하부롤러(21) 중 어느 하나와 연결되어 상호간 이격된 거리를 가변시키는 조절부재(22)로 구성되고, 위 상·하부롤러(21)는 외면에 원지(1)의 표면으로 요홈(1a)을 형성하는 성형돌부(21a)가 상호 맞물리는 위치에 지그재그 패턴으로 연속 배열되고, 위 성형돌부(21a)는 상면에 서로 치합되어 이면으로 돌출되는 돌기(1b)끼리 상호 결착시키는 복수의 결합돌기(21b)가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 롤 화장지의 양면으로 양각의 엠보싱을 동시에 형성하여 흡수성과 쿠션감을 향상할 수 있고, 어느 면을 사용하더라도 우수한 촉감을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치 및 이에 제조된 양면 엠보싱타입 롤 화장지{Double-sided Embossing-type roll toilet paper manufacturing apparatus and double-sided Embossing-type roll toilet paper manufactured therefrom}

본 발명은 롤 화장지를 제조하는 자동화 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 화장지의 양면으로 양각의 엠보싱을 동시에 구현하여 흡수성과 쿠션감을 향상시켜 전반적인 소비자의 만족도를 향상할 수 있는 양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치 및 이에 제조된 양면 엠보싱타입 롤 화장지에 관한 것이다.

통상, 롤 화장지는 제지 회사로부터 납품받은 화장지용 원지를 절취하고 원통 형상의 심관에 말아서 제작하게 된다. 이러한 롤 화장지는 심관에 원단을 권취하는 과정을 제외하고는 대부분의 제작 공정이 수작업에 의존하고 있었다.

예컨대 제품의 출고가 가능하도록 심관에 감겨진 원단의 끝부분을 풀칠하는 등의 작업은 작업자가 일일이 수작업으로 수행하였고, 원지와 심관을 설정 크기로 절단하는 별도의 설비와 장치를 마련해야 했다.

그러나 한정된 공간에서 일련의 전 작업을 수행하기 위한 설비 및 장치의 제작 및 설치에는 상당한 비용과 부지가 필요한 문제점이 있었다. 따라서 근래에는 이러한 문제를 해결하고자 대한민국 등록특허공보 제10-1352821호 (발명의 명칭: 롤 타입의 화장지 제품 제조장치)를 제안한 바 있다.

제안된 문헌에 따르면, 원지의 공급에서부터 심관에 원지가 감겨져 이루어진 최종 제품의 생산에 이르기까지의 일련의 작업 공정을 자동화하고 연속적으로 실시할 수 있도록 개선함에 따라 전반적인 제품 생산의 효율을 향상시키도록 하였다.

한편, 화장지는 흡수성과 쿠션감이 매우 중요한 요소이다. 즉, 흡수성과 쿠션감을 개선하기 위하여 2겹 이상으로 제작하여 화장지를 제작하여 흡수성과 쿠션감을 향상시키곤 하였다.

그러나 기존의 문양이 추가된 2겹 화장지로는 소비자들이 만족할 수 있는 흡수성과 쿠션감을 제공하지 못하고 있는 실정이다. 그리고 2겹의 화장지라도 표면은 부드러운 감촉을 제공하는 양각이 형성되고, 이면은 비교적 거친 감촉을 제공하는 음각이 형성됨에 따라 사용 시 피부에 닿을 때 불편함을 제공하였다.

따라서 최근에는 대한민국 등록특허공보 제10-1695195호 (발명의 명칭: 다 겹 롤 타입 양면더블데코 화장지 제조장치 및 그에 따른 제조방법)를 제안한 바 있다. 제안된 문헌에 따르면, 화장지의 양면을 양각으로 형성하여 부드러움 강화 및 쿠션감을 향상되게 개선하였다.

그러나 상층 겹 원지와 하층 겹 원지의 표면을 각각 음각으로 성형한 다음, 서로 마주하는 이면의 양각부위로 접착제를 도포한 이후 이들을 단일 겹으로 합지하는 과정으로 제조함에 따라 접착제의 낭비를 초래하고, 다량의 접착제로 인해 절취가 용이하지 못할 뿐만 아니라 두께의 상승으로 동 크기대비 짧은 길이로 권취할 수밖에 없는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1352821호 (발명의 명칭: 롤 타입의 화장지 제품 제조장치) 대한민국 등록특허공보 제10-1695195호 (발명의 명칭: 다 겹 롤 타입 양면더블데코 화장지 제조장치 및 그에 따른 제조방법)

본 발명은 위의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 접착제를 사용하지 않고서도 화장지의 표면과 이면으로 양각의 엠보싱을 동시에 형성하여 흡수성과 쿠션감은 물론, 촉감을 대폭 향상시켜 전반적으로 사용자의 욕구를 충족시켜줄 수 있는 양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치 및 이에 제조된 양면 엠보싱타입 롤 화장지를 제공하려는데 그 목적이 있다.

위의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치의 구성은 다음과 같다.

위 양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치는 복수의 원지를 인출하여 하류로 공급하는 공급유닛과, 인출된 원지의 양면으로 엠보싱을 형성하는 성형유닛과, 성형된 원지를 설정 간격마다 절취 선을 형성하는 절취유닛과, 절취 선이 형성된 원지를 심관에 설정 길이로 권취하는 권취유닛으로 이루어지고, 위 성형유닛은 외면에 원지의 표면을 가압하여 합지하는 상·하부롤러와, 위 상·하부롤러 중 어느 하나와 연결되어 상호간 이격된 거리를 가변시키는 조절부재로 구성되고, 위 상·하부롤러는 외면에 원지의 표면으로 요홈을 형성하는 성형돌부가 상호 맞물리는 위치에 지그재그 패턴으로 연속 배열되고, 위 성형돌부는 상면에 서로 치합되어 이면으로 돌출되는 돌기끼리 상호 결착시키는 복수의 결합돌기가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 위 성형돌부는 1.76 내지 4.9㎟ 넓이를 가진 원형 또는 각형의 윤곽 프로파일로 형성되고, 윤곽 프로파일의 중심을 기점으로 0.10 내지 0.25㎜ 높이로 돌출되며, 위 결합돌기는 성형돌부의 상면에 0.05 내지 0.10㎜ 높이로 돌출된 복수의 삼각뿔이 서로 치합되는 위치에 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 위 성형유닛은 공급유닛측으로 배치되어 인출되는 원지로 용액을 분무하는 무화기와, 성형롤러를 30 내지 60°로 가열하는 가열수단이 더 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 위 가열수단은 성형롤러의 내부에 하나 이상 배치되어 전원공급에 따라 설정온도로 가열하는 전기히터와, 성형롤러의 내부를 순환하며 설정온도로 가열하는 열매체유 중 어느 하나를 단일 또는 복합적으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 위 성형유닛은 절취유닛 측으로 배치되어 대기 압력의 산소 분위기에서 플라즈마 처리하여 원지의 양면 물방울 접촉각을 30 내지 40°로 개질하는 대기압 플라즈마유닛이 더 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 위 대기압 플라즈마모듈은 원지가 가로질러 통과되는 개구가 마련된 챔버와, 위 챔버의 내부로 산소를 분사하여 99% 이상의 산소분위기를 조성하는 노즐과, 위 챔버의 내부에 전후로 배치되어 원지를 이송하는 한 쌍의 드럼과, 위 드럼의 상부와 저부에 각각 1 내지 4㎜로 이격 배치되어 20W 전력과 1.61kV 전압 내지 60W 전력과 3.69kV의 전압으로 플라즈마를 생성하는 전극으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제조장치로 제조된 롤 화장지는 양면에 복수의 홈부 사이마다 양각의 엠보싱이 지그재그 패턴으로 연속 배열되고, 중앙에 서로 연통되는 공기층이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 화장지의 표면과 이면으로 양각의 엠보싱을 동시에 형성하여 흡수성과 쿠션감을 향상할 수 있고, 어느 면을 사용하더라도 우수한 촉감을 구현하여 전반적으로 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 제조장치를 전체적으로 나타내는 사진.
도 2는 본 발명에 따른 제조장치에 의해 제조된 롤 화장지를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 제조장치의 성형유닛을 나타내는 구성도.
도 4는 도 3에 따른 성형유닛을 확대하여 나타내는 상세도.
도 5는 도 3에 따른 성형유닛이 화장지를 성형하는 과정을 나타내는 상세도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 제조장치의 변형을 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 롤 화장지의 물방울 접촉각 실험을 나타내는 그래프.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 롤 화장지를 제조하는 자동화 장치와 관련되며, 도 1처럼 공급유닛(10), 성형유닛(20), 절취유닛(30), 권취유닛(40)으로 이루어져 도 2와 같이 양면에 복수의 홈부(1a) 사이마다 양각의 엠보싱(110)이 지그재그 패턴으로 연속 배열되고, 중앙에 서로 연통되는 공기층(150)이 일체로 형성된 롤 화장지(100)를 제조하는 양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치이다.

본 발명의 제조장치는 롤 화장지의 양면으로 양각의 엠보싱을 동시에 형성하여 흡수성과 쿠션감을 향상할 수 있고, 어느 면을 사용하더라도 우수한 촉감을 구현할 수 있게 개선한 것을 주요 요지로 한다.

공급유닛(10)은 복수의 원지(1)를 인출하여 하류로 공급하고, 성형유닛(20)은 인출된 원지(1)의 양면으로 엠보싱을 형성하며, 절취유닛(30)은 성형된 원지(1)를 설정 간격마다 절취 선을 형성하고, 권취유닛(40)은 절취 선이 형성된 원지(1)를 심관에 설정 길이로 권취하여 배출한다.

여기서 권취유닛(40)의 하류단에 원지(1)와 심관을 100 내지 300㎜의 길이로 절단하여 롤 화장지(100)로 완성하고, 완성된 롤 화장지(100)를 배출하는 완성유닛을 더 구성할 수도 있다.

이때, 성형유닛(20)은 도 3처럼 외면에 원지(1)의 표면을 가압하여 합지하는 상·하부롤러(21)와, 상·하부롤러(21) 중 어느 하나와 연결되어 상호간 이격된 거리를 가변시키는 조절부재(22)로 구성된다. 즉, 합지되는 원지(1)의 겹 수에 따라 조절부재(22)로 최적의 거리를 수동 또는 자동적으로 조절할 수 있다.

여기서 상·하부롤러(21)는 도 4와 같이 외면에 원지(1)의 표면으로 요홈(1a)을 형성하는 성형돌부(21a)가 상호 맞물리는 위치에 지그재그 패턴으로 연속 배열된다. 이러한 성형돌부(21a)는 1.76 내지 4.9㎟ 넓이를 가진 원형 또는 각형의 윤곽 프로파일로 형성되고, 윤곽 프로파일의 중심을 기점으로 0.10 내지 0.25㎜ 높이로 돌출된다.

그리고 성형돌부(21a)는 상면에 서로 치합되어 이면으로 돌출되는 돌부(1b)끼리 상호 결착시키는 복수의 결합돌기(21b)가 배열된다. 이러한 결합돌기(21b)는 성형돌부(21a)의 상면에 0.05 내지 0.10㎜ 높이로 돌출된 복수의 삼각뿔이 서로 치합되는 위치에 배열된다.

즉, 도 5와 같이 상부롤러(21)는 제1원지(1)의 표면으로 요홈(1a)을 형성하고, 하부롤러(21)는 제2원지(1)의 표면으로 요홈(1a)을 형성한다. 이어서 상·하부롤러(21) 사이로 제1·2원지(1)가 통과되면서 이면으로 돌출되는 돌부(1b)끼리 서로 밀착하게 된다.

여기서 성형돌부(21a)의 상면에 돌출된 결합돌기(21b)가 돌부(1b)면을 지그재그 형태로 주름을 형성하면서 상호 교합시켜 준다. 돌부(1b)면의 교합으로 인해 제1원지(1)와 제2원지(1)는 서로 합지된 상태로 상·하부롤러(21)를 통과하게 되고, 표면과 이면에는 요홈(1a)에 의해 양각의 엠보싱(110)이 자동적으로 형성하게 된다.

또한, 성형유닛(20)은 도 6처럼 공급유닛(10)측으로 배치되어 인출되는 원지(1)로 용액을 분무하는 무화기(23)와, 성형롤러(21)를 30 내지 60°로 가열하는 가열수단(24)을 더 구성할 수도 있다.

무화기(23)는 원지(1)의 표면과 이면으로 정제수를 분무하여 10 내지 30% 수분율을 가지도록 조성하여 소정의 장력을 부가하면서 상·하부롤러(21)와의 밀착력을 향상시키는 역할을 한다. 그리고 가열수단(24)은 원지(1)의 수분을 증발시킴과 함께 엠보싱(110)이 도드라진 상태로 유지할 수 있는 지지력을 향상시키는 역할을 한다.

여기서 가열수단(24)은 성형롤러(21)의 내부에 하나 이상 배치되어 전원공급에 따라 설정온도로 가열하는 전기히터(24a)와, 성형롤러(21)의 내부를 순환하며 설정온도로 가열하는 열매체유(24b) 중 어느 하나를 단일 또는 복합적으로 구성될 수 있다.

한편, 성형유닛(20)은 도 7과 같이 절취유닛(30)측으로 배치되어 대기 압력의 산소 분위기에서 플라즈마 처리하여 원지(1)의 양면 물방울 접촉각을 30 내지 40°로 개질하는 대기압 플라즈마유닛(25)을 더 구성할 수도 있다. 이러한 대기압 플라즈마모듈(25)은 챔버(26), 하나 이상의 노즐(27), 한 쌍의 드럼(28), 하나 이상의 전극(29)으로 이루어진다.

챔버(26)는 전후에 원지(1)가 가로질러 통과되는 개구가 마련되고, 노즐(27)은 챔버(26)의 내부로 산소를 분사하여 99% 이상의 산소분위기를 조성하며, 드럼(28)은 챔버(26)의 내부에 전후로 배치되어 원지(1)를 이송하고, 전극(29)은 드럼(28)의 상부와 저부에 각각 1 내지 4㎜로 이격 배치되어 플라즈마를 생성한다.

즉, 챔버(26) 내부에 99% 이상의 산소로 채우고 고전압을 인가하면, 챔버(26) 내부에 플라즈마가 형성되고, 이 상태에서 원지(1)를 통과시키면 양면에 미세 요철이 형성된다. 요철은 화장지(100)의 친수성을 향상시켜 흡수성능을 증진시킨다.

여기서 플라즈마 처리를 통한 원지(1)의 표면특성 변화를 분석하기 위하여 The Pocket Goniometer(PG-3, FIBRO system AB SWEDEN) 접촉각 측정기로 탈이온수 물방울에 대한 표면 접촉각을 측정해 보았다.

도 8과 같이 전극(29)의 출력을 20W, 1.61kV로 설정 시에는 물방울 접촉각이 100°로 측정되었고, 40W, 2.97kV로 설정 시에는 물방울 접촉각이 40°로 측정되었으며, 60W, 3.69kV로 설정 시에는 물방울 접촉각이 20°로 측정되었다.

이때, 60W, 3.69kV로 설정 시에는 스퍼터(sputter) 현상으로 인해 원지(1)를 손상시키는 문제가 있었다. 따라서 전극(29)의 출력을 40W, 2.97kV로 설정하여 원지(1)의 양면 물방울 접촉각을 30 내지 40°로 개질하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명은 화장지의 표면과 이면으로 양각의 엠보싱을 동시에 형성하여 흡수성과 쿠션감을 향상할 수 있고, 어느 면을 사용하더라도 우수한 촉감을 구현하여 전반적으로 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있다.

1: 원지 1a: 요홈
1b: 돌기 10: 공급유닛
20: 성형유닛 21: 상·하부롤러
21a: 성형돌부 21b: 결합돌기
22: 조절부재 23: 무화기
24: 가열수단 24a: 전기히터
24b: 열매체유 25: 대기압 플라즈마모듈
26: 챔버 27: 노즐
28: 드럼 29: 전극
30: 절취유닛 40: 권취유닛
100: 롤 화장지 110: 엠보싱
150: 공기층

Claims

롤 화장지(100)를 제조하는 자동화 장치에 있어서:
복수의 원지(1)를 인출하여 하류로 공급하는 공급유닛(10)과, 인출된 원지(1)의 양면으로 엠보싱을 형성하는 성형유닛(20)과, 성형된 원지(1)를 설정 간격마다 절취 선을 형성하는 절취유닛(30)과, 절취 선이 형성된 원지(1)를 심관에 설정 길이로 권취하는 권취유닛(40)으로 이루어지고,
위 성형유닛(20)은 외면에 원지(1)의 표면을 가압하여 합지하는 상·하부롤러(21)와, 위 상·하부롤러(21) 중 어느 하나와 연결되어 상호간 이격된 거리를 가변시키는 조절부재(22)로 구성되고,
위 상·하부롤러(21)는 외면에 원지(1)의 표면으로 요홈(1a)을 형성하는 성형돌부(21a)가 상호 맞물리는 위치에 지그재그 패턴으로 연속 배열되고, 위 성형돌부(21a)는 상면에 서로 치합되어 이면으로 돌출되는 돌기(1b)끼리 상호 결착시키는 복수의 결합돌기(21b)가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치.
제1항에 있어서,
위 성형돌부(21a)는 1.76 내지 4.9㎟ 넓이를 가진 원형 또는 각형의 윤곽 프로파일로 형성되고, 윤곽 프로파일의 중심을 기점으로 0.10 내지 0.25㎜ 높이로 돌출되며, 위 결합돌기(21b)는 성형돌부(21a)의 상면에 0.05 내지 0.10㎜ 높이로 돌출된 복수의 삼각뿔이 서로 치합되는 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 양면 엠보싱타입 롤 화장지 제조장치.
제1항에 의한 제조장치로 제조된 롤 화장지(100)는 양면에 복수의 홈부(1a) 사이마다 양각의 엠보싱(110)이 지그재그 패턴으로 연속 배열되고, 중앙에 서로 연통되는 공기층(150)이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 양면 엠보싱타입 롤 화장지.