KR20210125739A - 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이단으로 구성된 금형을 구비하여 종이를 원재로 하는 포장재를 터짐이나 찢어짐 없이 성형 가능하도록 하며, 가열 수단을 구비하여 종이의 가소성과 성형성을 향상시킬 수 있는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 바텀 플레이트(1); 상기 바텀 플레이트(1)와 대향되도록 설치되고, 바텀 플레이트(1)와의 사이에 실린더(3)가 구비된 탑 플레이트(2); 상기 바텀 플레이트(1)의 상면에 위치하는 하부 금형(4); 및 상기 탑 플레이트(2)의 하면에 설치되고, 이단으로 구성되는 상부 금형(5);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치{Press machine for manufacturing paper-based packaging material}

본 발명은 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 순차적으로 프레스되는 이단의 금형을 통해 종이를 성형함으로써 완충재를 성형하는 과정에서 종이가 터지거나 찢어지는 현상이 방지될 수 있도록 하며, 가열 수단을 구비하여 성형 과정에서 온도를 상승시킴으로써 종이의 가소성과 성형성을 향상시킬 수 있도록 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치에 관한 것이다.

현대의 소비자들은 다양한 소비분야에서 편의성을 추구하고 있고, 특히 최근 들어 배송 분야에 있어 많은 편의성을 요구하고 있다. 이에 대응하여 다양한 분야에서 기업 및 업체들은 고객의 니즈를 맞추기 위해 다양한 상품을 배송하고 있으며, 그 배송에 소요되는 시간을 단축시키기 위해서 새벽 배송 시스템을 운영하는 등 많은 노력을 하고 있는 실정이다. 이러한 경향은 일반 공산품에서 나아가 식품의 배송에도 확장되고 있으며, 최근에는 음식 배달 서비스 플랫폼의 개발에 힘입어 대부분의 음식이나 식재료를 스마트폰의 터치 몇 번으로 하루 만에 배송 받을 수 있는 정도에 이르게 되었다.

이러한 시장의 변화에 따라 다양한 상품과 음식물의 배송에 관한 물류, 배송 산업이 급격하게 성장하고 있으며 관련 기반시설이나 업체도 함께 증가하고 있는 실정이다.

다만, 이에 대한 부작용으로서 물류, 배송 산업의 증가와 함께 상품이나 음식물의 포장에 이용되는 케이스나, 완충재 등으로 인한 환경문제가 심화되고 있어 문제가 된다.

배송 상품의 포장에 이용되는 포장 케이스, 완충재 등의 포장재는 연질의 플라스틱이나 펄프, 스티로폼 등으로 제조되는 것이 일반적이었으나, 전술한 환경문제의 심각성이 대두되면서 상기 재료들을 이용하는 것이 제도적으로나 환경적으로 많은 제약이 있는 실정이다. 예컨대, 자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률 등에서는 이러한 포장재의 재질이나 구조 등에 대한 제약을 규정하고 있으며, 이후에도 이러한 규제와 제약은 계속되거나 강화될 것으로 예견된다.

따라서, 이러한 기조에 대응하여 친환경적인 재료를 이용한 포장재의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이라고 할 수 있다. 한편, 이를 대체할 재료로서 펄프에 비해 경제적, 실용적 기능이 우수한 종이 재료가 가장 유력하게 제시되고 있으나, 종이의 경우 요구되는 형상으로 성형하거나 필요 강도를 갖도록 제조하는 점에 있어 난점이 있으므로 이를 극복함과 동시에 종이 케이스 등을 대량으로 양산하기 위한 기술의 개발이 당면 과제로 떠오르는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 10-1459748(등록일 2014. 11. 03.)

본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치는 상기와 같은 기존의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종이를 이용하여 포장재를 제조할 수 있도록 함으로써 환경문제를 절감시키는데 기여할 수 있는 것을 목적으로 한다.

또한, 이단으로 이루어진 금형 장치를 채용함으로써 종이가 끌려들어가지 않도록 조절할 수 있어 요구되는 형상에 따라 포장재를 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

아울러, 금형에 가열을 하기 위한 수단을 구비함으로써 종이 포장재의 성형성과 가소성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치는 바텀 플레이트(1); 상기 바텀 플레이트(1)와 대향되도록 설치되고, 바텀 플레이트(1)와의 사이에 실린더(3)가 구비된 탑 플레이트(2); 상기 바텀 플레이트(1)의 상면에 위치하는 하부 금형(4); 및 상기 탑 플레이트(2)의 하면에 설치되고, 이단으로 구성되는 상부 금형(5);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이단으로 구성되는 상부 금형(5)은 1차적으로 프레스 대상물의 테두리를 고정하는 제1상부 금형(51);과 2차적으로 프레스 대상물의 내부를 기설정된 형상으로 성형하는 제2상부 금형(52);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제1상부 금형(51)은 상부에 탄성체를 포함하는 적어도 하나 이상의 연결체(55)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여, 상기 하부 금형(4) 및 상부 금형(5) 중 적어도 하나는 발열 수단(42)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 발열 수단(42)은 온도 조절을 위한 온도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 금형(5) 또는 하부 금형(4)은 열전대(43)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 제2상부 금형(52)은 프레스 대상물에 굴곡진 테두리를 형성하기 위한 제1테두리 형성부(44)가 형성되고, 상기 하부 금형(4)은 상기 제1테두리 형성부(44)와 대응되는 제2테두리 형성부(53)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

이에 더하여, 상기 바텀 플레이트(1)와 하부 금형(4) 사이 및 상기 탑 플레이트(2)와 상부 금형(5) 사이에 단열 부재(6)가 마련되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 하부 금형(4) 및 상부 금형(5)은 교체 가능한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치는 종이를 원재로 이용하여 친환경적인 포장재를 제조함으로써 환경문제를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 이단으로 이루어진 금형을 구비하여 순차적으로 종이 원재를 압착 성형하므로, 프레스 중 종이가 끌려들어가 제품의 형상이 일그러지는 것을 방지할 수 있으며, 종이가 터지거나 찢어지는 현상을 방지할 수 있다.

아울러, 금형에 가열을 위한 수단을 구비하여 프레스 중 열을 가하므로, 종이의 접착에 이용되는 접착제의 융해를 가능케 하여 종이의 가소성과 성형성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치의 전체 형상을 개략적으로 표현한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치를 통해 수행되는 프레싱 과정을 개략적으로 표현한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치의 하부 금형(4)을 표현한 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치의 하부 금형(4)의 사시도.
도 5 는 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치의 상부 금형(5)의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치를 정면에서 바라본 분해도.

발명자는 발명을 설명함에 있어 적절한 용어나 단어를 선택하거나 정의하여 설명할 수 있고, 이 경우에 있어 사용된 용어나 단어는 통상적으로 사용되는 의미에 한정하여 해석할 것이 아니라, 발명자의 의도를 참작하여 발명에서 구현된 기술적 사상에 부합하도록 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 용어나 단어는 통상적으로 사용되는 의미에 한정되는 것이라고 볼 수는 없다. 이하 상술되는 내용은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 기술적 사상을 모두 대변하거나 한정하는 것은 아니라 할 것이므로 통상의 기술자의 입장에서 용이하게 대체 가능한 요소 및 균등범위에 해당하는 예가 존재할 수 있다.

이하 상술한 원칙에 입각하여 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치는 바텀 플레이트(1), 상기 바텀 플레이트(1)와 대향되도록 설치되고, 바텀 플레이트(1)와의 사이에 실린더(3)가 구비된 탑 플레이트(2), 상기 바텀 플레이트(1)의 상면에 위치하는 하부 금형(4) 및 상기 탑 플레이트(2)의 하면에 설치되고, 이단으로 구성되는 상부 금형(5)을 포함하여 이루어질 수 있다.

바텀 플레이트(1)와 탑 플레이트(2)는 프레스 장치의 전체 외부 형상을 정하는 프레임의 역할을 하며, 이와 동시에 바텀 플레이트(1)와 탑 플레이트(2) 사이에 구비된 실린더(3)를 통해 서로 간의 간격이 조절되어 프레싱되는 구성이다. 즉, 실린더(3)에 의해 바텀 플레이트(1)와 탑 플레이트(2)의 사이가 좁혀지는 경우, 상부 금형(5)과 하부 금형(4)이 점차 가까워지며, 준비된 원재를 프레싱하여 기설정된 형상에 따라 포장재를 제조할 수 있다. 이를 위해 실린더(3)는 복수개 구비될 수 있으며, 바람직하게는 각 꼭지점마다 구비될 수 있다.

하부 금형(4)과 상부 금형(5)은 원재를 프레싱하여 포장재로 성형하는 구성이다. 여기서 원재는 종이로 이루어지는 성형전의 재료를 의미하며, 필요에 따라 후술하는 바와 같이 복수의 종이가 적층되어 형성될 수 있다. 여기에 이용되는 종이는 제한이 있는 것은 아니나, 일반적으로 종이는 외력에 약하므로, 성형 과정에서 찢어지거나 터질 위험이 있으므로 외력에 강한 종이를 이용하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 이용되는 종이는 크라프트지, 주름이나 구김이 형성된 한지나 엠보싱 종이, 장섬유 재질로 이루어지는 종이 등이 이용될 수 있다.

또한, 상기와 같은 재질의 종이를 이용하더라도, 변형한계값이 낮으므로 요구되는 형상대로 성형하기 어려울 수 있다. 따라서, 이러한 종이를 추가적으로 가공하여 성형이 가능토록 할 수 있다. 예컨대, 종이에 미리 절개홈이나 절개라인을 형성하여 성형 도중 찢어질 부분을 미리 설정함으로써 외력에 의해 의도치 않은 부분이 찢어지지 않도록 할 수 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 하부 금형(4)은 제조하고자 하는 포장재의 형상으로 오목하게 형성된 금형(41)이다. 이에 대응되도록 상부 금형(5)은 제조하고자 하는 포장재의 형상으로 볼록하게 형성(54)된다. 하부 금형(4)과 상부 금형(5) 사이에 원재가 위치하게 되고, 프레싱 동작에 의해 원재가 성형되어 포장의 대상이 되는 제품의 형상, 즉 제조하고자 하는 포장재의 형상으로 성형되게 된다.

본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치는 이단으로 구성되는 상부 금형(5)을 포함하여 이루어질 수 있다. 더욱 자세하게는 상기 이단으로 구성되는 상부 금형(5)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 1차적으로 프레스 대상물의 테두리를 고정하는 제1상부 금형(51)과 2차적으로 프레스 대상물의 내부를 기설정된 형상으로 성형하는 제2상부 금형(52)을 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 제1상부 금형(51)은 상부에 탄성체를 포함하는 적어도 하나 이상의 연결체(55)를 구비할 수 있다.

상부 금형(5)이 전술한 구성을 채용함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이, 탑 플레이트(2)가 하향 이동함에 따라 상부 금형(5)이 같이 하향하게 되고, 제1상부 금형(51)이 먼저 원재에 접촉한 후 순차적으로 제2상부 금형(52)이 원재에 접촉할 수 있게 된다. 따라서, 제1상부 금형(51)이 먼저 원재의 테두리를 눌러서 고정하게 되고, 테두리가 고정된 상태에서 제2상부 금형(52)이 제조하고자 하는 포장재의 형상에 따라 원재를 압축 성형하여 포장재를 성형하게 된다.

이에 따라, 테두리는 고정되고 있으므로, 원재의 내측이 성형되더라도 테두리 부분이 중심방향으로 끌려들어오는 현상이 방지 될 수 있어, 전체적인 형상이 유지될 수 있으며, 전술한 바와 같이 원재에 절개나 홈을 형성하는 등 추가 가공을 하여 종이가 끌려들어오지 않으면서 예기치 못한 부위가 찢어지거나 터지는 현상을 방지할 수 있게 된다.

아울러, 제1상부 금형(51)은 상부에 연결체(55)를 구비함으로써, 제1상부 금형(51)이 먼저 원재에 접촉하게 된 상태에서 계속 하향하면서 탄성체는 압축되고, 압축된 탄성체의 탄성력에 의해 더욱 강한 힘으로 원재의 테두리를 고정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치는, 하부 금형(4) 및 상부 금형(5) 중 적어도 하나에 발열 수단(42)을 포함할 수 있고, 바람직하게는 하부 금형(4)과 상부 금형(5) 모두 발열 수단(42)을 포함할 수 있다. 발열 수단(42)은 특별히 제한 없이, 금형에 열을 제공할 수 있는 구성이면 채용될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 적어도 하나 이상의 열선을 구비하여 열을 제공할 수 있다. 이때, 열선은 포장재의 형상에 대응되는 위치에 골고루 열이 전달될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프레스 장치에 의해 성형되는 원재는 복수의 종이가 적층되어 구성될 수 있는데, 바람직하게는 접착제를 통해 적층될 수 있다. 이때, 금형에 구비된 발열 수단(42)에 의해 열이 가해지는 경우, 원재에 이용된 접착제가 융해하게 되고, 이후 다시 냉각시킴으로써 접착제가 응고될 수 있다. 일반적으로 종이는 가소성과 성형성이 부족하여, 요구되는 형상으로 성형하기 어려우므로, 이와 같이 접착제를 융해시킨 후 다시 응고함으로써, 가소성과 성형성을 향상 시키고, 종이의 탄성을 극복하여 제조하고자 하는 형상대로 유지되도록 할 수 있다.

이처럼 금형의 온도를 조절할 수 있도록 발열 수단(42)은 온도 조절을 위한 온도 제어 수단을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 금형의 온도를 측정하기 위하여, 하부 금형(4) 또는 상부 금형(5)은 도 4에 도시된 바와 같이 열전대(43)(thermos couple)를 더 포함할 수 있다.

열전대(43)는 넓은 범위의 온도를 측정하기 용이하고, 형상에 구애 받지 않으면서 온도를 측정할 수 있으므로, 제조되는 포장재의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있는 금형의 온도를 측정하기 용이할 수 있다.

금형에 발열 수단(42)이 구비되어 온도가 상승하게 되는 경우, 발생된 열이 금형을 제외한 다른 부분에 전달되는 것은 고장을 야기할 우려가 있으므로, 다른 부분으로 열이 전달되는 것을 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치는 도 6에 도시된 바와 같이 단열 부재(6)를 더 포함할 수 있다.

이때, 단열 부재(6)는 바텀 플레이트(1)와 하부 금형(4) 사이, 탑 플레이트(2)와 상부 금형(5) 사이에 구비될 수 있다. 따라서, 금형에 온도가 상승되더라도, 바텀 플레이트(1)와 탑 플레이트(2)에 열이 전달되지 아니할 수 있고, 그 이외의 부분에도 열이 전달되지 않을 수 있다.

또한, 포장재는 포장의 대상이 되는 제품의 형상에 따라 교체 가능하도록 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 포장재 특히, 포장용 완충재나, 케이스 등이 종이로 제조되는 경우 외곽이 얇아 쉽게 형태가 흐트러질 우려가 있다. 이를 위해, 상향 돌출된 굴곡진 테두리를 형성하는 것이 바람직하다. 굴곡진 테두리는 포장재의 전체 형상을 유지할 수 있을 정도의 강성을 제공할 수 있게 된다.

이처럼 테두리를 형성하기 위하여, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제2상부 금형(52)은 프레스 대상물에 굴곡진 테두리를 형성하기 위한 제1테두리 형성부(44)가 형성되고, 하부 금형(4)은 제1테두리 형성부(44)와 대응되는 위치에 대응되는 형상으로 제2테두리 형성부(53)가 형성될 수 있다. 따라서, 제2상부 금형(52)이 원재를 프레싱하면서, 테두리 부분도 같이 프레싱하게 되므로, 굴곡진 테두리가 형성될 수 있다.

이상, 바람직한 실시예와 함께 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이러한 실시예로 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형예 또는 균등한 범위의 실시예가 존재할 수 있다. 그러므로 본 발명에 따른 기술적 사상의 권리범위는 청구범위에 의해 해석되어야 하고, 이와 동등하거나 균등한 범위 내의 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 바텀 플레이트 5: 상부 금형
2: 탑 플레이트 51: 제1상부 금형
3: 실린더 52: 제2상부 금형
4: 하부 금형 53: 제2테두리 형성부
42: 발열 수단 55: 연결체
43: 열전대 6: 단열 부재
44: 제1테두리 형성부

Claims (9)

1. 바텀 플레이트(1);
   상기 바텀 플레이트(1)와 대향되도록 설치되고, 바텀 플레이트(1)와의 사이에 실린더(3)가 구비된 탑 플레이트(2);
   상기 바텀 플레이트(1)의 상면에 위치하는 하부 금형(4); 및
   상기 탑 플레이트(2)의 하면에 설치되고, 이단으로 구성되는 상부 금형(5);을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이단으로 구성되는 상부 금형(5)은,
   1차적으로 프레스 대상물의 테두리를 고정하는 제1상부 금형(51);과 2차적으로 프레스 대상물의 내부를 기설정된 형상으로 성형하는 제2상부 금형(52);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1상부 금형(51)은,
   상부에 탄성체를 포함하는 적어도 하나 이상의 연결체(55)를 구비하는 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 하부 금형(4) 및 상부 금형(5) 중 적어도 하나는,
   발열 수단(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 발열 수단(42)은,
   온도 조절을 위한 온도 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 상부 금형(5) 또는 하부 금형(4)은 열전대(43)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 제2상부 금형(52)은 프레스 대상물에 굴곡진 테두리를 형성하기 위한 제1테두리 형성부(44)가 형성되고,
   상기 하부 금형(4)은 상기 제1테두리 형성부(44)와 대응되는 제2테두리 형성부(53)가 형성되는 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 바텀 플레이트(1)와 하부 금형(4) 사이 및 상기 탑 플레이트(2)와 상부 금형(5) 사이에 단열 부재(6)가 마련되는 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 하부 금형(4) 및 상부 금형(5)은 교체 가능한 것을 특징으로 하는 종이 재질의 포장재 제조용 프레스 장치.
   

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