종이 포장재

종이 포장재

1. 종이의 제조 과정

- 원목 처리: 원목을 0.5~1.8m 길이로 절단, 박피 후 칩으로 가공. 칩 규격은 대략 12~15mm x 3~5mm.
- 칩 처리: 칩스크린을 통해 너무 작거나 큰 칩 제거. 분진은 1.3~1.5%, 과대형 칩은 1.5~3.0% 발생.
- Pulp 제조: 다이제스터에서 약액과 증기를 사용해 목질부 용해 제거 후 Pulp 제작.
- KP공법과 Alkali법: KP공법은 Alkali법의 일종으로, 가성소다(NaOH) 사용하여 비섬유질 제거.
- Pulp 처리: Cooking된 Pulp를 표백, 스크린과 센트리 클리너를 통해 이물 제거, 펄프머신에서 최종 생산.

2. 화학펄프 공정의 장점

- 크라프트 펄프화법: 강도 높은 펄프 생산 가능, 모든 약품 효율적 회수, 수종에 제한 없음, 수피 혼입 허용.
- 아황산 펄프화법: 밝은 색의 펄프 생산 용이, 고수율 표백 펄프 생산, 고해 용이.
 

3. 종이의 제조공정

 
- 원료 조성공정: Pulp나 고지를 물에 풀어주는 Pulper작업, 세척 및 탈 잉크 등의 과정 포함.
- 초지공정: 조성공정에서 처리된 원료를 초지기에 통해 종이 제작. 초지기는 지층형성부, 압착부, 건조부, 광택부 등으로 구분.

4. 종이의 종류 및 기능화

 
- 기능지: 특수 기능을 지닌 종이. 예: Write, Wrap, Wipe & Waste, Wear, Work, Wist.
- 합성지: 합성수지, 합성섬유 등을 주원료로 사용. 예: PP, PS, PET, PVC 사용. 강도 높고, 내수성 양호 등의 특성.
- 부직포: 섬유 집합체를 화학적, 기계적, 화학적 작용으로 결합한 것. 건식부직포와 습식부직포로 구분. 다양한 용도로 사용됨.
 

지기(카톤) 포장

 

1. 지기(카톤) 포장

 
1) 지기의 정의
- 지기: 주로 판지를 이용해 제품을 포장하는 상자형태의 용기.
- 확장된 정의: 플라스틱 필름, 금속호일 등 복합 재료를 포함하는 용기도 지기로 포함.
- 포함 범위: 종이통, 지관, 종이컵, 골판지상자 등 다양한 종류의 포장 용기 포함.

2) 지기의 포장 기능
- 위생성 및 보호성: 무미, 무취, 무독성, 기계적 강도, 배리어성 등.
- 포장 생산성 및 경제성: 포장 작업성, 토탈코스트, 보관성 등.
- 유통 및 상품성: 취급 편리성, 개봉성, 내용물 표시성, 상품성 향상 등.
- 환경적성: 재료의 환경적성, 재생 및 폐기처리 용이성 등.

3) 지기의 설계 특성과 이점
- 식품 위생상 안전, 인쇄가공적성 우수, 강성 및 차광성 보호성 등 다양한 장점.
- 단점: 내수성, 방습성, 내유성, 내약품성이 약하며, 힛씰성이 없음.

4) 지기의 제조 공정
- 수주 → 상품기획 → 품질설계 → 인쇄 → 표면가공 → 타발 → 제함/성형 → 포장/보관 → 납품

2. 인쇄 방법

1) 옵셋인쇄의 원리 및 특징
- 원리: 비화선부에 습수를 가하고, 화선부에 잉크를 착육하여 고무제 Blanket을 통해 종이에 잉크 전이.
- 장단점: 제판 용이, 판재 가벼움, 가격 저렴. 단, 내쇄력과 인쇄물 강도에 결점이 있을 수 있음.
- 특징: 부드러운 인쇄물 느낌, 마지널 존 없음.

2) 인쇄에 사용되는 잉크
- 요구 사항: 적당한 소수성, 유동성 및 점착성, 인쇄 후 신속한 건조 등.
- 종류: Sheet Offset, Wet Offset, Gravure, 철판(볼록판) 잉크 등.
 

3. 지기의 인쇄

 
- 색지정과 색의 표시: CMYK(Cyan, Magenta, Yellow, Black)
- 망점(halftone dot)과 스크린 선수: 이미지의 세밀한 표현을 위함
- 망점화 기술:
  - AM 스크린 인쇄(아날로그 인쇄)
  - FM 스크린 인쇄(디지털 인쇄)
- 색분해(color separation): 컬러 스캐너 사용
- 제판(plate making): CPT(computer to plate) 기술 사용
- 인쇄 방법과 종류: 오프셋, 플렉소그래피, 그라비어, 스크린, 잉크젯 등
- 표면가공: OP바니시코팅, UV경화코팅, 핫스탬핑, 엠보싱 등 다양한 방법 선택 가능

4. 종이 판지의 규격

- 연(Ream): 종이 또는 판지의 거래단위, 한국과 미국은 500매, 영국은 480매, 일본은 1,000매
- 종이의 기준치수: KS에 따라 정의, A열과 B열 등 다양한 규격 존재
- 치수표시 방법: 가로치수 × 세로치수(예: 4,6판은 788×1,091㎜)

5. 물성 시험

- 평량(basis weight): 기지 면적 당 종이 무게 측정
- 두께(caliper): 마이크로미터 사용 측정
- 인장강도(tensile strength): 시험편 파괴에 필요한 힘 측정
- 파열 강도(bursting strength): 종이 시험편 파괴시 압력 측정
- 내절도(folding endurance): 접혀진 수로 측정
- 유연성(stiffness): 종이를 굽히는 데 필요한 힘 측정
- 평활도: 종이 표면의 거칠기 측정
- 사이즈도: 콥 시험을 통한 흡수성 측정
- 백색도, 불투명도, 색: 분광 광도계 사용하여 측정

골판지

1. 골판지 정의

1) 정의
- 골판지: 골심지에 파형의 골을 형성하고, 이에 라이너원지를 첩합하여 만든 포장재료.
  - 종류: 일반 골판지(편면, 양면, 이중 양면 등)와 특수 골판지(발수, 내수, 선도유지, 방청, 단열, 도전성 등).
  - 명칭: 미국(골게이티드 보드), 일본(단보루), 중국(와릉지판), 한국(골판지).

2. 골판지 제조

 
1) 골판지원지 종류

가) 라이너원지(Liner board)
   - Kraft Liner: 100% 펄프 사용, 주로 수입지.
   - Jute Liner: 표면은 펄프, 이면은 고지 사용, 대부분 국내 제조.
   - 내수라이너: 물 침투 방지를 위한 라이너, 재활용시 문제.
   - 제조방법: 함침법, 마흔형식, 스프레이법, 커어튼 코팅법, 롤 커터법 등.

나) 골심지(Medium)
   - 인장강도 중시, 압축강도 중요.

2) 골판지 원지에 필요한 특성
   - 수분 균일, 인장강도 및 압축강도 강함, 발수성 및 내수성, 평량 및 두께 균일 등.

3. 골판지 원지의 제조

 
- 펄프 종류: UKP, BKP, SKP 등.
- 제조 공정: 목재 입고부터 펄프 생산까지 다양한 단계 포함.
- 부원료: 해리촉진제, Size제, 염료, 지력증강제, 황산반토 등.
- 초지기 구성: Stock inlet, Head box, Press part, Dryer part, Calender part, Pope reel part, Rewinder part 등.
 
3. 골판지 상자 제작 공정
 
1) 재단(Slitter)
   - 골판지를 상자로 만들기 위해 정해진 치수로 절단하고, 괘선을 동시에 넣는 공정입니다.

2) 괘선(Scorer, Creaser)
   - 골판지 상자를 직각으로 조립하기 위해 장폭고의 치수대로 정확하게 성형하는 중요한 가공 공정입니다. 절곡시 치수를 정확하게 유지해야 합니다.

3) 인쇄기(printer, printer-slotter, printer-slotter-gluer)
   - 골판지 인쇄는 주로 요판으로 플렉소인쇄, 속건인쇄, 유성인쇄로 나뉩니다. 수성플렉소 인쇄가 주로 사용됩니다.

4) 타발(Die Cutter)
   - 다양한 형식의 상자를 한 공정에서 재단절단과 괘선을 동시에 가공하는 기계입니다. 로터리 다이컷터와 평판형 다이컷터로 나뉩니다.

5) 접합(Joint, Stitcher, Taper, Gluer)
   - 상자의 접합은 접착제, 평철사, 테이프 등으로 이루어집니다. 글루어(Folder-gluer)와 접합(stitcher)이 주요 기계입니다.

6) 복합제상기
   - 여러 유닛을 결합한 기계로, 인력 절감과 생산성 향상을 목적으로 합니다.

7) 기타 주변기기
   - 결속기, 파렛타이저, 밴드결속기 등이 필요합니다.

4. 골판지 상자의 특성

- 강도가 강하고 완충 기능이 우수합니다.
- 무공해성과 재활용이 가능합니다.
- 다양한 용도와 소량생산이 가능합니다.
- 주문생산성이 높고 원가구성상 원자재 점유비가 높습니다.

5. 골판지 상자의 강도 설계

- 수송 중 진동과 하역 시 낙하에 의한 충격, 보관 저장상의 강도를 고려해야 합니다.
- 포장공정, 취급, 수송, 보관, 전시 전 기간에 걸쳐 내용품을 보호해야 합니다.
 

6. 골판지 상자의 압축강도 산출

- 필요 압축강도(P): 상자가 견뎌야 할 압축강도를 계산하는 식은 `P = k × w(n-1) ≦ P1` 입니다.
  - `P`: 필요 압축강도(㎏f)
  - `k`: 안전계수(안전율), 통상적으로 3～5 사이
  - `w`: 상자에 포장된 상품의 총 질량(㎏)
  - `n`: 적재단수(`n=H/h`), `H`: 적재총높이(cm), `h`: 골판지상자의 높이(cm)
  - `P1`: 피포장물의 실제 압축강도(㎏f)

2. 압축강도 추정 및 시험

- 골판지 상자의 압축강도 추정은 KS T ISO 12048(압축시험기를 이용한 수송 포장화물의 압축시험과 적재 시험방법)을 따릅니다.
- 압축시험 방향은 주로 아래위 맞면방향의 압축강도를 측정합니다.
- 압축하중(stress)과 압축 변형량(strain)으로 구분, 양면골판지 상자는 20㎏f, 이중양면 골판지 상자는 40㎏f을 초기하중으로 합니다.

3. 안전율 적용 예

- 안전율 계산 예: 제품상자 바깥치수가 360 x 300 x 250mm, 총 중량 10㎏, 적재 제한 높이 4m일 때, 안전율 3.0을 적용하면 `P = 3×10(4000/250 -1) = 450㎏f`가 됩니다.

- 안전율 조정: 보관기간, 적재방법에 따라 안전율을 조정합니다. 예를 들어 국내에서 3개월 이내 보관 시 블록 적재는 2.5, 핀 휠 적재는 2.9, 벽돌 적재는 3.5로 설정합니다.

4. 안전계수 레벨(F) - 미국 ASTM 기준

- 포장화물의 구조와 안전계수 레벨(F)에 따라 다르게 설정됩니다.
  - 골판지, 판지, 플라스틱으로 만든 용기: I(8.0), II(4.5), III(3.0)
  - 견고한 재료를 사용한 내장이 있는 용기: I(4.5), II(3.0), III(2.0)
  - 내열, 내습성이 있는 용기 또는 압축하중을 직접 받는 포장: I(3.0), II(2.0), III(1.5)
 

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