포장일반 - 포장기계2

1. Form-Fill-Seal Machine (제대식 포장기) 

 

1) Vertical Form-Fill-Seal (수직형)

 

특징: 필름을 롤 상태로 공급받아 포장물을 수직으로 채우고 밀봉하는 기계입니다.

적용: 고형체, 산물형체, 분체, 입체(알갱이), 액체, 호체 등 광범위한 용도에 사용됩니다.

구성: 필름 공급부에서 놓여진 롤필름을 이용해 제대(製袋)합니다. 필름의 이동은 위에서 아래로 진행됩니다.

 

2) Horizontal Form-Fill-Seal (수평형)

 

특징: 수직형과 작동 원리는 유사하지만, 필름의 배치와 이동이 좌우 수평 방향으로 진행됩니다.

적용: 덩어리 형태의 제품이나 용기에 담겨 있는 제품의 포장에 적합합니다.

 

3) Block Bottom Type

 

특징: 파우치의 아래쪽을 4각형으로 성형해 자립할 수 있게 만든 포장 형태입니다.

적용: 판매장 진열대에서의 디스플레이 효과를 높이거나, Case packing 공정의 자동화 목적으로 사용됩니다.

 

4) Linear Form-Fill-Seal

 

특징: 직선형 제대식 포장기로서, 4면 접착 형태의 파우치를 만들어 충전합니다.

적용: 주로 300g 이하의 소포장에 적용됩니다. 두 가지 이상의 제품 충전이나 동일 제품을 여러 차례 나누어 충전하는 구성이 가능합니다.

 

5) 3면 및 4면 포장기

•  3면 접착 포장기: 롤필름을 반으로 접고, 접은 안쪽에 피포장물을 충전하면서 3면을 'ㄷ'자 모양으로 접착하는 방식입니다.
• 4면 접착 포장기:두 개의 필름 롤을 동시에 풀어가며, 필름을 맞대어 4면 모두를 접착하는 형태로 포장합니다.

적용: 고속으로 다량의 제품을 생산하기 위해 다열로 구성하거나 회전형으로 고속생산이 가능한 기계로 사용됩니다.

 

6) 연속구동 식 제대 포장

 

특징: 간헐 구동식이 아닌 연속 구동방식으로 고속 충전 포장에 대응하는 기계입니다.

적용: 일회용 커피믹스와 같이 포장 수량이 많은 제품에 적합합니다. 롤필름을 이용해 연속적으로 충전과 접착을 실행합니다.

 

2. WRAPPING MACHINE

 

1) 랩 포장의 정의 및 역사
- 정의: 유연성이 뛰어난 포장 재료를 사용하여 포장 대상물을 싸는 포장 방법.
- 역사: 선사시대부터 나뭇잎, 나무껍질, 가죽 등을 사용하여 음식물이나 생활도구를 싸서 보관한 것이 초기의 랩 포장 방법이다.

2) Wrapping Machine의 정의 및 작동 원리
- 정의: 유연한 포장 재료를 사용하여 제품을 싸는 행위를 기계의 힘을 빌어서 수행하는 기계.
- 작동 원리: 포장 재료를 접고, 겹치고, 트위스트 모양으로 꼬아서 제품을 싸며, 열 접착이나 접착제를 사용하여 마감.

3) 랩 포장의 이점

• 포장된 제품의 형상이나 상태를 육안으로 직접 확인 가능
• 제품의 오염 방지 및 보호
• 제품의 향과 신선도 유지
• 수분 배출 지연 효과
• 맞춤 포장이 가능하며, 유연성이 좋고 가벼운 포장 재료 사용으로 콤팩트하고 미려한 포장 가능
• 포장 재료에 인쇄 가능하여 디자인 효과
• 경제적인 포장비.

4) 주요 사용 예시
- 담배, 캐러멜, 비스킷 등의 갑 포장.

5) 담배용 Wrapping Machine
- 특징: 양쪽 끝이 접혀 마감되고, 길이 방향 한 면은 필름이 겹쳐진 모양으로 마감. 셀로판이나 폴리프로필렌이 주로 사용된다.
- 공정 순서: 담배 갑을 Hopper에 채우고, Feed chain으로 이송 -> Wrap film으로 감싸고 절단 -> Turret에 의해 반전 -> Rotary tucker와 Stationary tucker로 필름 접기 -> Folder에서 모양 마무리 -> Heat sealer에서 열 접착.

6) Stretch Packing
- 정의: 복원성이 있는 스트레치 필름을 사용하여 제품을 포장하는 방법. 필름을 잡아당기면서 제품을 포장하여 수축포장과 유사한 형태로 내용물을 고정.
- 장점: 수축터널 필요 없이 에너지 절약 및 설치면적 절감.
- 사용 예시: 채소, 육류, 과일, 어류 등의 낱 포장부터 팔레트 위의 골판지 상자 고정 등.

3. BLISTER PACKING MACHINE

 

블리스터 포장기는 플라스틱 필름을 이용해 굴곡이 있는 제품을 포장하는 기계로, 제품의 형상에 맞게 성형하고 충전하여 포장하는 방법입니다. 주로 정제, 캡슐 등의 의약품 포장에 사용되며, PTP포장이 가장 널리 쓰이는 기법입니다. 이 포장 방식은 성형, 충전, 접착, 절단의 과정을 거쳐 완성됩니다.

블리스터 포장기법의 주요 특징

 

• 경질 필름 사용으로 상품 보호성이 우수함
• 투명 필름 사용으로 내부 상품 식별 가능
• 상품 형상에 맞는 예비성형으로 시각적 효과 우수
• 방습성이 우수함
• 액체 포장 가능
• 내용물 꺼내기 용이

 

4. CARTONING MACHINE

 

1) 카토닝 머신(Cartoning Machine)

목적: 다양한 제품을 판지(카톤)에 포장하여 일정한 형태와 규격의 포장 제품을 만드는 기계화 공정.
장점: 마케팅과 물류 측면에서 효과적인 포장 수단 제공.
공정: 판지(Blank)에 접히는 부분(Score)을 만들고, 접어 접착하여 상자 형태로 만듦.

2) 카톤의 종류 및 특징

ㄱ. 튜브 형 카톤(Tube type carton)

특징: 상단과 하단이 열리는 형태(Open end)

분류

• Standard tubular carton: 상단과 하단을 접어 넣을 수 있음.
• Deep draw carton: 고형 용기 바닥에 상단만 접어 넣을 수 있음.

공정: Blank 상태에서 시작하여 접힌 카톤으로 만들어 제품을 투입.

ㄴ. 트레이 형 카톤(Tray type carton)

특징: 상단이 열리는 형태(Open top).
구조: 바닥 부분과 옆벽이 힌지로 연결, 뚜껑도 힌지로 열고 닫힘.
공정: Blank로 시작하여 성형, 제품 투입 후 덮개 부를 닫아 압착.

ㄷ. 랩 어라운드 카톤(Wrap-around carton)

특징: 포장할 제품을 판지로 직접 싸는 방식.
장점: 가벼운 포장 재료 사용, 재료 소요가 적음.
공정

• Mandrel 방식: Carton blank를 Suction cup으로 뽑아내어 제품을 감싸며 성형.
• Elevator 방식: Elevator와 Forming die를 사용하여 제품을 감싸며 성형.
• Plough 방식: 주로 Open top 카톤에 사용, Blank 위에 제품을 놓고 날개를 접어 성형

 

5. CASE PACKING & BOX MAKING MACHINE

 

1) 골판지 상자 조립기
골판지 상자를 조립하는 데 사용되는 기계는 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다.

① 스킬럿 골판지 상자 조립기 (Skillet erecting machine)

특징: 통 모양으로 미리 만들어진 골판지 상자를 사용하여 상자를 조립합니다.
구성: 골판지 공급장치, 상자 성형장치, 날개 접음 장치, 봉함장치로 구성됩니다.
작동 원리: 골판지 상자의 밑면 또는 옆면의 날개를 접어 접착제나 테이프로 고정하여 사용할 수 있는 상자로 만듭니다.

② 블랭크 골판지 상자 조립기 (Carton blank erecting machine)

특징: 전개한 상태의 골판지 블랭크를 접어 상자를 조립합니다.
작동 원리: 블랭크를 접어 연결 부분을 접착제나 스테이플로 고정하고, 플랩을 접어 접착제나 테이프로 접합하여 상자를 완성합니다.

2) 봉함기

내용물이 담긴 골판지 상자의 날개를 접고 봉함하는 기계입니다.
유형: 한 면을 봉함하는 방식과 양면을 동시에 봉함하는 방식이 있습니다.
자동화 정도: 반자동식과 자동식이 있습니다.
구성: 상자 공급 장치, 날개 접음 장치, 봉함장치로 구성됩니다.

3) 상자 조립 및 봉함 방식

① 셋업(Set up)식

특징: 접혀진 상태로 공급된 상자를 사용하여 제품을 집어넣고 봉함합니다.
공급 방식: 수평공급식, 상부공급식, 하부공급식으로 구분됩니다.

② 랩어라운드(Wrap around) 식

특징: 고속 포장작업에 적합하고, 타이트한 포장이 가능해 효율적입니다. 골판지 사용량을 줄여 원가를 절감할 수 있고, 포장 형태를 자유롭게 할 수 있습니다. 설비의 설치 공간이 적게 들지만, 초기 투자비가 많이 든다는 단점이 있습니다.
작동 원리: 골판지 시트를 L자 또는 U자 형으로 접은 후 제품을 시트 위에 올려놓고 나머지 부분을 성형하고 봉함합니다.

 

7. LABELLING MACHINE

1) Spot Label

정의: 포장용기의 일부만을 덮는 형태의 라벨.
용도: 병, 카톤 등의 고형 용기의 외면에 주로 사용.
부착 방식: 수용성 풀을 사용하여 압력을 가해 부착.

라벨 공급 방식

 

• Cut Label 방식: Cartridge에 라벨을 채워 넣고 한 장씩 Pick-up하여 사용.
• Roll Label 방식: Roll 상태의 라벨을 절단하지 않고 공급하여, 라벨 부착기에서 한 장씩 절단하면서 사용

기계 구성: Label cartridge에서 라벨을 Pick-up하여 Coding하고, Glue applicator에서 풀칠한 뒤, 진공 실린더를 통해 용기에 부착.

2) Wrap-around Label

정의: 용기의 바닥 부분과 입구 부분을 제외한 몸체 부분을 완전히 감싸 붙여지는 라벨.
용도: 캔이나 병 등의 용기에 적용.
부착 방식: 라벨의 끝 부분에 풀칠하여 서로 붙여줌.
기계 방식
수평형: 용기를 수평으로 놓고 굴려 이동하면서 라벨을 붙임.
수직형: 용기가 수직으로 서있는 상태로 진행함. Star-wheel에 의해 용기가 Feed screw에 공급되고, Label cylinder에서 라벨이 붙음

 

3) Sleeve Label

정의: Tube나 Sleeve 형태의 라벨을 용기의 몸통에 씌우는 형태.
재질: 주로 Stretch용이나 Shrink용 플라스틱 재질 사용.
용도: 용기의 몸통을 완전히 감싸주며, 디자인 효과를 잘 살림.
특징: 풀칠해야 하는 매듭 부분이 없으며, 용기의 형상에 따라 스트레치나 수축을 통해 밀착됨.
기계 구성: Roll 형태의 라벨이 Electric eye에 의해 감지된 후 절단되고, Elevator에 의해 용기가 상승하며 라벨이 씌워짐.

각각의 라벨링 기계는 라벨의 종류와 부착 방식에 따라 다양한 기계 구성과 공급 방식을 가지고 있습니다.

 

Spot Label은 주로 수용성 풀을 이용해 부착하며, Wrap-around Label은 용기를 완전히 감싸는 형태로 부착합니다. Sleeve Label은 용기에 직접 씌워지는 형태로, 라벨의 매듭 부분이 없어 별도의 풀칠 과정이 필요 없습니다.

 

8. Capping Machine

 

병 또는 다른 고형 용기에 내용물을 충전한 후 이를 봉함하기 위해 사용되는 Closure에는 여러 종류가 있으며, 그 중요한 기능은 내용물의 보호입니다. Closure는 내용물의 유출 방지, 사용자의 편의성, 재봉함 가능성, 안전성 유지, 기밀 유지 등 다양한 요구사항을 충족시켜야 합니다. Closure의 주요 종류로는 Cap, Plug, Fitment, Inner-seal 등이 있으며, 각각 고유의 기능을 가지고 있습니다.

 

용어

 

• Cap (마개): 병의 입구에 고정하여 내용물을 보호하는 역할을 합니다. Screw cap, Roll-on cap, Lug cap, Crimp-on cap, Press-on cap, Shrink cap 등 다양한 형태가 있으며, Child-proof, tamperproof 기능을 가진 Cap도 개발되고 있습니다.
• Plug (코르크): 코르크나 플라스틱으로 만들어진 병의 목 부분에 밀착시켜 봉함하는 형태입니다.
  Crown cork, Bar cork, Straight cork 등이 대표적입니다.
• Fitment (피트먼트): 병의 입구에 끼워 넣거나 씌워서 부착되며, 내용물을 쏟을 때 흐름을 조절하여 양을 제어하는 기능을 가집니다. 주로 소금, 후추 등의 조미료용 병에 적용됩니다.
• Inner-seal (내부 씰): 병의 입구와 몸체 사이에 부착되어 특별한 보호 기능을 제공합니다.일반적으로 Cap이 위에 덧씌워집니다.
• Capping Machine (캡핑 기계): Closure를 자동 또는 반자동 방식으로 병에 장착하여 입구를 봉함하는 설비입니다.
  In-line 방식과 Rotary 방식이 있으며, Rotary 방식이 고속 Capping에 주로 사용됩니다.

 

1) Pneumatic chuck screw 방식: Screw cap을 병에 고정하는데 사용되며, 공기압을 이용해 Cap을 단단히 잡고 잠급니다.

 

2) Mechanical chuck screw 방식: 특별한 동력 없이 기계적 구조에 의해 Cap을 잡아주는 방식입니다.

 

3) Roller screw 방식: Roller 또는 disc를 이용해 Screw cap을 병에 장착하고 회전력으로 잠그는 방식입니다.

 

4) Gas flushing and Vacuum sealing 방식: 산소를 제거하거나 산소 농도를 줄여 식품의 Shelf life를 연장하는 진공포장 또는 가스 치환포장에 사용됩니다.

 

5) Press-on 방식: 병의 입구에 마개를 압력을 가해 고정시키는 방식으로, 주로 금속이나 플라스틱 재질의 마개에 사용됩니다.

 

6) Roll-on 방식: 주로 와인 등의 알코올 음료에 사용되며, Tamperproof 기능을 제공합니다.

 

9. CODING MACHINE

 

1) 인쇄 방식

 

① 직접 접촉 인쇄(Direct contact printing)

특징: 인쇄 판 또는 활자가 피인쇄체와 직접 접촉하여 인쇄함.
핵심 내용: 간단한 인쇄 기술로, 잉크를 묻힌 인쇄판을 대상물에 접촉시켜 인쇄. 포장기에 쉽게 장착 가능.

② 오프셋 인쇄(Offset printing)

특징: 판면에서 직접 종이에 인쇄하지 않고, 고무 블랭킷에 잉크화상을 전사한 후 종이에 인쇄하는 간접 인쇄 방법.
핵심 내용: 병 등 고르지 않은 면에 유용. Dry offset printing은 높은 인쇄품질과 고속 다색인쇄에 적합.

③ 비접촉 인쇄(Non-contact printing)

특징: 잉크 제트, 열 전사, 레이저 등을 이용해 직접 접촉하지 않고 인쇄.
핵심 내용: 잉크 제트 프린터는 컴퓨터로 잉크를 분출, 열전사 프린터는 전열소자 사용, 레이저프린터는 라이트 빔으로 이미지 생성.

④ 롤 리프 스탬핑(Roll leaf stamping)

특징: Hot stamp 방식으로 활자, 숫자, 그림 등을 포장용기에 찍음.
핵심 내용: Stamp에 히터를 가열하고 Foil을 가압하여 포장면에 인쇄. 열과 압력을 이용한 고품질 인쇄에 주로 사용됨.

⑤ 엠보싱(Embossing)

특징: 포장 재료의 면에 압력을 가하여 인쇄하는 방식.
핵심 내용: 금속 캔의 뚜껑, 카턴의 날개 부분 등에 사용. 외부 영향으로부터 지워질 가능성이 낮음.

⑥ 노칭 또는 퍼포레이팅(Notching or perforating)

특징: 파우치 또는 다른 종류의 포장용기에 일부를 절단하거나 구멍을 뚫어 표시하는 방법.
핵심 내용: 구체적인 사용 예시는 제공되지 않았으나, 포장기계에 자주 사용되는 방법 중 하나임.

 

2) Coder

 

① Hot printer

 

정의: Hot stamp 기술을 사용하는 Coder로, 활자가 히터가 장착된 다이에 고정되어 가열된다.
작동 원리: 포일에서 안료가 묻어나와 가열된 활자에 의해 압력을 받아 포장용기에 인쇄된다.

특징

• Roll 형태의 포일 사용
• 활자와 포장용기 사이를 지나며 인쇄
• 가열 및 압력을 통한 인쇄 방식

 

② Ink-jet printer

정의: 잉크방울을 강제로 인쇄할 면에 떨어뜨리는 방식의 프린터.
작동 원리: 컴퓨터 제어를 통해 잉크 노즐에서 연속으로 분출된 잉크가 초음파 진동에 의해 Dot로 만들어져 인쇄된다.
특징

• 고속 인쇄 가능
• 용기의 충격 없이 인쇄
• 용기 형태나 면의 균일성에 크게 영향 받지 않음

 

③ Embossing printer
정의: 잉크를 사용하지 않고, 기계적인 방법으로 포장용기에 Coding하는 프린터.
작동 원리: 금속성의 돌출된 凸형 활자와 그에 맞는 凹형 다이 또는 Cushion을 이용하여 인쇄한다.
특징

• 잉크 사용 없이 기계적 변형을 주어 인쇄
• 외부 영향으로부터 인쇄 부분이 지워질 가능성이 적음
• 금속 캔, 우유팩, 라미네이트 필름 등 다양한 용기에 사용 가능
• 인쇄 부분의 오염이나 벗겨짐에 대한 우려가 적음

10. PALLETIZING and DEPALLETIZING MACHINE

1) 팔레타이저 (Palletizer)

팔레타이저는 제조 공정에서 나온 제품들을 파렛트 위에 자동으로 적재해 유니트 로드화하는 설비입니다.

 

● 플로어(Floor)식 팔레타이저

 

고상식과 저상식: 제품을 파렛트 위에 공급하는 높이에 따라 분류됩니다.
싱글포지션과 멀티포지션: 하나의 파렛트에 적재하는 방식과 한 번에 여러 개의 파렛트에 적재할 수 있는 방식으로 나눕니다.
하향식(Top down)과 상향식(Bottom up): 제품을 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 적재하는 방식입니다.

 

● 로봇(Robot)식 팔레타이저

 

직각좌표식, 원통좌표식, 관절식: 로봇의 동작형태에 따라 분류됩니다.
좁은 면적에 설치 가능하며, 여러 개의 파렛트에 나누어 쌓기 용이하고, 특수 파렛트 적재 가능합니다.
주변 설비를 저상식처럼 바닥에 가깝게 설치할 수 있으며, 복수의 생산라인에서 제품을 처리할 수 있어 효율적입니다.
작동 범위가 제한되어 있어 한 번에 최대 3개까지의 파렛트가 한계이고, 취급하는 제품도 제한됩니다.

 

2) 디팔레타이저 (Depalletizer)

디팔레타이저는 파렛트 위에 적재된 제품을 자동적으로 분리하여 내는 기계장치입니다.

고상식과 로봇식: 주류를 이루는 디팔레타이징 방식입니다.
저상식은 주로 빈 캔과 빈 병용에 사용됩니다.
포대 같은 제품은 진공흡착 핸드를 갖는 로봇식으로 처리 가능합니다.
형상과 크기가 균일한 제품은 자동화하기 용이하지만, 눌려지거나 변형될 수 있는 제품의 자동화는 어려움이 있습니다.

 

3) 제함에서 팔레트까지의 자동화 구성 예

골판지 상자를 제함하여 팔레트에 적재하는 공정의 자동화는 다음 구성으로 이루어집니다.

① Case erector: 상자를 만드는 기계
② Belt conveyor: 벨트 컨베이어
③ Robot with 2 axes: 2축을 가진 로봇
④ Case sealer: 상자 밀봉기
⑤ Robot with axes: 축을 가진 로봇
⑥ Pallet magazine: 파렛트 잡지(파렛트를 적재해두는 곳)
⑦ Driven pallet roller conveyor: 파렛트를 이동시키는 롤러 컨베이어