용기성형충전포장기_블리스터 포장기

[원텍지기]

투명한 돔 형상의 플라스틱 용기 (이하 블리스터 케이스라고 한다) 안에 피포장물을 넣고, 대지로 뚜껑을

고정하는 블리스터 포장은 대지와 블리스터 케이스의 고착방법에 의해 다음의 2종류로 대별됩니다.

① 접착 블리스터 포장

가열성 접착제를 도포한 대지에 블리스터 케이스플 가열 압착 (열접착)합니다.

② 슬라이드 블리스터 포장

블리스터 케이스 프랜지부의 2방 또는 3방을 되풀이 하고, 그 틈 사이에 대지를 삽입합니다.

이하에 블리스터 포장기의 대표적인 것으로서 이미 성형된 블리스터 케이스 1개와 대지 1매를 조합시켜

블리스터 포장품을 완성시키는 접착 블리스터 포장기에 관해서 나타냈습니다. 그중에는 포장 능력이나

자동화의 정도에 따라 여러 종류의 구조를 가진 포장기가 있지만, 가장 간단한 구조인 단판식 블리스터

접착기와 높은 포장 능력과 합리적인 구조를 추구한 로터리식 연속 자동 블리스터 포장기 2기종에

초점을 맞췄습니다.

(1) 단판식 블리스터 접착기

가. 구조

(그림3-1)에 단판식 블리스터 접착기의 예를 나타냈습니다. 에어실린더(유압실린더를 사용하는 경우

도 있습니다.)에 의해 상하 움직이는 히터 판, 접착 받침틀을 놓는 받침대, 히터 표면 온도를 설정해

일정하게 유지하는 온도조절기, 압착(열접착)시간을 설정하는 타이머, 시동용 누름 버튼스위치

등을 배치한 조작반으로 구성돼 있습니다.

히터 판의 크기는 최대 700~1000mm 정도이고, 재질은 열전도가 좋은 알루미늄을 사용하며, 열원으로서

시즈 히터를 삽입하든가 홈 가공을 해 플레이트 히터를 설치합니다.

접착 받침틀은 베니어 합판제로 외형 치수는 히터 치수보다 약간 작게 합니다. 판 두께는 블리스터 케이스의

높이에 의해 결정되고, 블리스터 케이스가 꼭 맞는 형상의 도려낸 구멍을 가공합니다. 도려낸 구멍의 외주에는

블리스터 케이스의 프랜지 면이 맞닿는 폭에 쿠션 고무를 붙여 쿠션 고무의 표면은 박리성이 좋은 불소수지

(테트론=상품명)의 테이프 등으로 씌운다. 블리스터 케이스에 대해서 대지의 위치를 결정하기 위해

가이드 핀을 설치합니다.

나. 조작방법과 동작

처음에 온도 조절기에서 접착 온도를 타이머로 접착 시간을 설정합니다. 다음에 접착 받침틀의 도려낸

구멍에 피포장물을 넣은 블리스터 케이스를 떨어뜨려 넣고, 그 위에 대지를 놓고 시동 버튼을 누르면

히터가 에어실린더에 의해 하강하고, 가이드 핀을 밀어내려 대지를 블리스터 케이스의 프랜지 면에 압착합니다.

히터의 열이 대지를 통해 접착 면의 실런트를 가열하고, 그것에 의해 접착 효과가 생겨 대지와 블리스터케이스의

프랜지 면과 접착합니다.

타이머로 설정한 시간만 압착(열접착)하면 히터 판은 자동적으로 상승합니다. 다음 접착 받침틀을 꺼내고

완성한 블리스터 포장품을 틀로부터 벗깁니다.

다. 포장능력

포장능력은 열접착 시간에 의한 것만이 아니라 접착 받침틀 1매에 블리스터 케이스를 몇 개 처리할 수

있는지에 따라 좌우되기 때문에 무조건 논하는 것은 안 되지만, 참고로서 (그림3-2)의 예로 시산해 봅니다.

(그림3-2)의 경우 접착 받침틀 1대에 블리스터 케이스를 10개 처리할 수 있습니다. 적정한 접착 시간은

접착 온도, 대지의 두께, 블리스터 케이스의 재질, 대지에 도포된 접착제에 의해 좌우되지만, 대략 6초 (~8초)

정도입니다. 그리고 히터가 에어실린더에 의해 상하로 움직이는 시간이 약 4초, 접착을 완료한 접착 받침틀을

꺼내고, 다음의 접착 받침틀을 열접착 위치에 놓는데 적어도 4초를 요합니다.

이상의 합계시간은 약 14초, 이 1샷으로 블리스터 포장품을 10개 처리할 수 있기 때문에 포장능력은 분당

약 43개가 됩니다. 그러나 실제로 이 능력을 발휘하는 데는 복수의 접착 받침틀을 준비해 접착 받침틀에

10개 피포장물을 넣을 수 있는 블리스터 케이스와 대지를 세트해야 합니다. 또 접착을 완료한 후 접착 받침틀

에서 접착 완성품의 취출도 하지 않으면 안 됩니다. 그렇게 하기 위해서는 5~6명의 작업원이 필요합니다.

즉 접착 받침틀의 취출과 접착 위치로의 공급 작업효율을 높이기 위해 받침대를 좌우 인접해 2개소 설치,

접착이 완료되면 자동적으로 오른쪽 또는 왼쪽으로 이동해 접착 받침틀의 공급과 취출이 동시에 이루어지도록

한 기계도 있습니다.

(그림 3-2) 나타낸 기계의 경우는 받침대가 로터리 테이블 위에 4등분한 각각의 개소에 1대씩 계4대이고,

접착이 완료되면 로터리 테이블이 자동적으로 회전해 순차 접착 받침틀을 접착 위치에 공급합니다.

이 예에서는 미리 3대의 접착 받침틀에 세트해 두는 것이 가능하기 때문에 작업효율은 더욱 더 높습니다.

라. 임펄스 블리스터 접착

단판식 블리스터 접착기는 후술한 로타리식 연속 자동 블리스터 포장기와 함께 통상 대지의 뒤쪽에서

가열해 열접착하지만, 열접착의 다른 방식으로서 임펄스 블리스터 접착이 있고, 이것은 블리스터 케이스의

프랜지 측에서 가열해 열접착하는 방식입니다. 이 방식은 대지 표면에 코트되어 있는 접착제로의

열전도가 대지를 통하지 않게 하기 때문에 대지의 두께에 영향을 주지 않고 깨끗한 접착을 얻을 수 있고,

접착시간도 대지의 두께에 영향을 주지 않는 것이 장점입니다.

그러나 블리스터 케이스 프랜지의 형상에 맞춘 히터 틀을 만들지 않으면 안 되기 때문에 고가가 됩니다.

일반적으로 이 히터 틀은 블리스터 케이스 프랜지 폭 상당의 편평한 히터선으로 만들어 표면을 유리섬유가

들어간 테프론 시트로 덮고, 압착할 때 펄스적으로 전압을 걸어 히터 선을 발열시키고, 그 열로 열접착합니다.

둘레의 전체를 접착할 수 없기 때문에 접착 면에 반드시 1개소 접착할 수 없는 개소가 생기는 것도 결점이라

할 수 있습니다.

(2)로터리식 연속 자동 블리스터 포장기

(그림3-3)에 로타리식 연속 자동 블리스터 포장기의 예를 나타냈습니다.

전술의 단판식 블리스터 접착기가 복수의 피포장물을 1샷씩 모아서 포장하는 소위 배치(일괄)방식인데

대해 로터리식 연속 자동 블리스터 포장기의 경우는 피포장물을 1개씩 내지 2개씩 흘리는 이른바

연속방식이기 때문에 후공정과의 매칭도 쉬워 생산 공정 전체의 합리화를 하기 쉽습니다.

<표3-1> 로터리형 단판식 블리스터 접착기

가. 구조

(그림 3-3)에 의하면 이 로터리식 연속 자동 블리스터 포장기는 12스테이션의 로터리 인덱스 기구로 이루어지는

것을 알 수 있습니다. 즉 12개의 접착 받침틀을 원주 등분위치에 배치한 로터리 테이블이 반시계방향으로 간헐

회전하고, 접착 받침틀이 각 스테이션에 순차 위치 결정돼 정지하고, 각각의 작업을 더해 감으로써 블리스터

포장품을 완성시킵니다. 이 각스테이션의 기능을 (표3-1)에 나타냈습니다.

접착 받침틀은 장방형의 엔지니어링 플라스틱제 본체와 금속제 설치판으로 구성되며, 본체 중앙부에 블리스터

케이스가 서로 끼이는 도려낸 구멍이 설치되고, 바깥 테두리에는 쿠션 고무가 붙어 있습니다.

<그림3-3> 로터리식 연속 자동 블리스터 포장기

본체의 외형은 로터리 테이블 원주 등분위치에 있는 각진 구멍에 서로 끼우고, 설치판의 외형은 각진 구멍보다

약간 크게 되어 있기 때문에 로터리 테이블에 대해 위쪽에 이동이 자유로워 간단하게 손으로 빼낼 수가 있습니다.

설치판에는 대지를 위치 결정하는 가이드 핀이 설치돼 있습니다.

로터리 테이블의 12인덱스 간헐회전에는 롤러 캠 방식의 인덱스 기구를 채용해 입력축을 1회전했을 때

로터리 테이블이 360°/12=30°회전해 접착 받침틀이 1스테이션 보내집니다. 이 간헐 보내기의 속도(택트)

는 인버터에 의해 모터의 회전수를 제어하면 바뀝니다. 그 값은 1분간의 택트로서 인디케이터에 디지털 표시

시킴으로써 일목요연하게 됩니다.

각 스테이션에서는 접착 받침틀이 정지해 있는 사이에 소정의 작업이 이루어집니다. 이 때문에 정지시간은

가능한 한 길게 취해야 하기 때문에 인덱스 기구의 입력축 1회전 360°안에서 100°로 출력축의 인덱스

동작을 종료시켜 나머지 260°는 정지해 있도록 인덱스 기구의 롤러 캠 곡선을 설정합니다.

대지 자동 공급 장치 및 완성품 취출 장치는 인덱스 기구의 입력축은 기계적으로 직결시킬 수가 있고,

캠 링크 기구와 진공흡착에 의해 입력축 1회전으로 대지의 공급, 완성품의 취출을 할 수가 있습니다.

(그림3-4). 열접착부를 (그림3-5)에 나타냈습니다. 우측은 로터리 테이블이 인덱스 회전 중 또는 열접착을

종료한 상태를 나타내고 있습니다. 히터는 에어실린더에서 링크 기구가 절곡돼 상승한 위치에 있고,

압착용 누름판은 하강 위치에 있습니다. 좌측은 열접착 중인 상태를 나타내고 있습니다.

접착 받침틀이 열접착 위치에 오면 우선 에어실린더에서 링크 기구를 일직선으로 함으로써 히터를 눌러

밑으로 내려 완전하게 고정합니다. 그 다음에 압착용 누름판을 상승시키고 접착 받침틀을 눌러 위로 올려

히터에 대지를 압착시켜 열접착 받침틀만이 상승해 로터리 테이블에는 전혀 영향을 미치지 않습니다.

이상과 같은 진공흡착이나 에어실린더의 동작, 거기에 센서 검출의 타이밍은 인덱스 기구의 입력 안내축에

설치된 1회전 720점의 신호가 나오는 로터리 엔코더에 의해 제어됩니다.

충분한 열접착에는 적정한 접착 온도, 압착 압력, 열접착 시간이 필요합니다. 접착 온도를 올리면 어느 정도

접착 시간을 단축하더라도 접착은 할 수 있지만, 온도를 너무 올리면 대지나 블리스터 케이스의 변형을

일으킵니다. 압착 압력은 일정 값 이상으로 올리더라도 열접착 시간의 단축으로는 이어지지 않습니다.

일정 값 이상의 열접착 시간이 필요하게 되지만 열접착 시간을 길게 하면 포장능력은 떨어집니다.

(그림3-3)에 나타낸 바와 같이 열접착부를 3스테이션 설치해 같은 대지와 블리스터 케이스를 연속해

3회 열접착 함으로써 1회의 열접착 시간을 단축해 포장능력을 올리는 수단을 취했습니다.

나. 조작방법과 동작

조작반의 온도조절기에 의해 3개소의 히터 온도를 설정하고 이어서 로터리 테이블의 택트 설정을 합니다.

그리고 시동용 누름 버튼스위치를 누르면 로터리 테이블이 설정에 따라 간헐 운동을 개시하고, 대지 자동

공급 장치와 완성품 취출 장치의 링크 기구의 반복 동작을 개시합니다.

그러나 이때는 아직 흡착 패드는 흡인 동작을 개시하지 않습니다. 또 열접착 기구도 동작하지 않습니다.

이 상태에서 피포장물이 들어간 블리스터 케이스를 스테이션 1~3사이에서 접착 받침틀에 공급합니다.

그러면 스테이지4에서 피포장물이 들어간 블리스터 케이스의 유무를 검출하고, '있다'의 경우만 스테이션5

에서 흡착 패드가 대지를 흡착해 블리스터 케이스 위에 놓습니다. 이어서 열접착 기구가 작동하고,

스테이션 7,8,9에서 3회 연속해서 열접착을 합니다. 이것으로 블리스터 포장품이 완성되고 스테이션11에서

자동적으로 취출됩니다.

역시 이러한 작업자에 의한 피포장물 등의 공급 작업영역과 기계의 운동영역이 교차하는 기계의 경우,

작업자의 안전을 확보하기 위해 (그림3-3)에 나타낸 것처럼 광 에어리어 센서의 광축이 차단되거나 혹은

운동부분에 설치된 안전 가드가 열리게 된 경우에 경보를 울려 기계를 비상정지 시키는 것이 중요합니다.

다. 특징과 포장능력

이러한 기계가 받아들여지는 조건은 피포장물의 공급 (이 경우 피포장물을 넣은 블리스터 케이스의 공급)이

작업자 1인으로 끝나는 경우와 틀 교체 (이 경우 접착 받침틀의 교환)가 용이한 경우입니다. 이것들이 갖춰지면

극히 유효하게 인력절감화를 꾀할 수 있고, 다품종 생산에 적합한 특징을 발휘할 수 있습니다.

포장능력은 1회의 열접착 시간이 어디까지 단축될 수 있는 지로 결정됩니다. 열접착 시간은 블리스터 케이스의

재질과 두께, 대지의 두께, 접착제의 성능에 좌우되지만, 가장 일반적인 조합인 PET의 블리스터 케이스의 두께

0.2~0.4mm, 대지의 두께 0.4~0.5mm, 대지에는 PET용 접착제가 도포되어 있고, 접착 온도 180~200℃의

경우, 최단 열접착 시간은 약 0.7초입니다. 여기에 로터리 테이블의 인덱스 동작시간, 접착기구 동작시간을

고려하면 로터리 테이블 회전 택트는 1.2초 필요하게 됩니다. 이렇게 하면 포장능력은 60초÷1.2초/개=50개/

분이 됩니다.

역시 대지의 크기에 따라 접착 받침틀 1개에 붙은 블리스터 케이스가 2개 세트 가능하고, 2개 동시 처리할 수

있어 포장능력은 2배인 분당 100개가 됩니다. 이것만의 개수를 직접 접착 받침틀로 공급하는 데는 인력으로는

미치지 못하기 때문에 공급 컨베이어와 피크 앤드 프레이서를 접속해 대응하는 경우가 많습니다. 이 경우

공급 컨베이어의 양측에서 공급 작업을 하고, 피포장물을 넣은 블리스터 케이스를 컨베이어의 파렛트로

일단 공급하면 컨베이어 끝에서 피크 앤드 프레이서가 로터리 테이블의 접착 받침틀로 그것을 받아넘깁니다.

그런 다음 컨베이어에는 블리스터 케이스 자동 공급 장치나 피포장물의 생산라인과 직결된 피포장물 자동 공급

장치를 갖추면 생산라인에서의 완전 자동화도 가능하게 됩니다.

(3) 블리스터 케이스와 대지의 재질

블리스터 케이스의 재질은 PVC, PET, PS, PP 등의 가운데에서도 투명성, 성형성, 환경적응성 등의 조건을

갖춘 PET가 주류로서 선택됩니다.

대지의 재질은 통칭 코트 판지라고 불리고 있는 1평방미터당 350~450g (두께 0.35~0.55mm)의 것이

일반적으로 사용됩니다.

(참조: 월간포장타임즈)