라벨접착기_롤 라벨 접착기

[원텍지기]

롤 라벨 접착기는 롤 모양으로 감긴 라벨을 커터로 1매씩 절단해 풀 접착 공정을 거쳐 용기 등에 붙이는 기계입니다.

캔, 병, 플라스틱 용기 등의 모든 용기 표면에 상표나 품종을 나타내는 라벨을 붙을 수가 있습니다.

매엽 라벨 접착기와의 차이는 라벨의 절단공정과 매엽 라벨러에 서는 취급하지 않는 재질의 라벨 (필름 라벨, 감열 라벨 등)을 취급할 수가 있습니다. 그리고 커다란 특징은 롤 라벨로 공급을 하기 때문에 매엽 라벨의 경우 자주 발생하는 다른 종류의 라벨 혼입이나 라벨의 뒤 붙음 같은 미스가 없다는 것입니다. 라벨의 커팅기구 (라벨 보내기 제어

를 포함) 이외의 기계구성은 매엽 라벨 접착기와 거의 마찬가지이고, 기계를 분류하면 라인형 (사진 2-1)과 로터리형 (사진2-2)으로 나눌 수 있습니다.

<사진2-1> 라인형 롤식 라벨 접착기

<사진2-2> 로터리형 롤식 라벨 접착기

(1)롤 라벨 접착기에서 사용하는 라벨

기계에 대해서 설명하기 전에 롤 라벨 접착기에 사용하는 필름 라벨, 감열 라벨에 관해서 서술합니다.

가. 필름 라벨

필름 라벨은 투명 필름에 인쇄한 라벨로 볼품이 좋고, 쉬링크 필름을 사용하면 용기 형상에 맞춰 밀착할 수 있는 특징이 있습니다. 플라스틱 용기에 사용하면 종이 라벨보다 상품가치가 올라가 보이는 효과도 있습니다.

재질로 사용하는 것은 OPP(2축연신 폴리프로필렌), PET(연신폴리에스터), PS(폴리스티렌) 등이 있습니다.

두께 50㎛의 OPP필름이 기계적성과 코스트와의 밸런스가 맞아 가장 많이 사용됩니다.

필름 라벨에 사용하는 접착제는 핫멜트 또는 용제계 글루가 사용됩니다.

나. 감열라벨

감열라벨은 라벨을 붙이기 직전에 접착제가 도포된 면을 가열함으로써 접착제를 활성화시켜 접착력을 얻은 후

용기에 압착해 붙이는 라벨입니다. 미리 라벨 이면에 delayed tack제 (감열 니스)가 도포돼 있습니다.

그 도포량은 9~15g/㎡ 정도입니다.

감열 라벨의 초기접착력은 콜드 글루에 비해 강하고, 사람에 의한 아날로그적인 도포량 컨트롤이 불필요하고,

모양이 바뀌더라도 일상의 메인 테넌스도 일정의 작업조건을 바탕으로 용이하게 할 수가 있습니다.

또한 풀의 관리, 풀의 보급, 생산 후의 뒤처리 등의 귀찮은 수작업 등도 하지 않아도 됩니다.

감열 라벨을 사용하는 감열 라벨러는 택 라벨 접착기에서 해설할 택 라벨러에서 콜드 글루 사용 기계까지의

능력 범위를 커버하고 있는 것이나 중.고속기에서의 안전가동을 얻기 쉬운 것, 콜드 글루 사용 기계에 비해

기계를 작게 만들 수 있는 것 등의 특징도 있습니다.

다른 한편으로는 감열 라벨에 대해 택 라벨은 초기 접착력이 강하고 경시변화가 잘 일어나지 않는다는 특징은

있지만, 대지 (실리콘계 이형 도료를 코팅한 대지)의 처리 문제나 코스트가 높기 때문에 특수 용도나 저출력기

에서의 이용에 한정됩니다. 감열 라벨러의 풀 취급이나 세퍼레이터도 불필요해 쓰레기의 발생도 없다는 이 점

때문에 감열 라벨러로의 이행이 더 이루어질 것으로 생각됩니다.

나-①. 감열 라벨의 재질 구성

(그림2-1)에 감열 라벨의 재질 구성 예를 나타냈습니다.

나-②, 감열 라벨에 사용되는 감열 니스

감열 니스의 제법은 상온에서 고체의 가소제를 습식 분쇄해 EVAS, SBR, 아크릴수지 등의 바인더수지와 로진 및

로진 유도체, 석유수지 등의 접착성 부여 수지 등을 물에 분산시킵니다.

이 수계의 조성물을 상실지, 아트지, 코트지 등의 종이 기초재나 PP, PE, PET 등의 필름 기초재에 도포해 건조시키면 감열 니스 층이 생깁니다. 이 층을 가열하면 고체 가소제가 용융해 팽창.연화하고 점착성이 나옵니다.

점착성은 고체 가소제가 재결정화해 고화하기까지 지속됩니다. 즉 점착상태는 접착상태로 변화합니다. 변화의 기간은 통상 수일간에서 수십일간 걸리고, 가소제, 종이 기초재, 사용 환경에 의해 변합니다.

감열 라벨의 보관 환경은 온도 30℃ 이하에서 습도 컨트롤 가능하면 65℃ RH이하가 바람직합니다.

다. 롤 라벨의 사양

롤 라벨의 사양 예를 다음에 나타냈습니다. 이러한 조건 설정의 바탕에 롤 라벨은 만들어지고 있습니다.

종이 라벨, 필름 라벨, 감열 라벨 등에 공통으로 적용됩니다. (그림 2-2)

(2) 라벨 커팅 시스템

라벨 커팅 시스템은 스트레이트 커트 (straight cut) 방식과 다이 커트 (die cut) 방식으로 나뉩니다.

가. 스트레이트 커트 방식

가-①, 요동 날 + 고정 날 타입

이 타입은 고정 날에 대해서 접동 날을 직각으로 배치해 날 끝에 테이퍼(각도)에 붙은 접동 날과 고정 날에 의해

절단하는 방식입니다. 라벨의 절단면이 깨끗한 것은 가위에 가까운 방식이기 때문입니다. 라벨의 간헐 보냄 장치

와 조합시켜 주로 저.중속기에서 사용됩니다.

가-②, 로터리 날 + 고정 날 타입

이 타입은 롤 라벨 접착기에서 일반적으로 이용되고 있습니다. 고정 날과 연속 회전하는 로터리 날에 의해 절단

하는 것으로 라벨의 연속 송출 장치와 조합돼 주로 중.고속기에서 사용됩니다.

로터리 날의 회전속도를 라벨 송출 속도보다 빠르게 설정함으로써 라벨을 순식간에 절단합니다. 라벨의 절단면은

요동 날 + 고정 날 방식보다는 떨어지지만 각종 재질의 라벨에 적용할 수 있습니다.

가-③, 로터리 날 + anvil 롤 타입

이 타입은 다이커트 방식과의 병용이 가능합니다. 로터리 날에 대향하는 anvil 롤은 원통으로 그 표면에는 버큠

구멍이 규칙적으로 배치돼 있습니다. 로터리 날과의 접촉 위치는 버큠 구멍과 버큠 구멍의 중간에 있고, 로터리

날 1회전마다 접촉 위치의 위상이 이동해 가도록 되어 있습니다.

버큠 구멍이 없는 anvil 롤에서도 커팅에 지장은 없지만, 커팅 전후의 라벨 유지를 위해 규제 가이드가 필요하게

됩니다.

나. 다이커트 방식

이 방식은 통상 다이커트 롤과 anvil 롤로 구성됩니다. 스트레이트 컷 방식과의 차이의 하나는 라벨 송출 속도와

다이커트 롤의 속도가 기본적으로 동속(동기운전)인 것입니다.

커팅 후의 라벨을 유지하기 때문에 anvil 롤에는 진공회로를 설치하는 것이 보통입니다.

(그림 2-3)에 다이커트 유닛을 나타냈습니다.

다이커트 롤로는 기계 본체의 구동 샤프트에서 회전이 주어지고, 다이커트 롤 기어, anvil 롤 기어에서 anvil 롤을

돌립니다. 용기가 라벨 접착기에 도입돼 있지 않을 때는 에어실린더가 작동해 다이커트 롤과 anvil 롤이 비접촉

상태에서 회전 하도록 용기제어를 합니다. 용기가 도입되면 라벨의 송출이 개시됨과 동시에 다이커트 롤과 anvil

롤이 접촉해 에어실린더의 압력으로 커트됩니다. 다이커트용 롤 라벨을 (그림 2-4)에 나타냈습니다.

다이커트 시스템에서는 라벨을 타발한 후에 남는 라벨 찌꺼기를 직접 권취하는 리와인드 롤 방식과 블로위 반송으로 집적시키는 방식이 있습니다.

전자는 태그 라벨의 대지 권취에 상당하는 것으로 일정량이 모이면 그것을 없애는 작업이 필요하게 됩니다.

후자는 집적 박스에 모인 라벨 찌꺼기를 처리하는 작업이 있습니다. 고속.자동화 시스템에서는 후자를 채용합니다.

다. 커터의 재질

커터의 재질은 스트레이트 커트용에는 하이 스피드강, 초강 칩, 세라믹이 이용되고, 다이커트용에는 하이 스피드

강, 초강 칩이 이용됩니다. 커터의 재질은 라벨 접착기의 능력, 라벨의 재질, 커팅 방식에 의해 선정됩니다.

세라믹은 스트레이트 커트용에는 날 끝의 재 연마까지의 날의 수명이 하이 스피드강이나 초강 칩에 비해 뛰어나고,

또 감열 라벨을 커팅할 때, 날 끝에 감열 접착제가 부착되기 어렵다는 특징이 있습니다. 단지 취성 재질이기 때문에

날이 망가지기 쉬워 취급에는 주의가 필요합니다.

(3) 라벨 송출기의 구동

라벨 피드의 구동방식에는 메커니컬 구동과 서보모터 구동이 있습니다.

가. 메커니컬 구동 방식

메커니컬 구동에 의한 라벨 송출 기구는 기계 본체의 구동축에서 차동 기어 박스를 끼워 피드 롤러의 회전축에

접속돼 있습니다. 컨트롤러는 라벨의 레지스터 마크를 검출하는 마크센서에서의 검출신호와 기계 본체의 회전

위상을 검출하는 로터리 엔코더에서의 검출신호와를 비교.연산해 라벨 송출의 어긋남 양을 검출합니다.

연산된 어긋남 양을 기초로 위상 조정 모터에 정.역전 출력을 줌으로써 피드 롤러의 회전 속도를 바꿔 라벨의

어긋남 양을 보전합니다.

라벨의 레지스터 마크의 피치가 연속적으로 어긋나고 있는 경우도 마찬가지로 위상조정 모터가 움직이지만

동시에 랭스 모터 (길이 조정 모터)가 움직이고, 피드 롤러의 회전 기준 레벨을 바꿔 제어를 합니다.

나. 서보모터 구동 방식

서보모터 구동에 의한 라벨 송출 기구는 라벨 송출용 피드 롤러의 구동에 서보모터를 사용해 컨트롤러가 라벨의

레지스터 마크를 검출하는 마크 센서에서의 검출 신호와 기계 본체의 회전 위상을 검출하는 엔코더에서의

검출 신호와 기계 본체의 회전 위상을 검출하는 엔코더에서의 검출 신호를 비교.연산해 라벨 송출의 어긋남

양이 검출되면 그 결과로 서보모터의 회전을 제어합니다. (그림 2-5)

메커니컬 구동 방식의 더블 차동기어 박스가 서보모터에 치환 되었다고 생각하면 됩니다.

라벨의 송출이 연속모션, 간헐모션 어느 것에 있더라도 서보모터 구동은 성립되지만, 선택은 커팅 방식과의

조합에 의해 결정됩니다.

<그림 2-5> 서보모터 구동 방식

(4) 롤 라벨용 오토매틱스프라이서

롤 라벨은 통상 1롤 2000~3000m, 롤 외경 400~500mm의 것이 공급됩니다. 라벨의 길이 (레지스터 마크피치)에 의한 1롤당 라벨 매수의 차이와 라벨 접착기의 능력에 의해 롤의 교환빈도가 결정됩니다.

라벨을 자동적으로 연속 공급하는 것은 라벨 접착기의 가동률을 향상시키는 조건이 됩니다. 거기에는 사용 중인 롤

라벨과 대기 중인 롤 라벨을 교체해 자동적으로 연결시켜주는 장치가 효과를 발휘합니다. 이러한 기능을 가진 장치가 오토매틱스프라이서 입니다.

가. 오토매틱스프라이서의 동작

오토매틱스프라이서 라는 것은 다음에 교환할 롤 라벨을 접속위치에 대기시켜 두고, 자동적으로 앞의 롤 라벨 끝에

접속시켜주는 시스템을 말합니다.

롤의 끝이 가까워진 것을 롤 잔량 검출 센서가 감지하면 운전이 오토매틱스프라이서의 대기 모드가 됩니다.

이어서 미리 롤 라벨에 접착돼 있는 엔드 테이프를 검출하면 운전이 오토매틱스프라이서 스피드로 교체됩니다.

그 다음 레지스터 마크의 카운트 업에 의해 송출 롤러가 구동됩니다. 마크 검출 센서에서 레지스터 마크를 검출하면

동시에 송출 롤러에 브레이크가 걸려 롤 라벨은 정위치에 정지하고 접속 헤드가 작동합니다.

접속 헤드가 작동하면 미리 세트돼 있어 다음에 교환할 롤 라벨의 맨 끝을 접속해 커터에 의해 사용 중인 롤을 절단합니다. 그 다음 송출 롤러는 프리 롤러가 되고, 롤 라벨은 피드 롤러의 속도로 풀어내 원래의 속도로 되돌아가 접속

이 완료됩니다. (그림 2-6)

나. 롤 체인지와 롤 스토커

오토매틱스프라이서를 보다 더 자동화해 고속화한 시스템입니다. 이것은 롤 체인저와 롤 스토커로 이루어지고,

롤 스토커에 롤 라벨을 미리 생산에 필요한 롤 수를 세트해 둡니다. 생산을 개시하면 이것을 롤 체인지에 1롤씩

자동으로 공급합니다.

롤 스토커의 스톡양은 통상 10~12롤까지 가능하며, 롤 체이저와의 세트로 이용됩니다. (그림 2-7, 사진2-3)

오토매틱스프라이서는 롤 송출을 정비하고 접속을 하지만, 롤 체인저는 사용 중인 롤에 접속 헤드(다음의 롤 맨

끝을 유지한 헤드)가 속도롤 따라가면서 접속을 하는 방식입니다.

이것에 의하면 접속 시에 롤 송출 속도를 내리거나, 정지시키거나 할 필요가 없습니다. 접속헤드의 구동에는

서보모터를 이용하고 있습니다.

추종속도는 600~650bpm까지 가능하며, 능력 600bpm 이상의 라인에는 불가결하다고 할 수 있습니다.

(참조 : 월간포장타임즈)