노즐식 진공.가스치환포장장치

[원텍지기]

(1)노즐식 진공.가스치환포장장치

노즐식 진공.가스치환포장장치는 가스배리어성이 높은 래미네이트 필름을 사용해 미리 제대된 봉투에 내용물을

넣고 계량 충전한 후, 봉투 안의 공기를 빼내고 봉함 또는 가스 충전해 접착을 하는 기계를 말합니다.

노즐식 진공.가스치환포장기(장치)에는 챔버식과 노즐식이 있습니다. 챔버식이 진공조 안에서 탈기하고 접착하는데 대해서 노즐식은 봉투 입구에 노즐을 끼워 넣어 흡인 탈기하고 접착합니다. 각기 장점과 단점이 있기 때문에

용도나 목적에 따라서 적절하게 사용되고 있습니다. 단적으로 비교하면 진공도달도가 높은 것이 챔버식이고,

고진공은 얻을 수 없지만 봉투 안을 빠르게 탈기할 수 있어 작업능률이 높은 것이 노즐식입니다.

노즐식 진공포장기로서 일반적으로 보급되기 시작한 것이 1978년 경부터였습니다. 당초는 주로 식품 관련 탈기

포장에 사용 되고 있었는데 실리콘 웨이퍼 등 반도체 정밀부품의 탈기 포장으로 이용 분야를 넓혔습니다.

클린룸에서 클린품, 공장에서 공장으로의 공정간 반송 시 방진용 포장의 역할을 하고 있습니다. 노즐식 진공포장기는 이 외에도 여러 분야의 진공(탈기).가스치환포장장치 용도로 응용의 폭을 넓히고 있습니다.

임펄스 히트 실러의 중앙부에 전후 구동하는 노즐을 설치, 거기에 봉투의 입구와 노즐을 끼워 패킹하기 때문에

스펀지 패킹이 접착 바의 앞부분에 설치돼 있습니다. (그림2-1) 이런 기구에 진공 펌프를 조합시킨 것이 노즐식

진공포장장치의 기본적인 구조입니다.

(2)노즐의 형상과 패킹의 조건

노즐식에서 중요한 것은 노즐과 봉투 입구와의 사이를 기밀하게 패킹하는 것입니다. 노즐식의 경우 봉투 자체가

진공조가 되기 때문에 노즐의 외주와 봉투 입구의 내면과의 밀착 정도가 그대로 도달하는 진공도에 반영됩니다.

(그림2-2)에 나타냈듯이 봉투를 무리 없이 자연스럽게 여는 단면 형상의 노즐이 필름에 밀착되기 쉬워 이상적입니다.

스테인리스스틸 파이프를 얇은 마름모꼴의 단면으로 성형합니다. 이 때 양끝을 가능한 한 예리한 각도로 연마해서

봉투와의 간격을 없앰으로써 기밀성이 높아집니다. (그림 2-3)

단지 작업 시에 위험이 따르지 않을 정도의 안전장치는 필요합니다. 패킹재예로는 너무 강하지도 않고 너무 연하지도 않은 탄성체를 사용해야 하고, 노즐의 형상에 따라서 어떤 부분이든 가능한 한 균등한 압력분포로 봉투를 압착할 수 있는 재질로 하는 것이 바람직합니다. 패킹재에는 일반적으로 복원력이 큰 실리콘 스펀지가 사용되고 있습니다.

(3)기본 동작의 설명

장치의 기본 동작은 (그림2-4)에 나타낸 것처럼 < 탈기 + 접착 >과 (그림2-5)에 나타낸 것처럼 < 탈기 + 가스충전

+ 접착 > 의 2종류로 나뉘고, 스위치의 교체로 겸용이 가능합니다.

가. 탈기 접착의 경우 (그림2-4)

① 노즐 삽입

내용품이 들은 봉투에 노즐을 삽입합니다. 봉투 입구가 주름이 생기지 않도록 봉투의 양끝을 인장하면서 레버를

내립니다.

② 탈기

레버가 내려가면 스펀지 패킹이 봉투의 입구와 노즐을 끼워 넣고 누릅니다. 스펀지 패킹은 봉투에 노즐이 삽입된

부분에서는 단면이 마름모형으로 변형되어 있습니다. 이 상태에서 진공 펌프를 기동시키고, 노즐에서 봉투 안의

공기를 흡인함으로써 봉투 안을 탈기합니다. 탈기 가감은 메뉴얼이나 진공계.탈기타이머 등을 이용합니다.

이때 압착 레버의 강하위치는 노즐이 앞에 나와 있기 때문에 중간 유지의 형태가 됩니다.

③ 접착

탈기를 확인한 후 노즐을 후퇴시키고 진공 펌프를 정지시킵니다. 노즐이 삽입돼 있었던 부분에서 단면이 마름모형으로 변형해 봉투 입구를 누르고 있던 스펀지 패킹의 변형이 되돌아오고 봉투 입구 전면을 편평하게 누른 상태가

됩니다. 동시에 레버의 중간 유지를 해제하면 레버가 더 내려와 봉투를 가압해 열 접착합니다.

④ 완료

접착 타이머가 타임 업 해 접착이 종료되면 레버를 올려 봉투를 꺼냅니다. 마지막으로 노즐을 전진시키고 공정이

완료 됩니다.

나. 탈기.가스 충전 접착의 경우 (그림2-5)

① 노즐 삽입

내용물이 들은 봉투에 노즐을 삽입합니다. 봉투 입구가 주름이 생기지 않도록 봉투의 양끝을 인장하면서 레버를

내립니다.

② 탈기

레버가 내려가면 스펀지 패킹이 봉투의 입구와 노즐을 끼워 넣고 누릅니다. 이 상태에서 진공 펌프를 가동시키고,

노즐에서 봉투 안의 공기를 흡인함으로써 봉투 안을 탈기합니다. 탈기 가감은 매뉴얼이나 진공계.탈기타이머 등을

이용합니다. 이때 압착 레버의 강하위치는 노즐이 앞에 나와 있기 때문에 중간 유지의 형태가 됩니다.

③ 가스충전

탈기를 끝낸 후 밸브에 의해서 노즐의 흡인(진공) 회로를 가스 충전회로로 교체, 매뉴얼이나 가스 봉입 타이머에

의해서 가스 충전을 합니다.

④ 접착

가스의 충전 완료를 확인 후, 가스 충전회로를 닫고 노즐을 후퇴시킵니다. 동시에 레버의 중간 유지를 해제하면

레버가 더 내려와 봉투를 가압, 열 접착합니다.

⑤ 완료

접착 타이머가 타임 업 해 접착이 종료되면 레버를 올려 봉투를 꺼냅니다. 마지막으로 노즐을 전진시켜서 공정을

완료합니다.

(4) 제품 예

가. 노즐식 탈기 접착기

노즐식 진공포장기 중에서 구조가 간단하고 조작이 손쉽고, 저가격인 것이 탈기 접착기입니다. 일반적으로 탁상

모양의 스타일이 많습니다. (그림 2-6)

접착부는 메이커 대부분이 임펄스 방식을 채용하고 있고, 접착 폭은 3~10mm, 접착 길이는 300mm 정도의 것이

많습니다.

레버 조작은 거의 수동적이지만, 노즐의 전진과 후퇴는 메이커에 따라서 수동식과 전동식 등이 있습니다.

진공 펌프, 탈기 타이머, 접착 타이머가 부속됩니다.

진공 펌프는 소형으로 하기 때문에 설치 스페이스가 한정되고, 배기속도 25L(Normal)/min 전후의 것이 사용되고

있는데, 작업성을 고려하면 보다 파워 업을 해야 합니다. 도달 압력이 27~45kPa (200~350Torr) 정도에서는

잔존 산소량이 많고, 일반적으로 일컬어지는 <진공 팩> 으로까지는 되지 않습니다.

이하에 이용 목적을 들었습니다.

① 용적을 작게 탈기 포장

② 산화나 변질 방지에 탈산소제와의 병용 포장

③ 내용물을 고정하기 위해 경도로 탈기 포장

④ 진공 펌프의 흡인 측과 배기 측을 거꾸로 접속하고, 봉투에 공기를 불어 넣는 급기 포장

⑤ 진공 펌프에 교체 전자판을 설치해 가스 배관, 탈기는 하지 않지만 가스 충전 포장이 가능

⑥ 노즐을 후퇴 위치에 고정하면 보통의 열접착기로서 사용 가능

나. 노즐식 진공.가스 충전 접착기

노즐식 진공.가스 충전 접착기는 ① 접착 전용(보통의 열접착기로서 사용), ② 진공 접착 (탈기해서 접착하는 탈기 포장), ③ 가스 봉입 접착 (탈기 후 가스 충전해 접착하는 가스 치환 포장)의 3가지 사용법이 가능한 구조로 되어

있습니다.

노즐식 진공.가스 충전 접착기에는 진공 펌프 외에 에어 컴프레서가 넣어져 있고, 레버나 노즐의 동작은 에어 실린더에서 구동됩니다. 소형의 노즐식 진공.가스 충전 접착기의 구조와 배관계통도를 나타내면 (그림2-7)과 같이

됩니다.

진공.가스 충전 접착기의 동작 순서는 ① 내용품이 들은 봉투의 공급 (노즐을 삽입한 후 풋 스위치를 밟음),

② 패킹 (스펀지 패킹으로 봉투의 입구와 노즐을 끼워 넣고 누릅니다.) ③ 탈기 또는 탈기. 가스 봉입,

④ 노즐 후퇴, ⑤ 접착, ⑥ 냉각, ⑦ 봉투 꺼냄, ⑧ 노즐 전진으로 이루어집니다.

내용품이 들은 봉투의 공급과 꺼냄은 수작업으로 하지만, 그이외에는 진공계와 타이머의 조합에 의해 일련의 동작이 자동적으로 행해집니다.

접착장치의 구조와 제어방법은 탈기 접착기와 거의 바뀌지 않지만, 카스텔라나 만두 등과 같이 강하게 탈기하면

찌부러져 버릴 우려가 있는 연한 제품을 가스 충전 포장할 경우는 2줄로 된 노즐의 한쪽에서 가스를 보내면서 다른

한쪽으로 서서히 흡인 탈기하도록 탈기 타이머와 가스 봉입 타이머로 제어됩니다.

(그림 2-8)

노즐식 진공.가스 충전 접착기는 접착 길이가 노즐식 탈기 접착기의 300mm 정도에 비하면 400~1500mm로

조금 큰 것이 많습니다. 진공.가스 충전 접착기를 소형, 중형 (그림2-9), 대형 (그림2-10)으로 크게 분류해 보면

표 (1-1)와 같이 됩니다.

<표1-1> 노즐식 진공. 가스 충전 접착기의 사양

​	소형기	중형기	대형기
접착 폭 (mm)	5~10	5~10	5~10
접착 길이 (mm)	400~600	600~800	800~1500
노즐 수 (줄)	1~2	1~2	1~2
노즐 스트로크 (mm)	50~75	50~250	50~250
진공 펌프 (L(Normal)/min)	50~100	100~200	200~600
접착 헤드의 경사 각도(도)	0 (수평)	0~90	0~90

주) 진공 펌프의 종류는 용도에 따라서 적정한 것을 선정해 내장합니다. 원더 갬(상품명)식은 탈기 접착 전용으로

전기종에 대응합니다.

각각의 이용 목적을 이하에 듭니다.

① 공업제품, 식품 분야 등에서의 방진용 탈기 포장 (소.중형)

② 곡류, 사료, 비료 등의 탈기 포장 (소.중형)

③ 드럼관이나 골판지 등에 포장하는 봉투를 탈기해 뚜껑을 닫기 쉽게 합니다 (중.대형)

④ 이불, 모포, 쿠션 등의 수납 용적을 작게 하기 위한 탈기 포장 (중.대형)

⑤ 가다랭이포 염건물의 질소가스 충전 포장 (소.중형)

⑥ 거의 모든 분야의 수요 업계에서 제품이나 부품의 탈기.가스충전 포장

다. 2회 가스 충전 포장기

2회 가스 충전 포장은 가능한 한 가스 치환률을 높이기 위한 것으로 탈기와 가스 봉입을 2회,

즉 ① 탈기, ②가스봉입, ③ 탈기, ④ 가스 봉입의 공정으로 가스 충전 포장을 하면 잔존 산소량이 아주 적은

가스 충전 포장을 할 수 있습니다. 필요에 응해서 이것을 몇 회라도 반복합니다. 이것으로 탈기 포장의 경우

에도 ① 탈기, ②가스봉입, ③ 탈기의 공정으로 탈기 포장을 하면 잔존 산소량이 상당히 적은 탈기 포장이

가능합니다.

라. 원더 갬식 탈기 접착기

보통의 탈기 포장에서는 진공 펌프가 사용되는데 수분이 많은 절임이라든가 나물 등 액체가 들어 있는 봉투의

탈기 포장을 할 경우에는 진공 펌프에 교체 원더 갬 (상품명)이 이용되고 있습니다. 진공 펌프와 달리 수분이나

액체를 흡입하더라도 그대로 배출하는 특성을 살린 것으로 필터가 필요 없고, 메인테넌스가 필요 없는 것이

특징입니다.

원더 갬은 압축 공기를 이용한 진공 발생 장치입니다. (그림 2-11)

진공도달도는 47~80kPa (350~600Torr) 정도이기 때문에 경도의 탈기 포장에 한해 사용하는 것이 가능합니다.

단지 배기 속도는 300~800L (Normal)/min 정도이고, 진공 펌프보다도 수배 빠르기 때문에 작업성은 좋습니다.

원더 갬의 진공도 및 배기량은 에어의 압력과 소비량의 조정으로 하고, 에어의 평균 사용 압력은 0.5~0.6MPa

(Gauge) 정도입니다.

탈기 접착으로서 사용하기에는 기외 설치의 에어 컴프레서가 필요하게 되지만, 통상 1.5~2.2kW (탱크용량 80L)

정도의 것을 준비할 필요가 있습니다.

(참조: 월간포장타임즈)