8개의 모서리 상자가 있는 종이 트레이 제작 기계의 작동 방식: 전체 가이드

8-모서리 상자는 종이- 기반 포장에서 가장 흥미로운 구조적 발전 중 하나가 되었습니다. 믿을 수 없을 정도로 단순해 보입니다. - 강화된 팔각형 모서리가 있는 견고한 식품 안전 트레이로 끝나는 코팅된 판지의 평평한 공백입니다. 하지만 그 뒤에 있는 기계는 결코 단순하지 않습니다. 이 가이드에서는 8코너 상자용 용지 트레이 제작 기계가 어떻게 작동하는지 설명합니다. 또한 디자인 이면의 물질적 논리도 다루고 있습니다. 그리고 이 모양이 식품 포장과 산업용 포장 모두에서 인기를 끄는 이유를 설명합니다.

8코너 박스란 무엇이며 모양이 왜 중요한가요?

역학에 들어가기 전에 애초에 8개의 모서리가 존재하는 이유를 이해하는 것이 좋습니다.

표준 4개의{0}}모서리 트레이는 각 모서리에서 직각을 형성하며 - 절단 및 접기가 용이하지만{2}} 구조적으로 연결 부분이 약합니다. 벽을 접으면 재료가 내부 반경에서 휘어지거나 접착제가 겹쳐서 부피와 비용이 추가됩니다. 8코너(팔각형) 디자인은 각 모서리에 4개의 대각선 절단을 도입하여 모서리당 2개의 추가 접는 지점을 생성하여 이 문제를 해결합니다. 결과는 모따기된 프로파일입니다. 예리한 90도 모서리 대신 상자의 네 모서리 각각에 더 완만하게 각진 면이 있습니다.

이 기하학적 구조는 트레이 본체 전체에 기계적 응력을 보다 균등하게 분산시킵니다. 코팅된 판지의 열성형 거동에 대해 BioResources(North Carolina State University)에 발표된 연구에서는 모서리 부분의 응력 집중이 하중을 받는 종이- 기반 용기의 주요 실패 지점이라는 것을 확인했습니다. - 팔각형 기하학적 구조는 각 접힌 부분이 흡수해야 하는 각도 변형을 줄여 이러한 약점을 정확하게 완화합니다.

실제로 이는 다음을 의미하기도 합니다.

모든 모서리 모서리에서 더욱 견고한 밀봉

액체 누출에 대한 저항력 향상(식품 트레이에 중요)

창고 압축력 하에서 더욱 안정적인 적재

원료: 코팅된 판지 및 PE 라미네이트

대부분의 트레이는8개의 모서리 상자가 있는 종이 트레이 만드는 기계PE{0}}코팅(폴리에틸렌-적층) 판지를 사용하고 때로는 식품이 닿는 면을 이중 코팅-하기도 합니다. PE 레이어는 두 가지 기능을 수행합니다. 즉, 트레이가 젖은 음식과 접촉할 때 부드러워지는 것을 방지하는 수분 장벽 역할을 하고, 성형 중에 접힌 모서리 패널을 함께 접착하는 열{4}}접착 매체가 됩니다.

일부 최신 혼합물은 PE를 PLA(폴리락트산) 코팅으로 대체합니다. 그러면 트레이를 버릴 때 더 잘 분해될 수 있습니다. Green Chemistry(Royal Society of Chemistry)의 2024년 리뷰에는 많은 생분해성 차단 코팅이 나열되어 있습니다. 따라서 이러한 코팅은 열성형 기계에 필요한 밀봉 성능을 유지합니다. 그리고 석유로 만든 플라스틱도 줄였습니다.

판지 자체의 크기는 일반적으로 250~380gsm입니다. 따라서 이는 트레이가 무거운 식품(식사, 과일, 고기 부분)을 운반해야 하는지 아니면 가벼운 빵집 제품을 운반해야 하는지에 따라 달라집니다.

기계 작동 방식: 단계별

1. 다이-블랭크 수유 중단

이 프로세스는 업스트림 다이커터로 이미 8-코너 프로파일로 절단된 미리 절단된 블랭크 - 코팅 판지의 평평한 시트로 시작됩니다.- 이러한 블랭크는 기계의 매거진에 쌓이고 진공 흡입 컵 또는 마찰{7}}공급 롤러를 통해 성형 스테이션으로 자동 공급됩니다. 고속-이중 차선 모델에서는 두 개의 블랭크가 동시에 공급되어 처리량을 두 배로 늘립니다.

최신 기계는 서보{0}}구동 공급 시스템을 사용하므로 기계적인 전환 없이 공급 속도를 디지털 방식으로 조정할 수 있습니다. - 트레이 크기를 전환할 때 유용합니다.

2. 난방 구역

기계 내부에 들어가면 블랭크가 가열 스테이션을 통과합니다. 열풍 노즐 또는 적외선 가열 요소는-접이식 영역-, 특히 모서리 날개 부분과 벽의 접는 선을 예열합니다. 난방은 두 가지 목적으로 사용됩니다.

접는 부분의 판지 섬유를 부드럽게 하여 성형 중 균열을 줄입니다.

PE 코팅을 활성화하여 결정 융점(LDPE의 경우 ~120~130도) 이상으로 올려 접착력을 갖게 합니다.

여기의 온도 창이 빡빡합니다. 가열이 부족하면-PE가 접착되지 않고 성형 후 모서리가 벌어집니다. 과열되면-코팅이 이동하거나 타게 됩니다. 기계는 일반적으로 각 가열 영역의 열전대를 통해 폐쇄형{5}}루프 온도 피드백을 실행합니다.

3. 코너 접기 및 성형 스테이션

이것이 8코너 박스를 갖춘 종이 트레이 제작기의 핵심입니다. 가열된 블랭크는 완성된 트레이의 정확한 내부 형상과 일치하는 도구인 성형 다이 -로 옮겨집니다. 펀치(또는 상부 다이)가 하강하여 블랭크를 캐비티 안으로 밀어 넣습니다.

펀치가 아래로 밀릴 때:

4개의 측벽이 미리 점수가 매겨진 선을 따라 접혀집니다.-

그런 다음 8개의 모서리 덮개를 안쪽으로 접습니다. 그래서 그들은 감싸고 겹쳐서 봉인된 8면-모서리를 만듭니다.

그런 다음 기계의 접이식 핑거 또는 가이드 레일이 코너 플랩이 올바른 순서로 쌓이도록 합니다.

그런 다음 성형 다이는 설정된 시간(보통 0.5~2초) 동안 트레이에 압력을 가합니다. 이 시간 동안 녹은 PE는 냉각되어 단단해집니다. 그러면 겹치는 모서리 패널이 영원히 서로 붙어 있습니다. 이것이 바로 트레이가 추가 접착제 없이도 모양을 유지하는 이유입니다. PE 코팅 자체가 접착제입니다.

4. 냉각 및 배출

성형 후 일부 기계에는 배출 전에 PE 결합을 설정하기 위해 공기로 불어 넣거나 냉각된 다이 표면을 통해 -간단한 냉각 단계-가 포함됩니다. 적절한 냉각이 이루어지지 않으면 판지의 탄성 스프링백이 해제되어 모서리가 튀어서 열릴 수 있습니다.

완성된 트레이는 푸시 핀이나 공기 분사를 통해 컨베이어나 스태킹 매거진으로 배출됩니다. 자동화 라인에서는 카운터-스태커가 다운스트림 포장을 위해 고정 수량으로 트레이를 배열합니다.

5. 출력 및 제어 시스템

생산 속도는 크게 다릅니다. 소형 단일{1}}레인 기계는 일반적으로 분당 30~40개의 트레이를 출력합니다. 이중-레인 구성은 분당 60~80개 이상에 도달할 수 있습니다. 전체 공정 - 공급, 가열, 성형, 냉각, 배출 -은 터치스크린 HMI가 있는 PLC(프로그래밍 가능 논리 컨트롤러)에 의해 조정됩니다. 온도 설정값, 공급 타이밍, 성형 압력, 체류 시간 등의 매개변수가 레시피로 저장되므로 다양한 트레이 크기 간 신속한 전환이 가능합니다.

주요 기계 부품

응용 프로그램: 이 트레이 형식이 사용되는 곳

팔각형 트레이 형식의 다양성은 폭넓은 활용을 설명합니다.

음식 서비스:샐러드 그릇, 점심 식사 트레이, 케이크 베이스 트레이, 과일 팩

제과점 및 제과점:머핀 홀더, 페이스트리 디스플레이 트레이

제약 포장:2차 패킹의 내부 보호 라이너

산업용 부품:전자 부품이나 소형 하드웨어를 위한 가벼운 내부 패킹

따라서 Packaging Technology and Science(Wiley)의 2023년 연구에서는 공장 트레이 형성 공정을 조사했습니다. 배송 중에 흔들리는 것과 같은 하중 - 하에서의 모서리 강도는 - 일반적인 4개의 모서리가 접힌 트레이보다 8{4}}면 트레이 모양에서 훨씬 더 좋다고 합니다. 그래서 이것은 여분의 접는 선이 더 넓은 영역에 점 응력을 분산시키기 때문에 발생한다고 말합니다.

8코너 형식의 관련성이 높아지는 이유

폼(EPS)과 단단한 플라스틱 트레이를 대체할 섬유{0}} 기반 포장에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 따라서 Resources, Conservation and Recycling(Elsevier)의 2024년 기사에서는 전 세계의 식품 포장 변화를 살펴보았습니다. 판지로 만든 트레이는 단기적으로 가장 좋은-선택 중 하나라고 합니다. 이는 현재 재활용 시스템과 함께 작동하기 때문입니다. 그리고 그것을 만들 수 있는 기계가 이미 있습니다.

8개 모서리 상자가 있는 종이 트레이 제조 기계는 여기에서 특히 유용한 틈새 시장에 자리잡고 있습니다. 이는 재활용 가능(전용 스트림을 통한 PE-코팅 보드 사용) 또는 퇴비화 가능(PLA-코팅 변형 사용) 재료로 구조적으로 강력하고 누출 방지-트레이를 생산합니다. 기계 자체는 펄프 성형 라인에 비해 높은 자본 투자가 필요하지 않으며 다양한 트레이 치수에 대한 툴링 전환이 상대적으로 빠릅니다.

마무리 생각

8개 모서리 상자가 있는 용지 트레이 제조 기계의 작동 원리는 본질적으로 조화된 열-기계적 성형 공정입니다. 열은 코팅을 활성화하고, 기계 성형은 팔각형 형상을 생성하며, 제어된 냉각은 구조를 제자리에 고정시킵니다. 8-모서리 디자인은 미학적 선택이 아닙니다. 이는 모서리 접합부에서 접힌 판지의 구조적 한계에 대한 공학적 대응이며, 기계는 이러한 8개 접기 시퀀스를 정확하고 빠른 속도로 대량으로 실행할 수 있도록 특별히 제작되었습니다.

이 기계를 보고 있는 포장 구매자나 구매 팀이 확인해야 할 주요 작동 요소는 성형 속도, 가열 영역 제어가 얼마나 정밀한지, 툴링 변경이 얼마나 쉬운지입니다. 따라서 이 세 가지 사항에 따라 기계가 대량-혼합 또는 대량 생산 설정에 적합한지-결정됩니다.

참고자료

Borgqvist, E., et al. (2024). 포장용 판지 복합재의 열성형 공정 모델링. 노스캐롤라이나 주립대학교 바이오리소스(BioResources). bioresources.cnr.ncsu.edu

Guo, L., et al. (2024). 식품 포장용 지속 가능한 생분해성 코팅: 종합적인 검토. 녹색 화학, 왕립 화학 학회. DOI: 10.1039/D3GC02647G

Vishtal, A., et al. (2023). 열성형 작업 및 툴링 매개변수가 판지 용기의 특성에 미치는 영향. 포장 기술 및 과학, Wiley. DOI: 10.1002/pts.2762

유럽식품안전청(EFSA). 식품과 접촉하는 물질의 안전성 평가: 식품 포장용 폴리에틸렌. EFSA 저널, 2023.

Wikström, F., 그 외 여러분. (2023). 식품 포장을 위한 지속 가능한 배리어 페이퍼 코팅의 최근 진전. Elsevier의 유기 코팅 분야 발전. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2023.107572