회전식 죠우 장치가 구비된 패키징 기기 및 패키지의 제조 방법

회전식 죠우 장치가 구비된 패키징 기기 및 패키지의 제조 방법{PACKAGING APPARATUS INCLUDING ROTARY JAW DEVICE AND METHOD OF MAKING PACKAGES}

본 발명은 회전식 죠우 장치가 구비된 패키징 기기 및 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.

간식용 음식과 같은 상품의 파우치, 필로우 팩(pillow pack), 또는 백(bag) 형태의 패키지의 생산에 수직 형성, 충전 및 밀봉{vertical form, fill, and seal(VFFS)} 패키징 기기의 이용이 공지되어 있다. 종방향으로 밀봉된 가열 밀봉식 플라스틱 물질의 패키징 필름 묶음으로 형성된 튜브형 필름은, 죠우 장치를 통해 간헐적으로 공급된다. 필름은 죠우 장치에서 편평 튜브(flattened tube)를 형성한다. 죠우 장치는 수직으로 이격되고 튜브를 횡방향으로 가로질러 연장하는 한 쌍의 밀폐식 가열 시일(hermetic heat seal)을 형성하고, 시일은 수직으로 인접한 패키지들 사이에 위치된다. 죠우 장치는 또한 밀폐식 시일들 사이에 위치되고 포장된 상품을 포함하는 밀봉된 하부 패키지를 밀봉되지 않은 상부 패키지로부터 분리하는 튜브를 가로질러 연장되는 중심부를 절단한다.

이러한 방식으로, 하부 밀폐식 시일은 하부 패키지의 상부 시일을 형성하고, 상부 밀폐식 시일은 상부 패키지의 하부 시일을 생성한다. 이어서, 상부 패키지는 상품으로 채워지며, 튜브는 죠우 장치를 통해 아래로 전진하고, 그 후 상부 패키지의 상부 에지와 그 다음 패키지의 하부 에지가 죠우 장치의 죠우들 사이에 배치될 때 주기가 반복된다.

이러한 수직, 형성, 충전 및 밀봉(VFFS) 패키징 기기의 죠우의 몇몇의 작동 원리가 공지되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 죠우 장치의 일 부류는 연속 회전식 죠우 운동을 활용한다.

도 1의 죠우 장치(10)에서, 나이프(12)는 편평하고 종방향으로 밀봉된 튜브(14)의 일측에 배치되고, 경화 반동 패드(hardened reaction pad) 또는 앤빌(anvil; 16)은 튜브(14)의 대향 측에 배치되며, 튜브는 나이프(12)와 앤빌(16) 사이에 위치된다. 나이프(12)는 앤빌(16)에 대한 압력 하에서, 나이프 블레이드(18)와 앤빌(16) 사이에 갇힌 튜브(14)의 필름을 압력 크러시-절단 작용으로 절단하도록 가압된다.

나이프(12)와 앤빌(16)은 모두 동위상으로 도 1에 도시된 화살표와 같이 반대되는 회전 방향으로 회전하여, 나이프(12)와 앤빌(16)이 그 사이 중심에 위치된, 아래에서 설명할 편평 튜브 형태의 패키징 필름 물질을 절단하도록 맞물린다.

나이프(12)는 튜브(14)의 종방향 L에 직각이고 블레이드(18)의 절단 에지(20) 및 앤빌(16)의 표면에 평행한 X 축에 대해 회전한다. 도시되진 않았지만, 복수의 나이프(12)가 X 축을 따라 배치된 공통 샤프트에 대해 장착되고 상호간 각도상으로(angularly) 분리될 수 있고, 이에 따라 공통 샤프트의 각각의 회전 주기 동안 각각의 나이프(12)에 의해 복수의 절단이 행해진다. 복수의 앤빌(16)이 상응되게 구비된다.

도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 세장형(elongate) 나이프(12)는 세장형 홀더(21)에 마운팅 블럭(mounting block)의 형태로 장착된다. 도시의 명확성을 위해, 몇몇의 치수 및 각도는 도 2 및 도 3에서 과장되어 있다.

나이프(12)의 하부는 세장형 홀더(21)에서 세장형 리세스(30) 내에 수용되어, 그 안에 견고하게 고정된다. 홀더(21)에서 나이프(12)의 연속적인 회전 동안, 처음에 나이프(12)의 종방향 일단부(22)가 먼저 앤빌(16)에 접촉하고, 이어서 그 사이의 접촉점이 블레이드(18)의 절단 에지(20)를 따라서 나이프(12)의 종방향 타단부(24)를 향해 전진하도록, 나이프(12)의 절단 작용은 점진적이다. 그러한 점진적인 절단 작용을 위해, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 블레이드(18)의 절단 에지(20)는 나이프(12) 평면에 대해 각도 α로 연마된다. 전형적으로, 각도 α 는 2°이다. 이로써, 회전 접촉이 전진함에 따라, 편평 튜브(14)의 전체 폭은 동시에 절단되지 않고, 대신에 회전 작용이 전진함에 따라 나이프 블레이드(18)의 점접촉은 튜브(14)를 가로질러 천이한다. 점진적인 절단 작용은 실린더 제초기의 회전 블레이드의 절단 작용과 유사하다.

나이프(12)에 의해 만들어진 횡방향 절단부(36)의 대향 측면들에서 편평 튜브(14) 내에 횡방향 밀폐식 시일(32, 34)이 형성되도록, 세장형 가열 밀봉 장치(26, 28)가 나이프용 세장형 홀더(21) 내에 및/또는 앤빌(16) 내에 배치된다. 가열 밀봉 장치(26, 28)는 여러 가지 형태를 가질 수 있는데, 전형적으로는 세장형 홀더(21) 및 앤빌(16)의 대향 면에 형성되는, 횡방향으로 연장하는 정합 리지(ridge) 및 그루브이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 나이프(12) 및 가열 밀봉 장치(26, 28)는 상호 평행하고, 또한 종방향 L에 직각인 세장형 홀더(21)의 측부(40, 42)에 평행하다. 그러므로 종방향이 종래와 같이 수직방향을 향할 때, 나이프(12) 및 가열 밀봉 장치(26, 28)는 수평이다.

공지된 회전식 죠우 장치는 효과적인 가열 시일 및 절단 메커니즘을 제공하고, 이는 패키지의 대향 단부에서 밀폐식 시일을 안정적으로 형성하고 인접한 패키지가 나이프의 작용에 의해 안정적으로 분리되게 한다.

그러나 제조업자들의 상품과 관련된 패키징 물질의 양을 감소시키고, 특히 패키징 물질 및/또는 패키징 작업에서의 패키징 비용의 감소뿐만 아니라 이산화탄소 배출톤으로 표현되는 탄소 이력을 감소시키려는 상품 제조업자의 증가된 필요가 있다.

공지된 회전식 죠우 장치는 튜브의 종방향에서 약간 넓은 밀폐식 시일을 형성하고, 또한 나이프의 회전 절단 작용에 의해 절단되는 튜브의 필름 물질의 일부가 인접한 밀폐식 시일들 사이에 구비되어야 하므로, 인접한 밀폐식 시일들 사이에서 물질의 낭비가 있다.

이에 따라, 본 기술분야에서는 여전히 패키지의 대향 단부들에서 효과적인 밀폐식 시일을 달성하면서, 패키징 물질의 양, 관련된 패키징 비용 및 탄소이력(즉, 이산화탄소 배출량)을 감소시키는 패키지를 만드는 방법 및 패키징 기기의 회전식 죠우 장치에 대한 필요가 있다.

본 발명은 이러한 필요를 적어도 부분적으로 충족시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이에 따라 회전식 죠우 장치를 포함하는 패키징 기기를 제공하고, 회전식 죠우 장치는 세장형 홀더와, 세장형 홀더에 장착되어 세장형 홀더로부터 외측으로 돌출되는 세장형 평면 나이프로서, 나이프의 평면에 평행한 세장형 절단 에지를 갖는 세장형 평면 나이프와, 나이프의 대향 측면들에서 세장형 홀더 상에 위치되는 가열 밀봉 장치를 포함한다.

선택적으로, 홀더는 회전축에 대해 회전하기에 적합한 마운팅 서포트에 장착되고, 나이프의 평면은 회전축에 대해 경사진다.

전형적으로, 절단 에지는 나이프의 중심을 따라 연장된다.

일 실시예에서, 나이프는 1 내지 3 mm, 선택적으로는 약 2 mm의 두께를 갖는다.

바람직하게는, 가열 밀봉 장치는 세장형 홀더로부터 외측으로 돌출되는 세장형 압력 스트립을 포함하고, 나이프 각각의 측부를 따라 각각 연장하는 두 개의 압력 스트립이 있다.

압력 스트립은 탄성 복원 물질의 스트립을 포함할 수 있다.

세장형 홀더와 앤빌이 회전식 죠우 장치의 대향하는 죠우들을 포함하도록 세장형 홀더에 마주보게 장착된 앤빌을 더 포함하고, 앤빌은 나이프의 절단 작용을 위한 반동 표면을 갖는다.

바람직하게는, 나이프와 앤빌은, 세장형 홀더의 회전에 의해, 나이프가 회전함에 따라 나이프의 절단 에지가 점진적으로 반동 표면과 접촉하고 그 사이에 접촉점이 절단 에지를 따라 종방향으로 이동하도록, 상호 배열된다.

선택적으로, 앤빌은 반동 표면을 가열하기 위한 가열기를 포함한다.

전형적으로, 회전식 죠우 장치는 필름 물질의 필로우 팩, 선택적으로는 간식용 음식을 포장하는 팩을 형성하기에 적합하다.

본 발명은 패키지 제조 방법을 더 제공하고, 방법은 :

패키징 필름의 편평 튜브를 제공하고, 나이프의 평면에 평행한 세장형 절단 에지를 갖는 세장형 평면 나이프를 구비하는 회전식 죠우 장치와, 앤빌 사이에 편평 튜브의 일부를 위치시키고, 회전식 죠우 장치를 회전 축에 대해 회전시키고, 나이프의 절단 작용 동안에 회전식 죠우 장치와 앤빌의 반동 표면 사이에서 편평 튜브부를 절단하고, 상기 나이프의 평면은 회전 축에 대해 경사지고, 상기 나이프와 앤빌은, 나이프가 회전함에 따라 나이프의 절단 에지가 점진적으로 반동 표면과 접촉하고 그 사이에 접촉점이 절단 에지를 따라 종방향으로 이동하도록, 상호 배열되는 단계를 포함한다.

선택적으로, 절단 에지는 나이프의 중심을 따라 연장된다. 전형적으로, 나이프는 1 내지 3 mm, 선택적으로는 약 2 mm의 두께를 갖는다.

바람직하게는, 회전식 죠우 장치와 앤빌은, 편평 튜브의 각각의 절단 단부의 부근에서 세장형 횡방향 밀폐식 시일을 형성하기 위해 편평 튜브의 대향 측부들을 동시에 함께 가열 밀봉하는 가열 밀봉 장치를 포함한다.

선택적으로, 가열 밀봉 장치는 두 개의 세장형 압력 스트립을 포함하고, 각각의 세장형 압력 스트립은 나이프 및 가열된 앤빌 각각의 측부를 따라 연장한다. 압력 스트립은 탄성 복원 물질의 스트립을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 각각의 패키지의 절단 에지는 가열 시일로부터 0.5 내지 1.5 mm, 전형적으로 약 1 mm이다.

바람직하게는, 밀폐식 시일은 1 내지 4 mm, 선택적으로 1 내지 2 mm의 폭을 가진다.

전형적으로, 패키지는 필름 물질로 된 필로우 팩, 선택적으로 간식용 음식을 포장하는 팩이다.

본 발명은 본 발명의 방법에 의해 제조된 패키지를 더 제공한다.

첨부된 도면을 참조하여, 예시로서의 본 발명의 실시예가 기재될 것이다.

도 1은 공지된 패키징 기기용 회전식 죠우 장치의 개략 측면도이다.

도 2는 도 1의 공지된 회전식 죠우 장치에서 이용되는 나이프 조립체의 개략 평면도이다.

도 3은 도 1의 공지된 회전식 죠우 장치에서 이용되는 나이프의 개략 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패키징 기기용 회전식 죠우 장치의 개략 측면도이다.

도 5는 도 4의 회전식 죠우 장치에 이용되는 나이프 조립체의 개략 평면도이다.

도 6은 도 4의 회전식 죠우 장치에 이용되는 나이프의 개략 사시도이다.

도 7은 도 4의 회전식 죠우 장치로 생산된 한 쌍의 패키지의 개략 측면도이다.

도 4 내지 도 6은 연속 회전식 죠우 운동을 하는 본 발명에 따른 패키징 기기용 회전식 죠우 장치의 바람직한 실시예를 도시한다. 패키지 형성에 필요한 패키징 물질 양의 원하는 감소를 달성하기 위해 크게 수정된 마운팅 블럭 및 나이프의 구조를 제외하고는, 장치는 도 1 내지 도 3의 공지의 장치와 유사한 방식으로 구성되고 작동한다. 나이프와 앤빌 사이의 중심에 위치된 필름 물질을 절단하기 위해 나이프와 앤빌이 결합하도록, 나이프와 앤빌은 모두 동위상에서 도 4에 도시된 화살표와 같이 반대되는 회전 방향으로 회전한다.

도 4의 죠우 장치(110)에서, 도 1 내지 도 3의 공지된 장치와 유사하게, 패키지를 형성하기 위한 패키징 필름의 종방향으로 밀봉된 편평 튜브(114)의 일측에 나이프(112)는 배치된다. 튜브(114)의 대향 측에 경화 반동 패드 또는 앤빌(116)이 배치되고, 튜브(114)는 나이프(112)와 앤빌(116) 사이에 위치된다. 나이프(112)는 앤빌(116)에 대한 압력 하에서, 나이프 블레이드(118)와 앤빌(116) 사이에 갇힌 튜브(114)의 필름을 압력 크러시-절단 작용으로 절단하도록 가압된다.

나이프(112)는 튜브(114)의 종방향 L에 직각이고, 블레이드(118)의 절단 에지(120) 및 앤빌(116)의 표면에 평행한 X 축에 대해 회전한다. 죠우 장치(110)는 축 주위로, 예컨대, 마운팅 서포트(111)에 의해 축을 따라 배치된 샤프트에 장착된다.

특히 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 세장형 나이프(112)는 세장형 홀더(121)에 마운팅 블럭의 형태로 장착된다. 도시의 명확성을 위해, 몇몇의 치수 및 각도는 도 5 및 도 6에서 과장되어 있다.

나이프(112)의 하부는 세장형 홀더(21)에서 세장형 리세스(130) 내에 수납되어, 그 안에 견고하게 고정된다. 처음에 나이프(112)의 종방향 일단부(122)가 먼저 앤빌(116)에 접촉하고, 이어서 접촉점이 블레이드(118)의 절단 에지(120)를 따라서 나이프(112)의 종방향 타단부(124)를 향해 전진하도록, 나이프(112)의 절단 작용은 점진적이다.

그러한 점진적인 절단 작용을 위해, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 나이프(112)는 세장형 홀더(121)의 종방향에 대해 각도 β로 장착된다. 블레이드(118)의 절단 에지(120)는 나이프(112)의 평면에 평행하도록 연마된다. 전형적으로, 각도 β는 2°이다.

나이프(112)에 의해 만들어진 횡방향 절단부(136)의 대향 측면들 상의 편평 튜브(114)에 횡방향 밀폐식 시일(132, 134)이 형성되도록, 세장형 가열 밀봉 장치(126, 128)가 나이프용 세장형 홀더(121) 내에 및/또는 앤빌(116) 내에 배치된다. 도시된 실시예의 장치에서, 앤빌(116)은 가열된 블럭이며, 예컨대 내열 고무 같은 탄성 및 복원 물질인 세장형 압력 스트립(126, 128)은 나이프(112)의 각각의 대향 측에 배치된다. 나이프(112)와 압력 스트립(126, 128)은 세장형 홀더(121)의 마운팅 표면(138)에 우수하게 서있다.

세장형 압력 스트립(126, 128)은 나이프(112)에 평행하고, 이에 따라 세장형 압력 스트립(126, 128)은 또한 세장형 홀더(121)의 종방향에 대해 각도 β로 장착된다. 이에 따라, 나이프(112)와 압력 스트립(126, 128)은 종방향 L에 수직인 세장형 홀더(121)의 종방향 측부에 대해 각도 β로 경사진다. 따라서, 종방향이 수직방향을 향할 때, 나이프(112)와 압력 스트립(126, 128)은 수평에 대해 각도 β로 경사진다.

회전 접촉이 전진함에 따라, 편평 튜브(114)의 전체 폭은 동시에 절단되지 않고, 대신에 회전 작용이 전진함에 따라 나이프 블레이드(118)의 점접촉은 튜브(114)를 가로질러 천이한다. 두 개의 이격된 밀폐식 시일(132, 134)을 형성하기 위해, 압력 스트립(126, 128)은 가열된 앤빌(116)에 대하여 튜브(114)의 필름 물질을 국부적으로 가압한다.

전형적으로 나이프의 폭(도 5 및 도 6에서 치수 a)은 1 내지 3 mm, 가장 전형적으로는 2 mm이고, 절단 에지(120)는 나이프(112)의 블레이드(118)의 전체 길이를 따라 중심에 위치된다.

반대로, 도 1 내지 3의 공지된 장치에 있어서, 절단 에지(20)가 나이프(12)의 평면에 대해 경사지므로, 나이프(12)의 폭(도 2 및 도 3에서 치수 y)은 본 발명에서 블레이드 내에 절단 에지의 경사를 수용할 수 있도록 하기 위해 이용되는 나이프(112)의 폭보다 현저하게 커야 하고, 전형적으로 5 mm이다. 그러한 경사는 본 발명의 장치의 나이프에는 존재하지 않고, 대신에 절단 에지(120) 및 나이프(112)의 평면이 평행하고, 나이프 두께의 감소뿐만 아니라, 나이프의 제조도 쉽다.

공지된 장치에서와 같이 평행하게 장착된 나이프에 경사진 블레이드를 제공하는 것 대신에, 본 발명의 장치는 나이프를 위한 경사진 마운팅에 평행한 중앙 블레이드를 제공한다. 세장형 압력 스트립(126, 128)은 나이프(112)에 평행하고, 그러므로 나이프(112)의 전체 조립체 및 그것들의 대향 측면들 상의 세장형 압력 스트립(126, 128)은 세장형 홀더(121)의 종방향에 대해 경사지게 장착된다.

평면을 갖는 가열된 강체 앤빌에 대해 가압되는, 탄성 복원 물질의 세장형 압력 스트립(126, 128)의 제공은 최소 폭의 고강도 밀봉의 이점을 제공한다. 압력 스트립(126, 128)은 좁은 표면 면적에 걸쳐 고압을 가할 수 있고, 더 큰 폭에 걸쳐 저압 시일을 제공하는 것과 비교하여 향상된 가열 시일을 제공한다. 게다가, 더 넓은 시일과 비교하여, 더 좁은 가열 시일은 향상된 밀폐 성능 및 내구성을 제공할 수 있다.

전형적으로, 세장형 홀더(121)의 종방향에 대해 모두 경사진, 세장형 압력 스트립(126, 128) 및 나이프(112) 조립체의 전체 폭은 8mm인 반면, 공지 장치에서 세장형 홀더(21)의 종방향에 모두 평행한, 가열 밀봉 장치(26, 28) 및 나이프(12) 조립체의 전체 폭은 20 mm이다.

이러한 나이프의 구조 및 방향에 있어 변경의 결과는 도 7에 도시되어 있다.

도 7은 나이프(112)에 의해 형성된 절단부로 분리된 두 개의 인접한 패키지(200, 202)를 보여준다. 각각의 패키지(200, 202)는 패키지(200, 202)의 종방향에 대해 각도 β(도면에 과장됨)로 경사진 횡방향 절단 에지(204, 206)를 가진다. 상기 각도는 충분히 작아서, 소비자가 보통 알아차리지 못한다. 밀폐식 시일(208, 210)을 형성하는 가열 시일은 각각의 패키지(200, 202)의 단부에 제공된다. 횡방향 절단 에지(204, 206)에 인접한 밀봉되지 않은 최단부(212, 214)는 나이프 두께의 이분의 일에 상응하는 폭을 가진다. 따라서, 밀봉되지 않은 최단부(212, 214)는 전형적으로 0.5 내지 1.5 mm, 가장 전형적으로는 1mm의 두께를 가지고, 이는 도 1 내지 3의 공지된 장치에 의해 생산된 상응하는 밀봉되지 않은 최단부가 전형적으로 2.5 mm의 두께를 갖는 것과 대비된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따라 생산된 각각의 패키지에서, 가열 시일을 보장하면서도, 전체 필름 물질의 길이에 있어 통상적으로 3 mm 정도 절약한다.

밀폐식 시일을 형성하는 것과 관련해 기능적인 목적을 갖지 않는, 패키지 단부에서 밀봉되지 않은 물질의 양을 감소시킴으로써, 이러한 물질 절약이 달성된다.

게다가, 가열된 앤빌에 대하여 특정 압력 스트립을 이용함으로써 가열 시일은 공지의 가열 시일보다 더 좁아질 수 있고, 패키징 물질의 더 큰 절약을 제공한다. 전형적으로, 가열 시일은 1 내지 4 mm, 선택적으로 1 내지 2 mm의 폭을 가진다.

그러한 필름 물질 절약은 간식용 음식 같은 상품의 대량생산에 잠재적으로 큰 영향을 준다.

출원인과, 관련 회사는 세계에서 가장 큰 간식용 음식 회사의 일부이고, 이러한 패키징 물질 절약은 점증적으로 패키징 물질에 있어서 세계적으로 1년에 수천만 달러의 비용을 절약하고 중요하게는 1년에 이산화탄소 생산 중 약 16000 톤을 절약할 것으로 추정된다. 따라서, 이러한 발명은 다양한 상품, 특히 간식용 음식의 패키징의 탄소이력에 상당한 감소를 가져올 수 있다.

상기 예로 든 각도 및 치수는 단지 본 발명에서 이용될 수 있는 각도 크기 및 치수의 표시임이 당업자에게 자명하고, 이러한 변수는 패키지 크기, 형태 및 치수를 포함하는 다양한 인자에 따라 변할 수 있음이 당업자에게 자명하다.

죠우 장치 및 방법은 다양한 상품의 기본 패키지의 생산에 이용될 수 있고, 그 중 간식용 음식은 바람직한 실시예에 불과하다. 죠우 장치 및 방법은 또한 예컨대, 멀티팩 패키징의 부차적인 패키지를 생산하는데 적합할 수 있다.

공지 장치에 대해 상술한 것과 같이, 본 발명의 장치에서 복수의 나이프는 회전 축을 따라 배치되고 상호 각도상으로 분리된 공통 샤프트에 대해 장착될 수 있고, 이에 따라 공통 샤프트의 각각의 회전 주기 동안 복수의 절단부가 각각의 나이프에 의해 만들어지고, 샤프트의 각각의 회전 주기 동안의 절단 작용에 의해 대응하는 복수의 패키지가 분리된다. 복수의 앤빌은 상응하게 제공된다.

대체 실시예에서, 가열 밀봉 장치는 크림핑(crimping) 장치일 수 있고, 및/또는 전체 조립체의 하나 또는 양측, 즉 세장형 홀더 및/또는 앤빌일 수 있고, 가열될 수 있다. 게다가, 세장형 가열 밀봉 장치는 앤빌 내에 및/또는 나이프의 세장형 홀더 내에 배치될 수 있다.

본 명세서에서 밝힌 본 발명의 실시예의 다른 변경 사항은 당업자에게 자명할 것이다.