매장 직원은 선반에서 종이봉투를 꺼내 식료품을 채워 고객에게 전달합니다. 단 5초밖에 걸리지 않습니다. 가방 자체가 동시에 조립된다는 사실은 작업자에게 전혀 발생하지 않았지만 기계마다 14개의 조화로운 기계적 움직임이 이루어졌습니다. 그만큼자동 쇼핑 종이 봉지 만드는 기계연속된 크래프트 종이 롤을 손잡이와 밀봉된 바닥이 있는 완성된 쇼핑백에 넣습니다. 분당 150~300자루 정도. 과정은 간단해 보이지만-인쇄하고, 접고, 붙이고, 자르세요. 그러나 이러한 단계 뒤에 있는 엔지니어링은 그렇지 않습니다. 이것이 어떻게 변경되었는지 이해하면 기계가 존재하는 이유, 기계가 처리해야 하는 재료 제한 사항, 일회용 플라스틱에 대한 새로운 규칙이 글로벌 포장 분야에서 어떻게 자리를 바꾸었는지 알 수 있습니다.{7}}
기계가 중요한 이유: 스크롤에서 소매까지
EU의 일회용-플라스틱 사용 지침과 이후의 포장 및 포장 폐기물 규정이 경량 플라스틱 운반용 가방에 대한 엄격한 감소 목표를 설정한 이후 여러 곳에서 종이 봉투가 비닐 쇼핑백을 대체했습니다. 환경 지속 가능성에 대한 현재 연구(Current Research in Environmental Sustainability)의 비교 수명주기 연구에 따르면 종이 쇼핑백은 생산에 더 많은 에너지를 사용함에도 불구하고 사람들이 3번 이상 재사용하는 비닐 쇼핑백보다 해양 오염 위험이 훨씬 낮고 수명이 끝난 후 재활용 가능성이 더 높은 것으로 나타났습니다. 또한 연구에서는 종이 봉지의 효율성-각 봉지가 생산되는 속도와 생산되는 재료의 양-이 종이 봉지가 환경에 미치는 전체적인 영향이 경쟁력이 있는지 여부에 직접적인 영향을 미친다는 점을 지적합니다. 이 효율성은 기계 자체에 따라 다릅니다.자동 쇼핑 종이 봉지 만드는 기계s 이전에 필요했던 다섯 가지 개별 수동 단계를 한 줄로 결합합니다. 이를 통해 재료 낭비가 약 30~40% 감소하고 노동 병목 현상이 제거되어 분당 약 20개의 반자동 장치 생산이 유지됩니다.
성분: 크래프트 종이와 그 구조적 요구
기계의 각 가방은 큰 크라프트지 롤로 시작됩니다. 이 종이의 무게는 일반적으로 평방미터당 70-120g입니다. 크라프트 펄프는 황산염 공정에서 나옵니다. 리그닌 추출에 대한 통제된 접근 방식을 취하면서 셀룰로오스 사슬 길이를 유지하는 조리 방법으로 강한 섬유질을 제공합니다. Journal of Materials Science의 연구에 따르면 크래프트는 하중을 받는 변형으로 인해 국부적으로 찢어지는 것으로 나타났습니다. 이는 압력이 파손되기 전에 좁은 범위에서 수집된다는 것을 의미합니다. 따라서 가방의 하중 강도는 평균 플레이트 강도가 아니라 가장 약한 부분에 따라 달라집니다. 이번 발견은 기계 제작 방식에 직접적인 영향을 미칩니다. 나중에 식료품의 무게로 인해 무효화되는 국부적 응력 지점을 생성하지 않고 종이를 공급하고 구겨서 접어야 합니다. 예를 들어, 기계의 주름잡는 바퀴는 세트 종이접기를 누릅니다. 그들은 깔끔하게 접힌 라인의 섬유 결합을 약화시키기에 충분하지만 주변 영역의 강도를 감소시킬 정도로 많지는 않습니다. 접힘성과 구조적 강도 사이의 균형은 기계가 해결해야 하는 첫 번째 엔지니어링 과제입니다.
1단계: 팽창 및 장력 조절
일반적으로 500kg이 넘는 대형 롤은 기계가 시동될 때 유압 샤프트로 들어갑니다. 서보- 구동 언와인더는 일정한 장력으로 용지를 앞으로 당깁니다. 긴장이 변하면 나중에 인생에 문제가 생길 수 있습니다. 인쇄 디자인이 바뀌고, 주름선이 움직이고, 일관되지 않게 잘립니다. 자동 포장 기계용 서보 드라이브 시스템에 대한 IEEE 연구에서는 동기식 다축 서보 제어가 동시에 이동할 때 위치 오류를 0.1mm 미만으로 줄이는 것으로 나타났습니다. 이 수준의 정확도는 접는 선이 350mm 폭의 종이 메쉬에서 분당 200m의 속도로 계속 움직이는 데 필요합니다. 댄싱 롤러 장치는 압력 측정 장치와 함께 실시간으로 장력을 측정하고 신호를 서보 컨트롤러로 다시 보냅니다. 장력이 감소하면 모터를 풀고 가속하십시오. 장력이 높아지면 모터 속도가 느려집니다. 그런 다음 파일은 평평하고, 늘어나지 않고, 적절하게 정렬된 다음 섹션으로 이동합니다.
2단계: 플렉소그래픽 인쇄
종이가 가방이 되기 전에 매장 로고, 녹색 문구 또는 적합성 표시가 표시됩니다. 플렉소그래픽 인쇄 장치는 고무 또는 포토폴리머 플레이트로 만들어집니다. 움직이는 종이를 수성 잉크로 코팅했습니다. 수화 잉크는 종이 봉투에 가장 적합한 선택입니다. 이 제품은 EU 규정에 따른 휘발성 유기 화합물(VOC)에 대한 VOC 배출 제한을 충족합니다. 표면에 남아 있지 않고 크라프트 섬유에 담가질 수도 있습니다. 이렇게 하면 비닐봉지를 사용할 때 잉크가 지워지지 않습니다. 포장용 기능성 수성-기반 잉크에 대한 Clausius Press의 연구에 따르면 잘 만들어진 수성-유연 잉크는 솔벤트 잉크와 마찬가지로 색 농도와 긁힘 방지 기능을 제공하는 것으로 나타났습니다. 이는 크라프트지의 수분 흡수 값이 평방 미터당 25~35g일 때 작동합니다. 인쇄 장치는 광학 태그 센서를 사용하여 판을 용지에 맞춥니다. 이 센서는 미리 인쇄된-등록 점을 읽습니다. 웹 스트레치 또는 문제를 해결하기 위해 플레이트 실린더 타이밍을 실시간으로 조정합니다.
수축.
3단계: 가장자리 감소 및 사전-접기
인쇄 후 용지가 구겨집니다. 가방 측면의 접힌 부분과 가방 바닥의 주름 선이 일치하도록 종이에 눌려진 돌출된 골이 있는 회전 바퀴. 컬이 잘리지 않습니다. 좁은 선을 따라 섬유의 모양을 변화시키는 것입니다. 이렇게 하면 가장 중요한 것은 깨지지 않는 쉽게-접을 수 있는-경첩이 만들어집니다. 크라프트지에 대한 연구에 따르면 주름 깊이는 종이의 두께와 무게에 따라 결정되어야 합니다. 주름이 너무 깊으면 주름 부위의 인장강도가 60% 감소합니다. 너무 얕으면 접힌 부분이 비스듬히 유지되지 않고 뒤로 튕겨 나옵니다.자동 쇼핑 종이 봉지 만드는 기계조정 가능한 주름 휠 수리. 침투 깊이는 서보-제어 액추에이터에 의해 결정됩니다. 이는 기기의 터치스크린 컨트롤에서 선택한 용지 유형에 맞게 조정할 수 있습니다.
4단계: 측면 거싯 접기 및 튜브 성형
접힌 종이는 이제 튜브- 모양의 섹션으로 이동합니다. 두 개의 접이식 쟁기가 주름 선을 따라 측면 솔기 패널을 안쪽으로 뒤집었습니다. 이는 플랫 웹의 폭을 약 350mm에서 각 측면에 30mm 슬릿이 있는 약 100mm 폭의 접이식 튜브로 줄입니다. 동시에 종이 측면을 따라 세로로 붙인 접착제 노즐에 핫멜트 접착제 라인을 넣습니다. 그런 다음 칼라가 형성되어 반대쪽 가장자리 주위에 접착된 가장자리를 감싸게 됩니다. 이렇게 하면 연속적인 밀봉 튜브인 파우치가 생성됩니다. 겹침 폭은 일반적으로 10-15mm입니다. 접착제가 마른 얼룩 없이 두 층을 서로 붙일 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. 그러나 완성된 가방에 눈에 띄는 솔기 돌출이 생기지 않도록 충분히 작아야 합니다. 종이봉투를 만드는 데 사용되는 핫멜트 접착제는 폴리올레핀 기반입니다. 섭씨 160~180도의 적용 온도에서는 2초 이내에 작동이 가능했습니다. 저장된 온도와 습도 수준에서 결합 강도를 유지하기 때문에 선택되었습니다.
5단계: 절단 및 바닥 사전-주름
회전하는 칼 아래에 형성된 고리에서 연속적인 튜브가 나왔습니다. 이 칼은 그것을 다양한 튜브 길이로 자릅니다. 각각은 바닥이 없는 상자입니다. 절단 시간에 따라 가방의 높이가 결정됩니다. 서보 동기화는 컷이 로고를 통하지 않고 인쇄 디자인 사이에 위치하도록 보장합니다. 그 후 하단 주름 장치는 수평 주름 선을 튜브의 아래쪽 가장자리에 밀어 넣습니다. 선은 아래쪽의 접힌 부분을 설명합니다. 앞면에 하나, 뒷면에 하나, 측면 솔기의 주름을 가로질러 대각선으로 두 개. 이러한 주름의 모양에 따라 최종 백의 바닥이 평평한 직사각형(선반에 고정됨)인지 또는 테이퍼형 바닥(만들기는 쉽지만 안정성이 낮음)인지가 결정됩니다. 평평한-바닥 옵션에는 정확한 네 각도의 대각선 주름이 필요합니다. 교차점은 0.5mm 이내로 정렬되어야 합니다. 정렬되지 않으면 바닥이 고르지 않고 무게로 인해 무너질 수 있습니다.
6단계: 바닥 접기 및 밀봉
완전 자동화된 백 기계의 복잡성은 하단 성형 스테이션에 있습니다. 로봇식 핑거와 접이식 가이드가 특정 순서로 미리 주름진 튜브에 적용됩니다.- 전면 패널을 아래로 접고 마치 삼각형을 안쪽으로 접은 다음 접힌 접힌 부분 위로 후면 패널을 접고 결과 직사각형 바닥을 평평하게 누릅니다. 두 번째 접착제 노즐은 후면 패널이 닫히기 전에 접힌 부분에 접착제를 도포합니다. 이것은 바닥의 구조를 밀봉합니다. 접힌 부분의 아래쪽이 프레스 롤러를 통과합니다. 롤러는 접착제 결합 압력을 필요한 유지 시간으로 설정합니다.
바닥의 접힘 품질은 천 가방의 운반 능력을 직접적으로 결정합니다. 밀봉된 평평한 바닥은 4개의 벽 패널 전체에 수직 무게를 분산시킵니다. 바닥이 제대로 밀봉되지 않으면 가장 약한 지점인 접착 이음새에 모든 부하가 가해집니다. ISO 종이 봉지 구조 테스트 표준에서는 완성된 봉지가 솔기 파손 없이 0.8m 및 5kg의 하중으로 정적 낙하 테스트를 통과해야 한다고 규정합니다. 이는 기계의 하단 스테이션이 생산 속도에서 안정적으로 도달해야 한다는 벤치마크입니다.
7단계: 액세서리 취급
쇼핑백을 직접 관리해야 합니다. 인라인 생산에는 두 가지 주요 방법이 있습니다: 와인딩 종이 로프 손잡이와 평평한 종이 테이프 손잡이. 트위스트 처리는 단일 장치에서 동시에 작업하여 수행됩니다. 이 장치는 두 개의 크라프트지 조각을 밧줄로 회전시켜 길이로 자른 다음 U-자 모양으로 만듭니다. 옵션인 암은 각 루프를 가방의 상단 가장자리로 이동합니다. 거기에서 손잡이 끝 부분을 가방 입구 안쪽에 접착제로 붙였습니다. 플랫 핸들이 더 간단합니다. 기계는 가방 뚜껑 근처에 있는 두 개의 수평 슬롯에 구멍을 뚫고 미리 잘라낸 종이 조각을 슬롯에 끼워 넣습니다.- 그런 다음 테이프 끝을 안쪽으로 접어 서로 붙입니다.
어떤 방법을 사용하든 핸들은 1mm 이내에서 균일하게 위치해야 합니다. 손잡이가 비대칭인 경우 가방의 무게중심이 이동하게 됩니다. 그러면 가방이 기울어져 내용물이 쏟아집니다. 국가 포장 안전 표준의 핸들바 장력 규정에 따르면 일반적으로 각 핸들은 가방을 떠나지 않고 8~12kg의 정적 하중을 견딜 수 있어야 합니다.
8단계: 출력, 계산 및 바인딩
완성된 가방은 기계에서 컨베이어 벨트로 운반되었습니다. 이는 계수 및 묶음 스테이션에 공급됩니다. 광학 센서는 각 가방의 수를 계산합니다. 설정된 번들 수-보통 50개 또는 100 -에 도달하면 공압식 스태커가 번들을 하나로 묶습니다. 그런 다음 종이나 플라스틱 밴드로 포장합니다. 그런 다음 묶음으로 묶인 스택은 포장 및 운송을 위해 포장 구역으로 옮겨집니다.
생산 데이터는 기계의 PLC에 기록됩니다. 여기에는 백 개수, 폐기물 개수, 접착제 온도 로그, 서보 위치 기록이 포함됩니다. 데이터는 품질 추적을 위해 중앙 제어 시스템으로 전송됩니다. MMSE Journal의 자동화된 포장 라인 제어에 대한 연구에 따르면 PLC 기반 데이터 로깅은 수동 로그북에 비해 결함 조사 시간을 70% 단축한 것으로 확인되었습니다. 이는 각 결함이 특정 시간의 특정 서보 샤프트, 온도 센서 또는 접착제 노즐로 역추적될 수 있기 때문입니다.
기로에 선 재료과학
기계는 사용하는 종이 없이는 디자인될 수 없습니다. 크라프트지의 물리적 특성-인장 강도, 찢어짐 저항, 굴곡 저항 및 습기에 대한 민감성-으로 인해 각 기계의 설정이 제한됩니다. 연구 과학에 따르면 크라프트지의 특성을 직접 조사한 결과 수분이 7%를 초과하면 인장 강도가 15~20% 감소하여 주름이 불안정해지는 것으로 나타났습니다. 이것이 바로 생산실의 상대습도가 45%에서 55% 사이로 유지되는 이유입니다. 동일한 연구에서는 대량 생산 시 기본 중량이 플러스 또는 마이너스 5% 변화하는 것으로 나타났습니다. 이는 기계의 주름과 접착 부분을 수동으로 변경하지 않고도 다양한 용지 경도를 처리해야 함을 의미합니다. 이는 서보- 기반 적응 제어가 기존 기계의 고정 기계식 캠을 대체하는 곳입니다. 종이의 두께를 가정한 고정적인 설정 대신,자동 쇼핑 종이 봉지 만드는 기계주름 깊이, 접착제 양, 접는 압력을 실시간으로 조정하세요. 이는 풀기 스테이션에 배치된 두께 센서를 기반으로 합니다.
규제 압력과 제도적 진화
2025년부터 발효되는 EU의 포장 및 포장 폐기물 규정은 종이 포장에 대한 필수 재활용 함량 목표를 설정합니다. 2027년에는 섬유질의 30%를 재활용해야 하며, 2027년에는 식품에 노출되는 섬유질의 비율이 65%로 증가할 것입니다. 재활용 크래프트 섬유는 새 섬유보다 짧고 강도가 약합니다. 이렇게 하면 종이의 인장력이 낮아지고 가변성이 커집니다.자동 쇼핑 종이 봉지 만드는 기계재활용 종이의 경우 접착제 적용을 확대하고, 주름을 보정하기 위해 주름 프로파일을 깊게 하고, 더 큰 장력 변화를 처리하기 위해 서보 보정 빈도를 높여야 합니다.
Polaris Market Research에서는 2034년까지 전 세계 종이 봉투 시장 규모가 약 98억 달러에 이를 것으로 예측합니다. 이는 주로 2026년까지 127개국에서 일회용 비닐 봉투를 금지하기 때문입니다.{3}}이 증가는 재활용 종이를 원지와 동일한 속도로 처리할 수 있는 기계에 대한 수요가 더 많아질 것임을 의미합니다. 이는 오늘날의 서보-적응 시스템이 처리하도록 제작된 엔지니어링 과제입니다.
조립이 아닌 시스템으로서의 기계
각 단계를 개별적으로 설명하면 기계가 서로 다른 부품의 체인처럼 보일 수 있습니다. 그러나 그것은 사실이 아니다. 14가지 기계적 작업- 풀기, 늘이기, 인쇄, 주름 잡기, 주름 잡기, 접착제 줄무늬, 튜브 형태, 절단, 바닥 주름 잡기, 바닥 주름 잡기, 바닥 밀봉, 핸들 연결, 계산, 바인딩-이 조화로운 서보 제어 하에서 수행됩니다. 시간은 밀리초 단위로 제어되어야 합니다. 느슨한 서보 속도가 0.5% 증가하고 절단 서보가 조정되지 않으면 각 천 가방은 원래보다 1.5mm 더 빠르게 회전합니다. 노즐 온도가 10도 떨어지면 각 백의 하단 씰이 다음 3초 동안 완전히 굳지 않습니다. 기계가 작동하는 이유는 각 워크스테이션이 해당 작업을 수행하기 때문이 아니라 PLC가 모든 것을 하나의 시스템으로 실행하기 때문입니다. 이러한 조정-진정한 엔지니어링 승리-는 종이 두루마리를 분당 200개의 속도로 쇼핑백으로 바꾸는 것입니다. 각 가방은 동일합니다. 하나는 이전에 하나는 이후에 하나입니다.
참고자료
-비닐 쇼핑백의 수명 주기를 플라스틱 및 종이 봉투와 비교합니다.환경 지속 가능성에 대한 최신 연구, 사이언스다이렉트, 2024.
-금지된 일회용 플라스틱-및 그 대체품에 대한 수명주기 평가-.MDPI 재활용, 2024.
높은 로딩 속도에서 종이의 인장 거동.재료과학저널, 스프링거, 2024.
-최적화된 셀룰로오스 기반 셀룰로오스-재생 및 생섬유 혼합으로 만든 크라프트지입니다.천연섬유저널, 테일러 & 프랜시스, 2025.
- 서보 드라이브 시스템 자동 포장 기계 설계.IEEE 엑스플로어, 2024.
포장 용도에 사용되는 크라프트지의 물리{0}}화학적, 물, 열 및 기계적 특성.사이언스다이렉트, 2025.
건조식품용 플라스틱 및 종이 포장의 -비교 수명주기-평가입니다.재료 순환 및 폐기물 관리 저널, 스프링거, 2024.
수성 기능성 잉크의 성능과{0}}포장 인쇄에서의 응용.클라우지우스 프레스, 2024.
포장생산라인 자동제어 핵심기술 연구MMSE 저널, 숄링크, 2024.
EU 포장 및 포장 폐기물 규정(PPWR), 규정(EU) 2025/40.
종이 봉투 시장 규모, 점유율 및 성장 예측(2034년) •Polaris Market Research*(2026년)
