쿠션 라미네이트

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배경

버블 랩은 작고 균일한 주머니에 기포를 가두는 방식으로 함께 적층된 두 개의 플라스틱 시트로 구성된 포장재의 상표명입니다. 이 플라스틱 시트 어셈블리는 보관 또는 배송 중에 깨지기 쉬운 물건을 보호하기 위해 유연한 쿠션으로 사용됩니다. 버블 랩이라는 이름은 뉴저지주 새들 브룩에 소재한 Sealed Air Corporation에 의해 등록되었지만 그 이름은 포장재 자체와 동의어가 되었습니다. 유사한 재료가 업계에서 쿠션 라미네이트로 알려져 있습니다.

효율적이고 보호적인 포장재의 필요성은 오랫동안 인식되어 왔습니다. 원래는 파쇄된 종이와 헝겊을 사용했습니다. 역사적으로 사용된 다른 재료로는 미분된 운모와 골판지가 있습니다. 1950년대와 1960년대에 플라스틱 기술이 성숙해지면서 새롭고 향상된 포장재가 개발되었습니다. 폴리스티렌 플라스틱으로 만든 발포 비드는 플라스틱 포장 재료의 한 가지 인기 있는 예입니다. 이들은 스티로폼 땅콩으로 더 일반적으로 알려져 있습니다. 플라스틱 기술을 기반으로 하는 또 다른 혁신은 매우 깨지기 쉬운 물체를 완충하고 보호하기 위해 공기에 의존하는 포장 재료인 완충 라미네이트입니다. 이 라미네이트의 첫 사용은 플라스틱을 처리하는 데 사용되는 방법이 점점 더 정교해지면서 저렴하고 신속한 제조가 가능해진 1970년대 초로 거슬러 올라갑니다. 오늘날 그들은 미국과 해외의 여러 회사에서 제조하고 있습니다. 다양한 제조 방법이 사용되지만 기본 공정에는 두 장의 플라스틱 적층 시트 사이에 기포를 가두는 것이 포함됩니다.

원자재

플라스틱 수지

쿠션 라미네이트는 주로 폴리에틸렌 및 폴리 프로필렌과 같은 수지로 형성된 플라스틱 필름 또는 얇은 시트로 만들어집니다. 이러한 수지는 성능이 좋고 비교적 저렴하기 때문에 널리 사용됩니다. 그들은 새지 않고 공기를 유지할 수 있는 강력하고 유연한 필름으로 주조될 수 있습니다. 또한, 이러한 수지는 열가소성 물질이므로 쉽게 녹고 성형할 수 있습니다. 이것은 플라스틱 시트가 가공 중에 재가열될 수 있기 때문에 중요한 특성입니다. 다양한 유형의 수지를 사용하여 상단 시트와 하단 시트를 만들어 쿠션 라미네이트에 특별한 특성을 부여할 수 있습니다. 예를 들어, 하나의 레이어를 더 단단한 재료로 만들어 완성된 제품의 강성을 높일 수 있습니다.

기타 첨가제

폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 필름은 특성을 수정하고 가공을 용이하게 하기 위해 기본 폴리머와 혼합된 다양한 첨가제로 형성됩니다. 이러한 첨가제에는 수지 블렌드의 유연성을 제어하는 ​​윤활제 및 가소제가 포함됩니다. 다양한 유형의 분해를 억제하는 자외선 흡수제, 열 안정제 및 항산화제; 및 중합체와 충전제 사이의 결합을 개선하는 커플링제 및 강도 조절제를 포함한다. 또한 정전기 축적을 줄이기 위해 정전기 방지제가 첨가되고 미생물 성장을 억제하기 위해 살생물제가 포함될 수 있습니다.

제조
프로세스

쿠션 라미네이트는 세 가지 기본 단계로 구성된 공정으로 제조됩니다. 용융된 수지가 다이를 통해 압착됨에 따라 시트로 성형된 후 추가 처리됩니다. 압출된 시트는 3롤 피니셔 또는 3롤 스택으로 알려진 일련의 스테인리스강 롤러를 통과합니다. 플라스틱 컴파운딩 및 시트 압출, 적층 및 마무리 작업.

플라스틱 컴파운딩 및 시트 압출

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1 제조사 사양에 맞게 합성된 플라스틱 수지를 공급업체에서 대량 구매합니다. 이 컴파운딩 과정에서 폴리에틸렌 수지를 가열하여 상술한 첨가제와 혼합한다. 그런 다음 이 혼합물을 녹여서 직경이 0.125인치(0.3175cm)인 작은 펠렛으로 형성합니다. 제조 공정 초기에 이러한 펠릿은 압출기로 알려진 성형기에 도입됩니다. 압출기의 한쪽 끝에는 펠릿이 쏟아지는 호퍼가 있습니다. 이 호퍼는 펠릿을 가열된 긴 배럴에 공급합니다. 이 배럴에는 플라스틱을 앞으로 밀어주는 나사 메커니즘이 장착되어 있습니다. 배럴의 다른 쪽 끝에는 최대 10피트(3m) 너비의 시트를 생산할 수 있는 스테인리스 스틸 시트 다이가 있습니다.

2 수지는 가열된 배럴을 따라 이동하면서 녹고 끝에 도달할 때 금형의 구멍을 통해 쉽게 밀어낼 수 있습니다. 용융된 수지는 다이를 통해 압착되어 시트로 성형된 다음 추가 처리됩니다. 공정에 따라 시트가 아직 따뜻할 때 즉시 다른 레이어에 라미네이트하거나 나중에 냉각하여 라미네이트할 수 있습니다. 두 경우 모두 압출 후 시트는 3롤 피니셔 또는 3롤 스택으로 알려진 일련의 스테인리스강 롤러를 통과합니다. 이 롤러는 직경이 10-16인치(25.4-41cm)이며 내부에서 물로 냉각됩니다. 플라스틱 시트가 다이를 나갈 때 상단 두 롤러가 만나는 지점인 닙으로 들어갑니다. 시트는 롤러의 움직임에 의해 당겨지고 상, 중, 하의 롤러를 통과합니다. 이 롤러는 시트를 냉각시키면서 올바른 크기와 모양을 유지하도록 도와줍니다. 3개의 롤 스택을 통과한 후 시트는 풀 롤이라고 하는 또 다른 일련의 롤러로 들어가 나머지 처리 과정을 통해 시트를 끕니다.

적층

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3 라미네이션은 이러한 방식으로 두 개의 시트를 함께 밀봉하는 데 사용되는 프로세스입니다. 적층은 기포를 가두는 방식으로 두 장의 시트를 함께 밀봉하는 데 사용되는 프로세스입니다. 기포를 가두는 것입니다. 시트의 면을 가로질러 이러한 기포의 균일한 배치는 기재 시트를 지정된 패턴으로 늘리거나 천공하여 달성할 수 있습니다. 시트에 균일하게 배치된 변형은 공기를 유지하고 개별 포켓을 형성합니다. 기판 시트를 변형시키는 과정은 플라스틱을 부드럽게 하기 위해 열이 필요합니다. 언급한 바와 같이, 이 단계는 시트가 아직 따뜻한 상태에서 압출 직후에 수행하거나 시트를 나중에 재가열 및 성형할 수 있습니다. 그런 다음 기포는 성형 표면에 노출시켜 연화된 시트로 성형할 수 있습니다. 이 표면은 원하는 모양과 분포의 돌출부가 있는 롤러 또는 플레이트일 수 있습니다. 용융 시트가 성형 표면과 접촉하면 플라스틱이 원하는 패턴으로 성형됩니다.

4 이러한 에어 포켓을 생성하는 한 가지 방법은 성형 표면으로 회전 벨트를 사용하는 것입니다. 이 벨트에는 여러 개의 구멍이 있습니다. 기판 시트가 벨트를 따라 이동함에 따라 진공 소스에서 벨트의 구멍으로 흡입이 가해집니다. 기압 차이로 인해 플라스틱이 벨트의 구멍으로 늘어져 일련의 포켓이 생성됩니다. 또 다른 방법은 성형 표면으로 성형판을 사용합니다. 플라스틱 시트는 진공이 통과하는 이 판 아래로 이동됩니다. 흡입은 시트가 몰드 플레이트의 범프에 일치하도록 하고 원하는 불규칙한 표면을 갖는 성형 시트를 생성합니다. 세 번째 방법은 회전하는 성형 실린더를 사용하여 플라스틱에 에어 포켓을 형성하는 것입니다.

5 위에서 설명한 방법 중 하나로 에어 포켓을 형성한 후, 한 세트의 라미네이팅 롤러를 통해 기판 시트와 두 번째 시트를 함께 공급합니다. 접착이 일어나도록 하려면 시트 중 적어도 하나가 적절한 온도에 있어야 합니다. 압력과 열은 시트를 함께 밀봉하고 기포는 갇힌 상태로 유지됩니다.

특수 작전

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6 적층이 완료된 후 시트는 필요한 경우 개방 또는 강제 공기 시스템에 의해 냉각됩니다. 공기는 시트 위와 아래를 가로질러 날릴 수 있습니다. 수냉식을 하는 경우도 있지만 건조에 시간이 더 필요하고 청소 문제가 발생할 수 있습니다. 만드는 쿠션 라미네이트의 유형에 따라 다른 특수 가공이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 일부 유형의 쿠션 라미네이트는 한쪽 면에 접착 코팅이 되어 있습니다. 다른 것들은 작고 깨지기 쉬운 물건을 담기 위해 봉투로 형성됩니다. 관련된 처리에 따라 이러한 추가 작업은 라미네이션 프로세스 전 또는 후에 수행할 수 있습니다.

작업 완료

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7 완충용 라미네이트가 완성되면 시트재를 적당한 크기로 재단한다. 이것은 1차 처리의 일부로 수행되거나 절단되지 않은 랩을 큰 롤에 보관하고 나중에 크기에 맞게 절단할 수 있습니다. 이 절단 공정은 슬리팅으로 알려져 있으며 플라스틱의 두꺼운 층을 절단할 수 있는 특수 칼로 수행됩니다. 라미네이트는 롤 또는 시트 형태로 포장 및 판매될 수 있습니다.

부산물/폐기물

쿠션 라미네이트 제조의 주요 폐기물은 플라스틱 수지입니다. 오염되거나 과열되거나 손상된 수지는 폐기해야 합니다. 그러나 물리적 성형 문제와 관련된 이유로 품질 검사에 실패한 시트는 재작업할 수 있습니다. 이 재활용 공정을 시트를 재연마 및 파쇄하고 재용융하고 새 시트로 재압출한다고 합니다. 플라스틱이 물리적 사양을 충족하는지 확인하기 위해 재분쇄물을 처녀 수지와 혼합할 수 있습니다. 이는 폴리프로필렌의 열가소성 특성으로 인해 품질 손실 없이 수행할 수 있습니다.

품질 관리

다른 플라스틱 제조 공정과 마찬가지로 고품질 제품을 생산하기 위해 면밀히 관리해야 하는 몇 가지 핵심 영역이 있습니다. 배합 과정에서 수지와 첨가제를 주의해서 첨가하여 공식 성분이 적절한 비율로 혼합되도록 해야 합니다. 완성된 수지는 시트 압출 작업이 시작되기 전에 화학적 및 물리적 특성이 사양을 충족하는지 확인하기 위해 분석될 수 있습니다. 압출 공정 시작 시 소량이 압출기 배럴을 통해 흘러내릴 수 있습니다. 이 퍼지 프로세스는 배럴을 청소하고 성형 시스템의 모든 문제를 드러냅니다.

압출하는 동안 수지를 적절한 온도로 유지하는 것이 중요합니다. 폴리머의 유속은 분자량과 온도에 따라 달라집니다. 온도가 너무 낮으면 수지가 다이를 통해 제대로 이동하지 않습니다. 온도가 너무 높으면 폴리머가 열분해될 수 있습니다. 과열은 수지에 화학적 변화를 일으켜 사용할 수 없게 만들 수 있습니다. 원치 않는 화학적 상호 작용은 압출 공정 중에 플라스틱 시트의 품질에 영향을 줄 수도 있습니다. 한 가지 문제는 플라스틱에 부정적인 영향을 줄 수 있는 공기와의 반응인 산화입니다. 유사하게, 수분과의 상호작용은 플라스틱의 품질에 영향을 미칩니다. 수분이 너무 적으면 특정 플라스틱 혼합물이 너무 부서지기 쉽습니다.

압출 공정이 완료된 후에는 압출기를 적절하게 청소해야 합니다. 이전에 사용한 수지의 흔적이 새 배치를 오염시킬 수 있으므로 다른 수지로 작업하기 전에 철저한 청소가 필요합니다. 기계가 아직 따뜻할 때 다이 청소를 하는 것이 가장 좋으며 남은 레진은 쉽게 긁어낼 수 있습니다.

다른 요인도 모니터링해야 합니다. 예를 들어, 특정 제조 방법에서는 상단 및 하단 플라스틱 시트가 열에 다르게 반응하여 적층 과정에서 한 시트는 왜곡되지만 다른 시트는 변형되지 않도록 하는 것이 중요합니다. 이러한 유형의 작업에서는 두 시트의 열 변형이 25°C(77°F) 이상 차이가 나는 것이 중요합니다. 그렇지 않으면 적층 중에 문제가 발생합니다.

완충 라미네이트가 완료된 후, 시트가 강도, 기포 파열점 및 기타 기준에 대한 사양을 충족하는지 확인하기 위해 샘플을 평가할 수 있습니다.

미래

플라스틱 기술의 발전은 계속해서 빠른 속도로 이루어지고 있습니다. 이러한 발전은 가공이 더 쉽고 더 나은 완충 능력을 제공하며 생분해성인 개선된 플라스틱 화합물을 생산할 가능성이 높습니다. 후자의 품질은 포장재가 일회용 제품이며 상당한 양을 사용한다는 점을 고려할 때 특히 중요합니다. 환경에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 안전하게 파손될 수 있는 플라스틱으로 만든 쿠션 라미네이트는 업계에 큰 자산이 될 것입니다. 제조 공정에 사용되는 장비의 개선이 계속 이루어지고 있지만 기존 기계를 교체하는 데 엄청난 비용이 들 수 있기 때문에 시장 출시가 더딜 수 있습니다. 하나의 새로운 제조 방법은 값비싼 성형 장비의 필요성을 우회합니다. 대신 이 방법은 플라스틱 기판 시트를 패턴으로 사용하여 고가의 성형 장비 없이 기포를 형성합니다. 이 과정에서 먼저 얇은 플라스틱 시트에 원하는 기포 패턴을 천공합니다. 이 층은 기판 시트에 적층되고 조합은 가열된 핀치 롤을 통과합니다. 기판의 천공을 통해 필름을 끌어오기 위해 진공 또는 가스 압력이 가해집니다. 이 공정은 성형 표면을 사용하지 않고 기포를 생성합니다. 이 방법이나 다른 새로운 제조 방법이 미래에 업계에서 채택될지는 두고 봐야 합니다.