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골판지시트의 휨(Warp) - (1)

골판지시트 휨의 종류로서는

(1) 종방향의 휨

(2) 폭방향의 휨

(3) 종방향과 폭방향의 휨이 복합된 뒤틀린 휨

등이 있다.

폭방향의 휨은 또, 위로 휨, 아래로 휨, S자로 휨으로 분류할 수 있다.

휨이 있는 골판지시트는

(1) 코루게이터 앞에서의 자동적재 불가. 즉 티오토스태커를 사용할 수 없고, 수작업으로 뒤집어 쌓아 올려야 하기 때문에, 코루게이터에서의 일손이 필요하게 된다.

(2) 프린터, 슬롯터, 폴더글루어 등의 제함기에서 급지가 곤란하거나 불가능하며, 로스발생률의 상승으로 이어진다.

(3) 골판지상자의 내압강도가 약해진다.

(4) 골판지상자의 치수정밀도가 불량하게 된다.

(5) 수요처의 자동제함기(오토케이서)에서의 급지가 곤란하거나 불가능하게 된다.

등의 문제를 일으키며, 골판지상자 제조공정의 자동화, 합리화를 저해하며, 품질보증에 대해서도 마이너스의 요소를 줌과 동시에 수요처의 포장공정 능률을 저하, 로스의 증대로 이어진다.


<그림1> 골판지 시트 휨의 종류


1. 휨의 정의

휜 골판지시트는 실용상 어느 정도까지 허용될 수 있는지, 이 휨을 수치적으로 표현하는 방법으로서 미국의 CID(Corrugated Industry Development)는 Warp Factor(휨도)라는 표현으로 이것을 정의하고 있다.

이 Warp Factor라는 것은 24 in폭(약 600mm)로 1/4 in(약 6mm)의 휨을 Warp Factor = 1/4로서 정의하고, 이것을 휨의 허용한계로 하며, 광폭의 시트에 관해서는 이 24 in폭을 1유니트로서 Warp Factor(이하 W.F. 라 생략)는, 이것의 2승(乘)에 반비례한다는 식을 발표했다.

Warp = Warp Factor X (#unit)2
Warp Factor = Warp/(#unit)2

예를들면 48 in에서 1/4 W.F.의 시트 Warp(휨)의 허용치는 위의 식에 의해 1 in로 된다.

일본 등 일부에서는 이 24 in폭에서 1/4 W.F. 즉 1/4 in까지는 휨이 아니라는 CID의 견해에 대해서는 동의하고 있지만, 앞의 식에 의한 36in폭(915mm)에서 9/16in(14.1mm), 48in폭(1,200mm)에서 1 in(25.4mm)의 휨의 허용치에 대해서는 동의하지 않고 있다.

즉 600mm폭에 대해서 6mm를 최고 허용 휨으로 하고, 1,000mm폭에 대해서는 10mm가 허용한계라는 1차식의 관계식이어야 한다라는 견해가 강하다.


2. 휨의 요인

휨은 양면골판지에 일어나기 쉽고, 이중양면골판지는 골판지시트 자체의 강성이 강해지기 때문에 휘어지기 어렵다. 또 평량이 큰 원지를 사용했을 경우에는 양면골판지에 있어서도 양면과 이중양면의 관계와 같이 라이너 자체의 강성이 크기 때문에 휘어지기 어렵다.

휨의 원인은 복잡하지만, 요약해 보면 양쪽 라이너의 치수(신축)변화의 차가 원인이다. 싱글측 라이너를 접착한 뒤에 더블측 라이너가 접착되지만, 접착시킨 뒤 양쪽 라이너의 치수 변화가 같으면, 휘는 것은 간단히 해결되지만, 상대편 라이너의 신축이 다르기 때문에 용이하게 해결할 수 없는 것이 현상이다. 휨의 원인을 생각해 보면,

A. 종이의 성질과 종류
B. 수분과 열
C. 기계 및 조작
D. 접착제의 특성과 접착제 부착량

으로 대별할 수 있다.


(1) 종이의 성질과 종류

종이는 수분을 부여하면 팽창하고, 건조하면 수축한다. 또 습한 종이는 보다 흡수성이 커지는 성질을 가지고 있다. 치수변화의 비율은 종방향에 대해 폭방향은 2배 이상이다. 수분에 의해, 어느 정도 폭방향이 신축하는가를 보면, 20℃.65%RH(관계습도)의 표준상태보다 수분을 증가방향으로 바꿔 20℃.85%RH의 상태로 하면 0.15% 팽창하고, 건조방향으로 바꿔 30℃.37%RH의 상태로 하면 약 0.16% 수축한다. <표 1>

<표1> 골판지 원지의 신축도


또 원지종류, 예를들면 크라프트라이너와 쥬트라이너에서는 신축의 정도가 섬유조성의 차, 제조법에 의해 다르기 때문에 그레이드가 A급과 C급 같이 극단으로 다른 것을 조합시킨 골판지시트는 휘어지기 쉽다.


(2) 수분.열.장력

코루게이터에서 골판지원지를 접착했을 때에, 프리히터, 골롤, 열판에서 원지 및 골판지시트는 열을 부여한다. 또 프리컨디셔너, 샤워, 접착제에 의해 수분이 부여되며, 장력으로서는 밀롤스탠드 및 더블페이서로 원지 및 시트에 줄 수 있다.

이 중에서 수분으로서는 접착제의 영향이 크다. 즉 접착제는 통상 3.0-4.5 배수의 것이 이용되고 있기 때문에 고형분 환산으로 10g/㎡의 접착제가 A플루트에 부착했을 경우에는, 물로서는 골판지시트에 30-15g/㎡ 부여되는 것이 되며, 220g/㎡ 양면골판지를 예로 들게 되면, 싱글페이서와 더블페이서에서 시간의 차이는 있지만, 4.6-7.2%수분이 골판지원지에 부여되며, 열에 의해 건조되기 때문에 휘게 된다.

또 최근, 글루롤에의 그라비아롤이나 무늬롤의 도입에 의해 접착제의 부착량은 이전보다도 감소의 경향에 있지만, 기계 및 조작의 요인에 의해, 어느 단체가 조사한 결과에 의하면, 싱글페이서측 접착제 부착량 최소 2.4g/㎡, 최고 8.7g/㎡, 더블페이서측의 부착량이 최소 2.8g/㎡, 최고 18.6g/㎡의 데이터가 발표되었다.

또 코루게이터 폭방향 부착량의 분산에 관해서는 싱글페이서측에서 0.5-3.5g/㎡, 더블페이서측에서 0.5-14.7g/㎡로 기계 및 조작에 따라서는 상당히 분산이 많은 것이 밝혀졌다.

또 점도와 부착량, 배수량과 부착량에 관해서는 <표 2>, <표 3>에 나타냈지만, 이것들의 영향도 크다고 할 수 있다. 표의 데이터는 글루롤과 어플리케이터롤의 간격을 일정하게 한 실험결과이기 때문에 휨에 대해서 접착제로서는 수분이 적고, 바꿔 말하면 농도가 높고, 호화(糊化)에 필요한 수분이 원지에 흡수되는 것을 막는 의미도 있으며, 점도가 높은 접착제를 정밀도가 좋은 기계에서 할 수 있을 뿐 소량을 골판지에 도포하는 것이 요망된다고 할 수 있다.

<표2>접착 정도와 부착량의 관계


글루롤∼어프리케이터를 클리어런스 : 0.3mm
배수량 : 4.0배


<표3>접착제 배수량과 부착량의 관계


열의 영향에 관해서는 더블페이서 통과시까지에 있어서는 이미 싱글페이서에서 물 및 열이 가해진 싱글측 라이너와 골심지에서 이루어지는 편면골판지는 더욱 더 글루머신에서 접착제에서의 수분을 받아들이기 때문에, 폭방향으로 늘어나는 경향이 있다.

한편, 더블측 라이너는 프리히터, 열판에서 직접 열을 받아 건조되기 때문에 수축되는 경향이 있다.

장력의 영향에 관해서는, 더블측 라이너는 밀롤스탠드의 브레이크, 프리히터에서 장력을 주게 되어, 종방향으로는 수축하는 것보다도 오히려 신장되며, 폭방향으로는 수축이 조장된다.

이렇게 휨은 원지 수분, 접착제의 수분, 말하자면 수분과 이것을 건조시키기 위한 열의 영향이 크다. 그런 것으로 현재, 에너지절약이라는 관점에서 검토되고 있는 콜드코루게이션(cold corrugation)은 휨에 대해서도 플러스적으로 상당히 작용하고 있다고 생각된다. 콜드코루게이션에 관해서는 미국의 IPC(Institute of Paper Chemistry)가 연구성과를 발표했다.

이 IPC의 방법은, Jet cooking된 전분접착제를 이용, 접착제 자체는 고온으로 유지되어 유동성을 가지게 해, 골심지의 골 끝에 도포되자마자, 냉각되어 점도가 급격히 상승해 접착하려고 하는 생각에 미치고 있다.

테스트의 결과를 보면, 싱글페이서측은 큰 문제는 없지만, 더블페이서측은 압착의 문제 등에 의해 스피드가 올라가지 않게 된다. 그 외에 각국, 각 기업이 비밀리에 콜드코루게이션의 연구를 행하고 있기 때문에, 가까운 장래, 이것에 관한 기술은 완성될 것이다.


[2000-01-14]
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