열 밀봉의 진화

후원 콘텐츠로 | 2023년 6월 2일

작성자: Charles H. Trillich / Packworld USA 공동 창립자

열 밀봉 기술은 정밀 열 밀봉으로 비용을 절감하고 수익을 증대시키기 위해 수십 년에 걸쳐 발전해 왔습니다. 이 기사에서는 이러한 발전과 매번 완벽한 봉인을 얻는 방법을 반영합니다.

최근 몇 년 동안 플라스틱 필름을 절단 및/또는 밀봉하고 플라스틱 부품을 접합하는 방법과 수단은 매번 완벽한 결합을 사실상 보장하는 공정 제어의 개발 및 도입으로 예술에서 과학으로 발전했습니다. 이 기능의 개발은 중요한 응용 분야, 특히 검증이 필요하고 실패가 허용되지 않는 생명 과학 분야에서 플라스틱 포장 재료에 대한 수요에 의해 주도되었습니다.

열 밀봉 플라스틱 재료 기술은 열가소성 재료 자체의 개발과 거의 동시에 시작되었습니다. 처음에는 간단한 뜨거운 막대나 밀봉 막대를 사용하여 수동 방법으로 재료를 밀봉했습니다. 수동으로 밀봉할 경우 밀봉 시기와 품질이 일관되지 않았고 작업자의 기술에 따라 달라졌습니다. 게다가, 밀봉 수단을 제거했을 때 밀봉은 여전히 ​​뜨거웠습니다. 플라스틱 재료의 열 밀봉은 밀봉이 냉각될 때까지 단단히 접착되지 않기 때문에 밀봉의 무결성은 "열간 점착", 즉 밀봉 공정에서 여전히 뜨거운 상태에서 필름 층이 서로 접착하는 능력에 달려 있습니다. 플라스틱 필름은 "열간점착" 품질을 높이기 위해 수정되었습니다. 이로 인해 필름 비용이 증가했지만 궁극적인 밀봉 강도가 반드시 향상되는 것은 아닙니다. 그 동안 밀봉의 무결성이나 외관이 손상되지 않도록 따뜻한 필름을 세심한 주의를 기울여 취급하는 것이 매우 중요했습니다. 임펄스 밀봉 기계가 도입되기 전에는 "핫 바" 또는 "핫 플래튼"이 장착된 기계로 밀봉이 수행되었습니다. 핫 바와 플래튼은 냉각 제어가 특정 응용 분야만큼 중요하지 않은 응용 분야에 여전히 사용되고 있습니다. "핫 바"가 있는 플라스틱 밀봉 기계는 바의 밀봉 표면에 균일한 가열을 제공하기 위해 가능한 한 조심스럽게 바 내에 배치된 카트리지 히터로 지속적으로 가열되는 밀봉 바를 사용합니다. 지속적으로 가열되는 바와 플래튼은 기계 속도와 밀봉할 재료의 특성으로 인해 열 기회가 폭넓게 제공되는 응용 분야에 유용합니다. 일부 플라스틱 필름 재료는 넓은 온도 범위의 밀봉 성능을 가지며 밀봉 온도의 넓은 변화에도 불구하고 성공적으로 밀봉됩니다. 그러나 많은 필름은 밀봉 온도 범위에서 넓은 허용 오차를 제공하지 않습니다. 플라스틱 재료를 밀봉하거나 조립하는 대부분의 작업에서는 시간 및 온도 제어 부족으로 인해 결함이 있는 제품이 발생할 위험과 이에 따른 비용을 감당할 수 없습니다. 이는 특히 의료, 식품, 귀중하거나 유해한 물질의 포장에 해당됩니다. 1940년대 중반에 "임펄스 히트 씰링(Impulse Heat Sealing)"이 시장에 출시되었습니다. 이는 두 개 이상의 플라스틱 필름 층에 눌려진 상대적으로 얇은 가열 요소를 통해 순간적인 전력 펄스를 제공할 수 있는 기회를 제공했기 때문에 열 밀봉 기술에 중요한 기여를 했습니다. 밴드에 공급된 에너지는 재료를 결합하기에 충분한 열을 생성했으며 조는 밀봉 밴드가 냉각되어 허용 가능한 밀봉을 생성할 수 있을 만큼 오랫동안 닫힌 상태를 유지할 수 있습니다. 임펄스 밀봉 기술은 점차적으로 수용을 얻었고 특히 폴리에틸렌 및 유사한 제품을 밀봉하는 경우 시장에서 상당한 점유율을 얻었습니다. 초기 임펄스 열 밀봉 기계는 열 밀봉 밴드에 적용되는 전압을 설정하고 밀봉 주기 타이밍을 설정해야만 제어할 수 있었습니다. 수동으로 작동되는 기계에서는 매 사이클마다 씰링 밴드와 바의 온도가 점차 따뜻해지기 때문에 각 사이클의 지속 시간은 작업자의 기술에 따라 사이클마다 결정되었습니다. 각 추가 사이클마다 동일한 양의 에너지가 밀봉 부재에 추가되면 밀봉 온도가 점차 상승하여 궁극적으로 너무 뜨거워집니다. 따라서 과열을 방지하기 위해 자주 조정해야 합니다.