가. 카톤(지기) 종류 1) 지기의 정의 지기라 함은 일반적으로 판지를 주재료로 사용한 것으로 제품을 포장하는 상자형태의 용기를 말 한다. 우리나라에서는 지함이라 불리어 왔으나, 최근에 이르러 종이재료를 주재료로 하되, 플라스 틱 필름, 또는 금속호일 등으로 복합한 용기도 포함하고 있어 지기로 통일하여 호칭함이 일반적이 다. 포장용어에서 지기는 판지 등을 성형한 용기의 총칭으로, 카톤(carton)이라고도 하고, 일반적으 로는 외부포장용 골판지상자 등을 제외하고 주로 판지를 재료로 한 상자, 트레이 등을 말한다. 넓 은 의미로는 지함 이외에 종이통, 지관, 종이 폴더(paper folder), 종이컵, 그리고 골판지상자까지 포 함하기도 한다.
2) 지기의 포장 기능 제품이 생산되어 포장된 상품은 소비되기까지 보관, 운반, 보존, 전시, 휴대 등 여러 과정을 거친다. 패키지에 요구되는 기능은 사회의 변화에 따라 그 시대의 각종 기술, 유통, 판매양식, 소비환경 의 변화 등에 따라 변화하므로 그 내용도 일정하지 않다. 여기에서 지기의 포장기획, 입안, 설계를 하는 경우 상품화까지의 필요한 포장 기능은
① 상품의 위생, 보호성ㆍ위생성 : 무미, 무취, 무독성, 법규 적합성 등 ② 보호성 : 기계적 강도, 배리어성, 안정성 ③ 포장 전반의 생산성 : 포장작업성 ④ 포장 전반의 경제성 : 토탈코스트, 생산성, 보관성, 포장합리화 등 ⑤ 물적ㆍ상적 유통에 있어서의 필요한 상품의 기능성 : 취급편리성, 휴대성, 개봉성, 인스탄트 성, 내용물의 표시성, 물류 기능성 등 ⑥ 상품의 상품성 : 상품성 향상, 전시 및 진열효과 등 판매촉진성의 부여 ⑦ 선물용품성 : 미려, 고급, 청결감 등 ⑧ 포장재료의 사회 환경적성 : 재료의 환경적성, 적정포장, 배리어프리포장, 재생, 폐기처리 용이
3) 포장지기의 설계 특성과 이점 ① 무미ㆍ무취하여 식품위생상 안전하고 위생적이다. ② 인쇄가공적성이 우수하다. 인쇄 효과가 좋고 미장성이 우수하다. ③ 강성, 차광성 등 내용물의 보호성이 우수하다. ④ 생산성이 좋다. 대량생산, 자동포장적성이 좋다. ⑤ 엠보싱, 핫스탬핑, 코팅, 라미네이션 등 표면가공이 용이하다. ⑥ 각종 구조 형태를 변화시키기가 쉽고 성형이 용이하다. ⑦ 유통이 편리하다. 수송, 보관ㆍ관리가 간단하다. ⑧ 재생, 폐기처리가 용이하여 사회환경 조건에 적합하다. ⑨ 플라스틱 등 종이 이외의 소재와의 복합화가 용이하다. ⑩ 종이의 독특한 소프트감이 있고, 물리적 강도가 강한 입체적 자립용기이다. ⑪ 온도 변화와 내온도적응성 등에 따른 폭넓은 포장적성을 가지고 있다. ⑫ 접착 적성이 우수하여, 자동기계 접착이 용이, 코스트가 저렴한 등의 이점이 있으나 종이소재이므로 다음과 같은 결점이 있다. ㆍ내수성ㆍ방습성ㆍ내유성ㆍ내약품성이 약하다. ㆍ힛씰성이 없다. 불투명하다. ㆍ가스나 액체의 배리어성이 없다. ㆍ수분, 습도에 의하여 강도 변화가 일어난다. ㆍ플라스틱, 유리에 비하여 성형성에 한계가 있다. ㆍ지층 박리가 일어나기 쉽다.
4) 지기의 제조 지기의 제조공정은 유저(사용자)로부터의 수주(정보제공, 신규격 및 신구조, 신기술, 신상품 등) → 상품기획(그래픽 디자인, 구조디자인, 패키징 시스템 등) → 품질설계(인쇄방식의 결정, 인쇄잉 크의 선정, 인쇄판 제조, 적정용지의 선정, 표면가공 방법, CAD에 의한 목형설계 등) → 인쇄(옵 셋, 그라비어, 공판, 플렉소 인쇄 등) → 표면가공(코팅, 라미네이팅, 왁스가공, 엠보싱, 창붙임, 핫 스탬핑 등) → 타발 → 제함ㆍ성형(글루어, 컵 성형, 씰러) → 포장ㆍ보관(수량관리, 외부포장, 재 고관리) → 유저(내용물 충전, 패키징 시스템)납품으로 이어진다.
나. 카톤의 포장설계 1) 포장지기의 설계 체크 포인트 식품 포장용지기의 포장설계를 하는 경우의 고려 요인으로는- 내용식품의 특성- 포장재료의 특 성과 포장기법 - 유통환경 및 사용조건 - 코스트를 고려한 경제적 요인 - 안전위생, 과잉포장, 배리어프리포장 등의 사회적 요인 등을 들 수 있다. (표 8)에 의하면 식품포장용 지기의 포장설계에 있어서 상호관련 사항을 예시해 보았다. 포장 설 계의 체크 포인트로서의 중요한 특성은 다음과 같다. ① 내용물의 보호 : 내용물의 보호에는 압축, 진동, 충격 등에 의한 파손, 변형의 보호와 화학적, 내용적 변화에 의한 변질, 변형, 기능손실 등의 보호가 있다. 재료의 선택, 구조 등의 물리적인 것에, 화학적, 내용적인 것은 재료는 물론 재료에 플라스틱 필 름 등 가공을 하여 가스, 물, 습기 등의 외적 환경으로부터 내용물을 보호하는 것도 중요하다. ② 상품효과 : 포장의 상품효과에는 구조적 특징을 지닌 인쇄가공, 스탬핑가공 등을 실시하여 문자, 무늬, 색채효과를 주어 구매의욕을 일으키게 한다. ③ 수송?보관?사용의 용이성 : 크기, 중량, 형상 등이 표준화되면 수송, 보관이 편리하고 개봉, 재개봉을 표시하거나 포션팩과 같이 1회 소비단위로 포장하거나 상품의 셀프라이프, 사용법, 내용물의 내용 등을 표시하는 등 편리성이 중요하다.
④ 경제적 요인 : 코스트가 낮은것이 좋지만 상품에 따른 상품성을 향상시키거나, 가격이 약간 높아도 형태의 아름다움과 색채미를 겸비하여야 한다. 품질의 신뢰성과 내용물의 보호, 사용의 안전 간편함이 설계의 목적이 된다. ⑤ 사회적 요인 : 과잉 포장이 문제 되는데, 포장적정화를 추진하고. 배리어프리를 고려한 유니 버셜 디자인과 환경성을 고려한 포장설계를 하여야 한다.
2) 지기와 그 주변 기술 지기는 폭 넓은 업종으로서 포장된 상품의 수나 종류가 대단히 많다. 특히 현대에 있어서 새로운 소재(복합소재 포함)의 개발, 연구는 물론 포장재의 가공 및 제조, 포장기술의 혁신, 포장시스템이 발전되고 있다. 특히, 21세기를 맞이하여 포장에 관련되는 환경문제나 제조물 책임, 사회적인 배리어프리 문제를 포함하는 유니버셜 디자인 등 구체적이고도 성을 높이고, 생활문화 향상을 통한 인류의 삶의 질 행상을 위한 포장의 기여가 어떠한지를 이러 한 상품진열대를 통하여 이해할 수 있다.
3) 지기의 제조 지기의 제조공정에 관하여 간략히 요약해 보면 (그림 1)과 같다 다만 제조공정에 있어서 특수기능의 부여를 위한 가공공정은 필요에 따라 적절한 공정에 서 이루어진다. 그런데 지기제조는 앞으로 더욱 다품종•소롯트, 단납기화 경향이 되고 있으므로 특히 업체간의 경쟁이 격화되고 있어 더욱 품질향상과 생산성 향상, 코스트 다운을 위한 연구가 요구되고 있다. 그래서 각 기기•설비의 자동화, 인력 절감화 등이 필수조건이 되는데, 토탈관리시 스템(생산관리, 공정관리, 품질관리, 재고관리, 원가관리 등)의 구축이 필요하다.
4) 지기의 설계 디자인 요소 고객으로부터 주문을 받은 시점에서, 지기의 설계 및 구조 디자인, 배리어프리를 포함한 유니버 설 디자인, 그래픽 디자인을 포함하는 표면 디자인(Illustration, Color, Copy), 사용원지 등 재료의 선택, 용도 등을 결절하고 생산준비공정에 들어가 가가 재료의 발주 등이 시작된다.
① 용도, 내용물 및 그 형상, 최종 사용 조건, 제품 특성 등의 파악, ② 충전기(포장기) 특성 및 적성과 접착제의 유저에서의 가공조건, 포장 조건의 파악, ③ 내 특성의 체크, 취기, 방충 등의 요구품질의 파악, ④ 외부포장 및 내부 포장 형태 등의 상품의 최종구성 등을 확인해야하는데 이것은 생산조건 및 사용재료를 선정하는데 대단히 중요하다. 인쇄공정 : 지기 인쇄에 사용되는 인쇄 방식은 주로 옵셋인쇄, 그라비어인쇄, 플렉소인쇄, 스크린 인쇄 등이 사용되고 있다. 지기 인쇄에 요구되는 요구 품질, 다품종소롯트 대응성 및 판지에의 인쇄적성과 후가공 적성 등 에 따라 옵셋인쇄가 가장 많이 사용되고 있다. 인쇄공정은 다음과 같은 작업으로 구분된다. - Art work - Camera work : 카메라 작업과 색분해 - Plate marking : 인쇄판 작업 - Printing : 옵셋인쇄, 그라비어인쇄, 플렉소인쇄 스크린인쇄, 기타(잉크젯트인쇄) - On-machine coating(Over-print coating)
다. 인쇄방법(옵셋인쇄의 원리 및 특징) 1) 인쇄란? 인쇄란 여러 가지 정보(문자, 사진, 그림, 도표 등)를 종이를 비롯한 피인쇄체에 판을 매개로 하 여 화상을 잉크 등으로 복제하는 것으로, 지식과 정보를 신속하게 다량으로 값싸고 정확하게 전 달•보존하는 역할을 하는 대중매체이다. 2) 인쇄의 기본요소 인쇄의 기본요소로 많게는 원고, 판, 잉크, 인쇄용지, 인쇄기 등 5가지로 나눌 수 있고 적게는 판, 잉크, 인쇄용지의 3가지로 나눈다. 3) 인쇄의 판식 인쇄의 기본요소 중 인쇄판의 형태에 따라 평판, 요판(오목판), 철판(볼록판), 공판이 있지만 통상적으로 평판, 볼록판, 오목판이 대부분을 점유하고 있어 이를 3대 인쇄판식이라 한다. 4) 옵셋인쇄
가) 원리
평판인쇄는 판면의 화선부와 비화선부의 고저차가 거의 없기 때문에 인쇄는 비화선부에 습수를가해가면서 행해진다. 인쇄부에는 판통 및 압통으로 구성된 3통 유니트가 이용된다. 고무제의 B l a n k e t통은 인쇄판을 부착한 판통과 압통의 중간에 설치되어 판면의 화선부에 착육한 잉크는 한 번 Blanket에 묻혀지고 종이에 전이된다.
나) 장단점 장점 : 제판이 용이하고 판재가 가벼우며, 가격도 싸기 때문에 현재 가장 많이 이용되고 있다. 포스터 및 사진인쇄에 많이 활용되고 있다.
단점 : 다른 판식에 비해 판재의 내쇄력과 인쇄물의 강도에 결점이 있다. 즉, 종이에서 나오는먼지나 코팅물질의 부착 등으로 오염을 일으키기 쉬우며, 망점대로 인쇄하는데 어려움이 많다. 특징 : 평판인쇄에 의한 인쇄물은 부드러운 느낌이 들며, 마지널 죤(Marginal Zone)이 없다. 같은 높이의 판면에서 물리•화학적인 방법에 의해 인쇄되는 것으로서 볼록판 또는 오목판 인쇄와는 구별된다.
5) 인쇄에 사용되는 잉크 코팅지용으로서 중요한 잉크는 Sheet Offset, Wet Offset, Gravure 및 철판(볼록판) 잉크이다. 현재 가장 널리 사용되는 평판인쇄용 Offset 잉크는 침투와 산화중합에 의한 저온건조형 잉크가 일반적 으로 사용된다. Offset 잉크에 요구되는 사항은 다음과 같다. - 적당한 소수성, 유동성 및 점착성을 가질 것. - 인쇄기 상에서 안정되고 수폭(水幅)이 넓고 인쇄 후는 신속히 set 되고 건조될 것. - 인쇄효과가 좋을 것(발색성, 망점재현성, 농도, 광택 등) - 요구되는 내성(마찰성, 광택성 등)을 갖추고 있을 것.
6) 지기의 인쇄 ㆍ인쇄의 색지정과 색의 표시 : C(cyan), M(magenta), Y(yellow), BL(black) ㆍ망점(halftone dot)과 스크린 선수(screen lines) ㆍ망점화 기술 : 아날로그 인쇄(analog printing)와 디지털 인쇄(digital printing) - AM(amplitude modulation, 면적 변조)스크린 인쇄 : analogue screen 인쇄 - FM (frequency modulation, 주파수 변조)스크린 인쇄 : digital screen 인쇄 ㆍ색분해(color separation) : 컬러 스캐너(color scanner) ㆍ제판(plate making) : CPT(computer to plate) ㆍ인쇄의 방법과 종류 : off-set, flexography, gravure, screen, ink-jet 등 ㆍ표면가공: OP바니시코팅, 바니시코팅가공, UV경화코팅, 프레스코팅, 핫스탬핑, 엠보 싱, 방수•방습가공, 필름라미네이션, 왁스가공, 윈도우팻칭 등 목적에 따라 선택.
7) 지기의 형태
라. 카톤포장의 원가계산 기법 1) 원가계산 공식 옵셋인쇄 계산공식 - ㄱ) 인쇄 및 가공후의 1연당 총 자재비 산출 - ㄴ) 연당 절수 산출 - b(절수 * 500* 예상수율) - ㄷ) 1매당 산출가격 - u(a ÷ b + 접착가공비)
(종이카톤의 원가계산 사례)
옵셋인쇄물로된 종이카톤의 원가계산 순서는 첫 번째 포장재료의 사양(재질, 인쇄도수, 코팅여부, 절수, 접착방법 등)을 정확하게 파악하고 두 번째 카톤포장재 제조용 원단대를 산출한다. 세 번째 인쇄도수 및 연당 인쇄비용을 산출한다. 네 번째 코팅가공비용을 산출한다. 다섯 번째 톰슨가공비용 산출한다. 여섯 번째 공정별 수율(손실율)을 산출한다. 일곱 번째 전체 가공비용(첫번째부터 여섯 번째 비용)을 모두 합한 비용을 산출한다. 여덟 번째 연당 수율을 감안한 카톤갯수를 산출한다. 아홉 번째 접착비를 제외한 모든 비용(일곱번째/여덟번째)을 산출한 후 접착비를 더하여 단가를산출한다.
(원가 산출 주의사항) 1. 원단가격은 사용되는 판지의 규격에 따라 차이가 날 수 있기 때문에 판지의 종류별 절수를 계 산하여 경제적인 규격을 선탁할 것(국전, 4×6판(전지), 하드롱, 변규격 등) 2. 인쇄비, 톰슨가공비 계산시 작업물량(연량)에 따라 차이가 날 수 있으며 보통 5연을 기준으로 인쇄비를 산출한다. 따라서 소량 인쇄물의 경우 비싸질 수도 있음. 3. 접착가공비의 경우 절수에 따라 차이가 있으며 10절을 기준으로 하고 있다. 4. 가공손실율의 경우 정확한 현상파악이 있은 후 상호 협의하여 결정할 것. 2) 종이 판지의 규격 연(Ream)이란 종이•판지의 거래단위인 연(連)이라 함은 영어 (Ream)의 어원으로 R로 표시하는데, 판지의 경 우 500매분을 1연은 R 이라 표시하고 1연의 중량•질량을 연량이라 부르고 있다.
우리나라는 종이 500매를 1연 기본단위로 하고 있지만, 영국에서는 480매(Short Ream), 미국에서는 500매(Long Ream), 일본에서는 1,000매를 기본단위로 하고 있고, 치수•질량을 우리는 미터법(㎝,gr)을 쓰지만, 구미는 아직 lb•in로 표시하고 있다.
종이 판지의 규격 종•횡의 표시순서는 종이의 결(Grain)을 나타내므로, 포장라벨의 치수로 종이의 결을 판독해야 한다. 상기와 같이 788×1,901= 종목(種目紙) 종이 결을 의미하며 지폭이 788, 지장이 1,901㎜를 의미하고 있다.
종이의 기준치수는 한국산업규격(KS)에 종이의 원지치수(KS M 7072)와 종이의 재단치수(KSA 5201)가 규정되어 있다. 종이의 원지 치수는 서적이나 잡지 등 최종 제품의 가공치수에 대응한 재단 여유를 포함한 치수를 원지의 표준치수로 하는 것이 일반적인 것이다. A열, B열, 4.6판, 국판, 하드롱판의 5종으로 규정되었다. 치수표시는 시트(매엽지)의 경우, 예를 들면 4•6판의 경우 기준치수는 가로치수(횡, 지폭, CD Cross Direction), 세로치수(종, 지장, MD Machine Direction)서 788×1,091㎜로 표시하며, 반드시「지폭×지장」으로 표시한다. 연량 (500매)이 lb표시가 되어있는 경우, 미터 평량에서의 환산식은 평량(g /㎡) =연량(lb)×1406.13 /세로 치수(in)×가로 치수(in)가 된다.
마. 카톤포장 품질관리 기법 1) 카톤류의 품질검사 항목 및 검사방법
2) 물성 시험 - 1㎜의 눈금 정밀도를 가진 - 장, 폭, 고 치수는 설계내용과 동일한가? 규 격 가) 종이의 평량 (basis weight)은기지 면적의 종이 무게를 달아서 측정한다. 두께(caliper)는 규정된 자를 사용하여 측정한다. 이와같이 측정된평량과 두께를 이용하여 겉보기 밀도(apparent density)나겉보기 비용적(bulk)을 계산할 수 있다. - 코팅제 및 기타물질에 의한 변색은 없는가? - 인쇄면에 핀홀(잉크가 묻지않음)은 없는가? - 다른색의 잉크 오염은 없는가?
나) 인장강도 (tensile strength)는 시험편의 크기와 하중 속도가 정확히 규정된 조건하에서 종이 시험편이 파괴되는데 요구되는 힘을 의미한다. 이 때, 종이의 신장률(stretch)도 동시에 추정될 수 있다. 몇 가지 최신형 시험기들은 응력·변형 곡선을 그릴 수 있으며, 인장 에너지 흡수의 계산 뿐만 아니라, 종이의 질긴 정도도 측정할 수 있다. 이들 시험기는 또한 여러 인장 하중 하에서 크리프(creep)도 측정할 수 있다.
다) 파열 강도(bursting strength)는 종이 시험편을 일정 속도로 압력이 가해지는 고무막 위에 고정시켜, 파괴시의 압력을 측정한 값이다.
라) 내절도(folding endurance)는 종이 시험편이 조절된 장력(1㎏)하에서 규정된 각도(135°)로 고 정되어있을 때 파괴 시까지의 접혀진 수로 측정된다.
마) 유연성(stiffness)는 규정된 각도로 종이를 굽히는 데 소요되는 힘에 의하여 측정된다.
바) 평활도로 불리는 표면의 거칠기는 보통 종이와 접촉된 금속제 환을 통하여 일어나는 투기도 나 공기의 유공도(air porosity)는 동일한 기기를 사용하여 기지면적의 종이에 대한 공기의 유동을 측정한 값이다.
사) 사이즈도 표면 사이징과 내부 사이징의 정도는 흡수성으로 반영된다. 콥 시험(cobb test)의 경우, 중량을 미리 측정한 종이 시험편을 금속제 실린더에 고정시킨 다음 실린더에 물을 채 운다. 일정 시간(보통 5분)이 지난 후, 물을 쏟아 내고 시험편에 묻은 물을 닦아낸 다음 다시 중량을 다시 측정한다. 흡수된 물은 g /㎡로 표시 한다
아) 백색도, 불투명도(opacith) 및 색(color은 보통 ziess E1repho 분광 광도계(spectrophoto meter)를 사용하여 적당한 파장의 빛에 대한 반사(reflectance)로 측정한다. 백색도는 가시 스팩트럼의 청색 영역(과장 457nm)이 산화마그네슘 표준만(magnesium oxide standard)에 반사되는 율로 표시된다. 불투명도는 일반적으로 비반사성 흑판(nonreflecting black surface)을 뒤에 대었을 때, 한 장의 시험편 시트에 의한 반사율과 동일 시험편을 여러 장 겹쳤을 때의 반사율 사이의 대조비로 계산된다. 색을 평가하는 한 가지 방법은 가시파장 영역에 걸친 반사율을 측정하여스팩트럼의 반사성 곡선을 그리는 것이다. 또한 색은 시험편의 표면에서 반사된 삼원색의 상대적인 양으로 정의될 수 있다.
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