수직형 충전 밀봉기(VFFS)란 무엇인가요? – 효율적인 포장을 위한 완벽한 가이드

수직 성형 충전 밀봉기(VFFS)는 연속된 필름 롤을 사용하여 백을 형성하고, 제품을 충전한 후 밀봉하는 자동 포장 시스템입니다. VFFS 기계에서는 평평한 포장 필름(주로 플라스틱 또는 라미네이트 처리됨)을 기계에 넣고 수직 성형 튜브에 감은 후 가장자리를 따라 밀봉하여 연속적인 백 튜브를 만듭니다. 그런 다음 제품(분말, 과립, 스낵 또는 액체 등)을 열린 백에 투입합니다. 그런 다음 백 상단을 열 밀봉하여 포장을 완료합니다.

이 성형-충전-밀봉(Form-Fill-Seal) 공정은 매우 다재다능합니다. VFFS 기계는 고체 및 액체 제품을 모두 안정적으로 처리할 수 있습니다. 업계 관계자는 VFFS 장비에서 "고체와 액체 모두 포장할 수 있다"고 말합니다. VFFS 개념은 Walter Zwoyer의 1936년 특허로 거슬러 올라가며, 오늘날 이 기계는 전 세계적으로 고속 포장에 사용되고 있습니다. 음식, 반려동물 제품, 약포장 전문가들은 VFFS 시스템이 식품 및 비식품 분야 모두에 "내구성 있고 다재다능한 포장 자동화"를 제공한다고 지적합니다.

용어: 업계에서 VFFS 기계는 수직 포장기(vertical bagger) 또는 간단히 성형-충진-밀봉기(form-fill-seal machine)(수직형을 지칭할 때)라고도 불립니다. 포장을 "성형, 충진, 밀봉"하는 모든 기계는 성형-충진-밀봉 시스템이며, VFFS는 수직 방향을 나타냅니다. 다른 명칭으로는 수직 성형-충진-밀봉기(vertical form-fill-and-seal machine), 수직 성형 충진기(vertical form filler machine), 또는 수직 성형 밀봉기(vertical form seal machine) 등이 있습니다. 모든 경우, 필름으로 포장을 성형하고, 제품을 채우고, 밀봉하는 통합 조립 라인 공정에 중점을 둡니다.

VFFS 기계 작동 방식

VFFS 기계는 소형 수직형 레이아웃으로 포장 공정을 자동화합니다. 기본 작동 단계는 다음과 같습니다.

1. 필름 풀기 및 안내: 큰 포장 필름 롤이 기계에 장착됩니다. 롤러와 텐셔너가 필름을 매끄럽고 정렬된 상태로 기계 안으로 공급합니다.
2. 가방 만들기: 평평한 필름은 성형 장치(성형 튜브) 위를 통과합니다. 필름은 수직 튜브로 감깁니다. 긴 수직 밀봉 턱이 필름 가장자리를 누르고 가열하여 핀 씰(fin seal) 형태로 밀봉하고, 이렇게 연속적인 수직 튜브를 형성합니다.
3. 바닥 밀봉: 필름을 채우기 전에 필름 튜브 바닥을 닫습니다. 수평 밀봉 막대가 열과 압력을 가하여 백의 바닥을 밀봉합니다. 이 과정은 기계 설계에 따라 필름이 움직이면서 간헐적으로(필름 밀봉을 중단) 또는 지속적으로 발생할 수 있습니다.
4. 제품 충전: 봉투의 윗부분이 열리면 기계가 제품을 봉투에 넣습니다. 충전 방식은 제품에 따라 다릅니다. 작은 고형물이나 간식은 저울을 사용하여 무게를 측정하고 투입하고, 분말은 오거 필러를 사용하여 투입하고, 액체는 펌프 또는 정량 필러를 사용합니다. 충전 센서는 각 봉투에 정확한 무게 또는 용량이 공급되는지 확인합니다.
5. 상단 밀봉 및 절단: 충전 후, 수평 밀봉 턱이 닫혀 백의 상단과 다음 백의 하단이 밀봉됩니다. 이 턱에는 일반적으로 채워진 백을 튜브에서 분리하는 커터가 포함되어 있습니다. 따라서 백은 한 번의 동작으로 밀봉되고 분리됩니다.
6. 가방 배출: 완성된 파우치는 배출 컨베이어로 배출됩니다. 이 사이클은 바로 반복되어 아래에 새로운 파우치가 형성됩니다.

이 연속 사이클은 백 크기와 제품 흐름에 따라 분당 수백 개의 백을 생산할 수 있습니다. 정밀한 전자 제어 장치는 필름 공급, 밀봉 시간 및 충전량을 동기화합니다. 예를 들어, 센서는 정확한 절단을 위해 필름 위치를 추적하고, 도징 시스템은 일관된 충전량을 보장합니다.

선택 기능: 많은 VFFS 라인에는 포장을 개선하는 추가 기능이 포함되어 있습니다. 내장 프린터는 필름에 날짜나 배치 코드를 인쇄할 수 있으며, 가스 플러싱 장치는 밀봉 전 파우치에 불활성 가스(예: 질소)를 주입하여 유통기한을 연장할 수 있습니다. 또한, 기계에는 절취선, 지퍼 또는 손잡이를 장착할 수 있습니다. 이러한 모든 기능은 연속적인 성형-충전-봉합 사이클의 일부로 인라인 방식으로 처리됩니다.

VFFS 머신의 핵심 구성 요소

VFFS 머신은 여러 개의 상호 연결된 하위 시스템으로 구성됩니다.

• 필름 풀림 및 장력 조절: 필름 롤을 고정하고 기계에 필름을 공급합니다. 롤러와 센서는 적절한 장력과 정렬을 유지합니다.
• 튜브 및 칼라 형성: 필름을 관 모양으로 만드는 속이 빈 금속관(보통 조절 가능한 칼라가 있음). 이 관의 직경에 따라 필름 백의 너비가 결정됩니다.
• 수직 밀봉 막대: 성형 튜브를 따라 길게 설치된 가열식 턱입니다. 필름 가장자리를 고정하고 열/압력을 가하여 연속적인 수직 밀봉을 형성합니다.
• 수평 밀봉 및 절단 턱: 필름 전체를 밀봉하여 봉지 윗면과 아랫면을 형성하는 한 쌍의 턱. 그런 다음 내장된 칼이나 열선을 사용하여 완성된 봉지를 필름에서 분리합니다.
• 충전 시스템: 각 백에 제품을 투입하는 장비입니다. 일반적인 장비로는 벌크 고체용 다중 헤드 계량기, 분말용 오거 또는 피스톤 충진기, 액체용 펌프 충진기가 있습니다.
• 제어 시스템: 기계 기능을 제어하는 프로그래밍 가능 논리 제어기(PLC) 또는 컴퓨터. 작업자는 터치스크린 인터페이스를 통해 매개변수(백 길이, 충전 중량, 속도)를 입력합니다.
• 보조 부착물: 컨베이어(제품 공급, 가방 배출), 프린터/코더, 가스 플러시 시스템, 안전 가드.

원활한 작동을 위해서는 각 구성 요소가 서로 조화를 이루어야 합니다. 예를 들어, 적절한 장력 조절은 필름 주름을 방지하고, 정밀한 밀봉 압력은 일관되고 누출 없는 밀봉을 보장합니다.

VFFS 기계의 유형

VFFS 머신은 다양한 구성으로 제공됩니다.

• 동작 유형: 간헐식(정지-시작) vs. 연속식. 간헐식 기계는 필름을 공급한 후 밀봉을 위해 일시 정지합니다. 연속식 기계는 움직이는 밀봉 막대가 필름 봉지를 닫는 동안 필름을 계속 움직입니다. 연속식 VFFS 기계는 더 빠른 속도(분당 수백 개의 봉지)를 달성하는 반면, 간헐식 기계는 더 간단하고 더 무거운 필름이나 제품 적재량을 처리할 수 있습니다.
• 구동 시스템: 공압식 vs. 서보 방식. 공압식 VFFS 기계는 공기 실린더를 사용하여 씰과 커터에 동력을 공급하여 간편성과 신뢰성을 제공합니다. 서보 구동 기계는 전기 서보 모터를 사용하여 씰링 및 절단 단계에서 정밀하고 고속으로 작동합니다. 또한 서보 방식은 디지털 제어 및 로봇 기술과의 통합을 용이하게 합니다.
• 싱글 웹 vs. 듀얼 웹: 대부분의 VFFS 기계는 단일 필름 웹으로 백을 형성하여 3면 또는 필로우 파우치를 만듭니다. 이중 웹(4면 밀봉) VFFS 기계는 두 개의 필름(백의 각 면에 하나씩)을 사용하며, 다양한 소재 구조가 필요한 의료용 또는 특수 파우치에 유용합니다.
• 가방 형식: VFFS 라인은 성형 튜브와 죠를 교체하여 다양한 백 스타일에 맞게 재구성할 수 있습니다. 일반적인 형태로는 필로우 백, 거셋(스탠드업) 백, 쿼드실 또는 플랫바텀 백이 있습니다. 어떤 기계는 한 가지 스타일에만 사용되며, 어떤 기계는 다른 기계와 빠르게 호환됩니다.

선택은 생산 요구에 따라 달라집니다. 예를 들어, 소규모 생산업체는 비용 절감을 위해 간헐적 공압식 VFFS를 선택할 수 있는 반면, 대규모 제조업체는 최대 처리량을 위해 연속 서보 구동식 VFFS를 사용할 수 있습니다.

VFFS 기계-소형 수직 클램프 및 풀 포장 기계	분말 포장용 VFFS 기계	전자 저울이 있는 VFFS 기계

VFFS 기계의 응용 분야

VFFS 기계는 광범위한 시장에 적용됩니다.

• 식품 제품: 간식(칩, 팝콘, 견과류), 사탕, 건과일, 시리얼, 제빵류는 일반적으로 VFFS 기계로 포장합니다. 설탕, 소금, 향신료, 쌀, 밀가루와 같은 필수품은 종종 무게를 측정하여 파우치에 포장합니다. 많은 냉동식품(예: 채소, 피자)도 VFFS 포장을 사용합니다.
• 액체 및 소스: 수프, 소스, 주스, 조미료와 같은 액상 제품은 수직 포장기를 사용하여 파우치에 포장하는 경우가 많습니다. 수직 포장 방식은 붓는 제품의 충전을 용이하게 합니다. Carepac은 VFFS 기계가 안정적이고 누출 방지 포장이 필요한 액상 제품에 이상적이라고 설명합니다.
• 커피와 차: 로스팅 업체와 티 블렌더는 분쇄 커피, 원두, 찻잎을 추출할 때 VFFS(가압식 분쇄 방식) 기계를 사용합니다. 이러한 라인에는 향을 보존하기 위한 가스 플러싱이 포함되는 경우가 많습니다. 1회용 커피 포드와 티백조차도 다양한 수직 충전 라인을 통해 만들어집니다.
• 애완동물 사료: 마른 반려동물 사료간식, 보충제는 VFFS(가변 포장 시스템)를 사용하여 포장됩니다. 이 기계는 크고 무거운 봉지(예: 개 사료)나 작은 간식 봉지를 채울 수 있으며, 종종 재밀봉 가능한 지퍼나 손잡이가 내장되어 있습니다.
• 의료 및 제약: 위생 기준에 맞춰 제작된 VFFS 기계는 분말, 정제, 멸균 의료용품을 호일이나 라미네이트 파우치에 포장할 수 있습니다.
• 산업 및 소비재: 세제(분말/액체), 화학물질, 하드웨어(너트, 볼트), 씨앗과 같은 제품도 VFFS 라인에서 봉지에 담깁니다.
• 화장품 및 특수 제품: 스파 소금, 화장품 파우더, 허브 믹스 및 기타 특수 품목은 종종 VFFS 시스템을 통해 포장됩니다.

VFFS 기계는 다재다능하기 때문에 식품과 비식품 분야 모두에 사용됩니다.

VFFS 패키징의 장점

수직 성형-충전-밀봉 시스템은 다음과 같은 많은 이점을 제공합니다.

• 높은 처리량: 자동화된 작업으로 수동 방식보다 훨씬 빠른 생산 속도가 가능합니다. VFFS 라인은 분당 수백 개의 파우치를 생산할 수 있습니다.
• 일관성과 품질: 자동화를 통해 균일한 충전 및 밀봉이 보장됩니다. 이러한 정밀성은 낭비를 줄이고 모든 포장재가 규격을 충족하도록 보장합니다. 결과적으로 일관된 고품질 포장이 가능합니다.
• 유연성: VFFS 기계는 가방 크기, 스타일, 재질을 빠르게 전환할 수 있습니다. 제조업체는 SKU 변경 시 가동 중단 시간을 최소화하기 위해 공구 없이 조정하는 방식을 사용하는 경우가 많습니다.
• 컴팩트한 설치 공간: 수직형 포장기는 많은 수평형 포장기보다 바닥 공간을 적게 차지합니다. 이러한 컴팩트한 디자인은 공간이 제한된 시설에 유리합니다.
• 낮은 포장 비용: 롤스톡으로 백을 만들면 기성품 백을 구매할 필요가 없습니다. 필름 롤은 일반적으로 가격이 저렴하고, 포장재 재고도 줄어듭니다.
• 강화된 보호: 단단히 밀봉된 파우치는 제품을 습기와 오염 물질로부터 보호합니다. 가스 플러싱과 같은 옵션 기능을 사용하면 신선도를 더욱 유지할 수 있어 VFFS는 부패하기 쉬운 식품에 적합합니다.
• 재료의 다양성: VFFS 기계는 폴리에틸렌, 라미네이트 포일, 생분해성 필름 등 다양한 필름을 사용할 수 있습니다. 얇은 스낵 필름부터 고강도 라미네이트 필름까지 모든 종류의 필름을 처리할 수 있습니다.
• 쉬운 통합: VFFS 라인은 상류 계량기 또는 충전기, 하류 컨베이어 또는 케이스 포장기와 완벽하게 통합되어 완전 자동화된 포장 셀을 만들어냅니다.

VFFS 기계는 운영 효율을 높여 높은 투자 수익률을 제공하는 경우가 많습니다. 많은 제조업체가 수요를 효율적으로 충족하고 비용을 절감하기 위해 VFFS로 업그레이드하고 있습니다.

VFFS와 다른 패키징 방법

VFFS는 성형-충전-밀봉 포장의 한 형태입니다. 비교를 위해 다음을 참조하세요.

• 수평형 성형-충전-봉인(HFFS): HFFS 기계는 컨베이어를 따라 수평으로 포장재를 성형하고 밀봉합니다. 평평하고 단단한 제품(제빵류나 막대 등)의 경우 매우 빠른 속도에 도달할 수 있지만, 바닥 공간을 더 많이 차지하는 경향이 있습니다. 또한 액체보다 고체를 더 잘 처리합니다. 반면, VFFS 기계는 낱개 과립과 액체에 효과적이며 설치 공간도 더 작습니다.
• 미리 제작된 파우치 필러: 이것들은 사용 미리 만들어진 가방(지퍼 파우치, 미리 만들어진 가방) 그런 다음 충전 및 밀봉합니다. 이 방법은 맞춤형 백을 미리 주문하고 보관해야 합니다. VFFS 기계는 필름 롤에서 필요에 따라 파우치를 제작하여 이러한 필요성을 없애줍니다.
• 수동/반자동: 손으로 백을 채우고 밀봉하는 작업은 느리고 일관성이 없습니다. 반자동 기계조차도 수동 작업이 필요합니다. 완전 자동화된 VFFS 라인은 처리량과 일관성을 크게 향상시킵니다.

가장 좋은 방법은 제품과 생산량에 따라 달라집니다. 많은 경우 VFFS는 속도, 자동화, 그리고 유연성의 이상적인 균형을 제공합니다.

향상 및 액세서리

최신 VFFS 제품군에는 추가 기능을 위한 부착물이 포함되는 경우가 많습니다.

• 가스 플러싱 / MAP: 파우치 내부의 산소를 불활성 가스(예: 질소)로 대체하여 유통기한을 연장합니다.
• 다시 밀봉할 수 있는 잠금장치: 소비자가 쉽게 다시 닫을 수 있도록 내장형 슬라이더 지퍼 또는 떼어낼 수 있는 스트립이 있습니다.
• 찢어짐 방지 홈 및 쉽게 열 수 있는 구멍: 손쉽게 열 수 있도록 다이컷 홈이나 천공이 있습니다.
• 인라인 인쇄: 필름 경로에 날짜/로트 코더와 라벨 프린터가 통합되어 있습니다.
• 다중 헤드 저울: 다양한 성분이나 다양한 무게의 파우치를 정확하게 채웁니다.
• 로봇 통합: 서보 구동 VFFS 기계는 로봇과 결합해 케이스 포장이나 트레이 로딩을 수행할 수 있습니다.
• 자동 필름 접합: 고급 시스템은 기계를 멈추지 않고 새로운 필름 롤을 접합합니다.

이러한 기능을 통해 기본 VFFS 기계가 완성된 라벨이 붙은 파우치를 생산하여 포장에 바로 투입할 수 있는 완벽한 포장 라인으로 전환됩니다.

결론

수직형 충전 밀봉(VFFS) 기계는 백 성형, 충전, 밀봉을 단일 자동화 공정으로 통합하여 포장을 혁신했습니다. 업계 전문가들은 VFFS 시스템이 탁월한 효율성과 유연성을 제공한다고 지적합니다. 다양한 제품과 형태를 처리할 수 있으며, 가스 플러시나 지퍼와 같은 고급 기능을 탑재하여 어떤 요구 사항도 충족할 수 있습니다. 간단히 말해, VFFS 기술은 여전히 대량 포장의 초석입니다. 제조 트렌드가 속도와 자동화를 강조함에 따라, VFFS 시스템은 효율적인 포장 라인의 핵심 요소로 남을 가능성이 높습니다.

FAQ: 수직형 충전 밀봉기(VFFS 기계)