KR0167153B1 - 열가소성 수지 필름의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 열가소성 수지 칩을 용융, 압출, 냉각하여 열가소성 수지 쉬트를 제조하는 단계, 다수의 예열롤 및 다수의 냉각롤을 포함하는 종연신기에서 열가소성 수지 쉬트를 종방향으로 연신하는 단계 및 상기 종연신 필름을 횡연신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 다수의 냉각롤중 제1 냉각롤의 온도를 상기 열가소성 수지의 전이온도보다 30 내지 50℃ 낮게 유지하는 것을 특징으로 하여 제조된 필름은 네크인이 줄여들어 횡방향으로 균일한 물리적 성질을 갖는다.
Description
제1도는 일반적인 종연신기의 예열롤 및 냉각롤에 대한 개략도이다.
제2도는 제1도에 나타난 바와 같은 종연신기의 냉각롤 사이에서 가해지는 장력을 나타내는 그래프이다.
제3도는 제1도의 a' 부분의 필름에 실제적으로 가해지는 장력을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 종연신기 내에서의 냉각과정에서 야기되는 네크인(neck-in)을 억제하여 폭방향으로 균일한 물리적 성질을 갖는 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
열가소성 수지 필름은 그 목적 및 용도에 따라 다를 수 있으나 일반적인 제조 방법은 다음과 같다. 즉, 필요한 원료를 이용하여 열가소성 수지 칩을 제조한 다음, 이를 응용, 압출함으로써 무정형, 무배향의 쉬트가 성형된다. 이어 종연신기 내에서 예열, 연신, 냉각 공정을 거친 후, 횡연신기 내에서 예열, 연신, 열고정, 냉각 등의 처리에 의해 열가소성 수지 필름이 제조된다.
이러한 제조 공정중 연신 공정을 도면을 참고로 하여 살펴보면 다음과 같다.
제1도는 종연신기에 대한 개략도로서, 예열롤 (A), (B), (C), (D)를 거친 열가소성 수지 쉬트가 종방향으로 연신된 다음, 냉각롤 (a), (b), (c), (d)를 거치는 과정이 나타나 있다. 이 경우 냉각롤 사이의 장력은 제2도에 나타난 바와 같이 일정하게 커지며, 각 냉각롤의 단부 및 중앙부의 장력은 동일하다.
그러나, 이후 횡연신기에서 크립이 파지되는 양단부의 힘이 중앙부보다 크기 때문에 불균등한 장력이 발생하며, 이는 제3도에 도시된 바와 같이 종연신기의 냉각롤 사이에서 불균등 장력이 생기게 된다. 따라서, 종방향으로 연신된 필름이 제1도의 냉각롤 (a)를 떠나는 순간 종방향으로 불균일한 연신 즉, 횡방향으로 네크인이 발생한다. 이러한 횡방향의 네크인은 필름의 두께 및 물성의 불균일을 일으키는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 종연신기의 제1 냉각롤 이후에 발생하는 네크인을 감소시킴으로써 횡방향 두께 및 물리적, 화학적 특성이 균일한 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 열가소성 수지 칩을 용융, 압출, 냉각하여 열가소성 수지 쉬트를 제조하는 단계; 다수의 예열롤 및 다수의 냉각롤을 포함하는 종연신기에서 열가소성 수지 쉬트를 종방향으로 연신하는 단계; 및 상기 종연신 필름을 횡연신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 다수의 냉각롤중 제1 냉각롤의 온도를 상기 열가소성 수지의 전이온도보다 30 내지 50℃ 낮게 유지되는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
종연신기 내에서 연신된 필름에 네크인이 발생되는 이유는 연신을 위해 전이온도 이상으로 가열된 필름이 제1 냉각롤을 거치면서도 전이온도 이하로 냉각되지 않아 불균등 장력의 영향을 받기 때문이다.
따라서 본 발명에서는 제1 냉각롤의 온도를 매우 낮춰 필름을 전이온도 이하로 급냉시켜 불균등 장력의 영향을 최소화시키려는 것이다. 특히, 제1 냉각롤의 온도는 전인온도보다 30 내지 50℃ 낮게 되는데, 이는 전이온도와의 차가 30℃ 미만이면 필름이 제1 냉각롤을 거치면서 전이온도 이하로 냉각되지 않을 수 있으며, 50℃ 를 초과하면 냉각롤과 주위의 큰 온도 차이로 인해 냉각롤 표면에 이슬이 맺혀 제품의 외관에 물자국이 생길 수 있기 때문이다.
한편, 제1 냉각롤을 냉각하기 위하여 필요한 냉각능력은 150kJ/㎡·sec 이내가 바람직한데, 이는 냉각능력이 150kJ/㎡·sec 를 초과할 경우에는 이에 필요한 냉각수의 유속을 너무 빠르게 해야 하기 때문에 냉각롤이 흔들리게 되어 필름의 두께가 불균일하게 될 수 있기 때문이다.
또한, 냉각롤은 비열이 큰 물을 이용하여 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각수의 유속은 빠를 수록 냉각능력이 증가하지만 대체로 0.4 내지 0.6m/sec의 범위로 하는 것이 바람직한데, 이는 0.4m/sec미만일 경우에는 충분한 냉각능력을 확보하기 어렵고, 0.6m/sec를 초과할 경우에는 유속이 너무 빨라져 롤리 흔들릴 수 있기 때문이다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한되, 본 발명이 이에 한전된 것은 아니다.
본 발명에서 실시예 및 비교예에 따라 제조되는 필름에 대한 평가는 다음과 같은 방법에 의해 실시하였으며 그 결과를 표 1에 나타냈다.
1) 네크인량(㎜) = 제1 냉각롤에서의 필름 폭 - 종연신기 마지막 냉각롤에서의 필름 폭
* 참고로 필름 네크인량 및 횡방향 두께 변화율은 적을 수록 균일한 두께를 의미한다.
[실시예 1]
고유 점도가 0.64g/10분인 폴리에틸렌테레프탈레이트 칩을 2909℃에서 좁은 슬릿을 통하여 용융, 압출시켜 냉각한 다음, 21℃로 유지되는 냉각롤 상에서 65m/분의 속도로 무정형 쉬트를 제조하였다. 이 무정형 쉬트를 105℃에서 3.5배 정도로 종연신한 후, 제1 냉각롤의 온도를 35℃로 유지하면서 냉각을 실시하였다. 이때, 제1 냉각롤에서의 냉각능력은 55.7kJ/㎡·sec였다. 이어 횡연신기 내에서 4배 연신하여 14㎛의 이축연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 제조하였다.
[실시예 2]
종연신 공정의 제1 냉각롤의 온도를 30°로 하는 것(이때, 제1 냉각롤의 냉각능력은 60kJ/㎡·sec로 하였다)외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 14㎛ 두께의 이축연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 제조하였다.
[실시예 3]
종연신 공정의 제1 냉각롤의 온도를 25°로 하는 것(이때, 제1 냉각롤의 냉각능력은 82kJ/㎡·sec로 하였다)외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 14㎛ 두께의 이축연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 제조하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 무정형 쉬트를 준비하였다. 이 무정형 쉬트를 종연신기의 연신 공정에서 3.5배로 연신한 후, 제1 냉각롤의 온도를 20℃로 유지하면서 냉각을 실시하였다. 이때, 제1 냉각롤에서의 냉각능력은 99kJ/㎡·sec였다. 이어 횡연신기에서 4배 연신하여 14㎛의 이축연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서와 같은 무정형 쉬트를 종연신기의 연신공정에서 3.5배 정도로 연신한 후, 제1 냉각롤의 온도를 50℃로 유지하면서 냉각을 실시하였다. 이때, 제1 냉가롤에서의 냉각능력은 43.5kJ/㎡·sec였다. 이어 횡연신기에서 4배 연신사여 14㎛의 이축연신 폴리에텔렌테레프탈레이트 필름을 제조하였다.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의해 제조된 플름은 네크인량 및 횡방향 두께 변화율이 적어서 두께가 균일했다.
즉, 실시예 1과 비교예 1을 비교하여 제1 냉각롤의 온도를 필름의 전이온도 67℃보다 32℃ 낮게 유지하면 17℃ 낮게 유지하는 경우보다 네크인량 및 횡방향 두께 변화율이 매우 작았다.
실시예 1, 2, 3, 4를 비교하면 필름의 전이온도와의 차가 클수록 네크인량은 적게 됨을 알 수 있다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 열가소성 수지 필름의 제조과정에 있어서, 종연신한 필름을 냉각시 제1 냉각롤의 온도를 본 발명의 범위내로 유지하면 필름의 네크인을 억제하여 필름의 횡방향으로 균일한 물리적 성질을 갖는 필름이 얻어진다.
Claims (3)
- 열가소성 수지 칩을 용융, 압출, 냉각하여 열가소성 수지 쉬트를 제조하는 단계; 다수의 예열롤 및 다수의 냉각롤을 포함하는 종연신기에서 열가소성 수지 쉬트를 종방향으로 연신하는 단계; 및 상기 종연신 필름을 횡연신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조 방법에 있어서, 상기 다수의 냉각롤중 제1 냉각롤의 온도를 상기 열가소성 수지의 전이온도보다 30 내지 50℃ 낮게 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 냉각롤의 냉각능력을 150kJ/㎡·sec 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 냉각롤은 0.4 내지 0.6m/sec의 냉각수에 의해 냉각시키는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 필름의 제조 방법.
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