KR0175315B1 - 웨브를 생성시키는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

웨브를 생성하는 방법 및 장치는 열처리시 및 /또는 열처리후 기계 방향으로 웨브의 이완을 이루는 수단을 포함하여 종면에 존재하는 웨브의 측면 가장자리의 형상을 실질적으로 비선형인 영역으로 부터 실질적으로 선형영역으로 바꾸는 것이다. 본 발명의 방법 및 장치는 현존하는 방법보다 단순한 메카니즘을 제공하는 것이다.

Description

웨브(web)를 생성시키는 방법 및 장치

제1도는 본 발명의 한 실시예에 따른 스텐터(stenter) 장치를 개략적으로 도시한 평면도.

제2도는 스탠터를 통과할 때 웨브를 개략적으로 도시한 측면도.

제3도는 서로 다른 스태거 클립(staggered clip) 구성에 존재하는 웨브를 개략적으로 도시한 측면도.

제4도는 또 다른 스태거 클립 배치를 개략적으로 도시한 측면도.

제5도는 서로 다른 스태거 클립 구성을 개략적으로 도시한 측면도에 대한 또 다른 실시예의 도면.

본 발명은 웨브(web), 특히 종합체 필름을 생성하는 방법 및 장치, 특히 스텐터(stetet) 장치에 관한 것이다.

분자(分子) 지향성, 특히 2축(軸) 지향성이고 열처리된 열가소성 필름과 같은 웨브를 연속 생성하는 방법은 스텐터 장치를 사용하며, 상기 스텐터 장치는 이 스텐터 장치를 통과하는 동안 상기 웨브의 가장자리를 잡는 수단을 포함한다. 분자 지향성 및 열처리 칠름을 생성함에 있어 상기 가장자리를 잡는 수단은 상기 필름의 각각의 가장자리에 위치한 순화체인 또는 순환레일을 돌아서 운반되는 복수개의 클램프(clamp) 또는 클립을 포함한다. 그러한 클립은 상기 필름을 매우 강하게 잡고있으므로 방향 설정 및 /또는 가열처리시 인장될 경우라도 상기 클럽에 필름이 보유된다.

웨브, 특히 2축 지향성인 열가소성 필름은, 상기 웨브의 치수 부동성을 향상시키고 상기 웨브의 수축성을 감소시키기 위하여 예를 들면 상기 웨브가 수축됨에 따라 이완처리를 받을 수 있다. 횡방향(TD의 이완처리는 상기 필름을 열처리하기 위해 가열하는 동안 스텐터 단부에서 서로 맞물리게 이동하는 스텐터 레일, 즉 토인(toe in)에 의해 이행된다. 그 러나, 기계적 방향(MD) 뿐만 아니라 TD 방향으로 이완될 수 있도록 상기 스텐터 장치에서 보다 등방성인 필름을 생성시킬 필요성이 있다.

일본 특허출원 제63-1174호에는 스텐터에 존재하는 인접한 클립 사이의 거리를 감소시킴으로써 2축 지향성 필름의 생성에 있어서의 MD 이완처리를 이행하는 방법이 개시되었다. 특히, 가변 나삿니 피치로 이루어진 나선형 나사상의 나삿니를 따라 상기 클립을 이동시키는 방법이 개시되어 있다.

일본 특허출원 제62-211124호에는, 스텐터에 존재하는 인접한 클립 사이의 거리가 상기 클립을 이동시키는 체인의 클립간의 부분에 있으며 상기 체인상에 있는 인접한 클립 사이에서 상호 굽혀질 수 있는 이음매(joint)을 사용함으로써 축소될 수 있다는 것을 제외하고는, MD 이완처리를 이행하는 방법과 유사한 방법이 개시되어 있다.

MD 이완처리를 이행하는 선행 기술의 방법은 클립을 상호 연결하기 위해 복잡한 메카니즘을 필요로 하는 단점이 있으며, 또한, 상기 방법은 가요성이 없기 때문에 문제점으로 제기될 수 있다.

현재, 본 발명자는 전술한 문제점중 적어도 하나의 문제점을 극복하거나 실질적으로 감소시키는 웨브 생성 방법 및 장치를 고안하였다.

따라서, 본 발명은 기계방향으로 웨브를 잡아 당기는 단계 및 그 잡아당겨진 웨브를 열처리하는 단계를 포함하여서 열처리시 또는 열처리후 상기 웨브의 가장자리가 실질적으로 비선형인 영역으로부터, 실질적으로 선형인 영역으로 종면에 있는 웨브의 측면 가장자리가 변화하고 상기 웨브가 가열처리시 및 /또는 가열처리후 기계방향으로 적어도 0.1%정도 수축하는 웨브 생성방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 순환 루프로 형성된 체인을 스텐터 장치를 제공하되, 상기 체인은 웨브가 스텐터를 통과할 때 웨브 재료를 맞물기위한 클립으로서, 적어도 2개의 영역, 즉 상기 웨브가 제1영역을 통과할 때 상기 웨브의 측면 가장자리에 대한 종면에 존재하는 실질적으로 비선형인 경로를 한정하는 제1부분을 지니는 제1영역, 과 상기 웨브가 제2영역을 통과할때 상기 웨브의 측면 가장자리에 대한 종면에 존재하는 실질적으로 선형인 경로를 한정하는 제2위치를 지니는 제2영역과를 포함하는 적어도 2개의 영역에 배치되어 있으며 상기 웨브가 상기 스텐터를 통과하는 동안 제1위치에서 제2위치로 이동될 수 있는 클립을 포함한다.

특히, 본 발명은 필름을 형성하는 어느 합성 중합체 재로로부터 형성된 웨브를 생성하기에 적합하다. 적합한 열가소성 재로는 에틸렌, 프로필렌 및 부틸렌과 같은 1-1올레핀, 폴리카보네이트, 및 특히, 예컨대 테레프탈릭 에시드, 이소프탈릭 에시드, 프탈릭 에시트, 2,5-2,6 또는 2,7-나프탈렌디카복실릭 에시드 수신닉 에시드, 세반식 에시드, 이티픽 에시드, 아젤라익 에시드, 2,4'-디페닐디카복실릭 에시드 헥사하이드로테레프탈릭 에시드 또는 1,2-비스-피=카복시페녹시에탄(선택적으로는 피발릭 에시드와 같이 모노카복실릭 에시드를 지님)과 같은 하나 이상의 디카복실릭 에시드 또는 이들보다 낮은 알킬(6개의 탄소원자에 이르기까지) 디에스테르를, 예컨대 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜 및 1,4-사이클로헥산디메탄올과 같은 하나 이상의 글리콜, 특히 알리파틱 글리콜과 응축시킴으로써 얻어질 수 있는 합성 선형 폴리에스테르를 포함한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 특히, 예컨대 영국 특허 제838708호 기재된 바와 같이 전형적으로는 70 내지 125℃의 범위에 걸쳐 있는 온도에서 서로 수직 방향으로 잡아당긴 다음 전형저으로는 150내지 250℃의 범위에 걸쳐있는 온도에서 열처리함으로써 2축 지향성이된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름이 매우 바람직하다.

또한, 웨브는 폴리아릴에테르 또는 폴리아릴에테르의 티오류, 특히 폴리아릴에테르케톤, 폴리아릴에테르설폰, 폴리아릴에테르에테르케톤, 폴리아릴에테르에테르설폰, 또는 공중합체 공중합체의 티오류로부터 형성된 중합체 필름을 포함한다. 이러한 중합체의 예로는 유럽 특허 제1879호, 유럽 특허 제184458호 및 미합중국 특허 제4008203호에 기재되어 있으며, 특히 적합한 재료로서는 등록 상표인 STABAR를 누르는 ICI PLC에 의하여 시판되고 있는 재료이다. 또한, 이들 중합체의 혼합물이 사용될 수도 있다.,

본 발명에 따라 생성된 웨브는 기계방향으로만 방향이 설정될 수 있지만, 기계적이나 물리적 성질에 대한 결합을 만족시키기 위하여 상호 수직한 2방향, 즉 기계방향(MD) 및 횡방향(TD)으로 잡아당김으로써 2축지향성이 되게하는 것이 바람직하다. 동시성이 부여되는 2축 지향성은 횡방향 설정을 유도하도록 담금질되고, 다시 가열된 다음에 내부가스 압력에 의해 팽창되어 종방향 설정을 유도하는 비율로 잡아당겨지는 열가소성 중합체 튜브를 사출성형함으로써 이행될 수 있다. 시텐터 방법중에서 순차적으로 잡아당기는 단계는 상기 열가소성 재료를 편평한 사출성형물로서 사출성형한 다음에 우선 한 방향으로 잡아당기고서 서로 수직한 나머지 방향으로 잡아당김으로써 이행될 수 있다. 일반적으로는, 필름을 잡아당기는 기계를 통해 우선적으로 MD, 즉 전방으로 잡아당긴 다음에 TD방향으로 잡아당기는 것이 바람직하다. 잡아당겨진 필름은 치수를 제한하도록 유리 전이 온도이상의 온도에서 열처리함으로썬 치수가 견실화될 수 있으며 이러한 상태로 되는 것이 바람직하다. 상기 필름이 즉, 열처리공정시나 열처리공정후 조절 수축만큼 이완되게 함으로써, 치수가 견실한 개선된 필름이 얻어질 수 있다.

편평한 열가소성 필름을 방향 설정하여 열처리하는 종래의 방법은 종종 스텐터 장치에서 이행되는 작업에 앞서 공정작업을 포함하는데, 후자는 예를 들면 TD로 잡아당기는 단계 및 열처리단계를 포함한다. 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름과 같은 선형 폴리에스테르 필름은 스텐터 장치에서 잡아당긴 다음에 동일한 스텐터 장치나 다른 스텐터 장치에서 열처리함으로써 TD 방향으로 설정되기 전에 느리괴 빠르게 잡아당기는 로울러를 통해 잡아당김으로써 MD 방향으로 대개 설정된다.

대개는 웨브가 스텐터 장치를 통과할 때 웨브의 측면 가장자리가 잡혀져 있기 때문에, 약하게 구속된 필름의 중앙부분은 약간 늘어져 있거나 구부러져 있는 경향이 있을 수 있다. 따라서, 상기 스텐터에 존재하는 웨브는 완전히 편평하거나 평탄하게 할 필요성이 없으며, 종면에 있어 웨브의 중앙 부분 및 가장자리의 형상은 약간 변할 수 있다. 이와 같이 구부러져있는 현상은, 본 발명을 사용함으로써 구부러져있는 것을 감소시킬 수 있다. 즉 구부러짐이 본 발명에 의해 해결될 문제점이라고 간주될 수 있다는 것을 제외하고는, 본 발명에 관련되지 않는다.

본 발명의 변형 실시예에서는, 웨브의 측면 가장자리를 잡는 것이외에도 웨브의 가장자리를 잡고, 유지하거나 지지하는 수단이 사용될 수 있다.

선행기술의 스텐터를 통과하는 웨브의 측면 가장자리는 종면에 있어 실질적으로 선형이다. 즉 웨브의 측면 가장자리는 스텐터의 입출구에서 대략 선형적인 종의 길이를 효과적으로 형성한다. 실질적인 비선형은 웨브의 측면 가장자리가 대략 선형적인 종의 길이로부터 탈피한 것을 의미한다. 따라서, 스텐터의 단위길이당 웨브의 경로 길이는 선형 영역에서 비선형 영역에서 더 큰데, 이로인해 웨브는 비선형에서 선형영역으로 통과할때 MD로 축소될 수 있다. 비선형으로부터 선형영역으로 될때의 웨브 경로 길이의 감소는 ㅣ적당하게는 0.1%이상이며, 바람직하게는 8%이하이고, 보다 바람직하게는 1내지 5%범위에 있는 것이며 매우 바람직하게는 2 내지 4%의 범위에 있는 것이다. 상기 웨브는 비선형으로부터 선형영역으로될 때 바람직하게는 8%이하로 축소하며, 보다 바람직하게는 1 내지 5%범위로 축소하고 매우 바람직하게는 2 내지 4%범위로 축소한다.

본 발명의 방법 및 장치를 사용하여 감소된 잡아당겨진 웨브는 바람직하게는 MD로 1%이하의 잔류 수축을 나타내고, 보다 바람직하게는 MD로 0.5%이하의 잔류 수축을 나타내며, 특히 150℃에서 5분동안 가열함으로써 측정될 경우 MD로 0.1% 이하의 잔류 수축을 나타낸다. 본 발명의 방법 및 장치는 2축 지향성 웨브를 생성하도록 사용하는데 바람직한데, 상기 웨브는 전술한 MD잔류 수축값에 부가하여, 바람직하게는 TD로 1%이하의 잔류 수축을 지니며, 보다 바람직하게는 TD로 0.5%이하의 잔류수축을 지니고, 특히 150℃에서 5분동안 상기 웨브를 가열함으로써 측정될 경우 TD로 0.1%이하의 잔류 수축을 지닌다.

종면에 있어 웨브의 측면 가장자리의 경로는 상기 웨브의 측면 가장자리를 유지하는 클립에 의하여 적절하게 한정된다. 선형 여역에서는, 선행 기술의 스텐터장치에서와 같이, 클립은 동일한 각도에 위치하며 동일 종면에 위치한다. 이러한 클립은 스태거되지않게(unstaggered)하는 것으로서 언급한다.

비교해볼때, 본 발명에 따르면, 비성현 영역에서는, 클립의 위치가 변할 수 있는데, 예를 들면 인접하거나 거의 인접한 클립은 예컨대 클립의 정면과 상이한 각도로 기울어진 상이한 위치 및 또는 스텐터의 상이한 종면에 있을 수 있다. 클립의 정면이 원래의 정면과 ±90℃에 이르는 각도를 형성하도록 종면으로부터 클립의 한 모서리를 이동시킴으로써 클립이 기울어지게 할 수 있다. 서로 다른 종면의 클립과 기울어진 클립은 결합하여 함께 사용될 수 있다. 전술한 클립은 스태거된(staggered)것으로서 언급된다. 상기 스태거되게 하는 기능은 스태거되지 않은 영역, 즉 선형영역과 비교해서 스텐터의 단위길당 웨브의 경로 길이를 증가시키는 것이다. 상기 웨브는 스텐터에 존재하는 전술한 스태거된 클립을 통해 공급되고 어떤 싯점에서는 스텐터를 따라, 종면에 관련하여 위나 아래로 상기 클립을 기울려 놓고 변위시키며 종면에 관련하여 위나 아래로 상기 클립을 기울려 놓거나 변위시키는 것과 같은 적합한 수단에 의하여 동일한 위치 및 /또는 동일한 종면으로 이동되므로 해서 스텐터의 단위 길이당 웨브의 경로 길이의 감소가 야기되는데, 이로 말미암아 웨브가 MD 방향으로 이완될 수 있다. 상기 클립은 스텐터의 전단부에서 스태거되게 할 수 있거나, 변형적으로는 스태거된 클립의 영역은 어느 정도의 거리에서 스텐터내로 개시할 수 있는데, 예를 들면, 상기 스텐터는 전단부에서 후단부로의 순서로, 스태거되지 않은 영역/스태거된 영역/스태거되지 않은 영역을 포함할 수 있다. 스태거 된 영역은 제1도 하부에 도시된 스텐터의 영역(A₁-A₃)중 어느 하나에서 개시할 수 있다. 마찬가지로, 상기 스태거된 영역은 제1도 하부에 도시된 스텐터의 영역(A₁내지 A₃) 중 어느 하나에서 마무리될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 스태거된 영역은 영역(A₂, A₃)사이에서 개시하며, 상기 스태거된 영역 및 스태거되지 않은 영역은 영역(A₂, A₃) 사이에서 개시한다.

클립은 종면에 클립을 위치시키는 것과 같은 어느 적합한 수단, 예컨대 캠, 레버, 나사 또는 미끄럼 메카니즘 수단에 의해서나, 상기 클립 정면을 기울게 함으로써, 예컨대 캠이나 레버 수단에 의해서 스태거된 위치로부터 스태거되지 않은 위치로 이동된다. 마찬가지로, 상기 클립은 전술한 수단중 어느 한 수단에 의해 상기 스탠터의 전단부에서 스태거되지 않은 위치로부터 스태거 된 위치로 이동될 수 있다.

본 발명의 방법 및 장치에서는 구형이나 굴곡진 클립과 같이 본 기술에 공지된 다양한 클립이 사용될 수 있다.

본 발명의 변형실시예에서는, 선형종면으로부터 웨브의 측면 가장자리를 유지할 수 있는 스태거된 클립이 웨브로부터 해제될 수 있으므로 상기 웨브를 유지하는 클립만이 동일한 종면에 있을 수 있다. 이리하여, 상기 웨브의 측면 가장자리는 예컨대 상기 클립중 몇몇개를 해제시킴으로써 어느 클립의 위치를 조정하지 않고서도 비선형으로부터 선형으로 변경될 수 있다. 상기 클립은 예컨대 클립해제 램프(ramp)를 사용함으로써 본 기술에 공지된 어느 방법에 의하여 해제될 수 있다. 상기 클립 중 몇몇 개가 해제된 후에 상기 웨브를 유지하는 클립사이의 거리가 매우 길게 되므로 상기 웨브가 변형되는 경우에는, 보조 클립이 상기 클립과 결합해서 사용되므로 상기 클립 사이의 위치에서 웨브를 유지할 수 있다. 변형적으로는, 상기 클립 중 몇몇 위치를 조정하며 상기 클립 중 몇몇개를 해제시킬 수 있는 결합부분이 사용될 수 있다.

상기 웨브의 이동 방향이 변화되게 하는 스태거된 클립을 사용하므로써, 상기 웨브의 바향이 클립의 형태 및 위치에 의존하여 한번 또는 두번 효과적으로 변경하며, 매번 클립은 예컨대 서로 다른 각도 및 /또는 서로 다른 종면에서 기울어져 있는 인접한 클립과 비교해서 서로 다른 위치에 있다. 제3도 아래에는 웨브의 이동방향으로 야기된 변화 및 적절하게 스태거된 클립 구성의 예가 제공되어있다. 제5도에는 스태거된 또다른 클립구성의 예가 제공되어있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서는, 웨브의 이동방향이 2번 이상 변하며, 바람직하게는 200번 이하로 변하고, 보다 바람직하게는 20 내지 1000번의 범위로 변하며, 특수한 경우에는 비선형(또는 스태거된 클립) 영역에서 120 내지 700번의 범위로 변한다. 본 발명의 한 실시예에서는, 이동(제4도에 도시됨) 방향을 변화시킴에 있어 웨브에 의해 형성된 내부 각도는 90 내지 170°사이에 있으며 바람직하게는 120 내지 150°사이에 있고 보다 바람직하게는 130 내지 140°사이에 있다.

본 발명을 도면과 관련지어 기술하면 다음과 같다.

제1도를 참조하면, 후단 가장자리(2) 및 전단 가장자리(3)를 지니는 웨브(1)는 화살표 방향으로 스텐터(4)를 통과한다. 상기 웨브는 순환 체인(5)에 부착된 클립(도시되지 않음)에 의해 유지된다. 상기 스텐터는 영역(A₁, A₂, A₃)으로 나뉘어진다. 상기 웨브를 기계방항으로 잡아당기는 단계는 A₁에서 생긴다. A₂는 열처리 영역이며, A₃는 냉각 영역이다.

제2도를 참조하면, 웨브는 스텐터에 들어갈 때 실질적으로 선형인 측면 가장자리(6)를 지닌다. 상기 웨브는 클립(7)에 의해 유지된다. A₁에서, 상기 클립(7)은 스태거된 구성을 형성하도록 2종면에 배치되어 있음으로 해서 웨브의 측면 가장자리(6)가 실질적으로 비선형이 되게 한다. A₃에서, 클립(7)은 웨브의 측면 가장자리가 실질적으로 선형이 되는 스태거되지않은 구성을 형성하도록 단일 종면으로 모두 이동하였다.

제3도를 참조하면, 제3도에는 작은 화살표가 도시되어 있는데, 이러한 화살표는 웨브의 측면 가장자리(6)의 이동방향이 스태거된 클립 영역으로 변하는 것을 나타낸 것이다. 제3a도 및 제3b도 모두에서는 웨브의 측면 가장자리(6)가 8번 방향을 바뀌었다.

제4도를 참조하면, 웨브의 측면 가장자리(6)는 이동방향이 변할 때 내부 각도(8)를 형성한다.

이하에는 본 발명의 실시예가 부가적으로 예시되어 있다.

[실시예 1]

용해된 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 똑바른 필름 형성 슬롯다이를 통해 냉각 드럼상에서 종래 방식으로 사출되어 90℃ 온도에서 3.3비율의 MD방향으로 잡아당겨졌다. 그리고 나서, 단일 축 지향성 필름은 순환체인에 부착된 클립에 의해 양쪽 가장자리에서 잡혀진채로 스텐터 장치에 들어간다. 2m길이의 체인에 존재하는 각각의 교번 클립은 상하 클립의 스태거된 클립 배치를 형성하도록 이전의 인접한 클립에 대하여 5㎜정도 수직으로 변위되었다. 이라하여, 스탠터를 통한 웨브의 경로 길이는, 즉, 클립이 동일한 종면에 위치함에 따라 스태거되지 않은 정상 배치에 비해 1.2% 정도 증가되었다. 그리고 나서, 상기 필름은 120℃의 온도에서 3.3비율의 TD방향으로 상기 스텐터에서 잡아당겨졌다. 이때, 하부 클립은 클립해제 램프를 사용하여 해제되었고, MD방향의 이완은 선형적인 종면으로 수축된 필름에 의하여 이루어졌다. 결과적으로 생성된 필름은 100㎛의 두께이었고 70㎝의 폭이었으며, 150℃에서 5분동안 가열하여 필름의 길이변화를 측정하였을 때 MD 방향으로의 필름 양단간의 잔류 수축에 대하여 증가되었다.

5번 측정에 대한 평균값이 계산하였다. 그 결과치가 표1에 제공되어있다.

[실시예 2]

이는 본 발명에 따르지 않는 비교예이다. 실시예 1의 과정은 스태거되지 않은 클립배치가 스텐터의 길이 전반에 걸쳐 사용되었다는 것을 제외하고 반복되었다. 그 결과치는 표1에 제공되어 있다.

상기 결과치는 잔류 MD 수축이 본 발명에 따른 방법 및 장치를 사용하여 얻어질 수 있다는 것을 예시한 것이다.

Claims (4)

1. 웨브를 기계 방향으로 잡아당기는 단계 및 잡아당겨진 웨브를 열처리하는 단계를 포함하여 열처리시 및 /또는 열처리후 웨브가 기계 방향으로 적어도 0.1% 정도 수축하는 웨브(web) 생성 방법에 있어서, 열처리시 및 /또는 열처리후, 웨브의 측면 가장자리가 비선형인 영역으로부터 실질적으로 선형인 영역으로 종면에 있는 웨브의 측면 가장자리가 변화하고, 비선형 영역에서의 웨브의 이동 방향이 2번 이상 바뀌는 웨브 생성 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 웨브의 측면 가장자리는 비선형 및 선형영역에서 클립에 의해 유지되는 웨브 생성 방법.
3. 제1항 및 제2항중 어느 한 항에 있어서, 상기 비선형 영역에서의 웨브의 이동 방향은 20 내지 1000번 바뀌는 웨브 생성 방법.
4. 순환 루프로 형성된 체인을 포함하는 스텐터 장치에 있어서, 상기 체임은 웨브가 스텐터를 통과할때 웨브 재료를 맞물기 위한 클립으로서, 적어도 2개의 영역, 즉 상기 웨브가 제1영역을 통과할때 상기 웨브의 측면 가장자리에 대한 종면에 존재하는 실질적으로 비선형인 경로를 한정하는 제1부분을 지니는 제1영역과, 상기 웨브가 제2영역을 통과할때 상기 웨브의 측면 가장자리에 대한 종면에 존재하는 실질적으로 선형인 경로를 한정하는제2위치를 지니는 제2영여과를 포함하는 적어도 2개의 영역에 배치되어 있으며 상기 웨브가 상기 스텐터를 통과하는 동안 제1위치에서 제2위치로 이동될 수 있는 클립을 포함하는 스텐터 장치.