KR100250406B1 - 폴리머 필름의 제조방법 및 다이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 필름의 제조방법 및 다이에 관한 것으로서, 압출기를 거친 폴리머를 공급받아 일정거리 떨어진 다이의 토출구로 부터 토출되는 폴리머를 회전되는 냉각드럼에 밀착 고화시켜 폴리머 시트를 성형시킨 후, 안내로울러로 안내되어 연신과정을 거친 다음 이를 일정 온도로 열고정과정을 거친 후 권취, 슬리팅하여 제조되는 폴리머 필름의 제조방법에 있어서, 상기 폴리머가 토출되는 다이의 토출구를 냉각드럼의 회전방향과 같은 방향으로 라운딩되게 형성시키며, 그 일측으로 형성된 다이립에 토출구로 부터 토출되는 폴리머를 냉각드럼의 외주면에 밀착시킬 수 있도록 곡면부를 형성시키고, 이 다이를 제조하고자 하는 필름의 두께에 따라 냉각드럼과 근접되게 설치하여 다이의 토출구로 부터 토출되는 폴리머의 두께를 토출구와 다이립에서 조절할 수 있도록 하는 폴리머 필름의 제조방법 및 다이를 제공하므로서, 냉각드럼으로 밀착되는 폴리머 시트의 두께를 조절할 수 있도록 한 폴리머 필름의 제조방법 및 다이에 관한 것이다.

Description

폴리머 필름의 제조방법 및 다이(The method of producing polymer film and die).

본 발명은 폴리머 필름의 제조방법 및 다이에 관한 것으로서, 더 상세하게 설명하면 폴리머가 토출되는 다이를 냉각드럼과 근접되게 설치함과 동시에 폴리머가 토출되는 다이의 토출구를 냉각드럼의 진행방향으로 토출될 수 있도록 형성하여 냉각드럼에 밀착되는 폴리머 시트의 두께를 조절할 수 있도록 한 폴리머 필름의 제조방법 및 다이에 관한 것이다.

일반적으로 폴리머 필름을 제조하는 데 사용되는 방법은 먼저, 중합반응을 거쳐 생성된 합성수지를 일정크기로 잘라 펠릿으로 제조하고, 진공상태에서 건조한 다음에 압출기를 통해 열가공하여 용융 압출시킨다.

이렇게, 압출기를 거친 폴리머는 시트 형상으로 만들기 위하여 다이에서 토출되어 회전하는 냉각드럼에 밀착 고화되고, 이 고화된 폴리머 시트는 필름의 형태를 지니고 목적하는 종, 횡방향의 물성을 나타낼 수 있도록 계속해서 종방향, 횡방향으로 두께 균일성과 강도 특성 등을 갖도록 연신과정을 거치게 되며, 이를 일정 온도로 열고정과정을 거친 후 권취, 슬리팅하게 되면 폴리머 필름이 제조하게 되는 것이다.

이와 같이 제조되는 종래 폴리머 필름의 제조장치는 도 3에서와 같은 구성으로 이루어지는 데, 이를 구체적으로 설명하면 용융된 폴리머(100)를 압축기로 부터 공급받아 토출될 수 있는 다이(50)와, 그 하측으로 상기 다이(50)에서 대략 20mm 만큼 떨어지게 설치되어 폴리머(100)가 시트 형상으로 밀착 성형되는 냉각드럼(60)과, 상기 다이(50)와 냉각드럼(60) 사이에는 다이(50)에서 토출된 폴리머(100)를 냉각드럼(60)에 밀착될 수 있도록 설치되는 인가장치(70)와, 상기 냉각드럼(60)의 일측에는 일정간격을 두고 냉각드럼(60)에 의하여 형성된 폴리머 시트(100a)가 안내되어 도시되지 않은 연신롤러를 거쳐 권취 및 슬리팅 장치로 안내될 수 있도록 설치되는 안내롤러(80)로 구성되어 있다.

상기에서 다이(50)는 폴리머(100)가 토출되는 토출구(52)와, 이 토출구(52)의 간격을 조절할 수 있도록 전방으로 돌출된 고정부(56)가 형성되고, 이 고정부(56)에는 히터슬리브가 감싸져 있는 볼트(56)가 설치되어 있으며, 상기 볼트(56)에 의하여 조절되는 다이립(58)이 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 폴리머 필름 제조장치(1)의 작동은 다이(50)의 토출구(52)를 통해 토출되는 폴리머(100)가 회동되는 냉각드럼(60)의 외주면에 시트 형상으로 밀착되어 고화되면서 시트로 성형되고, 이 성형된 시트는 일측으로 형성된 안내롤러(80)를 거쳐 연신롤러에서 종방향, 횡방향의 연신과정을 거친 후, 열고정과정을 다시 거친 다음 권취 및 슬리팅 되는 것이다.

상기에서 다이(50)와 냉각드럼(60) 사이에 설치된 인가장치(70)는 다이(50)의 토출구(52)를 통해 토출되는 폴리머(100)의 표면에 정전기를 발생시켜, 상대 전하로 정전인가 되어 있는 냉각드럼(60)의 외주연에 시트 형상으로 더욱더 기밀하게 밀착되도록 하는 역할을 하는 것이다.

이와 같이 제조되는 폴리머 필름에서 가장 근본적으로 갖추어야 하는 조건은 필름의 두께가 균일하게 제조되어야 하는 데, 이러한 필름의 두께는 상기 상술한 제조장치(1)의 다이(50)에서 결정되어 제조되었다.

상기와 같은 종래의 제조장치(1)에 있어서 시이트의 두께는 폴리머(100)가 토출되는 토출구(52)의 간격을 조절하는 다이립(58)의 조정에 따라 결정되어 지는 데, 이러한 방법으로 널리 사용되는 방법에는 첫째, 히터슬리브에 의하여 감싸연진 볼트(56)의 히터슬리브에 온도를 조절하면 볼트(56)가 열팽창 혹은 수축함에 따라 이와 연결되어 있는 다이립(58)의 두께가 변화함에 따라 다이(50)의 토출구(52)에서 토출되는 폴리머(100)의 두께가 조절되도록 하는 방법과, 둘째, 다이립(58) 근처에 히터를 설치하여 히터의 온도를 조절함에 의하여 폴리머(100)의 토출량이 온도에 따라 점도가 변하며 이에 따라 폴리머(100)의 토출량을 변화시켜 폴리머(100)의 폭방향 두께를 조절하는 수지온도 조절방식으로 폴리머(100)의 두께를 조절하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 방법에 있어서는 다이(50)와 냉각드럼(60)이 일정거리 만큼 떨어져 있는 관계로 부수적인 인가장치(70)가 추가되어야 하는 문제점과, 다이(50)에서 토출되는 폴리머(100)의 두께를 조절할 수 있도록 다이립(58) 근처에 별도의 히팅장치 등을 설치하므로서, 제조장치의 구조가 복잡해지고, 그 비용 또한 추가되는 문제점이 발생하였다.

그리고, 상기와 같이 구성된 종래의 제조장치(1)에서 생산성 향상을 위해 냉각드럼(60)의 속도를 높이게 되면 다이(50)의 토출구(52)에서 토출되는 폴리머(100)의 폭과 냉각드럼(60)에 밀착되어 성형되는 폴리머(100)에 도 4에서와 같이 넥킹(necking)현상이 심화되어 냉각드럼(60)에 밀착되어 성형되는 폴리머 시트(100a)의 두께가 두꺼워지고, 냉각드럼(60)의 회전방향으로 동반기류가 형성되어 다이(50)의 토출구(52)에서 토출되는 폴리머(100)와 냉각드럼(60)과의 밀착력을 감소시키는 문제점이 발생하였다.

이러한 문제점을 해소하고자 상기 다이(50)와 냉각드럼(60) 사이에 별도의 진공장치를 설치하여 동반기류를 흡입하는 방법이 있었으나, 이 같은 방법에 있어서는 상기 진공장치로 흡입되는 또다른 흡입기류에 의하여 다이(50)와 냉각드럼(60) 사이의 폴리머(100)가 흔들려서 냉각드럼(60)으로 밀착되는 시트의 두께가 불균일하게 형성되는 문제점과, 별도의 진공장치를 설치하므로서, 제조장치의 구조가 더욱더 복잡하게 구성되는 문제점이 발생하였다.

또한, 다이(50)의 토출구(52)로 부터 토출되는 폴리머(100)가 냉각드럼(60)과 밀착되는 부분에서 다이립(58)을 눌러주는 방식이 있었으나, 이경우에 있어서는 물리적으로 폴리머(100)를 직접 냉각드럼(100)에 밀착시키므로 밀착력은 높았으나, 시트의 폭방향으로 시트 두께의 조절이 불가능한 문제점이 발생하였다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하고자 안출한 것으로서, 폴리머가 토출되는 다이를 냉각드럼과 근접되게 설치하고, 다이의 토출구를 거쳐 토출되는 폴리머의 두께를 별도의 장치없이 다이의 토출구와 다이립에서 조절할 수 있도록 함과 아울러 제조장치의 구조를 간단하게 구성하고, 폴리머의 두께를 균일하게 조절할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 전체적으로 구성되어 작동되는 상태의 개략적인 요부 측면도를,

도 2는 본 발명의 다이에서 토출되는 폴리머가 냉각드럼에 밀착되는 것을 나타내기 위한 요부 확대도이며,

도 3은 포리머 필름을 제조하기 위한 종래 제조장치의 개략적인 구성도이고,

도 4는 도 3에 따른 종래 냉각장치에서의 넥킹현상이 발생되는 것을 도시한 개략도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 : 제조장치 10, 50 : 다이

11 : 곡면부 12, 58 : 다이립

14, 52 : 토출구 56 : 볼트

60 : 냉각드럼 70 : 인가장치

80 : 안내롤러 100 : 폴리머

100a : 폴리머 시트

상기와 같은 목적을 이루기 위한 본 발명은 폴리머 필름을 제조하기 위해 압출기로 부터 공급받아 폴리머를 토출시키는 다이에 있어서, 상기 다이는 히터슬리브에 의하여 감싸여진 볼트가 맞닿게 설치되는 호형상의 곡면부를 갖는 다이립과, 토출구가 인입부 측은 넓고 토출부 측은 좁게 형성되어 냉각드럼의 회전방향과 같은 방향으로 라운딩되게 형성된 다이를 제공하므로서 달성될 수 있다.

또, 본 발명은 상기와 같은 다이에 의하여 압출기를 거친 폴리머를 공급받아 일정거리 떨어진 다이의 토출구로 부터 토출되는 폴리머를 회전되는 냉각드럼에 밀착 고화시켜 폴리머 시트를 성형시킨 후, 안내로울러로 안내되어 연신과정을 거친 다음 이를 일정 온도로 열고정과정을 거친 후 권취, 슬리팅하여 제조되는 폴리머 필름의 제조방법에 있어서, 상기 폴리머가 토출되는 다이의 토출구를 냉각드럼의 회전방향과 같은 방향으로 라운딩되게 형성시키며, 그 일측으로 형성된 다이립에 토출구로 부터 토출되는 폴리머를 냉각드럼의 외주면에 밀착시킬 수 있도록 곡면부를 형성시키고, 이 다이를 제조하고자 하는 필름의 두께에 따라 냉각드럼과 근접되게 설치하여 다이의 토출구로 부터 토출되는 폴리머의 두께를 토출구와 다이립에서 조절할 수 있도록 하는 폴리머 필름의 제조방법을 제공함에 있다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체적으로 구성되어 작동되는 상태의 개략적인 요부 측면도로서, 냉각드럼(60)의 상측으로 도시되지 않은 압출기로 부터 용융된 폴리머(100)를 공급받아 토출시키는 다이(10)를 제조하고자 하는 필름의 두께에 따라 냉각드럼(60)과 근접되게 설치하고, 상기 냉각드럼(60)의 일측에는 냉각드럼(60)에서 밀착 고화된 폴리머 시트(100a)가 도시되지 않은 연신롤러를 거쳐 권취 및 슬리팅 장치로 안내될 수 있도록 안내롤러(80)가 설치되어 있는 것을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 다이에서 토출되는 폴리머가 냉각드럼에 밀착되는 것을 나타내기 위한 요부 확대도로서, 냉각드럼(60)의 상측으로 히터슬리브에 의하여 감싸여진 볼트(56)가 밑면에 호형상의 곡면부(11)을 갖는 다이립(12)과 맞닿게 설치되며, 냉각드럼(60)의 회전방향으로 라운딩되게 형성되는 토출구(14)가 형성된 다이(10)의 토출구(14)를 통해 냉각드럼(60)의 외주면에 폴리머(100)를 토출하면서 밀착시키는 상태를 도시한 도면이다.

상기 다이립(12)의 밑면으로 형성된 곡면부(11)의 길이는 냉각드럼(60) 원주의 0. 1 - 5 %로 하고, 이를 수용할 수 있는 길이는 대략 1 - 30mm 이내로 한다.

또한, 상기 곡면부(11)의 곡률 반경은 냉각드럼(60)의 곡률 반경의 80 - 120%로 형성시키는 것이 바람직하다.

상기 토출구(14)는 필요로 하는 폴리머(100)의 두께로 토출될 수 있도록 인입부가 넓고 토출부는 좁게 형성시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동과 작용관계를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 용융된 폴리머(100)를 압출기로 부터 공급받아 토출시키는 다이(10)를 냉각드럼(60)의 상측에 제조하고자 하는 필름의 두께에 따라 근접되게 설치하고, 이렇게 설치된 다이(10)의 토출구(14)에서 토출되는 폴리머(100)는 냉각드럼(60)의 외주면에 밀착되어 지는 데, 이때 폴리머(100)의 두께는 다이(10)의 토출구(14)가 냉각드럼(60)의 회전방향과 같은 방향으로 라운딩되게 형성되며, 폴리머(100)가 인입되는 부분은 넓고 토출되는 부분은 필요로 하는 폴리머(100)의 두께로 조정되어 인입부 보다 작게 형성된 토출부에 의해 확정된 두께로 조절되어 토출이 이루어지면서, 다시 다이립(12)의 곡면부(11)에 의하여 냉각드럼(60)의 외주면으로 밀착되어 지는 것이다.

상기와 같이 다이(10)의 토출구(14)를 통해 토출된 폴리머(100)는 냉각드럼(60)의 외주면에 밀착되면서 다이립(12)의 밑면에 형성되어 있는 곡면(11)에 의해 더욱더 견고하게 밀착되면서 성형되는 데, 이때, 상기 다이립(12)의 곡면부(11) 길이는 상기 냉각드럼(60) 원주의 0.1 - 5 %의 길이로 형성하되, 그 길이는 대략 30mm 이내로 형성시킨다.

상기에서 곡면부(11)의 길이를 0.1% 이하로 형성시켰을 경우에는 냉각드럼(60)에 밀착되는 폴리머(100)의 밀착력이 약해지는 문제점이 발생하고, 5% 이상일 경우에는 다이립(12)과 냉각드럼(60) 사이의 폴리머(100)에 작용하는 마찰력이 지나치게 크게 발생되는 관계로 필름의 두께가 균일화되지 못하는 문제점이 발생하게 되는 것이다.

또한, 상기 곡면(11)의 곡률 반경을 냉각드럼(60)의 곡률 반경의 80 - 120%로 형성시키므로서, 더욱더 용이하게 냉각드럼(60)의 외주면으로 폴리머(100)를 밀착시킬 수 있는 조건을 갖게 되는 것이다.

한편, 토출구(14)를 통해 토출되는 폴리머(100)의 두께는 다이립(12)에 설치된 볼트(56)에 의해, 다시말하면 히터슬리브가 씌워진 볼트(56)의 히터슬리브에 온도를 조절하면 볼트(56)가 열팽창 혹은 수축을 하게 되고, 이에 따라 볼트(56)의 열팽창 또는 수축에 의하여 이와 연결되어 있는 다이립(12)의 두께가 변화하게 되어 다이(10)의 토출구(14)에서 토출되는 폴리머(100)의 두께를 조절할 수 있는 방법도 병행하여 사용할 수 도 있다.

상기와 같이 냉각드럼(60)에 밀착되어 성형된 폴리머 시트(100a)의 이송과정은 종래와 같이 냉각드럼(60)의 일측으로 설치되어 있는 이송롤러(80)를 거쳐 연신롤러에서 종방향, 횡방향으로 두께 균일성과 강도특성 등을 갖도록 연신과정을 거친 다음 이를 일정한 온도에서 열고정과정을 거쳐 권취 및 슬리팅하여 필요로 하는 폴리머 필름을 제조하게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 압출기에서 공급받아 폴리머를 토출하는 다이를 제조하고자 하는 필름의 두께에 따라 냉각드럼과 근접되게 설치하고, 상기 다이의 토출구를 통해 토출되는 폴리머의 두께를 1차적으로 토출구에서 확정되게 토출시키고, 다시 토출된 폴리머가 냉각드럼에서 완전히 성형되기 전에 다이립에서 2차적으로 두께를 조절할 수 있도록 하므로서, 종래 폴리머의 두께를 조절하고자 설치되는 별도의 인가장치나 히팅장치 등을 삭제시켜 제조장치의 구성을 간단하게 구성하고, 그에 따른 비용을 절감할 수 있으며, 필요로 하는 폴리머 필름을 용이하게 제조할 수 있는 바람직한 발명인 것이다.

또한, 작업자의 간단한 조작으로 원하는 두께의 폴리머 필름을 손쉽게 제조할 수 있는 부수적인 효과도 있는 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (4)

1. 압출기를 거친 폴리머를 공급받아 일정거리 떨어진 다이의 토출구로 부터 토출되는 폴리머를 회전되는 냉각드럼에 밀착 고화시켜 폴리머 시트를 성형시킨 후, 안내로울러로 안내되어 연신과정을 거친 다음 이를 일정 온도로 열고정과정을 거친 후 권취, 슬리팅하여 제조되는 폴리머 필름의 제조방법에 있어서, 상기 폴리머(100)가 토출되는 다이(10)의 토출구(14)를 냉각드럼(60)의 회전방향과 같은 방향으로 라운딩되게 형성시키며, 그 일측으로 형성된 다이립(12)에 토출구(14)로 부터 토출되는 폴리머(100)를 냉각드럼(60)의 외주면에 밀착시킬 수 있도록 곡면부(11)를 형성시키고, 이 다이(10)를 제조하고자 하는 필름의 두께에 따라 냉각드럼(60)과 근접되게 설치하여 다이(10)의 토출구(14)로 부터 토출되는 폴리머(100)의 두께를 토출구(14)와 다이립(12)에서 조절할 수 있도록 하는 폴리머 필름의 제조방법.
2. 폴리머 필름을 제조하기 위해 압출기로 부터 공급받아 폴리머를 토출시키는 다이에 있어서, 상기 다이(10)는 히터슬리브에 의하여 감싸여진 볼트(56)가 맞닿게 설치되는 호형상의 곡면부(11)를 갖는 다이립(12)과, 토출구(14)가 인입부 측은 넓고 토출부 측은 좁게 형성되어 냉각드럼(60)의 회전방향과 같은 방향으로 라운딩되게 형성된 것을 특징으로 하는 폴리머 필름의 제조장치용 다이.
3. 제 2항에 있어서, 상기 다이립(12)의 밑면으로 형성된 곡면부(11)의 길이는 냉각드럼(60) 원주의 0. 1 - 5 %로 형성하되, 그 길이는 대략 30mm 이내로 형성시키는 것을 특징으로 하는 폴리머 필름의 제조장치용 다이.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 곡면부(11)의 곡률 반경은 냉각드럼(60)의 곡률 반경의 80 - 120%로 형성시키는 것을 특징으로 하는 폴리머 필름의 제조장치용 다이.