KR100269874B1 - 쉬트 제조용 정전기 인가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정전기를 일정 방향에 대해서만 인가할 수 있는 정전기 인가 장치에 관한 것이다. 양 단부를 고착시킬 수 있고 전원에 연결할 수 있으며, 금속으로 이루어진 가늘고 긴 봉, 및 상기 봉의 길이 방향을 따라 상기 봉 표면적의 50 내지 95%를 덮고 있으며 2 내지 1000㎛두께의 절연재로 이루어진 피복층을 포함하는 정전기 인가 장치를 이용하면, 두께가 균일한 열가소성 수지 쉬트를 제조할 수 있다.

Description

쉬트 제조용 정전기 인가 장치{Electrostatic-applying apparatus for manufacturing sheet}

본 발명은 쉬트 제조용 정전기 인가 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 정전기를 일정 방향에 대해서만 인가할 수 있어서 두께가 균일한 열가소성 수지 쉬트를 제조하기 위하여 사용하기에 적합한 정전기 인가 장치에 관한 것이다.

열가소성 수지는 포장용, 공업용, 자기기록 매체용, 기타 다양한 용도로 널리 사용되고 있다. 이중, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 대표되는 폴리에스테르 필름은 강도, 탄성율, 내마모성, 내마찰성과 같은 기계적 성질, 내약품성, 내후성, 가스차단성과 같은 화학적 성질, 절연성, 유전성, 내전압성과 같은 전기적 성질, 내열성, 단열성, 난연성과 같은 열적 성질이 우수하여, 다양한 산업적 용도로 사용되고 있다. 그 예로서, 자기기록용 베이스 필름, 포장용 베이스 필름, 스탬핑 호일용 베이스 필름, 금속 증착용 베이스 필름, 전기절연용 베이스 필름, 그래픽 아트용 베이스 필름, 마이크로 필름용 베이스 필름, 그린 하우스용 베이스 필름이 있다.

이러한 다양한 용도로 사용되는 열가소성 수지는 그 목적에 따라 쉬트 또는 필름의 형태로 성형되어 사용되고 있다. 즉, 열가소성 수지 쉬트는 적절한 분자량을 지닌 수지를 건조기를 통하여 결정화 및 건조시키고, 압출기 및 필터를 통해 용융, 계량, 여과 등의 과정을 거친 다음, 다이를 통해 평면 형태의 용융쉬트로 성형하고, 성형된 쉬트가 다이 하방에 설치되어 있는 캐스팅 드럼을 거쳐 고화되는 과정을 통해 제조된다. 얻어진 쉬트는 적절한 연신 공정을 통하여 연신된 다음, 열처리, 와인딩, 슬리팅 등의 공정을 거쳐 요구되는 필름 제품으로 생산된다.

한편, 산업의 진보에 따라 필름에 대한 수요가 증가함과 동시에 고품질 필름에 대한 요구도 커지고 있다. 공정과 관련하여, 균일한 두께의 필름에 대한 요구가 증대되고 있다. 뿐만 아니라, 생산성의 측면에서 폭이 넓은 필름을 빠른 속도로 생산하기 위한 연구도 지속되고 있다. 이러한 광폭화, 고속 생산에 대한 요구는 여러 가지 조건에 의해 제약받고 있으며, 용융쉬트를 캐스팅하는 공정에서 어려움이 있다. 특히, 용융쉬트를 캐스팅 드럼 상에 밀착시키기 어렵다는 문제점이 있다. 이로 인해, 전폭에 걸쳐 두께가 불균일하고 투명성이 좋지 않은 쉬트가 제조될 수 있는 것이다.

쉬트를 캐스팅 드럼 상에 밀착시키기 위하여 여러 방법이 알려져 있다. 일본 특공소37-6142호에서 열가소성 수지 쉬트에 정전하를 부여하면, 캐스팅 드럼 위로의 쉬트 밀착성이 향상된다는 것이 밝혀진 후, 다양한 정전인가 방법이 제안되었다.

한편, 폭이 넓은 쉬트를 고속도로 생산하면서도, 쉬트를 캐스팅 드럼 상에 밀착시키기 위하여, 쉬트로의 전하량을 증가시킬 필요가 있다. 이를 위하여 제안된 방법으로서, 특개소 50-69166호에는 압출다이를 전기적으로 절연시키거나 압출다이에 직류 전압을 인가하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 압출다이를 절연시키는 것은 경제적인 측면에서 비효율적이다. 또한, 다이는 주기적으로 세정해야 되는데, 이 과정에서 절연에 사용되는 피복 재료들이 심하게 열화 또는 손상되기 쉽다. 다이에 고전압을 걸어주는 경우에는, 다이 토출면을 청소하거나 쉬트 두께를 조정할 때 큰 위험성이 존재한다는 문제점도 있다.

일본 특개소51-114466호에는 정전인가선과 압출 다이 사이에 봉 형태, 판 형태 또는 망 형태의 물체를 장착하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 물체로서 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지 쉬트, 또는 PTFE 튜브로 피복된 구리선이 사용되고 있다. 이러한 물체는 유연성이 있어서, 정전기 인가선과 일정한 거리를 유지하면서 압출다이와 캐스팅 드럼 사이에 평행하게 배치하기 어렵다는 문제점이 있다. 특히, 필름이 광폭화됨에 따라 캐스팅 드럼의 폭도 비례하여 커지고 있기 때문에, 유연성 재질의 물체를 일정한 위치에 배치하기가 더욱 어렵다. 또한, 압출다이에서 토출되는 용융쉬트의 유선이 심하게 흔들리면, 용융쉬트가 이러한 물체에 부착되는 문제점이 있다.

또한, 일본 특개소 53-14762호에는 캐스팅 드럼을 마주보는 압출다이의 면에 전기절연성이 있는 차폐물을 설치하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 압출다이의 온도가 260℃ 이상으로 유지되며, 높을 경우에는 300℃를 넘는 경우도 있다. 따라서, 고온에서 장기간 견딜 수 없는 절연성 재질을 선택하기 어려울 뿐만 아니라, 압출 다이의 전폭에 걸쳐 완벽하게 절연시키는 것이 불가능하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 문제점을 해결하여 용융쉬트에 대한 정전기를 효율적으로 인가할 수 있는 정전기 인가 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전기 인가 수단의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 정전기 인가선을 나타내는 도면이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1. 성형용 다이 2. 금속 봉

3. 피복층

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 양 단부를 고착시킬 수 있고 전원에 연결할 수 있으며, 금속으로 이루어진 가늘고 긴 봉, 및 상기 봉의 길이 방향을 따라 상기 봉 표면적의 50 내지 95%를 덮고 있으며 2 내지 1000㎛ 두께의 절연재로 이루어진 피복층을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 인가 장치가 제공된다.

본 발명의 정전기 인가 장치를 이용하면, 용융쉬트에 대하여 정전기를 효율적으로 인가할 수 있다. 정전기 인가 수단의 일정 면을 절연재로 피복하면, 피복되지 않은 면에 대해서만 정전기가 인가될 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 정전기 인가 장치를 이용하면, 압출다이와 같은 주변의 금속 성분과 정전기 인가 수단 사이에 별도의 차폐 장치를 설치할 필요가 없는 것이다.

본 발명에 있어서, 정전기 인가 수단은 표면의 일정 부분이 피복되어 있는 것을 제외하고는 종래에 사용되는 것과 동일하다. 통상적으로 사용되는 정전기 수단과 마찬가지로, 금속 성분으로 이루어져 있으며 가늘고 긴 봉 형태이다. 그러나, 본 발명의 정전기 인가 수단은, 봉의 길이 방향을 따라 표면의 일정 부분에 절연재가 피복되어 있다.

또한, 정전기 인가 수단의 피복재는 절연성이 있는 재료라면 특별한 제한은 없으나, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지가 바람직하다.

또한, 피복재의 도포면적 및 도포두께를 본 발명의 범위 내에서 적절하게 조절함으로써 적정량을 도포하여야 한다. 즉, 피복재 도포량이 과다할 경우 인가선의 무게가 전반적으로 무거워지면 인가선이 쉽게 공진됨으로써 인가전류의 변화폭이 커지기 때문에 균일한 두께의 쉬트를 얻을 수 없다. 이에 반해, 인가선에 피복재를 도포하지 않고 그대로 사용할 경우에는 다이와 그 주변에 있는 공기 사이에서 전류가 흐르기 때문에 인가전류의 변화폭이 오히려 커지게 되기 때문에 쉬트 두께의 불균일이 심해진다.

도 1을 들어 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정전기 인가 수단의 제조 방법을 개략적으로 설명하면, 가늘고 긴 봉의 일정 면을 수납할 수 있는 홈이 형성되어 있는 성형용 다이(1) 위에, 금속 봉(2)을 올려 놓은 다음, 절연재를 이용하여 코팅한다. 여기에서, 다이(1)의 홈의 내면은 전체적으로 봉(2)과 접촉할 수 있어야 한다. 홈의 내경이 봉의 직경보다 조금 큰 것이 바람직하다. 이와 같이 절연재를 코팅하면, 금속 봉은 다이의 홈과 접하는 면을 제외한 부분만 피복된다. 피복이 이루어진 후, 연마 작업 및 에지 가공과 같은 마무리 작업을 거치면 본 발명의 정전기 인가 수단이 제조된다.

도 2는 도 1에 나타난 방법에 따라 제조된 정전기 인가선으로서, 금속 봉(2) 상에 피복층(3)이 형성되어 있다. 여기에서, 피복층이 형성되지 않은 부분은 봉(2)의 길이 방향을 따라 12 내지 180˚의 각도에 해당하는 표면 부분(표면적의 5 내지 50%)이 바람직하다. 또한, 피복층은 2 내지 1000㎛ 두께인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 쉬트는 정전기 인가 방법을 제외하고는 통상적인 방법으로 제조된다.

즉, 종래의 방법과 마찬가지로, 다이를 통하여 열가소성 수지 칩을 용융, 압출시켜 용융쉬트를 성형한 다음, 다이 하방에 설치되어 있는 캐스팅 드럼을 이용하여 용융쉬트를 고화시키는 과정을 통해 제조된다. 이 때, 본 발명의 정전기 인가 수단을 이용할 경우, 별도의 정전기 차폐 수단을 설치하지 않아도 정전기가 용융쉬트에 대하여 집중적으로 인가될 수 있다. 도 2에 나타난 바와 같은 정전기 인가 수단의 노출면이 용융쉬트를 바라보도록 설치하면, 정전기는 절연재가 피복되어 있지 않은 노출면 쪽으로만 인가되는 것이다. 따라서, 용융수지 쉬트가 회전하는 캐스팅 드럼 표면에 견고하게 밀착될수록 쉬트의 냉각효율이 양호해질 수 있다.

이외에도, 일반적으로, 고속 생산을 위해 캐스팅 드럼의 회전 속도를 증가시키면 쉬트의 넥크인 현상이 더욱 증가하기 때문에, 제품화할 수 없는 가장자리 부분이 증가하여 원료에 대한 제품의 비율이 저하되므로 생산수율이 떨어지는 문제점이 있는데, 본 발명의 정전기 인가 수단을 이용하면 별도의 차폐 장치가 필요하지 않기 때문에 압출다이와 캐스팅 드럼 사이의 간격을 좁게 할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 정전기 인가 장치는 정전기를 효율적으로 인가하면서도 쉬트의 넥크인(Neck-in) 현상을 줄이는데도 적합하다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1-3 및 비교예 1-3

직경이 0.15㎜인 텅스텐봉 6개를 준비하고 각각의 텅스텐봉의 표면에 폴리테트라플루오로에틸렌 수지를 코팅하여 인가선을 제조하였다. 여기서, 각각의 코팅 면적 및 코팅층의 두께는 하기 표 1과 같다:

	코팅된 표면적	코팅층의 두께
실시예 1	50%	0.011㎜
실시예 2	50%	0.026㎜
실시예 3	50%	0.125㎜
비교예 1	50%	0.30㎜
비교예 2	50%	0.50㎜
비교예 3	0%	--

제조된 각각의 인가선들을, 용융 상태의 폴리에틸렌테레프탈레이트가 다이로부터 토출되어 회전하는 캐스팅 드럼 위로 착지하는 지점으로부터 5㎜ 떨어진 상부에 장력을 가하여 설치하였다. 이때 캐스팅 드럼의 표면온도는 30℃, 회전속도는 60m/분, 인가전압은 5.0V였다.

이어서, 얻어지는 쉬트의 두께 및 길이를 측정하였다. 이러한 측정을 20회 실시하여 누적된 데이터로부터 하기의 식에 따라 쉬트의 두께 편차를 구하였다. 하기 식에서, "유효폭"이란 실질적으로 필름으로 만들어지는 폭을 의미한다:

그 결과를 하기 표 2에 나타내었다:

	인가전류의 변화폭 (㎃)	쉬트의 두께편차 (%)
실시예 1	0.3	2.9
실시예 2	0.4	3.1
실시예 3	0.8	3.4
비교예 1	1.3	5.3
비교예 2	1.8	5.6
비교예 3	1.5	5.2

이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 일정 방향에 대해서만 효율적으로 정전기를 인가할 수 있는 정전기 인가 장치를 이용하여 열가소성 수지 쉬트를 제조하므로, 두께가 균일한 열가소성 수지 쉬트를 얻을 수 있다. 또한, 압출다이와 캐스팅 드럼 사이의 간격을 좁히기가 용이하다.

Claims (2)

1. 양 단부를 고착시킬 수 있고 전원에 연결할 수 있으며, 금속으로 이루어진 가늘고 긴 봉; 및

   상기 봉의 길이 방향을 따라 상기 봉 표면적의 50%를 덮고 있으며 절연재로 이루어진 2 내지 1000㎛ 두께의 피복층을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기 인가 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연재는 폴리테트라풀루오로에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 정전기 인가 장치.