KR100282167B1 - 폴리비닐클로라이드필름의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제조효율을 높이고 플라스틱 필름(시트)의 품질을 향상시키는 것을 가능하게 하기 위하여 표면 플로우 마크와 공기 피트가 없고 열가소성이며 유연하고 투명한 폴리비닐클로라이드 플라스틱 필름(시트)의 제조방법을 개시한다. 본 발명은 용융 플라스틱 재료를 캘린더에 의하여 소정의 두께를 갖는 용융 플라스틱 필름(시트)으로 캘린더링하는 단계, 냉각수로 용융 플라스틱 필름(시트)을 급속히 냉각하고 고화시키는 단계, 냉각된 플라스틱 필름(시트)으로부터 수분을 제거하는 단계, 플라스틱 필름(시트)을 가열하여 잔류하는 수분을 모두 제거하는 단계, 플라스틱 필름(시트)을 다시 30 ~ 85℃의 온도로 조절하는 단계, 및 플라스틱 필름을 롤 상태로 권취하면서 플라스틱 필름(시트)의 표면에 약 1 ~ 8 kg/cm2의 압력을 가하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법에 의하여 제조된 플라스틱 필름(시트)은 투명성이 우수하며 플로우 마크 및 공기 피트가 없는 매끄러운 표면을 갖는다.
Description
본 발명은 플라스틱 필름(시트)의 품질을 향상시키기 위하여 표면 플로우 마크와 피트가 없고 열가소성이며 유연하고 투명한 폴리비닐클로라이드(PVC) 플라스틱 필름(시트)에 관한 것이다.
종래의 투명 폴리비닐클로라이드 플라스틱 필름(시트)의 제조방법에 있어서, 원재료는 고속도 믹서, 반바리 믹서(banbary mixer), 롤러 머신, 및 압출기에 의하여 충분히 프로세싱되어 충분히 용융된다. 상기 용융 프라스틱 재료는 이어서 캘린더(calendar)를 통과하도록 공급되어 소정의 두께를 갖는 필름(시트)재가 된다. 상기 필름(시트) 재료는 내부에 냉각수가 공급되는 냉각 롤러 뿐만 아니라 다단계의 가열 또는 냉각 인취롤러(take off roller)를 통과하기 때문에 상기 필름(시트) 재료는 롤 상태의 완성품으로 권취되기 전에 충분히 고화(set)된다.
다음은 상기 종래의 방법으로 제조된 플라스틱 필름(시트)에 따르는 결점들이다:
(1) 상기 고온으로 용융 플라스틱 재료는 제조공정중 실온으로 서서히 냉각된다. 상기 냉각공정중 상기 반고화(half-set)된 플라스틱 재료는 분자들이 서서히 유동성을 상실하는 동안 상당한 연신을 받게된다. 이에 의하여, 상기 플라스틱 필름(시트)의 표면에 선형의 줄무늬가 형성된다.
(2) 상기 플라스틱 필름을 고속으로 권취할 때 상기 플라스틱 필름의 2개의 인접한 층 사이 마다에서 롤 속으로 많은 양의 공기가 공급된다. 상기 공기는 수렴하여 기포를 형성하는데, 상기 기포가 상기 층 사이에서 넓게 퍼져 상기 플라스틱 필름(시트)의 표면에 피트(pit)를 발생시킨다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라스틱 필름(시트)의 품질을 향상시키기 위하여 표면 플로우 마크와 피트가 없고 열가소성이며 유연하고투명한 폴리비닐클로라이드(PVC) 플라스틱 필름(시트)의 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 투명한 폴리비닐클로라이드 플라스틱 필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 투명한 폴리비닐 클로라이드 플라스틱 필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1, 5 : 캘린더 2 : 인취롤러
3 : 냉각 롤러 4, 9 : 권취기
6 : 수조 탱크 7 : 수분제거장치
8 : 일련의 가열 및 냉각 롤러
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 (a) 유연해지고 용융된 PVC 플라스틱 재료를 제조하는 단계; (b) 상기 용융 플라스틱 재료를 캘린더에 공급하여 상기 플라스틱 재료를 서서히 소정의 두께를 갖는 필름(시트)으로 캘린더링하는 단계; (c) 상기 필름(시트)재료를 수온이 20 ~ 85℃인 수조탱크에 이송하고 이곳을 통과시켜 냉각하고 고화시킴으로써 상기 폴리비닐클로라이드를 부분적으로 결정화시켜 투명성을 좋게 하고, 상기 용융 플라스틱 재료를 즉시 균일하고 안정적이고 유연한 필름(시트)으로 형성하는 단계; (d) 상기 냉각된 유연한 플라스틱 필름(시트)을 하나 이상의 부드러운 고무 롤러와 금속 롤러가 스크레이퍼(scraper), 공기 나이프, 및 진공 흡입기(vacuum sucker)와 같은 다른 보충적인 수분제거수단과 협동하는 수분제거장치에 이송하고 이곳을 통과시킴으로써 상기 수조탱크를 통과한 상기 플라스틱 필름(시트)의 표면에 부착된 수분을 제거하는 단계; (e) 상기 수분제거장치를 통과한 상기 플라스틱 필름(시트)을 수분흡수물질로 도포된 일련의 가열 롤러에 이송하고 이곳을 통과시킴으로써 상기 플라스틱 필름을 약 40 ~ 150℃의 온도로 가열하여 상기 플라스틱 필름(시트)으로부터 잔류하는 수분과 잔류응력을 제거하고 이어서 상기 플라스틱 필름(시트)을 30 ~ 85℃의 온도로 조절하는 단계; 및 (f) 상기 플라스틱 필름(시트)를 롤상태로 권취하고 상기 권취된 플라스틱 필름(시트)의 표면에 약 1 ~ 8 kg/cm2의 압력을 가하여 공기가 포집되어 공기 기포를 형성하는 것을 방지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐클로라이드(PVC) 플라스틱 필름(시트)의 제조방법을 제공한다.
상기 필름(시트)은 매우 미끄러운 표면을 갖도록 제조될 수 있다. 상기 필름(시트)이 종래의 방법에 의하여 권취되면, 상기 2층의 플라스틱 필름(시트)의 사이에서 오랫동안 포획되어 있는 공기 때문에 보통 공기 기포 또는 피트가 상기 플라스틱 필름(시트)의 표면에 형성된다.
첨부한 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 플라스틱 필름의 제조방법을 더욱 상세히 설명한다.
종래의 투명한 폴리비닐클로라이드 플라스틱 필름의 제조방법을 나타내는 도 1을 참조한다. 상기 방법에서는 캘린더(1), 인취롤러(2), 냉각 롤러(3), 및 권취기(4)가 프라스틱 필름(시트)을 제조하기 위하여 갖추어져 있다.
상기 플라스틱 필름을 제조하기 위해서는 먼저 PVC 수지, 가소제, 및 안정제(도시생략) 등이 소정의 비율로 혼합된 혼합물을 반바리 믹서, 혼합롤러(A,B)(도시생략)에 공급하여 충분히 용융시킨다. 상기 용융 플라스틱 재료는 즉시 캘린더(1)에 공급되어 상기 캘린더(1)의 롤을 통과하면서 단계적으로 소정의 두께에 도달된다. 상기 캘린더(1)를 나온 상기 플라스틱 재료는 상기 인취 롤러(2)을 통과하는데, 여기서 상기 플라스틱 재료는 가열 또는 냉각되어 1차 고화된다.
이어서, 상기 플라스틱 재료는 상기 인취 롤러(2)를 빠져 나와 상기 냉각 롤러(3)를 통과하는데, 상기 냉각 롤러(3)의 내부에는 상기 플라스틱 재료를 충분히냉각시키고 고화시키기 위하여 냉각수(도시생략)가 공급된다. 마지막으로, 상기 플라스틱 재료는 권취기(4)로 이송되어 완성품인 롤 상태로 권취된다.
도 2는 본 발명에 따른 유연하고 투명한 폴리비닐클로라이드 플라스틱 필름(시트)의 개선된 제조방법을 나타낸다. 본 발명의 방법에 있어서, PVC 수지, 가소제, 및 안정제(도시생략)가 소정의 비율로 혼합된 후 고온 반바리 믹서 및 혼합 롤러(그리고, 필요하면 압출기)에 공급되어 종래의 제조방법에서와 같이 상기 혼합 PVC 플라스틱 재료는 충분히 용융된다. 이어서, 상기 용융 플라스틱 재료는 캘린더(5)로 이송되어 상기 캘린더(5)를 통과한다. 상기 캘린더(5)에서의 간격을 소정의 치수(gauge)로 조절함으로써 상기 용융 플라스틱 재료는 원하는 두께를 갖는 유연하고 평평한 형태로 상기 캘린더(5)를 통과하게 된다.
상기 캘린더(5)를 통과한 상기 평평한 PVC 재료는 160 ~ 190℃의 고온을 갖는데, 수온이 20 ~ 85℃의 온도로 조절된 수조탱크(6)를 통과하도록 즉시 가이드된다. 이에 의하여 상기 평평한 PVC 재료는 즉시 냉각하고 고화되어, 부분적으로 결정화되고 완전히 투명한 플라스틱 필름으로 형성된다. 상기 수조탱크(6)내의 수온을 조절하는 것이 매우 중요하다. 그렇지 않으면, 바람직하지 않은 많은 수분이 상기 수조탱크(6)를 통과하는 상기 플라스틱 필름상에 남게 되어 제조효율이 불량해질 뿐만 아니라 상기 플라스틱 필름(시트)의 표면에 플로우 마크가 형성되게 된다.
수분제거장치(7)는 상기 수조 탱크(6)의 다음에 위치한다. 상기 수분제거장치(7)에 있어서, 금속 롤러와 고무 롤러를 포함하는 압착롤러가 아이들러(idler), 스크레이퍼(scraper), 공기 나이프, 및 수분 흡입기(water sucker) 등과 같은 다른보충적인 수분제거 또는 흡입수단과 협동하여 상기 수조탱크(6)를 통과한 플라스틱 필름(시트)에 작용함으로써 상기 플라스틱 필름(시트)의 표면에 수분이 거의 또는 전부 남아 있지 않도록 한다. 상기 수분제거장치(7)가 생략되면 상기 플라스틱 필름(시트)에 부착된 수분이 상기 플라스틱 필름(시트)와 함께 후속 제조공정으로 옮겨져 제조효율 및 품질을 저하시킨다.
일련의 가열/냉각 롤러(8)가 상기 수분제거장치(7)의 다음에 위치한다. 냉각수는 계속하여 상기 냉각 롤러의 내부로 공급된다. 상기 가열 롤러는 약 40 ~ 150℃의 온도로 유지된다. 모든 냉각 롤러 및 가열 롤러는 직물과 같은 수분흡수물질로 도포된(또는 감겨진) 금속 롤러로 이루어져 있다. 앞에서 언급한 바와 같이, 종래의 플라스틱 필름(시트)의 제조방법에서 채택된 냉각 롤러는 내부적으로 냉각수를 공급받는다. 그러나, 본 발명의 방법에서 채택된 냉각 롤러는 권취전에 플라스틱 필름(시트)의 온도를 조절할 뿐만 아니라 상기 플라스틱 필름(시트)으로부터 잔류 수분과 응력을 제거하는 기능을 발휘한다.
권취기(9)는 상기 일련의 가열 및 냉각 롤러(8)의 다음에 위치하여 상기 플라스틱 필름을 롤(roll) 상태로 권취한다. 상기 일련의 가열 및 냉각 롤러(8)를 통과한 플라스틱 필름(시트)은 30 ~ 85℃의 온도를 갖는다. 상기 권취중에 플라스틱 필름(시트)의 표면에 약 1 ~ 8 kg/cm2의 적당한 압력이 가해져 상기 롤 속으로 공기가 침입하여 상기 플라스틱 필름(시트)의 두 층사이에 머무르는 것을 방지한다. 이러한 방법에 의하여, 피트가 없고 매끄러운 표면을 갖는 플라스틱 필름(시트)을 얻을 수 있다.
다음은 각각 종래의 방법 및 본 발명의 방법으로 각기 다른 두께의 플라스틱 필름(시트)를 제조한 예이다.
실시예 1 - 종래의 방법
연도(softness)가 40PHR(part per hundred resin), 두께가 0.2mm이고 투명한 PVC 플라스틱 시트를 제조하기 위하여 다음과 같은 성분이 사용되었다.
PVC(P = 1250) 100
DOP 40
바륨-징크 스테아레이트 2 - 4
상기 성분을 5분 동안 고속 믹서에서 교반하고 혼합하였다. 이어서, 상기 혼합물을 반바리 믹서에 투입하여 더욱 혼련하고 160 ~ 180℃의 온도로 용융시켜 상기 혼합물을 완전히 용융된 상태로 하였다. 상기 용융된 재료를 이송시켜 혼합롤러(A,B)를 통과하도록 하고 상기 재료의 온도를 160 ~ 180℃로 유지시켰다. 이어서, 상기 재료를 이송시켜 (보통 내부에 냉각수가 공급되는) 냉각 롤러(3)를 통과시키고 상기 재료를 냉각하고 롤 상태로 권취하기 위하여 고화시킨다. 이것이 일반적으로 투명 PVC 플라스틱 필름(시트)으로 알려져 있다. 본 종래의 방법에 의하여 제조된 투명 PVC 플라스틱 필름(시트)에 수반되는 어려운 문제는 상기 플라스틱 필름(시트) 표면의 플로우 마크와 공기 피트이다.
실시예 2 - 본 발명에 따른 제1 태양
본 실시예 2에서는 역시 연도(softness)가 40PHR이고 두께가 0.2mm인 투명한 PVC 플라스틱 시트를 제조하였다. 성분 혼합으로부터 용융된 재료를 캘린더에 공급하는 단계까지의 성분의 종류 및 조건은 상기 실시예 1의 경우와 모두 동일하였다. 그러나, 본 실시예 2에서 캘린더(5)를 통과한 상기 용융된 재료는 조절된 두께를 갖는 시트재료였는데, 상기 용융된 재료를 즉시 다음의 수조 탱크(6)로 이송하였다. 수조 탱크(6)내의 수온을 20 ~ 85℃로 조절하여 캘린더(5)를 통과한 재료를 냉각시키고 부분적으로 결정화시켰다. 수조 탱크(6)를 떠난 상기 재료는 일련의 압착 롤러(7)를 통과하는데, 상기 일련의 압착 롤러(7)는 바람직하게는 1 ~ 3 세트의 고무 롤러와 금속롤러의 조합을 포함한다. 1 ~ 6 kg/cm2의 압력이 압착 롤러(7)에 의하여 상기 압착 롤러(7)를 통과하는 상기 재료에 가해질 수 있다. 압착 롤러(7)는 아이들러, 스크레이퍼, 공기 나이프, 및 진공 흡입기와 같은 다른 필요한 수분제거수단과 협동하여 상기 시트 재료의 표면으로부터 수분을 제거한다.
이어서, 상기 시트 재료를 이송하여 일련의 가열 롤러 및 냉각 롤러(8)를 통과시킨다. 냉각 롤러는 내부적으로 실온에서 냉각수를 공급받는다. 가열 롤러는 수분흡수물질로 도포(또는 감겨져)되어 있으며 약 40 ~ 150℃의 표면온도를 갖고 있어 상기 시트 재료로부터 잔류하는 모든 수분을 바싹 건조시킨다. 냉각 롤러는 다시 한번 30 ~ 85℃로 조절된 온도로 상기 시트 재료를 냉각시킨다. 가열 및 냉각 롤러(8)를 통과한 상기 시트 재료를 권취기(9)로 이송하여 1 ~ 8 kg/cm2의 압력하에서 60 +/- 10 m/min의 선속도로 상기 시트 재료를 권취했다.
본 실시예로부터 제조된 투명 PVC 플라스틱 시트의 표면에서는 플로우 마크 및 공기 피트가 발견되지 않았다.
실시예 3 - 본 발명에 따른 제2 태양
본 실시예에서는 연도(softness)가 40PHR이고 두께가 0.5mm인 투명한 PVC 플라스틱 시트를 제조하였다. 성분 혼합으로부터 용융된 재료를 캘린더에 공급하는 단계까지의 성분 및 조건은 상기 실시예 1 및 실시예 2의 경우와 모두 동일하였다. 본 실시예 3에서 캘린더(5)는 두께 0.5mm의 플라스틱 시트를 제조하도록 조절되었다.
캘린더(5)를 통과한 시트 재료를 수온이 20 ~ 85℃로 조절된 수조 탱크(6)로 이송하였다. 본 실시예 3에서 권취속도가 15 ~ 30 m/min으로 조정된 것을 제외하면, 본 실시예3에서 상기 플라스틱 시트가 권취되는 온도 및 압력 뿐만 아니라 수분제거장치(7), 가열/냉각 롤러(8)를 통과하는 후속 단계는 모두 실시예 2(즉, 본 발명에 제1 태양)의 경우와 동일하였다. 롤 상태로 권취된 플라스틱 시트 완성품은 두께가 0.5mm였는데, 필름의 표면에 플로우 마크 및 공기 피트가 발견되지 않았다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 플라스틱 필름(시트)은 투명성이 우수하며 플로우 마크 및 공기 피트가 없는 매끄러운 표면을 갖는다.
Claims (5)
- 폴리비닐클로라이드 필름(시트)을 제조하는 방법에 있어서,(a) 상기 폴리비닐클로라이드 필름(시트)를 제조하기 위하여 소정의 비율로 PVC 분말, 가소제, 및 안정제를 혼합하여 PVC 혼합물을 만들고, 이어서 상기 PVC 혼합물을 고온 반바리 믹서 및 혼합 롤러에 공급하여 상기 PVC 혼합물을 충분히 용융시킴으로써 용융된 PVC 재료를 제조하는 단계;(b) 상기 용융 PVC 재료를 일련의 캘린더에 공급하여 상기 용융 PVC 재료를 서서히 소정의 두께를 갖는 시트 형상으로 프레싱하는 단계;(c) 상기 시트 형상의 용융 PVC 재료를 수조탱크에 이송하여 상기 시트 형상의 용융 PVC 재료를 급속히 냉각하고 고화시킴으로써, 상기 시트 형상의 용융 PVC 재료내에 포함된 폴리비닐클로라이드를 부분적으로 결정화시켜 상기 시트 형상의 용융 PVC 재료의 투명성을 좋게 하고, 상기 시트 형상의 용융 PVC 재료를 즉시 균일하고 안정적이고 유연한 PVC 필름(시트)으로 형성하는 단계;(d) 상기 냉각된 유연한 PVC 필름(시트)을 수분제거장치를 통과시킴으로써 상기 냉각된 유연한 PVC 필름(시트)의 표면에 부착된 수분을 제거하는 단계;(e) 상기 수분제거장치를 통과한 PVC 필름(시트)을 일련의 가열 롤러에 이송하여 이곳을 통과시킴으로써 상기 수분제거장치를 통과한 PVC 필름(시트)을 가열하여 상기 수분제거장치를 통과한 PVC 필름(시트)으로부터 잔류하는 수분과 잔류 응력을 제거하고, 이어서 상기 가열 롤러를 통과한 PVC 필름(시트)를 내부에 냉각수가 공급되는 일련의 냉각 롤러에 이송하여 이곳을 통과시킴으로써 상기 가열 롤러를 통과한 PVC 필름(시트)을 30 ~ 85℃의 온도로 냉각하는 단계; 및(f) 상기 30 ~ 85℃의 온도로 냉각된 PVC 필름(시트)을 30 ~ 85℃의 온도로 유지하는 상태에서 상기 30 ~ 85℃의 온도로 냉각된 PVC 필름(시트)을 권취기에 이송하고, 권취된 PVC 필름(시트)의 두 층사이에 공기가 흡입되어 머무르는 것을 방지함으로써 상기 30 ~ 85℃의 온도로 냉각된 PVC 필름(시트)의 두 층 사이에서 오랫동안 포획된 공기에 의하여 상기 30 ~ 85℃의 온도로 냉각된 PVC 필름(시트)의 표면에 공기 피트가 형성되지 않도록 상기 30 ~ 85℃의 온도로 냉각된 PVC 필름(시트)의 표면에 약 1 ~ 8 kg/cm2의 압력을 가하면서 30 ~ 85℃의 온도로 냉각된 PVC 필름(시트)을 권취하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 상기 수조 탱크의 수온은 시트 형상의 용융 PVC 재료내에 포함된 폴리비닐클로라이드의 부분적인 결정화 효과를 달성하기 위하여 20 ~ 85℃로 조절된 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 상기 수분제거장치는 1세트 이상의 압착 롤러를 포함하며, 또한 상기 수분제거장치는 상기 냉각된 유연한 PVC 필름(시트)으로부터 수분을 제거하는 것을 돕기 위하여 상기 압착 롤러의 다음에 다중 크롬 도금된 아이들러, 스크레이퍼, 공기 나이프, 및 진공 흡입기(vacuum sucker)를 더 포함하며,상기 압착 롤러는 상기 냉각된 유연한 PVC 필름(시트)으로부터 수분을 제거하기 위하여 상기 압착 롤러를 통과하는 상기 냉각된 유연한 PVC 필름(시트)상에 최소한 소정의 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (e) 단계에 있어서 상기 가열 롤러는 40 ~ 150℃의 조절된 표면온도를 갖고 있으며, 상기 수분제거장치를 통과한 PVC 필름(시트)로부터 잔류하는 수분을 완전히 제거하기 위하여 수분흡수물질로 도포되어 (또는 감겨)있는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (f) 단계에서 상기 압력은 상기 30 ~ 85℃의 온도로 냉각된 PVC 필름(시트) 위의 압력 롤러에 의하여 상기 30 ~ 85℃의 온도로 냉각된 PVC 필름(시트)상에 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
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