KR100746061B1 - 다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법 - Google Patents

다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법 Download PDF

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Abstract

다층 블로운 필름 성형기는, 복수종의 수지를 공급하기위하여 설치된 어댑터와, 상기 어댑터의 축방향 하류측에 설치된 성형형과, 온도제어기구를 구비하고 있다. 상기 복수 종류의 용융 수지는 상기 어댑터를 통해서 상기 성형형에 개별적으로 공급된다. 상기 성형형은, 본체와, 상기 본체 내부에서 상기 축방향에 배치되고, 상기 복수 종류의 용융 수지 중에서 대응하는 상기 수지의 박막을 생성하는 복수의 단층 박막 성형형의 적층체와, 상기 본체와 상기 적층체 사이에 형성되는 제 1 고리형상 통로를 구비한다. 복수의 상기 박막이 적층된 다층 박막은, 상기 제 1 고리형상 통로를 통과하여 다층 박막 고리형상 필름으로서 출력되고, 상기 온도 제어 기구는, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각의 온도를 독립적으로 제어한다.

Description

다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법{MULTI-LAYER BLOWN FILM MOLDING MACHINE AND METHOD OF MOLDING MULTI-LAYER BLOWN FILM}
본 발명은, 다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법에 관한 것이다.
수지 필름은 광범위하게 사용되고 있지만, 그와 같은 수지 필름을 양산하는 기술에서는 형성 속도의 고속화 및 고정밀도의 두께 제어가 요구되고 있다. 그와 같은 양산 기술로는 고리형상 (環狀)으로 압출하는 성형형(成形型)을 갖는 블로운 필름 성형기가 알려져 있고, 그 성형기에서는, 성형형으로부터 압출되는 원통 수지막의 내부로 공기가 이송되어 팽창되고, 팽창된 원통형 수지막이 닙 롤러를 사용하여 밀봉되어, 형성된 필름 버블이 냉각된다. 이렇게 해서, 블로운 필름 (Blown-Film) 으로서 필름 제품이 제조되고 있다. 블로운 필름의 냉각 기술로는, 자연 냉각, 에어 노즐로부터 분사되는 공기에 의한 강제 공기 냉각, 냉각수에 의한 강제 냉각수 냉각, 공기와 물에 의해 냉각하는 2 단계 강제 냉각이 알려져 있다.
다층으로 필름을 압출함으로써 다층 필름을 형성하는 다층 블로운 필름 성형기가, 미국 특허 3,337,914호 (제 1 종래예) 와 미국 특허 4,798,526호 (제 2 종래 예) 에 의해 알려져 있다. 다층 블로운 필름 성형기는, 복수의 수지를 고리형상으로 압출하는 다단의 형(型)블록을 구비하고, 그 형블록의 단수를 증가시킴으로써 층의 수를 증가시킬 수 있다는 우수한 성질을 갖고 있다. 그러나, 이러한 다단형 구조의 다층 블로운 필름 성형기에서는 다단의 형블록 사이에 고저차가 존재하기 때문에, 각 단에 대응하는 압출기의 설치 높이를 일정하게 맞추기 위해 압출기에 어댑터 배관이 설치되어 있다. 이러한 어댑터 배관의 필요성으로 인해 다단형 구조의 다층 블로운 필름 성형기의 구조가 복잡해져 있다.
다른 종래예로서 미국 특허 3,966,861호 (제 3 종래예) 에는 다단 수지 공급로가 나선형상으로 구성되는 다단형 구조의 다층 블로운 필름 성형기가 개시되어 있다. 이 종래예의 성형기는, 5층을 초과하여 다단화되는 경우에 금형의 외경이 지나치게 커지는 경향이 있어 소형화의 면에서 실용성이 부족하고, 또한, 다종류의 용융 수지를 다단에 각각 균등하게 공급하기가 곤란하다.
일본 공개특허공보 평7-1579호 (제 4 종래예) 에는, 층 구성의 순서와 층수를 간단히 변경할 수 있는 성형기가 개시되어 있다. 도 1 에 나타나는 바와 같이, 금형 (301) 은 대강 동일형상인 복수의 유발형상의 공급 모듈 (302-1, 2, 3, 4) 의 다단 구조를 구비하고 있다. 각 단에 대응하는 복수의 축방향 통로 (303) 는 축심선으로부터 동일 거리에 배치되고, 1 원주 상에 등각도 간격으로 배치되어 있다. 이러한 공지 기술은, 모듈수의 변경에 의해 용이하게 층수가 변경되고, 모듈의 상대각도의 변경에 의해 층 구성의 순서를 변경할 수 있지만, 수지류(樹脂流)는 축심선으로부터 토출 압력 간극 (304) 을 향하여 실질적으로 외향(外 向) 직경방향이 되어, 모든 수지 공급은 공급로 (305) 를 경유하여 금형기초 (306) 중의 공통 높이에서 공급될 수 있다.
제 4 종래예에 나타내는 기술에서는 압출되는 필름의 냉각을 위해 금형의 각 층의 모듈을 통과하는 복수의 대직경의 구멍을 형성할 필요가 있어, 용융 수지의 공급 통로의 배치가 복잡하다. 또한, 공기 통로를 통과하는 공기가 금형을 식히기 때문에, 애써 가열되어 용융된 수지를 냉각한다는 역효과가 있다. 그리고, 냉각을 위한 다량의 공기가 흘러, 버블의 직경을 유지하기 위한 미묘한 조정이 힘들다. 이행 공급로가 다이 중심에서 층공급 포트의 중심을 향하여 비스듬하게 가공되어 있기 때문에 각 공급 포트로 균등하게 수지를 공급하기가 곤란하다.
일본 공개특허공보 2002-79576호 (제 5 종래예) 에 개시된 기술에서는, 제 4 종래예에 나타내는 모듈을 통과하는 복수의 대직경의 구멍이, 축방향으로 연장되는 소직경의 구멍으로 대신되어 있다. 이것에 의해, 모듈의 냉각이 억지됨과 동시에, 버블의 직경에 대한 공기압의 조정이 용이해지고, 또, 층공급 포트의 중심을 향하는 비스듬한 이행 공급로 가공이 수평방향의 공급로로 변경되어 있다.
팬케이크 금형을 사용하는 경우에는, 용융 플라스틱을 공급하는 압출기의 압출구의 접속 위치가 금형의 각 층마다 다르기 때문에 압출기의 설치 높이가 다르다. 압출기의 설치 높이를 일정하게 맞추기 위해, 압출기의 출구에 어댑터 배관이 설치되어 있다. 측방에서 수지를 공급하는 경우에는, 금형의 원주의 측면으로부터 수지가 공급되기 때문에 수지를 균등하게 분포시키기가 곤란하다.
이와 같이, 종래 기술의 다층 블로운 필름 성형기의 대부분은 수지 공급 모 듈의 외측으로부터 가열하는 구조를 채용하여, 모듈끼리 접촉하는 구조이다. 다층 필름의 경우에는, 필름마다 그 용융점, 연화점, 최적 처리 온도가 다르고, 이러한 가열 구조에서는 각 필름 재료에 적합한 온도로 조정하기가 어렵다.
2 단계 강제 냉각 기술은, 도 2 에 나타나는 바와 같이, 다층 필름 형성 금형 (201) 으로부터 압출되는 다층 수지 원통형상 필름 (202) 에, 고리형상 에어 노즐 (203) 로부터 하방으로 분출되는 냉각 공기에 의해 제 1 단계 냉각이 실시되고, 그 냉각공기에 의해 냉각된 다층 수지 원통형상 필름 (202) 은 고리형상의 냉각수 노즐 (204) 로부터 아래로 흐르는 냉각수에 의해 제 2 단계 냉각이 실시된다. 냉각수 노즐 (204) 로부터 아래로 흐르는 냉각수는 열교환기 (205) 에 의해 적정 온도로 냉각되고, 그 유량은 유량 조정 밸브 (206) 에 의해 조정되어 있다. 이렇게 해서, 냉각수의 수량, 그 온도, 오버플로우 둑의 오버플로우 높이의 검출과 피드백 제어에 의해 냉각 효율과 냉각 성능을 최적화할 수 있다.
일본 특허공고공보 소60-26010호 (제 6 종래예) 에 나타내는 블로운 필름 제조 기술에서는, 원형 금형으로부터 압출되는 통형상 필름의 버블을 냉각하는 수랭 장치의 상방에 기체 분출 장치와 기체 흡입 장치를 구비하고 있다. 기체 흡입 장치는, 그 버블을 냉각하도록 기체 분출 장치로부터 분출되고 따뜻해진 기체를 흡입하고 있다. 버블의 주위에서 원활한 기체의 흐름을 형성함으로써 버블의 성형 안정성이 향상되어 있다.
일본 공개특허공보 평9-109274호 (제 7 종래예) 에 나타내는 블로운 필름 제조 기술에서는, 금형으로부터 압출되는 통형상 필름이 공기에 의해 팽창되고, 공기 를 내포하여 버블형상의 성형품으로 성형된다. 수랭 방식으로서 워터 샤워가 채용되고, 그 버블형상 성형품은 냉각된 후에 가열된 핀치 롤러에 의해 가압된다. 이렇게 해서, 필름끼리를 열융착하여 1장의 필름이 제조된다. 고리형상의 필름의 접힘폭이 그대로 필름 제품의 폭이 되어, 필름의 압출시의 여열을 열융착에 이용함으로써 고속 생산을 실현하고 있다.
이러한 블로운 필름 제조 기술에는 그 필름이 1종류의 재료로 되어 있는 경우에는 문제가 발견되지 않지만, 복수 종류의 수지 재료를 층형상으로 압출하여 다층 필름을 제조하는 경우에는 수지의 종류에 대응하여 그들의 융점 및 결정화 온도가 달라, 종래 기술에 나타내는 냉각 기술에서는 필름 수지 재료간의 변형에 의한 응력이 생겨, 그 수지 필름에 컬 (휨) 이 발생한다. 냉각 속도가 부적정하면 재료 수지의 결정화가 진행되어, 헤이즈 (haze) 가 생겨 상품으로서 그 품질면에서 문제가 남는다.
제 6 종래예의 버블 냉각 기술에서는, 버블 주위에 매끄럽게 기체의 흐름이 형성되어 버블의 성형 안정성이 향상되어 있지만, 고온으로 압출된 직후의 필름 버블은 연질이며 인장강도가 낮다. 이 때문에, 금형 (다이) 의 출구 부근에서 고속의 기체가 분출될 때에 그 버블형상이 붕괴되기 쉬워, 그 안정성을 유지하기 위해 분출 속도를 저하시키지 않으면 안되어 냉각 효과가 저감된다.
제 7 종래예에 나타내는 블로운 필름 제조 기술에서는, 고리형상의 버블형상 필름의 내면이 평평하게 가압되어, 가열에 의해 접착되어 있다. 복수 종류의 수지가 층형상으로 형성된 필름의 내측층 수지의 온도가 낮은 경우에는 그 제조가 용이하다. 또한, 필름 제품은 표리 대칭이기 때문에 내부 변형이 서로 상쇄되어 변형 응력이 나타나지 않고 컬이 적다는 이점을 갖고 있다. 그러나, 다층으로 함으로써 각 층의 수지 재질의 특성, 즉 표면의 매끄러움, 광택, 가운데측의 강도와 가스 배리어성, 이면의 열접착성을 살리는 점에서는 난점이 있다. 이러한 제법 기술에서 샤워를 사용하고 있는 것은, 버블의 인장강도를 어느 정도 유지하기 위해서 충분한 온도로 냉각하는 것을 목적으로 하고 있지만, 급냉 또는 필름 품질의 향상을 목적으로 한 것은 아니다.
압출기의 높이를 일정하게 맞추는 것은 중요하다. 또, 모듈의 증설이 용이한 것이 중요하다. 특히 각 층 단위로 적정한 온도일 것이 요구된다. 다단형 구조를 단일 강체 (unitary rigid body) 화하고 그 강체를 단일 온도 제어 (unitary temperature control) 하는 것이 중요하다. 그리고 다층화 수지의 특성을 살리고, 또 컬이 적으며 헤이즈가 없이 투명성이 우수할 것이 요구된다.
본 발명의 과제는, 압출기의 높이를 일정하게 하고, 또 모듈의 증설이 용이한 다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는, 각 층 단위로 온도가 적정하게 제어가능한 다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는, 다단형 구조를 단일하게 강체화하고 그 강체를 단일하게 온도 제어하는 다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 과제는, 다층화 수지의 특성을 살리고, 또 컬이 적으며 헤이즈가 없이 투명성이 우수한 다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 관점에서는, 다층 블로운 필름 성형기는, 복수 종의 수지를 공급하기 위해서 설치된 어댑터와, 상기 어댑터의 축방향의 하류측에 설치된 성형형과, 온도 제어 기구를 구비하고 있다. 상기 복수 종류의 용융 수지는 상기 어댑터를 통해서 상기 성형형에 개별적으로 공급된다. 상기 성형형은, 본체와, 상기 본체 내부에 상기 축방향으로 배치되고, 상기 복수 종류의 용융 수지 중에서 대응하는 상기 수지의 박막을 생성하는 복수의 단층 박막 성형형의 적층체와, 상기 본체와 상기 적층체 사이에 형성되는 제 1 고리형상 통로를 구비한다. 복수의 상기 박막이 적층된 다층 박막은, 상기 제 1 고리형상 통로를 통과하여 다층 박막 고리형상 필름으로서 출력되고, 상기 온도 제어 기구는, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각의 온도를 독립적으로 제어한다.
여기서, 상기 온도 제어 기구는, 상기 적층체를 관통하도록 설치된 복수의 카트리지 히터와, 상기 적층체의 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각에 설치된 적어도 1개의 온도 센서와, 상기 복수의 카트리지 히터 각각에 의해, 상기 복수의 단층 박막 성형형 중에서 대응하는 것을 개별적으로 가열하도록, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각에 대하여 설정된 온도와 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 카트리지 히터 각각을 독립적으로 구동하는 제어 회로를 구비해도 된다.
상기 온도 제어 기구는, 상기 적층체를 관통하도록 설치되고, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각을 냉각하기 위한 냉각용 에어를 토출하는 냉각용 에어 공급관을 추가로 구비하고, 상기 제어 회로는, 상기 냉각용 에어 공급관에 공급되는 상기 냉각용 에어의 양을 제어해도 된다.
상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각은, 상류측 단층 성형형과 하류측 단층 성형형을 구비해도 된다. 상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형 사이에 고리형상 냉각공기 통로가 형성되고, 상기 냉각용 에어 공급관으로부터의 상기 냉각용 에어가 상기 고리형상 냉각공기 통로를 흐름으로써, 상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형을 냉각한다.
다층 블로운 필름 성형기는, 상기 성형형의 저부에 설치되고, 상기 다층 박막이 출력되도록, 상기 제 1 고리형상 통로에 접속된 제 2 고리형상 통로를 갖는 립부를 갖는 립 본체를 추가로 구비한다. 상기 온도 제어 기구는, 상기 립 본체와 상기 적층체 사이에 형성된 공기 챔버와, 상기 공기 챔버까지 상기 적층체를 관통하도록 설치되고, 상기 공기 챔버에 버블 에어를 공급하기 위한 버블 공기 공급관과, 상기 공기 챔버까지 상기 립부를 관통하여, 상기 제 2 고리형상 통로로부터 출력되는 상기 다층 박막의 내부에, 상기 공기 챔버 안의 상기 버블 에어를 토출하는 에어 노즐을 추가로 구비한다. 상기 제어 회로는, 상기 버블 공기 공급관을 통해서 상기 공기 챔버에 공급되는 상기 버블 에어의 양을 제어한다.
다층 블로운 필름 성형기는, 상기 성형형의 하류에 설치되고, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각하기 위한 냉각 기구를 추가로 구비해도 된다.
상기 냉각 기구는, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 공랭하기 위한 제 1 냉각 기구와, 상기 제 1 냉각 기구의 하류에 설치되고, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 고리형상 냉각수류에 의해 냉각하기 위한 제 2 냉각 기구와, 상기 제 2 냉각 기구의 하류에 설치되고, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각수의 분무에 의해 냉각하는 제 3 냉각 기구를 구비한다.
상기 제 1 냉각 기구는, 고리형상 공기 분출구로부터의 냉각공기류에 의해 상기 다층 박막 고리형상 필름을 공랭하도록 상기 고리형상 공기 분출구에 상기 냉각공기류를 공급하는 공기 공급관과, 상기 공기 공급관에 개설(介設)되어 상기 냉각공기의 공기 유량을 조정하는 공기 유량 조정기와, 상기 공기 공급관에 개설되어 상기 공기를 냉각하는 공기냉각용 열교환기를 구비한다.
상기 제 2 냉각 기구는, 제 1 냉각수를 공급하는 제 1 냉각수 공급관과, 상기 제 1 냉각수 공급관에 개설되어 상기 제 1 냉각수의 유량을 조정하는 제 1 냉각수 유량 조정기와, 상기 제 1 냉각수 공급관에 개설되어 상기 제 1 냉각수를 냉각하는 제 1 냉각수용 열교환기와, 상기 제 1 냉각수를 저류하는 저류기를 구비한다. 상기 저류기는, 상기 제 1 냉각수가 상기 고리형상 냉각수류로서 오버플로우하도록 상기 저류기의 내측 상연에 설치되고, 상기 제 1 냉각수의 수면으로부터의 높이가 조정가능한 둑을 갖는다.
상기 제 3 냉각 기구는, 상기 다층 박막 고리형상 필름의 주위에 설치되고, 제 2 냉각수를 분무하는 복수의 스프레이와, 상기 복수의 스프레이에 상기 제 2 냉각수를 공급하는 제 2 냉각수 공급관과, 상기 제 2 냉각수 공급관에 개설되어 상기 제 2 냉각수의 제 2 냉각수 유량을 조정하는 제 2 냉각수 유량 조정기와, 상기 제 2 냉각수 공급관에 개설되고 상기 제 2 냉각수를 냉각하는 제 2 냉각수용 열교환기를 구비해도 된다.
상기 복수의 단층 박막 성형형은, 동일 사이즈를 갖고, 상기 복수의 단층 박막 성형형 각각은, 원추대형상의 상류측 단층 성형형과, 상기 상류측 단층 성형형에 하류측에서 접합 결합되는 원추대형상의 하류측 단층 성형형을 구비한다. 상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형은 저부에 오목부를 갖고, 상기 하류측 단층 성형형은 상기 상류측 단층 성형형의 상기 오목부에 끼워 맞춰지고, 상기 상류측 단층 성형형은 상기 복수 종류의 용융 수지 중에서 대응하는 상기 수지를 받아, 상기 하류측 단층 성형형에 공급하고, 상기 하류측 단층 성형형은, 방사형 수지 통로와, 상기 원추대의 측면에 형성되어 상기 방사형 수지 통로에 접속된 나선형 수지 통로를 갖고, 상기 상류측 단층 성형형으로부터의 상기 수지를 상기 방사형 수지 통로와 상기 나선형 수지 통로를 통해서 상기 제 1 고리형상 통로로 출력한다.
본 발명의 다른 관점에서는, 다층 블로운 필름 성형방법은, 복수의 단층 박막 성형형의 각각의 온도를 독립적으로 제어하는 단계와, 성형형은, 본체와, 상기 본체 내부에서 상기 축방향에 배치된 상기 복수의 단층 박막 성형형의 적층체를 구비하고, 복수 종류의 용융 수지를 어댑터를 통해서 상기 복수의 단층 박막 성형형에 각각 따로따로 공급하는 단계와, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각에 의해 복수 종류의 용융 수지 중에서 대응하는 상기 수지의 박막을 생성하는 단계와, 상기 복수의 단층 박막 성형형으로부터의 상기 박막이 적층된 다층 박막을 상기 본체와 상기 적층체 사이에 형성되는 제 1 고리형상 통로를 통해서 다층 박막 고리형상 필름으로서 출력하는 단계에 의해 달성된다.
상기 제어하는 단계는, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각에 대하여 설정된 온도와 상기 단층 박막 성형형에 설치된 적어도 1개의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 비교하는 단계와, 비교 결과에 기초하여, 상기 적층체를 관통하도록 설치된 복수의 카트리지 히터 중 상기 단층 박막 성형형에 대응하는 것에 의해, 상기 단층 박막 성형형을 개별적으로 가열하도록, 상기 복수의 카트리지 히터의 각각을 독립적으로 구동하는 단계에 의해 달성된다.
상기 제어하는 단계는, 상기 적층체를 관통하도록 설치되고, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각을 냉각하기 위한 냉각용 에어를 토출하는 냉각용 에어 공급관에 공급되는 상기 냉각용 에어의 양을 제어하는 단계를 추가로 구비해도 된다.
상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각은, 상류측 단층 성형형과 하류측 단층 성형형을 구비하고, 상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형 사이에 고리형상 냉각공기 통로가 형성되어도 된다. 상기 제어하는 단계는, 상기 냉각용 에어 공급관으로부터의 상기 냉각용 에어가 상기 고리형상 냉각공기 통로를 흐름으로써, 상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형을 냉각하는 단계를 추가로 구비해도 된다.
립 본체는, 상기 성형형의 저부에 설치되고, 상기 다층 박막이 출력되도록, 상기 제 1 고리형상 통로에 접속된 제 2 고리형상 통로를 갖는 립부를 갖는다. 상기 제어하는 단계는, 상기 립 본체와 상기 적층체 사이에 형성된 공기 챔버까지 상기 적층체를 관통하도록 설치된 버블 공기 공급관을 통해서 상기 공기 챔버에 버블 에어를 공급하는 단계와, 상기 버블 공기 공급관을 통해서 상기 공기 챔버에 공급되는 상기 버블 에어의 양을 제어하는 단계와, 상기 공기 챔버까지 상기 립부를 관통하는 에어 노즐에 의해, 상기 제 2 고리형상 통로로부터 출력되는 상기 다층 박막의 내부에, 상기 공기 챔버 안의 상기 버블 에어를 토출하는 단계에 의해 달성된다.
상기 제어하는 단계는, 상기 공기 챔버의 상기 버블 에어를 가열하도록, 상기 립 본체와 상기 성형형의 적어도 일방의 외주면에 설치된 밴드 히터를 구동하는 단계를 추가로 구비해도 된다.
다층 블로운 필름 성형방법은, 상기 성형형의 하류에서 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각하는 단계를 추가로 구비해도 된다.
상기 냉각 단계는, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 공랭하는 제 1 냉각을 실시하는 단계와, 상기 제 1 냉각 기구의 하류에 있어서, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 고리형상 냉각수류에 의해 냉각하는 제 2 냉각을 실시하는 단계와, 상기 제 2 냉각 기구의 하류에 있어서, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각수의 분무에 의해 냉각하는 제 3 냉각을 실시하는 단계에 의해 달성된다. 상기 제 1 냉각을 실시하는 단계는, 고리형상 공기 분출구로부터의 냉각공기류에 의해 상기 다층 박막 고리형상 필름을 공랭하도록 상기 고리형상 공기 분출구에 공기 공급관을 통해서 상기 냉각공기류를 공급하는 단계와, 상기 공기 공급관의 도중에서 상기 냉각공기류의 공기 유량을 조정하는 단계와, 상기 공기 공급관의 도중에서 상기 냉각공기류를 냉각하는 단계에 의해 달성된다.
상기 제 2 냉각을 실시하는 단계는, 제 1 냉각수 공급관을 통해서 제 1 냉각수를 공급하는 단계와, 상기 제 1 냉각수 공급관의 도중에서 상기 제 1 냉각수의 유량을 조정하는 단계와, 상기 제 1 냉각수 공급관의 도중에서 상기 제 1 냉각수를 냉각하는 단계와, 상기 제 1 냉각수를 저류기에 저류하는 단계와, 둑을 넘어서 상기 저류기로부터 오버플로우하는 상기 제 1 냉각수에 의해 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각하는 단계에 의해 달성된다.
상기 제 3 냉각을 실시하는 단계는, 복수의 스프레이에 의해 상기 다층 박막 고리형상 필름의 주위로부터 제 2 냉각수를 분무하여 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각하는 단계와, 제 2 냉각수 공급관을 통해서 상기 복수의 스프레이에 상기 제 2 냉각수를 공급하는 단계와, 상기 제 2 냉각수 공급관의 도중에서 상기 제 2 냉각수의 제 2 냉각수 유량을 조정하는 단계와, 상기 제 2 냉각수 공급관의 도중에서 상기 제 2 냉각수를 냉각하는 단계에 의해 달성된다.
도 1 은 종래의 다층 블로운 필름 성형기의 내부 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 종래의 다층 블로운 필름 성형기의 냉각 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는 제 1 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기에 있어서, 어댑터 블록으로부터 성형형 안으로 연장되는 수지 공급관군을 나타내는 도면이다.
도 5 는 제 1 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기에 있어서, 어댑터 블록과 성형형의 단면을 나타내는 도면이다.
도 6 은 제 1 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기에 있어서, 성형형의 저면을 나타내는 도면이다.
도 7 은 도 5 의 단면도의 B 부의 확대 단면도이다.
도 8 은 제 1 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기에 있어서, 사용되는 시일 링을 나타내는 사시도이다.
도 9a 는 단층 박막 성형형의 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 9b 는 단층 박막 성형형의 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 9c 는 단층 박막 성형형의 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 9d 는 단층 박막 성형형의 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 10 은 하류측 단층 성형형을 나타내는 평면도이다.
도 11 은 냉각용 에어 공급관의 단면을 나타내는 정면 단면도이다.
도 12 는 냉각용 에어 공급관의 단면을 나타내는 평면 단면도이다.
도 13 은 카트리지 히터를 나타내는 사시도이다.
도 14 는 버블 공기 공급관을 나타내는 단면도이다.
도 15 는 온도 제어 회로의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 16 은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기의 냉각기 구성을 나타내는 블록도이다.
도 17 은 공기 분출 고리형상 노즐을 나타내는 단면도이다.
도 18 은 냉각수 유하용 링을 나타내는 단면도이다.
도 19a 는 종래의 냉각기를 나타내는 도면이다.
도 19b 는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기의 냉각기를 나타내는 도면이다.
도 19c 는 성능 비교를 나타내는 그래프이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 다층 블로운 필름 성형기에 대해 설명한다.
[제 1 실시예]
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3 에 나타나는 바와 같이, 제 1 실시예에 의한 다층 블로운 필름 성형기는, 압출기군 (1) 과 형 (型: 2) 을 구비하고 있다. 압출기군 (1) 은 제 1 압출기 (1-1)∼제 5 압출기 (1-5) 의 5개의 압출기를 갖고 있다 (도 3 에서는 제 1 압출기 (1-1) 와 제 2 압출기 (1-2) 만이 도시되어 있다). 압출기군 (1) 은 동일한 높이 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
형 (2) 은, 복수 종의 다층 형성 수지의 축방향의 흐름을 형성하는 어댑터 블록 (3) 과 성형형 (4) 을 구비하고 있다. 어댑터 블록 (3) 은 복수 종의 수지의 축방향 흐름을 형성하고, 성형형 (4) 은 어댑터 블록 (3) 의 하류측에 배치되어 있다. 성형형 (4) 은, 다층 형성 수지를 축방향으로 압출하고 공기를 불어 넣어, 원추형상의 다층 박막 원추형상 필름 (5: 버블 필름) 으로 연속적으로 성형하여 밀어낸다. 성형형 (4) 의 하류측에는 냉각기 (6) 가 배치되어 있다.
냉각기 (6) 는, 다층 박막 원추형상 필름 (5) 을 냉각하여 다층 박막 원통형상 필름 (5') 으로 성형한다. 냉각기 (6) 는, 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 원주형 내면을 형성하는 경사방향 고리형상 커튼 공기류를 내뿜는 공기 분출 기능과, 성형형 (4) 으로부터 압출되는 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 원추면형상을 유지하면서 다층 박막 원추형상 필름 (5) 을 냉각하는 냉각 기능을 갖고 있다. 다층 박막 원통형상 필름 (5') 은 편평화기 (flattening device; 8) 에 의해 편평화된다. 편평화기 (8) 에 의해 편평화된 편평 필름은 닙롤러쌍 (7) 에 의해 밀봉된다. 닙롤러쌍 (7) 은 적정한 압출 속도를 갖고 있다. 그 적정한 압출 속도는, 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 주위 길이와, 필름 두께, 필름의 기계적 성질과의 밸런스를 결정하는 중요한 파라미터 (설계상수) 로, 성형형 (4) 의 압출구의 압출구 직경과 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 직경의 비 (블로우업 비) 와, 성형형 (4) 이 용융 수지를 압출하는 압출 속도에 비례하고 있다. 편평 다층 필름 (5'') 중의 공기의 공기량은, 어댑터 블록 (3) 으로부터 성형형 (4) 에 투입되는 공기량을 조정하는 공기량 조정 밸브 (11) 의 개폐량에 의해 제어된다. 편평화된 편평 다층 필름 (5'') 은 권취기 (10) 에 의해 감아진다. 편평 다층 필름 (5'') 의 접힘폭은 접힘폭 검출기 (9) 에 의해 검출된다.
도 4 는 어댑터 블록 (3) 으로부터 성형형 (4) 안으로 연장되는 수지 공급관군 (52) 을 나타내고 있다. 수지 공급관군 (52) 은, 수지 공급관 (52-1∼52-5) 의 5개의 배관을 갖고 있다. 수지 공급관 (52-1) 이 가장 짧고, 수지 공급관 (52-5) 이 가장 길다. 압출기 (1-1∼1-5) 로부터 주입되는 수지는, 각각 제 1 수지 공급관 (52-1∼52-5) 을 통해서 성형형 (4) 내의 단층 성형형에 공급된다.
도 5 는, 도 4 에 나타내는 일점쇄선을 따른 어댑터 블록 (3) 과 성형형 (4) 의 단면을 나타내고 있다. 도 7 은 성형형 (4) 의 단면의 일부의 확대도이다. 도 5 를 참조하여, 압출기 (1-1∼1-5) 로부터의 수지를 성형형 (4) 에 도입하기 위한 5개의 수지 도입관군 (53: 53-1∼53-5) 이 어댑터 블록 (3) 에 접속되어 있다. 수지 도입관군 (53) 은 어댑터 블록 (3) 내에서 수지 공급관군 (52) 에 각각 접속되어 있다. 수지 도입관 (53-1∼53-5) 은 각각 수지 공급관 (52-1∼52-5) 에 접속되어 있다.
성형형 (4) 은, 원통형상의 형 본체 (16) 와, 어댑터 블록 (3) 의 하단면에 밀착되고 원통형상 형 본체 (16) 의 상단면에 밀착된 상측 형 뚜껑 (17) 과, 원통형상 형 본체 (16) 의 하단면에 밀착된 하측 형 뚜껑 (18) 을 구비하고 있다. 5개의 단층 박막 성형형 (19: 19-1∼19-5) 은, 원통형상 형 본체 (16), 상측 형 뚜껑 (17), 하측 형 뚜껑 (18) 에 의해 형성되는 공간 내에 배치되어 있다.
도 5, 6 에 나타내는 바와 같이, 립 본체 (21) 는, 원통형상 본체 (16) 의 하단면에 밀착된 외측 립 본체 (12) 와, 하측 형 뚜껑 (18) 의 하단면에 밀착된 내측 립 본체 (13) 를 구비하고 있다. 립 본체 (21) 는 하측 형 뚜껑 (18) 의 하단면에 밀착되어, 성형형 (4) 의 압출 직후의 다층 박막 원추형상 필름의 직경을 규정하고 있다.
도 5 에 나타나는 바와 같이, 밴드 히터 (67) 는 원통형상 본체 (16) 의 외주면 상에서 축방향에 다단으로 설치되어 있다. 밴드 히터 (68) 는 외측 립 본체 (12) 의 외주면 상에 설치되고, 특히 공기 챔버 (43) 를 가열하기 위해서 사용된다. 플레이트 히터 (69) 는 원통형상 본체 (16) 의 상부 차양부의 상면 위에 설치되어 있다. 성형형 (4) 은, 이와 같이 대략 그 전체 외주면에서 가열되어 내부가 전체적으로 대략 균일한 온도로 유지된다. 그리고, 복수의 카트리지 히터 (71) 는 막대형 가열체로서 형성되어, 성형형 (4) 을 축방향으로 관통하도록 배치되어 있다. 공기 챔버 (43) 와 카트리지 히터 (71) 에 관해서는 후술한다.
단층 박막 성형형 (19-1∼19-5) 은, 축방향으로 다단으로 겹쳐 쌓여 단층 박막 성형형의 적층체를 형성하고 있다. 도 9a 내지 도 9d 는 각 단층 박막 성형형의 분해 사시도이다. 도 9a 내지 9d 를 참조하여, 단층 박막 성형형 (19-1∼19-5) 중의 제 s 단층 박막 성형형 (19-s) 은, 고리형상 단열체 (22), 상류측 단층 성형형 (19-sU), 공기 시일 링 (23), 시일 링 (24), 하류측 단층 성형형 (19-sD) 을 구비하고 있다. 상류측 단층 성형형 (19-sU) 과 하류측 단층 성형형 (19-sD) 각각은 절두 원추 (truncated cone) 대의 형상을 갖고, 저부에 원추대형상과 유사한 오목부가 형성되어 있다. 고리형상 단열체 (22) 는, 상류측 단층 성형형 (19-sU) 의 중앙부 위에 상류측 단층 성형형 (19-sU) 과 동축에 탑재되어 있다. 고리형상 단열체 (22) 에는, 5단의 단층 박막 성형형 (19-1∼19-5) 에 수지를 도입하기 위한 5개의 수지 공급관 (52-1∼52-5) 이 관통하도록 구멍이 형성되어 있다. 상류측 단층 성형형 (19-sU) 의 오목부에 공기 시일 링 (23) 과 시일 링 (24) 을 통해서 하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 상부가 끼워지고, 하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 오목부에 상류측 단층 성형형 (19-(s+1)U) 의 상부가 끼워져 있다. 공기 시일 링 (23) 과 시일 링 (24) 에 의해 규정되는 상류측 단층 성형형 (19-sU) 과 하류측 단층 성형형 (19-sD) 사이의 공간은, 고리형상 냉각공기 통로 (59) (후술) 로서 기능한다. 또한, 상류측 단층 성형형 (19-sU) 에는 수지 공급관 (52-1∼52-5) 을 위해 8개의 구멍이 형성되어 있다. 8개의 구멍 중 5개가 고리형상 단열체 (22) 에 형성된 구멍에 대응하고 있다. 또, 수지 공급관을 위한 관통구멍은, 필요하지 않은 것은 형성되어 있지 않다.
상류측 단층 성형형 (19-s) 은, 상류측 단층 성형형 (19-sU) 에 형성된 접속구멍에 의해 수지 공급관 (52-s) 에 접속되어 있다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 용융 수지 유로 (54-sU) 는 그 접속구멍으로부터 세로로 연장되고, 상류측 단층 성형형 (19-sU) 의 저부에서 축 중심으로 연장되어, 거기서부터 하방으로 연장되고 있다. 하류측 단층 성형형 (19-sD) 은 중심부에 접속구멍을 갖고, 그 접속구멍에는 상류측 단층 성형형 (19-sU) 에서 연장되는 용융 수지 유로 (54-sU) 가 결합된다. 하류측 단층 성형형 (19-sD) 은, 그 접속구멍에 접속되고, 반경방향으로 연장되는 8개의 용융 수지 유로 (55-sD) 를 갖고 있다. 각 용융 수지 유로 (55-sD) 의 대항하는 단부는, 하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 원추측 면에서 개 방되어 있다. 그 단부는, 원추면 상을 회전하면서 축방향으로 나아가는 나선 유로 (56-sD) 에 접속되어 있다. 도 10 은 하류측 단층 성형형 (19-sD) 과 원통형상 형 본체 (16) 의 평면도인데, 용융 수지 유로 (54-sU) 도 도시되어 있다. 나선 수지류 유로 (57-sD) 는, 상류측 단층 성형형 (19-sU) 의 저부의 측면과 나선 유로 (56-sD) 에 의해 형성되어 있다. 나선 수지류 유로 (57-sD) 는 하류측을 향하는 성분과 원주방향을 향하는 성분을 갖고, 하류측을 향하여 완만하게 외측을 향해 연장되고, 외단부위에서 대략 축직각 평면 상의 원의 접선방향 (58) 을 향하고 있다. 복수의 나선 수지류 유로 (57-sD) 각각의 외측단은, 다층 성형형과 원통형상 형 본체 (16) 의 내면 사이에 형성되는 고리형상 간극 (41) 에 접속되어 있다. 나선 수지류 형성 유로 (57-sD) 는, 보다 하류측에서 보다 가늘고 얕게 형성되어 있다.
상류측 단층 성형형 (19-sU) 는, 도 9b 에 나타내는 바와 같이 평평한 절두 원추면을 갖고 있다. 상류측 단층 성형형 (19-1U) 의 절두 원추면은, 고리형상 단열체 (22) 를 사이에 두고 상측 형 뚜껑 (17) 의 저면에 접속되어 있다. 상류측 단층 성형형 (19-sU) 의 측면의 하방으로는 단차가 형성되어 있다.
하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 상부 원추대 면의 주연(周緣)은 상방을 향하여 연장되는 돌기를 갖고 있다. 이것에 의해, 하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 상부 원추대 면의 중앙부는 패임부가 형성되어 있다. 그 중앙부의 주변부에는 또 홈이 형성되어 있다. 마찬가지로, 상류측 단층 성형형 (19-sU) 에도 저부로부터의 오목부에, 하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 상부 원추대 면 중앙부의 패임부 에 대응하여 패임부가 형성되어 있다. 상류측 단층 성형형 (19-sU) 과 하류측 단층 성형형 (19-sD) 사이에는, 상류측 단층 성형형 (19-sU) 과 하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 패임부의 외주측에 밀접하게 끼워 맞춰지도록 공기 시일 링 (23) 이 배치된다. 또한, 패임부의 내주측에는 시일 링 (24) 이 배치된다. 이것에 의해, 패임부와 공기 시일 링 (23) 과 시일 링 (24) 에 의해 고리형상 냉각공기 유로 (59) 가 형성되어 있다. 공기 시일 링 (23) 과 시일 링 (24) 에 의해, 단층 박막 성형형 (19-s) 의 외부로부터 상류측 단층 성형형 (19-sU) 과 하류측 단층 성형형 (19-sD) 사이의 영역으로 공기가 흐르는 것이나, 또는 반대로 흐르는 것이 저지되고 있다. 또한, 고리형상 냉각공기 유로 (59) 에 냉각공기가 흐름으로써, 단층 박막 성형형 (19-s) 은 균일하게 냉각될 수 있다.
하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 하방 단부에는 단차형상의 오목부가 형성되어 있다. 이렇게 해서, 하류측 단층 성형형 (19-sD) 의 하방 단부의 오목부와 상류측 단층 성형형 (19-(s+1)U) 의 측면의 하방 단차에 끼워지도록, 도 8 의 시일 링 (35) 이 배치된다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 시일 링 (35) 은, 하류측 단층 성형형 (19-sD) 과 상류측 단층 성형형 (19-(s+1)U) 사이의 열전도를 억지하고, 또한 수지류가 그들 사이로 유입되는 것을 막고 있다.
카트리지 히터 (71) 는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 단층 박막 성형형 (19-sU) 을 축방향으로 관통하는 히터 장착구멍 (74U) 과 단층 박막 성형형 (19-sD) 을 축방향으로 관통하는 히터 장착구멍 (74D) 에 끼워져 장착되어 있다. 이러한 카트리지 히터 (71) 는, 축중심에 대칭으로 성형형 (4) 안에서 1 원주 상에 배치되어 있다. 동심원 상에 배치되어 있어도 된다. 카트리지 히터 (71) 는 양호한 열전도율과 내열성과 전기 절연성을 가지며, 미리 정해진 단층 박막 성형형 (19-s) 에 대응하는 높이 위치에 발열통을 갖고 있다. 그 발열통은 카트리지 히터 (71) 내의 전기 도선에 의해 전력을 공급받아 발열하고, 단층 박막 성형형 (19-s) 을 가열한다. 이와 같이, 카트리지 히터 (71) 는 복수의 단층 박막 성형형 (19-s) 의 각각에 대하여 설치되어 있어, 단층 박막 성형형 (19-s) 을 개별적으로 가열할 수 있다.
단층 박막 성형형 (19-sD) 의 복수의 방사방향류 형성 유로 (55-s) 의 근방에는, 도 10 에 나타내는 바와 같이 방사방향류 형성 유로 (55-s) 에 흐르는 수지류의 온도를 검출하는 온도 센서 (75-s) 가 배치되어 있다. 이 실시예에서는, 1개의 하류측 단층 성형형 (19-sD) 에 대응하여 1개의 온도 센서 (75-s) 가 배치되어 있다. 그러나, 복수의 온도 센서가 설치되어도 된다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 공기 시일 링 (23) 과 시일 링 (24) 에 의해 고리형상 냉각공기 통로 (59) 가 규정되어 있다. 도 11 과 도 12 는 냉각용 에어 공급관 (76) 을 나타내고 있다. 냉각용 에어 공급관 (76) 은, 외관 (77) 과 내관 (78) 으로 형성되는 2중관이다. 내관 (78) 에는 도 12 에 나타내는 1쌍의 돌기 (79) 가 축방향으로 연속해서 형성되고, 외관 (77) 과 내관 (78) 의 사이는 공기 공급부위와 공기 배출부위로 2분할되어 있다. 외관 (77) 에는, 공기 공급부위에 도입되는 공기 도입구 (80I) 와 공기 배출부위에 통하는 공기 배출구 (80O) 가 형성되어 있다. 각 단의 단층 박막 성형형 (19-s) 에 대응하여 고유하게 외 관 (77) 에 설정되어 있는 높이로, 고리형상 냉각공기 통로 (59) 에 냉각공기를 도입하는 공기 도입구 (81I) 와 고리형상 냉각공기 통로 (59) 로부터 냉각공기를 배출하는 공기 배출구 (81O) 가 외관 (77) 에 형성되어 있다. 이 실시예에서는, 이러한 냉각용 에어 공급관 (76) 이 다단의 단층 박막 성형형 (19) 을 관통하도록 1개 배치되어 있다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 냉각용 공기 (84) 를 도입구 (80I) 에 공급하는 공급로에 개폐 밸브 (85) 와 스로틀 밸브 (86) 가 개설되어 있다. 각 단의 공기 도입구 (81I) 또는 공기 배출구 (81O) 와 상측 형 뚜껑 (17) 의 기준면 사이의 거리는, a+(s-1)b 로 표시된다. 여기서 a 는 상수이고, b 는 상하에 인접하는 단층 박막 성형형 (19-s), (19-(s-1)) 의 축류방향 격리 거리이다. 개폐 밸브 (85) 와 도입구 (81I) 사이에, 유량 조정용 스로틀 밸브 (86) 가 개설되는 것이 바람직하다. 상이한 종류의 수지의 온도가 독립적으로 설정되는 경우에는, 복수의 냉각용 에어 공급관 (76) 이 설치되는 것이 바람직하다. 유량 조정용 스로틀 밸브 (86) 의 스로틀도와 앞서 서술한 히터 (71) 의 가열도가 각 단마다 개별적으로 제어될 수 있다.
도 5 를 참조하여, 외측 립 본체 (12) 와 내측 립 본체 (13) 에 대하여 그들의 하단면측에 끼워 맞춰지는 립 (37) 은, 앞서 서술한 토출 오리피스의 일부를 형성하고 있다. 고리형상 공간 (41) 에 이어지는 고리형상 간극 (42) 의 일부는, 립 안에 형성되어 있다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 립 (37) 은 내측 링 (37-1) 와 외측 링 (37-2) 으로 형성되어 있다. 고리형상 간극 (42) 의 일부분은, 내측 링 (37-1) 와 외측 링 (37-2) 사이의 간극으로서 형성되어 있다. 내측 링 (37-1) 은 축방향을 향하는 제 1 조정 볼트 (38) 에 의해 그 반경방향 위치가 조정되고, 외측 링 (37-2) 은 반경방향을 향하는 제 2 조정 볼트 (39) 에 의해 그 반경방향 위치가 조정되고 있다. 립 (37) 의 위치 조정을 통해서 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 두께를 조정할 수 있다. 다층 박막 원통형상 필름 (5') 이 냉각 고화된 후의 편평 다층 필름 (5'') 의 두께를 계측하는 두께측정계가 출력한 두께 신호를 받은 열제어기 (도시 생략) 는, 히터 (68 과 69) 에 의해 립 (37) 의 온도 제어를 실행한다. 온도 제어되는 립 (37) 의 팽창 수축은, 제 2 용융 수지 다층막 형성 고리형상 간극 (25) 의 립부분의 간극을 제어한다.
내측 립 본체 (13) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 축방향 볼트 (45) 에 의해 하측 형 뚜껑에 고착되어 있다. 하측 형 뚜껑 (18) 의 하단면측에서, 하측 형 뚜껑 (18) 과 내측 립 본체 (13) 사이에 공기 챔버 (43) 가 형성되어 있다. 에어 노즐 (36) 은 내측 립 본체 (13) 를 관통하도록 장착되어 있다. 에어 노즐 (36) 은, 공기 챔버 (43) 안의 압력 공기를 내측 립 본체 (13) 의 하단면측에서 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 내부 공간으로 공기를 불어 넣는다. 버블 공기 공급관 (47) 의 하단 개방구는, 공기 챔버 (43) 안에서 개방되어 있다. 방해판 (baffle plate; 49) 은, 공기 챔버 (43) 안에서 원심방향으로 축심선 대칭으로 확대되어 있다. 방해판 (49) 은, 에어 노즐 (36) 의 내측 개구단면에 동압을 발생시키지 않는 정압화 작용와, 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 내부 공간으로 토출되는 버블 공기를 고리형상 간극 (42) 으로부터 압출되는 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 온도까지 높이는 가열 작용을 갖고 있다.
도 14 를 참조하여, 공기 챔버 (43) 에 도입된 밸브용 공기는, 하측 형 뚜껑 (18) 에 형성된 구멍 (95) 으로부터 외관 (94) 과 내관 (93) 사이의 고리형상 통로 (92) 를 통과하여, 외관 (94) 에 형성된 출구 (89) 를 통해서, 배출관에 개설되어 있는 스로틀 밸브 (도시 생략) 에 의해 조절되어 방출된다. 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 직경이 작아지면, 공기압 조정 밸브 (97) 에 의해 공기압이 조정되어, 공기압 조정 밸브 (97) 의 하류측에 배치된 개폐 밸브 (98) 가 열림 제어되고 밸브 내 공기량이 증대된다.
도 5 를 참조하여, 단층 박막 성형형 (19) 의 적층체의 원통 외주면과 원통형상 본체 (16) 의 원통 내주면 사이의 고리형상 공간 (41) 은, 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 적정 외경 사이즈와 적정 두께를 규정한다. 내측 립 본체 (13) 의 외주면과 외측 립 본체 (12) 의 내주면 사이의 고리형상 공간 (42) 은, 그 다층용융 수지 박막의 적정 외경 사이즈와 적정 두께와 다층 용융 수지 박막의 적정 토출각도를 규정한다. 상류측의 고리형상 간극 (41) 은, 하류측의 고리형상 간극 (42) 에 연속적으로 접속되어 있다. 고리형상 간극 (42) 은 하류측을 향하여 연속적으로 축경화되거나 또는 확경화되어 (도시예에서는 축경화), 외측 립 본체 (12) 로부터 압출되는 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 직경을 조정하는 토출 오리피스를 구성하고 있다.
도 15 는 제어 회로 (100) 를 나타내고 있다. 제어 회로 (100) 는, 개폐 밸브 (85) 와 스로틀 밸브 (86) 를 제어하여 냉각용 에어 공급관 (76) 에 공급되는 에어량을 제어하고, 공기압 조정 밸브 (97) 과 개폐 밸브 (98) 등을 제어하여 버블 공기 공급관 (47) 에 공급되는 에어량을 제어한다. 이것에 의해, 냉각용 에어에 의해 단층 박막 성형형 (19-s) 의 적층체가 냉각되고 있다. 또한, 제어 회로 (100) 는 밴드 히터 (67, 68, 69) 를 제어하여 성형형 (4) 을 가열한다. 그리고, 제어 회로 (100) 는 온도 제어부 (62) 를 갖고 있다. 온도 제어부 (62) 는 적층체의 각 단층 박막 성형형 (19-s) 의 온도를 개별적으로 제어한다. 그 때문에, 온도 제어부 (62) 는, 각 단층 박막 성형형 (19-s) 에 대하여 목표 온도 설정기 (31-s), 비교 제어부 (32-s), 출력 회로 (33-s) 를 갖고 있다. 비교 제어부 (32-s) 는, 단층 박막 성형형 (19-s) 에 설치된 온도 센서 (75-s) 로부터 얻어지는 온도와 온도 설정기 (31-s) 에 설정된 온도를 비교하여, 비교 결과를 출력 회로 (33-s) 에 출력한다. 출력 회로 (33-s) 는, 비교 결과에 기초하여 카트리지 히터 (71-s) 를 구동하여 단층 박막 성형형 (19-s) 를 가열한다. 냉각용 에어 공급관 (76) 으로부터 토출되는 냉각용 에어는 고리형상 냉각공기 통로 (59) 를 순회하기 때문에, 단층 박막 성형형 (19-s) 은 설정 온도보다 낮아지도록 냉각되어 있다. 온도 제어부 (62) 는, 각 단층 박막 성형형 (19-s) 에 대하여 설치된 카트리지 히터 (71-s) 를 구동함으로써 각 단층 박막 성형형 (19-s) 을 설정 온도로 가열한다. 이렇게 해서, 수지 필름의 성형 온도가 제어되고 있다.
수지 도입관 (53-1) 에 도입되는 제 1 종 용융 수지는 수지 공급관 (52-1) 으로 안내되고, 상류측 단층 성형형 (19-1U) 의 용융 수지 유로 (54-1U) 를 통과하여 하류측 단층 성형형 (19-1D) 의 접속구멍으로 이송되고, 용융 수지 유로 (55-1D) 를 통해서 복수의 나선 수지류 유로 (57-1D) 로 분배된다. 이렇게 해서, 제 1 종 용융 수지는 접선방향에서 고리형상 간극 (41) 으로 압출된다. 제 2 종 용융 수지는 수지 공급관 (52-2) 으로 안내되고, 상류측 단층 성형형 (19-2U) 의 용융 수지 유로 (54-2U) 를 통과하여 하류측 단층 성형형 (19-2D) 의 접속구멍으로 이송되고, 용융 수지 유로 (55-2D) 를 통해서 복수의 나선 수지류 유로 (57-2D) 로 분배된다. 이렇게 해서, 제 2 종 용융 수지는 접선방향에서 고리형상 간극 (41) 으로 압출된다. 제 3 종 용융 수지는 수지 공급관 (52-3) 으로 안내되고, 상류측 단층 성형형 (19-3U) 의 용융 수지 유로 (54-3U) 를 통과하여 하류측 단층 성형형 (19-3D) 의 접속구멍으로 이송되고, 용융 수지 유로 (55-3D) 를 통해서 복수의 나선 수지류 유로 (57-3D) 로 분배된다. 이렇게 해서, 제 3 종 용융 수지는 접선방향에서 고리형상 간극 (41) 으로 압출된다. 제 4 종 용융 수지는 수지 공급관 (52-4) 으로 안내되고, 상류측 단층 성형형 (19-4U) 의 용융 수지 유로 (54-4U) 를 통과하여 하류측 단층 성형형 (19-4D) 의 접속구멍으로 이송되고, 용융 수지 유로 (55-4D) 를 통해서 복수의 나선 수지류 유로 (57-4D) 로 분배된다. 이렇게 해서, 제 4 종 용융 수지는 접선방향에서 고리형상 간극 (41) 으로 압출된다. 제 5 종 용융 수지는 수지 공급관 (52-5) 으로 안내되고, 상류측 단층 성형형 (19-5U) 의 용융 수지 유로 (54-5U) 를 통과하여 하류측 단층 성형형 (19-5D) 의 접속구멍으로 이송되고, 용융 수지 유로 (55-5D) 를 통해서 복수의 나선 수지류 유로 (57-5D) 로 분배된다. 이렇게 해서, 제 5 종 용융 수지는 접선방향에서 고리형상 간극 (41) 으로 압출된다.
단층 박막 성형형 (19-s) 에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이 서로 상이한 길이의 수지 공급관 (52-s) 에 의해 상이한 용융 수지가 각각 공급되어, 상이한 높이 위치의 나선 수지류 유로 (57-sD) 로부터 고리형상 간극 (41) 으로 압출된다. 상이한 수지가 고리형상 간극 (41) 에 도달하기 전에 상이한 수지가 혼합되는 일은 없다. 제 1 높이 위치의 나선 수지류 유로 (57-1D) 로부터 고리형상 간극 (41) 으로 압출되어 형성되는 제 1 원통형상 수지 박막의 내측면에 제 2 높이 위치의 나선 수지류 유로 (57-2D) 로부터 접선방향으로 압출되는 제 2 수지는 제 1 원통형상 수지 박막과 혼합되는 일 없이, 제 1 원통형상 수지 박막의 내면측에 제 2 층으로서 접합하여 제 2 원통형상 수지막을 형성한다. 제 3 높이 위치의 나선 수지류 유로 (57-3D) 로부터 접선방향으로 압출되는 제 3 수지는 제 2 원통형상 수지 박막과 혼합되는 일 없이, 제 2 원통형상 수지 박막의 내면측에 제 3 원통형상 수지막을 형성하고, 제 4 높이 위치의 나선 수지류 유로 (57-4D) 로부터 접선방향으로 압출되는 제 4 수지는 제 3 원통형상 수지 박막에 혼합되는 일 없이, 제 3 원통형상 수지 박막의 내면측에 제 4 원통형상 수지막을 형성하고, 제 5 높이 위치의 나선 수지류 유로 (57-5D) 로부터 접선방향으로 압출되는 제 5 수지는 제 4 원통형상 수지 박막에 혼합되는 일 없이, 제 4 원통형상 수지 박막의 내면측에 제 5 원통형상 수지막을 형성한다. 다층 박막 원추형상 필름 (5) 은, 이와 같이 형성되는 5층 수지 박막으로서 고리형상 간극 (42) 의 립부분으로부터 토출된다. 그와 같은 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 내측 공간에는 에어 노즐 (36) 로부터 버블 공기가 도입되어, 그 다층 박막 원추형상 필름 (5) 은 규정된 직경의 팽창체로서 유지된다. 그 팽창체는, 냉각기 (6) 를 향하는 도중에서 연속적으로 확경 작용을 받아 더욱 박막화된다. 고리형상 간극 (42) 의 립부로부터 압출되는 다층 박막 원추형상 필름 (5) 의 폭은, 버블 공기 공급관 (47) 으로부터 토출되는 버블 공기의 공기량과 그 압력에 의해 조정된다.
상측 형 뚜껑 (17) 과 제 1 단(段) 단층 박막 성형형 (19-1) 은 일체물로서 형성되어도 된다. 하측 형 뚜껑 (18) 과 제 5 단 단층 박막 성형형 (19-5) 도 일체물로서 형성되어도 된다. 이러한 일체화는, 성형형 (4) 의 금형 구조를 간소화하여 조립 공정수를 저감할 수 있다. 앞서 서술한 구조에서는, 제 1 단 단층 박막 성형형 (19-1) 이 상측에 배치되고 제 5 단 단층 박막 성형형 (19-5) 이 하측에 배치되어 있지만, 상류측과 하류측이 수평방향으로 배치되어 다층 박막 원추형상 필름 (5) 이 수평방향으로 압출되는 구조로 재조합되는 것도 가능하다.
단수에 따른 수의 수지 공급관 (52-s) 의 용융 수지 유로 (54-sU) 의 하류측 개구단과 기준 위치 사이의 거리는, 냉각용 에어 공급관 (76) 의 냉각용 공기 도입구 (81I) 와 기준 위치 사이의 거리를 나타내는 앞서 서술한 수학식과 동일한 식으로 표시된다. 버블 공기 공급관 (47) 과 냉각용 에어 공급관 (76) 은, 성형형 (4) 안을 관통하여 양 단의 볼트에 의해 조여져 있다. 이렇게 해서, 다단 적층체의 단층 박막 성형형 (19) 은 축방향으로 조여져, 일체화되어 있기 때문에, 구조적으로 안정적이다. 상측 형 뚜껑 (17) 과 원통형상 형 본체 (16) 를 볼트로 조임으로써 일체화하는 것, 원통형상 형 본체 (16) 와 내측 립 본체 (13) 와 외측 립 본체 (12) 를 볼트로 조임으로써 일체화하는 것, 버블 공기 공급관 (47) 과 냉각용 에어 공급관 (76) 에서 단층 박막 성형형 (19-s) 의 다단 구조를 동심(同心) 맞춤하여 일체화하는 것에 의해 형 (4) 을 단일 구조화한다. 이러한 단일 구조체 중에서 단층 박막 성형형 (19) 을 단마다 적정한 온도로 제어함으로써, 다층 성형막의 품질을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 본 발명에 의한 다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법은, 다단 구조형을 단일 온도 제어체로 간주하여 그것에 대한 통일적 온도 제어를 실현한다.
[제 2 실시예]
냉각기 (6) 는, 다층 박막 원추형상 필름 (5) 으로부터 변화한 다층 박막 원통형상 필름 (5') 을 냉각하여 송출한다. 다층 박막 원통형상 필름 (5') 은 편평화기 (8) 에 의해 편평화된다. 편평화기 (8) 에 의해 편평화된 편평 필름 (5'') 은 닙롤러쌍 (7) 에 의해 밀봉된다. 닙롤러쌍 (7) 은 적정한 압출 속도를 가지고 있다. 그 적정한 압출 속도는, 성형형 (4) 의 압출구의 압출구 직경과 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 직경의 비 (블로우업 비) 와, 다층 박막 원추형상 필름 (5) 이 용융 수지를 압출하는 압출 속도에 비례하고 있고, 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 주위 길이와, 필름 두께, 필름의 기계적 성질과의 밸런스를 결정하는 중요한 파라미터 (설계상수) 이다. 닙롤러쌍 (7) 에 의해 처리된 편평화 필름 (5'') 은 권취기 (10) 에 의해 감아진다.
성형형 (4) 에 투입되는 공기 (90) 의 공기량은, 공기량 조정 밸브 (98) 의 개폐에 의해 제어된다. 성형형 (4) 의 내측에 공기 공급로 (47) 를 통해서 도입되는 공기량의 제어는, 성형형 (4) 의 확경도인 블로우업 비를 제어한다. 편평화 필름 (5'') 의 접힘폭은 접힘폭 센서 (9) 에 의해 검출된다.
도 16 은, 버블형상을 유지하면서 다층 박막 원통형상 필름 (5') 을 냉각하는 냉각기 (6) 에 대해 상세하게 나타내고 있다. 냉각기 (6) 는, 3 단계 냉각을 실행하는 냉각 기구를 포함하고 있다. 그 냉각 기구는, 제 1 냉각 기구 (117) 와, 제 2 냉각 기구 (118) 와, 제 3 냉각 기구 (119) 를 구비하고 있다. 또한, 방사 온도계 (191 와 192) 가 설치되어 있다. 방사 온도계 (191) 는 제 1 냉각 기구 (117) 의 상류측에 설치되고, 방사 온도계 (192) 는 제 1 냉각 기구 (117) 의 하류측에서 제 2 냉각 기구 (118) 의 상류측에 설치된다.
제 1 냉각 기구 (117) 는, 냉각용 공기를 고리모양으로 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분에 내뿜는 에어 분사 링 (121) 과 에어 공급량 기구 (122) 를 구비하고 있다. 에어 분사 링 (121) 에는 중앙구멍 (123) 이 형성되어 있다. 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분은, 에어 분사 링 (121) 의 중앙구멍 (123) 내면에 근접하여 하방으로 눌려 드리워진다. 에어 분사 링 (121) 의 중앙구멍 상측 주연에는 공기 분출 고리형상 노즐 (124) 이 배치되어 있다. 공기 분출 고리형상 노즐 (124) 은, 도 17 에 나타내는 바와 같이 설치되어 있다. 공기 분출 고리형상 노즐 (124) 로부터 내뿜어지는 고리형상 냉각공기류는, 중심을 향하는 성분과 상향 성분을 가지고 비스듬하게 상방을 향하고 있다. 공기 분출 고리형상 노즐 (124) 의 하측 고리형상 개구 (126) 는 에어 분사 링 (121) 안에서 개방되고, 상측 고리형상 개구 (127) 는 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분을 향하여 에어 분사 링 (121) 의 외측에서 개방되어 있다.
도 16 에 나타내는 바와 같이, 성형형 (4) 의 하류측 단면이 기준 높이 위치 (128) 로서 규정되어 있다. 기준 높이 위치 (128) 와 에어 분사 링 (121) 의 상측 고리형상 개구 (127) 사이의 높이 방향의 거리는 h1 로 설정되어 있다. 에어 분사 링 (121) 의 높이 위치는, 상하 위치 조정 장치 (도시 생략) 에 의해 조정가능하다. 상하 위치 조정 장치는, 다층 필름 블로우 성형기의 본체에 관하여 축방향의 높이를 조정하기 위한 회전 나사와, 그 회전 나사에 나사식으로 결합되어 에어 분사 링 (121) 에 고정되어 있는 너트의 조합에 의한 주지된 선형상 이송 기구를 갖는다. 높이 방향의 거리 (h1) 는, 그와 같은 상하 위치 조정 장치에 의해 위치 조정된다.
에어 공급량 제어 기구 (122) 는, 송풍기 (129) 와, 송풍기 (129) 를 에어 분사 링 (121) 에 접속하는 공기 공급 덕트 (131) 를 포함하고 있다. 공기 공급 덕트 (131) 에는, 공급 유량을 조정하는 조정 댐퍼 (132) 와 제 1 열교환기 (133) 가 개설되어 있다. 제 1 열교환기 (133) 는 송풍기 (129) 로부터 송급되는 공기를 적정 온도로 냉각한다. 제 1 열교환기 (133) 와 에어 분사 링 (121) 사이의 공기 공급 덕트 (131) 에는, 공기압 센서 (134) 와 공기 온도 센서 (135) 가 개설되어 있다. 공기압 센서 (134) 는 에어 분사 링 (121) 에 도입되는 공기의 압력을 검출하고, 공기 온도 센서 (135) 는 에어 분사 링 (121) 에 도입되는 공기의 온도를 검출한다.
방사 온도계 (191) 에 의해 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 온도를 측정하여, 측정 온도가 설정된 목표 온도보다 높으면 냉각공기 유량을 늘리도록, 또한 측정 온도가 설정된 목표 온도보다 낮으면 냉각공기 유량을 줄이도록, 조정 댐퍼 (132) 가 제어되고 있다.
제 2 냉각 기구 (118) 는, 냉각용수를 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분에 아래로 흐르게하는 저류기와 제 1 냉각수 공급량 기구 (136) 를 구비하고 있다. 저류기는 냉각수 유하 (流下) 용 링 (160) 으로서 형성되어 있다. 냉각수 유하용 링 (160) 은 에어 분사 링 (121) 의 하방측에 배치되어 있다. 냉각수 유하용 링 (160) 의 중앙구멍 상측 주연에는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 냉각수 오버플로우 형성 둑 (137) 이 형성되어 있다. 냉각수 유하용 링 (160) 의 원통 용기벽 (138) 의 높이는, 냉각수 오버플로우 형성 둑 (137) 의 상단면보다 높은 위치에 설정되어 있다. 냉각수 유하용 링 (160) 의 하방부위 (139) 의 도입구로부터 냉각수가 도입된다. 냉각수 유하용 링 (160) 안의 냉각수면 (141) 은, 수면 센서 (도시 생략) 에 의해 검출된다. 냉각수 유하용 링 (160) 은 규정 높이 위치에 설치되어 있다. 도 18 에 나타내는 바와 같이, 수면 (141) 과 냉각수 오버플로우 형성 둑 (137) 의 상단면 사이의 오버플로우 높이는 h2 로 규정되어 있다.
제 1 냉각수 공급량 기구 (136) 는, 제 1 펌프 (145) 와, 제 1 펌프 (145) 를 냉각수 유하용 링 (160) 에 접속하는 제 1 냉각수 공급수로 (146) 를 포함하고 있다. 제 1 냉각수 공급수로 (146) 에는, 공급수량을 조정하는 제 1 유량 조정 밸브 (147) 과 제 2 열교환기 (148) 가 개설되어 있다. 제 2 열교환기 (148) 는, 제 1 펌프 (145) 로부터 송급되는 냉각수를 적정 온도로 냉각한다. 제 1 유량 조정 밸브 (147) 와 냉각수 유하용 링 (160) 사이의 제 1 냉각수 공급수로 (146) 에는, 제 1 냉각수 온도 센서 (149) 가 개설되어 있다. 제 1 냉각수 온도 센서 (149) 는 냉각수 유하용 링 (160) 에 도입되는 제 1 냉각수의 온도를 검출한다.
방사 온도계 (192) 에 의해 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 온도를 측정하여, 측정 온도가 설정된 목표 온도보다 높으면 냉각수 유량을 늘리도록, 또한 측정 온도가 설정된 목표 온도보다 낮으면 냉각수 유량을 줄이도록, 제 1 유량 조정 밸브 (147) 가 제어되고 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 2개의 방사 온도계 (191 와 192) 가 사용되고 있지만, 어느 일방만이 사용되어도 된다. 그 경우에는, 방사 온도계가 사용되는 제어가 실행된다.
냉각기 (6) 는, 또한 물기제거기 (151) 를 포함하고 있다. 물기제거기 (151) 는, 물기제거 윤판(輪板)으로서 형성되어 있다. 물기제거기 (151) 의 중앙구멍과 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통형 둘레면 사이의 반경방향 간극은 적정하게 미소하다. 물기제거기 (151) 의 상면과 냉각수 유하용 링 (160) 사이의 높이는 h3 으로 규정되어 있다. 물기제거기 (151) 의 높이 위치는, 앞서 서술한 상하 위치 조정 장치와 같은 구조의 다른 상하 위치 조정 장치 (도시 생략) 에 의해 조정가능하다. 이와 같이, 물기제거기 (151) 의 높이, 즉 높이 h3 은 적절히 제어된다. 이것에 의해, 냉각 후의 필름의 투명성을 높일 수 있다.
한편, 물기제거기 (151) 에서는 가능한 한 수분을 제거하도록 물기가 제거된다. 이것은, 냉각에 사용되어 따뜻해진 수분이 있는 곳에 냉각수가 분무되더라 도 냉각 효율이 나쁘기 때문이다. 배제된 물은, 단순히 배수되지 않고, 저수기 (도시 생략) 에 축적된다. 그 저수기의 물은, 다음 제 3 냉각 기구 (119) 에서 사용된다. 이렇게 해서 자원을 유효하게 활용할 수 있고, 비용을 낮출 수도 있다.
제 3 냉각 기구 (119) 는, 냉각수 살포기군 (152) 과 제 2 냉각수 공급량 기구 (153) 를 구비하고 있다. 냉각수 살포기군 (152) 의 복수의 냉각수 스프레이 노즐관 (154) 은, 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분을 중심으로 하여 방사상으로 배치되어 있다. 복수의 냉각수 스프레이 노즐관 (154) 의 각각의 선단부위에는, 냉각수 방출 노즐 (155) 가 각각 교환가능하게 장착되어 있다. 냉각수 스프레이 노즐관 (154) 은 공통 지지 링 (157) 에 고정적으로 배치되어 지지되어 있다. 복수의 냉각수 스프레이 노즐관 (154) 에는, 공통 지지 링 (157) 에 고정되어 있는 냉각수 분배 고리형상관 (158) 으로부터 냉각수가 분배적으로 공급된다.
제 2 냉각수 공급량 기구 (153) 는, 제 2 펌프 (159) 와, 제 2 펌프 (159) 를 냉각수 분배 고리형상관 (158) 에 접속하는 제 2 냉각수 공급수로 (161) 를 포함하고 있다. 제 2 냉각수 공급수로 (161) 에는, 공급수량을 조정하는 제 2 유량 조정 밸브 (162) 과 제 3 열교환기 (163) 가 개설되어 있다. 제 3 열교환기 (163) 는, 제 2 펌프 (159) 로부터 송급되는 냉각수를 적정 온도로 냉각한다. 제 3 열교환기 (163) 와 냉각수 분배 고리형상관 (158) 사이의 제 2 냉각수 공급수로 (161) 에는, 냉각수 압력 센서 (164) 와 제 2 냉각수 온도 센서 (170) 가 개설 되어 있다. 냉각수 압력 센서 (164) 는 냉각수 분배 고리형상관 (158) 에 도입되는 제 2 냉각수의 압력을 검출하고, 제 2 냉각수 온도 센서 (170) 는 냉각수 분배 고리형상관 (158) 에 도입되는 제 2 냉각수의 온도를 검출한다.
물기제거기 (151) 와 냉각수 방출 노즐 (155) 의 살포 중심선 사이의 높이는 h4 로 규정되어 있다. 높이 h4 는, 앞서 서술한 제 1 상하 위치 조정 장치와 같은 구조의 제 3 상하 위치 조정 장치에 의해 위치 조정된다.
도 19a 내지 19c 는 본 발명에 의한 다층 필름 블로우 성형의 실험예를 나타내고 있다. 도 19c 는, 서로 다른 3가지 냉각방법에 있어서의, 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분의 진행 거리와 온도 저하의 관계를 나타내는 그래프를 나타내고 있다. 도 19c 는, 본 발명의 3 단계 냉각용 기기 (121, 160, 154) 와 앞서 서술한 종래 장치의 2 단계 냉각용 기기 (203, 204) 와의 대비를 나타내고 있다. 그래프의 제 1 온도 곡선 (166) 은, 본 발명의 3 단계 냉각 (에어 냉각과 수(水)냉각과 샤워 냉각) 에 의해 냉각되는 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분의 수지 외층의 온도 저하를 나타내고, 제 2 온도 곡선 (167) 은 본 발명의 3 단계 냉각에 의해 냉각되는 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분의 수지 내층의 온도 저하를 나타내고, 제 3 온도 곡선 (168) 은 종래 기술에서의 2 단계 냉각 (에어 냉각과 수냉각) 에 의해 냉각되는 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분의 수지 외층의 온도 저하를 나타내고, 제 4 온도 곡선 (169) 은 그 2 단계 냉각에 의해 냉각되는 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분의 수지 내층의 온도 저하를 나타낸다. 제 5 온도 곡선 (171) 은 종래 기술의 1 단계 냉각 (에어 냉각만) 에 의해 냉각되는 다층 수지 원통형상 필름 (5') 의 수지 외층의 온도 저하를 나타내고, 제 6 온도 곡선 (172) 은 종래 기술의 1 단계 냉각에 의해 냉각되는 다층 수지 원통형상 필름 (5') 의 수지 내층의 온도 저하를 나타내고 있다.
냉각되는 다층 원통형상 필름에서는, 보다 낮은 수지 결정 온도 (Tc2) 의 층이 보다 내측이 되고, 보다 높은 수지 결정 온도 (Tc1) 의 층이 보다 외측이 되도록 성형되어 있다. 수지 결정 온도 (Tc1, Tc2) 가 낮은 재료로 내외층이 형성되어 있는 경우에는, 종래의 2 단계 냉각방법에서는 짧은 구간에서 결정화하는 것이 불가능하여, 온도 저하 시간이 보다 길어서, 그 결정화 억제가 불충분하다.
본 발명에 의한 3 단계 냉각 중 공기 분출 고리형상 노즐 (124) 에 의한 제 1 단 냉각에서는, 공기 분출 고리형상 노즐 (124) 로부터 내뿜어지는 냉각공기가 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분의 흐름에 대하여 역류하여, 종래 방식의 냉각인 순방향류 냉각에 비하여 냉각 온도 구배가 매우 커, 제 1 단 냉각의 냉각 효율이 현저히 높게 개선되어 있다. 이러한 역류 냉각에 의해, 외층은 외층의 결정화 온도 (Tc1) 부근까지 냉각되어 있다. 다음 제 2 냉각의 물에 의한 냉각은, 외층의 결정화 온도 (Tc1) 보다 낮은 온도로 외층을 급속하게 냉각하고 있다. 이러한 급속냉각은 결정화율이 낮은 상태의 고화를 실현하고 있다. 이 고화 과정에서, 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 중간층과 내층은 각각의 결정화 온도 근방까지 냉각된다. 다음으로, 열교환 완료된 수류막이 물기제거기 (151) 에 의해 제거된다. 그리고 다음 제 3 냉각의 물에 의한 냉각은, 내층 수지를 그것의 결정화 온도 (Tc2) 까지 급속하게 냉각한다.
이러한 급속냉각, 특히 제 2 냉각의 급속냉각은 결정화율이 낮은 상태의 고화를 촉진하여, 내부 변형 응력화의 진전을 억제하고, 최종제품인 블로우 필름의 컬의 생성을 억제할 수 있다. 또한, 그것의 투명성을 양호하게 확보할 수 있다. 이러한 고효율 냉각은, 도 19c 의 그래프의 종축에 나타내는 냉각구간의 거리를 단축함으로써 달성된다. 이 단축화는 종방향으로 기기가 배치되는 냉각계의 연직방향 사이즈를 축소시킴으로써 달성되고, 이러한 축소의 결과, 장치의 설비 비용이 삭감된다.
3가지 냉각 단계의 각각에서 온도 저하 효율을 최적화한다. 조정 댐퍼 (132) 에 의한 풍량과 제 1 열교환기 (133) 에 의한 냉각 용량의 제어는 제 1 냉각 효율을 최대화한다. 풍량의 과도한 증대와 열교환량의 과도한 증대는 운전 비용을 과대하게 한다. 필요한 정도의 냉각 능력은 운전 비용을 저감한다. 높이방향 낙차 거리 h1 의 조정은 그 운전 비용의 최소화를 실현한다. 제 1 유량 조정 밸브 (147) 에 의한 수량과 제 2 열교환기 (148) 에 의한 냉각 용량의 제어는 제 2 냉각 효율을 최대화한다. 수량의 과도한 증대와 열교환량의 과도한 증대는 운전 비용을 과대하게 한다. 필요한 정도의 냉각 능력은 운전 비용을 저감한다. 높이방향 낙차 거리 h2 의 조정은 그 운전 비용의 최소화를 실현한다. 제 2 유량 조정 밸브 (162) 에 의한 수량과 제 3 열교환기 (163) 에 의한 냉각 용량의 제어는 제 3 냉각 효율을 최대화한다. 수량의 과도한 증대와 열교환량의 과도한 증대는 운전 비용을 과대하게 한다. 필요한 정도의 냉각 능력은 운전 비용을 저감한다. 높이방향 낙차 거리 h3 의 조정은 그 운전 비용의 최소 화를 실현한다.
이러한 최적화 운전은, 공기압 센서 (134), 공기 온도 센서 (135), 제 1 냉각수 온도 센서 (149), 냉각수 압력 센서 (164), 제 2 냉각수 온도 센서 (170) 에 의해 검출되는 압력, 온도의 검출 신호에 기초하여, 공기 공급 덕트 (131), 제 1 유량 조정 밸브 (147), 제 2 유량 조정 밸브 (162) 의 각각의 개도, 제 1 열교환기 (133) 와 제 2 열교환기 (148) 와 제 3 열교환기 (163) 의 각각의 열교환용량 (냉각매체의 유량) 과, 다층 박막 원통형상 필름 (5') 의 원통부분의 초기 냉각구간의 길이에 상당하는 거리 h1, 수면 (141) 의 높이에 상당하는 오버플로우량에 대응하는 거리 h2 와, 오버플로우하여 아래로 흐르게되는 유하 거리 h3, 살포에 대응하는 거리 h4 를 제어함으로써 실현된다.
본 발명에 의한 다층 블로운 필름 성형기, 및 다층 블로운 필름 성형방법은 결정화를 억제하면서 고화를 진행시킴으로써, 최종 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (28)

  1. 복수 종의 수지를 공급하기 위해서 설치된 어댑터와,
    상기 어댑터의 축방향의 하류측에 설치된 성형형과,
    온도 제어 기구를 구비하고, 상기 복수 종류의 용융 수지는 상기 어댑터를 통해서 상기 성형형에 개별적으로 공급되고,
    상기 성형형은,
    본체와,
    상기 본체 내부에서 상기 축방향에 배치되고, 상기 복수 종류의 용융 수지 중에서 대응하는 상기 수지의 박막을 생성하는 복수의 단층 박막 성형형의 적층체와,
    상기 본체와 상기 적층체 사이에 형성되는 제 1 고리형상 통로를 구비하고, 복수의 상기 박막이 적층된 다층 박막은, 상기 제 1 고리형상 통로를 통과하여 다층 박막 고리형상 필름으로서 출력되고,
    상기 온도 제어 기구는, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각의 온도를 독립적으로 제어하며,
    상기 온도 제어 기구는,
    상기 적층체를 관통하도록 설치된 복수의 카트리지 히터와,
    상기 적층체의 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각에 설치된 적어도 1개의 온도 센서와,
    상기 복수의 카트리지 히터 각각에 의해, 상기 복수의 단층 박막 성형형 중에서 대응하는 것을 개별적으로 가열하도록, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각에 대하여 설정된 온도와 상기 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여 상기 복수의 카트리지 히터 각각을 독립적으로 구동하는 제어 회로를 구비하는 다층 블로운 필름 성형기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 제어 기구는,
    상기 적층체를 관통하도록 설치되고, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각을 냉각하기 위한 냉각용 에어를 토출하는 냉각용 에어 공급관을 추가로 구비하고,
    상기 제어 회로는, 상기 냉각용 에어 공급관에 공급되는 상기 냉각용 에어의 양을 제어하는 다층 블로운 필름 성형기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각은, 상류측 단층 성형형과 하류측 단층 성형형을 구비하고,
    상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형 사이에 고리형상 냉각공기 통로가 형성되고,
    상기 냉각용 에어 공급관으로부터의 상기 냉각용 에어가 상기 고리형상 냉각공기 통로를 흐름으로써, 상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형을 냉각하는 다층 블로운 필름 성형기.
  5. 제 1 항, 제3항 또는 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형형의 저부에 설치되고, 상기 다층 박막이 출력되도록, 상기 제 1 고리형상 통로에 접속된 제 2 고리형상 통로를 갖는 립부를 갖는 립 본체를 추가로 구비하고,
    상기 온도 제어 기구는,
    상기 립 본체와 상기 적층체 사이에 형성된 공기 챔버와,
    상기 공기 챔버까지 상기 적층체를 관통하도록 설치되고, 상기 공기 챔버에 버블 에어를 공급하기 위한 버블 공기 공급관과,
    상기 공기 챔버까지 상기 립부를 관통하여, 상기 제 2 고리형상 통로로부터 출력되는 상기 다층 박막의 내부에, 상기 공기 챔버 안의 상기 버블 에어를 토출하는 에어 노즐을 추가로 구비하고,
    상기 제어 회로는, 상기 버블 공기 공급관을 통해서 상기 공기 챔버에 공급되는 상기 버블 에어의 양을 제어하는 다층 블로운 필름 성형기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 온도 제어 기구는,
    상기 립 본체와 상기 성형형의 적어도 일방의 외주면에 설치된 밴드 히터를 추가로 구비하고,
    상기 제어 회로는, 상기 공기 챔버의 상기 버블 에어를 가열하도록, 상기 밴드 히터를 구동하는 다층 블로운 필름 성형기.
  7. 제 1 항, 제 3 항 또는 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형형의 하류에 설치되고, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각하기 위한 냉각 기구를 추가로 구비하는 다층 블로운 필름 성형기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각 기구는,
    상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각공기에 의해 공랭하기 위한 제 1 냉각 기구와,
    상기 제 1 냉각 기구의 하류에 설치되고, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 고리형상 냉각수류에 의해 냉각하기 위한 제 2 냉각 기구와,
    상기 제 2 냉각 기구의 하류에 설치되고, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각수의 분무에 의해 냉각하는 제 3 냉각 기구를 구비하는 다층 블로운 필름 성형기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각 기구는,
    상기 성형형으로부터 출력되는 상기 다층 박막 고리형상 필름의 온도를 비접촉으로 측정하는 제 1 방사 온도계를 추가로 구비하고,
    상기 제 1 냉각 기구는, 상기 제 1 방사 온도계에 의해 측정된 온도에 기초하여, 상기 냉각공기의 유량을 제어하는 다층 블로운 필름 성형기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각 기구는,
    고리형상 공기 분출구로부터의 냉각공기류에 의해 상기 다층 박막 고리형상 필름을 공랭하도록 상기 고리형상 공기 분출구에 상기 냉각공기류를 공급하는 공기 공급관과,
    상기 공기 공급관에 개설 (介設) 되어 상기 냉각공기의 공기 유량을 조정하는 공기 유량 조정기와,
    상기 공기 공급관에 개설되어 상기 공기를 냉각하는 공기냉각용 열교환기를 구비하는 다층 블로운 필름 성형기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각 기구는,
    상기 제 1 냉각 기구로부터 출력되는 상기 다층 박막 고리형상 필름의 온도를 비접촉으로 측정하는 제 2 방사 온도계를 추가로 구비하고,
    상기 제 2 냉각 기구는, 상기 제 2 방사 온도계에 의해 측정된 온도에 기초하여, 상기 고리형상 냉각수류의 유량을 제어하는 다층 블로운 필름 성형기.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각 기구는,
    제 1 냉각수를 공급하는 제 1 냉각수 공급관과,
    상기 제 1 냉각수 공급관에 개설되어 상기 제 1 냉각수의 유량을 조정하는 제 1 냉각수 유량 조정기와,
    상기 제 1 냉각수 공급관에 개설되어 상기 제 1 냉각수를 냉각하는 제 1 냉각수용 열교환기와,
    상기 제 1 냉각수를 저류하는 저류기를 구비하고,
    상기 저류기는, 상기 제 1 냉각수가 상기 고리형상 냉각수류로서 오버플로우하도록 상기 저류기의 내측 상연에 설치되고, 상기 제 1 냉각수의 수면으로부터의 높이가 조정가능한 둑을 갖는 다층 블로운 필름 성형기.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각 기구는,
    상기 제 2 냉각 기구로부터 출력되는 상기 다층 박막 고리형상 필름에 부착된 수분을 제거하기 위한 물기제거기를 추가로 구비하고,
    상기 제 2 냉각 기구와 상기 물기제거기와의 거리가 조정가능한 다층 블로운 필름 성형기.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 냉각 기구는,
    상기 다층 박막 고리형상 필름의 주위에 설치되고, 제 2 냉각수를 분무하는 복수의 스프레이와,
    상기 복수의 스프레이에 상기 제 2 냉각수를 공급하는 제 2 냉각수 공급관과,
    상기 제 2 냉각수 공급관에 개설되어 상기 제 2 냉각수의 제 2 냉각수 유량을 조정하는 제 2 냉각수 유량 조정기와,
    상기 제 2 냉각수 공급관에 개설되어 상기 제 2 냉각수를 냉각하는 제 2 냉각수용 열교환기를 구비하는 다층 블로운 필름 성형기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 단층 박막 성형형은, 동일 사이즈를 갖고,
    상기 복수의 단층 박막 성형형 각각은,
    원추대형상의 상류측 단층 성형형과,
    상기 상류측 단층 성형형에 하류측에서 접합 결합되는 원추대형상의 하류측 단층 성형형을 구비하고,
    상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형은 저부에 오목부를 갖고, 상기 하류측 단층 성형형은 상기 상류측 단층 성형형의 상기 오목부에 끼워맞춰지고,
    상기 상류측 단층 성형형은 상기 복수 종류의 용융 수지 중에서 대응하는 상기 수지를 받아, 상기 하류측 단층 성형형에 공급하고,
    상기 하류측 단층 성형형은, 방사형 수지 통로와, 상기 원추대의 측면에 형성되고 상기 방사형 수지 통로에 접속된 나선형 수지 통로를 갖고, 상기 상류측 단층 성형형으로부터의 상기 수지를 상기 방사형 수지 통로와 상기 나선형 수지 통로를 통해서 상기 제 1 고리형상 통로로 출력하는 다층 블로운 필름 성형기.
  16. 복수의 단층 박막 성형형의 각각의 온도를 독립적으로 제어하는 단계와, 성형형은, 본체와, 상기 본체 내부에서 상기 축방향에 배치된 상기 복수의 단층 박막 성형형의 적층체를 구비하고,
    복수 종류의 용융 수지를 어댑터를 통해서 상기 복수의 단층 박막 성형형에 각각 따로따로 공급하는 단계와,
    상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각에 의해 복수 종류의 용융 수지 중에서 대응하는 상기 수지의 박막을 생성하는 단계와,
    상기 복수의 단층 박막 성형형으로부터의 상기 박막이 적층된 다층 박막을 상기 본체와 상기 적층체 사이에 형성되는 제 1 고리형상 통로를 통해서 다층 박막 고리형상 필름으로서 출력하는 단계를 구비하며,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각에 대하여 설정된 온도와 상기 단층 박막 성형형에 설치된 적어도 1개의 온도 센서에 의해 검출된 온도를 비교하는 단계와,
    비교 결과에 기초하여, 상기 적층체를 관통하도록 설치된 복수의 카트리지 히터 중 상기 단층 박막 성형형에 대응하는 것에 의해, 상기 단층 박막 성형형을 개별적으로 가열하도록, 상기 복수의 카트리지 히터의 각각을 독립적으로 구동하는 단계를 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  17. 삭제
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 적층체를 관통하도록 설치되고, 상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각을 냉각하기 위한 냉각용 에어를 토출하는 냉각용 에어 공급관에 공급되는 상기 냉각용 에어의 양을 제어하는 단계를 추가로 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 단층 박막 성형형의 각각은, 상류측 단층 성형형과 하류측 단층 성형형을 구비하고,
    상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형 사이에 고리형상 냉각 공기 통로가 형성되고,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 냉각용 에어 공급관으로부터의 상기 냉각용 에어가 상기 고리형상 냉각공기 통로를 흐름으로써, 상기 상류측 단층 성형형과 상기 하류측 단층 성형형을 냉각하는 단계를 추가로 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  20. 제 16 항, 제 18 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    립 본체는, 상기 성형형의 저부에 설치되고, 상기 다층 박막이 출력되도록, 상기 제 1 고리형상 통로에 접속된 제 2 고리형상 통로를 갖는 립부를 갖고,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 립 본체와 상기 적층체 사이에 형성된 공기 챔버까지 상기 적층체를 관통하도록 설치된 버블 공기 공급관을 통해서 상기 공기 챔버에 버블 에어를 공급하는 단계와,
    상기 버블 공기 공급관을 통해서 상기 공기 챔버에 공급되는 상기 버블 에어의 양을 제어하는 단계와,
    상기 공기 챔버까지 상기 립부를 관통하는 에어 노즐에 의해, 상기 제 2 고리형상 통로로부터 출력되는 상기 다층 박막의 내부에, 상기 공기 챔버 안의 상기 버블 에어를 토출하는 단계를 추가로 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  21. 제 16 항, 제 18 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성형형의 하류에 있어서 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각하는 단계를 추가로 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 냉각 단계는,
    제 1 냉각 기구에 있어서, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각공기에 의해 공랭하는 제 1 냉각을 실시하는 단계와,
    상기 제 1 냉각 기구 하류의 제 2 냉각 기구에 있어서, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 고리형상 냉각수류에 의해 냉각하는 제 2 냉각을 실시하는 단계와,
    상기 제 2 냉각 기구 하류의 제 2 냉각 기구에 있어서, 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각수의 분무에 의해 냉각하는 제 3 냉각을 실시하는 단계를 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각을 실시하는 단계는,
    상기 다층 박막 고리형상 필름을 계측하는 단계와,
    상기 제 1 냉각 기구에 있어서, 상기 다층 박막 고리형상 필름의 계측된 온도에 기초하여 상기 냉각공기의 유량을 제어하는 단계를 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각을 실시하는 단계는,
    상기 다층 박막 고리형상 필름의 계측된 온도에 기초하여 상기 고리형상 냉각수류의 유량을 제어하는 단계를 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 냉각을 실시하는 단계는,
    고리형상 공기 분출구로부터의 냉각공기류에 의해 상기 다층 박막 고리형상 필름을 공랭하도록 상기 고리형상 공기 분출구에 공기 공급관을 통해서 상기 냉각공기류를 공급하는 단계와,
    상기 공기 공급관의 도중에서 상기 냉각공기류의 공기 유량을 조정하는 단계와,
    상기 공기 공급관의 도중에서 상기 냉각공기류를 냉각하는 단계를 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 2 냉각을 실시하는 단계는,
    제 1 냉각수 공급관을 통해서 제 1 냉각수를 공급하는 단계와,
    상기 제 1 냉각수 공급관의 도중에서 상기 제 1 냉각수의 유량을 조정하는 단계와,
    상기 제 1 냉각수 공급관의 도중에서 상기 제 1 냉각수를 냉각하는 단계와,
    상기 제 1 냉각수를 저류기에 저류하는 단계와,
    둑을 넘어서 상기 저류기로부터 오버플로우하는 상기 제 1 냉각수에 의해 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각하는 단계를 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 냉각 기구는,
    상기 제 2 냉각 기구로부터 출력되는 상기 다층 박막 고리형상 필름에 부착된 수분을 제거하기 위한 물기제거기를 추가로 구비하고,
    상기 제 2 냉각을 실시하는 단계는,
    상기 다층 박막 고리형상 필름의 바람직한 성질에 기초하여 상기 제 2 냉각 기구와 상기 물기제거기와의 거리를 조정하는 단계를 추가로 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
  28. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 3 냉각을 실시하는 단계는,
    복수의 스프레이에 의해 상기 다층 박막 고리형상 필름의 주위로부터 제 2 냉각수를 분무하여 상기 다층 박막 고리형상 필름을 냉각하는 단계와,
    제 2 냉각수 공급관을 통해서 상기 복수의 스프레이에 상기 제 2 냉각수를 공급하는 단계와,
    상기 제 2 냉각수 공급관의 도중에서 상기 제 2 냉각수의 제 2 냉각수 유량을 조정하는 단계와,
    상기 제 2 냉각수 공급관의 도중에서 상기 제 2 냉각수를 냉각하는 단계를 구비하는 다층 블로운 필름 성형방법.
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