KR101114961B1

KR101114961B1 - 다층필름 제조방법

Info

Publication number: KR101114961B1
Application number: KR1020090131090A
Authority: KR
Inventors: 김진영
Original assignee: 주식회사 제이엠이엔씨
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2012-03-07
Also published as: KR20110074190A

Abstract

본 발명의 다층필름의 제조방법은 상기 A층과 B층과 C층의 조성물을 준비하는 제 1단계와; 길이 방향의 인장율 및 신장율을 향상시키기 위하여 상기 A층과 B층을 상향식 인플레이션(Inflation 2 Way) 방식으로 성형되고 합지되어 AB층의 필름을 제조하는 제 2단계와; 폭 방향의 인장 및 신장율을 향상시키기 위하여 상기 C층을 티 다이(T-Die) 방식으로 성형하고, 성형된 상기 C층을 하부에 두고 그 위에 상기 AB층이 열이 가해진 수평합지롤러에 의해 합지하고 냉각하여 ABC층의 다층필름을 제조하는 제 3단계로 구성되며, 상기 다층필름은 물과 직접 접속하는 상층으로서 내오존성, 내수성 및 내후성을 가진 A층과; 바닥이 되는 하층으로 가교 발포하므로서 비중이 가벼워지고 외부의 충격 및 온도에 따른 수축, 팽창에 적응 능력을 가진 C층과;상기 A층과 C층의 중간재로서 인장강도 및 인열강도를 높여주며 상기 A층과 C층의 접합성을 높여주는 B층으로 구성되어 3개층(3 Lay)의 시트층으로 형성되는 제조방법이다.

본 발명에 따른 다층필름의 제조방법을 사용하여 다층필름을 제조하면 길이, 폭의 인장 및 신장이 강한 물리적 특성을 가지며, 내오존성과 내수성과 내후성이 좋고, 내염수성 및 내알카리성에 우수하며, 시트와 시트 간의 열접착성이 뛰어나 접합부분에서 누수되는 하자가 발생하지 않고, 원적외선을 방출하는 친환경 시트로, 인공호수, 정원연못, 골프장, 수로, 양어장, 옥상녹화등의 차수 및 터널방수나 복합시트 방수에 탁월한 효과를 나타내는 친환경 다층필름을 제조할 수 있다.

다층필름, 차수막시트, 터널방수시트, 인플레이션 성형, 티 다이 성형, 합지, 압출기, 핀치롤러, 연신

Description

다층필름 제조방법{Manufacturing Method of Multi-Layer Film for Waterproofing}

본 발명은 다층필름 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내오존성과 내수성과 내후성이 있는 맨 바깥층과, 중간제로서 접합성이 좋은 중간층과, 외부의 충격 및 온도에 따른 수축, 팽창에 적응능력이 우수한 바닥층으로 구성되는 다층필름의 제조 방법에 관한 것으로, A와 B층을 인플레이션(Inflation 2way) 방식 접합하여 길이 방향의 인장 및 신장력을 향상시켰으며, 접합된 AB층과 C층의 합지는 C층을 티 다이(T-Die) 방식으로 성형하고 수평합지롤러로 접합하여 폭 방향의 인장 및 신장율을 향상시킨 다층필름 제조방법에 관한 것이다.

인공호수, 정원연못, 골프장, 수로, 양어장, 옥상녹화에 방수를 위하여 사용하는 기존의 차수막시트나 터널방수시트는 1개층으로 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 또는 에틸렌계 수지로 단일층으로 구성되어 있어서 미생물이나 햇빛 등에 썩어서 수명이 짧은 문제가 있고, 다층필름을 사용하여도 재질 문제로 내오존성, 내수성, 내후성이 문제가 되거나, 다층필름의 필름끼리의 접합이 문제되어 서로 떨어지거나 서로 일부가 분리되는 문제가 발생한다.

또한 인장강도나 인열강도가 약하여 다층필름에 문제가 발생할 수도 있으므로 다층필름의 재질의 선택이나 각층의 구성재료의 정확한 선택이 중요하다.

인플레이션 필름 성형장치는 HD, PE, PP, PS 등의 필름을 제조하기 위한 것이며, 이를 구성하는 요소로는 수지 원료를 용융시키기 위한 압출기, 압출기의 단부에 구비되며 용융된 수지에 에어가 공급되는 다이스, 다이스로부터 유출되어 연신되며 냉각 성형되는 수지를 가이드하기 위한 가이드부가 있다. 그리고 가이드부에 의해 최종적으로 성형 완료된 필름을 권취하기 위한 권취기가 연결되어 있다.

이러한 인플레이션 필름 성형과정을 살펴보면, 먼저 압출기에 원료를 투입하여 용융시킨다. 압출기에 투입되어 용융된 수지는 스크루에 위해 이송되고, 다이스를 통해 유출된다. 다이스에서는 용융상태의 수지에 에어를 공급하여 연신시켜 필름형태로 성형하는 과정으로, 공급된 에어에 의해 용융상태의 수지는 연신되며 상방향으로 이동하고, 이 과정에서 냉각이 이루어져 필름형태로 성형된다. 이후 권취기에 감겨져 최종제품으로 완성된다.

상기와 같은 장치로 제작된 폴리에틸렌수지나 폴리올레핀 계열의 수지 혹은 폴리염화비닐 필름 등은 고분자 수지의 고유특성이나 가공특성에 따라 큰 영향을 미친다.

그리고 필름 성형에 영향을 주는 인자로는 수지의 용융지수(MI: Melting Index), 밀도, 성형온도, 냉각온도 및 블로잉 에어온도, 인취속도, 두께, 결빙선, 팽창비(Inflation Ratio) 및 압출기의 스크루 속도 등을 들 수 있다.

이중에서 블로잉 에어온도란 압출기에서 용융상태로 유출되는 수지를 팽창시킬때 공급되는 온도를 말하며, 냉각온도는 팽창과정이 실시되는 작업장의 온도를 위미하는 것으로, 이러한 블로잉 에어온도와 냉각온도는 제품의 품질에 큰 영향을 미치게 된다.

팽창과정의 냉각온도가 저온이거나 팽창과정 시간이 짧은 상태로 성형이 이루어질 경우 분자의 배치가 불안정한 상태가 되기 때문에 최종적으로 제품 제작 완료 후 제품에 낮은 열이 가해지더라도 쉽게 수축되는 문제가 있으며, 특히 폴리스티렌과 같은 비결정성 수지의 경우 더욱 그러하다.

일반적으로 폴리스티렌수지의 용도는 독립적으로 사용되는 경우 보다 다른 수지에 부착된 후 이곳에 각종 문양 등을 인쇄하기 위한 목적으로 사용된다. 그러나 종래에 제작된 폴리스티렌수지의 경우 인쇄과정 또는 인쇄 후 이종 수지에 열을가하여 부착하는 과정에서 수축이 발생하여 들뜸이 발생하는 문제가 있다.

이와 같은 수축현상은 냉각온도 이외에 팽창과정에서 가로방향과 세로방향의 연신율에 차이가 있기 때문에 발생한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 제조방법에 따른 다층필름은 A층과 B층의 결합을 상하로 뽑으면서 결합하는 상향식 인플레이션(Inflation 2 Way) 방식으로 접합하여 길이 방향의 인장 및 신장이 강하며, 접합된 A?B층과 C층의 결합은 C층을 티 다이(T-Die) 방식으로 성형하고 수평합지롤러로 접합하여 폭 방향의 인장 및 신장율이 강한 제품과, 내염수성 및 내알카리성에 우수하며, 시트와 시트 간의 열접착성이 뛰어나 접합부분에서 누수되는 하자가 발생하지 않고 원적외선을 방출하는 친환경적 다층필름의 제조방법을 제공하는 것이 본 발명의 해결하고자 하는 과제이다.

본 발명은 터널방수시트, 차수막시트 또는 복합시트에 사용하는 다층필름에 대하여 상기 다층필름은 물과 직접 접속하는 상층으로서 내오존성, 내수성 및 내후성을 가진 A층과; 바닥이 되는 하층으로 가교 발포하므로서 비중이 가벼워지고 외부의 충격 및 온도에 따른 수축, 팽창에 적응 능력을 가진 C층과; 상기 A층과 C층의 중간재로서 인장강도 및 인열강도를 높여주며 상기 A층과 C층의 접합성을 높여주는 B층으로 구성되어 3개층(3 Lay)의 시트층으로 형성되게 하는 다층필름 제조방법에 있어서, 상기 A층과 B층과 C층의 조성물을 준비하는 제 1단계와; 길이 방향의 인장율 및 신장율을 향상시키기 위하여 상기 A층과 B층을 상향식 인플레이 션(Inflation 2 Way) 방식으로 성형되고 합지되어 AB층의 필름을 제조하는 제 2단계와; 폭 방향의 인장 및 신장율을 향상시키기 위하여 상기 C층을 티 다이(T-Die) 방식으로 성형하고, 성형된 상기 C층을 하부에 두고 그 위에 상기 AB층이 열이 가해진 수평합지롤러에 의해 합지하고 냉각하여 ABC층의 다층필름을 제조하는 제 3단계로 구성된다.

상기 AB층의 필름을 제조하는 상기 제 2단계는 상기 A층의 원료와 상기 B층의 원료를 각각의 호퍼(Hopper)에 투입하고, 상기 호퍼(Hopper)에 투입된 각각의 원료를 각각의 호퍼피더(Hopper Feeder)를 이용하여 각각의 압출기(Extruder)로 공급되는 제 2-1단계와; 상기 압출기(Extruder)에서 원료를 상기 압출기(Extruder)에 설치된 밴드히터(Band Heater)로 가열하여 수지가공 온도인 170~200℃로 상승시키고, 상기 압출기(Extruder) 내의 스크류(Screw)로 가열된 원료를 전진시키면서 압력을 가하여 압출하여 상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 성형기로 공급되는 제 2-2단계와; 상기 상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 성형기에서 공기도입관을 통해 원통 형상의 수지 원료 내로 공기를 불어 넣어, 상승하면서 외측에는 A층이 형성되고 내측에는 B층이 형성되면서 팽창 및 연신되는 제 2-3단계와; 연신된 A층과 B층이 150~200℃의 공기열에 의해 상기 AB층으로 합지되는 제 2-4단계와; 합지된 상기 AB층이 한조의 핀치 롤러(Pinch Roller)를 통과하면서 평활 필름화 또는 시트화되는 평활화 단계인 제 2-5단계와; 상기 평활화 단계를 거친 상기 AB층의 필름을 가열하여 연신롤러를 통과하면서 연신되는 제 2-6단계와; 상기 제 2-6단계를 통과한 상기 AB층의 필름이 냉각롤러을 통과하면서 냉각되는 제 2-7단계와; 냉각된 상 기 AB층의 필름을 2개의 권취롤러에서 권취되는 제 2-8단계로 구성된다.

상기 ABC층의 다층필름을 제조하는 상기 제 3단계는 상기 C층의 원료를 호퍼(Hopper)에 투입하고, 상기 호퍼(Hopper)에 투입된 각각의 원료를 호퍼피더(Hopper Feeder)를 이용하여 압출기(Extruder)로 공급되는 제 3-1단계와; 상기 압출기(Extruder)에서 원료를 상기 압출기(Extruder)에 설치된 밴드히터(Band Heater)로 가열하여 수지가공 온도인 180~220℃로 상승시키고, 상기 압출기(Extruder) 내의 스크류(Screw)로 가열된 원료를 전진시키면서 압력을 가하여 압출하여 티 다이(T-DIE) 수평성형기로 공급되는 제 3-2단계와; 상기 티 다이(T-DIE) 수평성형기에서 상기 C층을 성형되게 하는 제 3-3단계와; 상기 티 다이(T-DIE) 수평성형기에서 성형되어 나온 상기 C층과 권출롤러에서 공급된 상기 AB층의 필름을 1차 수평합지롤러의 압력과 열로서 1차 합지하여 상기 ABC층의 다층필름으로 제조하는 1차 합지 단계인 제 3-4단계와; 1차 합지된 상기 ABC층의 다층필름에 전기 코로나장치로 열처리하는 2차 열합지 단계인 제 3-5단계와; 2차 열합지 단계를 거친 상기 ABC층의 다층필름이 냉각롤러를 통하면서 냉각되는 냉각단계인 제 3-6단계와; 냉각되어 나온 상기 ABC층의 다층필름을 권취롤러에서 권취하는 권취단계인 제 3-7단계로 구성되는 다층필름 제조방법으로 본 과제를 해결할 수 있다.

이하, 본 발명의 다층필름 제조방법을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 다층필름 제조방법의 표면코팅을 하지 않는 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다층필름 제조방법의 표면코팅을 시행하는 순서도이며, 도 3은 본 발명의 다층필름 제조방법에 의해 제조된 다층필름 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 다층필름 제조방법의 AB층 성형 및 합지 흐름도이며, 도 5는 본 발명에 따른 다층필름 제조방법의 C층 성형 및 AB층 과 C층의 합지 흐름도이다.

도 1과 도 2에 도시되어 있는 것 같이 상기 다층필름(1)의 제조방법은 상기 A층(11)과 B층(12)과 C층(13)의 조성물을 준비하는 제 1단계와; 길이 방향의 인장율 및 신장율을 향상시키기 위하여 상기 A층(11)과 B층(12)을 상향식 인플레이션(Inflation 2 Way) 방식으로 성형되고 합지되어 AB층(14)의 필름을 제조하는 제 2단계와; 폭 방향의 인장 및 신장율을 향상시키기 위하여 상기 C층(13)을 티 다이(T-Die) 방식으로 성형되고, 성형된 상기 C층(13)을 하부에 두고 그 위에 상기 AB층(14)이 열이 가해진 수평합지롤러에 의해 합지하고 냉각하여 ABC층(15)의 다층필름(1)을 제조하는 제 3단계로 구성되며, 상기 제 3단계를 거친 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)에 자외선 차단, 난연성(불연성), 유해물질 흡수방지 및 내마모성을 부가하기 위해 친환경 무기질 도막제로 표면코팅할 시에는 표면코팅층(16)을 형성하는 단계인 제 4단계가 추가된다.

상기 제 1단계인 조성물을 준비하는 단계에서는 상기 A,B,C층을 원료를 준비하고 믹싱이 필요한 원료는 V 형 혼합기, 드럼형 혼합기, 나선형 혼합기, 더블 콘 혼합기, 리본 혼합기 등으로 골고루 혼합하여 호퍼(31)에 투입할 준비를 한다.

상기 A층(11)의 원료 구성비는 메탈로센 엘리트(Metallocene Elite) 20~40 중량%와, EVA(Ethylene Vinyl Acetat) 40~70 중량%와 AO(Anti Oxidant) 0.5~1 중량%와, UV(Ultraviolet)차단제 1~5 중량%와, 카본(Carbon) 10~20 중량%로 구성된다.

상기 B층(12)의 원료 구성비는 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene) 95~100 중량%와, AO(Anti Oxidant) 0.5~1.0 중량%와 UV(Ultraviolet)차단제 1~5 중량%로 구성된다.

상기 C층(13)의 원료구성비는 EVA(Ethylene Vinyl Acetat) 혹은 PE(Polyethylene) 100 중량%이거나, EVA(Ethylene Vinyl Acetat) 혹은 LDPE(Low Density Polyethylene) 98.0~99.8 중량%와 아크릴로니트릴 코폴리머(Acrylonitrile Co-Polymer) 0.2 ~2.0 중량%로 구성된다.

제 2단계인 AB층을 제조하는 단계를 상세히 설명하면 아래와 같다.

원료를 호퍼에 투입하고 압출기로 공급되는 제 2-1단계는 상기 A층(11)의 원료와 상기 B층(12)의 원료를 각각의 호퍼(Hopper)(31a, 31b)에 투입하고, 상기 호 퍼(Hopper)(31a, 31b)에 투입된 각각의 원료를 각각의 호퍼피더(Hopper Feeder)(32a, 32b)를 이용하여 각각의 압출기(Extruder)(33a, 33b)로 공급한다.

상기 호퍼(Hopper)(31a, 31b)는 상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)에 일정한 원료공급을 할 수 있어야 한다. 상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)에서 사용되는 원료는 비중이 적고, 분체 유동성이 나쁜 재료가 대다수이다. 이 경우 호퍼 내에서 브리지를 생성하기도 하고 분체 압력의 발생이 불충분하므로 압출량의 저하 혹은 변동을 일으키기 쉽다. 이를 위해 콤팩터(Compactor)를 이용한 강제 공급방법이 있다. 따라서 호퍼 제작에 있어서 호퍼 내부에 브리지 현상이 발생되지 않도록 주의하여야 한다. 흡습성 재료에 대해서는 호퍼드라이어를 사용하기도 한다. 강제 공급 방법을 사용할 경우 압출량 상승에도 도움이 된다. 또한 상기 호퍼(Hpooer)(31a, 31b)는 상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)의 스크류의 실린더 역할을 하고 몸체가 되는 바렐(Barrel) 상부에 위치하여 바렐로부터 열이 전달되는 경우가 있다. 이렇게 되면 수지가 상기 호퍼(Hopper)(31a, 31b) 내부에 들러붙거나 수지가 서로 엉겨붙는 경우가 발생된다. 이를 방지하기 위하여 상기 호퍼(Hopper)(31a, 31b)는 바렐(Barrel)로부터 열차단이 이루어지는 구조로 설치되어야 한다.

상기 호퍼피더(Hopper Feeder)(32a, 32b)는 상기 호퍼(Hopper)(31a, 31b)로부터 원료가 공급되어지는 부분으로 상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)의 바렐과 접촉되어 있기에 상기 바렐의 상승된 온도가 항상 전도되어진다. 따라서 상기 호퍼(Hopper)(31a, 31b)와 마찬가지로 상기 호퍼피더(Hopper Feeder)(32a, 32b) 내면에 수지가 달라붙지 않도록 주의를 요하여야 한다. 수지가 달라붙는 것을 방지하기 위하여 상기 호퍼피더(Hopper Feeder) (32a, 32b) 외면을 자켓 타입으로 하여 냉각수를 순환시켜줄 수도 있다.

호퍼피더(Hopper Feeder)(32a, 32b)의 형상에 따라서도 원료의 공급이 변화되는 경우가 있다. 압출량을 높이기 위하여 호퍼피더(Hopper Feeder)(32a, 32b)의 내면에 홈(groove)을 가공하기도 한다.

압출기에서 원료를 가열하고 혼합 분산시키며 가압 후 성형기로 공급되는 제 2-2단계는 상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)에서 원료를 상기 압출기(Extruder) (33a, 3b)에 설치된 밴드히터(Band Heater)(331a, 331b)로 가열하여 수지가공 온도인 170~200℃로 상승시키고, 상기 압출기(Extruder)(33a, 33b) 내의 스크류(Screw) (332a, 332b)로 가열된 원료를 전진시키면서 압력을 가하여 용융된 수지를 압출하여 상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 성형기(34)로 공급한다.

상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)의 구동모터는 압출능력에 있어서 매우 중요한 요소이다. 모터의 동력이 부족하면 생산량을 감당하지 못해서 기계가 정지하거나, 생산 품질이 불량할 수가 있다. 또한 동력이 너무 크면 에너지 사용 및 생산 원가가 높아지므로 비효율적이다. 따라서 적정한 모터 동력을 선정하는 것이 중요하다. 모터의 동력은 사용원료, 가공 조건, 생산량, 스크류의 회전수와 토르크 등에 따라 달라진다.

원료인 수지가 상기 호퍼(Hopper)(31a, 31b)에서 압출기(Extruder)(33a, 33b)의 스크류의 실린더 역할을 하고 몸체가 되는 바렐(Barrel)에 투입된 뒤 인플레이션(Inflation 2Way) 성형기(34)로 압출될 때까지 걸리는 시간은 대략 20~30초 정도이다. 이 시간동안 수지를 가공 온도까지 상승시켜 용융시키려면 외부로부터 인위적인 열 공급이 있어야한다. 이를 위하여 바렐 외면에 히터를 이용하여 열을 공급하여 준다. 일반적인 수지는 외부에서 열을 공급하나. 일부 수지가공시 내부발열에 의하여 온도 상승이 지속적으로 이루어지므로 바렐 외부에 가열과 동시에 냉각도 병용할 수 있는 가열/냉각계가 필요할 수도 있다. 히터는 주로 밴드히터(Band Heater)와 알루미늄 케스트 히터(Al-Cast Heater)가 사용되는데, 고열량이 필요한 경우에는 황동(Brass) 또는 세라믹 히터(Ceramic Heater)등 특수 히터가 사용되기도 한다.

상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)의 바렐(Barrel)에는 서모 커플(Thermo Couple)이 설치되어 온도 측정을 하여 바렐 내의 온도를 컨트롤 한다.

성형기에서 A,B층을 형성하고 평창 및 연신되는 단계인 제 2-3단계는 상기 상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 성형기(34)에서 공기도입관을 통해 원통 형상의 수지 원료 내로 공기를 불어 넣어, 상승하면서 외측에는 A층(11)이 형성되고 내측에는 B층(12)이 형성되면서 팽창 및 연신되는 단계이다.

성형기에서 A층과 B층이 합지되는 제 2-4단계는 연신된 A층(11)과 B층(12)이 150~200℃의 공기열에 의해 상기 AB층(14)으로 합지된다.

인플레이션(Inflation 2Way) 성형기(34)로 성형 가공할 때 인플레이션 다이헤드(341)에서 인플레이션된 튜브상 필름은 안내판(343)을 경유하여 1차 연신된 후 핀치롤러(Pinch Roller)(344)로 들어가며, 상기 안내판(343)은 다수개의 안내롤러(3431) 구성되어 이들 안내롤러(3431)는 각 안내롤러(3431)의 직경 보다 크지 않 은 인접한 안내롤러 사이의 갭을 제공하도록 적절한 피치 폭으로 배열되어 있다.

이러한 구성 때문에, 이들 안내롤러(3431)와 접촉하면서 진행하는 A층 필름이나 B층 필름은 진행중에 인접한 안내롤러(3431) 사이로 들어가지 않게 된다. 그 결과, 필름 표면의 주름의 발생을 억제함과 동시에 필름층의 두께 등을 일정하게 만들 수 있다.

인플레이션 다이(Inflation Die)는 규격 대비 1.5~3.5 : 1 이상으로 생산하는 특징을 가진다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 부가적으로 일반적인 인플레이션 성형기를 설명하면 압출기의 타측에 연결되어 블로잉 에어가 공급되고, 용융상태의 수지가 유출되는 다이스; 상기 다이스의 상부에 위치하며, 그 내부에 단차가 있는 수개의 동심원상의 플렌지가 구비되어 있고, 용융상태의 수지가 팽창되는 에어링; 상기 다이스와 상기 에어링의 사이에 위치하며, 상단 및 하단이 각각 상기 에어링과 상기 다이스에 연결되는 일정길이의 원기둥 형태로서, 상기 다이스로부터 유출되어 연신되는 용융상태의 수지를 서냉시켜 조직을 안정시키기 위한 서냉부; 상기 다이스로부터 유출되는 수지를 가이드 하도록 상기 다이스의 상부 좌우측에 일정한 간격으로 이격되어 마주보는 상태로 위치하며, 상측으로 갈수록 사이 간격이 좁아지도록 다수개의 가이드 롤러가 구비된 가이드부: 상기 에어링과 상기 가이드부의 사이에는 상기 에어링으로부터 유출되는 용융상태의 수지가 외기와 접촉되는 것을 방지하여 서냉 되도록하기 위한 제 1 편직물로 이루어지는 보조 서냉부가 구비된다.

그리고 상기 서냉부는 상단 및 하단이 각각 상기 에어링과 상기 다이스에 연 결되는 일일정 길이의 원기둥 형태인 것이 바람직하고, 원기둥 형태로 된 상기 서냉부는 높이가 5 ~ 50㎝인 것이 바람직하다.

그리고 상기 에어링과 상기 가이드부의 사이에는 상기 에어링으로부터 유출되는 용융상태의 수지를 외기와의 접촉을 최소화하여 서냉시키기 위한 보조서냉부가 구비되는 것이 바람직하고, 상기 보조서냉부는 상기 에어링의 상부에 설치되며중심에 일정형상으로 제 1 절개홀이 형성된 하부플레이트, 상기 하부 플레이트의 상부에 일정한 간격을 두고 설치되며 중심에 제 2 절개홀이 형성된 상부 플레이트, 상기 제 1 절개홀 및 제 2 절개홀의 내주면에 양단이 각각 연결되는 제 1 편직물로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제 1 편직물은 나일론 재질이며, 원기둥형태인 것이 바람직하다.

그리고 수지가 상승이동하는 상기 가이드롤러에는 접촉에 의한 마찰을 감소시키기 위한 제 2 편직물이 구비되는 것이 바람직하고, 상기 제 2 편직물은 나일론 재질인 것이 바람직하고, 나일론 재질인 상기 제 1 편직물 및 상기 제 2 편직물에는 실리콘이 도포되는 것이 바람직하다

상기 AB층을 핀치롤러에서 필름이 평활화되는 제 2-5단계는 합지된 상기 AB층(14)이 한조의 핀치롤러(Pinch Roller)(344)를 통과하면서 평활 필름화 또는 시트화된다.

가열하여 연신롤러에서 연신을 되는 제 2-6단계는 평활화 단계를 거친 상기 AB층(14)의 필름을 가열하여 연신롤러(345)를 통과하면서 연신되는 단계이다.

상기 제 2-6단계를 통과한 상기 AB층(14)의 필름을 냉각롤러에서 냉각되는 제 2-7단계는 사익 제 2-6단계를 통과하여 연신되어 나온 상기 AB층(14)의 필름이 냉각롤러(346)을 통과하면서 냉각되는 단계이다.

냉각된 필름을 권취롤러에서 권취되는 제 2-8단계는 냉각된 상기 AB층(14)의 필름을 2개의 권취롤러(348)에서 권취하여 다음 단계인 3단계로 넘긴다.

인플레이션 다이(Inflation Die)는 규격대비 1.5~3.5 : 1 이상으로 생산하는 특징을 가지며, 상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 방식으로 제조되는 AB층은 제품이 흐르는 방향(MD, Machine Direction)과 제품이 흐르는 방향의 수직방향(TD, Transverse Direction)의 인장강도 비율은 MD 쪽이 TD 쪽 대비 60 : 40으로 제조된다.

제 3단계인 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)이 제조되는 단계를 상세히 설명하면 아래와 같다.

상기 C층(13)의 원료를 호퍼(Hopper)(41)에 투입하고, 상기호퍼(Hopper)(41)에 투입된 각각의 원료를 호퍼피더(Hopper Feeder)(42)를 이용하여 압출기(Extruder)(43)로 공급되는 제 3-1단계와; 상기 압출기(Extruder)(43)에서 원료를 상기 압출기(Extruder)(43)에 설치된 밴드히터(Band Heater)(431)로 가열하여 수지가공 온도인 180~220℃로 상승시키고, 상기 압출기(Extruder)(43) 내의 스크류(Screw)(432)로 가열된 원료를 전진시키면서 압력을 가하여 용융된 수지를 압출하여 티 다이(T-DIE) 수평성형기(44)로 공급되는 제 3-2단계는 투입되는 원료만 C층의 원료를 제외하고는 상술한 제 2-1단계 및 제 2-2단계의 세부사항과 동일하므로 생략한다.

티 다이(T-DIE) 성형기에서 C층이 성형되는 제 3-3단계는 상기 압출기기(Extruder)(43)에서 압출되어 나온 용융된 수지는 티 다이(T-DIE) 수평성형기(44)로 공급되어 다이를 통과하면서 필름 형상으로 성형되어 나오는 단계이다.

수평합지롤러에서 상기 C층과 상기 AB층이 합지되는 제 3-4단계는 상기 티 다이(T-DIE) 수평성형기(44)에서 성형되어 나온 상기 C층과 권출롤러(51)에서 공급된 상기 AB층(14)의 필름을 1차 수평합지롤러(45)의 압력과 열로서 1차 합지하여 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)으로 제조하는 1차 합지 단계이며, 1차 수평합지롤러(45)는 3개로 롤러로 구성되며 150~220℃로 가열하고, 상기 1차 수평합지롤러(45)의 압력은 2~15kg/㎠로 가하여 열압축 합지하는 구조이다.

인플레이션 다이(Inflation Die)는 규격대비 1.5~3.5 : 1 이상으로 생산하는 특징을 가지며, 상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 방식으로 제조한 AB층을 수평 티 다이(T-Die) 방식 제조한 C층을 합지하여 ABC층의 3LAY로 다층필름을 생산하는 것을 특징으로 한다.

상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 방식으로 제조되는 AB층은 제품이 흐르는 방향(MD, Machine Direction)과 제품이 흐르는 방향의 수직방향(TD, Transverse Direction)의 인장강도 비율은 MD 쪽이 TD 쪽 대비 60 : 40으로 제조되며, 수평 티 다이(T-Die) 방식으로 제조되는 C층은 제품이 흐르는 방향(MD, Machine Direction)과 제품이 흐르는 방향의 수직방향(TD, Transverse Direction)의 인장강도 비율은 MD 쪽이 TD 쪽 대비 55 : 45으로 제조되는데 이를 크로스(Cross)로 합지 생산하면 MD와 TD 물성을 한가지 생산방식과 대비하여 월등히 화학적 물성이 극대화하는 특 징이 있다.

코로나 열처리로 추가 열합지 단계인 제 3-5단계는 1차 합지된 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)에 미세한 부분을 더 안정된 합지를 위하여 전기 코로나장치(46)로 열처리하는 2차 열합지 단계이다.

1차 합지 후 미세한 부분을 더 안정된 합지를 위하여 600~800℃로 전기 코로나장치(46) 열처리로 2차로 열합지한다.

일상적인 필름 합지 방법은 히터에 의한 열융착, 접착제로 합지 및 시트 성형에 의한 합지 방법인데 당 발명은 열에 의한 합지 및 추가적으로 전기에너지를 이용하여 표면측에 코로나처리를 하여 합지에 대한 한층 더 안정성을 추구하였다. 코로나처리는 약 25,000V의 전압을 필름에 가하여 필름 표면층에 미세한 엠보싱을 주어 각기 다른 수지층이 더욱 더 합지가 잘되로록 하는 방법이다.

완전 합지된 ABC층이 냉각롤러에서 냉각되는 제 3-6단계는 2차 열합지 단계를 거친 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)이 냉각롤러(47)를 통하면서 냉각되는 냉각단계이다.

상기 냉각롤러(47)는 2개 1조로 되어 있으며, 롤러 에 로터리 조인트를 사용하여 냉각수(Cooling Water)나 냉수(Chiller Water)공급되고 배출되게 하여 롤러의 표면의 온도를 낮추어 상기 냉각롤러(47) 사이를 통과하면서 필름을 냉각시킨다.

상기 냉각롤러(47)을 통과하여 냉각된 필름은 표면코팅을 하지 않을 때는 냉각되어 나온 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)이 권취롤러(49)에서 권취되는 권취단계인 제 3-7단계로 본 발명의 제조를 완료한다.

제 4단계에서 표면처리를 할 때는 상기 제 3단계를 거친 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)에 자외선 차단, 난연성(불연성), 유해물질 흡수방지 및 내마모성을 부가하기 위해 친환경 무기질 도막제로 표면코팅할 시에는 표면코팅층(16)이 형성되는 제 4-1단계와 표면코팅층을 건조하는 건조단계를 거친 후 권취롤러(49)에서 권취되는 4-2단계로서 다층필름 제조를 완료한다.

도 1은 본 발명에 따른 다층필름 제조방법의 표면코팅을 하지 않는 순서도

도 2는 본 발명에 따른 다층필름 제조방법의 표면코팅을 시행하는 순서도

도 3은 본 발명의 다층필름 제조방법에 의해 제조된 다층필름 단면도

도 4는 본 발명에 따른 다층필름 제조방법의 AB층 성형 및 합지 흐름도

도 5는 본 발명에 따른 다층필름 제조방법의 C층 성형 및 AB층 과 C층의 합지 흐름도

<도면의 주요부분 부호설명>

1 : 다층필름 11 : A층

12 : B층 13 : C층

14 : AB층 15 : ABC층

16 : 표면코팅층

31 : 호퍼(Hopper) 32a, 32b : 호퍼피더(Hopper Feeder)

33a, 33b : 압출기(Extruder) 331a, 331b : 밴드히터(Band Heater)

332a, 332b : 스크류(Screw) 34 : 인플레이션(Inflation 2Way) 성형기

341 : 인플레이션 다이헤드(Inflation Die head) 342 : 공기도입관

343 : 안내판 3431 : 안내롤러

344 : 핀치롤러(Pinch Roller) 345 : 연신롤러

346 : 냉각롤러 347 : 가이드롤러

348 : 권취롤러 41 : 호퍼(Hopper)

42 : 호퍼피더(Hopper Feeder) 43 : 압출기(Extruder)

431 : 밴드히터(Band Heater) 432 : 스크류(Screw)

44 : 티 다이(T-DIE) 수평성형기 45 : 1차 수평합지롤러

46 : 전기 코로나장치 47 : 냉각롤러

48 : 가이드롤러 49 : 권취롤러

51 : 권출롤러

Claims

터널방수시트, 차수막시트 또는 복합시트에 사용하는 다층필름(1)에 대하여 상기 다층필름(1)은 물과 직접 접속하는 상층으로서 내오존성, 내수성 및 내후성을 가진 A층(11)과;

바닥이 되는 하층으로 가교 발포하므로서 비중이 가벼워지고 외부의 충격 및 온도에 따른 수축, 팽창에 적응 능력을 가진 C층(13)과;

상기 A층(11)과 C층(13)의 중간재로서 인장강도 및 인열강도를 높여주며 상기 A층(11)과 C층(13)의 접합성을 높여주는 B층(12)으로 구성되어 3개층(3 Lay)의 시트층으로 형성되게 하는 다층필름 제조방법에 있어서,

상기 A층(11)과 B층(12)과 C층(13)의 조성물을 준비하는 제 1단계와;

길이 방향의 인장율 및 신장율을 향상시키기 위하여 상기 A층(11)과 B층(12)을 상향식 인플레이션(Inflation 2 Way) 방식으로 성형되고 합지되어 AB층(14)의 필름을 제조하는 제 2단계와;

폭 방향의 인장 및 신장율을 향상시키기 위하여 상기 C층(13)을 티 다이(T-Die) 방식으로 성형되고, 성형된 상기 C층(13)을 하부에 두고 그 위에 상기 AB층(14)이 열이 가해진 수평합지롤러에 의해 합지되고 냉각되어 ABC층(15)의 다층필름(1)을 제조하는 제 3단계로 구성되고,

상기 AB층(14)의 필름을 제조하는 상기 제 2단계는 상기 A층(11)의 원료와 상기 B층(12)의 원료를 각각의 호퍼(Hopper)(31a, 31b)에 투입하고, 상기 호 퍼(Hopper)(31a, 31b)에 투입된 각각의 원료를 각각의 호퍼피더(Hopper Feeder)(32a, 32b)를 이용하여 각각의 압출기(Extruder)(33a, 33b)로 공급되는 제 2-1단계와;

상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)에서 원료를 상기 압출기(Extruder)(33a, 33b)에 설치된 밴드히터(Band Heater)(331a, 331b)로 가열하여 수지가공 온도인 170~200℃로 상승시키고, 상기 압출기(Extruder)(33a, 33b) 내의 스크류(Screw)(332a, 332b)로 가열된 원료를 전진시키면서 압력을 가하여 용융된 수지를 압출하여 상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 성형기(34)로 공급되는 제 2-2단계와;

상기 상향식 인플레이션(Inflation 2Way) 성형기(34)에서 공기도입관을 통해 원통 형상의 수지 원료 내로 공기를 불어 넣어, 상승하면서 외측에는 A층(11)이 형성되고 내측에는 B층(12)이 형성되면서 팽창 및 연신되는 제 2-3단계와;

연신된 A층(11)과 B층(12)이 150~200℃의 공기열에 의해 상기 AB층(14)으로 합지되는 제 2-4단계와;

합지된 상기 AB층(14)이 한조의 핀치롤러(Pinch Roller)(344)를 통과하면서 평활 필름화 또는 시트화되는 평활화 단계인 제 2-5단계와;

상기 평활화 단계를 거친 상기 AB층(14)의 필름을 가열하여 연신롤러(345)를 통과하면서 연신되는 제 2-6단계와;

상기 제 2-6단계를 통과한 상기 AB층(14)의 필름이 냉각롤러(346)을 통과하면서 냉각되는 제 2-7단계와;

냉각된 상기 AB층(14)의 필름을 2개의 권취롤러(348)에서 권취되는 제 2-8단계로 구성되며,

상기 ABC층(15)의 다층필름(1)을 제조하는 상기 제 3단계는 상기 C층(13)의 원료를 호퍼(Hopper)(41)에 투입하고, 상기 호퍼(Hopper)(41)에 투입된 각각의 원료를 호퍼피더(Hopper Feeder)(42)를 이용하여 압출기(Extruder)(43)로 공급되는 제 3-1단계와;

상기 압출기(Extruder)(43)에서 원료를 상기 압출기(Extruder)(43)에 설치된 밴드히터(Band Heater)(431)로 가열하여 수지가공 온도인 180~220℃로 상승시키고, 상기 압출기(Extruder)(43) 내의 스크류(Screw)(432)로 가열된 원료를 전진시키면서 압력을 가하여 압출하여 티 다이(T-DIE) 수평성형기(44)로 공급되는 제 3-2단계와;

상기 티 다이(T-DIE) 수평성형기(44)에서 상기 C층(13)을 성형되게 하는 제 3-3단계와;

상기 티 다이(T-DIE) 수평성형기(44)에서 성형되어 나온 상기 C층과 권출롤러(51)에서 공급된 상기 AB층(14)의 필름을 1차 수평합지롤러(45)의 압력과 열로서 1차 합지하여 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)으로 제조하는 1차 합지 단계인 제 3-4단계와;

1차 합지된 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)에 전기 코로나장치(46)로 열처리하는 2차 열합지 단계인 제 3-5단계와;

2차 열합지 단계를 거친 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)이 냉각롤러(47)를 통 하면서 냉각되는 냉각단계인 제 3-6단계와;

냉각되어 나온 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)을 권취롤러(49)에서 권취하는 권취단계인 제 3-7단계로 구성되는 다층필름 제조방법
제 1항에 있어서,

상기 제 3단계를 거친 상기 ABC층(15)의 다층필름(1)에 자외선 차단, 난연성(불연성), 유해물질 흡수방지 및 내마모성을 부가하기 위해 친환경 무기질 도막제로 표면코팅하여 표면코팅층(16)을 형성하는 단계인 제 4단계를 추가하는 것을 특징으로 하는 다층필름 제조방법
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