KR101365636B1 - 필름 연신용 롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필름 연신용 롤러에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 필름 연신용 롤러는 외주면에 접촉하는 필름을 가열 또는 냉각하는 필름 가공용 롤러에 있어서, 내측에 열매체가 공급 및 회수되는 내부공간이 형성된 제1관체;와, 적어도 어느 하나에 열매체 공급통로와 열매체 배출통로가 형성되어 상기 제1관체의 양측 회전중심에 각각 배치되는 회전축;과, 상기 제1관체의 내부에 축방향으로 배치되어 제1관체와의 사이에 제1공간을 형성하는 제2관체;와, 상기 제2관체의 내부에서 열매체가 공급되는 회전축의 열매체 공급통로와 제2관체의 중앙부분을 연결하여 제1공간의 중앙부분으로 열매체를 공급하는 공급부; 및, 상기 제2관체의 양단부와 열매체가 배출되는 회전축의 열매체 배출통로를 연결하여 제1공간으로부터 배출되는 열매체를 배출하는 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

필름 연신용 롤러 {Draft roller for film}

본 발명은 필름 연신용 롤러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필름을 연신하기 위해 필름을 가열하는 롤러의 표면 온도분포가 비교적 균일하게 유지되도록 할 수 있는 필름 연신용 롤러에 관한 것이다.

수지필름 등의 처리물을 롤러에 올려놓고, 롤러에 접촉하여 통과하는 동안에 처리물을 소정의 온도로 가열하거나 고온의 처리물을 소정의 온도에 이르도록 냉각처리하는 일이 행해지고 있다. 가열처리하는 경우 롤러는 가열처리에 필요한 온도로 가열하여야 하며, 냉각처리 하는 경우 처리물로부터의 냉각작용에 의해 롤러자체의 온도가 상승하므로 처리물의 냉각에 적당한 온도까지 롤러를 냉각하여야 한다. 가열과 냉각 어느 경우라도 롤러 내부에서 이송하는 열매체를 필요로 하고, 그 열매체로는 일반적으로 유체, 예컨데 오일이나 물이 사용되고 있는 경우가 많다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 종래의 필름 연신용 가열 롤러는 가열된 열매체가 롤러(1)의 일단부 회전축(2)에서 롤러(1)의 중심측에 형성된 제1공간(3)으로 공급되었다가 타단부측으로 이동하고, 타단부에서 제1공간(3)과 롤러(1)의 내주면의 사이에 형성된 제2공간(4)을 경유하여 다시 일단부의 회전축(2)을 통해 배출되는 구조로 이루어진다.

한편, 일측 회전축(2)에는 회전축(2)으로부터 배출되는 열매체(O)를 보관하는 탱크(5)와, 배출된 열매체를 가열하기 위한 열교환기(6), 그리고 회전축(2)으로 가열된 열매체(O)를 다시 공급하는 펌프(7)가 마련된다.

이러한 종래의 필름 연신용 가열 롤러(1)는 가열된 상태의 열매체(O)가 필름 롤러(1)의 타단부측에서부터 제2공간(4)을 경유하여 일단부측으로 이동하게 되므로, 롤러(1)의 양단부에서 온도편차가 발생하게 된다. 롤러(1)의 양단부에 온도편차가 발생하는 경우, 필름(F)의 연신과정에서 필름(F) 양측부위의 연신률이 서로 달라지게 되며, 이로 인해 연신공정을 마친 필름(F)을 권취하는 과정에서 연신률이 높은 부분에 주름이 발생하는 등 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 필름과 접촉하는 롤러의 외주면에서 온도편차를 최소화할 수 있는 필름 연신용 롤러를 제공함에 있다.

또한, 열매체의 열에너지가 회전축을 통해 외부로 유출되는 것을 최소화할 수 있는 필름 연신용 롤러를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 외주면에 접촉하는 필름을 가열 또는 냉각하는 필름 가공용 롤러에 있어서, 내측에 열매체가 공급 및 회수되는 내부공간이 형성된 제1관체;와, 적어도 어느 하나에 열매체 공급통로와 열매체 배출통로가 형성되어 상기 제1관체의 양측 회전중심에 각각 배치되는 회전축;과, 상기 제1관체의 내부에 축방향으로 배치되어 제1관체와의 사이에 제1공간을 형성하는 제2관체;와, 상기 제2관체의 내부에서 열매체가 공급되는 회전축의 열매체 공급통로와 제2관체의 중앙부분을 연결하여 제1공간의 중앙부분으로 열매체를 공급하는 공급부; 및, 상기 제2관체의 양단부와 열매체가 배출되는 회전축의 열매체 배출통로를 연결하여 제1공간으로부터 배출되는 열매체를 배출하는 배출부;를 포함하는 필름 연신용 롤러에 의해 달성된다.

여기서, 상기 공급부는 제2관체의 내부공간을 양분하도록 중앙에 배치되고 중앙이 열매체 공급통로와 연결되는 격벽과, 제2관체의 중앙에 관통 형성되는 공급공과, 상기 공급통로의 토출측 단부와 제2관체의 공급공을 연결하도록 격벽의 내부에 형성되는 제1통로를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공급통로는 열매체 배출통로의 중심으로 삽입되는 공급관으로 이루어지고, 상기 공급관의 외경은 열매체 배출통로의 내경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1공간의 중앙에는 제1공급통로의 토출구를 통해 공급되는 열매체를 양측으로 분할하는 분산가이드가 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배출부는 제2관체의 양단부에 관통 형성되어 제1공간과 제2관체의 내부공간을 연결하는 배출공과, 격벽에 관통되어 격벽에 의해 양분된 제2관체의 내부 양측공간을 연결하는 제2통로를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 배출부는 상기 제2관체의 내부에 축방향으로 배치되어 제2관체와의 사이에 제2공간을 형성하는 제3관체와, 배출통로와 접하는 제3관체의 내부에 마련된 제3공간과 제2통로를 연결하도록 격벽에 형성되는 제3통로를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분산가이드의 양측에는 열매체가 제1공간 내부에서 각각 나선형태로 이동하도록 안내하는 이송안내부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공급공과 배출공은 복수 마련되어 제2관체의 원주상으로 이격 배치되고, 상기 이송안내부는 각각의 공급공과 배출공을 연결하도록 복수 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 격벽의 양측에 배치된 제3관체의 내부에 마련된 제3공간 중 열매체 배출통로가 형성되지 않은 회전축과 접하는 회전축에는 외부공간과 제3공간을 연결하는 배기홀이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 필름과 접촉하는 롤러의 외주면에서 온도편차를 최소화할 수 있는 필름 연신용 롤러가 제공된다.

또한, 열매체의 열에너지가 회전축을 통해 외부로 유출되는 것을 최소화할 수 있는 필름 연신용 롤러가 제공된다.

도 1은 종래 필름 연신용 롤러의 개략구성도,
도 2는 본 발명 필름 연신용 롤러의 단면도,
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선 단면도,
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선 단면도,
도 5는 본 발명 필름 연신용 롤러의 제1관체를 제거한 상태에서 열매체의 순환상태를 나타내는 정면도이고,
도 6은 도 5의 제2관체의 외주면을 펼친 상태로 나타낸 전개도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 필름 연신용 롤러에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부도면 중 도 2는 본 발명 필름 연신용 롤러의 단면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선 단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선 단면도이다.

상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 필름 연신용 롤러는 외주면에 접촉하는 필름을 연신시키기 위해 가열하는 것으로, 제1관체(110), 회전축, 제2관체(130), 공급부, 배출부, 링형 가이드(160), 나선형 가이드(170)를 포함하여 구성된다.

상기 제1관체(110)는 최외곽에 배치되어 외주면에 필름이 접촉하는 것으로, 내측에는 열매체가 공급 및 회수되는 내부공간이 형성된다.

상기 회전축은 상기 제1관체(110)의 양측 단부를 각각 마감하면서 제1관체(110)와 동일축선상에 고정되는 것으로, 중심에 축방향으로 열매체 배출통로(121)가 형성된 제1회전축(120a)과, 배기홀(123)이 형성된 제2회전축(120b)으로 구성되며, 상기 열매체 배출통로(121)에는 열매체 배출통로(121)의 내경보다 작은 외경을 갖는 열매체 공급통로, 즉 공급관(122)이 제1회전축(120a)과 동일축선상에 배치되면서 공급관(122)과 배출통로(121)의 사이공간으로 열매체가 배출되고, 공급관(122)의 내부로는 열매체가 공급된다.

상기 제2관체(130)는 제1관체(110)의 내부에 축방향으로 배치되어 외주면과 제1관체(110)의 내주면 사이에 열매체가 이동하면서 제1관체(110)를 가열하는 제1공간(111)을 형성한다.

상기 공급부는 상기 제2관체(130)의 내부에서 공급관(122)과 제2관체(130)의 중앙부분을 연결하여 열매체가 제1공간(111)의 축방향에 대하여 대략 중심부분으로 공급되도록 하는 것으로, 제2관체(130)의 내부공간을 축방향에 대하여 양분하도록 중앙에 배치된 상태에서 공급관(122)의 토출측 단부가 중심에 고정되는 격벽(140)과, 제2관체(130)의 중앙에서 원주상으로 이격되도록 관통 형성되는 복수의 공급공(131)과, 상기 공급관(122)과 제2관체(130)의 공급공(131)을 연결하도록 격벽(140)의 내부에 방사상으로 형성되는 제1통로(141)를 포함하여 구성된다.

상기 배출부는 제2관체(130)의 양단부와 열매체가 배출되는 제1회전축(120a)의 열매체 배출통로(121)를 연결하여 제1공간(111)으로부터 배출되는 열매체를 외부공간으로 배출하는 것으로, 제2관체(130)의 양단부에서 각각 원주상으로 이격되도록 관통 형성되어 제1공간(111)과 제2관체(130)의 내부공간을 연결하는 복수의 배출공(132)과, 격벽(140)에 의해 양분된 제2관체(130)의 내부 양측공간을 연결하도록 상기 격벽(140)의 테두리 부분에 관통 형성되는 복수의 제2통로(142)와, 격벽(140)에 의해 양분된 상기 제2관체(130)의 양측 내부공간에 각각 축방향으로 배치되어 외주면과 제2관체(130)의 내주면 사이에 제2공간(133)을 형성하는 제3관체(150)와, 상기 제1회전축(120a)과 접하는 제3관체(150)의 내부에 마련되는 제3공간(151)과 제2통로(142)를 연결하도록 격벽(140)의 내부에 형성되는 복수의 제3통로(143)를 포함하여 구성된다.

한편, 격벽(140)에 형성되는 제1통로(141)는 격벽(140)의 중심으로부터 90도 간격으로 배치되고, 상기 제2통로(142) 역시 중심으로부터 90도 간격으로 배치되며 제1통로(141)와는 격벽(140)의 중심을 기준으로 45도 엇갈리도록 형성되어 제1통로(141)와 제2통로(142)가 서로 간섭되는 것을 방지한다.

상기 링형 가이드(160)는 제1통로(141)를 통해 제1공간(111)으로 공급되는 열매체를 양측으로 분산시키도록 상기 제2관체(130)와 제1관체(110)의 사이공간, 즉 제1공간(111)의 내부에서 제1통로(141)와 토출구의 중심에 대응하는 위치에 배치된다.

상기 나선형 가이드(170)는 제1공간(111)의 링형 가이드(160) 양측에 각각 나선 형태로 배치되어 열매체가 나선형태로 이동하도록 안내하는 것으로, 복수의 제1통로(141)를 통해 공급되는 열매체가 각각 분리되어 제2관체(130)의 배출공(132)을 향해 이동할 수 있도록 복수 마련된다.

지금부터는 상술한 필름 연신용 롤러의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.

첨부도면 중 도 2는 본 발명 필름 연신용 롤러의 단면도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선 단면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'선 단면도이고, 도 5는 본 발명 필름 연신용 롤러의 제1관체를 제거한 상태에서 열매체의 순환상태를 나타내는 정면도이고, 도 6은 도 5의 제2관체의 외주면을 펼친 상태로 나타낸 전개도이다.

먼저, 도 2 내지 도 4에서 도시하는 바와 같이, 제1관체(110)의 내부에 제1관체(110)보다 직경이 작은 제2관체(130)가 삽입되고, 제2관체(130)의 내부공간의 중앙에는 격벽(140)이 배치되면서 제2관체(130)의 내부공간이 양측으로 분할되며, 격벽(140)에 의해 분할된 제2관체(130)의 양측 내부공간에는 제2관체(130)보다 직경이 작은 제3관체(150)가 각각 배치된다.

상기 제1관체(110)의 양단부에는 제1회전축(120a)과 제2회전축(120b)이 각각 결합되면서 제1관체(110)의 양단부를 마감하며, 제2관체(130)와 제3관체(150)의 단부는 각각 제1회전축(120a) 및 제2회전축(120b)측에 각각 지지된다.

제1회전축(120a)의 중앙 배출통로(121)에는 배출통로(121)보다 직경이 작은 공급관(122)이 삽입되고, 공급관(122)의 선단부는 격벽(140)의 중앙에 고정되어 격벽(140)의 제1통로(141)와 제2관체(130)의 공급공(131)을 통해 공급통로와 제1공간(111)이 연결된다.

또한, 제1관체(110)와 제2관체(130)의 사이공간, 즉 제1공간(111)에는 공급공(131)의 중앙에 대응하는 위치에 링형 가이드(160)가 배치되어 제1공간(111)을 양측으로 분할하며, 링형 가이드(160)에 의해 분할된 양측 제1공간(111)에는 복수의 나선형 가이드(170)가 배치되어 공급공(131)을 통해 제1공간(111)으로 유입된 열매체가 제1공간(111) 내에서 나선형 가이드(170)를 따라 나선형으로 이동하도록 한다.

제1공간(111)의 양단부는 제2관체(130)의 양단부에 각각 마련된 배출공(132)에 의해 격벽(140) 양측의 제2공간(133)과 각각 연결되고, 격벽(140) 양측의 제2공간(133)은 격벽(140)의 판면에 형성된 제2통로(142)에 의해 서로 연결된다. 또한, 상기 제2통로(142)는 격벽(140)에 형성된 제3통로(143)에 의해 배출통로(121)가 형성된 회전축과 마주하는 제3공간(151)과 연통되므로, 제1공간(111)의 양단부는 상기 배출공(132), 제2공간(133), 제2통로(142), 제3공간(151)을 경유하여 배출통로(121)로 이어진다.

상기와 같이 결합된 상태에서, 소정의 온도로 가열된 열매체를 공급관(122)으로 소정의 공급하면, 도 3과 같이 90도 간격으로 배치되어 대략 "十"자 형태로 배치된 제1통로(141)를 통해 네 방향으로 각각 분산 공급되며, 제2판면에 형성된 공급공(131)을 통해 제1공간(111)으로 유입된다.

공급공(131)을 통해 제1공간(111)으로 유입된 열매체는 링형 가이드(160)에 의해 분할된 양측 제1공간(111)으로 각각 공급되고, 공급압력에 의해 제1공간(111)의 단부측을 향해 연속적으로 이동하게 되며, 공급공(131)과 배출공(132) 사이에 마련된 나선형 가이드(170)를 따라 나선형으로 회전하면서 제1공간(111)을 이동하게 된다.

즉, 고온의 열매체가 제1공간(111)의 중앙으로부터 양측방향으로 이동하기 때문에 필름과 접촉하는 제1관체(110)의 양단부의 온도편차가 최소화된다. 따라서, 필름의 양단부의 연신률이 동일하게 되므로, 연신공정을 마친 필름의 권취과정에서 필름에 주름이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

특히, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 복수 마련되는 공급공(131)과 배출공(132) 사이에 공급공(131)의 수에 대응하는 복수의 나선형 가이드(170)를 배치하여 열매체가 병렬로 이동되도록 함으로써 필름이 접촉하는 제1관체(110)의 외주면에서 온도편차를 최소화할 수 있다.

한편, 도 4와 같이, 제1공간(111)의 중앙으로 공급되어 양측으로 분산, 이동한 열매체는 제2관체(130)의 양단부에 각각 형성된 배출공(132)을 통해 격벽(140)의 양측에 위치한 제2공간(133)으로 각각 이동하게 된다.

이어서 열매체의 이송압력에 의해 양측 제2공간(133)을 연결하는 제2통로(142)로 인입되는 열매체는 제3통로(143)를 경유하여 배출통로(121)가 형성된 제1회전축(120a)과 접하는 제3공간(151)으로 이동하였다가 제1회전축(120a)의 배출통로(121)를 통해 외부로 빠져나간다.

본 발명에 따르면 상기와 같이 제1공간(111)을 빠져나온 열매체가 제1공간(111)의 내측에 위치한 제2공간(133)을 통해 격벽(140)측으로 다시 이동하게 된다. 즉, 제1공간(111)을 이동하는 열매체가 제2공간(133)을 이동하는 열매체와 접하게 되며, 이로 인해 제1공간(111)에서 이동하는 고온의 열매체의 열에너지가 제2공간(133)을 이동하는 비교적 고온의 열매체에 의해 단열되므로, 제1공간(111)을 이동하는 열매체의 열에너지가 연신장치와 결합되는 회전축 측으로 유출되는 것을 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.

한편, 도 2와 같이, 제3관체(150)의 내부에 마련되는 제3공간(151) 중, 제2회전축(120b)과 접하는 제3공간(151)에는 열매체가 공급되지 않는 빈공간으로 존재하게 되며, 이러한 빈공간이 밀폐되는 경우, 고온의 열매체에 의해 롤러가 가열되면서 밀폐공간의 내부기체가 팽창하게 된다. 그런데, 본 발명에서는 상기 밀폐된 제3공간(151)과 접하는 제2회전축(120b)에 외부공간과 밀폐된 제3공간(151)을 연결하는 배기홀(123)이 형성되어 있으므로, 밀폐된 제3공간(151)이 외부온도에 의해 수축 또는 팽창하면서 부재간의 연결부분에 틈이 발생하여 밀폐된 제3공간(151)으로 열매체가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 소정의 온도로 가열된 열매체가 공급되어 제1관체(110)의 외주면에 접촉하는 필름을 가열하여 연신하기 위한 것으로 예를 들어 설명하였으나, 공급관(122)으로 저온의 열매체를 공급하여 제1관체(110)의 외주면에 접촉하는 필름을 냉각시키는데에도 사용할 수 있을 것이다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

110:제1관체, 111:제1공간, 120a:제1회전축, 120b:제2회전축,
121:배출통로, 122:공급관, 123:배기홀, 130:제2관체,
131:공급공, 132:배출공, 133:제2공간, 140:격벽, 141:제1통로,
142:제2통로, 143:제3통로, 150:제3관체, 151:제3공간,
160:링형 가이드, 170:나선형 가이드

Claims (9)

1. 삭제
2. 열매체를 이용해 외주면에 접촉하는 필름을 가열하여 연신하는 필름 연신용 롤러에 있어서,
   내측에 열매체가 공급 및 회수되는 내부공간이 형성된 제1관체;
   적어도 어느 하나에 열매체 공급통로와 열매체 배출통로가 형성되어 상기 제1관체의 양측 회전중심에 각각 배치되는 회전축;
   상기 제1관체의 내부에 축방향으로 배치되어 제1관체와의 사이에 제1공간을 형성하는 제2관체;
   상기 제2관체의 내부에서 열매체가 공급되는 회전축의 열매체 공급통로와 제2관체의 중앙부분을 연결하여 제1공간의 중앙부분으로 열매체를 공급하는 공급부;
   상기 제2관체의 양단부와 열매체가 배출되는 회전축의 열매체 배출통로를 연결하여 제1공간으로부터 배출되는 열매체를 배출하는 배출부;를 포함하며,
   상기 공급부는 제2관체의 내부공간을 양분하도록 중앙에 배치되고 중앙이 열매체 공급통로와 연결되는 격벽과, 제2관체의 중앙에 관통 형성되는 공급공과, 상기 공급통로의 토출측 단부와 제2관체의 공급공을 연결하도록 격벽의 내부에 형성되는 제1통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 연신용 롤러.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 공급통로는 열매체 배출통로의 중심으로 삽입되는 공급관으로 이루어지고, 상기 공급관의 외경은 열매체 배출통로의 내경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 필름 연신용 롤러.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 제1공간의 중앙에는 제1통로의 토출구를 통해 공급되는 열매체를 양측으로 분할하는 분산가이드가 배치되는 것을 특징으로 하는 필름 연신용 롤러.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 배출부는 제2관체의 양단부에 관통 형성되어 제1공간과 제2관체의 내부공간을 연결하는 배출공과, 격벽에 관통되어 격벽에 의해 양분된 제2관체의 내부 양측공간을 연결하는 제2통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 연신용 롤러.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 배출부는 상기 제2관체의 내부에 축방향으로 배치되어 제2관체와의 사이에 제2공간을 형성하는 제3관체와, 배출통로와 접하는 제3관체의 내부에 마련되는 제3공간과 제2통로를 연결하도록 격벽에 형성되는 제3통로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필름 연신용 롤러.
7. 제 4항에 있어서,
   상기 분산가이드의 양측에는 열매체가 제1공간 내부에서 각각 나선형태로 이동하도록 안내하는 이송안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 필름 연신용 롤러.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 공급공과 배출공은 복수 마련되어 제2관체의 원주상으로 이격 배치되고, 상기 이송안내부는 각각의 공급공과 배출공을 연결하도록 복수 마련되는 것을 특징으로 하는 필름 연신용 롤러.
9. 제 6항에 있어서,
   상기 격벽의 양측에 배치된 제3관체의 제3공간 중 열매체 배출통로가 형성되지 않은 회전축과 접하는 회전축에는 외부공간과 제3공간을 연결하는 배기홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 필름 연신용 롤러.

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