KR102270002B1 - 두께 편차 조정형 에어 링 - Google Patents

Abstract

원주 방향의 모든 개소에 있어서 냉각 풍량을 정확하고 최적으로 제어할 수 있어, 두께 편차에 있어서 우수한 합성 수지 필름을 안정적으로 제조할 수 있는 두께 편차 조정형 에어 링을 제공한다. 인플레이션 필름 제조 장치의 다이 상에 설치되고, 길이 방향으로 압출되는 용융 합성 수지 튜브의 주위에 냉각풍을 분사하여 냉각·고화시켜 합성 수지 필름을 성형할 때, 냉각풍 유로로부터 토출되는 냉각풍의 풍량을 주위 방향으로 부분적으로 제어하여 합성 수지 필름의 두께 편차를 조정하는 두께 편차 조정형 에어 링에 있어서, 냉각풍 유로 내에 주위 방향으로 연속적으로 배치된 환형의 유로 조절부와, 유로 조절부에 있어서의 주위 방향의 소정 위치에 접속되고, 유로 조절부의 접속 부분을 다른 부분과 독립적으로 소정 방향으로 이동시키는 복수의 이동부를 구비하며, 냉각풍 유로 내에 있어서의 냉각풍이 유통 가능한 공간을 주위 방향에 대하여 부분적으로 조절하여, 냉각풍의 풍량을 주위 방향에 대하여 부분적으로 제어하도록 하였다.

Description

두께 편차 조정형 에어 링 {THICKNESS VARIATION-ADJUSTING AIR RING}

본 발명은, 합성 수지 필름을 성형하는 인플레이션 필름 제조 장치의 다이 상에 설치되고, 압출된 용융 합성 수지 튜브의 주위에 냉각풍을 분사하여 냉각·고화시켜 합성 수지 필름을 성형할 때, 냉각풍의 풍량을 원주 방향으로 부분적으로 제어하여 합성 수지 필름의 두께 편차(두께의 변동)를 조정하는 두께 편차 조정형 에어 링에 관한 것이다.

인플레이션 필름 제조 장치로서, 다이 슬릿으로부터 압출된 용융 합성 수지 튜브를 냉각·고화시켜 합성 수지 필름을 성형하는 것이 일반적이다(예를 들어 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1의 인플레이션 필름 제조 장치는, 링 노즐과 외측 분출 노즐을 갖는 다이 헤드, 및 튜브형 필름의 필름 두께를 측정하기 위한 측정 장치를 구비하며, 측정 장치의 측정 결과에 따라 공기 노즐 군륜의 노즐을 통과하는 공기 유량이 제어되도록 되어 있다.

또한 냉각풍에 대하여 원주 방향으로 부분적으로 풍량 차를 가함으로써 합성 수지 필름의 두께 편차를 제어하는 인플레이션 필름 제조 장치도 제안되어 있다(예를 들어 비특허문헌 1 참조). 이러한 종류의 인플레이션 필름 제조 장치에 있어서의 에어 링의 예로서, 예를 들어 도 9 내지 도 11에 도시한 것이 알려져 있다. 도 9에 도시한 바와 같이, 에어 링(100) 내의 냉각풍 유로에 다수의 블록형의 경사 부재(101)가 환형으로 배치되고, 해당 경사 부재(101)를 모터 등의 이동부(107)로 직경 방향으로 이동시킴으로써, 경사 부재(101)와 분출 링(102)으로 형성되는 유로(103)의 간극을 부분적으로 변화시킴으로써, 용융 합성 수지 튜브(104)에 지향되는 냉각풍의 풍량을 원주 방향으로 부분적으로 제어할 수 있도록 되어 있다. 또한 도 9 및 도 10 중의 도면 부호 (105)는 호스구이며, 해당 호스구(105)에 접속되는 도시되지 않은 호스를 통하여, 도시되지 않은 블로워로부터의 냉각풍(106)이 도입되도록 되어 있다. 도시예에서는, 호스구(105)가 원주 방향으로 소정 간격 이격되어 4개 개구 형성되어 있다.

일본 특허 공개 평5-269844호 공보

옥타곤 프로세스 테크놀로지사(Octagon Process Technology GmbH), "자동 제어 에어 링 스마트립 DL"("Automatically Controlled air ring SmartLip DL"), [Online], [2014년 4월 11일 검색], 인터넷 <http://octagon-gmbh.de/uploads/PDF/prospektdownloads/englisch/SmartLip-DL_e.pdf#search='smartlipdl_e+V1.1.odt%2F05.12'>

그러나 상술한 예의 구성의 에어 링(100)에 있어서는, 경사 부재(101)를 직경 방향으로 이동시키기 위하여, 인접하는 각 경사 부재(101) 사이에 간극(108)을 형성할 필요가 있다. 가령 간극(108)이 없는 경우, 각 경사 부재(101)는 서로 간섭하여 그 위치로부터 직경 방향 내측으로 이동할 수 없다. 또한 직경 방향 내측에서 각 경사 부재(101) 사이의 간극(108)이 없도록 설정하더라도 그 위치로부터 직경 방향 외측으로 이동할 수는 있지만, 결국 직경 방향 외측으로 이동했을 때 간극(108)이 발생한다.

이와 같이 간극(108)을 포함하는 구조에서는, 도 9의 유선(流線)(109)으로 나타낸 바와 같이, 냉각풍의 흐름이 흐트러져 버린다. 또한 간극(108) 이외의 부분을 흐르는 냉각풍은 각 경사 부재(101)에 의하여 제어되지만, 간극(108)을 흐르는 냉각풍은 각 경사 부재(101)에 의하여 형성되는 유로(103)의 간극과 무관하게 흐르므로, 간극(108)을 흐르는 냉각풍은 제어할 수 없다. 합성 수지 필름의 두께 편차는 냉각풍의 풍량 등의 흐름의 상태에 좌우되기 때문에, 합성 수지 필름에 두께 편차를 제어할 수 없는 개소가 발생한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 원주 방향의 모든 개소에 있어서 냉각 풍량을 정확하고 최적으로 제어할 수 있어, 두께 편차에 있어서 우수한 합성 수지 필름을 안정적으로 제조할 수 있는 두께 편차 조정형 에어 링을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 인플레이션 필름 제조 장치의 다이 상에 설치되고, 길이 방향으로 압출되는 용융 합성 수지 튜브의 주위에 냉각풍을 분사하여 냉각·고화시켜 합성 수지 필름을 성형할 때, 냉각풍 유로로부터 토출되는 상기 냉각풍의 풍량을 주위 방향으로 부분적으로 제어하여 합성 수지 필름의 두께 편차를 조정하는 두께 편차 조정형 에어 링에 있어서, 상기 냉각풍 유로 내에 주위 방향으로 연속적으로 배치된 환형의 유로 조절부와, 상기 유로 조절부에 있어서의 주위 방향의 소정 위치에 접속되고, 상기 유로 조절부의 접속 부분을 다른 부분과 독립적으로 소정 방향으로 이동시키는 복수의 이동부를 구비하며, 상기 냉각풍 유로 내에 있어서의 상기 냉각풍이 유통 가능한 공간을 주위 방향에 대하여 부분적으로 조절하여, 상기 냉각풍의 풍량을 주위 방향에 대하여 부분적으로 제어하도록 한 두께 편차 조정형 에어 링이 제공된다.

또한 상기 두께 편차 조정형 에어 링에 있어서, 상기 유로 조절부는, 주위 방향으로 연속적으로 형성된 환형의 탄성 부재로 이루어져 있어도 된다.

또한 상기 두께 편차 조정형 에어 링에 있어서, 상기 이동부는 상기 탄성 부재의 접속 부분을 상기 용융 합성 수지 튜브의 길이 방향으로 이동시켜도 된다.

또한 상기 두께 편차 조정형 에어 링에 있어서, 상기 이동부는 상기 탄성 부재의 접속 부분을 상기 용융 합성 수지 튜브의 직경 방향으로 이동시켜도 된다.

또한 상기 두께 편차 조정형 에어 링에 있어서, 상기 유로 조절부는, 주위 방향으로 간극 없이 환형으로 나열되고 상기 용융 합성 수지 튜브의 길이 방향으로 이동 가능한 복수의 가동 부재로 이루어져 있어도 된다.

또한 상기 두께 편차 조정형 에어 링에 있어서, 상기 이동부는 상기 가동 부재를 상기 용융 합성 수지 튜브의 길이 방향으로 이동시켜도 된다.

본 발명에 의하면, 원주 방향의 모든 개소에 있어서 냉각 풍량을 정확하고 최적으로 제어할 수 있어, 두께 편차에 있어서 우수한 합성 수지 필름을 안정적으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시하는 인플레이션 필름 제조 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 두께 편차 조정형 에어 링 주위의 인플레이션 필름 제조 장치의 모식 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태를 도시하는 두께 편차 조정형 에어 링 주위의 인플레이션 필름 제조 장치의 모식 단면도이다.
도 6은 도 5의 C-C선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시하는 두께 편차 조정형 에어 링의 평면 단면도이다.
도 8은 두께 편차 조정형 에어 링의 측면 단면도이다.
도 9는 종래의 두께 편차 조정형 에어 링의 평면 단면도이다.
도 10은 도 9의 D-D 단면도이다.
도 11은 도 9의 E-E 단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 두께 편차 조정형 에어 링의 복수의 실시 형태를, 도면을 이용하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시 형태를 도시하며, 도 1은 인플레이션 필름 제조 장치의 개략 구성도, 도 2는 두께 편차 조정형 에어 링 주위의 인플레이션 필름 제조 장치의 모식 단면도, 도 3은 도 2의 A-A 단면도, 도 4는 도 2의 B-B 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 인플레이션 필름 제조 장치(1)에서는, 도시되지 않은 압출기로부터 다이(2)에 공급된 용융 합성 수지(3a)가 용융 합성 수지 튜브(3)로서 다이 슬릿(2a)으로부터 압출된다. 압출된 용융 합성 수지 튜브(3)는 길이 방향 및 직경 방향의 양 방향으로 얇게 연신됨과 동시에, 도시되지 않은 블로워로부터의 냉각풍(5)으로 냉각되어 튜브형의 합성 수지 필름(3b)으로 된다. 합성 수지 필름(3b)은 핀치 롤(6)로 인취되어, 도시되지 않은 권취기에 권취된다. 또한 용융 합성 수지 튜브(3){튜브형의 합성 수지 필름(3b)}의 내부에는 소정 압의 공기가 봉입되어 있다.

또한 인플레이션 필름 제조 장치(1)는, 다이(2) 상에 설치되고, 길이 방향으로 압출되는 용융 합성 수지 튜브(3)의 주위에 냉각풍(5)을 분사하여 냉각·고화시켜 합성 수지 필름(3b)를 성형할 때, 냉각풍 유로(48)(도 2 참조)로부터 토출되는 냉각풍(5)의 풍량을 주위 방향으로 부분적으로 제어하여 합성 수지 필름(3b)의 두께 편차를 조정하는 두께 편차 조정형의 에어 링(4)을 구비하고 있다.

또한 핀치 롤(6)의 전류부(前流部)에는 튜브형의 합성 수지 필름(3b)의 두께를 측정하는 두께 센서(7)가 설치된다. 두께 센서(7)는, 예를 들어 정전 용량식, 레이저식 등이며, 합성 수지 필름(3b)의 두께 편차 정보에 관한 검출 신호가 두께 센서(7)로부터, 컴퓨터 등으로 이루어지는 제어 유닛(8)에 입력된다.

제어 유닛(8)은, 두께 센서(7)로부터의 검출 신호에 의하여 얻어진 합성 수지 필름(3b)의 두께 편차 정보에 기초하여, 에어 링(4)의 냉각풍 유로(48) 내에 주위 방향으로 연속적으로 배치된 환형의 유로 조절부를 이동부로 조절함으로써, 냉각풍 유로(48) 내를 흐르는 냉각풍(5)에 대하여 주위 방향으로 부분적으로 풍량을 제어하여, 합성 수지 필름(3b)의 두께 편차가 작고 균일화되도록 하고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 에어 링(4)은 수평으로 배치되며, 상면의 직경 방향 내측이 오목한 링형이다. 또한 에어 링(4)은 내주부에 환형의 분출구(45)가 형성되며, 다이(2)에 있어서의 링형의 다이 슬릿(2a)에 대하여 동심으로 되도록 다이(2) 상에 적당한 수단으로 고정 설치되어 있다.

에어 링(4) 내부의 직경 방향 외측에는 환형의 정류판(46)에 의하여 냉각풍 저류부(44)가 구획 형성된다. 본 실시 형태에 있어서는, 냉각풍 저류부(44)에는 주위 방향으로 4개의 호스구(40)가 등간격으로 개구 형성되며, 이들 호스구(40)에 접속되는 호스를 통하여 도시되지 않은 블로워로부터의 냉각풍(5)이 도입되도록 되어 있다.

그리고 에어 링(4) 내부의 직경 방향 내측에는, 냉각풍 저류부(44)에 연결된 냉각풍 유로(48)가 형성되며, 냉각풍 유로(48) 내에는, 주위 방향으로 연속적으로 형성된 환형의 탄성 부재(41)가 배치된다. 본 실시 형태에 있어서는, 탄성 부재(41)가 냉각풍 유로(48) 내에 주위 방향으로 연속적으로 배치된 환형의 유로 조절부를 이루고 있다. 탄성 부재(41)에는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 주위 방향으로 나열되어 배치된 복수의 에어 실린더(43)의 로드부가 연결되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 각 에어 실린더(43)가, 유로 조절부에 있어서의 주위 방향의 소정 위치에 접속되고 유로 조절부의 접속 부분을 다른 부분과 독립적으로 소정 방향으로 이동시키는 이동부를 이루고 있다. 또한 에어 실린더(43)의 로드부에는 로드의 움직임에 대향하도록 코일 스프링(42)이 설치되어 있다.

도시되지 않은 블로워로부터의 냉각풍(5)은 4개의 호스에 분기되어 호스구(40)로부터 에어 링(4)의 외측 냉각풍 저류부(44) 내에 도입된다. 냉각풍(5)은 정류판(46, 47)으로, 상하로 사행되면서 직경 방향 중심을 향하는 균일한 흐름으로 정류되어, 분출구(45)로부터 용융 합성 수지 튜브(3)에 분사된다. 이와 같이, 냉각풍 통로(48)는 용융 합성 수지 튜브(3)의 직경 방향으로 연장되며, 각 에어 실린더(43)는 탄성 부재(41)의 접속 부분을 용융 합성 수지 튜브(3)의 길이 방향, 즉, 냉각풍 통로(48)의 연장 방향에 대하여 수직인 방향으로 이동시킨다. 여기서, 냉각풍 유로(48)의 폭 치수는, 예를 들어 3㎜ 내지 50㎜이다.

엔드리스 구조의 탄성 부재(41)에는 이음매 등의 간극이 없으므로, 정류판(46, 47) 등으로 정류된 냉각풍(5)을 탄성 부재(41)가 흐트러뜨리는 일은 없다. 또한 탄성 부재(41)에 의하여, 냉각풍 유로(48) 내에 있어서의 냉각풍(5)이 유통 가능한 공간을 주위 방향에 대하여 부분적으로 조절하여, 주위 방향의 모든 부분에 있어서 확실히 냉각풍(5)의 풍량을 제어할 수 있다.

여기서, 다이 슬릿(2a)으로부터 압출된 용융 합성 수지 튜브(3)의 고화된 부분은 연신되지 않게 되므로 그 이상 얇아지지 않지만, 고화되어 있지 않은 부분은 고화될 때까지 연신되어 얇아진다. 따라서 튜브형의 합성 수지 필름(3b)의 주위 방향으로 두꺼운 부분에 대응하는 냉각풍(5)의 풍량을 낮추면, 용융 합성 수지 튜브(3)의 당해 부분의 냉각·고화가 지연되어 얇아지므로, 합성 수지 필름(3b)의 두께 편차를 제어할 수 있게 된다.

두께 센서(7)의 두께 편차 정보에 기초하여, 튜브형의 합성 수지 필름(3b)의 두꺼운 부분에 대응하는 에어 실린더(43)에 공급되는 에어 압(49)을 제어 유닛(8)으로 높이면, 코일 스프링(42)의 힘과 조화되는 위치까지 에어 실린더(43)는 탄성 부재(41)를 수평면에 대하여 수직 방향으로 이동시키므로, 냉각풍 유로(48)가 좁아진다. 이것에 의하여 두꺼운 부분의 풍량이 낮아지고, 그에 대응하는 용융 합성 수지 튜브(3)의 그 부분이 얇아져, 두께 편차가 작은 균일한 튜브형의 합성 수지 필름(3b)으로 되는 것이다.

또한 탄성 부재(41)는 지나치게 단단하면 변형시키기 어려우므로, 경도 70°(JIS-A) 이하의 고무가 바람직하다. 또한 에어 실린더(43) 대신 스테핑 모터 등으로 탄성 부재(41)의 조절을 행해도 되고, 볼트 등을 대신하여 수동으로 조절해도 된다.

이상과 같이 구성된 두께 편차 조정형 에어 링(4)에 의하면, 주위 방향으로 간극을 형성할 필요가 없어, 두께 편차를 부분적으로 제어할 수 없다는 일이 없게 되어 원주 상의 모든 개소의 냉각풍을 제어할 수 있으므로, 두께 편차가 작은 균일한 합성 수지 필름(3b)을 성형할 수 있다.

실제로, 제1 실시 형태의 인플레이션 제조 장치(1)의 에어 링(4)을 제작하여 실험을 행하였다. MFR이 1인 LLDPE를 용융 합성 수지(3a)의 원료로 하고, 튜브 직경 1000㎜, 두께 50㎛, 인취 속도 23m/분의 제조 조건에서 5시간의 연속 운전을 행한 바, 두께 편차 ±5.7% 내지 ±6.4%(평균 두께를 기준으로 한 두께의 변동)의 합성 수지 필름(3b)을 성형할 수 있었다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시 형태를 도시하며, 도 5는 인플레이션 필름 제조 장치의 모식 단면도, 도 6은 도 5의 C-C선 단면도이다.

제1 실시 형태에 있어서는, 탄성 부재(41)를 용융 합성 수지 튜브(3)의 길이 방향으로 이동시키도록 하고 있지만, 유로 조절부를 이동시키는 방향은 임의로 설정할 수 있다. 제2 실시 형태에 있어서는, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 에어 실린더(43)가 탄성 부재(51)의 접속 부분을 용융 합성 수지 튜브(3)의 직경 방향으로 이동시킴으로써, 냉각풍 유로(58)의 간극을 부분적으로 조절하여 냉각풍의 풍량을 부분적으로 조절함으로써, 합성 수지 필름(3b)의 두께 편차를 제어하고 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시하며, 도 7은 두께 편차 조정형 에어 링의 평면 단면도, 도 8은 두께 편차 조정형 에어 링의 측면 단면도이다.

본 실시 형태에 있어서는, 유로 조절부를 주위 방향으로 간극 없이 환형으로 나열하여, 용융 합성 수지 튜브(3)의 길이 방향으로 이동 가능한 복수의 가동 부재(61)로 하고 있다. 가동 부재(61)는 에어 실린더(43)로 수평면에 대하여 수직 방향으로 움직일 수 있으며, 가동 부재(61) 사이에 간극이 없으므로 냉각풍(5)의 흐름이 흐트러지는 일도 없고, 또한 냉각풍(5)이 제어되지 않는 개소도 없어 냉각풍을 부분적으로 목적대로 제어할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했는데, 상기에 기재한 실시 형태는 특허 청구범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 실시 형태 중에서 설명한 특징의 조합 모두가, 발명의 과제를 해결하기 위한 수단에 필수적이라 할 수는 없는 점에 유의하여야 한다.

본 발명의 두께 편차 조정형 에어 링은 원주 방향의 모든 개소에 있어서 냉각 풍량을 정확하고 또한 최적으로 제어할 수 있어, 두께 편차에 있어서 우수한 합성 수지 필름을 안정적으로 제조할 수 있으므로 산업상 유용하다.

1: 인플레이션 필름 제조 장치
2: 다이
2a: 다이 슬릿
3: 용융 합성 수지 튜브
3a: 용융 합성 수지
3b: 합성 수지 필름
4: 에어 링
5: 냉각풍
7: 두께 센서
8: 제어 유닛
40: 호스구
41: 탄성 부재
42: 코일 스프링
43: 에어 실린더
45: 분출구
46: 정류판
47: 정류판
48: 냉각풍 유로
51: 탄성 부재
58: 냉각풍 유로
61: 가동 부재
100: 에어 링
101: 경사 부재
102: 분출 링
103: 유로
104: 용융 합성 수지 튜브
105: 호스구
106: 냉각풍
107: 이동부
108: 간극

Claims (6)

1. 인플레이션 필름 제조 장치의 다이 상에 설치되고, 길이 방향으로 압출되는 용융 합성 수지 튜브의 주위에 냉각풍을 분사하여 냉각·고화시켜 합성 수지 필름을 성형할 때, 냉각풍 유로의 분출구로부터 토출되는 상기 냉각풍의 풍량을 주위 방향으로 부분적으로 제어하여 합성 수지 필름의 두께 편차를 조정하는 두께 편차 조정형 에어 링에 있어서,
   상기 냉각풍 유로 내에 배치되고, 상기 분출구보다도 직경 방향 외측에 주위 방향으로 간극 없이 연속적으로 배치된 환형의 유로 조절부와,
   상기 유로 조절부에 있어서의 주위 방향의 소정 위치에 접속되고, 상기 유로 조절부의 접속 부분을 다른 부분과 독립적으로 소정 방향으로 이동시키는 복수의 이동부를 구비하며,
   상기 냉각풍 유로 내에 있어서의 상기 냉각풍이 유통 가능한 공간을 주위 방향에 대하여 부분적으로 조절하여, 상기 분출구로부터 토출되기 전에 상기 냉각풍의 풍량을 주위 방향에 대하여 부분적으로 제어하도록 한, 두께 편차 조정형 에어 링.
2. 제1항에 있어서, 상기 유로 조절부는, 주위 방향으로 연속적으로 형성된 환형의 탄성 부재로 이루어지는, 두께 편차 조정형 에어 링.
3. 제2항에 있어서, 상기 이동부는 상기 탄성 부재의 접속 부분을 상기 용융 합성 수지 튜브의 길이 방향으로 이동시키는, 두께 편차 조정형 에어 링.
4. 제2항에 있어서, 상기 이동부는 상기 탄성 부재의 접속 부분을 상기 용융 합성 수지 튜브의 직경 방향으로 이동시키는, 두께 편차 조정형 에어 링.
5. 제1항에 있어서, 상기 유로 조절부는, 주위 방향으로 간극 없이 환형으로 나열되고 상기 용융 합성 수지 튜브의 길이 방향으로 이동 가능한 복수의 가동 부재로 이루어지는, 두께 편차 조정형 에어 링.
6. 제5항에 있어서, 상기 이동부는 상기 가동 부재를 상기 용융 합성 수지 튜브의 길이 방향으로 이동시키는, 두께 편차 조정형 에어 링.

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