KR102273417B1 - 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법 및 장치, 그리고 금속 탄성 롤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융수지 시트를 냉각하기 위하여 금속 탄성 롤 내부로 유체가 순환하는 순환유로를 형성하는 금속 탄성 롤에 있어서, 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압 조절함으로써, 유체의 압력이 조절되고, 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절되는 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법 및 장치, 그리고 금속 탄성 롤에 관한 것이다.

Description

금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법 및 장치, 그리고 금속 탄성 롤{Elasticity control method and device for elastic roll, and the elastic roll}

본 발명은 열가소성 수지를 두께가 얇은 시트/필름으로 성형하기 위한 터치 롤에 적합한 금속 탄성 롤에 관한 것으로,

보다 구체적으로는 금속 탄성 롤의 탄성도를 조절하는 방법 및 장치, 그리고 이러한 방법 및 장치가 적용된 금속 탄성 롤에 관한 것이다.

일반적으로 열가소성 수지의 압출 성형법에는 용융수지를 T-다이를 통해 압출하여 한 쌍의 성형 롤에서 협압함으로써, 상기 용융수지가 냉각되어 소정 두께의 시트/필름으로 성형하는 금속 롤 협압성형법과 고무 롤 협압성형법이 알려져 있다.

상기 금속 롤 협압성형법의 경우, 즉 터치 롤과 메인 롤로 이루어지는 한 쌍의 금속 롤을 이용하여 두께가 0.3mm 이하의 얇은 시트/필름을 성형하는 경우, 종래 사용되는 고강성의 금속 롤로 이루어지는 한 쌍의 성형 롤에서는 양호한 품질의 제품을 얻기 어려운 문제가 있었다.

이러한 문제는 용융수지를 고강성의 금속 롤과 금속 롤 사이에서 수지의 고임 없이 성형할 때 립 부의 선 접촉에 의해 성형 롤의 표면에 충분하게 접촉하지 못하여 두께가 얇은 시트/필름의 표면에 주름 또는 요철 등이 발생되고, 투명성 및 표면 평활성이 저하되어 균일한 두께의 제품을 얻을 수 없었다.

상기 고무 롤 협압성형법의 경우, 즉 고무 롤은 용융수지를 금속 롤 사이에 두어 금속 롤의 외주면을 따라 오목하게 탄성 변형하면서 면접촉하여 두께가 얇은 시트/필름을 균일하게 성형할 수 있다.

그러나 고무 롤은 용융수지의 높은 열에 의해 탄성체 표면이 경화되어 고무가 허용할 협압력이 낮아지고 수명이 짧으며, 열전도율이 낮아 고속으로 성형하기 어려운 문제가 있었다.

이러한 문제점을 보완하기 위해, 금속 롤의 외통을 원통형 금속박막으로 형성한 금속 탄성 롤이 알려져 있다.

금속 탄성 롤은 외통과 내통 사이로 물이나 오일 등의 유체를 순환시키면서 금속 탄성 롤의 표면 온도를 제어한다. 따라서 유체는 금속 탄성 롤 내부를 순환하면서 금속 탄성 롤 표면과 접촉하는 용융수지와 열교환이 이루어진 후 배출된다.

이와 관련하여 일본공개특허 특개2010-144753호에서는, 탄성 롤로서 금속 탄성 롤을 개시하고, 금속 탄성 롤 내부에는 물이나 오일 등의 유체가 공급되어 탄성 롤 표면을 적절한 온도로 유지해 탄성 롤과 금속 롤 사이를 통과하는 용융수지를 적절한 온도에서 냉각하도록 하는데, 상기 특개2010-144753호에서는, 유체가 탄성 롤 일측으로 유입되어 내부를 통과하면서 타측으로 배출되는 순환 구조를 취한다.

상기 탄성 롤의 구성에 의하면, 탄성 롤의 외통과 내통 사이의 공간으로 유체가 순환하고, 용융수지가 접촉하는 외통은 두께가 얇은 원통형 금속으로 되어 있어, 유체가 탄성 롤 내부로 유입하는 유입구와 유체가 배출되는 유출구의 압력 차이에 의해 탄성 롤의 표면에 변화가 발생되어 성형하는 제품의 두께 및 표면 상태가 균일하지 않아 제품의 품질 저하로 연결되는 문제가 있었다.

한편 용융수지를 T-다이를 통해 압출하여 금속 탄성 롤과 금속 롤 사이에서 협압할 때의 선압에 의해 금속 탄성 롤은 금속 롤 외주면을 따라 오목하게 탄성 변형되어 면접촉하면서 용융수지를 냉각하는데, 이때 용융수지는 금속 탄성 롤이 탄성 변형되면서 금속 롤에 면접촉하는 접촉 길이는 수지의 성형 조건에 따라 달라진다. 즉, 수지의 성형 조건에 따라 성형 공정에서 요구되는 접촉 길이가 조절되어야 한다.

그리고 금속 탄성 롤의 탄성 변형에 의해 적절한 접촉 길이로 접촉될 수 있는 탄성이 요구되는데, 접촉되는 길이는 원통형 금속박막의 두께, 협압할 때의 선압 조절 등을 통해 조절할 수 있다.

본 출원인은 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방안에 관하여 많은 연구를 해오고 있는데, 이러한 탄성도 조절과 관련하여, 본 출원인의 특허공개 제10-2018-0110956호(2018.10.11. 공개 )「탄성 롤」이 개시되어 있다.

그러나 상기 특허공개 제10-2018-0110956호는 금속 탄성 롤의 탄성도가 용이하게 조절되지만, 압력실의 비압축성 유체가 간접적으로 냉각이 이루어져 고속으로 성형하기에는 어려움이 있었다.

다음으로 등록특허 제10-1506038호 (2015.03.19. 등록) 「압출 수지 시트의 제조방법」에 금속 탄성 롤이 개시되어 있다. 등록특허 제10-1506038호에 개시된 금속 탄성 롤은 자유롭게 회전 가능한 코어 롤과 코어 롤의 원주면을 덮을 수 있고 열가소성 수지와 접촉되도록 배열되는 원통형의 금속박막으로 이루어진다. 그리고 코어 롤과 금속박막 사이에는 유체가 들어 있어서 금속 탄성 롤은 적절한 탄성도를 가지는데, 해당 유체는 물 및 오일인 것으로, 유체의 온도를 제어함으로써 금속 탄성 롤의 온도를 제어할 수 있다.

상기 등록특허 제10-1506038호는 금속 탄성 롤이 탄성 변형하여 적절한 접촉 길이를 형성하도록 하는 것이 필요하고, 접촉 길이는 원통형 금속박막의 두께, 주입되는 유체의 량 등을 조절함으로써 원하는 값으로 조절될 수 있음을 기재하고 있다.

다만 상기 등록특허 제10-1506038호에 언급된 유체의 량 조절은, 코어 롤과 금속박막 사이에 유체를 채울 때 시트/필름의 성형 조건에 따라 유체의 량을 조절하여 탄성 롤이 탄성 변형되어 금속 롤과 접하는 접촉 길이를 조절한다는 것으로, 이하 설명되는 본원발명의 탄성도 조절과는 차이를 가진다.

더욱이 등록특허 제10-1506038호에서는 우수한 외양을 갖는 수지 시트의 제조 방법을 제안하는데 목적이 있는 것으로, 상기한 목적 달성을 위해 특정 범위 값의 접촉 길이, 가압 선형 압력, 롤의 표면 온도 등을 제안하고 있을 뿐, 금속 탄성 롤의 탄성도를 조절하는 방법에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점 등을 해결하기 위한 것으로, T-다이를 통해 압출되는 용융수지 시트를 냉각하기 위해 금속 탄성 롤의 온도를 조절하는 유체 즉, 순환유로를 순환하는 유체의 온도와 압력을 조절하되, 특히 압력 조절은 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압 조절함으로써, 순환유로 내 유체의 압력이 조절되고 압력이 조절된 유체가 금속 탄성 롤 내부를 순환하면서 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절되는 것으로써,

선압의 변경 없이 또한, 탄성 외통의 두께를 변경하지 않아도 탄성 외통의 탄성도가 조절되는 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 성형되는 시트/필름의 두께 및 표면 상태를 보다 균일하게 할 수 있는 두께가 얇은 시트/필름의 성형을 위한 금속 탄성 롤을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 탄성 롤의 탄성도 조절방법은,

용융수지 시트를 냉각하기 위하여 금속 탄성 롤 내부로 유체가 순환하는 순환유로를 형성하는 금속 탄성 롤에 있어서,

소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압 조절함으로써 유체의 압력이 조절되고, 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절되는 것을 기술적 특징으로 한다.

다음으로 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 탄성 롤의 탄성도 조절장치는,

금속 탄성 롤을 구성하는 탄성 외통과 내통 사이를 순환하는 내부유로를 포함하여 유체가 순환하는 순환유로와,

상기 순환유로 상에 구비되고 순환유로 내의 유체를 소정의 압력으로 조절하는 압력조절부와,

상기 순환유로 상에 구비되고 소정의 압력으로 조절된 유체를 순환시키는 펌프와, 그리고

상기 순환유로 상에 구비되고 유체의 온도를 조절하는 온도조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다음으로 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 탄성 롤은,

탄성 외통과,

상기 탄성 외통 내부에 위치하는 내통과, 그리고

상기 탄성 외통과 내통 사이의 공간에 형성되어 유체가 순환하는 순환유로를 포함하고,

유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압함으로써, 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절되는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기한 구성을 가지는 본 발명에 따른 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법 및 장치에 의하면,

첫째, 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압 조절함으로써, 순환유로 내 유체의 압력이 조절되고 압력이 조절된 유체가 금속 탄성 롤 내부를 순환하면서 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절된다.

둘째, 금속 탄성 롤 내부를 순환하는 유체는 금속 탄성 롤 내부 전구간에 걸쳐 동일한 압력으로 분포되고 유지됨으로써, 금속 탄성 롤의 탄성도가 균일하여 두께 정밀도 및 평활도가 우수한 두께가 얇은 시트/필름 얻을 수 있다.

셋째, 금속 탄성 롤 내부를 순환하는 유체는 금속 탄성 롤 내부 전구간에 걸쳐 온도가 균일하게 분포됨으로써, 금속 탄성 롤의 표면온도가 균일하여 용융수지 시트를 냉각할 때 냉각 효율이 향상되어 두께가 얇은 시트/필름을 고속으로 성형할 수 있다.

즉, 용융수지 시트를 두께가 얇은 시트/필름으로 성형하기 위하여 금속 탄성 롤 내부를 순환하는 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절되는 것으로, 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압 조절함으로써 순환유로 내 유체의 압력이 조절되고, 압력이 조절된 유체에 의해 탄성 외통의 탄성도가 효율적으로 조절되어 두께 정밀도 및 평활도가 우수한 시트/필름을 얻을 수 있다.

특히, 금속 탄성 롤 내부를 순환하는 유체는 금속 탄성 롤 내부 전구간에 걸쳐 균일한 온도와, 동일한 압력으로 분포되고 유지되어 두께가 0.3mm 이하의 얇은 시트/필름의 성형에 있어서 두께 정밀도 및 표면 평활도를 보다 균일하게 할 수 있다.

넷째, 금속 탄성 롤의 탄성 외통 내측면과 금속 탄성 롤의 내통 코어 축 양 단부 외측면 사이를 탄성체로 형성하여, 금속 탄성 롤 내부를 순환하는 유체의 밀봉 및 내통과 탄성 외통의 고정 또는 분리를 간단하고 원활하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법 및 장치를 설명하기 위한 개략도면.
도 2는 T-다이 성형 법에서 본 발명에 따른 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법이 적용된 금속 탄성 롤 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 금속 탄성 롤 내부 유체가 순환하는 내부유로에 따른 유체 흐름을 개념적으로 도시한 것으로, [A]와 [B]는 서로 이웃하는 열교환유로의 단면을 도시한 것임.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법 및 장치에 대해서 설명하도록 한다.

우선 도 2에 도시된 바와 같이, T-다이(T)를 통해 압출된 용융수지 시트는 제1 성형 롤(R1)과 제2 성형 롤(R2) 사이에서 협압과 동시에 냉각 고화되어, 제1 성형 롤(R1)과 제2 성형 롤(R2) 사이를 통과하면서 이후 배열된 냉각 롤(R3)을 거쳐 시트/필름으로 성형되는데, 제1 성형 롤(R1)이 본 발명에 의한 금속 탄성 롤이고, 제2 성형 롤(R2)이 냉각 롤로써 고강성의 금속 롤이다.

본 발명에 의한 금속 탄성 롤(R1)은 탄성 변형되는 탄성 외통(10)과 상기 외통(10) 내측에 배치되는 내통(20)을 포함하여 이루어진다.

상기 탄성 외통(10)은 탄소강 또는 스테인리스강 등으로 이루어지고, 두께는 0.6 내지 3mm 정도가 바람직하나 수지의 성형 조건에 따라 적절한 두께로 할 수 있다. 그리고 가요성과 굴곡성을 갖추고 이음매가 없는 심리스 구조로 형성된다.

상기 내통(20)은 휨이 발생되지 않는 강성의 금속제로 이루어지고, 상기 외통(10)과 내통(20)은 동심원상으로 배열된다.

금속 탄성 롤(R1)의 표면은 경면 또는 요철, 새틴 형상으로 형성되어 시트/필름의 표면이 경면으로 전사되어 투명한 제품을 얻을 수 있고, 요철 또는 새틴 형상이 형성된 시트/필름을 얻을 수 있다.

그리고 상기 탄성 외통(10)과 내통(20) 사이 공간(S)에는 유체가 순환하는 순환유로(보다 정확히는 후술되는 내부유로(30A)로서 열교환유로(33)임)가 형성되어 이후 설명되는 본 발명의 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 장치에 의해 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로(30) 내의 압력이 조절되고, 이후 압력이 조절된 유체가 금속 탄성 롤(R1) 내부를 순환하면서 압력이 조절된 유체에 의해 탄성 외통(10)의 탄성도가 조절된다.

참고로, 도 1에 도시된 바와 같이, 이후 설명되는 금속 탄성 롤(R1)의 탄성도 조절 방법 및 장치에서의 순환유로(30)는, 압력이 조절된 유체가 펌프(P)를 통해 금속 탄성 롤(R1) 내부로 유입하여 탄성 외통(10)의 탄성을 유지하면서 배출되는 부분과, 배출된 유체가 금속 탄성 롤(R1) 내부로 재유입하기 위한 부분으로 구분되는 것으로, 전자를 내부유로(30A)로, 후자를 외부유로(30B)로 구분지어 설명할 수도 있다.

따라서 앞서 설명된 바와 같이 금속 탄성 롤(R1) 내부를 순환하는 유체의 유로는 내부유로(30A)를 의미하고, 보다 구체적으로는 후술되는 바와 같이 열교환유로(33)를 의미한다.

다음으로 본 발명에서의 금속 탄성 롤(R1)의 탄성도 조절은 순환유로(30) 내 유체의 압력을 조절함으로써 이루어지는 것으로, 보다 구체적으로 유체가 순환하는 순환유로(30) 내를 가압 또는 감압 조절함으로써 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤(R1)의 탄성도가 조절된다.

본 발명에 의한 금속 탄성 롤(R1)의 탄성도 조절 장치를 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 금속 탄성 롤(R1)의 탄성도 조절 장치는,

금속 탄성 롤(R1)의 탄성 외통(10)과 내통(20) 사이로 형성된 내부유로(30A)를 포함하여 유체가 순환하는 순환유로(30)와, 상기 순환유로(30)상에 구비되고 유체가 순환하는 순환유로(30) 내 유체의 압력을 조절하는 압력조절부(A)와, 상기 순환유로(30)상에 구비되고 소정의 압력으로 조절된 유체를 일정한 유량으로 순환시키는 펌프(P)와, 상기 유체의 온도를 조절하는 온도조절부를 포함한다.

상기 압력조절부(A)는 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로(30) 내를 가압 또는 감압 조절하기 위한 것으로, 순환유로(30) 내의 압력조절은 순환유로(30) 내부로 소정 량의 유체를 유입 또는 순환유로(30) 내부로부터 소정 량의 유체를 배출함으로써 조절된다.

그리고 상기 압력조절부(A)는 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로(30) 내의 압력을 가압하기 위해 유체를 유입하는 유체공급 장치(미도시)와, 유체가 순환하는 순환유로(30) 내의 압력을 감압하기 위해 유체를 배출하는 압력조절밸브(미도시)를 포함하여 이루어지고, 내부유로(30A)의 유출구(32)로 배출되는 유체의 압력을 측정하는 압력계(E)와 연동으로 작동된다. 그리고 상기 순환유로(30)와 유체공급 장치(미도시) 사이에 유체의 역류 방지를 위한 체크밸브(미도시)를 포함한다.

그리고, 유체가 순환하는 순환유로(30) 내를 가압하기 위한 유체공급 장치는 피스톤 펌프 등으로 구성하여 유체를 유입하여 압력을 가압 조절할 수 있다.

그리고, 유체가 순환하는 순환유로(30) 내를 감압하기 위한 방법으로는, 압력조절밸브를 통해 유체를 배출하여 압력을 감압 조절할 수 있다.

상기 펌프(P)는 압력이 조절된 유체를 순환유로(30)에서 일정한 유량으로 순환시키기 위한 구성으로 펌프(P)는 횡형펌프 또는 입형펌프 및 종래 일반적으로 사용하는 펌프를 적용할 수 있다.

상기 온도조절부는 히터(H) 및/또는 냉각기(C)로 구성되어, 이를 통해 순환유로(30)에서 순환하는 유체의 온도를 조절한다.

그리고 상기 순환유로(30)는 연속적으로 유체가 순환하는 것으로, 압력조절부(A)에 의해 압력이 조절된 유체는 펌프(P)를 통해 일정한 유량으로 금속 탄성 롤(R1)의 유입구(31)를 통해 유입하여 열교환유로(33)를 순환하면서 유출구(32)를 통해 배출되는 내부유로(30A)와, 유출구(32)를 통해 배출된 유체가 유입구(31)로 재유입하기 위한 외부유로(30B)로 구성되는 것으로, 유체는 내부유로(30A)와 외부유로(30B)를 거치면서 연속적으로 순환한다.

다음으로 상기 내부유로(30A)는, 순환하는 유체가 금속 탄성 롤(R1) 내부로 유입하는 유입구(31)와, 금속 탄성 롤(R1) 내부를 순환한 유체가 배출되는 유출구(32)와, 그리고 상기 유입구(31) 및 유출구(32)와 연통된 것으로 탄성 외통(10)과 내통(20) 사이의 공간(S)에 내통(20)의 외주면을 따라 다수의 유로가 배열되어 구성된 열교환유로(33)를 포함하는 것으로,

상기 압력조절부(A)에 의해 압력이 조절된 유체는 유입구(31)를 통해 금속 탄성 롤(R1) 내부로 유입하여 탄성 외통(10)과 내통(20) 사이의 열교환유로(33)를 거치면서 유출구(32)를 통해 배출된다.

그리고 유출구(32)를 통해 배출된 유체는 외부유로(30B)를 거치면서 유입구(31)로 재유입하기 위해 연속적으로 순환한다.

도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 상기 열교환유로(33)는 탄성 외통(10)과 내통(20) 사이의 공간(S)에 다수의 열교환유로(33a, 33b)와 격벽(40)이 다양한 형태로 구성될 수 있고, 도 1에서는 내통의 외주면에 직선형으로 형성되는 것으로 도시하였으나, 나선형으로 형성될 수도 있다.

그리고 내부유로(30A)에서의 열교환유로(33a)와 열교환유로(33b) 사이의 격벽(40)은, 격벽(40)의 단부와 탄성 외통(10)의 내측면 사이에 간격(G)을 두어 해당 간격의 범위에서 탄성 외통(10)이 탄성 변형 가능하도록 한다(도 1 및 2 확대도 참고).

상기 간격(G)이 너무 작으면 탄성 외통(10)의 탄성 변형이 저해되고, 간격(G)이 너무 크면 열교환유로(33)에서 유체가 일정하게 순환하기 곤란하다. 간격(G)은 0.2 내지 1mm 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 간격(G)은 탄성 외통(10)의 탄성 변형의 범위를 안정적으로 제어할 뿐만 아니라, 상기 간격(G)으로 인해 금속 탄성 롤 내부를 순환하는 유체는 금속 탄성 롤 내부 전구간에 걸쳐 동일한 압력으로 분포되고 유지됨으로써, 금속 탄성 롤의 균일한 탄성도를 기대할 수 있다. 이하 구체적으로 설명한다.

우선 본 발명에 따른 금속 탄성 롤의 내부유로(30A)는 특허 제10-1583789호에서 제안하고 있는 순환유로 구조를 채택하는 것이 바람직하다.

특허 제10-1583789호는 냉각 롤러의 온도 조절을 위해 냉각 롤러 내부로 유체를 순환시켜 롤 표면 온도를 균일하게 할 수 있는 순환유로의 구조를 제안한 것으로, 냉각 롤러 내부의 순환유로는 롤 내부로 유체를 공급함에 있어 롤 일측에서 타측으로 유체를 공급하는 것이 아니라 롤 내부 중앙 부위까지 유체를 공급한 후 중앙 부위에서 유체를 공급한 후 중앙부위에서 각각의 단부로 이송시켜 각각의 단부에서 서로 반대 방향의 단부를 향해 순환하면서 열교환이 이루어지고 배출되는 순환구조로, 이로 인해 롤 표면의 온도 편차가 최소화되어 온도가 균일하다.

도 3은 하나의 열교환유로(33a)와 이와 이웃하는 열교환유로(33b)에서 유체가 순환하는 방향을 표시하기 위해 금속 탄성 롤 각각의 단면을 도 3[A] 및 도 3[B]로 도시한 것으로,

본 발명에 있어서도 도 3에 도시된 바와 같이, 내부유로(30A)는 내통(20)의 외주면을 따라 배열된 다수의 열교환유로(33)와, 상기 열교환유로(33)의 내측에 위치하여 각각의 단부에서 상기 열교환유로(33)로 유체를 공급하는 내측유로(34)와, 유체를 중앙 부위까지 공급하는 유입구(31)와, 상기 유입구(31)와 연통되어 공급된 유체를 내측유로(34)로 이송하는 분배관(35)과, 유체가 배출되는 유출구(32)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 열교환유로(33)의 단부에는 유체가 내측유로(34)에서 열교환유로(33)로 유입하기 위한 열교환유로의 유입구(36)가 형성되는데, 상기 열교환유로의 유입구(36)는 하나의 열교환유로(33a)와 이와 이웃하는 열교환유로(33b)에서 유체가 서로 반대방향으로 교차하여 이송될 수 있도록 서로 교번하여 어긋나게 형성된다.

따라서 하나의 열교환유로(33a)에서 유체가 순환하는 방향으로 금속 탄성 롤 단면을 도시한 도 3[A]에서, 유체는 내측유로(34)의 좌측에 형성된 열교환유로의 유입구(36)를 통해 좌측에서 우측으로 순환하면서 열교환유로(33a)를 거쳐 열교환유로의 유출구(37)를 통해 배출되어 순환하고,

상기 열교환유로(33a)와 이웃하는 열교환유로(33b)에서 유체가 순환하는 방향으로 금속 탄성 롤 단면을 도시한 3[B]에서는, 내측유로(34)의 우측에 형성된 열교환유로의 유입구(36)를 통해 우측에서 좌측으로 순환하면서 열교환유로(33b)를 거쳐 열교환유로의 유출구(37)를 통해 배출되는 것으로,

유체는 열교환유로(33)에서 서로 교차하여 순환하면서 금속 탄성 롤(R)의 표면 온도가 조절되고, 탄성 외통(10)의 탄성도가 조절된다.

그리고 도 2와 같이 도 3에서도 하나의 열교환유로(33a)와 이와 이웃하는 열교환유로(33b) 사이에 형성되는 격벽(40)의 단부와 탄성 외통(10)의 내측면 사이에 간격(G)을 두어, 해당 간격의 범위에서 탄성 외통(10)이 탄성 변형되면서 순환하는 유체는 열교환유로(33) 전구간에 동일한 압력으로 분포되고 유지되도록 한다.

즉, 열교환유로의 유입구(36)로 유입하는 유체는 열교환유로(33a)를 거치면서 열교환유로의 유출구(37)로 배출되고, 또한 이와 이웃하는 열교환유로의 유입구(36)로 유입하는 유체는 열교환유로(33b)를 거치면서 열교환유로의 유출구(37)로 배출되는데, 유체가 열교환유로(33a)와 열교환유로(33b)를 서로 교차하여 순환하는 과정에서, 다수의 유로와 유로 사이에 형성되는 격벽의 간격(G)에 의해 열교환유로(33)의 내부 전구간에서 유체는 동일한 압력으로 분포되고 유지된다.

결국 본 발명은 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압 조절함으로써 순환유로 내 유체의 압력이 조절되고, 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절되는 것을 특징으로 하는데, 도 3에 도시된 내부유로 구조 및 간격(G)에 의하면 온도만이 아니라 압력조절부(A)에 의해 압력이 조절된 유체는 금속 탄성 롤 내부를 순환하면서 동일한 압력으로 분포되고 유지됨으로써, 두께가 얇은 시트/필름의 두께 정밀도 및 표면 평활도를 보다 균일하게 할 수 있다.

참고로, 도 1에 도시된 내부유로(30A) 또한 도 3에서 도시하고 있는 유체의 순환구조와 동일한 것으로, 내통(20)의 외주면을 따라 배열된 열교환유로(33)의 수에 따라 금속 탄성 롤의 단면이 달리 도시될 수 있다.

그리고 유체로는 물, 오일 등을 이용할 수 있다.

다음으로 순환유로(30)에서 순환하는 유체는 온도에 따라 체적의 변화가 발생되고, 그 체적 변동을 흡수하기 위한 팽창탱크(D)가 순환유로(30) 상에 구비된다.

이와 같이 구성된 금속 탄성 롤(R)의 탄성도 조절 장치에 의한 탄성도 조절 방법을 설명하면 다음과 같다.

우선 종래와 같이 금속 탄성 롤의 온도 조절을 위해 순환유로(30) 내에 유체를 유입하고, 유입된 유체는 펌프(P)에 통해 내부유로(30A) 즉, 유입구(31)를 통해 금속 탄성 롤(R1) 내부로 유입하여 열교환유로(33)를 거치면서 탄성 외통(10)의 온도를 조절하면서 금속 탄성 롤(R1)의 유출구(32)를 통해 배출되고, 이후 외부유로(30B)를 거치면서 연속적인 순환 과정을 거치는데,

본 발명에서는 유체가 펌프(P)를 통과하기 전 외부유로(30B)에 압력조절부(A)를 구비하여 압력조절부(A)에 의해 순환유로(30)를 순환하는 유체의 압력을 조절하고, 압력이 조절된 유체는 펌프(P)를 통해 내부유로(30A) 즉, 열교환유로(33)를 거치면서 금속 탄성 롤(R1)의 탄성도가 조절된다.

즉 본 발명에서는 소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로(30) 내를 가압 또는 감압 조절함으로써, 순환유로 내 유체의 압력이 조절되고, 압력이 조절된 유체는 금속 탄성 롤(R)의 유입구(31)를 통해 유입하여 일정한 압력으로 내부유로(30A)를 순환하면서 금속 탄성 롤(R1)의 탄성도가 조절되어 용융수지 시트가 금속 탄성 롤(R1) 표면에 면접촉하는 접촉 길이(L)가 조절된다. 금속 탄성 롤(R1)이 탄성 변형하여 면접촉하는 길이는 2 내지 10mm 정도가 바람직하다.

특히 본 발명에서는, 순환유로(30) 내에 0.1 - 3kgf/㎠ 압력이 유지되도록 유체를 유입하고, 그리고 압력조절부(A)에 의해 순환유로(30) 내의 압력을 0.1 - 20kgf/㎠의 범위에서 조절하여 성형 조건에 따라 탄성 외통(10)의 탄성도를 조절한다. 순환유로(30) 내의 압력이 0.1kgf/㎠ 미만에서는 금속 탄성 롤(R)의 탄성 효과를 기대하기 어렵고, 순환유로(30) 내의 압력이 50kgf/㎠을 초과하면 금속 탄성 롤의 탄성 범위가 벗어나 탄성 효과를 얻기 어렵다.

그리고 도 1 및 3에서와 같은 구성의 순환유로(30A)와 간격(G)을 채용함으로써, 금속 탄성 롤 내부를 순환하는 유체는 온도가 균일하게 분포되고 동일한 압력으로 유지되어 순환하기에 금속 탄성 롤(R)의 균일한 탄성도와 용융수지 시트의 냉각 효율이 향상되어 평활도가 우수하고 정밀한 두께의 얇은 시트/필름을 고속으로 성형할 수 있다.

한편 도 1을 참고하여, 본 발명의 탄성 외통(10)의 내부 코어 축 양 단부에는 유체의 밀봉과 탄성 외통(10)을 고정 지지하기 위한 방법으로, 탄성 외통(10)의 내측면과 내통(20)의 코어 축 양 단부 외측면 사이에 고무 등의 탄성체(50)로 구성된다.

도 1에 의하면 탄성 외통(10)의 내측면과 내통(20)의 코어 축 양 단부 외측면 사이의 탄성체(50)는 측면 판(15)을 볼트로 체결함으로써 압축되어 외측으로 탄성 팽출하여 탄성 외통(10)의 내측면에 밀착되어 유체의 밀봉과 탄성 외통(10)을 고정할 수 있다.

그리고 탄성 외통(10)의 내측면에 탄성체(50)를 밀착시키는 측면 판(15)을 분리함으로써 미세한 간극이 형성되어 탄성 외통(10)을 간단하게 이탈시킬 수 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

* 도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명 *
R1: 금속 탄성 롤(제1 성형 롤) R2: 금속 롤(제2 성형 롤)
A: 압력조절부 C: 냉각기
H: 히터 D: 팽창탱크
P: 펌프 E: 압력계
10: 탄성 외통 20: 내통
30: 순환유로 40: 격벽
30A: 내부유로 30B: 외부유로
31: 유입구 32: 유출구
33: 열교환유로 34: 내측유로
35: 분배관
36: 열교환유로의 유입구 37: 열교환유로의 유출구
50: 탄성체

Claims (9)

1. 용융수지 시트를 냉각하기 위하여 금속 탄성 롤 내부로 유체가 순환하는 순환유로를 형성하는 금속 탄성 롤에 있어서,
   소정의 압력으로 유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압 조절함으로써 유체의 압력이 조절되고, 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절되는 것을 특징으로 하는 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   유체가 순환하는 상기 순환유로 내에 소정 량의 유체를 유입 또는 배출함으로써, 순환유로 내 유체의 압력이 가압 또는 감압 조절되는 것을 특징으로 하는 금속 탄성 롤의 탄성도 조절 방법.
3. 금속 탄성 롤을 구성하는 탄성 외통과 내통 사이를 순환하는 내부유로를 포함하여 유체가 순환하는 순환유로,
   상기 순환유로 상에 구비되고 순환유로 내의 유체를 소정의 압력으로 조절하는 압력조절부,
   상기 순환유로 상에 구비되고 소정의 압력으로 조절된 유체를 순환시키는 펌프, 및
   상기 순환유로 상에 구비되고 유체의 온도를 조절하는 온도조절부를 포함하는 금속 탄성 롤의 탄성도 조절장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 내부유로 전구간의 압력이 동일한 압력으로 분포되고 유지되는 것을 특징으로 하는 금속 탄성 롤의 탄성도 조절장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 압력조절부에 의해 순환유로 내의 유체의 압력을 0.1 - 20kgf/㎠의 범위에서 조절하여 탄성 외통의 탄성도가 조절되는 것을 특징으로 하는 금속 탄성 롤의 탄성도 조절장치.
6. 탄성 외통,
   상기 탄성 외통 내부에 위치하는 내통, 및
   상기 탄성 외통과 내통 사이의 공간에 형성되어 유체가 순환하는 순환유로를 포함하고,
   유체가 순환하는 순환유로 내를 가압 또는 감압함으로써, 압력이 조절된 유체에 의해 금속 탄성 롤의 탄성도가 조절되는 것을 특징으로 하는 금속 탄성 롤.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 내통의 외주면을 따라 다수의 열교환유로와 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 탄성 롤.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 격벽의 단부와 탄성 외통의 내측면 사이에 간격이 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 탄성 롤.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 탄성 외통의 내측면과 내통의 코어 축 양 단부 외측면 사이에 탄성체가 구비되는 것을 특징으로 하는 금속 탄성 롤.

Images