KR19990025860A - 폴리머 필름의 제조에 사용되는 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리머 필름 제조에 사용되는 냉각장치에 관한 것으로서, 폴리머 토출 다이와 캐스팅 드럼 사이에 피닝 와이어를 구비한 냉각장치에 있어서 피닝 와이어의 반대편에 립간격 0.5∼10mm의 공기흡입 노즐을 구비한 공기 흡입 장치를 구비한 것으로서, 이는 종래의 피닝 장치에 간단한 장치의 도입만으로 피닝 와이어와 캐스팅 드럼 간의 거리를 보다 떨어뜨릴 수 있어 파단이나 시이트의 표면에 흠이 발생되는 것을 방지하며 전압, 전류치의 관리를 안정화시킬 수 있을 뿐만 아니라 폴리머 필름 제조시 연신공정에서 발생될 수 있는 두께의 불균일을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

폴리머 필름의 제조에 사용되는 냉각장치

본 발명은 폴리머 필름 제조에 사용되는 냉각장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융, 압출된 폴리머를 토출하고 피닝 와이어와 캐스팅 드럼간의 거리를 보다 떨어뜨리므로써 파단이나 시이트 표면에의 흠발생 없이 피닝 와이어의 전압, 전류치 관리의 안정화를 기하면서 냉각공정을 수행할 수 있는 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 필름을 제조하는 방법은 폴리머 칩을 270∼310℃로 용융압출한 후 냉각시켜 무정형의 폴리머 시이트를 제조하고, 이를 종방향 연신, 횡방향 연신 후 권취하는 단계로 이루어진다.

이와같은 필름 제조공정 중 냉각공정(캐스팅(casting) 공정)은 가장 중요한 공정 중 하나로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 폴리머 토출 다이(11)를 통해 토출된 폴리머를 피닝 와이어(12, pinning wire)를 통해 냉각 롤(13, 캐스팅 드럼(casting drum))로 이송하여 폴리머를 냉각시키고 이를 시이트(14) 상으로 제조하여 종연신기(도시하지 않음)로 이송하여 연신공정을 수행하게 되는 것이다.

이와같은 냉각공정에서 피닝 와이어(12)와 캐스팅 드럼(13) 사이에 공기가 흡입되는 경우 급냉이 이루어지지 못하고 제조되는 필름에 공기가 주입된 부분이 남게 되어 균일한 물성을 나타내지 못할 뿐만 아니라 필름 표면이 고르지 못한 문제가 발생하게 된다.

종래 피닝 와이어를 통해 토출되는 폴리머와 캐스팅 드럼 사이에 흡입되는 공기를 막기 위한 방법으로는 피닝 와이어에 높은 전압을 걸어주거나, 피닝 와이어의 위치를 시이트에 보다 가까이 설치하는 방법이 있었다.

그러나, 일정거리에서 피닝 와이어에 높은 전압이 걸리게 하고 전류를 통과시킬 경우 과전류로 인해 시이트의 파단이나 시이트 표면에 흠을 발생시킬 위험이 매우 높고, 그렇다고 해서 낮은 전압과 전류로 시이트 표면에 피닝 와이어를 가까이 하여 동일한 효과를 나타내고자 할 경우 시이트와 피닝 와이어가 서로 닿게 되므로 역시 파단이나 시이트 표면에 흠을 발생시킬 우려가 있다. 뿐만 아니라 피닝 와이어를 적정위치에 놓고 적정의 전압과 적정의 전류를 냉각공정 중 계속해서 관리하여 공급한다는 것은 폴리머가 공정 중 계속해서 미세하게 변해가므로 현실적으로 상당한 어려움이 있다.

그밖에 공기의 흡입을 방지하기 위한 방법으로는 캐스팅 드럼 룸을 진공화하거나, 피닝 와이어의 이중화, 발열판을 구비하는 등의 방법이 있는 데, 이와같은 방법은 캐스팅 드럼 룸의 공조를 흐트러 뜨릴 위험이 있으며, 유지보전이 곤란한 문제가 있어 공조를 흐트러뜨리지 않는 범위에서 간단한 설비보완만으로 상기의 문제를 해결할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 필름 제조 공정 중 냉각공정에서 발생되는 캐스팅 드럼으로 토출되는 폴리머와 캐스팅 드럼 사이에 공기가 흡입되는 것을 방지하는 방법에 있어서 피닝 와이어와 캐스팅 드럼간의 거리를 떨어뜨려 파단이나 시이트 표면에의 흠발생을 억제할 수 있으며, 피닝 와이어의 전압 및 전류치 관리의 안정화를 기할 수 있는 폴리머 필름 제조에 사용되는 냉각장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 폴리머 필름 제조에 사용되는 폴리머 토출 다이와 냉각장치를 개략적으로 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명의 폴리머 필름 제조에 사용되는 폴리머 토출 다이와 냉각장치를 개략적으로 나타낸 것이며,

도 3은 본 발명의 폴리머 필름 제조에 사용되는 냉각장치에 있어서 공기흡입장치를 나타낸 단면도이다.

도면 주요부분에 대한 부호의 상세한 설명

11, 21 - 폴리머 토출 다이 12, 22 - 피닝 와이어

13, 23 - 캐스팅 드럼 14, 24 - 폴리머 시이트

30 - 공기흡입장치 31 - 공기 흡입 노즐

32 - 립

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리머 필름 제조에 사용되는 폴리머 토출 다이와 냉각 롤 사이에 피닝 와이어가 구비된 냉각 장치는 피닝 와이어 반대편에 공기흡입장치를 구비한 것에 그 특징이 있다.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 폴리머 필름 제조에 사용되는 토출 다이와 냉각장치를 나타낸 도면으로서, 이를 참조하면 도 1에 나타낸 바와 같은 종래의 폴리머 토출 다이와 냉각장치에서와 유사하게 폴리머 토출 다이(21)와 캐스팅 드럼(23) 및 피닝 와이어(22)를 구비한다. 단, 폴리머 토출 다이(21)와 캐스팅 드럼(23) 사이에 공기흡입장치(30)를 구비하는 바, 보다 상세하게는 피닝 와이어(22)의 반대편에 공기흡입장치(30)를 구비한다.

여기서, 공기흡입장치(30)는 도 3에 구체적으로 나타내었는 바, 이를 참조하여 설명하면 토출 폴리머에 대하여 중앙부분이 양쪽변부보다도 다소 뒤로 물러나 곡율(R)을 갖도록 함으로써 토출되는 폴리머가 흡입되는 공기 흐름에 최소한의 영향을 받도록 한다.

도 1에 나타낸 바와 같은 종래 냉각장치에서는 캐스팅 드럼(13)의 회전방향으로 진공화되지 않은 캐스팅 드럼 룸의 대기가 폴리머와 캐스팅 드럼(13) 사이로 끼어들게 된다. 이를 막기 위해 전기적인 방법으로 피닝 와이어를 설치하여 강제로 흡입을 막고 있지만, 관리가 곤란하고 피닝 와이어와 과전류에 의한 시이트 흠발생이 빈번하다. 이에 본 발명에서는 캐스팅 드럼(23)의 회전방향과 반대방향으로 공기의 흐름을 강제로 유도함으로써 피닝 와이어에 의한 필름의 불량을 막고 뛰어난 피닝성을 얻도록 한 것이다. 한편, 공기 흡입 노즐(31)에 있어서 립(32)의 간격은 통상 필름의 두께가 5∼250㎛이므로 0.5∼10mm로 조절할 수 있으며, 흡입되는 공기의 압력은 0.5∼10 범위인 것이 바람직하다.

만일, 공기 압력이 0.5kg/㎠보다 작으면 본 발명에서 바라는 바의 효과를 얻을 수 없다.

상기한 본 발명의 일실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며 본 발명에 어떠한 한계를 규정하는 것은 아니다. 이하에서는 본 발명에서 공기 흡입 장치를 구비함으로써 발생되는 효과를 확인하기 위하여 다음과 같은 실험을 실시하였으며 그 예를 예시한다.

실험예 1

도 1에 나타낸 바와 같은 냉각장치에서 피닝 와이어와 캐스팅 드럼 사이의 거리와 피닝 와이어에의 전류를 다음 표 1에 나타낸 바와 같이 조절하여 토출 폴리머의 시이트 상태를 관찰한 결과는 다음 표 1과 같다. 이때, 피닝 와이어의 전압은 5kV로 하였다.

피닝 와이어와 캐스팅 드럼간의 거리(mm)	피닝 전류(mA)	시이트 상태
3(종래 거리치)	7(종래 전류값)	○
6	7	×
6	14	△
9	21	×
○ : 우수, △ : 보통, × : 불량

실험예 2

상기 실험예 2에 따른 방법에 따라 도 2에 나타낸 바와 같은 본 발명의 장치를 적용하여 시이트 상태를 관찰하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

피닝 와이어와 캐스팅 드럼간의 거리(mm)	피닝 전류(mA)	시이트 상태
		공기흡입장치 부착전	공기흡입장치 부착후
3(종래 거리치)	7(종래 전류값)	○	사용않음
6	7	×	○
6	14	△	○
9	21	×	○
○ : 우수, △ : 보통, × : 불량

실험예 3

도 3에 나타낸 바와 같은 공기흡입 장치를 설치해 높은 상태에서 피닝 와이어와 캐스팅 드럼과의 거리를 점차로 떨어뜨리고 피닝 전류치를 감소시키면서 시이트의 상태를 관찰하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다.

피닝 와이어와 캐스팅 드럼간의 거리(mm)	피닝 전류(mA)	시이트 상태
		공기흡입장치부착전	공기흡입장치부착후
3	7×0.75	△	○
6	7	×	○
6	7×0.75	×	○
6	7×0.60	×	△
7.5	7	×	○
7.5	7×0.85	×	○
7.5	7×0.75	×	△
○ : 우수, △ : 보통, × : 불량

상기 실험예 1∼3으로부터 도 1과 같은 종래 폴리머 필름제조시 사용되는 냉각장치를 사용한 경우 피닝 와이어의 위치와 피닝 전류치를 낮출 경우 공기의 흡입이 빠르게 일어나 연신과정에서 파단의 직접적인 원인이 된다.

그러나, 도 3에 나타낸 바와 같은 공기 흡입 장치를 부착할 경우 피닝 와이어의 위치와 피닝 전류치를 낮게 관리할 수 있어 보다 안정된 공정을 실행할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 피닝 와이어의 영향이 미치지 않는 폴리머 시이트의 양쪽 변부로 흡입되는 공기도 방지할 수 있는 이중의 효과가 있을 뿐만 아니라, 필름이 종·횡방향으로 연신이 일어날 때 시이트 폭 방향의 두께 불균일로 인한 불균일 연신이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리머 필름 제조시 사용되는 냉각장치는 피닝 와이어의 반대편에 공기 흡입 장치를 구비함으로써 피닝 와이어를 캐스팅 드럼으로부터 좀더 멀게 위치하도록 하여 시이트의 파단이나 흠 발생을 줄일 수 있으며, 또한 피닝 전류치를 낮게 설정하므로 관리의 안정을 기할 수 있을 뿐만 아니라 최종적으로 필름 제조시 연신공정에 따른 필름 두께의 불균일을 방지할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 폴리머 토출 다이와 냉각 롤 사이에 피닝 와이어가 구비된 냉각장치에 있어서, 피닝 와이어 반대편에 립 간격이 0.5∼10mm인 공기흡입 노즐을 구비한 공기흡입장치를 구비한 것을 특징으로 하는 폴리머 필름 제조에 사용되는 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기흡입장치는 토출되는 전체 폴리머에 대하여 중앙부가 양쪽변부보다 뒤로 물러나 곡율을 갖도록 성형된 것임을 특징으로 하는 폴리머 필름 제조에 사용되는 냉각장치.