KR20000027206A - 필름 제조용 용융수지 여과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필름 제조용 용융수지 여과 장치에 관한 것이다.

종래의 여과 장치는 파이프의 외주에 끼워져 적층 설치된 디스크필터를 상 하 양측에서만 지지함으로써 압력이나 유동의 변화에 대한 디스크필터의 변형으로 디스크필터간의 유격이 용이하고, 디스크필터가 손상에 취약한 문제점이 있었다.

본 발명의 용융수지 여과 장치는, 원통형 하우징의 내측 중앙에 여과된 용융수지의 이동로를 이루며 그 일단이 외부와 연결되는 파이프가 상하 방향으로 설치되고, 파이프의 외주에는 일정한 두께를 지닌 다수의 디스크필터가 끼워져 서로 접하는 부분을 통해 그 내부가 연통되도록 적층 설치됨으로써, 하우징 내부로 유입된 용융수지를 디스크필터를 거쳐 여과되게 하는 용융수지 여과 장치에 있어서, 하우징 내부의 순간적인 압력변동에 의한 디스크필터의 변형 또는 이에 의한 디스크필터간의 유격발생을 방지하기 위해, 파이프의 외주에 일정한 간격으로 고정수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 용융수지의 순간적인 압력차로 인한 디스크필터의 변형 및 파손, 또는 이에 의한 디스크필터간의 유격 발생을 방지함으로써 안정적으로 여과기능을 수행할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

필름 제조용 용융수지 여과 장치

본 발명은 필름(Film) 제조에 사용되는 용융수지 여과 장치에 관한 것으로, 특히 디스크 타입의 필터를 사용하는 여과 장치의 내구성과 안정성을 향상시킬 수 있게 한 것이다.

본 발명의 기술적 배경으로서 일반적인 폴리에스테르 필름(Polyester film)의 제조방법을 보면, 먼저 중합반응을 거쳐 생성된 합성의 고체 또는 반고체상의 레진(Resin)을 일정 크기로 잘라 고형화 시키고 진공 상태에서 건조한 후 압출기를 통해 용융 압출시킨다.

압출기를 거친 용융수지는 이물을 제거하기 위한 여과 장치를 통과한 뒤 다이(die)를 거치면서 회전하는 냉각드럼(Drum)에 밀착 고화되고, 고화된 수지는 중간단계로서 시트(Sheet)의 형태을 지니게 된다.

이와 같이 만들어진 시트는 목적하는 물성을 나타낼 수 있도록, 종, 횡방향의 반복적인 연신을 거친 뒤 일정한 온도로 고정되고, 감기, 절단의 과정을 거쳐 최종적으로 목적하는 필름을 얻게 된다.

이러한 과정에서 여과 장치는 용융수지에 포함되어 있는 적정기준 이상의 이물을 제거하는 한편, 각 제품에서 필요한 필러 등의 입자는 통과시킴으로써 필름이 가지는 물리적 특성과 품질을 소망하는 형태로 얻을 수 있게 한다.

도 1은 합성 필름 제조공정에서 사용되는 기존의 여과 장치를 개략적으로 나타낸 것으로, 디스크 타입의 필터를 사용한 것이다.

여과 장치의 구조를 보면, 원통형 하우징(1)의 내측 중앙에 여과된 용융수지의 이동로를 이루는 파이프(4)가 상하 방향으로 설치되어 있고, 이 파이프(4)는 하단이 하우징(1) 외부로 연결된다. 파이프(4)의 외주에는 10mm 정도의 일정한 두께를 지닌 수십 또는 수백매의 디스크필터(5)가 끼워져 적층된 후 캡(Cap: 3)에 의해 고정되어 있으며, 디스크필터(5)의 내부와 파이프(4)의 내측은 서로 접하는 부분을 통해 연통되어 있다.

이와 같이 디스크 타입의 필터를 채용한 여과 장치는 용융수지의 여과량이 많은 공정에서 필터의 면적을 증대시켜 사용시간을 늘릴 수 있게 한 것으로, 직경이 20∼30cm인 디스크필터(5)를 전체 높이가 50∼200cm 정도가 되도록 적층 배열시켜 구성된다.

도 2a 및 도 2b는 디스크필터의 구조를 나타낸 것이다.

디스크필터(5)는 세 주요부분으로 구성되어 있는데, 각 부분은 디스크필터(5)의 상 하 표면을 이루며 여과가 이루어지는 필터미디어(6) 부분과, 각 미디어(6)의 안쪽에 각각 위치되어 압력 등에 의한 미디어(6)의 변형을 방지하며 여과된 용융수지가 통과할 수 있도록 천공된 펀칭 플레이트(7)와, 양 펀칭 플레이트(7)의 사이에 위치되어 디스크필터(5) 전체를 지지하며 미디어(6) 및 펀칭 플레이트(7)를 통과한 용융수지가 파이프(4) 쪽으로 유동할 수 있도록 유로 역할을 하는 필터지지층(8)으로 이루어져 있다. 여기서 여과에 사용되는 미디어(6)의 면적은 양면의 면적에서 파이프(4)가 끼워지는 내경의 면적을 제외한 부분이 된다.

따라서, 여과 장치 내에서의 수지의 이동 경로를 보면 도 1에 화살표로써 나타낸 바와 같이, 하우징(1) 상부의 유입구(2)로부터 유입된 용융수지는 하우징(1) 내벽과 디스크필터(5) 외경과의 공간을 통해 이동, 각 디스크필터(5) 사이로 유입되고, 디스크필터(5)의 미디어(6)를 거치면서 여과된 후 펀칭 플레이트(7)와 필터지지층(8)을 통해 파이프(4)로 유입되어 이를 따라 외부로 유출된다.

이와 같은 경로로 작동함에 있어, 최초 유입시 또는 운전 도중 압출기의 속도가 증감하여 용융수지의 유동량이 변하거나 오랜 사용에 따라 디스크필터(5)에 포집된 이물질에 의해 유동이 원활하지 못한 경우, 디스크필터(5)의 상하 및 좌우 각 부분에 따라 압력이 다르게 작용하는 압력편차가 발생할 수가 있다.

도 3a, 도 3b는 압력차로 인한 변형과정을 나타내고 있는데, 이러한 압력차는 디스크필터(5)의 미디어(6) 및 디스크필터(5)를 지지하는 파이프(4)에 굽힘변형(Bending)을 유발하게 됨으로써 디스크필터(5) 사이에 발생하는 유격의 원인이 된다. 이와 같은 경우, 여과되지 않은 용융수지가 파이프(4)로 유입됨으로써 심각한 품질 문제를 일으키게 될 뿐만 아니라, 하우징(1) 내에서의 유동 불균형을 더욱 악화시켜 정체된 용융수지의 열화를 초래하게 된다.

또한, 압력에 의한 충격이 디스크필터(5)에 가해지는 경우 여러장의 디스크필터(5)가 동시에 파손되는 문제점을 일으키게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 순간적인 압력차로 인한 디스크필터의 변형, 또는 이에 의한 디스크필터간의 유격 발생을 방지함으로써 안정적인 여과기능을 수행할 수 있는 여과 장치를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용융수지 여과 장치는, 원통형 하우징의 내측 중앙에 여과된 용융수지의 이동로를 이루며 그 일단이 외부와 연결되는 파이프가 상하 방향으로 설치되고, 파이프의 외주에는 일정한 두께를 지닌 다수의 디스크 타입의 필터가 끼워져 서로 접하는 부분을 통해 그 내부가 연통되도록 적층 설치됨으로써, 하우징 내부로 유입된 용융수지를 디스크필터를 거쳐 여과되게 하는 용융수지 여과 장치에 있어서, 하우징 내부의 순간적인 압력변동에 의한 디스크필터의 변형 또는 이에 의한 디스크필터간의 유격발생을 방지하기 위해, 파이프의 외주에 일정한 간격으로 고정수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 고정수단으로서 디스크필터의 외경과 동일한 치수로 이루어진 디스크 타입의 고정 플레이트가 파이프의 외주에 20cm∼1m 사이의 간격으로 설치된다. 이때, 고정 플레이트의 설치 방법은 여러 가지가 있을 수 있겠으나 바람직한 하나의 예를 든다면, 파이프의 외주에 일정한 간격으로 나사산을 설치하고, 고정 플레이트의 내경 부분에는 나사산과 상응하는 암나사부를 구비하여 그 결합에 의해 고정되게 할 수 있다.

이러한 본 발명에 의하면, 파이프의 외주에 일정한 간격으로 설치된 고정수단에 의해 디스크필터가 지지됨으로써, 하우징 내부에서 유동하는 용융수지의 순간적인 압력변동에 의한 디스크필터의 변형 또는 파손의 위험을 줄일 수 있다.

도 1은 디스크필터를 사용하는 기존의 합성 필름 제조용 용융수지 여과 장치의 구조를 나타낸 개략도,

도 2a, 도 2b는 디스크필터의 구조를 나타낸 부분 절개 평면도 및 단면도,

도 3a 도 3b는 기존의 여과 장치에서 압력차에 의한 디스크필터의 유격 발생 과정을 나타낸 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 용융수지 여과 장치를 나타낸 개략도,

도 5는 본 발명에 따른 여과 장치의 파이프 부분을 나타낸 부분 확대도,

도 6a, 도 6b는 본 발명에 따른 용융수지 여과 장치의 고정 플레이트를 나타낸 평면도 및 측면도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 ; (여과 장치의) 하우징(Housing)

101 ; (유동 수지의) 유입구 110 ; 파이프(Pipe)

111 ; 나사산 112 ; (파이프의) 유입구멍

120 ; 고정 플레이트(Plate) 121 ; 고정구

130 ; 디스크필터(Disk filter) 131 ; 필터미디어(Media)

132 ; 펀칭 플레이트(Punching plate)

133 ; 필터지지층

이와 같은 본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 후술하는 첨부된 도면을 참조한 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.

본 발명에 따른 용융수지 여과 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상부에 융용수지가 유입되는 유입구(101)를 갖는 하우징(100)의 내측 중앙에 파이프(110)가 상하 방향으로 설치되고, 이 파이프(110)의 외주에는 균일한 두께를 지닌 다수의 디스크필터(130)가 끼워져 적층 배열된 기존의 여과 장치에서, 파이프(110)의 외주에 일정한 간격으로 고정수단을 구비하고 이 고정수단으로써 디스크필터(130)를 지지하게 한 특징을 갖고 있다.

종래의 기술에서 이미 설명된 바와 같이, 디스크필터(130)는 하우징내로 유입된 용융수지의 여과가 이루어지는 필터미디어(131)와, 이 필터미디어(131)의 변형을 방지하는 펀칭 플레이트(132), 미디어(131) 및 펀칭 플레이트(132)를 통과한 용융수지가 파이프(110) 쪽으로 유동할 수 있도록 유로 역할을 함과 동시에 디스크 전체를 지지하는 필터지지층(133)으로 이루어지고, 필터지지층(133)과 파이프(110)의 내주면은 디스크필터(130)와 파이프(110)의 접하는 부분의 유입구멍(112)을 통해 서로 연통된다. 따라서, 하우징(100) 상부의 유입구(101)를 통해 하우징(100) 내부로 유입된 용융수지는, 디스크필터(130)의 외경 부분과 하우징(100) 내벽 사이의 공간을 따라 유동되어 각 디스크필터(130) 사이로 유입된 뒤, 디스크필터(130)의 미디어(131)를 거쳐 여과되면서 펀칭 플레이트(132)와 필터지지층(133)을 통해 파이프(110)로 유입되어 이를 따라 외부로 유출된다.

이러한 과정에서 외부 요인에 의해 하우징(100)내 수지의 유동량이 순간적으로 변하거나 또는 오랜 사용에 의해 디스크필터(130)에 포집된 이물질이 누적되어 하우징(100)내 용융수지의 원활한 유동을 방해하게 되는 경우, 디스크필터(130)의 상하 및 좌우 각 부분에 다르게 작용하는 압력편차가 발생하게 되고 이는 디스크필터(130)의 변형 또는 파손을 초래하게 된다.

본 발명의 여과 장치는 파이프(110)의 외주에 일정한 간격으로 고정수단을 구비하여 디스크필터(130)를 지지하게 함으로써, 압력차에 의한 디스크필터(130)의 손상을 최소화 할 수 있게 한 것이다.

도 4에서는 고정수단으로써 디스크 타입의 고정 플레이트(120)가 설치된 것을 나타내고 있다. 이에 의하면 수십 또는 수백매로 적층 배열된 디스크필터(130)들을 20cm∼1m 사이의 일정한 높이를 갖는 소규모의 군(群)으로 구분하고 이들 사이에 고정 플레이트(120)를 삽입하여 중간 고정하는 방식을 통해 지지 간격을 단축시킴으로써, 압력 변동에 의한 디스크필터(130)의 변형 또는 이로 인한 디스크필터(130)간의 유격발생을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 6a 및 도 6b는 도 4에서 파이프(110)의 외주에 설치된 고정 플레이트(120)를 나타낸 것인데, 이 고정 플레이트(120)는 디스크필터(130)와 동일한 외경 치수를 갖도록 형성되고, 파이프(110)가 끼워지는 내경 부분에는 고정구(121)가 장착되어 있다. 이 고정구(121)는 도 5에 도시된 바와 같이, 파이프(110)의 외주에 일정한 간격으로 형성된 나사산(111)과의 결합에 의해 디스크필터(130)를 고정시키게 된다.

이때, 파이프(110)의 외경은 고정구(121)의 내경 보다 약 0.5∼1mm 정도 작게 형성하고, 나사산(111)의 외경은 고정구(121)의 내경 보다 0.1∼0.2mm 정도 작게 가공됨과 동시에 그 구간 폭은 20∼50mm 사이에서 약 20∼100cm 간격으로 설치됨으로써 1∼10 개의 디스크필터(130)가 파이프(110)의 나사산(111) 부분에 설치되어 고정될 수 있게 한다.

한편, 본 출원인은 이와같은 본 발명의 효과를 조사하기 위해, 하우징내에 설치되는 파이프의 길이 1.5m, 디스크필터 200매를 사용하는 여과 장치에 유량 2000kg/hr의 PET(Polyethylene terephthalate)를 통과시키는 실험을 진행하였다. 이때, 본 발명의 여과 장치는 1.5m의 파이프 길이에 등간격으로 3곳에 고정 플레이트가 설치되었으며, 고정 플레이트의 두께는 40mm 이다.

공정조건은, 압출기의 회전수를 정해진 횟수만큼 고의적으로 증감하는 방법을 사용하였으며, 측정 방법으로는 최종제품인 필름에 부착된 이물의 개수로 하였다. 이때, 이물의 개수는 가로 100mm, 세로 100mm의 표본에서 현미경으로 측정하여 크기가 10μm 이상의 개수로서 50회의 표본을 취하여 평균하였다.

측정결과, 기존의 여과 장치를 사용하는 경우 평균 2.3개의 이물이 관찰되었고, 본 발명에 의한 여과 장치를 사용하는 경우 평균 1.5개의 이물이 관찰되었다. 정상적으로 여과가 이루어지는 경우에도 약 1개 정도의 이물이 관찰되는 점과 비교할 때, 이는 이물의 개수가 현저히 감소하였음을 나타내는 것이다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 여과 장치는, 파이프의 외주에 일정한 간격으로 설치된 고정수단에 의해 디스크필터가 지지됨으로써, 하우징 내부에서 유동하는 용융수지의 순간적인 압력차로 인한 디스크필터의 변형 및 파손, 또는 이에 의한 디스크필터간의 유격 발생을 방지함으로써 안정적으로 여과기능을 수행할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 원통형 하우징의 내측 중앙에 여과된 용융수지의 이동로를 이루며 그 일단이 외부와 연결되는 파이프가 상하 방향으로 설치되고, 파이프의 외주에는 일정한 두께를 지닌 다수의 디스크필터가 끼워져 서로 접하는 부분을 통해 그 내부가 연통되도록 적층 설치됨으로써, 하우징 내부로 유입된 용융수지를 디스크필터를 거쳐 여과되게 하는 용융수지 여과 장치에 있어서,

   상기 하우징 내부의 순간적인 압력변동에 의한 상기 디스크필터의 변형 또는 이에 의한 디스크필터간의 유격발생을 방지하기 위해, 상기 파이프의 외주에 일정한 간격으로 고정수단이 구비된 것을 특징으로 하는 필름 제조용 용융수지 여과 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 고정수단으로, 디스크 타입의 고정 플레이트가 설치된 것을 특징으로 하는 필름 제조용 용융수지 여과 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 고정 플레이트는, 상기 디스크필터의 외경과 동일한 치수로 이루어지고, 상기 파이프의 외주에 20cm∼1m 사이의 간격으로 설치되는 것을 특징으로 하는 필름 제조용 용융수지 여과 장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 고정 플레이트를 고정함에 있어, 상기 파이프의 외주에 일정한 간격으로 나사산을 설치하고, 상기 고정 플레이트의 내경 부분에는 나사산과 상응하는 암나사부를 구비하여 그 결합에 의해 고정되게 한 것을 특징으로 하는 필름 제조용 용융수지 여과 장치.