KR20010012164A - 연신 포장 플라스틱 필름의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 약 100% 내지 400%의 신장 범위로 항복점 이상으로 연신되고, 그 후에 필름(1) 내에 20% 내지 80%의 탄성 변형이 유지될 수 있도록 탄성 변형 성분의 일부를 부분적으로 이완시킨 플라스틱 재료 필름(1)에 관한 것이다. 필름은 부분적으로 이완된 상태에서 저장됨으로써, 유지되는 탄성 변형 능력이 필름의 사용시에 필름의 의도된 목적, 예컨대 하물의 포장에 적절히 이용될 수 있다.

Description

연신 포장 플라스틱 필름의 제조방법 및 제조장치{METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING STRETCH WRAP PLASTIC FILM}

독일 특허공개 P3409117호에는 필름이 인장된 상태에서 감아서 이미 연신된 상태로 제공된 웹 형상의 연신 필름으로 물건을 포장하는 방법이 개시되어 있다. 연신은 실제 제조시에 또는 필름 처리 후의 중간 단계로서 이루진다. 다시 말해서, 저장전에 연신된 필름에 있어서, 필름을 이완시킬 필요 없이 인장된 연신 상태에서 필름을 저장하는 것이 가능하다.

이렇게 하여, 필름 내에 유지되는 장력이 하물 또는 패키지 상에 작용할 수 있도록 필름이 작용할 수 있다. 필름은 하물 또는 패키지 둘레에 감길 때 정상 상태로 이완된다. 개시된 배열에 의하면, 필름의 과도한 연신을 방지할 필요가 있으며, 필름의 풀림 또는 재감김을 방지하기 위하여 저장된 필름에 접착제를 인가할 필요가 있다. 더욱이, 롤 내의 비교적 높은 저장 장력으로 인해 롤의 코어가 찌그러지게 된다.

오스트레일리아 특허 제 643902 호에는 용융 저장 재료로부터 예비 연신된 필름을 제조하고, 필름을 냉각하고, 항복점 이상으로 냉각된 필름을 연신하고, 내부의 장력을 감소시키기 위하여 필름을 이완하는 방법 및 장치가 개시되어 있다. 개시된 바에 따르면, 이러한 방법 및 장치에 의해 얻어지는 주된 장점은 냉각에 순응하고 이완됨으로써 감소된 웹 두께를 얻을 수 있고, 하물 등의 외부 구성에 인가될 때 필름을 연신할 필요가 없어서 재료를 절약할 수 있다. 필름은 하물 둘레에 감길 때 단지 하물 둘레에 밀착되기만 하면 되므로 필름을 손으로 포장하는 종래의 방법보다 더욱 양호한 봉쇄를 제공할 수 있다.

오스트레일리아 특허출원 제 55564/94 호에는 깔판 하물을 포장하기 위한 연신된 필름의 롤의 풀림을 용이하게 하기 위하여 공기를 막기 위한 돌기 표면을 갖춘 연신 플라스틱 재료 필름의 롤을 제공하는 방법이 개시되어 있다. 이 필름은 저장 롤 위에 감기기 전에 완전히 이완된다.

본 발명은 연신 포장 플라스틱 필름의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 특히 롤 위에 저장하기 전에 연신된 그러한 플라스틱 필름을 저장하는 것에 관한 것이다.

도 1은 압출성형방법을 사용하는 연신 필름 생산 기계와 필름의 인라인(in-line) 연신을 달성하기 위하여 이 종래의 배열을 변형하는 수단의 개략도이다.

도 2는 본 발명에서 사용되는 플라스틱 재료 필름을 연신하는 장치의 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따라 플라스틱 재료 필름을 연신하는 비인라인(non-in-line) 배열의 개략도이다.

본 발명은 공지된 종래의 기술이 안고 있는 문제점을 최소화하기 위하여 창안된 것으로서, 사전 설정된 현저한 양의 메모리, 즉 필름의 복구불가능한 소성 변형과는 다른 필름 내의 탄성 변형 또는 복구가능한 변형을 제공하기 위하여 필름이 사전 연신된 연신 필름 제품을 제조하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

필름의 연신은 필름이 나중에 연신된 상태에서 또는 적어도 일부 연신된 상태에서 사용가능하게끔 저장될 수 있도록 압출기 내의 필름 제조 시점에서 수행되는 것이 바람직하다. 연신 중에 또는 연신 후 그리고 저장 전에, 연신된 필름 웹의 몸체와 비교하여 두꺼운 영역을 형성하는 경향이 있는 필름의 가장자리 부분에서의 왜곡을 제거하기 위하여 필름의 가장자리를 잘라낼 필요가 있다.

본 발명의 특정 실시예에 따르면, 필름 내에 유지되는 회복가능한 변형의 양은 필름의 전체 메모리중 대략 20%에서 최대 80% 까지이다.

하한치는 하물을 효과적으로 감기 위해 유지되는 사용가능한 연신의 최소량을 나타내고, 상한치는 지지 코어의 손상을 방지하고 저장 중에 필름의 신축을 방지할 수 있는 연신의 최대량을 나타낸다.

본 발명의 특정 일실시예에 따르면, 필름은 공지된 구성의 압출기 및 압출방법에서 튜브 형태로 제조되며, 냉각 후 사전 설정된 폭의 웹을 형성하기 위하여 튜브를 절단하기 전에 나중의 재사용을 위해 저장될 수 있는 연신 공정에서의 사전 설정된 메모리를 유지하면서 연신된다.

본 발명은 상기한 방법에 의해 제조된 연신 플라스틱 재료 필름을 또한 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 100% 이상으로 연신하기 전에 항복점 이상으로 필름을 연신하고, 사실상 균일한 두께를 갖는 필름을 제조하기 위하여 연신된 필름의 양쪽 가장자리 영역을 제거하고, 대략 20% 내지 80% 사이의 탄성 변형을 갖도록 탄성 변형 성분의 일부를 부분적으로 이완시키고, 부분적으로 이완된 상태에서 추후 사용할 수 있도록 부분적으로 이완된 필름을 저장하는 단계를 포함하는 연신 필름 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또다른 실시예에 따라, 저장상태에서 필름의 탄성 변형 능력이 20% 내지 80% 사이에서 유지되는 항복점 이상으로 연신된 플라스틱 재료 필름을 제공하고, 그 후에 상기 필름을 상기 하물 둘레에 감는 단계를 포함하는 플라스틱 재료 필름으로 하물을 포장하는 방법이 제공된다. 하물은 포장이 필요하지만 깔판 포장을 포함할 수 있는 제품 또는 재료, 목초 제조 단계의 초목, 목재 따위의 다발 포장 물품, 음료 캔을 포함하는 캔류 및 기타 이와 유사한 제품일 수 있다. 하물의 포장은 수동 포장기계 또는 종래의 동력 포장기계에서 사용할 수 있는 롤 위에 플라스틱 재료를 저장함으로써 달성될 수 있다. 얻어지는 장점은 포장될 하물 위에 필요한 소성 하중을 형성하는데 필요한 힘이 플라스틱 필름이 유지하고 있는 탄성 변형의 크기로 인하여 감소된다는 것이다.

본 발명의 또다른 실시예에 따라, 저장 상태에서 필름의 탄성 변형 능력의 20% 내지 80%를 유지하는 항복점 이상으로 연신된 플라스틱 재료 필름을 제공하고, 그 후에 저장된 상태의 상기 필름을 분배하는 단계를 포함하는 플라스틱 재료 필름 분배 방법이 제공된다.

상기한 실시예에 있어서는, 상기 저장된 상태로 저장되기 전에 플라스틱 재료 필름이 약 100% 내지 400%의 연신 범위에서 항복점 이상으로 연신되는 것이 좋다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하여 설명하면, 압출기(1a)는 냉각 상태에서 압출기로부터 높은 높이로 끌어올려지고 닙 롤러(2)에 의해 형성된 일차 닙을 통과하여 "거품"을 없애고 필름 잘라내기 및/또는 분리 스테이션(8)을 통해 닙 롤러(7)에 의해 형성된 제 2 닙으로 지나가거나, 다수의 연신 그리고 필요하다면 웹 폭 조정 롤러로 구성된 연신 스테이션(A-AA)으로 지나가는 팽창된 필름 "거품"(1)을 발생시키기 위하여 공지된 방식으로 동작한다.

압출기(1a)를 포함하는 압출 라인은 불어내어진 필름 라인으로서 사실상 연속하여 동작하며, 여기서 필름은 일차 닙 롤러(2)와 동일한 속도로 구동되는 이차 닙 롤러(7)로 이송된다.

경우에 따라, 감기 공정 중에 필름의 장력을 감소시키기 위하여, 일차 상부 닙 롤러(2)와 이차 닙 롤러(7) 뒤에 배치된 필름 감기 롤러(9) 사이의 필름을 1% 내지 2% 사이에서 약간 느슨하게 할 필요가 있다.

튜브는 분리될 수 있으며, 두개의 분리된 필름 시트를 형성하기 위하여 이차 닙 롤러(7)에서 또는 그 직전에 잘라내기 스테이션(8)을 통과할 때 필름의 두개의 외부 가장자리가 잘라내어진다. 추가적인 필름 분리는 스테이션(8)에서 발생할 수 있거나 다른 필름 스트립 폭을 제공하기 위하여 필름 감기 롤(9) 직전에 발생할 수 있다.

본 발명의 일양상에 따라, 도 1의 A-AA에 도시한 바와 같이 인라인 연신 장치(11)가 제공되어 있다. 장치(11)는 도시된 바와 같이 일차 닙 롤러(2)의 뒤에 그리고 이차 닙 롤러(7) 앞에 삽입될 수 있다. 따라서, 연신 장치는 종래의 압출기에 선택적으로 추가될 수 있으며, 필름의 인라인 연신과 함께 또는 그러한 인라인 연신 없이 이중 동작에 적절하다.

인라인 연신 장치가 동작하는 동안, 필름은 저속 연신 롤(3)과 고속 연신 롤(4)을 헤쳐 나간 다음 아이들러 롤(10)로 되돌아가서 이차 닙 롤러(7)를 지나간다. 도 2를 참조하여 설명하면, 연신 장치 내의 아이들러 닙 롤(6)은 그를 통해 필름이 쉽게 빠져 나올 수 있도록 개방 위치(6a)로 조정될 수 있다. 닙 롤(6)은 개방되어 분리된 위치(6a)에 놓이는 반면, 필름의 압출된 "거품"이 설정되어 1,900 mm인 평평한 튜브의 폭에서 25 미크론의 정확한 필름 두께가 생산된다. 그런 다음, 아이들러 롤(6)은 저속 연신 롤(3) 및 고속 연신 롤(4)과의 폐쇄 또는 결합된 위치로 이동할 수 있다.

예로서 5a로 도시한 바와 같이 여러가지 위치 사이에서 조정가능한 웹 폭 조정 롤러(5)가 또한 제공될 수 있다. 조정은 연신된 필름의 특성에 직접적인 영향을 미치는 필름에 가해진 "네크 다운(neck down)"의 양에 따라 달라진다.

본 발명의 또다른 양상에 따라, 도 1에 개략적으로 도시된 종래의 압출 라인에 의해 생산될 수도 있는 플라스틱 재료 연신 필름(9)을 롤 형태로 감고 그 후에 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 그 필름을 연신하는 비인라인 연신 장치가 제공된다. 필름은 도 1 및 도 2에 도시된 것과 유사한 연신 장치(11)를 통과한다. 장치(11)는 저속 롤러(3) 및 고속 롤러(4)를 포함하며, 필름(9)은 이들 두 롤러 사이에서 발생하는 항복점 이상으로 연신된다. 이차 닙 롤러(7)는 고속 롤러(4)와 유사한 속도로 구동되며, 20% 내지 80%의 범위에서 부분적인 탄성 변형이 필름에서 유지될 수 있도록 롤러(7) 및 감기 롤러(19) 사이에 부분적인 이완이 발생한다. 필름을 항복점을 넘어 연신하면 필름 웹의 폭에 걸쳐 균일하지 않은 두께가 생성되는 것을 발견하였다. 특히 두꺼운 가장자리 부분에는 연신 전에 필름의 두께로부터 감소된 사실상 균일한 두께의 폭이 넓은 중앙 영역이 생성된다. 두께가 두꺼운 가장자리 부분에 의해 그러한 필름은 롤에 감기기 매우 어렵고, 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 그 폭에 걸쳐 사실상 감소되고 균일한 두께의 필름 웹을 제공하기 위하여 이들 두께가 두꺼운 가장자리 부분이 제거된다. 이를 위해, 연신된 필름의 가장자리 부분을 제거하기 위한 절단 스테이션(18)이 제공된다. 폭이 각기 다른 다수의 스트랜드로 필름을 절단할 필요가 있는 경우에는, 이러한 절단이 절단 스테이션(18)에서 발생할 수도 있고 감기 롤러(19) 앞의 후속하는 절단 스테이션에서 발생할 수도 있다.

예비 연신 공정에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하는 이하의 실시예에 기초하여 설명하기로 한다. 플랜트는 위에서 이미 설명한 바와 같이 동작한다.

실시예 1

필름의 이송속도는 분당 100 M 이고, 1,900 mm 의 평평한 튜브 폭에서 25 미크론의 필름 두께를 생산한다. 일차 닙 롤러(2)와 저속 및 고속 연신 롤러(3,4)는 초기에 분당 100 M의 동일한 속도로 동작한다. 이러한 상태에서 가장자리가 가장자리 잘라내기 스테이션(8)에서 잘라내어진 후에 튜브는 감기 롤러(9) 위에 감기게 된다.

연신 동작은 일차 닙 롤러(2)와 동일한 속도로 유지되는 저속 연신 롤러(3)로 시작되어 고속 연신 롤러(4), 후속하는 이차 닙 롤러(7) 및 감기 롤러(9)로 이어지며, 사전설정된 양의 소정의 연신 및 이완을 달성하기 위하여 소정의 속도로 가속된다. 정확한 연신 및 이완을 확보하기 위하여, 롤 상에서의 필름의 미끄러짐 효과를 방지하기 위하여 롤러 속도보다는 실제의 필름 속도를 측정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 필름을 200%로 예비 연신하고 대략 50%의 탄성 변형을 롤 위에 남겨 두는 것은 분당 300 M로 고속 롤러(4)를 가속하고 필름 감기 롤러(9)는 분당 대략 270 M로 가속하면 달성된다. 감기 롤러(9)의 정확한 속도를 달성하기 위한 식은 다음과 같다.

분당 100 M + (분당 200 M × 85%) = 분당 270 M

필름이 이완될 때 플라스틱 재료의 전체 변형(200%)의 30%가 탄성을 가지거나 복구되는 경우, 이것은 필름 감기 롤러(9) 위에 감길 때 필름의 50% 이완을 나타낸다. 다시 말해서, 필름에는 작업에 이용할 수 있거나 해제될 수 있는 필름의 탄성 변형의 50%가 저장된다. 명백하게도, 연신된 필름은 이 단계에서 추가적으로 연신된다.

필름이 200% 연신되면,

즉 1m 에서 3m로 연신되면,

전체 변형은 2 m이다.

이것은 소성 변형 및 탄성 변형 사이에서 분할된다.

따라서,

전체 변형 = 소성 변형 및 탄성 변형

위의 경우에 있어서,

소성 변형 : 70%

탄성 변형 : 30%

이들 비율은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변경될 수 있다.

따라서, 상기한 파라미터를 가지로 연진 필름 저장을 달성하기 위해서는 다음과 같은 롤 속도가 요구된다.

일차 닙 롤러(2) : 분당 100 m

저속 연신 롤러(3) : 분당 100 m ±1-2%

고속 연신 롤러(4) : 분당 300 m

필름 감기 롤러(9) : 분당 270 m

더욱이, 필름을 감아 올릴 때 필름이 둘레에 감기는 문제점을 최소화하기 위하여 감기 롤러(9)를 통해 장력을 생성할 수 있도록 분당 270 m 미만의 속도의 이차 닙 롤러(7)를 사용할 수 있다.

실시예 2

일차 닙 롤러 : 분당 70 m

저속 연신 롤러 : 분당 70 m

고속 연신 롤러 : 분당 245 m, 250% 연신 달성

이차 닙 롤러 : 분당 215 m, 207% 연신 달성

필름 감기 롤러 : 분당 218.75 m, 212.5%의 최종 연신 달성

필름 속도 파라미터를 제어하는 경우, 약 20% 내지 약 80%의 범위에서 유지되는 탄성 변형을 갖는 것이 가능하다. 감긴 필름을 저장하는데 사용되는 코어에 따라 상한치를 갖는다. 40% 내지 60%의 범위에서 유지되는 탄성 변형이 최상의 결과를 제공한다는 점을 발견하였다.

다음과 같이 여러가지 폭으로 예비 연신된 롤을 생산하는 것이 가능하다.

(가) 이차 리와인더(도시 안됨)로 전송되는 설명한 바와 같은 전체 폭의 예비 연신된 롤을 생산하고, 롤을 소정의 폭으로 분할하고, 적절한 길이로 다시 감는 것이 가능하다. 예를 들어 500 mm의 폭을 가지며 수동 롤인 경우에는 400 m, 기계 롤인 경우 2,000 m의 길이를 갖는다.

(나) 두개의 웹으로 분리한 후에 이중 웹을 다시 감는 전체 폭의 예비 연신된 평평한 튜브를 생산하고, 가장자리가 잘라내어진 후에 라인 밖으로 분리된 재감기 스테이션에서 각각의 웹을 감는 것이 가능하다.

(다) 라인 상에서 연신되지 않은 단일 또는 이중 또는 평평한 튜브를 제공하고, 리와인더로 자동적으로 연신하여 (가) 및 (나)에서와 같이 롤을 생산하는 것이 가능하다.

오직 부분적으로만 이완된 예비 연신된 필름을 사용하면 하물에 대해 동일한 포장력을 달성할 수 있지만 필름에는 더 적은 힘이 가해지기 때문에 연신 중에 필름이 찢어지거나 구멍이 나는 일이 최소화된다. 즉, 전체적으로 이완하거나 예비 연신하지 않는 경우보다 예비 연신이 된 경우에는 더 적은 힘만을 필요로 한다.

예를 들어, 1 미터에서 3 미터로 연신되고 2.7 미터 이완된 후에 3 미터로 다시 연신되는 경우에는 힘 X 를 필요로 한다.

1 미터에서 3 미터로 연신되고 2.4 미터 이완 (전체 이완)된 후에 3미터로 다시 연신되는 경우에는 힘 X + Y를 필요로 한다. 이 힘은 힘 X 보다 크다.

일부 이완된 필름을 생산하면 커다란 범용성과 여러가지 하물에 폭넓게 적용할 수 있는 다용도성을 제공하게 된다.

이러한 부분적으로 이완된 필름은 포장 시점에 추가적인 연신없이 제품 또는 하물 둘레에 감길 수 있고, 이 경우 유지되는 탄성 능력은 하물을 유지하는 소정의 힘을 제공하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 부분적으로 이완된 필름은 추가적으로 연신되어 원래의 연신 크기를 얻을 수 있으며, 경우에 따라서는 원래의 연신 크기를 초과하는 연신 크기를 얻을 수 있지만, 이 경우에는 원래의 연신 공정에서 요구되는 힘보다 더 큰 힘이 필요하게 된다.

연신 필름은 여러가지 비포장 분야에서도 사용될 수 있는 바, 예를 들어 필름의 장력이 중요한 요소로 작용하는 경찰 테이프에 사용될 수 있다.

Claims (11)

1. 필름 내에 탄성 변형 성분이 유지되는 동안 항복점 이상으로 연신된 필름을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법이 약 100 % 내지 400 %의 연신 범위로 필름을 연신하고, 대략 20% 내지 80% 사이의 탄성 변형을 갖도록 필름의 탄성 변형 성분의 일부를 부분적으로 이완시키고, 부분적으로 이완된 상태에서 추후 사용할 수 있도록 부분적으로 이완된 필름을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연신 필름 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 필름은 40% 내지 70%의 탄성 변형을 유지하는 상태로 저장되는 것을 특징으로 하는 연신 필름 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 100% 내지 400%의 연신 및 후속하는 부분 이완은 인라인으로 발생하는 것을 특징으로 하는 연신 필름 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 저장하기에 앞서 연신 공정 중에 또는 그 후에 필름 내의 여분의 가장자리 왜곡을 제거하기 위하여 연신된 필름의 가장자리를 잘라내는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 연신 필름 제조방법.
5. 100% 이상으로 연신하기 전에 항복점 이상으로 필름을 연신하고, 사실상 균일한 두께를 갖는 필름을 제조하기 위하여 연신된 필름의 양쪽 가장자리 영역을 제거하고, 대략 20% 내지 80% 사이의 탄성 변형을 갖도록 탄성 변형 성분의 일부를 부분적으로 이완시키고, 부분적으로 이완된 상태에서 추후 사용할 수 있도록 부분적으로 이완된 필름을 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연신 필름 제조방법.
6. 압출기 내에서 필름 웹을 생산하고, 냉각 후에 연신 공정에서 사전 설정된 메모리에서 형성할 필요가 있는 경우 웹을 제거하기 전에 연신하고, 추후 사용을 위해 필름을 저장하는 것을 특징으로 하는 연신 필름 제조방법.
7. 제1항 내지 제6항중 어느 한 항에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 연신 필름.
8. 저장된 상태에서 20% 내지 80%의 필름 탄성 변형 능력을 갖는 플라스틱 재료 필름을 제공하고, 그 후에 상기 필름을 하물에 감는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 재료 필름으로 하물을 포장하는 방법.
9. 목초를 형성하기 위한 초목 재료를 포장하는 방법으로서, 상기 방법이 저장된 상태에서 20% 내지 80%의 필름 탄성 변형 능력을 갖는 플라스틱 재료 필름을 제공하고, 그 후에 상기 초목 재료 둘레에 상기 필름을 감는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포장 방법.
10. 저장된 상태에서 20% 내지 80%의 필름 탄성 변형 능력을 갖는 플라스틱 재료 필름을 제공하고, 그 후에 저장된 상태에서 상기 필름을 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 재료 필름의 분배 방법.
11. 제8항 내지 제10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라스틱 재료 필름은 상기 저장된 상태로 저장되기 전에 약 100% 내지 400% 신장 범위에서 항복점 이상으로 연신되는 것을 특징으로 하는 방법.