KR20030066605A - 적어도 3개의 사선 커팅 층을 구비하는 다층 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사선 커팅 필름으로 된 3개 이상의 층을 갖는 다층 필름에 관한 것으로, 여기서 적어도 2개의 층은 서로 다른 기계 방향각을 갖는다. 더욱 상세하게, 본 발명은 20°내지 70°의 기계 방향각을 각각 갖는 3개 이상의 사선 코팅 필름이 있는 교차 적층 필름에 관한 것으로, 여기서 적어도 2개의 층은 서로 다른 기계 방향각을 갖는다.

Description

적어도 3개의 사선 커팅 층을 구비하는 다층 필름{MULTI-LAYER FILMS HAVING AT LEAST THREE BIAS-CUT LAYERS}

본 발명은 동일한 사선 각도로 커팅된 사선 커팅 필름으로 된 2개층 또는 4개층을 갖는 다층 필름에 대한 개선이다. 현재, 단일축 배향 열 가소성 필름으로 2층 교차 적층 필름을 제작하거나 제조하는 공정이 사용되고 있다. 공정은 ±45°각도 또는 여기서 "기계 방향각"이라고 지칭되는 각도로 배향된 원래 필름의 기계 방향을 갖는 필름을 제조하기 위하여 원래의 단일축 (기계 방향) 열 가소성 필름을 ±45°사선으로 커팅한다. 그 후 45°의 기계 방향각을 갖는 2개의 필름은 서로 ±45°로 교차하는 기계 방향각을 갖는 2층 교차 적층 필름을 제조하기 위하여 적층된다. 여기서 기계 방향각이 사용될 때, 사선 커팅 필름을 횡단하는 각도에서, 사선 커팅 각도에 따라 단일축 열 가소성 필름을 어떤 한 방향으로 사선 커팅함으로써 새 방향으로 돌려지거나 재 배향된 원래 제조된 필름의 기계 방향과 관계가있다는 것이 이해된다.

2개 또는 4개 층의 교차 적층 필름의 공정에서 사용된 장비는 본 명세서의 종래 기술 공정 섹션에 개시되어 있다.

본 발명은 다층 사선 커팅(bias-cut) 필름에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 필름에서 기계 방향각(machine direction angle)을 변경하기 위하여 다른 사선 각도에서 사선 커팅된 단일축 배향 열가소성 필름으로 된 몇 개의 층으로 제조된 다층 사선 커팅 필름에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술의 열 가소성 필름 제조 공정에 대한 동일한 축척 도면.

도 2는 종래 기술의 사선 커팅 공정에 대한 동일한 축척 도면.

도 3은 배향된 단일 플라이(ply) 공정의 종래 기술의 적층에 대한 동일한 축척 도면.

도 4는 커팅하기 전, 기계 방향을 나타내는 종래 기술의 필름에 대한 평면도.

도 5는 종래 기술의 사선 커팅 필름으로 된 4개 층을 사용하여 제조된 다층 필름에 대한 평면도로, 필름의 각 층 (1),(2),(3) 및 (4)의 기계 방향각은 동일한 것을 도시하는 도면.

도 6은 필름(c)로 교차 적층된 하나의 기계 방향각을 갖는 2개의 필름(a)와(b) 및, 필름(f)로 교차 적층되고 필름(a)와 (b)와는 다른 기계 방향각을 갖는 2개의 필름(d)와 (e) 및, 본 발명의 다층 필름(g)을 제조하기 위하여 적층된 2개 층의 필름(c)와 (f)에 대한 평면도.

본 발명은 사선 커팅 필름으로 된 3개 이상의 층을 갖는 다층 필름에 관한 것으로, 여기서 적어도 2개의 층은 서로 다른 기계 방향각을 갖는다. 더욱 상세하게, 본 발명은 20°내지 70°의 기계 방향각을 각각 갖는 3개 이상의 사선 코팅 필름이 있는 교차 적층 필름에 관한 것으로, 여기서 적어도 2개의 층은 서로 다른 기계 방향각을 갖는다.

본 발명은 교차 적층된 사선 커팅 필름으로 이루어진 2개 또는 4개 층을 구비하는 다층 필름에 대한 개선이다. 본 발명은 일반적으로 종래 기술의 다층 교차 적층 필름을 제조하거나 제작하기 위하여 사용되는 동일한 장치와 공정을 사용한다.

종래 기술 공정

종래 기술의 다층 필름은 본질적으로 3 단계 공정으로 제작되거나 제조된다. 도 1을 참조하면, 1단계는 단일축 배향된 필름 롤(roll)을 제조하는 것이다. 도 2를 참조하면, 2단계는 원래의 기계 방향이 사선 커팅 필름의 에지에 대해 어떤 각도(기계 방향각)로 재배치되더나 재배향되도록 필름을 사선 커팅하는 것이다. 도 3을 참조하면, 3단계는 교차 적층 다층 필름을 제조하기 위하여 2개의 단일 플라이의 사선 커팅 필름을 적층시키는 것이다.

도 1을 참조하면, 필름 제조 장치(10)가 도시되어 있다. 보다 상세하게, 열 가소성 필름 등급의 수지가 압출기(13)의 호퍼(hopper)(12)로 들어오고 다이(14)를 통해 가압된다. 다이(14)는 바람직하게는 원형이고, 일반적으로 공기인 기체 흐름이 사출되는 플라스틱 원형 내부로 취입되어 열 가소성 버블(15)을 형성한다. 수직하게 위 방향으로 취입된 버블(15)은 롤러(16,17)에 도달하기 전에 냉각되고, 상기 롤러(16,17)는 원통형 버블을 2층이지만 주변이 연속된 필름으로 접는다. 롤러(16,17)에서 실질적으로 평행하게 그리고 롤러(18) 위로 필름이 인발된다. 그 후 필름은 연신 및 어닐링 공정 섹션(20)을 통과하기 전에 1개 이상의 롤러(19) 아래로 통과한다. 필름은 일련의 연신 롤러(21)에 의해 연신되는데, 연신 롤러 각각은 축방향 또는 필름의 기계 방향으로 필름을 인발한다. 그 후 바람직하게, 섹션(20)의 상단에 있는 어닐링 오븐을 통해 필름을 통과시킴으로써 필름이 어닐링된다. 필름은 롤러(22) 위로 그리고 구동 롤러 사이로 섹션(20)을 빠져나가 단일 플라이 튜브 와인더(single ply tube winder)(24) 위로 간다. 필름(26)의 롤(25)은 와인더(24)에 모이고 원하는 양이 모이게 되면, 롤(25)은 와인더(24)에서 분리된다.

필름(26) 또는 원래 필름이 롤(25)에 감길 때, 필름(26) 또는 원래 필름의 기계 배향은 도 4에 도시된 바와 같이 필름을 제조하는 공정 전체에서 기계 방향과 단일축을 이룬다. 튜브 와인더(24)에 감기는 필름(26)은 열 가소성 필름의 단일 두께는 아니지만, 튜브 또는 원통이 접혀진 것이므로, 단일 플라이 튜브 또는 필름 튜브라고 지칭되는 것이 이해될 것이다.

도 2를 참조하면, 사선 커팅 장치(30)가 도시되어 있다. 단일축으로 배향된 필름(26)으로 된 단일 플라이 튜브 롤(25)이 접혀진 튜브 필름(26)을 회전시키고 푸는 모터(32)에 의해 구동되는 회전 디바이스(31)로 삽입된다. 롤러(33)는 회전하는 롤(25)에서 튜브 필름(26)을 인발한다. 튜브 필름(26)은 공기 중에 개방되고 회전 호온(horn) 또는 굴대(34)로 밀린다. 호온 또는 굴대(34)는 호온(34)의 회전을 위하여 분리 모터 또는 지지체를 갖는다. 원래의 튜브 필름(26)은 그 후, ±45°의 각도로 나이프(35)에 의해 사선으로 커팅된다. 종래 기술의 공정에서, 약 2°정도의 편차가 있었다. 필름(37)은 필름(37) 롤(39)을 모으기 위해 별도의 구동 모터를 갖는 와인더(38)로 인발된다. 필름(37)은 단일 플라이이고, 튜브는 아니지만 단일 시트 또는 단일 플라이인데, 도 5의 (1) 또는 (2)에 도시된 바와 같이 ±45°의 기계 방향각을 갖는다.

도 3을 참조하면, 교차 층 적층 필름을 제조하는 장치(40)가 도시되어 있다. 필름(37) 롤(39)은 롤 언와인더(unwinder)(41)에 위치되고, 제 2 필름(39) 롤(37)은 롤 언와인더(42)에 위치되며, 플라이(43,44)는 서로를 향하면서 풀리는데, 각 플라이는 필름에 도시된 바와 같이 동일한 기계 방향각을 갖는다. 2개의 플라이(43,44)는 압력 롤러(45)와 냉각 롤러(chill roller)(46) 사이의 닙(nip)을 통하여 이동한다. 롤러(45,46) 사이의 닙 바로 위에는 압출기 다이(47)가 있는데, 이 압출기 다이는 바람직하게는 플라이(43,44)가 폴리에틸렌이고, 압출 재료(extrudant)가 폴리에틸렌의 혼합물일 때, 적층물(laminant)을 압출한다. 압출기(48)는 다이(47)에 적층물을 연속적으로 공급한다. 적층물은 플라이(43,44) 사이에 압출되어 압력 롤러(45)와 적층물이 순간적으로 냉각되는 냉각 롤러(46) 사이를 통과하기 전에 얇은 층을 형성한다. 롤러(49)는 교차층 적층 필름(50)의 수직 방향을 와인더(52) 쪽으로 변경시킨다. 롤러(49)와 와인더(52) 사이에 있는 교차 적층 필름(50)에 도시된 바와 같이, 2개의 개별적인 사선 커팅 필름의 기계 방향각은 교차된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 동일한 기계 방향각을 각각 갖는 2개의 필름(37) 롤과 플라이(43,44)는 서로를 향하면서 풀려지고 적층된다. 이렇게 될 때, 기계 방향각은 상기 2개의 시트에서는 동일해도 서로 교차하게 된다. 이 명세서에서 교차 적층된 다층 필름의 제조 또는 교차 적층이라고 지칭되는 것이 바로 이러한 배향각의 교차이다. 종래 기술에서는 하나의 기계 방향각 필름만이 사용된다는 것을 강조한다. 종래 기술의 일부분으로서, 2개의 교차 적층된 2층의 사선 커팅 필름이 다시 적층되어 4개의 사선 커팅층 필름이 제조된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 사선 커팅 필름의 각 층은 도시된 바와 같이 동일한 기계 방향각을 갖는다. 이러한 사선 커팅 필름은 교차 적층된 특징을 가지나, 사선 커팅 필름 각각에서 동일한 기계 방향각이 사용되기 때문에, 2개의 사선 커팅층은 한 방향의 기계 방향각을 갖고 다른 2개의 사선 커팅층은 교차 배향의 동일한 기계 방향각을 갖는다.

본 발명 및 본 발명의 바람직한 실시예

요약하여, 본 발명은 종래 기술의 모든 일반적인 장비를 사용할 수 있다. 그러나, 종래 기술의 공정에서 분명하지 않은 것은, 원하는 동일한 필름 폭을 제조하기 위해 공정 및 장비가 변경되어야만 하는 서로 다른 기계 방향각을 갖는 필름을 사용하여 다층 필름을 제조하는 것이다. 필름을 제조함에 있어서, 특정한 폭으로 심지어 다른 크기의 장비가 사용되어야 한다. 도 2에 도시된 사선 커팅 단계를 주목하면, 필름(26)이 45°미만의 각도로 커팅되면, 동일한 필름(26) 롤(25)에서 45°각으로 커팅된 필름에 비해 보다 넓은 폭의 필름이 제조되고, 필름(26)이 45°를 초과하는 각도로 커팅되면, 보다 좁은 폭의 필름이 제조된다. 이렇게 다른 폭의 필름이 만들어지는 결과는, 교차 적층 필름을 제조하기 위해 사용되는 2개의 필름이 균일한 폭을 갖지 않을 것이므로 다른 각도로 커팅된 필름이 적층될 때, 효율적인 제조에 장애물이 된다. 기계 방향각을 변경하면 동일한 필름(26) 롤(25)에서 나오는 필름(37)의 폭이 변경된다는 것이 명백하다면, 종래 기술의 공정은 균일성을 해결해야 한다는 것이 이해된다. 즉, 공정의 모든 단계는 효과적인 공정을 갖기 위하여 엄격한 균일 작업 규격 하에 유지되어야만 한다.

본 발명은 필름에서 원하는 기계 방향각을 선택하는 것 이상을 요구한다. 원하는 기계 방향각을 선택하는 것은 3개 이상의 사선 커팅층을 갖는 다층 필름을 제조함에 있어서 출발점이 될 수 있는데, 여기서 적어도 2개의 층은 다른 기계 방향각을 갖는다. 그러나, 다른 크기의 장비의 유용성은 3개 이상의 층을 갖는 다층 필름을 제조하기 위해 사용될 수 있는 기계 방향각을 선택하는 데 있어서의 파라미터를 설정하기 위한 또 하나의 출발점일 수 있는데, 여기서 적어도 2개의 사선 커팅층은 다른 기계 방향각을 갖는다. 상기 2개의 접근법으로 시작하면, 현저히 다른 기계 방향각을 갖는 2개의 다른 필름을 제조할 때, 공정 및 장비는 현저히 다른 파라미터를 갖는다. 추가의 파라미터는 다층 필름 제품에서 결합되는 2개의 필름의 원하는 폭을 얻는 것을 보장해주는 것과 관련된다.

본 발명은 바람직하게 다른 주변을 갖는 단일축 배향 필름(26) 롤을 제조할 수 있는 압출기(13) 및 다이(들)(14)를 사용한다. 압출기(13)에서의 이러한 변화는사선 절단 섹션(30)에서 원하는 폭을 만들기 위해 다른 버블(15) 주변을 얻는데 충분할 수 있다. 반면, 적어도 2개의 라인이 단일축 배향 필름 롤을 제조하는데 필요하다고 요구될 수 있는데, 여기서 어떤 하나의 라인은 다른 하나의 라인보다 더 작은 주변의 필름(26) 롤(25)을 제조한다. 2개의 필름 제조 장치(10)가 사용되면, 2개의 연신 및 어닐링 섹션(20)과 롤러와 와인딩 기계는 제조되는 필름 각각의 폭을 다루도록 요구될 것이다. 장치의 사선 커팅 섹션에서, 단일 호온 또는 굴대(34)는 사용될 수 없으나 호온(34)은 다른 직경에 대해 필요하거나 필름 제조 장치(10)에서 제조되는 필름의 다른 주변을 다루도록 다른 직경에 맞춰질 수 있을 것이다.

본 발명의 공정에서 다수의 열 가소성 필름이 제조될 수 있다. 바람직한 열 가소성 필름은 폴리올레핀이고 상세하게는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌이다.

적층 공정은 적층물이 2개의 시트의 닙으로 압출되는 것으로 도시되어 있는데, 이것은 바람직한 방법이다. 사선 커팅 필름을 적층시키기 위해 적층물이 압출되면, 다른 필름층이 다층 필름 제품에 첨가된다는 것을 주목한다. 그러므로, 2개의 사선 커팅 필름이 압출된 적층물과 적층되면, 3층 필름 제품이 제조된다. 그러나, 여기서 사용되는 적층은 사선 커팅 필름 사이에 결합을 형성하는 임의의 방법을 포함하고 또 다른 층을 다층 제품에 첨가할 필요가 없는 열 접합 또는 밀착(welding) 공정을 포함한다. 이것은 필름의 에지를 따라서 또는 필름의 폭을 가로지르는 임의의 지점에서 가열된 로드(rod) 또는 롤러를 사용하는 알려진 공정이다. 적층 공정에서는 필름 사이에 접착제를 사용할 수도 있다. 어떤 공정이 사용되든지 간에, 다층 제품이 제조된다.

본 발명의 다층 필름의 독창성은 다음 실시예에서 설명된다.

실시예 1

폴리에틸렌 수지가 압출기(13)의 호퍼(12)에 도입되고 용융되고 취입되어 버블(15)이 된다. 필름 버블이 붕괴되어 연신되고 어닐링된 단일 플라이 튜브가 형성된다. 단일축 배향 필름 튜브 롤(25)이 롤(25)로서 수집된다. 동일 조건, 즉, 동일한 압출기 조건, 동일한 버블 크기, 연신 및 어닐링 섹션과 와인더에서의 동일한 롤러 속도가 유지되면서, 단일축 배향 필름 튜브의 제 2 롤(25)이 수집된다.

폴리에틸렌 필름 튜브의 각 롤(25)은 회전 디바이스(31)에 위치되고 풀려지고 역시 회전하고 있는 호온(34)으로 이동된다. 나이프(35)는 ±40°의 사선 각도로 필름(25)의 각 롤을 커팅하여 와인더(38)에 감겨지고 수집된 사선 커팅 필름(37) 2개 롤을 제조한다. 제조된 필름의 공칭 너비(nominal width)는 59인치(약 149.9cm)이다. 도 6에 도시된 (a) 및 (b)인 ±40°의 기계 방향각을 갖는 사선 커팅 필름(37)의 2개의 롤(39)이 도 3에 도시된 방향으로 언와인더(41,42)에 위치되고 도 6(c)에 도시된 바와 같이 교차 적층 필름이 제조된다.

보다 큰 버블이 필름 제조 단계에 사용되고, 나이프(35)의 사선 각도가 ±53°라는 것을 제외하고, 2개의 필름(37) 롤(39)을 제조하기 위해 앞서 말한 공정이 반복된다. 제조된 필름의 공칭 너비는 59인치(약 149.9cm)이다. 도 6에서 도시된 (d) 및 (e)인 ±53°의 기계 방향각을 갖는 사선 커팅 필름(37)의 2개의 롤(39)이 도 3에 도시된 바와 같은 방향으로 언와인더(41,42)에 위치되고 도 6(f)에 도시된 바와 같이 교차 적층 필름이 제조된다.

교차 적층된 3층 필름 (c) 및 (f)이 언와인더(41,42)에 위치되고 다층 필름(g)의 4개의 사선 커팅 필름층과 함께 7개의 층으로 교차 적층된다. ±53°의 기계 방향각을 갖는 필름 롤이 ±40°의 기계 방향각을 갖는 필름 롤과 교차 적층될 수 있기 때문에 방향 각도가 도시되지 않으므로 다층 필름 제품의 특정 기계 방향각의 배향은 선택의 문제이다.

사선 각도 또는 기계 방향각으로 ±를 사용하는 것은 ±2°의 허용 오차를 의미한다. 유사하게, 공칭 너비의 사용은 최소 스크랩(scrap)의 허용 오차 내에서의 너비를 말한다.

본 발명에 의해 가장 현저하게 증강되는 물리적인 특징은 파단 저항(tear resistance)이다. 단일축 배향 필름은 기계 방향으로 찢는 것에 대해 매우 약하다고 알려져 있다. 이러한 특성은 위에서 설명된 종래 기술의 교차 적층 제품에 의해 증강되었다. 그러나, 파단 저항은 본 발명의 필름에서 몇 배더 증가되었다.

실시예 2

실시예 1의 절차를 따라, 각각 ±46°, ±43°, ±48°및 ±56°의 기계 방향각을 갖는 4개의 사선 커팅 필름이 제조된다. 2개의 사선 커팅 필름을 선택하여 교차 적층된 필름이 제조된다. 제 2 교차 적층 필름이 나머지 2개의 사선 커팅 필름으로 제조된다. 그 후, 2개의 교차 적층 필름이 적층된다. 7개 층의 교차 적층 필름은 다른 기계 방향각마다 사선 커팅 플라이를 갖는다. 다른 기계 방향각으로 다층 필름을 제조함에 있어서, 3°내지 50°의 기계 방향각을 갖는 것이 바람직하지만, 이것이 제한을 의미하는 것은 아니다. 이 제품은 뛰어난 파단 저항을 가지며종래 기술의 필름으로는 불가능하였던 배너(banner) 또는 플래그(flag)로서도 유용할 수 있다.

설명된 바와 같이, 가능한 많은 변형이 존재하며, 모든 것은 다음의 청구항에 설명된 본 발명 내에서 고려된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 필름에서 기계 방향각을 변경하기 위하여 다른 사선 각도에서 사선 커팅된 단일축 배향 열가소성 필름으로 된 몇 개의 층으로 제조된 다층 사선 커팅 필름에 이용 가능하다.

Claims (14)

1. 다층 필름으로서,

   열 가소성 필름으로 된 적어도 3개의 사선 커팅 층(bias-cut layers)을 포함하며, 여기서 적어도 2개의 사선 커팅 층은 서로 다른 기계 방향각(machine direction angles)을 갖는, 다층 필름.
2. 제 1항에 있어서, 상기 열 가소성 필름은 폴리올레핀인, 다층 필름.
3. 제 2항에 있어서 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌인, 다층 필름.
4. 다층 필름으로서,

   서로 다른 기계 방향각을 각각 갖는 적어도 3개의 사선 커팅 열 가소성 필름을 포함하는, 다층 필름.
5. 제 4항에 있어서, 상기 기계 방향각은 3°내지 50°에서 변화하는, 다층 필름.
6. 제 4항에 있어서, 상기 기계 방향 각은 20°내지 70°에서 선택되는, 다층 필름.
7. 제 4항에 있어서, 사선 커팅 폴리올레핀 필름으로 된 4개의 시트가 있는데, 이 중 2개는 ±40°의 기계 방향각을 갖고, 나머지 2개는 ±53°의 기계 방향각을 갖는, 다층 필름.
8. 제 4항에 있어서, 적어도 4개의 사선 커팅 층은 서로 다른 기계 배향각(machine orientation angle)을 갖는, 다층 필름.
9. 제 4항에 있어서, 폴리올레핀 필름으로 된 4개의 사선 커팅 시트가 있는데, 각 층은 서로 다른 기계 방향각을 갖는, 다층 필름.
10. 제 9항에 있어서, 기계 방향각의 차이가 가장 작은 층들은 서로 인접하지 않는, 다층 필름.
11. 다층 교차 적층 필름으로서,

    기계 배향각을 각각 갖는 적어도 3개의 사선 커팅 열 가소성 필름을 포함하며, 여기서 적어도 2개의 층은 서로 다른 기계 방향각을 갖는, 다층 교차 적층 필름.
12. 제 11항에 있어서, 상기 기계 방향각은 20°내지 70°인, 다층 교차 적층 필름.
13. 제 11항에 있어서, 사선 커팅 폴리올레핀 필름으로 된 4개의 시트가 있는데, 이 중 2개는 ±40°의 기계 방향각을 가지며 나머지 2개는 ±53°의 기계 방향각을 갖는, 다층 교차 적층 필름.
14. 제 11항에 있어서, 상기 열 가소성 필름은 폴리에틸렌인, 다층 교차 적층 필름.