KR20140033093A - 테입의 조합된 롤링 및 신장을 위한 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 공정은 카렌더 상의 테입으로 시트(101)의 롤링 및 신장을 조합한다. 상기 시트는 상기 카렌더의 2개의 롤들(111, 112) 사이의 닙에 있는 롤링된 시트로 롤링되고 상기 롤링된 시트는 즉시 신장되고 그후에 2개의 카렌더 롤들 중 하나(111)의 표면 상의 테입으로 신장된다. 상기 카렌더 롤(111)의 표면 상의 롤링된 시트의 속도(V3)는 카렌더 롤의 속도(111)보다 높다. 상기 롤링된 시트의 넥-다운의 개시 위치 및 넥-다운 비율은 제안된 공정에 의해서 용이하게 제어될 수 있다.

Description

테입의 조합된 롤링 및 신장을 위한 공정{PROCESS FOR COMBINED ROLLING AND STRETCHING OF TAPES}

본 발명은 카렌더 상의 테입으로 시트의 조합된 롤링 및 신장을 위한 공정에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 개선된 특성들을 갖는 테입들에 관한 것이다.

테입들의 제조 시에, 사용된 방법들 중 하나는 카렌더의 닙(nip)에 있는 시트 재료를 롤링하고 차후에 하나 이상의 개별 신장 스테이지들에서 롤링된 시트를 신장시키고, 상기 롤링된 시트 재료는 예로서 WO 2008/127562에 개시된 2 세트의 롤러들 사이의 공기 중에 연신된다. 신장중에 시트 재료는 폭 및 두께가 감소된다. 신장중에 롤링된 시트의 폭 감소는 네킹(necking) 또는 넥-다운(neck-down)으로 칭한다. 상기 2 세트의 롤러들 사이의 공기에서의 시트 재료의 폭 감소는 일반적으로 매우 급격한 넥-다운을 특징으로 한다. 즉, 상기 시트 재료의 폭은 매우 제한된 거리에 걸쳐 크게 감소된다.

급격한 넥-다운은 시트 재료의 변형 속도가 예로서 시트 재료의 중심에서 외부 에지들로 증가하므로 상기 시트 재료의 폭에 걸쳐 신장 거동에서의 차이들을 유발할 수 있다. 급격한 넥-다운은 또한 신장 테입의 폭에 걸쳐 중합체 배향에서의 차이들을 유도할 수 있다.

네크의 폭에 대한 신장 거동에서의 차이는 그에 따른 신장 테입의 폭에 대한 두께 변이들을 유발할 수 있다. 또한, 신장 테입은 응력변형시에 응력 차이들을 나타낼 수 있고, 이는 테입의 원하지 않는 잔주름들을 유발할 수 있다. 이러한 심각한 결과들은 롤링된 시트 재료의 폭이 증가할 때 더욱 문제가 된다.

롤링된 시트는 또한 하나 이상의 볼록 판들에 대해서 신장될 수 있다. 넥-다운의 초기 위치는 결과적으로 시간에 따라 그리고 그에 의해서 제조 테입의 길이에 대해서 기계적 특성들을 변화시키는 종래 기술의 공정에서 시간에 따라 변화될 수 있다.

본 발명에 따른 공정은 카렌더 상의 테입으로 시트의 롤링 및 신장을 조합한다. 상기 시트는 상기 카렌더의 2개의 롤들 사이의 닙에 있는 롤링된 시트로 롤링되고 상기 롤링된 시트는 즉시 신장되고 그후에 2개의 카렌더 롤들 중 하나의 표면 상의 테입으로 신장된다. 상기 카렌더 롤의 표면 상의 롤링된 시트의 속도는 카렌더 롤의 속도보다 높다. 상기 롤링된 시트의 넥-다운의 개시 위치 및 넥-다운 비율은 제안된 공정에 의해서 용이하게 제어될 수 있다.

도 1은 시트의 개략적인 도면.
도 2는 시트가 카렌더 상의 테입으로 롤링되고 신장되는 본 발명의 일 실시예의 개략도.
도 3은 롤링된 시트가 테입으로 신장되는 넥-다운의 개략도.
도 4는 시트가 카렌더 상의 테입으로 롤링되고 신장되는 본 발명의 다른 실시예의 개략도.

본 발명의 일 실시예는 시트가 카렌더의 2개의 롤들 사이의 닙에 있는 롤링된 시트로 롤링되고 상기 롤링된 시트는 2개의 카렌더 롤들 중 하나의 표면 상의 테입으로 신장되는 것을 특징으로 하는, 시트를 테입으로 롤링 및 신장시키기 위한 공정에 관한 것이다. 상기 롤링된 시트는 그에 따라서 상기 테입으로의 상기 롤링된 시트의 신장 중에 상기 카렌더의 표면과 접촉한다.

시트의 롤링과 설비의 단일 부재 즉, 카렌더 상의 롤링된 시트의 신장과 조합시키면 테입들의 더욱 경제적인 제조를 가능하게 한다.

본 발명에 따른 공정은 테입의 초기 신장이 더욱 잘 제어될 수 있기 때문에 시트로부터 신장된 테입의 더욱 안정된 제조를 가능하게 한다. 신장된 테입은 신장된 테입의 더욱 균일한 두께 및/또는 신장된 테입의 폭 및/또는 길이에 대한 더욱 균일한 기계적 특성들을 가지며, 이는 하나 이상의 차후 신장 스테이지들에서 상기 테입을 추가로 신장시키는 공정을 덜 민감하게 한다.

많은 테입 제조 공정들에서, 테입은 일련의 차후 신장 스테이지들에서 신장되고, 상기 각 신장 단계의 예로서 인장 및 온도와 같은 처리 조건들은 매우 주의깊게 제어되어야 한다. 통합된 신장 스테이지의 제 1 섹션에서의 작은 편차가 테입의 불균일성들로 인하여 통합된 신장 스테이지의 제 2 섹션에서 주요 품질 문제들을 발생시킬 수 있기 때문에, 둘 이상의 신장 스테이지들을 통합시키는 것은 매우 어려운 것으로 확인되었다. 본 발명에 따른 공정은 카렌더 롤의 표면 상의 롤링된 시트의 신장 후에 개선된 균일성을 갖는 신장된 테입을 제공하고, 이는 2이상의 추가 신장 스테이지들의 통합을 가능하게 한다.

본원에서 사용되는 롤링은 시트의 두께를 감소시킴으로써, 그러나 시트의 폭을 크게 감소시키지 않고 시트를 연장시키는 것으로 공지된 시트의 길이를 증가시키는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 카렌더의 닙에서의 압축력 하에서 예로서 시트의 벌징(bulging)으로 인한 임의의 에지 효과들이 있으며, 이들 에지 효과들은 시트의 폭과 비교할 때 크지 않고 롤링된 시트의 두께의 약 20배로 제한된다.

본 발명에 따른 공정에 의해서 제조되는 테입들은 신장된 테입들의 폭에 대한 더욱 균일한 기계적 특성 및 신장된 테입들의 균일한 두께를 나타낸다. 상술한 에지 효과들에 영향을 받는 에지들은 신장된 테입으로부터 컷팅되고 신장된 테입의 균일성을 고려할 때 고려되지 않는다.

또한 본원에서 사용되는 인출(drawing)로 알려진 신장(stretching)은 시트의 폭과 시트의 두께 모두를 감소시킴으로써 시트의 길이를 증가시키는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 도시된 시트(101)는 3개의 치수들, 길이(L1), 폭(W1) 및 두께(D1)를 갖는 재료이다. 시트는 2개의 주요 표면측들(S1a 및 S1b)을 갖고, 상기 2개의 주요 표면측들은 시트의 길이(L1) 및 폭(W1)에 의해서 각각 한정된다. 상기 시트는 또한 시트의 폭(W1) 및 두께(D1)에 의해서 형성된 단면적(A1)을 가진다. 상기 시트는 치수(L1)의 방향과 평행한 제조 방향으로 속도(V1)에서 카렌더의 2개의 롤들 사이의 닙 안으로 이동한다.

상기 시트의 길이(L1)는 또한 기계 방향으로 공지된 시트의 제조 방향으로의 상기 시트의 치수이고, 연속적인 제조의 경우에 무한정일 수 있다. 일반적으로 길이(L1)는 적어도 0.5m이다. 시트의 폭(W1)은 또한 횡단 기계 방향으로 공지된 시트의 이동 평면에서의 제조 방향과 직각인 시트의 치수로서 규정된다. 일반적으로, 시트의 폭(W1)은 0.1 내지 5.0 m의 범위, 양호하게는 0.2 내지 1.5 m의 범위에 있다. 시트의 두께(D1)는 제조 방향과 직각이고 횡단 기계 방향과 직각인 시트의 치수로서 규정되고 또한 수직 방향으로 공지되어 있다. 일반적으로, 시트의 두께는 0.5 내지 10 mm의 범위, 양호하게는 1.0 내지 4.0 mm의 범위, 더욱 양호하게는 1.5 내지 3.0 mm의 범위에 있다.

상기 시트는 임의의 신장가능한 재료로 제조될 수 있다. 양호하게는, 상기 시트는 중합체 또는 폴리에스터, 예로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리오레핀, 예로서 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리카보네이트들 또는 임의의 그 혼합물들과 같은 중합체들의 혼합물로 제조된다.

양호하게는, 상기 시트를 구성하는 중합체는 폴리오레핀 또는 폴리오레핀들의 혼합물이다. 더욱 양호하게는, 상기 시트는 폴리에틸렌, 더욱 양호하게는 UHMWPE로 제조된다. 가장 양호하게는, 상기 시트는 압축 성형된 UHMWPE 분말 또는 소결된 UHMWPE 분말로 제조된다.

양호하게는, 상기 UHMWPE는 적어도 400.000 g/mole, 더욱 양호하게는 500.000 내지 10.000.000 g/mole 사이의 평균 분자량(Mw), 10 미만, 더욱 양호하게는 8 미만, 가장 양호하게는 6 미만의 낮은 가교밀도(entanglement density) 및 다분산도(polydispersity)(Mw/Mn)를 가진다.

시트(101)는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 시트(101)의 두께를 감소시킴으로써 카렌더의 2개의 롤들 사이의 닙에서 롤링된 시트(102)로 롤링된다. 카렌더의 2개의 롤들(111,112)의 닙에서, 힘이 시트(101)의 2개의 주요 표면들 상에 수직 방향으로 인가되어서 시트를 두께 방향으로 압축시킨다. 상기 카렌더의 롤들(111)의 적어도 하나가 시트의 속도(V1)보다 큰 선형 원주방향 속도(V111)로 회전할 때, 상기 시트(101)는 카렌더의 2개의 롤들(111,112)에 의해서 상기 시트(101)에 인가된 전단 및 압축 응력들에 의해서 기계 방향으로 연신된다.

상기 카렌더의 2개의 롤들(111,112) 사이의 닙을 나오는 상기 롤링된 시트(102)는 또한 3개의 치수들 즉, 길이(L2; 도시생략), 폭(W2; 도시생략) 및 두께(D2)를 갖는 재료이다. 상기 롤링된 시트(102)는 상기 롤링된 시트(102)의 폭(W2) 및 두께(D2)에 의해서 형성된 단면적(A2; 도시생략)을 가진다.

카렌더의 2개의 롤들(111,112) 사이의 닙에 있는 시트(101)의 롤링 중에, 상기 시트의 폭은 본질적으로 최초 폭에서 유지되고, 이는 상기 롤링된 시트(102)가 본질적으로 상기 최초 시트(101)의 폭(W1)과 동일한 폭(W2)을 갖는 것을 의미한다.

상기 롤링된 시트(102)는 최초 시트(101)의 두께(D1)와 비교할 때 감소된 두께(D2)를 가진다. 양호하게는, 상기 롤링된 시트(102)의 두께(D2)에 대한 상기 최초 시트(101)의 두께(D1)의 두께 비(RD12)는 적어도 3, 양호하게는 적어도 4, 더욱 양호하게는 적어도 5이다.

상기 롤링된 시트(102)는 상기 최초 시트(101)의 길이(L1)와 비교할 때 증가한 길이(L2)를 가진다. 양호하게는, 상기 최초 시트(101)의 길이(L1)에 대한 상기 롤링된 시트(102)의 길이(L2)의 길이 비(RL21)는 적어도 3, 양호하게는 적어도 4, 더욱 양호하게는 적어도 5이다.

롤링 중에 시트의 밀도(ρ1, 도시생략)는 카렌더의 2개의 롤들(111,112) 사이의 닙에 있는 시트의 2개의 주요면들(S1a, S1b) 상에 인가된 압축(수직)힘들로 인하여 증가될 것이다. 상기 롤링된 시트(102)의 밀도(ρ2)가 최초 시트(101)의 밀도(ρ1)와 비교하여 증가될 때, 길이 비(RL21)는 두께 비(RD12)보다 작을 것이다. 압축 성형 UHMWPE의 시트 또는 소결 UHMWPE 분말의 시트가 본 발명에 따른 공정에서 사용될 때, 롤링 중의 밀도 증가는 양호하게는 5% 이하, 더욱 양호하게는, 2%이하일 것이다. 롤링 중에 밀도 증가는 압축 성형 UHMWPE의 고품질 시트 또는 소결 UHMWPE 분말의 고품질 시트가 사용되는 경우에 1% 이하일 것이다. 롤링된 시트의 폭(W2)이 시트의 폭(W1)과 동일할 때, 길이 비(RL21)는 두께 비(RD12)보다 5% 이하, 양호하게는, 2%이하, 더욱 양호하게는, 1%이하로 작을 것이다.

대안으로, 롤링된 시트(102)의 밀도(ρ2)가 롤링 중에 증가하지 않고, 따라서 시트(101)의 밀도(ρ1)와 동일할 때, 롤링된 시트의 폭(W2)이 시트의 폭(W1)과 동일할 때, 롤링된 시트의 폭(W2)이 시트의 폭(W1)과 동일할 경우에는, 길이 비(RL21)는 두께 비(RD12)와 동일할 것이다.

카렌더의 2개의 롤들(111,112) 사이의 닙에서 롤링된 시트(102)로의 상기 시트(101)의 롤링 후에, 상기 롤링된 시트(102)는 카렌더의 2개의 롤들 중 하나(111)의 표면 상에서 신장된다. 카렌더 롤(111)의 표면 상의 테입(103)으로 신장되는 상기 롤링된 시트의 속도(V3)는 롤링된 시트가 신장되는 그 표면 상의 카렌더 롤(111)의 속도(V111)보다 크다. 카렌더 롤(111)의 표면 상의 테입(103)으로 신장되는 상기 롤링된 시트의 속도(V3)는 상기 카렌더의 롤들(111,112) 사이의 닙에서 속도(V2)로부터 신장된 테입이 테이크 오프 롤러(take off roller)에 의해서 카렌더 롤(111)의 표면으로부터 벗겨지는 지점에서 속도(V4)로 점진적으로 증가한다.

상기 신장된 테입이 테이크 오프 롤러(113)에 의해서 카렌더 롤의 표면으로부터 벗겨지는 속도(V4)는 속도 조절식 롤(114)에 의해서 한정된다. 대안으로, 테이크 오프 롤러(113)는 속도(V113)를 갖는 속도 조절식 롤(도시생략)일 수 있다. 속도 조절식 롤(113 또는 114)의 선형 원주방향 속도(V113 또는 V114)는 그 표면 상에서 상기 롤링된 시트(103)가 신장되는 카렌더 롤(111)의 속도(V111)보다 높기 때문에, 상기 롤링된 시트는 인장력이 테입으로 신장되는 롤링된 시트 및 카렌더 롤의 표면 사이의 마찰력을 초과할 때 인장력들에 의해서 연신된다.

상기 카렌더의 닙을 나오는 롤링된 시트(102)는 상기 롤링된 시트가 양호하게는, 시트의 용융 온도에 근접한 온도까지 가열될 때 인장력들에 의한 신장에 대한 낮은 저항성을 가진다. 상기 롤링된 시트의 재료는 단지 제한된 정도의 배향에 영향을 받았다. 롤링된 시트가 카렌더의 표면 상에서 신장되기 때문에, 시트 재료는 카렌더의 닙으로부터 상기 테이크 오프 롤러로 점진적으로 더욱 배향되고, 그에 의해서 카렌더 롤의 표면 상에서 신장되는 롤링된 시트의 계수(modulus)를 증가시킨다. 신장에 대한 저항성은 증가되고, 그에 의해서 신장되는 롤링된 시트 상의 인장력들을 점진적으로 증가시킨다.

카렌더 롤(111)의 표면으로부터 벗겨진 신장된 테입(104)은 또한 3개의 치수들 즉, 길이(L4, 도시생략), 폭(W4, 도시생략) 및 두께(D4)를 갖는 재료이다.

신장된 테입(104)은 롤링된 시트(102)의 폭(W2)과 비교할 때 감소된 폭(W4)을 가지며 롤링된 시트(102)의 두께(D2)와 비교할 때 감소된 두께(D4)를 가진다. 신장된 테입(104)은 테입(104)의 폭(W4) 및 두께(D4)에 의해서 한정되는 단면적(A4, 도시생략)을 가진다. 일반적으로, 신장된 테입(104)의 두께에 대한 폭의 비는 롤링된 시트(102)의 두께에 대한 폭의 비와 거의 동일하다.

양호하게는, 신장된 테입(104)의 단면적(A4)에 대한 롤링된 시트(102)의 단면적(A2)의 면적 비(RA24)는 적어도 2, 양호하게는, 적어도 3, 가장 양호하게는, 적어도 4이다.

신장된 테입(104)은 롤링된 시트(102)의 길이(L2)와 비교할 때 증가된 길이(L4)를 가진다. 양호하게는, 롤링된 시트(102)의 길이(L2)에 대한 신장된 테입(104)의 길이(L4)의 길이 비(RL42)는 적어도 2, 양호하게는, 적어도 3, 가장 양호하게는, 적어도 4이다.

롤링된 시트(102)의 넥-다운의 개시는 카렌더 롤들(111,112)의 닙의 출구에 위치한 카렌더 롤의 표면 상의 고정점을 가진다. 롤링된 시트가 볼록 판의 표면 상에 또는 2개의 롤러들 사이의 (고온) 공기 중에 신장될 때, 넥-다운의 개시 위치는 예로서, 시트의 길이에 대한 밀도 또는 두께의 불균일성과 같이, 시트에 수용된 불균일성으로 인하여 시간에 따라 변화될 수 있고, 결과적으로 테입의 기계적 특성들은 시간에 따라 변화될 수 있다. 본 발명에 따른 공정에서 넥-다운의 개시 위치는 카렌더의 닙의 출구에서 고정되기 때문에, 테입의 기계적 특성들은 넥-다운의 개시 위치 변화로 인하여 시간에 따라 변화되지 않을 것이다.

신장 중에 롤링된 시트의 넥-다운 비는 본 발명에 따른 공정에 의해서 제어될 수 있다. 테입으로 신장되는 롤링된 시트 및 카렌더의 표면 사이의 마찰이 롤링된 시트의 신속한 넥-다운을 방지하므로, 신장 중에 롤링된 시트의 점진적인 넥-다운이 달성될 수 있다. 카렌더 롤의 표면 상에서 신장되는 롤링된 시트에 인가된 인장력은 카렌더 롤의 원주를 따라서 카렌더의 닙으로부터 신장된 테입이 카렌더 롤의 표면으로부터 벗겨지는 지점으로 점진적으로 증가한다.

롤링된 시트는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 카렌더 롤의 표면 상에서 폭 및 두께가 점진적으로 감소된다. 동시에 롤링된 시트의 속도(V3)는 카렌더 롤의 표면 상에서 카렌더 롤의 원주를 따라서 카렌더의 닙으로부터 신장된 테입이 카렌더 롤의 표면으로부터 벗겨지는 지점으로 점진적으로 증가한다. 롤링된 시트는 그에 따라서 카렌더의 2개의 롤들 중 하나의 원주 섹션을 따라서 테입으로 신장된다. 테입(103)으로 신장되는 공정에서 롤링된 시트는 예로서 카렌더의 닙과 롤러(113)에 있는 테이크 오프 지점 사이에 위치한 지점에서 예로서 폭(W3) 및 두께(D3)를 가진다. 폭(W3) 및 두께(D3)는 롤링된 시트(102)의 폭(W2) 및 두께(D2)와 비교할 때 감소되지만, 카렌더 롤의 표면으로부터 벗겨진 신장된 테입(104)의 폭(W4) 및 두께(D4)보다는 여전히 크다. 신장된 테입(103)인 롤링된 시트의 속도(V3)는 롤링된 시트(102)의 속도(V2)와 비교할 때 증가하지만, 카렌더 롤(111)의 표면으로부터 벗겨진 신장된 테입(104)의 속도(V4)보다는 여전히 낮다. 롤링된 시트의 폭 및 두께의 제어된 감소는 신장되는 롤링된 시트의 속도(V3)가 신장된 테입(103)인 롤링된 시트의 폭(W3)에 대해서 작은 변화들을 나타낸다. 도 3에서 점선들은 신장 테입들에서 종종 사용되는 2개의 롤러들 사이에서 종래 기술의 신장 공정들에 있는 신속한 넥-다운을 개략적으로 도시한다.

양호하게는, 넥-다운은 예로서 테입에서의 중합체 방위 및/또는 테입의 두께에서 테입의 폭에 대한 차이들을 최소화하기 위하여 카렌더의 닙으로부터 롤러(113)에 있는 테이크 오프 지점으로 가능한 점진적으로 연장된다.

테입으로 신장되는 롤링된 시트 및 카렌더 롤의 표면 사이의 마찰은 롤링된 시트의 넥-다운 비를 제어하도록 조정될 수 있다.

카렌더 롤의 표면의 마찰 계수는 테입으로 신장되는 롤링된 시트 및 카렌더 롤의 표면 사이의 마찰력을 카렌더 롤의 원주를 따른 넥-다운을 위해 이용가능한 거리에 정합시키기 위하여 조도 및/또는 재료를 변화시킴으로써 조정될 수 있다.

카렌더 롤의 표면 상에서 신장되는 롤링된 시트의 넥-다운을 위해 이용가능한 거리는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이 테이크 오프 롤러(113)의 위치를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 도 4의 실시예에서 카렌더의 표면 상에서 신장되는 롤링된 시트의 넥-다운을 위한 거리는 테이크 오프 롤러(113)의 위치를 변화시킴으로써 예로서, 도 2의 실시예에 있는 카렌더 롤(111)의 원주의 약 50%와 비교할 때 카렌더 롤(111)의 원주의 약 75%로 증가된다.

대안으로, 카렌더 롤의 표면 상에서 신장되는 롤링된 시트의 넥-다운을 위해 이용가능한 거리는 그 표면 상에서 롤링된 시트가 신장되는 카렌더 롤의 직경을 증가시킴으로써 증가될 수 있다.

카렌더 롤의 직경이 증가할 때, 카렌더 롤의 표면 상으로 롤링된 시트를 가압하는 수직력은 감소하므로 롤링된 시트 및 카렌더 롤 사이의 단위 길이 당 마찰력을 감소시킨다. 신장되는 롤링된 시트의 넥-다운을 위해 사용가능한 전체 길이는 롤 직경을 증가시킴으로써 증가되고 넥-다운은 점진적으로 진행할 수 있으므로, 롤링된 시트의 재료의 변형 비율을 감소시킨다. 신장되는 롤링된 시트 상에 인가된 인장력은 또한 더욱 점진적으로 증가될 것이다.

양호하게는, 시트는 카렌더의 2개의 롤들 사이의 닙 안으로 들어가기 전에 예열된다.

하나 또는 양자의 카렌더 롤들은 시트의 온도를 시트의 용융 온도의 바로 밑의 온도로 증가시키도록 가열될 수 있다. 양호하게는, 카렌더의 닙에서 롤링 중에 시트의 온도는 1 내지 20 ℃의 범위, 양호하게는, 시트의 용융 온도 밑의 2 내지 10 ℃의 범위에 있다.

시트가 주요 구성요소 이외에 전체 시트의 약 5중량% 이하의 저용융 또는 고용융 재료의 작은 부분을 포함할 때, 시트의 용융 온도는 주요 구성요소의 용융 온도를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 시트가 상이한 분자량 분포를 갖는 동일 유형의 중합체들의 혼합물 또는 상인한 유형의 중합체들의 혼합물을 포함할 때, 시트의 용융 온도는 혼합물의 고용융 중합체의 용융 온도를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 물론, 또한 중합체들의 혼합물은 낮은 용융 또는 높은 용융 재료의 작은 부분을 수용할 수 있다.

양호한 실시예에서, 시트는 압축 성형된 UHMWPE 분말 또는 소결된 UHMWPE 분말로 제조된다. 양호하게는, 압축 성형된 또는 소결된 UHMWPE 시트는 카렌더의 닙으로 들어가기 전에 130 내지 140℃의 온도로 예열되고 하나 또는 양자의 카렌더 롤들은 UHMWPE 시트의 온도를 상승시키기 위하여 가열될 수 있다.

대안으로, 하나 또는 양자의 카렌더 롤들은 카렌더의 닙에서 롤링되는 시트로부터 그리고/또는 카렌더 롤의 표면 상에서 신장되는 롤링된 시트로부터 열을 제거하기 위하여 냉각될 수 있다. 시트의 롤링 및 신장은 시트의 온도가 그 용융 온도 위로 상승하는 것을 방지하기 위하여 시트로부터 제거해야 하는, 상당한 양의 열을 발생시킬 수 있다.

종래 기술의 공정에서 실행되는 바와 같이, 2세트의 롤러들 사이의 공기 중에서 테입으로의 롤링된 시트의 신장 중에 발생된 열은 결과적으로 시트를 국부적으로 다르게 가열할 수 있고, 이는 시트가 국부적으로 상이한 신장 거동을 나타내게 할 수 있다. 본 발명에 따른 공정에서 카렌더 롤의 표면 상의 테입으로 신장되는 롤링된 시트는 수직력들에 의해서 카렌더 롤의 곡면 상으로 가압되고, 이는 신장되는 롤링된 시트 및 카렌더 롤의 표면 사이의 양호한 접촉을 보장한다. 따라서, 롤링 및 신장에 의해서 발생된 열은 시트로부터 효과적으로 제거될 수 있고 결과적으로 신장되는 롤링된 시트의 온도는 용융 온도 미만으로 제어된다. 신장되는 롤링된 시트의 계수는 신장되는 롤링된 시트의 과도하게 높은 온도 만큼 감소되지 않으므로, 롤링된 시트의 넥-다운은 개선된 균일성을 갖는 테입들을 얻기 위하여 원하는대로 점진적으로 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 공정의 다른 실시예에서, 카렌더의 2개의 롤들의 온도는 본 발명에 따른 공정을 추가로 최적화하기 위하여 상이한 온도에서 가열 또는 냉각에 의해서 제어될 수 있다. 카렌더의 닙에서, 롤링되는 시트의 허용가능한 온도는 단지 제한된 정도의 배향에만 영향을 받는 롤링된 시트의 재료의 용융 온도에 의해서 제한된다. 롤링된 시트가 카렌더 롤(111)의 표면 상에서 신장될 때, 신장되는 롤링된 시트에서의 배향은 점진적으로 증가되고, 이는 시트 재료의 용융 온도에서의 증가를 유발할 수 있다. 카렌더 롤(111)의 높은 온도는 카렌더 롤의 표면 상에서 신장 공정을 최적화하는데 유리할 수 있다. 따라서, 카렌더 롤(111)의 온도는 카렌더 롤(112)보다 높은 온도에서 제어될 수 있다. 카렌더 롤(112)의 온도는 닙에 있는 시트의 온도가 롤링되는 시트의 용융 온도를 초과하지 않는 것을 보장하기 위하여 카렌더 롤(111)보다 낮은 온도에서 제어될 수 있다.

주위 공기와의 에너지 교환으로 인한, 롤링된 시트의 신장 중에 카렌더 롤의 표면과 직접 접촉하지 않는 주요 표면측의 온도 감소를 방지하기 위하여, 신장되는 롤링된 시트의 이 주요 표면측은 예로서 열 반사 차폐에 의해서 주위 공기로부터 단절될 수 있다. 완전한 카렌더는 온도 제어식 룸에 위치할 수 있다.

대안으로, 카렌더 롤의 표면과 직접 접촉하지 않는 주요 표면측은 고온 공기 송풍에 의한 또는 적외석 복사에 의한 것과 같은 임의의 공지된 수단에 의해서 가열될 수 있다.

카렌더 롤의 표면과 직접 접촉하지 않는 주요 표면측을 가열할 때, 가열작업은 신장되는 롤링된 시트의 폭을 가로질러 나란하게 배치된 다중 가열 요소들에 의해서 수행될 수 있다. 상이한 가열 요소들은 신장되는 롤링된 시트의 신장 거동을 최적화하기 위하여 신장되는 롤링된 시트의 폭을 가로질러 상이한 열 유속들을 공급하는데 사용될 수 있다. 예로서, 신장되는 롤링된 시트에 대한 열 유속은 에지들에서 둘러싸인 공기와의 큰 에너지 교환을 보상하기 위하여 시트의 에지들에서 증가될 수 있다. 양호하게는, 가열작업은 적어도 2, 양호하게는, 적어도 5개의 가열 요소들에 의해서 수행된다.

시트가 롤링된 시트로 롤링되는 닙을 형성하는 카렌더의 2개의 롤들은 예로서 닙에서 시트의 온도를 추가로 최적화하기 위하여 상이한 직경을 가질 수 있다. 롤의 큰 직경이 시트로부터 롤로 또는 롤로부터 시트로 열유속의 비율로서 롤의 온도를 더욱 잘 제어할 수 있고 롤의 열 용량은 감소한다. 따라서, 열유속에서 변화들로 인한 카렌더 롤의 온도의 증가 또는 감소가 줄어들 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 카렌더의 2개의 롤들은 카렌더의 닙에서 양자의 카렌더 롤들의 표면들이 시트의 제조 방향으로 이동할 때, 카렌더의 닙 안으로의 시트의 용이한 진입을 보장하기 위하여 반대 회전방향으로 회전한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 카렌더의 2개의 롤들은 동일한 선형 원주방향 속도에서 반대 회전방향으로 회전한다. 시트를 기계 방향으로 연신시키기 위하여 카렌더 롤들에 의해서 시트에 인가된 전단 응력들은 시트의 양자의 주 표면들(S1a 및 S1b)에서 동일하다. 따라서, 롤링된 시트는 롤링된 시트의 두께에 걸쳐 대칭 특성 프로파일을 나타낼 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 카렌더의 2개의 롤들은 상이한 선형 원주방향 속도에서 반대 회전방향으로 회전한다. 따라서, 시트의 두께에 걸친 전단 응력들에서의 차이는 롤링된 시트의 두께에 대한 신장 거동에서의 차이를 최소화하기 위하여 최소화될 수 있다. 2개의 카렌더 롤들(111,112) 중 하나는 롤링된 시트의 두께에 대한 배향에서의 차이를 최소화하기 위하여 정지될 수 있다. 따라서, 롤링된 시트는 롤링된 시트의 두께에 대해 더욱 일정한 특성 프로파일을 나타낸다.

본 발명의 추가 실시예에서, 카렌더의 2개의 롤들은 카렌더의 닙에서 롤링될 시트의 두께 대한 일정한 전단 응력들을 보장하기 위하여 동일한 회전 방향으로 회전한다. 따라서, 롤링된 시트는 롤링된 시트의 두께에 대해서 일정한 특성들을 나타낸다.

테입의 폭 및/또는 두께에 대한 최적화된 균일성을 갖는 테이크 오프 롤러에 의해서 카렌더 롤의 표면으로부터 벗겨진 신장된 테입은 하나 이상의 추가 인출 스테이지들에서 추가로 신장될 수 있다. 추가 인출 스테이지들은 예로서, 볼록판 등의 표면에서 인출되는 것, 2세트의 롤러들 사이의 (고온) 공기 중에 인출되는 것과 같은, 본질적인 임의의 공지된 인출 기법들을 사용하여 각각 실행될 수 있다. 추가 인출 스테이지들은 또한 카렌더 롤의 표면에서 각각 실행될 수 있다. 신장된 테입은 또한 테입을 추가로 신장시키는데 사용된 카렌더의 닙에서 더욱 추가로 롤링될 수 있다. 테입은 또한 이들 기법들의 임의의 조합에 의해서 추가로 신장될 수 있다.

테이크 오프 롤러에 의해서 카렌더 롤의 표면으로부터 벗겨진 테입은 예로서 중합체 두께 및/또는 방위에서 및/또는 테입의 폭 및/또는 두께에 대한 기계적 특성들에서 개선된 균일성을 갖기 때문에, 추가 인출 스테이지들에서 테입의 추가 신장은 덜 민감할 것이다. 많은 공정들에서, 테입들의 신장은 일련의 인출 스테이지들에서 실행되고, 예로서 각각의 인출 스테이지에서 속도 차이 및 온도 세팅들과 같은 조건들은 예로서 테입의 파손들을 회피하기 위하여 주의깊게 선택되어야 한다. 카렌더 롤의 표면으로부터 벗겨지는 테입은 개선된 균일성을 가지며, 추가 신장 스테이지들중 일부 또는 모두는 인출 스테이지들의 전체 수를 감소시키기 위하여 통합될 수 있다.

본 발명에 따른 공정은 테입의 초기 신장이 카렌더 롤의 표면 상에서 더욱 잘 제어될 수 있기 때문에 시트로부터 신장된 테입들의 더욱 안정된 제조를 가능하게 한다. 신장된 테입은 신장된 테입의 폭 및/또는 두께에 대해서 더욱 균일한 두께 및/또는 더욱 균일한 기계적 특성들을 가지며, 이는 하나 이상의 추후 신장 스테이지들에서 테입의 추가 신장 공정을 덜 민감하게 한다.

많은 테입 제조 공정들에서, 상기 테입은 일련의 차후 신장 스테이지들에서 신장되고, 예로서 각 신장 단계의 인장 및 온도와 같은 처리 조건들은 더욱 주의깊게 제어되어야 한다. 둘 이상의 신장 스테이지들을 통합시키는 것은 이러한 통합된 신장 스테이지의 제 1 섹션에서의 작은 편차가 테입의 불균일성으로 인하여 통합된 신장 스테이지의 제 2 섹션에서 주요 품질 문제들을 유발할 수 있기 때문에 매우 어려운 것으로 확인되었다. 본 발명에 따른 공정은 카렌더 롤의 표면 상에서 롤링된 시트를 신장시킨 후에 개선된 균일성을 갖는 신장된 테입을 제공하며, 이는 둘 이상의 추가 신장 스테이지들의 통합을 허용한다.

신장된 테입들은 탄성 적용예들, 로프들, 케이블들, 망들 및 직물들을 포함하는 많은 적용예들에서 유용하다. UHMWPE의 신장된 테입들은 탄성 적용예들 및 로프들에서 특히 유용하다.

Claims (15)

1. 시트의 두께를 감소시킴으로써 그러나 상기 시트의 폭을 크게 감소시키지 않고서 상기 시트의 길이를 증가시키기 위하여 카렌더의 2개의 롤들 사이의 닙에 있는 롤링된 시트로 상기 시트가 롤링되는, 상기 시트를 테입으로 롤링 및 신장시키기 위한 방법으로서,
   상기 롤링된 시트는 상기 롤링된 시트의 폭과 상기 롤링된 시트의 두께 모두를 감소시킴으로써 상기 롤링된 시트의 길이를 증가시키기 위하여 상기 카렌더의 2개의 롤들 중 하나의 표면과 접촉하는 동안 테입으로 신장되는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 카렌더의 2개의 롤들은 반대방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 카렌더의 2개의 롤들은 동일 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 카렌더의 2개의 롤들은 상이한 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 카렌더의 2개의 롤들은 동일 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 카렌더 롤들 중 하나 또는 양자 모두는 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 카렌더 롤들 중 하나 또는 양자 모두는 가열되는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 롤링된 시트의 두께에 대한 상기 시트의 두께의 비는 적어도 3, 양호하게는 적어도 4, 더욱 양호하게는 적어도 5인 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 테입의 단면적에 대한 상기 롤링된 시트의 단면적의 비는 적어도 2, 양호하게는 적어도 3, 더욱 양호하게는 적어도 4인 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신장된 테입은 하나 이상의 추가 인출(drawing) 스테이지들에서 추가로 신장되는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 테입은 하나 이상의 볼록판 인출 스테이지들에서, 하나 이상의 카렌더 롤들의 표면 상에서, 또는 그 임의의 조합에서 2세트의 롤러들로 구성되는 하나 이상의 인출 스테이지들의 공중에서, 추가로 신장되는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트는 중합체로 제조되는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시트는 폴리오레핀 또는 폴리오레핀들의 혼합물로 제조되는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 시트는 폴리에틸렌, 양호하게는 UHMWPE로 제조되는 것을 특징으로 하는 롤링 및 신장 방법.
15. 탄성 적용예들(ballistic applications), 로프들, 케이블들, 망들 또는 직물들에서 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조되는 신장된 테입들의 사용 방법.
    

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