KR20170020256A - 인장용 클램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 원재료를 배합하여 얻어진 마스터 배치를 압출 공정으로 제조한 원단을 이용하여 반사필름을 생산함에 있어서, 연속 반복적으로 횡 연신 하여 반사필름을 제조하는 반사필름 제조장치에서 필름을 연신할 때 필름의 양단을 잡아서 당기기 위한 인장용 클램프에 관한 것으로, 체인으로 일정간격 연결되어서 연신안내레일을 따라 이동하는 인장용 클램프를 구성함에 있어서, 상기 연신안내레일을 따라 구동하는 가이드롤러와; 파지한 대상물의 수평이탈장력으로 클램핑력이 상승하도록 구성한 클램핑수단과; 상기 가이드롤러와 클램핑수단을 하나의 뭉치로 세팅하는 바디로 구성하되, 상기 클램핑수단은, 전체적인 형상이 선협내광의 키 형상으로 죠를 구성하는 한쌍의 이빨과; 바디와 일체로 구성되고 선협내광의 입을 구성하는 입술과; 상기 이빨이 돌출하여 파지하는 것을 도와주기 위한 서브받침과; 상기 서브받침을 탄지하는 텐션수단으로 구성하거나, 바디의 선협내광의 입을 구성하는 아래 입술에 고정된 이빨을 구성하고 윗 입술에는 텐션수단에 외향 탄지되어 출몰하는 이빨을 구성한다.

Description

인장용 클램프{Clamp for tensile}

본 발명은 인장용 클램프에 관한 것으로, 특히 광학 원재료를 배합하여 얻어진 마스터 배치를 압출 공정으로 제조한 원단을 이용하여 반사필름을 생산함에 있어서, 연속 반복적으로 횡 연신하여 반사필름을 제조하는 반사필름 제조장치에서 필름을 연신할 때 필름의 양단을 잡아서 당기기 위한 인장용 클램프에 관한 것이다.

산업이 발전함에 따라 많은 대중에게 정보를 전달하는 매체로 TV와 컴퓨터와 같은 가전제품이 발명되어 보급되었으며, 이와 같은 가전제품들은 빛을 활용한 영상물을 디스플레이하는 방법으로 보다 맑고 깨끗한 영상화면을 디스플레이하기 위한 진화가 계속되고 있으며, 이에 따라 빛을 보다 효과적으로 반사시키기 위한 반사필름이 개발되고 이러한 반사필름을 활용하는 범위도 확대되어 이제는 가전제품뿐만 아니라 조명등의 반사판도 반사필름으로 대체하기 위한 연구가 이루어지고 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 고분자를 이루고 있는 고분자 주쇄(polymer main chain)의 배향성(Orientation)에 기인한다.

즉, 고분자의 기계적 결정화(Mechanical Crystallization)를 통해 상기 기술된 디스플레이나 조명 분야에 적용할 수 있는 폴리올레핀계 반사필름과 그 제조방법을 제공한다.

고분자는 결정성 영역(Crystalline area)과 비정질 영역(Amorphous area)으로 이루어져 있으며, 여기서 광학적으로 비정질 영역(Amorphous area)은 파장대가 350nm~750nm 범위에서의 가시광선(Visible light) 투과율이 높은 편으로 반사필름의 소재로써 불리하며, 반대로 결정성 영역은 (Crystalline area)은 비정질 영역(Amorphous area)보다 비중이 높아 가시광선(Visible Light)이 투과하지 못한다.

따라서 비정질 영역(Amorphous area)을 줄이는 방법으로 크게 두 가지가 있는바, 첫 번째로는 고분자가 경화(Cross-Link)되거나 고화(Consolidation)되면서 결정화가 되게 하는 것으로, 이때, 충분한 결정화가 일어날 수 있도록 적절한 열과 시간 그리고 화학적 첨가제(Chemical agent)를 넣어 결정화도(Crystallinity)를 높이게 한다.

두 번째로는 일정 방향으로 성형(Forming) 또는 연신(Stretching)을 통해 비정질 영역(Amorphous area)의 고분자 사슬(Polymer Chain)들을 배향(Orentation)시켜 결정화도(Crystalinity)를 높일 수 있다.

반사 필름의 반사원리는 반사 필름을 형성하는 기재(Base material)의 굴절률에 따라서 그 반사율이 결정되게 되는데 공기 중 입사하는 입사광에 부딪히는 반사판 재질의 굴절률에 따라서 그 반사율 정도가 달라진다.

따라서 반사율(Reflectance)을 높이기 위해서는 다음과 같은 원리로 설명된다.

즉, 입사광이 두 개의 서로 다른 매질을 지나갈 때, 두 매질의 굴절률 차이로 인해서 그 반사율이 결정되게 된다.

상기 내용에 관한 식은 다음의 식 1과 같이 표현된다.

R: 반사율 (등방체 매질에서 등방체 매질로 수직으로 투사할 때의 반사율)

N₀: 입사하는 매질의 굴절률

N : 투사되는 매질의 굴절률

k : 흡수계수

상기 식의 내용을 미루어 보아 반사율을 높이기 위해서는 N₀ 는 공기(Air)로 이루어진 것이 유리하다.

공기(Air)는 메타물질(Meta material)을 제외하고 일반적으로 가장 낮은 굴절률을 가지고 있기 때문에 반사 필름의 기재(Base material)에 공극층(pore layer)을 형성하는 것이 유리하다.

또한 플라스틱 필름은, 다른 소재로부터는 얻을 수 없는 넓은 면적의 필름을 연속생산하는 것이 가능하고, 강도, 내구성, 투명성, 유연성, 표리격리성, 광학적특성 등의 특징을 활용하여 농업용, 포장용, 건재용, 디스플레이용, 조명용 등의 대량의 수요가 있는 분야에서 널리 사용되고 있으며, 그 중에서도 연신 필름은 배향에 따라 달라지는 성질로 인해 기계적 특성, 열적 특성, 전기적 특성, 내약품성, 물리적 투과성을 변화시켜 여러 가지 분야에서 이용되고 있고 최근에는 기재의 경량화, 소형화 추세에 따라 필름 또한 박막화가 요구됨에 따라 그 생산 방법이 선호되고 있다.

특허 출원 제10-2003-0073126호(2003.10.20)는 은폐력이 우수하고, 내열성 및 유연성이 좋으며, 코팅적성이 양호하고 난연성이 우수하여 전선 피복용, 인쇄재료, 라벨, 실내 장식 및 목재 라미(lamination)용 등으로 유용한 폴리에스테르 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 총 연신비 9배 이상으로 이축 배향을 시킨 것이다. 특허 출원 제10-2006-0116649호(2006.11.24)는 결정성 플라스틱의 비결정화 상태의 재료를 결정화 온도(crystallization temperature, Tc) 이하에서 1축 종 연신하여 플라스틱의 비결정영역이 연신에 의해 배향하여 입사광을 반사시키도록 함으로써 반사율을 향상시켜 반사판을 제조하는 것에 관한 것이다. 특허 출원 제10-2013-0168286호(2013.12.31)는 대전 방지용 코팅 조성물, 이를 이용한 폴리에스테르 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상사하게는 마찰계수가 낮고, 표면 저항이 우수하고, 대전방지 성능이 우수한 대전방지용 코팅 조성물 및 이를 이용하여 제조 되는 폴리에스테르 필름 및 이의 제조 방법에 관한 것으로 폴리에스테르계 수지를 용융 압출하여 기재 필름을 제조하는 단계; 상기 기재필름을 기계방향(Machinery direction)으로 1차 연신하는 단계; 상기 1차 연신된 기재필름의 일면 또는 양면에, 아크릴계 수분산체 또는 폴리에스테르계 수지와 아크릴계 수지가 혼합된 수분산체에서 선택되는 고분자 수분산체와, 분자량이 100~5000이며, 양이온과 음이온을 동시에 가지는 대전 방지제 및 물을 포함하는 대전방지 조성물을 도포하여 대전방지층을 형성한 후, 횡방향(Transversus direction)으로 2차 연신하는 단계; 상기 2차 연신된 기재 필름을 열고정하는 단계;로 이루어져 있다.

지금까지의 디스플레이, 조명 분야에서 사용되는 반사필름은 모두가 생산성을 고려하여 다수의 롤러를 연속 반복적으로 통과시키면서 종 방향으로 연신하는 연신 설비 및 기술을 통해 생산되어 왔다.

폴리올레핀 계열의 필름은 반사시트로 사용하기 적합한 구조로 이루어져 있어 반사 구조를 갖추게 하는데 유리한 소재로서 가격 경쟁력이나 수급적인 측면에서 적합한 소재이다.

그러나 상기 소재 계열은 지금까지 종 방향 연신(Merchinery direction stretching)방법으로 연신할 경우, 연신되면서 필름 폭이 줄어드는 넥킹(necking) 현상이 발생 되어서 생산되는 필름의 폭을 컨트롤하는데 어려움이 발생 되면서 결과적으로 폭의 산포(distribution)가 커지게 되며 이는 생산 관리가 난해하고 비용 상승의 문제를 야기시키고 제품상으로 보았을 때, 두께 편차를 가져오게 되며 실제 제품으로의 판매 수준까지 제조하기가 힘든 실정이다.

즉, 필름의 중앙부와 엣지부 두께 차이로 인해 적정 수준까지 엣지 부위를 절단하는 트리밍(triming) 공정에서 발생하는 손실(loss)이 커지게 되며 이는 비용 상승에 실질적인 요인으로 작용한다.

가장 보편적인 종횡 방향으로 연신하는 2축 연신의 경우, 경제적인 문제점이 있다. 상세하게는 설비 자체가 고가의 장비가 필요하며, 연신에 필요한 예열 공정으로 인해 유지비 또한 비용의 큰 축을 차지한다.

그리고 폴리올레핀(polyolefin) 계열의 필름을 2축 연신할 경우에는 굴곡 탄성율(flexural modulus), 굴곡 강도(flexural strength), 스티프니스(stiffness) 등과 같은 기계적 물성(mechanical property)의 저하로 인해 반사필름을 사용할 수 있는 강도를 만족시킬 수가 없다. 그리고 폴리올레핀(polyolefin) 계열의 필름을 2축 연신할 경우, 특유의 넥킹 현상(necking phenomenon)으로 인해 필름을 잡아주는 텐터(tenter)에서 이탈하는 경우가 잦아 생산하기 까다로운 소재이다.

이에 본 발명에서는 폴리올레핀(polyolefin)계열의 필름을 횡 연신하여 반사필름을 제조하기 위한 제조방법과 이를 실시하기 위한 제조시스템에서 사용되는 클램프를 인장력에 의하여 클램핑하도록 구성하여 클램핑력이 뛰어나서 필름을 놓치는 일이 없어 기재필름을 횡 방향으로 고르게 연신함으로써 보다 경제적이면서도 기계적 강도(mechanical strength)가 충족된 물성을 갖는 양질의 반사필름을 생산하여 제공하도록 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 체인으로 일정간격 연결되어서 연신안내레일을 따라 이동하는 인장용 클램프를 구성함에 있어서, 상기 연신안내레일을 따라 구동하는 가이드롤러와; 파지한 대상물의 수평이탈장력으로 클램핑력이 상승하도록 구성한 클램핑수단과; 상기 가이드롤러와 클램핑수단을 하나의 뭉치로 세팅하는 바디로 구성하되, 상기 클램핑수단은, 전체적인 형상이 선협내광의 키 형상으로 죠를 구성하는 한쌍의 이빨과; 바디와 일체로 구성되고 선협내광의 입을 구성하는 입술과; 상기 이빨이 돌출하여 파지하는 것을 도와주기 위한 서브받침과; 상기 서브받침을 탄지하는 텐션수단으로 구성하거나, 바디의 선협내광의 입을 구성하는 아래 입술에 고정된 이빨을 구성하고 윗 입술에는 텐션수단에 외향 탄지되어 출몰하는 이빨을 구성한다.

여기서 상기 이빨은 입술과 일체로 형성한 가이드홈에 안내되도록 구성한 것과; 이빨과 일체로 언클램핑롤러를 구성한다.

상기한 본 발명은 폴리올레핀(polyolefin)계열의 필름을 횡 연신하여 반사필름을 제조하기 위한 제조방법과 이를 실시하기 위한 제조시스템에서 사용되는 클램프를 인장력에 의하여 클램핑하도록 구성하여 필름이 연신되어서 파지부분이 점차 얇아지더라도 인장력에 의하여 파지력이 향상되는 본 발명의 클램프는 파지부분이 얇아지는 것과 무관하게 파지력을 유지할 수 있는 등, 클램핑력이 뛰어나서 필름을 놓치는 일이 없어 기재필름을 횡 방향으로 고르게 연신함으로써 보다 경제적이면서도 기계적 강도(mechanical strength)가 충족된 물성을 갖는 양질의 반사필름을 생산하도록 하여 반사도가 뛰어난 반사필름을 제공하여 우수한 기계적 강도를 가진 폴리올레핀(polyolefin) 계열의 필름을 반사시트로 제조하는 신규한 발명이다.

도 1은 본 발명을 실시하는데 따른 공정 흐름도.
도 2는 본 발명을 실시하기위한 시스템의 흐름상태 예시도.
도 3은 본 발명의 시스템의 구성을 예시한 개략도.
도 4는 본 발명의 시스템을 구성하는 일부발췌도.
도 5는 본 발명의 요부인 이송수단의 구성상태 예시도.
도 6은 본 발명의 필름클램핑 상태 예시도.
도 7은 본 발명의 열처리수단의 구성상태 예시도.
도 8은 본 발명의 요부인 클램프 구성상태 예시도.
도 9는 본 발명의 요부인 클램프의 다른 구성상태 예시도.
도 10은 도 9에 도시한 클램프의 동작상태 예시도.

본 발명의 실시에 따른 횡 연신 반사필름 제조방법과 이를 실시하는데 따른 횡 연신 반사필름 제조시스템에서 사용하는 인장용 클램프(100)를 상세히 설명하면 다음과 같다.

체인(71)으로 일정간격 연결되어서 연신안내레일(72)을 따라 이동하는 인장용 클램프(100)를 구성함에 있어서,

상기 연신안내레일(72)을 따라 구동하는 가이드롤러(150)와;

파지한 대상물의 수평이탈장력으로 클램핑력이 상승하도록 구성한 클램핑수단과;

상기 가이드롤러(150)와 클램핑수단을 하나의 뭉치로 세팅하는 바디(101)로 구성한다.

여기서 상기 클램핑수단은, 전체적인 형상이 선협내광의 키 형상으로 죠를 구성하는 한쌍의 이빨(110)과;

바디(101)와 일체로 구성되고 선협내광의 입(102)을 구성하는 입술(103)과;

상기 이빨(110)이 돌출하여 파지하는 것을 도와주기 위한 서브받침(120)과;

상기 서브받침(120)을 탄지하는 텐션수단(130)으로 구성한다.

본 발명의 클램핑수단의 또 다른 구성으로는, 바디(101)의 선협내광의 입(102)을 구성하는 아래 입술(103)에 고정된 이빨(110)을 구성하고 윗 입술(103)에는 텐션수단(130)에 외향 탄지되어 출몰하는 이빨(110)을 구성한다.

그리고, 상기 이빨(110)은 입술(103)과 일체로 형성한 가이드홈(104)에 안내되도록 구성한 것이며, 이빨(110)과 일체로 언클램핑롤러(115)를 구성한다.

여기서 상기 클램핑수단은, 이빨(110)의 표면에 다수의 파지돌기를 형성하며, 상기 이빨(110)이 돌출하여 파지하는 것을 도와주기 위한 서브텐션수단(130)으로 구성한다.

이때, 상기 이빨(110)의 경사진 외면에 도브테이블 형의 가이드 돌기나 가이드홈을 형성하고 입술(103)의 내부 경사진 내면에 상기 이빨(110)에 형성된 도브테이블 형의 가이드 돌기나 가이드홈(104)과 결합하는 가이드 돌기나 가이드홈(104)을 구성하면 이빨(110)의 출몰은 더욱 안정되어 파지력이 고르게 분산된다 할 것이다.

그리고 상기 서브텐션수단(130)은 스프링이나 텐션고무, 기타 어떤 소재를 사용해도 무방하다 할 것이다.

상기 구성의 본 발명의 인장용 클램프(100)는, 롤 상태로 말아서 된 기재필름을 횡방향으로 연신하기 위하여 공급하는 공급단계에서 공급되며, 상기 공급단계에서 공급된 기재필름의 양단을 일정한 간격으로 클램핑하여, 기재필름의 양단을 클램핑한 클램프(100)를 양측방향으로 순차로 잡아당겨서 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜 반사필름으로 변형하는데 유용하게 사용할 수 있다.

이때 기재필름이 연신되어서 파지부분이 점차 얇아지더라도 인장력에 의하여 파지력이 향상되는 본 발명의 클램프(100)는 파지부분이 얇아지는 것과 무관하게 파지력을 유지할 수 있는 것이다.

즉, 폴리올레핀 계열을 주재료로 한 반사필름을 제조함에 있어서,

폴리올레핀 계열을 주재료로 한 기재 필름을 얻는 공지의 압출성형단계와;

상기 압출성형단계에서 얻어진 기재 필름을 이송 및 보관이 용이하며 2차 가공시 작업을 위한 공급이 용이하도록 롤 상태로 말아서 구성하는 공지의 롤 구성단계와;

상기 롤 구성단계에서 롤 상태로 말아서 된 기재필름을 횡 방향으로 연신하기 위하여 공급하는 공급단계와;

상기 공급단계에서 공급된 기재필름의 양단을 일정한 간격으로 클램핑하는 클램핑단계와;

상기 클램핑단계에서 기재필름의 양단을 클램핑한 클램프를 양측방향으로 순차로 잡아당겨서 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열을 발생시켜 반사필름으로 변형하는 횡 방향 연신단계와;

상기 횡 방향 연신단계에서 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열이 발생되어 반사필름으로 변형된 반사필름을 연신된 상태를 유지하도록 잡아서 이송하는 텐타단계와;

상기 텐타단계에서 횡 방향으로 연신하여 표면에 균열이 발생되어 반사필름으로 변형된 반사필름을 연신된 상태를 유지하도록 잡아서 이송된 반사필름을 열처리하여 재결정상태의 형상을 유지하도록 하는 열처리단계와;

상기 열처리단계에서 횡 방향으로 연신되어 표면에 균열이 발생되어 반사필름으로 변형된 반사필름을 열처리하여 재결정상태의 형상을 유지하는 반사필름을 코로나(corona) 처리를 하여 표면 장력을 조정하는 표면처리단계와;

상기 표면처리단계에서 코로나(corona) 처리되어 완성된 반사필름을 이송 및 보관이 용이하며 후 가공작업이 용이하도록 롤 상태로 말아서 구성하는 공지의 롤구성단계와;

상기 롤 구성단계에서 롤 상태로 보관된 반사필름을 사용용도에 따라 재단하는 재단단계;로 횡 연신 반사필름을 제조방법을 실시하게 된다.

상기한 방법을 실시함에 있어서는 폴리올레핀 계열을 주재료로 압출성형단계에서 얻어진 기재 필름 롤을 걸고 풀어서 공급하도록 헹거와 슈팅롤러로 구성되는 필름공급수단(10)과;

상기 필름공급수단(10)으로부터 공급되는 필름을 횡 방향으로 연신하는 횡연신수단(20)과;

상기 횡연신수단(20)에서 연신된 필름을 연신된 상태를 유지하도록 서로 대향하는 클램프(100)가 일정한 간격을 유지하며 이동하는 텐타수단(30)과;

상기 텐타수단(30)에서 연신된 상태를 유지하며 이동하는 반사필름을 열처리하도록 히팅챔버(41)로 구성되는 열처리수단(40)과;

상기 열처리수단(40)에서 열처리되어 재결정된 반사필름의 표면에 표면강도를 유지하도록 코로나처리하는 표면처리수단(50)과;

상기 표면처리수단(50)에서 표면처리가 완성된 반사필름을 롤 상태로 권취하는 반사필름권취수단(60);으로 구성한다.

여기에 더하여 상기 필름공급수단(10)에서 공급되는 필름을 클램핑하는 다수의 클램프(100)를 구성한다.

상기 클램프(100)가 필름공급장치(10)와, 연신수단(20)과, 텐타수단(30)과, 열처리수단(40)과, 표면처리수단(50)을 연속반복적으로 거치면서 순환 이동하도록 라운드트랩을 구성하며면서 필름의 연신폭을 조절할 수 있도록 서로 대응하는 적어도 1쌍의 연신안내레일(72)과 체인(71)으로 된 클램프순환수단(70)을 구성한다.

상기 필름을 클램핑한 클램프(100)가 연신안내레일(72)을 따라서 이동할 때, 필름공급수단(10)과 횡연신수단(20)의 사이에서 언클램핑롤러(115)를 안내하는 유도레일(81)을 연신안내레인(72)에 일체로 고정설치하여 클램프(100)의 이빨(110)과 일체로 구성한 언클램핑롤러(115)가 유도레일(81)에 안내되어 밀리면서 이와 일체로 구성한 이빨(110)이 벌어졌다 닫히면서 필름을 클램핑하도록 한 클램프유도수단(80)이 구성한다.

그리고 상기한 클램프유도수단(80)은 표면처리수단(50)을 수행한 다음에도 구성되어 클램프(100)의 이빨(110)이 클램핑한 필름을 언클램핑 하도록 한다.

여기서 상기 체인(71)을 구동하도록 모터와 감속기로 구성하는 구동수단과, 상기 구동수단을 콘트롤하여 제어하는 제어수단을 구비할 것이나 이와 같은 구동수단과 콘트롤수단은 통상적으로 실시되는 구성으로 그 표시를 생략하도록 한다.

상기한 본 발명은 TV나 모니터, 테블릿 PC, 조명기구의 반사필름에 있어서 적용이 가능할 뿐만 아니라 경제적인 연신 방법을 통해 적용되는 다양한 소재의 필름 활용에 있어서도 산업상 이용가치가 대단하다 할 것이다.

10: 필름공급수단 20: 횡연신수단 30: 텐타수단
40: 열처리수단 41: 히팅챔버 50: 표면처리수단
60: 반사필름권취수단 70: 클램프순환수단 71: 체인
72: 연신안내레일 80: 클램프유도수단 81: 유도레일
100: 클램프 101: 바디 102: 입
103: 입술 104: 가이드홈 110: 이빨
115: 언클램핑롤러
120: 서브받침 130: 텐션수단 150: 가이드롤러

Claims (4)

1. 체인(71)으로 일정간격 연결되어서 연신안내레일(72)을 따라 이동하는 인장용 클램프(100)를 구성함에 있어서,
   상기 연신안내레일(72)을 따라 구동하는 가이드롤러(150)와;
   파지한 대상물의 수평이탈장력으로 클램핑력이 상승하도록 구성한 클램핑수단과;
   상기 가이드롤러(150)와 클램핑수단을 하나의 뭉치로 세팅하는 바디(101)로 구성함을 특징으로 하는 인장용 클램프.
2. 제1항에 있어서,
   상기 클램핑수단은, 전체적인 형상이 선협내광의 키 형상으로 죠를 구성하는 한쌍의 이빨(110)과;
   바디(101)와 일체로 구성되고 선협내광의 입(102)을 구성하는 입술(103)과;
   상기 이빨(110)이 돌출하여 파지하는 것을 도와주기 위한 서브받침(120)과;
   상기 서브받침(120)을 탄지하는 텐션수단(130)으로 구성함을 특징으로 하는 인장용 클램프.
3. 제1항에 있어서,
   상기 클램핑수단은, 바디(101)의 선협내광의 입(102)을 구성하는 아래 입술(103)에 고정된 이빨(110)을 구성하고 윗 입술(103)에는 텐션수단(130)에 외향 탄지되어 출몰하는 이빨(110)을 구성함을 특징으로 하는 인장용 클램프.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 이빨(110)은 입술(103)과 일체로 형성한 가이드홈(104)에 안내되도록 구성한 것과;
   이빨(110)과 일체로 언클램핑롤러(115)를 구성한 것을 특징으로 하는 인장용 클램프.

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