KR20180073445A - 미소공성 플라스틱 필름을 제조하기 위한 장치 - Google Patents

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세이지 까가와
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Abstract

고정 프레임들에 의해 회전 가능하도록 지지되는 제 1 롤로써; 이동 가능한 프레임들을 따라 상하로 이동 가능한 제 2 롤; 이동 가능한 프레임들을 회전시키기 위한 제 1 구동 수단; 및 제 2 롤을 상하로 이동시키기 위한 이동 가능한 프레임들에 장착된 제 2 구동 수단을 포함하는 미소공성 플라스틱 필름을 제조하기 위한 장치; 제 1 롤 및 제 2 롤 중 하나 롤링 표면에 많은 수의 고경도의 미세 입자들을 가진 패턴롤이 되고, 다른 하나는 앤빌 롤이 되고; 제 1 롤의 중심 축에 대해 제 2 롤의 중심 축이 제 1 구동 수단의 작동에 의해 수평면에 기울어진 상태인 경우, 많은 수의 미세 구멍들이 고경도의 미세 입자들에 의해 플라스틱 필름에서 형성된다.

Description

미소공성 플라스틱 필름을 제조하기 위한 장치 {APPARATUS FOR PRODUCING MICROPOROUS PLASTIC FILM}
본 발명은 패턴 롤(pattern roll)과 앤빌 롤(anvil roll)의 구부러짐을 막는 동안에 높은 공기 투과성과 습기 투과성을 갖는 미소공성 플라스틱 필름(plastic film)을 정밀하게 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.
빵들, 쿠키들, 야채들, 발효된 콩들과 김치등과 같은 발효식품 등은 종이 또는 비닐 봉지들로 랩핑된 상태로 관습적으로 판매되어왔다. 종이 봉지들은 높은 공기 투과성과 습기 투과성을 가짐에도 불구하고, 이들은 이들의 내용물들이 보이지 않는 점에서 단점을 갖는다. 다른 한편으로, 비닐 봉지들은 내용물이 보여지는 것을 허용하지만, 이들은 충분한 공기 투과성 및 습기 투과성을 갖지 않고, 식품의 풍미 및 식감을 극도로 열화시키는 점에서 단점을 갖는다.
높은 공기 투과성 및 습기 투과성을 가지면서, 내용물들이 잘 보여지도록 허용하는 비닐 봉지를 얻기 위해서 플라스틱 필름에 많은 수의 미세한 구멍들을 형성하기 위한 장치가 공지되어 있다. 예컨대, 특개평 6-71598은 긴 플라스틱 필름을 공급하기 위한 공급수단, 날카로운 에지(edge)들을 갖고 모스 경도(Mohs hardness)가 5 이상인 다수의 고경도의 미세 입자가 그의 롤링 표면에 고정된 제 1 롤(roll)(패턴 롤), 제 1 롤의 회전 방향에 대하여 역방향으로 회전 가능한 편평한 롤링 표면을 갖는 제 2 롤(금속 롤), 긴 플라스틱 필름에 대한 푸싱(pushing) 힘을 조절하기 위해 어느 하나의 롤의 양 단부들 근처에 배치되는 압력 조절 수단, 및 제 1 롤에 높은 전압을 인가하기 위한 수단을 포함하며, 제 1 롤 및 제 2 롤 중 어느 하나 혹은 양자는 이들의 배열 방향으로 이동 가능하다. 제 1 및 제 2 롤은 나란하게 배열되고, 이들 사이를 긴 플라스틱 필름이 통과하는 동안, 제 1 롤의 많은 수의 고경도의 미세 입자들에 의해 많은 수의 미세 구멍들이 형성된다.
하지만, 도 16에 도시된 바와 같이, 패턴 롤 (10)과 앤빌 롤 (금속 롤)(20) 사이의 갭을 통과한 8 내지 100 ㎛의 두께를 가지는 플라스틱 필름(도시되지 않음)에 다수의 미세 구멍을 형성할 때, 패턴 롤(10) 및 앤빌 롤(20)에 큰 부하가 가해져서, 양 쪽의 롤들(10,20)은 구부러지는 경향을 갖고, 이는 양쪽 에지 부분들에서보다 가로 방향 중심 부분에서 더 넓은 갭(G)를 초래한다. 편평하지 않은 갭(G)에 의해서 형성되는 미세 구멍들은 필름의 미세 구멍의 개구 직경 및 깊이는 필름의 가로 방향 중심 부분과 양 쪽 에지 부분에서 상이하며, 이는 가로 방향으로 일정한 공기 투과성을 가지는 미소공성 플라스틱 필름 (Fa)를 획득하는 것을 어렵게 한다.
패턴 롤(10) 위에 및/또는 앤빌 롤(20)아래에 백업 롤(backup roll)을 배치하여, 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)의 구부러짐을 줄이고자 하였다. 그러나, 패턴 롤(10)의 롤링 표면에 많은 수의 고경도의 미세 입자들이 붙어있기 때문에, 연성 표면의 고무 롤 등이 백업 롤로서 사용되어야 하며, 이는 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)의 구부러짐을 충분하게 방지하기 어렵다.
특개평 6-328483는 실질적으로 나란하게 배치된 여섯 개의 롤들에 의해서 열가소성 폴리머(polymer)의 필름을 칼렌더링(calendaring)하기 위한 장치에 있어서, 제 1 롤 내지 제 5 롤 바로 아래에 제 6 롤이 배열되고, 제 5롤을 작은 각도로 기울어지도록 하기 위한 교차 수단을 포함하는 장치를 설명한다. 그러나, 교차 수단들에 의해 제 5롤의 경사각은 일정하고, 칼렌더링 장치는 바라던 기울기를 얻기 위한 구동 수단들을 가지고 있지 않다. 따라서, 이 칼렌더링 장치가 플라스틱 필름에서 미세 구멍들을 형성하기 위해 사용되었음에도 불구하고, 다양한 크기들과 분포들을 가진 미세 구멍들은 너비 방향에서 균일하게 형성될 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 패턴 롤과 금속 롤의 구부러짐을 방지함과 동시에, 플라스틱 필름에 폭 방향으로 균일한 다수의 미세 구멍들을 정확하고 효율적으로 많은 수의 형성하는 것이 가능한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적의 관점에서 집중적인 연구의 결과로, 본 발명자는, 도 1a와 1b에 도시된 바와 같이 응력에 의해서 양자가 약간 구부러진 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)의 중심 축을 작은 각도(θ)만큼 서로 기울어지도록 할 때, 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)이 균일한 압력으로 서로에게 선형 접촉 하여서 넓은 플라스틱 필름(F)에 많은 수의 미세 구멍들이 너비 방향으로 균일하게 형성될 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견들을 기반으로 하여 이루어졌다.
따라서, 본 발명의 미소공성 플라스틱 필름의 제조 장치는,
한 쌍의 가로로 배열된 고정 프레임들에 의해서 회전 가능하게 지지되는 제 1 롤;
한 쌍의 가로로 배열된 이동 가능한 프레임들을 따라서 상하로 움직일 수 있으며, 플라스틱 필름을 통해서 제 1 롤과 접촉되는 제 2 롤;
제 1 롤과 제 2 롤 사이의 갭을 통해서 플라스틱 필름을 통과시키기 위한 이송 수단;
한 쌍의 이동 가능한 프레임들을 회전 시키기 위한 제 1 구동 수단;
제 2 롤을 상하로 움직이게 하기 위한 각각의 이동 가능한 프레임들 각각에 장착되는 제 2 구동 수단;
제 1 롤을 회전 가능시키기 위한 제 3 구동 수단; 및
제 2 롤을 회전 가능시키기 위한 제 4 구동 수단을 포함하고,
제 1 롤과 제 2 롤 중 하나는 그의 롤링 표면에 임의로 많은 수(복수)의 고경도의 미세 입자들을 가진 패턴 롤이 되고, 및 다른 하나는 앤빌 롤이 되고; 및
제 2 롤의 중심 축이 제 1 구동 수단의 작용으로 인해 수평면에서 제 1 롤의 중심 축에 기울어지는 상태인 경우에, 플라스틱 필름이 제 1 롤과 제 2 롤 사이의 갭을 통과하여, 고경도의 미세 입자들이 플라스틱 필름에 많은 수(복수)의 미세 구멍들을 형성한다.
한 쌍의 이동 가능한 프레임들이 바람직하게는 한 쌍의 가로로 배열된 수평의 원형으로 곡선인 가이드 레일(guide rail)들에 따르는 제 1 구동 수단에 의해서 회전 가능하게 된다.
이동가능한 프레임들이 고정되어 있는 이동 가능한 판들은 바람직하게는 제 1 구동 수단과 연결되는 수평 판의 양 단부들에 고정된다.
각각의 원형으로 곡선인 가이드 레일들은 바람직하게는 각각의 이동 가능한 판들의 바닥면에 있는 가이드 그루브(guide groove)에 맞물린다.
많은 수의 미세 구멍들이 제공되는 플라스틱 필름(천공된 플라스틱 필름)과 접촉하게 되는 변형 제거 롤, 및 변형 제거 롤의 양 단부들을 회전 가능하도록 지지하는 베어링(bearing)들의 높이를 변경하기 위한 한 쌍의 제 5 구동 수단이 제 1 롤과 제 2 롤 사이의 갭의 하류에 배열되고;
변형 제거 롤들의 하나 이상의단부가 제 5 구동 수단 중 하나 이상이 작용함으로써 상하로 움직여지고, 이로 인해, 제 1 롤의 중심 축에 대한 제 2 롤의 중심 축의 경사 때문에 천공된 플라스틱 필름에서 발생되는 변형을 흡수하기 위해서, 천공된 플라스틱 필름에 대해 결함 제거 롤을 수직으로 기울이는 것이 바람직하다.
미소공성 플라스틱 필름을 제조하기 위한 본 발명의 장치는, 제 1 롤과 제 2 롤 사이의 갭의 하류에,
결과적인 천공된 플라스틱 필름의 특징들을 관찰하기 위한 센서; 및
바람직한 천공된 플라스틱 필름을 획득하기 위해서, 제 1 롤과 제 2 롤 사이에 있는 갭을 조정하기 위한 신호, 제 1 롤의 중심 축에 대한 제 2 롤의 중심 축의 수평의 경사 각도를 조정하기 위한 신호, 및 변형 제거 롤의 수직 경사 각도를 조정하기 위한 신호를 형성하기 위한 센서의 출력 신호를 수신하기 위한 수단(제어 장치)을 바람직하게는 더 포함한다.
1 롤의 중심축에 대한 제 2 롤의 중심축의 수평 경사 각도가 0°인 상태, 및 변형 제거 롤의 수직 경사 각도가 0°인 상태에 플라스틱 필름의 천공이 시작되고; 제 1 및 제 2 구동 수단들과 제 5 구동 수단이 그 후에 센서의 출력 신호에 따라서 작동되는 것이 바람직하다.
제 2 롤이 앤빌 롤일 동안에, 제 1 롤이 패턴 롤인 것이 바람직하다.
패턴 롤의 고경도의 미세 입자들은 바람직하게는 날카로운 에지들과 5 이상의 모스 경도를 갖는다.
앤빌 롤은 바람직하게는 편평한 롤링 표면을 가진 금속 롤, 혹은 패턴 롤의 고경도의 미세한 입자들에 맞춰진 개구 직경 분포와 깊이 분포를 가진 많은 수(복수)의 리세스(recess)들을 임의로 가진 금속 롤이다.
패턴 롤의 롤링 표면에 있는 고경도의 미세 입자들의 면적비는 바람직하게는 10 내지 70% 이다.
앤빌 롤이 패턴 롤의 고경도의 미세 입자들에 맞춰진 개구 직경 분포와 깊이 분포를 가진 많은 수의 리세스들을 임의로 가진 금속 롤일 때, 앤빌 롤의 롤링 표면에 있는 리세스들의 면적비는 적절하게 10 내지 70% 이다.
도 1a는 서로에게 상대적으로 기울어진 패턴 롤과 앤빌 롤을 도시하는 사시도이다.
도 1b는 서로에게 상대적으로 기울어진 패턴 롤과 앤빌 롤을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 미소공성 플라스틱 필름을 제조하기 위한 장치의 메인 부분을 도시하는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 미소공성 플라스틱 필름을 제조하기 위한 장치를 도시하는 우측면도이다.
도 4는 베이스(base)에 고정된 원형으로 곡선인 가이드 레일을 도시하는 평면도이다.
도 5는 원형으로 곡선인 가이드 레일들과 한 쌍의 가로로 배열된 이동 가능한 프레임들 사이의 관계를 도시하는 부분 생략된 평면도이다.
도 6은 원형으로 곡선인 가이드 레일을 따라서 이동 가능한 프레임의 구조를 도시하는 분해된 측면도이다.
도 7은 제 2 롤과 제 2 구동 수단이 생략된 있는 도 2의 장치를 도시하는 정면도이다.
도 8a는 본 발명의 장치에 장착된 변형 제거 롤과 제 5 구동 수단을 도시하는 배면도이다.
도 8b는 수직으로 기울어진 상태에 있는 본 발명의 장치에 장착된 변형 제거 롤을 도시하는 배면도이다.
도 9는 패턴 롤들의 예를 도시하는 횡단면도이다.
도 10a는 패턴 롤의 편평한 롤링 표면을 가진 앤빌 롤과 조합을 도시하는 정면도이다.
도 10b는 패턴 롤의 롤링 표면에 리세스들을 가진 앤빌 롤과 조합을 도시하는 정면도이다.
도 11은 편평한 롤링 표면을 가진 앤빌 롤과 패턴 롤의 조합에 의한 플라스틱 필름에 있는 구멍들의 형성을 도시하는 횡단면도이다.
도 12는 롤링 표면에 리세스들을 가진 앤빌 롤과 패턴 롤의 조합에 의한 플라스틱 필름에 있는 구멍들의 형성을 도시하는 횡단면도이다.
도 13은 편평한 롤링 표면을 가진 금속 롤에 리세스 형성 패턴 롤을 푸시(push)하는 것에 의한 제 2 앤빌 롤의 제조를 도시하는 개략적인 횡단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 미소공성 플라스틱 필름을 제조하기 위한 장치를 도시하는 측면도이다.
도 15a는 제 2 롤이 제 1 롤과 나란할 때, 한 쌍의 가로로 배열된 이동 가능한 프레임들과 한 쌍의 원형으로 곡선인 가이드 레일들 사이의 관계를 도시하는 평면도이다.
도 15b는 제 2 롤이 수평면에서 제 1 롤에 대해 반시계 방향으로 기울어질 때, 한 쌍의 가로로 배열된 이동 가능한 프레임들과 한 쌍의 원형으로 곡선인 가이드 레일들 사이의 관계를 도시하는 평면도이다.
도 15c는 제 2 롤이 수평면에서 제 1 롤에 대해 시계 방향으로 기울어질 때, 한 쌍의 가로로 배열된 이동 가능한 프레임들과 한 쌍의 원형으로 곡선인 가이드 레일들 사이의 관계를 도시하는 평면도이다.
도 16은 플라스틱 필름에서 미세한 구멍들을 형성하는 동안에 구부러지는 나란하게 배열된 패턴 롤과 앤빌 롤을 과장되게 도시하는 개략도이다.
본 발명의 실시 예들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하에 상세하게 설명될 것이다. 각각의 실시 예의 설명들은 달리 언급되지 않는다면 상이한 실시 예들에 적용 가능하다. 이하의 설명들은 제한적이지 않지만, 다양한 수정들이 본 발명의 범주 내에서 이루어 질 수 있다.
[1] 제 1 실시 예
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 미소공성 플라스틱 필름을 제조하기 위한 장치는 플라스틱 필름 (F)에 미세 구멍들을 형성하기 위해 서로 대향하는 제 1 롤(10)과 제 2 롤(20); 제 1 롤(10)의 한 쌍의 베어링(11,11)들을 지지하는 한 쌍의 가로로 배열된 고정 프레임(30,30)들; 제 2 롤(20)의 한 쌍의 베어링(21,21)들을 지지하는 한 쌍의 가로로 배열된 이동 가능한 프레임(40,40)들; 각각의 이동 가능한 프레임(40,40)들이 각각 고정되는 이동 가능한 판(61,61)들; 이동 가능한 판(61,61)들에 고정된 수평 판(60); 수평 판(60)을 회전 시키기 위해 베이스(50)의 위 쪽 표면에 고정된 제 1 구동 수단(70); 각각의 이동 가능한 프레임(40,40)을 따라서 제 2 롤(20)의 각각의 베어링(21,21)들을 각각 상하로 이동시키는 제 2 구동 수단(80,80); 제 1 롤(10)을 회전시키기 위한 제 3 구동 수단(90); 제 2 롤(20)을 회전시키기 위한 제 4 구동 수단(100); 플라스틱 필름(F) 주위에 감겨진 제 1 릴(reel)(151); 결과적인 미소공성 플라스틱 필름(Fa)을 감는 제 2 릴(152); 및 플라스틱 필름(F)과 미소공성 플라스틱 필름(Fa)을 가이드(guiding)하기 위한 복수의 가이드 롤(guide roll)들과 닙 롤(nip roll)들을 포함한다. 많은 수(복수)의 미세한 구멍들(Fa)이 제공된 플라스틱 필름(천공된 플라스틱 필름)과 접촉하는 변형 제거 롤(120), 및 변형 제거 롤(120)의 양 단부를 회전 가능하게 지지하는 베어링(121,121)들의 높이들을 변화시키기 위한 한 쌍의 제 5 구동 수단(130,130)들은 바람직하게는 제 1 롤(10)과 제 2 롤(20) 사이에 있는 갭 G의 하류에 배치된다.
제 1 및 제 2 롤 (10,20)중 하나는 패턴 롤이며, 상이한 하나는 앤빌 롤이다. 이하의 실시 예들은 제한적이지 않지만, 제 1 롤(10)으로써의 패턴 롤과 제 2 롤(20)로써의 앤빌 롤로 설명될 것이다. 제 1 롤(10)은 앤빌 롤일 수 있고, 제 2 롤(20)은 패턴 롤일 수 있다.
(1) 고정부재
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 수직 프레임(111,111), 수직 프레임(111,111)들의 상단부에 고정된 좌우 한 쌍의 가로로 배열된 수평 프레임(112,112)들을 포함하는 프레임 구조(110)는 베이스(50)에 고정되고, 수평 프레임(112, 112) 각각에 고정 프레임(30)이 고정되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각 고정 프레임(30)에 패턴 롤(10)의 각각의 베어링(11)은 회전 가능하도록 지지되므로, 패턴 롤(10)은 고정 프레임(30)에 대해서 상하로 움직이지 않으면서 미리 결정된 위치에서 회전 가능하게 된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 가로로 배열된 편평한 판(51,51)들은 베이스(50)의 상부 표면에 고정되고, 각각의 원형으로 곡선인 가이드 레일(52)은 각각의 편평한 판(51)의 상부 표면에 대한 볼트(bolt)들에 의해서 고정된다. 제 1 구동 수단(70)을 지지하는 프레임(74)은 베이스(50)의 중심 부분의 편평한 판(77)에 고정된다.
(2) 이동 가능한 부재
도 2 및 5로부터 설명되는 바와 같이, 각각의 이동 가능한 판(61)의 상부 표면에 고정된 각각의 이동 가능한 프레임(40)은 각각의 고정 프레임(30) 아래에 위치된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 원형으로 곡선인 가이드 레일(52)과 슬라이들(sliding)가능하게 맞물릴 수 있는 가이드 그루브(62a)를 각각 가진 가이드 블락(guide block)(62)들은 각각의 이동 가능한 판(61)의 바닥 표면에 대해 볼트들에 의해서 고정된다. 이동 가능한 판(61,61)들 양자는 볼트들에 의해서 수평의 판(60)의 양 단부에 고정된다.
수평 판(60)에 연결된 제 1 구동 수단(70)은 모터(71), 모터(71)의 샤프트(shaft)(72)과 연결된 감속 기어(gear)(73), 감속 기어(73)를 지지하는 프레임(74), 및 샤프트(72)에 고정된 커넥터 판(75)을 구성한다. 프레임(74)은 베이스(50)에 있는 편평한 판(77)에 고정된다. 커넥터 판(75)은 볼트(76)들에 의해서 수평 판(60)에 고정된다.
각각의 제 2 구동 수단(80)은 각각 이동 가능한 프레임(40)의 브래킷(bracket)(41)에 고정된다. 각각의 제 2 구동 수단(80)은 이동 가능한 프레임(40)에 고정된 브래킷(41)에 의해 지지되는 기어 박스(gear box)(81), 감속 기어(82)를 통하여 기어 박스(81)와 연결되는 모터(83), 기어 박스(81)에 부착되는 스크류 잭(screw jack)(84), 및 스크류 잭(84)으로부터 돌출하는 수형 스크류(screw) 부재(85)를 포함한다. 앤빌 롤(20)의 각각의 베어링(21)은 완충부(86)를 통하여 스크류 잭(84)의 수형 스크류 부재(85)에 의해 지지된다. 완충부(86)는 앤빌 롤(20)의 베어링(21)이 과도한 충격을 받는 것을 방지하기 위해서 코일 스프링(coil spring), 및 로드 센서(load sensor)와 같은 탄성 부재를 포함한다. 도 3 및 7에 도시된 바와 같이, 각각의 이동 가능한 프레임(40)의 전방 표면에는 앤빌 롤(20)의 각각의 베어링(21) 후방면에 고정된 가이드(guide) 부재(22)와 맞물릴 수 있는 수직 가이드 레일(44)이 제공되서, 앤빌 롤(20)의 베어링(21)들이 이동 가능한 프레임(40)들의 수직 가이드 레일(44)들을 따라서 상하로 움직일 수 있다.
(3) 패턴 롤의 구동 수단들
도 2에 도시된 바와 같이, 패턴 롤(10)을 회전 시키기 위한 제 3 구동 수단(90)은 모터(91), 체인(chain)(92)을 통해 모터(91)의 회전 샤프트(shaft)와 연결된 감속 기어(93), 및 감속 기어(93)의 회전 샤프트와 연결된, 커플링(coupling) 장치(94), 패턴 롤(10)의 베어링(11)과 연결되는 커플링 장치(94)로부터 연장하는 샤프트(95)를 포함한다.
(4) 앤빌 롤의 구동 수단들
도 2에 도시된 바와 같이, 앤빌 롤(20)을 회전 시키기 위한 제 4 구동 수단(100)은 하나의 이동 가능한 프레임(40)에 고정된 브래킷(42)에 고정된다. 제 4 구동 수단(100)은 모터(101), 체인(102)를 통해 모터(101)의 회전 샤프트와 연결된 감속 기어(103), 및 감속 기어(103)의 회전 샤프트와 연결된 커플링 장치(104)를 포함하며, 커플링 장치(104)로부터 연장하는 샤프트(105)는 앤빌 롤(20)의 베어링(21)과 연결된다.
(5) 변형 제거 롤
변형이 서로 상대적으로 기울어진 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20) 사이에 있는 갭 (G)를 통과하는 많은 수의 미세 구멍들이 제공된 플라스틱 필름(미소공성 플라스틱 필름)(Fa)에서 발생되기 때문에, 미소공성 플라스틱 필름이 그 자체로 감길 때, 파열 등과 같은 문제들이 미소공성 플라스틱 필름(Fa)에서 발생할 수 있다. 따라서, 도 3에서 도시된 바와 같이, 변형 제거 롤(120)은 바람직하게는 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)사이의 갭(G)의 바로 하류에 배치된다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 변형 제거 롤(120)의 양 단부들을 회전 가능하도록 지지하는 베어링(121,121)들은 브래킷(31,31)들을 통해 한 쌍의 고정 프레임들(30,30)에 고정된 제 5 구동 수단(130,130)에 의해서 상하로 이동된다. 도시된 예시에서, 각각의 제 5 구동 수단(130)은 각각의 고정 프레임(30)에 고정된 각각의 브래킷(31)에 의해 지지되는 실린더(바람직하게는 공기 실린더 혹은 유압 실린더)(131), 및 실린더(131)에서 슬라이딩 가능하게 돌출하는 피스톤 로드(piston rod)(132), 유니버셜 조인트(universal joint)(133)를 통해 변형 제거 롤(120)의 베어링(121)에 부착되어진 피스톤 로드(132)의 팁(tip) 단부를 포함한다. 따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 변형 제거 롤(120)의 양 단부들 높이들은 제 5 구동 수단(130,130)을 독립적으로 작동시킴에 따라 변경될 수 있다. 즉, 변형 제거 롤(120)은 수평(패턴 롤(10)의 중심 축과 평행하는)에 대해서 바람직한 각도(δ)로 기울어 질 수 있다.
가이드 롤(140)이 변형 제거 롤(120)의 하류에 위치되기 때문에, 미소공성 플라스틱 필름(Fa)은 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)사이의 갭(G)사이에 기울어진 변형 제거 롤(120)과 가이드 롤(140)에 의해 가로로 상이한 장력을 받고, 감소된 변형을 초래한다. 예컨대, 미소공성 플라스틱 필름(Fa)의 진행방향 좌측이 우측보다 더 앞으로 이동하도록 앤빌 롤(20)이 기울어질 때, 서로에게 상대적으로 기울어진 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)에 의해 형성된 미세 구멍들을 가진 미소공성 플라스틱 필름(Fa)으로부터 변형을 효율적으로 제거하기 위해서, 한 쌍의 제 5 구동 수단(130,130)의 피스톤 로드(132,132)의 스트로크(stroke)들을 조절함으로써 변형 제거 롤(120)의 좌측 끝은 우측 끝보다 더 높게 만들어지고, 감기는 단계 동안에 파열, 주름 등과 같은 문제들의 더 적은 가능성을 초래한다.
(6) 패턴 롤
도 9에 도시된 바와 같이, 패턴 롤(10)은 바람직하게는 니켈 도금 등과 같은 도금 층(10d)에 의해 금속 롤 본체(10a)의 롤링 표면(10b)에 임의로 고정된 많은 수의 고경도의 미세한 입자(10c)들을 포함한다. 이러한 패턴 롤(10)의 특정 예들은, 예컨대, 특개평 JP5-131557 A, 특개평 JP 9-57860 A, 및 특개 JP 2002-59487 A에 기술된다.
고경도의 미세 입자(10c)들은 바람직하게는 날카로운 에지들(코너들)과 5 이상의 모스 경도를 가지고 있다. 고경도의 미세 입자(10c)들은 바람직하게는 미세 다이아몬드 입자들, 특히 분쇄된 미세 다이아몬드 입자들이다.
형성되는 미세 구멍들의 깊이들 및 개구 직경들에 따라서, 고경도의 미세 입자(10c)들은 바람직하게는 10 내지 500㎛의 범위의 입자 크기 분포를 가진다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 입자 크기들이 10㎛보다 작을 때, 미세 구멍들은 플라스틱 필름(F)에 충분하게 형성되지 않는다. 다른 한편으로, 고경도의 미세 입자(10c)들의 입자 크기들이 500㎛보다 클 때, 너무 큰 미세 구멍들이 플라스틱 필름(F)에 형성된다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 입자 크기들의 하한은 더 바람직하게는 20㎛이고, 가장 바람직하게는 30㎛이다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 입자 크기의 상한은 더 바람직하게는 400㎛이고, 가장 바람직하게는 300㎛이다.
패턴 롤(10)의 롤링 표면에 붙은 고경도의 미세 입자(10c)들이 (i)사용된 플라스틱 필름(F)의 재료와 두께, ()형성된 미세 구멍들의 깊이, 개구 직경 밀도, ()리세스(20b)들이 앤빌 롤(20)의 롤링 표면에 형성되는지 되지 않는지에 따라서 상이한 입자 크기 분포들을 가지고 있기 때문에, 고경도의 미세 입자(10c)들의 입자 크기 분포는 상기의 범위 내에서 적절하게 선택된다.
고경도의 미세 입자(10c)들은 바람직하게는 3 또는 그 미만의 종횡비들을 갖는다. 3 또는 그 미만의 종횡비를 가진 고경도의 미세 입자(10c)들은 구들에 근접한 다각형의 형상들을 가지고 있다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 종횡비들은 더 바람직하게는 2 또는 그 미만이고 가장 바람직하게는 1.5 또는 그 미만이다.
고경도의 미세 입자(10c)의 약 1/2 내지 2/3이 도금 층(10c)에 매립될 때 도금 층(10d)의 표면으로부터 돌출하는 고경도의 미세 입자(10c)들의 높이 분포가 적절하게 10 내지 400㎛의 범위에 있다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 높이가 10㎛보다 작을 때, 충분한 미세 구멍들이 형성되지 않는다. 다른 한편으로, 고경도의 미세 입자(10c)들의 높이가 400㎛보다 높을 때, 너무 큰 미세 구멍들이 플라스틱 필름(F)에 형성된다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 높이 분포의 하한은 다 바람직하게는 20㎛이고, 가장 바람직하게는 30㎛이다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 높이 분포의 상한은 더 바람직하게는 300㎛이고, 가장 바람직하게는 200㎛이다.
패턴 롤(10)의 롤링 표면(10b)에 있는 고경도의 미세 입자(10c)들의 면적비(area ratio)(고경도의 미세 입자(10c)들에 의해 차지된 패턴 롤(10)의 표면 퍼센티지)는 바람직하게는 10 내지 70%이다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 면적비가 10% 미만일 때, 미세 구멍들은 플라스틱 필름(F)에서 충분한 밀도로 형성될 수 없다. 다른 한편으로, 70% 초과 면적비로 패턴 롤(10)의 롤링 표면(10b)에 고경도의 미세 입자(10c)들을 고정하는 것은 실질적으로 어렵다. 고경도의 미세 입자(10c)들의 면적비는 더 바람직하게는 하한이 20%이고, 상한이 60%이다.
패턴 롤(10)이 플라스틱 필름(F)를 천공하는 동안에 구부러지는 것을 예방하기 위해서, 패턴 롤(10)의 롤 본체(10a)는 바람직하게는 경질 금속으로 만들어진다. 경질 금속은 SKD11과 같은 다이 강(die steel)일 수 있다.
(7) 앤빌 롤
천공 부하에 대한 충분한 변형 저항을 나타내면서, 패턴 롤(10)과 조합될 앤빌 롤(20)이 패턴 롤(10)의 고경도의 미세 입자(10c)들을 플라스틱 필름에 충분하게 난입되는 것을 가능하게 하기 위해서, 앤빌 롤(20)은 바람직하게는 고경도, 단단한 금속, 특히 높은 강도의 내부식성 스테인리스 강(SUS440C, SUS304 등)으로 만들어진다. 또한, 앤빌 롤(20)은 다이 강과 같이 경질 금속의 내부 층, 및 SUS304와 같은 높은 강도의 내부식성 스테이리스 강의 외부 층으로 구성되는 2층 구조를 가질 수 있다. 외부 층의 두께는 실질적으로 대략 20 내지 60mm 일 수 있다.
(8) 패턴 롤과 앤빌 롤의 조합들
패턴 롤과 앤빌 롤의 조합들은 도 10a에 도시된 바와 같이 패턴 롤(10)과 평편한 롤링 표면을 가진 앤빌 롤(제 1 앤빌 롤)(201)의 조합, 및 도 10b에 도시된 바와 같이 패턴 롤(10)과 롤링 표면(20a)에 있는 많은 수(복수)의 리세스(20b)들을 가진 앤빌 롤(제 2 앤빌 롤)(202)을 포함한다.
(a) 패턴 롤과 제 1 앤빌 롤의 조합
도 11에 도시된 바와 같이, 롤링 표면(10a)에 많은 수의 고경도의 미세 입자(10c)들을 가지고 있는 패턴 롤(10)이 평편한 롤링 표면(20a)을 가진 제 1 앤빌 롤(201)과 조합될 때, 패턴 롤(10)과 제 1 앤빌 롤(201)사이에 있는 갭을 통해 지나가는 플라스틱 필름(F)은 고경도의 미세 입자(10c)들에 의해서 개구되어서 미세 구멍(F1)들이 플라스틱 필름(F)에 형성된다. 고경도의 미세 입자(10c)들이 제 1 앤빌 롤(201)의 롤링 표면(20a)에 깊숙히 들어갈 수 없기 때문에, 결과적인 미소공성 플라스틱 필름(Fa)은 패턴 롤(10)과 롤링 표면(20a)에 많은 수의 리세스(20b)들을 가진 제 2 앤빌 롤(202)의 조합에서처럼 너무 높은 개구비를 가지지 않는다.
(b) 패턴 롤과 제 2 앤빌 롤의 조합
도 12에 도시된 바와 같이, 롤링 표면(10a)에 많은 수의 고경도의 미세 입자(10c)들을 가진 패턴 롤(10)이 롤링 표면(20a)에 많은 수의 리세스(20b)들을 가진 제 2 앤빌 롤(202)과 조합될 때, 패턴 롤(10)과 제 2 앤빌 롤(202)사이의 갭을 통해 지나가는 플라스틱 필름(F)이 고경도의 미세 입자(10c)들에 의해서 소성적으로 변형되고 제 2 앤빌 롤(202)의 리세스(20b)들과 맞물린다. 고경도의 미세 입자(10c)들이 제 2 앤빌 롤(202)의 리세스(20b)들과 접촉하는 영역들에서, 미세 구멍(F1)들이 플라스틱 필름(F)에 형성된다.
이하에 서술된 것처럼, 패턴 롤(10)의 고경도의 미세 입자(10c)들이 제 2 앤빌 롤(202)의 리세스(20b)들에 끼워지고, 고경도의 미세 입자(10c)들은 가능한 한 리세스(20b)들과 근접한 크기와 형상들을 가져야만 한다. 이를 위해, 고경도의 미세 입자(10c)들의 입자 크기 분포 너비는 바람직하게는 가능한 한 좁다. "입자 크기 분포 너비"는 최대 입자 크기와 최소 입자 크기 사이의 차이를 의미한다. 물론, 리세스(20b)들의 개구 직경 분포 너비(최대 개구 직경과 최소 개구 직경 사이의 차이)는 또한 바람직하게는 가능한 한 좁다.
제 2 앤빌 롤(202)의 리세스(20b)들은 10 내지 400㎛ 범위에 있는 개구 직경 분포를 가지고 있고, 10 내지 400㎛ 범위에 있는 깊이 분포를 가지고 있다. 리세스(20b)들의 개구 직경과 깊이가 10㎛ 미만일 때, 충분히 많은 미세 구멍(F1)들이 플라스틱 필름(F)에 형성될 수 없다. 다른 한편으로, 리세스(20b)들의 개구 직경과 깊이가 400㎛ 이상일 때, 너무 큰 미세 구멍(F1)들이 플라스틱 필름(F)안에 형성될 수 있다. 리세스(20b)들의 개구 직경과 깊이의 하한은 더 바람직하게 20㎛이고, 가장 바람직하게는 30㎛이다. 리세스(20b)들의 개구 직경과 깊이의 상한은 더 바람직하게는 300㎛이고, 가장 바람직하게는 200㎛이다.
제 2 앤빌 롤(202)의 롤링 표면에 있는 리세스(20b)들의 면적비(리세스(20b)들에 의해 차지된 앤빌 롤 표면의 퍼센티지)는 바람직하게는 10 내지 70%이다. 리세스(20b)들의 면적비가 10% 미만일 때, 미세 구멍들은 플라스틱 필름(F)에 충분한 밀도로 형성될 수 없다. 다른 한편으로, 70% 이상의 면적비로 제 2 앤빌 롤(202)의 롤링 표면에 있는 리세스(20b)들을 형성하는 것은 실질적으로 어렵다. 리세스(20b)들의 면적비는 더 바람직하게는 하한이 20%이고, 상한이 60%이다.
패턴 롤(10)에서 각각의 고경도의 미세 입자(10c)의 입자 크기는 동일한 구역(동등한 원형 직경)을 가진 원형의 직경에 의해서 표현되고, 제 2 앤빌 롤(202)에 있는 각각의 리세스(20b)의 개구 직경은 동일한 구역(동등한 원형 직경)을 가진 원형의 직경에 의해서 표현된다.
더 미세한 구멍(F1)들은 패턴 롤(10)과 제 1 앤빌 롤(201)의 조합보다는 패턴 롤(10)과 제 2 앤빌 롤(202)의 조합에 의해 플라스틱 필름(F)에 형성된다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제 2 앤빌 롤(202)은 평편한 롤링 표면을 가진 금속 롤(203)에 대해, 도금 층(15d)에 의해 롤 본체(15a)의 롤링 표면에 임의로 부착된 많은 수의 고경도의 미세 입자(15c)들을 가진 리세스 형성 패턴 롤(15)을 프레싱(pressing)함으로써 제조된다. 패턴 롤(10)과 같이, 리세스 형성 패턴 롤(15)에 있는 고경도의 미세 입자(15c)들은 바람직하게는 날카로운 에지들, 5 이상의 모스 경도, 3 또는 그 미만의 면적비들, 10 내지 500㎛ 범위에 있는 입자 크기 분포, 및 10 내지 400㎛에 있는 높이 분포(도금 층(15d)의 표면으로부터의)를 가진다. 고경도의 미세 입자(15c)들의 입자 크기는 더 바람직하게는 20 내지 400㎛이고, 가장 바람직하게는 30 내지 300㎛이다.
리세스 형성 패턴 롤(15)에 있는 고경도의 미세 입자(15c)들의 종횡비들은 더 바람직하게는 2 또는 그 미만이고, 가장 바람직하게는 1.5 또는 그 미만이다. 리세스 형성 패턴 롤(15)에 있는 고경도의 미세 입자들의 면적비는 바람직하게는 10 내지 70%이고, 더 바람직하게는 20 내지 60%이다.
리세스 형성 패턴 롤(15)이 상기에 서술된 것처럼 패턴 롤(10)에서와 동일한 고경도의 미세 입자들의 분포를 갖고 있을 수 있기 때문에, 패턴 롤(10)은 리세스 형성 패턴 롤(15)로서 사용될 수도 있다.
고경도의 미세 입자(15c)들(예컨대, 미세 다이아몬드 입자들)은 금속 롤(203)보다 충분히 더 경질이기 때문에, 고경도의 미세 입자(15c)들에 대응하는 리세스(20b)들이 리세스 형성 패턴 롤(15)을 금속 롤에 프레싱함으로써 금속 롤(203)의 롤링 표면에 형성된다. 금속 롤(203)의 롤링 표면에서 형성되는 리세스(20b)들 주위의 버(burr)들은 그라인딩(grinding) 등에 의해서 제거된다. 리세스(20b)들이 제공되는 금속 롤(203)은 제 2 앤빌 롤(202)로서 작용한다.
(9) 센서
갭(G)로부터 빠져나가는 천공된 플라스틱 필름(Fa)의 특징들(미세 구멍들의 잭경 분포와 개구비, 주름들 등)을 관찰하기 위해서, 센서(145)가 바람직하게는 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)사이에 있는 갭(G)의 하류에 배치된다. 또한, 본 발명의 장치는 센서(145)의 출력 신호가 입력되는 제어 장치(도시되지 않음)를 포함한다. 센서(145)의 출력 신호에 따르면, 바람직한 천공된 플라스틱 필름(Fa)을 획득하기 위해서. 제어 장치는 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)사이의 갭을 조정하기 위한 신호, 패턴 롤(10)의 중심 축에 대한 앤빌 롤(20)의 중심 축의 수평의 경사각(θ)을 조정하기 위한 신호, 및 변형 제거 롤(120)의 수직 경사각(δ)을 조정하기 위한 신호를 형성한다.
[2] 제 2 실시 예
제 2 실시 예의 장치가 백업 롤을 제외하면 제 1 실시 예의 장치와 기본적으로 동일한 구조를 갖기 때문에, 동일한 참조 번호들이 공통 부재들에 할당되고, 설명은 백업 롤을 제외하고 생략될 것이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 미세 구멍들을 형성할 때 패턴 롤(10)의 구부러짐을 감소하기 위해서 제 2 실시 예의 장치는 패턴 롤(10)위에 있는 백업 롤(160)을 포함한다. 패턴 롤(10)과 접촉하는 백업 롤(160)은 바람직하게는 고무 롤 등과 같은 비교적 탄력적인 롤링 표면을 가지고 있는 롤이다. 백업 롤(160)은 한 쌍의 수평의 프레임(112,112)들 사이에서 연장하는 제 2 수평 프레임(113)에 고정된 한 쌍의 고정 프레임(30,30)들의 수직 가이드 레일(34,34)들을 따라서 상하로 이동 가능하다.
백업 롤(160)의 베어링(161,161)들 둘 다 한 쌍의 고정 프레임(30,30)들의 브래킷(36,36)들에 고정된 한 쌍의 제 6 구동 수단(170,170)에 의해서 구동된다. 각각의 제 6 구동 수단(170)은 모터(171), 모터(171)와 연결된 감속 기어(172), 고정 프레임(30)에 고정된 받침대(36)에 장착되고 감속 기어(172)에 연결된 스크류 잭(173), 스크류 잭(173)으로부터 돌출하는 수형 스크류 부재(174), 및 수형 스크류 부재(174)의 하단에 장착된 완충부(175)로 구성된다. 완충부(175)는 과도한 충격이 백업 롤(160)의 베어링(161)에 가해지는 것을 예방하기 위해서 코일 스프링과 같은 탄력적인 부재 및 로드 센서를 포함한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 스크류 잭(173)의 수형 스크류 부재(174)가 모터(171)의 작동에 의해서 하강될 때, 백업 롤(160)의 베어링(161)은 완충부(175)를 통해 하방으로 밀린다. 그 결과, 구멍들을 형성하는 동안에 패턴 롤(10)의 구부러짐을 줄이기 위해서, 백업 롤(160)은 패턴 롤(10)을 하방으로 민다. 패턴 롤(10)의 구부러짐이 감소되는 것에 의해 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)사이의 상대적인 경사각은 더 작게 이루어질 수 있고, 이에 의해 미소공성 플라스틱 필름(Fa)에 발생되는 변형은 감소될 수 있다.
[3] 미소공성 플라스틱 필름의 제조
(1) 플라스틱 필름
미세 구멍들이 본 발명의 구멍을 형성하는 장치에 의해서 형성되는 플라스틱 필름(F)은 패턴 롤(10)의 고경도의 미세 입자(10c)들에 의한 미세 구멍들의 형성을 가능하게 하는 연성, 및 서로에게 상대적으로 기울어진 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)사이의 갭(G)를 통과할 때, 파열, 주름 등과 같은 문제들을 피하기 위한 이러한 강도 및 경도를 가져야 한다. 이러한 플라스틱들은 바람직하게는 가요성 열가소성 폴리머들이고, 이들은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)등과 같은 폴리에스테르; 연신 폴리프로필렌(OPP) 등과 같은 폴리올레핀들; 나일론(Ny) 등과 같은 폴리아미드들; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌들 등을 포함한다.
빵들, 쿠키들, 야채들, 발효된 콩들과 김치등과 같은 발효된 음식들을 랩핑하기 위한 미소공성 필름을 형성하기 위한 플라스틱 필름(F)은 바람직하게는 8 내지 100㎛의 범위의 두께를 갖는다. 플라스틱 필름(F)의 두께가 8㎛ 미만 일 때, 플라스틱 필름은 랩핑 필름으로서 충분한 강도를 갖지 않는다. 다른 한 편으로, 플라스틱 필름(F)의 두께가 100㎛ 이상일 때, 플라스틱 필름은 랩핑 필름으로써 너무 단단하다. 플라스틱 필름(F)의 두께는 더 바람직하게는 10 내지 80㎛이고, 가장 바람직하게는 12 내지 60㎛이다.
플라스틱 필름(F)은 단층 필름 혹은 라미네이트 필름일 수도 있다, 특히 가열 밀봉(heat sealing)이 시행될 때, 플라스틱 필름(F)은 바람직하게는 내부 층으로서 LLDPE와 EVAc와 같은 저융점 수지의 밀봉제(sealant)층을 갖는다. 밀봉제 층은 약 20 내지 60㎛ 만큼의 두께일 수도 있다.
(2) 플라스틱 필름에 구멍들을 형성하는 것
제 1 실시 예에서, 하방 위치에 있는 앤빌 롤(20) 패턴 롤(10)과 나란할 때 (패턴 롤(10)의 중심 축에 앤빌 롤(20)의 중심 축의 수평의 기울기 각도 θ가 0°이다), 플라스틱 필름(F)은 제 1 릴(151)로부터 풀리며 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)사이의 큰 갭(G), 변형 제거 롤(120), 가이드 롤(140), 및 다수의 가이드 롤과 닙 롤들을 통과하고, 플라스틱 필름(F)는 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)을 회전 가능하게 하기 위해서 제 3 및 제 4 구동 수단(90,100)을 작동하는 동안에 제 2 릴(152)에 의해서 감긴다.
제 2 구동 수단(80,80)이 작동될 때, 앤빌 롤(20)이 위쪽으로 이동되서, 플라스틱 필름(F)이 점진적으로 갭(G)에서 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)과 접촉하게 되고, 이에 의해서 그 둘에 의해 프레스된다.
제 1 구동 수단(70)이 센터 포인트(center point)(O)주변에서 작동(회전)될 때, 수평의 판(60)과 연결된 한 쌍의 이동 가능한 판(61,61)들은 원형으로 곡선인 가이드 레일(52,52)들을 따라 가로로 회전되어서, 베어링(21,21)들이 이동 가능한 프레임(40,40)들에 고정된 앤빌 롤(20)은 패턴 롤(10)에 대해 평행한[도 15a], 반시계 방향[도 15b], 또는 시계 방향[도 15c]상태로부터 수평의 판에서 기울어진다. 앤빌 롤(20)이 수평의 판에서 패턴롤(10)에 대해서 시계 방향 혹은 반시계 방향인 바람직한 각도 θ만큼 기울어질 때, 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)사이 갭(G)을 통과하는 플라스틱 필름(2)에 가해지는 응력은 가로로 균일하게 만들어진다.
갭(G)으로부터 빠져나가는 플라스틱 필름(F)(천공이 시작된 후, 천공된 플라스틱 필름(Fa))의 특징들은 그의 신호가 제어 장치(도시되지 않음)로 출력되고, 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20) 사이에 있는 갭을 조정(최적화)하기 위한 제 1 신호, 패턴 롤(10)의 중심 축에 대한 앤빌 롤(20)의 중심 축의 수평 경사각(θ)을 조정(최적화)하기 위한 제 2 신호, 및 변형 제거 롤(120)의 수직의 경사각(δ)을 조정(최적화)하기 위한 제 3 신호를 형성하고, 이에 의해 바람직한 천공된 플라스틱 필름(Fa)을 얻는 센서(145)에 의해서 관찰된다. 이 상태에서, 플라스틱 필름(F)이 바람직한 천공된 플라스틱 필름(Fa)를 형성하기 위해 천공되고, 이는 제 2 릴(152)주변에 마침내 감긴다.
[4] 미소공성 플라스틱 필름
본 발명의 장치에 의해 제조된 미소공성 플라스틱 필름은 패턴 롤(10)과 앤빌 롤(20)에 의한 프레싱 힘 및 이들의 상대 경사각(θ)을 조정함으로써, 90% RH 및 40℃에서 100 내지 7000g/m2·24시간의 습기 투과성을 가질 수 있다. 습기 투과성은 JIS Z 0208의 "습기 방지 포장 재료들의 수증기 투과율의 판정을 위한 시험 방법들(Testing Methods for Determination of Water Vapor Transmission Rate of Moisture-Proof Packaging Materials)"에 의해 측정된다. 습기 투과성이 90% RH 및 40℃에서 100g/m2·24시간 미만일 때, 미소공성 플라스틱 필름은 빵들, 야채들 등과 같은 음식들을 위해 필요한 습기 투과성을 가지지 않는다. 또 다른 한편으로는, 습기 투과성이 90%RH 및 40℃에서 7000g/m2·24시간 초과일 때, 미소공성 플라스틱 필름은 너무 높은 습기 투과성을 갖는다. 미소공성 플라스틱 필름의 습기 투과성은 바람직하게는 90%RH 및 40℃에서 200 내지 6000g/m2·24시간이고, 더 바람직하게는 90%RH 및 40℃에서 300 내지 6000g/m2·24시간이다. 미소공성 플라스틱 필름의 습기 투과성은 랩핑 될 내용물들에 따라서 상기 범위 내에서 적절하게 선택될 수 있다.
본 발명의 장치가 고정 프레임에 의해서 회전 가능하도록 지지되는 제 1 롤(예컨대, 패턴롤)에 대하여 이동 가능한 프레임을 따라 상하로 이동 가능한 제 2 롤(예를 들어, 앤빌 롤)을 포함하는 구조를 갖고, 이동 가능한 프레임이 회전 가능하기 때문에, 플라스틱 필름에 형성되는 미세 구멍들의 개구 직경, 높이, 영역 밀도 등에 따라서, 제 1 롤의 중심 축에 대한 제 2 롤의 중심 축의 수평 경사각이 적절하게 설정될 수 있어서, 많은 수의 미세 구멍들은 최적 조건 아래서 플라스틱 필름에 횡으로 균일하게 형성될 수 있다. 또한, 제 1 롤의 중심 축에 대한 제 2 롤의 중심 축의 기울기에 의해서 많은 수의 미세 구멍들이 제공되는 플라스틱 필름(천공된 플라스틱 필름)에서 발생되는 변형은 제 1 롤과 제 2 롤 사이 갭의 하류의 위치에 천공된 플라스틱 필름에 대해 수직으로 기울어진 변형 제거 롤에 의해서 흡수되고, 이에 의해 천공 동안에 플라스틱 필름은 적절한 공기 투과성과 습기 투과성을을 필요로 하는 빵들, 쿠키들, 야채들, 발효된 콩과 김치 등처럼 발효된 식품들과 같은 음식들을 랩핑하기 위한 필름들에 적합하다.
10: 제 1 롤 (패턴 롤)
10a, 15a: 롤 본체
10b, 15b: 롤링 표면
10c, 15c: 고경도의 미세 입자
10d, 15d: 도금 층
11: 베어링
15: 리세스 형성용 패턴 롤
20: 제 2 롤 (앤빌 롤)
201: 제 1 앤빌 롤
202: 제 2 앤빌 롤
203: 금속 롤
20a: 롤 본체
20b: 리세스
21: 베어링
30: 고정 프레임
31, 36: 브래킷
34: 수직의 가이드 레일
40: 이동 가능한 프레임
41, 42: 브래킷
44: 수직 가이드 레일
50: 베이스
51: 편평한 판
52: 원형으로 곡선인 가이드 레일
60: 수평판
61: 이동 가능한 판
62: 가이드 블록
62a: 가이드 그루브
70: 제 1 구동 수단
71: 모터
72: 모터의 샤프트
73: 감속 기어
74: 커넥터 판
75: 연결판
76: 볼트
77: 편평한 판
80: 제 2 구동 수단
81: 기어 박스
82: 감속 기어
83: 모터
84: 스크류 잭
85: 수형 스크류 부재
86: 완충부
90: 제 3 구동 수단
91: 모터
92: 체인
93: 감속 기어
94: 커플링 장치
95: 샤프트
100: 제 4 구동 수단
101: 모터
102: 체인
103: 감속 기어
104: 커플링 장치
105: 샤프트
110: 프레임 구조체
111: 수직 프레임
112: 수평 프레임
113: 제 2 수평 프레임
120: 변형 제거 롤
121: 변형 제거 롤의 베어링
130: 제 5 구동 수단
131: 실린더
132: 피스톤 로드
133: 유니버설 조인트
140: 가이드 롤
145: 센서
151: 플라스틱 필름이 감겨진 릴
152: 천공된 플라스틱 필름이 감겨질 릴
160: 백업 롤
161: 베어링
170: 제 6 구동 수단
171: 모터
172: 감속 기어
173: 스크류 잭
174: 수형 스크류 부재
175: 완충부
F: 플라스틱 필름
Fa: 미소공성 플라스틱 필름
F1: 미세 구멍
G: 제 1 롤과 제 2 롤 사이에 있는 갭
θ: 제 1 롤의 중심축에 대한 제 2 롤 중심 축의 수평 방향 경사 각
δ: 변형 제거 롤의 상하 방향 경사 각

Claims (11)

  1. 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치에 있어서,
    좌우 한 쌍의 고정 프레임에 회전 가능하도록 지지되는 제 1 롤,
    상기 제 1 롤과 플라스틱 필름을 통해 접촉하게 되도록, 좌우 한 쌍의 이동 가능한 프레임들을 따라 상하로 이동 가능한 제 2 롤,
    상기 제 1 롤과 상기 제 2 롤 사이의 갭을 통해서 상기 플라스틱 필름이 지나가게 하기 위한 이송 수단,
    한 쌍의 상기 이동 가능한 프레임을 회전 가능하도록 하기 위한 제 1 구동 수단,
    상기 제 2 롤을 상하로 이동시키기 위해 각각의 상기 이동 가능한 프레임에 각각 장착된 제 2 구동 수단,
    상기 제 1 롤을 회전 시키기 위한 제 3 구동 수단, 및
    상기 제 2 롤을 회전 시키기 위한 제 4 구동 수단을 포함하고,
    상기 제 1 롤 및 제 2 롤 중 하나는 많은 수의 고경도의 미세 입자들을 그 롤링 표면에 임의로 가지는 패턴 롤이 되고, 다른 하나는 앤빌 롤이 되며, 및
    상기 제 1 구동 수단의 작동에 의해 상기 제 1 롤의 중심 축에 대하여 상기 제 2 롤의 중심 축을 수평면 내에서 기울어지도록 한 상태에서, 상기 제1 롤과 상기 제 2 롤 사이의 갭에 상기 플라스틱 필름을 통과시키고, 상기 고경도의 미세 입자들은 상기 플라스틱 필름에 많은 수의 미세 구멍들을 형성하는 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    한 쌍의 상기 이동 가능한 프레임이 상기 제 1 구동 수단에 의해 좌우 한 쌍의 수평의 원형의 곡선인 가이드 레일들을 따라 회전되는 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 가능한 프레임이 고정되는 이동 가능한 판은, 상기 제 1 구동 수단에 연결된 수평판의 양 단부에 고정되고,
    상기 이동 가능한 판의 각각의 바닥면의 가이드 그루브는 상기 원형으로 곡선인 가이드 레일 각각과 맞물리는 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 롤과 상기 제 2 롤 사이 갭의 하류에는, 다수의 미세 구멍들이 형성된 플라스틱 필름(천공된 플라스틱 필름)과 접촉하는 변형 제거 롤, 및 상기 변형 제거 롤의 양 단부들을 회전 가능하도록 지지하는 베어링들의 높이를 변경하기 위한 한 쌍의 제 5 구동 수단이 배열되고,
    상기 제5 구동수단 중 적어도 일부를 작동시키는 것에 의하여 상기 변형 제거 롤의 적어도 일부의 단부가 상하로 움직이고, 이에 의해, 천공된 플라스틱 필름에 대하여 상기 변형 제거 롤을 상하 방향으로 기울여, 상기 제 1 롤의 중심 축에 대한 상기 제 2 롤의 중심 축의 기울기에 의하여 상기 천공된 플라스틱 필름에 발생된 결함을 흡수하는 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 롤과 상기 제 2 롤 사이 갭의 하류에, 제조된 천공된 플라스틱 필름의 특징을 관찰하기 위한 센서가 배치되며,
    상기 센서의 출력 신호를 수신하면, 소정의 천공된 플라스틱 필름을 획득하기 위해서, 상기 제 1 롤과 상기 제 2롤 사이의 갭을 조정하기 위한 신호, 상기 제 1 롤의 중심 축에 대한 상기 제 2 롤의 중심 축의 수평 방향의 경사 각을 조정하기 위한 신호, 및 상기 변형 제거 롤의 상하 방향의 경사 각을 조정하기 위한 신호를 형성하기 위한 수단을 포함하는 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 롤의 중심 축에 대한 상기 제 2 롤의 중심 축의 수평 방향의 경사 각이 0°인 상태, 및 상기 변형 제거 롤의 수직 방향의 경사 각이 0°인 상태일 경우에 상기 플라스틱 필름의 천공이 시작된 후, 상기 센서의 출력 신호에 대응하여 상기 제 1 및 제 2 구동 수단과 제 5 구동 수단이 작동되는 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 롤이 패턴 롤이고, 상기 제 2 롤이 앤빌 롤인 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 롤의 상기 고경도의 미세 입자들은 날카로운 에지들을 가지며, 5 이상의 모스 경도를 가진 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 패턴 롤의 롤링 표면에 있는 상기 고경도의 미세 입자들의 면적비가 10 내지 70%인 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 앤빌 롤은 평편한 롤링 표면을 가진 금속 롤, 또는 상기 패턴 롤의 고경도의 미세 입자들에 대응하는 개구 직경 분포와 깊이 분포를 가지고 있는 다수의 리세스들이 임의로 형성된 금속 롤인 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 앤빌 롤은 상기 패턴 롤의 고경도의 미세 입자들에 대응하는 개구 직경 분포와 깊이 분포를 가지고 있는 다수의 리세스들이 임의로 형성된 금속 롤이고, 상기 앤빌 롤의 롤링 표면에 있는 상기 리세스들의 면적비는 10 내지 70%인 미소공성 플라스틱 필름의 제조장치.

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