KR20240059541A - 필름 온도 및 두께 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법 - Google Patents

필름 온도 및 두께 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법 Download PDF

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KR20240059541A
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이승헌
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Abstract

본 발명은 인라인(In-line) 방식으로 압출 또는 코팅 성형되는 필름의 동일 지점에서 필름의 표면온도와 두께를 순차적으로 측정하고, 측정된 데이터를 바탕으로 필름의 온도 및 두께 제어를 통해 균일한 두께의 필름을 제조할 수 있도록 한 필름 온도 및 두께 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것이다.

Description

필름 온도 및 두께 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법{A FILM THICKNESS AND TEMPERATURE MEASURING DEVICE AND A MEASURING METHOD USING IT}
본 발명은 2022년 10월 27일에 한국특허청에 제출된 한국 특허출원 제 10-2022-0140518호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 발명에 포함된다.
본 발명은 인라인(In-line) 방식을 이용한 고분자 필름의 제조 공정 시 제조되는 필름의 온도와 두께를 순차적으로 측정할 수 있는 필름 온도 및 두께 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지용 분리막으로 다공막 형태의 고분자 필름이 사용된다. 고분자 필름은 보통 압출기를 통해 토출된 고분자 수지 용융물을 필름 형태로 성형한 후 연신 및 열고정의 공정을 거쳐 제조하게 된다.
이러한 필름 제조 공정은 롤투롤(Roll to Roll) 구조의 인라인(In-line) 방식으로 진행되고, 제조되는 결과물은 장방형의 분리막 원단의 형태이며, 추후 소정 크기로 절단된 후 분리막 기재로 사용된다.
상기 분리막에 사용되는 고분자 필름은 제품 수율 향상을 위해 분리막 전체에 걸쳐 균일한 두께 편차를 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라 고분자 필름의 압출 공정 시 두께를 측정하여 제조되는 필름의 두께 균일성을 제어할 필요가 있다.
기존에는 고분자 필름의 두께만을 주로 측정하였으나 고분자 소재의 열팽창 계수(Thermal expansion coefficient)에 의한 실시간 공정 온도에 따라 제조되는 필름의 두께가 변할 수 있다. 이처럼 필름 두께의 균일도 차이가 발생하는 경우 후공정에서 너울 및 소재의 두께 편차에 의해 제품 불량이 발생할 수 있다.
현재까지 필름의 온도 변화에 따른 실시간 측정방식이 없는 관계로, 필름 두께 변화에 대한 측정과 온도 변화에 따른 예측이 불가능하다. 따라서 종래에는 공정 변경 후 샘플링 방식의 두께 실측 및 소재 특성에 따른 샘플 측정과 계측기 캘리브레이션(Calibration) 진행을 거치며 제품을 제조하였다.
구체적으로, 도 1을 참조하면, 종래에는 압출기(10)를 통해 필름(1)이 압출 성형된 이후 별도 공정에서 스캔 방식의 로딩 레벨 밀도 측정기(3)를 활용하여 필름(1)의 두께를 측정하였다. 이 경우 로딩 레벨 밀도 측정기(3)에서 제품의 두께 값 확인을 위한 사전 준비 작업이 필요하다. 즉 필름(1)의 샘플을 활용하여 캘리브레이션 작업 후 필름(1)의 두께 확인이 가능하였다.
그러나 상기 필름(1) 샘플의 두께 실측은 권취롤(5)의 리와인더 이후 제조 설비를 정지한 상태에서 확인이 가능하며, 별도의 적외선 표면 적외선 온도 센서를 활용하여 필름(1)의 샘플 온도를 측정해야 하는 등의 번거로운 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 한 것으로, 인라인(In-line) 방식으로 압출 또는 코팅 성형되는 필름의 동일 지점에서 필름의 표면온도와 두께를 순차적으로 측정하고, 측정된 데이터를 바탕으로 필름의 온도 및 두께 제어를 통해 균일한 두께의 필름을 제조할 수 있도록 한 필름 온도 및 두께 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치는, 압출 또는 코팅 성형되는 필름의 온도와 두께를 측정하기 위한 측정 장치에 있어서, 상기 성형되는 필름을 일방향으로 이송시키는 회전롤이 구비되는 이송부; 상기 회전롤의 외주면으로부터 이격 설치되며, 상기 이송되는 필름의 두께를 측정하는 두께측정부; 상기 두께측정부와 인접하게 배치되며, 상기 이송되는 필름의 표면 온도를 측정하는 온도측정부; 및 상기 두께측정부와 온도측정부를 통해 각각 측정된 측정치가 기준치를 벗어나는지의 여부를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.
이 경우 상기 온도측정부와 두께측정부는, 상기 이송되는 필름의 동일 지점에 대한 필름의 표면 온도와 두께를 순차적으로 측정할 수 있도록 상기 필름의 이송방향과 동일 선상에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 필름의 이송방향의 상류에서 하류 방향으로 두께측정부와 온도측정부가 순서대로 배치될 수 있다.
또는, 상기 필름의 이송방향의 상류에서 하류 방향으로 온도측정부와 두께측정부가 순서대로 배치될 수 있다.
또한 상기 두께측정부는, 상기 회전롤의 중심축선과 평행하게 이격 배치되는 가이드레일; 상기 가이드레일의 길이방향을 따라 동력을 전달받아 왕복이동 가능하게 결합되는 이동플레이트; 및 상기 이동플레이트 상에 제1브라켓을 매개로 결합되며, 상기 회전롤에 의해 이송되는 필름 표면을 향해 레이저를 조사하여 필름의 두께를 측정하는 레이저 변위센서;를 포함할 수 있다.
또한 상기 이동플레이트는, 상기 가이드레일의 길이방향과 교차하는 방향으로 왕복이동 가능하게 결합되어, 상기 회전롤의 외주면과 이격 거리를 조절할 수 있다.
또한 상기 제1브라켓은, 상기 이동플레이트의 제1힌지축을 회전중심으로 상기 필름의 이송방향을 따라 소정각도 선회 가능하게 결합되어, 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사 각도를 조절할 수 있도록 한 것을 포함할 수 있다.
또한 상기 온도측정부는, 상기 제1브라켓 상에 상기 회전롤의 길이방향과 교차하는 방향을 따라 전·후진 가능하게 결합되는 제2브라켓; 및 상기 제2브라켓 상에 설치되어 상기 회전롤에 의해 이송되는 필름 표면의 온도를 측정하는 적외선 온도센서;를 포함할 수 있다.
또한 상기 적외선 온도센서는, 상기 제2브라켓의 제2힌지축을 회전중심으로 상기 필름의 이송 방향을 따라 소정각도 선회 가능하게 결합되어, 상기 적외선 온도센서의 적외선 조사 위치를 조절할 수 있도록 한 것을 포함할 수 있다.
또한 상기 온도측정부와 두께측정부는, 상기 필름이 압출 성형되는 경우 상기 필름의 이송방향을 따라 0 ~ 30㎜ 이내의 근접 위치를 측정할 수 있다.
또한 상기 온도측정부와 두께측정부는, 상기 필름이 코팅 성형되는 경우 상기 필름의 이송방향을 따라 0 ~ 100㎜ 이내의 근접 위치를 측정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 방법은,
압출 또는 코팅 공정을 통해 필름을 성형하는 단계; 상기 성형되는 필름을 회전롤을 통해 일방향으로 이송하는 단계; 상기 회전롤에 의해 이송되는 필름의 표면을 향해 적외선을 조사하여 소정 지점의 필름 온도를 측정하는 단계; 상기 온도가 측정된 필름 표면의 동일 또는 근접 위치에 레이저를 조사하여 상기 필름의 두께를 측정하는 단계; 상기 필름의 온도와 두께 측정치가 기준치를 벗어나는지의 여부를 판단하는 단계; 및 상기 측정치가 기준치를 벗어나는 경우 상기 필름 제조공정의 조건을 변경하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 필름의 두께를 측정하는 단계는, 상기 이송되는 필름의 동일 지점에 대한 필름의 표면 온도와 두께를 순차적으로 측정할 수 있도록 상기 필름의 이송방향과 동일 선상에서 상기 필름의 온도를 측정한 이후 상기 필름의 두께를 측정할 수 있다.
또는, 상기 필름의 온도를 측정하는 단계는, 상기 이송되는 필름의 동일 지점에 대한 필름의 두께와 표면 온도를 순차적으로 측정할 수 있도록 상기 필름의 이송방향과 동일 선상에서 상기 필름의 두께를 측정한 이후 상기 필름의 온도를 측정할 수 있다.
이 경우 상기 필름의 두께를 측정하는 단계는, 상기 레이저 변위센서를 통해 상기 필름이 이송되지 않는 상태의 회전롤 표면을 향해 레이저를 조사하여 상기 회전롤의 외경을 측정하고 이를 기본값으로 설정하는 단계; 상기 회전롤을 이용한 필름 이송 시 상기 레이저 변위센서를 통해 상기 필름 표면에 레이저를 조사하여 필름과의 거리 측정값을 측정하는 단계; 및 상기 필름과의 거리 측정값에서 기본값을 빼내어 상기 필름의 두께를 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치 및 이를 이용한 측정 방법은, 인라인(In-line) 방식으로 압출 또는 코팅 성형되는 필름의 동일 지점에서 표면 온도와 두께를 순차적으로 측정하고, 측정된 해당 데이터 측정치를 기준치와 비교하여 다양한 필름 제조공정의 조건을 변경하거나 열고정 등의 과정을 거칠 수 있다.
즉 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치를 이용하여 상기 필름의 온도 및 두께 측정치를 통해 제조되는 필름의 온도 변화 및 소재 변화를 사전에 예측할 수 있고, 이를 바탕으로 균일한 두께의 필름을 제조할 수 있다.
특히, 필름의 압출 또는 코팅 성형 후 이송되는 필름의 동일 근접 위치에서 필름의 온도 및 두께를 순차적으로 측정할 수 있음에 따라, 기존과 같이 필름 제품의 샘플 실측 과정이 필요 없어 제조 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 종래의 인라인 방식의 필름 제조 공정을 보여주는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치가 적용된 인라인 방식의 필름 제조 공정을 보여주는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치의 개략적인 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치의 요부 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치의 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 두께측정부의 구조를 보여주는 측면도,
도 8은 본 발명에 따른 두께측정부의 두께측정원리를 보여주는 개략도,
도 9는 본 발명에 따른 온도측정부의 구조를 보여주는 측면도,
도 10은 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치의 요부 상세도,
도 11은 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치의 배치 상태를 보여주는 도면,
도 12는 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 과정을 보여주는 순서도,
도 13은 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 방법과 기존의 두께 측정 방법을 비교한 도면 대용 사진이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치가 적용된 인라인 방식의 필름 제조 공정을 보여주는 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치(100)는, 이송부(110), 두께측정부(120), 온도측정부(130), 제어부(140)를 포함할 수 있다.
참고로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치(100)를 이용하여 압출기(10)를 통해 압출 성형되는 필름(1)의 온도 및 두께를 측정하는 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하기로 한다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 기재 상에 코팅 슬러리를 도포하여 코팅층(WET 코팅)이 형성되는 필름(1)의 제조 공정 시에도 본 발명에 따른 상기 측정 장치(100)를 적용하여 코팅층이 형성된 필름(1)의 온도 및 두께를 측정할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 이송부(110)는 압출기(10)로부터 압출 성형되는 고분자 필름(1)(이하, '필름'이라 약칭함)을 일방향으로 이송시키는 것으로, 이러한 이송부(110)는 롤투롤(Roll to Roll) 구조의 인라인(In-line) 방식이 적용되어 필름(1)을 연속적으로 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 이송부(110)는 모터의 동력을 전달받아 소정 속도로 회전하면서 필름(1)을 이송시키는 복수의 회전롤(111)을 포함할 수 있다.
이 경우 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치(100)는 복수의 회전롤(111) 중에서 어느 하나에 설치될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 두께측정부(120)는 회전롤(111)의 외주면으로부터 소정 간격 이격되게 설치되는 것으로, 상기 이송되는 필름(1)의 두께를 실시간으로 측정할 수 있다.
구체적으로, 상기 두께측정부(120)는 회전롤(111)의 중심축선과 평행하게 이격 배치되는 가이드레일(121)과, 상기 가이드레일(121)의 길이방향을 따라 동력을 전달받아 왕복이동 가능하게 결합되는 이동플레이트(123)와, 상기 이동플레이트(123) 상에 제1브라켓(125)을 매개로 결합되며 회전롤(111)에 의해 이송되는 필름(1) 표면을 향해 레이저를 조사하여 필름(1)의 두께를 측정하는 레이저 변위센서(127)를 포함할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 이동플레이트(123)는 가이드레일(121)의 길이방향과 교차하는 방향으로 왕복이동 가능하게 결합되어 회전롤(111) 외주면과의 이격 거리를 조절할 수 있다. 이 경우 이동플레이트(123)의 이격 거리는 동력을 전달받아 자동으로 조절하거나, 또는 수동으로 조절할 수 있다. 본 발명에서는 이동플레이트(123)의 이격 거리를 수동으로 조절하는 경우의 예를 들기로 한다.
도 7을 참조하면, 상기 제1브라켓(125)은 이동플레이트(123)의 제1힌지축(125a)을 회전중심으로 필름(1)의 이송방향을 따라 소정각도 선회 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라 상기 필름(1) 표면을 향해 조사되는 레이저 변위센서(127)의 레이저 조사 각도를 조절할 수 있다.
이 경우 상기 레이저 변위센서(127)를 필름(1)의 길이방향이나, 길이방향과 교차하는 방향으로 슬라이딩 이동하는 구조는, 기존에 공지된 다양한 구성요소를 선택적으로 적용하여 구성할 수 있음에 따라 이에 대한 자세한 구조 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 상기와 같은 구성의 두께측정부(120)를 이용한 필름(1) 두께 측정원리는, 먼저 상기 레이저 변위센서(127)를 이용하여 필름(1)이 이송되지 않는 회전롤(111)의 표면을 향해 레이저를 조사하여 회전롤(111) 표면과의 이격 거리를 통해 회전롤(111)의 외경(d)을 측정하고 이를 기본값으로 설정한다. 참고로, 기본값에는 회전롤(111)의 진원도 등이 고려될 수 있다. 그런 다음, 상기 회전롤(111)을 이용한 필름(1) 이송 시 레이저 변위센서(127)를 통해 필름(1) 표면에 레이저를 조사하여 필름(1)과의 거리 측정값을 측정한다. 그런 후 상기 레이저 변위센서(127)를 통해 필름(1) 표면과의 거리를 측정한 측정값에서 기본값을 빼내면 필름(1)의 두께(t)를 도출할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 상기 온도측정부(130)는 두께측정부(120)와 인접하게 배치되는 것으로, 상기 이송되는 필름(1)의 표면 온도를 실시간으로 측정할 수 있다.
도 9를 참조하여 구체적으로 설명하면, 상기 온도측정부(130)는 제1브라켓(125) 상에 회전롤(111)의 길이방향과 교차하는 방향(필름(1)의 이송방향)을 따라 전·후진 가능하게 결합되는 제2브라켓(131)과, 상기 제2브라켓(131) 상에 설치되어 회전롤(111)에 의해 이송되는 필름(1) 표면의 온도를 측정하는 적외선 온도센서(133)를 포함할 수 있다.
이 경우 상기 적외선 온도센서(133)는 제2브라켓(131)의 제2힌지축(131a)을 회전중심으로 필름(1)의 이송 방향을 따라 소정각도 선회 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라 상기 적외선 온도센서(133)의의 적외선 조사 위치를 조절할 수 있다.
상기와 같은 온도측정부(130)와 두께측정부(120)가 구비된 온도 및 두께 측정 장치(100)는 복수의 회전롤(111) 중 필름(1) 이송방향의 첫 번째 위치한 회전롤(111)(도 2 참조)에 설치되는 것이 바람직하다.
즉 상기 필름(1)이 압출된 후 복수의 회전롤(111)에 의해 필름(1)이 이송되는 과정에서 열에 의해 필름(1)이 수축 또는 팽창될 수 있다. 따라서 이송과정에서 필름(1)의 수축과 팽창이 이루어지기 전, 필름(1)이 압출 성형된 직후의 온도와 두께를 측정함으로써 정확한 측정 데이터를 얻을 수 있다.
다만, 본 발명에서는 상기 측정 장치(100)를 이용한 필름(1)의 온도/두께 측정 위치를 특별히 한정하지 않는다. 즉 상기 측정 장치(100)는 필름(1) 압출 공정 직후의 첫 번째 회전롤(Chill 또는 Cooling roll)이나, 또는 두 번째나 세 번째에 위치한 회전롤에 적용되거나, 필름의 폭 방향 또는 길이 방향의 연신 공정 이후의 회전롤에 적용될 수도 있다.
이 경우 상기 온도측정부(130)와 두께측정부(120)는 이송되는 필름(1)의 동일 지점에 대한 필름(1)의 온도와 두께를 순차적으로 측정할 수 있도록 필름(1)의 이송방향과 동일 선상에 배치될 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 온도측정부(130)와 두께측정부(120)를 이송되는 필름(1)의 폭 방향으로 근접하게 배치하여 근접위치의 온도와 두께를 측정할 수도 있다. 본 발명에서는 온도측정부(130)와 두께측정부(120)는 이송되는 필름(1)의 동일 선상에 배치된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하기로 한다.
도 10을 참조하면, 상기 온도측정부(130)와 두께측정부(120)의 측정 위치(L)는 필름(1)이 압출 성형되는 경우에는 필름(1)의 이송방향을 따라 0 ~ 30㎜ 이내, 바람직하게는 0 ~ 10㎜ 이내에서 동일 근접 위치를 순차적으로 측정하는 것이 바람직하다. 즉 상기 온도측정부(130)와 두께측정부(120)의 측정 위치(L)가 30㎜를 초과하는 경우, 필름 압출 후 온도 변화에 따라 오차가 발생할 수 있다.
그리고 상기 필름(1)이 코팅 성형되는 경우의 상기 온도측정부(130)와 두께측정부(120)의 측정 위치(L)는 필름(1)의 이송방향을 따라 0 ~ 100㎜ 이내의 근접 위치를 측정하는 것이 바람직하다. 즉 상기 필름(1)이 코팅 성형되는 경우 압출 성형보다 빠른 이송속도로 필름(1)을 이송시키게 된다. 이에 따라 상기 측정 위치(L) 역시 속도에 비례하여 범위가 늘어날 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기와 같은 구조의 온도측정부(130)와 두께측정부(120)는 가이드레일(121)의 길이 방향을 따라 복수 개가 이격 배치되어 필름(1)의 복수 지점에 대한 온도와 두께를 순차적으로 측정할 수 있다.
이 경우 본 발명에서는 압출 이송되는 필름(1) 소정 지점의 온도를 먼저 측정한 후 필름(1) 동일 지점의 두께를 측정하는 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 압출 이송되는 필름(1)의 두께를 먼저 측정한 후 필름(1)의 온도를 측정하는 경우로 변경 적용할 수 있다.
즉, 압출 이송되는 필름(1)의 이 회전롤(111)에 의해 이송되는 이송방향의 상류에서 하류 방향을 기준으로, 상류 측에 두께측정부(120)가 형성되고, 하류 측에 온도측정부(130)가 형성될 수 있다. 또는, 압출 이송되는 필름(1)의 이 회전롤(111)에 의해 이송되는 이송방향의 상류에서 하류 방향을 기준으로, 상류 측에 온도측정부(130)가 형성되고, 상류 측에 온도측정부(120)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 제어부(140)(도 3 참조)는 두께측정부(120)와 온도측정부(130)를 통해 각각 측정된 측정치가 기준치를 벗어나는지의 여부를 판단할 수 있다.
즉 제어부(140)는 상기 두께측정부(120)와 온도측정부(130)를 통한 필름(1)의 두께와 온도 측정치를 바탕으로 압출 성형되는 필름(1) 제조공정의 조건을 변경하여 균일한 두께의 필름(1)을 제조할 수 있다.
일례로, 상기 제어부(140)는 필름(1)의 압출 성형 후 연신 및 열고정 등을 통해 필름(1)을 열처리하여 성형시에 발생한 국부적인 비틀림 등을 제거할 수 있다. 이에 따라 필름(1)의 수축과 주름이 생기는 것을 억제하고 필름(1)의 균일한 두께를 유지하는 등 치수 안정성을 높일 수 있다.
그러면, 본 발명의 필름 온도 및 두께 측정 장치(100)를 이용한 필름 온도 및 두께 측정 과정에 대하여 도 12를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 압출기(10)를 통해 필름을 압출 성형한다(S1).
그런 다음, 상기 압출 성형되는 필름을 회전롤(111)을 통해 일방향으로 이송한다(S2).
그런 후, 상기 필름(1)이 압출 성형된 후 이송되는 회전롤(111)에서 필름(1) 표면의 소정 지점을 향해 적외선을 조사하여 필름(1) 온도를 측정한다(S3).
아울러, 상기 온도가 측정된 필름(1)의 동일 지점에 레이저를 조사하여 필름(1)의 두께를 측정한다(S4).
이 경우 본 발명에서는 필름(1)의 온도를 먼저 측정한 후(S3) 필름(1)의 두께를 측정(S4)하는 순서로 설명하였으나, 반대로 필름(1)의 두께를 먼저 측정한 후(S3') 필름(1)의 두께가 측정된 필름(1)의 동일 지점을 향해 적외선을 조사하여 필름(1) 온도를 측정하는 경우로 변경할 수 있다(S4').
즉, 이송되는 필름(1)의 동일 지점에 대한 필름(1)의 표면 온도와 두께를 순차적으로 측정할 수 있도록, 필름(1)의 이송방향과 동일 선상에서 필름(1)의 온도를 측정한 이후 필름(1)의 두께를 측정할 수 있다. 또는, 이송되는 필름(1)의 동일 지점에 대한 필름(1)의 두께와 표면 온도를 순차적으로 측정할 수 있도록, 필름(1)의 이송방향과 동일 선상에서 필름(1)의 두께를 측정한 이후 필름(1)의 온도를 측정할 수 있다.
그리고 제어부(140)에서는 측정된 필름(1)의 온도와 두께 측정치가 기준치를 벗어나는지의 여부를 비교 판단하고(S5), 상기 측정치가 기준치를 벗어나는 경우 필름(1) 제조공정의 조건을 변경한다(S6).
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 필름 온도 및 두께 측정 장치(100)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명은 인라인(In-line) 방식으로 성형되는 필름(1)의 동일 지점에서 표면 온도와 두께를 순차적으로 측정함과 아울러, 측정된 측정치를 기준치와 실시간으로 비교하여 필름의 온도 변화 및 소재 변화를 사전에 예측할 수 있다. 이를 바탕으로 필름 제조공정의 조건을 변경하거나 열고정 등의 과정을 거치면서 균일한 두께의 필름을 제조할 수 있다.
특히, 본 발명은 필름(1)의 압출 또는 코팅 공정 중 실시간으로 필름(1)의 온도 및 두께를 순차적으로 측정할 수 있음에 따라, 기존과 같이 필름 제품의 샘플 실측 과정이 필요 없어 제조 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
1 : 필름 100 : 온도 및 두께 측정 장치
110 : 이송부 111 : 회전롤
120 : 두께측정부 121 : 가이드레일
123 : 이동플레이트 125 : 제1브라켓
125a : 제1힌지축 127 : 레이저 변위센서
130 : 온도측정부 131 : 제2브라켓
131a : 제2힌지축 133 : 적외선 온도센서
140 : 제어부

Claims (15)

  1. 압출 또는 코팅 성형되는 필름의 온도와 두께를 측정하기 위한 측정 장치에 있어서,
    상기 성형되는 필름을 일방향으로 이송시키는 회전롤이 구비되는 이송부;
    상기 회전롤의 외주면으로부터 이격 설치되며, 상기 이송되는 필름의 두께를 측정하는 두께측정부;
    상기 두께측정부와 인접하게 배치되며, 상기 이송되는 필름의 표면 온도를 측정하는 온도측정부; 및
    상기 두께측정부와 온도측정부를 통해 각각 측정된 측정치가 기준치를 벗어나는지의 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도측정부와 두께측정부는,
    상기 이송되는 필름의 동일 지점에 대한 필름의 표면 온도와 두께를 순차적으로 측정할 수 있도록 상기 필름의 이송방향과 동일 선상에 배치되는 것인 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 필름의 이송방향의 상류에서 하류 방향으로 두께측정부와 온도측정부가 순서대로 배치되는 것인, 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 필름의 이송방향의 상류에서 하류 방향으로 온도측정부와 두께측정부가 순서대로 배치되는 것인, 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 두께측정부는,
    상기 회전롤의 중심축선과 평행하게 이격 배치되는 가이드레일;
    상기 가이드레일의 길이방향을 따라 동력을 전달받아 왕복이동 가능하게 결합되는 이동플레이트; 및
    상기 이동플레이트 상에 제1브라켓을 매개로 결합되며, 상기 회전롤에 의해 이송되는 필름 표면을 향해 레이저를 조사하여 필름의 두께를 측정하는 레이저 변위센서;를 포함하는 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동플레이트는,
    상기 가이드레일의 길이방향과 교차하는 방향으로 왕복이동 가능하게 결합되어, 상기 회전롤의 외주면과 이격 거리를 조절할 수 있도록 한 것을 포함하는 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1브라켓은,
    상기 이동플레이트의 제1힌지축을 회전중심으로 상기 필름의 이송방향을 따라 소정각도 선회 가능하게 결합되어, 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사 각도를 조절할 수 있도록 한 것을 포함하는 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 온도측정부는,
    상기 제1브라켓 상에 상기 회전롤의 길이방향과 교차하는 방향을 따라 전·후진 가능하게 결합되는 제2브라켓; 및
    상기 제2브라켓 상에 설치되어 상기 회전롤에 의해 이송되는 필름 표면의 온도를 측정하는 적외선 온도센서;를 포함하는 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적외선 온도센서는,
    상기 제2브라켓의 제2힌지축을 회전중심으로 상기 필름의 이송 방향을 따라 소정각도 선회 가능하게 결합되어, 상기 적외선 온도센서의 적외선 조사 위치를 조절할 수 있도록 한 것을 포함하는 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 온도측정부와 두께측정부는,
    상기 필름이 압출 성형되는 경우 상기 필름의 이송방향을 따라 0 ~ 30㎜ 이내의 근접 위치를 측정하는 것인 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 온도측정부와 두께측정부는,
    상기 필름이 코팅 성형되는 경우 상기 필름의 이송방향을 따라 0 ~ 100㎜ 이내의 근접 위치를 측정하는 것인 필름 온도 및 두께 측정 장치.
  12. 압출 또는 코팅 공정을 통해 필름을 성형하는 단계;
    상기 성형되는 필름을 회전롤을 통해 일방향으로 이송하는 단계;
    상기 회전롤에 의해 이송되는 필름의 표면을 향해 적외선을 조사하여 소정 지점의 필름 온도를 측정하는 단계;
    상기 온도가 측정된 필름 표면의 동일 또는 근접 위치에 레이저를 조사하여 상기 필름의 두께를 측정하는 단계;
    상기 필름의 온도와 두께 측정치가 기준치를 벗어나는지의 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 측정치가 기준치를 벗어나는 경우 상기 필름 제조공정의 조건을 변경하는 단계;를 포함하는 필름 온도 및 두께 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 필름의 두께를 측정하는 단계는,
    상기 이송되는 필름의 동일 지점에 대한 필름의 표면 온도와 두께를 순차적으로 측정할 수 있도록 상기 필름의 이송방향과 동일 선상에서 상기 필름의 온도를 측정한 이후 상기 필름의 두께를 측정하는 것인 필름 온도 및 두께 측정 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 필름의 온도를 측정하는 단계는,
    상기 이송되는 필름의 동일 지점에 대한 필름의 두께와 표면 온도를 순차적으로 측정할 수 있도록 상기 필름의 이송방향과 동일 선상에서 상기 필름의 두께를 측정한 이후 상기 필름의 온도를 측정하는 것인 필름 온도 및 두께 측정 방법.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필름의 두께를 측정하는 단계는,
    레이저 변위센서를 통해 상기 필름이 이송되지 않는 상태의 회전롤 표면을 향해 레이저를 조사하여 상기 회전롤의 외경을 측정하고 이를 기본값으로 설정하는 단계;
    상기 회전롤을 이용한 필름 이송 시 상기 레이저 변위센서를 통해 상기 필름 표면에 레이저를 조사하여 필름과의 거리 측정값을 측정하는 단계; 및
    상기 필름과의 거리 측정값에서 기본값을 빼내어 상기 필름의 두께를 도출하는 단계;를 포함하는 필름 온도 및 두께 측정 방법.
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