KR870001494B1 - 나이론 6 필름의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

나이론 6 필름의 제조방법 및 그 장치

제1도는 본 발명의 정면도.

제2도는 제1도의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 나이론 용융장치 7 : 횡연신장치

8 : 성형로울러 9 : 커터 필러

12,13 : 상, 하부 이송대 14 : 종연신장치

15 : 뜨임장치

본 발명은 나이론 6필름의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.

더 상세히 설명하면, 진공식 포장지용 나일론 필름을 제조하기 위해서는 나이론의 특성을 고려하여 일정범위 내의 온도 및 습도를 유지시켜 미연신 나이론 필름을 횡연신한 다음 종연신하므로써 나이론 6필름을 제조하는 방법 및 그 장치를 획기적으로 개선하여 제조장치의 소형화와 그로인해 설치장소의 협소화를 이룰 수 있고, 또한 제작 원가를 획기적으로 절감할 수 있는 나이론 6필름의 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

현재 나이론 6필름의 제조방법 및 장치는 실질적으로 노우하우로 되어 있어 그 장단점을 설명하기에는 어려움이 많다.

그러나, 일반적으로 나이론 6필름의 제조방법은 다음과 같은 복합조건이 요구된다. 즉,

1) 나이론에 대한 연신의 능률화를 기하기 위하여 종방향이건 횡방향이건 그 방향의 여하에 관계없이 연신 한계까지 연신이 신속하고 용이하여야 하며, 이를 위하여는 필수적인 "전제조건"이 요구된다.

그 "전제조건"이란 합당한 온도 조건과 습도조건 및 미숙성조건 등의 3가지를 의미하며, 온도조건과 습도조건은 일정한 가열, 냉각 및 모습, 탈습에 의하여 충족되며 미숙성조건은 용융액화 상태와 완전고화상태의 중간상태로서 연신성이 양호한 상태를 부여하여야 2축방향 나이론필름을 제조할 수가 있다.

2) 그러나 미숙성상태에서 숙성상태로 변화된 고체상태의 나이론 필름에 다시 "미성숙성조건"으로 부여하기 위하여 일정범위내의 온도 및 습도와 시간이 필요이상으로 지속되어야 한다.

즉, 연신처리중에 있는 나이론 필름에 온도 및 습도의 변화가 약간의 하강이 있어도 미숙성상태가 급격히 숙성상태로 되는 반면, 숙성상태에서 미숙성상태로 재생시에는 일정범위내의 온도 및 습도를 부여하여야 되기 때문에 그에 따르는 시간의 경과가 길어지게 된다.

따라서, 나이론의 특성을 고려하여 나이론이 숙성상태로 변하게 되며, 다시 온도 및 습도를 2회 또는 3회 부여하여 미숙성상태로 되돌아가게 하므로써 나이론 필름을 점차적으로 연신시켜 소망하는 필름의 두께, 투명도, 강도가 있는 진공식 포장지를 제조할 수가 있는 것이다.

상기와 같은 나이론의 특성과 조건에 의해서 현재 사용되고 있는 나이론 제조방법은 용융장치에서 방출되는 용융나이론을 성형로울러에 의해 용융나이론의 온도를 급강하시켜 미숙성상태의 나이론 필름으로 형성시킨 후 종연신장치 및 횡연신 장치에 의해 미숙성상태인 미연신 나이론 필름을 종방향 및 횡방순으로 연신하여 나이론 필름을 제조하여 왔다.

이때, 종연신은 길이 방향으로 연신시키는 것이기 때문에 연신장치에 설치된 각 로울러에 의해 일정한 온도와 습도를 유지시켜 주면 길이방향의 종연신을 횡연신 보다는 용이하게 수행될 수 있으나 횡연신인

폭방향의 연신은 양측에서 잡아 당겨주어야 되므로 횡연신시에는 온도와 습도를 적절하게 부여하지 않으면 나이론 필름이 찢어지거나 두께가 불균일하게 될 우려가 있어 세심한 주의를 요하지 않으면 안되므로 종연신 및 횡연신처리를 2회 또는 3회 반복하면서 항상 일정범위내의 온도와 습도를 부여하여 나이론의 특성에 합치시켜 나이론 필름을 제조하여 왔던 것이다.

따라서, 횡연신 처리를 순조롭게 소망하는 두께와 폭을 가진 필름을 제조하기 위해서는 온도와 습도를 일정기간 부여하기 위해 횡연신 장치를 2대 또는 3대를 설치하지 않으면 안되었던 것으로 ,상기 횡연신 장치는 길이 약 20m 정도로써 횡연신장치만의 총길이가 약 40∼60m에 도달하여 나이론 필름의 제조장치의 총길이가 약 80∼100m에 이르고 있는 실정이다. 상기 나이론 필름의 제조장치의 길이로 인해 설치공간이 필요이상으로 차지하므로써 설치장소를 크게 차지하게 되어 시설비투자에 어려움이 따르게 되고 또한 상기 연신장치는 고가로써 나이론 필름의 제조원가를 상승시키게 되는 결과를 초래하게 되었다. 또한, 국내에서는 상기와 같은 고가의 연신장치를 제작할 수 없을뿐만 아니라, 설사 설치한다 하더라도 일정상태의 필름을 제조할 수 없는 형편이기 때문에 현재는 나이론필름을 전량 수입에 의존하고 있다.

수입되는 이러한 나이론 필름은 매우 고가이기 때문에 국내 수요업체는 아일론필름을 사용하는 대신 폴리프로필렌 등의 다른 합성수지 필름을 사용하여 왔으나, 위생상의 문제점을 갖고 있으며, 또한 수출품 등 나이론필름을 필수적으로 사용하는 경우는 생산품의 원가를 상승시켜 수출경쟁을 악화시키는 요인으로 되고 있다.

본 발명자는 상기와 같은 결점을 해결하기 위하여 수년간 연구 및 검토한 결과, 융용상태의 나이론이 최초로 외부로 방출된 후 커터필러에 삽입되기 전에 일정범위내의 온도와 습도를 유지시켜 1회로써 횡연신한 후 종연신하는 것이 종래와 같은 방법에 의해 연신하는 것 보다도 연신조건이 연신완료까지 일정하게 유지될 수 있다는 것을 알게 되었다.

즉, 나이론의 용융점인 230∼240℃에서 용융된 나이론을 1,2차 압출기를 거쳐 성형로울러로 방출되고, 상기 성형로울러는 항상 60∼70℃로 유지하도록 되어 있어 용융되어 방출된 나이론은 성형로울러에 의해 온도가 급격히 하강되어 미숙성상태인 미연신 나이론 필름상태를 보유하게 됨과 동시에 상기 급냉으로 인해 대기중의 수분을 흡수하여 일정 습도를 유지하므로써 미연신 나이론이 상기 필수적인 "전제조건"에 합치하게 된다.

상기 미연신 나이론은 성형로울러를 거치게 되므로써 잔류온도인 60∼70℃의 온도와 약 80도의 습도를 보유한 미연신 나이론 필름으로 되기 때문에 이때에 횡연신 또는 종연신의 어느 방향으로도 연신한계(1.7∼1.8배)까지 연신할 수 있는 조건을 가지게 된다.

그러나, 상기의 조건은 나이론 용융장치와 횡연신장치 사이를 일정간격으로 유지함으로써 나이론 필름의 제조에 지장이 없으나, 만일 이러한 일정간격을 벗어나게 되면 온도 및 습도의 범위가 본 발명의 나이론 필름 제조조건을 벗어나게 되어 나이론 원료로부터 소망의 나이론 필름을 제조할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 되므로 상기의 간격을 항상 일정하게 유지시켜 주어야 한다.

이러한 나이론의 특성을 최대한 이용하여 나이론의 최초의 미숙성상태인 미연신 상태에서 소망의 폭을 갖도록 미리 횡연신한 다음 종연신하도록 종래의 연신장치를 획기적으로 개선하므로써 필요이상의 횡연신 장치를 제거하고 연신장치의 크기를 축소화하여 규격 및 단가면에서 크게 절감시킬 수가 있어 국내에서도 제작 및 생산이 가능함과 동시에 설치장소를 작게 차지하기 때문에 시설비 투자에 크게 절감할 수 있는 잇점이 있고, 또한 국내에서도 나이론 필름을 제조할 수 있기 때문에 수입에 따르는 비용의 막대한 지출을 방지하는 반면 나이론 필름의 단가를 하강시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다. 이하 본발명을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도및 제2도에서, 부호 1은 나이론 용융장치로써, 그 나이론 용융장치(1)는 연속공급기(2), 1차압출기(3), 탈기부(4), 2차압출기(5), 및 T-다이(6)을 구비하고 있다. 부호 7은 횡연신 장치로써, 전방에 공지의 성형로울러(8)를 설치하고 후방에 커터필러(caterpillar)(9)를 설치한다.

상기 성형로울러(8)는 상기 T-다이(6)의 직하방에 굴대설치하여 230∼240℃에서 용융된 나이론을 60∼70℃로 급냉시켜 약 80도의 습도로 항상 일정하게 유지시키는 한편 미숙성상태인 미연신 나이론 필름의 이송안내를 용이하게 한다. 한편, 상기 커터필러(9)는 제2도에서와 같이 좌우측에 각각 설치하며, 그 구성은 제1도에서와 같이 양측에 로울러(10a)(10b)를 설치한 후 벨트(11)로 감아서 콘베어형으로 하여 상, 하부 이송대(12)(13)로 구성시킨다.

상기 벨트(11)는 합성수지재, 고무재 또는 우레탄수지재로 함이 바람직하다.

이때, 성형로울러(8)와 횡연신장치(7)의 간격을 약 1m 이내로 유지하는 것이 본발명에 바람직하며, 이는 미숙성상태인 미연신 나이론 필름을 횡연신하는데 최적의 간격이기 때문이다.

상기의 간격을 벗어나면 나이론 필름을 제조하는 온도 및 습도의 조건을 조절하기 어려워 나이론 필름의 연신을 바람직하게 수행할 수 없다.

부호 14는 종연신장치로써 상기 횡연신장치(7)의 후방에 설치하여 일정 범위내의 온도와 습도를 부여하여 연신한계(1.7∼1.8배) 종연신 시킨다.

부호 15는 뜨임장치로서, 150∼170℃ 온도로 나이론 필름에 열을 가하게 되면 나이론 필름의 분자가 원래의 위치로 되돌아가서 고체화 된다.

부호 16은 연속절단기로써 횡연신 및 종연신되어 불규칙한 나이론 필름의 가장자리를 자동적으로 절단시켜 나이론필름을 완성시키고, 상기 연속절단기(16)의 후방에 설치된 권취장치(17)에 의해 완성된 나이론 필름을 감아준다.

이때, 상기 나이론 용융장치(1)에서 권치장치(17)까지의 총 길이를 20m 이내로 하는 것이 본발명에 적합하다.

이와 같이 구성된 본 발명은, 나이론 용융장치(1)의 연속공급기(2)로 공급된 나이론원료가 용융되면 1차 압출기(3)에 의해 탈기부(4)로 연속적으로 압송시키며, 이때 탈기부(4)에서는 가열용융된 액화물에 혼합되어 있는 공기를 진공으로 흡인탈기한 다음 2차 압출기(5)로 압송시킨다.

2차 압출기(5)로 압송된 용융 나이론은 T-다이(6)로 재차압송하게 되며, T-다이(6)로 압송된 용융나이론은 230∼240℃의 온도로써 성형로울러(8)로 방출이 된다.

성형로울러(8)로 방출되어 표면상에 접촉하게 되면 곧 성형로울러(8)의 표면온도에 용융나이론은 60∼70℃의 온도로 급강하 하여 미숙성 상태인 미연신 나이론 필름으로 성형된다.

즉, 성형로울러(8)는 공지로써 그 내부에 냉각수가 통과하도록 되어 있으며, 그 표면온도를 항상 감지하여 냉각수의 통과 또는 차단을 자동적으로 하도록 되어 있다.

만약, 성형로울러(8)의 표면온도가 상승하게 되면 냉각수가 자동적으로 통과하여 표면온도를 식혀주므로서 항상 60∼70℃의 온도로 유지되게 하고, 또한 표면온도가 하강하게 되면 냉각수의 통과를 차단시켜 표면온도를 60∼70℃되게 상승시킨다. 따라서, 성형로울러(8)에 의해 60∼70℃의 미연신 나이론 필름으로 성형됨과 동시에 대기중의 습도(또는 분무장치에 의함)에 ㅡ이해 약 80도를 보유한채 횡연신장치(7)의 커터필러(9)로 이송하게 된다.

커터필러(9)로 이송된 미연신 나이론 필름은 제1도에서와 같이 상, 하부 이송대(12)(13)에 의해 상, 하부 이송대(12)(13) 사이로 물려서 이송하게 된다. 왜냐하면, 상부 이송대(12)와 하부이송대(13)는 별도의 동력장치(도면에는 표시하지 않음)에 의해 상호 반대방향으로 회동하므로 그 상, 하부 이송대(12)(13) 사이에 물려 후방으로 이송하게 되는 것이다.

이때, 커터필러(9)는 제2도의 화살표에서와 같이 후방으로 갈수록 넓어지게 각도를 이루고 있으므로 후방으로 이송되는 미연신나이론 필름은 점차적으로 횡방향으로 연신하기 시작한다.

커터필러(9)에 의해 횡연신되는 나이론 필름이 후방에 도달하게 되면 나이론 필름은 횡연신의 연신한계(1.7∼1.8배)까지 연신된 후 완료되기 때문에 이때의 나이론 필름은 숙성상태로 된다. 즉 고체화된 상태이다.

물론, 횡연신된 필름은 소망하는 폭으로 횡연신이 완료된 것이며, 나이론의 특성에 의해 약간의 수축은 있으나, 이는 전체의 폭에 비해 약 0.3%에 불과하므로 소망의 횡연신은 완결된 것이다.

이때, 횡연신장치(7)를 1m이내로 설계한 이유는 나이론의 특성에 의해 나이론 필름은 약 60∼70℃에서 최초의 1m 이내까지는 연신이 자연스럽게 되기 때문이며, 도한 수축이 가장 적게 줄어들기 때문이다.

횡연신이 완결된 나이론 필름은 종연신장치(14)로 이송되는데 이때 이미 숙성된 상태로 다시 일정범위 내의 온도와 습도를 부여하지 않으면 안된다.

즉, 나이론 필름을 미숙성 상태로 하기 위해서는 60∼70℃의 온도와 약 80도의 습도를 부여하여야 하며 그로인해 미숙성된 나이론 필름을 종연신장치(14)에 의해 종방향으로 연신이 되고, 종연신된 나이론 필름은 뜨임장치(15)로 이송된다.

이때, 종연신장치(14)에서 연신된후 뜨임장치(15)로 이송되는 나이론 필름은 숙성된 상태이기 때문에 나이론의 특성에 의해 길이 방향으로 약 0.3%줄어들게 된다.

그러므로, 뜨임장치(15)로 이송되는 나이론 필름은 150∼170℃의 뜨임장치(15)에 의해 나이론 필름에 열이 가해지므로 나이론 필름의 분자가 제위치로 이동하여 고착상태가 된다. 이때의 나이론필름은 강도와 두께의 균일성, 투명도를 갖는 소망하는 품질로 제조하게 된다.

그후 연속절단기(16)로 나이론 필름의 가장자리를 고르게 하기 위해 절단하여 완성형의 나이론필름을 제조하는 것이고, 또한 권취장치(17)로써 나이론 필름을 감아주어 나이론 필름의 제품이 완성된다.

이와같은 본발명을 실시예에 의하여 설명하면 다음과 같다. 이 실시예는 본발명의 범위가 국한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

공장내의 실내온도를 약 20℃로 하고 관계습도를 약 80도로 유지한다.

나이론 용융장치(1)의 연속공급기(2)에 나이론 6, 원료를 투입한 후 0.417kg/min의 속도로 1차압출기(3)에 공급하면서 230∼240℃의 온도로 가열시켜 용융하고, 용융된 나이론에 혼합되어 있는 공기 및 습도는 탈기부(4)에 진공으로 흡인탈기한 다음 2차압출기(5)로 연속 송출시켜 T-다이(6)로 이송시킨다. 이때 2차 압출기(5)에서 T-다이(6)까지 송출되는 시간은 약 3분간이며, 용융나이론의 온도는 230∼240℃이다. T-다이(6)로 이송된 용융나이론은 성형로울러(8)로 방출되며, 이때 성형로울러(8)는 60∼70℃의 온도로 유지되고 있으므로 용융나이론은 60∼70℃로 급냉되어 미숙성상태인 미연신 나이론 필름으로 형성된다. 이와함께 실내에 잔존하고 있는 습도가 미연신 나이론 필름에 포함되며 온도와 습도가 부여된 미연신 나이론 필름은 횡연신장치(7)인 커터필러(9)로 이송된다.

상기 커터필러(9)의 입구의 폭은 730mm이며 상, 하부 이송대(12)(13) 사이의 간격은 0.03mm로 조절된 상태로 미연신 나이론 필름은 상, 하부 이송대(12)(13) 사이로 몰려 들어가게 된다.

따라서, 커터필러(9)의 후방으로 미연신 나이론 필름이 이송하면서 횡연신하기 시작하고, 출구까지 이송되면 나이론 필름은 약 1240mm(730mm×1.7배)로 연신이 완료되었다.

이는 나이론의 특성에 의해 연신한계까지 연신된 상태이며, 또한 나이론 필름은 이미 숙성이 완료된 상태로써 나이론필름이 상온으로 하강되므로 종연신장치(14)로 이송되면서 나이론 특성에 의해 폭이 약 0.372mm정도 수축이 되었다. 종연신장치(14)로 이송되는 나이론 필름에 다시 60∼70℃의 온도와 약 80도의 습도를 부여시켜 종연신장치(14)에 의해 길이방향으로 연신한계(1.7∼1.8배)까지 연속적으로 연신처리하며, 종연신된 나이론 필름은 뜨임장치(15)로 이송되는데 이때 나이론 필름의 특성에 의해 나이론 필름이 약 0.3%정도 수축되었다. 뜨임장치(15)로 이송되는데 이때 나이론 필름에 160℃의 온도를 부여하여 나이론 필름의 분자를 원래의 상태로 이동시켜 고착하므로써 표면이 매끄러운 나이론필름이 완성되며 이때 소망하는 나이론 필름의 강도, 두께, 투명도를 갖게 된다.

뜨임장치(15)를 통과한 나이론 필름의 두께는 약 0.013mm로 나이론 필름이 완성되었다.

상기와 같은 작업에 의해 제조된 나이론 필름의 생산 능력은 25m/min이며, 24시간의 생산량은 36km이다.

[실시예 2]

모든 조건을 실시예 1과 같이 하며, 사용하는 원료를 나이론 6,6으로 대치한다.

이와같이 본발명은 연신방법을 횡연신한 다음 종연신하도록 하여 연신장치의 크기를 획기적으로 소형화할 수 있고, 또한 제작단가도 절감할 수 있으므로 설치장소의 구애됨이 없이 설치가 용이하고 이로 인해 나이론필름의 수입대체의 성과를 얻을 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 용융 나이론을 잔류온도인 60∼70℃의 미숙성상태인 미연신 나이론 필름으로 급냉한 후 연신하여 나이론 필름을 제조하는 방법에 있어서, 용융상태에서 잔류온도로 급냉한 최초의 미연신 나이론 필름에 약 80도의 습도를 부여하여 연신한계인 1.7∼1.8배까지 횡연신한 후, 다시 잔류온도의 온도와 약 80도의 습도를 부여하여 미숙성상태로 형성시켜 연신한계인 1.7∼1.8배까지 종연신하고, 종연신된 나이론 필름에 뜨임함을 특징으로 하는 나이론 6필름의 제조방법.
2. 나이론 용융장치(1), 횡연신장치(7), 종연신장치(14), 뜨임장치(15)를 각각 설치하여 연신시키는 나이론 6필름의 제조장치에 있어서, 횡연신장치(7)의 전방에는 성형로울러(8)를 설치하며, 후방 좌우측에는 양측에 로울러(10a)(10b)를 설치한 후 우레탄 수지제 합성수지재 또는 고무재의 벨트(11)를 상기 로울러 (10a)(10b)에 감아서 한쌍의 콘베어형으로 형성하여 상, 하부이송대(12)(13)로 구성된 커터필러(9)를 임의로 연신시키는 폭만큼의 각도로 설치하고, 상기 횡연신장치(7)를 나이론 용융장치(1)의 일측에 설치하며, 그 횡연신장(7)의 길이를 1m이내로 형성하고, 상기 횡연신장치(7)의 후방에 공지의 종연신장치(14)와 뜨임장치(15)를 설치하여 됨을 특징으로 하는 나이론 6필름의 제조장치.

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