KR960000586B1

KR960000586B1 - 슬롯 다이로부터 냉각 시스템내로 압출된 용융필름의 냉각방법 및 장치

Info

Publication number: KR960000586B1
Application number: KR1019870009375A
Authority: KR
Inventors: 파이퍼 헤르베르트; 크라스 구엔터; 디이츠 볼프강
Original assignee: 훽스트 아크티엔게젤샤프트; 베틀라우퍼, 게에르만
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1987-08-27
Publication date: 1996-01-09
Also published as: FI873677A0; GB8720229D0; FR2603226A1; KR880002647A; FI87161B; JPH0761673B2; FI87161C; US4911874A; FI873677A; JPS63114623A; FR2603226B1; GB2195576B; GB2195576A

Abstract

내용 없음.

Description

슬롯 다이로부터 냉각 시스템내로 압출된 용융필름의 냉각방법 및 장치

제1도는 본 발명에 따른 장치를 도시하는 것이다.

제2도는 장치의 수욕이 저하된 인취드럼(take-off drum)을 도시하는 것이다.

제3도는 장치의 수욕이 상승된 인취드럼을 도시하는 것이다.

제4도는 제3도에 따른 인취드럼의 저널의 씨일의 단면도이다.

제5도는 용융필름 및 용융필름이 놓인 인취드럼 표면에서의 온도변화에 관한 도표이다.

제6a 내지 6c도는 온도의 함수로서 폴리프로필렌의 비열(Cp), 연전도도(λ) 및 비용적(V)의 도표이다.

본 발명은 슬롯 다이(slot die)로부터 냉각 시스템내로 압출되어 슬롯 다이와 냉각 시스템 사이에서 연신되는 용융필름을 냉각시키는 방법 및 이러한 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

2축 연신된 플랫필름(flat film)의 제조에 있어서는, 통상 압출, 용융필름 형성, 중간필름(intermediate film)을 제공하기 위한 용융필름 냉각, 필름의 2축 연신과 고정 및 권취(rolling-up)등의 공정단계들이 적용된다.

예를 들면, 독일연방공화국 공보 DE-A-제31 24 290호는 용융시 압출된 후 웹 형태로 냉각 고화되는 2축 배향된 폴리프로필렌 필름의 제조에 대하여 기술하고 있다. 형성된 폴리프로필렌 필름을 예열하고 종방향으로 배향시킨 다음 횡방향으로 배향시킨다. 이 경우 종방향 배향은 적어도 2단계 공정으로 일어난다.

유럽 공보 EP-A-제0 026 911호는 2축 연신된 폴리프로필렌 필름의 제조방법을 기술하고 있는데, 여기에서는 종방향/횡방향/종방향 플랫 연신공정을 수행함으로써 0.010 내지 0.030의 복굴절치를 갖는 종방향/횡방향 연신 폴리프로필렌 필름이 얻어진다. 그후 이 필름은 원래 길이의 1.8 내지 3.0배 정도 종방향으로 재연신되어, 네킹(nec king) 발생률을 20% 이하로 유지시킨다.

유럽 공보 EP-A-제0 115 917호는 다이로부터 압출된 후 원래 필름 길이에 대하여 4 내지 9의 비 정도 종방향 연신시킨 후 중간필름 표면을 가열하여 표면층의 분자쇄를 비배향 상태로 만드는 폴리프로필렌 필름의 제조방법을 기술하고 있다. 그후, 필름은 1.2 내지 3의 비로 재연신된다.

독일연방공화국 공보 DE-C-제15 04 454호에 기술된 폴리프로필렌으로부터 수축성 필름의 제조방법은 종방향으로 원래 길이의 5 내지 7배 및 횡방향으로 원래 폭의 8 내지 13배 연신할 수 있는 압출 연신할 수 있는 압출필름을 제공하며, 이때 제2연신 공정은 제1연신 공정보다 높은 온도에서 수행한다. 종방향 연신온도로 가열함에 있어서는 필름을 125 내지 140℃의 온도로 예열한 다음, 140 내지 150℃의 온도로 더 가열시킴과 동시에 종방향으로 연신시킨다. 종방향으로 연신시킨 직후, 필름을 냉각한 다음, 150 내지 165℃의 온도로 가열하고 150 내지 160℃의 온도에서 횡방향으로 연신한다.

중간필름을 얻기 위해 용융필름을 냉각시키는 공정 단계에서는, 현재 드럼 냉각이 거의 독점적으로 사용된다. 이 기술에서, 용융필름은 슬롯 다이로부터 나와서 냉각 회전 드럼 표면상으로 통과한다. 다음은 용융필름 및 인취드럼에 대한 대표적 데이타이다 :

용융필름의 폭 0.5-2.0m

용융필름의 두께 0.3-3.5mm

용융필름의 온도 250-300℃

드럼 직경 0.5-2.0m

드럼 원주속도 20-60m/min

표면 흠집이 발생할 우려가 있는, 압출물의 우수한 두께 프로필을 양호하게 하고 팽윤을 방지하기 위해, 용융필름을 다이와 드럼 사이에서 연신시킨다. 대표적인 연신비는 폴리프로필렌의 경우 약 1.2 내지 4.0이고 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 경우 약 4 내지 25이며, 더 큰 연신 수치는 더 얇은 용융필름 두께에 비례한다. 용융필름을 드럼상으로 공급하는 경우, 신장에 의한 폭 또는 네킹 발생율의 감소를 작게 유지하고 가능하면 소량의 공기가 용융필름과 드럼 표면 사이로 통하도록 해야한다. 적은 네킹 발생율 및 공기 흡입량은 적합한 공급법과 함께, 다이와 용융필름 접촉점 간의 짧은 거리에 의해 얻을 수 있다. 적합한 공급법의 예로는 에어 나이프법(air knife method), 흡입박스 법(suction box method) 및 소위 피닝법(pinn ing method)에 의한 전극을 사용하는 공급법이 있다.

2가지 요구조건, 즉 가능하면 용융필름을 효과적이고 균일하게 냉각시키는 것과 만족스러운 필름 표면을 형성시키는 것은 주로 드럼상에서 이루어진다.

용융필름을 효과적으로, 예를 들면, 신속하게 냉각시키기 위해서는, 용융필름으로부터 드럼으로의 열전도가 가능하면 빨라야 한다. 이것은, 예를 들면, 인취드럼의 곡면판(shell) 내면에 나선형으로 부착된 코일을 냉각시키고 냉각수를 유동시킴으로서 기술적으로 달성된다. 또한, 인취드럼의 내부 곡면판은 원주상에 전체 또는 부분적을 물로 분사시킬 수도 있다(EP-A-제0 164 192호).

물/내부 드럼 곡면판의 열전도성은 매우 강하여, 여기에서는 α_ws

3500W/ m²k 이하의 열전도 계수(WUK)가 얻어진다. 금속 곡면판 및 드럼 표면/필름 중간층의 내열성으로 인하여, 냉각매체과 필름 사이의 열교환이 감소되며, 따라서 실제로 열전도 계수 K_WF(냉각매체 : 필름)는 500 : 1500W/m²k 정도 얻어진다.

폴리프로필렌 필름의 제조에 있어서, 광택도(gloss) 또는 담도(hoze)와 같은, 필름의 광학적 특성은 모두 냉각 시간이 짧을수록 및 냉각에 도달하는 필름 온도가 낮을수록 더욱 우수한 것으로 밝혀졌다. 중간필름의 온도는 이러한 냉각도중 95℃ 보다 훨씬 낮다.

냉각 조작을 거친 후 중간필름이 목적하는 온도로 도달할 때까지의 냉각시간은 재료, 필름에 대한 열전도 계수 및 용융필름의 두께에 따라 결정된다. 소정의 인취드럼 모양 및 용융필름 두께를 갖는 공지 재료의 경우는 시간의 경과에 따라 필름내의 온도 변화가 일정하며 추가로 다른 영향을 거의 받지 않는다.

이후에 냉각 시스템을 이탈한 후의 필름 온도를 항상 언급하는 중간필름 내의 최종 온도는 따라서 인취드럼상에서 용융필름의 체류시간의 함수일 뿐이다.

주어진 인취드럼 원주속도(V_A)를 사용하여, 인취드럼상에서의 필름 체류기간 (t_W) 다음 식을 통한 직경(D)와 관계있다 : t_W= παD/360×V_A. 각 α는 본 명세서에서 드럼상에서 필름 도입각을 나타낸다.

일정한 원주속도(V_A)를 계산하는 상기 식에 따라, 긴 체류시간은 인취드럼의 큰 직경에 의해 얻을 수 있다. 그 자체로 존재하는 용액은 드럼 직경을 넓히는 용액이다. 본 명세서에서 직경 증가는, 예를 들면, 인취드럼의 집중(concentricity) 특성, 온도 균일성, 회전진동 거동, 감소된 흡입박스 공급 공간, 에어 나이프 공급의 경우에 용융필름의 보다 긴 이동거리 및 무엇보다도, 용융필름의 드럼 표면으로부터 너무 이른 이탈(comi ng-off)과 같은 단점을 수반함을 명심해야 한다. 상기 사실은 잔류 냉각대를 위한 열전달을 감소시킨다. 이같은 효과로 인하여 드럼 직경은, 큰(D≥1.5m) 드럼의 경우, 직경을 50%까지 증가시킬 수 있는 설계치 이상으로 증가시켜야 한다.

본 발명의 목적은 용융필름이 냉각 시스템에서 금속 표면으로부터 너무 일찍 이탈되지 않고 가능하면 저온까지 가능하면 신속하게 용융필름을 냉각시키는 용융필름의 냉각 방법을 발명하는 것이다.

이러한 목적은 냉각 시스템 내에서 용융필름은 우선 한 용융필름 표면으로부터 금속 표면으로의 열전달 및 다른 용융필름 표면으로부터 공기로의 열전달에 의해 냉각되며, 여기에서 용융필름이 금속 표면으로부터 이탈하기 전에 이를 냉각 시스템의 수욕중에서 추가로 냉각시키고 마지막으로 후냉각 수욕중에서 목적하는 최종온도가 되도록 용융필름을 사용하는 본 발명에 따라 수행한다.

개선된 본 발명의 방법에 있어서, 금속 표면상에 부분 고화된 용융필름은 이 필름이 수욕으로부터 후냉각 수욕으로 통과하는 동안 물을 통과한다. 이러한 방법에서, 용융필름은 냉각 시스템을 이탈하는 시간동안 후냉각 수욕에 대한 평균 이동 온도(T_u)인 100℃ 내지 120℃로 냉각시킨다. 결국, 용융필름은 40℃의 최종 온도(T_W)까지 냉각시킨다.

용융필름이 슬롯 다이와 냉각 시스템 사이에서 연신되는, 슬롯 다이로부터 냉각 시스템으로 압출된 용융필름을 냉각시키는 장치는 인취드럼 및 수조를 포함하는 냉각 시스템, 수조중에 부분적으로 침지된 인취드럼 및 냉각 시스템의 하부 스트림이며 수위가 수조와 동일한 후냉각 수욕에 의해 특징지워진다.

장치의 추가 개선은 특허청구의 범위 제6항 내지 13항의 특징적인 기술에 의해 제공된다.

본 발명은 도면을 참조로 하여 하기에 보다 상세히 설명한다 :

제1도에 도시된 본 발명에 따른 장치는 인취드럼(3) 및 수조(4)를 포함하는 냉각 시스템(10)을 갖고, 여기에서 인취드럼은 부분적으로 침지되어 있다. 수조(4)의 하부 스트림은 후냉각 수욕(5)이다. 슬롯 다이(1)로부터, 용융필름 12는 통상 인취드럼( 3)의 금속 표면인, 특히 강철 표면인 원주 표면상으로 압출시킨다. 슬롯 다이(1)로부터 이탈된 직후 용융필름의 온도(T)는 265 내지 275℃이다. 용융필름(1 2)의 접촉점으로부터 수조가 수욕중에 침지된 지점까지 인취드럼(3)의 원주 표면 부분상에서, 먼저 인접한 용융필름 표면으로부터 인취드럼(3)의 원주 표면까지 열이 전달된 다음, 다른 용융필름 표면으로부터 공기까지 열이 전달된다.

수조(4)에는 물 유입구(2)가 있으며, 유입구(2)로부터 유입되는 물은 수조(4)내에서 다수의 부분 스트림 내로 분포한다. 과량의 물은 수조(4)의 유출구 (14)를 통해 유출된다. 측벽(9 및 11)은 측면에서 수조(4)를 제한한다. 수조(4)내의 수위(13)는 직경 D의 인취드럼(3)의 샤프트(21 ; 참조 : 제4도)의 저널(6) 이하로 고정시킨다. 수조 (4)의 수욕내에서, 용융필름의 양 표면은 필름 재료로부터 각각 물까지 및 수욕과 동온인 인취드럼(3)의 후냉각 원주 표면 부분까지 열전달이 일어나는 경우에서와 같이 골고루 냉각된다. 냉각 시스템(10)을 이탈하는 시간까지 용융필름(12)은 후냉각 수욕(5)에 대한 평균 이동 온도(T_u)를 100℃ 내지 120℃까지 냉각시킨다. 수조(4)를 이탈한 후, 용융필름(12)은 굴절로울러(17)를 통해 후냉각 수욕(5)내로 통과시키고, 여기에서 용융필름은 추가 굴절로울러(18) 주변을 통과하고, 후냉각 수욕(5)을 이탈한 후(도시되어 있지 않은) 권취 스테이션(winding station)을 향해 추가 굴절로울러(19)위로 통과한다. 후냉각 수욕(5)을 이탈한 후, 용융필름의 최종 온도(T_W)는 약 40℃이다. 맑은 물을 후냉각 수욕(5)의 유입구(15)를 통해 유입시키는 반면, 과량의 물은 유출구(16)를 통해 후냉각 수욕(5)에서 이탈한다. 후냉각 수욕(5)내의 수위(13)는 수조(4)내의 수위(13)와 같은 높이로 유지시킨다.

수조(4) 및 하부 스트림 후냉각 수욕(5)에 침지된 인취드럼(3)을 포함하는 냉각 시스템(10)은 물을 냉각시키지 않으면서 일연의 드럼장치 보다 많은 잇점(예 : 목적한 최종 온도까지 냉각시키기에 필요한 용융필름(12)의 체류기간에서의 보다 큰 유연성, 공정단계에서의 보다 우수한 조절가능성 및 보다 적은 획득 비용)이 있다. 예를 들면, 장치중의 세 연결드럼은 용융필름을 드럼으로부터 드럼으로 전달시키는 경우 용융필름 내에 핀치(pinch) 유도가능성과 같은 문제를 일으킨다. 또한, 각 경우에서 각 드럼으로의 전달은 용융필름 또는 중간필름의 두께 프로필에 불리한 효과를 주는 네킹을 일으킨다.

수조(4)내의 수욕은 이미 전술한 바와 같이, 열전달을 조절하여 양 표면상에 거의 동일한 전도계수를 획득하는 바와 같이, 양 용융 표면이 균일하게 냉각될 수 있도록 한다. 이에 의해 필름 횡단면상에 중간필름의 균일한 물리적 특성이 생성된다.

제2도에서 볼 수 있는 바와 같이, 수위(13)가 저널(6) 이하에 있는 경우, 저하된 수욕이라고 언급하는데, 이는 기술적으로 가장 간단한 용액을 나타내며 수조 (4)의 측벽(9 및 11)에서 샤프트 및 저널의 포함에 대한 특별한 주의를 필요로 하지 않는다. 인취드럼(3)에 대한 수조(4)의 도입각(α_t)은 150 내지 155°이다. 인취드럼(3)의 원주 표면상에서 용융필름(12)의 접촉점과 수조(4)의 수욕내로 용융필름 (12)의 침지점 사이의 도입각(β)은 87 내지 89°범위인 한편, 용융필름(12)의 수욕으로부터의 분리점과 인취드럼(3)의 원주 표면으로부터 용융필름(12)의 분리점 사이의 각(γ)은 약 41 내지 39°이다. 저하된 수욕의 경우, 전체 도입각(β+α_t+γ)은 어어서 제3도를 참고로 설명되는 바와 같이, 상승된 수욕의 경우보다 크다. 이는 수조(4)의 수욕을 통하는 냉각대가 상승된 수욕의 경우보다 저하된 수욕의 경우에서 상당히 더 짧아지는 바와 같이 명백하며, 인취드럼(3)의 치수가 상이하게 제공되는 경우, 그 결과로, 짧아진 수 냉각대를 보상하기 위해, 수욕 외부의 용융필름(12)은 상당하게 긴 수냉각 인취드럼(3)과의 접촉대를 가져야 한다.

인취드럼(3)의 원주 표면으로부터 분리된 용융필름(12)은 2개의 굴절로울러 (17 및 20)를 통해, 제1도에 따른 실시태양과 유사하게 설계된(도시되지 않은) 후냉각 수욕내로 하향통과한다.

제3도는 수조(4)내의 수위(13)가 인취드럼(3)의 저널(6) 이상인 상승된 수욕을 갖는 본 발명에 따르는 장치를 도시한다. 이러한 설계는, 제4도의 단면에서 보이는 바와 같이, 샤프트(21)를 밀봉시킬 필요가 있는 청정 목적용 수욕의 2부 설계와 같이 기술적으로 더 복잡하다. 샤프트(21)의 2개의 저널(6)은 각각 2개의 씨일 (7 및 8)이 장치되며, 수조(4)의 상응하는 측벽(9 및 11)내의 상기 씨일에 의해 설치된다. 씨일(7 및 8)은 물의 특정 누출을 허용하므로, 물 유입구를 상당하게 조절함에 의해 수위(13)를 목적하는 높이로 유지시키기에 전혀 어려움이 없다.

제3도에 따르는 높아진 수욕의 경우, 인취드럼(3)에 대한 수조(4)의 도입각( α_h)은 198 내지 203°이다. 각 β는 77° 내지 82°이다. 수조(4) 및 후냉각 수욕 (5)은 상호 연결관으로 구성되며, 굴절로울러(17)은 인취드럼(3)의 금속 표면상에 부분적으로 고화된 용융필름(12)이 수조(4)의 수욕으로부터 후냉각 수욕(5)으로 전달되는 동안 물을 통과하여, 공기와 접촉하지 않도록 배치된다. 수위(13) 이하의 수욕중에서는 용융필름(12)이 인취드럼(3)으로부터 분리된다. 다음에, 용융필름(12 )은 굴절로울러(17 및 20)을 통해 후냉각 수욕(5)으로 하향굴절되고, 추가 굴절로울러(18)를 통해 후냉각 수욕(5)에 최저부에 근접진행하여 굴절로울러(19)를 통해 후냉각 수욕(5)으로부터 수직상향으로 외부 통과하고(도시되지 않은) 권취 스테이션으로 이동한다. 예를 들면, 물 유입은 유입구(15)를 통해서 및 물 유출은 유출구 (16)를 통해서 수조(4) 및 후냉각 수욕(5)내의 수위(13)를 조절한다. 또한, 물은, 예를 들면, 수조(4)의 유입구를 통해 유입하고 과량의 물은 후냉각 수욕(5)의 유출구(16)를 통해 유출할 수 있음은 자명하다. 다음에, 유입구(15)는 이 경우에 제거한다.

냉각속도를 높이는 경향이 있는, 즉 냉각시간이 짧은 효과적인 냉각을 위한 냉각 시스템(10)과 후냉각 수욕(5)의 최저 상호작용을 위해, 인취드럼(3)의 직경(D)의 크기 및 후냉각 수욕(5)의 길이(L)은 기본적인 변수이다.

이들 변수를 상술하기 전에, 용융필름 및 인취드럼(3)의 표면에서의 온도변화는 제5도에서 도식을 참조로 하여 간단히 설명할 것이다. 이 도식으로부터 상이한 재료의 경계 표면에서의 각 온도전도 T_PL,T_P=T_S및 T_SW는 거의 일정함을 알 수 있다.

제5도에서, d_p, d_s는 각각 용융필름(12)의 두께, 인취드럼(3)의 금속 곡면판의 두께를 나타내며, d_yp및 d_z는 각각 용융필름에서의 증분을 나타내고, Q_k및 Q_λ는 대류 및 확산열 유동을 나타내며, T_p, T_s, T_sw및 T_w는 각각 용융필름, 인취드럼, 인취드럼의 금속 곡면판의 원주 표면에서의 온도 및 인취드럼에서 수온을 나타내고, T_L은 기온을 나타내며, y_p및 y_s는 각각 용융필름 및 인취드럼의 금속 곡면판에서의 좌표를 나타내고, z는 중합체 필름에서의 좌표를 나타내며, α_PL및 α_sw는 용융필름 /공기 및 인취드럼 /물의 열전도 계수를 나타낸다. 수온(T_w) 및 기온(T_L)은 기본적으로 항온으로 간주된다.

용융필름 또는 중간필름이 큰 드럼의 드럼 표면으로부터 바람직하지 못하게 이탈함에 대해서 미리 주의한다. 수욕으로 전달하려는 중간필름이 이탈하기 직전에 중간필름이 수욕으로 전달되도록 인취드럼의 직경이 충분히 적게 설계된 경우 효과적이고 신속한 냉각이 수행된다. 본 명세서에서 용융필름이 고화되어 중간필름이 전혀 문제없이 후냉각 수욕으로 도입될 수 있을 정도의 중간필름을 형성시켜야 한다. 기술적인 견지에서, 작은 드럼을 사용하는 경우, 충분한 용융필름 공급 및 고급 생산물에 대한 비율이 더 좋아진다는 추가의 잇점이 있다.

이는 용융필름이 전혀 문제없이 후냉각 수욕으로 전달될 수 있을 정도로 이미 고화시킨 경우, 냉각 시스템 및 후냉각 수욕의 최적 상호작용은 가능하면 작은 인취드럼 직경을 필요로 하며, 드럼 직경(D)이 주어지는 경우, 후냉각 수욕의 길이(L)를 고정시킴을 의미한다.

주로 폴리프로필렌으로 이루어진, 중합체로부터인 필름의 제조에 있어서, 최대 이동 온도(T_u)는 약 120℃이다. 이 온도는 필름 두께상의 산술평균으로써 이해되어야 하며 제2도 및 3도에서 나타나는 것과 같은 드럼 기하학을 언급한다. 200 내지 300㎛의 잔류 두께 범위에서, 이동 온도는 사실상 필름 두께에 무관하므로 상수로 간주할 수 있다.

최적 배열 및 냉각 시스템과 후냉각 수욕의 설치에 대해, 무차원 형태로 방정식을 세울 수 있고 드럼 직경(D) 및 후냉각 수욕의 길이(L)를 결정하는데 사용할 수 있다.

물-냉각 드럼상의 폴리프로필렌 용용의 냉각 조작은 하기 열 이동방정식에 의해 표시하며, 경계조건으로써 해결할 수 있다.

제5도에서 도시하는 바와 같은 필름에 대한 열 평형은 하기와 같다 :

[수학식 1]

따라서 제5도에 따른 드럼에 대한 열 평형은 하기와 같다 :

[수학식 2]

폴리프로필렌 필름의 신속한 냉각 동안에 온도 함수로서 재료치(

및 폴리프로필렌의 λ)는 제6a도, 6b도 및 6c도의 도표에서 얻어지므로, 더이상 설명이 필요없다.

인취드럼의 직경(D) 및 후냉각 수욕의 길이(L)에 대한 작용 변화 법칙은 하기와 같다 :

[수학식 3]

D=d(d, V_A, T_U, T_α-T_U, T_W, ρ×c, λ, α_st, α_w)

[수학식 4]

L=g(d, V_A, T_W, T_U-T_W, T_W,ρ×c, λ, α_w)

상기식에서, f 및 g는 작용변화의 함수이다.

여기서 각각의 작용변수의 의미는 하기와 같다.

D =드럼 직경(m),

d =중간필름 두께(m),

T_u=이동 온도(℃),

T_α=용융 온도(℃),

T_w=드럼 온도 및 수욕 온도(℃ ; 편리상 동일온도로 유지한다.),

ρ =중간필름의 밀도(kg/m³),

c =폴리프로필렌의 비열(J/(kg×k)),

λ = 열전도도(W/(m²k)),

V_A=인취드럼의 원주속도,

α_st(WUK) =필름-드럼 수(W/m²k ; K_sw값에 상응하는 α_st는 약 1700W/ ( m²k)이다.),

α_w(WUK) =필름-수욕(W/(m²k)),

T_w=중간필름의 최종 온도(℃).

차원 분석을 적용하여, 차원 작용변수의 법칙은 장치의 크기에 무관하다는 것을 알 수 있다.

[수학식 5]

[수학식 6]

인취드럼의 비열량(C_A) 및 후냉각 수욕의 비열량(C_N)에 대해, 적합한 평균치를 사용한다. 예를 들면,

[수학식 7]

함수 f'' 및 g''의 결정은 각각의 특정치가 변화하는 변수 연구에 의해 행한다.

차원 드럼 직경(D/d)에 대한 변수 연구는 하기 관계를 제공한다 :

[수학식 8]

상기식에서, 상수 K_t=0.380은 저하된 수욕에 대해 적용하고, 상수 K_h= 0.330-0.340, 특히 K_h=0.337은 상승된 수욕에 대해 적용한다. 수욕의 기하학적 형태는 드럼과 관계있고, 특히 인취드럼에 대한 도입각과 관계있는 경우 제3a도 및 제3b도에 의해서 알 수 있다.(상수 K_t및 K_h를 계산할 수 있다).

따라서 후냉각 수욕의 길이(L)에 대한 결과는 하기와 같다 :

[수학식 9]

상기식에서 K_w는 0.4 내지 0.8, 특히 0.5 내지 0.7이다.

방정식(a) 및 (b)에 있는 변수는 작용변화법칙과 연관해서 상기에 상세히 다루었다.

두 방정식 (a) 및 (b)과 함께 결정될 변수 D, L은 실시예를 사용하여 계산된다.

하기에 변수값들이 주어졌다 :

d=1.3mm (용융필름의 두께)

V_A=33m/min (인취드럼의 원주속도)

T_α=270℃ (용융 온도)

T_u=120℃ (이동 온도)

T_w=40℃ (인취드럼의 수온)

T=40℃ (인취드럼의 최종 온도)

α_w=2015W/m²k (WUK 필름-물)

α_st=1700W/m²k (WUK 필름-강철 곡면판)

λ=0.2W/mk (폴리프로필렌의 연전도율)

ρ×C_A=2.0×10⁶J/m³k (인취드럼상의 폴리프로필렌의 밀도×비열)

ρ×C_A=1.7×10⁶J/m³k (후냉각 수욕에서의 폴리프로필렌의 밀도×비열).

저하된 수욕에 대한 상기 값으로 드럼 직경(D)이 1.1m이고 후냉각 수욕의 길이 (L)가 4.8m라는 것을 계산할 수 있다.

특정 방정식이 제3a도 및 3b도에서 재생한 것처럼 초기 기하학적 형태와 기하학적으로 유사한 드럼과 관련있음을 주지해야 한다. 모델 계산과 비교하는 바와 같이, (도입각이 형성된)상이한 기하학 형태로의 전달은 용융필름의 체류시간 또는 중간필름의 냉각 시스템 및 후냉각 수욕중에서의 체류시간의 도입에 의해 진행된다.

[비교실시예]

상기 실시예로부터 변수를 사용한다. 후냉각 수욕없이 용융물질을 40℃까지 냉각시킬 수 있는 인취드럼의 드럼 직경을 계산한다. 계산 결과 ρ×c

1.8×10⁶J/ m³k, D=3.0m임을 알 수 있지만 실제적 목적에는 사용되지 않는다.

Claims

슬롯 다이로부터 냉각 시스템으로 압출되어 슬롯 다이와 냉각 시스템 사이에서 연신될 수 있는 용융필름을 냉각시키는 방법에 있어서, 시스템이 수욕에 침지된 냉각 드럼을 포함하며, 용융필름이 먼저 한 용융필름 표면으로부터 냉각 드럼 표면으로의 열전달에 의해 냉각되고 이어서 다른 용융필름 표면으로부터 공기로의 열전달에 의해 냉각되며, 용융필름이 슬롯 다이로부터 나온 직후에 냉각 드럼의 표면 위에 압출되어, 냉각 드럼을 둘러싸는 수욕을 통과함으로써 신장없이 이동될 수 있고 냉각 드럼 표면을 이탈하지 않고 인취될 수 있을 정도로 냉각 및 고화되며, 마지막으로 냉각 시스템 속하는 후냉각 수욕 속에서 목적하는 최종 온도로 되도록 함을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 냉각 드럼의 표면에서 부분 고화된 용융필름이 수욕에서 후냉각 수욕으로 이동하는 동안 물을 통과시키는 방법.
제1항에 있어서, 냉각 드럼이 수욕을 이탈하는 시간까지 용융필름이 평균 이동 온도(T_u)로 100℃ 내지 120℃의 후냉각 수욕으로 냉각되는 방법.
제1항에 있어서, 용융필름이 40℃의 최종 온도(T_w)로 냉각되는 방법.
냉각 드럼(3)이 동시에 슬롯 다이(1)로부터 냉각 드럼(3)위에 직접 압출되는 용융필름(12)용 인취드럼이며, 후냉각 수욕(5)이 수욕(40의 하부 스트림이고, 수욕( 4)과 후냉각 수욕(5)의 수위가 동일하게 높은, 슬롯 다이로부터 냉각 시스템으로 압출되어 슬롯 다이와 냉각 시스템 사이에서 연신될 수 있는 용융필름을 냉각시키는 방법을 수행하기 위한, 수욕에 배치된 슬롯 다이와 냉각 드럼을 구비한 장치.
제5항에 있어서, 저하된 수욕(4)의 경우, 수위가 냉각 드럼(3)의 저널(6)보다 낮은 장치.
제5항에 있어서, 상승된 수욕(4)의 경우, 수위가 냉각 드럼(3)의 밀봉된 저널(6 )보다 높은 장치.
제7항에 있어서, 각각의 두 저널(6)에 2개의 씨일(7,8)이 장착되어 있으며, 각기 수욕(4)의 상응하는 측벽(9,11)에서 이들 씨일에 의해 설치되어 있는 장치.
제5항에 있어서, 수욕(4)과 후냉각 수욕(5)이 상호 연결 용기를 구성하는 장치.
제5항에 있어서, 냉각 드럼(3)의 드럼 직경(D)이 하기 식에 의해 계산된 수치 미만인 장치.

상기식에서, d는 용융필름의 두께이고 ; ρ는 밀도(용융필름의 kg/m³)이며 ; C_A는 냉각 드럼상의 필름 재료의 비열이고 ; V_A는 냉각 드럼의 원주속도이며 ; λ는 열전도도이고 ; α_w는 용융필름과 물 사이의 열전도 계수이며 ; α_st는 용융필름과 냉각 드럼 표면 사이의 열전도 계수이고 ; T_α는 용융 온도이며 ; T_u는 이동 온도이고 ; T_w는 냉각 드럼의 수욕의 수온이다.
제10항에 있어서, 저하된 수욕의 경우, 냉각 드럼(3)에 대한 수욕(4)의 도입각(α_t)이 150 내지 155°인 장치.
제10항에 있어서, 상승된 수욕의 경우, 냉각 드럼(3)에 대한 수욕(4)의 도입각(α_h)이 198 내지 203°인 장치.
제10항에 있어서, 후냉각 수욕중의 용융필름 길이(L)가 하기 식에 의해 계산되는 수치 이상인 장치.

상기식에서, C_N은 후냉각 수욕중의 필름재료의 비열이고 ; T_w는 인취드럼의 최종 온도이다.