KR19990044806A - 슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤 상에 감기위한 장치 - Google Patents

Abstract

회전 테이크-오프 롤(1) 상에 슬롯 다이(2)로부터 나오는 필름(3)을 감기위한 장치는 4 내지 12kV 범위의 높은 전압이 인가되는 테이크-오프 롤(1)의 표면으로 부터의 짧은 거리에서 평행하게 배열된 하나 이상의 전극을 가진다. 이 전극은, 예를 들어, 테이크-오프 롤(1)의 표면을 향해 방향 설정되는 테퍼링된 날카로운 스트립 에지(6)을 갖는 금속 스트립(5)이다. 이 금속 스트립(5) 이외에, 다른 전극(27)은 테이크-오프 롤의 표면으로부터의 거리에서 배열되며, 상기 다른 부가 전극은 금속 스트립(5)과 동일하거나 상이한 크기의 전압을 인가하고 스트립 에지가 없는 금속 스트립이다. 따라서, 부가 전기장이 한 금속 스트립 전극(5)으로부터 전기장에 부가되어 형성된다.

Description

슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤 상에 감기 위한 장치

본 발명은 슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤(take-off roll)에 감기(lay) 위한 장치에 관한 것이며, 이 장치는 전압이 인가된 테이크-오프 롤의 표면으로부터의 짧은 거리에서 평행하게 배열된 하나 이상의 전극을 갖는다.

0.5μm와 350μm 사이의 두께를 갖는 필름을 제조하는데 있어서, 플라스틱 입자는 먼저 압출기에서 용융되고, 압출된 플라스틱 용융물은 슬롯 다이에 공급된다. 상기 슬롯 다이로부터 나오는 프리필름은 차가운 테이크-오프 롤에 감겨지고 이 테이크-오프 롤을 떠난후에는 스트레칭 프레임에서 스트레칭되어 기계 작동 방향을 가로지른다.

프리필름을 테이크-오프 롤 상에 감기 위한 작업을 안정하게 하기 위해, 종래 기술에서는 슬롯 다이로부터 프리필름(prefilm)이 나오는 지점과 프리필름이 테이크-오프 롤 상에 감겨지는 지점 사이의 영역에 있는 프리필름에 부가 힘을 적용한다. 프리필름을 향해 송풍하는 공기 나이프(air knife)로부터의 공기 분사 과정과, 프리필름이 테이크-오프 롤 상에 감겨지는 지점 앞에 있는 프리필름의 고어(gore) 안으로 물을 스프레이하는 과정과, 테이크-오프 롤 상에 수막(water film)을 형성하는 과정과, 높은 전압에서 전극을 사용하여 전기장을 발생시키는 과정을 사용함으로써, 상기 적용된 부가 힘이 발생될 수 있으며, 상기 전기장의 전기장 라인은 테이크-오프 롤의 표면을 향한다. 부가로 적용된 힘은 프리필름이 테이크-오프 롤 상에 깔아지기 전에 프리필름의 고어 아래에 있는 테이크-오프 롤을 향하는 프리필름의 측부인, 프리필름의 하부와 테이크-오프 롤의 표면 사이에서 동봉된 공기를 옆 밖으로 이동시키기 위해 사용되므로, 이러한 방식으로 미리 정의된 랩 각도(wrap angle)에 걸쳐 프리필름이 롤 표면 상에 감기위한 작업을 안정화시킨다. 만약, 이러한 작업이 성공되지 않으면, 소위 "피닝(pinning)" 버블이라 불리우는 더욱 크거나 작은 크기의 공기 함유물이 생성되며, 이러한 공기 함유물은 프리필름의 하부와 테이크-오프 롤 표면 사이에 위치하고 테이크-오프 롤로부터 편향되게 배향된 필름 뿐아니라, 테이크-오프 롤 상에서 냉각된 프리필름의 품질을 매끄럽게 한다.

전극으로 스테인레스강으로 만든 금속 스트립을 테이크-오프 롤의 표면에 평행하게 배열하는 것은 공지된 사실이며, 이 금속 스트립은 일반적으로 약 20μm의 두께와 10mm의 폭인 금속 조각으로부터 압인되거나 절단된다. 이러한 유형의 금속 스트립은 테이크-오프 롤로부터 균일한 거리에서 소정의 정밀도로 금속 스트립을 파지하는데 필요한 충분히 큰 파지력을 흡수할 수 없는 단점을 가진다. 또한, 절삭 또는 압인 과정에 의해 제조된 금속 스트립의 에지는 불규칙하여, 금속 스트립과 테이크-오프 롤 사이의 전기장이 왜곡되는 단점이 있다. 전기장의 이러한 왜곡 현상은 금속 스트립을 테이크-오프 롤 표면으로부터 불규칙하게 이격시킴으로써 더욱 확대된다. 또한, 상기 전기장의 왜곡 현상은 한편으로는 프리필름이 손상될 수 있는 전기 플래쉬오버를 발생시키고, 다른 한편으로는 프리필름이 테이크-오프 롤 상에서 불균일하게 감겨지게 하여, 결과적으로 프리필름과 테이크-오프 롤 사이의 공기 함유물은 계속적으로 발생한다. 전체적으로 전기장의 왜곡 현상으로 인하여 소정 필름의 품질을 얻을 수 없다.

PCT 출원 WO 95/21735 (독일 실용 신안 G 94 02 027)호에는 회전 롤을 사용하여 슬롯 다이로부터 양호하게 공급된 가소성으로 변형가능한 필름이 운송되고 배향되며 전압을 통해서 공급된 필름이 롤 상에 감겨지고 상기 전압이 롤과 롤로부터 짧은 거리에서 평행하게 배열된 금속 스트립 사이에 인가되는, 필름 또는 얇은 필름 또는 매우 얇은 필름을 제조하기 위한 장치가 기재되어 있으며; 이 장치에서, 금속 스트립은 롤 옆에 배열되고 롤을 향해 안내되는 날카로운 종방향 에지를 가진다. 날카로운 종방향 에지는 금속 스트립의 날카롭게 테퍼링된 영역 상에서 에지를 절삭하는 방식으로 구성되고, 상기 금속 스트립은 6mm 보다 작은 거리에서 롤 옆에 놓이게 배열된다. 날카롭게 테퍼링된 영역의 중심선은 롤 중심과 정렬된다. 이러한 금속 스트립 전극을 사용하면 필름의 품질을 개선하지만, 바람직한 정도는 아니며, 비록 공기 함유물은 직경이 더욱 작아지고 그 수가 더욱 적어지기 때문에, 필름의 품질을 원하는 수준까지 이르게 하는 방안이 아니다.

US-A-5,494,619 호에는 전극이 압출 다이와 테이크-오프 롤 사이에 배열되는 정전기 피닝 과정(electrostatic pinning process)이 기재되어 있다. 바이어스 전압에서의 보호물은 압출 다이와 와이어 전극 사이에 배치되며, 와이어 전극에는 6 내지 15kV의 전극이 인가되지만, 보호물의 바이어스 전압은 1 내지 10 kV 이다.

이러한 과정의 경우에 있어서, 보호물이 접지 전위에 있는 구성과 비교하여, 테이크-오프 롤 상에 감겨지는 필름에 가능한 가장 높은 정전기 전하를 인가하는 것은 필수적이다. 이 목적을 위해, 와이어 전극의 전압에 의존하지만, 와이어 전극과는 상당히 다르고 접지 전위와도 다른 보호물의 최적의 바이어스 전압이 있다. 필름의 순수한 전류 또는 정전기 전하는 와이어 전류로부터의 전류와 보호물에서 미리 측정한 전류 사이의 차이에서 발생하며, 이러한 차이는 와이어 전극이 접지 전위인 보호물에 전압을 인가함으로써 얻어진다. 와이어 전극에 인가된 미리 규정된 전압에 대해서, 보호물 상의 저전압에서 높은 전류가 발생하며, 또한 대부분이 보호물에서 종결되고 필름 상에서 종결되지 않는 많은 수의 전기장 라인이 발생한다. 보호물 상의 전압을 증가시킴으로써, 전류는 감소하지만, 더욱 많은 전기장 라인이 필름 상에서 종결되며, 결과적으로 대부분의 전류는 필름 상으로 편향된다. 전기적으로 바이어스된 보호물은 보호물을 향해 안내된 정전기장 라인을 와이어 전극으로부터 필름 방향으로 편향시키도록 작용하기 때문에, 두 정전기장의 중첩(overlaying)은 발생하지 않는다.

본 발명의 목적은 공기 함유물이 종래 기술에서 공지된 필름을 감기 위한 장치 보다 더욱 크기가 작고 수가 적은 방식으로 전제부에 기재된 유형의 장치를 더욱 개발하고 개선하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 테이크-오프 롤의 표면을 향해 배향된 테퍼링된 날카로운 스트립 에지를 갖는 금속 스트립의 형태인 한 전극과 평행하게 배열되며, 테퍼링된 날카로운 스트립 에지가 없는 다른 전극과, 이 두 전극이 개별 전원에 접속되어 있는 구성으로 달성된다.

본 발명의 한 실시예에서, 한 전극은 접지 금속 스트립으로 구성되며, 다른 전극은 비접지 금속 스트립이다.

본 발명의 개선하는데 있어서, 두 전극의 서로에 대한 거리는 6 내지 9mm, 특히 7.5mm이다.

본 발명의 진전된 구성에 있어서, 한 전극은 접지 금속 스트립으로 구성되고 다른 전극은 3 내지 5 mm의 직경을 갖는 둥근 로드이다. 다른 실시예에서, 다른 전극은, 예를 들어, 3 내지 6mm의 에지 길이와 80 내지 120 μm의 두께를 갖는 직사각형 횡단면을 가진다. 방편으로, 전극에는 동일한 또는 다른 크기의 전압을 인가한다.

본 발명에서 얻어진 장점은 개개의 높은 전압을 전극에 공급하고, 날카로운 스트립 에지를 갖지 않는 전극을 사용하는 경우에, 즉, 이온화가 발생하지 않는 경우에, 필름을 감기 위한 작업이 상당히 개선되고 이것은 처리 과정의 신뢰성을 증진시키고, 이중 스트립과 비교하여, 날카로운 스트립 에지가 없는 전극은 급히 통과하지 않기 때문에, 전극을 배치하는 작업이 단순화되고, 결과적으로 이중 스트립이 감소하는 경우에는 그와 같은 바람직하지 못한 상호 작용이 발생한다.

도 1은 전극으로서 두 금속 스트립을 구비한, 본 발명에 따른 필름용 레이 온 장치의 제 1 실시예를 도시한 개략도.

도 2는 전극으로서 금속 스트립 이외에, 둥근 로드의 형태의 전극이 있는 본 발명에 따른 레이 온 장치의 제 2 실시예를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 롤 2. 슬롯 다이

3. 필름 5,8,27. 전극

6. 에지 25, 26. 전원

본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 사용하여 하기에 더욱 상세히 기술될 것이다.

도 1의 개략도는 600 내지 1800mm의 직경(D)을 갖는 테이크-오프 롤(take-off roll)(1)을 도시한다. 필름(3)은 슬롯 다이(2)로부터 돌출하며 슬롯 다이(2)의 출구 슬롯과 테이크-오프 롤(1)의 표면 상에 있는 감기는 지점(laying-on point)(P) 사이에서 포물선형 코스를 가진다. 상기 필름(3)은 0.015 내지 2.5mm의 두께와 3m 까지의 폭을 갖는 소위 프리필름이며, 동시에 냉각 롤(chill roll)인 테이크-오프 롤(1) 상에서 부가로 이동하고 차후에 상기 필름(3)이 펴져서 기계 작동 방향으로 횡단하는 스트레칭 또는 오리엔팅 프레임(도시 생략)을 통과한다. 슬롯 다이(2)는 0.2 내지 2.9m의 범위, 특히, 2m 이상의 폭을 가진다.

슬롯 다이(2)의 축선은 테이크-오프 롤(1)의 정점을 통한 수직선(S)에서 각도(α)로 경사진다. 각도(α)는 20⁰내지 40⁰의 범위에 있으며, 특히 α는 30⁰와 같다. 테이크-오프 롤(1)의 정점으로부터 슬롯 다이(2)의 출구 슬롯의 수직 거리(d_s)는 15 내지 90mm이고, 특히 70mm이며, 동일한 것이 다이 슬롯(2)의 출구 슬롯과 수직선(S) 사이의 수평 거리(d_h)와도 일치한다. 상기 거리(d_h)는 0 내지 90mm이며, 특히 70mm이다. 테이크-오프 롤(1)의 회전(R) 방향에서 보여지는 바와 같이, 테이크-오프 롤(1)의 표면으로부터 3 내지 6mm와 같은 거리(d)에서, 감기는 지점(P)의 하류에는 전극으로서의 금속 스트립(5)이 배열되며, 상기 금속 스트립은 가능한 버블이 없는 상태에서 테이크-오프 롤(1)의 표면 상에 필름을 감기 위해, 전극으로서 다른 금속 스트립(27)과 함께 필름(3)에 압력을 작용시킨다. 두 금속 스트립(5,27)은 서로 평행하며 개별 전원(25,26)에 접속되어 있으며, 상기 전원은 각각의 경우에서 두 금속 스트립(5)에 4 내지 12kV의 DC 전압을 인가하는 고압 DC 전원이다. 전극의 중심선 사이의 거리(d_ka)는 6 내지 9mm이고 양호하게는 7.5mm이다. 두 금속 스트립(5,27)은 테이크-오프 롤(1)의 정점을 통한 수직선(S)에 대하여 각도(β)로 경사지며, 상기 각도(β)는 20⁰내지 40⁰의 범위에 있으며, 특히 30⁰이다. 수직선(S)에 더욱 인접하게 배치된 금속 스트립(27)과 수직선(S) 사이의 수평 거리(d_p)는 10 내지 80mm이고 특히 30 내지 35mm이다. 금속 스트립(5)은 금속 스트립을 그라인딩하여 제조되는 테퍼링된 날카로운 스트립 에지(6)를 가진다. 반대로, 다른 전극으로서 금속 스트립(27)은 에지 길이가 3 내지 6mm이고 80 내지 120μm 의 두께를 갖는 직사각형 횡단면을 갖는 비접지 금속 스트립이기 때문에 스트립 에지를 갖지 않는다.

도 2는 본 발명에 따른 레이 온 장치의 제 2 실시예를 개략적인 형태로 도시하며, 상기 제 2 실시예는 단지 다른 전극(8)으로서 비접지 금속 스트립(27)을 대신하여, 4.0kV 내지 12kV 범위의 전압을 전극(8)에 인가하는 고압 전원(26)에 접속된 둥근 로드가 있다는 점에서 도 1에 따른 제 1 실시예와 상이하다. 상기 전극(8)은 3 내지 5 mm, 특히 3mm의 직경을 갖는 원형 횡단면의 로드 전극이다. 상기 전극(8)는 테이크-오프 롤(1)의 정점 위에서 수직으로 3 내지 8 mm, 양호하게 5mm로 배열된다. 테이크-오프 롤(1)로부터 전극(8)의 거리는 전극(8)에 인가된 높은 전압의 크기에 따라 좌우된다. 이러한 경우, 거리는 플래쉬오버(flashovers)를 크게 피할 수 있도록 선택된다. 슬롯 다이(2)로부터의 용융 필름의 경로는 필름이 테이크-오프 롤(1) 상에 감겨질 때 까지 전극(8)에 의해서 다른 부가 전기장을 연결함으로써 변경되지 않는다. 전극(8)의 부가된 추가 전기장은 용융 필름의 깔아지는 힘을 증가시키며, 이것은 피닝 버블에 대해 프리필름의 품질을 뚜렷하게 개선시키고, 이것은 공기 함유물의 크기를 감소시킬 때, 피닝 버블의 수도 상당히 감소된다는 점에서 주목할만 하다.

날카로운 에지를 갖지 않는 전극(27,8)의 형태는 테이크-오프 롤 상에 있는 필름과 전극 사이에서 공기가 이온화하는 것을 예방하지만, 즉, 부가 전하 캐리어가 발생하지 않지만, 전극(5)은 날카로운 에지로 인하여, 상응하는 수의 전하 캐리어를 이온화시켜서 필름을 테이크-오프 롤에 대해 가압한다. 전극(27,8)으로부터 발생하는 전기장 라인은 필름에서 전극(5)에 의해 생성된 전하 캐리어를 더욱 증가시키고, 이것은 면적 압력에 비교하여 필름 상에서 라인 압력을 증가시키며, 이러한 사실은 필름이 비록 고속에서 더욱 양호한 방식으로 테이크-오프 롤에 깔아진다는 법칙과 병행한다. 전극(27 또는 8)로부터 테이크-오프 롤 상의 필름으로의 전하 캐리어의 유동 부족 또는 이온화 부족으로 인하여, 피닝 동작은 과도하게 감겨지는 전하 캐리어를 각각 발생시키고 필름 상의 전하 캐리어에서의 덜 가파른 상승을 유도하는 두 전극을 사용하는 경우에 더욱 안정된다.

본 발명은 각각의 높은 전압을 전극에 공급하고, 날카로운 스트립 에지를 갖지 않는 전극을 사용하는 경우에, 즉, 이온화가 발생하지 않는 경우에, 필름을 감기 위한 작업이 상당히 개선되고 이것은 처리 과정의 신뢰성을 증진시키고, 이중 스트립과 비교하여, 날카로운 스트립 에지가 없는 전극은 급히 통과하지 않기 때문에, 전극을 배치하는 작업이 단순화된다.

Claims (6)

1. 전압이 인가되며 테이크-오프 롤의 표면으로부터의 짧은 거리에서 평행하게 배열된 하나 이상의 전극을 가지며, 테이크-오프 롤(1)의 표면을 향해 방향 설정된 테퍼링된 날카로운 스트립 에지(6)를 갖는 금속 스트립 형태의 한 전극(5)과 평행하게 테퍼링된 날카로운 스트립 에지가 없는 다른 전극(8)이 배열되고, 두 전극은 개별 전원(25,26)에 접속되어 있는 구성으로, 슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤 상에 감기위한 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 전압이 인가되며 테이크-오프 롤의 표면으로부터의 짧은 거리에서 평행하게 배열된 하나 이상의 전극을 가지며, 한 전극(5)은 접지 금속 스트립으로 구성되고 다른 전극(27)은 비접지 금속 스트립인, 슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤 상에 감기위한 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 서로에 대한 두 전극(5,8,7)의 거리는 6 내지 9mm이고, 특히 7.5mm인, 슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤 상에 감기위한 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 한 전극(5)은 접지 금속 스트립으로 구성되고 다른 전극(8)은 3 내지 5mm의 직경을 갖는 둥근 로드인, 슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤 상에 감기위한 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 다른 전극(27)은 3 내지 6mm의 에지 길이와 80 내지 120μm의 두께를 갖는 직사각형 횡단면을 가지는, 슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤 상에 감기위한 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 동일한 또는 상이한 크기의 전압이 전극(5,8 또는 27)에 인가되는, 슬롯 다이로부터 나오는 필름을 회전 테이크-오프 롤 상에 감기위한 장치.