KR101213521B1

KR101213521B1 - 2축 연신 필름의 제조 방법 및 2축 연신 필름 제조 장치

Info

Publication number: KR101213521B1
Application number: KR1020060060349A
Authority: KR
Inventors: 마사오 다카시게
Original assignee: 이데미쓰 유니테크 가부시키가이샤
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2012-12-18
Anticipated expiration: 2026-06-30
Also published as: KR20070003659A; TW200716355A; JP4724481B2; CN1891440A; JP2007008090A; TWI375618B; CN1891440B

Abstract

2축 연신 필름 제조 장치는 열처리 장치 (40) 의 상류측에, 기재 필름 (2) 의 양단부를 기재 필름 (2) 의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 롤 (81) 을 갖는 탄성 지지 장치 (80) 를 구비하고 있다. 탄성 지지 롤 (81) 은 2 개 1 조로 되어 있고, 기재 필름 (2) 을 양면에서 끼워 선압(線壓)을 가함과 함께, 기재 필름 (2) 의 진행에 수반하여 서로 역회전 가능한 원통 형상의 회전부를 갖는다.

Description

2축 연신 필름의 제조 방법 및 2축 연신 필름 제조 장치{MANUFACTURING METHOD FOR BIAXIAL STRETCHED FILM AND MANUFACTURING EQUIPMENT FOR BIAXIAL STRETCHED FILM}

도 1 은 본 발명의 실시 형태에 관한 2축 연신 필름 제조 장치의 개략도이다.

도 2 는 상기 실시 형태에 있어서의 클립의 측면도이다.

도 3 는 상기 실시 형태에 있어서의 탄성 지지 장치를 수평 방향에서 본 개략도이다.

도 4a 는 상기 실시 형태에 있어서의 탄성 지지 롤의 트러블 사례를 나타내는 도면이다.

도 4b 는 상기 실시 형태에 있어서의 탄성 지지 롤의 트러블 사례를 나타내는 도면이다.

도 5 는 상기 실시 형태에 있어서의 열처리 장치 및 탄성 지지 장치를 위에서 본 개략도이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 원반 필름 2 : 기재 필름

3 : 2축 연신 필름 10 : 튜블러 연신 장치

11 : 안내판 12 : 핀치 롤

20 : 예열로 30 : 분리 장치

31 : 가이드 롤 32 : 트리밍 장치

33A, 33B : 분리 롤 34A, 34B, 34C : 홈 형성 롤

40 : 열처리 장치 41 : 텐터

42 : 가열로 50 : 장력 제어 장치

51A, 51B : 프리 롤 52 : 댄서 롤

60 : 권취 장치 61 : 가이드 롤

62 : 권취 롤 80 : 탄성 지지 장치

81A, 81B : 탄성 지지 롤 100 : 2축 연신 필름 제조 장치

본 발명은 2축 연신 필름의 제조 방법 및 2축 연신 필름 제조 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 2축 연신 필름은 기계적 강도나 내열성이 우수하기 때문에, 포장 재료 분야에서는 이른바 표기재 (俵基材) 로서 사용되고 있다. 그 중에서도, 2축 연신 나일론 필름은 기계적 강도나 내찔림성이 특히 우수하기 때문에, 액체 포장이나 중량물 포장 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 2축 연신 필름을 제조할 때에는 연신 후의 기재 필름에 열처리 (열고 정) 를 실시하는 것이 일반적이다. 열처리에 의해, 기재 필름의 내열성 등이 비약적으로 향상되어, 실용상 우수한 2축 연신 필름이 된다. 열처리 방법으로서는 일반적으로 텐터 (tenter) 방식이 사용된다. 구체적으로는 2축 연신 후의 기재 필름 양단을 클립 등으로 고정시키면서, 열처리 장치 중을 주행시켜 열처리를 행한다.

2축 연신 나일론 필름을 제조할 때에도, 열처리는 일반적으로 텐터 방식이 채용되고 있다. 한편, 튜블러 (tubular) 방식에 의해 2축 연신된 기재 필름을 그대로 접어 2 장 겹침 필름으로서 열처리를 행하면, 열처리시 열융착을 일으킨다는 것이 알려져 있다. 그 때문에, 2축 연신 후의 튜브 형상의 기재 필름을 일단 절개하고, 기재 필름 내면을 외기에 노출시켜, 예열 처리를 행함으로써, 그 후의 열처리를 원활하게 실시할 수 있게 된다(예컨대, 일본 공개특허공보 평2-141225호).

그러나, 일본 공개특허공보 평2-141225호의 방법으로는 예열 후에 상하 2 장의 기재 필름을 열처리 장치에 도입하게 되지만, 그 때 상하 2 장의 기재 필름이 어긋나거나, 또는 기재 필름이 대기 중의 습기에 의해 휘어 열처리 장치에 도입하기가 곤란해지는 경우도 있다. 더욱이, 열처리 장치가 텐터 방식인 경우, 클립에 의한 기재 필름 단부의 파지가 불안정하면, 기재 필름 자체의 수축력에 의해 클립으로부터 빠지거나, 클립 근방에서 기재 필름이 파단되는 등의 문제가 생길 우려도 있다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 2축 연신 후의 기재 필름을 열처리 공정에 원활하게 도입하는 2축 연신 필름의 제조 방법, 및 그를 위한 2축 연신 필름 제조 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 2축 연신 필름의 제조 방법은 2축 연신 공정과, 2축 연신 후의 기재 필름을 열처리하는 열처리 공정을 포함하는 2축 연신 필름의 제조 방법으로서, 상기 열처리 공정의 상류측에, 상기 기재 필름의 양단부를 상기 기재 필름의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 수단을 갖는 탄성 지지 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 한 쌍의 탄성 지지 수단이란, 기재 필름의 양단부에 대하여, 폭방향 외부에 탄성 지지할 수 있으면 되고, 예를 들어, 가는 슬릿과 같은 것을 통해서 강한 바람을 기재 필름의 양면으로부터 쏘여, 기재 필름을 탄성 지지하는 수단이어도 된다.

본 발명의 2축 연신 필름의 제조 방법에 의하면, 기재 필름을 열처리 공정에 도입함에 있어서, 기재 필름의 양단부를, 각각 기재 필름의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 수단을 갖는 탄성 지지 공정을 구비하고 있기 때문에, 기재 필름의 양단부가 휘거나, 이완되거나, 또는 기재 필름 전체가 좌우로 흔들려도 확실하게 기재 필름을 열처리 공정에 도입시킬 수 있다.

그 때문에, 이 탄성 지지 공정의 위치는 열처리 공정에 가까운 편이 좋다. 예를 들어, 열처리 공정이 텐터 방식을 채용하고 있는 경우, 탄성 지지 공정의 위 치는 텐터 내의 클립에 의한 기재 필름의 끼우기 개시점으로부터 1m 이내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50㎝ 이내이다.

또, 탄성 지지 공정에는 상기 서술한 한 쌍의 탄성 지지 수단이 복수개 존재해도 된다. 예를 들어, 한 쌍의 탄성 지지 수단이 기재 필름의 진행 방향으로 여러 단 배치되어 있으면, 기재 필름에 대한 탄성 지지 효과가 보다 우수하다.

본 발명에서는 상기 탄성 지지 수단은 상기 기재 필름을 양면에서 끼워 선압 (線壓) 을 가함과 함께, 기재 필름의 진행에 수반하여 서로 역회전 가능한 원통 형상의 회전부를 갖는 2 개 1 조의 탄성 지지 롤인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 2 개의 원통 형상의 회전부가 서로 평행해져, 기재 필름을 양면으로부터 압접하고 있다. 더구나, 이 1 조의 탄성 지지 롤은 기재 필름의 진행 방향 양단부에 한 쌍 있으므로, 탄성 지지 롤은 확실하게 기재 필름의 양단부를 폭방향 외부에 탄성 지지할 수 있다. 구체적으로는 기재 필름의 양단부가 폭방향 외부로 강하게 잡아 당겨지게 되어, 기재 필름의 양단부가 휘어져 있더라도 휨을 방지하는 효과가 강하게 작용한다. 예를 들어, 열처리 장치가 텐터 방식이면, 기재 필름의 양단부를 텐터의 클립에 원활하게 인도할 수 있게 된다.

또, 이 탄성 지지 롤의 회전부는 자유 회전하는 이른바 프리 롤인 것이 바람직하다. 기재 필름 자체의 진행에 의해 프리 롤이 자동적으로 회전하여, 기재 필름을 그 폭방향 외부에 탄성 지지하는 힘이 작용하기 때문에, 기재 필름에 부자연스러운 힘이 작용하는 경우가 없다. 즉, 기재 필름의 진행 속도에 맞는 자연스러운 회전 속도에서, 탄성 지지 롤에 의한 탄성 지지 효과가 발휘될 수 있다.

본 발명에서는 상기 원통 형상의 회전부에 의해 상기 기재 필름에 가해지는 선압이 6～500gf/㎝ 인 것이 바람직하고, 50～200gf/㎝ 인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 의하면, 원통 형상의 회전부에 의해 기재 필름에 가해지는 선압이, 6～500gf/㎝ 로 소정 범위에 있기 때문에, 기재 필름으로의 탄성 지지 효과가 충분히 발휘됨과 함께, 필름 끊김 등의 원인이 될 우려도 적다.

본 발명에서는 상기 기재 필름은 상기 열처리 공정에 대략 수평으로 이송되고, 상기 2 개 1 조의 탄성 지지 롤에 대하여, 상기 기재 필름의 상측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L1) 와, 상기 기재 필름의 하측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L2) 의 비 (L1/L2) 는 1～3 인 것이 바람직하다.

여기서, L1 과 L2 는 회전부의 기부 (기재 필름 단부측) 로부터 정상부 (기재 필름 중앙부측) 까지의 길이이고, 양 회전부의 기부는 상하 방향에서 서로 대략 동일 위치에 있다.

본 발명에 의하면, 기재 필름의 상측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L1) 와, 기재 필름의 하측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L2) 의 비 (L1/L2) 는 1～3 이기 때문에, 기재 필름이 진행 중에 이른바 필름 끊김을 일으키는 경우가 적다. 즉, 탄성 지지 롤 상호의 회전부 길이는 동일해도 되지만, 길이를 바꾸는 경우에는 상기 서술한 바와 같이 L1 (상측) 쪽을 L2 (하측) 보다 길게 하는 편이 좋다.

L1 (상측) 보다, L2 (하측) 가 길면, 기재 필름의 상측에 위치하는 탄성 지지 롤의 회전부 선단이 운전시의 진동에 의해 기재 필름 표면에 흠집을 낼 우려가 있다.

또, 이 원통 형상의 회전부가 기재 필름면에 대하여 평행이 아니라, 그 선단이 기재 필름면에 대하여 박히는 각도를 가지면, 필름면에 흠집이 나기 쉬워, 파단의 원인이 되기 쉽다. 그 때문에, 회전부의 길이 방향은 기재 필름면에 대하여 10°이내의 각도를 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 탄성 지지 롤의 길이 방향과, 상기 기재 필름의 폭방향에 의해 하류측에 형성되는 각도가 20～70°인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 탄성 지지 롤의 길이 방향과, 기재 필름의 폭방향에 의해 형성되는 각도가 20～70°로 특정한 범위에 있기 때문에, 기재 필름의 양단부를 폭방향 외부로 효과적으로 탄성 지지할 수 있다. 이 각도가 20° 미만이면, 기재 필름의 폭방향으로의 인장력이 부족해져, 기재 필름을 열처리 장치 내로 원활하게 도입하는 것이 곤란해진다. 예를 들어, 열처리 장치로서 텐터 방식을 사용한 경우, 기재 필름이 클립으로부터 빠지기 쉬워진다. 반대로, 이 각도가 70°를 초과하면, 기재 필름을 흐름 방향의 좌우로 인장하는 힘이 지나치게 강하여, 좌우 흔들림을 야기하고, 안정성이 부족해진다.

이 각도는 바람직하게는 30～60°이고, 보다 바람직하게는 30～50°이다.

또, 탄성 지지 롤의 회전부가 프리 롤인 경우에는 기재 필름의 흐름에 의해, 프리 롤 자체가 회전력을 얻고, 그 회전력에 의해, 탄성 지지 효과가 발휘되기 때문에, 이 각도 설정은 더욱 중요하다.

본 발명에서는 2축 연신이 튜블러 방식인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 2축 연신이 튜블러 방식이기 때문에, MD 방향 (필름의 이동 방향) 과 TD 방향 (필름의 이동 방향과 직교하는 방향) 의 동시 2축 연신을 행할 수 있고, 얻어진 2축 연신 필름이 MD 방향과 TD 방향의 강도 밸런스가 우수하다.

본 발명의 2축 연신 필름 제조 장치는 2축 연신 후의 기재 필름을 열처리하는 열처리 장치를 포함하는 2축 연신 필름 제조 장치로서, 상기 열처리 장치의 상류측에, 상기 기재 필름의 양단부를 각각 상기 기재 필름의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 수단을 갖는 탄성 지지 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 2축 연신 필름 제조 장치에 의하면, 기재 필름을 열처리 장치에 도입함에 있어서, 기재 필름의 양단부를, 각각 기재 필름의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 수단을 갖는 탄성 지지 장치를 구비하고 있기 때문에, 기재 필름의 양단부가 구부러지거나, 이완되거나, 또는 기재 필름 전체가 좌우로 흔들려도 확실하게 기재 필름을 열처리 장치에 도입시킬 수 있다.

본 발명에서는 상기 탄성 지지 수단은 상기 기재 필름을 양면에서 끼워 선압을 가함과 함께, 기재 필름의 진행에 수반하여 서로 역회전 가능한 원통 형상의 회전부를 갖는 2 개 1 조의 탄성 지지 롤인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 2 개 1 조의 탄성 지지 롤의 회전부가 기재 필름을 양면에서 끼워 선압을 가하고 있다. 즉, 2 개의 원통 형상의 회전부가 서로 평행해져, 기재 필름을 양면에서 압접하고 있다. 더구나, 이 1 조의 탄성 지지 롤은 기재 필름의 진행 방향 양단부에 한 쌍 있는 것으로, 탄성 지지 롤은 확실하게 기재 필름의 양단부를 폭방향 외부에 탄성 지지할 수 있다.

발명의 실시 형태

이하에, 본 발명인 2축 연신 필름의 제조 방법을 실시하기 위한 최선의 형태를 도면에 기초하여 상세히 서술한다. 구체적으로는 2축 연신 필름 제조의 각 공정을 구성하는 장치와 그 동작에 관해서 상세히 설명한다.

〔2축 연신 필름 제조 장치의 개요〕

도 1 은 본 발명의 일례로서, 튜블러 방식의 2축 연신 필름 제조 장치 (100) 를 나타낸 개략도이다.

이 2축 연신 필름 제조 장치 (100) 에 의해 제조되는 2축 연신 필름의 원료로서는 폴리프로필렌 (PP), 폴리에틸렌 (PE) 등의 폴리올레핀, PET, PBT 등의 폴리에스테르, 또는 나일론 6, 나일론 66 등의 폴리아미드 수지 등이 바람직하게 사용된다. 이 중에서도, 2축 연신 후의 기재 필름의 휨이 문제가 되기 쉬운 폴리아미드 수지로의 적용이 바람직하다.

2축 연신 필름 제조 장치 (100) 는 미연신 원반 (原反) 필름 (1) (이후, 원반 필름 (1) 이라고도 한다) 을 연신하는 2축 연신 장치 (튜블러 연신 장치) (10) 와, 연신후에 접힌 기재 필름 (2) (이후, 간단히 필름 (2) 이라고도 한다) 을 예열하는 예비 열처리 장치 (예열로) (20) 와, 예열된 필름 (2) 을 상하 2 장으로 분리하는 분리 장치 (30) 와, 분리된 필름 (2) 을 열처리 (열고정) 하는 열처리 장치 (40) 와, 필름 (2) 이 열처리될 때에, 하류측으로부터 필름 (2) 에 장력을 가하는 장력 제어 장치 (50) 와, 필름 (2) 이 열처리되어 이루어지는 2축 연신 필름 (3) (이후, 간단히 필름 (3) 이라고도 한다) 을 권취하는 권취 장치 (60) 를 구비하고 있다.

튜블러 연신 장치 (10) 는 압출기 (도시하지 않음) 에 의해 제조된 튜브 형상의 원반 필름 (1) 을 내부 공기의 압력에 의해 2축 연신하여 필름 (2) 을 제조하기 위한 장치이다. 그리고, 이 필름 (2) 을 편평하게 접어 하류의 예열로 (20) 에 보내는 수단으로서, 안내판 (11) 및 핀치 롤 (12) 을 구비하고 있다.

예열로 (20) 는 편평해진 필름 (2) 을 예비적으로 열처리하기 위한 장치이다. 필름 (2) 의 수축 개시 온도 이상으로서, 필름 (2) 의 융점보다도 약 30℃ 낮은 온도나 그 이하의 온도에서 이 필름 (2) 을 미리 열처리한다. 이 예비적인 열처리에 의해, 필름 (2) 의 결정화도가 증가하여, 중첩된 필름끼리의 윤활성이 양호해진다.

분리 장치 (30) 는 가이드 롤 (31) 과, 트리밍 장치 (32) 와, 분리 롤 (33A, 33B) 과, 홈 형성 롤 (34A～34C) 을 구비하고 있다.

트리밍 장치 (32) 는 블레이드 (321) 을 갖고 있으며, 가이드 롤 (31) 을 통해 보내진 편평한 필름 (2) 의 양단부를 절개하여 2 장의 기재 필름 (2A, 2B) 으로 분리한다. 그리고, 상하로 떨어져 위치하는 한 쌍의 분리 롤 (33A, 33B) 에 의해, 가이드 롤 (31) 을 통해 보내진 양 필름 (2A, 2B) 사이에 공기를 개재시키면서 이들을 분리한다. 이 편평한 필름 (2) 의 절개는 양단부에서 약간 내측에 블레이드 (321) 를 위치시킴으로써, 일부분 이부 (耳部) 가 생기도록 행해도 되고, 또 는 필름 (2) 의 접은 자국 부분에 블레이드 (321) 를 위치시킴으로써, 이부가 생기지 않도록 행해도 된다.

다음으로, 양 필름 (2A, 2B) 의 진행 방향으로 순차적으로 위치하는 3 개의 홈 형성 롤 (34A～34C) 에 의해 양 필름 (2A, 2B) 은 다시 포개어진다. 또, 이들 홈 형성 롤 (34A～34C) 은 홈 형성 가공 후, 표면에 도금 처리를 실시한 것이다. 이 홈을 통하여 필름 (2A, 2B) 과 공기의 양호한 접촉 상태가 얻어진다.

분리 장치 (30) 로부터 송출된 필름 (2) 은 후술하는 탄성 지지 장치 (80) 를 통하여, 열처리 장치 (40) 에 도입된다.

열처리 장치 (40) 는 2 장의 필름 (2A, 2B) 의 양단부를 파지하는 수단인 텐터 (41) 와, 양단부가 파지된 2 장의 필름 (2A, 2B) 을 열처리하기 위한 가열 수단인 가열로 (42) 를 구비하고 있다. 이 가열로 (42) 는 여기서는 열풍로이다.

겹쳐진 상태의 필름 (2) (2A, 2B) 은 텐터 (41) 의 클립 (411) (도 2) 으로 양단부를 파지시키면서, 필름 (2) 을 구성하는 수지의 융점 이하로, 융점에서 약 30℃ 낮은 온도 이상에서 열처리 (열고정) 되어, 물성이 안정된 2축 연신 필름 (3) (이후, 필름 (3) 이라고도 한다) 이 된다.

도 2 에, 텐터 (41) 로 사용되는 클립 (411) 의 측면도를 나타낸다.

클립 (411) 은 금속제이고, 기대부 (411A) 와, 기대부 (411A) 로부터 신장하는 아암부 (411B) 와, 아암부 (411B) 의 선단에 위치하는 지축 (411C) 과, 지축 (411C) 의 주위에 소정 방향으로만 연동하여 일정한 각도만큼 자유 회전할 수 있는 날개 (411D) 및 날개 (411E) 를 구비하여 구성된다. 기대부 (411A) 의 상면은 일부가 실리콘 러버제의 플레이트 (411A1) 로 되어 있다.

클립 (411) 은 날개 (411D) 에 대하여, 소정의 개폐 동작을 행하게 함으로써, 연동하는 날개 (411E) 가 개폐 동작을 행하여, 날개 (411E) 와 플레이트 (411A1) 로 필름 (2) 의 단부를 강하게 협지한다. 필름 (2) 이 열처리를 받아 수축하려고 하면, 이 협지력은 보다 강해지도록 구성되어 있다.

장력 제어 장치 (50) (도 1) 는 2 개의 프리 롤 (51A, 51B) 과, 그 중간에 위치하여, 상하로 변위 (이동) 가능한 댄서 롤 (52) 을 구비하고 있다.

열처리 장치 (40) 로부터 송출된 필름 (3) 은 프리 롤 (51A), 댄서 롤 (52) 을 경유한 후, 프리 롤 (51B) 로부터 권취 장치 (60) 에 송출된다.

프리 롤 (51A, 51B) 은 열처리 장치 (40) 로부터의 필름 (3) 의 진행에 맞추어 자유 회전할 뿐이지만, 댄서 롤 (52) 은 상하로 변위 가능하게 되어 있다. 그 때문에, 댄서 롤 (52) 을 하방으로 변위시키면 필름 (3) 의 장력이 커지고, 반대로 댄서 롤 (52) 을 상방으로 변위시키면 필름 (3) 의 장력이 작아진다. 즉, 댄서 롤 (52) 의 상하로의 변위에 의해, 상류에 위치하는 열처리 장치 (40) 내부에서 열처리를 받고 있는 필름 (2) 에 대한 장력 제어가 가능해진다.

권취 장치 (60) 는 가이드 롤 (61) 과, 권취 롤 (62) 을 구비하고 있다. 열고정된 필름 (3) 은 장력 제어 장치 (50) 를 거쳐, 가이드 롤 (61) 을 통하여 2 개의 권취 롤 (62) 에, 필름 (3A, 3B) 으로서 권취된다.

〔탄성 지지 장치의 개요〕

도 3 은 탄성 지지 장치 (80) 를 수평 방향에서 본 개략도이다.

탄성 지지 장치 (80) 는 접힌 필름 (2) (2A, 2B) 의 양단부를 각각의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 수단으로서 탄성 지지 롤 (81) 을 갖고 있다. 본 실시 형태에서는 이 한 쌍의 탄성 지지 롤은 그 형상, 배치 모두 좌우 대칭이 되어 있다. 또한, 탄성 지지 롤 (81) 은 도 3 에 나타내는 바와 같이, 필름 (2) (2A, 2B) 의 상하에 1 개씩 배치되고, 상측의 탄성 지지 롤 (81A) 과 하측의 탄성 지지 롤 (81B) 의 1 조로 되어 있다.

탄성 지지 롤 (81A) 은 축심 (811A) 과, 축심 (811A) 에 회전 자재로 고정되는 원통 형상의 회전부 (812A) 를 구비하여 구성된다. 탄성 지지 롤 (81B) 도 완전히 동일하게, 축심 (811B) 과, 원통 형상의 회전부 (812B) 를 구비하여 구성된다. 회전부 (812A) 의 기부 (812A1) 와, 회전부 (812B) 의 기부 (812B1) 는 상하 방향에서 동일 위치에 있다.

회전부 (812A) 는 예를 들어, 직경이 1～5㎝ 정도, 길이 방향 길이 (L1) 가 10～30㎝ 정도인 원통 형상 구조이고, 또한, 회전부 (812B) 는 예를 들어, 직경이 1～5㎝ 정도, 길이 방향 길이 (L2) 가 3～20㎝ 정도인 원통 형상 구조이다. 회전부 (812A, 812B) 의 길이 방향 길이 (L1, L2) 가 지나치게 길면, 열처리 장치 (40) 내를 흐르는 필름 (2) 폭에 따르기도 하지만, 흐름에 대한 저항이 지나치게 커질 우려가 있다. 또한, 회전부 (812A, 812B) 의 길이 방향 길이 (L1, L2) 가 지나치게 짧으면 필름 (2) 에의 탄성 지지 효과가 충분하지 않고, 필름 (2) 양단부의 휨 등을 완전히 제어하지 못하고, 게다가, 필름 (2) 단부가 열처리 장치 (40) 내에서 클립 (411) (도 5) 으로부터 빠지기 쉬워진다.

여기서, 회전부 (812A) 의 길이 방향 길이 (L1) 와, 회전부 (812B) 의 길이 방향 길이 (L2) 의 비 (L1/L2) 는 1～3 인 것이 바람직하다. 회전부 (812A) 와 회전부 (812B) 의 길이는 동일해도 되지만, 길이를 바꾸는 경우에는 L1 을 L2 보다 길게 하는 편이 좋다. L1/L2 은 보다 바람직하게는 1.5～2.5 이다.

L1 과 L2 가 동일한 길이이면, 운전시의 진동으로 탄성 지지 롤 선단부끼리가 필름 (2) 을 통하여 서로 접촉하는 경우가 있어, 블레이드 효과 (에지 효과) 에 의해 필름 (2) 표면에 흠집이 날 가능성이 있다. 또한, 도 4a 에 나타내는 바와 같이 회전부 (812A) (상측) 보다, 회전부 (812B) (하측) 이 긴 경우에도, 필름 (2) 의 상측에 위치하는 회전부 (812A) 선단이 운전시의 진동에 의해 필름 (2A) 표면에 흠집을 낼 우려가 있다. 예를 들어, 도 3 에 있어서, L2 가 20㎝ 보다 긴 경우에는 L1 을 30～60㎝ 정도로 할 필요가 있다. 단, 그 경우에는 열처리 장치 (40) 내를 흐르는 필름 (2) 에 대한 저항이 과대해 진다.

회전부 (812A, 812B) 의 재료로서는 스테인리스 등의 금속이나 베이크라이트 등의 내열성 플라스틱이 바람직하게 사용된다. 금속을 사용하는 경우에는 표면에 크롬 도금을 실시함으로써, 내구성이 향상된다.

또, 회전부 (812A, 812B) 의 재료로서, 내구성의 관점에서는 모두 금속이어도 되지만, 어느 한쪽이 금속보다 부드러운 내열성 플라스틱인 것이 바람직하다. 회전부 (812A, 812B) 의 재료가 모두 금속인 경우, 장기간 연속 운전을 행하면, 미세한 흠집이 회전부 표면에 생기는 경우가 있어, 그 흠집이 필름 (2) 에 대하여 파단의 원인 (노치 발생) 이 될 가능성이 있다.

또한, 내열성 플라스틱은 필름 (2) 표면에 흠집을 내기 어렵다는 점에서, 필름 (2) 의 하측에 위치하는 회전부 (812B) 의 재료로서 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 도 4b 에 나타내는 바와 같이, 이 회전부 (812A) 또는 회전부 (812B) 가 필름 (2) 의 표면에 대하여 평행하지 않고, 그 선단이 필름 (2) 의 표면에 대하여 예각측에 각도 (Φ) 를 가지면, 필름면에 흠집이 나기 쉽고, 필름 파단의 원인이 되기 쉽다.

그 때문에, 이 각도 (Φ) 는 10° 이하인 것이 바람직하다. 각도 (Φ) 는 보다 바람직하게는 5° 이하이다.

또한, 이들 회전부 (812A, 812B) 는 필름 (2) 을 양면으로부터 사이에 끼워 선압을 가하고 있는데, 선압으로는 6～500gf/㎝ 정도가 바람직하다. 선압이 6gf/㎝ 미만이면, 필름 (2) 단부의 휨 방지 효과나 필름 (2) 의 벗어남 방지 효과가 부족하다. 또한, 필름 (2) 이 클립 (411) 으로부터 빠지기 쉬워진다. 한편, 선압이 500gf/㎝ 를 초과하면, 필름 (2) 이 파단되기 쉬워진다.

또, 회전부 (812A, 812B) 는 이른바 프리 롤이기 때문에, 필름 (2) 의 진행 (흐름) 에 수반하여 필름 (2) 에 선압을 가하면서 서로 역방향으로 회전한다.

도 5 는 탄성 지지 장치 (80), 열처리 장치 (40) 및 탄성 지지 장치 (80) 를 통하여 열처리 장치 (40) 에 도입되는 필름 (2) 을 위에서 본 개략도이다. 열처리 후의 필름 (3) 은 열처리 장치 (40) 로부터 송출되어 권취 장치 (60) (도 1) 에 권취된다.

탄성 지지 롤 (81) 은 탄성 지지 롤 (81) 의 길이 방향과, 필름 (2) 의 폭방 향에 의해 하류측에 형성되는 각도 (θ) 로 설정된다. 여기서 각도 (θ) 는 20～70°인 것이 바람직하다.

이 각도가 20° 미만이면, 기재 필름의 폭방향으로의 인장력이 모자라게 되어, 기재 필름을 열처리 장치 내로 원활하게 도입하기 곤란해진다. 예를 들어, 본 실시 형태에서는 열처리 장치로서 텐터 방식을 사용하고 있기 때문에, 필름 (2) 이 클립 (411) 으로부터 빠지기 쉬워진다. 반대로, 이 각도가 70°를 초과하면, 기재 필름을 흐름 방향의 좌우로 인장하는 힘이 지나치게 강하여, 좌우 흔들림을 야기하고, 안정성이 모자라게 된다.

이 각도 (θ) 는 바람직하게는 30～60°이고, 보다 바람직하게는 30～50°이다. 또, 이 탄성 지지 롤 (81) 은 수평 방향 및 수직 방향의 각도를 자유롭게 바꿀 수 있게 되어 있다.

또한, 필름 (2) 의 양단부를 탄성 지지 한 후, 즉각 열처리 장치 (40) 에 필름 (2) 을 송통하는 편이 좋기 때문에, 이 탄성 지지 장치 (80) 는 열처리 장치 (40) 의 입구 근방에 배치되어 있다. 구체적으로는 텐터 (41) 내의 클립 (411) 에 의한 기재 필름의 끼우기 개시점으로부터 1m 이내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50㎝ 이내이다.

상기 서술한 실시 형태에 의하면, 이하와 같은 효과를 나타낼 수 있다.

(1) 2축 연신 필름 제조 장치 (100) 는 필름 (2) 의 양단부를, 필름 (2) 의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 롤 (81) 을 갖는 탄성 지지 장치 (80) 를 구비하고 있기 때문에, 필름 (2) 의 양단부가 구부러지거나, 또는 필름 (2) 전체가 좌우로 벗어나더라도, 열처리 장치 (40) 에 있어서의 열처리 공정이 안정되어, 2축 연신 필름의 장시간 연속 성형이 가능해 진다.

(2) 탄성 지지 롤 (81) 의 회전부 (812A, 812B) 는 자유 회전하는 이른바 프리 롤이기 때문에, 필름 (2) 자체의 진행에 의해 회전부 (812A, 812B) 가 자동적으로 회전하여, 필름 (2) 을 그 폭방향 외부에 탄성 지지하는 힘이 작용하기 때문에, 필름 (2) 에 부자연스러운 힘이 작용되는 경우가 없다. 즉, 필름 (2) 의 진행속도에 맞는 자연스러운 회전 속도로, 탄성 지지 롤 (81) 에 의한 탄성 지지 효과를 발휘할 수 있다.

(3) 2 개 1 조의 탄성 지지 롤 (81) 의 회전부 (812A, 812B) 가 서로 평행해 져, 필름 (2) 을 양면에서 압접하고 있고, 더구나, 이 1 조의 탄성 지지 롤 (81) 은 필름 (2) 의 진행 방향 양단부에 한 쌍 있으므로, 탄성 지지 롤 (81) 은 확실하게 필름 (2) 의 양단부를 폭방향 외부에 탄성 지지할 수 있다.

(4) 탄성 지지 롤 (81) 의 길이 방향과, 필름 (2) 의 폭방향에 의해 형성되는 하류측의 각도 (θ) 가 20～70°로 특정한 범위에 있기 때문에, 필름 (2) 의 양단부를 폭방향 외부에 효과적으로 탄성 지지할 수 있다.

(5) 필름 (2) 에 가해지는 선압이, 6～500gf/㎝ 로 소정의 범위에 있기 때문에, 필름 (2) 에의 탄성 지지 효과가 충분히 작용함과 함께, 필름 끊김 등의 원인이 될 우려도 적다.

(6) 기재 필름 (2) 의 상측에 위치하는 회전부 (812A) 의 길이 방향 길이 (L1) 와, 기재 필름 (2) 의 하측에 위치하는 회전부 (812B) 의 길이 방향 길이 (L2) 의 비 L1/L2 이 1～3 이기 때문에, 기재 필름이 진행 중에, 이른바 필름 끊김을 일으키는 경우가 적다.

(7) 탄성 지지 장치 (80) 의 위치는 텐터 (41) 내의 클립 (411) 에 의한 기재 필름의 끼우기 개시점의 근방에 있기 때문에, 탄성 지지 장치 (80) 에 의한 탄성 지지 효과를 충분히 발휘하기 쉽다.

본 발명을 실시하기 위한 최선의 구성 등은 이상의 기재에서 개시되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 주로 특정한 실시 형태에 관해서 설명되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상 및 원하는 범위로부터 일탈하지 않고, 이상 서술한 실시 형태에 대하여, 구조, 재질, 그 밖의 상세한 구성에 있어서, 당업자가 여러가지 변형을 가할 수 있는 것이다.

따라서, 상기에 개시한 구조, 재질 등을 한정한 기재는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서 예시적으로 기재한 것으로, 본 발명을 한정하는 것은 아니므로, 그들 구조 등의 한정의 일부 또는 전부의 한정을 제외한 명칭에서의 기재는 본 발명에 포함되는 것이다.

예를 들어, 본 실시 형태에서는 탄성 지지 장치 (80) 는 한 쌍의 탄성 지지 롤 (81) (2 개 1 조) 로 구성되어 있지만, 2쌍, 3쌍 또는 그 이상의 탄성 지지 롤이 배치되어 있어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 1쌍의 탄성 지지 롤 (81) 은 필름 (2) 의 흐름 방향에 대하여 좌우 대칭으로 하였지만, 반드시 좌우 대칭일 필요는 없다. 필름의 성질이 흐름 방향에 대하여 좌우 대칭이 아니면, 그에 맞추어, 탄성 지지 롤의 형상을 좌우에서 다르도록 변경해도 된다.

탄성 지지 롤 (81) 의 회전부 (812A, 812B) 는 원통 형상일 필요는 없고, 예를 들어 원뿔 형상, 원뿔대 형상이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 2축 연신 방법으로서 튜블러 방식을 채용하였지만, 텐터 방식이어도 된다. 더욱이, 연신 방법으로서는 동시 2축 연신이어도 축차 2축 연신이어도 된다.

더욱이, 본 실시 형태에서는 열처리 장치 (40) 로서 열풍로를 사용하였지만, 적외선 가열 또는 롤 가열 등, 공지의 가열 방식을 채용할 수 있다.

실시예

다음으로, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 이들 예에 의해 하등 한정되는 것은 아니다. 또, 장치 등으로서 공통되는 개소는 실시 형태에 있어서의 도면 부호와 동일한 부호를 사용하였다.

[실시예 1 ]

상기한 실시 형태 (도 1, 도 5) 에 있어서, 구체적 조건을 설정하여 2축 연신 나일론 필름 (3) 을 제조하였다.

결정성 열가소성 수지로서, 폴리아미드계의 나일론 6 (상대 점도 3.7) 을 사용하여, 직경 60㎜ 의 고리형 다이로부터 압출한 후, 15℃ 의 냉각수 중에서 급냉하여, 직경 90㎜, 두께 120㎛ 의 원반 필름 (1) (튜브 형상 나일론 필름, 수축 개시 온도 45℃, 융점 215℃) 을 제작하였다. 이 원반 필름 (1) 을 튜블러 연신 장치 (10) 에 있어서 적외선 히터를 사용하여 가열하면서, 연신 배율 MD (필름의 이동 방향)/TD (직교 방향)=3.0/3.2 로 동시 2축 연신하여 두께 15㎛ 의 필름 (2) 을 얻었다.

다음으로, 이 필름 (2) 을 안내판 (11) 과 핀치 롤 (12) 에 연속적으로 공급하여 접음으로써, 편평한 튜브 형상의 필름 (2) 으로 하였다.

다음으로, 이 편평하게 된 필름 (2) 을 예비 열처리 장치 (예열로) (20) 에 이송하고, 여기서, 필름 (2) 에 대하여 170℃ 에서 예열을 행하여, 미리 예비 처리를 행하였다. 예열로 (20) 의 내부에는 좌우에 필름 (2) 의 단부를 파지하여 주행하는 클립 (411) 이 배치되어 있다.

다음으로, 편평한 필름 (2) 의 양단부를, 분리 장치 (30) 에 부속되는 트리밍 장치 (32) 로 절개하여 2 장의 필름 (2A, 2B) 으로 분리한 후, 그들 필름 (2A, 2B) 을 분리 롤 (33A, 33B) 에 의해 격리하여 내면을 공기와 접촉시키고, 계속해서 홈이 없는 롤 (34A～34C) 사이를 통과시킴으로써 다시 중첩하였다. 다음으로, 후술하는 제원 (諸元) 을 갖는 탄성 지지 장치 (80) 를 통하여, 필름 (2A, 2B) 을 열처리 장치 (40) 에 80m/min 에서 도입하였다.

열처리 장치 내에서는 필름 (2A, 2B) 의 양단부를, 클립 (411) 을 구비한 텐터 (41) 로 파지하면서, 210℃ 에서 열처리 (열고정) 를 행하여, 2축 연신 나일론 필름 (3) (필름 (3A, 3B) 을 얻었다.

그리고, 필름 (2) 의 열처리 (필름 (3) 의 제조) 에 있어서의 연속 성형 시간을 측정하였다. 구체적으로는 권취 장치 (60) 에 의한 필름 (3) 의 권취가 안정된 시점으로부터, 클립 (411) 으로부터의 필름 (2, 3) 의 빠짐이나 필름 (2, 3) 의 파단에 의해 2축 연신 필름 제조가 정지되기까지의 시간을 측정하여 연속 성형 시간으로 하였다.

여기서, 탄성 지지 장치 (80) 에 관한 각 제원은 이하와 같다.

?회전부 (812A) 의 형상?재질:

L1=20㎝, 직경 4㎝, 스테인리스제 (표면은 크롬 도금)

?회전부 (812B) 의 형상?재질:

L2=15㎝, 직경 4㎝, 스테인리스제 (표면은 크롬 도금)

?회전부 (812A, 812B) 사이의 선압 T:

T=134gf/㎝

?탄성 지지 롤 (81) 의 길이 방향과 필름 (2) 의 폭방향이 이루는 각도 (예각) θ:

θ=40°

?탄성 지지 롤 (81) 의 길이 방향이 수평면 (필름 (2) 의 표면) 과 이루는 각도 (예각) Φ:

Φ=0° (탄성 지지 롤 (81A, 81B) 모두)

표 1 에, 실시예 1 및 후술하는 실시예 2～6, 비교예 1, 2 에서 사용한 탄성 지지 장치 (80) 의 제원 및 연속 성형 시간을 나타내었다.

[실시예 2] ?

실시예 1 에 있어서, 탄성 지지 장치 (80) 의 제원을 아래와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 행하였다.

?회전부 (812B) 의 형상?재질:

L2=10㎝, 직경 4㎝, 베이크라이트제

θ=20°

?회전부 (812A, 812B) 사이의 선압 T:

T=200gf/㎝

[실시예 3]

?회전부 (812B) 의 형상?재질:

L2=10㎝, 직경 4㎝, 베이크라이트제

θ=60°

?회전부 (812A, 812B) 사이의 선압 T:

T=200gf/㎝

[실시예 4]

?회전부 (812B) 의 형상?재질:

L2=10㎝, 직경 4㎝, 베이크라이트제

?회전부 (812A, 812B) 사이의 선압 T:

T=200gf/㎝

[실시예5]

?회전부 (812B) 의 형상?재질:

L2=10㎝, 직경 4㎝, 베이크라이트제

?탄성 지지 롤 (81) 의 길이 방향이 수평면과 이루는 각도 (예각) Φ:

Φ=10° (탄성 지지 롤 (81A) 만)

[실시예 6]

?회전부 (812A) 의 형상?재질:

L1=1O㎝, 직경 5㎝, 스테인리스제 (표면은 크롬 도금)

?회전부 (812B) 의 형상?재질:

L2=10㎝, 직경 4㎝, 베이크라이트제

θ=30°

?회전부 (812A, 812B) 사이의 선압 T:

T=160gf/㎝

[비교예 1]

실시예 1 에 있어서, 탄성 지지 장치 (80) 를 설치하지 않은 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 행하였다.

[비교예 2]

실시예 1 에 있어서, 탄성 지지 장치 (80) 로부터 탄성 지지 롤 (81A) (상측의 롤) 을 제거한 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 행하였다.

	탄성 지지 롤의 설치	탄성 지지 롤의 각도 (θ)(°)	회전부 길이비 L1/L2	연속 성형 시간 (Hr)
실시예 1	있음¹ ⁾	40	20/15³⁾	8
실시예 2	있음¹ ⁾	20	20/10³⁾	12
실시예 3	있음¹ ⁾	60	20/10³⁾	15
실시예 4	있음¹ ⁾	40	20/10³⁾	24
실시예 5	있음¹ ⁾	40	20/10³⁾	13
실시예 6	있음¹ ⁾	30	10/10³⁾	20
비교예 1	없음	-	-	1.5
비교예 2	있음² ⁾	(40)	(-/15)	2.0

1) 기재 필름의 상하에 1 조의 탄성 지지 롤을 설치

2) 기재 필름의 하측에만 탄성 지지 롤을 설치

3) 상하의 탄성 지지 롤에 있어서의 회전부 길이의 비

[결과]

표 1 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 각 실시예에서는 소정의 조건을 만족시키는 탄성 지지 장치 (80) (탄성 지지 롤 (81) 에 의해, 필름 (2) 의 열처리 장치에의 도입이 원활하기 때문에, 필름 (2) 이나 열처리 후의 필름 (3) 의 파단 등이 일어나기 어렵고, 2축 연신 필름 제조 장치가 정지하기까지의 연속 성형 시간이 어느 것이나 충분하게 길다. 즉, 탄성 지지 롤 (81) 이 필름 (2) 의 양단부에 대하여, 우수한 탄성 지지 효과 (폭방향 외부로의 인장 효과) 를 발휘하기 때문에, 필름 (2) 은 열처리 장치 (40) 의 입구에서 클립 (411) 으로 원활하게 인도된다.

한편, 비교예 1 은 탄성 지지 롤이 전혀 설치되어 있지 않기 때문에, 필름 (2) 의 양단부 (이부) 가 불안정해져, 필름 (2, 3) 이 텐터 (41) 의 클립 (411) 으로부터 빠지기 쉽고, 연속 성형 시간이 매우 짧다.

또한, 비교예 2 와 같이 필름 (2) 의 하부측에만 탄성 지지 롤 (81B) 을 설치해도, 필름 (2) 에의 탄성 지지 효과가 거의 작용하지 않으며, 연속 성형 시간은 향상되지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 2축 연신 후의 기재 필름을 열처리 공정에 원활하게 도입하는 2축 연신 필름의 제조 방법, 및 그를 위한 2축 연신 필름 제조 장치가 제공된다.

Claims

2축 연신 공정과, 2축 연신 후의 기재 필름을 열처리하는 열처리 공정을 포함하는 2축 연신 필름의 제조 방법으로서,

상기 열처리 공정의 상류측에, 상기 기재 필름의 양단부를 상기 기재 필름의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 수단을 갖는 탄성 지지 공정을 구비하고,

상기 탄성 지지 수단은, 상기 기재 필름을 양면으로부터 사이에 끼워 선압 (線壓) 을 가함과 함께, 기재 필름의 진행에 수반하여 서로 역회전 가능한 원통 형상의 회전부를 갖는 2 개 1 조의 탄성 지지 롤이며,

상기 열처리 공정에 수평으로 이송된 상기 기재 필름의 상측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L1) 는, 상기 기재 필름의 하측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L2) 보다 큰 것을 특징으로 하는 2축 연신 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 기재 필름의 상측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L1) 와, 상기 기재 필름의 하측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L2) 의 비 (L1/L2) 는 1.5～3 인 것을 특징으로 하는 2축 연신 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 원통 형상의 회전부에 의해 상기 기재 필름에 가해지는 선압이, 6～500gf/㎝ 인 것을 특징으로 하는 2축 연신 필름의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 탄성 지지 롤의 길이 방향과, 상기 기재 필름의 폭방향에 의해 하류측에 형성되는 각도가 20～70°인 것을 특징으로 하는 2축 연신 필름의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

2축 연신이 튜블러 방식인 것을 특징으로 하는 2축 연신 필름의 제조 방법.
2축 연신 장치와, 2축 연신 후의 기재 필름을 열처리하는 열처리 장치를 포함하는 2축 연신 필름 제조 장치로서,

상기 열처리 장치의 상류측에, 상기 기재 필름의 양단부를 상기 기재 필름의 폭방향 외부에 탄성 지지하는 한 쌍의 탄성 지지 수단을 갖는 탄성 지지 장치를 구비하며,

상기 탄성 지지 수단은, 상기 기재 필름을 양면으로부터 사이에 끼워 선압을 가함과 함께, 기재 필름의 진행에 수반하여 서로 역회전 가능한 원통 형상의 회전부를 갖는 2 개 1 조의 탄성 지지 롤이며,

상기 열처리 장치에 수평으로 이송된 상기 기재 필름의 상측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L1) 는, 상기 기재 필름의 하측에 위치하는 회전부의 길이 방향 길이 (L2) 보다 큰 것을 특징으로 하는 2축 연신 필름 제조 장치.
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