일본 포장 편람(연포장편) - 22 Extrusion lamination 장치

[YDfamily]

(3) 압출 라미네이션 장치

압출 라미네이션 장치는 제6편 1-1 필름, 시트에서 서술한 T-다이 캐스트 압출 장치 베이스에 나와 있다. 하지만 T-다이 캐스트법에서는 단체 필름이 얻어지는 것에 대해서, 압출 라미네이션에서는 기재 필름과 접합을 하여 2층 이상의 적층 필름을 제조한다. 그렇기 때문에 압출 라미네이션에서는 T-다이 캐스트법과 동일하게 압출기, T-다이, 언와인더, 리와인더의 장치 구성에 더하여 기재 필름을 공급하는 언와인더, AC(Anchor coat)제 도공, 건조장치가 필요하게 된다 (그림 2.25 참조)

1) 압출기

기본적인 원치나 구조는 티다이 캐스트용 압출기와 동일하다. 압출 라미네이션에서 사용되는 압출기 사이즈는 배럴 지름 65~115mm로 압출량으로서는 100~400kg/hr 정도의 것이 일반적이다. 가공속도는 압출 PE 두께에 따르는데 150~250m/min 정도이다. 최근에는 고속화에 따른 생산성 향상이 요구되어 배럴 지름 150mm, 압출량 800kg/hr, 최고 가공속도 400m/min인 것도 있다.

압출기에서는 스크류 회전에 의해 수지의 공급, 압축, 정량화를 가볍게, 용융 수지의 온도의 균일성이나 압력 변동이 없는 압출량의 안정성 등이 요구되어 사용 수지에 적합한 스크류 설계가 중요하다. LDPE를 주체로 하는 압출 라미네이션에 주로 사용되는 스크류는 풀프라이트 스크류나 혼련성을 향상시킨 믹싱 스크류(다루메지형, 더블 플라이트형 등)이 이용된다(그림 2.29). 또한 압출기의 유효 길이를 나타내는 L/D=28~32, 압축비 CR=3.0~4.0 정도의 것이 일반적이다. L/D는 스크류 길이를 스크류 지름으로 나눈 수치로 L/D가 크게 되면 수지의 체류 시간이 길게 되고 혼련성이 올라가고, 고속 회전에도 안정한 압출이 가능하다.
CR(Compressio Ratio)은 스크류 공급부와 계량부의 1 pitch에 해당하는 체적의 비로 된다.

2.29 압출 라미네이션용 스크류

(위에서부터 풀프라이트 스크류, 다루메지형 믹싱 스크류, 더블 플라이트형 믹싱 스크류)

2) T-다이
T-다이는 용융 수지를 스릿으로부터 막상으로 압출하는 것으로, 압출 라미네이션의 막 두께 정밀도를 좌우하는 중요한 장치이다. 압출기로부터 공급된 용융 수지는 T-다이의 입구로부터 들어 가는 T-다이 내에 폭 방향으로 넓어진다. 그 때, 용융 수지의 유속은 한가운데에서 빠르고 양 사이드에서 느리기 때문에 그 자체로는 중앙부가 두껍게 되어 버린다. 거기서 T-다이 내의 전폭에서 가능한 한 유속을 균일하게 하는 manifold라고 불리는 유로의 형성을 설계한다.
최근에는 사용하는 수지의 점도 특성 등으로부터 컴퓨터 시뮬레이션으로 설게하는 것도 가능하다.
T-다이에는 manifold의 형상에 의해, 코팅 행거 다이와 스트레이트 매니폴드 다이가 있는데 압출 라미네이션에는 인쇄된 기재 필름의 폭에 대응하여 압출 폭을 조정할 필요가 있기 때문에 스트레이트 매니폴드 다이에 이너디켈 이라고 불리는 폭 조정장치를 장착하여 사용한다.
압출 라미네이션의 PE 필름의 두께는 압출량(압출기의 스크류 회전수)과 기재 필름의 와인딩 속도로 결정된다. 그 두께는 샌드위치 압출 라미네이션은 10~20㎛, 싱글 압출 라미니에션에서 20~40㎛ 정도이고, 지나치게 두껍게 되면 기재 필름이 열변형하여 pitch 불량이 된다. T-다이에서는 폭방향의 두께 조정을 T-다이 출구 슬릿의 사이를 조정하는 것으로 행한다. T-다이에는 lip 조정 볼트라고 불리는 압인 볼트가 폭 방향으로 같은 간격으로 장착되어 있고, 그 볼트를 회전시키는 것으로 미세 조정한다. 일반적으로는 수동으로 볼트 조정하는데 최근에는 두께 계산과 운동한 오토 T-다이에 의해 자동 두께 조정도 가능하게 되었다.

그림 2.30 T-다이의 종류와 폭 조정

(위에서부터 스트레이트 매니폴드 타입, 코트 행거 타입)