블로운 압출 필름은 어떻게 작동하나요?

현대 플라스틱 제품 중 플라스틱 필름은 식품 포장, 산업용 포장, 농업용 덮개 필름, 의료용품 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 플라스틱 필름을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 그 중에서도 블로우 성형(blow molding)은 중요한 공정 중 하나이며 널리 사용되고 있는 방법으로, 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)과 같은 열가소성 필름 제품 제작에 널리 활용되고 있습니다. 그렇다면 블로운 필름(blow film) 공정은 어떻게 작동하는 것일까요? 이 공정의 공정 흐름, 장비 구조, 제어 파라미터의 특징은 무엇일까요? 본 문서에서는 블로운 필름의 작동 원리와 기술 공정에 대해 체계적으로 분석해 보겠습니다.

1.什么是 블론 압출 필름 ?

블론 필름은 열가소성 플라스틱을 가열 및 용융한 후 튜브 형태의 필름으로 압출하고, 중심부를 팽창시키면서 냉각 및 인장하여 종방향 및 횡방향으로 신장 및 성형된 플라스틱 필름입니다. 블론 필름은 일반적으로 우수한 기계적 특성, 열 밀봉성 및 내구성을 가지며 가장 일반적인 필름 제조 방법 중 하나입니다.

2. 작동 원칙

블론 필름의 핵심은 압출-블로잉-냉각-인장-감는 공정의 연속적인 과정으로 이루어져 있으며, 이는 정밀한 장비 제어와 원자재의 열가소적 특성에 의존합니다.
간단히 말해, 그 기본 작동 원리는 다음과 같습니다:

• 플라스틱 원료(예: PE 과립)를 압출기를 통해 가열 및 용융합니다.
• 용융된 플라스틱이 다이 헤드를 통해 압출되어 튜브 형태의 용융 태움으로 형성됩니다.
• 튜브 형태의 용융 태움 중심부에 압축 공기를 주입하여 버블 필름 형태로 팽창시킵니다.
• 동시에 공기 링을 사용하여 외부에서 냉각시켜 필름 버블을 경화시킵니다.
• 필름 버블이 인장 롤러를 통해 늘어나고 눌려지며 감아 올려집니다.
• 이 과정은 성형을 달성할 뿐만 아니라 필름의 두께, 폭, 투명도 및 기계적 특성도 동시에 제어합니다.

3. 블own 필름 압출 공정 역학

3.1 필름 형성을 위한 중합체 용융

폴리머 펠릿이 압출기 실린더에 공급되면, 회전하는 스크류와 실린더 히터가 160-260°C에서 열가소성 수지를 용융시킵니다. ±5°C 이내의 온도 구배를 유지함으로써 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 나일론과 같은 다양한 재료의 분자 구조를 안정적으로 유지합니다.

3.2 공기 주입을 통한 버블 생성

다이 중심 구멍을 통해 주입된 공기가 폴리머 튜브를 제어된 버블 형태로 변화시킵니다. 전략적으로 배치된 공기 냉각 장치가 구조를 냉각시키는 동안 내부 압력 조절을 통해 버블 직경을 결정하여 최대 40층까지의 필름 특성을 조절합니다.

3.3 다이(die) 내부의 물질 흐름 역학

스피럴 맨드릴 분배 장치는 360° 다이 원주를 따라 폴리머 유동 속도를 균일하게 분배하여 용접선(weld line) 발생과 두께 편차(±5% 허용오차)를 방지합니다. 최신 다이 형상은 LLDPE와 같은 수지를 대상으로 전산 유체 역학을 활용해 최적화되었습니다.

3.4 공정 제어 파라미터

자동 피드백 시스템은 생산 교대 중에도 버블 안정성을 유지하기 위해 ±0.2% 이내의 정밀도로 압출 속도를 조정합니다.

4. 공기 링 시스템 설계 원리

에어 링은 정밀하게 각도 조절된 공기 흐름을 통해 주로 외부 냉각을 제공합니다. 현대 시스템에는 온도 계층화를 관리하는 다중 챔버가 포함되어 있으며, 고속 생산을 위한 일관된 표면 냉각을 유지하는 데 필수적입니다.

4.1 내부 버블 냉각 메커니즘

내부 버블 냉각(IBC) 시스템은 버블 코어 내부로 냉각 공기를 순환시켜 열 제거 효율을 2배로 높입니다. 이를 통해 기존 설비 대비 30% 이상 빠른 압출 속도를 구현하면서도 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.

4.2 결정화 제어 방법

폴리에틸렌 필름의 경우, 결정 성장을 15µm 이하로 억제하기 위해 40°C/분 이상의 냉각 속도가 필요합니다. 공압출 구조에서는 냉각 구역을 달리 설정하여 각 층의 결정 생성을 개별적으로 관리합니다.

4.3 균일한 두께 달성

온도 편차가 5°C를 초과하면 두께 변동이 8% 이상 발생합니다. 실시간 적외선 모니터링과 자동 공기 링 액추에이터를 결합하여 industry 표준인 ±3% 두께 공차를 유지합니다.

5. 산업 응용 분야

5.1 포장 혁신 기술

블로운 압출 필름은 다양한 성능 덕분에 유연한 포장 분야에서 지배적입니다. 식품 등급 응용 분야에서는 우수한 차단 특성을 활용하는 반면, 의료 포장은 IV 백 및 수술 기구 포장에 살균 가능한 필름을 사용합니다.

5.2 농업 및 산업용 응용

농업은 온실 커버 및 자외선 안정화 멀치와 같은 특수 블로운 필름에 의존합니다. 산업 응용 분야에는 건설용 증기 차단재 및 운송 보호용 중량 규격 봉투가 포함됩니다.

자주 묻는 질문

1. 블로운 필름이란 무엇인가?

블로운 필름 압출은 폴리머 수지를 용융시켜 원형 다이를 통해 압출하여 연속적인 튜부형 필름을 형성한 후 공기를 주입하여 버블 형태로 팽창시키는 공정입니다.

2. 블로운 필름 제조에 일반적으로 사용되는 재료는 무엇인가?

일반적인 재료로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), PVC 등이 있으며, 이들은 다양한 응용 분야에 적합한 서로 다른 특성을 제공합니다.

3. 블로운 필름의 응용 분야는 무엇인가?

응용 분야는 유연 포장재, 농업용 필름, 산업용 랩핑재부터 의료 포장재까지 다양합니다.

4. 캐스트 필름 압출 대비 블로운 필름 사용의 장점은 무엇인가?

블리스너 필름은 일반적으로 우수한 인장 강도와 천공 저항성을 제공하는 반면, 캐스트 필름은 높은 투명도와 생산 효율성으로 알려져 있습니다.