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기능막 다이의 설계

전문가 제언: ○ 포장과 같은 용도에 산소에 대한 장벽이나 수분 차폐 등의 고기능을 동시에 달성하기 위해 고분자 공압출에 의한 다층 필름 등이 생산되고 있다. 또한 고압전력케이블의 절연피복도 고전계의 전기적 특성만족을 위해 내부 반 도전층, 주 절연층 및 외부 반 도전층의 세 층 동시 공압출로 제조된다. 이들 각층 두께의 균일성과 평탄성은 고압케이블의 신뢰성을 좌우하여 다이 헤드의 설계 및 공압출 기술은 고압전력케이블의 핵심기술이 되었다. 저압 케이블에는 무편심(無偏芯) 다이가 사용되고 있다.

○ 일반적으로 용융 고분자는 유압손실이 최소가 되는 방향으로 흐른다. 따라서 저점도의 수지는 저항이 크고 고전단의 길 즉 흐름 표면의 벽면 쪽으로 흐르고 고점도의 수지는 저항이 적은 중앙으로 흐른다. 즉 저점도의 수지가 고점도의 수지를 에워싸는 현상으로 나타나서 다층 내 수지 점도 특성이 각기 다른 각층 두께의 불균일이 발생하게 된다.

○ 공압출(共押出) 다층 필름 등의 압출용 다이에는 T 슬롯 다이(T slot die)와 코트 행거 다이(coat hanger die)의 두 종류가 있다. 전자는 원형의 매니폴드와 긴 다이의 특징으로 옛날부터 저점도 수지에 사용되었으나 흐름은 유선형이 아니다. 후자는 가장 많이 사용되는 다이로 옷걸이 형상의 매니폴드(manifold)를 가져 이러한 이름을 가진다.

– 이 다이의 매니폴드는 폭 방향으로 수지의 분포를 원활하게 함과 동시에 다이 출구방향으로 흐를 수 있는 단면이 있다. 매니폴드를 넘어 삼각형 다이 출구방향으로 경사진 단면의 프리랜드(preland), 용융 풀(melt well) 및 볼트로 두께를 수정할 수 있는 립(lip)도 있다.

○ 코트 행거 다이는 T 슬롯 다이보다 두께 분포가 우수하나 중앙이 양 옆 끝보다 두꺼운 클램쉘(clam shell)현상 등이 있다. 본문에서 Cloeren사에서는 매니폴드의 단면을 직사각형으로 하여 폭 방향 흐름을 개선하고 프리랜드 형상 등을 개선한 유명한 Epoch Die를 개발하여 두께 분포를 크게 개선한 내용을 소개하고 있다. 유변학(流變學) 활동이 적극적인 우리나라에서도 이들과 경쟁하는 여러 기술을 연구하고 있다.

저자: Tsutomu Koyama
자료유형: 학술정보