KR100197308B1 - 종이 또는 판지와 같은 재료의 연속 스트립을 코팅하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

종이 또는 판지의 코팅을 위해, 도포 시스템(1)에 의해 재료의 연속 스트립(2)상에 과잉의 코팅재를 도포한 후, 도포량 조절 요소(3)에 의해 과잉물을 제거하는 방법 및 장치들이 선행 기술로 공지되어 있다. 본 발명에 따르면, 코팅재의 도포와 제거 사이에, 재료의 스트립(2)은 적어도 부분 구간에서 만곡 축선이 코팅된 측면상에서 재료의 연속 스트립(2)에 평행하고 스트립 진행 방향을 가로질러 코팅된 측면과 간격을 두고 연장되도록 오목하게 만곡되어 안내된다. 이에 의해, 매우 고속의 스트립 속도에서도 균일한 코팅 형성면을 가진 코팅이 얻어질 수 있다.

Description

종이 또는 판지와 같은 재료의 연속 스트립을 코팅하기 위한 방법 및 장치

과잉 도포용 도포 장치로서는 도포 롤러(DE-C 36 23 402) 및 재료 스트립쪽으로 개방된 도포 챔버(EP-C 0 051 698)가 개시되어 있다. 도포량 조절 요소로서는 스크레이퍼(scraper) 나이프(DE-C 36 23 402), 도포물 제거봉(DE-C 30 22 955), 도포물 제거용 돌출 스트립(EP-C 0 109 520) 및 슬릿 노즐로 부터의 압축 공기에 의해 과잉물을 벗겨내는 소위 공기 나이프(DE-A 40 14 463)와 같은 공지의 방식의 기계적 도포물 제거 요소가 사용된다. 이러한 공지의 방법에서는, 고속으로 제조할 수 있기 위해, 즉 고속의 스트립 속도를 얻을 수 있기 위해, 과잉의 코팅재를 도포할 때 및 과잉물을 제거할 때 재료 스트립을 대응 롤러 둘레로 안내하여 코팅 과정중 재료 스트립이 그 전폭에 걸쳐 대응 롤러에 의해 지지되도록 하는 것이 통상적이다.

공지의 도포 시스템 및 도포량 조절 시스템에 의해 코팅을 할 경우, 1000m/min 보다 높은 매우 고속의 제조 속도에서는, 균일한 코팅 형성면, 즉 고품질의 코팅 형성면을 가진 최종 제품을 제조하는 것이 실제로 매우 곤란하게 되는 현상을 나타냈다. 고속의 스트립 속도에서는, 코팅 중량의 감소, 벗겨짐 또는 헝클어짐의 형태로 코팅 형성면에 불균일성이 생기게 된다.

종이 또는 판지의 코팅을 위해, 우선 도포 시스템에 의해 과잉의 코팅재를 연속 스트립상에 도포한 후, 도포량 조절 요소(dosaging element)에 의해 소정의 코팅 중량까지 과잉물을 제거하는 원리에 따라 작업하는 여러 방법 및 장치가 공지 되어 있다.

첨부 도면들은 간단히 도시된 실시예들에 의거하여 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로, 그 중에서,

제1도 내지 제7도는 여러 도포 시스템 및 도포량 조절 시스템에 의해 본 발명의 기본 원리를 나타내고 있는 도면들이며,

제8도는 구체적인 일실시예의 측면도이다.

본 발명의 목적은 매우 고속의 스트립 속도에서 균일한 코팅 형성면을 가진 코팅을 달성할 수 있도록 서두에 기재한 형태의 방법 및 장치를 개량하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1내지 7의 특징에 의해 달성된다.

본 발명은 과잉물 제거 이후의 코팅 형성면에서의 결함이 도포량 조절에서 더 이상 보상되지 않는 과잉물 막의 불균일성을 초래한다는 인식으로부터 출발하고 있다. 특히, 고속의 스트립 속도로 도포를 할 경우, 과잉물의 도포와 제거 사이에서 스트립을 볼록하게, 즉 코팅되지 않은 측면쪽으로 만곡되게 안내하기 때문에, 스트립으로부터 멀어지는 방향을 향하는 상당한 원심력이 코팅재에 작용하게 된다. 이러한 원심력으로 인해, 코팅재의 분출 및/또는 도포량 조절 요소에 도달된 코팅재 막의 불균일화, 예컨대 응결 주름의 형성이 발생된다. 본 발명에 따르면, 스트립은 오목하게, 즉 코팅된 측면쪽으로 만곡된다. 따라서, 원심력이 스트림쪽으로 작용하게 되어, 전술된 악영향이 방지될 뿐 아니라, 도포량 조절 이전에 바로 원심력에 의해 코팅재 막의 균일화가 실현된다.

추가적으로, 코팅재내에 함유되거나 스트립에 의해 동반 유동되는 공기가 감소되는 또 다른 장점이 생긴다. 코팅재내에 있거나 스트립상에 있는 공기는 최종 제품에서 코팅 형성면으로부터 코팅되지 않은 장소에까지 이르는 결함을 유발할 수 있다. 스트립쪽으로 향하는 원심력은 도포량 조절 이전에 공기를 스트립으로부터 멀리 몰아내며, 이에 따라 공기가 이탈되거나, 적어도 후속적으로 제거될 과잉물막의 스트립 반대쪽을 향한 측면상에 모여져 위치하게 된다. 공기가 배제됨으로써, 스트립이 코팅재로 완전히 함침되는 것이 자연히 보장된다.

청구 범위의 종속항들은 본 발명의 특히 적합한 구성들을 포함하고 있다.

첨부 도면에 도시된 코팅 장치는 모두 도포 시스템(1), 및 종이 또는 판지(2)의 진행방향으로 그 후방에 배치되고 도포량 조절 요소를 가진 도포량 조절 시스템(3)을 구비한다. 코팅재로서의 페인팅 염료가 도포 시스템으로부터 과잉으로 종이 또는 판지(2)상에 도포되고, 이어서 도포량 조절 시스템(3)의 도포량 조절 요소에 의해 원하는 코팅 중량까지 다시 제거된다.

공지의 도포 시스템이 페인팅 염료를 도포하는데 사용된다: 제1, 2, 5, 6, 7 및 8도에 따른 실시예에서는, 스트립(2)과 동반 진행되거나 상반되게 진행되도록 구동되어 염료통(4)으로부터 염료를 퍼내는 도포 롤러(6)를 구비한 롤러 도포 장치가 스트립(2)상에 과잉물 막(7)을 도포한다.

제3도에 따른 실시예는 스트립(2)쪽으로 개방되어 페인팅 염료를 과잉으로 및 고압으로 공급하는 노즐 챔버(8)를 구비한 소위 단기 체류식 코팅기(short-dwell-coater)를 나타내고 있다. 도포 챔버(노즐 챔버; 8)는 그 유출구측에서 예컨대 스크레이퍼 나이프(9)와 같은 도포량 조절 요소에 의해 폐쇄된다.

과잉물 막(7)을 원하는 코팅 중량까지 벗겨내기 위해, 역시 공지의 도포량 조절 시스템이 사용된다; 제1, 2, 4, 6, 7 및 8도에 따른 실시예에서는, 도포량 조절 시스템(3)이 도포량 조절 요소로서 스크레이퍼 나이프(9)를 포함한다. 스크레이퍼 나이프(9)는 스트립(2)에 대해 왕복 진행 가능하게 스크레이퍼 비임(10)에 지지된 클램프 비임(11)에 그 다리부에 의해 고정된다. 스크레이퍼 나이프(9)는 스트립(2)의 반대쪽을 향한 그 후면에서 지지용 돌출 스트립(12)에 의해 지지되며, 지지용 돌출 스트립(12)은 스크레이퍼 비임(10)의 표면상에 변위 가능하게 고정된다. 스크레이퍼 비임(10)은 도포량 조절선(스크레이퍼 나이프 선단부의 스트립(2)과의 접촉선) 둘레로 선회 가능하게 스탠드에 매달린다. 이러한 구성에서는, 스크레이퍼 나이프(9)의 스트립(2)에 대한 가압력이, 스크레이퍼 비임(10)에 의해 조절되는 스크레이퍼 나이프 선단부와 스트립(2) 사이의 각도를 변경시킬 필요없이, 클램프 비임(11)에 의한 스크레이퍼 나이프 다리부의 이동에 의해 조절될 수 있다.

제4도에 따른 실시예에서는, 미리 도포량이 조절된 과잉물 막(7)을 스트립(2)상에 도포하기 위해 스크레이퍼 나이프(9)를 가진 단기 체류식 코팅기가 사용된다. 최종적인 도포량 조절은 역시 최종 도포량 조절 요소로서 스크레이퍼 나이프(9)를 구비한 블레이드 형 도포량 조절 시스템(blade-dosaging system)에의해 수행된다. 제5도에 따른 실시예는 롤러 도포기(1)와, 도포량 조절 요소로서 공기 나이프를 구비한 도포량 조절 시스템(3)을 포함한다. 공기 나이프는 스트립(2)의 전폭에 걸쳐 연장되고 압축 공기 공급부에 접속된 슬릿 노즐(13)로 구성된다. 과잉물을 원하는 코팅 중량까지 벗겨내기 위해, 압축 공기 분사물이 슬릿 노즐(13)로부터 과잉물 막(7)쪽으로 안내된다.

본 발명의 본질적인 특징은 과잉물 막(7)의 도포와 도포량 조절 요소(9 또는 13)에 의한 원하는 코팅 중량으로의 도포량 조절 사이에서의 스트립(2)의 진로에 있다. 스트립(2)은 적어도 도포와 도포량 조절 사이의 부분 구간에서 코팅된 측면 쪽으로 만곡되어(즉, 오목하게) 안내된다. 스트립(2)은 만곡 축선이 코팅된 측면 상에서 스트립(2)에 평행하고 스트립 진행 방향을 가로질러 코팅된 측면과 간격을 두고 연장되도록 오목한 부분 구간에서 만곡된다. 스트립(2)은 도포와 도포량 조절 사이의 전구간에 걸쳐 오목하게 만곡되어 안내되는 것(제1도)이 적합하다. 이 구간의 일부에서만 오목하게 안내될 경우, 스트립(2)은 제2도에 도시된 바와 같이 과잉물 도포시 및/또는 도포량 조절시에 직선상으로 안내되는 것이 적합하다. 스트립(2)은 오목하게 안내되는데 뒤이어 도포량 조절시까지 직선상으로 또는 오목한 스트립 안내의 유리한 효과에 역행하지 않거나 지장 없는 정도로만 역효과를 주도록 단지 미세한 정도로만 볼록하게, 즉 코팅되지 않은 측면쪽으로 만곡되어 안내된다. 미세한 정도로만 볼록하게 만곡시키는 것은 도포량 조절 요소(9)에 의해 제거된 재료가 스트립(2)쪽으로 분출되지 않는다는 장점을 가질 수 있다. 오목하게 만곡된 부분 구간이 과잉물 막(7)에서의 불균일성을 보상하기 때문에, 특정 환경하에서는 스트립(2)이 오목하게 만곡된 부분 구간 이전에, 예컨대 과잉물 막(7)의 도포시에 볼록하게 만곡되어 안내될 수도 있으며, 이러한 경우라도 도포량 조절 이후 코팅 형성면에 결함이 생기는 일이 없게 된다.

제6도 및 제7도는 스트립의 오목한 안내를 실현하기 위한 2가지 방안을 도시하고 있다.

제6도에 따른 실시예에서는, 종이 또는 판지(2)가 간격을 두고 서로 평행하게 배치된 2개의 안내 롤(14, 15) 둘레로 안내된다. 스트립(2)은 도포 시스템(1)과 도포량 조절 시스템(3) 사이에서 공기 안내 노즐(16)에 의해 오목하게 만곡된다. 공기 안내 노즐(16)로부터 압축 공기가 스트립(2)의 코팅된 측면쪽으로 안내되며, 원하는 만곡을 설정하도록 스트립의 응력이 조절된다. 유출측 안내 롤(15)은 또한 도포량 조절시 스크레이퍼 나이프(9)의 가압력에 대해 스트립(2)을 지지한다. 전술된 바와 같이 코팅된 스트립 측면에서의 과압력에 추가하여 또는 그 대신에 코팅 되지 않은 측면에서의 진공에 의해서도 스트립(2)의 만곡이 실현될 수 있다.

제7도는 코팅되어 민감하게 된 스트립(2)이 오목하게 안내되는 동안 코팅되지 않은 측면에서 상응하게 만곡된 안내면에 의해, 특히 순환식 지지 밴드(17)에 의해 지지되는 적합한 실시예의 원리를 도시하고 있다. 탄성재로 제작되는 것이 적합한 지지 밴드(17)도 역시 스트립(2)을 전향시키는 2개의 안내 롤(14, 15)에 의해 전향된다. 1개 또는 2개의 안내 롤(14, 15)이 구동되거나, 적합하게는 유입측 안내 롤(14)만이 구동된다. 유입측 안내 롤(14)만을 구동하는 것은 스트립(2)을 지지하는 밴드 스팬부(18)가 작은 응력하에 있게 됨으로써 간단히 오목하게 만곡될 수 있게 된다는 장점을 가진다. 밴드 스팬부(18)의 만곡을 예컨대 제8도에 따른 실시예에서 전술된 바와 같이 2개의 밴드 스팬부 사이의 진공에 의해 및/또는 코팅된 측면쪽으로 외부로부터 작용하는 과압력에 의해 실현된다. 순환식 지지 밴드(17)대신에, 압축 공기에 의해 스트립(2)이 그쪽으로 가압되는 오목하게 만곡된 기계적 안내면이 사용될 수도 있다.

제7도에 그 원리가 도시된 도포 장치는 제8도에 상세하게 도시되어 있다.

이 도포 장치는 스트립(2)의 종방향 양측에 프레임부(19)를 구비하며, 프레임부(19)에는 지지 롤러로서 형성된 안내 롤(14, 15), 도포 시스템(1) 및 도포량 조절 시스템(3)이 서로 간격을 두고 매달린다. 양 지지 롤러(14, 15) 둘레에는 장치의 작업 폭 전체에 걸쳐 연장된 탄성재 무단 지지 밴드(17)가 순환한다.

지지 밴드(17)는 지지 롤러(14)에 의해 스트립(2)의 속도로 구동되며, 이를 위해 지지 롤러(14)는 도시 생략된 회전 구동 장치에 연결된다. 도포 시스템(1)은 스트립(2)에 감긴 영역에서 지지 롤러(14)에 대해 조절될 수 있는 도포 롤러(6)를 포함한다. 적합하게는 대응 롤러(14)에 대해 동반 진행되도록 구동되는, 즉 반대의 회전 방향으로 구동되는 도포 롤러(6)는 염료통(5)으로부터 염료를 퍼내고, 염료통(5)과 함께 승강가능하게 선회 레버(20)에 장착된다.

스트립 진행 방향쪽으로 간격을 두고 도포 장치 후방에서 지지 롤러(15)의 영역에 배치된 도포량 조절 시스템(3)은 제1도에 관한 설명에서 그 원리를 설명한 것이다. 스크레이퍼 나이프(9)를 탑재한 클램프 비임(11)을 가진 스크레이퍼 비임(10)은 스크레이퍼 나이프 선단부 둘레로 선회 가능하게 2개의 측면부(21) 사이에 매달린다. 측면부(21) 자체는 예컨대 스크레이퍼 나이프(9)의 교환을 수행할 수 있도록 스크레이퍼 비임(10)에 의해 선회가능하게 장착된다. 지지 롤러(14, 15)의 둘레와 지지 밴드(17)의 자유 스팬부(18)에 의해 한정되는 공간(22)은 스트립(2)을 지지하는 스팬부(18)가 원하는 대로 오목하게 만곡되도록 조절할 수 있기 위해 밀봉되고, 진공에 의해 추진될 수 있다. 스트립(2)이 스팬부(18)에 확실하게 접하고, 고속에서도 확실하게 스팬부(18)의 만곡을 따르도록 하기 위해, 스트립(2)의 코팅된 측면은 도포 롤러(6)와 도포량 조절 요소(9) 사이에서 압축 공기에 의해 추진될 수 있다. 이를 위해, 도포 롤러(6)와 도포량 조절 요소(스크레이퍼 나이프(9)) 사이의 공간(23)은 스트립(2)쪽으로 개방된 측면에 절결부를 가진 밀봉 요소에 의해 밀봉되고, 압축 공기 공급부에 접속된다. 스트립(2)은 스팬부(18)에 의해 형성된 안내면쪽으로 접촉 없이 가압된다.

도포시에는, 우선 스트립(2)을 지지 롤러(14)에 의해 전향시키며, 이때 스트립(2)을 외측에서 지지 밴드(17)상에 배치한다. 도포 롤러(6)에 의해 과잉의 페이트 염료를 스트립(2)상에 도포하며, 이어서 스트립(2)을 지지 밴드(17)의 스팬부(18)에 의해 지지하여 오목하게 만곡시킨 상태로 지지 롤러(15)로 안내한다. 스크레이퍼 나이프(9)를 스트립(2)의 유출 영역에서 지지 롤러(15)상에 배치함으로써, 염료 분출, 응력환(stress ring)의 형성과 같은 악영향이 발생하지 않을 정도로 볼록하게 스트립(2)을 후속 안내하기 직전에, 지지 롤러(15)가 스트립(2)을 스크레이퍼 나이프의 선단분의 압력에 대해 지지하도록 한다.

Claims (12)

1. 재료의 연속 스트립(2)상에 과잉의 코팅재를 도포하는 단계, 및 이어서 소정의 코팅 중량까지 다시 과잉물을 제거하는 단계를 포함하는, 종이 또는 판지와 같은 재료의 연속 스트립(2)을 코팅하기 위한 방법에 있어서, 코팅재의 도포와 제거 사이에, 재료의 스트립(2)을 적어도 부분 구간에서 만곡 축선이 코팅된 측면상에서 재료의 연속 스트립(2)에 평행하고 스트립 진행 방향을 가로질러 코팅된 측면과 간격을 두고 연장되도록 오목하게 만곡시켜 안내하는 것을 특징으로 하는 재료의 연속 스트립을 코팅하기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서, 재료의 연속 스트립(2)을 코팅재 도포시로부터 제거시까지 오목하게 만곡시켜 안내하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 재료의 연속 스트립(2)을 오목하게 만곡된 부분 구간에 뒤이어 도포량 조절시까지 직선상으로 또는 미세한 정도로만 볼록하게, 즉 코팅되지 않은 측면쪽으로 만곡시켜 안내하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 오목하게 만곡된 구간에서는 재료의 연속 스트립(2)을 상응하게 만곡된 순환식 지지 밴드(17)와 같은 안내면에 의해 그 코팅되지 않은 측면상에서 지지하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 재료의 연속 스트립(2)을 압축 공기에 의해 안내면쪽으로 가압하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 재료의 연속 스트립(2)을 오목하게 만곡시키는 것을 코팅되지 않은 측면에서의 진공 및/또는 코팅된 측면에서의 과압력에 의해 실현하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 재료의 연속 스트립(2)에 과잉의 코팅제를 도포하는 도포 시스템(1), 및 과잉의 코팅재를 제거하는 도포량 조절 요소를 가진 도포량 조절 시스템(3)을 구비하는, 종이 또는 판지와 같은 재료의 연속 스트립(2)을 코팅하기 위한 장치에 있어서, 재료의 연속 스트립(2)은 코팅재의 도포와 제거 사이에 적어도 부분 구간에서 오목하게 만곡되어 안내되며, 이러한 만곡 구간에서의 만곡 축선은 코팅된 측면 상에서 재료의 연속 스트립(2)에 평행하고 스트립 진행 방향을 가로질러 코팅된 측면과 간격을 두고 연장되는 것을 특징으로 하는 재료의 연속 스트립을 코팅하기 위한 장치.
8. 제7항에 있어서, 재료의 연속 스트립(2)은 도포 시스템(1)과 도포량 조절 요소(9, 13) 사이의 전구간에 걸쳐 오목하게 만곡되는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제7항에 있어서, 재료의 연속 스트립(2)은 오목하게 만곡된 부분 구간에 뒤이어 도포량 조절 요소(9, 13)까지 직선상으로 또는 미세한 정도로만 볼록하게, 즉 코팅되지 않은 측면쪽으로 만곡되어 안내되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 오목하게 만곡된 구간에서는 재료의 연속 스트립(2)이 상응하게 만곡된 순환식 지지밴드(17)와 같은 안내면에 의해 그 코팅되지 않은 측면상에서 지지되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제10항에 있어서, 오목하게 만곡된 부분 구간 영역에서는 재료의 연속 스트립(2)을 접촉 없이 안내면쪽으로 가압하기 위한 수단(16, 23)이 코팅된 측면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제7항에 있어서, 오목하게 만곡된 구간에서는 진공을 생성하기 위한 수단 및/또는 과압력을 생성하기 위한 수단이 각각 코팅된 측면 및 코팅되지 않은 측면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.

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