KR100198015B1 - 이격된 별개의 패치를 코팅시키기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

이격된 별개의 패치를 코팅시키기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR100198015B1
KR100198015B1 KR1019940701439A KR19940701439A KR100198015B1 KR 100198015 B1 KR100198015 B1 KR 100198015B1 KR 1019940701439 A KR1019940701439 A KR 1019940701439A KR 19940701439 A KR19940701439 A KR 19940701439A KR 100198015 B1 KR100198015 B1 KR 100198015B1
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엠. 밀보른 토마스
제이. 바쓰 제리
Original Assignee
스프레이그 로버트 월터
미네소타마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
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Abstract

본 발명은 재료의 웨브(14)상에 이격된 별개의 패치(12)의 패턴을 코팅하는 장치(10)에 관한 것으로서, 그 장치(10)은 사출 성형 다이(18)과, 유체 저장소(24)로 부터 사출 성형 다이(18)까지 코팅 유체를 공급하는 계측 펌프(20)을 포함한다. 밸브(26)은 사출 성형 다이(18)이나 유체 저장소(24)까지 유체를 진행시키고, 피스톤을 사출 성형 다이(18)까지 유체의 펄스된 유동을 제공한다. 미리 설정된 디지탈 카운터를 구비한 제어기는 웨브(14)의 코팅된 부분들의 길이, 웨브(14)의 코팅된 부분들 사이의 거리 및, 피스톤(28)의 작동에 대한 밸브(26)의 타이밍을 제어한다.

Description

[발명의 명칭]
이격된 별개의 패치를 코팅시키기 위한 장치 및 방법
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 코팅 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기판이 이격된 부분을 코팅하기 위해 사용될 수 있는 코팅 장치에 관한 것이다.
[발명의 배경]
재료의 웨브에 유체액을 코팅시키는 것은 잘 알려져 있다. 또한, 일련의 별개의 패치(apatch)내의 웨브에 유체를 코팅하는 것도 알려져 있다. 하나의 공지된 시스템에 있어서, 로울 피복기를 이용한 그라비야(gravure) 인쇄 코팅법이 사용될 수 있다. 그러나, 이런 절차가 전방 및 후방 패치 연부를 청결하게 해주는 반면에, 셀 패턴(cell pattern)이 전체 외관상에서 보여질 수 있기 때문에, 그 패치는 바람직하지 못하게도 시각적으로 더러워 보일 것이다.
미합중국 특허 제 3,973,961호에 있어서, 광전도체 패치는 캐리어 웨브(carrier web)위에 코팅된다. 주요 펌프는 다이(die) 및 재순환 라인에 대부분의 유체를 공급한다. 과잉의 유동은 다이에 공급되어서, 다이를 통해서 웨브까지 횡으로 균일한 유체의 유동을 얻는다. 두개의 투액용 펌프, 즉 다이의 상류 스트림부문 및 하류 스트림부문은 코팅 공정의 개시와 중지를 위해 다이안에 유체의 제어식 공급 과잉 및 감축을 함으로써 주요 펌프를 보완한다. 그러나, 이런 시스템에 있어서, 코팅의 작은 규모의 불균일한 영역은 코팅된 패치의 전후방부 위에서 일어난다. 더우기, 코팅 중량은 패치의 후방부쪽으로 감소하기 전에 패치의 전방부에 증가한다. 이런 수용할 수 없는 변화들 때문에 추가의 복잡한 제어 장비가 필요하게 된다.
미합중국 특허 제 4,938,994호와 인카-2000 패치 피복기(Inca-2000 Patch Coater)라는 제목의 선전용 팜플렛에는 기판에 패치를 코팅하기 위한 장치가 개시되어 있다. 그 기판 속도는 0.30∼7.62m/min(1∼25 ft/min)범위에 있을 수 있다. 작동동안에, 코팅 유체는 연속적인 순환작용 없이도 도포기립(lip)을 통해 공급된다.
[발명의 요약]
본 발명은 공지된 패치 코팅 시스템의 불균일성에 대한 문제점을 극복하고, 재료의 단일 웨브상에 균일한 복수의 이격된 별개의 코팅 패칭들의 패턴을 코팅시키는 것이다. 상기 장치는 압출 성형 다이, 유체 저장소로부터 상기 압출 성형 다이까지 코팅 유체를 공급하는 계측 펌프 및, 압출 성형 다이나 유체 저장소에 유체의 진행을 조정하는 3방향 고속 스풀 밸브(spool valve)를 포함한다. 코팅 유체는 패치들이 코팅될 때 코팅 유체를 다이까지 진행시키고 패치들의 코팅물 사이에서 저장소까지 코팅 유체를 되돌려 진행시키는 밸브까지 저장소로부터 연속적으로 운반된다.
피스톤은 압출 성형 다이를 통해 그쪽으로 용액을 밀어내기 위해 용액쪽으로 이동하여서, 압출 성형 다이에 코팅 유체의 조절된 과잉 유동을 제공한다. 이것은 용액의 코팅 비이드(bead)를 신속하게 만들기 위해 웨브위에 코팅물을 신속하게 도포함으로써 코팅 패치들의 청결한 전방 연부들을 제공한다. 피스톤은 다이내로 역으로 용액을 흡수하도록 피스톤 실린더안으로 용액을 잡아당기기 위하여 용액으로부터 멀리 이동한다. 이것은 코팅물의 청결한 후방 연부를 얻기 위해 압출 성형 다이를 통해 흐르는 코팅 유체안의 코팅비이드에 예리한 브레이크(break)를 제공하여서, 용액의 코팅비이드를 신속하게 없애도록 한다.
제어기는 밸그와 피스톤의 작동을 제어한다. 제어기는 재료 웨브의 코팅된 위치의 길이와 재료 웨브의 코팅된 부분들 사이의 거리를 제어하고, 피스톤의 작동에 대한 밸브의 상대적인 타이밍을 조절한다. 제어기는 코팅물의 개시를 조절하는 개시 카운터(counter)와 코팅물의 종결을 조절하는 종결 카운터를 포함한다. 각각의 카운터는 밸브와 피스톤의 작동을 독립적으로 조절하기 위해 조정할 수 있다. 제어기는 피스톤 운동이 밸브의 절환작용과 동시에 일어나거나 그것보다 앞서 일어나거나 그후에 일어날 수 있도록 제어할 수 있다. 밸브와 피스톤 사이의 작동의 상대적인 타이밍은 코팅물의 다양한 성질 및 조건들과 연관되어 선택된다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명을 따른 코팅 장치의 개략도이다.
[양호한 실시예의 상세한 설명]
코팅물 장치(10)은 웨브(14)가 백업 로울러(16) 둘레를 통과할 때 재료의 웨브(14)상에 이격된 별개의 코팅 패치(12)의 패턴을 코팅한다. 상기 장치(10)은 0.025㎜(0.001in) 이하의 두께를 갖는 균일한 코팅물뿐만 아니라 더 두꺼운 코팅물을 제조할 수 있는 압출 성형 다이(18)을 포함한다. 이런 요구조건을 충족시키는 공지된 압출 성형 다이가 사용될 수 있다. 기어형태의 계측 펌프(20)은 유체 저장소(24)로부터 압출 성형 다이(18)까지 용액(22)와 같은 코팅 유체를 공급하고, 공기작동식 3방향 고속스풀 밸브(26)은 압출 성형 다이(18)이나 저장소(24)까지의 용액(22)의 진행을 조종한다. 스풀밸브들은 스풀이 전후로 왕복운동 할때는 그들이 코팅물을 이동시키지 않기 때문에 바람직하다. 공기 작동식 피스톤(28)은 스풀 밸브(26)에 의해 야기되는 임의의 이동 없이도 코팅물을 이동시킨다. 또 다르게, 피스톤(28)은 기계식 또는 유압식 일 수 있다. 용액(22)는 스풀 밸브(26)을 통해 저장소(24)로 부터 펌프작동에 의해 일정하게 배출된다. 밸브(26)의 일위치에 있어서, 용액(22)는 웨브(14)위에 패치(12)를 코팅시키기 위하여 압출 성형다이(18)까지 통과한다. 밸브의 다른 위치에서, 용액(20)은 저장소(24)로 복귀한다.
코팅물 패치(12)의 청결한 전방 연부(30)과 후방 연부(32)는 각각 용액(22)의 코팅물 비이드를 신속하게 만들고 종결시킴으로써 제조된다. 이런 것은 밸브(26)과 피스톤(28)을 협력적으로 작동시킴으로써 달성된다. 웨브(14)의 코팅이 개시되면, 밸브(26)에 의해 용액(22)가 압출 성형 다이(18)까지 진행하는 반면에, 피스톤(28)은 압출 성형 다이(18)에 용액(22)의 조절된 과잉 유동을 제공하도록 압출 성형 다이(18)을 통해 그 다이쪽으로 용액(22)를 밀어내기 위해 코팅라인(36)내의 용액(22)쪽으로 실린더(34)안에서 운동한다. 용액(22)는 코팅물의 갭을 연경하기 위해 다이(18)의 전체폭을 가로질러 동시에 분배된다. 이런 장치(10)에 있어서, 코팅물은 103.6m/min(340ft/min) 이하의 속도로 실행되었다. 청결한 전방 및 후방 연부(30),(32)는 61.0 m/min(200ft/min) 이상의 속도로 달성되었다. 코팅이 시작된 후에, 용액(22)는 펌프(20)에 의해 결정되는 것 같은 보다 낮은 일정한 속도로 웨브(14)위까지 압출 성형된다. 코팅 패치(12)에 도포된 코팅물의 양은 펌프(20)에 의해 이동된 양을 조정함으로써 조정될 수 있다.
웨브(14)의 코팅이 완료되면, 밸브(26)에 의해 용액(22)는 저장소(24)까지 역으로 진행된다. 거의 동시에, 피스톤(28)은 코팅 라인(36)안의 용액(22)로 부터 멀어지는 쪽으로 그것의 실린더(34)안에서 운동한다. 이것은 용액(22)를 피스톤 실린더(34)안으로 잡아당기고, 용액(22)를 다이(18)로 역방향으로 흡수하며, 압출 성형 다이(18)을 통해 흐르는 용액(22)안에 예리한 브레이크를 제공한다. 하기에 서술되듯이, 피스톤(28)과 밸브(26)의 상대적인 타이밍은 조절되고, 동시일 필요는 없다.
전자 제어 패키지를 포함한 제어기(38)은 작동을 제어하고 밸브(26)과 피스톤(28)의 타이밍을 조절하면서, 하기에 서술된 타이밍 표시부(56)에 의해 설정된 제한 범위내에서 웨브(14)상의 코팅된 패치(12)들 사이의 거리와 웨브(14)의 코팅된 패치(12)의 길이를 제어한다. 피스톤(28)의 운동은 밸브(26)의 개폐보다 먼저 일어날 수 있거나, 밸브(26)의 개폐후에 일어날 수 있거나, 또는 밸브(26)의 개폐와 동시에 작동할 수 있다. 이렇게 함으로써, 청결하고, 정확하며, 균일한 코팅패치(12)의 전후방 연부(30),(32)가 세밀하게 조정될 수 있다. 밸브(26)과 피스톤(28)의 작동 사이의 시간 변화는 일반적으로 밀리세컨드(millisecond) 정도이다. 더우기, 피스톤 행정은 용액(22)의 효과적인 양을 위해 변화시키기 위해 변화될 수 있다. 이것은 또한 점성도, 웨브속도 및 코팅두께와 같은 서로 다른 코팅 매개변수들을 조절함으로써 코팅패치(12)의 청결한 전후방 연부(30), (32)의 조정을 향상시킬 수 있다.
종래의 재고품 제어기인 제어기(38)은 두개의 고속 카운터(40), (42)와 인코더(endoder)(44)를 포함한다. 카운터(40), (42)는 코팅 패치(12)를 형성하기 위해 웨브(14)위에의 용액(22)의 코팅 의 개시 및 종결을 조절한다. 개시 카운터(40)은 코팅의 개시를 조절하는 반면에 종결 카운터(42)는 코팅의 종결을 조절한다. 개시 카운터(40)은 밸브와 피스톤 각각의 개시 작동을 관리하기 위하여 다이얼이나 손잡이 휠에 의해 수동적으로 조정되고 무차원수인 두개의 조정가능한 설비물(46), (48)을 구비한다. 종결 카운터(42)는 밸브와 피스톤 각각의 종결 작동을 관리하기 위하여 다이얼이나 손잡이 휠에 의해 수동적으로 조정되고 무차원수인 두개의 조정가능한 설비물(50), (52)를 구비한다. 어떤 하나의 설비물(46), (50)은 밸브(26)의 타이밍을 조절하고 다른 설비물(48), (52)는 피스톤(28)의 타이밍을 조절한다. 하나의 카운터상의 양쪽의 설비물(46, 48), (50, 52)가 동일한 갯수로 설치되면, 밸브(26)과 피스톤(28)은 동시에 작용한다. 만약에 하나의 설비물이 더 적은 수로 설치된다면, 밸브(26)이나 피스톤(28)중 하나가 먼저 작동한다. 이런 설비물들은 유체밀도, 웨브재료 및 코팅물의 두께, 웨브속도를 포함한 코팅물의 다양한 성질 및 조건들과 연관되어 선택된다. 일반적으로, 웨브속도는 피스톤의 조정에 가장 크게 영향을 미친다. 웨브속도가 증가할 때, 청결한 전방 및 후방 연부(30), (32)를 얻기 위해 보다 큰 피스톤의 변위가 필요한다.
인코더(44)는 백업 로우러(16) 둘레에서의 웨브의 운동에 의해 구동되지만, 인코더(44)는 선택적으로 닙 로울러로부터 분리될 수 있다. 인코더(44)는 코팅 패치(12)의 도포를 조절하기 위하여 카운너(40), (42)에 대해 백업로울러(16)의 회전당 미리 설정된 수의 펄스를 보낸다. 광섬유 센서(54)는 웨브(14)상의 타이밍 표시부(56)을 판독한다. 타이밍 표시부(56)과 마주치면, 센서(54)는 개시 카운터(40)에 신호를 보내서 카운팅을 시작한다. 개시 카운터(40)이 밸브(26)에 대한 미리 설정된 수에 도달하면, 밸브(26)은 압출 성형 다이(18)로 용액(22)를 전환시킨다. 피스톤(28)에 대한 미리 설정된 개시수에 도달되면, 피스톤(28)은 실린더(34)안에서 용액(22)쪽으로 이동해서, 청결한 전방 연부를 제공하고 코팅을 신속히 시작하기 위해 다이(18)에 용액(22)의 격렬하고 조절된 과잉 유동을 제공한다.
웨브(14)상의 코팅 패치(12)의 길이는 종결 카운터 다이얼(42)상의 미리 설정된 수(개시 카운터 다이얼(40)상의 미리 설정된 수와 연관됨)에 의해 결정된다. 종결 카운터(42)가 밸브(26)에 대한 미리 설정된 수에 도달하면, 밸브(26)은 저장소(24)로 용액(22)를 반환시킨다. 피스톤(28)에 대한 미리 설정된 종결 수에 도달하면, 피스톤(28)은 그것의 실린더(34)안에서 용액(22)를 실리더(34)로 잡아당기기 위해 용액(22)로 부터 멀어지는 쪽으로 이동하여서, 다이(18)로부터의 용액(22)의 이동을 신속하게 중지시키고 청결한 후방 연부를 제공한다. 코팅이 끝난 후에, 카운터(40), (42)는 다음 패치(12)를 코팅하기 위한 준비상태로서 자동적으로 제로(zero)로 재설정된다. 다음 패치(12)의 개시는 웨브(14)상의 다른 타이밍 표시부(56)에 의해서나, 미리 코팅된 패치(12)에 의해서, 또는 다른 공지된 시스템에 의해서 이루어진다. 그러므로, 인접한 패치(12)들 사이의 이격거리나 그들의 중첩은 정확하고 세밀하게 조절될 수 있다.
이 장치(10)은 길이를 변화시키면서 아주 균일하고 결함이 없는 코팅 패치(12)를 제작한다. 패치(12)의 폭은 코팅 다이(18)의 폭에 따른다. 제거가능한 쐐기를 가진 넓은 단일의 다이(18)이 코팅 패치(12)의 폭을 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 다수의 장치(10)을 사용하여, 서로 다른 색깔의 용액으로 각각 코팅하고 교대로 위치된 서로 다른 색깔의 패치(12)들이 웨브(14)상에서 제작될 수 있다. 대표적으로, 노란색, 자홍색, 청록색 및 검정색의 패치(12)들이 6마이크론 두께의 폴리에틸렌 테라프탈레이트로 된 웨브(14)위에서 사용된다.
재료의 웨브(14)상에서 이격된 코팅 패치(12)의 패턴을 코팅하는 방법은 하기의 단계들을 포함한다. 우선, 코팅 용액(22)는 저장소(24)로부터 스풀 밸브(16)까지 펌프된다. 밸브(26)은 압축 성형 다이(18)이나 유체 저장소(22)에 용액(22)를 진행시킨다. 용액(22)의 펄스된 유동은 피스톤(28)을 사용하여 밸브(26)으로부터 압출 성형 다이(18)에 제공된다. 용액(22)는 재료의 웨브(14)위에 최종적으로 사출 성형된다.
상기 장치(10)을 사용한 이런 코팅 시스템은 웨브위에 패치를 코팅하는 통상적으로 공지된 로울 코팅법에 비해 많은 장점들을 가지고 있다. 상기 장치(10)은 폐쇄된 시스템이고 대기적인 간섭에 노출되지 않는다. 개방 팬 시스템(open pan system)에 사용될 때 증발 또는 건조의 문제점을 갖는 용매들이 상기 장치(10)과 함께 더욱 신뢰성 있고 쉽게 사용될 수 있다. 상기 장치(10)이 비접촉 다이(18)을 사용하기 때문에, 접촉 시스템보다 웨브의 파손이나 웨브내에서의 혼란의 기회가 더 적다. 장기간에 걸쳐, 개별적인 패치들 내에서의 패치의 특성과 패치로부터 패치 및 웨브로부터 웨브까지의 패치의 특성들은 독터 브레이크(doctor blade)로부터의 마모가 없기 때문에 더욱더 균일하다. 상기 장치(10)은 또한 많은 로울을 저장하고 변화시키는 것없이 쉽게 패치의 길이를 변화시킬 수 있다. 더우기, 패치 길이의 변화는 플라이(fly)상에서 달성 될 수 있고, 이중 슬롯 다이를 사용함으로써 두개층이 코팅될 수 있다. 또한, 다른 패치들에 대해, 패치길이, 패치폭 및 패치의 위치를 변화시키는 것은 아주 쉽다.

Claims (8)

  1. 균일하고 얇은 코팅물을 제조할 수 있는 사출 성형 다이(18), 상기 사출 성형 다이(18)에 코팅 유체를 공급하는 계측 펌프(20) 및, 사출 성형 다이(18) 이나 유체 저장소(24)에 코팅 유체를 진행시키기 위한 수단을 구비하면서, 웨브(14)위에 이격된 별개의 패치(12)의 패턴을 코팅시키기 위한 장치(10)에 있어서, 패치(12)의 청결한 전방 연부(30)을 제공하고 코팅 비이드를 신속하게 형성하기 위해 사출 성형 다이(18)에 코팅 유체의 조적된 과잉 유동을 제공하기에 적합한 수단 : 코팅 비이드를 신속하게 종결하기 위해 패치(12)의 청결한 후방 연부(32)를 제공하도록 사출 성형 다이(18)을 통해 흐르는 코팅 유체안에 예리한 브레이크를 제공하기에 적합한 수단 및: 상기 두 개의 제공 수단의 작동에 대해 상기 진행 수단의 타이밍을 조절하고 상기 코팅된 패치(12)들 사이의 거리 및 길이를 제어하기 위하여 상기 두 개의 제공수단과 상기 진행수단의 작동을 제어하기에 적합한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨브(14)위에 이격된 별개의 패치(12)의 패턴을 코팅시키기 위한 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 계측 펌프(20)을 통해 코팅 유체를 공급하는 저장소(24)를 추가로 포함하고, 상기 진행수단이 3방향의 고속 스풀 밸브(26)을 포함하며, 코팅 유체는 패치(12)가 코팅될 때 다이(18)에 코팅 유체를 진행시키고 패치(12)의 코팅시에 저장소(24)에 코팅 유체를 역으로 진행시키는 밸브(26)까지 저장소(24)로부터 운반되는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  3. 제1항에 있어서, 상기 두개의 제공수단이 실린더(34)안에 활주가능하게 배치된 단일 피스톤(28)을 포함하고, 사출 성형 다이(18)쪽으로 코팅 유체를 밀어내어 그 유체가 다이를 통과하도록 하기 위해 코팅 유체쪽으로 상기 피스톤(28)이 이동함으로써 사출 성형 다이(18)에 코팅 유체의 조절된 과잉 유체를 제공하며, 상기 피스톤(28)은 코팅 유체를 다이(18)내의 후방으로 흡수하도록 코팅 유체를 피스톤 실린더(34)안으로 잡아당기기 위하여 코팅유체로부터 멀어지는 쪽으로 이동함으로써 사출 성형 다이(18)을 통해 흐르는 코팅 유체안에 예리한 브레이크를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어수단은 코팅의 개시를 조절하는 개시 카운터(40), 코팅의 종결을 조절하는 종결 카운터(42) 및, 작동을 시작하기 위해 개시 카운터(40)을 개시시키기 위한 수단을 포함하고, 각각의 카운터(40), (42)는 상기 진행수단과 피스톤(28)의 작동을 독립적으로 조절하기 위해 조정할 수 있고, 상기 제어 수단은 피스톤(28)의 운동이 상기 진행수단의 절환 작용과 동시에, 또는 그 보다 앞서, 또는 그후에 일어날 수 있게 할 수 있으며, 상기 진행수단과 피스톤(28) 사이의 작동의 상대적인 타이밍은 코팅물의 다양한 성질 및 조건들과 연관되어 선택되는 것을 특징으로 하는 장치(10).
  5. 적어도 10m/min의 속도로 코팅 다이(18)과 재료의 웨브(14) 사이에 상대적인 운동을 제공하는 단계, 코팅이 요구되는 시간에 대응하는 간격으로 저장소(24)로부터 사출 성형 다이(18)까지 코팅 유체를 펌핑하는 단계, 코팅이 요구되는지 안되는지에 따라서, 사출 성형 다이(18) 이나 저장소(24)에 코팅 유체를 진행시키는 단계를 구비하면서, 재료의 단일웨브(14)위에 다수의 이격된 별개의 코팅 패치(12)의 패턴을 코팅하는 방법에 있어서, 코팅 비이드를 신속하게 형성하도록 코팅 패치(12)의 청결한 전방연부(30)을 제공하기 위하여 사출 성형 다이(18)에 코팅 유체의 조절된 과잉유동을 제공하는 단계: 코팅 비이드를 신속하게 종결시키도록 코팅패치(12)의 청결한 후방 연부(32)를 제공하기 위하여 사출 성형 다이(18)을 통해 흐르는 코팅 유체내에 예리한 브레이크를 제공하는 단계: 웨브(14)위에 코팅 유체를 사출 성형하는 단계: 웨브(14)상의 코팅된 패치(12)들 사이의 거리 및 길이를 제어하는 단계 및 : 상기 후자의 두개의 제공 단계들의 작동에 대해 상기 진행 단계의 타이밍을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 이격된 별개의 코팅 패치(12)의 패턴을 코팅하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 코팅물의 다양한 성질 및 조건들과 연관하여 상기 두개의 제공 단계와 진행단계 사이의 작동의 상대적인 타이밍을 선택하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 사출 성형 단계가 다이(18)을 사용하는 것을 포함하고, 상기 제공 단계가 다이(18)에 대해 웨브(14)를 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제어 및 조절 단계가 기계적인 스위치와 웨브(14)를 연결시키지 않고도 전자적으로 제어하고 조절하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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