KR100251997B1 - 점성액을 재료 표면에 도포하기 위한 개량된 장치 및 방법 - Google Patents

점성액을 재료 표면에 도포하기 위한 개량된 장치 및 방법 Download PDF

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칼 알. 마쉬크
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Abstract

본 발명에 의한 접착제 또는 기타 점성액 도포기 장치는 원통형 접착제 롤과, 계량된 크기를 가진 일련의 측방으로 격리 배치된 액상 비드를 롤 상의 초기 액체 층으로부터 형성하는 역작용 노치를 가진 계량 또는 조절 블레이드를 이용하고 있다. 상기 비드는 이후에 가요성 스프레더(spreader) 설부(tongue)에 의해 웨브 또는 기타 표면으로 전달하기 위해 액체 층을 형성하도록 도포된다. 접착제 필름 제어 시스템 및 접착제 필름 폭 제어도 또한 개시되어 있다.

Description

점성액을 재료 표면에 도포하기 위한 개량된 장치 및 방법 {IMPROVED APPARATUS AND METHOD FOR APPLYING A VISCOUS LIQUID TO A MATERIAL SURFACE}
본 발명은 광범위한 액상 접착제를 웨브, 시트 재료 또는 기타 표면에 도포하는 데 유용한 점성액 도포용 장치에 관한 것이다. 본 장치 및 이와 관련된 방법은 특히 주름형 판지 제품의 제조에 유용하다.
본 발명의 목적은 액상 접착제를 웨브, 시트 재료 또는 기타 표면에 도포하기 위한 개량된 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도1은 접착제 필름 제어 시스템의 개략적 도시를 포함하는, 접착제를 단일면 주름형 판지 웨브에 도포 과정을 도시하는 본 발명의 접착제 도포기 장치의 측면도.
도2는 챔버를 가진 조절 블레이드 배열을 이용하는 선택적인 실시예의 접착제 도포기의 측면도.
도3은 웨브 폭의 변화를 수용하도록 접착제 층의 폭을 조정하는 도2에 이용된 조정 가능한 접착제 롤 와이퍼 시스템의 확대 측면도.
도4는 도3의 4-4 선 상으로 취한 부분 상세도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
12 : 라이너 측면
14 : 웨브
17 : 플루트 선단
45 : 접착제 롤
46 : 접착제 팬
47 : 조절 블레이드
50 : 롤 표면
52 : 지지용 롤
53 : 스크레이퍼 블레이드
150 : 도포기 조립체
151 : 설부
153 : 역작용 스크레이퍼 블레이드
157 : 예리한 코너
163 : 속도 센서
본 발명에 따르면, 액상 접착제 또는 기타 점성액을 이동하는 재료 표면에 도포하기 위한 도포기 장치는 접착제 공급부와, 외면부를 접착제 공급부와의 작동 연통되도록 회전식으로 장착된 원통형 도포기 롤과, 접착제 공급부의 도포기 롤 하류 방향의 외면을 결합시키도록 배치되고 노치가 롤 외면을 따라 접착제의 일련의 격리 배치된 평행 비드를 형성하여 모서리부가 접착제를 비드 사이의 롤 표면으로부터 닦아내도록 직선 엣지부에 의해 분리된 일련의 격리 배치된 노치에 의해 형성된 롤 결합 모서리가 제공되는 계량식 조절 블레이드와, 접착 비드를 롤 표면을 횡단하여 측방으로 도포하고 접착제를 표면으로 전달하는 회전 방향으로 일반적으로 접선 방향으로 롤 표면을 따라 그리고 롤 표면과 접촉하여 코팅되도록 표면을 이동시키기 위한 계량식 블레이드의 하류에 있는 수단를 포함한다. 양호하게 계량식 블레이드에는 역전 앙각(attack angle)을 제공하도록 상류 방향으로 된 모서리가 장착된다.
접착제 비드를 도포하는 수단은 조절 블레이드의 롤 하류 방향에 있는 롤 표면 상에 놓여 있고 롤 표면에 대해 탄성적으로 경사져 있어 비드를 평평하고도 균일한 필름 내로 도포하는 가요성 설부를 포함한다. 필름 제어 시스템은 소비된 접착제의 양을 감시하고 상기 양을 종이에 도포할 접착제의 알려진 양 및 종이 속도와 비교하여 접착제 팬(pan)에 공급되는 접착제의 양을 제어하도록 마이크로프로세서 제어 장치를 이용하고, 상기에서 레벨 센서는 실제로 전달된 접착제의 양을 감시한다. 접착제 팬 레벨 데이타는 조절 블레이드의 앙각을 변화시키도록 처리되어, 접착제 필름 두께 및 이로 인해 종이에 도포된 접착제의 양을 변화시킬 수 있다.
필름 제어 시스템은 또한 동일한 기본 전략 및 피드백 제어를 사용하는 챔버를 가진 조절 블레이드 또는 매니폴드 접착제 공급 시스템도 이용할 수도 있다.
본 발명은 또한 웨브 두께의 변화 때문에 또는 웨브에 도포되기를 원하는 접착제 층의 두께의 변화 때문에 접착제 층을 접착제가 없기를 바라는 롤의 대향 측방 모서리부로부터 긁어내도록 작동할 수 있는 조정 가능한 접착제 층의 폭 제어 장치도 포함한다.
도1의 접착제 도포기 장치는, 예컨대 이중 지지 장치(backer)로 이중면 웨브를 형성하도록 라이너를 적용하기 전에 단일면 웨브(14)의 플루트를 접착하는 과정이 특정적으로 도시되어 있다. 본 실시예에서, 접착제 롤(45)은 롤의 하부가 팬 내로 회전하여 접착제를 팬으로부터 끌어 올리도록 접착제 팬(46) 위에서 회전식으로 지지된다. 미국 특허 제5,628,868호에 기술된 유형의 역작용 조절 블레이드(47)는 롤 표면(50) 상에 접착제 비드를 형성하도록 배치되고, 상기 비드는 이후에 하류 방향의 가요성 스프레더 설부(151)와의 접촉에 의해 연속층을 형성하도록 도포된다. 단일면 웨브(14)는 플루트 선단(17)이 롤 표면(50) 상의 층으로부터 접착제의 측방 연장선을 접촉시켜 끌어 올리는 접착제 롤(45) 위에서 일반적으로 접선 방향으로 이동된다. 양호하게 지지용 롤(52)은 웨브의 두께와 롤로부터 플루트 선단(17)으로 전달되는 접착제의 양을 수용하는 위치 설정 세트에서 웨브의 라이너 측면(12)에 대향으로 배치된다. 웨브로 전달되지 않고 롤 표면 상에 잔류하는 접착제는 새로운 접착제가 저장조 또는 접착제 팬(46) 내로 진입할 때에 롤의 표면에 도포되도록 역작용 스크레이퍼 블레이드(53)에 의해 긁어내어질 수도 있다. 스크레이퍼 블레이드(53)는 접착제가 팬의 공급부로 직접 되돌아가도록 도시된 것처럼 액상 접착제 내에 잠겨져 있을 수도 있다.
스프레더 조립체(150)는 접착제의 비드를 결합시켜 얇고도 균일한 층 내로 도포하는 스프레더 설부(151)를 포함한다. 설부(151) 아래의 영역이 특정 지점의 필름 두께에 의존하여 하향력의 가변량에 종속하도록 되어 있어, 평형 지점의 필름은 완벽하게 평평하고도 균일해진다.
설부는 가요성 시트 재료, 가장 양호하게는 약 0.13 내지 3.05 ㎜(0.005 내지 0.120 인치) 범위의 두께를 가진 플라스틱 재료로 제조된다. 설부는, 예들 들어 12 인치 또는 30 ㎝의 중요하고도 의미있는 거리로 롤 표면(50) 주위를 선천적인 가요성에 의해 둘러쌀 정도로 충분히 길다. 보다 긴 설부가 이용되면, 접착제 필름의 균일성이 개량되지 않는 결과를 초래하여 롤을 구동하도록 보다 큰 동력이 필요하게 될 것이라고 믿어진다. 또한 설부(151)의 하류 방향 단부에는 박막의 매끄러운 증착을 보증하도록 예리한 코너(157)가 형성된다. 설부는 로드(153) 또는 기타 적절한 수단에 의해 지지된다. 설부(151)는 설부 아래의 기타 부분 위에 연장하는 임의의 코팅부가 항상 보다 균일한 표면 조건 쪽으로 교대로 재료가 측면으로 유동하도록 하는 설부에 수직한 하향력을 즉시 받기 쉽기 때문에 균일한 코팅 두께를 얻는다.
웨브(14)로 전달된 접착제의 양은 전체 시스템을 제어하도록 채용된 디지털 컴퓨터 또는 기타 제어 수단(161)의 일부일 수도 있는 제어 유닛(162)에 의해 작동되는 필름 제어 시스템(160)에 의해 제어된다. 웨브(14)에 도포되어야 하는 접착제의 양은 단위 종이 접촉 면적당 일정량이고, 제어 시스템은 단위 시간당 소비되어야 하는 접촉제의 양을 계산하도록 지지용 롤(52) 상의 속도 센서(163)에 의해 결정될 때에 롤(45) 위에서 이동하는 웨브 속도와 함께 상기 알려진 양을 이용한다. 그때에 상기 양은 정적(constant volume) 펌프(164)가 상기 양의 접착제를 접착제 저장조(165)로부터 접착제 팬(46)으로 제공하도록 교대로 명령하는 제어 유닛(162)에 입력된다. 제어 유닛(162)은 또한 (시스템이 원하는 양의 접착제를 웨브(14)에 실제로 전달하는지 여부의 지시를 제공하는) 접착제 팬(46)의 접착제 레벨을 결정하도록 레벨 센서(166)도 채용한다. 제어 유닛(162)은 접착제 비드 두께 및 이에 따라 웨브에 도포된 접착제의 양을 변화시키도록 블레이드 위치 감시 및 제어 장치(168)에 의해 노치를 가진 조절 블레이드(47)의 앙각을 변화시키는 레벨 정보를 사용한다.
도2에 도시된 접착제 도포기(60)에서는, 챔버를 가진 조절 블레이드(61)가 이용된다. 챔버를 가진 조절 블레이드는 도1 실시예의 조절 블레이드(47)에 유사한 노치를 가진 역작용 조절 블레이드(62)를 포함한다. 노치를 가진 조절 블레이드(62)는 고정된 각으로 장착되고 전술한 블레이드(47)보다 상대적으로 큰 홀을 포함할 수도 있다. 챔버의 입구는 챔버를 밀봉하고 전방으로 이동하는 가요성 조절 블레이드(63)에 의해 밀폐되지만, 접착제 롤(64) 상에 잔류하는 접착제가 가요성 고무계 블레이드(63) 아래로 통과함으로써 조절 블레이드 챔버(65)에 재진입하는 것을 허용한다.
새로운 접착제는 접착제를 저장조(67)로부터 인출하는 가변식 볼륨 펌프(66)에 의해 챔버(65) 내로 퍼올려진다. 펌프는 단위 종이 접촉 면적당 일정량(예를 들어 처리되는 종이의 1000 제곱 피트당 접착제의 파운드) 또는 유사하게 적절한 값의 관점에서 원하는 속도와 동일한 속도로 접착제를 챔버로 공급하도록 작동된다. 조절 블레이드 챔버(65)에는 저장조(67)로부터 공급되는 새로운 접착제와 혼합된 가요성 고무계 설부(63) 아래로 통과하는 재순환된 접착제가 첨가된다. 노치를 가진 역작용 조절 블레이드(62)가 고정된 위치에 장착되기 때문에, 챔버(65)의 접착제 레벨의 증가로 인해 압력 헤드의 증가를 초래하고, 결과적으로 보다 많은 접착제가 강제로 조절 블레이드(62)의 노치를 통과할 것이다. 챔버 조절 블레이드의 하류 방향으로, 접착제 비드는 도1 실시예에 대해 기술된 것과 동일할 수도 있는 가요성 설부(151)를 사용하여 도포된다.
도1에 대해 기술된 시스템(160)에 유사한 피드백 필름 제어 시스템을 이용하면, 챔버(65)의 접착제 레벨은 단일면 웨브(68) 또는 기타 코팅될 웨브에 도포될 원하는 필름을 유지하게 하는 노치를 가진 조절 블레이드(62)를 통해 유동량을 유지하게 하는 계량식 펌프(66)를 작동하는 적절한 제어 신호를 제공하도록 감시된다.
도3 및 도4를 참조하면, 상술한 계량형 접착제 롤(64)이 가진 문제점 중 하나는 웨브(68)의 전체 폭보다 작은 폭이 코팅되기를 원하기 때문에 또는 보다 협소한 웨브가 이동되기 때문에 기계를 횡단하는 방향으로 폭을 조절하는 것이 어렵고 번거롭고 또는 혼란스럽다는 것이다. 양쪽 경우에서, 도포되기를 원하는 폭의 외부에 있는 접착제 층은 전형적으로 접착제 댐(dam)의 사용에 의해 제거된다. 본 발명에 따르면, 접착제 층은 롤(64)의 전체 폭에 도포되고 웨브(68)의 도포 지점의 바로 상류 방향에 배치된 조정 가능한 역작동 조절 블레이드(70)는 접착제 층을 접착제가 없기를 바라는 롤(64)의 부분으로부터 긁어내어 재사용을 위해 접착제를 시스템에 되돌아가도록 이용된다. 가요성 와이퍼 블레이드(70)는 접착제 롤(64)의 대향 축 단부에 장착되는 동일한 블레이드와 함께 이용되고, 접착제 롤 양쪽은 동일하게 작동한다. 와이퍼 블레이드(70)는 롤을 깨끗하게 닦아서 모든 접착제가 제거되는 것을 바라는 롤 표면의 부분을 접촉시키도록 블레이드 소스(71)로부터 롤 표면을 측방으로 횡단하게 이송된다. 블레이드(70)는 접착제 수집 트로프(73)의 트랙(72) 내로 이어지고 적절히 경사진 판 스프링(74) 등에 의해 롤의 표면과 경사져 접촉한다.
상술한 필름 제어 시스템(160)은 매니폴드 형태의 접착제 공급 시스템에서도 필름 두께를 제어하도록 도포될 수도 있다는 전략을 이용한다. 그러한 시스템에서, 계량식 공급 펌프는 원하는 출력 속도로 접착제를 모든 접착제가 전에 제거되었던 표면으로부터 회전하는 접착제 롤에 인접하게 위치된 분배 매니폴드로 분배하도록 전술한 것처럼 작동되었을 것이다. 계량된 볼륨의 접착제는 균일한 층 내로 매끄럽게 되어 있어 웨브에 직접적인 도포를 위해 분배되는 가요성 고무계의 매끄러운 블레이드 또는 설부의 직접 상류 방향에 있는 롤 표면에 분배된다. 웨브에 의해 끌어 올려지지 않았기 때문에 또는 (도3 및 도4의) 폭 제어 시스템에 의해 제거되었기 때문에, 사용되지 않은 임의의 접착제는 새로운 피드 스톡 접착제도 포함하는 저장조로 되돌아왔을 것이다. 저장조의 접착제 레벨을 감시함으로써, 매니폴드로 퍼올려진 계산된 양과 실제로 이용된 양 사이를 비교할 수도 있다. 다음에, 적절한 피드백 제어 신호는 매니폴드 내로 이송된 양을 조정하기 위해 펌프 속도를 변화시키도록 이용될 수도 있다. 도2에 도시된 것처럼 접착제를 단일면의 주름진 웨브(68)의 플루트 선단에 도포하는 경우에는, 예컨대 매니폴드로 공급된 접착제 양의 증가로 인해 롤(64)로 도포된 접착제 층의 두께의 증가를 초래할 것이다. 이는 교대로 접착제 롤(64)의 표면 위로 이동하는 주름진 단일면 웨브의 플루트 선단에 의한 끌어 올리는 속도를 증가시켰을 것이다.
본 발명에 의한 도포 장치는 가요성 설부를 포함하여 비드를 평평하고도 균일한 필름 내로 도포할 수 있다. 필름 제어 시스템을 이용하여 소비된 접착제의 양을 감시하고 상기 양을 종이에 도포된 접착제의 알려진 양 및 종이 속도와 비교하여 접착제 팬에 공급되는 접착제의 양을 제어하도록 마이크로프로세서 제어 장치를 이용하고, 상기의 레벨 센서는 실제로 전달된 접착제의 양을 감시한다. 접착제 팬 레벨 데이타는 조절 블레이드의 앙각을 변화시키도록 처리되어, 접착제 필름 두께 및 이로 인해 종이에 도포된 접착제의 양을 변화시킬 수 있다.
필름 제어 시스템은 챔버를 가진 조절 블레이드 또는 매니폴드 접착제 공급 시스템도 이용하여 동일한 기본 전략 및 피드백의 제어를 할 수도 있다.
본 발명은 조정 가능한 접착제 층 폭 제어 장치를 포함하여 웨브 두께의 변화 때문에 또는 웨브에 도포되기를 원하는 접착제 층의 두께의 변화 때문에 접착제 층을 접착제가 없기를 바라는 롤의 대향 측방 모서리부로부터 긁어내도록 작동할 수 있다.

Claims (7)

  1. 액상 접착제 박막을 이동하는 웨브 재료에 도포하기 위한 장치에 있어서,
    접착제 공급 저장조와,
    회전식 원통형 도포기 롤과,
    이동하는 웨브 상에 원하는 두께의 접착제 필름을 제공하도록 계산된 공급 속도로 접착제를 저장조로부터 회전식 도포기 롤의 표면으로 공급하는 수단과,
    실질적으로 전체 폭 이상으로 롤 표면 상에 균일한 층의 접착제를 형성하도록 접착제를 도포하기 위해 롤 표면의 일부를 중첩시키는 가요성 스프레더 설부와,
    선택된 폭의 접착제 층을 남기도록 접착제를 대향 롤 단부로부터 축방향으로 내향 연장하는 롤 표면부로부터 긁어내는 조정 가능한 와이퍼 블레이드 수단과,
    상기 선택된 폭의 필름을 웨브에 전달하도록 웨브를 일반적으로 접착제 층과 접선 방향의 접촉부 내로 이동시키는 수단과,
    저장조에 공급 속도와 동일하게 일정량의 접착제를 공급하고 웨브에 전달되지 않은 접착제를 저장조로 되돌아오게 하는 수단과,
    저장조 내의 접착제 부피의 평형 상태를 유지하도록 공급 속도를 조정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 회전식 원통형 도포기 롤 상에서 수행되는 일정 부피의 점성액을 균일한 두께의 액상 박막 내로 도포하기 위한 장치에 있어서,
    롤 표면의 일부를 중첩시키고 액체와 접촉하는 접촉부를 가지고 하류 모서리까지 이어지는 가요성 스프레더 설부와,
    설부가 롤 회전의 방향에 대해 하류 방향으로 상기 하류 모서리까지 연장하는 상태로 롤 위의 고정된 위치에 설부를 장착하는 설부 지지 장착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 설부가 일반적으로 롤의 축방향 길이에 대응하는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 설부가 약 0.15 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 범위에서 균일한 두께를 가진 플라스틱 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 설부가 적어도 약 30 ㎝의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 웨브에 도포된 접착제 필름의 두께를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    (1) 이동하는 웨브 상에 원하는 두께의 접착제 필름을 제공하는 데 필요한 액상 접착제의 속도를 계산하는 단계와,
    (2) 계산된 공급 속도로 접착제를 저장조로부터 회전식 도포기 롤의 표면으로 공급하는 단계와,
    (3) 롤 표면 상에 균일한 층의 접착제를 형성하도록 접착제를 도포하는 단계와,
    (4) 접착제 필름을 웨브에 전달하도록 웨브를 롤 상의 접착제 층과 일반적으로 접선 방향의 접촉부 내로 이동시키는 단계와,
    (5) 저장조에 공급 속도와 동일하게 일정량의 접착제를 공급하고 웨브에 전달되지 않은 접착제를 저장조로 되돌아오게 하는 단계와,
    (6) 저장조 내의 접착제 부피의 평형 상태를 유지하도록 공급 속도를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 회전식 원통형 접착제 도포기 롤 상에 선택된 폭의 접착제 층을 제공하기 위한 장치에 있어서,
    회전 중에 롤 표면 상에 실질적으로 접착제 층의 전체 폭을 도포하는 수단과,
    롤 축에 평행한 선 상의 대향 축방향 단부로부터 롤 표면을 따라 그리고 롤 표면과 접촉하여 이동하도록 조정된 한 쌍의 축방향으로 조정 가능한 와이퍼 블레이드와,
    접착제를 대향 롤 단부로부터 축방향으로 내향 연장하는 롤 표면부로부터 긁어내어 선택된 폭의 상기 접착제 층을 남기도록 격리 배치된 관계로 상기 와이퍼 블레이드를 배치하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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