KR100284774B1 - 도포장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도포장치에 관한 것으로, 원통 바깥 둘레의 일부에 평탄면이 있고, 그 평탄면의 길이방향으로 슬릿이 형성되어 있는 원통관으로 도포액을 흘려 보내면서 슬릿을 통하여 유출된 도포액을 주행지지체 상에 도포하는 장치에 관한 것이다.

Description

도포장치

제 1 도는 본 발명의 원통형 슬릿 도포장치를 나타낸 도면

제 2 도는 도포헤드의 구성을 나타낸 도면

제 3 도는 도포 시스템의 구성을 나타낸 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 도포액관 2 : 평탄면

3 : 슬릿 4 : 도포액 입구

5 : 도포액 출구 6 : 도포액

6' : 유출된 도포액 7 : 주행지지체

8, 8' : 가이드롤 9 : 지지체

10 : 필터 11 : 펌프

12 : 공급조

본 발명은 도포장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원통 바깥 둘레의 일부에 평탄면이 있고, 그 평탄면의 길이방향으로 슬릿이 형성되어 있는 원통관으로 도포액을 흘려 보내면서 슬릿을 통하여 유출된 도포액을 주행지지체 상에 도포하는 장치에 관한 것이다.

일반적인 도포장치로는 롤 도포방식이 많이 이용되어져 왔으며, 이 롤 방식의 도포장치도 여러가지 형태로 변형 발전되어 오고 있다.

그 대표적인 방식으로는 리버스 롤 도포방식, 그라비아 롤 도포방식, 키스 롤 도포장치, 포워드 롤 도포장치 등이 있으며, 이들 각 방식에서도 오프셋 타입과 다이렉트 타입 등으로 나뉘어진다.

또한 이들 방식은 압출이나 바(bar) 도포장치 등의 다른 도포방식과 조합하여 사용하기도 한다.

특히, 리버스 롤 도포장치의 경우는 1932년 Carl Munch에 의해 고안 (미국특허 제 1,847,065 호)된 이후 여러분야에서 계속적으로 사용되어 오고 있다. 리버스 롤 도포장치는 도포 응용분야가 넓어 소량 다품종의 도포에 유리한 점을 가지고 있으나 도포조건의 설정이 어렵고 안정성이 떨어지는 등의 문제점을 가지고 있다.

그리고 단일품종의 대량 생산에 적용되고 있는 그라비아 롤 도포방식의 경우는 도막면을 평활히 하기 위한 수단이 필요하며, 이를 이용하여 도막면을 평활히하는 데는 상당한 기술이 요구된다. 그리고 도포 두께를 조절하고자 할 경우 그 도포두께에 맞는 새로운 그라비아 롤을 조작하여 만들어야 하고 이를 교체하여 설치하는 데도 많은 노력과 경비가 소요된다는 것이 단점으로 지적된다.

키스 롤 도포방식의 경우는 위의 두가지 방식에 비해 간단하게 구성된 것이 특징이며, 보통은 단독보다는 바 도포방식과 조합하여 사용한다.

그러나, 이 방식은 도포 속도나 도료의 점도 등이 제한적이므로 그 응용범위가 저속, 저점도의 도포에 국한되고 또 비교적 정밀도가 낮은 도포에 사용되고 있다.

이상에서 언급할 롤 방식의 도포 장치외에도 오랜동안 사용되어 오던 블레이드 도포방식, 나이프 도포방식 등이 있다. 이들 도포 방식들도 도포속도와 도포의 정밀성이 낮은 것이 단점이다.

위에서 언급한 여러가지 도포방식들은 기본적으로 도포액이 지지체와 접촉하기 전에 외기에 노출된 상태이고, 또한 도포되고 남은 액은 팬에 담기거나 다시 도포액 공급조로 회수된다. 도포액은 보통 휘발성 용매를 포함하고 있으므로 도포중에 외기에 노출될 경우 용매의 증발로 도포액의 농도와 점도가 증가하고 이로 인해 도포 두께가 두꺼워지거나 도막상태가 불량해지는 문제점이 발생한다.

도포액이 지지체에 도포되기 전에 외기에 노출되지 않는 방식으로는 압출 도포방식이 있으나, 이 방식의 경우에는 도포장치의 구성이 복잡한 단점이 있다.

그리고 위의 도포장치들은 여러가지 롤과 그 부대장치들로 구성되어 매우 복잡한 형태로 이루어져 있는 것이 일반적이고 이들 방식의 대부분은 일정 규모의 설치 공간이 필요하게 되며, 또 이들 도포장치를 유지, 보전하기 위한 노력과 경비도 많이 소요된다.

본 발명은 상기 언급한 여러가지 문제점들을 개선하고 도포성이 양호하고 설치 및 유지보전애 매우 간편한 도포장치를 고안한 것으로 제1도에 그 구조를 나타내었다.

제 1 도에서 보듯이 도료 공급 파이프와 같은 원통형 모양의 구조물의 외곽둘레의 한면이 평탄하게 되고 이 평탄면(2)에 슬릿(3)을 형성하고 원통의 길이방향 한쪽 끝에서 도료가 공급되고 원통의 내부에 공급된 도료의 일부는 슬릿을 통해 주행 지지체(7) 상에 도포되고 도포액의 나머지는 원통의 내부를 지나 다시 순환되도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

슬릿이 형성된 면이 원통 바깥 둘레중 한 부분을 평탄하게 한 것은 도포후 도막 표면을 평활히 하기 위한 것이다. 둥근 원통형 표면에 슬릿을 형성하여 도포를 할 경우 지지체의 주행방향으로 스크래치 형태의 도막 불균일이 다량 발생하게 된다.

평탄면은 그 표면조도가 3㎛ 이하의 매끄러운 평면을 형성하고 있어야 하며, 또한 내마모성도 우수해야 한다. 그러기 위해서 스테인레스스틸 재질에 표면을 하드 크롬 등으로 도금한 것이나 초경 합금과 같은 내마모성 재질을 사용해야 한다.

실제 슬릿 간격은 원통의 평균 내경(입구와 출구 내경의 산술 평균)을 기준으로 1/100∼10/100 정도의 범위를 사용하고 원통의 내경은 50mm이하이며, 더욱 좋기로는 10∼20mm의 범위가 양호한 도포성을 나타낸다.

원통의 내경은 원통의 길이방향으로 도포액의 공급입구 (4)에서 출구(5) 쪽으로 감에 따라 그 크기가 증가되도록 하여 도포 폭방향으로 균일한 두께가 될 수 있도록 구성하였다.

도포액의 입, 출구에서의 원통 내경의 차이는 입구쪽이 출구쪽의 80/100 이상이어야 안정된 도포가 이루어진다.

그리고 원통관내의 도포액의 흐름은 다음과 같이 정의되는 레이놀즈 수가 2,000 이하이여야 하는 바, 2,000을 초과할 경우에는 난류의 발생으로 도막이 불균일해지고 기포가 발생하게 된다.

제 3 도에 나타나 있듯이 도포되지 않은 도포액은 외기와 접촉하지 않은 상태로 원통관내를 빠른 속도로 순환하고 있으므로 용매의 증발이나 분산 구조의 응집 등과 같은 문제점의 발생 가능성이 거의 없다.

도포시에는 제2도에서 나타낸 바와 같이 주행하는 지지체와 슬릿 출구부의 도포액이 바로 접촉할 수 있도록 하고 도포 헤드(원통 부위) 전후의 가이드롤(8)(8')등으로 주행 지지체(7)와 일정 각도를 유지하면서 가압한 상태로 주행 지지체가 진행되도록 구성한다.

주행지지체는 종이, 합성수지 필름, 합성수지가 코팅된 필름 등이 사용되며, 구체적으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀계 필름, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리스틸렌 등과 같은 비닐계 필름과 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트 등과 같은 폴리에스터계 필름, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트 등의 셀룰로오스 에스터계 필름, 그리고 나일론-66, 나일론-6 등과 같은 폴리아미드계 필름 등이 있다.

본 도포장치는 고분자 용액이나 수 분산계 용액, 유기용매 분산계 용액 등의 도포에 폭넓게 적용할 수 있다. 구체적으로는 폴리비닐알콜 수용액, 카르복실메틸 셀룰로오스 수용액, 말레인산 무수물과 비닐 아세테이트의 공중합체 수지 용액, 셀루로오스 에스터 용액, 폴리비닐아세탈 용액, 폴리비닐클로라이드나 폴리비닐리덴클로라이드 용액, 폴리스틸렌 용액, 페놀 용액, 아크릴 수지 용액, 폴리우레탄 용액, 젤라틴 용액 등과 이들 용액에 여러가지 무기물이 함유된 분산계 용액들이 포함된다.

무기물의 종류로는 카오린, 칼슘 카보네이트, 알루미나, 실리카, 카본블랙, 산화철, 이산화 티탄, 금속 분말 등이 있으며, 이들은 한가지 혹은 두가지 이상을 혼합하여 사용된다. 이외에도 안료와 염료 등을 포함하는 분산계에도 사용된다.

그리고 이들 도포액의 점도는 3,000 센티포아즈 이하가 적합한 데, 2,000 센티포아즈 이하의 영역에서 더욱 양호한 도포성을 보인다.

도포 두께의 경우는 건조후의 상태로 0.2∼20㎛의 도포가 가능하며, 도포 속도에 있어서도 저속이나 고속 모두에 적용할 수 있다. 도포 두께는 도포액의 공급량과 도포 속도로 조절하므로 장치의 교체없이도 도포 두께 조절이 가능하고, 그 조절범위도 넓으며 조작이 간편해지는 등의 여러가지 장점이 있다.

본 발명의 도포장치는 기존 도포장치들의 복잡성과 도포상의 제반 문제점들을 해결하면서 제작, 설치, 유지보전, 조작 등이 간단하고 도포성이 우수하며 응용분야가 넓다는 장점을 가지고 있다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

아래 치수와 조건의 도포장치와 조성을 이용하여 도포를 실시하였다.

상기 조성은 자기 테이프용의 조성으로 샌드 그라인더 등의 분산기를 이용하여 2차에 걸쳐 분산 제조하였다. 이후 상기의 도포 조건하에서 도포액은 여과장치를 거친 후 원통 헤드로 공급되고 도포되지 않은 도포액은 다시 도포액 공급조로 들어가도록 하였으며, 원통의 양단은 진동방지를 위해 유압 실린더 장치를 이용하여 고정된 위치를 유지하고 원통 헤드 전후의 가이드 롤을 이용하여 도포 헤드와 지지체의 접촉각을 조정하였다.

도포후 배향, 건조와 카렌더링 등의 후처리 공정을 거쳐 최종적으로 1/2인치의 VHS 비디오 테이프를 제작하였다.

도포결과 건조후 도포 두께 4㎛으로 길이 및 폭방향으로 도포 두께가 균일한 도막을 얻을 수 있었으며, 최종적으로 우수한 제품 특성을 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

아래 치수와 조건의 도포장치와 조성을 이용하여 도포를 실시하였다.

상기 조성의 도포액을 혼합 제조하여 도포한 결과 1㎛의 균일한 도포두께(건조후)와 도막 결함이 없는 착색층을 얻을 수 있었다.

[실시예 3]

아래 치수와 조건의 도포장치와 조성을 이용하여 도포를 실시하였다.

상기 조성의 도포액을 혼합 제조하여 도포한 결과 미건조 상태에서 10㎛의 균일한 도포 두께와 도막 결함이 없는 도포층을 얻을 수 있었다.

Claims (3)

1. 도포액관(1)의 바깥 둘레의 둥근 면중 한면을 평탄하게 하고, 이 평탄면(2) 중에 원통의 길이방향으로 슬릿(3)을 형성하여 원통관을 지나는 도포액의 일부가 슬릿(3)을 통해 주행 지지체상에 도포되는 것을 특징으로 하는 도포장치.
2. 제 1 항에 있어서, 도포액은 원통의 길이방향 한쪽 끝에서 공급되고 공급된 도포액중 일부(6')는 상기 슬릿(3)을 통해 도포되며, 그 나머지 원통의 반대편 끝으로 흘러나가 순환되도록 한 것을 특징으로 하는 도포장치.
3. 제 1 항에 있어서, 원통의 내경이 도포액의 입구(4)에서 출구(5) 쪽의 길이방향으로 감에 따라 증가되도록 한 것을 특징으로 하는 도포장치.