KR100515725B1 - 페이퍼또는페이퍼보오드의이동웹을코팅시키는방법및어셈블리 - Google Patents

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메트소 페이퍼, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 페이퍼(paper) 또는 페이퍼보오드(paperboard)의 이동 웹(web)을 코팅 혼합물 분사 수단으로 기계적인 지지체 없이 웹의 표면에 직접 코팅시키는 방법 및 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명은 좁은 간극 슬릿 오리피스를 통해 바람직한 양의 코팅 혼합물을 웹에 도포하고, 웹 상의 코트 중량(coat weight)을 측정하여 도포된 도포물의 바람직한 중량 및 크로스 머신 프로파일(cross-machine profile)을 성취할 수 있도록 슬릿 오리피스의 하나 이상의 립(4)의 위치를 조정하는 것을 기초로 한다.

Description

페이퍼 또는 페이퍼보오드의 이동 웹을 코팅시키는 방법 및 어셈블리 {METHOD AND ASSEMBLY FOR COATING A MOVING WEB OF PAPER OR PAPERBOARD}
본 발명은 기계적인 지지체 없이 웹(web)의 표면으로 향하는 코팅 혼합물 분사 수단으로 페이퍼(paper) 또는 페이퍼보오드(paperboard)의 이동 웹을 코팅시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기에 적합한 어셈블리(assembly)에 관한 것이다.
웹 표면으로 향한 비유도 분사(jet) 수단으로 이동 웹의 표면에 코트(coat)를 도포하는 것을 기본으로 하는 코터(coater) 장치는 분사 노즐 도포장치로서 당해 공지되어 있다. 이러한 분사 노즐 도포장치에서, 코팅 혼합물은 별도의 젯 형성 슬릿 노즐(jet-forming slit nozzle)에 의해 웹 표면에 도포됨으로써, 장치의 구성이 광범위하게 달라질 수 있다. 본 발명은 코팅 혼합물이 코팅되어야 하는 웹의 크로스 머신(cross-machine) 폭 부분 위로 연장되어 있는 슬릿 오리피스를 통해 좁은 선형의 분사물로서 웹 표면으로 향하게 되는 분사 노즐형 도포 장치에 관한 것이다. 이러한 형태의 코터(coater)는 또한 분출형 코터로서 공지되어 있다. 분사 노즐형 코터 또는 분출형 코터에서, 요구되는 전량의 코트가 웹 표면에 전달된다. 코트의 도포는 백킹 롤(backing roll)에 의해 지지된 이동 웹의 표면에서 수행되고, 통상적으로는, 코트는 상기 백킹 롤의 원주에 장착된 독터 블레이드(doctor blade)에 의해 도포된 직후에 평탄화된다. 코팅 혼합물 분사의 작동 파라미터는 슬릿의 개구폭, 분사 각도 및 슬릿 오리피스 립(slit orifice rib)의 위치를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 이러한 코트 도포 방법은 매우 낮은 웹 부하 및 비교적 작은 코팅 혼합물 펌핑 용적에 의해 특징되므로써, 독터 블레이드의 선형 부하에 대한 필요성이 예를 들어 롤 도포장치에서보다 적어, 웹 가공성 및 독터 블레이드의 수명을 증가시킨다.
유럽 특허원 제91306138.8호에는 코트 도포가 상기 기술된 방식으로 일어나는 분사 노즐 도포장치가 기재되어 있다. 이 장치는 회전 백킹 롤 및 이 백킹 롤에 의해 지지되는 이동 웹에 인접하여 장착된 슬릿 오리피스를 지닌 분사 노즐을 포함한다. 코트는 슬릿 오리피스를 통해 웹에 도포되고, 이어서, 백킹 롤에 인접하여 설치된 독터 블레이드의 도움으로 바람직한 코트 중량으로 독터링(doctoring)된다. 분사 노즐 어셈블리는 백킹 롤에 대한 노즐 경사각이 조정될 수 있도록 회전가능하게 설치된다. 노즐 어셈블리를 경사지게 하는 회전 중심은 노즐 오리피스 출구에 위치되어, 웹으로부터의 노즐 오리피스의 틈이 웹에 대해 노즐각의 조정시에 일정하게 유지되게 한다.
충분히 빠른 충격 속도 및 큰 용적의 코팅 혼합물 분사 스트림을 이용하여, 최근 분사 노즐 코터는 약 1500 내지 1600m/분 정도 고속의 웹 속도로 작동되지만, 이동 웹상에서 독터 블레이드로 통과된 다량의 코트 흐름에 의해 독터 블레이드를 진동시킬 수 있다는 단점이 있다. 독터링을 보다 용이하게 하기 위해서, 도포된 코팅 혼합물의 양이 최종 코트 중량에 가능한 한 가깝게 조정되어야 하는데, 이는 이와 같이 낮은 코트 중량에서 작동하지 않는 상기 코터에서는 달성되기 어렵다. 그러나, 도포된 코트의 양이 150g/m2 미만으로 유지되는 경우, 블레이드의 비교적 낮은 선형 부하에서 독터링이 수행될 수 있는데, 이는 이론적으로는 분사 노즐 도포장치가 빠른 웹 속도에서 이러한 코트 중량을 처리할 수 있어야 한다는 것을 의미한다. 여기서, 코팅 혼합물 분사는 저중량의 코트에서는 웹에 동반되는 공기층을 통해 웰(well)에 충분히 침투할 수 없어 웹에 다수의 비코팅된 점이 출현하는 경향이 있다는 것으로부터 고속의 웹 속도에서 또 다른 문제가 유발된다. 코팅 혼합물 분사 스트림의 속도는 특정의 한계 이상으로 증가될 수가 없으므로, 다량의 도포된 코트를 이용하여 공기벽을 통해 절단하는 것이 요구된다. 분사 속도가 웹 속도에 비하여 감소된 경우, 분사 노즐을 통해 통과한 코팅 혼합물의 질량 유속은 상응하게 증가될 수 있다; 그러나 이러한 경우에도 분사 노즐을 통해 공급된 코트의 양은 아주 적은 양이 될 수는 없다. 일반적으로는, 코팅 혼합물 분사 스트림의 출구 속도는 웹 속도의 15 내지 20%인데, 이는 20m/s의 웹 속도는 4 내지 5m/s의 코팅 혼합물 분사 스트림 속도를 요한다는 것을 의미한다.
분사 노즐 도포장치에 있어서, 웹에 도포된 코트의 양은 200 내지 300ml/m2정도이고, 이로부터 독터 블레이드가 90 내지 95%를 제거한다. 여기서, 노즐 오리피스 간극의 폭은 약 0.7 내지 1 mm로 설정되고, 때로는 3mm까지 넓을 수 있다.
도포될 수 있는 코팅 혼합물의 최소량은 슬릿 오리피스의 간극의 폭에 의해 결정된다. 명백하게는, 오리피스가 좁아질수록 더욱 묽은 코팅 혼합물 분사물을 분출되지만, 전체 장치의 폭에 걸쳐 치수가 아주 정확하게 연장되는 1mm 미만의 간극 폭을 지닌 슬릿 오리피스에 대한 직선의 립을 제조하는 것은 어려움이 있다. 사실, 요구되는 양의 코팅 혼합물을 웹에 정확하게 도포하기 위해서는, 슬릿 오리피스 간극의 폭은 20 내지 100㎛로 조정되어야 한다. 슬릿 오리피스 간극의 폭으로서 이렇게 좁은 폭은 기계적인 게이지에 의해서는 용이하게 측정될 수 없기 때문에, 특별한 설계의 아주 고가의 측정장치가 슬릿 오리피스 간극의 폭을 게이징하는데 요구될 수 있다. 상기의 논의를 기초로 하여, 웹에 요구되는 양의 코트를 직접 도포가능하게 하는 장치에 의해서라면, 코트의 도포후의 독터링 단계가 불필요하게 되고, 또한 다른 이점이 있을 수 있음을 용이하게 알 수 있다.
JP 05104062호는 유동 커튼의 프로파일이 측정될 수 있고 조절될 수 있는 커튼 코팅 장치를 기술하고 있다. 이 장치는 유동 커튼의 측정을 이용하기 때문에, 정확성이 낮고, 실패하기 쉽다. 또한, 이러한 측정 방법은 비교적 느린 코팅 속도에 이용될 수 있는 커튼 코터에만 적용될 수 있다. 그러므로, 이러한 방법은 분사 코터에서 도포되는 양을 조절하기 위해서는 사용될 수는 없다.
본 발명의 목적은 목적하는 코트 중량과 동일하게 조절된 소량의 코팅 혼합물을 이동 웹의 표면에 직접 코팅하기에 적합한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 목적은 매우 좁은 슬릿 오리피스를 통해 목적하는 양의 코트를 웹에 도포한 후, 코팅된 웹의 코트 중량을 측정하고, 이로써 코트 중량이 조정되고 크로스 머신 코트 프로파일이 바람직한 값으로 조정되도록 분사 노즐 어셈블리에서의 하나 이상의 립의 위치를 조정함으로써 달성될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 방법은 적어도 웹의 크로스 머신 방향으로 웹에 도포된 코트 중량을 측정하고, 웹의 크로스 머신 폭에서의 많은 지점에서 슬릿 오리피스를 통해 분무된 코팅 혼합물의 용적량을 변화시켜, 웹의 크로스 머신 폭에 도포된 코팅 혼합물의 양이 웹을 건조시킨 후에 바람직한 코트 두께로 형성되게 함을 포함하고, 코팅 혼합물이 코팅되는 웹의 적어도 크로스 머신 폭 부분에 걸쳐 연장되는 좁은 간극 슬릿 오리피스를 통해 분사물 형태로 웹에 도포됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 어셈블리는 코팅 혼합물이 가압하에 코팅 혼합물 용기로부터 슬릿 오리피스내로 공급되고, 코팅 혼합물이 슬릿 오리피스내로 공급되기 전에, 동반된 공기가 코팅 혼합물로부터 분리되고 코팅 혼합물이 스트레이너(strainer)를 통해 통과함을 특징으로 한다.
본 발명은 이하 기재되는 이점을 제공한다.
본 발명의 주요 이점은 웹이 정밀하게 조정된 양의 코팅 혼합물로 코팅되므로써 독터링이 불필요하게 된다는 것이다. 본 발명의 코팅 방법에서, 코트는 캘린더링(calendering)에 의해 용이하게 평탄화되는 에어-브러시 코팅(air-brush coating)의 표면 조직과 유사한 등고선형 표면 조직을 형성한다. 이러한 표면 조직의 코팅력은 강하여, 저휘도 기재 시트(base sheet)의 페이퍼 및 페이퍼보오드를 코팅하기에 가장 적합한 방법이다. 과량의 코트가 웹에 도포되지 않기 때문에, 이 방법은 과다한 코트에 대한 순환이 요구되지 않으며, 웹에 도포된 코팅 혼합물이 항상 새롭고 깨끗한 코팅 공급물로 공급된다. 결과적으로는, 코팅 혼합물 공급물로부터 동반된 공기를 배출시켜 제거하는 것이 더욱 용이하게 되는데, 그 이유는 코팅 혼합물 공급 시스템이 동반된 공기 및 코트 덩어리에 의해 저급화된 재순환 코팅 혼합물을 함유하지 않기 때문이다. 또한, 기계적인 부하가 코팅되는 웹에 가해지지 않으며, 독터링이 요구되지 않기 때문에, 아주 우수한 웹 가공성이 달성된다. 제 1 코트층은 중간의 건조 단계 없이 즉시 제 2 코트층으로 도포되는데, 그 이유는 웹 상에 제 2 코트층이 비코팅된 기재 시트 상에서와 같이 습윤 상태의 제 1 코트층 상에서 용이하게 도포되기 때문이다. 임의로, 제 1 코트층은 또 다른 방법으로 도포될 수 있다. 예를 들어, 제 1 코트층은 블레이드 코터를 사용하여 도포할 수 있으며, 이 방법은 코팅 혼합물이 기재 웹의 거친 부분을 충전시키면서 평탄한 코트 표면을 형성시키는 것으로 공지된 방법이다. 이후, 높은 코팅력을 지닌 코트층이 본 발명에 따른 방법에 의해 제 1 평탄 코트층 상에 도포되는 경우, 아주 우수한 특성을 지닌 최종 코트를 얻을 수 있다.
코팅 혼합물의 소비와 관련하여, 소량의 코트 공급물이면 충분할 수 있는데, 그러한 이유는 과량의 재순환 코트가 필요하지 않기 때문이다. 본 발명의 방법은 광범위한 범위의 코트 중량으로 피복하는데 적합할 수 있다. 가장 가벼운 코트 중량은 슬릿 오리피스의 가장 좁은 간극의 폭으로 결정될 수 있으며, 가장 무거운 코트 중량은 평탄한 층으로서 웹에 의해 수행될 수 있는 코팅 혼합물의 최대량으로 한정된다. 따라서, 본 발명의 방법은 단일의 코팅 단계로 다층 코팅으로 얻을 수 있는 코트 중량만큼 높은 코트 중량을 코팅할 수 있다. 도포된 코트층의 두께 범위는 기재 페이퍼의 특성에 의존하지 않는데, 그 이유는 도포 방법이 웹에 응력을 전혀 가하지 않기 때문이다. 결과적으로는, 두꺼운 코트가 웹의 가공성을 손상시키지 않으면서 얇은 기재 시트에 도포될 수 있다.
본 발명에 따른 도포 장치는 아주 신속하게 조정되어 상이한 코트 중량 및 페이퍼 등급을 수용할 수 있다. 제어 컴퓨터 메모리가 각각 제조된 페이퍼 등급에 대하여 별도로 웹 속도, 분사 각 및 출구 속도, 코트 공급 압력, 요구되는 코트 중량 및 그밖의 파라미터와 같은 조정 파라미터의 최적값을 저장하는데 이용될 수 있다. 따라서, 웹의 "정상 상태" 작동 속도에 대한 코터의 가동 개시 단계에서, 코트 중량은 즉시, 정확하거나 거의 정확한 값을 추정할 수 있다. 본 발명의 방법이 연속적인 코트 중량 및 프로파일 측정 및 조정을 포함하고 있으므로, 본 발명의 장치는 슬릿 오리피스 립의 마모 및 작동조건의 변화에 의해 유발되는 그밖의 변화를 신속하게 보완할 수 있어서 코트 중량이 신속하게 보정된 값으로 유지된다.
장치는 간소화된 설계를 가지며 웹에 대하여 바람직한 위치에, 또한 웹 위에 위치된다. 이러한 장치는 종래의 장치에 비해 보다 용이한 설계가 되게 한다. 본 발명의 장치는 기존의 코터 스테이션에 보완 부품으로서 이용되어, 도포 단계 이후에 독터 블레이드 어셈블리 또는 그밖의 평탄화 장치가 따른다. 또한, 이러한 배열에서, 본 발명의 방법의 정확한 코트 계량은 개선된 가공성 및 우수한 코트 표면 특성을 부여한다.
이하에서는 본 발명을 첨부된 도면을 참조로하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
이하의 설명에서 도포된 코트의 바람직하거나 목적하는 값은 건조 후에 웹 표면에 부착되어 유지되는 코트의 양, 즉, 바람직한 최종 코트 중량을 나타낸다. 상응하는 의미로서, 다층 코팅에서 바람직한 코트의 양은 최종 코트 중량에서의 각각의 코트층의 중량을 나타낸다.
슬릿 오리피스의 폭은 오리피스 립들 사이의 간극 폭을 나타내는 용어이며, 오리피스 길이는 슬릿 오리피스의 크로스 머신 길이를 의미한다.
도 1을 참조하면, 도시된 도포장치는 지지되지 않은 웹(1)에 대하여 작동되도록 되어 있다. 본 발명의 비부하 도포기술로 인해서, 벨트 지지된 웹 또는 도면에 도시되는 바와 같이 지지되지 않은 웹 상에서 코팅이 수행될 수 있다. 이러한 배열은 백킹 롤 지지된 웹을 코팅하는 것을 기초로 하는 종래의 코터의 코팅과는 차이가 있다. 코터 어셈블리는 챔버(2), 챔버로부터 통해 나오며 고정된 하부 립(3)과 조정 가능한 상부 립(4)에 의해 형성되는 슬릿 노즐 오리피스(5)를 포함한다. 도포된 코팅 혼합물의 양을 충분히 적게 조정하기 위해서는, 슬릿 오리피스(5)는 매우 좁게 형성되어야 한다. 일반적으로는, 슬릿 오리피스의 간극 폭은 20 내지 100㎛이어야 하며, 어떠한 경우에는 200㎛만큼 넓은 오리피스가 사용될 수 있다. 상기 도포장치는 광범위한 코트 중량 및 웹 속도에 적합하다. 이에 따르면, 웹속도는 100 내지 3000m/s일 수 있으며, 최종 코트 중량은 3 내지 30 g/m2일 수 있다. 웹(1)에 전달되는 코트 양에 영향을 주는 파라미터 중 한가지는 코팅 혼합물 분사물(6)과 웹 간의 속도차이다. 상기 분사물(6)의 출구 속도는 챔버(2)의 내압을 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 이에 따르면, 분사 속도는 웹 속도의 20 내지 110%로 설정될 수 있다. 또한, 웹에 관한 코팅 혼합물 분사물(6)의 탄젠트 각(α)은 상당히 자유롭게 선택될 수 있지만, 가장 유리하게는 분사는 웹 표면의 이동 방향에 대하여 하향으로 약 30°의 경사각으로 배향된다.
좁은 간극 슬릿 오리피스(5)는 제조 오차에 있어서 아주 정밀함이 요구되며, 약간의 기계적인 마모도 오리피스 간극의 크기를 변경시킬 수 있다. 코트 제형은 무기 안료와 물의 혼합물로 제조되기 때문에, 이러한 제형은 장치를 심하게 마모시킨다. 제조오차 및 마모에 기인되는 슬릿 오리피스 간극의 치수 변화를 보완하기 위해서, 상부 립(4)의 위치가 연속적인 작동 조정 잭(7)으로 조정 가능하게 배열된다. 잭(7)은 코터 프레임(9) 상에 설치되고, 전기 모터에 의해 구동되는 이들의 스크루는 슬릿 오리피스(5)의 상부 립(4)에 접해있다. 웹(1)에 도포되는 코트의 양이 측정되고, 상 부립(4)의 위치가 상기 도포된 양의 측정값을 기초로하여 조정된다. 사용되는 코트 중량 게이지는 아주 고도로 감응하고, 립 조정 시스템이 수㎛의 위치 설정 정밀도를 가능하게 할 수 있으므로, 코트 중량 및 프로파일이 아주 정확하게 바람직한 값으로 조정될 수 있다. 슬릿 오리피스의 간극 폭이 제조시에 정확하게 바람직한 값으로 형성될 수 없고, 간극의 기계적인 마모가 도포된 코팅 혼합물의 양을 증가시키는 경향을 나타내더라도, 코트 중량 측정값을 기준으로 하는 프로파일 조정장치는 작동 상태에서의 실행시간 변화 뿐만 아니라 코팅 혼합물 분사물의 양에 영향을 미치는 제조오차에 기인된 슬릿 오리피스 간극 폭의 편차를 보완할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 도포장치로 코팅 혼합물을 공급하는 장치가 도시되어 있다. 본 발명의 기본 특성은 과량의 코트가 재순환될 필요가 없다는 것인데, 그러한 이유는 단순히 과량의 코트가 웹에 도포되지 않기 때문이다. 제형된 코트를 공급물 용기(10)에 넣고, 용기로부터 코트를 펌프(12)에 의해 공급라인(11)을 따라 도포장치 어셈블리(16)로 펌핑한다. 높은 고형물 함량을 지닌 코트 제형에서, 점도는 코팅 혼합물이 슬릿 오리피스의 좁은 간극을 통해 배출되기가 어려울 정도로 높게 된다. 따라서, 공급라인(11)내 압력은 코팅 혼합물 분사의 요구되는 출구 속도를 얻을 수 있도록 펌프(12)에 의해 충분히 높게 승압되어야 한다. 요구되는 압력 수준은 코트 제형의 점도, 슬릿 오리피스(5)의 간극의 폭 및 코팅 혼합물 분사물의 바람직한 출구 점도에 좌우되기 때문에, 일반적으로는 약 1 내지 3 MPa의 압력 수준이 이용되어야 한다.
분사 노즐 어셈블리의 슬릿 오리피스의 간극 폭이 매우 좁기 때문에, 코트 제형은 도포장치 어셈블리(16)로 공급되기 전에 걸러져야 한다. 스트레이너(15)는 공급 라인(11)내에서 형성될 수 있는 코트 덩어리가 도포장치(16)에 유입되는 것을 방지하도록 도포장치(16)와 가능한 한 가깝게 직렬로 위치한다. 스트레이너(15)의 메쉬는 슬릿 오리피스(5)의 간극 폭보다 큰 입자는 제거되도록 미세해야 하기 때문에, 한외여과(ultrafiltration) 기술이 유리하게 이용된다. 또한, 제 2 스트레이너가 도포장치(16)의 코팅 혼합물 챔버(2)에 설치될 수 있다. 또한, 동반된 공기가 코팅 혼합물로부터 효과적으로 제거됨으로써, 코팅 혼합물중의 기포의 크기는 슬릿 오리피스(5)의 간극 폭보다 작아야 한다. 도 3의 구체예에서, 스트레이너(15)의 정면 공급라인에 설치된 원심분리 공기 분리기(14)의 도움으로 공기가 제거된다. 시스템에서 재순환이 없으므로, 종래의 코터에서 요구되는 바와 같은, 다량의 동반된 공기 및 가능한 코트 덩어리 및 그밖의 불순물을 함유한 재순환 코팅 혼합물이 흐르는 스트레이너를 코팅 혼합물 용기(10)내에 배열할 필요가 없다는 사실로 인해 공기 제거 및 여과의 부하가 적어지게 된다. 반면, 도포장치(16)에는 코팅 혼합물 공급 용기(10)내로 유입되기 전에 여과 및 공기 제거로 용이하게 처리되는 순수한 코팅 혼합물이 공급되며, 또한, 코팅 혼합물 공급 라인(11)에 장착된 공기 분리기(14) 및 스트레이너(15)는 도포장치(16)에 최종적으로 양질의 코팅 혼합물을 공급한다. 여과 및 공기 제거에 추가하여, 코팅 혼합물은 코팅 혼합물 공급 라인(11)에 장착된 열교환기(13)의 수단으로 가열되거나 냉각될 수 있다.
본 발명에 따른 도포장치는 아주 경량의 코트를 웹 표면에 도포시킬 수 있기 때문에, 코팅 혼합물 분사물이 이동 웹을 따라 이동하는 공기층을 통해 침투할 수 없다. 따라서, 공기층은 웹이 코팅 혼합물 분사물과 만나기 전에 웹의 표면으로부터 제거되어야 한다. 이러한 작업은 기계식 독터 장치, 이동 웹의 기계방향에 역으로 향한 공기 나이프(knife) 또는 흡출 장치로 수행될 수 있다. 이에 따라, 공기층 제거 장치는 코팅 혼합물 분사물의 바로 앞에 위치한다. 그러나, 가장 유리하게는 도포장치 어셈블리(16)가 진공 챔버(18)내에 위치하므로써, 코트 미스트가 주위환경으로 이탈하는 것을 방지하는 진공을 이용하는 것이다. 동시에, 상기된 공기 제거 장치는 진공 챔버내로의 공기의 유입을 방지하는데 이용될 수 있다.
도포된 코팅 혼합물의 양은 코트 중량 게이지(19)를 포함한 조정회로 수단에 의해 바람직한 양으로 조정된다. 이렇게 코트 중량의 측정은 본원에서 더 이상 상세히 기재할 필요가 없는 통상의 측정장치로 수행할 수 있다. 도포된 코팅 혼합물의 양은 코트 중량 게이지(19)에서 전송된 측정 시그날에 따른 조정 잭(7)의 도움으로 분사 노즐 도포장치에서 상부 립의 위치를 변화시키는 수단에 의해 시스템의 작동 동안 목적하는 값으로 조정된다. 최종 코트 중량의 조정은 모든 잭들의 도움으로 상부 립(4)을 이동시키고, 동시에 슬릿 오리피스(5)의 간극 폭을 작게 하거나 크게 하여 코트 중량을 각각 가볍게 하거나 무겁게 되도록 하므로써 수행된다. 코트 프로파일은 측정된 코트 프로파일을 기준으로 하여 개별적으로 각각의 잭(7)을 조정함으로써 수준이 달성된다. 프로파일 조정 장치는 웹의 상이한 부위에 도포된 코팅 혼합물의 양을 조정함으로써 기재 시트의 프로파일 에러를 보완하는 정도로 사용될 수 있다. 가장 유리하게는, 컴퓨터(20)가 측정값을 처리하고, 조정 잭의 설정값을 계산하는데 사용될 수 있다. 컴퓨터(20)는 별개의 단위일 수 있거나, 다르게는, 바람직한 조정 소프트웨어가 전체 코터 스테이션(coater station)의 조정 소프트웨어의 집적 부품으로 컴파일될 수 있다. 도포장치의 작동 동안에, 상이한 코트 중량에 대한 설정값은 조정 시스템의 메모리에 저장되고, 그 후에, 저장된 파라미터가 코트 중량, 웹 속도 또는 그밖의 파라미터를 변화시키는 초기값으로 이용될 수 있어서, 생성물을 아주 신속하게 변화시키며, 파손량을 감소시킬 수 있다.
슬릿 오리피스의 립 위치를 조정하는 것 이외에, 또는 그 대신에, 웹에 도포된 선형 코팅 혼합물 분사물의 프로파일 조정이 이동 웹에 코트를 분무하기 직전에 소정의 지점에서 코팅 혼합물 분사물을 물과 희석시킴으로써 수행될 수 있다. 여기서, 희석된 코팅 혼합물을 분출하는 분사 부분은 웹 상에 보다 얇은 최종 코트 영역이 형성되게 하여, 도포장치 챔버에 설치된 다수의 물 분출 노즐이 코팅 혼합물 분사물의 크로스 머신 고형물 함량 프로파일을 조정하는 방법으로 코트 프로파일 조정을 가능하게 한다. 희석수는 물 공급 노즐(17)을 통해 도포장치 어셈블리(16)에 공급된다.
상기된 설명에 추가하여, 본 발명은 또 다른 구체예를 포함한다. 예를 들어, 상기 조정 잭(7)은 그밖의 형태의 고정밀 위치 설정 장치로 대체될 수 있다. 요구되는 조정범위가 아주 섬세해짐에 따라, 립 작동기는 큰 구동력을 생성시킬 필요가 없는데, 왜냐하면 슬릿 오리피스의 상부 립이 요구되는 양만큼 유연하게 대처할 수 있기 때문이다. 상부 립 대신, 하부 립 또는 상하 두 립이 조정될 수 있다. 바람직한 조정 기술은 웹에 관한 코팅 혼합물 분사의 요구되는 경사각에 따라 선택되어야 한다. 분사가 웹의 기계방향에 대해 하향으로 정렬되는 경우, 상부 립은 상기된 바와 같이 조정함으로써 가장 유리하게 조정된다. 립(3,4)의 형상은 도면에 도시된 것과 다를 수 있다.
본 발명에 따라 코팅 혼합물을 도포한 후에, 웹은 요구되는 방법으로 더 처리될 수 있다. 예를 들어, 웹은 독터링 장치로 평탄화되거나, 또한, 웹의 평탄성이 개선되도록 캘린더링될 수 있다.
본 발명의 주요 이점은 웹이 정밀하게 조정된 양의 코팅 혼합물로 코팅되므로써 독터링이 불필요하게 된다는 것이다. 본 발명의 코팅 방법에서, 코트는 캘린더링(calendering)에 의해 용이하게 평탄화되는 에어-브러시 코팅(air-brush coating)의 표면 조직과 유사한 등고선형 표면 조직을 형성한다. 이러한 표면 조직의 코팅력은 강하여, 저휘도 기재 시트(base sheet)의 페이퍼 및 페이퍼보오드를 코팅하기에 가장 적합한 방법이다. 과량의 코트가 웹에 도포되지 않기 때문에, 이 방법은 과다한 코트에 대한 순환이 요구되지 않으며, 웹에 도포된 코팅 혼합물이 항상 새롭고 깨끗한 코팅 공급물로 공급된다. 결과적으로는, 코팅 혼합물 공급물로부터 동반된 공기를 배출시켜 제거하는 것이 더욱 용이하게 되는데, 그 이유는 코팅 혼합물 공급 시스템이 동반된 공기 및 코트 덩어리에 의해 저급화된 재순환 코팅 혼합물을 함유하지 않기 때문이다. 또한, 기계적인 부하가 코팅되는 웹에 가해지지 않으며, 독터링이 요구되지 않기 때문에, 아주 우수한 웹 가공성이 달성된다. 제 1 코트층은 중간의 건조 단계 없이 즉시 제 2 코트층으로 도포되는데, 그 이유는 웹 상에 제 2 코트층이 비코팅된 기재 시트 상에서와 같이 습윤 상태의 제 1 코트층 상에서 용이하게 도포되기 때문이다. 임의로, 제 1 코트층은 또 다른 방법으로 도포될 수 있다. 예를 들어, 제 1 코트층은 블레이드 코터를 사용하여 도포할 수 있으며, 이 방법은 코팅 혼합물이 기재 웹의 거친 부분을 충전시키면서 평탄한 코트 표면을 형성시키는 것으로 공지된 방법이다. 이후, 높은 코팅력을 지닌 코트층이 본 발명에 따른 방법에 의해 제 1 평탄 코트층 상에 도포되는 경우, 아주 우수한 특성을 지닌 최종 코트를 얻을 수 있다.
코팅 혼합물의 소비와 관련하여, 소량의 코트 공급물이면 충분할 수 있는데, 그러한 이유는 과량의 재순환 코트가 필요하지 않기 때문이다. 본 발명의 방법은 광범위한 범위의 코트 중량으로 피복하는데 적합할 수 있다. 가장 가벼운 코트 중량은 슬릿 오리피스의 가장 좁은 간극의 폭으로 결정될 수 있으며, 가장 무거운 코트 중량은 평탄한 층으로서 웹에 의해 수행될 수 있는 코팅 혼합물의 최대량으로 한정된다. 따라서, 본 발명의 방법은 단일의 코팅 단계로 다층 코팅으로 얻을 수 있는 코트 중량만큼 높은 코트 중량을 코팅할 수 있다. 도포된 코트층의 두께 범위는 기재 페이퍼의 특성에 의존하지 않는데, 그 이유는 도포 방법이 웹에 응력을 전혀 가하지 않기 때문이다. 결과적으로는, 두꺼운 코트가 웹의 가공성을 손상시키지 않으면서 얇은 기재 시트에 도포될 수 있다.
본 발명에 따른 도포 장치는 아주 신속하게 조정되어 상이한 코트 중량 및 페이퍼 등급을 수용할 수 있다. 제어 컴퓨터 메모리가 각각 제조된 페이퍼 등급에 대하여 별도로 웹 속도, 분사 각 및 출구 속도, 코트 공급 압력, 요구되는 코트 중량 및 그밖의 파라미터와 같은 조정 파라미터의 최적값을 저장하는데 이용될 수 있다. 따라서, 웹의 "정상 상태" 작동 속도에 대한 코터의 가동 개시 단계에서, 코트 중량은 즉시, 정확하거나 거의 정확한 값을 추정할 수 있다. 본 발명의 방법이 연속적인 코트 중량 및 프로파일 측정 및 조정을 포함하고 있으므로, 본 발명의 장치는 슬릿 오리피스 립의 마모 및 작동조건의 변화에 의해 유발되는 그밖의 변화를 신속하게 보완할 수 있어서 코트 중량이 신속하게 보정된 값으로 유지된다.
장치는 간소화된 설계를 가지며 웹에 대하여 바람직한 위치에, 또한 웹 위에 위치된다. 이러한 장치는 종래의 장치에 비해 보다 용이한 설계가 되게 한다. 본 발명의 장치는 기존의 코터 스테이션에 보완 부품으로서 이용되어, 도포 단계 이후에 독터 블레이드 어셈블리 또는 그밖의 평탄화 장치가 따른다. 또한, 이러한 배열에서, 본 발명의 방법의 정확한 코트 계량은 개선된 가공성 및 우수한 코트 표면 특성을 부여한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치에서의 코팅 혼합물 공급 시스템의 개략도이다.

Claims (11)

  1. 코팅 혼합물이 코팅되는 웹(web)(1)의 크로스 머신(cross-machine) 폭 부분의 일부 또는 전부에 걸쳐 연장되는 좁은 간극 슬릿 오리피스(slit orifice)(5)를 통해 분사물 형태로 웹(1)에 도포되는, 페이퍼 또는 페이퍼보오드의 이동 웹을 코팅시키는 방법으로서,
    - 적어도 웹(1)의 크로스-머신 방향으로 웹에 도포된 코트의 중량을 측정하는 단계 및
    - 웹(1)의 크로스 머신 폭에서의 다수의 지점에서 슬릿 오리피스(5)를 통해 분무된 코팅 혼합물의 용적율을 변화시켜, 웹(1)의 크로스 머신 폭에 도포된 코팅 혼합물의 양이 웹을 건조시킨 후에 목적하는 코트 두께로 형성되도록 하는 단계를 포함하며,
    웹(1)에 도포된 코트의 중량 및 프로파일이 측정되는 동안, 이에 근거하여 슬릿 오리피스(5)의 간극 폭을, 전체 길이에 걸쳐 목적하는 최종 코트 중량이 설정되도록 변경시키고, 추가로 도포된 코트의 크로스-머신 프로파일을 조정하여 독터링이 불필요하게 되도록 개별적으로 조정함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 도포된 코트 중량이 슬릿 오리피스(5)의 크로스 머신 폭에 걸친 다수의 지점에서 슬릿 오리피스(5)의 간극 폭을 조정함으로써 조절됨을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 도포된 코트 중량이 코팅 혼합물을 웹에 도포하기 전에 코팅 혼합물을 물로 희석시킴으로써 조절됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 코팅 혼합물이 200㎛미만의 평균 간극 폭을 지닌 슬릿 오리피스(5)로부터 도포됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 슬릿 오리피스(4)의 간극 폭이 슬릿 오리피스(5)의 한 립(4)의 위치를 대향하는 립(3)에 대하여 조정함으로써 변경됨을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 이동웹(1)에 동반된 공기층이 코팅 혼합물 분사물(6)이 웹(1)의 표면으로 전달되기 전에 웹(1)의 표면으로부터 제거됨을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 코팅 혼합물 분사물(6) 부근에 이동 웹(1)의 표면 상에 동반된 공기층이 코팅 혼합물 분사물(6)에 도달하는 것을 억제하는 진공 영역이 형성됨을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 코팅 혼합물이 가압하에 코팅 혼합물 용기(10)으로부터 슬릿 오리피스(5)내로 공급되고, 코팅 혼합물을 슬릿 오리피스(5)내로 공급하기 전에 동반된 공기가 코팅 혼합물로부터 분리되고, 코팅 혼합물이 스트레이너(strainer)를 통과함을 특징으로 하는 방법.
  9. 페이퍼 또는 페이퍼보오드의 이동웹을 코팅시키는 어셈블리로서,
    - 코팅되는 웹(1)의 크로스 머신 폭 부분의 일부 또는 전부에 걸쳐 연장되는 좁은 간극 슬릿 오리피스(5)를 통해 분출되는 선형 분사물(6)의 형태로 코팅 혼합물을 웹(1)에 도포하는 도포장치(16);
    - 웹(1)에 도포된 코트 중량을 측정하는 수단; 및
    - 웹이 건조된 후에 코팅된 웹 상에 바람직한 코트 두께가 형성되게 하는 코팅 혼합물의 양으로 슬릿 오리피스(5)를 통해 웹(1)의 전체 크로스 머신 폭에 도포되도록 웹(1)의 크로스 머신 폭의 다수의 지점에서 슬릿 오리피스(5)부터 분출되는 분사물 형태의 코팅 혼합물의 양을 변경시키는 조정 부재(7,8)를 포함하며;
    - 코트 중량을 측정하는 수단이 웹(1)에 도포된 코트의 중량 및 프로파일을 측정하기 위한 수단을 포함하고,
    - 조정 부재(7,8)가, 목적하는 최종 코트 중량이 설정되도록 슬릿 오리피스(5)의 전체 길이에 걸쳐 오리피스(5)의 간극 폭을 변경시키고, 추가로 도포된 코트의 크로스-머신 프로파일을 조정하여 독터링을 불필요하게 하도록 각 지점에서 별도로 변경시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 어셈블리.
  10. 제 9항에 있어서, 오리피스(5)의 크로스 머신 폭에 걸친 오리피스의 다수의 지점에서 슬릿 오리피스(5)의 간극 폭을 조정하는 수단(7,8)을 포함함을 특징으로 하는 어셈블리.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 코팅 혼합물이 200㎛ 미만의 평균 간극 폭을 지닌 슬릿 오리피스(5)로부터 도포됨을 특징으로 하는 어셈블리.
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