KR100597944B1 - 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시코팅액 공급방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그라비아 코터를 이용한 색상 조절을 위한 코팅층 제조시 코팅액 공급방식에 관한 것으로서 보다 상세하게는, 코팅층 외관 조절에 큰 영향을 미치는 코팅액 공급시 발생되는 펌프에 불안정한 운전에 의해 발생되는 코팅액에 맥동 방지 및 액팬 전면에 균형적인 공급을 통하여, 액팬내에 조액 유동성을 안정하게 하여, 코팅 외관 개선 및 외관 조절을 보다 용이하게 하여, 각종 소재 표면에 일정 두께로 균일하게 코팅층을 코팅하여 색감의 균일성을 확보할 수 있고, 기재 필름에 코팅되는 코팅층의 두께를 보다 균일하고 용이하게 제어할 수 있고, 또한 코팅 후도에 따라 막의 특성변화가 큰 용액, 코팅 특히 색 조절 기능을 하는 필름의 코팅에 우수한 색상 조절을 위한 코팅층 제조를 위한 코팅액 공급방식에 관한 것이다.

색상조절 조성물, 이형필름, 폴리에스터 필름

Description

그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법{Supply Method of Coating Solution by Fabrication of Color Control Layer using the Gravure Coater}

도 1은 종래의 나이프 코팅 장치를 나타내는 도면.

도 2는 종래의 콤마 롤 코팅 장치를 나타내는 도면.

도 3은 종래의 그라비아 롤 코팅장치를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법을 구현하는 코팅 장치를 나타내는 도면.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 이송롤러 2 : 백롤러

3 : 전방롤러　 4 : 후방롤러

5 : 나이프 코팅방식용 나이프 6 : 그라비아 코팅방식용 나이프

7 : 코팅액받이 8 : 액통　　　　　　　

9 : 공급펌프 10 : 기재(필름)

11 : 개소 12 : 액팬

20 : 코팅액 100 : 콤마(롤러)

200 : 메쉬롤러 또는 메쉬롤 1000 : 뎀퍼

2000 : 슬롯

본 발명은 그라비아 코터를 이용한 색상 조절을 위한 코팅층 제조시 코팅액 공급방식에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 코팅층 외관 조절에 큰 영향을 미치는 코팅액 공급시 발생되는 펌프에 불안정한 운전에 의해 발생되는 코팅액에 맥동 방지를 통하여, 액팬내에 조액 유동성을 안정하게 하여, 코팅 외관 개선 및 외관 조절을 보다 용이하게 하여, 각종 소재 표면에 일정 두께로 균일하게 코팅층을 코팅하여 색감의 균일성을 확보할 수 있고, 기재 필름에 코팅되는 코팅층의 두께를 보다 균일하고 용이하게 제어할 수 있고, 또한 코팅 후도에 따라 막의 특성변화가 큰 용액, 코팅 특히 색 조절 기능을 하는 필름의 코팅에 우수한 색상 조절을 위한 코팅층 제조를 위한 코팅액 공급방식에 관한 것이다.

일반적으로 색상조절 필름으로서 폴리에스터 필름에 폴리우레탄 및 아크릴계수지등을 박막 적층하고 이것에 색상조절 기능성을 부여하기 위한 색상 조절 염료층을 적층한 다양한 색상조절 필름이 범용화되고 있다.

이러한 색상조절 필름의 코팅층을 형성하기 위해 나이프 코팅 장치를 사용하는 종래의 코팅 방법이 도 1에 도시되어 있다. 나이프 코팅 장치에서는 회전되는 롤러(1) 상에 필름소재(10)가 공급되고, 이동되는 소재(10) 상부에 색상 조절 염료 용액(20)이 공급된다. 소재 위에 공급된 코팅 용액(20)이 이동될 때 롤러(1) 상부 에 폭 방향으로 길게 형성된 나이프(5)를 통과하면서 나이프의 높낮이에 따라 코팅 층의 코팅 두께가 결정된다. 그러나 이러한 나이프 코팅 방법을 사용하기 위해서는 코팅 용액의 점도가 약 10,000 내지 15,000 cP 정도로 상당히 높아야 하기 때문에, 코팅 과정에서 나이프 부분 근처에 코팅의 덩어리가 발생하여 균일한 코팅이 어렵고, 코팅 후에도 잔류 용제로 인한 건강 및 위생상의 문제점을 가지고 있다.

또한, 색상조절 필름의 코팅층을 형성하기 위해 콤마 롤 코팅 장치를 사용하는 또 다른 코팅 방법이 도 2에 도시되어 있다. 콤마 롤 코팅 장치에서는 콤마 형태로 제작된 정지된 롤러(100) 상에 필름소재(10)가 공급되고, 이동되는 소재(10) 상부에는 색상 조절 염료 용액(20)이 공급되는데, 소재 위에 공급된 코팅 용액은 이동되면서 롤러 하부에 형성된 콤마형태의 나이프를 통과하면서 나이프와 기재(10)의 높낮이에 따라 코팅층의 두께가 결정된다. 그러나 이러한 콤마 롤 코팅 방법을 사용하기 위해서는 코팅 용액의 점도가 약 200cP 이상으로 비교적 높아야 하며 코팅 과정에서 콤마 형태의 나이프 부분 근처에 코팅액의 덩어리가 발생할 경우 기재 진행방향으로 기다란 줄 형태의 스크라치액 줄이 발생되며 또한 미세한 코팅두께의 제어가 어려운 문제점을 가지고 있다.

그리고, 색상조절 필름의 코팅층을 형성하기 위해 그라비아 롤 코팅 장치를 사용하는 코팅 방법은 도 3에 도시되어 있다. 약 100cP 이하의 묽은 코팅액(20)을 담은 용기에, 용기의 코팅액(20)을 묻혀서 기재(10)에 코팅하기 위한 메쉬롤(200)이 형성되고, 메쉬롤(200)의 상부에는 서로 맞닿음되면서 회전되는 백롤러(2)가 위치하고, 기재를 이송하는 전방롤러(3)와 후방롤러(4)가 위치되어 있다. 그라비아 롤 코팅의 원리는 메쉬롤(200)의 표면에 형성된 수많은 홈에 코팅액이 젖은 후 백업롤로 눌러서 그 사이를 통과하는 기재에 코팅액을 묻어나게 하는 것이다. 또한 용기에 담겨져 있는 코팅액의 양을 조절하기 위해 메쉬롤에는 나이프(6)가 형성되어 있어 메쉬롤에 의해 점착되어 올라가는 묽은 코팅액을 긁어내려 적당한 양을 공급한다. 여기서 사용되는 나이프(6)가 회전하는 메쉬롤의 표면을 깍아가면서 코팅액을 긁어내리는 역할을 한다. 메쉬롤은 코팅액으로 채워진 액팬에 약 1/3가량 적셔진 상태에서 회전하며 액팬(12)내에 코팅액의 유동성에 민감하게 반응하며 이러한 이유로 인해서 실제 액팬내에 유동성은 기재에 코팅시 코팅 외관에 큰 영향을 미친다. 코팅액을 액통(8)에서 액팬(12)으로 송출시 일반적으로 펌프(9) 방식이 사용되며, 이러한 공급펌프의 조건으로는 액체가 새지 않게 동작을 하며, 적절한 유량으로, 액팬으로 송출할수 있는 조건이 필수이다. 이러한 조건을 대체적으로 만족시키는 펌프로는 프로펠러와 같은 기능을 갖는 날개를 회전시켜 코팅액을 송출하는 회전 펌프, 스크류형 날개를 고속으로 회전시켜 송출하는 축회전형 액체펌프, 기어가 배치되어 있는 공간내에 코팅액을 충전하여 기어 회전에 의해 송출하는 기어펌프등이 상업적으로 널리 사용되어지고 있다. 그러나 이러한 펌프는 회전 운동시 접동에 의해 회전축과 축실(seal) 사이에서 액체가 누출되어 오염되는 문제 및 실(seal)부의 마모가 진행되면 누출의 양이 증대되어 액통에서 액팬으로의 균일하고 안정적인 공급이 현실적으로 불가능하며, 이로 인해 액팬내의 코팅액 불안정성을 야기시킨다. 또한 액통에서 액팬으로 송출하기 위하여 고속 회전시킬 경우, 미량의 코팅액 송출, 송출량의 미세조정하는 것, 액체의 흐름을 멈추기 위하여 정지하는 것, 코팅액을 송출하기 위하여 회전수를 재빨리 올리는 것이나 간헐적으로 코팅액을 송출하는 운전 제어가 불가능하여 문제를 해결하기 위한 미묘한 유량의 조정이 곤란하였다.

액팬 전면에 코팅액을 공급하는 경우 한곳의 액체 공급 경로를 분기하는 것만으로는 액팬 전체에 균일하게 공급할 수 없다는 문제가 발생된다. 그런점에서 코팅액을 복수의 공급 개소로 분배하는 장치를 부가하는 것도 생각할 수 있지만 그런 경우 기구가 복잡하게 되어 비용이 높아지는 단점이 있다.

나이프가 비록 코팅액을 긁어내려 적당량을 공급한다 하더라고, 실제 수많은 각 메쉬 유니트에서는 액팬내의 국부적인 유동성 차이로 인해 각 메쉬 유니트에 대한 코팅액의 젖음성 및 유동성에 차이를 유발하며, 이는 최종적으로 기재(10) 상에 코팅되는 코팅층의 두께가 서로 달라 횡방향 줄무늬 결점, 종방향 줄무늬 결점등에 코팅층 외관 결점 유발은 물론 특성상 뷸균일성을 유발하게 된다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 이형필름, 광학용 폴리에스터 필름, 기능성 필름 등을 포함한 각종 소재에 색상 조절을 위한 코팅층을 코팅하는데 종래 사용해 왔던 나이프 코팅, 콤마 롤 코팅 및 그라비아 롤 코팅방법이 가지고 있던 문제점을 극복한 새로운 방식의 코팅액 공급방식을 제공함을 특징으로 한다.

이를 위해 본 발명의 목적은 각종 소재 표면에 안정적이고 균일하게 코팅 될 수 있도록 액팬에 일정량의 코팅액을 맥동발생 없이 안정적으로 공급하므로서, 일정 두께로 균일하게 코팅층을 코팅하여 색감의 균일성을 확보하고, 펌프의 고속 회전시, 미량의 코팅액 송출, 송출량의 미세조정하는 것, 액체의 흐름을 멈추기 위하여 정지하는 것, 코팅액을 송출하기 위하여 회전수를 재빨리 올리는 것이나 간헐적으로 코팅액을 송출하는 것 등의 제어를 용이하게 할 수 있는 색상 조절을 위한 코팅층 제조시 코팅액 공급방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법은 코팅장치의 액통에서 펌프를 이용하여 슬롯공급장치로 코팅액을 이송시키는 단계와, 상기 슬롯공급장치 내부의 뎀퍼에서 맥동을 상쇄하는 단계와, 상기 슬롯공급장치에서 액팬 전면으로 상기 코팅액을 안정적이고 균일하게 공급하는 단계와, 전방 롤러, 후방 롤러에 의해 필름을 이동시키는 단계와, 상기 필름의 상부에 접하는 백 롤러 및 상기 필름의 하부에 접하는 메쉬롤러를 이용하여, 상기 필름 진행방향의 반대 방향으로 상기 메쉬롤러를 회전시키면서 침적용기의 상기 코탱액을 상기 필름의 저면에 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 슬롯공급장치 슬롯의 크기 변경을 통해 코팅층의 후도, 평활성 및 외관을 개선하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 슬롯공급장치 슬롯의 형태 변경을 통해 코팅층의 외관을 개선하는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는, 상기 필름은 아크릴수지가 박막 코팅된 폴리에스터 필 름, 이형필름, 광학용 폴리에스터 필름 또는 기능성 필름인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

도 1은 종래의 나이프 코팅 장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 콤마 롤 코팅 장치를 나타내는 도면이고, 도 3은 종래의 그라비아 롤 코팅장치를 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법을 구현하는 코팅 장치를 나타내는 도면이며, 여기서 그라비아 코터는 잉크나 접착제 특히 색상 조절을 위한 코팅층을 도포하는 장치를 편의상 공통으로 지칭한다.

본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법에서 액팬(12)은 코팅액(여기서 '코팅액'이라 함은 코팅시 필요한 잉크나 접착제 특히 색상조절을 위한 코팅액 등의 액체를 지칭한다)을 담게 되며, 그 액팬(12)에는 코팅액 전사롤인 메쉬롤러(200)의 하단이 코팅액속에 1/3가량 침적된 상태에서 회전 구동된다.

그리고 상기 코팅액 전사롤인 메쉬롤러(200)는 그 상부에 백롤러(2)와 당접하여 회전하며, 양측 롤러의 틈새로 필름쉬트 즉 기재가 이송된다.

상기 액팬(12)에 수용된 코팅액(20)은 액팬을 통해 넘쳐흘러 액받이로 유입되며, 이 코팅액은 펌프장치를 구비한 액통에 의해 펌핑되어 재순환된다.

그리고 도면중 나이프(6)는 코팅액 전사용 메쉬롤로(200)에 과다하게 도포된 코팅액을 일정량만 남기고 여분의 코팅액을 긁어내리는 기능을 한다.

본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법은, 먼저 코팅액이 담겨 있는 액통(8)에서 펌프(9)를 이용하여 코팅액(20)을 슬롯(2000)형태에 공급장치로 이송한다. 그런 다음 슬롯형태 공급 장치 내부에 반원통 형태의 뎀퍼(1000)에서 맥동을 상쇄시키는 단계를 거친다. 이후 슬롯(2000)에서 액팬(12) 전면에 걸쳐 균일하게 코팅액(20)을 공급하는 단계를 거치면 액팬(12)에 공급된 코팅액(20)이 메쉬롤러(200)의 메쉬 유니트를 적신다. 이 후 전방 롤러(3)와 후방 롤러(4)에 의해 필름(10)을 이동시키면서 상기 필름(10)의 상부에 접하는 백 롤러(2) 및 상기 필름(10)의 하부에 접하는 메쉬롤러(200)를 이용하여, 상기 필름(10) 진행방향의 반대 방향으로 상기 메쉬롤러(200)를 회전시키면서 침적용기의 상기 코탱액(20)을 상기 필름(10)의 저면에 코팅하는 단계를 거친다. 여기서 상기 메쉬롤러(200)는 나이프(6)의 방향으로 회전하고, 이때 나이프(6)가 과도포된 코팅을 깍아주게 되는 것이다.

상기 코팅액이 코팅되는 상기 기재인 필름은 아크릴수지가 박막 코팅된 폴리에스터 필름, 이형필름, 광학용 폴리에스터 필름 또는 기능성 필름인 것이 바람직하다.

상기 슬롯공급장치의 크기, 특히 이의 슬롯(slot) 크기는 코팅액에 공급량을 조절하며 공급량에 따른 액팬(12) 내에 코팅액(20)의 맥동 및 유동성에 직접적인 영향을 주며, 이러한 영향들은 코팅 외관에 직, 간접적인 영향을 준다. 실예로 기재에 코팅되는 코팅액보다 과대한 코팅액이 액팬으로 공급될 때 액팬내에 코팅액 유동성에 불안정으로 인해 실제 기재에 코팅시 기재 진행방향으로 줄무늬 형태의 결점들이 발생될 가능성이 높아지며, 이러한 코팅결점은 액팬내의 유동성 안정화 외에는 별다른 해결책이 없다. 또한 동일한 코팅액을 액팬에 공급할 때 Slot의 크기는 작아질수록 Slot 토출부에 압력이 커져 실재 액팬내의 코팅액 유동성을 불안정하게 하는 요소로 작용하며, 이 또한 코팅결점 발생 가능성을 높이는 것이라 할 수 있다.

또한 상기 슬롯공급장치의 형태, 특히 이의 슬롯(slot) 형태는 코팅액에 공급량, 액팬내에 코팅액의 유동성에 영향을 주며 코팅 외관에 직, 간접적인 영향을 준다.

본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법에 의해 코팅한 제품(실시예)과 종래의 일반적인 복수의 개소에 액체를 공급하는 그라비아 코팅에 의해 코팅된 제품들(각각 비교예 1 및 비교예 2)과의 차이를 나타내기 위한 비교를 다음 표 1에 나타내었다.

[표 1]

구분		비교예 1	비교예 2	실시예
주 용도		필름 코팅용	필름 코팅용	필름 코팅용
코팅두께		4 ~ 5㎛	4 ~ 5㎛	5㎛
코팅층 좌우 두께편차(㎛)		< 0.7㎛	< 0.3㎛	< 0.1㎛
코팅층 좌우광 특성편차	가시광선 평균투과율	4.1%	1.4%	0.7%
	투과색 x	0.003	0.002	0.001
	투과색 y	0.004	0.002	0.001
장점		- 고속운전이 가능하여 생산 비용 절감가능 -공정변수 상대적으로 적음	- 저점도 코팅액 가능 - 기재 중 일부분만 코팅 가능	- 코팅층 좌우 두께편차 적음 - 코팅 후도에 민감한 특성 변화를 나타내는 용액의 코팅에 용이
단점		- 코팅층 좌우 두께 편차 심함 - 저점도 용액 코팅 불가 - 코팅시 종방향 줄무늬결점 자주 발생되며 긴급조치 곤란.	- 코팅층 좌우두께편차 심함 - 코팅외관 개선 위한 공정상 개선 조절인자 적음	없음

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법에 의해 코팅한 제품은 종래에 사용되고 있는 나이프 코팅 및 복수의 개소(11)에 의해 코팅액을 공급한 그라비아 코팅 기술에 의해 코팅된 제품에 비해 평활성이 우수하며, 이러한 장점들로 인해 균일한 제품을 연속적으로 생산할 수 있는 우수한 특징이 있고, 코팅층 좌우 두께편차가 적고 코팅 후도에 민감한 특성 변화를 나타내는 용액의 코팅에 용이함을 알 수 있었다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개를 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법에 따르면 이형필름, 광학용 폴리에스터 필름, 기능성 필름 등을 포함한 각종 소재 표면에 안정적이고 균일하게 공급된 코팅액을 일정 두께로 균일하게 코팅층을 코팅하여 색감의 균일성을 확보할 수 있는 등의 효과를 가질 수 있다.

또한 본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법에 따르면 슬롯에 크기 및 형태 조정을 통하여 펌프의 고속운전시, 미량의 코팅액 송출, 송출량의 미세조정하는 것, 코팅층 외관 조절을 보다 용이하게 할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

이로 인해 본 발명에 따른 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법은 코팅 후도에 따라 막의 특성변화가 큰 용액, 코팅 특히 색 조절 기능을 하는 필름의 코팅에 우수한 효과가 있으며, 매우 엄격한 코팅층 제어를 요구하는 전자정보 소재의 생산에 효과가 있다.

Claims (4)

1. 그라비아 코터를 이용하여 색상 조절용 코팅층을 제조할 때 코팅액을 공급하는 방법에 있어서,

   코팅장치의 액통(8)에서 펌프(9)를 이용하여 슬롯(2000)공급장치로 코팅액(20)을 이송시키는 단계와,

   상기 슬롯(2000) 공급장치 내부의 뎀퍼(1000) 에서 맥동을 상쇄하는 단계와,

   상기 슬롯(2000) 공급장치에서 액팬(12) 전면으로 상기 코팅액(20)을 안정적이고 균일하게 공급하는 단계와,

   전방 롤러(3), 후방 롤러(4)에 의해 필름(10)을 이동시키는 단계와,

   상기 필름(10)의 상부에 접하는 백 롤러(2) 및 상기 필름(10)의 하부에 접하는 메쉬롤러(200)를 이용하여, 상기 필름(10) 진행방향의 반대 방향으로 상기 메쉬롤러(200)를 회전시키면서 침적용기의 상기 코탱액(20)을 상기 필름(10)의 저면에 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯(2000) 공급장치 슬롯의 크기 변경을 통해 코팅층의 후도, 평활성 및 외관을 개선하는 것을 특징으로 하는, 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코 팅층 제조시 코팅액 공급방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯(2000) 공급장치 슬롯의 형태 변경을 통해 코팅층의 외관을 개선하는 것을 특징으로 하는, 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 필름(10)은 아크릴수지가 박막 코팅된 폴리에스터 필름, 이형필름, 광학용 폴리에스터 필름 또는 기능성 필름인 것을 특징으로 하는, 그라비아 코터를 이용한 색상 조절용 코팅층 제조시 코팅액 공급방법.

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