KR100769530B1 - 그라비어 도포장치 - Google Patents

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토모나리 오가와
타카유끼 나카니시
마사후사 무라카미
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후지필름 가부시키가이샤
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Abstract

그라비어롤, 외표면의 저부를 도포액에 침지하여 그라비어롤(15)의 외표면상에 도포액을 연속적으로 도포하는 매니폴드 블록, 및 그라비어롤의 외표면의 상에서 도포된 도포액의 과잉부를 박리시키는 닥터 블레이드를 포함하며, 그라비어롤로 이송된 플렉시블 줄형상 기판의 표면을 그라비어롤의 외표면에 접촉시켜서 플렉시블 줄형상 기판의 표면상에 도포액의 소정량을 이송하고 도포하는 그라비어 도포장치이고, 상기 장치는 상기 그라비어롤의 회전에 의해 매니폴드 블록에서 상기 그라비어롤의 외표면이 이동하는 측상에 매니폴드 블록에서 연신하는 그라비어롤의 외표면 전출(轉出)부를 더 함유하고, 댐블록은 그라비어롤의 축중심 위에 그리고 상기 그라비어롤의 외표면상에 도포액의 과잉부를 상기 닥터블레이드로 박리시키는 박리점 아래에 배치되는 선단부를 갖는 것을 특징으로 하는 그라비어롤 도포장치.

Description

그라비어 도포장치{GRAVURE COATING APPARATUS}
도1은 본 발명의 실시형태에 의한 그라비어 도포장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도2는 본 발명의 실시형태에 의한 그라비어 도포장치에 도포액을 공급하는 측면을 도시한 확대 단면도이다.
도3은 종래기술의 그라비어 도포장치의 구조를 도시한 단면도이다.
도4는 종래기술의 도포장치에 도포액을 공급하는 측면을 도시한 확대 단면도이다.
도5는 종래기술의 도포장치에 플렉시블 줄형상 기판상에 도포액의 도포조건을 표시한 투영도이다.
도6은 종래기술의 그라비어 도포장치의 다른 실시예를 표시한 단면도이다.
본 발명은 연속적으로 이송되는 기판의 표면상에 도포액을 균일하게 도포하는 그라비어 도포장치에 관한 것이다.
그라비어 도포장치는 플렉시블 줄형상 기판의 표면상에 도포액을 도포하는 장치로 공지되어 있다. 도3에 도시된 그라비어 도포장치에서, 화살표A에 의해 나타낸 방향으로 회전구동되는 그리비아 롤(1)을 그 외표면에 대해 소정의 거리를 유지하면서 매니폴드블록(2)내에 오목하게 형성된 액류부(2a)에 침지시켜, 그라비어롤(1)의 외표면에 도포액(L)을 도포한다. 이후, 도4에 도시된 것처럼, 그라비어롤(1)의 외표면을 누르는 닥터블레이드(4)로 그라비어롤(1)의 외표면상에 도포된 도포액(L)의 과잉부를 박리하면서, 그리비아롤(1)의 외표면상에 조각된 셀에 유지된 도포액(L)은 플렉시블 줄형상 기판(5)상에 이송되고 도포된다(기재된 것처럼, 예를 들어, JP-U-4-41764).
그라비어롤(1)의 외표면상에 이와같이 도포한 후 닥터블레이드(4)로 박리한 도포액(L)은 매니폴드 블록(2)의 그리비아롤 외표면의 전출부(2b)의 외면(2c)을 통해 회수팬(6)으로 수집된다.
상기 종류의 그라비어 도포장치에 있어서, 도5에 도시한 것처럼, 비교적 긴 거리를 닥터블레이드(4)로 박리하여 회수된 과잉의 도포액은 표면장력의 작용에 의해 발생된 폭방향으로 촘촘한 간격을 갖는 축류(contraction flow)에 기인하여 다수의 장축 줄형상의 유동(Ls)을 형성한다. 장축 줄형상의 유동(Ls)은 블레이드의 선단의 이면상에 도포액의 압력차를 일으키고, 닥터블레이드(4)를 통과하는 도포액량의 격차를 만들어, 플렉시블 줄형상 기판(5)의 표면상에 도포액의 이송하고 도포되는 폭방향으로 격차를 만든다.
상기 문제를 방지하기 위해, 도6에 도시된 것처럼 상기 방법으로 매니폴드 블록(2)상에 그라비어롤 외표면이 전출되는 측상에 그라비어롤(1)의 외표면에 대해 약간의 간격을 유지하면서 굽은 도포액 가이드(7)을 설치하고, 도포액 가이드(7)의 선단부는 도포액 블레이드(4)와 그라비어롤(1)의 접촉점의 바로 근처의 위치로 연신함으로써, 닥터블레이드(4)로 박리하고 회수한 도포액(L)의 장축의 줄형상의 유동(Ls)이 이송도포량(L)에 영향을 미치는 것을 억제하도록 하였다(기재된 것처럼, 예를 들면, 일본 특허공개 소 63-194766호 공보).
그러나, 회수된 도포액(L)의 장축의 줄형상의 유동(Ls)이 발생되는 것을 억제하기 위해 닥터블레이드(4)와 그라비어롤(1)의 접촉점 바로 근처의 위치로 도포액 가이드(7)을 연신하는 경우에, 도포액(L)이 고점도이면 도포액 가이드(7)을 통과하는 도포액(L)의 액체압력과 액체저항을 증가시키고, 그 결과, 닥터블레이드(4)의 변형에 기인하여 플렉시블 줄형상 기판(5)상에 도포액(L)의 이송도포량이 불균일하게 될 가능성도 있다. 도포액 가이드(7)를 통과하는 도포액(L)이 저점도인 경우, 또한, 그라비어롤(1)의 외표면과 도포액 가이드(7)사이에 갭에 도포액(L)이 충분히 채워지지 않을 가능성도 있다. 또한, 도포액 가이드(7)의 형상에 따라, 가동성, 세정성, 착탈작업성, 및 유지성 등에 문제가 있다.
본 발명은 상기 환경하에서 개발되고 그 목적은 닥터 블레이드로 박리되고 회수된 도포액의 장축 줄형상의 유동 및 도포액의 이송도포량에 영향을 미치는 닥터블레이드의 변형을 억제하여, 상기 도포액이 플렉시블 줄형상 기판의 표면상에 균일하게 이송도포될 수 있도록 하는 그라비어 도포장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 하기 구성을 갖는 그라비어 도포장치에 의해 달성될 수 있다.
(1)소정의 주변 속도로 회전 구동하는 그라비어롤, 외표면의 저부를 도포액에 침지하여 그라비어롤의 외표면상에 도포액을 연속적으로 도포하는 매니폴드 블록 및 그 도포된 도포액을 위쪽으로 회전변환된 그라비어롤의 외표면의 상부에서 외표면상에 도포된 도포액의 과잉부를 박리시키는 닥터 블레이드를 포함하고, 그라비어롤로 이송된 플렉시블 줄형상 기판의 표면을 그라비어롤의 외표면에 접촉시켜서 플렉시블 줄형상 기판의 표면상에 도포액의 소정량을 이송하고 도포하는 그라비어 도포장치이고, 상기 장치는 상기 그라비어롤의 회전에 의해 매니폴드 블록에서 상기 그라비어롤의 외표면이 전출되는 측상에 매니폴드 블록에서 연신하는 댐블록, 선단부를 갖는 댐블록이 그라비어롤 축중심 보다 위, 및 상기 그라비어롤의 외표면상에 도포액의 과잉부를 상기 닥터블레이드로 박리시키는 박리점 보다 아래에 배치되는 것을 특징으로 하는 그라비어롤 도포장치.
상기 그라비어 도포장치에 의하면, 그라비어롤의 외표면이 전출되는 측상에 매니폴드 블록상에 형성된 댐블록의 선단부를 그라비어롤의 축중심 위에, 그라비어롤 외표면상에 도포액의 과잉부를 닥터블레이드로 박리시키는 박리점 아래에 배치하여, 도포액이 고점도인 경우에도, 닥터 블레이드가 변형되는 것을 억제하기 위해 도포액의 액압 및 액체 저항이 증가하는 것을 억제하고, 닥터 블레이드로 박리시켜서 회수된 도포액의 장축 줄형상의 유동이 발생되는 것을 크게 억제한다. 따라서, 플렉시블 줄형상 기판의 표면상에 도포액이 균일하게 이송도포된다.
(2)(1)항에 있어서, 제1라인은 댐블록의 선단부와 그라비어롤의 축중심을 연결하고 제2라인은 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점과 그라비어롤의 축중심을 연결하며, 제1라인과 제2라인 사이에 정의된 각은 40°이하인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
그라비어 도포장치에 의하면, 제1라인은 댐블록의 선단부와 그라비어롤의 축중심을 연결하고, 제2라인은 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점과 그라비어롤의 축중심을 연결하며, 상기 제1라인과 상기 제2라인에 의해 형성된 각은 40°이하이고, 도포액이 고점도인 경우에도, 닥터블레이드가 변형되는 것을 억제하기 위해 도포액의 액압 및 액체 저항이 증가하는 것을 억제하고, 닥터블레이드로 박리되고 회수된 도포액의 장축 줄형상의 유동이 발생되는 것을 크게 억제한다.
(3)제(1)항에 있어서, 상기 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점에 대해 수직거리 3~25mm의 하부에 댐블랙의 선단부가 배치되는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
그라비어 도포장치에 의하면, 상기 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점에 대해 수직거리 3~25mm의 하부에 댐블록의 선단부가 배치되고 도포액이 고점도인 경우에도, 닥터블레이드가 변형되는 것을 억제하기 위해 도포액의 액압 및 액체 저항이 증가하는 것을 억제하고, 닥터블레이드로 박리되고 회수된 도포액의 장축 줄형상의 유동이 발생되는 것을 크게 억제한다.
(4)제(1)항에 있어서, 제1라인은 댐블록의 선단부와 그라비어롤의 축중심을 연결하고 제2라인은 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점과 그라비어롤의 축중심을 연결하며, 제1라인과 제2라인은 40°이하의 각을 형성하고, 상기 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점에 대해 수직거리 3~25mm의 하부에 댐블록의 선단부가 배치되는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
그라비어 도포장치에 의하면, 제1라인은 댐블록의 선단부와 그라비어롤의 축중심을 연결하고 제2라인은 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점과 그라비어롤의 축중심을 연결하면, 상기 제1라인과 상기 제2라인에 의해 형성된 각은 40°이하이고, 상기 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점에 대해 수직거리 3~25mm의 하부에 댐블록의 선단부가 배치되어, 도포액이 고점도인 경우에도, 닥터블레이드가 변형되는 것을 억제하기 위해 도포액의 액압 및 액체 저항이 증가하는 것을 억제하고, 닥터블레이드로 박리되어 회수된 도포액의 장축 줄형상의 유동이 발생되는 것을 크게 억제한다.
(5)제(1)항 내지 제(4)항 중 어느 한 항에 있어서, 그라비어롤의 외표면과 댐블록사이에 갭을 증가시켜서 댐블록을 위쪽으로 연신시키는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
그라비어 도포장치에 의하면, 그라비어롤의 외표면과 댐블록사이에 갭을 증가시켜서 댐블록을 위쪽으로 연신시켜서, 도포액의 점도에 관계없이 도포액의 안정한 공급효과를 더 향상시킬 수 있다.
(6)제(1)항 내지 제(5)항 중 어느 한 항에 있어서, 그라비어롤이 플렉시블 줄형상 기판의 이송방향의 반대방향으로 회전구동되는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
그라비어 도포장치에 의하면, 그라비어롤이 플렉시블 줄형상 기판의 이송방향의 반대방향으로 회전구동되어, 리버스 키스(reverse kiss)도포방법으로 도포조작을 행할 수 있다.
(7)제(1)항 내지 제(5)항 중 어느 한 항에 있어서, 그라비어롤이 플렉시블 줄형상 기판의 이송방향과 동일한 방향으로 회전구동되는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
본 그라비어 도포장치에 의하면, 그라비어롤이 플렉시블 줄형상 기판의 이송방향과 동일한 방향으로 회전구동되어, 포워드 키스(forward kiss)그라비어 방법으로 도포조작을 행할 수 있다.
(8)제(1)항 내지 제(7)항 중 어느 한 항에 있어서, 그라비어롤의 회전방향의 적어도 상류측에 댐블록을 설치하는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
그라비어 도포장치에 의하면, 그라비어롤의 회전방향의 적어도 상류측에 댐블록을 설치하고, 그라비어롤에 도포액이 안정하게 공급된다. 또한, 하류측과 상류측 둘다에 댐블록을 설치하여 더 안정하게 도포액을 공급할 수 있다.
(9)제(1)항 내지 제(8)항 중 어느 한 항에 있어서, 그라비어롤의 직경은 20~300mm인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포 장치.
상기 그라비어 도포장치에 의하면, 도포액의 안정한 공급효과는 댐블록과 그라비어롤 사이의 거리가 위쪽으로 증가되는 이러한 배열로 시너지 효과에 의해 도포액의 점도에 관계없이 더 향상될 수 있다.
(10)제(1)항 내지 제(9)항 중 어느 한 항에 있어서, 댐블록과 그라비어롤에 의해 형성된 공간의 양단에 배치된 용액 유출 방지 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
상기 그라비어 도포장치에 의하면, 용액 유출 방지 기판을 댐블록과 그라비어롤에 의해 형성된 공간의 양단에 배치하여, 도포액이 유출되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 그라비어 도포장치에 의하면, 그라비어롤의 회전에 의해 매니폴드 블록에서 상기 그라비어롤의 외표면이 전출되는 측상에 매니폴드 블록에서 댐블록이 연신되고, 그라비어롤의 축중심 보다 위에서, 및 그라비어롤 외표면상에 도포액의 과잉부를 닥터블레이드로 박리시키는 박리점 보다 아래에 댐블록의 선단부를 배치하여, 그라비어롤 외표면의 전출부의 연신된 선단부의 반대쪽에 그라비어롤과 닥터블레이드의 배치관계를 선택하기 때문에 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시켜서 발생된 도포액의 장축 줄형상의 유동이 발생되는 것을 크게 억제하고, 이와같이 도포액을 플렉시블 줄형상 기판의 표면상에 균일하게 이송도포될 수 있다.
본 발명을 행하기 위한 바람직한 실시형태는 도면을 참조하여 하기에 기재된다.
도1은 실시형태에 의한 그라비어 도포장치를 도시하는 단면도이고, 도2는 그라비어 도포장치에 도포액을 공급하는 측면을 도시하는 확대 단면도이다.
도1 및 도2에 나타낸대로, 실시형태의 그라비어 도포장치(100)는 실질적으로 원호 단면적을 갖는 오목부(11)를 갖는 매니폴드 블록(13)을 갖는다.
매니폴드 블록(13)의 오목부(11)에 화살표A에 의해 표시된 방향으로 회전가능하게 그라비어롤(15)을 배치하고, 그라비어롤(15)의 외표면과 오목부(11)의 내표면사이에 갭(G1)을 설치한다.
매니폴드 블록(13)은 그라비어롤(15)의 외표면과 오목부(11)의 내표면사이에 갭(G1)에 의해 형성된 액류부(19)에 전달하는 액체 공급 통로(17)를 더 갖고, 액체 공급 통로(17)를 통해 외부에서 액류부(19)로 도포액(L)을 연속적으로 공급한다. 액류부(19)에 도포액(L)을 채우고, 그라비어롤의 외표면의 저부를 도포액(L)에 침지한다.
본 발명의 실시형태에 의하면 그라비어 도포장치(100)는 일정한 주변속도로 화살표A로 도시된 방향으로 회전구동되는 그라비어롤(15)의 외표면의 상부에, 예를 들면, 긴 종이시트 또는 긴 플라스틱 막으로 형성되고, 그라비어롤에 반대방향, 즉 화살표B의 방향으로 이송되는 플렉시블 줄형상 기판(21)의 저면에 접촉시켜서, 도포액(L)을 그라비어롤(15)의 외표면의 상부에서 플렉시블 줄형상 기판(21)의 저면에 효과적으로 이송하는 리버스 도포 방법, 즉, 소위 리버스 키스 도포 방법을 사용한다.
도1 및 도2의 확대도에 도시된 것처럼, 매니폴드 블록(13)은 액류부(19)의 상류측에 배치된 그라비어롤 외표면의 전출부(댐블록)(25), 액류부(19)의 하류측상에 배치된 그라비어롤 외표면의 전입부(댐블록)(27)을 갖고, 이들은 오목부(11)의 연신부로서 각각 형성되어, 액류부(19)에 액체 레벨을 그라비어롤(15)의 축중심(O)보다 위로 상승시켜서 유지된다. 그라비어롤 외표면의 전출부(댐블록)(25), 그라비어롤 외표면의 전입부(댐블록)(27)는 내표면 (25a) 및 (27a)를 갖고, 각각은 그라비어롤(15)의 외표면과 그라비어롤(15)의 축중심(O) 보다 위에 내표면 사이에 갭(G1)을 갭(G2)으로 증가시켜서 위쪽으로 연신시킨다.
본 발명의 실시형태에 의하면 그라비어 도포장치(100)는 그 축방향에서 그라비어롤 외표면의 전출부(25) 보다 위에서 그라비어롤(15)의 외표면의 상부에 접촉할 수 있는 선단부(23a)를 갖는 닥터 블레이드(23)를 갖고, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)의 연신된 선단부(25b)와 그라비어롤(15)의 축중심(O)에 대해 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점 (23a)사이에 10~40°의 각(θ)를 형성하고, 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점(23a)과 연신된 선단부(25b)사이에 3~25mm의 수직거리(h)를 형성하는 상기 위치에 닥터블레이드를 위치시킨다. 즉, 제1라인은 그라비어롤 외표면의 전출부(25)의 선단부(25b)와 그라비어롤(15)의 축중심(O)를 연결하고 제2라인은 도포액의 과잉부를 닥터 블레이드로 박리시키는 박리점(23a)과 그라비어롤(15)의 축중심(O)을 연결시키고, 제1라인과 제2라인에 의해 형성된 각은 40°이하이다. 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점(23a)은 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점(23a)과 축중심(O)에 대해 축중심(O)상에 수평선 사이에 35~50°의 각(φ)을 형성하는 이러한 점에 배치하는 것이 바람직하다.
그라비어롤(15)의 직경(D)이 20~300mm인 경우, 그라비어 도포장치(100)는 효율성을 발휘할 수 있다. 즉, 그라비어 롤(15)의 직경(D)이 20mm미만인 경우에, 닥터 블레이드(23)와의 접촉점과 그라비어롤의 중심선사이에 간격이 실제로 좁아서, 장축 줄형상의 유동이 발생하는 것을 억제한다. 한편, 직경(D)이 300mm를 초과하는 경우에, 그 배치 때문에 완만한 경사를 갖는 그라비어롤(15)의 표면상에 이와같이 박리된 도포액이 흘러서, 장축형상의 유동이 닥터 블레이드(23)의 근처에서 발생되는 것은 곤란하다. 닥터블레이드(23)가 낮은 위치에 배치되고 이와같이 흐르는 도포액의 속도가 빠른 경우에는 유동이 발생되지만, 실제로 큰 직경(D)에 기인하여 닥터 블레이드와 도포 위치 사이에 간격이 커지고, 도포액의 레벨링(leveling) 효과 등에 기인하여 유동이 문제를 일으키므로 곤란하다.
그라비어롤 외표면의 전출부(25)상에 액면을 확실하게 상승시키기 위해, 그라비어롤 외표면의 전입부(27)가 그라비어롤(15)에 대해 그라비어롤 외표면의 전출부(25)에 대칭적인 이러한 차원을 갖는 것이 바람직하다. 그러나, 전출부(25) 상에 액면이 그라비어롤(15)의 회전에 따라서 확실하게 상승되는 경우에 이러한 배열을 사용할 수 없다.
닥터 블레이드(23)로 이와같이 박리시키는 도포액의 과잉부분(Lr)을 그라비어롤 외표면의 전출부(25)의 외면 경사(25c)를 통해, 도면에 도시되지 않은 회수부로 가이드되고, 액류부(19)의 하류측에, 이와같이 공급된 도포액(L)의 일류(overflow)는 그라비어롤의 외표면의 전입부(27)의 외면 경사(27c)를 통해 도면에 도시되지 않은 회수부로 가이드하여 회수된다.
그라비어롤(15)의 메쉬는 사선(사선컵), 격자(사다리꼴컵) 및 피라미드(피라미드컵)등의 다양한 형상이지만, 본 발명의 효과는 메쉬의 형상에 관계없이 발휘될 수 있다. 메쉬(M)의 크기는 예를 들어 #50~#1500의 범위에서 자유롭게 선택해도 좋다. 메쉬(M)가 너무 조악한 경우에, 도포량이 너무 크고, 폭방향에 도포량 구배는 비교적으로 작아진다. 그러나, 메쉬(M)이 너무 작으면 근본적으로 본 발명의 효과를 잃지 않는다.
그라비어롤(15)은 원래 금속으로 형성되고, 금속롤의 표면상에 마모방지를 위해 세라믹 코팅을 제공하고, 세라믹 코팅 표면상에 메쉬(M)을 형성하여 제조된 세라믹 그라비어롤을 사용해도 좋다.
그라비어 도포장치(100)는 댐블록(25) 및 그라비어롤(15)에 의해 형성된 공간의 양단상에 배치된 용액 유출 방지 기판을 가져도 좋다.
도포액(L)은 특별히 제한되지 않고 0.01~80중량%의 고형분 및 0.1~20cP의 점도를 가져도 좋다. 용제계에 대한 바인더는 모노머나 폴리머이어도 좋고, 모노머의 예는 2종 이상의 에틸렌성 불포화기를 갖는 모노머, 다가알콜과 (메타)아크릴산과의 에스테르(예를 들면, 에틸렌 글리콜 (메타)아크릴레이트, 1,4-시클로헥산 디아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 트리메틸올에탄 트리(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메타)아크릴레이트, 1,2,3-시클로헥산 테트라메타크릴레이트, 폴리우레탄 폴리아크릴레이트 및 폴리에스테르 폴리아크릴레이트), 비닐벤젠 및 그 유도체(예를 들면, 1,4-디비닐벤젠, 2-아크릴로일에틸 4-비닐벤조에이트 및 1,4-디비닐시클로헥사논), 비닐술폰(예를 들면, 디비닐술폰), 아크릴아미드(예를 들면 메틸렌 비스아크릴아미드) 및 메타아크릴아미드를 들 수 있다.
2종 이상의 에틸렌성 불포화기를 갖는 모노머 대신에 또는 그것 이외에 가교기를 도입해도 좋다. 가교기의 예는 이소시아네이트기, 에폭시기, 아지리딘기, 옥사졸린기, 알데히드기, 카르보닐기, 히드라진기, 카르복실기, 메틸올기 및 활성 메틸렌기를 들 수 있다. 모노머는 비닐술폰산, 산무수물, 시아노아크릴레이트 유도체, 멜라민, 에테르화된 메틸올, 에스테르, 우레탄, 금속 알콕시드, 예를 들면, 테트라메톡시실란, 댐블록 이소시아네이트기를 함유해도 좋다. 가교기를 갖는 모노머를 사용하는 경우에, 도포후 가열 등에 의해 가교반응을 일으키는 것이 필요하다. 모노머의 다른 예는 비스(4-메타크릴로일티오페닐)술파이드, 비닐나프탈렌, 비닐페닐술파이드 및 4-메타크릴록시페닐-4'-메톡시페닐티오 에테르를 포함한다.
도포액은 가교제, 열 또는 광을 통해 경화를 촉진시킬 수 있는 반응 개시제, 수 마이크로미터의 직경을 갖는 유기 또는 무기 미립자 및 1㎛이하의 직경을 갖는 무기 초미립자를 함유해도 좋다. 무기 초미립자의 예는 티타늄, 알루미늄, 인듐, 아연, 주석, 안티몬 또는 지르코늄의 산화물을 함유하는 100nm이하의 입자 직경을 갖는 초미립자, 바람직하게는 50nm이하의 입자직경을 갖는 입자를 들 수 있다. 초미립자의 구체예는 TiO2, Al2O3, In2O3, ZnO, SnO2, Sb2O2, ITO, ZrO2를 들 수 있다. 도포액(L)은 10㎛이하의 입자직경을 갖는 무기 미립자 또는 폴리머 미립자를 함유해도 좋다. 바인더중에 무기 초미립자의 함량은 도포액(L)의 전체 중량에 대해 10~90중량%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20~80중량%이다.
무기 미립자의 예는 실리카 비즈를 들 수 있다. 폴리머 미립자의 예는 폴리메틸 메타크릴레이트 비즈, 폴리카르보네이트 비즈, 폴리스티렌 비즈, 폴리아크릴스티렌 비즈 및 실리콘 비즈를 들 수 있다.
바인더의 다른 예는 가교할 수 있는 불소 폴리머 화합물, 예를 들면 퍼플루오로알킬기 함유 실란 화합물(예를 들면, (헵타데카플루오로-1,1,2,2-테트라데실)트리에톡시실란) 및 불소 함유 모노머 성분과 가교성을 부여하기 위한 구성성분으로 모노머 성분을 함유하는 불소 함유 코폴리머를 들 수 있다.
불소 함유 모노머 성분의 구체예는 플루오로올레핀(예를 들면, 플루오로에틸렌, 비닐리덴 플로라이드, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔), (메타)아크릴산의 부분적으로 또는 완전히 불소화된 알킬 에스테르 유도체(예를 들면 Viscoat 6FM, Osaka Organic Chemical Industry, Ltd.의 제품, M-2020, Daikin Industries, Ltd.의 제품) 및 부분적으로 또는 완전히 불소화된 비닐 에테르를 들 수 있다.
가교성을 부여하기 위한 모노머 성분의 예는 그 분자에 가교성기를 갖는 (메타)아크릴레이트 모노머, 예를 들면 글리시딜 메타크릴레이트, 및 카르복실기, 하이드록실기, 아미노기, 술폰산기 등을 갖는 (메타)아크릴레이트 모노머(예를 들면 (메타)아크릴산, 메틸올 (메타)아크릴레이트, 하이드록시알킬 (메타)아크릴레이트 및 알릴 아크릴레이트)를 들 수 있다. 후자는 일본 특허공개 평 10-25388호 공보 및 일본 특허공개 평 10-147739호 공보에 기재된 코폴리머화후에 가교 구조를 도입할 수 있다.
구성단위로 상술한 불소 함유 모노머를 함유하는 폴리머이외에, 불소원자를 함유하지 않는 모노머와 함께 코폴리머를 사용해도 좋다.
조합하여 사용되어 좋은 모노머는 특별히 제한되지 않고, 그 예는 올레핀(예를 들면 에틸렌, 프로필렌, 이소프렌, 비닐 클로라이드 및 비닐리덴 클로라이드), 아크릴레이트 에스테르(예를 들면 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트), 메타크릴레이트 에스테르(예를 들면 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트), 스티렌 유도체(예를 들면 스티렌, 디비닐벤젠, 비닐톨루엔 및 α-메틸스티렌), 비닐에테르(예를 들면 메틸 비닐 에테르), 비닐 에스테르(예를 들면 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트 및 비닐 신나메이트), 아크릴아미드(예를 들면 N-tert-부틸아크릴아미드 및 N-시클로헥실아크릴아미드), 메타크릴아미드 및 아크릴로니트릴 유도체를 들 수 있다.
용제로서, 알콜 및 케톤이 주로 사용되고, 알콜로서, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 및 부탄올이 주로 사용된다. 케톤으로서, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 및 시클로헥사논이 주로 사용된다. 이들 이외에, 톨루엔 및 아세톤을 사용해도 좋다. 용제는 단독으로 또는 그 혼합물로 사용해도 좋다.
실시형태에서 사용되는 플렉시블 줄형상 기판(21)은 시트형상이나 줄형상의 연속막이어도 좋고, 원지로 형성되어도 좋다. 여기에서 사용된 플렉시블 줄형상 기판은 최대 3m의 폭을 갖고 5~300㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하지만 특별히 제한되지는 않는다.
플렉시블 줄형상 기판(21)은 목적에 따라서 적절하게 선택하고, 구체적으로, 투명한 기판을 사용해도 좋다. 투명한 기판의 바람직한 예는 플라스틱막을 들 수 있다. 플라스틱막을 구성하는 폴리머의 예는 셀룰로오스 에스테르(예를 들면 트리아세틸 셀룰로오스 및 디아세틸 셀룰로오스), 폴리아미드, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르(예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트), 폴리스티렌, 및 폴리올레핀을 들 수 있다.
본 발명에 의해 그라비어 도포장치(100)에 있어서 기재된대로, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)(댐블록)의 연신된 선단부(25b)는 그라비어롤(15)의 축중심(O)보다 위에 있고 그라비어롤 외표면의 전출부(25)와 그라비어롤(15)의 축중심(O)에 대해 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점(23a)사이에 40°이하의 중심각θ 및 닥터블레이드로 도포액의 과잉부를 박리시키는 박리점(23a)과 연신된 선단부(25b)사이에 3~25mm의 수직거리(h)를 형성하는 상기 점에 위치된다. 중심각θ는 10~30°가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10~20°이다. 또한, 수직거리(h)는 5~20mm가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 7~15mm이다. 또한, 연신된 선단부(25b)는 그라비어롤(15)의 외표면과 함께 형성된 갭을 증가시키기 위해 위쪽으로 연신된다. 상기 배열에 따르면, 장축방향에 도포액(L)의 과잉부의 장축 줄형상의 유동(Ls)은 닥터블레이드(23)로 도포액을 박리시켜서 발생되고, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)의 연신된 선단부(25b)의 반대방향에 그라비어롤(15)과 닥터 블레이드(23)의 위치관계를 선택하여 발생을 크게 억제할 수 있다. 그라비어롤(15)의 외표면과 매니폴드 블록(13)의 그라비어롤 외표면의 전출부(25)사이에 증가하는 갭에 의해 도포액(L)의 점도에 대한 영향이 완화된다. 따라서, 플렉시블 줄형상 기판의 표면상에 도포액(L)을 균일하게 이송하고 도포하여 도포질의 향상시킬 수 있다.
상기 구성에 따르면, 장축방향에 도포액(L)의 과잉부의 장축 줄형상의 유동(Ls)은 닥터 블레이드(23)으로 도포액을 박리시켜서 발생되고, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)에 의해 발생을 크게 억제할 수 있는 뿐만아니라, 가압된 도포액(L)의 도포한 폭방향 액체의 압력차 때문에 닥터 블레이드(23)의 변형의 발생을 억제하여, 도포액은 플렉시블 줄형상 기판의 표면상에 균일하게 이송도포되어 도포질을 향상시킬 수 있다.
실시형태의 그라비어 도포장치(100)가 실시예로 리버스 도포 방법(리버스 키스 도포 방법)이 사용되고, 그라비어롤(15)과 플렉시블 줄형상 기판(21)은 서로 반대방향으로 회전해도, 포워드 도포방법(포워드 키스 도포 방법)은 그라비어롤(15)가 플렉시블 줄형상 기판(21)의 이송 방향과 동일한 방향으로 회전구동되고, 회전의 상류측상에 닥터 블레이드(23)가 배치된 이러한 방법과 유사하게 실시될 수 있다. 또한, 기판의 도포 표면의 반대측에 백업롤이 설치된 포워드 회전방향 그라비어 방법 및 리버스 회전방향 그라비어 방법으로 상기 도포 방법을 실시할 수 있다.
[실시예1]
실시예1~7로서, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)와 그리비아롤 외표면의 전입부(27)의 내표면(25a) 및 (27a)는 그라비어롤(15)의 축중심(O)보다 위에 점으로 연신되어 그라비어롤(15)의 외표면과 함께 형성된 갭(G1)과 갭(G2)을 증가시키고, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)의 연신된 선단부(25b)가 그라비어롤(15)의 축중심(O)에 대해 닥터 블레이드(23)의 박리점(23a)과 연신된 선단부(25b)사이에 10~40°의 각θ를 형성하는 이러한 점에 위치된다. 비교예1~4로서, 각θ가 40°를 초과한 상기 배열을 사용하였다. 이러한 다양한 조건하에서 실시예 및 비교예에 대해 플렉시블 줄형상 기판(21)상에 도포액(L)의 이송도포 불균일의 발생을 평가하였다. 결과는 하기 표1에 표시된다.
표1
Figure 112005039563645-pat00001
그라비어 도포장치의 기본 사양이 하기에 나타냈다.
(기본 사양)
그라비어롤의 외경(D):50mm
그라비어롤의 메쉬(M):#200
각도차(φ-θ):10~45°
도포방법:리버스 도포방법(리버스 키스 도포 방법)
그라비어롤과 플렉시블 줄형상 기판의 주변속도비:0.6~1.0
닥터 블레이드의 각(φ):50°
도포속도:10m/min
플렉시블 줄형상 기판의 재료:폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(두께:100㎛)
하기 방법으로 도포액을 제조하였다. 시클로헥산 104.1g 및 메틸 에틸 케톤 61.3g을 함유한 혼합용제에 지르코늄 옥사이드 분산물(입자직경: 약30nm)을 함유한 하드코트용 도포액 217.0g(KZ-7991, 상품명, JSR Corp.의 제품)을 첨가하여 용액을 형성하였다. 상기 용액에 평균 입자직경 2㎛의 가교 폴리스티렌 입자 5g(SX-200H, 상품명, Soken Chemical Co.,Ltd.의 제품)을 첨가하고, 5,000rpm, 1시간동안 고속장치로 교반분산후, 기공 직경 30㎛의 폴리프로필렌제 필터를 통해 상기 용액을 여과하여, 도포액을 제조하였다.
점도:0.005N·s/m2
표면장력:0.033N/m
도포량:5cc/m2
표1에 표시된 결과에서 45°의 θ각을 갖는 비교예 1 및 2에 있어서, 줄형상의 유동은 닥터 블레이드(23)의 하류측상에서 육안으로 관찰되었고, 도포시 현저한 두께 불균일이 발생하는 것을 확인하였다.
그라비어롤 외표면의 전출부(25)(댐블록)를 갖지 않는 비교예3~5에 있어서, 이송도포 불균일이 발생되었다.
한편, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)와 그라비어롤 외표면의 전입부(27)(댐블록)를 갖고, 각(θ)가 40°이하인 실시예1~7에 있어서, 도포불균일이 발생되지 않거나 약간 발생되었다.
[실시예2]
실시예 8~15로서, 그라비어롤 외표면의 전출부(25) 및 그리비아롤 외표면의 전입부(27)의 내표면(25a) 및 (27a)는 그라비어롤(15)의 축중심(O)보다 위의 점으로 연신되어 그라비어롤(15)의 외표면으로 형성된 갭(G1)을 갭(G2)로 증가시키고, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)의 연신된 선단부(25b)가 닥터 블레이드(23)의 박리점(23a)에 대해 3~25mm의 수직거리(h)를 형성하는 이러한 점에 위치한다. 비교예 6~7로서, 수직거리(h)가 25mm를 초과하는 상기 배열을 사용하였다. 실시예1과 동일한 평가를 하였다. 하기 표2에 결과를 표시하였다.
표2
Figure 112005039563645-pat00002
그라비어 도포장치의 기본 사양을 하기에 나타냈다.
(기본 사양)
그라비어롤의 외경(D):100mm
그라비어롤의 메쉬(M):#200
닥터 블레이드의 각(φ):45°
도포방법:리버스 도포방법(리버스 키스 도포 방법)
그라비어롤과 플렉시블 줄형상 기판의 주변속도비:0.6~1.0
도포속도:20m/min
플렉시블 줄형상 기판의 재료:폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(두께:100㎛)
하기 방법으로 도포액을 제조하였다. 시클로헥산 104.1g 및 메틸 에틸 케톤 61.3g을 함유한 혼합용제에 지르코늄 옥사이드 분산물(입자직경: 약30nm)을 함유한 하드코트용 도포액 217.0g(KZ-7991, 상품명, JSR Corp.의 제품)을 첨가하여 용액을 형성하였다. 상기 용액에 평균 입자직경 2㎛의 가교 폴리스티렌 입자 5g(SX-200H, 상품명, Soken Chemical Co.,Ltd.의 제품)을 첨가하고, 5,000rpm, 1시간동안 고속장치로 교반분산후, 기공 직경 30㎛의 폴리프로필렌제 필터를 통해 상기 용액을 여과하여, 도포액을 제조하였다.
점도:0.005N·s/m2
표면장력:0.033N/m
도포량:5cc/m2
표2에 표시된 결과에서 3~25mm의 수직거리(h)를 갖는 갖는 실시예 8~15에 있어서, 이송도포될 때 불균일이 발생되지 않고, 35mm의 수직거리(h)를 갖는 비교예6 및 7에 있어서 이송도포될 때 불균일 발생되었다.
[실시예3]
실시예1과 동일한 방법으로 포워드 키스 도포 방법에 의해 도포조건에 대해 평가를 행하였고, 그라비어롤 외표면의 전출부(25) 및 그리비아롤 외표면의 전입부(27)의 내표면(25a) 및 (27a)는 그라비어롤(15)의 축중심(O)보다 위에 점으로 연신되어 그라비어롤(15)의 외표면으로 형성된 갭(G1)를 갭(G2)으로 증가시키고, 그라비어롤 외표면의 전출부(25)의 연신된 선단부(25b)과 닥터 블레이드(23)의 박리점(23a)사이에 수직거리(h)를 변화시켰다. 하기 표3에 결과를 표시하였다.
표3
Figure 112005039563645-pat00003
그라비어 도포장치의 기본 사양을 하기에 나타냈다.
(기본 사양)
그라비어롤의 외경(D):100mm
그라비어롤의 메쉬(M):#180
도포방법:포워드 키스 도포방법
그라비어롤과 플렉시블 줄형상 기판의 주변속도비:1.0
도포속도:10m/min
플렉시블 줄형상 기판의 재료:폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)(두께:100㎛)
하기 방법으로 도포액을 제조하였다. 시클로헥산 104.1g 및 메틸 에틸 케톤 61.3g을 함유한 혼합용제에 지르코늄 옥사이드 분산물(입자직경: 약30nm)을 함유한 하드코트용 도포액 217.0g(KZ-7991, 상품명, JSR Corp.의 제품)을 첨가하여 용액을 형성하였다. 상기 용액에 평균 입자직경 2㎛의 가교 폴리스티렌 입자 5g(SX-200H, 상품명, Soken Chemical Co.,Ltd.의 제품)을 첨가하고, 5,000rpm, 1시간동안 고속장치로 교반분산후, 기공 직경 30㎛의 폴리프로필렌제 필터를 통해 상기 용액을 여과하여, 도포액을 제조하였다.
점도:0.005N·s/m2
표면장력:0.033N/m
도포량:5cc/m2
표3에 표시된 결과에서 7~25mm의 수직거리(h)를 갖는 갖는 실시예 16~18에 있어서, 이송되어 도포될 때 불균일이 발생되지 않고, 35~45mm의 수직거리(h)를 갖는 비교예8 및 9에 있어서 이송도포 불균일이 발생되었다.
상기 출원은 2004년 6월21일에 출원된 일본 특허 출원 일보 특허공개 제2004-212634호 공보를 토대로하고, 참고로 전체내용이 여기에 포함된다. 우선권 주장은 상기 출원과 동시에 출원되었다.

Claims (14)

  1. 주변 속도로 회전 구동하는 그라비어롤,
    외표면의 저부를 도포액에 침지하여 그라비어롤의 외표면상에 도포액을 연속적으로 도포하는 매니폴드 블록,
    도포액이 도포된 위쪽으로 회전변환된 그라비어롤의 외표면의 상부에서 외표면상에 도포된 도포액의 과잉부를 박리시키는 닥터 블레이드, 및
    상기 그라비어롤의 회전에 의해 상기 매니폴드 블록에서 그라비어롤 외표면이 전출되는 측에 상기 매니폴드 블록에서 연신되어 형성된 댐블록을 포함하며,
    상기 그라비어롤의 축중심의 위 및 그라비어롤의 외표면상에 도포액의 과잉부가 상기 닥터블레이드로 박리되는 박리점의 아래에 상기 댐블록의 선단부가 배치되는 것을 특징으로 하는 그라비어롤 도포장치.
  2. 제1항에 있어서, 제1라인은 선단부와 축중심을 연결하고, 제2라인은 박리점과 축중심을 연결하는 경우, 상기 제1라인과 상기 제2라인 사이에 정의된 각이 40°이하인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  3. 제1항에 있어서, 제1라인은 선단부와 축중심을 연결하고, 제2라인은 박리점과 축중심을 연결하는 경우, 상기 제1라인과 상기 제2라인 사이에 정의된 각이 10~30°인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  4. 제1항에 있어서, 제1라인은 선단부와 축중심을 연결하고 제2라인은 박리점과 축중심을 연결하는 경우, 상기 제1라인과 상기 제2라인 사이에 정의된 각이 10~20°인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  5. 제1항에 있어서, 선단부와 박리점사이의 차는 수직방향으로 3~25mm인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  6. 제1항에 있어서, 선단부와 박리점사이의 차는 수직방향으로 5~20mm인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  7. 제1항에 있어서, 선단부와 박리점사이의 차는 수직방향으로 7~15mm인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  8. 제1항에 있어서, 제1라인은 선단부와 축중심을 연결하고 제2라인은 박리점과 축중심을 연결하는 경우, 상기 제1라인과 상기 제2라인 사이의 정의된 각이 40°이하이고, 상기 선단부와 상기 박리점사이의 차는 수직방향으로 3~25mm인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  9. 제1항에 있어서, 그라비어롤의 외표면과 댐블록사이에 갭을 증가시켜서 댐블록을 위쪽으로 연신시키는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  10. 제1항에 있어서, 그라비어롤이 기판의 이송방향과 반대방향으로 회전구동되는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 그라비어롤이 기판의 이송방향과 동일한 방향으로 회전구동되는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  12. 제1항에 있어서, 그라비어롤의 회전방향의 상류측에 적어도 댐블록을 설치하는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
  13. 제1항에 있어서, 그라비어롤의 직경이 20~300mm인 것을 특징으로 하는 그라비어 도포 장치.
  14. 제1항에 있어서, 댐블록과 그라비어롤에 의해 형성된 공간의 양단에 배치된 용액 유출 방지 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라비어 도포장치.
KR1020050066187A 2004-07-21 2005-07-21 그라비어 도포장치 KR100769530B1 (ko)

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