KR101134861B1 - 제어된 분위기 하에 자외선 가교 장치 - Google Patents

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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레？드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

본 발명은 조절된 잔류 산소 함량을 갖는 기체 혼합물의 존재 하에 잉크 또는 바니쉬와 같은 코팅의 가교 공정이 자외선 방사 또는 전자비임에 의해 수행되는 설비에 관한 것이다. 상기 설비는 가교 공정을 수행하는데 필요한 하나 이상의 UV 램프 또는 가속화 전자 공급원을 갖는 챔버를 포함하며, 챔버에 이웃하고 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 미로 시스템, 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 수단, 및 채널을 포함하는 유입 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
잔류 산소 함량, 코팅, 자외선 방사, 전자비임, UV 램프, 미로 시스템, 불활성 기체, 채널, 챔버

Description

제어된 분위기 하에 자외선 가교 장치 {ULTRAVIOLET CROSSLINKING EQUIPMENT UNDER CONTROLLED ATMOSPHERE}
본 발명은 챔버 내에서 분위기 제어가 필요한 공정이 수행되는 설비 및 특히 제어된 분위기, 보통 예를 들어 질소, CO2, 아르곤 등 또는 이러한 기체의 혼합물을 기재로 한 불활성 기체 혼합물 하에 자외선 방사 (UV 경화) 또는 전자비임에 의해 코팅 (예를 들어, 잉크 또는 바니쉬(varnish) 코팅)을 가교시키기 위한 공정 분야에 관한 것이다.
접착제, 보호용 바니쉬, 래커, 잉크 및 페인트와 같이 UV 방사 또는 전자비임 (EB)에 의해 경화가능한 (가교가능한) 생성물은 현재 인쇄 및 표면 바니슁에서 광범위하게 사용되고 있다는 점을 상기해야 한다. 이는 유기 및 수성 용매를 기재로 한 통상의 생성물에 비해 이들 생성물이 기술적 관점 (신속한 가교, 물질 수축이 거의 없음, 최종-생성물의 품질 및 인쇄판의 용이한 세정) 및 환경적 관점 (100％의 고형분 함량 수지 및 더 낮은 에너지 소비)에서 장점을 갖기 때문이다.
가교 단계는 공업적 스케일로 연속적으로, 종일 24시간 내내 수행되어야 하기 때문에, 하나 이상의 UV 램프를 갖는 챔버는 개방형 시스템이다. 결과적으로, UV 램프에 의해 조사되는 구역에서 발생하는 가교 메카니즘은 대기 중에서 수행된다. 상기 단계는 용도에 따라 분 당 10 내지 수백 미터의 운전 속도로 공장에서 수행된다.
UV 방사에 의해 가교되는 대부분의 생성물은 라디칼 시스템이다. 제형은 기초 화학 구성성분, 예컨대 예비중합체, 반응성 희석제 및 첨가제 이외에, 광개시제 (PI)를 함유한다. UV 작용 하에, 이러한 광개시제는 하기 반응식 1에 기재된 다양한 단계에 따라 라디칼 중합 반응을 개시할 자유 라디칼을 발생시킨다 (단계 a). 라디칼 (R＊)은 예비중합체 및 희석제의 반응성 관능기 (M)와 반응하여 중합 반응을 개시한다 (단계 b). 반응성 관능기는 예비중합체 및 희석제 모두에 함유되기 때문에, 중합 반응의 진행 (단계 c)은 3차원으로 전개된다. 이런 방식에서, 중합체 쇄의 종결 (단계 d)은 고도로 가교된 중합체 네트워크 (R(M)n)를 생성한다.
Figure 112006054116322-pct00001
현재, 공업적 자외선 장치는 개방형 시스템으로 운전되고 이들 라디칼 광중합 반응은 대기 중에서 발생한다. 여기서, 가교 공정과 관련된 모든 라디칼 (R＊, RM＊ 및 R(M)n ＊)은 대기 중에 산소에 대해 고도로 반응성이다. 이들 라디칼은 산소 와 반응하여 퍼옥시드 (RO2 ＊) 및 히드로퍼옥시드 (ROOH)를 형성하므로, 라디칼 광중합 반응의 효율을 감소시킨다 (하기 반응식 2를 참조). 산소는 상기 기재된 화학적 메카니즘의 다양한 단계(level)에서 간섭하여 자유 라디칼의 양을 감소시키고 (단계 a), 중합의 개시를 방해하며 (단계 b), 중합체 쇄의 형성을 조기 종결시키는 (단계 d) 효과를 미친다.
이들 현상은 제형 중에 초기에 존재하는 산소 및 UV 수지 필름을 통한 UV 노출 동안 확산되는 대기 산소에 의해 발생한다. 따라서, 산소는 라디칼 중합 반응을 지연시키거나 또는 완전히 억제할 수 있다. 산소의 억제 효과는 UV 수지 층의 두께가 더 적을 경우에 더욱 더 뚜렷하다.
Figure 112006054116322-pct00002
이들 현상의 실제 결과는 다음과 같다:
- UV 코팅의 중합이 안 됨;
- 단쇄의 형성 및 이로 인한 열등한 품질의 잉크, 접착제 또는 바니쉬의 필름의 형성;
- 품질을 저하시키는 올리고머의 형성 (예를 들어, 식품이 기재와 접촉하는 경우에 외관, 악취, 건강 문제의 발생);
- 생성물의 황변을 부분적으로 초래하는 퍼옥시드 (RO2 ＊) 및 히드로퍼옥시드 (RO2H)의 형성.
그러므로, 수지의 UV 가교를 위한 챔버 내에서 분위기 조성 및 더 특히 UV 구역에서 산소의 부재의 중요성을 이해할 수 있다. 결과적으로, 특정 분야에서는 UV 챔버 내에서 및 더욱 구체적으로 라디칼 광중합 반응이 발생하는 구역에서 산소 농도를 현저히 감소시킬 수 있는 장치를 갖는 것이 필수적이다. 상기 장치는 UV 수지를 경화시키는 단계를 최적화할 수 있어야 한다.
UV 수지를 가교시킬 때 산소의 존재와 관련된 단점을 개선하기 위한 다수의 현존 해결책이 열거될 수 있다.
제1 해결책은 UV 램프의 강도를 증가시켜 (반응식 1의 반응 (a)에 따른) 자유 라디칼의 생성을 증가시키는 것이다. 더 많은 양으로 생성된 상기 라디칼은 반응 구역에 존재하는 산소와 반응하여 챔버의 산소 농도를 감소시킴으로써 산소의 효과를 억제한다.
상기 해결책은 실행하기에 용이하지만, 사용된 램프의 전력이 보통 약 20 kW이기 때문에 더 높은 전기 소비로 인한 추가 에너지 비용이 상당하다. 또한, 램프의 강도를 증가시키는 것은 챔버 (반응 구역) 내의 온도를 상승시켜 코팅의 열분해의 위험을 초래할 수 있다.
제2 해결책은 반응 구역에 존재하는 산소와 반응하여 이를 제거하는 역할을 하는 다량의 광개시제 및 분자 (상승제)를 제형으로 도입하는 것이다. 상기 제형은 더욱 효과적이지만, 이러한 제형에서 광개시제 및 상승제의 80％가 산소와 반응하여 산소를 파괴하고, 반면에 나머지 20％의 광개시제 및 상승제가 UV 수지를 가교시키는데 사용되는 것으로 예상된다.
그러나, 상기 화학적 성분은 제형의 비용이 가장 많이 드는 부분을 구성하며, 또한 이들은 유해할 수 있고, 이들의 사용은 가교된 수지의 황변 및 매우 심한 악취를 유발할 수 있다.
마지막으로, 제3 해결책은 반응 구역에 존재하는 잔류 산소를 제거하고 상기 산소를 질소와 같은 불활성 기체로 대체하는 것이다. 상기 해결책은 챔버 (수지 가교가 발생하는 개방형 시스템)를 변형시키고 제어된 불활성 분위기 중에서 운전하기 위한 장치를 장착해야 한다는 것을 의미한다. 제어된 질소 분위기 중에서 수지의 UV 가교는 많은 장점을 갖는데, 왜냐하면 UV 구역에서 산소의 부재는 가교 속도를 증가시키고, UV 램프의 광 강도 또는 사용된 UV 램프의 개수를 감소시키고, 제형으로 도입된 광개시제 및 상승제의 양을 감소시키며, 부산물 (예컨대 퍼옥시드 및 히드로퍼옥시드)의 형성을 감소시키고, 반면에 여전히 매우 고 품질의 최종 생성물을 얻을 수 있기 때문이다.
또한, 불활성 분위기 중에서 이러한 작업 조건은 챔버에서 오존의 형성을 제한하는 장점을 갖는다는 것을 지적할 수 있다.
예를 들어, 문헌 WO 00/14468은 분 당 수 백 미터에 이르는 속도로 반응 구 역에서 약 50 ppm의 잔류 산소로 운전하기 위한 장치를 제안한다. 상기 장치는 UV 챔버의 입구 및 출구에 배치된 2개의 기체 주입 유닛(unit)의 존재를 특징으로 한다. 각각의 상기 유닛은 2개의 기체 주입 시스템을 포함한다. 챔버의 말단부에 배치되는 제1 주입 시스템은 임의의 기체가 챔버에 유입되는 것을 방지하는 기능을 하고, 반면에 챔버의 내에 배치되는 제2 주입 시스템은 챔버를 질소로 충전시키는 기능을 한다. 제1 주입 시스템은 기체의 스트림이 챔버의 외부로 향하도록 배향되는 슬롯(slot)이다. 제2 주입 시스템은 기체의 스트림이 챔버의 내부로 향하도록 배향된 기공을 포함하는 튜브이다. 슬롯의 폭 및 2개의 주입 시스템의 배향 각은 변형될 수 있고 운전 조건에 의존적이다.
그러나, 사용된 속도에서 운전하기 위한 낮은 잔류 산소 농도를 위해 필요한 기체 부피가 매우 크다 (또는 심지어 매우 상당하다). 예를 들어, 200 m/분에서 50 ppm 미만의 농도의 경우에, 질소의 양은 140 Sm3/h이어야 한다. 또한, 작업 구역에서 UV 챔버의 외부로의 다량의 질소의 방출 때문에 산소결핍에 의한 임의의 질식 위험을 방지하기 위해 효과적인 추출 시스템이 필요하다.
또한, 출원인은 문헌 WO 02/40738에서 챔버 내 분위기의 제어가 필요한 운전 동안에 기체의 제어 및 조작을 위한 장치를 제안하였음을 지적할 수 있다. 종래 문헌에서 의도된 운전은 특히 기체 혼합물의 존재 하에 및 제어된 분위기 중에 대기압에서 전기-방전 표면 처리, 또는 UV 경화 및 EB 경화 형태의 운전이었다. 상기 종래 작업에 따르면, 제안된 장치는
- 각각 공기가 챔버에 유입되는 것을 방지하고 기체 유출물이 챔버로부터 유출되는 것을 방지하기 위한 챔버에 이웃한 유입 및 유출 기구;
- 챔버 내로 개방되는 라인을 포함하는 추출 기구; 및
- 챔버의 내부와 주변 분위기 간의 압력 차를 약 0으로 유지하기 위해 상기 추출 기구에 의해 추출되는 기체의 흐름을 조절하는 수단
을 포함한다.
각각의 유입 및 유출 기구는 통상적으로 직렬로 위치하고 처리된 기재에 의해 연속적으로 나타나는 3개의 구성요소, 즉, 채널, 기체 주입 슬롯 및 "미로"로 구성된다 (하기 도 1을 참조; 또한 상기 문헌 WO 02/40738의 도 2를 참조할 수 있음). "미로"의 개념은 상기 종래 문헌에서 상세하게 설명되고 실제로 문제의 (처리되는 기재가 어떤 갭을 통해 진행하는지 여부) 유입 (또는 유출) 기구의 내부 공간 (갭)에 대향하고 미로를 형성하는 개방형 홈(groove)의 시스템에 관한 것이다.
칸막이에 의해 기체 주입 슬롯으로부터 분리된 채널은 문제의 유입 또는 유출 기구의 내부 공간에 대향하여 개방된다.
슬롯을 통해 주입되는 기체 (질소)는 필름의 표면 상의 비말동반된 공기 경계층을 분리시킨다. 이는 미로가 필름이 진행하는 방향에서 과압 구역 (더 큰 압력 강하)을 생성함으로써, 질소를 상류 쪽으로, 즉 채널로 흐르도록 하기 때문이다. 상기 현상은 채널의 더 낮은 압력 강하에 의해 촉진된다. 채널에서 이러한 교환은 필름의 표면 상에 필름의 표면에 위치하는 공기 경계층을 분리시키는 약간의 부압(underpressure) 구역을 생성시킨다. 따라서, 질소 스트림은 채널에서 층 류 흐름이 되어 공기 스트림을 반대로 밀어내어, 공기 스트림을 대항하는 피스톤 효과를 형성한다. 상기 3개의 구성요소 (채널, 질소 나이프, 미로)의 조합은 입구에서 질소의 소비를 최소화하면서 공기가 챔버에 유입되는 것을 방지할 수 있다. 출구에 배치된 동일한 미로 시일은 기체 유출물이 챔버로부터 유출되는 것을 방지할 수 있다.
상기 장치는 허용가능한 질소 부피로 50 ppm을 초과하지 않는 산소 농도의 존재 하에 필름 표면 처리를 수행할 수 있게 하므로 상당히 효과적이라는 것이 증명되었다.
UV 방사에 의한 코팅의 가교 동안에 산소 농도를 감소시키는 상기 종래 장치의 사용이 물론 고려될 수 있다. 그러나, 적어도 다음 원인 때문에, 상기 장치가 이러한 기술적 목적 (일차로, UV 가교 방법은 표면 처리를 포함하지 않으므로 질소-기재 처리 기체의 챔버로의 주입이 필요하지 않음)을 충족시키기 위해 최적화되지 않는다는 것은 매우 명백하다. 그러나 이차로, UV 구역에서 형성된 유해한 기체 유출물의 부재로 인해, 이를 제거하기 위한 중앙 추출 시스템을 사용하는 것이 필요하지 않으므로, 추출 시스템은 일반적으로 이러한 설비에서 부재한다.
따라서, 상기 새로운 기술적 문제점을 충족시키기 위해 상기 종래 장치를 실질적으로 변형시켜야 한다는 것은 명백하다.
예시로서, 하기에 주어진 조건 하에 도 1에 나타낸 유형의 공업적으로 전형적인 장치 상에서 분위기를 제어하기 위한 실험이 수행되었다. 하기 모든 경우에, 부피는 처리된 기재 m2 당 표준 리터 (및 통상적으로 m3/h 단위가 아님)로 표기될 것이다. 이는 폭이 상이한 기계를 비교할 수 있기 때문에 매우 유리하다.
따라서, 선택된 운전 조건은 다음과 같다:
- 상기 도 1에 관련하여 기재된 3개의 구성요소 (채널, 주입 슬롯 및 미로)를 기재로 한 유입/유출 기구가 존재하고;
- 챔버로의 처리 기체 주입이 없으며;
- 압력 조절 시스템이기 때문에 중앙 추출 시스템이 중단된다.
이러한 운전 조건 하에서, 실험은 폭이 700 mm인 생성물이 50 내지 250 m/분의 속도로 진행되는 각각의 유입/유출 기구에 질소 약 1.4 Sl/m2를 주입함으로써, 챔버 내에서 롤의 표면으로부터 약 0.8 mm에서 산소 농도를 측정하는 것으로 이루어진다. 측정 결과는 산소 농도가 사용된 속도에 따라서 6000 내지 8000 ppm임을 나타내었다 (상기 결과는 하기 도 4에 나타냄). 더 많은 질소 부피 (각각의 유입/유출 기구에서 3.25 표준 리터/m2)를 사용함으로써, 상기 농도를 약 3000 ppm으로 감소시킬 수 있었다.
상기 결과는 상기 종래 기구의 사용이 다수의 예상된 용도에서 충분히 낮은 잔류 산소 농도를 달성하지 않는다는 것을 명백히 나타낸다. 특히, 중앙 추출에 의해 생성된 챔버 내의 감압을 제거하여도, 상기 시스템의 성능은 시험된 작업 조건 (특히 진행 속도) 하에서 불충분하다는 것을 알 수 있을 것이다.
전개될 수 있는 한 가지 가설은 상기 결과가, 상기 실험의 경우에 처리 기체 혼합물의 주입이 중단되기 때문에, 낮은 산소 농도의 달성을 돕는 챔버로의 처리 기체 혼합물 주입의 부재에 의해 설명될 수 있다는 것이다 (매우 논리적으로, 본원에서 의도되는 용도는 UV 가교 용도이기 때문임).
따라서, 본 발명의 목적은 챔버 내 산소 농도를 실질적으로 감소시키도록 디자인된 신규 자외선 또는 전자비임 가교 장치를 제안하는 것이다.
본 발명에 따른 장치는 2개의 기구, 챔버 유입 기구 및 챔버 유출 기구의 사용을 기초로 한다 (하기 도 2를 참조):
- 유입 기구는 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 미로 시스템, 기체 주입 슬롯, 및 채널로 이루어지고;
- 챔버 유출 기구는 유리하게는 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 채널, 기체 주입 슬롯, 및 미로 시스템으로 이루어진다.
예시로서, 다음 기하학적 값은 특히 충분하다고 간주된다:
- 미로 홈의 높이: 4.5 mm;
- 미로 톱니의 폭: 2 mm;
- 미로 홈의 폭: 5 mm;
- 채널의 높이: 3 mm; 및
- 채널의 길이: 38 mm.
채널의 길이는 바람직하게는 다음 식을 충족시킨다:
- 길이 = 6 × 채널의 높이.
채널의 높이는 유리하게는 3 내지 5 mm이다.
상기 구조 (구성요소의 배열 및 기하학)에서, 챔버 유입 기구는 두 가지 기능을 갖는 것으로 간주될 수 있다: 입구 미로에 의해 생성되는 압력 강하 때문에, 주입된 질소는 가교 챔버의 내부로 향하는 경향이 있고 상기 챔버로의 공기의 유입을 매우 상당히 최소화시키는 경향이 있다. 챔버 유출 기구에 동일하게 적용되어, 질소를 챔버 쪽으로 향하게 하고 외부로의 기체의 방출을 제한한다.
상기에 기재된 것에서, 유입 기구가 핵심 역할을 하며, 반면에 유출 기구는 차단되거나 또는 덜 요구되는 분야의 경우 적어도 구조를 단순화시킬 수 있지만 (하기에 나타내는 바와 같음) 유출 기구의 존재는 최적의 분위기 조건 하에서 작업하도록 추천됨을 강조되어야 한다.
따라서, 본 발명은 제어된 잔류 산소 함량을 갖는 기체 혼합물의 존재 하에 잉크 또는 바니쉬 코팅과 같은 코팅의 가교 공정이 자외선 방사 또는 전자비임에 의해 수행되고, 가교 공정을 수행하는데 필요한 하나 이상의 UV 램프 또는 가속화 전자 공급원을 갖는 챔버를 포함하며, 챔버에 이웃하고 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 미로 시스템, 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 수단, 및 채널을 포함하는 유입 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비에 관한 것이다.
또한, 본 발명에 따른 설비는 다음 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다:
- 설비는 챔버에 이웃하고 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 채널 ("산출 채널"), 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 수단, 및 압력 강하를 생성하는 수단, 예컨대 평탄한 프로파일 (평탄한 프로파일과 코팅 표면 간의 거리는 상기 채널의 높이 미만임)로 이루어지는 유출 기구를 포함하고;
- 설비는 챔버에 이웃하고 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 채널, 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 수단, 및 미로 시스템으로 이루어지는 유출 기구를 포함하고;
- 상기 유입 기구는 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 5개의 구성요소: 채널, 제1 기체 주입 슬롯, 미로, 제2 기체 주입 슬롯, 제2 채널을 포함하고;
- 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 상기 수단은 문제의 유입 또는 유출 기구 내부에서 나타나는 평면-벽 기체 주입 슬롯을 포함하며;
- 상기 채널 중 하나 이상의 길이/높이 비율은 3 이상, 바람직하게는 6 이상이다.
본 발명에 따른 "미로" 및 "채널"의 개념은 출원인의 이름으로 상기 논의된 종래 문헌 WO 02/40738에서 이미 사용된 "미로" 및 "채널" 개념을 나타낸다.
그러므로, 하기 도면에서 명백히 도시한 바와 같이, "미로" 개념은 문제의 유입 또는 유출 기구의 내부 공간에 대향하여 미로를 형성하는 개방형 홈의 시스템에 관한 것이다.
하기 도 3은 도 2의 문맥 내에 기재된 유입/유출 시스템을 포함하는 본 발명에 따른 장치 상에서 수행되는 50 내지 250 m/분의 속도의 경우에, 각각의 유입/유출 기구로 약 1.4 내지 3.25 표준 리터/m2 (도면에서 사용된 약어 Sl/m2는 실제로 처리된 기재 m2 당 표준 리터를 나타내는 것으로 이해해야 함)으로 주입되는 질소에 의해 처리된 롤로부터 약 5 mm에서 챔버 내 산소 함량을 측정하는 것으로 이루어지는 실험 결과를 나타낸다.
도 3에서, 3개의 곡선이 존재함을 주목해야 한다:
- 약 2.8 표준 리터/m2의 전체 (유입 ＋ 유출) 부피의 경우 곡선 ◆;
- 약 4.64 표준 리터/m2의 전체 (유입 ＋ 유출) 부피의 경우 곡선 ■; 및
- 약 6.5 표준 리터/m2의 전체 (유입 ＋ 유출) 부피의 경우 곡선 ▲.
측정 결과는 산소 함량이 사용된 속력 및 질소 유속 조건에 따라 약 34 내지 380 ppm으로 다양하다는 것을 나타낸다.
이들 실험은 50 ppm 미만의 잔류 산소를 함유하는 불활성 질소 분위기가 4.6 내지 6.5 표준 리터/m2이기 때문에, 매우 허용가능한 기체 소모로 본 발명에 따른 장치의 챔버에서 얻어진다는 것을 나타낸다.
상기 언급된 현존 해결책에 비해 본 발명의 개선은 매우 현저하다.
따라서, 도 4는 도 1에 따른 유입 및 유출 기구가 제공된 종래 기술의 장치에서 얻어진 것과 같은 이미 상기 언급된 결과를 나타낸다.
도 4에서, 3개의 곡선이 존재함을 주목해야 한다:
- 약 2.8 표준 리터/m2의 전체 (유입 ＋ 유출) 부피의 경우 곡선 ◆;
- 약 4.6 표준 리터/m2의 전체 (유입 ＋ 유출) 부피의 경우 곡선 ■; 및
- 약 6.5 표준 리터/m2의 전체 (유입 ＋ 유출) 부피의 경우 곡선 ▲.
이미 상기에 언급된 바와 같이, 상기 측정 결과는 2.8 표준 리터/m2의 전체 부피의 경우에, 산소 농도는 사용된 속도에 따라 6000 내지 8000 ppm임을 나타낸다. 더 많은 질소 부피 (각각의 유입/유출 기구에서 3.25 표준 리터/m2, 즉 6.5 표준 리터/m2의 전체 부피)의 사용은 상기 농도를 약 3000 ppm으로 감소시킨다.
도 5는 도 3의 경우에 얻은 결과와 도 4의 경우에 얻은 결과를 비교하여 나타낸다. y 축 상에 본 발명에 따른 장치로 인해 달성된 산소 함량 감소가 (％ 단위로) 플롯팅된다.
퍼센트로 나타낸 산소 함량 감소 dO2/O2는 다음 식으로 정의된다:
dO2/O2 = (([O2]도 4 - [O2]도 3) /[O2]도 4) × 100.
그러므로, 챔버에서 잔류 산소 함량의 감소는 동일한 속도 및 질소 부피 파라미터에서 94％ 이상이라는 것을 알 수 있다. 잔류 산소 함량의 감소는 심지어 더 많은 부피의 경우에 98 내지 99％에 이른다.
도 6 및 7은 본 발명에 따른 장치의 다른 구성을 예시한다.
상기 구성에서, 챔버 유입 기구 (도 6에 나타냄)는 변형될 수 있다 (본원에서 5개의 구성요소, 즉 연속적으로: 채널, 제1 기체 주입 슬롯, 미로, 제2 기체 주입 슬롯, 또 다른 채널로 이루어짐).
챔버 유출 기구 (도 7)에 관해서, 챔버 유출 기구는 도 2의 것과 동일하여, 3개의 연속적인 구성요소, 즉 채널, 질소 주입 슬롯, 미로로 이루어진다.
나타낸 실시양태의 경우에, 롤에 대한 질소 주입 슬롯의 배향은 유입 기구의 제1 슬롯에 대해서 약 90°이고 유입 기구의 제2 슬롯의 경우에 45°이다. 슬롯의 폭은 제1 슬롯 및 제2 슬롯의 경우에 각각 약 0.2 mm 및 약 0.4 mm이다. 유입 기구와 롤 간의 거리는 약 0.8 mm이다.
유출 기구의 질소 주입 슬롯의 배향은 롤에 대해 약 90°이고 폭은 약 0.3 mm이다. 유출 기구와 지지 롤 간의 거리는 약 0.8 mm이다.
상기 실시양태에 의해 예시된 구성은 (도 2와 조합하여 상기 기재된 구성에 비해) 필름의 표면에 위치하는 공기 경계층을 더 효과적으로 분리시켜, 필름의 표면으로 전달된 공기가 처리 챔버를 투과하지 않도록 더욱 보장할 것이다.
실제로, 도 6의 유입 기구는 도 1 및 도 2의 유입 기구의 조합으로서 간주될 수 있다:
- 제1 주입 슬롯은 미로의 상류에 위치하기 때문에, 기체를 상류로 향하게 하여 공기의 흡입을 억제하는 경향이 있고;
- 제2 주입 슬롯은 미로의 하류에 위치하기 때문에, 기체를 하류로 향하게 하여 챔버를 기체로 충전시키는 경향이 있다.
후자의 실시양태의 효과를 측정하기 위해서, 도 6 및 7과 조합하여 예시된 것과 같은 유입/유출 기구가 장착된 챔버에서 분위기를 조절하면서 실험을 수행하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
필름 속도
(m/분)		 100 150 200 250
슬롯 1
질소 유속 (Sm3/h)		 10 10 10 10
슬롯 2
질소 유속 (Sm3/h)		 10 10 10 10
슬롯 3
질소 유속 (Sm3/h)		 25 35 50 62
총 유속 (Sm3/h) 45 55 70 82
총 부피 (Sl/m2) 5.8 4.7 4.5 4.2
총 O2 (ppm) 39 34 32 26
슬롯 1 및 2는 유입 기구의 것에 상응하고, 반면에 슬롯 3은 유출 기구의 것에 상응한다.
상기 표에서 앞서 제시된 결과와 비교를 계속할 수 있도록 처리된 필름에 대해 (통상적인 것으로서) 유속을 Sm3/h 단위 및 Sl/m2 단위로 나타내었다는 것을 주목해야 한다.
상기 결과는 도 6 및 7의 장치로 인해, UV 조사 처리는 40 ppm 미만의 산소를 함유하는 불활성 질소 분위기 중에서 4.2 내지 5.8 Sl/m2의 질소의 총 부피 (따라서 일반적으로 도 2에 나타낸 실시양태의 문맥 내에서 필요한 부피 미만임)로 속도에 상관없이 수행될 수 있음을 나타낸다.
앞서, 본 발명은 대부분 특히 질소를 사용한 예에 의해 예시되었지만, 언제든지 본 발명의 범주를 벗어나는 않으면서 다른 기체 또는 기체 혼합물, 및 특히 아르곤, CO2, 헬륨 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있음을 주목해야 한다.
심지어 (질소와 반대되는) CO2가 사용되는 경우에:
- 챔버에서 잔류 산소 함량에 관해서 동일한 성능을 위해 사용되는 기체의 부피가 감소될 수 있고;
- 기체의 동일한 부피의 경우에, 챔버에서 얻어진 잔류 산소 함량이 감소된다는 점
이 밝혀졌기 때문에, CO2 또는 CO2를 함유하는 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다는 것을 나타낼 수 있다.
이러한 결과는 아마도 질소보다 더 높은 CO2의 밀도 때문이다.

Claims (7)

  1. 조절된 잔류 산소 함량을 갖는 기체 혼합물의 존재 하에 잉크 또는 바니쉬(varnish) 코팅과 같은 코팅의 가교 공정이 자외선 방사 또는 전자비임에 의해 수행되고, 가교 공정을 수행하는데 필요한 하나 이상의 UV 램프 또는 가속화 전자 공급원을 갖는 챔버를 포함하며, 챔버에 이웃하고 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 미로 시스템, 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 수단, 및 채널을 포함하는 유입 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  2. 제1항에 있어서, 챔버에 이웃하고 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 채널 ("산출 채널"), 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 수단, 및 압력 강하를 생성하는 수단, 예컨대 평탄한 프로파일 (평탄한 프로파일과 코팅 표면 간의 거리는 상기 채널의 높이 미만임)로 이루어진 유출 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  3. 제1항에 있어서, 챔버에 이웃하고 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 3개의 구성요소: 채널, 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 수단, 및 미로 시스템으로 이루어지는 유출 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유입 기구가 처리되는 생성물의 진행에 따라 연속적으로 나타나는, 적어도 다음 5개의 구성요소: 채널, 제1 기체 주입 슬롯, 미로, 제2 기체 주입 슬롯, 제2 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기체 나이프를 형성하는 불활성 기체를 주입하기 위한 상기 수단은 문제의 유입 또는 유출 기구 내부에서 나타나는 평면-벽 기체 주입 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 설비.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 채널 중 하나 이상의 길이/높이의 비율이 3 이상인 것을 특징으로 하는 설비.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 채널 중 하나 이상의 길이/높이의 비율이 6 이상인 것을 특징으로 하는 설비.
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