KR101198102B1 - 커튼 코팅 방법 - Google Patents

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Abstract

커튼 코팅 방법은 기판(12)을 충돌 구역(14)을 통해 하류 방향(D)으로 이송하는 단계와, 충돌 구역(14)에서 예각(θ)으로 자유 낙하 커튼(16)과 기판(12)을 충돌시키는 단계를 포함한다. 충돌 구역(16)의 커튼(16)의 힘 비율(Re)은 약 5.25 초과이고(예를 들어, 약 5.5 초과이고, 약 6.0 초과이고, 약 6.5 초과이고, 약, 7.0 초과이고, 약 7.5 초과이고 및/또는 약 8.0 초과임), 본 방법은 높은 체적 유동률(Q?ρ) 및/또는 낮은 점섬(η)을 갖는 커튼(16)을 이용할 수 있다.
커튼, 코팅

Description

커튼 코팅 방법{CURTAIN COATING METHOD}
본 발명은 일반적으로 지시된 바와 같이 커튼 코팅 방법에 관한 것이고, 보다 상세히는 이동 기판이 충돌 구역을 통과함에 따라 이동 기판이 액체 코팅 조성물의 자유 낙하 커튼에 의해 충돌되는 방법에 관한 것이다.
코팅 중량(ctwt)은 기판 상의 건조 코팅의 중량이고 면적 당 질량의 차원으로 표현된다(예를 들어, kg/㎡).
밀도(ρ)는 액체 코팅 조성물의 밀도이고, 체적 당 질량의 차원으로 표현된다(예를 들어, kg/㎥).
소정의 균일한 코팅 두께(t∞)는 완전하게 인가될 때의 액체 코팅 조성물의 두께(또는 높이)이고, 길이 차원으로 표현된다(예를 들어, ㎜).
최종 코팅 두께(tW)는 코팅 폭에 걸쳐 임의의 특정 지점에서의 액체 코팅의 두께이고, 길이 차원으로 표현된다(예를 들어, ㎜).
기판 속도(U)는 충돌 구역을 통과하는 기판의 속도이고, 시간 당 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, m/분).
하류 방향(D)은 기판이 충돌 구역을 통과함에 따른 기판의 방향이고 무차원이다.
충돌 속도(V)는 충돌 구역 내의 기판에 접촉하지 전의 커튼의 속도이고, 시간 당 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, m/s).
중력 가속도(g)는 중력에 의해 야기된 가속도를 나타내는 상수이고 시간의 제곱 당 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, 9.81 m/s2).
초기 속도(V0)는 다이 립 탈착부에서 커튼의 초기 속도이고, 시간 당 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, m/s).
충돌 각도(θ)는 중력을 나타내는 벡터(즉, 수직 벡터)와 충돌 구역을 통과하는 기판에 법선 또는 평행인 벡터의 하류부 사이의 각도이고, 각도 단위의 차원으로 표현된다(예를 들어, 각도).
수평 성분(Ux)은 기판 속도(U)의 수평 성분(즉, Ux=Usinθ)이고, 시간 당 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, m/분).
수직 성분(Uy)은 기판 속도(U)의 수직 성분(즉, Uy=Ucosθ)이고, 시간 당 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, m/분).
평행 충돌 성분(V?)은 기판 속도(U)와 평행하게 위치된 충돌 속도(V)의 성분(즉, V?=Vsinθ)이고, 시간 당 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, m/s).
수직 충돌 성분(Vㅗ)은 기판 속도(U)에 수직으로 위치된 충돌 속도(V)의 성분(즉, Vㅗ=Vsinθ)이고, 시간 당 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, m/s).
속도 비율(SP)은 수직 충돌 성분(Vㅗ)에 대한 기판 속도(U)의 비율이고 무차 원이다.
폭(w)은 커튼의 측방향 치수이고 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, m).
높이(h)는 다이 립 탈착부로부터 충돌 구역까지의 커튼의 수직 치수이고, 길이의 차원으로 표현된다(예를 들어, ㎝).
단위 폭 당 체적 유동률(Q)은 커튼의 폭(w)으로 나누어진 커튼의 체적 유동률이고, 단위 시간 및 길이 당 체적의 차원으로 표현된다(예를 들어, ㎥/s?m).
단위 폭 당 질량 유동률(ρ?Q)은 커튼을 형성하는 액체 코팅 조성물의 체적 유동률(Q)과 밀도(ρ)의 곱이고, 단위 시간 및 길이 당 질량의 차원으로 표현된다(예를 들어, kg/s?m).
점성(η)은 100001/s의 전단률에서 충돌 구역내의 액체 코팅 조성물의 점성이고, 길이 및 시간 당 질량으로 표현된다(예를 들어, kg/m?s 또는 Pa?s).
힘 비율 또는 레이놀즈수(Re)는 액체 코팅 조성물의 점성(η)에 대한 커튼의 단위 폭 당 질량 유동률(ρ?Q)이고, 무차원이다.
커튼 코팅 방법은 일반적으로 기판이 충돌 구역을 통과할 때 액체 코팅 조성물의 자유 낙하 커튼과 이동 기판을 충돌시키는 단계를 포함한다. 사용자는 통상적으로 소정의 기판(예를 들어, 종이 또는 플라스틱 필름), 특정 코팅 조성물(예를 들어, 접착 코팅) 및 바람직한 코팅 중량(ctwt)을 특정할 수 있다. 선택된 코팅 조성물은 밀도(ρ), 고형물 퍼센트(%) 및 점성(η)을 가질 것이다. 예를 들어, 접착 코팅 조성물은 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥의 밀도(ρ)와, 약 0.040 Pa?s 내지 0.160 Pa?s 사이의 점성(η)을 가질 것이다. 액체 코팅 조성물이 완벽하게 코팅되면, 코팅은 코팅 중량(ctwt)을 고형물 퍼센트(%)와 액체 코팅 조성물의 밀도(ρ)로 나눈 것과 동등한 소정의 균일한 두께(t∞)를 가질 것이다.
기판은 소정의 기판 속도(U)로 충돌 구역을 통해 이동하고 커튼은 충돌 속도(V)로 기판과 접촉한다. 컨베이어는 기판 속도를 제어하고, 일반적으로 속도가 약 300 m/분 내지 약 1000 m/분 사이에서 설정되도록 한다. 충돌 속도(V)는 중력 가속도(g)에 의해 제어되고, 다이 립 탈착부에서의 커튼의 초기 속도(V0)와 다이 립 탈착부로부터 충돌 구역까지의 높이(h)로부터 계산될 수 있다(즉, V=V0+(2gh)½). 따라서, 예를 들어 커튼이 약 15 ㎝의 높이를 갖고 초기 속도(V0)가 약 0이면, 충돌 속도는 약 1.72 m/s일 것이다.
커튼은 충돌 구역에서 단위 폭 당 소정의 체적 유동률(Q)을 갖는다. 체적 유동률(Q)은 기판 속도(U)와 소정의 균일 코팅 두께(t∞)의 곱과 동일하다. 전술한 바와 같이, 사용자는 특정 코팅 조성물[따라서 특정 밀도(ρ), 특정 고형물 퍼센트(%)]과, 바람직한 코팅 중량(ctwt)을 특정할 수 있고, 따라서 기본적으로 소정의 균일한 코팅 두께(t∞)를 특정한다. 따라서, 주어진 코팅 조성물과 주어진 코팅 중량(ctwt)에서, 체적 유동률(Q)의 감소는 대응하는 기판 속도(U)의 감소를 야기한다.
충돌 구역에서의 커튼의 유동 특성은 점성력(η)에 대한 그 관성력(ρ?Q)의 비율, 즉 레이놀즈수(Re)로서 표현될 수 있다. 따라서, 특별한 사용자 특정 코팅 조성물에서, 힘 비율(Re)은 체적 유동률(Q)의 증가 및 감소에 의해 각각 증가 및 감소될 수 있다.
커튼 코팅 방법은 기판 속도(U), 충돌 속도(V) 및 힘 비율(Re)을 포함하는 커튼 코팅 파라미터의 상호 관계 보정으로만 성공적으로 수행될 수 있다. 커튼 코팅 방법이 성공적으로 수행되면, 기판은 밀리미터 단위의 기판 길이에 걸쳐 매우 균일하고 정밀한 코팅을 구비할 것이다. 특히, 예를 들어 코팅은 코팅 폭(w)에 걸쳐 소정의 균일한 코팅 두께(t∞)로부터 매우 작게(예를 들어, 2 % 미만, 1.5 % 미만, 1.0 및/또는 0.5 % 미만) 변화하는 두께(tW)를 가질 수 있다.
과거에는, 커튼 코팅은 비교적 높은 힘 비율(예를 들어, 5.25 초과)에서는 성공적이지 않았다. 이러한 문제는 힘 비율(Re)을 감소시키기 위해 체적 유동률(Q)을 감소시킴으로써, 해결되거나 또는 보다 정확하게 방지되었다. 전술한 바와 같이, 주어진 사용자 특정 코팅 중량(ctwt)에서, 비교적 낮은 점성 유동률(Q)은 비교적 낮은 기판 속도(U)를 요구한다.
기판 속도(U)는 커튼 코팅 프로세스용의 전체 제조 속도이다. 기판 속도(U)가 높으면, 제조 프로세스가 보다 효율적이다. 따라서, 경제적인 관점에서, 커튼 코팅 설비 자본 투자 생산성을 가장 최대화하는데 높은 기판 속도(U)가 바람직하다. 그러나, 높은 힘 비율(Re)에서 커튼 코트를 성공적으로 하기 위한 능력의 부재는 업계에서 비교적 낮은 체적 유동률(Q), 따라서 비교적 낮은 기판 속도(U)로 설정하도록 한다.
본 발명은 충돌 커튼이 높은 힘 비율(Re)을 가질 때, 성공적으로 기판에 커튼 코팅을 하기 위한 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명에서 높은 체적 유동률(Q)을 실행 가능하여, 높은 기판 속도(U)를 가능하게 하고 따라서 자본 투자 커튼 코팅 설비의 생산성을 최대화한다.
보다 상세히는, 본 발명은 바람직한 코팅 중량(ctwt)을 갖는 코팅을 기판 상에 형성하기 위해 커튼 코팅 방법을 제공한다. 본 방법은 기판을 충돌 구역을 통해 하류 방향(D)으로 이송하는 단계와, 충돌 구역에서 자유 낙하 커튼과 기판을 충돌시키는 단계를 포함한다. 충돌 구역의 커튼의 힘 비율(Re)은 비교적 높은 관성력 및/또는 비교적 낮은 점성력을 반영한다. 특히, 힘 비율(Re)은 약 5.25 초과이고, 약 5.5 초과이고, 약 6.0 초과이고, 약 6.5 초과이고, 약, 7.0 초과이고, 약 7.5 초과이고 및/또는 약 8.0 초과이다.
커튼은 90°미만의 충돌 각도(θ)로 기판과 충돌한다. 예를 들어, 충돌 각도(θ)는 약 70°내지 약 50°사이이고, 약 65°내지 약 55°사이이고, 약 65°를 초과하지는 않고, 약 60°를 초과하지 않고, 및/또는 약 55°를 초과하지 않는다. 기판이 백업 롤러 주위에서 이송되면, 이러한 충돌 방향은 백업 롤러의 상부 데드 센터(upper-dead-center)로부터 오프셋되는 충돌 구역에 의해 달성될 수 있다. 기판이 두 개의 롤러 사이로 이송되면, 이러한 충돌 방향은 수직으로 오프셋된 롤러에 의해 달성될 수 있다.
기판은 기판 속도(U)로 충돌 구역을 통해 이송되고, 커튼은 충돌 속도(V)로 기판에 충돌한다. 충돌 각도(θ)가 90°미만이기 때문에, 기판 속도(U)는 수평 성분(Ux)과 수직 성분(Uy)을 갖는다. 또한, 충돌 속도(V)는 기판 속도(U)에 직각인 성분(Vㅗ)과 기판 속도(U)에 평행한 성분(V?)을 갖는다.
본 발명은 적절한 속도 비율(SP)이 직각 충돌 성분(Vㅗ)에 대한 기판 속도(U)의 비율과 동일하다는 인식을 포함한다. 이러한 속도 비율(SP)은 평행 충돌 성분(V?)이 임의의 속도 시프트를 요구하지 않기 때문에 및/또는 직각 충돌 성분(Vㅗ)만이 속도 시프트를 요구하기 때문에 충돌 구역에서의 속도 시프트를 나타낸다.
본 발명은 또한 기판 속도(U)의 수직 성분(Uy)이 기판과 충돌함에 따라 액체 코팅 조성물에 하향 모멘텀을 제공하는 것이 중요하다는 인식을 포함한다. 이러한 충돌 구역에서의 "푸시(push)"는 높은 힘 비율에서 발생할 수 있는 힐 형성(heel formation) 및/또는 공기 포획(air entrapment)을 방지하는 것으로 믿어진다. 본 발명에 따른 커튼 코팅 방법에서, 속도 비율(SP)은 약 7.0 초과이고 약 12.0 미만이다. 보다 상세히는, 힘 비율(Re)이 약 6 미만일 때, 속도 비율(SP)은 약 7.5 내지 약 9.5 사이이다[충돌 속도(V)가 약 1.72 m/s일 때 약 700 m/분 내지 약 800 m/분 범위의 기판 속도(U)에 대응]. 힘 비율(Re)이 약 6 내지 약 7 사이일 때, 속도 비율(SP)은 약 8.6 내지 약 11.9 사이이다[충돌 속도(V)가 약 1.72 m/s일 때 약 800 m/분 내지 약 1000 m/분 범위의 기판 속도(U)에 대응]. 힘 비율(Re)이 약 7 내지 약 8 사이일 때, 속도 비율(SP)은 약 9.6 내지 약 11.9 사이이다[충돌 속도(V)가 약 1.72 m/s일 때 약 900 m/분 내지 약 1000 m/분 범위의 기판 속도(U)에 대응]. 힘 비율(Re)이 약 8 초과일 때, 속도 비율(SP)은 약 10 초과이다[충돌 속도(V)가 약 1.72 m/s일 때 적어도 약 1000 m/분인 기판 속도(U)에 대응].
접착 코팅 조성물[예를 들어, 코팅 조성물이 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥ 사이의 밀도(ρ)를 갖고 약 0.040 Pa?s 내지 약 0.160 Pa?s 사이의 점성(η)을 갖는다]에서, 0.000900 ㎥/s?m을 초과하는 체적 유동률(Q)이 가능하다. 특히, 예를 들어, 약 0.000189 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00107 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)이 가능하고[힘 비율(Re)이 약 5.2 내지 약 6.0이고 및/또는 속도 비율(SP)은 약 7.5 내지 약 9.5 사이일 때]; 약 0.000218 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00124 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)이 가능하고[힘 비율(Re)이 약 6.0 내지 약 7.0이고 및/또는 속도 비율(SP)은 약 8.6 내지 약 11.9 사이일 때]; 약 0.000255 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00142 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)이 가능하고[힘 비율(Re)이 약 7.0 내지 약 8.0이고 및/또는 속도 비율(SP)은 약 9.6 내지 약 11.9 사이일 때]; 약 0.0147 ㎥/(s?m) 이상의 체적 유동률(Q)이 가능하다[힘 비율(Re)이 약 7.0 이상이고 및/또는 속도 비율(SP)은 dir 10.7 내지 약 11.9 사이일 때].
릴리즈(release) 또는 낮은 점성 조성물[예를 들어, 코팅 조성물이 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥ 사이의 밀도(ρ)를 갖고 약 0.005 Pa?s 내지 약 0.015 Pa?s 사이의 점성(η)을 갖는다]에서, 0.000090 ㎥/s?m을 초과하는 체적 유동률(Q)이 가능하다. 특히, 예를 들어, 약 0.000024 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000100 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)이 가능하고[힘 비율(Re)이 약 5.2 내지 약 6.0이고 및/또는 속도 비율(SP)은 약 7.5 내지 약 9.5 사이일 때]; 약 0.000027 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000117 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)이 가능하고[힘 비율(Re)이 약 6 내지 약 7이고 및/또는 속도 비율(SP)은 약 8.6 내지 약 11.9 사이일 때]; 약 0.000032 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000133 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)이 가능하고[힘 비율(Re)이 약 7 내지 약 8이고 및/또는 속도 비율(SP)은 약 9.6 내지 약 11.9 사이일 때]; 약 0.00136 ㎥/(s?m) 이상의 체적 유동률(Q)이 가능하다[힘 비율(Re)이 약 8 이상이고 및/또는 속도 비율(SP)이 약 10.7 내지 약 11.9 사이일 때].
본 발명의 이들 및 다른 특징들은 이하에서 완전히 설명되고 특히 청구항에서 지적된다. 이하의 설명 및 도면은 본 발명의 원리가 채용될 수 있는 도식적이지만 소수의 다양한 방식의 상세한 소정의 실시예를 설명한다.
도 1A 및 1B는 충돌 각도(θ)의 개략도이고, 충돌 각도(θ)는 대략 90°임.
도 2는 성공적인 커튼 코팅된 제품의 근접 개략도.
도 3A 및 3B는 도 1A 및 1B에 도시된 커튼 코팅 방법의 충돌 구역에서의 기판 속도(U) 벡터와 충돌 속도(V) 벡터 각각의 개략도.
도 4A 및 4B는 충돌 각도(θ)의 개략도이고, 충돌 각도(θ)는 90°미만임.
도 5A 및 5B는 도 5A 및 5B에서 도시된 커튼 코팅 방법의 충돌 구역에서의 기판 속도(U) 벡터와 충돌 속도(V) 벡터 각각의 개략도.
도 6A 및 6B는 도 1A, 1B 및 4A, 4B에 도시된 커튼 코팅 방법용의 에지 안내부의 각각의 전방 개략도.
도 7은 도 4A에 도시된 커튼 코팅 시스템을 수용하도록 변형된 진공 조립체의 개략도.
도 8A 및 8B는 도 1A, 1B 및 4A, 4B에 도시된 커튼 코팅 시스템용 다이 립부의 개략 측면도.
표
표 1은 커튼 코팅이 다양한 기판 속도(U)와 충돌 각도(θ)에서 진행하면서 수집된 미가공 데이터의 편집본이고, 데이터는 진행 횟수로 정렬됨.
표 2A는 충돌 각도(θ)는 90°일 때, 커튼 코팅이 진행되는 동안의 속도 비율(SP)과 힘 비율(SP)의 편집본이고, 데이터는 속도 비율(SP)로 정렬됨.
표 2B는 충돌 각도(θ)가 90°일 때, 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 힘 비율(Re)로 정렬됨.
표 3A는 충돌 각도(θ)가 65°일 때 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 속도 비율(SP)로 정렬됨.
표 3B는 충돌 각도(θ)가 65°일 때 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 힘 비율(Re)로 정렬됨.
표 4A는 충돌 각도(θ)가 60°일 때 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 속도 비율(SP)로 정렬됨.
표 4B는 충돌 각도(θ)가 60°일 때 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비 율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 힘 비율(Re)로 정렬됨.
표 5A는 충돌 각도(θ)가 55°일 때 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 속도 비율(SP)로 정렬됨.
표 5B는 충돌 각도(θ)가 55°일 때 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 힘 비율(Re)로 정렬됨.
표 6A는 충돌 각도(θ)가 90°, 65°, 60° 및 55°일 때 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 속도 비율(SP)로 정렬됨.
표 6B는 충돌 각도(θ)가 90°, 65°, 60° 및 55°일 때 커튼 코팅이 진행되는 동안 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re)의 편집본이고, 데이터는 힘 비율(Re)로 정렬됨.
그래프
그래프 1A는 충돌 각도(θ)가 90°일 때 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re) 사이의 관계의 플로트.
그래프 1B는 충돌 각도(θ)가 90°일 때 기판 속도(U)와 힘 비율(Re) 사이의 관계의 플로트.
그래프 2A는 충돌 각도(θ)가 65°일 때 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re) 사이의 관계의 플로트.
그래프 2B는 충돌 각도(θ)가 65°일 때 기판 속도(U)와 힘 비율(Re) 사이의 관계의 플로트.
그래프 3A는 충돌 각도(θ)가 60°일 때 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re) 사이의 관계의 플로트.
그래프 3B는 충돌 각도(θ)가 60°일 때 기판 속도(U)와 힘 비율(Re) 사이의 관계의 플로트.
그래프 4A는 충돌 각도(θ)가 55°일 때 속도 비율(SP)과 힘 비율(Re) 사이의 관계의 플로트.
그래프 4B는 충돌 각도(θ)가 55°일 때 기판 속도(U)와 힘 비율(Re) 사이의 관계의 플로트.
도면, 우선 도 1A 및 1B를 참조하면, 커튼 코팅 방법을 수행하기 위한 시스템(10)이 개략적으로 도시된다. 본 방법은 일반적으로 기판(12)을 충돌 구역(14)을 통해 하류 방향(D)으로 이송하는 단계와, 바람직한 코팅 중량(ctwt)의 기판(12) 상의 코팅(18)을 형성하도록 충돌 각도(θ)로 충돌 구역(14)에서 자유 낙하 커튼(16)과 기판(12)을 충돌시키는 단계를 포함한다. 도 2에서 간단하게 지시됨으로써 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 커튼 코팅 방법이 성공적으로 수행되면, 기판(12)은 코팅(18)의 폭(w)에 걸쳐 소정의 균일한 코팅 두께(t∞)로부터 2 % 미만, 1.5 % 미만, 1.0 % 미만, 및/또는 0.5 % 미만으로 변화하는 두께(tw)를 갖는 코팅(18)을 제공할 수 있다.
기판(12)은 기판 속도(U)로 충돌 구역(14)을 통해 이동하고 커튼(16)은 충돌 속도(V)로 기판(12)과 접촉한다. 컨베이어는 기판 속도(U)를 제어하고, 속도(U)가 적어도 약 300 m/분 및 약 1000 m/분 사이에서 설정되도록 한다. 도 1A에서, 컨베이어는 그 주위로 기판(12)이 이동되는 백업 롤(22)을 포함하고, 도 1B에서, 컨베이어는 그 사이에서 기판(12)이 이동되는 두 개의 수평 이격된 롤(24)을 포함한다. 커튼(16)은 다이(20)로부터 낙하하는 액체 코팅 조성물로 형성될 수 있고, 커튼(16)은 충돌 속도(V)로 기판과 접촉한다. 예를 들어, 커튼(16)이 약 15 ㎝의 높이(h)를 갖고, 그 초기 속도(V0)가 약 0이면, 충돌 속도(V)는 약 1.72 m/s일 것이다.
도 3A 및 3B[기판 속도(U) 벡터와 충돌 속도(V) 벡터를 개략적으로 도시함]를 추가적으로 참조함으로써 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 커튼(16)은 충돌 각도(θ)로 충돌 구역(14)과 접촉한다. 도 3A(도 1A에 대응)에서, 충돌 각도(θ)는 중력을 나타내는 제1 선(즉, 수직선)과 백업 롤(22)의 상부 데드 센터에 법선인 제2 선 사이의 각도이다. 도 3B(도 1B에 대응)에서, 충돌 각도(θ)는 중력을 나타내는 제1 선(즉, 수직선)과 이송 롤러(24)에 의해 생성된 경로에 평행한 제2 선 사이의 각도이다. 두 경우에, 제2 선은 수평이고 따라서 충돌 각도(θ)는 90°이다.
도 1A 및 1B에 도시된 커튼 코팅 방법에서, 약 2 내지 약 10 사이의 속도 비율(SP)이 성공적인 커튼 코팅을 제공할 수 있다. 특히, 약 3 내지 약 4 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, x좌표 2.91, 3.88, 4.85를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 1.0 내지 약 3.5 사이의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 300 m/분 내지 약 500 m/분 사이의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물[예를 들어, 코팅 조성물이 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥ 사이의 밀도(ρ)를 갖고 약 0.040 Pa?s 내지 약 0.160 Pa?s 사이의 점성(η)을 갖는다]에서, 이는 약 0.00004 ㎥/(s?m) 내지 약 0.0006 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 2A, 2B 및 6A, 6B, 그래프 1A, 1B 참조).
약 4 내지 약 5 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, x좌표 3.88, 4.85, 5.81을 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 1.8 내지 약 4.2 까지의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 400 m/분 내지 약 600 m/분 사이의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 약 0.000065 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00075 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 2A, 2B 및 6A, 6B, 그래프 1A, 1B 참조).
약 5 내지 약 6 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, x좌표 4.85, 5.81, 6.78을 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 1.9 내지 약 5.0 까지의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 500 m/분 내지 약 700 m/분 사이의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 약 0.00007 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00089 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 2A, 2B 및 6A, 6B, 그래프 1A, 1B 참조).
약 6 내지 약 7 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, x좌표 5.81, 6.78, 7.75를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 2.1 내지 약 5.2 까 지의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 600 m/분 내지 약 800 m/분 사이의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 약 0.000076 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00092 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 2A, 2B 및 6A, 6B, 그래프 1A, 1B 참조).
약 7 내지 약 8 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, x좌표 6.78, 7.75, 8.72를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 2.3 내지 약 5.2 까지의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 700 m/분 내지 약 900 m/분 사이의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 약 0.00008 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00092 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 2A, 2B 및 6A, 6B, 그래프 1A, 1B 참조).
약 8 내지 약 9 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, x좌표 7.75, 8.72, 9.69를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 2.7 내지 약 5.2 까지의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 800 m/분 내지 약 900 m/분 사이의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 약 0.000098 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00092 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 2A, 2B 및 6A, 6B, 그래프 1A, 1B 참조).
약 9 내지 약 10 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, x좌표 8.72, 9.69를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 3.0 내지 약 5.2 까지의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 900 m/분 내지 약 1000 m/분 사이의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 약 0.000109 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00092 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 2A, 2B 및 6A, 6B, 그래프 1A, 1B 참조).
따라서, 충돌 각도(θ)가 약 90°일 때, 약 3 내지 약 10 사이의 속도 비율(SP)이 성공적인 커튼 코팅을 제공할 수 있다. 그러나, 약 3 내지 약 10 사이의 속도 비율(SP)은 높은 힘 비율(Re), 즉 5.25 초과의 힘 비율(Re)에서 성공적인 코팅을 제공할 수 없다(표 2A, 2B 및 6A, 6B, 그래프 1A, 1B 참조).
커튼 코팅은 액체의 상당한 뱅크(즉, 힐)가 충돌 구역(14)의 상류에 형성되고, 소정의 경우 공기가 그 아래에 포획될 수 있기 때문에 높은 힘 비율(Re)에서는 성공적이지 않다. 힐 형성은 기복과 불균일한 코팅 두께를 야기하고, 초과 공기 포획은 코팅 결여 영역(예를 들어, 기판 상의 빈 스폿/스트라이프)을 야기한다. 이는 용인 불가능한 수준의 크로스 웨브(cross web)를 야기하고 결함코팅(18)의 폭(w)에 걸쳐 바람직한 최종 균일 코팅 두께(t∞)로부터 2 % 이상 변화하는 두께(tW)를 갖는 코팅(18)을 야기한다.
과거에는, 이러한 문제는 체적 유동 속도(Q)를 감소시켜[따라서 힘 비율(Re)을 감소시킴으로써] 방지하여, 기판 속도(U)가 감소되고, 커튼 코팅 프로세스의 효율을 손상시켰다. 예를 들어, 접착 코팅 조성물에서, 체적 유동률(Q)은 코팅 조성물이 상대적으로 낮은 밀도(ρ)(예를 들어, 900 kg/㎥)와 비교적 높은 점성(예를 들어 0.160 Pa?s)을 갖더라도 0.00092 ㎥/(s?m)로 제한된다.
릴리즈 코팅과 같은 낮은 점성의 코팅 조성물[예를 들어, 코팅 조성물이 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥ 사이의 밀도(ρ)를 갖고 약 0.005 Pa?s 내지 약 0.015 Pa?s 사이의 점성(η)을 갖는다]에서, 체적 유동률(Q)은 보다 더 제한되는 것으로 믿어진다. 특히, 예를 들어 약 3 내지 약 10 사이의 속도 비율(SP)과 약 1.0 내지 약 3.5의 힘 비율(Re)은 약 0.000005 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00006 ㎥/(s?m)의 속도 유동률(Q) 범위에 대응될 것이다. 약 4 내지 약 5 사이의 속도 비율(SP)과 약 1.8 내지 약 4.2까지의 힘 비율(Re)은 약 0.000008 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00005 ㎥/(s?m)의 속도 유동률(Q) 범위에 대응될 것이다. 약 5 내지 약 6 사이의 속도 비율(SP)과 약 1.9 내지 약 5.0까지의 힘 비율(Re)은 약 0.000009 ㎥/(s?m) 내지 약 0.00008 ㎥/(s?m)의 속도 유동률(Q) 범위에 대응될 것이다. 약 6 내지 약 7 사이의 속도 비율(SP)과 약 2.1 내지 약 5.2까지의 힘 비율(Re)은 약 0.000010 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000087 ㎥/(s?m)의 속도 유동률(Q) 범위에 대응될 것이다. 약 7 내지 약 8 사이의 속도 비율(SP)과 약 2.3 내지 약 5.2까지의 힘 비율(Re)은 약 0.000010 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000087 ㎥/(s?m)의 속도 유동률(Q) 범위에 대응될 것이다. 약 8 내지 약 9 사이의 속도 비율(SP)과 약 2.7 내지 약 5.2까지의 힘 비율(Re)은 약 0.000012 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000087 ㎥/(s?m)의 속도 유동률(Q) 범위에 대응될 것이다. 약 9 내지 약 10 사이의 속도 비율(SP)과 약 3.0 내지 약 5.2까지의 힘 비율(Re)은 약 0.000014 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000087 ㎥/(s?m)의 속도 유동률(Q) 범위에 대응될 것이다. 따라서, 릴리즈 코팅 조성물에서, 체적 유동률(Q)은 코팅 조성물이 상대적으로 낮은 밀도(ρ)(예를 들어, 900 kg/㎥)와 비교적 높은 점성(예를 들어 0.015 Pa?s)을 갖더라도 0.000087 ㎥/(s? m)로 제한될 수 있다.
도 4A 및 4B를 참조하면, 본 발명에 따른 커튼 코팅 방법이 개략적으로 도시된다. 이러한 커튼 코팅 시스템(10)은 충돌 각도(θ)가 90°가 아닌 점을 제외하고는 전술한 것과 동일하다(유사한 도면부호가 사용됨). 대신에, 충돌 각도(θ)는 90°미만이고, 약 65°이하이고, 약 65°이하이고, 약 60°이하이고, 약 55°이하이고, 약 70°내지 약 50°사이이고 및/또는 약 65°내지 약 55°사이이다. 도 4A에서, 충돌 구역(14)은 백업 롤러(22)의 상부 데드 센터로부터 하류 방향(D)으로 오프셋된다. 도 4B에서, 이송 롤러(24)는 하류 방향(D)으로 경사지도록 수직으로 오프셋된다.
도 5A 및 5B를 추가적으로 참조함으로써 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 충돌 속도(V) 벡터는 기판 속도(U) 벡터에 직각인 성분(Vㅗ)과 기판 속도(U) 벡터와 평행한 성분(V?)을 갖는 것을 알 수 있다. 직각 성분(Vㅗ)은 충돌 각도의 사인값에 대응하고(Vㅗ= Vsinθ), 평행 성분(V?)은 충돌 각도의 코사인값에 대응한다(V?=Vcosθ). 또한, 기판 속도(U) 벡터는 충돌 각도의 사인값에 대응하는 수평 성분(Ux)(Ux= Usinθ)과, 충돌 각도의 코사인값에 대응하는 수직 성분(Uy)(Uy=Ucosθ)을 갖는 것을 알 수 있다.
본 발명은 가장 많이 언급하는 속도 비율(SP)은 충돌 속도(V)에 대한 기판 속도(U)의 비(U/V)로 단순화할 수 없지만 비율은 충돌 구역(14)에서의 속도 시프트를 적절하게 나타낼 수 있다는 인식을 포함한다. 특히, 충돌 속도(V)의 평행 성 분(V?)은 충돌 구역(14)에서의 임의의 속도 시프트를 필요로 하지 않는다. 유사하게, 충돌 속도(V) 벡터의 직각 성분(Vㅗ)만이 충돌 구역(14)에서의 속도 시프트를 요구한다. 따라서, 중요한 무차원 속도 비율(SP)은 충돌 속도(V)의 직각 성분(Vㅗ)에 대한 기판 속도(U)의 비율이다. 충돌 각도(θ)가 90°일 때(도 1A/3A 및 1B/3B 및 표 2A, 2b), 직각 성분(Vㅗ)은 충돌 속도(V)와 동일하고 충돌 속도(V)에 대한 기판 속도(U)의 비율로 속도 비율(SP)이 감소된다는 것을 알아야 한다.
본 발명은 또한 액체 코팅 조성물에 대한 중력 "푸시" 또는 하향 모멘텀을 제공하는데 기판 속도(U)의 수직 성분(Uy)이 중요하다는 인식을 포함한다. 이론에 의해 구속되기를 원하지는 않지만, 이러한 "푸시"는 충돌 구역을 통해 힐 형성 및/또는 공기 포획된 충돌 액체가 이동되는 것으로 믿어진다. 충돌 각도(θ)가 90°일 때, 기판 속도(U)의 수직 성분(Uy)은 0이고, 이러한 "푸시"는 충돌 액체에 제공되지 않는다는 것을 알아야 한다.
충돌 각도(θ)가 90°미만일 때 그리고 본 발명의 표/그래프로 만들어진 실시예에서 약 65°, 약 60° 및/또는 약 55°일 때, 성공적인 커튼 코팅은 높은 힘 비율(Re)에서 달성될 수 있다. 특히, 예를 들어 커튼의 레이놀즈수(Re)가 약 5.25를 초과하거나, 약 5.50을 초과하거나, 6.00을 초과하거나, 6.50을 초과하거나, 7.00을 초과하거나 7.50을 초과하거나 및/또는 8.00을 초과할 때 커튼 코팅은 성공적이다(표 3A, 4A, 5A, 6A 및 그래프 2A, 3A, 4A 참조).
특히, 약 5.2 내지 약 6.0의 힘 비율(Re)(예를 들어, y 좌표가 5.220, 5.510, 5.766, 5.966, 6.198을 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함되는 범위)은 약 7.5 내지 약 9.5 사이의 속도 비율(SP)과 호환성이 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 700 m/분 내지 약 800 m/분 사이 기판 속도(U) 범위에 대응한다. 접착 코팅 조성물[예를 들어, 코팅 조성물이 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥ 사이의 밀도(ρ)를 갖고 약 0.040 Pa?s 내지 약 0.160 Pa?s 사이의 점성(η)을 갖는다]에서, 이는 약 0.000189 ㎥/(s?m)내지 약 0.00107 ㎥/(s?m) 사이의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B 및 그래프 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B 참조)
약 6 내지 7 사이의 힘 비율(Re)(예를 들어, y 좌표가 5.966, 6.198, 6.590, 6.712, 6.887, 7.414를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함되는 범위)은 약 8.6 내지 약 11.9 사이의 속도 비율(SP)과 호환성이 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 800 m/분 내지 약 1000 m/분 사이 기판 속도(U) 범위에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 약 0.000218 ㎥/(s?m)내지 약 0.00124 ㎥/(s?m) 사이의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B 및 그래프 2A, 2B, 3A, 3B 참조)
약 7 내지 8 사이의 힘 비율(Re)(예를 들어, y 좌표가 6.887, 7.414, 7.458, 8.238을 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함되는 범위)은 약 9.6 내지 약 11.9 사이의 속도 비율(SP)과 호환성이 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 900 m/분 내지 약 1000 m/분 사이 기판 속도(U) 범위에 대응한다. 접 착 코팅 조성물에서, 이는 약 0.000255 ㎥/(s?m)내지 약 0.00142 ㎥/(s?m) 사이의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B 및 그래프 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B 참조)
약 8 이상의 힘 비율(Re)(예를 들어, y 좌표가 8.238을 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함되는 범위)은 약 10.7 내지 약 11.9 사이의 속도 비율(SP)과 호환성이 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 약 1000 m/분의 기판 속도(U) 범위에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 코팅 조성물이 비교적 낮은 밀도(ρ)(예를 들어, 900 kg/㎥)와 비교적 높은 점성(예를 들어, 0.160 Pa?s)을 가지면, 이는 약 0.0147 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q) 범위에 대응한다(표 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B 및 그래프 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B 참조)
릴리즈 코팅과 같은 낮은 점성 코팅 조성물[예를 들어, 코팅 조성물이 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥ 사이의 밀도(ρ)를 갖고 약 0.005 Pa?s 내지 약 0.015 Pa?s 사이의 점성(η)을 갖는다]에서, 본 발명에 의해 유사한 유동률(Q) 증가가 얻어질 수 있다고 믿어진다. 특히, 약 5.2 내지 약 6.0의 힘 비율(Re)과 약 7.5 내지 약 9.5 사이의 속도 비율(SP)은 약 0.000024 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000100 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)에 대응한다. 약 6 내지 약 7의 힘 비율(Re)이고 약 8.6 내지 약 11.9 사이의 속도 비율(SP)은 약 0.000027 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000117 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)에 대응한다. 약 7 내지 8의 힘 비율(Re)과 약 9.6 내지 약 11.9 사이의 속도 비율(SP)은 약 0.000032 ㎥/(s?m) 내지 약 0.000133 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)에 대응한다. 8 이상의 힘 비율(Re)과 약 10.7 내지 약 11.9 사이의 속도 비율(SP)은 약 0.00136 ㎥/(s?m) 이상의 체적 유동률(Q)에 대응한다.
약 7.5 내지 약 8.0의 속도 비율(SP)(예를 들어, 7.48, 7.83, 8.28의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 5.9까지(예를 들어, 약 6.0 미만)의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 8.0 내지 9.0 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어 7.83, 8.28, 8.55, 8.95, 9.46의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함되는 범위)은 약 6.8까지(예를 들어, 약 7.0 미만)의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 9.0 내지 약 10.5 사이의 속도 비율(SP)예를 들어, 8.95, 9.46, 9.62, 10.07, 10.65의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정되는 영역 내에 포함되는 범위)는 약 7.4까지(예를 들어, 7.5 미만)의 힘 비율(Re)을 수용한다. 약 10.5 내지 12.0 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, 10.07, 10.65, 10.69, 11.19, 11.83의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정되는 영역 내에 포함되는 범위)은 약 8.2까지(예를 들어, 8.5 미만)의 힘 비율(Re)을 수용한다(표 3B, 4B, 5B, 6B 및 그래프 2B, 3B, 4B 참조)
약 600 m/분 내지 약 900 m/분 사이의 수평 성분(Ux)을 갖는 기판 속도(U)는 5.25 초과의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 특히, 약 600 m/분 내지 약 700 m/분 사이의 수평 성분(Ux)(예를 들어 573, 606, 634, 655, 693, 725의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 수용되는 범위)을 갖는 기판 속도(U)는 6.6 까지(예를 들어, 7.0 미만)의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 700 m/분 내지 약 800 m/분 사이의 수평 성분(Ux)(예를 들어 693, 725, 737, 779, 816의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 수용되는 범위)을 갖는 기판 속도(U)는 7.4까지(예를 들어, 7.0 미만)의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 800 m/분 내지 약 900 m/분 사이의 수평 성분(Ux)(예를 들어 779, 816, 866, 906의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 수용되는 범위)을 갖는 기판 속도(U)는 8.2 까지(예를 들어, 8.5 미만)의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다.
약 300 m/분 내지 약 600 m/분 사이의 수직 성분(Uy)을 갖는 기판 속도(U)는 5.25 초과의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 특히, 약 300 m/분 내지 약 350 m/분 사이의 수직 성분(Uy)(예를 들어 296, 338, 350, 380의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 수용되는 범위)을 갖는 기판 속도(U)는 6.6 까지(예를 들어, 7.0 미만)의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 350 m/분 내지 약 400 m/분 사이의 수직 성분(Uy)(예를 들어 338, 350, 380, 400, 402의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 수용되는 범위)을 갖는 기판 속도(U)는 7.4 까지(예를 들어, 7.5 미만)의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 400 m/분 내지 약 600 m/분 사이의 수직 성분(Uy)(예를 들어 380, 400, 402, 423, 450, 459, 500, 516, 574의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 수용되는 범위)을 갖는 기판 속도(U)는 8.2 까지(예를 들어, 8.5 미만)의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다.
약 1.4 m/s 내지 약 1.6 m/s 사이의 직각 성분(Vㅗ)(예를 들어 1.41, 1.49, 1.56의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 수용되는 범위)을 갖는 충돌 속도(V)는 5.25 내지 적어도 8.2까지의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 0.7 m/s 내지 약 1.0 m/s 사이의 평행 성분(V?)(예를 들어 0.73, 0.86, 0.99의 x 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 수용되는 범위)을 갖는 충돌 속도(V)는 5.25 내지 적어도 8.2까지의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 성공적인 커튼 코팅은 기판 속도(U)가 약 700 m/분 내지 1000 m/분 사이에 있고, 기판 속도(U)의 수평 성분(Ux)이 약 570 m/분 내지 910 m/분 사이이고, 기판 속도(U)의 직각 성분(Uy)이 약 300 m/분 내지 600 m/분 사이일 때 이들 충돌 속도 성분(Vㅗ, V?)에서 얻어질 수 있다.
의미심장하게, 커튼 코팅은 또한 이들 예각의 충돌 각도의 낮은 힘 비율(Re)에서도 성공적이다. 특히, 약 1 내지 2의 힘 비율(Re)(예를 들어, 1.01, 1.34, 1.68, 2.02의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 3.2 내지 약 6.4의 속도 비율(SP)과 호환성이 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 300 m/분 내지 600 m/분의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물[예를 들어, 코팅 조성물이 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥ 사이의 밀도(ρ)를 갖고 약 0.040 Pa?s 내지 약 0.160 Pa?s 사이의 점성(η)을 갖는다]에서, 이는 0.000036 ㎥/s?m 내지 0.000356 ㎥/s?m 사이의 체적 유동률(Q)에 대응한다. 릴리즈 코팅 조성물[예를 들어, 코팅 조성물이 약 900 kg/㎥ 내지 약 1100 kg/㎥ 사이의 밀도(ρ)를 갖고 약 0.005 Pa?s 내지 약 0.015 Pa?s 사이의 점성(η)을 갖는다]에서, 이는 0.000005 ㎥/s?m 내지 0.000033 ㎥/s?m 사이의 체적 유동률(Q)에 대응한다(표 3A, 4A, 5A, 6A 및 그래프 2A, 3A, 4A 참조).
약 2 내지 3의 힘 비율(Re)(예를 들어, 1.68, 2.02, 2.06, 2.24, 2.35, 2.47, 2.69, 2.76, 2.98, 3.02의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 3.2 내지 약 9.6 사이의 속도 비율(SP)과 호환성이 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 300 m/분 내지 900 m/분의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 0.000073 ㎥/s?m 내지 0.000533 ㎥/s?m 사이의 체적 유동률(Q)에 대응한다. 릴리즈 코팅 조성물에서, 이는 0.000009 ㎥/s?m 내지 0.000050 ㎥/s?m 사이의 체적 유동률(Q)에 대응한다(표 3A, 4A, 5A, 6A 및 그래프 2A, 3A, 4A 참조).
약 3 내지 4의 힘 비율(Re)(예를 들어, 2.98, 3.02, 3.29, 3.36, 3.44, 3.73, 4.12의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 4.3 내지 약 10.7 사이의 속도 비율(SP)과 호환성이 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 400 m/분 내지 1000 m/분의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 0.000109 ㎥/s?m 내지 0.000711 ㎥/s?m 사이의 체적 유동률(Q)에 대응한다. 릴리즈 코팅 조성물에서, 이는 0.000014 ㎥/s?m 내지 0.000067 ㎥/s?m 사이의 체적 유동률(Q)에 대응한다(표 3A, 4A, 5A, 6A 및 그래프 2A, 3A, 4A 참조).
약 4 내지 5.20의 힘 비율(Re)(예를 들어, 3.73, 4.12, 4.13, 4.47, 4.82, 4.95, 5.22, 5.51의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 5.3 내지 약 7.5 사이의 속도 비율(SP)과 호환성이 있다. 약 1.72 m/s의 충돌 속도(V)에서, 이는 500 m/분 내지 700 m/분의 기판 속도(U)에 대응한다. 접착 코팅 조성물에서, 이는 0.000145 ㎥/s?m 내지 0.000924 ㎥/s?m 사이의 체적 유동률(Q)에 대응한다. 릴리즈 코팅 조성물에서, 이는 0.000018 ㎥/s?m 내지 0.000087 ㎥/s?m 사이의 체적 유동률(Q)에 대응한다(표 3A, 4A, 5A, 6A 및 그래프 2A, 3A, 4A 참조).
부가로, 약 3 내지 약 4 사이의 속도 비율(SP)(예를 들어, 3.21, 4.28의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 1.0 내지 약 1.3 사이의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 4 내지 5의 속도 비율(SP)(예를 들어, 3.21, 4.28, 5.35의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 1.3 내지 약 4.1 사이의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 5 내지 6의 속도 비율(SP)(예를 들어, 4.28, 5.35, 5.81, 6.42의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 1.7 내지 약 4.5 사이의 낮은 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 6 내지 7의 속도 비율(SP)(예를 들어, 5.35, 6.42, 7.48의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 2.0 내지 약 5.0 사이의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 7 내지 8의 속도 비율(SP)(예를 들어, 6.42, 7.48, 8.55의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 2.3 내지 약 5.2 사이의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 8 내지 9의 속도 비율(SP)(예를 들어, 7.48, 8.55, 9.62의 y 좌표를 갖 는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 2.7 내지 약 5.2 사이의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다. 약 9 내지 10의 속도 비율(SP)(예를 들어, 8.55, 9.62, 10.69의 y 좌표를 갖는 데이터 지점에 의해 한정된 영역 내에 포함된 범위)은 약 3.0 내지 약 5.2 사이의 힘 비율(Re)을 수용할 수 있다(표 3B, 4B, 5B, 6B 및 그래프 2B, 3B, 4B 참조).
커튼 코팅은 또한 이들 예각 충돌 각도용으로 낮은 힘 비율(Re)에서 성공적이기 때문에, 동일한 커튼 코팅 설비 및/또는 동일한 설비 셋업이 넓은 범위의 커튼 유동 특성에 걸쳐 이용될 수 있다. 달리 말하면, 시스템(10)은 커튼(16)이 비교적 낮은 힘 비율(Re)(즉, 5.25 미만)을 갖는 경우에 작업을 수용하도록 변경될 필요가 없다.
시스템(10)에 대한 소정의 구성요소의 변경이 예각의 충돌 각도(θ)를 갖는 커튼 코팅 작업을 수용하기 위해 필요할 수 있다. 예를 들어, 충돌 각도(θ)가 90°일 때(도 1A 및 1B 참조), 사실상 수평 저부 에지(42)를 갖는 에지 안내부(40)는 충돌 구역(14)에 대한 가장 우수한 끼워맞춤을 제공할 수 있다(도 7A 참조). 그러나, 충돌 각도(θ)가 90°미만일 때(도 4A 및 4B 참조), 경사진 저부 에지(42)를 갖는 에지 안내부(40)는 충돌 구역(14)에 대한 가장 우수한 끼워맞춤을 제공할 수 있다(도 7B 참조). 에지 안내부(40)의 경사 각도(α)는 충돌 각도(θ)와 대략 상보적일 수 있다(예를 들어, α= 90 - θ). 진공 조립체(50)는 진공 상자(54)의 헤드가 충돌 구역(14)의 상류에 위치되도록 아암(52)에 대해 회전식으로 장착될 필요가 있을 수 있고(도 8 참조), 그리고/또는 캐치 팬(도시 안함)이 에지 안내부(40) 용의 충분한 간극을 제공하도록 이동되도록 할 수 있다.
시스템(10)에 대한 구성요소의 소정의 변경은 본 발명의 가능한 높은 유동률을 수용하기 위해 필요할 수 있다. 예를 들어, 다이(20)의 립(60)은 커튼(16)이 포물선 및/또는 반포물선 궤적을 갖는 것을 방지하도록 변경될 필요가 있다. 립(60)은 다이(20)의 측면과 평행하게 위치된 상부 표면(62)과, 액체 코팅 유동이 상부 커튼(16)을 형성하는 전방 표면(64)을 포함한다. 낮은 커튼 유동률에서, 전방 표면(64)은 상부 표면(62)에 대해 내향으로 경사진다(도 8A). 높은 커튼 유동률에서, 전방 표면(64)은 상부 표면(62)과 사실상 직각으로 위치되도록 외향으로 시프트될 필요가 있다(도 8B).
충돌 커튼이 높은 힘 비율(Re)을 가질 때 본 발명은 기판을 성공적으로 커튼 코팅하는 방법을 제공한다는 것은 명확하다. 본 발명은 높은 체적 유동률(Q)을 실행 가능하게 하여, 높은 기판 속도(U)를 가능하게 하고, 따라서 커튼 코팅 설비 자본 투자의 생산성을 가장 최대화한다. 본 발명은 소정의 바람직한 실시예에 대해서 도시되고 서명되었지만, 본 명세서를 읽고 이해함으로써 해당 기술 종사자들에게 등가물 및 명백한 대체물 및 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 본 발명은 모든 이러한 대체물 및 변형을 포함하고, 첨부된 청구항의 범주에 의해서만 제한된다.
미국 가출원 번호 제60/608,213호(PCT 출원 우선권 주장건임)의 전체 내용은 본원에서 참조로써 합체되었다.
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Figure 112007016128470-pct00001
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Figure 112007016128470-pct00006
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Figure 112007016128470-pct00009
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Figure 112007016128470-pct00010
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Figure 112007016128470-pct00011
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Figure 112007016128470-pct00012
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Claims (20)

  1. 코팅 중량(ctwt)과 코팅(18)의 폭(w)에 걸쳐 소정의 균일한 최종 코팅 두께(t∞)로부터 2 % 이하로 변화하는 두께(tW)를 갖는 코팅(18)을 구비한 기판(12)을 코팅하기 위한 커튼 코팅 방법으로서,
    충돌 구역(14)을 통해 하류 방향(D)으로 기판 속도(U)로 기판(12)을 이송하는 단계와,
    폭(w)과 단위 폭 당 질량 유동률(ρ?Q)을 갖고 밀도(ρ)를 갖는 액체 코팅 조성물의 자유 낙하 커튼(16)을 형성하는 단계와,
    기판 속도(U)에 직각으로 위치된 직각 충돌 성분(Vㅗ)을 갖는 충돌 속도(V)와, 중력을 나타내는 벡터와 충돌 구역(14)을 통과하는 기판(12)에 법선 또는 평행한 벡터의 하류 부분 사이의 충돌 각도(θ)로 충돌 구역(14)에서 자유 낙하 커튼(16)과 기판(12)을 충돌시키고 액체 코팅 조성물은 충돌 구역(14)에서 점성(η)을 갖는 단계를
    포함하는, 커튼 코팅 방법에 있어서,
    상기 기판 속도(U)는 700 m/s 이상이고,
    상기 충돌 각도(θ)는 80°내지 40°이며,
    상기 점성(η)에 대한 단위 폭 단 질량 유동률(ρ?Q)의 힘 비율(Re)은 5.25 이상이고,
    기판 속도(U)와 직각 충돌 성분(Vㅗ)의 속도 비율(SP)은 7 이상 12 이하인 것을 특징으로 하는, 커튼 코팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 기판 속도(U)는 700 m/분 내지 800 m/분이고, 상기 힘 비율(Re)은 6 이하이며, 상기 속도 비율(SP)은 7.5 내지 9.5이거나, 또는
    상기 기판 속도(U)는 800 m/분 내지 1000 m/분이고, 상기 힘 비율(Re)은 6 내지 7이며, 상기 속도 비율(SP)은 8.0 내지 12.0이거나, 또는
    상기 기판 속도(U)는 900 m/분 내지 1000 m/분이고, 상기 힘 비율(Re)은 7 내지 8이며, 상기 속도 비율(SP)은 9.5 내지 12.0이거나, 또는
    상기 기판 속도(U)는 적어도 1000 m/분이고, 상기 힘 비율(Re)은 8 이상이며, 상기 속도 비율(SP)은 10.0 내지 12.0인, 커튼 코팅 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 커튼(16)은 폭(w)과, 0.000189 ㎥/(s?m) 내지 0.00107 ㎥/(s?m)의 단위 폭당 체적 유동률(Q)을 갖고, 상기 액체 코팅 조성물의 밀도(ρ)는 900 kg/㎥ 내지 1100 kg/㎥이고, 액체 코팅 조성물의 점성(η)은 0.040 Pa?s 내지 0.160 Pa?s이거나, 또는
    상기 커튼(16)은 폭(w)과, 0.000024 ㎥/(s?m) 내지 0.000100 ㎥/(s?m)의 체적 유동률(Q)을 갖고, 상기 액체 코팅 조성물의 밀도(ρ)는 900 kg/㎥ 내지 1100 kg/㎥이고, 액체 코팅 조성물의 점성(η)은 0.005 Pa?s 내지 0.015 Pa?s인, 커튼 코팅 방법.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 액체 코팅 조성물은 접착 코팅 조성물 또는 릴리즈 코팅 조성물인, 커튼 코팅 방법.
  5. 삭제
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