KR101867782B1 - 종이 코팅 장치 - Google Patents

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Abstract

종이 코팅 장치가 개시된다. 종이 코팅장치는 종이를 이송시키는 적어도 하나 이상의 이송롤러를 포함하는 이송부; 상기 이송중인 종이에 코팅액을 도포하는 코팅부; 및 상기 코팅액이 도포된 종이를 건조하는 건조부;를 포함하고, 상기 코팅부는 상기 코팅부를 통과하는 상기 종이 하부에 위치하며 코팅액을 저장하는 저장부; 상기 저장부와 상기 종이 사이에 위치하며, 회전하여 상기 저장부에 저장된 상기 코팅액을 상기 종이에 도포하는 코팅롤러; 상기 종이 상부에 위치하며, 회전하여 상기 종이를 고정하는 고정롤러를 포함한다.

Description

종이 코팅 장치{Paper coating apparatus}
본 발명은 종이 코팅 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 액체를 이용하여 더욱 상세하게는 내열성과 내수성 및 내용제성이 있으며, 적은 함량으로도 코팅효과를 구현할 수 있는 수성 아크릴 에멀젼을 코팅재로 사용하는 종이 코팅 장치에 관한 것이다.
종이컵과 같은 종이용기는, 표면에 방수기능을 갖는 코팅층을 형성된 종이로 제작된다. 코팅층이 형성된 종이는 종이 코팅장치를 통해 형성된다.
종래기술에 따른 종이 코팅장치는 종이에 고온 가열에 의해 용융된 폴리머를 도포하고, 종이 표면에 폴리머로 이루어진 코팅층을 형성함으로써 종이 코팅을 수행한다.
종래기술에 따르면, 코팅층으로 사용되는 폴리머로 저밀도 폴리에틸렌(Low density polyethylene)가 주로 사용된다. 하지만, LDPE는 석유화학레진이기 때문에 물에 융해되지 않으며, 리사이클이 어렵기 때문에 사용 후 폐기되어 소각 및 매립되고 있다. 또한, LDPE를 사용하여 코팅된 종이의 경우 LDPE의 분해기간이 50년 이상 소요되어 환경문제가 발생할 우려가 있다.
나아가, 종이의 표면에 폴리머를 도포하는 과정에서, 폴리머가 기화한 유기가스가 다량 발생되며, 상기 유기가스가 작업장 내로 확산될 경우 작업환경이 오염되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 액체형태의 코팅재료를 사용하여 종이를 코팅함으로써 환경문제를 해결하고, 유기가스에 의해 작업환경의 오염을 방지하기 위해 수성 아크릴 에멀젼을 사용하는 종이 코팅 장치가 제공된다.
상기한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 종이를 이송시키는 적어도 하나 이상의 이송롤러를 포함하는 이송부; 상기 이송중인 종이에 코팅액을 도포하는 코팅부; 및 상기 코팅액이 도포된 종이를 건조하는 건조부를 포함하고, 상기 코팅부는 상기 코팅부를 통과하는 상기 종이의 아래에 위치하며 코팅액을 저장하는 저장부; 상기 저장부와 상기 종이 사이에 위치하며, 그 일부가 상기 코팅액에 함침되어있고, 회전하여 상기 저장부에 저장된 상기 코팅액을 상기 종이에 도포하는 코팅롤러; 상기 코팅부를 통과하는 상기 종이의 위에 위치하며, 회전하여 상기 종이를 고정하는 고정롤러를 포함하는 종이 코팅 장치가 제공된다. 본 발명에 따르면, 수용성 코팅재를 사용함에 따라 환경오염과 작업장오염을 방지할 수 있다.
상기 코팅롤러 및 상기 고정롤러 중 적어도 하나는 상기 종이가 이송되는 방향과 반대방향으로 회전할 수 있다.
상기 고정롤러는 복수개로 구비되며, 서로 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
상기 종이의 건조정도를 센싱하는 센서부; 및 상기 센싱된 건조정도에 기초하여 상기 건조부의 건조온도를 제어하는 건조제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 코팅롤러가 회전하며 상기 코팅액을 상기 종이의 일 영역에 도포할 때, 상기 종이의 다른 영역에 코팅액이 튀지 않도록 방지하는 방지부를 더 포함할 수 있다.
상기 고정롤러 및 상기 방지부는 상하좌우로 이동 가능하도록 구성되며, 사용자에 희망코팅두께에 기초하여 상기 종이에 도포되는 코팅액의 두께가 상기 희망코팅두께에 대응하도록 상기 고정롤러 및 상기 방지부 중 적어도 하나를 이동시키도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 물에 융해되는 코팅재를 사용함으로써 종이를 재활용 할 수 있고, 코팅재가 분리된 종이는 폐기되었을 때 땅에서 쉽게 분해됨으로써 환경오염을 방지할 수 있는 장점이 있다.
수성 아크릴 에멀젼을 이용한 코팅두께는 기존 LDPE에 비해 얇게 할 수 있으므로, 종이 코팅 및 코팅된 종이를 이용한 제품을 제조할 때, 롤의 두께가 얇아져 취급이 용이하며, 운송비 절감효과를 향상시키는 효과를 도모한다.
마지막으로 본 발명에 따르면, 코팅두께를 기계를 간단히 조작함으로써 조절할 수 있어 편리성이 향상되고, 코팅액의 건조정도에 따라 건조온도를 조절함으로써 종이 및 코팅액의 손상을 방지하고, 에너지 절감 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅 장치를 블록도로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 내부 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅 장치의 동작을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅 장치의 구조를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 포함한다(comprise) 및/또는 포함하는(comprise) 이란 용어는 언급한 형상들, 숫자, 단계, 부재, 요소 및 또는 이들의 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 언급되지 않은 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하고자 하는 것이 아니다.
또한 다른 형상에 인접하여(adjacent) 배치된 구조 또는 형상은 인접하는 형상에 중첩되거나 하부에 배치되는 부분을 가질 수 있다.
본 명세서에서 아래로(below), 위로(above), 상부의(upper), 하부의(lower), 수평의(horizontal) 또는 수직의(vertical)와 같은 상대적 용어들은 도면들 상에서 도시된 바와 같이, 일 구성 부재, 층 또는 영역들이 다른 구성 부재, 층 또는 영역과 갖는 관계를 기술하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 표시된 방향뿐만 아니라 장치의 다른 방향들도 포괄한다.
이하에서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들(및 중간구조 들)을 개략적으로 도시하는 단면도들을 참조하여 설명된다. 이들 도면들에 있어서 예를 들면, 부재들의 크기와 형상은 설명의 편의와 명확성을 위하여 과장될 수 있으며, 실제 구현 시, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상으로 한정되지 아니한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅 장치를 블록도로 도시하고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 구조를 도시하며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅장치의 동작을 개략적으로 도시한다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅 장치의 구조를 도시한다.
이하 도 1 내지 도 4를 참조하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅 장치(1)의 구성 및 기능을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅 장치(1)는 코팅부(100), 건조부(200) 및 이송부(300)를 포함한다.
이송부(300)는 종이(10, 11, 12)를 종이 코팅 장치(1) 내에서 코팅부(100)와 건조부(200)를 통과하도록 이송시킨다. 이를 위해 이송부(300)는 구동부, 복수개의 이송롤러(310), 언와인더(311) 및 리와인더(313)를 포함한다.
언와인더(311)는 종이(10, 11, 12)를 롤형태로 견착시킨다. 언와인더(311)는 구동부가 종이를 잡아당김에 따라 종이(10, 11, 12)를 일 방향으로 권출하도록 구성된다.
복수개의 이송롤러(310)는 일 방향으로 이송되는 종이(10, 11, 12)를 안내하도록 구성된다. 이송롤러(310)는 내부에 모터가 마련되어 종이(10, 11, 12)를 이송하기 위한 힘을 가하도록 구성될 수도 있다. 종이(10, 11, 12)는 이송될 때, 코팅된 면이 복수개의 이송롤러(310)와 접촉되지 않은 상태로 이송된다.
리와인더(313)는 건조부(200)를 통해 배출되는 건조된 종이(12)를 롤 형태로 다시 권취하도록 구성된다.
구동부는 종이 코팅 장치(1)의 후단에 마련되며, 종이(10, 11, 12)를 상기 일 방향으로 잡아당기는 힘을 가한다. 구동부가 종이(10, 11, 12)를 일 방향으로 잡아당김으로써 종이(10, 11, 12)는 언와인더(311)에서 권출되어 코팅부(100)와 건조부(200)를 거쳐 리와인더(313)에서 롤 형태로 권취된다. 이를 위해 구동부는 종이(10, 11, 12)의 일단을 잡아 당기기 위한 고정부와 고정부를 회전시키기 위한 모터를 포함할 수 있다. 또한, 구동부는 리와인더(313)에 마련되어 리와인더(313)를 회전시키는 모터로 구성될 수도 있다.
구동부는 복수개의 이송롤러(310)와 리와인더(313)에 회전력을 가하도록 구성될 수도 있다. 구동부가 복수개의 이송롤러(310)와 리와인더(313)에 회전력을 가함으로써 종이(10, 11, 12)가 코팅부(100)를 거쳐 건조부(200)를 통해 리와인더(313)로 이송될 수 있다. 이를 위해 구동부는 각 이송롤러(310)및 리와인더(313)에 구동력을 전달하기 위한 구동력전달기어 및 샤프트 등을 더 포함할 수 있다.
다른예로서, 구동부는 각 이송롤러(310) 및 리와인더(313)에 마련되는 모터와 각 모터를 구동하기 위한 전기를 제공하는 구동제어부로 구성될 수도 있다.
코팅부(100)는 종이(10)에 코팅액(20)을 도포함으로써 코팅을 수행하도록 구성된다. 이를 위해, 코팅부(100)는 코팅롤러(111), 저장탱크(110), 고정롤러(113) 및 방지부(115)를 포함한다.
저장탱크(110)는 코팅액(20)을 수용한다. 코팅액(20)은 코팅액공급부(400)로부터 공급될 수 있다. 코팅액공급부(400)는 코팅에 사용되는 코팅액(20)을 항시 일정량 공급하도록 구성될 수 있다. 다른예로서, 저장탱크(110)는 저장된 코팅액(20)의 양을 센싱하기 위한 센서를 구비할 수 있다. 이때, 코팅액공급부(400)는 코팅액(20)의 양이 소정 레벨 이하가 될 때마다 코팅액(20)을 공급하도록 구성된다.
코팅액(20)은 내수성과 내열성이 강한 수성 아크릴 에멀젼을 포함한다. 코팅액(20)은 아크릴 에멀젼에 한정되지 아니하며, 내수성과 내열성이 강한 코팅용 액체라면 어느 것이든 사용될 수 있다.
코팅롤러(111)는 그라비아 롤러 또는 일반 원형 롤러가 구비된다. 코팅롤러(111)는 일부가 코팅액(20)에 함침된 채로 일 방향으로 회전하며, 코팅부(100)를 통과하는 종이(10)의 일면에 코팅액(20)을 도포하도록 구성된다. 코팅롤러(111)의 표면에 코팅액(20)을 종이(10)에 보다 효율적으로 도포하기 위한 오목부, 개구홈, 브러시 등이 마련될 수도 있다.
방지부(115)는 저장탱크(110) 상부에 코팅롤러(111)와 소정 거리 이격되도록 마련된다. 방지부(115)는 코팅롤러(111)가 회전함에 따라 코팅액(20)이 종이(10)의 원치 않은 영역에 튀기지 않도록 구성된다. 방지부(115)는 상하좌우로 이동할 수 있으며, 사용자는 방지부(115)의 위치를 조정하며 필요에 따라 코팅액(20)이 도포되는 두께를 조절할 수 있다.
고정롤러(113)는 코팅중인 종이에 압력을 일 방향으로 가하여 고정한다. 고정롤러(113)는 종이 상단에 위치하며, 도포액이 일정한 두께를 가지고 도포되도록 회전한다. 고정롤러(113)는 도시된 바와 같이 복수개로 이루어 질 수 있으며, 서로 간에 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다. 각 고정롤러(113)는 상하좌우로 이동할 수 있다. 사용자는 고정롤러(113)의 위치를 조정하며, 필요에 따라 코팅액(20)이 도포되는 두께를 조절할 수 있다.
일실시예로서, 종이 코팅 장치(1)는 입력부, 디스플레이부 및 제어부를 포함할 수 있다. 사용자는 디스플레이부를 통해 코팅두께, 건조온도, 코팅시간, 남은 종이 등에 대한 정보를 제공받는다. 사용자는 입력부를 통해 종이 코팅 장치(1)를 제어할 수 있다. 제어부는 사용자의 입력에 기초하여 종이 코팅 장치(1)의 동작을 제어한다. 예컨대, 사용자가 입력부를 통해 원하는 코팅두께를 입력하면, 제어부는 입력된 코팅두께에 대응하도록 방지부(115)와 고정롤러(113)의 위치가 조절할 수 있다. 사용자는 변경된 코팅두께에 대한 정보를 디스플레이부를 통해 수신할 수도 있다.
코팅롤러(111)와 고정롤러(113)는 서로 다른 방향으로 회전할 수 있다. 일례로서, 고정롤러(113)가 종이(10)의 이송방향과 같은 방향으로 회전하며 종이(10)에 이송력을 가할 때, 코팅롤러(111)가 종이(10)의 이송방향과 반대 방향으로 회전하며 코팅 균일성을 도모할 수 있다. 반대로 코팅롤러(111)가 종이(10)의 이송방향과 같은 방향으로 회전하고, 고정롤러(113)는 이송방향과 반대 방향으로 회전할 수도 있다. 코팅롤러(111)와 고정롤러(113)는 종이(10)의 이송방향을 기준으로 반대에 위치하므로, 코팅롤러(111)와 고정롤러(113)의 회전 방향은 시계방향 또는 반시계방향으로 서로 같을 수 있다.
코팅롤러(111)와 고정롤러(113)가 종이(10) 에 대해 서로 다른 방향으로 회전함으로써 코팅액(20)이 균일한 두께를 가지고 종이(10)에 도포될 수 있다.
건조부(200)는 코팅액이 도포된 종이(11)가 통과하는 10~30초의 시간 동안 90~150도의 온도로 코팅된 종이(11)에 열을 가하여 종이(11)의 코팅층을 건조한다. 건조부(200)는 가스 건조 방식, 전열 건조 방식 등 열풍 건조방식을 사용하며, 사용되는 건조 방식은 공지된 기술을 사용하는바 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 종이 코팅 장치(1)는 코팅된 종이(11)의 용액 건조 상태를 센싱할 수 있는 센서부와 건조부(200)의 동작을 제어할 수 있는 건조제어부(500)를 더 포함할 수 있다.
센서부는 용액의 건조상태를 센싱하며, 센싱된 결과를 건조제어부(500)로 전송한다. 센서부는 전극센서를 포함할 수 있다. 전극센서는 두 개의 금속판이 나란히 구성된 것으로 양쪽 금속판에 건조대상물이 동시에 접촉될 때 건조대상물의 수분함유에 따라 전극 양단에 발생되는 임피던스를 이용하여 옷감의 건조정도를 감지하고 이를 전압신호로 출력하게 된다. 다른예로서, 센서부는 대기의 습도를 센싱하기 위한 습도센서를 구비할 수도 있다.
건조제어부(500)는 용액의 건조상태에 기초하여 건조부(200)의 건조온도를 제어할 수 있다. 일례로서, 코팅액이 도포된 종이(11)의 건조 상태가 높으면 적절한 정도로 건조온도를 낮추도록 구성된다.
건조부(200)는 복수의 구간으로 구성될 수 있다. 센서부는 건조부(200)의 각 구간에 마련되며, 건조제어부(500)는 센싱된 결과에 기초하여 구간별로 건조온도를 조절할 수 있다. 예컨대, 건조제어부(500)는 제1구간을 통과하는 종이(11)의 건조정도가 소정 레벨을 초과하면 제2구간의 건조온도를 낮추고, 제2구간을 통과하는 종이(11)의 건조정도가 소정 레벨에 미치지 못하면 제3구간의 건조온도를 높이도록 건조부(200)를 제어한다.
본 발명에 따르면, 내수성과 내열성이 강한 수성 아크릴 에멀젼을 이용하여 종이(10, 11, 12)를 코팅함으로써 환경 문제가 해결될 수 있다. 나아가, 방지부(002)와 고정롤러(113)의 위치를 변경하여 코팅두께를 조절할 수 있어 다양한 두께의 종이 코팅을 수행할 수 있어 사용자의 편리성이 향상된다. 마지막으로, 센싱된 건조정도에 기초하여 건조부(200)의 온도를 적절히 제어함으로써 종이(10, 11, 12) 또는 코팅층의 손상을 방지할 수 있고, 에너지를 절약 할 수 있게 된다.
1 - 종이코팅장치
100 - 코팅부
110 - 저장탱크
111 - 코팅롤러
113 - 고정롤러
115 - 방지부
200 - 건조부
300 - 이송부
310 - 이송롤러
311 - 어와인더
313 - 리와인더
400 - 코팅액공급부
500 - 건조제어부

Claims (6)

  1. 종이를 이송시키는 적어도 하나 이상의 이송롤러를 포함하는 이송부;
    상기 이송중인 종이의 일 영역에 코팅액을 도포하는 코팅부;
    코팅액이 도포될 때, 상기 종이의 다른 영역에 코팅액이 튀지 않도록 방지하는 방지부; 및
    상기 코팅액이 도포된 종이를 건조하는 건조부를 포함하고,
    상기 코팅부는
    상기 코팅부를 통과하는 상기 종이의 아래에 위치하며 상기 코팅액을 저장하는 저장부;
    상기 저장부와 상기 종이 사이에 위치하며, 그 일부가 상기 코팅액에 함침되어있고, 상기 종이가 이송되는 방향과 반대방향으로 회전하여 상기 저장부에 저장된 상기 코팅액을 상기 종이에 도포하는 코팅롤러; 및
    상기 코팅부를 통과하는 상기 종이의 위에 위치하며, 상기 종이가 이송되는 방향으로 회전하여 상기 종이를 고정하는 고정롤러를 포함하며,
    상기 방지부와 상기 고정롤러는 상하좌우로 이동 가능하도록 구성되고,
    사용자의 희망코팅두께에 기초하여 상기 방지부와 상기 고정롤러를 이동시키는 제어부를 더 포함하는 종이 코팅 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고정롤러는 복수개로 구비되며, 서로 소정 거리 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 종이 코팅 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 종이의 건조정도를 센싱하는 센서부; 및
    상기 센싱된 건조정도에 기초하여 상기 건조부의 건조온도를 제어하는 건조제어부를 더 포함하는 종이 코팅 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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