KR101875715B1 - 필름 이물질 건식 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필름 이물질 제거 장치에 관한 것이다.
본 발명의 필름 이물질 제거 장치는, 필름(1)이 권취되는 필름권취롤(100)과; 상기 필름권취롤(100)의 반대편에 위치하며, 필름권취롤(100)과 마주한 표면은 오목한 형상의 오목면(210)을 이루며, 상기 필름권취롤(100) 중심을 향한 오목면(210)에 에어흡입구(220)가 길이 방향을 따라 형성되어 있고, 상기 에어흡입구(220)로부터 필름(1)의 진입 방향 측으로 이격된 위치에 위치하고 고압 공기를 필름권취롤(100)을 향해 공급하는 일측고압공급구(230)가 형성되어 있으며, 상기 에어흡입구(220)로부터 필름(1)의 진출 방향 측으로 이격된 위치에 위치하고 고압 공기를 필름권취롤(100)을 향해 고급하는 타측고압공급구(240)가 형성되어 있는 헤드(200)와; 상기 헤드(200)의 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)와 연결되어 고압의 공기를 공급하는 고압공기공급장치(300)와; 상기 헤드(200)의 에어흡입구(220)와 연결되어 에어흡입구(220)를 통해 공기및 이물질을 흡입하는 공기흡입장치(400);를 포함하여 구성되되, 상기 헤드(200)의 오목면(210)은 상기 필름권취롤(100)의 중심과 동일한 중심을 가지면서 필름권취롤(100)과 이격되는 일정 곡률을 갖도록 이루어져 있으며, 상기 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부측 유로는, 상기 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부와 마주보는 필름(1)이 필름권취롤(100)에 접하는 접선 방향의 가상의 축(a)과 접선에 직교한 방향의 가상의 축(b) 사이의 사이각을 이루는 방향(c)으로 형성되어 있고, 상기 일측고압공급구(230)는 필름(1)의 진입방향 측 단부에 내부 유로 단면적이 줄어드는 가이드턱(231)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 이 권취되는 필름권취롤의 양측에서 고압의 압축공기를 분사하고, 그 사이에는 분사된 공기와 이물질을 흡입하도록 구성되되, 양측의 고압공급구는 단부측에서 유로가 급격히 줄어들어 유속을 증가시킴과 더불어 필름이 필름권취롤과 접하는 접선 방향과, 접선 방향에 직교한 방향의 사이를 향하도록 함으로써 압축공기의 분사 각이 필름에 대해 경사지게 이루어져 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

Description

필름 이물질 건식 제거 장치{Washing type's film cleaning equipment}

본 발명은 롤투롤 방식으로 광학필름 등의 필름을 제조하기 위한 설비에서 필름의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하는 필름 이물질 제거 장치에 관한 것으로, 압축공기를 분사하는 방식으로 이물질을 제거하면서도 소음이 적고, 필름 손상을 최소화하도록 한, 필름 이물질 제거 장치에 관한 것이다.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 여러 가지 다양한 평판표시장치가 개발되어 각광받고 있다.

이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device : LCD), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device : PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device : FED), 전기발광표시장치(Electroluminescence Display device : ELD) 등을 들 수 있는데, 이들 평판표시장치는 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 보여 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 빠르게 대체하고 있다.

한편, 이러한 평판표시장치는 고품위의 표시를 표현하기 위하여, 여러 종류의 광학필름 또는 연성회로기판(Flexible Printed Circuit Board) 등을 포함하는데, 광학필름은 일예로 백라이트에 사용되는 필름군(확산필름, 프리즘시트, 휘도향상필름 등), 편광판에 사용되는 필름군(편광필름, 편광자 보호필름), 액정패널과 편광판의 위상차를 보정하기 위한 위상차 필름 등 다양한 종류의 광학필름을 들 수 있다.

그리고, 연성회로기판은 액정패널과 외부구동회로를 전기적으로 연결하기 위한 다수의 배선이 형성된 PCB, FPC 또는 FPC 등을 일예로 들 수 있다.

이러한 광학필름 또는 연성회로기판(이하, 필름이라 총칭함)은 최근 시간과 비용의 절감을 꾀하고자 필름의 이송 중에 다양한 처리공정이 진행되도록, 박형의 긴 테이프형으로 롤(roll)에서 롤로 권출 및 권취하면서 제조하는 롤투롤(roll to roll) 방식으로 제조된다.

이러한 필름이 식각공정(Etching), 베이크(Bake) 공정 등 다양한 기계적 또는 화학적 처리공정이 진행되는데, 이러한 각각의 공정들이 진행되는 과정에서 필름 표면에 이물질이 묻게 되는 경우 필름의 성능이 저하되기 때문에 이물질을 제거하기 위한 공정이 수반된다.

이물질을 제거하기 위한 방식에는 여러 방식이 있다.

대표적으로 순수한 물이나 세정액과 초음파를 이용하여 미립자를 제거하는 초음파세정방식, 공기와 초음파를 내뿜어서 미립자를 날려 보내는 건식 세정 방식, 플라즈마를 이용한 플라즈마 방식 등이 있다.

이중 건식으로 이물질을 제거하는 방식에 관한 기술로 "폴리에스테르 베이스필름 표면 이물질 제거장치"(한국 공개실용신안공보 실1994-0019107호, 특허문헌 1)에는 필름이 권취되는 롤의 반대편에 이물질을 흡입하는 이물질흡입장치가 설치되되, 이물질흡입장치에는 필름 표면을 향해 공기를 분출하는 공기 분출구와, 공기 및 이물질을 흡입하는 흡입구가 구비된 형태를 취한다.

그런데, 이 방식은 공기 압력 압력의 균일화, 필름과 흡입장치와의 매우 좁은 간격 유지가 요구되며, 부압이 발생되는 구역으로 인해 필름이 흡입장치로 빨려가 성능이 떨어지는 단점이 발생하게 된다.

한편, 분사되는 공기 분출구에 초음파 발생기를 설치하여 초음파의 진동에너지를 필름 표면에 가해 필름 표면에 부착된 미립자 티끌을 박리시키기도 하는데 이 방식 역시 압력 에어의 유속이 고속으로 이루어질 때 롤과 헤드 사이에 진공이 발생하거나 난류가 형성되어 소음이 커지는 문제점이 있다.

이러한 문제로 인해 최근에는 건식으로 고압의 공기를 분사하여 이물질을 흡입하는 방식의 사용은 점차 줄어들고 있으며, 최근에는 플라즈마 방식, 습식 방식의 사용이 증가하고 있는 실정이다.

하지만, 플라즈마 방식의 경우 설치 비용이 증가하는 문제점이 있으며, 습식 세정 방식의 경우는 이물질을 제거해야 하는 공정이 수반되고, 최근의 필름의 경우 이물질 제거율이 극도로 높아야 되기 때문에 이물질를 제거하기 위한 설비의 비용이 증가하는 경향이 발생하게 된다.

따라서, 기존의 건식 이물질 제거 방식에서 발생하는 소음 문제를 해결하면서도 먼지의 제거 효율이 향상된 이물질 제거 장치의 개발이 필요한 실정이다.

KR 20-1994-0019107 (1994.08.19)

본 발명의 필름 이물질 제거 장치는 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 필름이 권취되는 필름권취롤의 양측에서 고압의 압축공기를 분사하고, 그 사이에는 분사된 공기와 이물질을 흡입하도록 구성되되, 양측의 고압공급구는 단부측에서 유로가 급격히 줄어들어 유속을 증가시킴과 더불어 필름이 필름권취롤과 접하는 접선 방향과, 접선 방향에 직교한 방향의 사이를 향하도록 함으로써 압축공기의 분사 각이 필름에 대해 경사지게 이루어져 소음을 저감시키려는 것이다.

더 나아가 일측고압공급구는 타측이 곡면 형상을 이루어 고압의 공기가 필름을 타격하는 흐름이 아닌 곡면과 이어진 헤드의 오목면 표면을 따르는 흐름이 이루어지도록 코안다 효과가 발생하도록 하고, 이에 따라 일측고압공급구 주변에는 필름 표면의 이물질이 오목면 측으로 향하게 되는 부압이 강화되도록 함으로써 필름을 타격하는 방식 뿐만 아니라 부압 발생 방식으로 이물질를 제거하게 함으로써 이물질 제거 효과를 높이는 것은 물론 소음 발생을 최소화할 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 중앙의 에어흡입구 벽면이 라운드진 형태로 이루어지게 함으로써 오목면 표면을 따라 흐르는 유체의 흐름이 에어흡입구 내부로 자연스럽게 유도되게 하여 소음을 저감시킬 수 있게 하려는 것이다.

더 나아가 필름의 이동 방향과 반대 방향이 되는 타측고압공급구는 일측고압공급구와 달리 내부 유로가 일정하게 이루어지도록 함으로써 타측고압공급구로부터 공급되는 고압의 공기는 미량의 이물질를 타격하여 제거할 뿐만 아니라, 에어흡입구 주변의 필름에 흡입압력이 발생하여 필름이 빨려들어가는 것을 방지하려는 것이다.

또는, 필름권취롤 표면 중 에어흡입구 주변에 대해 석션 기능이 구비되도록 함으로써 필름이 빨려들어가는 현상을 최소화하려는 것이다.

본 발명은 롤투롤 방식으로 필름(1)을 가공하는 설비에서 필름(1) 표면의 이물질을 제거하는 필름 이물질 제거 장치에 관한 것으로, 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 필름(1)이 권취되는 필름권취롤(100)과; 상기 필름권취롤(100)의 반대편에 위치하며, 필름권취롤(100)과 마주한 표면은 오목한 형상의 오목면(210)을 이루며, 상기 필름권취롤(100) 중심을 향한 오목면(210)에 에어흡입구(220)가 길이 방향을 따라 형성되어 있고, 상기 에어흡입구(220)로부터 필름(1)의 진입 방향 측으로 이격된 위치에 위치하고 고압 공기를 필름권취롤(100)을 향해 공급하는 일측고압공급구(230)가 형성되어 있으며, 상기 에어흡입구(220)로부터 필름(1)의 진출 방향 측으로 이격된 위치에 위치하고 고압 공기를 필름권취롤(100)을 향해 고급하는 타측고압공급구(240)가 형성되어 있는 헤드(200)와; 상기 헤드(200)의 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)와 연결되어 고압의 공기를 공급하는 고압공기공급장치(300)와; 상기 헤드(200)의 에어흡입구(220)와 연결되어 에어흡입구(220)를 통해 공기및 이물질을 흡입하는 공기흡입장치(400);를 포함하여 구성되되, 상기 헤드(200)의 오목면(210)은 상기 필름권취롤(100)의 중심과 동일한 중심을 가지면서 필름권취롤(100)과 이격되는 일정 곡률을 갖도록 이루어져 있으며, 상기 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부측 유로는, 상기 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부와 마주보는 필름(1)이 필름권취롤(100)에 접하는 접선 방향의 가상의 축(a)과 접선에 직교한 방향의 가상의 축(b) 사이의 사이각을 이루는 방향(c)으로 형성되어 있고, 상기 일측고압공급구(230)는 필름(1)의 진입방향 측 단부에 내부 유로 단면적이 줄어드는 가이드턱(231)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 있어서, 상기 일측고압공급구(230)는 필름(1)의 진출방향 측 단부에 라운드진 일측곡면부(232)가 형성되어 있어 압축공기의 흐름이 오목면(210)을 따라 이동하도록 유도하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 에어흡입구(220)는 일측고압공급구(230) 측 방향의 단부에 라운드진 중앙곡면부(221)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 타측고압공급구(240)는 단부가 내부와 균일한 유로 단면적을 이루는 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 필름권취롤(100)은 상기 에어흡입구(220)와 마주한 부분에 상기 필름(1)에 대해 내측 방향으로 흡입하는 석션구간(110)이 형성된 석션롤(101)인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 이 권취되는 필름권취롤의 양측에서 고압의 압축공기를 분사하고, 그 사이에는 분사된 공기와 이물질을 흡입하도록 구성되되, 양측의 고압공급구는 단부측에서 유로가 급격히 줄어들어 유속을 증가시킴과 더불어 필름이 필름권취롤과 접하는 접선 방향과, 접선 방향에 직교한 방향의 사이를 향하도록 함으로써 압축공기의 분사 각이 필름에 대해 경사지게 이루어져 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

더 나아가 일측고압공급구는 타측이 곡면 형상을 이루어 고압의 공기가 필름을 타격하는 흐름이 아닌 곡면과 이어진 헤드의 오목면 표면을 따르는 흐름이 이루어지도록 코안다 효과가 발생하도록 하고, 이에 따라 일측고압공급구 주변에는 필름 표면의 이물질이 오목면 측으로 향하게 되는 부압이 강화되도록 함으로써 필름을 타격하는 방식 뿐만 아니라 부압 발생 방식으로 이물질를 제거하게 함으로써 이물질 제거 효과를 높이는 것은 물론 소음 발생을 최소화할 수 있게 된다.

더불어, 중앙의 에어흡입구 벽면이 라운드진 형태로 이루어지게 함으로써 오목면 표면을 따라 흐르는 유체의 흐름이 에어흡입구 내부로 자연스럽게 유도되게 하여 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

더 나아가 필름의 이동 방향과 반대 방향이 되는 타측고압공급구는 일측고압공급구와 달리 내부 유로가 일정하게 이루어지도록 함으로써 타측고압공급구로부터 공급되는 고압의 공기는 미량의 이물질를 타격하여 제거할 뿐만 아니라, 에어흡입구 주변의 필름에 흡입압력이 발생하여 필름이 빨려들어가는 것을 방지할 수 있게 된다.

또는, 필름권취롤 표면 중 에어흡입구 주변에 대해 석션 기능이 구비되도록 함으로써 필름이 빨려들어가는 현상을 최소화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 필름 이물질 제거 장치를 나타낸 부분절단 사시도.
도 2는 본 발명에서 일측고압공급구의 단부에 가이드턱 및 일측곡면부가 형성된 예를 나타낸 단면 개략도.
도 3은 본 발명에서 타측고압공급구와 일측고압공급구의 단부 형상이 다르게 이루어진 예를 나타낸 단면 개략도.
도 4는 본 발명에서 헤드가 다수의 유닛이 조립되어 형성된 예를 나타낸 분해 사시도.
도 5는 본 발명에서 필름권취롤이 석션롤로 이루어진 예를 나타낸 단면도.
도 6은 도 5에서 미 석션 구간을 형성하는 가공 예를 나타낸 사시도.
도 7은 도 6에서 금속관체를 용접 고정하는 예를 나타낸 사시도.
도 8은 도 5에서 측면케이스의 일 예를 나타낸 사시도.
도 9는 종래의 건식 이물질 제거 장치를 나타낸 개략도.

본 발명은 롤투롤 방식으로 필름(1)을 가공하는 설비에서 필름(1) 표면의 이물질을 제거하는 필름 이물질 제거 장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 이물질 제거 장치는 롤투롤 필름 생산 가공 라인의 여러 공정 설비 사이에 설치될 수 있다 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 필름 이물질 제거 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 필름 이물질 제거 장치는 도 1의 부분절단 사시도에 나타나 있는 바와 같이 필름권취롤(100), 헤드(200), 고압공기공급장치(300) 및 공기흡입장치(400)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 구성요소인 필름권취롤(100)은 도면에 나타난 바와 같이 롤투롤 설비에서 각 공정 설비상에서 필름(1)이 방향 전환 등 이송될 수 있도록 필름(1)이 권취되는 것으로 권취되는 표면은 이물질 제거대상이 되는 표면의 이면이 된다.

이러한 필름권취롤(100)은 도 1에 도시된 일반 롤로 구성될 수 있다 할 것이다.

다만, 운용 과정에서 고압공기공급장치(300)로 공급되는 고압 공기의 유속을 극대화시켜 공기흡입장치(400) 부위에서 필름(1)이 공기흡입장치(400)로 빨려들어가는 현상이 발생하는 경우에 한해 필름권취롤(100)은 후술하는 에어흡입구(220)와 마주하는 부분에 석션 구간이 형성되는 석션롤(101)로 대체될 수 있다.

필름권취롤(100)이 석션롤(101)로 대체되는 구성에 대해서는 후술하기로 한다.

본 발명의 구성요소인 헤드(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 필름권취롤(100)의 반대편에 위치하며, 필름권취롤(100)과 마주한 표면은 오목한 형상의 오목면(210)을 이룬다.

더불어, 상기 필름권취롤(100) 중심을 향한 오목면(210) 중앙에는 에어흡입구(220)가 길이 방향을 따라 형성되어 있다.

또, 상기 에어흡입구(220)로부터 필름(1)의 진입 방향 측으로 이격된 위치에 위치하고 고압 공기를 필름권취롤(100)을 향해 공급하는 일측고압공급구(230)가 형성되어 있다.

더불어, 상기 에어흡입구(220)로부터 필름(1)의 진출 방향 측으로 이격된 위치에 위치하고 고압 공기를 필름권취롤(100)을 향해 고급하는 타측고압공급구(240)가 형성되어 있다.

도면에서 에어흡입구(220), 일측고압공급구(230), 타측고압공급구(240)는 유로가 헤드(200)의 타측 단부로부터 일정 거리 이격된 지점까지 연장된 다음 미표기된 연결구가 헤드(200) 단부로 돌출되어 고압공기고급장치(300), 공기흡입장치(400)들과 연결구를 통해 배관 연결되도록 이루어져 있다.

이처럼 헤드(200) 내부에 위와 같은 유로를 형성하기 위한 방안으로 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 헤드(200)가 다수 개의 유닛들이 조립된 형태로 구성되도록 함이 바람직하다.

구체적으로, 헤드(200)는 제1유닛(250), 제2유닛(260), 제3유닛(270), 제4유닛(280)과, 양측의 사이드유닛(290)이 볼트 결합되도록 구성될 수 있다.

이때, 제1유닛(250)의 저부와 제2유닛(260)의 상부, 제2유닛(260)의 저부와 제3유닛(270)의 상부, 제3유닛(270)의 저부와 제4유닛(280)의 상부는 각각 홈 가공이 이루어져 있어 유닛들이 사이드유닛(290)에 볼트 결합된 상태에서 홈 가공에 따라 서로 만나는 부분에 자연스럽게 전술한 일측고압공급구(230), 타측고압공급구(240), 에어흡입구(220)가 형성되도록 할 수 있다.

이는 특히 후술하는 가이드턱(231) 및 일측곡면부(232), 중앙곡면부(221)를 용이하게 형성할 수 있게 된다.

본 발명의 구성요소인 고압공기공급장치(300)는 일종의 컴프레셔로 이루어질 수 있으며, 상기 헤드(200)의 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)와 배관 연결되어 고압의 공기를 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)로 공급하도록 이루어져 있다.

본 발명의 구성요소인 공기흡입장치(400)는 진공펌프와 같이 공기를 흡입하는 펌프 등으로 구성될 수 있으며, 상기 헤드(200)의 에어흡입구(220)와 배관 연결되어 에어흡입구(220)를 통해 공기 및 이물질을 흡입하도록 이루어져 있다.

상술한 구성에서 본 발명은 헤드(200)의 오목면(210)이 상기 필름권취롤(100)의 중심과 동일한 중심을 가지면서 필름권취롤(100)과 이격되는 일정 곡률을 갖도록 이루어져 있으며, 상기 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부측 유로는, 상기 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부와 마주보는 필름(1)이 필름권취롤(100)에 접하는 접선 방향의 가상의 축(a)과 접선에 직교한 방향의 가상의 축(b) 사이의 사이각을 이루는 방향(c)으로 형성되어 있고, 상기 일측고압공급구(230)는 필름(1)의 진입방향 측 단부에 내부 유로 단면적이 줄어드는 가이드턱(231)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 것과 같이 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)로부터 공급되는 압축공기의 흐름이 축(a)와 축(b) 사이의 사이각을 이루는 방향(c)으로 형성되는 것은 만약 접선 방향의 가상의 축으로 가해질 경우 필름(1) 표면에 가해지는 타격이 거의 없어 필름(1) 표면에 달라붙은 이물질의 제거가 어렵게 되며, 반대로 직교한 방향의 축(b)으로 이루어질 경우 강한 타격이 이루어지게 되나 막대한 소음이 발생하게 된다.

따라서, 그 사이각을 이루는 방향이 되도록 함으로써 소음을 저감시키면서 이물질을 원할히 제거할 수 있게 된다.

이러한 경사각을 갖는 유로는 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)로부터 공급되는 압축공기의 흐름이 에어흡입구(220)를 향하는 흐름이 되도록 가이드해주는 구조가 되도록 하고, 반대측으로 향하지 않게 함으로써 와류 형성을 억제하고 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

이때, 도면에 도시된 바와 같이 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부는 오목면(210) 상에 일종의 슬릿 형상으로 장방형을 이루기 때문에 이물질을 충분히 제거할 정도가 되기 위해서는 유속이 커야 한다.

따라서, 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)는 필름(1)의 진입방향 측 단부에 내부 유로 단면적이 줄어드는 가이드턱(231)이 형성되어 유속을 증가시켜 필름(1)에 대해 경사진 방향으로 타격하면서도 충분히 이물질을 제거할 수 있을 정도의 유속이 가해지도록 할 수 있다.

상기한 도 1과 같은 구성은 필름(1)이 헤드(200)의 오목면(210)과 필름권취롤(100) 사이로 유입되어 필름권취롤(100)에 밀착되어 이동하는 과정에서 1차적으로 일측고압공급구(230)로부터 고압의 에어가 분사되어 고압의 에어 충격에 의해 필름(1) 표면의 이물질이 박리되고, 2차적으로 중앙의 에어흡입구(220)에 공기흡입장치(400)의 작동에 따른 부압이 발생됨에 따라 박리된 이물질와 에어가 흡입된다.

더불어, 잔량의 이물질은 타측의 타측고압공급구(240)를 통해 분사되는 고압의 공기에 의해 필름(1) 표면으로부터 박리된 채 에어흡입구(220)를 통해 흡입되게 된다.

이 과정에서, 앞서 설명한 바와 같이 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)에서 배출되는 고압의 공기의 흐름이 마주한 필름(1)과 직교한 방향으로 타격하게 될 경우 큰 소음이 발생하게 되고, 더불어 타격시 순간적으로 압축공기 일부는 필름(1)의 진행 방향과 직교한 방향을 향하게 되어 순간적인 와류가 발생되어 소음이 커지게 되는데, 본 발명에서는 경사진 방향으로 배출되는 순간 고속이 되도록 함으로써 직교한 방향일 때에 비해 소음을 저감시키고, 와류 발생을 억제하게 된다.

그런데, 이러한 압축공기가 직접 필름(1) 표면을 타격하는 방식의 경우 비록 유체임에도 불구하고 고압의 에어에 의해 필름(1) 표면에 손상이 발생할 가능성이 있으며, 소음 역시 직각의 분사각에 비해 저감될 뿐이지 소음을 최소화시킬 수는 없다.

이를 보다 개선하기 위해 일측고압공급구(230)는, 필름(1)의 진출방향 측 단부에 라운드진 일측곡면부(232)가 형성되어 있어 압축공기의 흐름이 오목면(210)을 따라 이동하도록 유도하도록 한 것이다.

이는 유체의 코안다 효과를 이용한 것으로, 코안다 효과는 벽면이나 천장면에 접근하여 분출된 기류가 그 면에 빨려서 부착하여 흐르는 경향을 갖는 것을 말한다.

즉, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 일측고압공급구(230)의 단부측 형상을 필름(1)의 진입측에는 내부로부터 유로 단면적이 급격히 줄어들게 하는 가이드턱(231)이 형성되고, 반대편은 곡면으로 이루어진 일측곡면부(232)를 형성하게 되면, 일측고압공급구(230)로부터 배출되는 압축공기는 가이드턱(231)의 유체 가이드와 더불어 곡면으로 이루어진 일측곡면부(232)에 의해 필름권취롤(100)에 권취된 필름(1)의 표면보다, 오목면(210)을 따라 이동하려는 경향이 강해지게 된다.

이를 위한 가이드턱(231)의 형상, 일측곡면부(232)의 곡률 등은 다양한 실시 설계에 의해 만족시킬 수 있다.

이처럼 일측고압공급구(230)로부터 배출되는 압축공기의 흐름을 오목면(210)을 따라 이동하는 흐름을 극대화시키게 될 경우 필름(1) 표면을 타격하는 힘은 줄어들게 되어 소음을 저감시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 필름(1) 표면의 이물질(2)은 오목면(210)을 향하게 되는 부압이 증가하게 되어 타격에 의한 박리가 아니라 마이너스 압력 즉, 흡압이 강화되어 필름(1) 표면으로부터 박리되게 된다.

즉, 이물질를 필름(1) 표면으로부터 박리되는 성능의 저감은 최소화시키면서 소음 발생을 최대로 억지시킬 수 있는 상태가 되는 것이다.

더불어, 상기 에어흡입구(220)는 도시된 것처럼 일측고압공급구(230) 측 방향의 단부에 라운드진 중앙곡면부(221)가 형성되도록 함으로써 공기흡입장치(400)에서 발생하는 공기 흡입 압력에 의해 중앙곡면부(22a)를 따라 자연스럽게 흡입되게 되는 것이다.

이때, 타측고압공급구(240) 역시 도 2에 도시된 바와 같이 일측고압공급(223)와 동일한 형태를 취하도록 할 수 있다.

이 경우 타측고압공급구(240)에서 공급된 공기 역시 코안다 효과에 의해 오목면(210)을 따라 흐르는 흐름을 갖추게 된다.

그런데, 일측고압공급구(230) 부근에서 채 박리되지 못하고 필름(1) 표면에 이물질가 남아 있는 상태에서 타측고압공급구(240)에서 공급되는 공기가 오목면(210)을 따라 흐르는 흐름이 발생하는 경우에는 일측고압공급구(230) 부근과 같은 부압에 의한 이물질 제거 효율이 잘 발생하지 못할 수 있다.

또한, 에어흡입구(220) 주변에서는 에어흡입구(220)를 향하는 부압이 강화되어 에어흡입구(220)와 마주한 필름권취롤(100)에 권취를 필름(1)이 에어흡입구(220)를 향해 흡입되는 현상이 발생할 가능성이 있다.

이러한 점을 감안하여 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 타측고압공급구(240)는 도 2의 실시예와 같이 단부가 내부와 균일한 유로 단면적을 이루도록 구성하고, 더불어 중앙의 에어흡입구(220) 역시 일측고압공급구(230)와 근접한 단부는 중앙곡면부(221)가 형성되도록 하고, 반대편 단부는 곡선으로 형성되지 않고 오목면(210)의 곡률에 따른 형태로 내부 유로와 각진 형태로 형성되도록 할 수 있다.

이러한 형태는 일측고압공급구(230) 부근에서는 전술한 것과 같이 코안다 효과를 이용한 부압을 이용하여 이물질이 박리되도록 하고, 반대로 타측고압공급구(240) 부근에서는 압축공기가 필름(1)을 타격시키는 방향으로 공급되고, 이러한 유체의 흐름은 중앙의 에어흡입구(220) 부근까지 연장되도록 하여 중앙의 에어흡입구(220)에서부터 타측고압공급구(240) 부근까지의 필름(1) 표면 이물질는 압축고기의 타격에너지에 의한 박리가 활발히 이루어지도록 한 것으로, 소음을 저감하면서 이물질 제거 효과를 극대화시킬 수 있게 된다.

또다른 방식으로 도 2나 도 3과 같은 예에서 필름권취롤(100)이 전술한 석션롤(101)로 이루어질 수 있다.

이 경우 상기 필름권취롤(100)은 상기 에어흡입구(220)와 마주한 부분에 상기 필름(1)에 대해 내측 방향으로 흡입하는 석션구간(110)이 형성된 석션롤(101)인 것이 바람직하다.

석션롤(101)은 공지의 다양한 석션롤로 이루어질 수 있으나, 석션롤의 구입 및 제조 단가가 높기 때문에 고가의 석션롤을 이용하는 경우는 그리 바람직하지 않다.

이를 해결하기 위한 방안으로 도 5와 같은 구조의 석션롤(101)이 제시될 수 있다.

도시된 구조는 롤(10), 금속관체(20), 메쉬(30), 회전축부재(40) 및 측면케이스(50)로 이루어져 있다.

도면에서 회전축부재(40)는 상기 롤(10)의 양단에 체결되어 있고, 일측에 회전모터(41)가 연결되어 롤(10)을 회전시키게 된다.

또, 측면케이스(50)는 상기 회전축부재(40)를 감싸 설치되어 있되, 회전축부재(40)와의 사이에 베어링(51)이 설치되어 있고, 일측에는 상기 롤(10)의 석션홈(11)과 연통되는 개구부(52)가 형성되어 있으며, 타측에는 외부의 흡입수단과 연결되는 흡입구(53)가 형성되어 있는 구조를 취한다.

이때, 회전축부재(40)의 일단부는 상기 롤(10)의 단부와 맞대어지는 구조를 취하되, 상기 석션홈(11)과 대응되는 부위에는 슬롯 형상이나 망상 구조의 홀이 형성되어 있어 석션홈(11)으로부터 공기가 회전축부재(40)를 관통하여 인접한 측면케이스(50) 내부로 도달될 수 있게 구성된다.

여기서 회전축부재(40)와 롤(10)은 도면기호로 미표기된 볼트 등에 의해 체결됨은 자명하다 할 것이다.

한편, 회전축부재(40)는 도 8의 사시도에 나타난 바와 같이 개구부(52)가 이송대상물과 접촉하는 영역, 즉 석션 구간을 지정하게 되는 일정 범위만 형성됨이 바람직하다.

즉, 개구부(52)는 에어흡입구(220)의 단부와 마주한 부분에 형성됨으로써 오목면(210)의 다른 부분에서는 석션이 이루어지지 않고 압축공기가 필름(1) 표면의 이물질을 제거하도록 하면서 에어흡입구(220) 주위에서만 흡입이 이루어져 필름(1)이 에어흡입구(220)로 빨려들어가는 현상을 억제한다.

이를 위한 공기 압력은 통상의 석션 방식의 원단 피딩롤과 달리 필름(1)이 빨려들어가지 않을 정도면 만족한다.

도면상에서 흡입구(53)는 미도시된 진공 흡입 펌프 등과 배관 연결되어 메쉬(30)의 망상 구조의 개구부로부터 석션홈(11), 개구부(52) 순으로 공기가 흡입되도록 이루어져 있어 이송대상물이 흡착된 상태에서의 필름 이송이 가능하게 해준다.

도면상에서 회전축부재(40)는 일측의 지지대(60)에 의해 거치된다.

그런데, 통상의 석션롤은 중앙의 필름과 접촉하는 영역 외에 양측에 여백의 공간인 미 석션 구간이 형성되는데, 미 석션 구간이 망상의 구조를 취하게 되면 이송대상물과 접촉하지 못하는 영역에서 공기가 흡입되기 때문에 흡입 효율이 극도로 저하되는 문제점이 있다.

특히나 본 발명과 같이 일측고압공급구(230), 타측고압고급구(240)를 통해 고압의 공기가 필름(1) 표면을 향해 가해지는 과정에서 미 석션 구간 형성이 원활하지 못할 경우 이물질 제거 효율이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

즉, 본 발명의 이물질 제거 장치에 적용되기 위한 필림권취롤(100)이 석션롤(101)로 이루어지는 경우 제조 단가가 저렴하면서도 미 석션 구간 형성이 원할해야 한다.

이를 위해 본 발명에서는 도 6에 도시된 방식에 의해 미 석션 구간이 형성되는 것이 바람직하다.

구체적으로 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 외주면에 석션홈(11)과 돌기(12)가 교대로 일측단부로부터 타측단부까지 길이 방향을 따라 형성되어 있는 원통형의 금속 롤(10)을 준비한다.

도면의 롤(10)은 탄소강이나 합금강 재질로 석션홈 및 돌기를 형성하기 위한 단면 구조를 갖는 다이에 용융 금속을 투입하여 압출 방식으로 제조될 수 있다.

또는 압출 방식으로 제조된 관상의 스틸이나 스텐의 표면을 가공하여 제조될 수도 있다.

그런 다음 미 석션 구간(d) 형성을 위해 상기 롤(10)의 양 단부로부터 일정 길이만큼 상기 돌기(12)의 상부를 절삭 가공하여 롤(10)의 양 단부에 중간 부위보다 돌기(12)의 높이가 낮게 이루어진 단차부(13)를 형성한다.

이때, 절삭 가공되는 두께는 20mm 미만으로 얇게 절삭되는 것이 바람직하다.

만일 20mm를 초과하여 절삭하게 되는 경우 석션(흡입) 과정에서 중간의 일정 깊이의 공간 즉, 메쉬(30) 저부와 석션홈(11) 바닥면 사이의 공간으로부터 흡입되는 공기가 금속관체(20)의 하단 모서리 단턱 부위와 부딪혀 와류가 형성되는 정도가 심해져 석션 기능에 장애를 발생시킬 수 있다.

이러한 현상은 특히 금속관체(20)가 인접한 부위에서의 메쉬(30) 하부 공간에서 더 심하게 발생하게 된다.

한편, 절삭가공되는 두께는 최소 1.0mm 이상 됨이 바람직하다.

만일 금속관체(20)의 두께가 너무 얇아지게 되는 경우 외력이나 석션 압력에 의한 금속관체(20)의 변형 가능성을 높이게 되고, 이 경우 필름과 같은 이송대상물이 미 석션 구간(d)과 접하는 환경이 발생할 경우 이송대상물이 흡착 상태를 유지하지 못해 이송 기능의 저하를 발생시킬 수 있다.

이러한 점을 감안할 때 단차부(13)의 깊이는 1.0 ~ 20mm 정도의 깊이로 형성되는 것이 바람직하다 할 것이다.

그 후, 상기 단차부(13)에 금속관체(20)를 결합하여 단차부(13) 및 단차부(13) 사이의 석션홈(11) 상부 공간을 밀폐시킨다.

금속관체(20)는 압출 성형된 파이프로 이루어져 미 석션 구간(d)에 상기 롤(10) 외측으로 끼워지도록 설치될 수 있다.

또는 밴딩 가공이 가능한 평평한 철판을 상기 롤(10)을 감싸면서 밴딩시킨 다음 양 단부를 용접 가공하여 체결될 수 있다.

이때, 금속관체(20)는 미 석션 구간(d) 외부의 롤(10) 돌기(12)와 높이가 갖거나, 최소 돌기(12)부다 상측으로 돌출되도록 설치한다.

만일 돌기(12) 높이보다 낮게 될 경우 금속관체(20)의 내측 단부측에 석션홈(11)이 노출되어 흡입 기능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 금속관체(20)를 설치함에 있어서 금속관체(20)가 단순히 롤(10)의 단부측에 단순 끼움 결합된 채 확실하게 고정되지 아니하는 경우 자칫 금속관체(20)가 롤(10)의 회전시 일체화되지 못하고 마찰을 일으켜 손상되어 석션 기능의 저하를 불러일으킬 수 있다.

따라서 금속관체(20)는 롤(10)에 용접 방식 등으로 고정됨이 바람직하다.

대표적인 고정 방식은 단차부(13)의 경계를 따라 롤(10)에 줄 용접하는 방식인데, 이 경우 후술하는 표면처리 과정에서 용접 부위가 떨어지는 등의 문제를 불러일으킬 수 있다.

또한, 롤(10)의 단부측에는 측면 마감부재가 설치되는 것이 필수인 바, 표면처리 후 측면 마감부재와의 고정시에도 또 용접 처리를 해야 하는 불편함이 발생하게 된다.

특히, 전술한 바와 같이 단차부(13)의 높이를 최소화하고, 이에 따라 설치되는 금속관체(20) 역시 그 두께가 최소화되는 것이 적합한 바, 용접을 회피하여 볼팅하기도 어렵다.

이를 해결하기 위한 공정으로 도 7과 같은 방식이 진행될 수 있다.

도 7을 살펴보면 상기 금속관체(20)에 상기 단차부(13)에 대응되는 위치에 용접홀(21)이 형성되어 있는 것을 알 수 있다.

이는 금속관체(20)가 롤(10)에 끼워진 조립 상태에서 용접홀(21)에 용접봉(3)이 삽입되도록 하고 용접홀(21) 부위에서 용접을 실시하여 상기 금속관체(20)와 단차부(13)가 용접 고정되는 방식이다.

이때 도면에 나타난 바와 같이 용접 부위는 단차부(13)의 양측에 두 군데씩 하게 되면 금속관체(20)가 롤(10)에 견고하게 밀착 고정됨으로써 단차부(13) 양측에 줄 용접을 하지 않아도 되게 된다.

또, 이 방식의 경우 용접에 의해 형성되는 용접부(22)가 용접홀(21) 상부로 돌출되지 않게 함으로써 후술하는 표면처리단계에서 용접부(22) 손상을 방지하여 견고한 고정 상태를 유지할 수 있게 된다.

그런 다음 도시되어 있는 바와 같이 양측 단차부(13) 상부의 금속관체(20) 표면과, 상기 단차부(13)를 제외한 롤(10)의 돌기(12) 표면이 롤(10) 중앙으로부터 동일 외경이 되도록 표면처리한다.

표면 처리는 나이프가 부착된 롤, 레이저 커팅키, 롤 그라인더 등의 다양한 표면처리 기계를 활용한다.

표면처리시 롤(10) 중간 부위의 돌기(12) 높이와 미 석션 구간(d)에 설치된 금속관체(20) 표면이 평평한 수평을 이루도록 하는 것은 표면에 후술하는 메쉬(30)를 설치할 때 평평한 면으로 접촉이 이루어지도록 하여 메쉬(30)의 변형 가능성을 방지하기 위한 것이다.

만일 메쉬(30) 표면이 평탄면을 이루지 못하는 경우 흡입 기능이 저하될 수 있게 된다.

표면 처리 후, 도시되어 있는 바와 같이 상기 연마단계를 거친 롤(10) 외부에 망상 구조의 메쉬(30)를 설치한다.

메쉬설치단계는 기존의 스텐레스 타공판으로 대체할 수 있으나, 이 경우 가공 비용이 매우 높아지게 되므로 바람직하지 않다.

본 발명에서는 이러한 점을 감안하여 훨씬 저렴한 니켈 메쉬(30)를 미 석션 구간(d)을 포함한 롤(10) 전체를 감싸도록 설치하면서 미 석션 구간(d)에는 메쉬(30) 하부에 구멍이 없는 금속관체(20)가 위치하게 됨에 따라 간편하게 미 석션 구간(d)에서의 석션 현상이 발생하지 않게 할 수 된다.

메쉬(30)는 원통형으로 미리 형성된 것을 롤(10)에 끼움 결합하거나, 평판형으로 된 것을 롤(10)을 감싼 다음 단부를 서로 용접하여 설치할 수도 있다.

이러한 방식으로 구성된 석션롤(101)은, 외주면에 석션홈(11)과 돌기(12)가 교대로 일측단부로부터 타측단부까지 길이 방향을 따라 형성되어 있는 원통형의 형상을 취하되, 양 단부로부터 일정 길이만큼 상기 돌기(12) 상부가 절삭 가공되어, 양 단부에 중간 부위보다 돌기(12)의 높이가 낮게 이루어진 단차부(13)가 형성되어 있는 금속 롤(10)과,

상기 금속 롤(10)의 단차부(13) 및 단차부(13) 사이의 석션홈(11) 상부 공간을 밀폐시키도록 롤(10)의 양측 단부에 끼워져 설치되어 있는 금속관체(20)와,

상기 금속관체(20)와 롤(10)을 감싸 설치되어 있는 메쉬(30)를 포함하여 구성된 것이라 하겠다.

본 발명은 롤투롤 제조 공정이 적용되는 다양한 필름체의 제조 공정에도 적용될 수 있다 할 것이나, 이물질 발생을 최소화하기 위한 광학필름의 제조 공정에 적용되는 것이 가장 바람직하다 할 것이다.

1 : 필름 2 : 이물질
3 : 용접봉 10 : 석션롤
11 : 석션홈 12 : 돌기
13 : 단차부 20 : 금속관체
21 : 용접홀 22 : 끼움돌기
30 : 메쉬 40 : 회전축부재
50 : 측면케이스 51 : 베어링
52 : 개구부 53 : 흡입구
60 : 지지대
100 : 필름권취롤 200 : 헤드
210 : 오목면 220 : 에어흡입구
221 : 중앙곡면부 230 : 일측고압공급구
231 : 가이드턱 232 : 일측곡면부
240 : 타측고압공급구 250 : 제1유닛
260 : 제2유닛 270 : 제3유닛
280 : 제4유닛 290 : 사이드유닛
300 : 고압공기공급장치 400 : 공기흡입장치
a : 필름이 필름권취롤에 접하는 접선 방향의 가상의 축
b : 가상의 축(a)와 접선에 직교한 방향의 가상의 축
c : 일측고압공급구와 타측고압공급구의 단부측 유로 방향
d : 미 석션 구간

Claims (5)

1. 롤투롤 방식으로 필름(1)을 가공하는 설비에서 필름(1) 표면의 이물질을 건식으로 제거하는 필름 이물질 제거 장치에 있어서,
   필름(1)이 권취되는 필름권취롤(100)과;
   상기 필름권취롤(100)의 반대편에 위치하며, 필름권취롤(100)과 마주한 표면은 오목한 형상의 오목면(210)을 이루며, 상기 필름권취롤(100) 중심을 향한 오목면(210)에 에어흡입구(220)가 길이 방향을 따라 형성되어 있고, 상기 에어흡입구(220)로부터 필름(1)의 진입 방향 측으로 이격된 위치에 위치하고 고압 공기를 필름권취롤(100)을 향해 공급하는 일측고압공급구(230)가 형성되어 있으며, 상기 에어흡입구(220)로부터 필름(1)의 진출 방향 측으로 이격된 위치에 위치하고 고압 공기를 필름권취롤(100)을 향해 고급하는 타측고압공급구(240)가 형성되어 있는 헤드(200)와;
   상기 헤드(200)의 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)와 연결되어 고압의 공기를 공급하는 고압공기공급장치(300)와;
   상기 헤드(200)의 에어흡입구(220)와 연결되어 에어흡입구(220)를 통해 공기및 이물질을 흡입하는 공기흡입장치(400);를 포함하여 구성되되,
   상기 헤드(200)의 오목면(210)은 상기 필름권취롤(100)의 중심과 동일한 중심을 가지면서 필름권취롤(100)과 이격되는 일정 곡률을 갖도록 이루어져 있으며,
   상기 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부측 유로는, 상기 일측고압공급구(230) 및 타측고압공급구(240)의 단부와 마주보는 필름(1)이 필름권취롤(100)에 접하는 접선 방향의 가상의 축(a)과 접선에 직교한 방향의 가상의 축(b) 사이의 사이각을 이루는 방향(c)으로 형성되어 있고,
   상기 일측고압공급구(230)는 필름(1)의 진입방향 측 단부에 내부 유로 단면적이 줄어드는 가이드턱(231)이 형성되어 있으며,
   상기 일측고압공급구(230)는 필름(1)의 진출방향 측 단부에 라운드진 일측곡면부(232)가 형성되어 있어 압축공기의 흐름이 오목면(210)을 따라 이동하도록 유도하고,
   상기 에어흡입구(220)는 일측고압공급구(230) 측 방향의 단부에 라운드진 중앙곡면부(221)가 형성되어 있으며,
   상기 타측고압공급구(240)는 단부가 내부와 균일한 유로 단면적을 이루는 것을 특징으로 하는,
   필름 이물질 건식 제거 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 필름권취롤(100)은 상기 에어흡입구(220)와 마주한 부분에 상기 필름(1)에 대해 내측 방향으로 흡입하는 석션구간(110)이 형성된 석션롤(101)인 것을 특징으로 하는,
   필름 이물질 건식 제거 장치.

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