KR19980702033A

KR19980702033A - 유동 조절 다이

Info

Publication number: KR19980702033A
Application number: KR1019970705428A
Authority: KR
Inventors: 이. 시버 앨버트; 엔. 쉴 라일; 이. 에릭슨 루더; 알. 대니얼슨 대니얼
Original assignee: 테릴 켄트 퀄리; 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1998-07-15
Also published as: JPH11500658A; JP3803727B2; EP0812237B1; MX9706333A; DE69601080D1; US5702527A; KR100415182B1; CA2211234A1; WO1996026016A1; BR9607255A; EP0812237A1; DE69601080T2; ZA96975B

Abstract

본 발명의 코팅 장치는 제 1 절반부(14)와 그 제 1 절반부에 인접 배치된 제 2 절반부(16)를 구비하며, 상기 제 1 , 제 2 절반부 사이에 슬롯(18)이 형성된다. 슬롯(18)의 높이 보다 큰 두께로 된 다공성 소재(10)는 슬롯의 폭을 따라 균일하게 압축되도록 슬롯내에 배치된다. 다공성 소재(10)는 슬롯을 통해 선정된 압력 강하를 형성시키고 그 압력 강하를 그대로 유지시킴으로써 슬롯 폭을 따라 원하는 유속을 얻기 위하여, 서로 조화롭게 선택된 소정의 다공성 및 길이로 형성된다. 다공성 소재(10)의 기공 사이즈는 25㎛ 미만일 수 있고, 슬롯을 통한 출구 압력 강하는 상기 다공성 소재를 사용하지 않을 때 얻어질 수 있는 것 보다 1000배 이상 증대될 수 있다.

Description

유동 조절 다이

공지된 바로는 유체가 흘러가는 동안 다공성 물체를 통해 유체를 통과시키는 방법이 알려져 있다. 미국 특허 제 402,188 호에서는 다공성의 스테이너(stainer) 사이로 페인트를 통과시키는 도색 장치가 개시되어 있다. 스테이너의 압축을 통해 페인트 혹은 착색재는 그 스테이너를 통한 흐름이 감소된다. 미국 특허 제 3,828,725 호에서는 개방 셀(open-cell)형 소재 혹은 다수의 구상체들이 슬롯 위의 공동내에 위치되어 흐름을 감소시키는 커튼 코팅기(curtain coater)가 개시되어 있다. 미국 특허 제 3,365,325 호에서는 하나 혹은 그 이상의 다공성 부재를 통한 커튼 코팅에 대해 개시되어 있다.

슬롯 다이를 사용한 코팅시에는 코팅의 균일성을 유지하기 위해 가능한 한, 슬롯으로 부터의 유체 흐름을 균일하게 하는 것이 바람직하다. 만일, 슬롯에서의 압력 강하가 분기관(혹은 분배 챔버)을 따른 압력 강하에 비해 훨씬 크다면, 분기관에서의 압력 변화는 슬롯으로 부터의 흐름의 균일성에 심각한 영향을 미치지 않을 것이다. 슬롯으로 부터의 흐름을 균일화시키는 표준적인 방법은 슬롯에서의 압력 강하를 분기관에서의 압력 강하 보다 높게 하는 것이다. 이것은 슬롯 간극의 높이를 매우 작게 하는 것으로 달성된다. 이것은 비교적 간단한 작업이며 다이의 치수 안정성이 양호한 금속 다이에 잘 적용될 수 있다.

그러나, 금속 다이의 경우 조차, 낮은 유동 속도 및 낮은 점도의 액체를 균일하고 높은 압력 강하 상태로 코팅시에, 필요로 하는 슬롯 간극의 높이가 작게 될 수 있어서, 슬롯 간극의 공차가 다이에서의 압력 강하 변동의 주요 요인이 된다. 심지어, 일부 다이들은 비전도성 플라스틱으로 제조되는 데, 그것은 그 다이들이 양호한 전기 전도체이기 때문이다. 이들 다이들은 미국 특허 제 5,326,598 호에 개시된 바의 전자 분사(electrospray) 슬롯 및 와이어 코팅 다이로서 사용될 수 있다. 플라스틱은 금속 만큼 치수 안정성이 양호하지 않고 정밀 가공되지 않으므로 정밀한 슬롯으로의 제조 능력이 떨어진다. 광폭의 웨브를 수용하도록 다이 폭이 증가되면, 그 치수 안정성이 양호하지 못하기 때문에 다이 폭을 따른 슬롯의 변동 가능성은 증가된다. 다시 말해, 이것은 균일하고 높은 압력 강하가 요망되는 경우의 낮은 유동 속도 및 낮은 점도의 액체 코팅시에 중요하다.

코팅 다이가 액체류를 적절하게 횡단 웨브 방향으로 균일하게 전달하는 것은 중요하다. 특히, 초박막 코팅시의 부적절한 균일성은 전체 코팅 적용 범위의 손실을 야기할 수 있다. 금속 다이와 특히 비금속 플라스틱 다이에 요구되는 횡단 웨브 방향의 균일성을 만족시키기 위해 필요한 슬롯 간극의 높이 및 높이 공차는 매우 느린 유속 및 낮은 점도에서는 실행 가능하지 않다.

낮은 점도와 낮은 유속에서, 코팅 다이에 대해 양호한 횡단 웨브 방향의 균일성을 획득하는 것은 어렵다. 몇몇 코팅 다이의 경우, 6mil 직경의 슬롯 간극 높이에서 양호한 횡단 웨브 방향의 균일성이 얻어진다. 압력 강하는 슬롯 길이에 정비례한다. 주어진 압력하의 국부적인 유속은 슬롯 간극 높이 세제곱의 함수이므로, 슬롯 간극 높이의 미소 변화도 횡단 웨브 방향의 균일성에 극단적인 영향을 미칠 수 있다. (이 설명을 통해, 슬롯 간극의 높이는 슬롯을 떠나서 코팅 웨브를 향하여 이동하는 유체의 두께를 결정하는 간극(w)이며; 슬롯 폭(W)은 간극 높이 및 하류 방향에 수직하며 웨브상의 유체 코팅 폭을 결정하며; 슬롯 길이(L)는 분배 공동 혹은 분기관의 배출 연부로 부터 슬롯 배출구까지의 거리이다.)

미국 특허 제 4,489,671 호에서는 부유 미립자가 떠 다니는 유체 혹은 콜로이드 등의 수용성 조성물이나 용매 코팅물의 박막 코팅시에 압력 강하를 증가시키기 위해 다이 슬롯에 정밀 절단된 다공성 플러그를 배치할 수 있음을 설명하고 있다. 이들 코팅물들은 수분이 증발하여 박막 코팅부를 형성하는 연속 상(相)으로 구성됨으로써 습식 코팅 두께가 최종의 건식 코팅 두께 보다 훨씬 커지도록 할 수 있다. 상기 특허는 무용매 무점성의 유체, 특히 증발이 일어나지 않거나 거의 일어나지 않는 액체의 코팅시에 슬롯 다이에서의 압력 강하를 증진시키기 위한 필요성을 다루는 데는 도움이 되지 않는다.

대부분이 저중합체 용액인 경우가 많은 무용매 액체 코팅물들은 통상 1~100mPa-s의 범위의 낮은 점성을 나타낸다. 상기 코팅물들은 본질적으로 비증발성 상(相)으로 되어 있기 때문에, 젖은 상태와 건조한 상태의 코팅 두께는 본질적으로 동일하며, 이들 액체들은 코팅 다이에서 저속으로 이동되는 것이 요구된다. 이들 저점성의 용액들은 운반시 낮은 압력 강하를 나타낸다. 슬롯 다이를 통해 이들 유체들을 코팅하기 위해서는 작은 다이 슬롯 간극 높이를 통해 코팅시킴으로써 필요한 유속을 얻어내고 높은 압력 강하를 그대로 충분히 형성하도록 하는 것이 필요하다. 그러한 작은 다이 슬롯 간극 높이를 사용함에 있어, 다이 제작시의 미소 가공 편차 조차도 결정적일 수 있으며, 다이 폭에 걸쳐서 심각한 유속 편차를 야기할 수 있다. 균일하게 낮은 유속의 액체를 충분히 높은 압력 강하를 나타내는 상태로 슬롯을 통해 코팅시키는 장치에 대한 필요성이 대두된다.

본 발명은 코팅 다이에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 유출 슬롯을 통한 압력 강하를 개선시킨 코팅 다이에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 유동 조절 다이를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동 조절 다이를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동 조절 다이를 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동 조절 다이의 측면도.

도 5는 도 1에 도시된 본 발명의 장치에 대한 압력-유속 곡선의 그래프.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유동 조절 다이의 측면도.

본 발명은 제 1 절반부와 그 제 1 절반부에 인접 배치된 제 2 절반부를 구비하고 제 1 절반부와 제 2 절반부 사이에 슬롯을 형성하는 코팅 장치에 관한 것이다. 소정 길이로 형성된 슬롯은 코팅 장치의 단부로 연장하여, 슬롯 간극 높이 및 슬롯 간극에 의해 형성된 배출 영역을 갖는 배출구를 형성한다. 슬롯내에는 슬롯 간극 높이 보다 큰 두께의 다공성 소재가 슬롯의 폭을 따라 균일하게 압축되도록 배치된다. 다공성 소재는 지정된 낮은 유속에서 슬롯을 통한 예정된 압력 강하를 형성하고 그 압력 강하를 유지하여 유속 프로파일(profile)이 슬롯 폭을 따라 바람직하게 형성되도록 하기 위해 서로 조화롭게 선택된 다공성 및 길이로 구성된다.

코팅 장치는 분기관을 형성하는 2개의 다이 절반부를 갖춘 코팅 다이일 수 있으며, 이 때 슬롯은 상기 분기관으로 부터 연장된다. 다공성 소재는 슬롯 출구와 분기관 사이에 위치될 수 있으며, 다공성 소재의 출구는 적용된 코팅에 따라 슬롯 출구와 같은 높이로, 슬롯 출구에서 오목하게, 혹은 슬롯 출구에서 연장하여 위치될 수 있다.

다공성 소재의 기공 사이즈는 25㎛ 보다 작을 수 있고 슬롯을 통한 출구 압력 강하는 다공성 소재가 없는 상태에서 얻을 수 있는 경우 보다 1000 배 이상일 수 있다. 일 실시예에서, 슬롯 출구에 근접한 다공성 소재의 단부는 오목할 수 있다. 본 발명은 다공성 소재를 내장하는 슬롯을 통해 유체를 코팅하는 방법에 관한 것이기도 하다.

코팅 다이의 설계시, 액체 흐름이 다이를 통해 적절하게 횡단 웨브 방향으로 균일하게 전달되는 것은 중요하다. 매우 낮은 유속과 낮은 점성에서, 슬롯 간극 높이는 극단적으로 협소하여야 하며, 금속 다이 및 플라스틱 다이에서 횡단 웨브 방향으로의 균일한 유속에 대한 요구를 만족시키는 데 필요한 간극 높이 공차는 유용하지 못하다.

매우 낮은 유속에서, 본 발명은 공지된 다이에서 발생하는 상당 정도의 불균일한 유속에 대한 문제점을 극복하는 방안으로서, 미소 공공(空孔) 체적의 개방 셀형 다공성 플라스틱 소재 혹은 기타 유사 소재의 얇은 스트립을 다이 슬롯에 배치하는 방식을 취한다. 셀 사이즈의 균일성은 바람직한 복원력과 균일한 횡단 웨브 방향의 흐름 분포를 이끌어낸다. 다이를 통한 압력 강하는 다공성 스트립에 대해 미소 공공 체적을 선택하는 것을 통해 필요한 정도로 형성될 수 있다. 다이 폭에 걸쳐 불균일한 분포가 요망되는 경우, 바라는 결과가 얻어지도록 스트립은 불균일한 길이로 절단될 수 있다. 미소 공공 체적의 다공성 소재를 다이 슬롯에 삽입하는 것은 슬롯 간극의 높이를 그렇지 않은 경우에 필요하게 되는 높이 보다 훨씬 크게 한다. 이것은 양호한 균일성을 가지고 낮은 유속으로 작동할 수 있는 다이가 표준 가공 방식을 통해 형성될 수 있게 한다.

도 1을 참조하면, 다공성 스트립(10)은 슬롯 다이와 같은 코팅 장치에 사용된다. 슬롯 코팅 다이(12)는 전형적으로 제 1 절반부(14)와 그 제 1 절반부(14)에 인접 배치된 제 2 절반부(16)를 구비하며, 상기 2개의 절반부 사이에서 슬롯(18)이 형성된다. 다이(12)의 각 단부에 체결된 단부 플레이트(도시 생략)는 코팅액이 상기 다이의 단부들로 부터 흘러나오는 것을 방지한다. 다이(12)에는 분기관(20)이 형성되며, 그 분기관(20)으로 부터 다이(12)의 단부로 까지 슬롯(18)이 연장한다. 다이 슬롯(18)은 출구(22)에서 종결하며, 도 3에 도시된 바와 같이 슬롯 간극 높이(w)와 슬롯 폭(W)의 적산치(積算値)로 정의되는 출구 영역을 갖는다.

다공성 스트립(10)의 길이는 슬롯의 길이에 대체로 일치될 수 있으며, 다이내에 배치되기 이전의 스트립은 슬롯의 슬롯 간극 높이(w) 보다 두꺼운 두께(t)를 가질 것이다. 다공성 스트립(10)이 슬롯(18)내에 배치되면, 슬롯은 소재의 두께를 따라 소재를 균일하게 압축한다. 스트립(10)은 제한된 유속에서 슬롯(18)을 통한 선정된 압력 강하를 형성하고 그러한 압력 강하가 슬롯 폭을 따라 유지되도록 소정의 다공성(多孔性) 및 길이로 형성됨으로써 슬롯내에서 균일한 흐름이 이루어지도록 한다. 일정한 두께를 취하는 스트립(10)은 코팅 중량 및 웨브 속도에 의해 필요로 하는 유속이 규정될 때, 주어진 점도에서 유체에 대한 압력 강하를 결정한다. 그러나, 분기관(20)에서의 압력 강하가 균일하지 않은 경우, 다공성 스트립(10''')의 길이는 도 4에 도시된 바와 같이 다이 폭을 따라 변화될 수 있어서, 균일한 유속을 유지하는 압력 강하 변동을 형성한다. 이 상황과 다른 여러가지 상황하에서, 다공성 스트립(10)의 분기관 단부는 분기관-슬롯 접합부의 높이와 같지 않다. 상기 단부는 슬롯(18)내에서 분기관(20)으로 부터 이격될 수 있거나 혹은 분기관(20)안으로 연장할 수 있다.

다공성 스트립(10)은 슬롯(18)내에서 상기 분기관(20)과 슬롯 출구(22) 사이에 위치된다. 스트립(10)은 슬롯 출구 너머로 연장되도록 위치될 수 있으며(도 1 참조), 스트립(10')은 최종 출구 슬롯(30)이 예를 들어, 4mm 정도 이하로 형성되도록 상기 슬롯 출구로부터 오목하게 위치될 수 있으며(도 2 참조), 그렇지 않으면, 스트립(10'')은 적용예에 따라 슬롯 출구와 같은 높이일 수 있다(도 3 참조). 또한, 스트립(10)은 분기관(20) 전체에 걸쳐 연장될 필요는 없다. 스트립(10)내 기공(24) 사이즈는 25㎛이하이고 10~20㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 다공성 스트립(10)을 사용하였을 때, 얻어지는 출구 압력 강하는 1000배 이상으로 증대되며, 다공성 스트립을 사용하지 않았을 때 얻어질 수 있는 것 보다 1000배 혹은 그 이상으로 증대될 수 있다. 달리 말하면, 슬롯(18)은, 고정된 유속으로 유출하는 고정된 점도의 액체에 대해 동일한 압력 강하를 획득하기 위해서 다공성 스트립을 사용하지 않고 사용 가능한 경우 보다 10배 이상의 폭(20~30배의 폭일 수 있다.)으로 형성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 슬롯 출구에 근접된 다공성 소재의 스트립 단부는 오목부(26)일 수 있으며, 슬롯 및 와이어 다이 코팅기에 사용되는 소구경 와이어, 또는 롤러의 형상을 따라 롤러 위를 통과하는 대구경 웨브 등의 인접 피코팅체(28)의 형상과 일치될 수 있다. 이 실시예에서, 스트립은 다이 슬롯 출구와 인접 피코팅체(28) 사이에서 액체를 추가 제어할 수 있게 한다.

다이 슬롯에서의 압력 강하는 슬롯을 통한 흐름을 설명하는 수학식을 이용하여 모델링될 수 있다. 압축시에 슬롯의 크기로 형성되며 α의 공공(void) 부피 분율을 가지는 다공성 스트립이 슬롯 폭(W), 슬롯 간극 높이(w), 슬롯 길이(L)로 형성되는 횡단 영역의 슬롯 안으로 삽입될 때, 슬롯 간극의 단위 폭(W)에 대한 유속(Q)은 수학식(1)로 정의된다.

q=Q/W=(P_o-P_L)W³/(12LR)

이때, Po는 유입구에서의 압력, P_L은 유출구에서의 압력(유입구로 부터의 거리가 L이면, Po-P_L은 길이 L을 따른 압력 강하임.), μ는 유체의 점도를 나타낸다. R_α는 공공의 체적이 감소할 때 스트립을 통한 압력 강하를 증대시키는 액체류에 대한 비저항이다. (공공 체적은 기공 사이즈와 스트립내 기공 개수와의 적산치로 얻어진다.) R_α는 수학식 2로 정의되는 바와 같이 공공 체적 유지 수학식에 의해 계산될 수 있다.

R=1/[1-(1-)^1/3]³

이때, R_α는 무차원의 수(dimensionless number)이다. 예를 들어, 약 27%의 공공 체적은 다공성 소재를 사용하지 않았을 때 얻을 수 있는 것 보다 약 1000배 이상 증대된 압력 강하를 얻는다.

다공성 소재의 스트립을 다이 슬롯 안으로 삽입하는 것에 의해 균일한 압력 강하를 획득하는 것은 광폭의 다이 슬롯이 사용될 수 있도록 함으로써 가공 공차의 중요성이 감소된다. 미국 조지아주 페어번에 소재한 포렉스 테크놀로지에서 제조된 미세 다공질의 폴리에틸렌 소재(시트 등급 X-4920의 X-tra Fine PE)와 유사 소재들이 사용될 수 있다. X-4920의 두께는 대략 1.59mm(0.0625in)이고, 10~20㎛의 기공 사이즈를 갖는다. 예를 들어, 19.05mm(0.75in) 길이의 스트립이 317.5mm의 폭을 갖는 다이 슬롯에 클램핑된 경우, 복원력은 15.1cc/min의 총 유속(다이 폭 1cm 당 0.48cc/min의 체적 유속)에 대해 6.97kPa에 이른다. 여러차례의 실험을 통해, 이 소재의 사용으로 균일한 유속이 얻어짐을 알았다.

스트립의 바닥은 여러 가지 형태로 사용될 수 있다. 소정의 실험을 통해, 스트립은 오목한 반경부의 선단으로 가공되었고 그 선단부가 인접 피코팅체에 접촉되면서 그 일부를 둘러싸도록 위치되었다. 다른 시도를 통해, 스트립은 다이의 선단에서 슬롯 출구와 같은 높이로 형성되거나 다이 선단 안쪽으로 오목하게 위치되었다. 다이 슬롯 간극 높이는 소재를 다소 압축시켜 기밀한 밀봉을 이루기 위해 스트립 두께 보다 다소 작게 가공될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 압축은 균일한 것이 바람직하다. 스트립을 제위치에 유지하고 스트립의 두께에 대한 어떠한 불균일성도 방지하기 위해 슬롯 벽을 따라 비활성의 접착제가 매우 얇게 도포되며, 이 때 상기 두께의 불균일성은 스트립 두께가 슬롯 간극의 높이 보다 작은 국부 영역을 만들어 냄으로써 그로 부터 유동의 균일성을 해칠 수 있다.

다공성 스트립(10)이 조인트없는 광폭의 제조 다이 만큼 넓은 크기로 사용될 수 없는 경우, 상기 스트립은 조인트 영역에서 바람직한 유동 균일성을 획득하도록 특정 지그를 사용하는 2개의 스트립으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 지그는 다공성 막의 균일한 19.05mm(0.75in) 스트립(10'''') 인서트로 절단됨으로써 그 막을 따라 균일하게 압력 강하되도록 한다. 제 2 지그는 스트립의 각 조각의 단부상의 합성 경사부로 절단된다. 적절히 조립시에, 조인트 영역의 유속은 다이가 전자 분사 슬롯 및 와이어 다이로서 동작시에, 액체 필라멘트 간격의 시각적 균일성에 의해 감지되는 바와 같이 둘레 영역의 유속과 동일하다.

인접 스트립(10'''')은 도 6에 도시된 바와 같이 인접 스트립 사이의 임의의 막 접촉 에러를 넓은 폭의 다이로 분포시키기 위해 90°측면이 아닌 45°정도의 각도를 이루어 절단되는 것이 바람직하다.

예시

본 발명에 따라 성취된 개선점은 다음과 같이 예시된다. ATC-1로 알려진 코팅액을 고려해 보면, 이 액체는 경화 가능한 UV 희석제들과 광개시제(photoinitiator)를 첨가한 용액내에 경화 가능한 릴리스 폴리머(뉴욕 워터포드 소재의 지이 실리콘에서 제조한 UV9300 에폭시실리콘)를 포함한다. 상기 희석제들은 1,4-시클로헥산디메탄올 디비닐 에테르(뉴저지 소재의 GAF 케미칼즈 코오포레이숀에서 제조한 RapiCure CHVE 반응 희석제), 리모넨 모노옥사이드(펜실베니아 필라델피아 소재의 Atochem에서 제조한 LO), 디-리모넨(플로리다 레이크 알프레드 소재의 플로리다 케미칼에서 제조한 L)이다. 상기 개시제는 아이오도늄 염(iodonium salt)(지이 실리콘에서 제조한 UV9310C 혹은 UV9380C)이다. 상기 용액은 GE9300/CHVE/LO/L + UV9310C 로 지시되며, 중량 혼합은 일련의 숫자인 40/20/15/25 +3 으로 지시되는데, 이는 40%의 GE9300, 20%의 CHVE, 15%의 LO, 25%의 L, 그리고 3pph의 GE9310을 의미한다. 4가지 화합물 전체의 합은 100%이다. 광개시제는 최종 혼합물에 100부(part)를 기준으로 한 중량 부수(pph) 만큼 첨가된다. ATC-1의 유체 특성으로는 전기 전도도가 9.94μS/m; 유전 상수가 7.3; 표면 장력이 23mN/m; 점도가 10.5mPa-s; 밀도가 920kg/m³이다.

33cm(13in)의 슬롯 및 와이어 다이가 사용되었다. 다이는 31.8cm(12.5in)의 슬롯과 2개의 6.35mm(0.25in) 단부 플레이트를 구비한다. 다이는 내경이 9.53mm인 보어와 31.8cm(12.5in)의 폭으로 된 다이 분기관을 구비한다. 출구 슬롯은 31.8cm(12.5in)의 폭, 1.53mm(60mil)의 간극 높이, 19.05mm(0.75in)의 길이로 되어 있다.

슬롯 간극의 가공 공차는 0.0127mm(0.5mil)이므로, 슬롯 간극의 오차는 단지 ±1.7%에 불과하며, 다이 슬롯을 통한 유속 오차는 단지 ±5%에 불과하다. 불행하게도, 1㎛의 습식 코팅재를 45.7m/min(150ft/min)의 웨브 속도로 코팅시에 ATC-1 용액에 대한 압력 강하는 단지 0.53Pa(약 0.002 인치의 물)에 불과하다. 이 복원력은 유체의 제어를 유지하기에는 너무 낮다. 한편, 6.4kPa의 압력 강하가 요망되는 경우, 슬롯 간극의 높이는 0.066mm(2.6mil) 정도 이어야만 한다. 0.0127mm(0.5mil)의 가공 공차에 기인하여, 상기 슬롯 간극 높이는 거의 40%의 횡단 웨브 방향의 편차를 갖는다. 그러한 결과로써 다이를 통한 유속의 균일성이 받아들여질 수 없게 된다. 그러므로, 공지된 슬롯 코팅 다이는 낮은 점도의 액체를 균일하게 얇은 코팅부로서 낮은 유속으로 코팅할 수 없다.

필요한 압력 강하를 얻기 위해, 압축후에 외관상 12.5%의 공공 체적을 갖는 1.59mm 두께의 Porex X-4920 필터와 같은 스트립이 사용되었다. 이 필터는 1.53 mm의 슬롯 간극 높이 까지 압축되었다. (포렉스 테크놀로지사(社)는 그들의 다공성 시트 등급이 35~50%의 공공 체적을 갖는 10~150㎛ 정도의 평균 중간 기공 사이즈를 갖는 다고 주장한다. 시트 크기는 106.7cm(42in) X 111.8cm(44in)이다. 초미세 등급 X-4920은 최저의 다공성을 가질 것이다.) Porex-4920 필터는 슬롯 출구로 부터 3.18mm 정도 오목하게 형성되어 있고 다이는 0.508mm(0.02in)의 최종 출구 슬롯 간극을 형성하도록 가공되었다. 최종 출구 슬롯(30)(도 2 참조)은 0.508mm의 두께와 3.18mm의 높이로 된 간극을 가진다. 이 스트립을 슬롯(18)내에 배치함으로써, 다이를 통한 슬롯 간극 편차를 ±1.7%로 유지하면서 다이 폭 1cm 당 0.457 cc/min의 유속과 함께 6.4kPa 의 압력이 얻어졌다(상기 조건들은 1㎛의 습식 코팅물을 45.7m/min의 웨브 속도로 코팅하는 데 사용됨). 다공성 스트립은 다이를 통한 흐름의 균일성을 가공 공차에 기인하여 ±5%로 유지하면서 상기 압력을 합리적인 수치로 유지되도록 한다. 다공성 스트립은 압력의 균일성과 그에 따른 다이 너머로의 흐름의 균일성을 유지하면서 압력을 합리적인 수준으로 유지되도록 한다.

Porex 스트립이 압축된 후, 공공의 체적은 12.5%로 계산되었다. 이렇게 작은 공공 체적의 다공성 스트립을 선택하는 것은 도 5의 압력-유속의 곡선에 도시된 바와 같이 합리적인 압력 강하를 이끌어 낸다. 실선은 12.5%의 공공 체적(12120의 비저항)에 기초한 계산된 압력 강하를 나타내며 점선은 실제의 데이터 값이다.

본 발명은 슬롯 다이의 용도에 대해 설명되었다. 본 발명은 임의의 특정 필요성에 따라 플라스틱 다이에 효과적일 수 있지만, 금속 다이에 효과적이다. 본 발명은 어떤 형태의 슬롯 코팅기에 사용될 수 있으며 미국 특허 제 5,326,598 호에 개시된 바의 슬롯 및 와이어 코팅기와 같은 전자 분사 코팅에 특히 유용하다. 그러나, 종래의 슬롯 다이들이 낮은 유속을 필요로 하는 무용매 박막 코팅에 적용되지만, 작은 공공 체적의 다공성 스트립의 사용은 횡단 웨브 방향의 유속을 균일하게 함으로써 코팅 작업으로 부터 발생하는 상기의 어려움을 제거할 수 있다.

Claims

제 1 절반부(14)와;

상기 제 1 절반부(14)에 인접 배치되며 상기 제 1 절반부와의 사이에 슬롯(18)을 형성하는 제 2 절반부(16)와;

슬롯 폭을 따라 제한된 유속이 얻어지도록 하기 위해, 슬롯(18)을 통해 선정된 압력 강하를 형성하고 슬롯을 통한 그 압력 강하를 제한된 유속에서 유지시키는 수단을 포함하며,

상기 슬롯은 슬롯 간극 높이(w)와 슬롯 폭(W)에 의해 형성되는 출구 영역을 갖는 출구를 형성하기 위해 소정의 길이로 형성되어 코팅 장치의 단부로 까지 연장하는 코팅 장치에 있어서,

상기 압력 강하 형성 및 유지 수단은 다공성 소재(10)를 구비하며, 상기 다공성 소재(10)는, 비압축 상태에서 슬롯 간극의 높이(w) 보다 크고 슬롯내에 배치되면 슬롯의 폭을 따라 균일하게 압축되어 상기 슬롯 간극의 높이와 일치하는 두께(t)를 가지며, 선정된 압력 강하를 형성시키기 위해 서로 조화롭게 선택되는 소정의 다공성 및 길이를 취하는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제1항에 있어서, 코팅 다이(12)를 포함하며, 이때 상기 다이 절반부들(14,16)은 슬롯이 연장되기 시작하는 분기관을 형성하며, 상기 다공성 소재(10)는 상기 슬롯 출구와 분기관 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제2항에 있어서, 상기 다공성 소재(10)의 단부는 슬롯(18)과 분기관(20)의 접속부, 슬롯 출구(22)와 동일 높이의 위치, 슬롯 출구(22)로 부터 오목한 위치 중 하나에 위치되는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯(18)은 최종 슬롯(22)을 구비하며, 그 슬롯 출구의 슬롯 간극 높이는 상기 슬롯의 잔여부와 다른 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 소재(10)는 상기 슬롯 출구(22)로부터 오목하게 형성되며, 상기 슬롯(18)의 슬롯 간극 높이는 상기 다공성 소재(10)를 수용하는 슬롯의 잔여부 보다 작은 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다공성 소재의 기공 사이즈는 25㎛ 미만이며, 공공의 체적은 27% 미만인 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯(18)을 통한 출구 압력 강하는 상기 다공성 소재(10)를 사용하지 않을 때 얻을 수 있는 것 보다 1000배 이상 큰 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 슬롯 출구(22)에 근접한 상기 다공성 소재(10)의 단부는 오목한 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 다공성 소재(10)의 폭은 적어도 상기 슬롯(18)의 폭(W)과 실질적으로 일치하는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 다공성 소재(10)의 길이는 균일한 유속을 유지하는 압력 강하 편차를 형성하도록 상기 다이(12)를 따라 변화되는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제1항에 있어서, 상기 다공성 소재(10)는 전체적으로 상기 슬롯의 길이와 실질적으로 일치하는 길이로 연장하는 다수의 인접 스트립(18)을 구비하며, 이때 상기 인접 스트립의 인접 측면들은 광폭의 다이 위쪽으로 인접 스트립 사이의 어떠한 막 접촉 에러도 분산시키기 위해 슬롯에서의 유동 방향에 나란하지 않은 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
다공성 소재(10)가 내부에 구비된 슬롯(18)을 통해 소정의 유체를 코팅하는 방법에 있어서,

상기 슬롯을 통한 선정된 압력 강하를 이루고, 슬롯을 통한 상기 압력 강하를 제한된 유속에서 그대로 유지시킴으로써 소정의 유체에 대해 슬롯 폭을 따른 바람직한 유속이 얻어지도록 하기 위해, 다공성 소재(10)의 다공성 및 길이를 서로 조화롭게 선택하는 단계와;

상기 유체를 슬롯(18) 사이로 통과시키는 단계와;

유체가 슬롯(18)내에 있는 동안, 압력 강하가 이루어지도록 하기 위해, 슬롯내에 압축된 다공성 소재(10) 사이로 상기 유체를 통과시키는 단계를 포함하며, 이때, 상기 다공성 소재를 지나면서 형성된 압력 강하는 다공성 소재를 사용하지 않은 슬롯을 통해 얻어질 수 있는 것 보다 1000배 이상인 것을 특징으로 하는 코팅 장치.
제18항에 있어서, 다공성 소재(10)의 기공 사이즈를 25㎛ 미만으로, 그리고 공공 체적을 27% 미만으로 선택하는 단계와; 상기 다공성 소재(10)를 압축시키는 단계와; 상기 다공성 소재(10)를 슬롯(18)내의 원하는 위치에 위치시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅 장치.