KR20070019651A - 실질적으로 균일한 두께를 구비한 코팅층을 형성하기 위한방법 및 다이 코팅기 - Google Patents

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Abstract

코팅층을 형성하기 위한 방법은 본 발명에 따라 제공된다. 상기 방법은 제1 다이 블록과, 제2 다이 블록 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구들을 포함하는 다이 코팅기를 조립하는 단계와, 내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 통하여 코팅 소재를 압출하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고, 상기 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니 폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착된다. 상기 코팅 슬롯은 체결구의 압축력을 조정하거나, 오프셋 브래킷을 활용하거나, 다이 볼트 위치들을 조정하거나, 다이 오버행을 조정하거나, 불균일한 끼움쇠를 제공하거나 또는 그의 조합에 의하여, 코팅 슬롯의 길이를 따라 더욱 균일한 코팅 슬롯을 제공하도록 조정될 수 있다. 다이 코팅기는 추가적으로 설명된다.
코팅층, 다이 블록, 다이 코팅기, 체결구, 코팅 슬롯, 압축력, 매니폴드, 오프셋 브래킷, 오버행

Description

실질적으로 균일한 두께를 구비한 코팅층을 형성하기 위한 방법 및 다이 코팅기 {METHODS FOR FORMING A COATING LAYER HAVING SUBSTANTIALLY UNIFORM THICKNESS, AND DIE COATERS}
본 발명은 실질적으로 균일한 두께를 구비한 코팅층을 형성하기 위한 방법 및 실질적으로 균일한 두께를 구비하는 코팅층을 형성하는 데 사용될 수 있는 다이 코팅기에 관한 것이다.
코팅된 제품을 제조할 때에는 실질적으로 균일한 두께를 구비하는 코팅을 달성하는 것이 종종 바람직하다. 이것은 광학 또는 전자 제품에 대하여 특히 그러하다.
전자 제품, 테이프, 광학 제품, 사진, 광감열식 제품, 감열식 제품, 연마 제품, 접착제, 표시 장치 및 의약품과 같은 고품질 제품의 생산은 코팅 소재의 박막을 연속적으로 움직이는 기판 또는 웹 상으로 가하는 것을 수반한다. 박막은 딥 코팅, 순방향 및 역방향 롤 코팅, 와이어가 감기는 봉 코팅(wire wound rod coating) 및 다이 코팅을 포함한 다양한 기술을 사용하여 가해질 수 있다. 다이 코팅기는 다른 코팅기들 중에서 나이프 코팅기(knife coater), 슬롯 코팅기(slot coater), 슬라이드 코팅기(slide coater), 유체 베어링 코팅기(fluid bearing coater), 슬라이드 커튼 코팅기(slide curtain coater), 방울 다이 커튼 코팅기(drop die curtain coater) 및 압출 코팅기(extrusion coater)를 포함한다. 많은 유형의 다이 코팅기들은 에드워드 코헨과 에드가 것호프, 현대 코팅 및 건조 기술, VCH 출판사, 뉴욕, 1992, ISBN 3-527-28246-7 및 것호프와 코헨, 코팅 및 건조 결함: 동작 문제를 해결하는 방법, 윌리 인터사이언스, 뉴욕 ISBN 0-471-59810-0 과 같은 문헌에 설명되어 있다. (Edward Cohen and Edgar Gutoff, Modern Coating and Drying Technology, VCH Publishers, NY 1992, ISBN 3-527-28246-7 and Gutoff and Cohen, Coating and Drying Defects: Troubleshooting Operating Problems, Wiley Interscience, NY ISBN 0-471-59810-0.)
다이 코팅기는 일반적으로 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록을 활용하여, 매니폴드 공동 및 다이 슬롯을 형성하는 장치를 말한다. 압력 하에 있는 코팅 액체는 매니폴드 공동을 통하여 코팅 슬롯 외부로 흘러서, 코팅 소재의 리본을 형성한다. 코팅층의 균일성은 코팅 슬롯을 지나는 압력의 균일성, 코팅 슬롯을 지나는 코팅 소재 유동의 균일성, 코팅 소재(또는 압출물)가 관통하는 코팅 슬롯의 정밀성에 좌우된다. 코팅은 단일층으로서 또는 2 이상의 겹쳐진 층들로서 가해질 수 있다. 통상적으로, 기판이 연속적인 웹의 형태로 있는 것이 편리하다고 하더라도, 기판은 또한 이산 시트(discrete sheet)의 연속으로 형성될 수 있다.
이 발명은 다이 블록을 결합하는 힘을 조정하여, 다이 슬롯 또는 코팅 슬롯을 바꾸어, 코팅 균일성을 개선하는 것을 제공한다. 주어진 코팅 소재 및 유속에 대하여, 그리고 적절하게 설계된 매니폴드 및 코팅 슬롯 또는 다이 슬롯을 구비하는 다이에 대하여, 최상의 코팅 균일성은 균일한 다이 슬롯으로부터 나올 것이라는 점이 예상된다. 매니폴드 설계의 액체 리올로지(rheology) 및 유동에 대한 불일치에 대하여, 불균일한 슬롯이 코팅 균일성에 대하여 최상일 수 있다. 이 논의는 코팅 슬롯을 균일하게 만드는 데에 주안점을 두지만, 코팅 슬롯의 또 다른 최적 프로파일이 다른 경우들(리올로지 및 유속이 매니폴드 설계에 대하여 잘 맞지 않는 경우)에 있어서, 목표가 될 수 있고, 이러한 방법들은 최적의 슬롯 프로파일을 달성하기 위하여 사용될 수도 있다는 것이 이해된다.
코팅층을 형성하기 위한 방법은 본 발명에 따라 제공된다. 상기 방법은 제1 다이 블록, 제2 다이 블록 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구들을 포함하는 다이 코팅기를 조립하는 단계와 내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 통하여 코팅 소재를 압출하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고, 상기 제1 다이 블록과 제2 다이 블록은 내부 매니 폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착된다.
코팅층을 형성하기 위한 방법은 다이 코팅기를 조정하여, 코팅 슬롯에 약 2%이내의 높이 균일성을 구비하는 프로파일을 제공하는 단계를 포함한다. 코팅 슬롯에 약 2% 이내의 높이 균일성을 구비하는 프로파일을 제공하기 위한 하나의 기술은 복수의 체결구 중 적어도 하나에 압축력을 조정하는 단계를 포함한다. 상기 방법의 대체 실시예는 오프셋 브래킷(offset bracket)을 제공하는 단계를 포함하며, 복수의 체결구 중 적어도 둘은 상기의 오프셋 브래킷을 통하여 연장한다. 오프셋 브래킷은 오프셋 브래킷 없이 제공되는 것과는 달리, 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록 사이의 압축력을 분배한다. 상기 방법의 추가적인 대체 실시예는 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력의 분배를 변경하도록 복수의 체결구 중 적어도 하나의 위치를 조정하는 단계를 포함한다. 또 다른 대체 실시예는 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 보상하기 위하여, 불균일한 두께를 구비한 끼움쇠(shim)를 활용하는 것을 포함한다.
다이 코팅기는 본 발명에 따라 제공된다. 다이 코팅기는 제1 다이 블록, 제2 다이 블록 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구를 포함한다. 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공한다. 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착된다. 다이 코팅기는 복수의 체결구 중 적어도 하나와 복수의 체결구 중 또 다른 하나 사이의 적어도 약 3%의 압축 차이를 포함할 수 있다. 또한, 다이 코팅기는 오프셋 브래킷을 포함할 수 있다. 또한, 다이 코팅기는 불균일한 끼움쇠를 포함할 수 있다.
실질적으로 균일한 두께를 구비한 코팅층을 형성하기 위한 방법은 본 발명에 따라 제공된다. 실질적으로 균일한 두께를 구비한 코팅층은 낮은 등급 응용에 대하여는 약 ±20%이내의, 높은 등급 응용에 대하여는 약 ±0.5%이내의 두께 균일성을 구비한 코팅층일 수 있다. 상기 방법은 약 2% 이내의 높이 균일성을 구비한 프로파일을 구비한 코팅 슬롯을 제공하도록, 다이 코팅기를 조정하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법은 불균일한 프로파일을 구비한 코팅 슬롯을 제공하도록 다이 코팅기를 조정하는 단계를 포함한다. 불균일한 프로파일을 제공함으로써, 결과적인 코팅층이 원하는 두께 균일성을 갖도록, 불균일한 코팅층을 만드는 다이 코팅기의 다른 설계 특징부를 보상하는 것이 가능하다는 점은 예상된다.
도1은 다이 코팅기의 평면도이다.
도2는 도1에서 2-2라인을 따라 얻어진 단면도이다.
도3a 및 도3b는 다이 코팅기의 코팅 슬롯에 대한 예시적인 웃는 프로파일(smile profile) 및 찡그린 프로파일(frown profile)을 도시하는 축적이 없는 선도이다.
도4는 오프셋 브래킷을 포함하는 도2에 따른 다이 코팅기의 단면도이다.
도5a 및 도5b는 대체 오프셋 브래킷의 단면도이다.
도6은 제2 내지 제5 실시예에 대한 슬롯 높이의 그래프이다.
기판 상의 실질적으로 균일한 두께를 구비한 코팅층을 달성하기 위한 기술들은 본 발명에 따라 제공된다. "실질적으로 균일한 두께"라는 말은 상대적인 용어이며, 특정한 용도를 위한 기판 상의 코팅층의 원하는 정밀도에 의하여 좌우된다는 점이 이해되어야 한다. 어떤 제품에 대해서, 다른 제품들보다 코팅층을 가로지르는 균일한 두께의 더 높은 공차를 제공하는 것이 바람직할 수도 있다는 점은 예상된다. 본 발명에 따른 기술은 특정한 응용에 대한 원하는 공차 또는 두께 균일성을 달성하는 것을 돕기 위하여, 제공된다. 코팅층의 두께 균일성은 마스킹 테이프 (masking tape)와 같이 저급 용도에 대하여는 약 ±20% 이내로 제공될 수 있고, 광학 표시 장치 및 정밀 연마 제품들을 위한 코팅과 같이 고급 용도에 대하여는 약 ±0.5% 이내로 제공될 수 있다. 코팅의 두께 균일성은 코팅을 가로지르는 균일성을 말하고, 상기 코팅의 두께는 착색 반투명 코팅을 위한 그레텍 맥베쓰(Gretag Maxbeth)의 모델명 D200-II의 광학 농도계와 같은 광학 농도계를 사용함과 같은 방법으로 정해진다. 코팅층의 균일성은 평균 두께 및 그 평균 두께로부터의 평균 편차에 기초하여 산출된다. "코팅을 가로지르는"이라는 말은 코팅이 주어지는 방향에 대하여 교차하는 방향을 말한다.
기판 상의 코팅층의 두께 균일성은 몇몇의 요소들의 결과라고 믿어진다. 그 요소들 중 둘은 압력을 충분히 분배하고, 다이의 너비를 가로지르며 흐를 수 있도록, 원하는 크기를 구비하는 다이 내의 매니폴드 공동을 설계하는 것과, 코팅 소재에 충분한 점성을 제공하여, 코팅 소재가 원하는 방법으로 다이를 통하여 흐를 수 있도록 하는 것을 포함한다. 코팅층의 두께 균일성에 영향을 미치는 것이라고 믿어지고 있는 또 다른 요소는 다이 코팅기의 코팅 슬롯의 슬롯 프로파일이다. 코팅 슬롯은 코팅 소재가 다이 코팅기를 떠날 때, 통과하여 흐르는 슬롯이다. 상대적으로 균일한 슬롯 프로파일을 제공함으로써, 기판 상의 코팅층의 두께 균일성이 개선될 수 있다고 믿어진다. 균일한 슬롯 프로파일은 코팅 슬롯을 가로질러, 상대적으로 균일한 슬롯 높이를 구비하고, "웃는 프로파일" 또는 "찡그린 프로파일" 또는 어떤 다른 구부러지거나 불균일한 슬롯 프로파일이라고 특징 지워질 수 있는 슬롯 구성이 없는 것으로 특징 지워질 수 있다. 웃는 프로파일은 코팅 슬롯의 단부보다 코팅 슬롯의 중앙에 더 낮은 슬롯 높이를 구비하는 것으로 특징 지워질 수 있다. 찡그린 프로파일은 코팅 슬롯의 단부보다 코팅 슬롯의 중앙에서 더 높은 슬롯 높이를 구비하는 것으로 특징 지워질 수 있다. "더 낮은" 및 "더 높은"의 상대적인 용어는 코팅 슬롯을 일직선으로 보는 사람의 시각에 기초하는 것이라는 점이 이해되어야 한다. 단순화를 위하여, "높이 균일성"이라는 말은 "상대적으로 균일한 슬롯 높이"라는 말 대신에 사용될 수 있다.
몇몇의 요소들이 코팅 슬롯의 높이 균일성에 영향을 미치는 것으로 믿어진다. 이러한 요소들은 다이 코팅기를 형성하는 다이 블록 내의 내부 응력, 코팅 슬롯의 높이에 영향을 미치는 데 사용되는 끼움쇠의 균일한 그리고/또는 불균일한 두께, 코팅 슬롯을 형성하는 다이 블록에 의하여 제공되는 오버행(overhang)의 정도 그리고, 코팅 슬롯을 준비하는 데 사용되는 정밀도의 수준을 포함한다. 균일한 두께를 구비하는 끼움쇠를 제공하기 위한 기술들은 2001년 12월 19일 미국 특허청(the United States Patent and Trademark Office)으로 출원되었던 미국 출원 공보 2003/0116881 A1에 의하여 개시된다. 미국 출원 공보 2003/0116881 A1의 전체의 명세서는 여기에서는 참조에 의하여 설명된다.
몇몇의 기술들은 균일한 슬롯 프로파일의 결여에 기여하는 요소들을 다루는 것에 가치가 있다. 이러한 기술들은 단독 또는 조합으로 사용될 수 있고, 다이 코팅기를 결합하는 데 사용되는 체결구 상의 토크 또는 압축력을 조정하는 것, 다이 코팅기 내부의 응력을 조정하기 위하여 오프셋 브래킷을 사용하는 것, 다이 코팅기 내부의 응력을 조정하기 위하여, 체결구 위치를 변경하는 것, 다이 오버행을 맞추 는 것, 그리고 다이 코팅기 내부의 응력을 보상하기 위하여, 불균일한 두께를 구비하는 끼움쇠를 제공하는 것을 포함한다.
도1 및 도2를 참조하면, 예시적인 다이 코팅기(10)가 도시된다. 다이 코팅기(10)는 슬롯 코팅기로서 특징 지워질 수 있다. 또한, 다이 코팅기(10)는 용이하게 조정가능하도록 예정된 슬롯을 구비하지 않기 때문에, "고정된 슬롯 설계된" 다이 코팅기로서 특징 지워질 수 있다. 볼트 또는 슬롯의 조정을 제공하는 다른 메카니즘을 포함하는 다이가 이용가능하다는 점에 주목된다. 슬롯 코팅기의 특징이 설명된다고 하더라도, 당업자는 본 발명에 따라서, 슬롯 코팅기의 특징이 다이 코팅기의 다른 유형들에 어떻게 적용되는지 이해할 것이다.
다이 코팅기(10)는 매니폴드 공동(16) 및 코팅 슬롯(18)을 형성하도록 서로에 대하여, 상대적으로 배열된 제1 다이 블록(12) 및 제2 다이 블록(14)을 포함한다. 매니폴드 공동(16)은 코팅 소재를 코팅 슬롯(18)으로 공급하기 위하여 제공된다. 다이 코팅기(10)의 사용 중에, 코팅 소재는 압력 하에서, 입구(19)를 경유하여 매니폴드 공동(16) 내부로, 매니폴드 공동(16)을 통하여, 코팅 슬롯(18)을 통하여, 그리고 코팅층을 형성하는 기판 상으로 흐른다. 매니폴드 공동(16)의 크기는 코팅 소재 전체에 걸친 압력의 더욱 균일한 분배를 만들어, 코팅 슬롯(18)을 통한 코팅 소재의 유속의 차이를 발생시킬 수 있는 매니폴드 공동(16)을 지나는 압력 저하를 경감하거나 감소시키는 것을 돕도록 조정될 수 있다는 점은 일반적으로 공지되어 있다.
다이 코팅기(10)의 문맥에서 다이 슬롯의 몇몇 인자가 정의될 수 있다. 슬 롯 너비 "W"는 다이 코팅기(10)의 제1 단부(20)로부터 다이 코팅기(10)의 제2 단부(22)까지 연장하고, 다이 정면(24)을 가로지르며 연장하는 코팅 슬롯(18)의 치수를 나타낸다. 도1에 도시한 바와 같이, 제1 단부(20) 및 제2 단부(22)는 코팅 슬롯(18)의 너비를 한정하는 제1 단부 슬롯 표면(21) 및 제2 단부 슬롯 표면(23)을 포함한다. 슬롯 길이 "L"은 매니폴드 공동 출구(26)로부터 코팅 슬롯 출구(28)까지의 거리를 나타낸다. 슬롯 높이 "H"는 코팅 슬롯 출구(28)에서 제1 다이 블록 슬롯 표면(31)과 제2 다이 블록 슬롯 표면(32) 사이의 거리를 나타낸다. 슬롯 높이 "H"는 끼움쇠(30)의 사용에 의하여 제어될 수 있다. 끼움쇠(30)는 슬롯 높이 "H"와 일치하는 높이 또는 두께를 구비할 수 있다. 또한, 끼움쇠(30)는 슬롯 높이 "H"보다 작은 두께를 구비할 수 있고, 끼움쇠는 슬롯 높이를 증가시키기 위하여 사용된다. 제1 단부 슬롯 표면(21) 및 제2 단부 슬롯 표면(23)은 끼움쇠(30)로서 제공될 수 있다. 다이 코팅기는 끼움쇠를 포함할 필요는 없다는 점이 이해되어야 한다. 즉, 코팅 슬롯은 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록의 조합의 결과로서 제공될 수 있다. 가령, 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 코팅 슬롯을 형성하도록 가공될 수 있다. 다이 코팅기가 끼움쇠를 포함하지 않는 경우, 제1 단부 슬롯 표면 및 제2 단부 슬롯 표면은 제1 다이 블록 및/또는 제2 다이 블록의 결과로서 제공될 수 있다.
제1 다이 블록(12) 및 제2 다이 블록(14)은 복수의 체결구(40)에 의하여 결합될 수 있다. 다이 코팅기(10)는 체결구의 앞줄(42) 및 체결구의 뒷줄(44)을 포함한다. 체결구의 앞줄(42)은 코팅 슬롯(18)에 가장 근접한 체결구의 줄을 말하고, 체결구의 뒷줄(44)은 코팅 슬롯(18)으로부터 가장 먼 체결구의 줄을 말한다. 다이 코팅기(10)는 제1 코너 체결구(46) 및 제2 코너 체결구(48)를 포함한다. 다이 코팅기는 코너 체결구를 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있으며, 추가적인 체결구의 줄을 포함할 수도 있고 포함하지 않을 수도 있다는 점은 이해되어야 한다.
코팅 슬롯(18) 후면(behind)에서 제1 다이 블록(12)와 제2 다이 블록(14) 사이를 연장하는 체결구의 앞줄(42) 및 체결구의 뒷줄(44)이 제공된다. "후면(behind)" 방향이라 함은 다이 정면(24)은 다이 코팅기의 전면(10)이라고 생각되고, 다이 배면(25)은 다이 코팅기(10)의 배면이라고 생각되는 것을 말한다. 끼움쇠(30)를 통하여 연장하지만, 매니폴드 공동(16)을 통하여는 연장하지 않는 체결구의 앞줄(42) 및 체결구의 뒷줄(44)이 제공된다. 제1 코너 체결구(46) 및 제2 코너 체결구(48)는 제1 다이 블록(12), 끼움쇠(30) 및 제2 다이 블록(14) 사이에서 코팅 슬롯(18)의 측면으로 연장한다. 복수의 체결구(40)는 코팅 슬롯(18)의 직접 "후면"은 아니지만, 대신에 코팅 슬롯(18)의 측면으로 멀리 제공되는 제1 단부 체결구들(50, 51) 및 제2 단부 체결구들(52, 53)을 포함한다. 제1 측면 체결구(50) 및 제2 측면 체결구(52)는 체결구의 앞줄(42)의 일부라고 생각될 수 있고, 제1 측면 체결구(51) 및 제2 측면 체결구(53)는 체결구의 뒷줄(44)의 일부라고 생각될 수 있다.
도1에 도시된 다이 코팅기(10)는 단순히 복수의 체결구(40)에 의하여 결합되는 전형적인 다이 코팅기의 대표라는 점은 이해되어야 한다. 예시적인 다이 코팅기는 더 적거나, 더 많은 체결구들을 포함할 수 있고, 슬롯 너비 "W"보다 더 작거 나, 더 큰 코팅 슬롯 너비를 구비할 수 있고, 다이 코팅기(10)와는 달리, 다른 치수를 구비할 수도 있다.
체결구(40)는 제1 다이 블록(12) 및 제2 다이 블록(14)을 통하여 연장하는 볼트로서 제공되고, 다이 블록을 결합할 수 있어서, 그것들은 코팅 소재가 매니폴드 공동(16) 및 코팅 슬롯(18)을 관통할 때, 서로에 대하여 상대적으로 움직이지 않는다. 통상적인 다이 코팅기에서, 볼트는 가령, 토크 렌치를 사용하여, 미리 정해진 토크값으로 체결된다. 그 결과로, 체결구는 종종 토크 렌치가 설정되는 토크값과 일치하는 근사적으로 동일한 토크값으로 체결된다. 둘 이상의 볼트 사이의 토크의 변화는 토크 렌치의 정확도를 반영한다.
내부 응력은 체결구(40) 상에 놓여지는 토크 또는 압축력의 결과로 제1 다이 블록(12) 및 제2 다이 블록(14) 내부에서 발생된다고 믿어진다. 적절하게 설계된 내부 공동 및 상대적으로 균일한 끼움쇠 두께를 구비하는 다이 코팅기에 대하여, 체결구 상에 놓여지는 상대적으로 균일한 토크 또는 압축력의 결과로 발생되는 내부 응력은 불균일한 슬롯 프로파일을 초래할 수 있다고 믿어진다. 불균일한 슬롯 프로파일은 웃는 프로파일, 찡그린 프로파일 또는 어떤 다른 구부러지거나, 불균일한 프로파일을 보이는 슬롯으로서, 강화될 수 있다. 균일한 슬롯 프로파일은 슬롯 너비를 가로지르는 약 2% 보다 작은 높이 균일성을 구비하는 슬롯으로서 특징 지워질 수 있다. 높이 균일성은 약 1% 보다 작을 수 있고, 약 0.5% 보다 작을 수도 있다. 높이 균일성은 전체 표시된 형상 오차(TIR)를 슬롯의 평균 높이(슬롯 너비를 가로지르는)로 나누고, 100을 곱한 값으로서 산출될 수 있다. 전체의 표시된 형상 오차는 슬롯 너비를 가로지르는 슬롯의 최대의 높이와 최소의 높이 사이의 차이이다. 슬롯의 높이는 메사추세츠, 커패서틱 오브 애이어에서 나온 커패서틱 게이지 (Capacitec guage available from Capacitec of Ayer, Massachusetts)와 같은 슬롯 측정 게이지를 사용하여 측정될 수 있다. 일반적으로 다이 코팅에 사용되는 슬롯은 약 1 mil.과 약 30 mil. 사이의 높이(30 mil. = 762 μ)와 약 200 inch(5.08 m) 보다 작고, 종종 약 100 inch(2.54 m) 보다 작은 너비를 구비할 수 있다. 코팅 슬롯에 균일한 프로파일을 제공함으로써, 그리고 다이 코팅기의 다른 특징부들을 적절하게 설계함으로써, 불균일한 슬롯 프로파일과는 달리, 코팅 슬롯을 관통하는 코팅 소재가 균일한 슬롯 프로파일을 구비하는 결과로서, 결과적인 코팅층은 더 균일한 두께를 보일 것이라는 점이 예상된다.
지수 법칙 유체(power law fluid)에 대한 슬롯 내의 유동과 슬롯 형상 사이의 관계는 다음과 같은 방정식에서 반영될 수 있다.
Figure 112006025854071-PCT00001
여기서, Q/W는 단위 너비당 유동이고, H는 슬롯 높이, △P는 슬롯의 입구와 출구 사이의 압력 차이, L은 슬롯 길이, K는 균일성 지수, 그리고 n 은 지수 법칙 지수이다. 뉴턴 유동에 대하여, n=1, K=μ(뉴턴 점성)이다. 이 관계는 1987년, 뉴욕, ISBN 0-471-80245 윌리 & 선즈 (제1권), 버드, 암스트롱, 해시저의 중합성 액체의 동역학, 제1권에서 (Bird, Armstrong, and Hassager, Dynamics of Polymeric Liquids, Vol.1, Wiley & Sons, NY, 1987 ISBN 0-471-80245-X (vol. 1)) 에서 논의되었다.
도2에 도시된 다이 실시예에서, 다이 슬롯 높이 "H"의 균일성은 각각의 슬롯 표면들(31, 32)의 평탄도를 반영하는 전체 표시된 형상오차(TIR)에 좌우된다. 또한, 다이 슬롯 높이의 균일성은 끼움쇠(30)의 두께의 TIR에 좌우된다.
TIR의 측정은 공차, 정밀도, 및 표면의 평탄도의 척도이다. TIR은 특정되는 제품의 최대값에서 측정되는 제품의 최소값을 뺀 값과 같다.
슬롯 균일성을 도시하기 위하여, 만약 표시된 형상오차 t를 갖는다면, 슬롯으로부터의 유동의 퍼센트 균일성은
Figure 112006025854071-PCT00002
와 같다. 여기에서, H와 n은 상기에 정의된다. 퍼센트 균일성 값은 (최대유동-최소유동)/평균 유동 x 100% 로 산출된다. 0%는 완전하게 균일한 교차 웹 프로파일에 대응된다.
도3a 및 도3b를 참조하면, 코팅 슬롯(60)에 대한 예시적인 웃는 프로파일(62) 및 찡그린 프로파일(64)이 각각 도시된다. 도3a 및 도3b에 제공된 선도는 축적에 의하여 그려진 것이 아니라, 웃는 프로파일(62) 및 찡그린 프로파일(64)이 무엇을 의미하는 지에 대하여 설명하기 위하여 그려진 것이라는 점이 이해되어야 한다. 슬롯 너비 "W"는 슬롯(60)을 가로지르는 거리로서 제공되고, 슬롯 높이 "H"는 불균일한 슬롯 프로파일의 결과로서 바뀌는 거리로서 제공된다. 도3a에 따르면, 슬롯 높이 "H"는 중앙(69)에 비하여, 단부들(66, 68)에서 더 크다. 도3b에 따르면, 높이 "H"는 단부들(66, 68)보다 중앙(69)에서 더 크다. 웃는 프로파일 및 찡그린 프로파일은 널리 알려져 있는 반면, 기복 있는 형상을 구비하는 다른 유형의 프로파일들은 더 일관되거나, 더 균일한 슬롯 프로파일을 제공하기 위하여, 본 발명에 따라서 접할 수 있고, 다루어질 수 있다.
출원인들은 더욱 균일한 슬롯 프로파일을 제공하기 위하여, 내부 응력을 감소시키며, 그리고/또는 내부 응력을 보상하기 위하여, 다이 블록 내부의 내부 응력을 다루는 기술들을 발견하였다. 이러한 기술들은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있고, 체결구 상에 토크 또는 압축력을 조정하는 것, 오프셋 브래킷을 활용하는 것, 체결구 위치를 조정하는 것, 그리고 어떠한 응력을 보상하기 위하여 불균일한 두께를 구비하는 끼움쇠를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
다이 볼트 토크
체결구(40)에 제1 다이 블록(12)과 제2 다이 블록(14) 사이의 불균일한 수준의 압축력을 제공함으로써, 균일한 슬롯 프로파일의 손실에 기여하는 다이 코팅기(10) 내부의 어떤 응력을 감소시키는 것이 가능하다. 체결구가 볼트로 제공될 때, 압축 수준은 볼트 상의 토크의 성질에 의해 반영된다.
도1 및 도2에 도시된 구성을 구비하고, 체결구는 체결구의 앞줄(42), 체결구의 뒷줄(44), 제1 측면 체결구(46) 및 제2 측면 체결구(48)로서 특징 지워질 수 있는 다이 코팅기(10)에 대하여, 체결구(40)는 볼트를 말하고, 압축력은 토크라고 말할 수 있다. 볼트 상의 상대적인 토크는 더욱 균일한 슬롯 프로파일을 달성하기 위하여, 불균일한 슬롯 프로파일을 다루도록 조정될 수 있다. 볼트 상의 토크의 조정은 체결을 제공하는 데 사용되는 토크 렌치의 정확도보다 더 큰 둘 이상의 볼트 사이의 토크 차이로 반영될 수 있다. 일반적으로, 토크 렌치는 종종 2-3%의 정확도를 보인다. 토크가 더 균일한 슬롯 프로파일을 제공하도록 조정되었을 때, 둘 이상의 볼트 사이의 토크 차이는 약 3% 보다 크며, 약 5% 보다 클 수 있다.
현재의 슬롯 프로파일을 점검할 때, 체결수(40) 상의 토크는 더 균일한 슬롯 프로파일을 제공하도록 조정될 수 있다. 슬롯의 점검은 슬롯의 너비를 따라 슬롯의 높이를 측정하는 것을 말한다. 슬롯의 높이는 메사추세츠, 커패서틱 오브 애이어에서 나온 커패서틱 게이지 (Capacitec guage available from Capacitec of Ayer, Massachusetts)와 같은 슬롯 측정 게이지를 사용하여 측정될 수 있다. 균일한 슬롯 프로파일이 결여되어 있다는 것을 관찰하면서, 체결구는 더 균일한 슬롯 프로파일을 제공하도록 조정될 수 있다.
코팅 슬롯(18)이 웃는 프로파일을 보이는 경우, 웃는 프로파일을 감소시키거나, 제거하도록 몇몇의 조정이 행해질 수 있다. 이러한 조정은 개별적으로 또는 조합으로 행해질 수 있다. 이러한 조정들은 (a) 중앙, 앞줄의 볼트(70)에 토크를 감소시키는 것과, (b) 중앙, 뒷줄의 볼트(72) 상에 토크를 증가시키는 것과, (c) 중앙, 앞줄 볼트(70)에 대하여 단부, 앞줄 볼트(74) 상에 토크를 증가시키는 것과, (d) 중앙, 뒷줄 볼트(72)에 대하여 단부, 뒷줄 볼트(76) 상에 토크를 감소시키는 것 및 (e) 전면 코너 볼트(78) 상에 토크를 증가시키는 것을 포함한다. 코팅 슬롯이 찡그린 프로파일을 보이는 경우, 몇몇의 기술들이 찡그린 프로파일을 감소시키 거나, 제거하는 데 사용될 수 있다. 이러한 기술들은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 이러한 기술들은 (f) 중앙, 앞줄 볼트(70)에 토크를 증가시키는 것과, (g) 중앙, 뒷줄 볼트(72) 상에 토크를 감소시키는 것과, (h) 중앙, 앞줄 볼트(70)에 대하여 단부, 앞줄 볼트(74) 상에 토크를 감소시키는 것과, (i) 중앙, 뒷줄 볼트(72)에 대하여 단부, 뒷줄 볼트(76) 상에 토크를 증가시키는 것 및 (j) 전면 코너 볼트(78) 상에 토크를 감소시키는 것을 포함한다.
이러한 논의가 중앙 앞줄 볼트(70), 중앙 뒷줄 볼트(72), 단부 앞줄 볼트(74) 및 단부 뒷줄 볼트(76)를 말할 때, 도면 부호는 서로에 대한 상대적인 볼트의 일반적인 위치를 나타내고자 하는 것이라는 점이 이해되어야 한다. 즉, 다른 다이 코팅기는 더 많은 또는 더 적은 볼트나 체결구를 구비할 수도 있고, 위치의 특징화는 더 일반적인 위치를 반영하고자 하는 것이며, 정확하고 정밀한 위치를 반영하고자 하는 것이 아니다. 당업자는 어느 볼트나 체결구가 앞줄 또는 뒷줄 볼트나 체결구라고 생각되는지 이해할 것이고, 당업자는 어느 체결구가 중앙 및 단부 볼트나 체결구라고 생각되는지 이해할 것이다. 또한 당업자는 체결구의 줄에 대한 도면 부호가 체결구들의 일직선을 의미할 만큼 문자 그대로 사용되어서는 아니 된다는 점을 이해할 것이다. 체결구의 줄은 지그재그 또는 비선형 구성으로 제공되는 체결구를 가리킬 수 있다.
몇몇 일반적인 기술들은 둘 이상의 체결구(또는 볼트)의 줄을 포함하는 더 균일한 슬롯 프로프일 또는 다이를 제공하도록 구현될 수 있다. 이러한 기술들은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있고, (k) 볼트의 부근에서 코팅 슬롯을 감소시 키기 위하여, 앞줄 볼트 상에 토크를 증가시키는 것과, (l) 볼트의 부근에서 코팅 슬롯을 증가시키기 위하여, 앞줄 볼트 상에 토크를 감소시키는 것과, (m) 볼트의 부근에서 코팅 슬롯을 증가시키기 위하여, 뒷줄 볼트 상에 토크를 증가시키는 것 및 (n) 볼트의 부근에서 코팅 슬롯을 감소시키기 위하여, 뒷줄 볼트 상에 토크를 감소시키는 것을 포함한다. "부근"에 대한 지시자는 볼트나 체결구의 전면에 제공되는 코팅 슬롯 특성을 말한다는 것이 이해되어야 한다.
체결구나 볼트 상에 압축 또는 토크를 조정함으로써, 코팅 슬롯의 높이의 제어를 강화하기 위하여, 다이 조립체 볼트 나사 및 다이 부분 내의 나사는 청결, 좋은 조건에 있어야 하고, 가능하면 적절한 윤활제 또는 고착 방지 화합물로 윤활되어야 한다. 또한, 가능한 한 평탄하도록 제조된 다이 부분을 사용하는 것이 유리하다. 만약, 끼움쇠가 활용된다면, 미국 특허 공개 공보 번호 US 2003/0116881 A1에 설명된 것들과 같이 더 균일한 끼움쇠가 사용될 수 있다. 여기에서는 도면 부호로 설명된다.
오프셋 브래킷
도4를 참조하면, 다이 코팅기(10) 상에서의 사용을 위한 예시적인 오프셋 브래킷(80)이 제공된다. 일반적으로, 오프셋 브래킷의 사용은 다이 코팅기(10) 내부의 힘을 재분배하여, 더 균일한 슬롯 프로파일을 달성하기 위하여, 체결구나 볼트 상의 압축력 또는 토크를 변경하는 기술과 유사하다. 더욱이, 원하는 슬롯 프로파일을 달성하기 위하여, 다이 볼트 토크와 오프셋 브래킷 기술의 조합을 사용할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 더욱이, 당업자는 다양한 대체 설계된 오프셋 브래 킷이 본 발명에 따라 활용될 수 있다는 점을 이해할 것이다.
오프셋 브패킷(80)은 앞다리(82), 뒷다리(84), 앞다리(82)와 뒷다리(84) 사이에 제공되는 구멍(86) 및 오프셋 암(offset arm)(88)을 포함한다. 앞쪽의 체결구나 볼트(90)는 오프셋 암(88)을 통하여 제1 다이 블록(12) 내부로 연장한다. 뒤쪽의 체결구나 볼트(92)는 뒷다리(84)를 통하여 제1 다이 블록(12) 내부로 연장한다. 따라서, 오프셋 브래킷(80)은 뒷다리(84) 및 앞다리(82)의 위치에 각각 상응하는 힘 fB 및 fF 에 반작용하는 제1 다이 블록(12) 상에 힘 Fb 및 Ff를 제공한다.
오프셋 암(88)이 앞다리(82)의 전방으로 연장하기 때문에, 오프셋 브래킷(80)은 외부 오프셋 브래킷으로서 특징 지워질 수 있다. 대체 설계된 외부 오프셋 브래킷은 뒷다리(84)의 후방으로 연장하는 오프셋 암을 구비할 수 있다. 또한, 내부 오프셋 브래킷은 앞다리(82)와 뒷다리(84) 사이에 연장하는 오프셋 암을 구비할 것이다.
오프셋 브래킷(80)은 그것이 적어도 하나의 앞쪽의 체결구나 볼트(90)와 적어도 하나의 뒤쪽의 체결구나 볼트(92) 사이에 연장하도록 제공될 수 있다. 따라서, 복수의 오프셋 브래킷은 상응하는 앞뒤의 체결구나 볼트 사이에 연장하는 다이 코팅기(10)에 제공될 수 있다.
일반적으로, 오프셋 브래킷(80)은 오프셋 브래킷(80)이 없이, 이루어지는 것과는 다른 다이 코팅기(10) 내부의 힘의 재분배를 제공한다. 다이 코팅기(10) 내부의 힘을 조정함으로써, 더 균일한 슬롯 프로파일이 달성될 수 있다는 것이 예상 된다.
대체적인 오프셋 브래킷(100, 102)은 각각 도5a 및 도5b에 도시된다. 오프셋 브래킷(100, 102)은 앞쪽의 체결구나 볼트(90) 및 뒤쪽의 체결구나 볼트(92)를 경유하여, 제1 다이 블록(12)에 부착되는 것으로 도시된다. 오프셋 브래킷(100)은 앞다리(103), 뒷다리(104) 및 오프셋 암(106)을 포함한다. 오프셋 암(106)이 앞다리(103)와 뒷다리(104) 사이에 있기 때문에, 오프셋 브래킷(100)은 내부 오프셋 브래킷이라고 말할 수 있다. 오프셋 암(106)은 앞쪽의 체결구나 볼트(90)로부터 앞다리(103)까지의 거리에 기초한 거리를 구비하는 것으로 특징 지워질 수 있다. 오프셋 암이 뒤쪽의 체결구나 볼트(92)와 뒷다리(104)의 간격에 기초하는 대체적인 오프셋 브래킷이 제공될 수 있다. 오프셋 브래킷(102)은 앞다리(112), 뒷다리(114) 및 오프셋 암(116)을 포함한다. 오프셋 암(116)은 뒷다리(114)와 뒤쪽의 체결구나 볼트(92) 사이의 거리와 동등한 거리를 구비하는 것으로 특징 지워질 수 있다. 오프셋 브래킷(102)은 외부 오프셋 브래킷이라고 말할 수 있다. 체결구와 다리 사이의 거리는 체결구와 다리에 의하여 제공되는 힘의 중심에 기초하여 산출될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 힘 측정의 중심의 도시는 도면에 제공된다.
오프셋 브래킷은 다이 코팅기의 특정 영역 상에 원하는 힘을 제공하도록 설계될 수 있다. 일반적으로, 오프셋 브래킷(80)에 대하여, OF 값은 앞쪽의 체결구나 볼트(90)와 내부 공동(16) 사이의 거리이고, SB 값은 앞쪽의 체결구나 볼트(90)와 뒤쪽의 체결구나 볼트(92) 사이의 거리이고, OB값은 뒤쪽의 체결구나 볼트(92)와 다 이 배면(25) 사이의 거리이고, Tfront 값은 앞쪽의 체결구나 볼트(90)상의 토크이고, Tback 값은 뒤쪽의 체결구나 볼트(92) 상의 토크이다. 체결구로부터의 거리는 체결구의 힘의 중심에 기초하여 측정된다는 점이 이해되어야 한다. 이 값들을 이용하여, 오프셋 브래킷과 각각의 체결구나 볼트 상의 토크는 다음의 방정식에 따라 선택될 수 있다.
Figure 112006025854071-PCT00003
오프셋 브래킷은 앞줄로부터는 적어도 하나의 체결구에 의하여, 뒷줄로부터는 적어도 하나의 체결구에 의하여, 기여되는 것과 같이, 힘의 재분배를 제공한다. 오프셋 브래킷은 추가적인 체결구를 포함할 수 있고, 몇몇의 오프셋 브래킷은 다이 코팅기 내부의 힘을 재분배하는 데 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
다이 볼트 위치
균일한 다이 슬롯을 제공하기 위한 또 다른 기술은 다이 코팅기 내부에 원하는 응력 구성을 제공하기 위하여, 다이 볼트 간격을 재설계하는 것을 포함한다. 도2를 참조하면, OF 는 앞쪽의 체결구나 볼트(90)와 내부 매니폴드(16) 사이의 거리를 말하고, OB 는 뒤쪽의 체결구나 볼트(92)와 다이 배면(25) 사이의 거리를 말하고, SB는 앞쪽의 체결구나 볼트(90)와 뒤쪽의 체결구나 볼트(92) 사이의 거리를 말한다. 웃는 슬롯 프로파일이라고 생각될 수 있는 슬롯 프로파일을 피하기 위하여, OF 값은 증가될 수 있고, OB값은 감소될 수 있다. 찡그린 슬롯 프로파일이라고 생각될 수 있는 슬롯 프로파일을 피하기 위하여, OF값은 감소될 수 있고, OB값은 증가될 수 있다. 체결구나 볼트의 위치를 조정하여, 더 균일한 슬롯 프로파일을 제공하기 위한 추가적인 기술들은 둘 이상의 줄로 된 체결구를 이용하여, 코팅 슬롯 균일성을 조정하는 것을 허용하는 것과, OF값이 OB값과 근사적으로 동일하도록 체결구들을 대칭적으로 어느 정도 간격을 두는 것을 포함한다.
다이 오버행
본 발명의 또 다른 실시예에서, 다이 상부의 오버행을 감소시키는 것은 바람직하게는 다이 슬롯 내의 고유의 “웃는” 프로파일을 최소화할 것이라는 점이 인식된다. 오버행 “OH”는 다이 매니폴드의 후면(17)의 뒷쪽으로부터 다이(28) 내의 슬롯의 앞쪽의 가장 자리까지의 거리이다. 도2는 표준 다이 상의 오버행을 도시한다. 일반적으로, 오버행은 감소되어, 웃는 프로파일에 감소를 제공할 수 있다.
불균일한 끼움쇠
다이 코팅기 내부의 응력을 조정하기 위한 또 다른 기술은 다이 코팅기 내부에 발견되는 힘을 보상하는 불균일한 끼움쇠를 제공하여, 더 균일한 슬롯 프로파일을 제공하는 것을 포함한다. 불균일한 끼움쇠는 크라운 연삭 능력을 구비한 연삭기(즉, 크라운 연삭기)의 사용의 결과로서 준비될 수 있다. 결과적인 다이 코팅기가 균일한 슬롯 프로파일을 구비하도록, 끼움쇠의 두께는 다이 코팅기 내부에 발견되는 힘을 보상하기 위하여, 원하는 만큼 변동될 수 있다. 정밀 연삭기는 약 0.0 mil.(0.0 μ)에서 약 6 mil.(152 μ)의 범위의 두께 변동을 구비하는 크라운 또는 역방향 크라운 프로파일을 연삭하는 기능을 구비한다. 끼움쇠를 연삭하기 위한 기술들은 미국 특허 공개 공보 US2003/0116881 A1에서 개시되고, 상기 개시는 여기에 도면 부호로 설명되는 끼움쇠의 제조에 관한 것이다.
일반적으로, 원하는 균일한 슬롯 프로파일을 제공하기 위하여, 다이 코팅기를 설계하기 위하여,“다이 볼트 위치” 및 “다이 오버행” 기준을 활용하는 것이 바람직할 수 있다. “다이 볼트 토크” 및 “오프셋 브래킷”을 활용하는 기술들은 원하는 균일한 슬롯 프로파일을 제공하기 위하여, 치료제로서 사용될 수 있다. 즉, 다른 다이 볼트 토크의 사용 및/또는 오프셋 브래킷의 사용은 불균일한 슬롯 프로파일을 보상하여, 더 균일한 슬롯 프로파일을 제공할 수 있다. 다이 볼트 위치와 다이 오버행을 선택하는 기술들은 일반적으로 다이 코팅기 설계하기 위한 설계 기준이라는 점은 일반적으로 예상된다.
또한, 코팅 슬롯을 변경하기 위한 이러한 기술들은 반대로 불균일한 코팅을 만들 수 있는 다른 설계 기준을 보상하는 불균일한 코팅 슬롯을 만들어내기 위하여 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 가령, 만약 불균일한 슬롯을 제공하기 위하여, 코팅 슬롯이 조정되지 않는다면, 너무 작은 내부 공동 및/또는 점성의 또는 충분히 비점성의 코팅 소재는 불균일한 코팅을 제공할 수 있다. 여기에 설명된 기술들은 균일한 슬롯 프로파일 및 불균일한 슬롯 프로파일 모두를 제공하기 위하여, 활용될 수 있다. 이러한 기술들은 기판 상에 더 균일한 코팅 두께를 발생시키는 데 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
예
예1
표1은 본 발명의 개선된 결과를 예시한다. 표는 약 4.7 inch의 최대 다이 오버행이 더 긴 오버행과 관련된 고유의 문제들을 방지한다는 점을 나타낸다.
표1
등급 다이 균일한 볼트 토크에서의 전체 표시된 형상 오차(TIR) (μinch) 상부 두께 inch 기부 두께 inch 다이 길이 inch 다이 깊이 inch OF OB 다이 상부 오버행 inch
"가장 나쁨" A 145 @ 20 ft-lbs. "웃는" 180 @ 34 ft-lbs. "웃는" 2 4 31.75 8 0.42 0.94 4.74
"나쁨" B 90 @ 60 ft-lbs. 또는 100 ft-lbs. "웃는" 3 6 78 12 1.38 1.00 6.37
"양호" C 30 @ 30 ft-lbs."웃는" 1.5 2.25 20 6 1.42 0.94 2.14
"양호" D 20 @ 20ft-lbs 내지 30 ft-lbs. 1.5 2.25 9 6 1.01 0.94 2.55
등급 다이 OF/OB 오버행/다이 깊이의 비율 (오버행/상부두께)3 (오버행/상부두께)3/E 스테인리스 스틸의 모듈러스 약 28x106 lbs/in2
"가장 나쁨" A 0.45 0.59 13.35 4.77E-07
"나쁨" B 1.38 0.53 9.56 3.42E-07
"양호" C 1.52 0.36 2.90 1.04E-07
"양호" D 1.07 0.43 4.92 1.76E-07
표1의 자료는 더 균일한 슬롯 프로파일을 제공하기 위하여, 신뢰될 수 있는 일반적인 설계 기준을 반영한다. 가령, 다이 코팅기의 오버행은 약 4.7 inch 보다 작은 것으로서 제공될 수 있다. 또한, (오버행/두께의 비)3(오버행의 길이의 오버행을 포함하는 다이 블록의 두께에 대한 비의 세제곱)은 약 9 보다 작을 수 있다. 더욱이, (오버행/두께의 비)3의 모듈러스(오버행을 포함하는 다이 블록의 모듈러스)에 대한 비는 3.0 x 10-7 in2/lb 보다 작을 수 있다.
예2
처음에는, 모든 다이 조립체 볼트에 34 ft-lbs.를 가하는 동안, 다이는 도1 및 도2과 같이 조립되었다. 코팅 슬롯 높이는 메사추세츠, 커패서틱 오브 애이어에서 나온 커패서틱 게이지 (Capacitec guage available from Capacitec of Ayer, Massachusetts)를 사용하여 측정되었다. 결과적인 다이 슬롯은 코팅 다이의 우측면 상에 더 낮게 기울어진 “웃는” 프로파일과 일치한다.
결과는 도6에 다이의 우측 슬롯 상에 더 낮게 기울어진 “웃는” 프로파일과 일치하는 것으로 도시된다.
예3
예2로부터의 다이는 이 발명의 방법을 사용하여 조정되고, 중앙 전면 볼트 상의 토크는 5 ft-lbs. 까지 감소되었다. 이는 원치 않은 "웃는" 프로파일의 제거를 초래하였다. 이 예의 결과들은 도6에 기록된다.
예4
5 ft-lbs.는 실제 다이 조립체 힘을 나사 마찰과 같은 기계적인 한계로 인한 더 큰 변동에 종속시키는 작은 토크이기 때문에, 도4에 도시된 바와 같이 오프셋 브래킷을 사용하는 것이 바람직하였다. 초기에, 다이는 도4의 오프셋 브래킷을 사용하는 것을 제외하고는 도1 및 도2처럼 조립되었다. 오프셋 브래킷은 다이 상부에 작용하는 힘이 앞뒤 볼트 줄에 대칭적이고, 동일하도록, 제조되었다.
이를 달성하기 위하여, 앞뒤 볼트상의 적절한 볼트 토크가 선택되었다. 이 를 위하여, 볼트 힘이 토크에 비례하고, fF=fB, fF+fB=FF+FB이고, 다이 배면으로부터의 배면 볼트 간격 OB와 동일한 매니폴드로부터의 새로운 브래킷 패드 오프셋을 구비하도록 선택하고, 브래킷 밸런스를 회전시키기 위하여 작용하는 힘 FF(SB)=fF(SB-OB+OF)라고 가정하면,
Figure 112006025854071-PCT00004
이다.
도4에 도시된 바와 같이, SB=1.896 inch, OF=0.432 inch, OB=0.938 inch의 치수를 구비하는 표준 슬롯 압출 다이에 대하여, Tback=34 ft-lbs.이면, Tfront=19.7 ft-lbs.이다. 토크 렌치의 정확도로 인하여, Tfront=20 ft-lbs 가 사용되었다.
결과는 산출된 토크에서 브래킷을 사용함으로써, 슬롯이 평탄화(“웃는”프로파일을 제거하는)될 수 있다는 점을 나타낸다. 이는 브래킷이 더 큰 볼트 토크(20 ft-lbs.)에서 적당하고, 단순히 앞줄 중앙 6 볼트 상에 더 낮은 토크(약 5 ft-lbs.)를 사용하는 것보다 브래킷을 구비하는 더 균일한 다이 조립과 더 나은 밀봉을 위한 더 큰 조립력을 발생시킨다는 점을 의미한다.
이 예의 결과는 도6에 기록된다.
예5
볼트 상의 토크가 다이 정면을 가로지르는 균일한 슬롯 프로파일을 제공하도 록 조정되었다는 점을 제외하고는 도4가 반복되었다. 오프셋 브래킷을 구비한 다이에 남아 있는 다이 슬롯 프로파일 내의 경사는 이 발명의 방법에 의하여, 다이 볼트 토크를 최적화된 값으로 더 조정함으로써, 제거되었고, 코팅 다이 슬롯은 메사추세츠, 커패서틱 오브 애이어에서 나온 커패서틱 게이지 (Capacitec guage available from Capacitec of Ayer, Massachusetts)를 사용하여 측정되었다. 다음의 토크가 제공되었다.
우측 전면 코너 0 ft-lbs.
좌측 전면 코너 34 ft-lbs.
앞줄 (좌측 내지 우측) 34,20,5,5,20,30,34 ft-lbs.
뒷줄 (좌측 내지 우측) 34,34,34,40,40,34,34,34, ft-lbs.
이 예들의 결과는 도6에 기록된다.
상기의 명세서, 예 및 자료는 본 발명의 성분의 제조 및 사용의 완전한 설명을 제공한다. 본 발명의 많은 실시예들이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 만들어질 수도 있기 때문에, 본 발명은 이하에 첨부되는 청구범위 내에 존재한다.

Claims (33)

  1. 코팅층을 형성하기 위한 방법이며,
    제1 다이 블록, 제2 다이 블록 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구들을 포함하는 다이 코팅기를 조립하는 단계와,
    약 2% 이내의 높이 균일성을 갖는 프로파일을 구비한 코팅 슬롯에 대하여, 복수의 체결구 중 적어도 하나 상에 압축력을 조정하는 단계와,
    내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 통하여 코팅 소재를 압출하는 단계를 포함하며,
    (a) 상기 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고,
    (b) 상기 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니 폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착되는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 체결구는 체결구의 앞줄과 체결구의 뒷줄을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 다이 코팅기는 체결구의 앞줄로부터 적어도 하나의 체결구, 그리고 체결구의 뒷줄로부터 적어도 하나의 체결구의 압축력을 조정하기 위하여, 오프셋 브래킷을 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코팅 슬롯은 약 1.5% 이내의 높이 균일성을 구비하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코팅 슬롯은 약 1% 이내의 높이 균일성을 구비하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 체결구 중 적어도 둘은 약 3% 보다 큰 토크 차이를 구비하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 슬롯 측정 게이지를 사용하여, 코팅 슬롯의 높이를 측정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 다이 코팅기는 약 4.7 inch 보다 작은 오버행을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 다이 코팅기는 오버행과 제1 다이 블록 두께를 더 포함하고, 다이 오버행의 제1 다이 블록 두께에 대한 비의 세제곱은 약 9 보다 작은 방법.
  10. 제1 다이 블록, 제2 다이 블록 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구를 포함하며,
    (a) 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고,
    (b) 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착되며,
    (c) 상기 복수의 체결구 중 적어도 둘은 약 3% 보다 큰 토크 차이를 구비하는 다이 코팅기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 체결구는 체결구의 앞줄과 체결구의 뒷줄을 포함하는 다이 코팅기.
  12. 제11항에 있어서, 체결구의 앞줄로부터 적어도 하나의 체결구, 그리고 체결구의 뒷줄로부터 적어도 하나의 체결구 사이의 압축력을 조정하기 위하여, 오프셋 브래킷을 더 포함하는 다이 코팅기.
  13. 제10항에 있어서, 코팅 슬롯은 약 1.5% 이내의 높이 균일성을 구비하는 다이 코팅기.
  14. 제10항에 있어서, 코팅 슬롯은 약 1% 이내의 높이 균일성을 구비하는 다이 코팅기.
  15. 제10항에 있어서, 복수의 체결구 중 적어도 둘은 약 5% 보다 큰 토크 차이를 구비하는 다이 코팅기.
  16. 제10항에 있어서, 다이 코팅기는 약 4.7 inch 보다 작은 오버행을 구비하는 다이 코팅기.
  17. 제10항에 있어서, 다이 코팅기는 오버행 및 제1 다이 블록 두께를 더 포함하고, 오버행의 제1 다이 블록의 두께에 대한 비의 세제곱이 약 9 보다 작은 다이 코팅기.
  18. 코팅층을 형성하기 위한 방법이며,
    제1 다이 블록, 제2 다이 블록, 오프셋 브래킷 및 제1 다이 블록, 제2 다이 블록 및 오프셋 브래킷을 결합하는 복수의 체결구들을 포함하는 다이 코팅기를 조립하는 단계와,
    내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 통하여 코팅 소재를 압출하는 단계를 포함하며,
    (a) 상기 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고,
    (b) 상기 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니 폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착되며,
    (c) 복수의 체결구들 중 적어도 둘은 오프셋 브래킷이 없이 제공되는 것과는 달리, 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 분배하기 위하여, 오프셋 브래킷을 통하여 연장하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 오프셋 브래킷은 복수의 체결구 중 적어도 둘을 결합시키도록 장착되는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 코팅 슬롯은 약 2% 보다 작은 높이 균일성을 구비하는 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 코팅 슬롯은 약 1% 보다 작은 높이 균일성을 구비하는 방법.
  22. 제18항에 있어서, 오프셋 브래킷은 외부 오프셋 브래킷을 포함하는 방법.
  23. 제18항에 있어서, 오프셋 브래킷은 내부 오프셋 브래킷을 포함하는 방법.
  24. 제1 다이 블록과, 제2 다이 블록과, 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합 하는 복수의 체결구 및 오프셋 브래킷을 포함하며,
    (a) 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고,
    (b) 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착되며,
    (c) 복수의 체결구들 중 적어도 둘은 오프셋 브래킷 없이 제공되는 것과는 달리, 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 분배하기 위하여, 오프셋 브래킷을 통하여 연장하는 다이 코팅기.
  25. 제24항에 있어서, 상기 오프셋 브래킷은 오프셋 암, 앞다리 및 뒷다리를 포함하고, 상기 복수의 체결구들 중 적어도 하나는 오프셋 암을 통하여 연장하고, 앞다리 및 뒷다리를 통하여는 연장하지 않는 다이 코팅기.
  26. 제24항에 있어서, 코팅 슬롯은 약 1.5% 이내의 높이 균일성을 구비하는 다이 코팅기.
  27. 제24항에 있어서, 코팅 슬롯은 약 1% 이내의 높이 균일성을 구비하는 다이 코팅기.
  28. 제24항에 있어서, 복수의 체결구들 중 적어도 둘은 약 3% 보다 큰 토크 차이 를 구비하는 다이 코팅기.
  29. 코팅층을 형성하기 위한 방법이며,
    제1 다이 블록과, 제2 다이 블록 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구들을 포함하는 다이 코팅기를 조립하는 단계와,
    약 2% 이내의 높이 균일성을 구비하는 프로파일을 구비한 코팅 슬롯을 제공하기 위하여, 복수의 체결구들 중 적어도 하나의 위치를 조정하는 단계와,
    코팅 슬롯의 내부 매니폴드를 통하여 코팅 소재를 압출하는 단계를 포함하며,
    (a) 상기 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고,
    (b) 상기 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니 폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착되는 방법.
  30. 코팅층을 형성하기 위한 방법이며,
    제1 다이 블록과, 제2 다이 블록과, 끼움쇠 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구들을 포함하는 다이 코팅기를 조립하는 단계와,
    약 2% 이내의 높이 균일성을 구비하는 프로파일을 구비한 코팅 슬롯을 제공하기 위하여, 불균일한 두께를 구비하도록 끼움쇠를 선택하는 단계와,
    내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 통하여 코팅 소재를 압출하는 단계를 포함하 며,
    (a) 상기 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고,
    (b) 상기 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니 폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착되는 방법.
  31. 제1 다이 블록과, 제2 다이 블록 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구들을 포함하고,
    (a) 상기 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고,
    (b) 상기 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니 폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착되고,
    (c) 상기 다이 코팅기는 약 4.7 inch 보다 작은 오버행을 포함하며,
    (d) 상기 다이 코팅기는 오버행의 제1 다이 블록의 두께에 대한 비의 세제곱이 9 보다 작은 것을 포함하는 다이 코팅기.
  32. 제31항에 있어서, 상기 다이 코팅기는 오버행/두께의 비의 세제곱의 모듈러스에 대한 비가 약 3.0 x 10-7in2/lb 보다 작은 것을 포함하는 다이 코팅기.
  33. 실질적으로 균일한 두께를 구비하는 코팅층을 형성하기 위한 방법이며,
    제1 다이 블록과, 제2 다이 블록 및 제1 다이 블록과 제2 다이 블록을 결합하는 복수의 체결구들을 포함하는 다이 코팅기를 조립하는 단계와,
    코팅 슬롯에 불균일한 프로파일을 제공하기 위하여, 다이 코팅기를 조정하는 단계와,
    내부 매니폴드 및 코팅 슬롯을 통하여 코팅 소재를 압출하여, 실질적으로 균일한 코팅을 제공하는 단계를 포함하며,
    (ⅰ) 상기 복수의 체결구 각각은 제1 다이 블록과 제2 다이 블록 사이의 압축력을 제공하고,
    (ⅱ) 상기 제1 다이 블록 및 제2 다이 블록은 내부 매니 폴드 및 코팅 슬롯을 제공하도록 장착되는 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20220041648A (ko) * 2020-09-25 2022-04-01 주식회사 엘지에너지솔루션 듀얼 슬롯 다이 코터

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