KR20070094812A - 코팅액 패턴 형성 방법 및 장치 - Google Patents

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테렌스 이. 쿠프라이더
라우라 엠. 라이더
로날드 더블유. 모스트
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

표면 상에 코팅액의 패턴을 한정하는 방법은 제 1 롤의 표면과 제 2 롤의 표면 사이에 한정된 닙 안에 코팅액을 도입하는 것을 포함한다. 롤 표면들은 닙 압력 하에서 닙에서 함께 모여지게 되고, 반대 방향으로 닙 안의 코팅액 쪽으로 움직인다. 닙 통과 후의 제 2 롤 표면 상에 계량되는 코팅액의 양은 제 1 롤 표면의 토포그래피 및 닙 압력의 함수이다. 제 1 롤 표면은 순응성이고, 제 1 롤 표면 및 제 2 롤 표면은 함께 모여지게 된 것이다. 제 2 롤 표면의 선택된 부분들이 그로부터 코팅액을 제거하는 닥터 블레이드와 맞물림으로써, 제 2 롤 표면 상에 코팅액의 1 개 이상의 스트라이프에 의해 한정되는 코팅액의 패턴이 남는다. 코팅액의 패턴은 역방향 맞닿음 코팅에 의해 제 2 롤 표면으로부터 이동 웹으로 이송된다.
코팅액 패턴 형성, 접착제 미소구체

Description

코팅액 패턴 형성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF FORMING A COATING FLUID PATTERN}
본원은 코팅액 적용 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 특별히 요망되는 종방향 배치 패턴으로 코팅액을 적용하는 것에 관한 것이다.
다양한 제품 디자인에서, 코팅 물질의 1 개 이상의 스트라이프를 이동하는 종이 웹 또는 중합체 필름 웹과 같은 기재 상에 다운 웹(down-web) 또는 크로스 웹(cross web) 패턴으로 코팅하는 것이 요망된다. 일부 응용에서, 코팅 물질은 감압 접착제(영구 또는 제거가능)를 포함한다. 특히, 이러한 접착제는 미국 특허 6,296,932, 5,824,748, 5,756,625, 5,714,237, 5,571,617, 5,045,569, 4,495,318, 4,166,152, 3,857,731, 및 3,691,140에 게재된 것들과 같은 미소구체 기반 접착제를 포함하는 감압 접착제 코팅을 구성할 수 있다. 이러한 미소구체 기반 접착제를 가공할 때는 상대적으로 정교한 미소구체 자체가 손상 또는 파열되지 않는 것이 중요하다. 예를 들어, 미소구체가 절단 또는 전단되면, 그 안의 접착제 물질의 집괴화가 시작되고, 이 때문에 코팅 물질의 취급이 어렵고 기재 상에 그의 균일 층 형성이 어렵다. 또한, 이러한 집괴화는 접착제 물질이 코팅 장비 또는 더 나아가 웹 가공 장비의 성분들에 부착되게 할 수 있고, 그로 인해 코팅 장비 및 성분들을 청 소하는 동안 코팅 공정을 정지시키는 것이 필요하다.
따라서, 미소구체 기반 접착제는 가공시 정교하게 취급하여야 한다는 점 및 유체 형태의 이러한 접착제의 어떠한 전단도 미소구체 자체의 가능한 전단을 최소화하는 방식으로 행해져야 한다는 점이 매우 중요하다. 이 목표는 많은 가공 조건에서 문제가 있는 것으로 증명되었으며, 여기서 미소구체 접착제 코팅의 계량 및 추가 가공은 가압하에서 다이를 통한 코팅의 분배, 롤러 상의 닥터 블레이드에 코팅 노출, 또는 코팅을 마주보는 롤러 사이의 닙을 통해 통과시키는 것에 의한 코팅의 계량과 같은 활동들을 필요로 한다. 예를 들어, 마주보는 롤 사이의 닙의 공간이 미소구체가 그 닙을 통과하기에 불충분하면, 그렇게 할 수 없다. 이렇게 되면, 미소구체는 롤의 옆으로 비집고 나오게 되므로, 닙 통과 후에 침착되는 어떠한 코팅에도 미소구체가 축적되지 않는다. 종래 기술의 방법의 결점은 에칭된 그라비아 적용 롤로부터 웹으로 불충분한 접착제 이송, 또는 플렉소그래픽 코팅 동안 필름 형태의 코팅 물질의 부당한 쪼개짐을 포함한다. 게다가, 미소구체 접착제 유체의 전단 민감도 및(또는) 불량한 레올로지 성질은 과도한 응집(즉, 전단된 접착제 미소구체의 집괴화로 인함) 및(또는) 불균일한 코팅 도포량을 일으킬 수 있고, 이는 접착제의 불균일한 줄무늬, 얼룩진 접착제 패턴, 코팅 기공 또는 바람직하지 못한 "오렌지 필"(orange peel) 코팅을 일으킬 것이고, 이는 건조된 코팅의 접착 수준에 영향을 준다.
발명의 요약
본 발명은 제 1 롤의 표면과 제 2 롤의 표면 사이에 한정된 닙 안으로 코팅 액을 도입하는 것을 포함하는 표면 상에 코팅액의 패턴을 한정하는 장치 및 방법을 포함한다. 롤 표면들은 닙 압력 하에서 닙에서 모여지게 되고 닙 안의 코팅액을 향해서 반대 방향으로 움직인다. 닙 통과 후 제 2 롤 표면 상에 계량되는 코팅액의 양은 제 1 롤 표면의 토포그래피와 닙 압력의 함수이다. 이 방법은 제 2 롤 표면의 선택된 부분들을 그로부터 코팅액을 제거하는 닥터 블레이드와 맞물리게 하는 것을 더 포함하고, 이렇게 함으로써 코팅액의 1 개 이상의 스트라이프에 의해 한정되는 코팅액의 패턴이 제 2 롤 표면 상에 남는다.
상기한 본 발명의 요약은 본 발명의 게재된 각 실시태양 또는 모든 수행을 기술하는 것을 의도하지 않는다. 하기 도면 및 상세한 설명은 예시적인 실시태양을 보다 더 구체적으로 예시한다.
제 1 도는 홈이 있는 잉크통 롤러 및 스트라이프형 닥터 블레이드를 갖는 본 발명의 웹 코팅 장치의 투시도.
제 2 도는 코팅액 재생 및 컨시스턴시 관리 시스템을 더 예시하는 본 발명의 코팅 장치의 개략적인 측면도.
제 3 도는 스트라이프형 닥터 블레이드를 보여주는 제 2 도의 선 3-3을 따르는 개략적인 단면도.
제 3A 도는 본 발명의 코팅 시스템에 사용하기에 적합하게 된 잉크통 롤의 나선형 홈이 있는 표면의 확대 단면도.
제 4A 도는 본 발명에 사용하기에 적합하게 된 스트라이프형 닥터 블레이드 의 제 2의 다른 에지 형태의 평면도.
제 4B 도는 본 발명에 사용하기에 적합하게 된 스트라이프형 닥터 블레이드의 제 3의 다른 형태의 평면도.
제 5 도는 이동 웹이 코팅액 적용 롤과 접촉하지 않게 되는 위치로 이동한 압인 롤을 나타내는 제 2 도의 코팅 장치의 개략적인 측면도.
제 6 도는 본 발명의 코팅 장치를 웹 인쇄 라인으로 예시한 개략도.
제 7 도는 압인 롤이 이동 웹을 적용 롤에 간헐적으로 접촉시키도록 형성된 융기된 이미지 패턴을 갖는 본 발명의 웹 코팅 장치 및 방법의 다른 한 실시태양의 투시도.
제 8 도는 이동 웹이 적용 롤과 접촉하게 되는 위치로 압인 롤이 회전하는 제 7 도의 코팅 장치의 개략적인 측면도.
제 9 도는 이동 웹이 적용 롤로부터 떨어져 있게 되는 위치로 압인 롤이 회전하는 제 7 도의 코팅 장치의 개략적인 측면도.
제 10 도는 제 8 도의 선 10-10을 따르는 개략적인 단면도.
제 11 도는 본 발명의 웹 코팅 장치 및 방법의 제 3의 다른 실시태양의 개략적인 측면도.
본 발명을 하기 도면과 관련해서 더 설명할 것이고, 여기서 몇 개의 도면 전반에 걸쳐서 유사 구조는 유사 부호로 표기한다.
상기 도면은 본 발명의 몇 가지 실시태양을 나타내지만, 다음 논의에서 지시된 바와 같은 다른 실시태양들도 고려된다. 모든 경우에서, 이 게재 내용은 본 발 명을 대표하는 것이고 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 원리의 범위 및 정신 내에 드는 많은 다른 변형 및 실시태양은 당업계 숙련자에 의해 도출될 수 있다.
본원의 출원인은 이동 웹 상에 코팅액의 다운 웹 패턴을 선택적으로 적용하는 독특한 장치 및 방법을 발견하고 개발하였다. 가장 간단한 형태에서, 이 패턴은 이동 웹에 침착된 코팅액의 단일 스트라이프 또는 이동 웹의 길이를 따라 적용된 다수의 평행한 스트라이프를 포함할 수 있다. 게다가, 패턴은 이동 웹에 연속적으로 적용될 수 있거나(즉, 코팅액의 1 개의 연속 스트라이프 또는 다수의 스트라이프), 또는 비록 웹이 본 발명의 코팅 장치를 지나서 계속 이동하더라도 패턴 적용이 다 함께 정지될 수 있다. 게다가, 이 장치는 웹에 코팅액의 간헐적 패턴(즉, 코팅액의 "대쉬"(dash) 또는 블록(block)과 같이 이동 웹의 길이를 따라서 적용되는 코팅액의 불연속 스트라이프)을 적용하도록 구성될 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 다른 방법 및 장치가 본 명세서에 기재되어 있다. 각 경우에서, 코팅액은 코팅액에 작용하는 과도한 전단력을 발생하지 않는 방식으로 취급되는데, 그렇지 않으면, 그것은 코팅액의 성분들(예: 접착 물질의 미소구체)을 손상시켜서 그의 불균일한 적용으로 이르게 될 것이다.
제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도는 코팅액 패턴을 한정하고 그 패턴을 이동 웹에 선택적으로 적용하기 위한 장치 및 방법을 개략적으로 예시한다. 코팅액 (20)이 팬 (22) 또는 다른 적당한 공급 수단(예: 봉입된 닥터 블레이드 시스템)으로부터 회전 잉크통 롤 (24)에 공급된다. 잉크통 롤 (24)는 잉크통 롤 (24)의 종방향 원주를 따라서 뻗는(즉, 잉크통 롤 (24)의 축에 대해 수직으로 뻗는) 나선형 홈 (28)(제 3 도 참조)에 의해 한정된 표면 (26)을 갖는다.
코팅액 (20)은 움직이는 잉크통 롤 표면 (26)에 의해 픽업(pick up)된다, 잉크통 롤 (24)와 축 방향이 평행한 회전 적용 롤 (32) 사이에 한정된 닙 (30)(제 2 도 참조) 안으로 운반된다. 적용 롤 (32)는 닙 (30)에서 잉크통 롤 표면 (26)과 접촉하고 잉크통 롤 표면 (26)으로부터(홈 (28)로부터) 코팅액 (20)을 이송받는 매끈한 원주 표면 (34)를 갖는다. 잉크통 롤 (24) 및 적용 롤 (32)는 그들 각각의 표면 (26) 및 (34)가 닙 (30) 쪽을 향해서 움직이도록 회전한다. 닙 (30)을 지난 다음의 적용 롤 표면 (34)(제 2 도에서 닙 통과 후의 적용 롤 표면 (34a)로 표시됨) 상에 계량된 코팅액의 양은 잉크통 롤 표면 (26)의 토포그래피 및 닙 (30)에서의 압력의 함수이다. 상기한 바와 같이, 한 경우에서 잉크통 롤 표면 (26)의 토포그래피는 나선형 홈 (28)을 포함한다.
제 3 도에서, 계량된 코팅액 (20a)의 층이 닙 통과 후의 적용 롤 표면 (34a) 상에 함유되고, 표면 (34a)의 전체 작동 영역을 가로질러서 균일하게 배치된다. 또한, 제 3 도에는, 전체 잉크통 롤 표면 (26)이 요망되는 코팅액 이송 토포그래피(예: 나선형 홈 (28))를 포함하는 것으로 예시되어 있지만, 전체 표면보다 적은 영역이 코팅액 계량 및 이송을 위한 요망되는 토포그래피를 가질 수 있다.
제 2 도 및 제 3 도에서 알 수 있는 바와 같이, 닥터 블레이드 (40)은 닙 통과 후의 적용 롤 표면 (34a)와 맞물린다. 닥터 블레이드 (40)은 긁어내기 작동 에지 (44)로부터 도려낸 1 개 이상의 노치 (42)를 갖는 역방향 닥터 블레이드이어서, 에지 (44)가 적용 롤 표면 (34a)의 모든 부분으로부터 계량된 코팅액 (20a)와 맞물리거나 또는 닥터링(doctoring)하지는 않는다. 따라서, 닥터 블레이드 (40)의 에지 (44) 상의 노치 (42)의 패턴은 적용 롤 (32), 특히 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b) 상에 남는 코팅액 (20a)의 패턴 (46)을 한정한다. 제 3 도에 예시된 바와 같이, 각 노치 (42)는 적용 롤의 표면이 닥터 블레이드 (40)을 지나서 움직일 때 적용 롤 (32)의 표면 상에 계량된 코팅액 (20a)의 스트라이프 (48)이 남을 수 있게 한다. 각 스트라이프 (48)의 측변 에지는 매우 뚜렷하고 선형이며, 스트라이프 (48) 내의 코팅액은 스트라이프의 길이를 따라서 한 측변에서 다른 한 측변까지 코팅 중량이 균일하다(제 3 도에서, 각 스트라이프 (48)의 측변 에지는 닥터 블레이드 (40) 뒤에 가상으로 나타냄).
제 2 도에서, 윗표면 (62) 및 반대쪽 코팅 표면 (64)를 갖는 웹 (60)(예: 종이 시팅(sheeting) 또는 중합체 시팅)은 적용 롤 (32)를 지나서 화살표 (66) 방향으로 이동한다. 웹 (60)은 적용 롤 표면 (32)의 움직임 방향과 반대 방향으로 이동한다. 웹 (60)이 적용 롤 (32)에 인접해서 횡단하는 경로는 아이들러(idler) 롤 (68) 및 압인 롤 (70)에 의해 부분적으로 한정된다. 제 2 도에서 알 수 있는 바와 같이, 웹 (60)은 적용 롤 (32)의 표면과 웹 (60) 사이의 접촉 라인의 반대쪽인 웹 (60)의 윗표면 (62)에 어떠한 지지도 하지 않는 자유 지간(free span) (60a)를 따라서 적용 롤 (32)와 접촉한다. 이 접촉 라인에서(제 2 도에 부호 (72)로 표시됨), 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b) 상의 코팅액 패턴 (46)이 웹 (60)의 코팅 표면 (64) 상에 코팅액의 상응하는 패턴 (74)로 이송된다(제 3 도 참조). 웹 (60) 상의 패턴 (74)는 적용 롤 (32) 상에 함유된 각 스트라이프 (48)에 상응하는 코팅액의 스트라이프 (78)을 포함한다. 각 스트라이프 (78)은 일반적으로 선형 측변 에지를 가지고, 스트라이프 (78)의 길이를 따라서 한 측변에서 다른 한 측변까지 균일한 코트 중량을 갖는다. 이어서, 코팅된 웹 (60)은 코팅액의 건조 또는 경화 스테이션으로 전진하고, 이어서 웹 경로를 따라 위치하는 추가의 가공 또는 전환 스테이션으로 전진한다. 따라서, 웹과 적용 롤 표면 사이의 접촉은 코팅액 이송을 목적으로 하는 역방향 맞닿음(reverse kiss)으로 정의된다.
한 실시태양에서, 접촉 라인 (72)는 약 0.125 inch 내지 약 0.25 inch의 폭(웹 이동 방향으로 측정됨)을 갖는 라인을 구성할 수 있다. 제 2 도에서 알 수 있는 바와 같이, 접촉 라인 (72)(적용 롤 표면 (34)와 웹 (60)의 코팅 표면 (64) 사이에 역방향 맞닿음 접촉이 일어남)와 웹 (60)의 윗표면 (62)와 압인 롤 (70)의 접촉 라인 사이에 웹 (60)의 짧은 지간이 있다. 이 역방향 맞닿음 코팅 배열은 EP 0847308에 기재되어 있고, 큰 지간 거리와 대조적으로, 이 짧은 지간은 코팅액이 웹에 이송될 때 더 큰 웹 안정성을 보장하고, 따라서 코팅액 이송의 다운 웹 및 크로스 웹 균일성이 개선되고 코트 중량과 같은 적용 특성이 개선된다.
게다가, 웹 (60) 상에 이송되는 코팅액의 요망되는 코팅 중량을 확립하기 위한 한가지 수단은 웹 (60)이 적용 롤 표면 (34)의 속도와 상이한 속도로 적용 롤 접촉 라인 (72)를 횡단하게 하는 것이다. 한 실시태양에서, 적용 롤 표면 (34)는 웹 (60)의 코팅 표면 (64)보다 40％ 빠른 속도로 움직인다. 적용 롤 (32)가 이러한 과속 관계로 움직이기 때문에, 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b) 상에 함유되어 있던 것보다 더 두꺼운 코팅액의 코팅이 웹(60)의 코팅 표면 (64) 상에 놓이게 된다(웹 (60) 상의 코팅액의 스트라이프 (78)은 여전히 알맞게 예리한 선형 측변 에지를 유지함). 잉크통 롤 표면 (26)은 적용 롤 표면 (34)와 거의 동일한 표면 속도로 진행한다. 따라서, 잉크통 롤 표면 및 적용 롤 표면 양자 모두 닙 (30)을 통해 서로에 대해 거의 동일한 속도로 움직일 수 있다. 다른 한 실시태양에서는, 코팅액 중의 발포 효과를 감소시키는 수단으로서 잉크통 롤 표면이 적용 롤 표면 속도보다 더 느린 속도로 움직일 수 있다.
제 1 도 내지 제 3A 도에 예시되고 상기한 유체 코팅 시스템에서, 코팅 목적을 위한 코팅액의 초기 계량은 잉크통 롤 표면 (26)의 토포그래피 및 잉크통 롤 표면과 적용 롤 표면 사이의 닙 압력의 함수이다. 이어서, 적용 롤 (32) 상의 계량된 코팅액 (20a)는 닥터 블레이드 (40)의 형태에 의해 요망되는 패턴으로 모양이 형성된다. 이어서, 이 패턴은 적용 롤 (32)로부터 역방향 맞닿음 코팅 작업으로 웹 (60)의 코팅 표면 (64) 상으로 코팅액의 패턴 (74)로서 이송된다.
본 발명의 코팅 시스템과 함께 사용하기에 특히 적합한 코팅액은 미소구체 기반 접착제이다. 이러한 접착제는 약 5 ㎛ 내지 약 200 ㎛ 범위의 평균 직경을 갖는 미소구체를 가질 수 있다. 약 40 ㎛의 평균 직경을 갖는 미소구체를 갖는 접착제가 전형적이다. 본 발명의 코팅 시스템이 적용될 수 있다고 믿어지는 미소구체 기반 접착제는 미국 특허 6,296,932 및 5,571,617에 게재된 것들을 포함한다. 이들 접착제 물질에서, 접착제 미소구체는 요망되는 유체 또는 접착제 특성을 달성하기 위해 다른 첨가제를 포함할 수 있는 수용액에 현탁될 수 있다. 제 3A 도에 예시된 바와 같이, 잉크통 롤 (24)의 잉크통 롤 표면 (26) 내에 형성된 나선형 홈 (28)은 그 안에 1 개 이상의 미소구체 (80)을 적어도 부분적으로 받아들일 수 있는 크기를 갖는다. 제 3A 도에 나타낸 홈 (28)은 V형 홈이지만, 홈이 그 안에 1 개 이상의 미소구체를 받아들이기에 충분한 깊이를 갖는다면, 다른 홈 모양(예: U형 홈)도 족할 것이다. 홈은 약 50 ㎛ 내지 약 300 ㎛의 깊이를 가질 수 있고, V형 홈의 경우, 약 15°내지 약 120°의 이 각도 (tooth angle)를 가질 수 있다(또는 몇몇 실시태양에서는, 약 60° 내지 약 90°의 이 각도가 바람직할 수 있음). 잉크통 롤 표면 (26)을 가로질러서 종방향으로(축방향 치수) 측정할 때, 홈은 약 40 홈/인치 내지 약 300 홈/인치로 배치될 수 있다(몇몇 실시태양에서는, 약 60 홈/인치 내지 약 150 홈 /인치가 바람직할 수 있음). 제 3A 도에서 알 수 있는 바와 같이, 각 나선형 홈 (28)의 인접 부분 사이에 랜드 (82)가 제공된다. 한 실시태양에서, 나선형 홈 (28)은 100 ㎛의 깊이를 가지고 개구 폭이 205 ㎛이고, 랜드 (80)은 나선형 홈 (28)의 인접 부분 사이에 113 ㎛의 폭을 갖는다. 나선형 홈 (28)은 잉크통 롤 (24)의 축에 대해 약 80°내지 약 90°의 각도로 정렬된다. 한 실시태양에서, 나선형 홈은 그 축에 대해 약 90°(예: 89.95°)로 정렬된다.
표면 토포그래피가 미소구체를 손상시키지 않으면서 그 안의 1 개 이상의 미소구체가 회전 잉크통과 적용 롤 사이의 닙을 통해 통과하는 것을 허용할 정도로 충분한 깊이를 갖는 표면 특징을 포함한다면, 잉크통 롤 표면은 다른 표면 토포그래피(나선형 홈과 다름)를 가질 수 있다. 예를 들어, 표면 토포그래피는 계량 기능을 하도록 잉크통 롤 표면 상에 다수의 환상 평행 홈들을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 표면 토포그래피는 미소구체 접착제 코팅액의 계량 기능을 확립하기 위해 잉크통 롤 표면 상에 다수의 셀(예: 스크린 패턴으로)을 포함할 수 있다.
잉크통 롤 표면은 고무와 같은 순응성 물질로 형성된다. 잉크통 롤 표면을 형성하는 데 적당한 다른 예시적인 물질은 우레탄 고무, 네오프렌 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무를 포함한다. 잉크통 롤의 표면은 약 40 내지 약 90 범위의 듀로미터(durometer)를 가질 수 있다. 적용 롤 표면은 단단하고(즉, 비순응성) 매끄러우며, 한 실시태양에서는 스틸 롤의 크롬 도금 롤 표면이다. 적용 롤 표면에 적당한 다른 예시적인 물질은 스테인리스스틸, 경질 플라스틱 및 연마된 세라믹을 포함한다. 잉크통 롤 (24) 및 적용 롤 (32) 각각의 표면 (26) 및 (34)는 닙 (30)에서 서로 접촉한다. 롤은 닙 (30)에서 닙 압력에 의해 모여지게 되므로, 매끈한 적용 롤 표면 (34)가 잉크통 롤 표면 (26)의 랜드 (82)에 마주 대어 민다. 닙 압력은 약간의 변형을 일으킬 수 있지만, 잉크통 롤 (24)의 토포그래피의 표면 특징 (예: 홈 (28))은 그 안의 1 개 이상의 미소구체 (80)이 닙 (30)을 통해 통과하는 것을 허용하기에 충분한 깊이를 유지한다. 따라서, 이 관계는 닙 (30)을 통해 통과할 수 있고 그 후에 적용 롤 표면 (34a) 상에 침착되는 미소구체 (80)의 수를 계량하는 특이한 수단을 한정한다. 게다가, 표면 토포그래피에 의해 닙 (30)을 통해 통과하는 미소구체 (80)은 그들이 통과할 때 (약간의 미소구체 압축이 일어날 수 있지만) 손상 또는 전단되지 않는다. 홈(또는 다른 적당한 토포그래피 특징)은 미소구체들이 닙 통과를 위해 본질적으로 "일렬로 정렬"할 수 있게 하고, 홈 및 미소구체의 상대 크기 때문에, 그만큼의 미소구체들만이 롤이 닙을 지나서 회전할 때 통과할 수 있다. 따라서, 이러한 배열을 통해, 매끈한 적용 롤 표면 상에 놓인 미소구체들의 양이 정밀하게 계량되고, 이것은 더 나아가서 접착제가 일단 적용 롤 (32)로부터 웹 (60)으로 이송되면 웹 (60)에 접착제가 균일하게 침착되게 한다. 닙 압력의 증가는 잉크통 롤 표면의 변형을 일으킬 수 있고, 따라서 홈의 횡단면 크기가 더 작아지게 할 수 있다. 따라서, 이것은 홈을 통해 허용되는 미소구체의 수 및 속도를 감소시킬 것이다. 마찬가지로, 압력 감소는 더 많은 미소구체의 통과를 허용할 것이다. 따라서, 닙 통과가 허용되는 미소구체 함유 코팅액의 양은 잉크통 롤과 적용 롤 사이에 적용된 닙 압력의 함수이다.
위에서 설명한 바와 같이, 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b) 상에 적용되는 코팅액의 패턴 (46)은 전적으로 닥터 블레이드 (40)의 작동 에지 (44)를 따라서 위치하는 노치(42)의 형성에 의해서 한정된다. 제 3 도에는 동일 크기의 6 개의 노치 (42)가 예시되어 있으며, 이들은 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b) 상에 코팅액의 6 개의 동일 폭 스트라이프 (48)을 한정한다. 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b)의 코팅액 미함유 부분들은 닥터 블레이드 (40)의 작동 에지 (44)의 노치가 없는 부분들이 코팅액을 깨끗이 긁어낸 것이다. 이러한 노치가 없는 부분들이 적용 롤 표면 (34)로부터 코팅액 (20a)를 긁어냄으로써, 코팅액은 잉크통 롤 표면 (26) 상으로 다시 흐른 후 팬 (22) 안으로 되돌아간다. 코팅액 패턴 (46)은 닥터 블레이드 (40)을 상이한 정렬의 노치를 갖는 다른 닥터 블레이드로 대체함으로써 쉽게 변형시킬 수 있다. 제 4A 도 및 제 4B 도는 다른 닥터 블레이드 형태를 예시한다. 제 4A 도의 닥터 블레이드 (40a)는 그의 긁어내기 작동 에지 (44a)를 따라서 7 개의 동일 크기 노치 (42a)를 가지고, 따라서 적용 롤 표면 (및 궁극적으로는 이동 웹) 상에 코팅액의 7 개의 스트라이프를 한정할 것이다. 제 4B 도의 닥터 블레이드 (40b)는 그의 긁어내기 작동 에지 (44b)를 따라서 3 개의 노치, 즉 동일 크기의 노치 (43) 2 개 및 이보다 큰 노치 (45) 1 개를 갖는다. 따라서, 닥터 블레이드 (40b)는 적용 롤 표면 상에 코팅액의 3 개의 스트라이프를 한정하고, 이들 스트라이프 중 1 개 (예시된 바와 같이, 중앙 스트라이프)가 나머지 2 개의 스트라이프(폭이 동일함)보다 더 넓다. 알 수 있는 바와 같이, 닥터 블레이드 상에는 노치가 요망되는 어떠한 패턴으로도 형성될 수 있고, 따라서 적용 롤 표면(및 궁극적으로는 웹) 상에 코팅액의 요망되는 패턴을 한정할 것이다. 모든 닥터 블레이드 변형들 중에서 일정한 것은 블레이드의 작동 에지에 1 개 이상의 노치가 제공되어 적용 롤 표면 상에 코팅액의 1 개 이상의 스트라이프를 한정한다는 것이다. 닥터 블레이드의 작동 에지의 노치가 없는 부분들은 적용 롤 표면으로부터 코팅액을 긁어내어, 웹에 코팅액이 이송되지 않는 영역을 한정한다.
닥터 블레이드(또는 적어도 그의 작동 에지)는 단단하고 매끈한 적용 롤 표면 (34)에 마주 대어 긁어내도록 정렬되는 강직성 물질로부터 형성된다. 이러한 예시적인 물질은 스테인리스스틸, 폴리에스테르, 세라믹 코팅 물질 및 복합 물질을 포함한다. 닥터 블레이드는 적용 롤의 표면을 가로질러서 뻗는 1 개의 연속 블레이드(예: 제 3 도에 예시된 것)를 포함할 수 있거나, 또는 그것은 요망되는 노치 패턴을 한정하기 위해 적용 롤의 표면을 가로질러서 정렬된 다수의 분리된 블레이드 피스들로부터 형성될 수 있다.
제 2 도는 코팅액 (20)의 재생 및 보충 시스템 (90)을 개략적으로 예시한 것을 포함한다. 배출로 (92)가 팬 (22)의 개구 (93)으로부터 보충 탱크 어셈블리 (94)까지 뻗는다. 탱크 어셈블리 (94)는 웹 (60)에 코팅액 적용 시스템에 의해 적용된 코팅액을 보충하기 위해 추가의 코팅액을 받는 수단을 갖는다. 탱크 어셈블리 (94)는 코팅액 (20)을 팬 (22)로 다시 전달하기 위해 코팅액 (20)을 유입로 (96)을 통해 유출구 (98)로 펌핑하기 위한 펌프를 포함한다. 또한, 탱크 어셈블리 (94)는 코팅액 (20)의 점도를 모니터하는 수단을 포함할 수 있다. 코팅액 (20)이 수용액에 함유된 미소구체를 포함할 때, 수용액의 증발 때문 뿐만 아니라 닙 (30)에서 홈들에 의해 달성되는 계량이 계량되지 않은 이송이 허용하는 것보다 더 낮은 백분율의 고형물(즉, 미소구체)이 잉크통 롤로부터 적용 롤로 이송되는 것을 허용하고 따라서 적용 롤로부터 긁어내서 재사용을 위해 팬으로 되돌려보내는 접착제의 고체성 (및 점도)를 증가시키기 때문에, 자연적으로 "탈수"가 부분적으로 일어난다. 또한, 적용 롤로부터 긁어낸 코팅액은 적용 롤 표면 상에 얇은 수막(예: 수용액)을 남기므로, 코팅액이 탈수된다. 팬 (22)에 전달되는 접착제의 점도가 모니터링되고, 탈수 때문에 필요하다면, 요망되는 점도 수준을 유지하기 위해 추가의 수용액을 첨가한다. 한 실시태양에서, 점도 모니터링 및 조정 기능은 페리페럴 애드밴스트 디자인, 인크.(Peripheral Advanced Design, Inc.)(캐나다 퀘백주 부셔빌)로부터 입수가능한 잉크스펙 쥬니어(Inkspec Junior) 점도 조절 시스템에 의해 취급된다. 제 2 도에 대해서만 나타내었지만, 상기한 기능을 수행하기 위한 코팅액 재생 및 보충 시스템 (90)은 본 발명의 코팅 적용 시스템의 어떠한 실시태양에도 제공될 수 있음을 이해한다.
상기한 바와 같이, 웹 (60)의 코팅 표면 (64)는 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b)와의 접촉 라인 (72)를 따라서 코팅액을 픽업한다. 그러나, 본 발명의 코팅 시스템의 경우, 웹 (60)의 코팅 표면 (64)와 적용 롤 표면 (34)의 맞물림을 간단히 해제함으로써 이동 웹 (60)에 대해 공정을 "정지"시키는 것이 매우 쉽다. 이것은 한 실시태양에서는 회전 압인 롤 (70)을 적용 롤 (32)로부터 떨어지도록 이동시킴으로써 달성된다. 제 5 도는 웹 (60)을 적용 롤 표면 (34)로부터 분리시키기 위해 압인 롤 (70)이 적용 롤 (32)로부터 멀리 떨어져서 충분한 거리를 이동한 것(실선으로)을 예시한다. 따라서, 이동 웹 (60)의 자유 지간 (60a)가 어느 접촉 라인에서도 적용 롤 표면 (34)와 맞물리지 않는 경로를 따름으로써, 적용 롤 (32)로부터 웹 (60)으로의 코팅액 이송을 가능하지 않게 한다. 이와 같이 분리된 형태로 있을 때, 적용 롤 (32)가 회전하기 때문에(또한 적용 롤 및 잉크통 롤 각각의 마주보는 매끈한 표면 및 텍스처화된 표면의 계량 효과를 다시 받기 때문에) 적용 롤 표면 (34) 상의 코팅액의 스트라이프 (48)이 적용 롤 표면 (34) 상에 머무르게 되고, 닙 (30)에 재진입한다. 코팅 공정을 "진행"시키는 것이 요망될 때는, 자유 지간 (60a)가 다시 접촉 라인 (72)에서 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b)와 접촉함으로써 역방향 맞닿음 이송에 의해 웹 (60)의 코팅 표면 (64) 상에 요망되는 코팅액 패턴 (74)로 코팅액 이송을 개시할 때까지 압인 롤 (70)을 적용 롤 (32) 쪽으로 이동시킨다(제 5 도에 가상선으로 나타냄). 제 5도에 예시된 바와 같이, 화살표 (100) 방향으로 압인 롤 (70)을 이동시키는 것이 웹 (60)에 대해 코팅 공정의 "정지" 및 "진행"을 변환하는 데 효과적이다.
이동 웹에 대한 코팅액의 적용을 활성화 및 비활성화하는 상기 간단한 수단은 본 발명의 시스템을 이동 웹의 확립된 인쇄 공정과 쉽게 상용성이 있게 한다. 제 6 도는 본 발명의 코팅 방법을 포함하는 웹 인쇄 라인을 개략적으로 예시한다. 웹 공급원 (101)은 다수의 웹 가공 스테이션 (105), (107), (109) 및 (111)을 통하는 코팅 경로를 따라서 이동하는 웹 (103)을 제공한다. 이 예시적인 방법에서, 웹 가공 스테이션 (105)는 웹 (103)의 한쪽 면에 표시가 적용되는 인쇄 스테이션이다. 웹 인쇄 스테이션 (105)는 전형적으로 건조기를 포함하거나, 또는 웹은 인쇄 직후 건조 스테이션을 횡단한다. 이어서, 인쇄된 웹은 본 발명의 코팅 스테이션 (107) 안으로 전진하고, 여기서 접착제와 같은 코팅액의 스트라이프 패턴이 웹 (103)의 한 표면에 적용된다. 이것은 이미 인쇄되어 있는 표면일 수 있거나, 또는 웹의 반대 표면일 수 있다. 코팅 패턴이 적용된 후, 이어서 웹은 방금 적용된 코팅을 필요에 맞게 건조 또는 경화시키는 건조 스테이션 (109)로 전진한다. 이어서, 웹 (103)은 추가의 인쇄 스테이션, 절단 또는 트리밍 스테이션, 및 웹 물질의 다른 층(즉, 접착 라이너)의 적용, 또는 요망되는 최종 제품을 얻기 위한 다른 추가의 웹 전환 공정을 포함할 수 있는 추가의 전환 스테이션 (111)로 전진한다. 제 6 도는 본 발명의 장치 및 방법을 실현하는 코팅 스테이션 (107)을 포함하는 가능성 있는 웹 인쇄 라인의 예에 지나지 않는다. 다양한 실시태양에서, 웹의 양쪽 면에의 인쇄가 코팅 스테이션 (107) 이전에 일어날 수 있거나, 또는 다른 전환 작업이 코팅 스테이션 (107) 이전에 이동 웹에 적용될 수 있다. 마찬가지로, 웹의 한쪽 면 또는 양쪽 면 상의 추가 인쇄, 또는 추가의 전환 작업은 코팅 스테이션 (107)의 다운 웹에서 일어날 수 있다. 추가로, 이미 코팅된 웹의 동일 면에 또는 웹의 반대쪽 면에 코팅액의 제 2 패턴을 코팅하기 위해 본 발명의 장치 및 방법을 실현하는 제 2 코팅 스테이션이 제공될 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 코팅 시스템 및 방법은 활성화될 때는 코팅액의 스트라이프의 연속 패턴을 웹에 적용한다(단절 없이 웹의 길이를 따라서 연속임). 몇몇 경우에서는, 웹의 길이를 따라서 간헐적으로 코팅액을 적용하는 것이 요망될 수 있다. 이것은 제 7 도 내지 제 10 도에 예시된 방식으로 압인 롤을 변형하고 압인 롤과 적용 롤 사이의 거리를 조절함으로써 달성할 수 있다.
제 1 도 내지 제 5 도에 예시된 실시태양에서, 압인 롤 (70)은 일반적으로 매끈한 원통형 외부 표면을 갖는다. 제 7 도 내지 제 10 도에 예시된 성분들은 압인 롤의 외부 표면의 형태를 제외하고는 제 1 도 내지 제 3 도에 예시된 것과 동일하다. 제 7 도에서, 회전 압인 롤 (170)은 원주 표면 (174)를 가로질러서 종방향으로 뻗는(압인 롤 (170)의 축에 평행한) 1 개 이상의 융기된 이미지 패턴 또는 캠 (172)를 갖는다. 융기된 이미지 패턴 (172)는 적용 롤 표면 (34)와 맞물리지는 않지만, 압인 롤 (170)이 회전하는 동안 웹 (60)의 코팅 표면 (64)와 적용 롤 표면 (34)가 간헐적으로 코팅액 이송 접촉을 하게 한다. 제 8 도는 웹 (60)의 자유 지간 (60a)가 아이들러 롤 (68)과 압인 롤 (170) 상의 융기된 이미지 패턴 (172) 중의 하나 사이에서 뻗을 때 웹 (60)의 코팅 표면 (64)가 적용 롤 표면 (34)와 접촉하는 것을 예시한다. 제 9 도는 웹 (60)의 자유 지간 (60a)가 아이들러 롤 (68)과 압인 롤 (170)의 원주 표면 (174) 사이에서 뻗을 때 그것이 적용 롤 표면 (34)와 접촉하지 않는다는 것을 예시한다. 융기된 이미지 패턴 (172)가 웹 (60)의 윗표면 (62)와 맞물려서 그것을 적용 롤 (32) 쪽으로 밀 때만(제 8 도), 웹 (60)의 자유 지간 (60a)는 접촉 라인 (72)에서처럼 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b)와 맞물린다. 위에서 설명한 바와 같이, 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b)는 코팅액 (20a)의 패턴 (46)(예: 코팅액의 1 개 이상의 스트라이프 (48))을 함유한다. 이 패턴은 웹 (60)의 자유 지간 (60a)가 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b)와 접촉(압인 롤 (170) 상의 융기된 이미지 패턴 또는 캠 (172)와 웹 (60)의 간헐적 접촉에 의해서 일어남)할 때만 웹 (60)에 이송된다. 따라서, 웹 (60)의 코팅 표면 (64)에 적용된 코팅액 패턴은 웹의 길이를 따라서 연속이 아니고, 코팅 패턴 (175)처럼 간헐적으로 적용된다(제 10 도 참조). 따라서, 제 10 도에서 보는 바와 같이, 코팅 패턴 (175)는 웹 (60)의 코팅 표면 (64) 상의 코팅액 (178)의 간헐적으로 적용된 짧은 스트라이프를 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 융기된 이미지 패턴 또는 캠 (172)는 웹 (60) 상에 코팅액의 간헐적 스트라이프 (178)을 한정하는 다양한 형태 (예: 스트라이프, 원, 정사각형 등)를 취할 수 있다. 게다가, 간헐적 스트라이프 (178)은 웹 (60) 상에 인쇄된(또는 인쇄될) 다른 이미지와 맞춰서 적용될 수 있다.
본 발명의 코팅 장치 및 방법의 다른 실시태양에서, 코팅액은 제 11 도에 예시된 바와 같은 게이트 롤 방법을 통해서 적용 롤 상에 도입된다. 잉크통 롤 (24) 및 적용 롤 (32)의 정렬이 그들의 축이 본질적으로 동일 수평면 상에 정렬되도록(롤 (24) 및 (32)가 나란히 배열됨) 변함으로써, 닙 (30)은 코팅액 (20)이 롤 위에서 수집된 후 닙 (30)을 통해 계량되는 유체 게이트 영역을 형성한다. 따라서, 코팅액 (20)은 닙 (30)에서 코팅액의 새들(saddle) (220)을 형성하고, 여기서 잉크통 롤 (24) 및 적용 롤 (32) 각각의 회전 표면 (26) 및 (34)가 만난다. 필요하다고 여기면, 코팅액 (20)의 새들 (220)은 측면 게이트 벽 (225) 및 (227)(각각 잉크통 롤 (24) 및 적용 롤 (32)의 표면을 따라서 종방향으로 뻗음), 및 롤 표면 사이에서 뻗는 말단 게이트 벽 (나타내지 않음)에 의해 추가로 한정될 수 있다. 코팅액 (20)은 잉크통 롤 (24) 및 적용 롤 (32) 아래의 코팅액 수집 팬 (222), 및 펌프 (231) 및 점도 모니터링, 점도 조절 및 코팅액 보충과 같은 다른 코팅액 조절 기능을 포함할 수 있는 코팅액 재생 및 보충 시스템 (229)(제 2 도에 예시된 실시태양과 관련해서 위에서 논의됨)를 포함하는 코팅액 재순환 시스템에 의해 닙 (30) 안으로 도입된다.
적용 롤 (32)의 표면 (34)에 코팅액 (20)을 전달하는 제 11 도의 게이트 롤 방법은 상기한 실시태양들과는 다르지만, 갭 (30)을 통한 코팅액의 계량은 그 밖의 점에서는 동일하여 닙 통과 후의 적용 롤 표면 (34a) 상에 코팅액이 균일하게 침착된다. 이어서, 표면 (34a) 상의 코팅액은 노치가 있는 에지 형태를 통해서 닥터 블레이드 통과 후의 적용 롤 표면 (34b) 상에 코팅액 스트라이프의 요망되는 패턴을 한정하는 역할을 하는 닥터 블레이드 (40)과 마주친다. 이 패턴은 그것이 웹 (60)의 자유 지간 (60a)를 따라서 한정된 접촉 라인 (72)에서 웹 (60)에 이송될 때까지 적용 롤 (32)에 의해 운반된다. 코팅액의 스트라이프는 상기한 방식으로 역방향 맞닿음 코팅 적용으로 웹 (60)의 코팅 표면 (64)에 이송된다. 제 1 도 내지 제 5 도에 예시된 장치 및 방법에 비해 제 11 도에 예시된 본 발명의 코팅 장치 및 방법이 갖는 한 가지 이점은 코팅액이 계량을 위해 닙 (30)에 전달된 후 적용 롤 (32)로부터 닥터링(doctoring)될 때 재생되는 상이한 방식 때문에, 코팅액이 발포될 가능성이 적다는 것이다. 코팅액은 하부 팬의 코팅액 공급원으로부터 잉크통 롤 표면 (26)에 의해 닙 (30)까지 운반되는 것이 아니라, 닙을 통해 계량되기 때문에 닙 (30)에서 코팅액 (220)의 새들(saddle)로서 고인다.
본 발명은 다음 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이 실시예에 언급된 특별한 장치 및 방법 뿐만 아니라 다른 조건 및 세부 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 모든 물질 및 성분은 상업적으로 입수가능하거나, 또는 달리 언급되지 않으면 당업계 숙련자에게 알려져 있거나 또는 자명한 것이다. 이 실시예는 본래 예시적인 것이고, 본 발명을 어떤 식으로도 제한하지 않는다.
제 1 도 내지 제 5 도에 예시된 것과 일반적으로 유사한 배열에서, 55 듀로미터 가교된 우레탄 고무 잉크통 롤을 약 300 ㎛의 깊이, 약 15°내지 60°의 이 각도 및 약 50 내지 약 200 라인/인치의 V형 나선형 홈으로 잘랐다. 홈을 잉크통 롤의 축에 대해 약 89.95°의 각도로 정렬하였다. 깊이, 이 각도 및 인치당 라인 수는 적용되는 접착제 코팅 중의 미소구체 입자의 크기 및 기재 상의 코팅의 요망 되는 균일성과 관련 있도록 선택하였다. 접착제는 고무 잉크통 롤이 픽업하고, 고무 잉크통 롤과 매끈한 크롬 적용 롤 사이의 닙 압력을 조정함으로써 계량하였다. 닙 압력 및 홈 치수가 요망되는 접착제 코트 중량을 결정하였다. 1:1 비로 회전하는 두 롤의 막 쪼개짐 작용 및 접착제 유체의 레올로지가 매끈한 크롬 롤 표면 상의 접착제 유체의 정교한 라인 패턴을 확립하였다. 노치가 있는 템플레이트 패턴을 갖는 닥터 블레이드를 고무 잉크통 롤과 매끈한 크롬 롤 사이의 닙 가까이에 놓았다. 닥터 블레이드의 노치가 없는 부분은 매끈한 크롬 롤 표면으로부터 접착제가 요망되지 않는 영역에서 접착제 유체를 긁어내서, 매끈한 크롬 롤 표면 상에 스트라이프(또는 스트라이프들)의 접착제 패턴을 남겼다. 긁어낸 과다 접착제는 고무 잉크통 롤 상으로 다시 흘러서, 잉크통 롤 아래의 접착제 공급 팬으로 되돌아갔다. 이어서, 매끈한 크롬 적용 롤의 표면 상의 접착제 유체의 스트라이프는 기재 상에 역방향 맞닿음 적용으로 닦였다. 전형적으로, 접착제 100％가 기재에 이송되었고, 접착제 스트라이프는 퍼지지 않고 닥터 블레이드에서 스트라이프를 한정하는 노치의 원래 폭과 비슷하였다. 이동 웹의 속도에 대한 매끈한 크롬 롤의 표면의 속도를 변화시킴으로써 웹 상의 적용된 접착제의 평활도 및 코트 중량을 개선할 수 있었다. 게다가, 맞닿는 지점보다 위로 웹을 단순히 올림으로써, 재조정 또는 청소를 할 필요없이 코팅 공정을 진행 및 정지시킬 수 있었다.
37％ 고형물 함량으로 0.5％ 아크릴산 및 0.8％ 아크릴아미드를 갖는 미국 특허 5,571,617에 게재된 바와 같은 표면 활성 미소구체 접착제로 샘플을 제조하였다. 고형물 기준으로 이 제제는 90％ 미소구체 접착제 및 10％ 하이카(Hycar) 2600X22 (50％ 고형물 함량을 갖는 아크릴 라텍스; 노베온, 인크.(Noveon, Inc.)(미국 오하이오주 클리블랜드)로부터 입수가능함)이었다. 소량의 서피놀(Surfynol) DF-75(에어 프러덕츠 앤드 케미칼즈, 인크.(Air products and Chemicals, Inc.)(미국 펜실바니아주 앨런타운)으로부터 입수가능함)를 첨가해서 발포를 감소시켰다. 접착제 유체의 점도는 17.7 cps(브룩필드(Brookfield) 점도계, 스핀들 수 1, 60 RPM, 브룩필드 엔지니어링 래보라토리즈, 인크.(Brookfield Engineering Laboratories, Inc.)(미국 매사추세츠주 미들보로)로부터 입수가능함)이었다. 접착제 유체는 상기한 코팅 어셈블리를 이용해서 프라이밍된 PET 필름에 2 인치 폭 스트라이프로 적용하였다. 코팅을 웹에 50 ft/분으로 적용하였다. 잉크통 롤과 적용 롤 사이의 닙 압인, 및 적용 롤의 속도와 웹 속도 사이의 과속 비의 양을 조정해서 평활도 및 접착 수준에 영향을 주었다.
닙 압인 값을 확립하기 위해, 압력 하에서 잉크통 롤 및 적용 롤을 회전하는 롤 사이의 닙을 통해 유체 흐름이 일어나지 않는 지점까지 모여지게 하였다. 이 상태에서, 고무 잉크통 롤의 홈은 각 홈(횡단면)이 너무 작아서 미소구체가 잉크통 롤과 적용 롤 사이의 닙을 통해 통과하는 것을 허용할 수 없을 정도로 매우 크게 매끈한 적용 롤과의 가압 맞물림에 의해 아래로 눌렸다. 그 후, 롤이 함께 모여지게 하는 닙 압력을 감소시킴으로써, 롤이 서로에게서 물러나서 이 제로 유체(zero-fluid) 흐름 상태에서 물러나도록 하고(하지만, 순응성 고무 잉크통 롤의 변형 및 발휘된 닙 압력 때문에 롤은 여전히 많이 접촉되어 있음), 이 이동 거리를 닙 압인으로 측정하였다. 닙 압력을 감소시킴으로써, 홈을 미소구체의 닙 통과를 허용할 정도로 충분히 개방하였다.
표 1은 15 개의 샘플로부터 얻은 데이터를 나타내고, 샘플들 사이에는 과속 및 닙 압인에 변화가 있다.
Figure 112007054688619-PCT00001
"평활도 평점"은 PET 필름 상의 코팅된 표면을 육안으로 검사하여 결정한 주관적인 평점이다. 평활도 평점의 스케일은 0 (불량한 평활도를 나타냄)에서부터 4 (우수한 평활도를 나타냄)까지이었다. 평활도 평점이 3 이상이면 허용될 수 있는 제품으로 간주하였다. 평활도 평점은 과속(％)에 거의 전적으로 의존한다는 것을 발견하였다.
"결합 종이에 대한 접착성" 척도는 폴리에스테르 필름 대신에 결합 종이(예: 20 lb/연 결합 종이)를 사용했다는 점을 제외하고는 미국 특허 5,571,617에 나타낸 "박리 접착성" 시험 방법을 이용해서 평가하였다. 박리 접착성은 특정 각도 및 제거 속도에서 측정된 코팅된 샘플에 적용된 결합 종이를 제거하는 데 요구되는 힘이다. 이 실시예에서, 이 힘은 3.2 cm(1.25 inch) 폭의 코팅된 샘플 당 g으로 나타내었다. 다음과 같은 절차를 밟았다:
결합 종이의 폭 3.2 cm (1.25 inch)의 스트립을 시험 플레이트 상에 고정된 코팅된 샘플의 수평 표면에 적용하였다. 2 kg (4.5 파운드) 경질 고무 롤러를 사용해서 스트립을 적용하였다. 결합 종이의 자유 말단을 접착성 시험기 로드 셀에 제거 각도가 90°가 되도록 부착하였다. 이어서, 시험 플레이트를 로드 셀로부터 31 cm/분(12 inch/분)의 일정한 속도로 이동시킬 수 있는 인장 시험 기계의 조오(jaw)에 클램핑하였다. 결합 종이를 코팅된 샘플로부터 박리할 때 로드 셀 판독값(g/3.2 cm(1.25 inch) 코팅된 스트라이프)을 기록하였다. 각 샘플에 대해 3 회 시험하였다. 3 회 시험의 평균을 표 1에 보고하였다.
결합 종이에 대한 접착성은 닙 압인에 주로 의존하지만, 과속(％)에 의해서도 영향받는다는 것을 결정하였다. 재점착가능(repositionable) 접착제의 접착 수준 및 평활도 수준은 코팅 공정에서 조절 인자(예: 과속(％) 및 닙 압인)을 조정함으로써 요망되는 수준으로 쉽게 조정될 수 있다. 게다가, 이 조정은 접착제 응집 없이 달성할 수 있었다.
본 발명을 바람직한 실시태양과 관련지어서 기술하였지만, 당업계 숙련자는 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 형태 및 세부 사항에 변화를 가할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 모든 간행물 및 특허는 각 개별 간행물 또는 특허가 특히 개별적으로 참고로 혼입되었음을 알리는 것처럼 동일한 정도로 참고로 혼입한 것이다. 공동 양도된 미국 특허 출원 11/027,542 (출원일: 2004년 12월 30일; 발명의 명칭 : 코팅액 패턴을 한정하는 방법"(대리인 문서 번호 : 60437US002))도 본원에 참고로 혼입한다.

Claims (31)

  1. 제 1 롤의 표면과 제 2 롤의 표면 사이에 한정된 닙 안으로 코팅액을 도입하고, 코팅액의 1 개 이상의 스트라이프에 의해 한정되는 코팅액의 패턴이 제 2 롤 표면 상에 남도록 제 2 롤 표면의 선택된 부분들을 그로부터 코팅액을 제거하는 닥터 블레이드와 맞물리게 하는 것을 포함하고, 상기 제 1 롤 표면 및 제 2 롤 표면이 닙 압력 하에서 닙에서 함께 모여지게 되고, 롤 표면들이 반대 방향으로 닙 안에 있는 코팅액 쪽으로 움직이고, 닙 통과 후 제 2 롤 표면 상에 계량되는 코팅액의 양이 제 1 롤 표면의 토포그래피 및 닙 압력의 함수인 표면 상에 코팅액의 패턴을 한정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 코팅액의 패턴을 제 2 롤 표면으로부터 이동 웹의 코팅 표면 상으로 이송하는 것을 더 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 롤 표면의 토포그래피가 그 안에 형성된 나선형 홈을 포함하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 도입 단계가 회전 잉크통 롤의 표면이라고 정의되는 제 1 롤 표면 상에 코팅액을 적용하고, 잉크통 롤의 표면으로부터 회전 적용 롤의 표면이라고 정의되는 제 2 롤 표면 상으로 코팅액을 이송하는 것을 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 도입 단계가 제 1 롤 및 제 2 롤을 일반적으로 나란하게 정렬하여 그들의 각 표면 사이에 닙을 한정하도록 맞물리게 하고, 닙보다 위에서 제 1 및 제 2 롤 표면에 의해 한정되는 유체 게이트 영역 상으로 코팅액을 침착시키는 것을 포함하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서, 나선형 홈이 제 1 롤 표면의 축에 대해 약 80° 내지 약 90°의 각도로 정렬된 방법.
  7. 제 3 항에 있어서, 코팅액이 선택된 크기의 접착제 미소구체를 포함하고, 나선형 홈이 닙 압력 하에서 그 안에 미소구체를 적어도 부분적으로 받아들이는 크기를 갖는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 접착제 미소구체의 선택된 크기가 직경 약 5 내지 약 200 ㎛인 방법.
  9. 제 3 항에 있어서, 나선형 홈이 약 50 내지 약 300 ㎛의 깊이를 가지고, 제 1 롤 표면을 가로질러서 측방향으로 약 40 내지 약 300 홈/인치로 배치되는 방법.
  10. 제 3 항에 있어서, 나선형 홈이 약 15°내지 약 120°의 이 각도(tooth angle)를 갖는 V형 홈인 방법.
  11. 제 2 항에 있어서, 이동 웹의 코팅 표면을 코팅액의 패턴을 갖는 제 2 롤 표면과 선택적으로 맞물리게 하는 것을 더 포함하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 선택적으로 맞물리게 하는 단계가 이동 웹이 지나서 횡단하는 압인 롤을 이동 웹의 코팅 표면이 코팅액의 패턴을 갖는 제 2 롤 표면과 접촉할 때까지 제 2 롤 쪽으로 이동시키는 것을 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 압인 롤이 그의 원주 표면을 가로질러서 종방향으로 뻗는 융기된 이미지 패턴을 갖는 것이고, 압인 롤이 회전하고 이동 웹이 그것을 통과할 때, 이동 웹의 코팅 표면이 제 2 롤 상의 코팅액의 패턴과 간헐적으로 맞물리도록 이동 웹의 배면을 융기된 이미지 패턴과 선택적으로 맞물리게 함으로써 코팅액을 제 2 롤 표면으로부터 이동 웹으로 간헐적으로 이송하는 것을 더 포함하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 제 2 롤 표면 상에 남는 코팅액의 패턴이 코팅액의 제 1의 다수의 스트립을 포함하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 제 2 롤 표면 상에 코팅액의 제 2의 상이하게 정렬된 다 수의 스트립을 한정하도록 닥터 블레이드의 에지 형태를 변경시킴으로써 제 2 롤 상에 남는 코팅액의 패턴을 변형시키는 것을 더 포함하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서, 제 1 롤 표면이 순응성인 방법.
  17. 제 1 항에 있어서, 제 2 롤 표면이 매끈하고 비순응성인 방법.
  18. 제 1 항에 있어서, 제 2 롤 표면 상에 계량된 코팅액이 제 2 롤 표면을 균일 연속 층으로 덮는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서, 이동 웹을 이동 웹 상의 코팅액의 패턴을 정착시키기 위한 건조 스테이션을 지나도록 전진시키는 것을 더 포함하는 방법.
  20. 제 1 항에 있어서, 이동 웹을 이동 웹의 1 개 이상의 표면 상에 표시를 인쇄하기 위한 인쇄 스테이션을 지나도록 전진시키는 것을 더 포함하는 방법.
  21. 제 2 항에 있어서, 제 2 롤 표면을 제 1 속도로 움직이게 하고, 이동 웹을 제 1 속도보다 느린 제 2 속도로 제 2 롤 표면을 지나도록 전진시키는 것을 더 포함하는 방법.
  22. 제 2 항에 있어서, 이동 웹이 제 2 롤 표면과 역방향 맞닿음 배향으로 맞물리는 방법.
  23. 제 1 항에 있어서, 두 롤 표면이 거의 동일한 속도로 움직이는 방법.
  24. 제 1 항에 있어서, 제 1 롤 표면이 제 2 롤 표면보다 느린 속도로 움직이는 방법.
  25. 코팅액을 회전 잉크통 롤 표면 상에 적용하고,
    코팅액을 잉크통 롤 표면으로부터 회전 적용 롤 표면으로 이송하고,
    코팅액의 1 개 이상의 스트라이프에 의해 한정되는 코팅액의 패턴이 적용 롤 표면 상에 남도록 적용 롤 표면의 선택된 부분들을 그로부터 코팅액을 제거하는 닥터 블레이드와 맞물리게 하고,
    코팅액의 스트라이프를 적용 롤 표면으로부터 이동 웹의 코팅 표면 상으로 이송하는
    것을 포함하고, 상기 이송되는 코팅액의 양이 잉크통 롤 표면의 토포그래피 및 두 표면 사이의 닙 압력의 함수인 코팅 표면 및 반대쪽 배면을 갖는 이동 웹 상에 코팅액을 적용하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 잉크통 롤 표면의 토포그래피가 그 위에 형성된 나선형 홈을 포함하는 방법.
  27. 제 25 항에 있어서, 잉크통 롤이 제 1 회전 방향으로 회전하고, 적용 롤이 반대 방향인 제 2 회전 방향으로 회전하고, 웹이 적용 롤을 역방향 맞닿음 배향으로 지나도록 움직이는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 잉크통 롤의 표면 및 적용 롤의 표면을 서로에 대해 거의 동일한 속도로 움직이게 하는 것을 더 포함하는 방법.
  29. 제 27 항에 있어서, 잉크통 롤의 표면을 적용 롤의 표면보다 느린 속도로 움직이게 하는 것을 더 포함하는 방법.
  30. 제 25 항에 있어서, 잉크통 롤 표면이 순응성이고, 잉크통 롤의 표면 및 적용 롤의 표면을 함께 모여지게 하는 것을 더 포함하는 방법.
  31. 제 1 순응성 회전 롤, 코팅액 계량 닙을 사이에 한정하도록 제 1 롤과 정렬된 제 2 비순응성 회전 롤, 및 코팅액을 함유하는 제 2 롤의 닙 통과 후의 표면과 맞물리는 닥터 블레이드를 포함하고, 상기 제 1 롤 및 제 2 롤이 닙에서 함께 모여지게 되고, 상기 제 1 롤이 그 안의 1 개 이상의 코팅액 미소구체의 닙 통과를 허용하기에 충분한 깊이를 갖는 표면 특징을 포함하는 표면 토포그래피를 가지고, 상 기 닥터 블레이드가 제 2 롤 표면의 선택된 부분들로부터만 코팅액을 제거하는 모양으로 형상화되고, 상기 제 2 표면 상에 코팅액의 1 개 이상의 스트라이프에 의해 한정되는 코팅액의 패턴이 남는, 롤 상에 미소구체 포함 코팅액의 스트라이프 패턴을 한정하는 장치.
KR1020077017323A 2004-12-30 2005-12-08 코팅액 패턴 형성 방법 및 장치 KR20070094812A (ko)

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US11/027,511 2004-12-30
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