KR20100015738A - 텍스쳐 표면을 갖는 재료 및 이 재료의 제조 방법 - Google Patents

텍스쳐 표면을 갖는 재료 및 이 재료의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시내용은 릴리스 웹과, 바닥재, 벽지, 텍스쳐 라미네이트 등과 같은 완성품 양자를 포함하는 다양한 텍스쳐 재료를 형성하기 위한 공정 및 장비를 특징으로 한다. 본 명세서에 설명된 공정에 의해 경화용 복사선은 경화성 재료가 적용되는 기판을 통과하기보다는 텍스쳐 매체를 통과할 수 있게 된다.

Description

텍스쳐 표면을 갖는 재료 및 이 재료의 제조 방법{MATERIALS HAVING A TEXTURED SURFACE AND METHODS FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 텍스쳐 표면을 갖는 재료 및 이러한 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
표면 텍스쳐, 예컨대 3차원 패턴은, 경화성 코팅으로 웹을 코팅하는 공정에 의해 시트 또는 웹 재료에 부여될 수 있으며, 텍스쳐는 조각된 금속 롤의 형태로 복제 표면에 의해 경화성 코팅에 부여되고, 상기 코팅은 롤과 접촉하는 동안 웹을 통과하는 복사선에 의해 경화된다. 웹이 투명하다면, 상기 코팅은 자외선(UV) 복사를 이용하여 경화될 수 있는 반면, 웹이 불투명하다면 전자 비임 복사가 일반적으로 이용된다. 이러한 유형의 공정과 함께 사용될 수 있는 기판(웹)은, 복사선이 통과할 수 있을 정도로 충분히 얇은 기판으로 한정되며, 불투명한 기판의 경우 전자 비임 복사를 이용한 처리에 견딜 수 있는 기판으로 한정된다. 일부 경우에 있어서, 엠보싱 롤로부터의 릴리스(release)가 문제가 되며/되거나 코팅 품질, 예컨대 공기 혼입 또는 스트리킹과 관련된 문제가 있을 수 있다.
이러한 공정으로부터 얻어지는 시트 또는 웹 재료는, 플라스틱 필름 또는 시트가 릴리스 시트 상에서 또는 릴리스 시트에 대해 형성된 이후 냉각 혹은 경화 후 릴리스 시트로부터 분리되어 플라스틱 재료를 세팅하게 되는 공정에서 릴리스 시트 또는 필름으로서 사용될 수 있다. 릴리스 시트는 소정 표면을 제공하며, 세팅된 플라스틱 재료는 이 표면으로부터 쉽게 분리될 수 있고, 릴리스 시트는 소정 품질의 완성된 릴리스 표면을 플라스틱 재료의 표면에 부여한다. 예를 들면, 요구되는 텍스쳐 표면의 거울상(mirror image)인 텍스쳐 표면을 갖는 릴리스 시트 상에서 또는 이 릴리스 시트에 대해 플라스틱 재료를 형성함으로써, 플라스틱 재료의 표면 상에 요구되는 텍스쳐 표면을 마련할 수 있다.
이러한 형성 공정의 한 가지 예는, "캐스팅"이며, 즉 폴리비닐 클로라이드 또는 폴리우레탄 수지와 같은 수지 재료가 유동 가능한 상태에서 릴리스 시트 표면 상에 부착되거나 "캐스팅"되고, 가열되며, 경화되고, 냉각되어 상기 수지 재료를 연속적인 자기 지지 필름에 결합시키며, 릴리스 시트로부터 스트립핑되는 공정이다. 릴리스 시트에는 보통 하이 글로스 구조, 텍스쳐링 구조 또는 엠보싱 구조와 같이 요구되는 표면 효과가 제공되며, 이러한 표면 효과는 캐스팅 필름 상에 복제된다.
인용함으로써 본 명세서에 그 개시내용이 포함되는 미국 특허 제4,289,821호(그레이 등) 및 미국 특허 제4,322,450호(그레이 등)는, 캐스팅 공정에서 사용하기 위한 릴리스 시트 상의 릴리스 코팅에서 표면 효과를 구현하기 위한 기법을 개시하고 있다. 개시된 한 가지 방법은, 웹 기판의 일 표면에 전자 비임 복사로 경화 가능한 재료의 코팅을 적용하는 것과, 요구되는 표면 효과를 갖는 복제 표면(엠보싱 매체)에 대해 기판의 코팅된 측면을 압착하여 코팅이 복제 표면과 동형이 되 도록 하는 것과, 코팅에 전자 비임 복사선을 조사하여 코팅을 경화시키는 것과, 기판에 부착된 경화된 코팅과 함께 복제 표면으로부터 기판을 스트립핑하는 것을 포함한다. 복제 표면은 바람직하게는 그 표면에 조각된 패턴 혹은 고도로 광택 처리된 부드러운 표면을 갖는 금속 롤이다. 이 기법의 중요한 장점은, 복제 표면의 패턴 또는 마무리가 실질적으로 100 %의 박진성(fidelity)으로 경화된 코팅에서 재현된다는 점이다. 이 기법을 통해 릴리스 시트 상의 플라스틱 캐스팅의 표면 상에 우드 그레인(wood grain) 및 레더 그레인(leather grain)과 같은 매우 정교한 패턴의 복제가 가능해진다.
본 개시내용은, 경화성 코팅에 텍스쳐를 적용한 후 코팅을 경화시킴으로써 형성되는 텍스쳐 표면을 갖는 재료를 형성하기 위한 공정 및 장비를 특징으로 한다. 본 명세서에서 사용될 때 "텍스쳐" 및 "텍스쳐 표면"이라는 용어는, 예컨대 빛의 파장 미만에서 토포그래피(topography)를 갖는 텍스쳐를 비롯하여 매우 정교한 텍스쳐를 포함한다. 그러나, 본 명세서에서 언급되는 텍스쳐는, 단지 표면, 표면 오염 등의 자연적인 토포그래피에 의해 임의의 표면 상에 원래 존재하는 텍스쳐라기보다는 의도적으로 표면에 부여되는 텍스쳐, 즉 사전에 결정된 텍스쳐이다.
이에 따라 형성될 수 있는 텍스쳐 재료는, 캐스팅 공정에서 사용하기 위한 릴리스 필름과, 예컨대 바닥재, 벽지, 텍스쳐 라미네이트 등의 시트, 보드, 플레이트 또는 웹 형태로 완성된 제품 양자를 포함한다. 본 명세서에서 설명하는 공정은, 텍스쳐 매체로서 조각 롤보다는 텍스쳐 웹을 사용하며, 이에 따라 경화용 복사가 텍스쳐링 및 경화된 코팅을 지탱하는 기판을 통과하기보다는 텍스쳐 매체를 통과할 수 있도록 한다.
텍스쳐 매체를 통한 경화는 다수의 장점을 제공한다. 이는, 포일, 보드 및 플레이트와 같이 보다 두꺼운 기판을 사용할 수 있도록 해주며, 이에 따라 보다 광범위하고 다양한 완성품의 생산이 가능해진다. 또한, 이러한 경화는, 복사 노출에 따른 기판에 대한 손상을 줄여주거나 없애주며, 이러한 노출에 의해 손상받을 수 있는 기판, 예컨대 셀룰로오스 기판의 사용을 가능하게 해준다. 따라서, 일부 실시예에 있어서, 기판은 코팅이 경화된 이후에도 경화 공정 이전의 기판의 기계적 특성에 대해 그 기계적 특성(인장 강도 및 인열 강도)의 실질적인 변화를 나타내지 않는다.
또한, 본 명세서에 개시된 공정은 전술한 공정과 관련하여 발생할 수 있는 공정 제어 문제의 일부, 예컨대 엠보싱 매체로부터의 릴리스, 공기 혼입 및 스트리킹을 해결하며, 이에 따라 일관된 고품질의 완성품을 제공한다.
조각 롤보다는 웹 형태의 텍스쳐 매체를 사용하면, 다수의 현저한 공정상 장점을 얻게 된다. 예를 들면, 일반적으로 조각 롤을 교체하는 것보다 텍스쳐 매체, 예컨대 텍스쳐를 교체하는 것이 보다 용이하다. 또한, 조각 롤은 단지 경우에 따라 사용되기 때문에(텍스쳐 매체를 형성하기 위한 마스터로서 사용됨), 조각 롤에 대한 닉킹(nicking) 및 다른 손상과 관련된 문제가 최소화되거나 해소되며, 텍스쳐 복제의 박진성을 유지하기가 더 용이하다. 또한, 조각 롤을 코팅하는 것보다 웹 형태의 텍스쳐 매체를 코팅하는 것이 일반적으로 더 용이하며, 이에 따라 상기 공정은 코팅 내의 공기 혼입 없이 보다 빠른 속도로 실시될 수 있다.
일 양태에 있어서, 본 발명은 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법을 특징으로 하며, 이 방법은 (a) 복제 표면을 형성하는 3차원 텍스쳐를 갖는 표면층 및 가요성 웹을 포함하는 텍스쳐 매체를 제공하는 것과, (b) 텍스쳐 표면이 적용될 기판을 제공하는 것과, (c) 복제 표면 및/또는 기판을 경화성 코팅으로 코팅하는 것과, (d) 기판을 텍스쳐 매체와 접촉시켜 코팅이 기판과 텍스쳐 매체 사이에 샌드위치되도록 하는 것과, (e) 코팅을 경화하는 것과, (f) 기판으로부터 텍스쳐 매체를 스트립핑시켜 경화된 코팅이 기판 상에 남아있도록 하는 것을 포함한다.
일부 실시예는 다음 중 하나 이상의 특징을 포함한다.
경화 단계는 텍스쳐 매체를 통해 복사선, 예컨대 UV 또는 전자 비임 복사선을 전달하는 것을 포함할 수 있다. 복사선은 바람직하게는 텍스쳐 매체 측에 인가된다. 일부 실시예에 있어서, 경화는 기판 또는 텍스쳐 매체에 압력을 인가하지 않고 행해진다.
텍스쳐 매체를 제공하는 단계는 가요성 웹에 경화성 코팅을 적용하는 것과, 코팅에 텍스쳐를 부여하는 것과, 코팅을 경화시켜 표면층을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 텍스쳐 매체를 형성할 때, 텍스쳐는 복제 패턴을 갖춘 조각 롤을 이용하여 가요성 웹 상의 코팅에 부여될 수 있거나, 또는 대안으로 마스터 텍스쳐 매체를 이용하여 가요성 웹 상의 코팅에 적용될 수 있다(텍스쳐 매체 자체는 가요성 웹 및 텍스쳐 경화 코팅을 포함함).
텍스쳐 매체는 연속적인 웹을 포함할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 방법은 코팅 단계, 경화 단계 및 스트립핑 단계 중에 공급 롤로부터 테이크 업 롤까지 텍스쳐 매체를 유도하는 것을 더 포함할 수 있다. 적용 단계는 코팅된 텍스쳐 매체 및 기판이 닙을 통과하도록 하는 것을 포함할 수 있다. 텍스쳐 매체는, 예컨대 종이 또는 필름 웹을 포함할 수 있다.
상기 기판은 폴리머 필름, 복수의 이산된 보드 또는 플레이트 혹은 임의의 다른 원하는 기판 재료를 포함할 수 있다. 상기 기판은 일반적으로 웹, 시트, 플레이트 또는 보드 재료의 형태이다.
코팅은 후속하는 캐스팅 공정 중에 경화된 코팅이 릴리스 층으로서 역할을 할 수 있도록 하기 위해 선택되는 릴리스 약품을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 코팅은 100 % 중실 코팅이며, 이에 따라 경화 중에 코팅의 수축이 최소화되거나 없어지고, 따라서 텍스쳐 매체로부터 코팅까지 표면 텍스쳐의 복제의 박진성이 유지된다. 바람직한 실시예에 있어서, 복제 표면의 텍스쳐의 역(inverse)은 경화된 코팅에서 100 % 박진성으로 재현된다. 텍스쳐 매체를 제작하기 위해 초기에 조각 롤이 사용되는 실시예에 있어서는, 조각 롤의 복제 패턴이 경화된 코팅에 100 % 박진성으로 재현되는 것이 바람직하다.
텍스쳐 매체는 일반적으로 다수의 공정 시행에 걸쳐 재사용 가능한 것이 유리하다. 따라서, 일부 실시예에 있어서, 상기 방법은, 사용된 텍스쳐 매체가 권취되는 테이크 업 롤을 공급 롤 위치로 이동하는 것과, 이 텍스쳐 매체를 재사용하는 것을 더 포함한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 시트, 보드 또는 웹 형태인 기판을 포함하는 텍스쳐 제품과, 이 제품의 노출된 표면 상에서 3차원 표면 텍스쳐를 가지며 경화용 복사선으로 경화 가능한 코팅을 특징으로 한다. 기판의 물리적 특성(인장 강도 및 인열 강도)이 코팅의 적용 및 경화 이전의 기판의 물리적 특성과 실질적으로 동일하다는 점은 중요하다. 기판보다는 텍스쳐 매체를 통해 제작 중에 복사선으로 경화 가능한 코팅에 복사선을 전달함으로써 이러한 상당한 장점을 얻게 된다.
일부 실시예는 다음 중 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 기판은, 그래픽 패턴, 예컨대 경화된 코팅 아래에 놓이는 기판 상에 인쇄된 패턴을 구비할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 상기 패턴은 표면 텍스쳐에 맞춰 함께 양면 인쇄된다. 기판은 일부 경우에 있어서 보드를 포함할 수 있다. 예컨대 제품이 벽지 또는 바닥재를 포함한다면, 기판은 노출된 표면에 대향하는 기판의 표면 상에 접착제를 구비할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 경화된 코팅은, 경화된 코팅이 캐스팅 공정 중에 릴리스 층으로서 작용할 수 있도록 하기 위해 선택되는 릴리스 약품을 포함한다.
본 발명의 하나 이상의 실시예의 세부 사항은 첨부 도면 및 이하의 설명에 기재되어 있다. 본 발명의 다른 특징 및 장점은 이러한 설명 및 도면 그리고 청구범위로부터 명확해질 것이다.
도 1은 텍스쳐 릴리스 필름의 제작을 위한 공정의 개략적인 측면도이다.
도 2는 라미네이트 제품의 제작을 위한 공정의 개략적인 측면도이다.
도 3은 텍스쳐 매체의 제작을 위한 공정의 개략적인 측면도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 공정의 사용을 위한 다양한 옵션을 나타내는 도면이다.
개요
이하의 설명에 있어서, 본 출원인은, 배경 기술 부분에서 전술한 캐스팅 공정 또는 프레싱, 적층, 가황 처리 및 롤 경화와 같은 다른 공정에서 사용될 수 있는 릴리스 웹, 즉 웹 또는 시트 재료를 제작하기 위해 본 명세서에서 설명하는 텍스쳐 공정이 어떻게 사용될 수 있는지를 우선 설명할 것이다. 예를 들면, 이러한 방식으로 제작된 릴리스 웹은 이후에 릴리스 필름 상의 텍스쳐의 역이 원하는 표면 텍스쳐인 완성품을 캐스팅하기 위한 몰드로서 사용될 수 있다. 다음으로, 본 출원인은 기판을 포함하는 완성품을 직접 형성하기 위해 본 명세서에서 설명한 공정이 어떻게 사용될 수 있는지를 설명하며, 이때 경화된 코팅은 상기 기판의 노출 표면 상에서 텍스쳐 매체 상의 텍스쳐의 역인 표면 텍스쳐를 갖는다. 마지막으로, 본 출원인은 본 명세서에 개시되는 공정에서 사용되는 텍스쳐 매체를 제작할 수 있는 바람직한 방식을 설명한다.
릴리스 웹 제작
도 1을 참고하면, 릴리스 웹 재료를 제작하기 위한 장치(10)는 공급 롤(14)로부터 이송되고 테이크 업 롤(16) 상에 권취되는 텍스쳐 웹(12)을 포함한다. 텍스쳐 웹(12)은 복제 표면(18)을 제공하며, 이 표면에 대해 릴리스 웹을 위한 기판이 닙핑된다. 경화성 코팅은 코팅 스테이션(20)에서 이 표면(18)에 적용된다. 경 화성 코팅이 코팅될 때 텍스쳐 웹으로부터 릴리스되도록 텍스쳐 웹 및 경화성 코팅을 선택한다.
기판(22)은 공급 롤(23)로부터 이송되며, 닙(24)에서 닙 롤(26, 28) 사이로장치에 유입된다. 닙은 텍스쳐 웹(12)의 코팅된 표면을 기판(22)의 마주보는 면에 부착시킨다. 이에 따라 형성되는 샌드위치는 이후에 복사 전달 장치(32), 예컨대 UV 램프를 포함하는 경화 스테이션(30)을 통해 이동한다.
기판이 불투명한 경우, 또는 필요한 경우, 복사 전달 장치는 자외선 광보다는 전자 비임 복사선을 전달할 수 있다. 복사 전달 장치는 도시된 바와 같이 바람직하게는 기판(22) 측보다는 텍스쳐 웹(12) 측에 배치되는 것이 바람직하다. 결과적으로, 복사선은 소정 두께의 기판을 통과할 필요가 없으며, 통상적으로 소정 두께의 기판을 통과하지 않는다. 복사선이 기판을 통과하지 않기 때문에, 기판의 물리적 특성은 경화에 의해 열화되지 않는다.
경화 이후에, 경화된 코팅을 지탱하는 기판[완성된 릴리스 웹(34)]은 텍스쳐 웹(12)으로부터 스트립핑되고, 이에 따라 경화된 코팅은 기판(22) 상에 남게 된다. 완성된 릴리스 웹(34)은 이후 테이크 업 롤(36) 상에 권취된다. 텍스쳐 웹(12)은 테이크 업 롤(16) 상에 권취된다. 일반적으로, 텍스쳐 웹은 예컨대 50 회 넘게 그리고 어떤 경우에는 70 회 넘게 여러 번 재사용될 수 있다.
완성품 제작
도 2을 참고하면, 전술한 장치(10)와 마찬가지로, 완성품을 제작하기 위한 장치(10')는 공급 롤(14)로부터 이송되고 테이크 업 롤(16) 상에서 권취되는 텍스 쳐 웹(12)을 포함한다. 텍스쳐 웹(12)은 복제 표면(18)을 제공하고, 완성품을 위한 기판은 이 표면에 대해 닙핑된다. 경화성 코팅이 코팅 스테이션(20)에서 표면(18)에 부착된다. 경화성 코팅이 경화될 때 텍스쳐 웹으로부터 릴리스되도록 텍스쳐 웹 및 경화성 코팅이 선택된다. 도 2에 도시되고 이하에 설명되는 기법의 중요한 장점은, 복제 표면(18)의 표면 텍스쳐가 경화된 코팅에서 실질적으로 100 %의 박진성으로 재현된다는 것이다. 따라서, 이 기법에 의해 매우 정밀한 원래 패턴을 경화된 코팅의 표면 상에 대응하게 높은 박진성으로, 즉 실질적으로 100 %의 박진성으로 복제 가능하게 된다.
일련의 이산된 보드로서 도 2에 도시된 기판(22')은 닙(24)에서 장치에 도입되며, 기판은 닙에서 롤(26')에 대해 닙핑된다. 보드는 컨베이어 또는 일련의 롤러(도시 생략됨)에 의해 지지된다. 롤(26')은 텍스쳐 웹(12)의 코팅된 면을 기판(22')의 마주보는 면에 대해 압박한다. 이후, 이에 따라 형성된 샌드위치는, 예컨대 UV 램프 또는 전자 비임 전달 장치인 복사 전달 장치를 포함하는 경화 스테이션(30)을 통해 이동한다. 이러한 경우에 있어서, 도 1에 도시된 장치(10)와 달리, 복사 전달 장치는 샌드위치 위에 장착되며, 텍스쳐 매체는 기판(22') 상에 있게 되고, 이에 따라 코팅은 텍스쳐 매체를 통해 경화될 수 있는 반면 보드는 아래에 놓이는 컨베이어 또는 롤러들에 의해 지지된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 경화 중에는 상기 샌드위치에 전혀 압력이 인가되지 않는 것이 바람직하다. 이에 따라 공정 비용이 줄어들 수 있고, 일반적으로 텍스쳐 웹(12)에 대한 손상이 최소화되며, 일부 경우에는 텍스쳐 웹을 재사용할 수 있으므로 많은 시간이 단축될 수 있다.
경화 이후, 텍스쳐 웹(12)은, 스트립핑 롤(13) 주위로 텍스쳐 웹(12)이 지나도록 함으로써 경화된 코팅을 지탱하는 기판으로부터 스트립핑된다. 경화된 텍스쳐 코팅은 완성품(35)을 형성하는 기판(22) 상에 남게 된다. 도 2에 도시된 실시예에 있어서, 보드는 스트립핑 도중에 보드의 중량에 의해 컨베이어 또는 롤러에 대해 유지된다. 다른 실시예에 있어서는, 다른 유형의 스트립핑 기법이 사용될 수 있다. 텍스쳐 웹(12)은 테이크 업 롤(16)에 권취되며, 예컨대 50 회 넘게 또는 70 회 넘게 여러 번 재사용될 수 있다.
필요하다면, 보드 또는 다른 기판(22')은 사전에 인쇄된 그래픽 패턴을 구비할 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 그래픽 패턴이 텍스쳐 코팅의 텍스쳐에 맞춰 함께 양면 인쇄될 필요가 있다면, 기판 및 텍스쳐 매체 상의 양면 인쇄용 마크와, 광학식 양면 인쇄 장치와 같은 양면 인쇄 기법을 이용하여 양면 인쇄를 행할 수 있다.
유리하게는, 텍스쳐 웹 측으로부터 경화가 이루어지기 때문에, 기판은 임의의 소정 두께인 임의의 소정 재료, 예컨대 셀룰로오스 재료, 세라믹 재료, 금속 재료 또는 직물 재료일 수 있다. 결과적으로, 전술한 공정을 이용하여 광범위하고 다양한 완성품을 제작할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 금속이 사용되는 경우에는, 완성품이 컬 판(caul plate) 또는 알루미늄 사이딩(siding) 제품일 수 있는 반면, 가요성 웹이 사용되는 경우에는, 완성품이 벽지일 수 있다.
텍스쳐 매체 제작
일부 실시예에 있어서, 텍스쳐 매체[예컨대, 도 1에서의 텍스쳐 웹(12)]는, 기판 상에 경화성 액체를 코팅하는 것과, 예컨대 성형 롤에 의해 코팅에 패턴을 부여하는 것과, 상기 코팅을 경화시키는 것과, 패턴이 부여된 표면으로부터 기판과 경화된 코팅을 스트립핑하는 것을 포함하는 방법에 의해 형성된다.
도 2에 도시된 공정에 있어서, 텍스쳐 매체 상의 패턴은 완성품의 요구되는 텍스쳐의 역이며, 따라서 이러한 경우에는(도 4에서의 옵션 A 참고), 조각된 성형 롤 상의 패턴이 완성품 상에 나타나는 패턴과 동일할 것이다. 도 1에 도시된 공정에 있어서, 완성된 캐스팅 제품의 텍스쳐(도 4에서의 옵션 B 참고)는 릴리스 웹의 역이고, 따라서 조각된 성형 롤 상의 패턴은 완성된 캐스팅 제품에서 요구되는 패턴의 역일 것이며, 텍스쳐 매체 상의 패턴은 완성품 상에서 요구되는 패턴과 동일할 것이다.
바람직하게는, 조각 롤을 이용하여 텍스쳐 매체를 형성하기 위한 전체 공정은, 예컨대 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같은 일련의 공정 스테이션을 통해 유도되는 재료의 연속적인 웹 상에서 행해진다. 도 3에 도시된 공정에 의해 매우 높은 박진성, 예컨대 실질적으로 100 %의 박진성, 즉 요구되는 패턴의 복제가 이루어지는데, 상기 패턴은 텍스쳐 매체를 이용하여 제작된 제품에서 보존된다.
도 3을 참고하면, 일 공정에서 예컨대 폴리머 필름인 웹(110)은 우선 공급 롤(102)로부터 코팅 스테이션(112)까지 이동하며, 코팅 스테이션에서 코팅 헤드(114)는 웹의 표면(117)에 습식 코팅(116)을 적용한다. 다음으로, 코팅된 웹은 백킹 롤(120)과 조각 롤(122) 사이에서 닙(118)을 통과하는데, 이때 습식 코팅(116)은 조각 롤(122)과 대면한다. 조각 롤은 그 표면 상에 패턴을 구비하며, 이 패턴의 역이 습식 코팅에 부여된다. 닙 압력은 일반적으로 비교적 낮으며[예컨대, "키스" 압력("kiss" pressure)], 이때 닙 압력은 코팅의 점도에 기초하여 선택되어 코팅이 웹으로부터 스퀴징되지 않도록 하는 한편, 조각된 텍스쳐가 또한 코팅에 부여될 수 있도록 한다. 보통, 코팅의 점도가 높을수록, 그리고 패턴이 깊을수록, 비교적 높은 닙 압력이 요구된다.
닙을 빠져나온 이후에, 코팅되고 텍스쳐링된 웹은 경화 스테이션(124), 예컨대 전자 비임 경화 장치 또는 UV 경화 장치를 통과한다. 코팅은, 여전히 조각 롤의 표면과 접촉한 상태에서 경화된다. 전자 비임 에너지 또는 화학 복사선은 일반적으로 웹의 이면(126)으로부터 인가되며, 웹을 통과하여 코팅(116)을 경화시켜 경질이면서도 가요성이 있고 웹(110)에 견고하게 부착되는 텍스쳐 코팅(128)을 형성한다. 웹(110) 및 경화된 코팅(128)은 테이크 업 롤(132)에서 조각 롤로부터 스트립핑될 수 있으며, 테이크 업 롤(130)에 권취될 수 있다. UV 경화법을 사용하는 경우, 도시된 바와 같이 웹의 이면으로부터 경화가 이루어진다면, 웹은 투명하거나 또는 반투명이어야 한다.
코팅(116)은 임의의 적절한 방법을 이용하여 적용될 수 있다. 적절한 기법은, 오프셋 그라비어, 다이렉트 그라비어, 나이프 오버 롤, 커튼 코팅, 그리고 다른 인쇄 및 코팅 기법을 포함한다.
조각 롤은, 습식 코팅에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 복제 표면의 일례이다. 다른 유형의 패턴 부여 장치가 사용될 수 있다. 그러나, 복제 표면은 롤, 드럼, 또는 다른 원통형 표면과 같은 회전하는 무한 표면 상에 배치되는 것이 일반적으로 바람직하다. 코팅은 도 3에 도시된 바와 같이 기판이 롤과 접촉하기 이전에 웹에 직접 적용될 수 있거나, 대안으로 롤에 직접 적용될 수 있는데, 이 경우에는 기판이 코팅된 롤에 대해 눌리게 된다.
코팅은 열 경화에 의해 경화될 수 있거나, 바람직하게는 복사 경화(예컨대, 전자 비임 복사 또는 UV 복사)에 의해 경화될 수 있다. 전자 비임 복사는, 요구되는 특정 패턴에 필요한 두꺼운 코팅을 통과할 있기 때문에 일부 경우에 선호된다. 전자 비임 복사 유닛은 쉽게 이용 가능하며, 보통 라인 전압을 단계적으로 상승시킬 수 있는 변압기 및 전자 가속기로 이루어진다. 전자 비임 복사 유닛의 제작자로는 미국 아이오와주 데븐포트에 소재한 피씨티 엔지니어드 시스템즈 엘엘씨 및 에너지 사이언스 인크가 포함된다. 적절한 UV 경화 장치는 보통 미국 매릴랜드주 게이터스버그에 소재한 퓨전, 인크로부터 입수 가능하다.
코팅 및 기판 재료는 이하에 "재료" 섹션에서 언급할 것이다.
텍스쳐 매체를 제공하기 위해 다른 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 텍스쳐 매체는 도 1에 도시된 공정을 이용하여 형성될 수 있는데, 이때 텍스쳐 웹(12)은 신규의 텍스쳐 매체를 위해 요구되는 패턴의 역을 갖는다(도 4에서의 옵션 C 참고). 이러한 경우에 있어서, 텍스쳐 웹(12)은 "마스터" 텍스쳐 웹으로서의 역할을 한다. 텍스쳐 매체는 또한 전통적인 엠보싱 기법을 이용하여 제작될 수 있다.
재료
도 1에 도시된 공정에서 사용되는 기판(22)은, 경화성 코팅이 부착되는 임의 의 원하는 시트 또는 웹 형성 재료, 예컨대 종이 또는 필름일 수 있다. 보통 코팅이 부착되지 않는 폴리머 필름은, 예컨대 화염 처리, 코로나 방전, 또는 부착 촉진제를 이용한 사전 코팅에 의해 처리될 수 있다. 적절한 기판은 종이, 폴리에스테르 필름과, 셀룰로오스 트리아세테이트, 2축으로 배향된 폴리스티렌 및 아크릴을포함한다. 도 2에 도시된 공정에서 사용하기에 적절한 기판은 이들 기판 및 전술한 바와 같은 다른 기판을 포함한다.
앞서 언급된 경화성 코팅은 바람직하게는 아크릴레이티드 올리고머, 단기능(monofunctional) 모노머, 및 가교결합을 위한 다기능 모노머를 포함한다. 아크릴 기능성 코팅을 경화시키기 위해 자외선 복사를 사용하는 경우, 코팅은 또한 당업계에 공지된 바와 같은 광개시제를 포함한다. 바람직한 아크릴레이티드 올리고머는 아크릴레이티드 우레탄, 에폭시, 폴리에스테르, 아크릴 및 실리콘을 포함한다. 올리고머는 실질적으로 코팅의 최종 특성에 영향을 준다. 당업자는 요구되는 최종 특성을 달성하기 위해 적절한 올리고머(들)를 선택하는 방법을 알고 있다. 본 명세서에서 설명되는 릴리스 웹에 대해 요구되는 최종 특성은 보통 가요성 및 내구성을 제공하는 올리고머를 필요로 한다. 광범위한 아크릴레이티드 올리고머는 사이텍 서피스 스페셜티즈, 코오퍼레이션으로부터 에베크릴 6700, 4827, 3200, 1701 및 80 등으로 상업적으로 입수 가능하고, 사르토머 컴퍼니, 인크로부터 CN-120, CN-999 및 CN-2920 등으로 상업적으로 입수 가능하다.
보통의 단기능 모노머는 아크릴산, N-비닐피롤리돈, (에톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 또는 이소데실 아크릴레이트를 포함한다. 바람직하게는 단기능 모노 머는 이소데실 아크릴레이트이다. 단기능 모노머는 희석제로서 작용하며, 즉 코팅의 점도를 낮추고 코팅의 가요성을 증가시킨다. 단기능 모노머의 예는, 사르토머 컴퍼니, 인크로부터 입수 가능한 SR-395 및 SR-440, 그리고 사이텍 서피스 스페셜티즈 코오포레이션으로부터 입수 가능한 에베크릴 111 및 ODA-N(옥틸/데실 아크릴레이트)을 포함한다.
가교결합을 목적으로 보통 사용되는 다기능 모노머는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(TMPTA), 프로폭실레이티드 글리세릴 트리아크릴레이트(PGTA), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(TPGDA) 및 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(DPGDA)이다. 바람직하게는 다기능 모노머는 TMPTA, TPGDA 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직한 다기능 모노머는 가교제로서 작용한다. 다기능 모노머의 예는, 사르토머 컴퍼니, 인크가 제조한 SR-9020, SR-351, SR-9003 및 SR-9209와, 사이텍 서피스 스페셜티즈 코오포레이션이 제조한 TMPTA-N, OTA-480 및 DPGDA를 포함한다.
바람직하게는, 상기 코팅은, 경화 이전에, 20 내지 50 %의 아크릴레이티드 올리고머, 15 내지 35 %의 단기능 모노머, 및 20 내지 50 %의 다기능 모노머를 포함한다. 코팅의 조성은 경화된 코팅에 요구되는 물리적 특성 및 최종 목표 점성에 따라 좌우된다. 일부 실시예에 있어서, 바람직한 점도는 실온(21 내지 24 ℃)에서 측정될 때 0.2 내지 5 파스칼 초이며, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 1 파스칼 초이다.
코팅 조성물은 또한 유탁제(opacifying agent), 착색제, 미끄럼 약품/확산 제, 정전기 방지제 또는 내마모제 첨가물 등의 다른 성분을 포함할 수 있다. 코팅의 불투명도는, 예컨대 티타늄 다이옥사이드, 바륨 설페이트, 및 칼슘 카보네이트와 같은 다양한 안료를 첨가함으로써, 중공 또는 중실 유리 비드를 첨가함으로써, 또는 물과 같은 불친화성 액체를 첨가함으로써 변할 수 있다. 불투명도는 사용되는 첨가제의 양을 변경함으로써 조절될 수 있다.
전술한 바와 같이, 코팅이 UV 경화되는 경우에는 광개시제 또는 광개시제 패키지가 포함될 수 있다. 적절한 광개시제는 상표명 KTO-46TM으로 사르토머 컴퍼니로부터 입수 가능하다. 광개시제는 예컨대 0.5 내지 2 %의 레벨로 포함될 수 있다.
릴리스 웹보다는 완성품을 형성하기 위해 이러한 공정이 사용되는 경우, 코팅은 릴리스 특성을 제공할 필요가 없다.
다른 실시예
본 발명의 다수의 실시예를 설명하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고도 다양한 변형이 행해질 수 있음을 이해할 것이다.
예를 들면, 필요에 따라 도 1 및 도 2에 도시된 공정에서 텍스쳐 웹(12)을 코팅하기보다는, 닙으로 도입하기 이전에 기판(22 또는 22')을 코팅할 수 있다.
또한, 일부 실시예에 있어서는, 복사 코팅보다는 열 코팅이 사용될 수 있다. 이들 경우에 있어서, 경화성 재료는 열로 경화 가능한 재료이다. 열 에너지는 텍스쳐 매체 측으로부터 공급되며, 예컨대 적외선(IR) 에너지일 수 있다.
추가적으로, 다른 실시예들로 이후의 첨부범위의 범위에 속한다.

Claims (24)

  1. 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법으로서,
    복제 표면을 형성하는 3차원 텍스쳐를 갖는 표면층 및 가요성 웹을 포함하는 텍스쳐 매체를 제공하는 것과,
    텍스쳐 표면이 적용될 기판을 제공하는 것과,
    복제 표면 및/또는 기판을 경화성 코팅으로 코팅하는 것과,
    기판을 텍스쳐 매체와 접촉시켜 코팅이 기판과 텍스쳐 매체 사이에 샌드위치되도록 하는 것과,
    코팅을 경화하는 것과,
    기판으로부터 텍스쳐 매체를 스트립핑시켜 경화된 코팅이 기판 상에 남아있도록 하는 것
    을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경화하는 것은 텍스쳐 매체를 통해 복사선을 전달하는 것을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 텍스쳐 매체를 제공하는 단계는, 가요성 웹에 경화성 코팅을 적용하는 것과, 코팅에 텍스쳐를 부여하는 것과, 코팅을 경화시켜 표면층을 형성하는 것을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 텍스쳐는 복제 패턴을 갖춘 조각 롤을 이용하여 가요성 웹 상의 코팅에 부여되는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 텍스쳐는 마스터 텍스쳐 매체를 이용하여 가요성 웹 상의 코팅에 적용되는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 텍스쳐 매체는 연속적인 웹을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  7. 제6항에 있어서, 코팅 단계, 경화 단계, 및 스트립핑 단계 동안에 공급 롤로부터 테이크 업 롤까지 텍스쳐 매체를 유도하는 것을 더 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적용하는 단계는, 코팅된 텍스쳐 매체 및 기판을 닙을 통해 통과시키는 것을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 텍스쳐 매체는 종이 또는 필름 웹을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상기 복사선은 UV 또는 전자 비임 복사선을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 기판은 폴리머 필름을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 기판은 복수 개의 이산된 보드 또는 플레이트를 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 코팅은, 후속하는 캐스팅 공정 도중에 경화된 코팅이 릴리스 층으로서 작용할 수 있도록 하기 위해 선택되는 릴리스 약품을 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  14. 제1항엥 있어서, 상기 코팅은 100 % 중실 코팅인 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 복제 표면의 텍스쳐의 역(reverse)은 경화된 코팅에서 100 %의 박진성으로 재현되는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  16. 제4항에 있어서, 상기 조각 롤의 복제 패턴은 경화된 코팅에서 100 %의 박진 성으로 재현되는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  17. 제7항에 있어서, 테이크 업 롤을 공급 롤 위치로 전달하는 것과 텍스쳐 매체를 재사용하는 것을 더 포함하는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
  18. 텍스쳐 제품으로서, 시트, 보드 또는 웹 형태인 기판을 포함하며, 이 텍스쳐 제품의 노출된 표면 상에서 경화용 복사선으로 경화 가능한 코팅은 원래의 3차원 패턴을 100 %의 박진성으로 재현하는 3차원 표면 텍스쳐를 갖고, 기판의 물리적 특성은 코팅의 적용 및 경화 이전의 기판의 물리적 특성과 실질적으로 동일한 것인 텍스쳐 제품.
  19. 제18항에 있어서, 상기 기판은 그래픽 패턴을 구비하며, 이 그래픽 패턴은 표면 텍스쳐에 맞춰 함께 양면 인쇄되는 것인 텍스쳐 제품.
  20. 제18항에 있어서, 상기 기판은 보드 또는 플레이트를 포함하는 것인 텍스쳐 제품.
  21. 제18항에 있어서, 상기 기판은 상기 노출된 표면의 반대쪽에 있는 기판의 표면 상에 접착제를 구비하는 것인 텍스쳐 제품.
  22. 제21항에 있어서, 상기 텍스쳐 제품은 벽지 또는 바닥재를 포함하는 것인 텍스쳐 제품.
  23. 제18항에 있어서, 상기 경화된 코팅은 이 경화된 코팅이 캐스팅 공정 도중에 릴리스 층으로서 작용할 수 있도록 하기 위해 선택되는 릴리스 약품을 포함하는 것인 텍스쳐 제품.
  24. 제1항에 있어서, 경화하는 중에는 기판 또는 복제 표면에 어떠한 압력도 인가되지 않는 것인 텍스쳐 표면을 갖는 재료의 제작 방법.
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