KR20130021906A - 그라비아 도포장치 및 이를 이용한 도포 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 필름 및 종이 등을 피도포재로 하는 그라비아 도포장치로, 특정한 그라비아롤의 회전을 통해 상기 대상물에 도료을 도포하는 그라비아 도포장치 및 이를 이용한 도포 방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 그라비아 도포장치는 도포액을 담지하는 액욕조(bath) 및 상기 액욕조의 도포액에 침지되어 회전가능하게 배치된 그라비아 롤로 구성되는 그라비아 도포장치에 있어서, 상기 장치는 회전하는 그라비아 롤의 표면에 묻혀 피도포재의 포면에 도포되는 도포액이 상기 롤에 균일한 두께로 묻히도록 상기 롤의 표면으로부터 일정거리 이격되어 부착되는 닥터블레이드와, 피도포재의 양단에 과도하게 도포된 도포액을 커팅(제거)하기 위하여 피도포재의 양측단부에서 도포면으로부터 일정거리 이격되어 설치된 나이프(또는 플레이트)를 더 포함함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 그라비아 도포장치는 도포액욕조 내에 그라비아 롤의 표면으로부터 일정거리 이격된 닥터블레이드가 설치되어 롤 표면에 묻혀 지는 도포액을 균일하게 하고, 피도포재의 양측단부에 과량으로 도료가 도포되는 문제를 나이프 및 플레이트 부착을 통하여 효율적으로 개선하여 피도포재 전면에 균일하게 도료를 도포할 수 있도록 하여 상기한 종래의 문제점을 해결한다.

Description

그라비아 도포장치 및 이를 이용한 도포 방법{Gravure coating appartus and a coating method using the same}

본 발명은 그라비아 도포장치 및 이를 이용한 도포 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 필름 및 종이 등을 피도포재로 하는 그라비아 도포장치로, 특정한 그라비아롤의 회전을 통해 상기 대상물에 도료을 도포하는 그라비아 도포장치 및 이를 이용한 도포 방법에 관한 것이다.

디스플레이용 시트 소재 및 점접착 가공 분야에 있어서 각종 기능성이 부여된 시트(또는 필름; 이하 동일한 의미로 사용됨)의 용도는 점점 늘어나는 추세이다. 피도포재로 사용되는 시트는 그 용도에 따라 종이 및 다양한 합성수지가 사용되며 그 중 내열성과 신축성 등이 양호하여 가공상의 이점이 큰 필름이 가장 광범위하게 사용된다. 피도포재는 용도에 따라 수십 mm의 폭에서 크게는 수 m의 폭까지 다양하며, 생산성과 효율성의 측면에서 폭은 커지며 길이는 길어지는 추세이다.

도료를 피도포재에 도포함에 있어서 피도포재의 전면적에 균일한 두께로 도포하는 것은 기술적으로나 제품의 특성적으로 가장 중요한 요소이다. 이를 위해서는 도료의 특성과 사용되는 목적에 맞는 도포장치의 선택이 필수적이며, 이에 주로 사용되는 도포방식으로 그라비아(gravure)롤, 슬롯다이(Slot die), 메이어바(mayer bar) 등이 있다. 상기의 도포방식은 적합한 설비의 구비를 통해서 균일한 도포량을 달성할 수 있으며, 생산성 및 용도에 따라 선택할 수 있다. 이중 그라비아 도공방식의 경우 도료의 특성에 제한을 덜 받으며, 생산 속도는 저속에서 고속까지 다양하게 적용할 수 있어 그 적용범위가 넓다. 단, 도료의 점성이 너무 낮거나 높을 경우 제약을 줄 수가 있지만 도료의 공급방식과 그라비아 롤의 적절한 용적을 선택함으로써 가장 적합한 도포장치를 적용할 수 있으므로 타 도포방법에 비하여 그 용이성 크다고 할 수 있다. 다이렉트 그라비아 방식에서 도료의 점도 1000cPS 이하의 정도가 적당하다. 더불어 30m/min에서 500m/min 정도까지 속도에서 가공할 수 있어 생산성의 측면에서 그 효율성이 높다. 도료의 점도가 10cPS 이하의 경우에는 그라비아 롤의 회전력에 의해 도료가 비산되는 문제가 발생할 수 있으므로 액 공급장치를 밀폐형 챔버방식을 적용하는 것이 적당하며, 100cPS의 고점도 도료를 사용할 경우에는 그라비아 롤의 회전력으로 피도포재에 충분히 도료를 도포하기 어려우므로 그라비아 도공방법은 적합하지 않다. 이를 제외하고는 피도포재의 전면적에 균일한 두께로 도료를 도포하는 방법으로서는 그 효율성이 높다.

도료의 도포 두께에 대한 균일성을 확보하기 위해서는 도포액에 맞는 그라비아 롤을 선택하여야 하고, 그와 더불어 그라비아 도포장치의 각종 주요부위의 조정이 필요하다. 그라비아 도포장치에서의 중요한 장치로는 닥터 블레이드가 있다. 닥터 블레이드는 설계된 용적만큼 그라비아 롤의 패턴 또는 셀에 도료가 용적되어 피도포재로 전이될 수 있도록 회전하는 그라비아 롤에 폭 방향으로 접촉하여 그라비아 롤 표면에 마찰되는 장치이다. 균일한 도포를 위해서는 닥트 블레이드의 재질 선택 및 그라비아 롤과의 적정한 접촉간격 조절이 필요하다. 또한 도료를 그라비아 롤에 공급하는 장치가 중요하며, 도료를 공급함에 있어서 폭간에 균일한 양을 공급하여 폭간의 편차를 유발시키지 않도록 도료의 공급 부를 폭간 3개 또는 4개를 설치하는 것이 적당하다. 그 외에도 그라비아 롤의 회전력으로 인해 도액 욕조 또는 챔버 내에서의 도료의 기포 발생을 제거하기 위한 기포제거부 또는 벨브 장치가 필요하다.

그라비아 도공방법에서의 문제점으로는 도료의 기포에 발생하는 결점 및 도료의 웨팅성이 낮아서 발생하는 줄무늬 또는 폭간 두께 편차가 있다. 특히, 그라비이 롤의 패턴 또는 셀의 형태가 피도포재면에 그대로 전이되어 줄무늬 형태의 얼룩을 발생시킬 수 있으나, 이런 현상들은 도료의 점도 조정 및 도공장치 내의 부품의 조정을 통하여 손쉽게 개선할 수가 있다. 이외에 그라비아 도공방법에서 발생하는 현상으로 도료의 점도가 높을 경우 그라비아 롤의 회전력으로 인해 도료의 흐름성이 발생하게 되고, 이에 따라 피도포재의 양측단부로 도료가 과량으로 도포되는 문제가 있다. 그라비아 도포방법은 피도포재보다 폭이 큰 그라비아 롤에 접촉하여 도포하는 방법이므로 접촉이 일어나는 면에서는 그라비아 롤이 회전하여 힘을 받는 방향을 따라 도포액이 흘러가게 된다. 통상 좌,우의 양단부 수 mm 지점에는 균일하게 도포된 도포량에 비하여 1.5~2배 정도의 도료가 도포되는 문제가 발생한다.

특히 도료가 점착제와 같이 점성이 100cPS 이상이 경우에는 도료의 흐름성이 더 크며, 도포량도 수 um에서 수 mm에 이르므로 이 문제는 더 두드러지게 된다. 통상 피도포재는 권취 롤의 형태로 가공되어 지며 양측단부 수 mm 내외로 과량이 도포된 상태일 경우 누적되어 감겨 짐에 따라 최종적으로는 양측단부가 과도하게 솟아 오르는 형상을 나타내게 된다. 이 경우 외관상의 문제뿐만 아니라 권취면압의 불균형을 유발하므로 피도포재의 품질까지 저하시키게 되는 문제가 발생한다. 따라서, 피도포재의 양단부를 재단하는 후공정이 없는 경우에는 상기 현상은 직접적인 품질문제의 요인이 될 수가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주목적은 그라비아 도포방법에서 발생하는 피도포재의 양측단부로 과량으로 도료가 도포되는 현상을 개선함으로써 최종 제품의 품질향상과 불량률을 감소할 수 있는 그라비아 도포장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 가지는 그라비아 도포장치를 이용하여 도포하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 그라비아 도포장치는;

도포액을 담지하는 액욕조(bath) 및 상기 액욕조의 도포액에 침지되어 회전가능하게 배치된 그라비아 롤로 구성되는 그라비아 도포장치에 있어서,

상기 장치는 회전하는 그라비아 롤의 표면에 묻혀 피도포재의 포면에 도포되는 도포액이 상기 롤에 균일한 두께로 묻히도록 상기 롤의 표면으로부터 일정거리 이격되어 부착되는 닥터블레이드와,

피도포재의 양단에 과도하게 도포된 도포액을 커팅(제거)하기 위하여 피도포재의 양측단부에서 도포면으로부터 일정거리 이격되어 설치된 나이프(또는 플레이트)를 더 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 그라비아 도포 장치의 나이프(또는 플레이트)는 상하 좌우 및 전후로 위치조절이 가능하게 설치된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 그라비아 도포장치에 도료를 공급하는 장치인 액욕조(bath)는 그라비아롤을 직접 침적시킨 개방된 형태, 밀폐된 챔버형태 또는 절반 정도 밀폐하여 액 비산을 방지하는 하프타입에서 선택된 하나를 사용할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 그라비아 도포장치는 도포액욕조 내에 그라비아 롤의 표면으로부터 일정거리 이격된 닥터블레이드가 설치되어 롤 표면에 묻혀 지는 도포액을 균일하게 하고, 피도포재의 양측단부에 과량으로 도료가 도포되는 문제를 나이프 및 플레이트 부착을 통하여 효율적으로 개선하여 피도포재 전면에 균일하게 도료를 도포할 수 있도록 하여 상기한 종래의 문제점을 해결한다.

도 1은 본 발명에 따른 그라비아 도포장치의 측면부의 단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 그라비아 도포장치의 개략적인 사시도이다.

이하, 본 발명의 그라비아 도포장치를 첨부 도면을 참고로 보다 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 그라비아 도포장치의 측면부의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 그라비아 도포장치의 개략적인 사시도이다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 그라비아 도포장치는 오픈된 액욕조(6)를 통하여 도료를 회전하는 그라비아롤(1)로 공급하여 피도포재면(4)으로 도료를 도포하는 장치이다. 여기서, 비록 오픈된 액욕조를 예로 도시하였지만, 액욕조의 구조는 도 1에 도시된 바와 같은 그라비아 롤을 직접 침적시킨 개방된 형태와 밀폐된 챔버형태(도시 생략)를 사용할 수 있을 뿐 아니라, 절반 정도 밀폐하여 액 비산을 방지하는 하프타입 등을 사용할 수도 있다. 이러한 액욕조(6)의 종류는 사용하는 도료의 특성에 따라 선택가능하며 도료의 점성이 낮은 경우 그라비아롤이 회전함에 있어서 비산이 발생하는 현상을 방지하기 위해 밀폐된 챔버형태의 액욕조를 사용하는 것이 바람직하다. 도료의 점성이 크거나 휘발성이 적을 경우에는 오픈된 형태의 액욕조를 사용하여도 무방하다. 밀폐된 챔버형태의 경우에는 챔버의 상단부에 닥터블레이드를 부착하여 사용하면 밀폐성 및 닥터블레이드의 밀착성이 높아져 그 효율성이 크게 된다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 도면에 도시된 바와 같이 그라비아롤(1)에 접촉하는 피도포재(4)의 이면에는 백업 롤 또는 서포트 롤(5)이 배치되어 피도포재가 그라비아롤과 균일하게 접촉할 수 있도록 지지하는 역할을 하게 한다.

도 1 및 2에 도시된 닥터블레이드(2)는 회전하는 그라비아롤과 접촉하여 균일한 량의 도료를 전이시킬수 있도록 그라비아롤의 표면을 균일하게 깎아주는 역할을 한다.

상기와 같이 본 발명은 회전하는 그라비아롤(1)의 표면으로부터 일정거리 이격되게 닥트블레이드(2)를 부착하여 도포액을 설계된 용적대로 균일하게 피도포재로 전이할 수 있도록 구성하고, 또한 이러한 그라비아 도포장치에 추가하여 피도포재의 양측단부의 위치에 아래에서 상술하는 나이프를 설치함으로써 과량의 도료가 도포되는 현상을 방지할 수 있게 한다.

본 발명의 주요한 장치로서 피도포재의 양측단부의 위치에 부착되는 나이프(플레이트부; 3)는, 도 2에 도시된 바와 같이 피도포제의 양단부의 표면만을 커팅할 수 있는 크기로 형성되어 진다. 이렇게 구성되는 나이프(또는 플레이트; 3)는 피도포재에 도료가 도포된 직후의 위치에 부착되어 지며, 따라서 도료의 휘발에 영향을 받지 않고 과량으로 도포된 도료를 적절하게 깎아내릴 수 있게 한다.

또한, 이때 과량으로 도포되어 깎아내려 진 도료는 미량이며 자유 낙하하여 액욕조로 다시 들어가게 되거나 필요한 경우에 따라서 액받이(도시 생략)를 설치하여 수거할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 나이프(플레이트; 3)는 상하 좌우로 그리고 전후로의 이동이 가능한 형태로서 설치되어, 피도포재의 폭에 맞추어 위치하도록 하는 것이 바람직하다.

도 2에 나이프(또는 플레이트; 3)의 위치를 보다 구체적으로 도시하였다. 도면에 도시된 바와 같이 나이프(3)는 상하좌우 및 전후방향으로 수 mm 단위의 이동이 가능하도록 설계하여 피도포재의 표면에 스크래치 등의 손상을 입히지 않도록 한다.

본 발명에 따른 그라비아 도포에 있어서, 그라비아롤은 피도포재의 진행방향과 반대 방향으로 회전하며 도포액을 피도포재에 접촉하여 도료를 전이할 때 전이율을 극대화하도록 되어있다. 목표로 하는 도포량에 맞는 그라비아롤의 용적을 선택하며, 회전하는 그라비아롤부터 도료를 피도포재로 전이하게 된다. 이때 그라비아롤로부터 직접 피도포재로 전이할 경우 도료의 점성이나 회전력에 의해서 액이 비산하게 되며, 균일할 도포를 할 수가 없게 될 수 있는데, 본 발명에서는 상기한 바와 같이, 이러한 형상을 방지하기 위하여 그라비아 도포장치에 그라비아롤 전면에 닥터블레이드를 부착하여 1차적으로 그라비아롤 표면마찰을 통해 일정량의 도료만을 피도포재로 전이하도록 구성하였다.

또한 본 발명에서는, 상기한 바와 같이 상기의 그라비아 도포장치의 구조에서 피도포재에 도료가 도포된 직후의 위치에 나이프를 피도포재의 양단부 위치에 설치함으로써 도료가 과량으로 도포된 부분을 커팅하여 주는 역할을 하게 하였다. 단, 나이프(또는 플레이트)는 피도공재의 양단부에 위치하였을 때 피도포재에 닿아 스크래치 등의 손상을 입히지 않도록 위치조절이 가능하며 커팅되어진 도료는 액욕조로 자유 낙하하거나 수거할 수 있도록 받침대를 설치할 수도 있다. 또한, 피도포재의 폭에 맞추어 상기 나이프의 위치를 조절할 수 있어 사용상의 편리함이 크도록 설계될 수 있다.

본 발명은 특정한 구성의 도면을 참고로 특정한 실시형태에 의해 자세하게 기술되어 지지만, 이러한 실시형태로부터의 변화 및 개변도 본 발명의 정신 및 범주 내로 될 수 있음은 본 기술분야의 통상인에게 잘 이해되어 질 것이다.

1. 그라비아롤
2. 닥터블레이드
3. 나이프
4. 피도포재
5. 백업롤(back up roll) 또는 서포트롤(support roll)
6. 액욕조(bath)

Claims (3)

1. 도포액을 담지하는 액욕조(bath) 및 상기 액욕조의 도포액에 침지되어 회전가능하게 배치된 그라비아 롤로 구성되는 그라비아 도포장치에 있어서,
   상기 장치는 회전하는 그라비아 롤의 표면에 묻혀 피도포재의 포면에 도포되는 도포액이 상기 롤에 균일한 두께로 묻히도록 상기 롤의 표면으로부터 일정거리 이격되어 부착되는 닥터블레이드와,
   피도포재의 양단에 과도하게 도포된 도포액을 커팅(제거)하기 위하여 피도포재의 양측단부에서 도포면으로부터 일정거리 이격되어 설치된 나이프(또는 플레이트)를 더 포함함을 특징으로 하는 그라비아 도포장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 그라비아 도포 장치의 나이프(또는 플레이트)는 상하 좌우 및 전후로 위치조절이 가능하게 설치된 것임을 특징으로 하는 그라비아 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 그라비아 도포장치에 도료를 공급하는 장치인 액욕조(bath)는 그라비아롤을 직접 침적시킨 개방된 형태, 밀폐된 챔버형태 또는 절반 정도 밀폐하여 액 비산을 방지하는 하프타입에서 선택된 하나를 사용한 것임을 특징으로 하는 그라비아 장치.

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