KR20130053488A - 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 순차 이축연신 방식을 적용한 폴리에스터 필름의 제조 공정에 있어서, 종연신 직후에 해당 필름의 일면 또는 양면에 이접착성, 대전방지성 및 이형성능 등의 기능성을 부여하기 위해 수계 기능성 수지를 도포하는 인라인 그라비아 도포장치에 관한 것으로, 상기한 본 발명에 따른 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치는 인라인 그라비아 도포장치에 있어서, 상기 그라비아 도포장치는 그라비아 롤러의 직전에 주행하는 필름의 장력을 조정하는 아이들러를 설치하고, 그라비아 롤러의 직후단에는 주행하는 필름의 변형 발생을 방지하거나 상쇄시키는 스파이럴 롤러를 배치하여 주행하는 필름의 일면에 도포되는 수계 기능성 수지가 종방향 및 횡방향으로 균일한 두께로 도포되도록 구성된 것임을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치는 이접착 도포액, 대전방지 도포액 및 이형박리 도포액 등의 기능성 수계 고분자 수지를 주행하는 폴리에스터 필름의 종방향 및 횡방향 도포 두께를 균일하게 제어하며, 부가적인 효과로서, 도포 결점을 방지하여 균일한 물성을 가진 제품을 대량으로 제공할 수 있게 한다.

Description

균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치{Gravure coating appartus}

본 발명은 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 순차 이축연신 방식을 적용한 폴리에스터 필름의 제조 공정에 있어서, 종연신 직후에 해당 필름의 일면 또는 양면에 이접착성, 대전방지성 및 이형성능 등의 기능성을 부여하기 위해 수계 기능성 수지를 도포하는 인라인 그라비아 도포장치에 관한 것이다.

순차 이축연신 방식을 적용하여 종연신 공정과 횡연신 공정의 사이에 인라인 도포장치를 구비하여, 필름의 일면 또는 양면에 기능성 프라이머 수지를 도포한 인라인 코팅 폴리에스터 필름은 도포면에 기능성이 부여됨에 따라, 프리즘 시트, 마이크로 렌즈, 확산판 등과 같은 평판 디스플레이용 소재, 적층 세라믹 콘덴서의 이형용 기재, 플라즈마 디스플레이 패널의 전극 이형용 기재, 편광판 보호용 기재 및 이형기재, 투명 점착제의 이형용 기재 등, 고부가가치 제품의 주요 기재로 사용이 되어지고 있다.

이러한 기재의 특성상 기능성 수지가 도포된 면의 균일성 및 결점 제어가 중요한 품질관리 인자가 되었으며, 종연신 직후, 인라인으로 도포되는 인라인 코팅의 특성으로 인해, 불균일한 도포 두께, 오렌지필 현상, 그라비아 롤러에 의한 종방향 스크래치 및 도포 얼룩 등으로 인해, 제품의 수득율이 낮아지고, 소재로서의 가공 후, 물성 및 외관이 열악해 지는 문제점이 발생되고 있으나 이에 대한 해결책이 제시되고 있지 못한 상황이다.

순차 이축연신 폴리에스터 필름의 기능성 수지 도포방법에 있어서는, 일반적으로 그라비아 도포 방식, 슬롯다이 도포방식, 오프셋 도포방식 및 와이어바 도포 방식 등이 사용되어 오고 있으나, 순차 이축연신 제조방식에서는, 인라인 도포 직후의 공정인 횡연신 공정에 있어서, 연신 에너지를 200℃ 이상의 가열된 공기로부터 수득이 되므로, 통상의 오프라인 공정과 같은 발화점이 낮은 유기용제를 용매로서 사용할 수 없다는 제약이 있다. 따라서, 기능성 수지를 폴리에스터 필름의 일면에 도포하는 인라인 도공 방식에 있어서, 기능성 수지를 용해하는 용매로서는 순수(PW)가 주로 사용되어 지며 순수를 용매로 사용하는 기능성 수지 도포액은 100cps 이하의 낮은 점도 및 낮은 고형분 함량을 가지게 되는 특성을 나타내게 된다. 또한, 폴리에스터 필름의 종연신이 완료된 직후, 연속공정의 형태로 인라인 도포가 실시되며, 인라인 도포 직후, 횡연신기로 해당 폴리에스터 필름이 이동하여 원래의 폭의 2.5 내지 4.5배 가량까지 횡방향으로 연신되기 때문에, 인라인 도포 직후의 종방향 및 횡방향의 균일한 도포액 두께가 반드시 획득되어야 하는 상황이었다.

인라인 도포 방식 중, 와이어바 도포 방식에 있어서는, 수계 기능성 수지 도포액을 균일하게 도포할 수 있다는 장점이 있었으나, 와이어의 손상 또는 이물 등의 부착으로 인해 고기능성 인라인 도공 필름의 표면에 수십 mm 길이의 스크래치를 발생시키거나, 백업롤 장치의 부재로 인해 주행 필름에서 쉽게 발생할 수 있는 종방향의 주름으로 인해 도포 결점이 쉽게 발생하는 단점이 있었다.

또한, 슬롯다이 도포 방식에 있어서는, 저점도의 도포액을 도포할 수 있다는 장점이 있었으나, 슬롯다이의 간격을 미세조정 하여야 균일한 도포 두께를 얻을 수 있고, 도포액의 점도에 따라 슬롯다이와 피도포체인 폴리에스터 필름의 도포면의 간격을 변화시켜야 하는 등 유지보수 및 운영이 까다로움에 따라, 연속공정인 이축연신 폴리에스터 필름의 제조방법에는 적합하지 않은 단점이 있었다.

그리고, 인라인 수계 도포 방식 중, 고기능성 폴리에스터 필름의 제조에 가장 적합한 그라비아 도포방식에 있어서는, 그라비아 롤러의 상단에 균일한 도포 두께의 형성 및 주행하는 필름의 장력을 조절하기 위해 표면이 강화고무 등의 기재로 피막이 형성되어 있는 백업롤을 설치한 형태로 구성되어 있었다. 그러나, 백업롤을 구비한 그라비아 도포 장치는 백업롤의 장력이 불균일할 경우, 주행하는 필름에 종방향 주름이 발생하게 되어 도포결점 및 불균일한 도포두께를 유발할 수 있으며, 과다한 장력이 부여될 경우, 주행중인 필름과 역방향 또는 정방향으로 회전하는 그라비아 롤러의 셀과 필름의 표면을 접촉하게 하여 종방향의 스크래치를 유발할 수 있다. 또한, 백업롤의 표면에 이물이 부착될 경우, 도포되는 필름의 도포 층에 주기적인 도포 결점을 유발할 수 있는 가능성도 가지고 있으며, 백업롤을 설치할 경우에는 설치 공간의 제약으로 인해 동시 양면 도포가 불가능하다는 단점을 가지고 있다.

따라서, 상술한 바와 같이, 순차 이축연신 폴리에스터 필름의 인라인 도포 방식에 있어서, 그라비아 도포방식이 가장 적합한 상황이나, 균일한 도포 두께를 유지하면서 도포면에 결점을 발생시키지 않아야 한다는 요구조건을 모두 만족시키는 도포 방식으로서는 아직까지 이를 해결하지 못하였다는 한계가 있다.

이상의 기존 도공방식 및 도공장치의 문제점으로 인해 종방향 및 폭방향으로 도공 두께가 균일하며, 도공 결점을 유발하지 않는 새로운 도공 장치의 개발이 절실하게 요청되는 상황이나, 아직까지 이러한 종래의 문제에 대한 해결안에 대해 전혀 제시된 바 없으며, 그라비아 도포 장치에 대한 것으로는, 단지 본 출원인에 의한 대한민국 특허출원 제2005-0057100호에서 그라비아 코터를 이용한 색상 조절을 위한 코팅층 제조시 코팅액 공급방식에 관하여 개시하고 있을 뿐이다.

특허문헌 1: 대한민국 특허출원 제2005-0057100호

본 발명은 상기한 종래의 기술을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주목적은 주행하는 폴리에스터 필름의 종방향 및 폭방향의 도포두께를 균일하게 제어하고 도포 장치에서 유발되는 도포 결점의 발생을 방지하는 안정된 인라인 수계 기능성 수지의 도포장치를 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 발명에 따른 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치는;

인라인 그라비아 도포장치에 있어서, 상기 그라비아 도포장치는 그라비아 롤러의 직전에 주행하는 필름의 장력을 조정하는 아이들러를 설치하고, 그라비아 롤러의 직후단에는 주행하는 필름의 변형 발생을 방지하거나 상쇄시키는 스파이럴 롤러를 배치하여 주행하는 필름의 일면에 도포되는 수계 기능성 수지가 종방향 및 횡방향으로 균일한 두께로 도포되도록 구성된 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 필름의 변형은 종방향의 주름형태의 변형임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 장치는 하기 기재 (식1) 내지 (식3)의 설비특성을 동시에 만족하는 것을 특징으로 한다:

30≤웹 스피드(Web speed)≤450 --- (식1)

0≤랩핑 각(Wrapping angle)≤35 --- (식2)

1≤웹 장력(Web tension)≤15 --- (식3)

상기 식 중에서 "웹 스피드"는 피도포제인 필름의 주행 속도(metre/min.)이고, "랩핑 각"은 스파이럴 롤러의 벤딩 각도이고, 또한, "웹 장력"은 해당 도포장치에 부여되는 피도포제의 부여 장력(N/m)임.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 스파이럴 롤러에는 3X440V, 60Hz 용량의 1기의 구동 전기모터가 기어박스로 연결되어 있는 것임을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 수계 기능성 수지는 고분자 수지로 이루어지며 고형분은 1 내지 25% 범위 내이고, 점도는 1 내지 15cps 범위 내의 특성을 나타내는 도포액으로 이 도포액은 리버스 다이렉트 그라비아 코팅방식으로 도포되는 것임을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치는 순차 이축연신 폴리에스터 필름의 인라인 도포에 있어서, 슬롯다이 방식, 와이어바 방식 및 종래의 그라비아 도포 방식의 각 장치의 단점을 보완하였으며, 고속으로 주행하는 박물 필름 및 저속으로 주행하는 후물 필름에 대해서, 이접착 도포액, 대전방지 도포액 및 이형박리 도포액 등의 기능성 수계 고분자 수지를 주행하는 폴리에스터 필름의 종방향 및 횡방향 도포 두께를 균일하게 제어하며, 부가적인 효과로서, 도포 결점을 방지하여, 균일한 물성을 가진 제품을 대량으로 제공할 수 있게 한다. 또한, 종래의 인라인 그라비아 도포 장치에 설치되어 있는 백업롤을 제거함으로써, 설비의 간소화 및 공간 절약으로 인한 양면 도포를 가능하게 하여, 해당 장치의 공정 효율성을 극대화하여 상기한 종래의 문제점을 해결하였다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 그라비아 도포장치의 개략도이다.

이하, 본 발명을 첨부도면을 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 더욱 자세하게 설명하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 그라비아 도포장치의 개략도이다. 본 발명은 순차 이축연신 방식의 폴리에스터 필름의 제조에 있어서, 웹(web) 형태의 필름의 일면 또는 양면에 기능성 수지를 도포하는 인라인 코팅 방식에 관한 것으로서, 종방향 연신이 완료된 직후, 도 1에 도시된 바와 같이 폴리에스터 필름의 일면에 수계의 기능성 수지 도포액을 균일하게 도포하는 그라비아 도포장치에 아이들러(idler; 2)를 배치하는 것을 그 일 실시형태로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 그라비아 롤러(3)의 직전 위치에 웹의 장력조정 장치로 상기 아이들러(2)이 배치되고, 그라비아 롤러(3)의 직후단에 웹의 균일장력을 부여하여 주름발생을 방지하는 스파이럴 롤러(1)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 그라비아 도포장치로, 상기 장치는 하기 기재의 설비 특성을 동시에 만족하는 것이 바람직하다:

30≤웹 스피드(Web speed)≤450 --- (식1)

0≤랩핑 각(Wrapping angle)≤35 --- (식2)

1≤웹 장력(Web tension)≤15 --- (식3)

상기 식 중에서 "웹 스피드"는 피도포제인 필름의 주행 속도(metre/min.)이고, "랩핑 각"은 스파이럴 롤러의 벤딩 각도이고, 또한, "웹 장력"은 해당 도포장치에 부여되는 피도포제의 부여 장력(N/m)이다.

본 발명에 따르면, 바람직하게는 그 두께가 40 내지 1,000㎛인 순차 이축연신 폴리에스터 필름의 제조에 있어서, 수계 고분자 수지를 피도포 기재인 폴리에스터 필름(8)에 저속 및 고속의 환경에서 균일하게 도포할 수 있는 인라인 그라비아 도포 장치 및 그에 적합한 구성을 갖추는 것을 그 특징으로 한다. 또한 바람직하게는, 상기 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치는 그라비아 롤러(3)의 직전 구간에 스테인레스 스틸 또는 알루미늄 합금 재질의 아이들러(2)를 설치하여, 해당 롤러의 좌측 및 우측 단부에 장력을 조정할 수 있는 반응형 유압장치를 구비한다.

또한 바람직하게는, 상기 아이들러(2)의 직경은 150 내지 300Φ인 것이 적합하며, 상기 아이들러(2)의 직경이 150Φ 이하일 경우, 고속으로 주행하는 필름 또는 저속의 600㎛ 이상의 두께를 가진 필름에 있어서, 장력 부여가 불균일할 가능성이 높게 되고, 상기 아이들러(2)의 직경이 300Φ 이상일 경우, 롤러의 중량이 증가하여 롤러 샤프트 베어링 부의 단시간 내 파손을 유발하거나, 불균일한 회전을 유발할 가능성이 발생하므로, 상기 아이들러(2)의 직경은 150 내지 300Φ의 범위에서 구비되어야 하며, 좀더 바람직하게는 200 내지 250Φ의 범위가 더욱 더 바람직하다.

또한 바람직하게는, 기 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치는 그라비아 롤러(3)의 직후 구간에, 그 표면이 강화고무 성분이 피복되어 있는 스테인레스 스틸 또는 알루미늄 합금 재질의 스파이럴 롤러(1)를 배치하여, 그라비아 롤러에서 수계 기능성 수지를 도포한 주행하는 필름에 혼입되는 종방향의 주름 발생을 억제하여 필름 주행 방향의 종방향 및 폭방향으로 균일한 도포 두께를 형성하도록 하였다. 좀더 상세하게는, 장력에 의한 구동 불량 발생을 방지하고, 종방향의 스크래치 발생을 억제하기 위해, 상기의 스파이럴 롤러(1)는 전기모터에 의해 구동되어야 하며, 좀더 상세하게는, 원활한 회전 및 구동력 부여를 위해, 3X440V 및 60Hz의 구동 모터를 구비하는 것을 바람직하다.

또한 바람직하게는, 아이들러(2)와 그라비아 롤러(3)의 도포 지점 간의 간격(7)이 400 내지 800㎜인 것이 바람직하며, 좀더 상세하게는, 원활한 장력 제어와 주행하는 폴리에스터 필름 및 구동부의 진동에 의한 진동을 억제하기 위해서, 500 내지 700㎜의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.

또한 바람직하게는, 스파이럴 롤러(1)와 그라비아 롤러(3)의 도공 지점 간의 간격(6)이 300 내지 700㎜인 것이 바람직하며, 좀더 상세하게는, 주행하는 폴리에스터 필름에 발생하는 종방향의 주름을 최대한 효율적으로 상쇄시키기 위해서, 400 내지 600㎜의 간격을 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명은 도시된 도면을 참고로 바람직한 실시형태에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1 --- 스파이럴 롤러
2 --- 아이들러
3 --- 그라비아 롤러

Claims (4)

1. 인라인 그라비아 도포장치에 있어서, 상기 그라비아 도포장치는 그라비아 롤러의 직전에 주행하는 필름의 장력을 조정하는 아이들러를 설치하고, 그라비아 롤러의 직후단에는 주행하는 필름의 변형 발생을 방지하거나 상쇄시키는 스파이럴 롤러를 배치하여 주행하는 필름의 일면에 도포되는 수계 기능성 수지가 종방향 및 횡방향으로 균일한 두께로 도포되도록 구성된 것임을 특징으로 하는 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 장치는 하기 기재 (식1) 내지 (식3)의 설비특성을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치:
   30≤웹 스피드(Web speed)≤450 --- (식1)
   0≤랩핑 각(Wrapping angle)≤35 --- (식2)
   1≤웹 장력(Web tension)≤15 --- (식3)
   상기 식 중에서 "웹 스피드"는 피도포제인 필름의 주행 속도(metre/min.)이고, "랩핑 각"은 스파이럴 롤러의 벤딩 각도이고, 또한, "웹 장력"은 해당 도포장치에 부여되는 피도포제의 부여 장력(N/m)임.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 스파이럴 롤러에는 3X440V, 60Hz 용량의 1기의 구동 전기모터가 기어박스로 연결되어 있는 것임을 특징으로 하는 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치.
   
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수계 기능성 수지는 고분자 수지로 이루어지며 고형분은 1 내지 25% 범위 내이고, 점도는 1 내지 15cps 범위 내의 특성을 나타내는 도포액으로 이 도포액은 리버스 다이렉트 그라비아 코팅방식으로 도포되는 것임을 특징으로 하는 균일한 도포가 가능한 그라비아 도포장치.

Images