KR20230071507A - Roll-to-roll lamination process control method - Google Patents

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KR20230071507A KR1020210157772A KR20210157772A KR20230071507A KR 20230071507 A KR20230071507 A KR 20230071507A KR 1020210157772 A KR1020210157772 A KR 1020210157772A KR 20210157772 A KR20210157772 A KR 20210157772A KR 20230071507 A KR20230071507 A KR 20230071507A
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신기현
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Abstract

The present invention relates to a roll-to-roll lamination process control method, which is provided to perform a lamination process while a material is moved between rolls. In particular, the present invention relates to a roll-to-roll lamination process control method, which comprises: an initial value determination step of determining the initial value of the material and the rolls to determine the optimal operation condition initialization; a driving tension monitoring step of monitoring the driving tension value of the material after the initial value is determined in the initial value determination step; a driving tension control step of controlling the driving tension value such that the driving tension value may be operated in the range of a critical minimal driving tension value and a critical maximal driving tension value to be operated in a crease prevention area; a crease monitoring step of checking the image of the material to determine whether creases are caused at the material, which may be caused while the material is moved between the rolls; and a crease prevention control step of controlling after determining whether creases are caused in the material recognized in the crease monitoring step. Therefore, failures in lamination may be minimized.

Description

롤투롤라미네이션공정제어방법{Roll-to-roll lamination process control method}Roll-to-roll lamination process control method {Roll-to-roll lamination process control method}

본 발명은 롤투롤 솔라셀 제작을 위한 스마트 라미네이션 시스템을 위한 것으로, 보다 상세하게는 롤투롤 코팅 혹은 프린팅을 통하여 솔라셀 등을 생산하는 공정에서 라미네이션 공정이 필요한 경우, 여러 개의 기판이 주름 등의 불량이 없이 라미네이션 되도록 하는 스마트 라미네이션 시스템에 관한 것이다.The present invention is for a smart lamination system for manufacturing a roll-to-roll solar cell, and more specifically, when a lamination process is required in a process of producing a solar cell through roll-to-roll coating or printing, several substrates have defects such as wrinkles. It relates to a smart lamination system that allows lamination without this.

일반적으로, 롤투롤 방법을 이용하여 솔라셀을 제작할 경우에(예시로 설명한 것임) 여러 개의 기판을 라미네이션 하는 공정이 필수적으로 동반되게 된다. 서로 다른 소재의 여러 개의 기판을 라미네이션하는 공정에서는 각 기판의 장력 혹은 스트레인(strain), 사행 특성에 따라, 라미네이션 후에 주름(wrinkle), 기포 발생 등 다양한 품질 불량이 발생한다. 근래에는 이러한 롤투롤 라미네이션 불량을 최소화하기 위한 다양한 종류의 방법 및 기술들이 개발되고 있다.In general, when manufacturing a solar cell using a roll-to-roll method (described as an example), a process of laminating several substrates is necessarily accompanied. In the process of laminating several substrates of different materials, various quality defects such as wrinkles and bubbles occur after lamination depending on the tension, strain, and meandering characteristics of each substrate. Recently, various types of methods and techniques for minimizing such roll-to-roll lamination defects have been developed.

배경기술로는 본원출원인이 출원하여 등록된 10-1247184(2013.03.25)호에 의하여 설명하면 하기와 같다.Background art is as follows when described by the applicant of the present application and registered No. 10-1247184 (2013.03.25).

도5는 배경기술에 따른 운전 장력 설정 방법을 보이는 흐름도이다.5 is a flowchart showing a method for setting driving tension according to the background art.

먼저 건조(Drying) 온도와 시간을 고려하여 운전속도를 결정한다.(단계 S10) S10단계에서는 사용하는 잉크 종류와 드라이어 길이에 따른 건조 시간과 온도를 고려한 운전속도를 결정한다.First, the operating speed is determined in consideration of the drying temperature and time. (Step S10) In step S10, the operating speed is determined in consideration of the drying time and temperature according to the type of ink used and the length of the dryer.

그 다음, 슬립 시뮬레이션을 이용하여 슬립을 방지하기 위한 운전장력을 결정한다. (단계 S20)Next, the operating tension for preventing slip is determined using the slip simulation. (Step S20)

S20단계에서는 도 5a 및 도 5b에서 제시한 수학적 모델링을 이용한 시뮬레이션을 통해 슬립을 방지하기 위한 운전장력을 결정한다. In step S20, the driving tension for preventing slip is determined through simulation using the mathematical modeling presented in FIGS. 5A and 5B.

그 다음, 박리실험 데이터가 존재하는지 판단한다.(단계 S30)Then, it is determined whether peeling experiment data exists. (Step S30)

S30단계에서는 최종제품의 박리 시험을 이용하여 얻은 박리 정도(%) 및 박리시험 표준인 ASTM D 3359에서 제시한 박리 정도(ASTM class) 데이터가 있는지 여부를 판단한다.In step S30, it is determined whether there is the degree of peeling (%) obtained by using the peeling test of the final product and the peeling degree (ASTM class) data presented in ASTM D 3359, which is a peeling test standard.

박리실험 데이터가 없을 경우, 박리실험을 수행한다. 박리 시험을 수행하기에 앞서 롤투롤 공정에서 발생하는 최대 굽힘 반경을 결정한다.(단계 S40)If there is no peel test data, a peel test is performed. Prior to performing the peel test, the maximum bending radius occurring in the roll-to-roll process is determined (step S40).

그 다음, 탄성한도 내에서 박리실험에 적용할 운전장력 요인(factor)를 결정한다. (단계 S50)Next, the operating tension factor to be applied to the peeling test is determined within the elastic limit. (Step S50)

여기서, 운전장력 요인(factor)결정 시, 두 개 이상의 운전장력 요인을 결정하는 것이 바람직하다. 즉, 최대 운전 장력과 최소 운전 장력을 결정하며, 여기서, 최소 운전 장력은 s20단계에서 결정된 슬립을 방지하기 위한 운전장력에 해당한다.Here, when determining the driving tension factor, it is preferable to determine two or more driving tension factors. That is, the maximum operating tension and the minimum operating tension are determined. Here, the minimum operating tension corresponds to the operating tension for preventing slip determined in step S20.

최대 운전 장력은 라미네이트 필름의 항복 허용 응력에 대한 퍼센티지 예를 들어 10%로 결정된다.The maximum operating tension is determined as a percentage of the permissible yield stress of the laminate film, for example 10%.

그 다음, 박리시험을 수행하고, 박리 정도를 결정한다. (단계 S60)Then, a peeling test is conducted, and the degree of peeling is determined. (Step S60)

S60단계에서의 박리 시험은 도 6에서 제시한 순서에 따라 수행하는 것이다.The peeling test in step S60 is performed according to the sequence shown in FIG. 6 .

그러나 이와 같은 장치는 리와인딩구간에서 슬립현상을 방지하기 위한 운전장력설정방법을 고려하였으나 라미네이팅 공정에 대한 각 소재의 기계적 특성, 운전 장력 범위, 운전속도 등 라미네이션 시스템이 라미네이션 불량이 발생하는 것을 방지할 수 없었다.However, this device considered the operating tension setting method to prevent slip in the rewinding section, but the lamination system, such as the mechanical properties of each material for the laminating process, the operating tension range, and the operating speed, can prevent lamination defects from occurring. couldn't

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 롤투롤 라미네이션 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a roll-to-roll lamination control method.

대한민국특허청특허등록번호 10-1256790(2013.04.19)Korea Intellectual Property Office Patent Registration No. 10-1256790 (2013.04.19) 대한민국특허청특허등록번호 10-1247184(2013.03.25)Republic of Korea Intellectual Property Office Patent Registration No. 10-1247184 (2013.03.25) 대한민국특허청특허등록번호 10-1671902(2016.11.03)Korea Intellectual Property Office Patent Registration No. 10-1671902 (2016.11.03) 대한민국특허청공개번호 10-2020-0099393(2020.)Korean Intellectual Property Office Publication No. 10-2020-0099393 (2020.)

발명이 해결하고자 하는 과제는 롤투롤 라미네이션 공정제어방법을 통해 라미네이팅 공정에 대한 각 소재의 기계적 특성, 운전 장력 범위, 운전속도 등 라미네이션 시스템이 라미네이션 불량을 최소화 할 수 있도록 하는 과제를 해결하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to solve the problem of enabling the lamination system to minimize lamination defects, such as the mechanical properties of each material for the laminating process, the operating tension range, and the operating speed through the roll-to-roll lamination process control method.

상기와 같은 과제를 해결하기위하여 하기와 같은 구성을 가진다.In order to solve the above problems, it has the following configuration.

소재가 롤사이를 이동하면서 라미네이션공정을 수행하기 위한 롤투롤라미네이션공정제어방법에 있어서, In the roll-to-roll lamination process control method for performing the lamination process while the material moves between the rolls,

운전조건초기화를 최적으로 정하기 위하여 상기 소재 및 상기 롤의 초기값을 결정하는 초기값결정단계;an initial value determination step of determining initial values of the material and the roll in order to optimally determine initialization of operating conditions;

상기 초기값결정단계에서 초기값을 결정한 후에 상기 소재의 구동장력값을 모니터하는 구동장력모니터링단계;a driving tension monitoring step of monitoring a driving tension value of the material after determining an initial value in the initial value determining step;

상기 구동장력값을 상기 임계최소구동장력값과 상기 임계최대구동장력값의 범위내에서 구동되어 구김방지영역에서 운전되도록 상기 구동장력값을 제어하는 구동장력제어단계;a driving tension control step of controlling the driving tension value so that the driving tension value is driven within a range of the threshold minimum driving tension value and the threshold maximum driving tension value and operated in an anti-wrinkle region;

상기 소재가 상기 롤사이를 이동하면서 발생하는 상기 소재의 구김여부를 판단하기 위하여 상기 소재의 이미지를 확인하는 구김모니터링단계;A wrinkle monitoring step of checking an image of the material to determine whether or not the material is wrinkled while the material moves between the rolls;

상기 구김모니터링단계에서 파악한 소재가 구김이 있는지 여부를 판단하여 제어하는 구김방지제어단계를 가지는 롤투롤라미네이션공정제어방법을 특징으로 한다.It is characterized by a roll-to-roll lamination process control method having a wrinkle prevention control step of determining and controlling whether or not the material identified in the wrinkle monitoring step has wrinkles.

여기서 초기값결정단계는 상기 소재의 특성을 파악하는 소재특성파악단계;Here, the initial value determination step includes a material characteristic identification step of identifying the characteristics of the material;

소재의 변형 방지를 위하여 상기 소재의 구동 장력을 설정하는 구동장력범위설정단계;Driving tension range setting step of setting the driving tension of the material to prevent deformation of the material;

상기 롤과 상기 소재사이의 정적마찰계수, 롤거칠기 및 소재 거칠기 측정을 통해 상기 롤과 상기 소재사이의 동적마찰계수를 연산하기 위한 롤소재마찰계수측정단계;A roll material friction coefficient measuring step for calculating a dynamic friction coefficient between the roll and the material by measuring a static friction coefficient between the roll and the material, roll roughness, and material roughness;

상기 소재의 폭과 상기 소재의 두께 특성을 결정하는 소재폭두께특성결정단계;a material width and thickness characteristic determination step of determining a width of the material and a thickness characteristic of the material;

상기 구김방지영역 내에서 상기 소재의 이송이 안정적이고 균일하게 유지하기 위하여 연산하는 함수로써 상기 소재의 임계최소구동장력함수, 상기 소재의 임계최대구동장력함수 및 롤오정열임계거리함수를 연산하는 임계장력거리함수연산단계;Critical tension for calculating the critical minimum driving tension function of the material, the critical maximum driving tension function of the material, and the roll misalignment critical distance function as a function to be calculated to keep the feed of the material stable and uniform within the wrinkle prevention area. distance function calculation step;

상기 소재의 구동속도를 설정하는 소재구동속도설정단계;A material driving speed setting step of setting a driving speed of the material;

상기 임계최소구동장력함수 및 상기 임계최대구동장력함수을 통하여 운전장력범위를 정하는 운전장력범위설정단계를 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to include an operating tension range setting step of determining an operating tension range through the critical minimum driving tension function and the critical maximum driving tension function.

여기서 상기 구동장력제어단계에서 상기 구김방지영역 외에서 구동될 경우, 장력제어단계를 통하여 피이드백제어하는 것이 바람직하다.Here, in the driving tension control step, when driving out of the wrinkle prevention area, it is preferable to perform feedback control through the tension control step.

여기서 상기 구김방지제어단계에서 구김이 발생되었을 경우에 AMBR(Active Motion Based Roller)제어단계를 통하여 피이드백제어하는 것이 바람직하다.Here, when wrinkles occur in the wrinkle prevention control step, it is preferable to perform feedback control through an AMBR (Active Motion Based Roller) control step.

여기서 상기 롤소재마찰계수측정단계에서 상기 정적마찰계수(μst), 롤거칠기(Rq roll ) 및 상기 소재 거칠기(Rq web ) 는 수식(1),수식(2) 및 수식(3)에 의하여 연산을 통해 상기 롤과 상기 소재사이의 동적마찰계수(μT)는 하기와 같은 함수로 연산되는 것이다.Here, in the roll material friction coefficient measurement step, the static friction coefficient ( μ st ), roll roughness ( Rq roll ) and the material roughness ( Rq web ) are calculated by Equations (1), Equations (2) and Equations (3) Through, the dynamic friction coefficient (μ T ) between the roll and the material is calculated by the following function.

Figure pat00001
(1)
Figure pat00001
(One)

Figure pat00002
(2)
Figure pat00002
(2)

Figure pat00003
(3)
Figure pat00003
(3)

여기서, here,

μT: 운동 마찰 계수(the dynamic friction coefficient)μ T : the dynamic friction coefficient

μst: 정지 마찰 계수(the static friction coefficient)μ st : the static friction coefficient

Rq: 동일 표면 거칠기(The equivalent surface roughness [m]) Rq : The equivalent surface roughness [m]

Rq web : 소재 표면 거칠기(The web surface roughness [m]) Rq web : The web surface roughness [m]

Rq roll : 롤 표면 거칠기(The roller surface roughness [m]) Rq roll : The roller surface roughness [m]

h 0 : 롤과 소재 사이 공기 갭(the air gap between the roller and the web) h 0 : air gap between the roll and the material (the air gap between the roller and the web)

R: 롤 반경 R : roll radius

W: 기판 폭(web width [m]) W : board width (web width [m])

V: 소재 속도 [m/s] V : Material speed [m/s]

T: 구동장력 (operating tension [N]) T : operating tension [N]

여기서 상기 임계장력거리함수연산단계에서 상기 구김방지영역 내에서 상기 소재의 이송이 안정적이고 균일하게 유지하기 위하여 상기 소재의 임계최소구동장력함수(Tslip), 상기 소재의 임계최대구동장력함수(Tcr) 및 롤오정열임계거리함수(Δdcr)를 연산하되 수식(4),수식(5) 및 수식(6)에 의하여 연산한 함수값을 계산하는 것이다.Here, in the critical tension distance function calculation step, the critical minimum driving tension function (T slip ) of the material and the critical maximum driving tension function (T cr ) and the roll misalignment critical distance function (Δd cr ) are calculated, but the function values calculated by Equations (4), Equations (5) and Equations (6) are calculated.

Figure pat00004
(4)
Figure pat00004
(4)

Figure pat00005
(5)
Figure pat00005
(5)

Figure pat00006
(6)
Figure pat00006
(6)

Figure pat00007
(7)
Figure pat00007
(7)

Figure pat00008
(8)
Figure pat00008
(8)

여기서,here,

θ cr : 롤 오정열임계각도(The critical roll misalignment angle [rad]) θ cr : The critical roll misalignment angle [rad]

τ cr : 임계 전단응력(The critical shear stress [N/m2]), τ cr : The critical shear stress [N/m 2 ],

L: 스팬길이(span length [m]) L : span length [m]

W: 소재 폭(web width [m]) W : material width (web width [m])

E: 소재의 영률(Young modulus of web [N/m2]) E : Young modulus of web [N/m 2 ]

ν: 소재의 푸아송 비(Poisson's ratio[ν] of web) ν: Poisson's ratio [ν] of web

t: 소재의 두께(thickness of web [m]) t : material thickness (thickness of web [m])

T: 구동 장력 (operating tension [N]) T : operating tension [N]

η air : 공기의 동적 점성도(dynamic viscosity of air; = 3.077e-7 [N·min/m2] at 27℃) η air : dynamic viscosity of air; = 3.077e-7 [N·min/m 2 ] at 27℃

여기서 상기 구김모니터링단계에서는 실시간으로 모니터링을 통하여 구김결함이 있을 경우에 경고발생단계를 추가로 가지는 것이 바람직하다.Here, in the wrinkle monitoring step, it is preferable to additionally include a warning generating step when there is a wrinkle defect through monitoring in real time.

발명의 효과는 롤투롤 라미네이션 공정제어방법을 통해 라미네이팅 공정에 대한 각 소재의 기계적 특성, 운전 장력 범위, 운전속도 등 라미네이션 시스템이 라미네이션 불량을 최소화 할 수 있도록 운전 조건 초기화를 최적으로 설정하게 하며, 실제 라미내이션 공정 중에 구김 등의 라미네이션 불량을 실시간 모니터링하고, 사전에 예방하며, 최소화 할 수 있도록 제어 할 수 있는 효과를 가진다.The effect of the invention is to optimally set the initialization of operating conditions so that the lamination system can minimize lamination defects such as mechanical properties of each material, operating tension range, and operating speed for the laminating process through the roll-to-roll lamination process control method. During the lamination process, lamination defects such as wrinkles can be monitored in real time, prevented in advance, and can be controlled to be minimized.

제1도 및 제2도는 는 본원발명을 구성하는 방법플로우챠트를 보이는 도이다.
제3도는 소재가 롤과 롤사이에서 구김이 발생하는 것을 보이는 도이다.
제4도는 구김방지영역을 보이는 도이다.
제5도는 배경기술을 보이는 도이다.
1 and 2 are diagrams showing a flow chart of a method constituting the present invention.
Figure 3 is a view showing that the material is wrinkled between rolls.
Figure 4 is a view showing the wrinkle prevention area.
Figure 5 is a diagram showing the background art.

스마트라미네이션 시스템이란 라미네이션을 롤투롤을 이용하여 롤투롤 코팅 혹은 프린팅을 통하여 솔라셀을 생산하는 공정(예시로 보이는 것임.)에서 라미네이션 공정이 필요한 경우, 여러 개의 소재(10)들이 구김 등의 불량이 없이 라미네이션 되도록 하는 것을 지칭하는 것이다.The smart lamination system refers to the process of producing a solar cell through roll-to-roll coating or printing using roll-to-roll lamination (shown as an example). It refers to lamination without it.

또한 스팬은 롤(20)과 롤(20)사이의 영역을 스팬영역이라고 한다.In addition, the span between the rolls 20 and the rolls 20 is referred to as a span area.

본원발명은 하기와 같은 단계를 가진다.The present invention has the following steps.

롤투롤 솔라셀 제작을 위한 스마트라미네이션 공정(라미네이션 공정의 예시를 솔라셀로 보이는 것으로 라미네이션공정을 요구하는 모든 장치에 적용되는 것이다.)은 라미네이팅 공정에 대한 각 소재의 기계적 특성, 운전 장력 범위, 운전속도 등 라미네이션 시스템이 라미네이션 불량을 최소화 할 수 있도록 운전 조건 초기화를 최적으로 세팅하게 한다. The smart lamination process for roll-to-roll solar cell production (a solar cell is an example of the lamination process, and it is applied to all devices requiring a lamination process.) The lamination system, such as speed, sets the initialization of operating conditions optimally so that lamination defects can be minimized.

또한 스마트라미네이션 시스템을 통해 실시간으로 소재의 표면 구김상태를 파악하고, 구김 발생시 경보를 통해 작업자가 실시간으로 구김 상태를 파악할 수 있다. 또한 구김의 방향에 따른 사행제어와 구김방지영역에 맞는 적절한 구동 장력의 자동 제어를 통해,구김상태에서 정상상태로 복원할 수 있다. In addition, through the smart lamination system, the surface wrinkling state of the material can be identified in real time, and the operator can grasp the wrinkling state in real time through an alarm when wrinkling occurs. In addition, through meandering control according to the direction of wrinkles and automatic control of appropriate drive tension suitable for the wrinkle prevention area, it is possible to restore from a wrinkled state to a normal state.

도1 및 도2에 대하여 각 단계 별로 설명하면 다음과 같다.1 and 2 will be described step by step as follows.

소재(10)가 롤(20)사이를 이동하면서 라미네이션공정을 수행하기 위한 롤투롤라미네이션공정제어방법에 있어서, 운전조건초기화를 최적으로 정하기 위하여 상기 소재(10) 및 상기 롤(20)의 초기값을 결정하는 초기값결정단계를 가진다.(S100)In the roll-to-roll lamination process control method for performing the lamination process while moving the material 10 between the rolls 20, the initial values of the material 10 and the roll 20 are optimally set to initialize operating conditions. Has an initial value determination step for determining (S100)

여기서 상기 초기값결정단계(S100)는 다음의 단계를 포함한다.Here, the initial value determining step (S100) includes the following steps.

다음의 단계는 반드시 순서에 따라서 하는 것만이 아니라 순서도의 순서가 일부 뒤바뀌어도 관계가 없다.The following steps are not necessarily performed in sequence, and it does not matter if the order of the flowchart is partially reversed.

상기 소재(10)의 특성을 파악하는 소재특성파악단계를 가진다.(S110)It has a material characteristic identification step of identifying the characteristics of the material 10. (S110)

라미레이션에 사용되는 서로 다른 소재들의 특성인 Young's modulus[E], Yield stress[σY], Poisson's ratio[ν]를 파악한다. 플라스틱이나 철 호일의 특성파악에 쓰이는 표준 테스트인 ASTM D638 또는 ASTM E345를 사용한다.Identify Young's modulus [E], Yield stress [σ Y ], and Poisson's ratio [ν], which are the characteristics of different materials used in lamination. Use ASTM D638 or ASTM E345, which are standard tests used to characterize plastic or iron foils.

소재(10)의 변형 방지를 위하여 상기 소재(10)의 구동 장력을 설정하는 구동장력범위설정단계를 가진다.(S120)In order to prevent deformation of the material 10, it has a driving tension range setting step of setting the driving tension of the material 10. (S120)

소재의 플라스틱변형(plastic deformation)을 방지하기 위하여 구동 장력 범위를 설정한다. 장력은 항복장력(Yield stress[σY])의 10%~20%범위 내에서 결정한다. 장력은 소재의 단면적 넓이와 stress의 곱으로 계산될 수 있다.Set the driving tension range to prevent plastic deformation of the material. Tension is determined within the range of 10% to 20% of the yield stress (yield stress [σ Y ]). Tension can be calculated as the product of the material's cross-sectional area and stress.

상기 롤(20)과 상기 소재(10)사이의 정적마찰계수(μst), 롤거칠기(Rq roll ) 및 소재거칠기(Rq web ) 측정을 통해 상기 롤(20)과 상기 소재(10)사이의 동적마찰계수(μT)를 연산하기 위한 롤소재마찰계수측정단계를 가진다.(S130)Between the roll 20 and the material 10 through the measurement of the static friction coefficient (μ st ), roll roughness ( Rq roll ) and material roughness ( Rq web ) between the roll 20 and the material 10 It has a roll material friction coefficient measurement step for calculating the dynamic friction coefficient (μ T ). (S130)

롤과 소재 사이의 마찰력[μT]을 파악한다. ASTM G143 테스트를 이용하여 정적마찰계수(μST)를 측정하고 소재 거칠기(Rqweb)와 롤 거칠기(Rqroll)특성을 식1내지 식3과 같이 이용한다.Determine the frictional force [μ T ] between the roll and the material. The static friction coefficient (μ ST) is measured using the ASTM G143 test, and the material roughness (Rq web) and roll roughness (Rq roll) characteristics are used as in Equations 1 to 3.

또한, 상기 롤소재마찰계수측정단계(S130)에서 상기 정적마찰계수(μst), 롤거칠기(Rq roll ) 및 상기 소재 거칠기(Rq web ) 는 수식(1),수식(2) 및 수식(3)에 의하여 연산을 통해 상기 롤(20)과 상기 소재(10)사이의 동적마찰계수(μT)는 하기와 같은 함수로 연산되는 것이다.In addition, in the roll material friction coefficient measurement step (S130), the static friction coefficient (μ st ), roll roughness ( Rq roll ) and the material roughness ( Rq web ) are Equation (1), Equation (2) and Equation (3) ) The dynamic friction coefficient (μ T ) between the roll 20 and the material 10 through calculation is calculated by the following function.

Figure pat00009
(1)
Figure pat00009
(One)

여기서 동적마찰계수μT는 h0< Rq 인 경우에는 정적마찰계수인 μst와 동일한 값을 갖는다.Here, the dynamic friction coefficient μ T has the same value as the static friction coefficient μ st when h 0 < Rq .

Rq

Figure pat00010
h 0
Figure pat00011
3Rq 인 경우에는 동적마찰계수μTRq
Figure pat00010
h 0
Figure pat00011
In the case of 3Rq , the dynamic friction coefficient μ T is

Figure pat00012
의 값과 같다.
Figure pat00012
is equal to the value of

동적마찰계수 μT는 h0 > 3Rq 인 경우에 0의 값을 갖는다.The dynamic friction coefficient μ T has a value of 0 when h 0 > 3 Rq .

여기서 h 0, Rq 는 다음 수식과 같다.Here, h 0 and Rq are as follows.

Figure pat00013
(2)
Figure pat00013
(2)

Figure pat00014
(3)
Figure pat00014
(3)

여기서, here,

μT: 운동 마찰 계수(the dynamic friction coefficient)μ T : the dynamic friction coefficient

μst: 정지 마찰 계수(the static friction coefficient)μ st : the static friction coefficient

Rq: 등가 표면 거칠기(The equivalent surface roughness [m]) Rq : The equivalent surface roughness [m]

Rq web : 소재 표면 거칠기(The web surface roughness [m]) Rq web : The web surface roughness [m]

Rq roll : 롤 표면 거칠기(The roller surface roughness [m]) Rq roll : The roller surface roughness [m]

h 0 : 롤과 소재 사이 공기 갭(the air gap between the roller and the web) h 0 : air gap between the roll and the material (the air gap between the roller and the web)

R: 롤 반경 R : roll radius

W: 기판 폭(web width [m]) W : board width (web width [m])

V: 소재 속도 [m/s] V : Material speed [m/s]

T: 구동 장력 (operating tension [N]) T : operating tension [N]

식 1은, 표면 거칠기가 각각 다른 소재와 롤러 사이에 공기가 유입될 때 실험적으로 마찰계수를 구하는 관계식으로, 저속에서 공기 유입이 적을 때는 동적마찰계수 μT는 정적마찰계수인 μst와 동일한 값을 갖는다. Equation 1 is a relational expression for obtaining the friction coefficient experimentally when air is introduced between a material with different surface roughness and a roller . have

식 2는 사용하는 소재의 폭, 소재를 이송하는 롤의 직경, 소재의 장력 및 소재가 이송되는 속도 등에 따라 실험적으로 결정되는 롤과 소재 사이에 형성되는 공기 층의 두께 결정식이다. Equation 2 is an equation for determining the thickness of the air layer formed between the roll and the material, which is experimentally determined according to the width of the material used, the diameter of the roll that transports the material, the tension of the material, and the speed at which the material is transported.

여기에서 결정된 공기 층 두께는 식 1에서 소재와 롤러 사이의 마찰계수를 결정하는데 사용된다. The air layer thickness determined here is used to determine the coefficient of friction between the material and the roller in Equation 1.

식 3은 소재표면의 거칠기 및 롤표면의 거칠기에 따라 소재표면과 롤 사이의 등가 거칠기를 계산하는 식으로서, 식 1의 동적 마찰 계수를 결정하는데 사용된다. Equation 3 is an equation that calculates the equivalent roughness between the material surface and the roll according to the roughness of the material surface and the roll surface, and is used to determine the dynamic friction coefficient of Equation 1.

상기 소재(10)의 폭(W)과 상기 소재(10)의 두께(t) 특성을 결정하는 소재폭두께특성결정단계를 가진다.(S140)It has a material width and thickness characteristic determination step of determining the width (W) of the material 10 and the thickness (t) of the material 10 (S140).

상기 구김방지영역 내에서 상기 소재(10)의 이송이 안정적이고 균일하게 유지하기 위하여 연산하는 함수로써 상기 소재(10)의 임계최소구동장력값(Tslip)과 상기 임계최대구동장력값(Tcr) 및 롤오정열임계거리함수(Δdcr)를 연산하는 임계장력거리함수연산단계를 가진다.(S150)The critical minimum driving tension value (T slip) and the critical maximum driving tension value (T cr ) and a critical tension distance function calculation step of calculating a roll misalignment critical distance function (Δd cr ) (S150).

식 4,5,6을 이용하여 구김 방지 창(도 3)을 도출한다. An anti-wrinkle window (FIG. 3) is derived using Equations 4, 5, and 6.

구김 방지 창은 소재의 장력함수(식 1, 2의 Tslip, Tcr 함수)와 오정렬 거리함수(식 6의 Δdcr 함수)에 의해 정의된다. The anti-wrinkle window is defined by the tension function of the material (T slip , T cr function in Equations 1 and 2) and the misalignment distance function (Δd cr function in Equation 6).

구김방지영역(wrinkle free zone)은 Tslip, Tcr, Δdcr의 세 개의 선으로 영역이 구분되며 구김방지영역에서는 소재의 이송이 안정적이고 균일한 상태를 유지한다. 슬립이나 구김 같은 소재 결함이 발생하면 구김 방지 창의 범위 밖에 있는 상태라는 뜻이고 반대로 구김 방지 창의 범위 밖의 상태가 있다면 소재 결함을 유추할 수 있다. The wrinkle free zone is divided into three lines, T slip , T cr , and Δd cr , and in the wrinkle free zone, the material is transported in a stable and uniform state. If a material defect such as slip or wrinkle occurs, it means that it is outside the range of the wrinkle prevention window, and conversely, if there is a state outside the range of the wrinkle prevention window, a material defect can be inferred.

구동장력이 critical 최소 장력인 Tslip 보다 커지거나(식4) critical 최대 장력 Tcr 보다 작아지면(식5) 소재는 미끄러짐이나 구김없이 정상적으로 작동한다. 만약 구동 장력 T가 Tslip보다 작아지거나 Tcr 보다 커지면 소재에 구김이 발생한다. 롤의 오정렬 거리함수 Δdcr(식6)보다 작다면 소재는 전단 구김을 만들지 않고 안정적으로 이송된다.When the driving tension is greater than the critical minimum tension T slip (Eq. 4) or less than the critical maximum tension T cr (Eq. 5), the material operates normally without slipping or wrinkling. If the driving tension T is smaller than T slip or larger than T cr , wrinkles occur in the material. If the roll misalignment distance function Δd cr (Eq. 6) is smaller than the material, the material is stably conveyed without creating shear wrinkles.

상기 임계장력거리함수연산단계(S150)에서 상기 구김방지영역 내에서 상기 소재(10)의 이송이 안정적이고 균일하게 유지하기 위하여 상기 소재(10)의 임계최소구동장력함수(Tslip), 상기 소재(10)의 임계최대구동장력함수(Tcr) 및 롤오정열임계거리함수(Δdcr)를 연산하되 수식(4),수식(5) 및 수식(6)에 의하여 연산한 함수값을 계산하는 것이다.In the critical tension distance function calculation step (S150), the critical minimum driving tension function (T slip ) of the material 10, the material Calculate the critical maximum driving tension function (T cr ) and the roll misalignment critical distance function (Δd cr ) of (10), but calculate the function value calculated by Equations (4), Equations (5) and Equation (6) .

하기에 기재된 함수값은 소재와 롤러의 표면 거칠기, 소재의 이송속도, 롤러의 직경 등에 대하여 실험을 통하여 유도된 수학적모델이다.The function values described below are mathematical models derived through experiments with respect to the surface roughness of the material and the roller, the conveying speed of the material, and the diameter of the roller.

여기서,here,

Figure pat00015
(4)
Figure pat00015
(4)

Figure pat00016
(5)
Figure pat00016
(5)

Figure pat00017
(6)
Figure pat00017
(6)

Figure pat00018
(7)
Figure pat00018
(7)

Figure pat00019
(8)
Figure pat00019
(8)

θ cr : 롤 오정열 임계 각도(The critical roll misalignment angle [rad]) θ cr : The critical roll misalignment angle [rad]

τ cr : 임계 전단응력(The critical shear stress [N/m2]), τ cr : The critical shear stress [N/m 2 ],

L: 스팬길이(span length [m]) L : span length [m]

W: 소재 폭(web width [m]) W : material width (web width [m])

E: 소재의 영률(Young modulus of web [N/m2]) E : Young modulus of web [N/m 2 ]

ν: 소재의 푸아송 비(Poisson's ratio[ν] of web) ν: Poisson's ratio [ν] of web

t: 소재의 두께(thickness of web [m]) t : material thickness (thickness of web [m])

T: 구동 장력 (operating tension [N]) T : operating tension [N]

η air : 공기의 동적 점성도(dynamic viscosity of air; = 3.077e-7 [N·min/m2] at 27℃) η air : dynamic viscosity of air; = 3.077e-7 [N·min/m 2 ] at 27℃

식4는 소재의 표면 거칠기, 소재의 폭, 소재를 이송하는 롤의 직경 및 롤의 표면 거칠기, 소재가 이송되는 속도 등에 따라 실험적으로 결정되는 슬립장력 결정 식이다.Equation 4 is a slip tension determination equation determined experimentally according to the surface roughness of the material, the width of the material, the diameter and surface roughness of the roll that transports the material, and the speed at which the material is transported.

식5는 소재의 두께, 소재의 포아송 비, 소재와 롤러사이의 정적 및 정적 마찰계수 등을 고려하여 실험을 통하여 결정되는 함수이다. 식 2는 소재의 폭, 장력, 소재 이송 속도에 따라 실험적으로 결정되는 소재와 롤러간의 간격(air gap)의 영향을 받는다.Equation 5 is a function determined through experiments considering the thickness of the material, the Poisson's ratio of the material, and the static and static friction coefficients between the material and the roller. Equation 2 is affected by the air gap between the material and the roller, which is experimentally determined according to the material width, tension, and material transport speed.

식 6은, 식 7에 표시된 스팬 양단에 있는 롤들의 오정렬 각도(라디안)에 따라, 롤 끝에서 계산되는 원주 방향의 이동거리이다.Equation 6 is the calculated circumferential travel at the end of the roll according to the misalignment angle (in radians) of the rolls across the span shown in Equation 7.

도2에 도시되어있다. It is shown in Figure 2.

식 8은 소재의 포아송비, 두께 등을 고려한 소재의 임계 전단응력을 정의하는 식이다. Equation 8 is an equation that defines the critical shear stress of a material considering the Poisson's ratio and thickness of the material.

이와 같이 함수 4, 5, 6은 라미네이션 공정이 선정되면 실험적으로 결정되어야 하는 관계식 들이다.As such, functions 4, 5, and 6 are relational expressions that must be experimentally determined when a lamination process is selected.

구김(wrinkle)은 롤의 오정렬로 인한 구김(wrinkle)과 구동장력으로 인한 구김(wrinkle) 두 가지로 나눌 수 있다. 소재 이송 방향으로 스팬의 하류(downstream)에서 롤의 오정렬도가 커지면 소재 전단 응력이 상승한다. 전단 응력이 증가하면 소재가 소성변형을 일으키는 응력, 즉 소재의 임계좌굴응력을 초과하여 소재에 구김이 발생한다. Wrinkles can be divided into two types: wrinkles caused by misalignment of rolls and wrinkles caused by driving tension. As the misalignment of the rolls increases downstream of the span in the material transport direction, the material shear stress increases. When the shear stress increases, the stress that causes plastic deformation of the material, that is, the critical buckling stress of the material, is exceeded and wrinkles occur in the material.

롤의 오정렬 거리가 식 5로 표현되는 임계 오정렬 거리(Δdcr)보다 커지면(300,400) 구김이 발생한다.When the roll misalignment distance is greater than the critical misalignment distance (Δd cr ) expressed by Equation 5 (300, 400), wrinkles occur.

임계 오정렬 거리(Δdcr)선 아래의 영역은 구김방지영역(100)으로 스팬에서나 롤에 이동되는 소재에 구김이 없는 영역이다. An area below the critical misalignment distance (Δd cr ) line is the anti-wrinkle area 100, which is an area where there are no wrinkles in the material moving on the span or on the roll.

도면부호200은 롤에서의 소재는 구김방지영역에 있어 구김이 발생하지 않는 것이다.Reference numeral 200 indicates that the material in the roll is not wrinkled in the anti-wrinkle area.

구동 장력이 높을수록 소재가 스팬에 구김이 없는 상태를 만들 수 있으며 롤러의 오정렬 거리로 인한 스팬의 구김을 제거하기 위해 더 높은 장력이 가해진다. 하지만 구동 장력이 너무 높으면 롤 위에 구김이 생긴다. 소재에 장력이 가해지면 소재는 롤에 압력을 가하고 소재와 롤 사이의 마찰력에 의해 지지되는 압축 응력을 받는다. 압축성 응력은 벽이 얇은 압력 실린더 용기의 후프 응력(hoop stress)처럼 작용한다. 롤에 대한 소재의 압축성 응력은 적용된 장력에 비례한다. The higher the driving tension, the more the material can make the span wrinkle-free, and the higher tension is applied to eliminate the wrinkle in the span due to the misalignment distance of the rollers. However, if the drive tension is too high, creases will form on the roll. When tension is applied to the material, the material exerts pressure on the rolls and experiences a compressive stress supported by frictional forces between the material and the rolls. The compressive stress acts like a hoop stress in a thin-walled pressure cylinder vessel. The compressive stress of a material on a roll is proportional to the applied tension.

소재의 압축 응력은 소재 너비의 가장자리에서 0이 되고 견인력(traction)에 의해 결정된 기울기로 소재 중심을 따라 증가한다. The compressive stress in the material goes to zero at the edges of the material width and increases along the center of the material with a slope determined by traction.

또한 롤에 가해지는 소재의 압축성 응력이 shell 형태의 소재에 대한 임계 좌굴 응력보다 크면 소재가 불안정해지면서 롤 윗면에서 구김이 발생한다. 따라서 롤의 소재 구김을 방지하기위해 구동장력은 보다 작아야 한다.In addition, if the compressive stress of the material applied to the roll is greater than the critical buckling stress of the shell-type material, the material becomes unstable and wrinkles occur on the upper surface of the roll. Therefore, the driving tension should be smaller in order to prevent the material from being wrinkled in the roll.

상기 소재(10)의 구동속도를 설정하는 소재구동속도설정단계를 가진다.(S160)It has a material driving speed setting step of setting the driving speed of the material 10. (S160)

생산량의 필요에 따른 소재 속도[V]를 설정한다.Set the material speed [V] according to the needs of the production volume.

상기 임계최소구동장력함수(Tslip) 및 상기 임계최대구동장력함수(Tcr)를 통하여 운전장력범위를 정하는 운전장력범위설정단계(S170)를 가진다.and an operating tension range setting step (S170) of determining an operating tension range through the critical minimum driving tension function (T slip ) and the critical maximum driving tension function (T cr ).

상기 초기값결정단계(S100)에서 초기값을 결정한 후에 상기 소재(10)의 구동장력값을 모니터하는 구동장력모니터링단계를 가진다.(S200)After the initial value is determined in the initial value determining step (S100), a driving tension monitoring step of monitoring the driving tension value of the material 10 is provided. (S200)

로드셀을 통하여 장력을 모니터링한다.Tension is monitored through a load cell.

상기 구동장력값을 상기 임계최소구동장력값(Tslip)과 상기 임계최대구동장력값(Tcr)의 범위내에서 구동되어 구김방지영역에서 운전되도록 상기 구동장력값을 제어하는 구동장력제어단계를 가진다.(S300)A driving tension control step of controlling the driving tension value so that the driving tension value is driven within the range of the threshold minimum driving tension value (T slip) and the threshold maximum driving tension value (T cr ) so that the driving tension value is operated in an anti-wrinkle region. Have (S300)

확인한 장력값이 Tslip < Toper < Tcr를 만족하면 다음단계로 가고 그렇지 않다면 구동 장력이 Tslip < Toper < Tcr 범위에 맞게 제어되어야 한다.If the checked tension value satisfies T slip < T oper < T cr , it goes to the next step. Otherwise, the driving tension must be controlled within the range of T slip < T oper < T cr .

상기 구동장력제어단계(S300)에서 상기 구김방지영역(100) 외에서 구동될 경우, 장력제어단계(S350)를 통하여 피이드백제어하는 것이 바람직하다.In the driving tension control step (S300), when driven outside the wrinkle prevention area 100, it is preferable to perform feedback control through the tension control step (S350).

상기 소재(10)가 상기 롤(20)사이를 이동하면서 발생하는 상기 소재(10)의 구김여부를 판단하기 위하여 상기 소재(10)의 이미지를 확인하는 구김모니터링단계를 가진다.(S400)In order to determine whether or not the material 10 is wrinkled while the material 10 moves between the rolls 20, a wrinkle monitoring step of checking an image of the material 10 is performed. (S400)

상기 구김모니터링단계(S400)에서는 실시간으로 모니터링을 통하여 구김결함이 있을 경우에 경고발생단계를 추가로 가지는 것이 바람직하다.In the wrinkle monitoring step (S400), it is preferable to additionally have a warning generating step when there is a wrinkle defect through monitoring in real time.

카메라를 통해 소재의 형상을 파악한다. 관리자는 실시간으로 구김 결함 상태를 알고 대응할 수 있다.Grasp the shape of the material through the camera. Administrators can recognize and respond to wrinkle defect states in real time.

상기 구김모니터링단계에서 파악한 소재(10)가 구김이 있는지 여부를 판단하여 제어하는 구김방지제어단계를 가진다.(S500)It has a wrinkle prevention control step of determining and controlling whether or not the material 10 identified in the wrinkle monitoring step has wrinkles. (S500)

또한, 상기 구김방지제어단계(S500)에서 구김이 발생되었을 경우에 AMBR (Active Motion Based Roller)제어단계(S550)를 통하여 피이드백제어하는 것이 바람직하다.In addition, when wrinkles are generated in the wrinkle prevention control step (S500), it is preferable to perform feedback control through an AMBR (Active Motion Based Roller) control step (S550).

AMBR은 오정렬 정도를 측정하여, 구김이 일어 나지 않은 오정렬 임계값 이하로 롤의 오정렬을 제어한다.AMBR measures the degree of misalignment and controls the misalignment of the roll below the misalignment threshold where no creasing occurs.

도4에 의하면 구동장력을 제어하면 100영역과 300영역 안에 있게 되고 구동장력에 의하여는 스팬 및 롤러에서의 소재가 구김이 방지된다.According to FIG. 4, if the driving tension is controlled, it is within the range of 100 and 300, and the material in the span and roller is prevented from being wrinkled by the driving tension.

구김방지제어단계(S500)는 롤러오정열을 제어하여 구김이 발생하지 않도록 제어를 한다.In the wrinkle prevention control step (S500), the misalignment of the rollers is controlled so that wrinkles do not occur.

그러므로 소재의 장력과 롤러의 오정렬을 동시에 실시간으로 모니터링하고 제어함으로 구김 미발생 영역(wrinkle free zone, 도 4의 100 영역)을 구현한다.Therefore, a wrinkle free zone (region 100 in FIG. 4) is realized by simultaneously monitoring and controlling the tension of the material and the misalignment of the roller in real time.

도4의 200영역은 롤러오정렬에 의해서는 구김이 발생되지 않지만 과도한 장력으로 인하여 롤에서의 구김이 발생하는 영역이다.Area 200 in FIG. 4 is an area where wrinkles do not occur due to roller misalignment, but wrinkles occur in the roll due to excessive tension.

도4의 300영역은 장력에 의해서는 스팬에서 구김발생이 되지 않으나 과도한 오정렬로 스팬 상에서 구김이 발생하는 영역이다.Area 300 in FIG. 4 is an area where wrinkles do not occur in the span due to tension, but wrinkles occur on the span due to excessive misalignment.

도4의 400영역은 과도한 장력과 오정렬로 인해 롤과 스팬에서의 구김이 발생 하는 영역에 해당한다.Area 400 in FIG. 4 corresponds to an area where wrinkles occur in the roll and span due to excessive tension and misalignment.

비전 시스템이 구김 결함을 발견하면 그 각도를 측정하여 사행제어기에 측정값을 송부한다. When the vision system detects a wrinkle defect, it measures the angle and sends the measured value to the meandering controller.

그 값을 받은 사행제어기가 로직을 통해 제어 및 보상함으로써 구김 결함을 방지한다. 구김 결함이 발견되지 않으면 다음단계로 넘어간다.The meandering controller receiving the value prevents the wrinkle defect by controlling and compensating through logic. If no wrinkle defects are found, proceed to the next step.

위 과정의 제어를 반복하고자 하면 상기 소재(10)의 구동장력값을 모니터하는 구동장력모니터링단계(S200)로 넘어간다.If you want to repeat the control of the above process, it goes to the driving tension monitoring step (S200) of monitoring the driving tension value of the material (10).

더 이상 진행하지 않을 경우에는 끝단계로 이동하는 것이다.If you do not proceed further, you move to the end stage.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical ideas of the present invention, so at the time of this application, they can be replaced. It should be understood that there may be many equivalents and variations.

10:소재 20:롤 100:구김미발생영역
200:오정렬에 의해서는 주름이 발생되지 않지만 과도한 장력으로 인하여 롤에서의 구김발생영역
300:장력에 의해서는 스팬에서 주름발생 되지 않으나 과도한 오정렬로 스팬 상에서 구김 발생영역
400:과도한 장력과 오정렬로 인해 롤과 스팬에서의 주름 발생 영역
10: material 20: roll 100: non-wrinkled area
200: Wrinkles do not occur due to misalignment, but wrinkles occur in the roll due to excessive tension
300: Wrinkles are not generated in the span by tension, but wrinkles are generated on the span due to excessive misalignment.
400: Areas of wrinkles in rolls and spans due to excessive tension and misalignment

Claims (7)

소재가 롤사이를 이동하면서 라미네이션공정을 수행하기 위한 롤투롤 라미네이션 공정제어방법에 있어서,
운전조건초기화를 최적으로 정하기 위하여 상기 소재 및 상기 롤의 초기값을 결정하는 초기값결정단계;
상기 초기값결정단계에서 초기값을 결정한 후에 상기 소재의 구동장력값을 모니터하는 구동장력모니터링단계;
상기 구동장력값을 상기 임계최소구동장력값과 상기 임계최대구동장력값의 범위내에서 구동되어 구김방지영역에서 운전되도록 상기 구동장력값을 제어하는 구동장력제어단계;
상기 소재가 상기 롤사이를 이동하면서 발생하는 상기 소재의 구김여부를 판단하기 위하여 상기 소재의 이미지를 확인하는 구김모니터링단계;
상기 구김모니터링단계에서 파악한 소재가 구김이 있는지 여부를 판단하여 제어하는 구김방지제어단계를 가지는 롤투롤라미네이션공정제어방법.
In the roll-to-roll lamination process control method for performing the lamination process while the material moves between the rolls,
an initial value determination step of determining initial values of the material and the roll in order to optimally determine initialization of operating conditions;
a driving tension monitoring step of monitoring a driving tension value of the material after determining an initial value in the initial value determining step;
a driving tension control step of controlling the driving tension value so that the driving tension value is driven within a range of the threshold minimum driving tension value and the threshold maximum driving tension value and operated in an anti-wrinkle region;
A wrinkle monitoring step of checking an image of the material to determine whether or not the material is wrinkled while the material moves between the rolls;
A roll-to-roll lamination process control method having a wrinkle prevention control step of determining and controlling whether or not the material identified in the wrinkle monitoring step has wrinkles.
제1항에 있어서 초기값결정단계는 상기 소재의 특성을 파악하는 소재특성파악단계;
소재의 변형 방지를 위하여 상기 소재의 구동 장력을 설정하는 구동장력범위설정단계;
상기 롤과 상기 소재사이의 정적마찰계수, 롤거칠기 및 소재 거칠기 측정을 통해 상기 롤과 상기 소재사이의 동적마찰계수를 연산하기 위한 롤소재마찰계수측정단계;
상기 소재의 폭과 상기 소재의 두께 특성을 결정하는 소재폭두께특성결정단계;
상기 구김방지영역 내에서 상기 소재의 이송이 안정적이고 균일하게 유지하기 위하여 연산하는 함수로써 상기 소재의 임계최소구동장력함수, 상기 소재의 임계최대구동장력함수 및 롤오정열임계거리함수를 연산하는 임계장력거리함수연산단계;
상기 소재의 구동속도를 설정하는 소재구동속도설정단계;
상기 임계최소구동장력함수 및 상기 임계최대구동장력함수을 통하여 운전장력범위를 정하는 운전장력범위설정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤라미네이션공정제어방법.
The method of claim 1 , wherein the initial value determination step comprises: a material characteristic determination step of determining the characteristics of the material;
Driving tension range setting step of setting the driving tension of the material to prevent deformation of the material;
A roll material friction coefficient measuring step for calculating a dynamic friction coefficient between the roll and the material by measuring a static friction coefficient between the roll and the material, roll roughness, and material roughness;
a material width and thickness characteristic determination step of determining a width of the material and a thickness characteristic of the material;
Critical tension for calculating the critical minimum driving tension function of the material, the critical maximum driving tension function of the material, and the roll misalignment critical distance function as a function to be calculated to keep the feed of the material stable and uniform within the wrinkle prevention area. distance function calculation step;
A material driving speed setting step of setting a driving speed of the material;
A roll-to-roll lamination process control method comprising the step of setting an operating tension range for determining an operating tension range through the critical minimum driving tension function and the critical maximum driving tension function.
제1항 또는 제2항에 있어서 상기 구동장력제어단계에서 상기 구김방지영역 외에서 구동될 경우, 장력제어단계를 통하여 피이드백제어하는 것을 특징으로 하는 롤투롤라미네이션공정제어방법.3. The roll-to-roll lamination process control method according to claim 1 or 2, wherein, in the driving tension control step, when the drive is driven outside the wrinkle prevention region, feedback control is performed through the tension control step. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 구김방지제어단계에서 구김이 발생되었을 경우에 AMBR제어단계를 통하여 피이드백제어하는 것을 특징으로 하는 롤투롤라미네이션공정제어방법.[Claim 3] The roll-to-roll lamination process control method according to claim 1 or 2, characterized in that the feedback control is performed through the AMBR control step when wrinkles are generated in the anti-wrinkle control step. 제2항에 있어서 상기 롤소재마찰계수측정단계에서 상기 정적마찰계수(μst), 롤거칠기(Rq roll ) 및 상기 소재 거칠기(Rq web ) 는 수식(1),수식(2) 및 수식(3)에 의하여 연산을 통해 상기 롤과 상기 소재사이의 동적마찰계수(μT)는 하기와 같은 함수로 연산되는 것을 특징으로 하는 롤투롤라미네이션공정제어방법.
여기서,
Figure pat00020
(1)
Figure pat00021
(2)
Figure pat00022
(3)
μT: 운동 마찰 계수(the dynamic friction coefficient)
μst: 정지 마찰 계수(the static friction coefficient)
Rq: 동일 표면 거칠기(The equivalent surface roughness [m])
Rq web : 소재 표면 거칠기(The web surface roughness [m])
Rq roll : 롤 표면 거칠기(The roller surface roughness [m])
h 0 : 롤과 소재 사이 공기 갭(the air gap between the roller and the web)
R: 롤 반경
W: 기판 폭(web width [m])
V: 소재 속도 [m/s]
T: 구동 장력 (operating tension [N])
The method of claim 2, wherein the static friction coefficient (μ st ), roll roughness ( Rq roll ) and the material roughness ( Rq web ) in the roll material friction coefficient measuring step are Equations (1), Equations (2) and Equations (3) ) Through the calculation by the roll-to-roll lamination process control method, characterized in that the dynamic friction coefficient (μ T ) between the roll and the material is calculated as a function as follows.
here,
Figure pat00020
(One)
Figure pat00021
(2)
Figure pat00022
(3)
μ T : the dynamic friction coefficient
μ st : the static friction coefficient
Rq : The equivalent surface roughness [m]
Rq web : The web surface roughness [m]
Rq roll : The roller surface roughness [m]
h 0 : air gap between the roll and the material (the air gap between the roller and the web)
R : roll radius
W : board width (web width [m])
V : Material speed [m/s]
T : operating tension [N]
제2항에 있어서 상기 임계장력거리함수연산단계에서 상기 구김방지영역 내에서 상기 소재의 이송이 안정적이고 균일하게 유지하기 위하여 상기 소재의 임계최소구동장력함수(Tslip), 상기 소재의 임계최대구동장력함수(Tcr) 및 롤오정열임계거리함수(Δdcr)를 연산하되 수식(4),수식(5) 및 수식(6)에 의하여 연산한 함수값을 계산하는 것을 특징으로 하는 롤투롤라미네이션공정제어방법.
여기서,
Figure pat00023
(4)
Figure pat00024
(5)
Figure pat00025
(6)
Figure pat00026
(7)
Figure pat00027
(8)
θ cr : 롤 오정열 임계 각도(The critical roll misalignment angle [rad])
τ cr : 임계 전단응력(The critical shear stress [N/m2]),
L: 스팬길이(span length [m])
W: 기판 폭(web width [m])
E: 기판의 영률(Young modulus of web [N/m2])
ν: 기판의 푸아송 비(Poisson's ratio[ν] of web)
t: 기판의 두께(thickness of web [m])
T: 구동 장력 (operating tension [N])
η air : 공기의 동적 점성도(dynamic viscosity of air; = 3.077e-7 [N·min/m2] at 27℃)
The method of claim 2, wherein in the critical tension distance function calculation step, the critical minimum driving tension function (Tslip), the critical maximum driving tension function of the material (Tcr) and the roll misalignment critical distance function (Δdcr), but calculating the function value calculated by Equation (4), Equation (5) and Equation (6).
here,
Figure pat00023
(4)
Figure pat00024
(5)
Figure pat00025
(6)
Figure pat00026
(7)
Figure pat00027
(8)
θ cr : The critical roll misalignment angle [rad]
τ cr : The critical shear stress [N/m2]),
L: span length (span length [m])
W: Board width (web width [m])
E: Young modulus of web [N/m2])
ν: Poisson's ratio [ν] of web
t: Thickness of web [m]
T: operating tension [N]
η air : dynamic viscosity of air; = 3.077e-7 [N min/m2] at 27℃)
제1항에 있어서 상기 구김모니터링단계에서는 실시간으로 모니터링을 통하여 구김결함이 있을 경우에 경고발생단계를 추가로 가지는 것을 특징으로 하는 롤투롤라미네이션공정제어방법.


The roll-to-roll lamination process control method according to claim 1, wherein the wrinkle monitoring step further includes a warning generating step when there is a wrinkle defect through monitoring in real time.


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KR101247184B1 (en) 2011-12-30 2013-03-25 건국대학교 산학협력단 Method for operating tension decision to prevent peeling-off and slip at rewinding section in r2r lamination process
KR101256790B1 (en) 2012-08-27 2013-04-19 주식회사 필옵틱스 Roll to roll type lamination apparatus
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