KR930010195B1 - 도포장치 및 도포방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

도포장치 및 도포방법

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서의 도포 장치의 사시도.

제2도는 제1도에서의 원 A로 나타낸 부분의 확대 사시도.

제3도와 제 4도는 제2도의 선 Ⅲ-Ⅲ 및 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취한 단면도.

제5도는 종래예에 있어서의 필름 웨이브 도포층의 스트라이프 패턴 형성에 사용된 역로울 도포기의 사시도.

제6도는 필름 웨브위의 도포층의 도료의 건조시의 변화를 설명하는 설명도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

Ⅱa, Ⅱb : 도포 블록 본체의 다이(die) 12 : 도료 저장조

13 : 도료 공급통로 14 : 도료 공급홈

15 : 노즐 16 : 노즐 선단

17 : 웨브 18 : 스트라이프 도포홈

본 발명은 박막상(薄膜狀)의 웨브(web)등에 액상 도포막을 도포하는 도포 장치 및 도포 방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로는 각종 사진용 필름이나 자기 테이프 등으로 대표되는 박막상 필름 웨브에 도포하여 필름 웨브위에 도료를 평행한 스트라이프 형태로 형성하는 도포 장치 및 도포 방법에 관한 것이다.

액상의 도료를 사진용 필름이나 자기 테이프 등의 필름 웨브에 도포하는 도포 방식에는 그라비야(gravure)도포 방식, 역로울(reverse roⅡ) 도포 방식 등이 있는데, 이들 방식은 각기 목적에 따라서 사용 분류가 되어져 왔다. 이들 방식중 필름 웨브의 모든 폭에 대해 이를 거의 균등하게 분할하여 간격을 두고 필름 웨브의 길이방향으로 도료를 평행한 줄무늬상으로 연속 도포하는 소위 스트라이프상(stripe 狀)도포 공정에 있어서의 역로울 도포 방식을 주로 채용하고 있다.

본 발명은 필름 웨브위에 도료를 평행한 스트라이프로 형성시키는 방법에 관한 것이므로 종래의 역로울 도포 방식에 대하여 제5도를 참조하여 설명한다.

제5도는 종래의 도포 장치인데, 회전식으로 지지된 백업 로울(back-up roⅡ)(72) 주위에 한쪽 방향으로 이동하면서 필름 웨브(71)를 밀착시켜서 거의 일정한 주속(周速)으로 회전시킨다. 스트라이프상 도막을 웨브(71)에 전사(轉寫)하는 홈이 있는 전사 로울(73)은 백업 로울(72)과 맞물리면서 백업 로울(72)과 맞물리면서 백업 로울(72)의 회전 방향과 역방향으로 일정 속도로 회전하며, 여기에는 전사 로울의 주변 표면에 환상의 돌출부를 가지면서 원주 방향으로 환상의 홈이 축방향으로 일정 간격으로 다수 형성되어 있다. 또한, 전사 로울(73)과 맞물려 전사 로울(73)의 회전 방향과 역방향으로 회전하는 도포 로울(applcator roⅡ)(74)이 있는데, 이것은 백업 로울(72)과는 떨어져 있고 전사 로울(73)의 한쪽에 위치해 있다. 또한, 이 도포 장치에는 도료 저장조(76)가 있고 도포 로울(74)에 도료가 도포되기 때문에 필름 웨브(71)의 일부가 이 도료 저장조(76)에 침지(浸漬)되어 도포 로울(74)이 회전하는 동안 도료 저장조(76) 내의 도료를 도포 로울(74) 위에 도포하여 전사 로울(73) 쪽으로 이동시키며, 미터링 로울(metering roⅡ)(75)은 도포 로울(74) 에 의하여 전사 로울(73) 쪽으로 이동되는 도료의 양을 계량(計量)한다. 그리고, 스퀴지이 블레이드(squeegee blade)(77)가 구성되어 있어서 미터링 로울(75)의 주변 표면에 묻어 있는 도료를 제거하여 도료 저장조(76)에다 회수한다.

이상과 같이 구성된 종래의 도포 장치의 동작에 대하여 설명한다.

우선, 도포 로울(74)을 거의 일정한 원주 속도로 회전시키면서 도포 장치를 작동시킨다고 하면, 도료 저장조(76)속에 도포 로울(74)이 연속적으로 침지되면서 도포 로울(74)에 부착한 도료는 미터링 로울(75)에 의하여 적당량으로 계량된 후, 전사 로울(73)로 옮겨져서 전사 로울(73)의 주변 표면의 환상의 돌출부에 도료가 부착하고, 이어서 돌출부에 부착된 도료가 필름 웨브(71)에 도포되어 스트라이프상 도포막이 형성된다. 즉, 필름 웨브(71)가 백업 로울(72) 주위의 일정한 방향으로 계속해서 이동하는 동안 전사 로울(73)로부터 필름 웨브(71)의 한쪽 표면에 도료가 스트라이프상 형상으로 형성되는 것이다.

그러나, 상기한 종래 방식의 역로울 도포 장치의 최대 도포 속도는 회전 로울상의 도료가 원심력으로 비산하기 때문에 약 200m/min으로 제한된다고 하고 있다.

또한, 액상의 도료가 대가와 접촉하기 때문에 용매로 희석하여 도포할 경우에 있어서, 도료는 용매의 증발에 의해서 시간이 흐름에 따라 그 특성의 변화를 일으키고, 그 결과 도포막의 불량이 발생한다. 도포 공정을 합리화하여 도장 제품을 대량 생산할 수 있도록 함에 있어서 상기의 현상은 커다란 과제로 되어 가고 있다.

한편, 용매로 희석한 도료를 사용할 때 그 건조 과정에 있어서 도포막의 경화 또는 고형화에 수반하여 필름 웨브에 도포된 도료는 대폭 체적 수축을 일으키게 된다. 통상 체적 수축의 정도는 도료나 용매의 종류에 따라 다르지만 필름 웨브에 도포된 도료의 막 두께의 변화량 환산으로 약 1/5∼1/20 정도까지 저하 한다. 이때 발행하는 수축 및 경화 현상에 대하여 설명한다. 필름 웨브 표면의 도료는 유체 역학에서 말하는 노-슬립(No-Slip) 조건을 만족하여 움직이지 않기 때문에 도료와 필름 웨브 사이의 계면에서는 외견상 변화가 없는 반면 계면위의 자유 유체가 수축에 수반하여 유동하므로, 이로 인해 최종적인 도포막의 분포 형상이 결정된다.

이때의 필름 웨브와 도료 사이의 계면위에서의 도료의 움직임을 모양화하여서 제6도에 표시하였다. 제6도에서, (1)은 필름 웨브의 일부이고, (2)는 필름 웨브의 일부 (1)에 도포된 미경화 도료이며, (3)은 도료가 건조된 후의 도포층을 표시한다. 제6도에서 알 수 있는 바와같이 도포층(3)의 가장자리는 원 A로 나타낸 바와같이 된다.

그런데, 웨브의 모든 폭에 대해 이를 균등으로 분할하여서 간격을 설정하고, 도포층을 스트라이프형으로 연속 형성하는 소위 스트라이프 형상 도포에 있어서는 인접한 도포층 각각의 폭이 좁기 때문에 상기의 양 가장자리로 부터 도료가 흐름에 따라 도포막 두께의 균일성에 변화가 생기므로 품질에 치명적이 된다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 문제점을 해소할 목적으로 완성된 것이며, 또한 그 주목적은 도료의 자연 건조에 의한 도포막 불량이나 도료의 가장자리 흐름이 생기지 않는 스트라이프상 도포막을 고속으로 도포하는 개량된 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 필름 웨브에 도료를 도포하여 스트라이프 형상의 도포층을 형성하는 방법을 제공함에 있다.

상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 도포 장치는 필름 웨브의 이동 방향과 직각인 방향으로 연장되고 길이방향으로 서로간에 균등하게 분할하여서 구성된 일정한 깊이의 홈을 다수 가진 길이가 긴 노즐을 가지고 있다.

본 발명을 실시함에 있어서 필름 웨브에 장력을 가하면서 도포 노즐을 통과하여 이동시키는 도포 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 구성의 도포 장치를 사용함으로써 도료가 원심력에 의해 비산하는 것을 방지하고 도료의 자연 건조 현상을 방지할 수 있으며, 도포막 불량이 없는 스트라이프상 도포막을 고속으로 도포할 수가 있다. 그리고, 도포 노즐 주위를 통과하는 동안 필름 웨브에 장력을 가하기 때문에 도료가 도포되는 필름 웨브의 부분들을 도포 노즐의 홈속으로 삽입되도록 함으로써 도료의 가장자리 흐름을 없앨 수가 있다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 따라 구체적으로 설명한다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 고속 도포가 가능하고 도료의 가장자리 흐름을 방지할 수 있으며 자연 건조 도중 도포 불량을 피할 수 있는 도포 장치로서, 이러한 목적으로 필름 웨브의 이동 방향과 직각인 방향으로 연장되고 길이 방향으로 서로간에 균등하게 분할하여서 구성된 일정한 깊이의 홈을 다수 가진 길이가 긴 노즐을 가진 도포 장치에 관한 것이다.

제1도는 본 발명의 실시예에 있어서의 도포 장치의 사시도이다. 이 장치는 제1다이 (die)(Ⅱa)와 제2다이 (Ⅱb)가 함께 조립되어 있는 두 부분의 구조를 가진 도포 블록(applicator block) 본체가 있고, 도료 저장조(12) 및 이 도료 저장조 (12)와 통해 있는 다수의 평행한 도료 공급통로(13)가 도포 블록 본체에 구성되어 있다. 다이(Ⅱa,Ⅱb)로 구성되어 있는 도포 블록 본체는 이 블록의 본체로부터 바깥쪽으로 테이퍼링(tapering)되어 있어 둥그스럼한 곡면의 노즐 선단(16)을 가진 길이가 긴 노즐(15)이 있는 형상의 것인데, 노즐(15)은 필름 웨브(17)의 이동방향과 도료 공급통로(13)가 도료 저장조(12)로부터 연장되는 방향에 대하여 가로방향으로 연장되어 있고, 이 노즐(15)의 길이는 필름 웨브(17)의 폭에 따라 선택할 수 있도록 되어 있다. 그리고, (14)는 도료 공급통로(13)로부터 도료를 공급하는 도료 공급홈이다.

필름 웨브(17)는 노즐 선단(16)에 대하여 일정한 속도(U)로 이동하는데, 이동 도중에는 노즐 선단(16)에 접촉하여 일정한 각도로 미끌어지면서 이동한다. 도포 블록 본체에 구성된 도료 저장조(12)는 적당한 방식으로 도료 공급원(도면에 없음)과 연결되어 있다.

제1도와 제2도에서 알 수 있는 바와 같이 노즐 선단(16)에는 다수의 도포홈 (18)이 도포 노즐(15)의 안쪽을 향해 길이방향으로 일정 간격을 두고 형성되어 있다. 각각의 홈(18)에는 노즐(15)의 안쪽 방향으로 일정한 깊이를 가지고 있고, 노즐(15)의 길이방향으로 일정한 폭을 가지고 있다. 이 홈(18)의 바닥부분에 형성된 직사각형의 슬릿(slit) 형상의 구멍(18a)을 통하여 각각의 홈(18)과 각각의 공급통로(13)가 서로 통해 있다.

제3도는 제2도의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 노즐(15)의 단면도이며, 제3도에 있어서 (35)는 필름 웨브(17)에 도포된 도료가 대기와 접촉하는 자유표면부이고, (h)는 도료의 건조전의 막 두께, 즉 웨브막 두께이며, (H)는 홈(18)의 깊이를 나타낸다.

상기와 같이 구성된 도포 장치의 동작에 대하여서 이하 설명한다. 별도의 공급 수단(도시않음)에서 공급된 도료액은 도료 저장조(12)에 일단 저장된다. 또한, 도료 저장조(12)에 도료가 연속적으로 공급되면 도료 저장조(12) 내의 내부 압력이 상승하여서 저장조(12) 내의 도료는 공급통로(13)를 통하여 각각의 홈(18)의 구멍(18a)쪽으로 가압하에 공급되므로써 공급통로(13)와 구멍(18a)에서 가해지는 유체 저항은 감소된다. 이렇게 해서 공급된 도료는 각각의 홈(18)에 있는 구멍(18a)으로부터 밖으로 배출되고, 필름 웨브(17)가 일정 속도와 일정 방향으로 노즐 선단(16)과 접촉하면서 통과할 때 필름 웨브(17)에 도료가 도포된다 . 또한, 필름 웨브(17)가 노즐 선단(16)과 접촉하여 통과하는 동안은 필름 웨브(17)에 대하여 장력이 걸려져 있다. 그리고, 노즐(15)의 자유 가장자리(free edge)는 일정한 곡률 반경을 가진 곡면으로 되어 있어서 노즐 선단(16)을 형성하여, 이동하는 필름 웨브(17)는 장력을 받고 있기 때문에 필름 웨브(17)를 노즐 선단(16)의 곡면을 따라서 미끌어지게 접촉시키면 필름 웨브(17)는 노즐 선단(16)과 밀착하게 된다.

따라서, 자유표면부(35)와 접하는 부분을 제외하고 각각의 홈(18) 내부에 있어서 필름 웨브에 스트라이프 형태로 도포될 도료가 수용되며, 용매의 자연증발에 의한 도포층의 시간 경과에 따른 변화를 대폭으로 감소 시킬 수 있다. 또한, 홈(18) 내에 수용된 도료는 원심력에 의한 비산의 염려가 없기 때문에 본 발명의 도포장치에서는 약 200m/min이상의 고속 도포가 가능해진다.

상기와 같이 본 발명은 종래부터 문제로 되고 있던 스트라이프상 고속 도포에 있어서, 도료의 자연 건조 등에 의한 결함이 없는 도포막을 약 200m/min의 고속 도포로서 계속하여 얻을 수가 있다.

또한, 여기서 주목해야할 것으로는, 이제까지 설명한 것은 노즐 선단부(16)가 일정한 곡률반경을 가진 곡면인 것에 대한 것이었으나, 평면으로 하여도 스트라이프상 도포가 가능하다는 점이다. 또한, 본 발명에 의한 스트라이프 형상의 도포층을 형성하는 도포 방법을 제5도에 있는 종래의 백업 로울로 필름 웨브를 붙이는 방법에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있음은 말할 것도 없다.

더욱이, 본 발명은 건조도중 도료가 곡면을 가진 가장자리로부터 흘러내리는 일이 없이 균일한 두께를 가진 도포층을 얻을 수가 있다. 이하, 그 점에 대하여 설명한다.

제4도는 제2도에 있어서의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취한 도포 블록의 단면도이다.

상기와 같이 구성된 도포 장치의 동작에 대하여서 상세히 설명한다.

제2도에 있는 바와 같이, 필름 웨브(17)의 주행 방향과 부합하는 방향으로 장력을 가하면서 노즐 선단(16)의 면상에 필름 웨브(17)를 붙인다. 노즐 선단(16)의 면상에 붙여진 필름 으ㅔ브(17)에 가해지는 장력의 정도에 따라 필름 웨브(17)는 홈(18)과 일렬로 정돈되어 홈(18) 속으로 끼어들게 된다. 그리고, 각각의 필름 웨브(17)가 홈(18) 각각의 속으로 끼어들게 되는 정도는 제4도에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이 홈(18)의 폭은 중앙부 부근에서 최대로 된다. 또한, 도포 직후의 도포막 두께는 쿠에트 흐름(Couette flow)을 가정하면 홈 깊이에 비례하는 것은 공지로 되어 있다. 따라서, 제4도의 현상은 각 홈의 중앙부에 홈 깊이가 주변부의 홈 깊이 보다 작기 때문에 도포 직후의 건조되지 않은 도포막의 두께는 중앙부에서 최소로 되고 주변부에서 최대로 된다는 것을 설명하는 것이다.

그런데, 제6도에 표시한 바와 같이, 필름 웨브 폭 전체에 대하여 균일한 두께를 가진 도포막을 도포할 경우, 건조 과정에 있어서 도포막의 주변부에서 체적 수축이 일어나서 결국은 종래의 장치에서 설명한 바와 같이 가장자리가 둥그스럼하게 되어 버린다. 이 결함을 보완하기 위해 본 발명에서는 필름 웨브(17)에 장력을 가하여 필름 웨브(17)를 홈(18)과 일렬로 정돈시켜 홈(18) 속에 끼어들게 함으로써 도포 직후의 도포층 각각에 있어서 주변부의 도포막 두께를 중앙부의 도포막 두께에 비해서 두꺼운 도포막으로 할 수 있다. 상기와 같이 함으로써 도포 후의 건조 공정에서 도포층이 건조되고 나면 주변부의 가장자리 흐름이 없이 도포하는 동안 나타나는 필름 웨브(17)의 도포층 각각의 중앙부의 두께 감소는 건조 공정에서 나타나는 체적 수축으로 인하여 상쇄되기 때문에 폭 전체에 걸쳐서 균일 두께의 도포층을 각각 얻을 수 있다.

예를 들자면, 필름 웨브(17)에 약 20ｇ/mm의 장력을 가하면서 도포했을 때, 도포층의 습윤되기 시작하는 부분에서 부터 평탄부까지의 거리(이하, ＂부착 거리＂라 함)는 약 30μm이었다. 한편, 균일하게 도포했을 때, 건조 후의 각 도포층의 부착 거리는 수백 μm이었다. 따라서, 본 발명에 의하여 각 도포층에서의 곡면형의 가장자리부가 생기는 것을 대폭으로 없앨 수 있음을 알 수 있다.

또한, 위에 나온 바와 같이, 필름 웨브에 스트라이프 형상의 도포층을 형성하는 도포의 경우를 예로 들어 설명하였으나, 도포 영역 전체에 걸쳐서 도포하는 공법에 있어서도 가장자리 흐름에 의한 도포막 두께의 불균일성이 문제로 되는 도포 방법에 대해서도 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 상기 노즐의 선단에 거의 균등하게 분할하여서 형성된 일정 깊이의 홈을 구성함으로써 균일한 도포막 두께로 도포할 수 있고, 도료의 시간이 흐름에 따른 변화에 의한 도포막 불량이 없는 양질의 제품을 고속으로 도포할 수가 있다. 또, 웨브에 장력을 가하여서 웨브를 홈속으로 삽입시킴으로써 가장자리 흐름을 없앨 수가 있다.

Claims (2)

1. 도포 블록 본체와, 상기 도포 블록 본체에 설치된 도료 저장용의 도료 저장조와, 상기 도포 블록 본체와 일체로 설치되어 있고 필름 웨브의 이동방향에 대하여 가로방향으로 연장되며 도포 블록 본체와 마주보는 쪽에 도료 저장조와 서로 통하는 다수의 도포홈이 형성되어 있고 일정 곡률을 가진 곡면의 선단부가 있는 길이가 긴 노즐로 구성되어 있는 도포 장치.
2. 다수의 도포홈이 형성되어 있는 곡면의 선단부를 가진 노즐의 선단부를 따라 필름 웨브를 접촉시켜서 이동시킴으로써 필름 웨브에 도료를 도포하고, 필름 웨브가 곡면의 노즐 선단부와 접하여 이동하는 동안 필름 웨브에 일정한 장력을 가하여서 필름 웨브가 도포홈과 일렬로 정돈되어 도포홈 속으로 삽입되게 한 다음, 노즐 선단부의 도포홈을 통하여 필름 웨브에 도료를 도포하는 단계로 됨을 특징으로 하는 필름 웨브 한쪽 표면에 도료를 도포하는 도포 방법.

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