KR101778837B1

KR101778837B1 - 기재에의 도포 방법

Info

Publication number: KR101778837B1
Application number: KR1020147017288A
Authority: KR
Inventors: 히로카즈 고바야시; 마사토 사사키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2032-12-05
Also published as: WO2013084483A1; KR20140103986A; CN103974783A; IN2014CN03862A; CN103974783B

Abstract

롤 코터를 이용하여 다층의 도포액을 연속적으로 주행하는 기재에 도포할 때에, 고속으로 박막이고 미려하게 도포할 수 있는 기재에의 도포 방법을 제공한다. 다이 코터에 의해, 회전하는 어플리케이터 롤에 다층의 도포액을 공급하고, 다음에, 어플리케이터 롤을 연속적으로 주행하는 기재와 접촉시켜 다층의 도포액을 기재에 전사한다. 이 때, 어플리케이터 롤은 기재와의 접촉부에 있어서 기재와 역방향으로 회전하고, 다이 코터에 의해 공급하는 다층의 도포액은 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ1, 상층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ2로 한 경우, μ1<μ2로 된다. 또, 기재에 전사되지 않고 어플리케이터 롤에 남은 다층의 도포액을 어플리케이터 롤로부터 제거한다.

Description

기재에의 도포 방법{SUBSTRATE COATING METHOD}

본 발명은 기재에 다층의 도포액을 도포 처리하는 도포 방법에 관한 것이다.

종래, 연속해서 주행하는 기재(substrate), 예를 들면 강판에, 내식성, 가공성, 미관성, 절연성 등의 성능을 부여하기 위해 각종 도포막을 기재 표면상에 형성시키는 처리를 실행하고 있다. 이 처리에서는 롤 코터(roll coater)가 일반적으로 이용되고 있으며, 롤을 2개 이용하는 2롤 코터, 혹은 3개의 롤을 이용하는 3롤 코터가 널리 사용되고 있다. 특히, 3롤 코터는 도포막 두께의 제어성이 우수한 점과, 표면 외관이 비교적 미려하기 때문에, 주류의 도포 처리 방식으로 되어 있다. 3롤 코터는 도 7에 나타내는 바와 같이 도포액이 채워져 있는 코터 팬(coating liquid in the pan)(13)으로부터 도포액을 퍼 올리는 픽업 롤(pick-up roll)(11)과, 픽업 롤(11)에 의해 퍼 올려진 도포액량을 조정하는 독터 롤(metering roll)(12)과, 조정된 도포액을 픽업 롤(11)로부터 기재(1)에 전사하는 어플리케이터 롤(applicator roll)(5)에 의해 구성되어 있다. 각 롤의 회전 방향은 롤간의 근접점, 혹은 밀접점에 있어서 동일 방향으로 회전하는 내츄럴 회전의 경우와 역방향으로 회전하는 리버스 회전의 경우가 있지만, 일반적으로는 리버스 회전이 비교적 평활한 도포막면이 얻어지기 쉽기 때문에, 어플리케이터 롤(5)과 기재(1) 사이에서는 리버스 회전으로 하는 경우가 많다. 또, 어플리케이터 롤(5)은 기재(1)의 면에 손상을 주지 않도록 강(鋼) 롤에 고무를 라이닝한 고무 롤을 이용하고 있다.

3롤 코터를 포함하는 롤 코터의 대표적인 도포 결함으로서 리빙(ribbing)이라 불리는 롤 주방향에 발생하는 선형상(streak mark)의 외관 결함이 있다. 이것은 롤간 및 롤-기재간의 액 메니스커스(liquid meniscus)의 유체 압력 변동이 표면 장력의 안정화의 효과를 상회했을 때에 발생하는 결함으로서 알려져 있으며, 고속의 조건에서 실행했을 때, 점성 계수가 높은 도포액을 이용했을 때일수록 발생하기 쉽다. 그 때문에, 고점도의 도포액에 대해서는 액막을 미려하게 고속으로 도포하는 것은 곤란하게 되어 있다.

또, 근래, 고 내식성, 고 절연성 등, 고부가 가치 요구의 상승으로부터, 기재상에 형성되는 도포막의 설계에 있어서, 다층의 도포막이 요구되는 경우가 있다. 다층의 도포막을 형성하기 위한 다층의 액막의 도포 방법으로서는 복수의 슬릿으로부터 도포액을 공급하고, 커튼 형상으로 늘어뜨리는 커튼 코터 방식(system of curtain coater)이나, 복수의 슬릿을 마련하는 다이 코터 방식(system of slot die coater)이 있다(도 9, 도 10 참조).(특허문헌 1, 특허문헌 2)

그러나, 커튼 코터의 경우, 도포액에 의해서 커튼을 형성할 수 있는 최소액 유량이 정해지기 때문에, 라인 속도를 매우 빠르게 하지 않는 한 후막으로 된다. 그러나, 라인 속도를 빠르게 함으로써 공기 동반 등에 기인하는 도포 블균일이 야기되어 박막 도포는 곤란하게 된다.

다이 코터 방식을 이용한 경우, 박막화시키기 위해서는 기재와 도포액을 공급하는 다이 코터와의 갭을 원하는 막두께 정도까지 근접화시킬 필요가 있고, 유리 기판 등의 평활한 기재이면 근접화는 가능하지만, 연속해서 주행하는 강판 등의 경우, 폭 방향, 긴쪽 방향 모두 형상 변동이 발생하기 때문에 다이의 근접화는 곤란하다.

한편, 롤에 의한 다층의 도포액을 도포하는 방법에 대해서는 전례가 없다. 이것은 롤간 및 롤-기재간의 도포액이 뒤섞여 버리는 등, 액막에서 다층 상태를 유지하는 것이 곤란한 것이 원인으로 고려된다. 그 때문에, 다층의 도포액에 대한 롤간 및 롤-기재간의 메니스커스 거동에 관해서는 미지의 부분으로 되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공보 제4598493호 특허문헌 2: 일본국 특허공개공보 제2004-160274호

롤 코터 단독으로 다층의 도포액의 도포 처리를 실행하는 경우, 1층째의 도포액이 미건조 상태인 채 2층째의 도포액을 바르면, 1층째는 긁어내어져 버려 적층형상의 도포막을 형성할 수 없다. 그 때문에, 1층째의 도포액을 도포한 후에 건조 과정을 거쳐, 2층째의 도포액을 도포할 필요가 있다. 그러나, 그 경우, 도포 공정과 건조 공정이 2번 필요하게 되며, 라이닝 코스트가 증대한다. 또, 롤 코터에서는 기재 속도가 고속 혹은 도포액이 고점도가 될수록 리빙이라 불리는 롤 주방향의 줄 결함이 발생하기 쉬우며, 고점도의 도포액을 고속으로 미려하게 도포하는 것은 곤란하다.

본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 롤 코터를 이용해서 다층의 도포액을 연속적으로 주행하는 기재에 도포할 때에, 고속으로 박막이며 미려하게 도포할 수 있는 기재에의 도포 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서 그 요지는 다음과 같다.

[1] 다이 코터에 의해, 회전하는 어플리케이터 롤에 다층의 도포액을 공급하고, 다음에, 상기 어플리케이터 롤을 연속적으로 주행하는 기재와 접촉시켜 상기 다층의 도포액을 기재에 전사함에 있어서, 상기 어플리케이터 롤은 기재와의 접촉부에 있어서 기재와 역방향으로 회전하고, 상기 다이 코터에 의해 공급하는 다층의 도포액은 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ1, 상층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ2로 한 경우, μ1<μ2이고, 기재에 전사되지 않고 상기 어플리케이터 롤에 남은 다층의 도포액을 상기 어플리케이터 롤로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.

[2] 다이 코터에 의해, 회전하는 중간 롤에 다층의 도포액을 공급하고, 다음에, 상기 중간 롤로부터, 회전하는 어플리케이터 롤에 상기 다층의 도포액을 전사하고, 다음에, 상기 어플리케이터 롤을 연속적으로 주행하는 기재와 접촉시켜 상기 다층의 도포액을 기재에 전사함에 있어서, 상기 중간 롤은 어플리케이터 롤과의 접촉부에 있어서 어플리케이터 롤과 역방향으로 회전하고, 상기 어플리케이터 롤은 기재와의 접촉부에 있어서 기재와 역방향으로 회전하고, 상기 다이 코터에 의해 공급하는 다층의 도포액은 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ1, 상층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ2로 한 경우, μ1<μ2로 되고, 어플리케이터 롤에 전사되지 않고 상기 중간 롤에 남은 다층의 도포액 및/또는 기재에 전사되지 않고 상기 어플리케이터 롤에 남은 다층의 도포액을 상기 중간 롤 및/또는 상기 어플리케이터 롤로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.

[3] 상기 어플리케이터 롤에 의해 다층의 도포액이 기재에 전사되기 이전에, 기재에 대해, 코터에 의해 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 도포액을 프리코트하고, 상기 프리코트 후, 기재상의 프리코트된 도포액이 액체의 상태인 동안에, 상기 어플리케이터 롤이 기재와의 접촉부에 있어서 기재와 역방향으로 회전하면서 상기 기재에의 전사를 실행하는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 기재에의 도포 방법.

[4] 상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₁/V₂≤1.5인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [3]에 기재된 기재에의 도포 방법.

[5] 상기 중간 롤의 회전 속도를 V₃, 상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₃/V₁≤1.5 및 0.5≤V₁/V₂≤1.5인 것을 특징으로 하는 상기 [2] 또는 [3]에 기재된 기재에의 도포 방법.

[6] 기재에 프리코트하기 이전에, 코터에 의해 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 도포액를 기재에 대해 프리 프리코트(pre-pre-coating)하고, 상기 프리 프리코트 후, 프리 프리코트된 도포액이 액체의 상태인 동안에 상기 프리코트를 실행하는 것을 특징으로 하는 상기 [3] 내지 [5] 중의 어느 하나에 기재된 기재에의 도포 방법.

[7] 상기 어플리케이터 롤은 금속 롤에 고무를 라이닝한 고무 롤을 이용하고, 상기 다이 코터에서는 도포부 상류측에 부압을 발생시키는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [6] 중의 어느 하나에 기재된 기재에의 도포 방법.

본 발명에 따르면, 다층의 도포액을 롤 코터를 이용해서 고속으로 박막이며 미려하게 기재에 도포할 수 있다.

도 1은 본 발명의 1실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 슬릿 다이 코터의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.
도 7은 종래의 1실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.
도 8은 종래의 1실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.
도 9는 종래의 다른 실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.
도 10은 종래의 다른 실시형태에 관한 도포 장치의 측면도이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 연속해서 공급되는 기재의 편면 또는 양면에 다이 코터로부터 공급된 다층의 도포액을 1개 또는 복수개의 롤을 통해 도포하는 방법이다.

도 1은 본 발명의 기재에의 도포 방법의 1실시형태를 나타낸다. 도 1에 있어서, 1은 기재, 2는 도포액 회수 용기, 3은 도포액, 4는 중간 롤, 5는 어플리케이터 롤, 6은 긁어냄 장치, 7은 슬릿 다이 코터, 8은 백업 롤이다. 도 1에 의하면, 다층의 도포액은 슬릿 다이 코터(7)로부터 중간 롤(4)에 공급되고, 다음에, 중간 롤(4)을 통해 어플리케이터 롤(5)에 전사되며, 기재(1)에 전사, 도포된다. 중간 롤(4)은 표면이 경면 가공된 플랫형상의 롤을 이용하고 있다. 또, 중간 롤(4)은 어플리케이터 롤(5)과의 접촉부에 있어서 어플리케이터 롤(5)과 역방향으로 회전하고, 어플리케이터 롤(5)은 기재(1)와의 접촉부에 있어서 기재(1)와 역방향으로 회전한다.

또, 어플리케이터 롤(5)에 전사되지 않고 중간 롤(4)에 남은 도포액을 제거하기 위해, 중간 롤(4)상에는 긁어냄 장치(6)가 설치되어 있다.

지금까지 다층의 도포액을 동시에 도포하는 방법의 검토는 커튼 다이나 슬릿 다이를 이용해서 기재에 직접 도포하는 것에 관해 수 많이 실행되어 왔지만, 롤을 통해 도포하는 시도는 없었다. 이것은 롤로부터 롤 또는 기재에 다층의 도포액을 전사할 때에, 다층의 도포액의 적층 상태를 유지하고 기재상에 적층형상의 도포막을 형성하는 것이 곤란하다고 되어 있기 때문이다. 그래서, 발명자들은 이미 정해진 개념에 얽매이지 않고 롤에 의한 다층의 도포액의 도포 방법을 검증하였다. 그 결과, 각 롤의 회전 방향을 각 롤간, 혹은 어플리케이터 롤과 기재간에 있어서 역방향으로 하면, 다층의 도포액의 적층 상태를 유지할 수 있는 것을 알아내었다. 즉, 도 1에 있어서는 중간 롤(4)은 어플리케이터 롤(5)과의 접촉부에 있어서 어플리케이터 롤(5)과 역방향으로 회전하고, 어플리케이터 롤(5)은 기재(1)와의 접촉부에 있어서 기재(1)와 역방향으로 회전함으로써, 다층의 도포액의 적층 상태가 유지되는 기재상에 적층형상의 도포막을 형성할 수 있다.

또, 다이 코터에 의해 공급하는 다층의 도포액은 어플리케이터 롤에 공급 후의 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ1, 상층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ2로 한 경우, μ1<μ2로 한다. μ1<μ2로 함으로써, 리빙 등의 발생 한계로 되는 라인 속도나 롤 주속(peripheral speed) 조건이 최하층을 형성하는 도포액의 물성에 지배되고, 상층을 형성하는 도포액을 고점성의 도포액으로 한 경우에 있어서도, 외관의 향상 및 기재 속도의 고속화를 달성할 수 있다. 그 때문에, 고점도의 도포액을 도포액으로서 이용하는 경우에도 더욱 고속으로 미려하게 도포하는 것이 가능하게 된다. 또, 최하층을 형성하는 도포액과 상층을 형성하는 도포액의 막두께비를 변경하는 것에 의해, 상층을 더욱 박막화할 수 있어 고점도의 도포액을 박막 도포하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 상층은 최하층의 위에 형성되는 층이다.

또, 다이 코터에 의해 도포액을 공급받는 중간 롤에는 긁어냄용의 블레이드 등 긁어냄 장치를 마련하여, 전사되지 않고 남은 다층의 도포액을 중간 롤로부터 제거한다. 이것은 중간 롤에 전사되지 않고 남은 도포액이 다이 코터에서의 도포부에 재차 공급되면, 도포액의 메니스커스형상을 흐트러뜨려 안정 도포의 방해가 되기 때문이다. 또, 중간 롤에 부가해서 어플리케이터 롤에도 긁어냄 장치를 설치할 수도 있다. 긁어냄 장치는 도포액을 긁어낼 수 있으면 어떠한 것이라도 좋고, 예를 들면, 블레이드(blade or squeegee)(금속 블레이드 또는 고무 브레이드)를 설치하는 방법이 간이하다. 블레이드의 소재는 금속이라도 고무라도 좋으며 균일한 긁어냄을 실시할 수 있으면 좋다.

어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₁/V₂≤1.5가 바람직하다. 또, 중간 롤을 거치는 경우에는 중간 롤의 회전 속도를 V₃, 상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하면, 0.5≤V₃/V₁≤1.5 및 0.5≤V₁/V₂≤1.5가 바람직하다.

V₃/V₁, 혹은 V₁/V₂가 상기 범위 외인 경우, 롤간, 어플리케이터 롤과 기재간의 도포액의 메니스커스가 흐트러져 다층 상태가 유지되지 않고 혼합되어 버리는 경우가 있다. 또한, 양호한 적층형상 구조를 유지하고, 상층에 형성하는 도포액의 물성의 영향을 받지 않고 안정 도포하기 위해서는 속도비를 0.6≤V₃/V₁≤1.2 및 0.6≤V₁/V₂≤1.2로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 어플리케이터 롤의 회전 속도 및 중간 롤의 회전 속도는 롤 주속이다.

어플리케이터 롤에는 금속 롤 표면에 고무 라이닝된 고무 롤을 이용하는 것이 바람직하다. 고무 롤로 하는 것에 의해 편심의 영향을 탄성 변형에 의해 흡수할 수 있어 외관 불균일이나 부착량 변화를 경감할 수 있다. 고무 라이닝 두께는 5∼40㎜ 정도가 바람직하다. 또, 고무 경도는 40Hs∼80Hs 정도가 바람직하다.

또한, 기재는 백업 롤에 감긴 상태에서 도포되는 것이 흔히 이용되는 방법이기는 하지만, 본 발명은 기재를 사이에 두고 양면에 롤 코터가 배치되어 있는 백업 롤을 필요로 하지 않는 양면 동시 도포에도 적용된다.

도 2는 본 발명의 기재에의 도포 방법의 다른 실시형태를 나타낸다. 도 2에 있어서는 중간 롤(4)을 마련하고 있지 않으며, 다른 부호는 도 1과 마찬가지이다. 도 2에 의하면, 슬릿 다이 코터(7)로부터 어플리케이터 롤(5)에 다층의 도포액이 공급되고, 다음에 기재(1)에 전사, 도포된다. 또, 어플리케이터 롤(5)은 기재(1)와의 접촉부에 있어서 기재(1)와 역방향으로 회전한다.

또, 기재(1)에 전사되지 않고 어플리케이터 롤(5)에 남은 도포액을 제거하기 위해, 어플리케이터 롤(5)상에는 긁어냄 장치(6)가 설치되어 있다

도포 대상으로 되는 기재의 양이 소량인 경우에는 도 2의 방식으로 안정하게 도포할 수 있지만, 기재가 대량으로 되어 연속 도포가 필요한 경우에는 어플리케이터 롤이 마모되고 불균일 형상으로 되어 버려 도포 결함이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 연속 운전에서의 대량 생산을 실시하는 경우에는 도 1의 방식이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 기재에의 도포 방법의 다른 실시형태를 나타낸다. 도 3에 있어서, 1은 기재, 2는 도포액 회수 용기, 3은 도포액, 4는 중간 롤, 5는 어플리케이터 롤, 6은 긁어냄 장치, 7은 슬릿 다이 코터, 8은 백업 롤, 14는 프리 코터(pre-coater)이다. 도 3에 의하면, 다층의 도포액은 슬릿 다이 코터(7)로부터 중간 롤(4)에 공급되고, 다음에, 중간 롤(4)을 통해 어플리케이터 롤(5)에 전사되며, 기재(1)에 전사, 도포된다. 중간 롤(4)은 표면이 경면 가공된 플랫형상의 롤을 이용하고 있다. 또, 중간 롤(4)은 어플리케이터 롤(5)과의 접촉부에 있어서 어플리케이터 롤(5)과 역방향으로 회전하고, 어플리케이터 롤(5)은 기재(1)와의 접촉부에 있어서 기재(1)와 역방향으로 회전한다.

또, 어플리케이터 롤(5)에 의해 다층의 도포액이 기재(1)에 전사되기 이전에, 기재(1)에 대해, 어플리케이터 롤(5)상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 도포액을 프리코트할 수 있도록, 프리 코터(14)가 설치되어 있다. 그리고, 프리코트 후, 프리코트된 도포액이 액체의 상태인 동안에, 어플리케이터 롤(5)로부터 기재(1)에의 전사가 실행된다.

프리 코터에서 기재에 미리 도포하는 도포액은 다이 코터에 의해 어플리케이터 롤에 공급하는 다층의 도포액 중, 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 것을 이용한다. 프리코트를 실행함으로써 어플리케이터 롤에 의한 전사를 실행할 때에 기재의 주행 라인의 상류측으로부터의 공기 동반을 억제할 수 있다. 또한, 최하층과 동일한 도포액을 이용해서 프리코트를 실행함으로써, 가령 프리코트에 이용한 도포액이 어플리케이터 롤과 기재 사이를 빠져나가 어플리케이터 롤과 기재간에 침입했다고 해도, 최하층의 액막에 의한 안정화의 효과를 방해하는 일 없이 안정적으로 도포를 실행할 수 있다. 프리코트에 상층의 액과 동일한 것 혹은 점도가 높은 도포액을 이용한 경우에는 도포액의 메니스커스의 안정화의 효과는 저하하며 줄 결함이 발생하기 쉬워진다.

또, 프리코트의 액막 두께 등은 외관에 대해 거의 영향을 미치지 않지만, 기포의 혼입 등은 어플리케이터 롤과 기재 사이를 빠져나가기 때문에 영향을 준다. 그래서, 프리코트할 때에 기포의 혼입을 방해하기 위해, 프리코트 전에 프리코트하는 도포액과 동일한 도포액을 기재에 프리코트함으로써 더욱 기포 혼입이 적은 미려한 도포막을 작성하는 것이 가능하게 된다(도 6 참조).

도 4는 본 발명의 기재에의 도포 방법의 다른 실시형태를 나타낸다. 도 4에 있어서는 중간 롤(4)을 마련하고 있지 않으며, 다른 부호는 도 3과 마찬가지이다. 도 4에 의하면, 슬릿 다이 코터(7)로부터 어플리케이터 롤(5)에 다층의 도포액이 공급되고, 다음에 기재(1)에 전사, 도포된다. 또, 어플리케이터 롤(5)은 기재(1)와의 접촉부에 있어서 기재(1)와 역방향으로 회전한다.

또, 어플리케이터 롤(5)에 의해 다층의 도포액이 기재(1)를 전사하기 이전에, 기재(1)에 대해, 어플리케이터 롤(5)상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 도포액을 프리코트할 수 있도록 프리 코터(14)가 설치되어 있다. 그리고, 프리코트 후, 프리코트된 도포액이 액체의 상태인 동안에, 어플리케이터 롤(5)로부터 기재(1)에의 전사가 실행된다.

도포 대상으로 되는 기재의 양이 소량인 경우에는 도 4의 방식으로 안정하게 도포할 수 있지만, 기재가 대량으로 되고 연속 도포가 필요한 경우에는 어플리케이터 롤이 마모되고 불균일 형상으로 되어 버려 도포 결함이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 연속 운전에서의 대량 생산을 실시하는 경우에는 도 3의 방식이 바람직하다.

도 5는 슬릿 다이 코터(7)의 확대도이다. 슬릿 다이 코터(7)는 예를 들면 2층의 도포액을 기재에 도포하는 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이 각각의 액을 공급하는 2개의 도포액 공급부(7a, 7b)와, 바람직하게는 도포액 공급부의 상류측에 부압을 발생시키는 석션(suctioning slot)(7c)을 구비할 수 있다. 중간 롤이나 어플리케이터 롤의 회전에 의해 도포액 공급부에는 공기의 흐름이 수반되어 온다. 그 때문에, 흡인 기구가 없으면, 액막 중에 공기 동반이 일어날 확률이 높아지고, 도포 결함으로 되는 경우가 있다. 그래서, 석션(7c)에 의해 부압을 발생시킴으로써 상기 문제를 해결하고, 공급되는 도포액의 메니스커스형상을 안정하게 유지하며, 기재상에 형성되는 막두께에 대해 수 배 정도의 갭을 확보하는 것이 가능하게 되고, 기재 두께 변동에 의한 갭 변동의 영향을 완화하여 안정 도포하는 것이 가능하게 된다.

슬릿 다이 코터(7)에의 도포액의 공급은 예를 들면, 일정 유량을 안정하게 토출할 수 있는 펌프에 의해 실행할 수 있다. 그 때, 석션(7c)의 부압, 도포액 공급지의 중간 롤이나 어플리케이터 롤과 슬릿 다이 코터(7) 선단부와의 갭 등을 조정함으로써 중간 롤상이나 어플리케이터 롤상에 도포액을 안정하게 공급할 수 있다.

<실시예 1>

도 1 및 도 2에 나타낸 장치를 이용하여, 판두께 0.8㎜, 판폭 300㎜의 아연 도금 강판의 코일에 대해, 표 1에 기재한 도포 조건으로 도포를 실행하고, 아연 도금 강판상에 액막을 형성하였다. 다음에, 건조 후의 액막 외관의 평가 및 액막 단면(적층 상태)의 확인을 실행하였다.

도 1, 도 2의 도포 장치에 있어서, 슬릿 다이 코터(7)는 2층 도포용의 도포액 공급부(도시하지 않음)와 석션(도시하지 않음)을 갖는다. 각 롤의 재질은 중간 롤(4)이 경질 크롬 도금을 실시한 표면이 플랫한 금속 롤이고, 어플리케이터 롤(5)이 고무를 라이닝한 고무 롤이다. 고무 라이닝 두께는 20㎜, 고무는 우레탄 고무이고 경도는 Hs55°이다. 각 롤의 롤 직경은 중간 롤(4), 어플리케이터 롤(5) 모두 150㎜이다. 사용한 도포액은 5종류이며 각각 점도가 1.5mPa·s, 2mPa·s, 4mPa·s, 10mPa·s, 20mPa·s, 고형분 농도가 4%, 6%, 8%, 13%, 20%이다. 점성 계수는 액 온도 20℃일 때의 값이다. 액막두께는 도 1에서는 중간 롤(4)상의, 도 2에서는 어플리케이터 롤(5)상의 상층, 하층의 도포액 두께의 비를 변화시키고, 2층 합쳐 10㎛로 되도록 조정하였다.

비교예로서 상층과 하층의 도포액의 변경 등을 한 경우에 대해 실행하고, 발명예와 마찬가지로 건조 후의 액막 외관의 평가 및 액막 단면의 확인을 실행하였다.

건조 후의 액막 외관은 건조 후의 강판을 잘라냄 관찰 및 TEM 단면 관찰을 실행하고 평가하였다. 줄 발생이 없고 평활한 피막이 얻어지고 있는 것에 대해서는 ◎, 육안으로는 거의 신경쓰이지 않는 미소한 줄이 약간 발생하고 있는 것에 대해서는 ○, 거의 전면에 뚜렷한 줄 불균일(defects of streak mark)이 보이는 것에 대해서는 ×로 하였다.

또, 액막의 적층 상태에 대해서는 2층의 혼합이 거의 없는 것에 대해 양호로 하였다. 약간의 혼합이 보이지만 2층을 분별할 수 있을 정도의 단면을 대략 양호로 하였다. 완전히 혼합되어 있어 2층을 분별할 수 없는 것에 대해 불량으로 하였다.

이상에 의해 얻어진 결과를 조건과 아울러 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명예에서는 롤 코터를 이용하여 다층이고 또한 고점도의 도포액을 건조전 막두께 6㎛ 이하의 박막에서 고속으로 균일 도포하는 것이 가능하게 되었다.

한편, 비교예에서는 줄 불균일이 발생하여 외관 결함으로 되고, 각 층이 서로 섞여 적층 상태를 유지할 수 없어 고점도의 도포액을 고속으로 균일하게 박막 도모하는 것은 불가능하였다.

또한, 상기 본 발명예에서는 기재로서 아연 도금 강판을 이용하였지만, 특히 강판에 한정되는 것은 아니며, 알루미늄 등의 다른 금속판이나 종이, 필름에도 적용되는 것이다.

또, 어플리케이터 롤을 도 1과 역방향으로 회전시킨 조건을 표 1과 동일한 도포 조건에 있어서 실시했지만, 적층 상태를 유지할 수 없으며, 외관도 전면 줄 모양(streak mark on whole surface)으로 되었다.

또, 종래법으로서, 도 7, 도 9, 도 10에 나타내는 롤 코터 단독, 슬릿 다이 코터 단독, 커튼 코터 단독으로 상기 본 발명예와 동일한 사양의 강판에 도포한 경우에 대해, 건조 후의 도포 외관의 평가 및 도포막 단면(적층 상태)의 확인을 실행하였다.

도 7에 나타내는 롤 코터의 어플리케이터 롤(5)과 픽업 롤(11)은 발명예의 어플리케이터 롤, 중간 롤과 동일한 사양으로 하였다. 또, 독터 롤(12)도 중간 롤과 동일한 사양이며 독터 롤(12)과 픽업 롤(11)의 사이의 갭은 60㎛로 하였다. 그 결과, 도 7에 나타내는 롤 코터의 경우에는 롤 주속을 적절히 최적의 외관으로 되도록 조정을 실행하였지만, 각 액 점도 1.5mPa·s, 2mPa·s, 4mPa·s, 10mPa·s, 20mPa·s의 경우의 외관 평가가 ×로 되는 한계 속도는 각각 550mpm(meter per minute, m/분이며, 이하 생략해서 mpm으로 함), 390mpm, 340mpm, 180mpm, 140mpm으로 되며 고점도의 도포액일수록 한계 속도는 저속으로 되었다. 본 발명과 같이 고점도의 도포액을 고속으로 미려하게 도포하는 것은 불가능하였다. 또, 롤간 갭의 정밀도로부터 건조 전의 막두께 8㎛ 이하의 미려한 박막 제조는 곤란하였다. 박막으로 하기 위해 픽업 롤의 회전 속도를 내린 경우, 리빙이 발생하고 외관은 줄 모양으로 되었다.

도 9에 나타내는 슬릿 다이 코터의 경우에는 각 액에 있어서, 강판 두께 정밀도의 문제로부터 슬릿 분출구(도시하지 않음)와 강판 갭(도시하지 않음)의 사이를 100㎛ 이하에 근접시킬 수 없고 안정 도포하기 위해서는 건조전의 막두께 30㎛를 넘는 두꺼운 막으로 되었다. 또, 박막화를 시도하여, 갭을 그대로의 상태에서 공급액량을 감소한 경우에는 액 끊김에 의한 긁힘(friction mark)이 발생하였다. 또, 갭을 더욱 근접화한 경우에는 판두께 변동에 수반하는 갭 변동에 의해 긁힘이나 줄모양이 발생하였다.

도 10에 나타내는 커튼 코터의 경우에는 각 액에 있어서, 액막두께를 10㎛ 정도로 하기 위해 도포액의 공급액량을 감소시키면 커튼 형성 불안정으로 되며 액 끊김이 발생하고 외관 결함으로 되었다.

이상과 같이, 종래법으로서 롤 코터 단독, 슬릿 다이 코터 단독, 커튼 코터 단독으로 도포한 경우에는 리빙 발생, 긁힘이나 커튼액막 형성 불능으로 되며, 고점도의 도포액을 고속으로 박막 안정 도포하는 것은 불가능하였다.

<실시예 2>

도 3 및 도 4에 나타낸 장치를 이용하여, 판두께 0.5㎜, 판폭 300㎜의 아연 도금 강판의 코일에 대해, 표 2에 기재한 도포 조건으로 도포를 실행하고, 아연 도금 강판상에 액막을 형성하였다. 다음에, 건조 후의 액막 외관의 평가 및 액막 단면(적층 상태)의 확인을 실행하였다.

도 3 및 도 4의 도포 장치에 있어서, 슬릿 다이 코터(7)는 2층 도포용의 도포액 공급부(도시하지 않음)와 석션(도시하지 않음)을 갖는다. 각 롤의 재질은 중간 롤(4)이 경질 크롬 도금을 실시한 표면이 플랫한 금속 롤이고, 어플리케이터 롤(5)이 고무를 라이닝한 고무 롤이다. 고무 라이닝 두께는 20㎜, 고무는 우레탄 고무이고 경도는 Hs55°이다. 각 롤의 롤 직경은 중간 롤(4), 어플리케이터 롤(5) 모두 150㎜이다. 사용한 도포액은 5종류이며 각각 점도가 1.5 mPa·s, 2mPa·s, 4mPa·s, 10mPa·s, 20mPa·s, 고형분 농도가 4%, 6%, 8%, 13%, 20%이다. 점성 계수는 액 온도 20℃일 때의 값이다. 액막두께는 도 3에서는 중간 롤(4)상의, 도 4에서는 어플리케이터 롤(5)상의 상층, 하층의 도포액 두께의 비를 변화시키고, 2층 합쳐 10㎛로 되도록 조정하였다. 또한, 프리 코터 장치는 기재와 역방향으로 회전하는 1개 롤로 어플리케이터 롤과 동일한 사양의 것을 이용하였다.

또, 도 6에 나타내는 바와 같이 프리 프리코트를 실시한 경우에 대해서도 표 2에 기재한 조건으로 실시하였다. 그 결과, 기포 혼입이 더욱 억제된 미려한 도포막이 얻어지는 것이 확인되었다.

또, 비교예로서 상층과 하층의 도포액의 변경 등을 한 경우에 대해 실행하고, 본 발명예와 마찬가지로 건조 후의 액막 외관의 평가 및 액막 단면의 확인을 실행하였다

건조 후의 액막 외관은 건조 후의 강판을 잘라냄 관찰 및 TEM 단면 관찰을 실행하고 평가하였다. 줄 발생이 없고 평활한 피막이 얻어지고 있는 것에 대해서는 ◎, 육안으로는 거의 신경쓰이지 않는 미소한 줄이 약간 발생하고 있는 것에 대해서는 ○, 거의 전면에 뚜렷한 줄 불균일이 보이는 것에 대해서는 ×로 하였다.

또, 기포 혼입에 대해서는 거의 분별할 수 없는 것에 관해서 ○로 하였다. 약간이기는 하지만 다소 확인할 수 있는 것에 관해서는 ×로 하였다.

또, 액막의 적층 상태에 대해서는 2층의 혼합이 거의 없는 것에 대해 양호로 하였다. 약간의 혼합이 보이지만 2층을 분별할 수 있는 정도의 단면을 대략 양호로 하였다. 완전히 혼합되어 있어 2층을 분별할 수 없는 것에 대해 불량으로 하였다.

이상에 의해 얻어진 결과를 조건과 아울러 표 2에 나타낸다.

[표 2]

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명예에서는 롤 코터를 이용하여 다층이고 또한 고점도의 도포액을 건조전 막두께 6㎛ 이하의 박막에서 고속으로 균일 도포하는 것이 가능하게 되었다.

한편, 비교예에서는 줄 불균일이 발생하여 외관 결함으로 되고, 각 층이 서로 섞여 적층 상태를 유지할 수 없어 고점도의 도포액을 고속으로 균일하게 박막 도포하는 것은 불가능하였다.

또한, 상기 실시예에서는 기재로서 아연 도금 강판을 이용했지만, 특히 강판에 한정되지 않고, 알루미늄 등의 다른 금속판이나 종이, 필름에도 적용되는 것이다.

또, 어플리케이터 롤을 도 3과 역방향으로 회전시킨 조건을 표 2와 동일한 도포 조건에 있어서 실시했지만, 적층 상태를 유지할 수 없으며, 외관도 전면 줄 모양으로 되었다.

또, 종래법으로서, 도 8, 도 9, 도 10에 나타내는 롤 코터 단독, 슬릿 다이 코터 단독, 커튼 코터 단독으로 상기 실시예와 동일한 사양의 강판에 도포한 경우에 대해, 건조 후의 도포 외관의 평가 및 도포막 단면(적층 상태)의 확인을 실행하였다.

도 8에 나타내는 롤 코터의 어플리케이터 롤(5)과 픽업 롤(11)은 실시예 2의 어플리케이터 롤, 중간 롤과 동일한 사양으로 하였다. 또, 독터 롤(12)도 중간 롤과 동일한 사양이며 독터 롤(12)과 픽업 롤(11)의 사이의 갭은 60㎛로 하였다. 그 결과, 도 8에 나타내는 롤 코터의 경우에는 롤 주속을 적절히 최적의 외관으로 되도록 조정을 실행하였지만, 각 액 점도 1.5mPa·s, 2mPa·s, 4mPa·s, 10mPa·s, 20mPa·s의 경우의 외관 평가가 ×로 되는 한계 속도는 각각 550mpm(meter per minute, m/분이며, 이하 생략해서 mpm으로 함), 390mpm, 340mpm, 180mpm, 140mpm으로 되고 고점도의 도포액일수록 한계 속도는 저속으로 되었다. 본 발명예와 같이 고점도의 도포액을 고속으로 미려하게 도포하는 것은 불가능하였다. 또, 롤간 갭의 정밀도로부터 건조 전의 막두께 8㎛ 이하의 미려한 박막 제조는 곤란하였다. 박막으로 하기 위해 픽업 롤의 회전 속도를 내린 경우, 리빙이 발생하고 외관은 줄 모양으로 되었다.

도 9에 나타내는 슬릿 다이 코터의 경우에는 각 액에 있어서, 강판 두께 정밀도의 문제로부터 슬릿 분출구-강판 갭을 100㎛ 이하에 근접시킬 수 없고 안정 도포하기 위해서는 건조전의 막두께 30㎛를 넘는 두꺼운 막으로 되었다. 또, 박막화를 시도하여, 갭을 그대로의 상태에서 공급액량을 감소한 경우에는 액 끊김에 의한 긁힘이 발생하였다. 또, 갭을 더욱 근접화한 경우에는 판두께 변동에 수반하는 갭 변동에 의해 긁힘이나 줄모양이 발생하였다

도 10에 나타내는 커튼 코터의 경우에는 각 액에 있어서, 액막두께를 10㎛ 정도로 하기 위해 도포액의 공급액량을 감소시키면 커튼 형성 불안정으로 되고 액 끊김이 발생하며 외관 결함으로 되었다.

1; 기재 2; 도포액 회수 용기
3; 도포액 4; 중간 롤
5; 어플리케이터 롤 6; 긁어냄 장치
7; 슬릿 다이 코터 7a, 7b; 도포액 공급부
7c; 석션 8; 백업 롤
9; 커튼 코터 10; 석션 장치
11; 픽업 롤 12; 독터 롤
13; 코터 팬 14; 프리 코터
15; 프리 프리 코터

Claims

도포액 공급부와 상기 도포액 공급부의 상류측에 부압을 발생시키는 석션을 구비하는 다이 코터에 의해, 회전하는 어플리케이터 롤에 다층의 도포액을 공급하고,
다음에, 상기 어플리케이터 롤을 연속적으로 주행하는 기재와 접촉시켜 상기 다층의 도포액을 기재에 전사함에 있어서,
상기 어플리케이터 롤은 기재와의 접촉부에 있어서 기재와 역방향으로 회전하고,
상기 다이 코터에 의해 공급하는 다층의 도포액은 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ1 : 1.5~4mPa·s, 상층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ2 : 2~20mPa·s로 하고, μ1<μ2를 만족시키고,
기재에 전사되지 않고 상기 어플리케이터 롤에 남은 다층의 도포액을 상기 어플리케이터 롤로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
도포액 공급부와 상기 도포액 공급부의 상류측에 부압을 발생시키는 석션을 구비하는 다이 코터에 의해, 회전하는 중간 롤에 다층의 도포액을 공급하고,
다음에, 상기 중간 롤로부터, 회전하는 어플리케이터 롤에 상기 다층의 도포액을 전사하고,
다음에, 상기 어플리케이터 롤을 연속적으로 주행하는 기재와 접촉시켜 상기 다층의 도포액을 기재에 전사함에 있어서,
상기 중간 롤은 어플리케이터 롤과의 접촉부에 있어서 어플리케이터 롤과 역방향으로 회전하고,
상기 어플리케이터 롤은 기재와의 접촉부에 있어서 기재와 역방향으로 회전하고,
상기 다이 코터에 의해 공급하는 다층의 도포액은 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ1 : 1.5~4mPa·s, 상층을 형성하는 도포액의 점성 계수를 μ2 : 2~20mPa·s로 하고, μ1<μ2를 만족시키고,
어플리케이터 롤에 전사되지 않고 상기 중간 롤에 남은 다층의 도포액 및/또는 기재에 전사되지 않고 상기 어플리케이터 롤에 남은 다층의 도포액을 상기 중간 롤 및/또는 상기 어플리케이터 롤로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤에 의해 다층의 도포액이 기재에 전사되기 이전에, 기재에 대해, 코터에 의해 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 도포액을 프리코트하고,
상기 프리코트 후, 기재상의 프리코트된 도포액이 액체의 상태인 동안에, 상기 어플리케이터 롤이 기재와의 접촉부에 있어서 기재와 역방향으로 회전하면서 상기 기재에의 전사를 실행하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤에 의해 다층의 도포액이 기재에 전사되기 이전에, 기재에 대해, 코터에 의해 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 도포액을 프리코트하고,
상기 프리코트 후, 기재상의 프리코트된 도포액이 액체의 상태인 동안에, 상기 어플리케이터 롤이 기재와의 접촉부에 있어서 기재와 역방향으로 회전하면서 상기 기재에의 전사를 실행하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₁/V₂≤1.5인 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₁/V₂≤1.5인 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₁/V₂≤1.5인 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 중간 롤의 회전 속도를 V₃, 상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₃/V₁≤1.5 및 0.5≤V₁/V₂≤1.5인 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 중간 롤의 회전 속도를 V₃, 상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₃/V₁≤1.5 및 0.5≤V₁/V₂≤1.5인 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 중간 롤의 회전 속도를 V₃, 상기 어플리케이터 롤의 회전 속도를 V₁, 상기 기재의 주행 속도를 V₂로 하는 경우, 0.5≤V₃/V₁≤1.5 및 0.5≤V₁/V₂≤1.5인 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 1 항, 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항, 또는 제 9 항에 있어서,
기재에 프리코트하기 이전에, 코터에 의해 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 도포액를 기재에 대해 프리 프리코트하고,
상기 프리 프리코트후, 프리 프리코트된 도포액이 액체의 상태인 동안에 상기 프리코트를 실행하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 2 항, 제 4 항, 제 7 항, 제 8 항, 또는 제 10 항에 있어서,
기재에 프리코트하기 이전에, 코터에 의해 상기 어플리케이터 롤상에서 최하층을 형성하는 도포액과 동일한 도포액를 기재에 대해 프리 프리코트하고,
상기 프리 프리코트후, 프리 프리코트된 도포액이 액체의 상태인 동안에 상기 프리코트를 실행하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 1 항, 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항, 또는 제 9 항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤은 금속 롤에 고무를 라이닝한 고무 롤을 이용하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 11항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤은 금속 롤에 고무를 라이닝한 고무 롤을 이용하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 2 항, 제 4 항, 제 7 항, 제 8 항, 또는 제 10 항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤은 금속 롤에 고무를 라이닝한 고무 롤을 이용하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 어플리케이터 롤은 금속 롤에 고무를 라이닝한 고무 롤을 이용하는 것을 특징으로 하는 기재에의 도포 방법.