CN109127520A - 水洗式膜清洗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水洗式膜清洗设备，该水洗式膜清洗设备在以辊对辊方式制造诸如光学膜等膜的设备中清洗膜的表面，尤其涉及一种水洗式膜清洗设备，上述水洗式膜清洗设备在以湿式清洗膜的同时使膜表面的水分和污渍最小化，在此过程中可使噪音产生最小化。
Description
技术领域
本发明涉及一种在以辊对辊(roll-to-roll)方式用于制造光学膜等膜的设备中清洗膜的表面的膜清洗设备，尤其涉及一种可利用湿法清洗膜的同时使膜表面的水分和污渍最小化，从而使在此过程中产生的噪音最小化的水洗式膜清洗设备。
背景技术
近年来，随着社会进入一个全面的信息时代，用于处理及显示大量信息的显示器(display)领域得到了迅速发展，并且针对此开发了多种平板显示装置。
这种平板显示装置的具体示例包括液晶显示装置(Liquid Crystal Displaydevice，LCD)、等离子体显示装置(Plasma Display Panel device，PDP)、场致发射显示装置(Field Emission Display device，FED)、电致发光显示装置(ElectroluminescenceDisplay device，ELD)等，这些平板显示装置具有薄型化、轻量化、低功耗化的优秀的性能，并且正在迅速代替现有的阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)。
另一方面，为了表现出高质量的显示，这种平板显示装置包括各种光学膜或柔性电路基板(Flexible Printed Circuit Board)等，光学膜包括多种光学膜，例如用于背光的膜组(扩散膜、棱镜片、增亮膜等)、用于偏光板的膜组(偏光膜、偏光片保护膜)、用于校正液晶面板和偏光板的相位差的相位差膜等。
而且，柔性电路基板可以为具有用于电连接液晶面板和外部驱动电路的多个配线的印刷电路基板(PCB)、柔性印刷电路(FPC)或柔性印刷电路等。
近年来，这种光学膜或柔性电路基板(以下，称为膜)通过使用薄型的长条带状以辊对辊(roll to roll)方式解绕及卷绕卷(roll)来制造，以便节省时间和成本，从而在膜的输送过程中进行各种处理工序。
对这种膜进行各种机械或化学处理工序，例如蚀刻工序(Etching)、烘烤(Bake)工序等，在完成每一个这些工序后，进行去除各工序中所使用的药液或杂质等的清洗工序。
对于与这种清洗工序相关的技术，“膜清洗***”(韩国授权专利公报第10-1216490号，专利文献1)中公开了在以辊对辊方式输送膜的过程中，使用清洗液、超声波等对行驶的膜进行清洗，并对清洗的膜进行干燥的技术。
清洗工序进行如下，将膜以辊对辊方式输送到处理区域被限定的槽的内部，槽内的处理区域形成有用于喷射高压的清洁干燥空气(CDA，Clean Dry Air)的气刀以便去除膜的残留药液。
然而，这种辊对辊方式的膜的清洗工序存在一些问题，作为其中一个，因清洗装置清洗完的膜中的药液成分而出现水滴状的污渍。
其原因在于，清洗工序中的气刀通过喷射高压的清洁干燥空气来去除膜的残留药液，但是清洗效率不足，从而产生药液漂浮在膜上的现象。
这种药液漂浮现象等导致膜上的水滴状污渍。
而且，这种药液漂浮现象降低后续干燥过程的效率，从而还导致处理时间(TactTime)增加的问题。
因此，导致工艺的效率降低的问题。
作为解决这种问题的技术，“基材表面的水分去除装置及利用其装置从基材表面去除水分的方法”(韩国公开专利公报第10-2017-0050619号，专利文献2)中还公开了，在以辊对辊方式输送沾有水分的基材的过程中，通过相反侧旋转的孔去除水分的技术。
然而，在专利文献2的情况下，辊直接与基材相接触，若辊表面被污染，则可在膜表面产生由辊引起的二次污渍，因此不合适。
像这样，近年来，在光学膜的情况下，尽管需要最小化因工艺的高度化而导致的工艺中的水分或污渍的产生，但是迄今为止所提出的清洗设备难以满足这些要求，因此需要开发可高度清洗水分或污渍的清洗设备。
并且，为了去除非接触式水分，需要利用专利文献1中所公开的超声波等空气流动，此时，生产线可产生巨大的噪音，因此还需要进行减少这些噪音的产生的努力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：KR 10-1216490(2012年12月21日)
专利文献2：KR 10-2017-0050619(2017年05月11日)
发明内容
本发明的水洗式膜清洗设备用于解决如上所述的现有技术中产生的问题，通过湿式清洗装置利用水等液体清洗膜表面后，通过水分去除装置来去除膜表面的水分，水分去除装置的中心设置有用于吸入空气的空气吸入口，空气吸入口的两侧设置有用于向膜表面喷射压缩空气的高压供给口，从而由高压空气使水分从膜表面分离并通过空气吸入口吸入以便提高水分或污渍的去除性能。
并且，两侧的高压供给口旨在使膜朝向与膜卷绕辊相接触的切线方向和与切线方向正交的方向之间，使得压缩空气的喷射角相对于膜倾斜，从而降低噪音。
尤其，膜的进入方向的一侧高压供给口的端部的形状形成为一侧呈内部流路急剧减少，另一侧呈曲面形状，从而产生柯安达(Coanda)效应，使得高压空气以沿着与曲面相连接的头部的凹面的表面的方式流动而不是以击打膜的方式流动，由此，使膜表面的水分指向凹侧的负压在一侧高压供给口周围被增强，通过负压产生方式去除水分而不是击打膜的方式，从而不仅提高水分去除效果而且可最小化噪音的产生。
并且，通过使中心的空气吸入口壁面呈弧形，来使沿着凹面的表面流动的流体的流动自然地引导到空气吸入口内部，由此降低噪音。
进一步地，与膜的移动方向相反的另一侧高压供给口与一侧高压供给口不同，形成有恒定的内部流路，使得从另一侧高压供给口供给的高压空气可通过击打少量的水分来被去除，从而最大限度地提高水分去除效率。
本发明涉及一种在以辊对辊方式加工膜1的设备中用于清洗膜1的膜清洗设备，为了解决如上所述的问题，上述膜清洗设备的特征在于，包括：湿式清洗装置100，用于湿式清洗卷绕在辊而移动的膜1的表面；水分去除装置200，用于去除在上述清洗装置100中经清洗的膜1表面的水分；以及膜干燥装置300，用于对在上述水分去除装置200中去除水分的膜1进行干燥，上述水分去除装置200包括：膜卷绕辊210，用于卷绕膜1；头部220，位于上述膜卷绕辊210的相反侧，在与膜卷绕辊210相向的表面形成呈凹陷状的凹面221，在朝向上述膜卷绕辊210的中心的凹面221沿着长度方向形成有空气吸入口222，在从上述空气吸入口222向膜1的进入方向侧隔开的位置形成有用于朝向膜卷绕辊210供给高压空气的一侧高压供给口223，在从上述空气吸入口222向膜1的进出方向侧隔开的位置形成有用于朝向膜卷绕辊210供给高压空气的另一侧高压供给口224；高压空气供给装置230，通过与上述头部220的一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224相连接来供给高压空气；以及空气吸入装置240，与上述头部220的空气吸入口222相连接，通过空气吸入口222吸入空气及水分。
在上述结构中，本发明的特征在于，上述头部220的凹面221具有与上述膜卷绕辊210的中心相同的中心并具有与膜卷绕辊210隔开的恒定曲率，上述一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224的端部侧流路沿着虚拟轴a与虚拟轴b之间的方向c形成，上述虚拟轴a沿着使得与上述一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224的端部相向的膜1接触膜卷绕辊210的切线方向形成，虚拟轴b沿着与切线正交的方向形成。
而且，本发明的特征在于，在上述一侧高压供给口223中，在膜1的进入方向侧的端部形成有内部流路截面积逐渐减小的引导卡止部223a，在膜1的进出方向侧的端部形成有弧形的一侧曲面部223b，以便引导压缩空气的流动沿着凹面221移动。
并且，本发明的特征在于，在上述空气吸入口222中，在一侧高压供给口222侧方向的端部形成有弧形的中心曲面部222a。
并且，本发明的特征在于，在上述另一侧高压供给口224中，端部与内部形成均匀的流路截面积。
根据本发明，通过湿式清洗装置利用水等液体清洗膜表面后，通过水分去除装置来去除膜表面的水分，水分去除装置的中心设置有用于吸入空气的空气吸入口，空气吸入口的两侧设置有用于向膜表面喷射压缩空气的高压供给口，从而可以由高压空气使水分从膜表面分离并通过空气吸入口吸入以便提高水分或污渍的去除性能。
并且，两侧的高压供给口旨在使膜朝向与膜卷绕辊相接触的切线方向和与切线方向正交的方向之间，使得压缩空气的喷射角相对于膜倾斜，从而可降低噪音。
尤其，膜的进入方向的一侧高压供给口的端部的形状形成为一侧呈内部流路急剧减少，另一侧呈曲面形状，从而产生柯安达效应，使得高压空气以沿着与曲面相连接的头部的凹面的表面的方式流动而不是以击打膜的方式流动，由此，使膜表面的水分指向凹侧的负压在一侧高压供给口周围被增强，通过负压产生方式去除水分而不是击打膜的方式，从而不仅可提高水分去除效果而且可最小化噪音的产生。
并且，通过使中心的空气吸入口壁面呈弧形，来使沿着凹面的表面流动的流体的流动自然地引导到空气吸入口内部，由此可降低噪音。
进一步地，与膜的移动方向相反的另一侧高压供给口与一侧高压供给口不同，形成有恒定的内部流路，使得从另一侧高压供给口供给的高压空气可通过击打少量的水分来被去除，从而可最大限度地提高水分去除效率。
附图说明
图1为示出本发明的水洗式膜清洗设备的简图。
图2为示出本发明的水分去除装置的局部剖切立体图。
图3为示出本发明的一侧高压供给口的端部形成有引导卡止部及一侧曲面部的例子的剖视简图。
图4为示出本发明的另一侧高压供给口和一侧高压供给口的端部形状不同的例子的剖视简图。
图5为示出本发明的头部由多个单元组装而成的例子的立体分解图。
附图标记的说明
1：膜
2：水分
10：输送辊
100：清洗装置
110：储存槽
120：清洗液喷射装置
121：滤液储存槽
200：水分去除装置
210：膜卷绕辊
220：头部
221：凹面
222：空气吸入口
222a：中心曲面部
223：一侧高压供给口
223a：引导卡止部
223b：一侧曲面部
224：另一侧高压供给口
225：第一单元
226：第二单元
227：第三单元
228：第四单元
229：侧面单元
230：高压空气供给装置
240：空气吸入装置
300：干燥装置
a：膜与膜卷绕辊相接触的切线方向上的虚拟轴
b：与切线正交的方向上的虚拟轴
c：一侧高压供给口和另一侧高压供给口的端部侧流路方向
具体实施方式
本发明涉及在以辊对辊方式加工膜1的设备中清洗膜1的膜清洗设备。
下面，通过附图对本发明的水洗式膜清洗设备进行详细说明。
如图1的简图所示，本发明的膜清洗设备包括湿式清洗装置100、水分去除装置200、膜干燥装置300，各装置之间设置有用于向各装置连续移动膜的输送辊10。
图的例子示出连续配置清洗装置100、水分去除装置200、膜干燥装置300的状态，但本发明不限定于图的例子，可在清洗装置100与水分去除装置200之间设置用于挤出膜1的水分的相向的一对挤压辊或刀等。
如图1所示，作为本发明的结构要素的湿式清洗装置100用于湿式清洗卷绕在辊而移动的膜1的表面。
如图所示，湿式清洗装置100的最简单的形态可以为内部装有水或清洗液的储存槽110形态。
或者，形成有用于朝向以与此不同的方式清洗的膜1的表面喷射水或清洗液的清洗液喷射装置120，并且其底部可形成有用于储存喷射并流动的清洗液的滤液储存槽121。
这种清洗装置100不限定于图1中简要示出的例子，并且可使用各种公知的湿式清洗装置来代替。
如图1中简要示出，作为本发明的结构要素的水分去除装置200用于去除在上述清洗装置100中经清洗的膜1表面的水分。
下面，通过图1和图2进行更详细的描述。
水分去除装置200包括膜卷绕辊210、头部220、高压空气供给装置230及空气吸入装置240。
如图所示，在膜卷绕辊210上卷绕经清洗的膜1，并且被卷绕的表面成为待清洗对象的表面的背面。
如图所示，头部220位于上述膜卷绕辊210的相反侧，与膜卷绕辊210相向的表面呈凹陷状的凹面221。
并且，在朝向上述膜卷绕辊210的中心的凹面221中心沿着长度方向形成有空气吸入口222。
而且，在从上述空气吸入口222向膜1的进入方向侧隔开的位置形成有用于朝向膜卷绕辊210供给高压空气的一侧高压供给口223。
并且，在从上述空气吸入口222向膜1的进出方向侧隔开的位置形成有用于朝向膜卷绕辊210供给高压空气的另一侧高压供给口224。
在图中，空气吸入口222、一侧高压供给口223、另一侧高压供给口224在使流路从头部200的另一侧端部延伸到隔开恒定距离的位置后，未标记的连接件从头部200端部突出并使高压空气供给装置230、空气吸入装置240通过连接件与配管相连接。
高压空气供给装置230可以为一种压缩机，通过与上述头部220的一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224配管连接来向一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224供给高压空气。
空气吸入装置240可包括用于吸入空气的泵，例如真空泵，上述头部220的空气吸入口222与配管相连接，从而通过空气吸入口222来吸入空气及水分(或清洗液)。
如图5所示，为了在头部220的内部形成上述流路，优选地，头部220由多个单元组装而成。
具体地，头部220能够以第一单元225、第二单元226、第三单元227、第四单元228与两侧的侧面单元229螺栓结合的方式形成。
此时，在第一单元225的底部和第二单元226的顶部、第二单元226的底部和第三单元227的顶部、第三单元227的底部和第四单元228的顶部分别形成有槽加工，在多个单元与侧面单元229螺栓结合的状态下，在根据槽加工彼此结合的部分可自然地形成有上述的一侧高压供给口223、另一侧高压供给口224、空气吸入口222。
从而可容易地形成尤其后述的引导卡止部223a及一侧曲面部223b、中心曲面部222a。
作为本发明的结构要素的膜干燥装置300为用于对在上述水分去除装置200中去除水分的膜1进行干燥的装置，通常包括加热腔室，但不限定于此，并且可使用公知的各种干燥装置来代替。
如上所述的结构使膜1在流入到头部220的凹面221与膜卷绕辊210之间并与膜卷绕辊210紧贴移动的过程中，首先从一侧高压供给口223喷射高压空气并通过高压空气的冲击来分离膜1表面的水分或清洗液，其次因空气吸入装置240的启动而在中心的空气吸入口222产生负压，从而吸入被分离的水分和空气。
并且，残留的水分通过空气吸入口222吸入，同时通过另一侧的另一侧高压供给口224喷射的高压空气来从膜1表面分离。
在这种结构中，当从一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224排出的高压空气的流动向与相向的膜1正交的方向击打时，产生大的噪音，并且在击打时，一部分压缩空气瞬时朝向与膜1的行进方向正交的方向，产生瞬时涡流，从而噪音增大。
如图2所示，为了防止这种问题的产生，上述头部220的凹面221具有与上述膜卷绕辊210的中心相同的中心并具有与膜卷绕辊210隔开的恒定曲率，优选地，上述一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224的端部侧流路沿着虚拟轴a与虚拟轴b之间的方向c形成，上述虚拟轴a沿着使得与上述一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224的端部相向的膜1接触膜卷绕辊210的切线方向形成，虚拟轴b沿着与切线正交的方向形成。
即，从一侧高压供给口223及另一侧高压供给口224供给的压缩空气的流动被引导以便朝向空气吸入口222流动，可通过不朝向相反侧来抑制涡流的形成并降低噪音。
然而，在这种压缩空气直接击打膜1表面的情况下，尽管是流体但是膜1表面可因高压空气而损坏，并且与直角的喷射角相比，噪音仅可降低却无法被最小化。
图3中示出了进一步改进的结构。
在图示的方法中，在上述一侧高压供给口223中，在膜1的进入方向侧的端部形成有内部流路截面积逐渐减小的引导卡止部223a，在膜1的进出方向侧的端部形成有弧形的一侧曲面部223b，以便引导压缩空气的流动沿着凹面221移动。
这是利用流体的柯安达效应的，柯安达效应是指靠近墙壁或天花板而喷出的气流被吸在其表面上并附着流动的倾向。
即，如图3所示，若使一侧高压供给口223的端部侧形状形成为在膜1的进入侧设置有用于从内部急剧减小流路截面积的引导卡止部223a，相反侧设置有呈曲面的一侧曲面部223b，则从一侧高压供给口223排出的压缩空气除了引导卡止部223a的流体引导之外，还通过呈曲面的一侧曲面部223b沿着凹面221移动的趋势与在膜卷绕辊210卷绕的膜1的表面相比变强。
可通过各种实施设计满足引导卡止部223a的形状、一侧曲面部223b的曲率等。
像这样，当使从一侧高压供给口223排出的压缩空气的流动在沿着凹面221移动的流动中最大化时，不仅可通过击打膜1表面的力的减小来降低噪音，而且膜1表面的水分2增加朝向凹面221的负压，通过负压即吸压增强而不是基于击打的分离来从膜1表面分离。
即，使从膜1表面分离水分的性能的降低最小化的同时可最大程度地抑制噪音的产生。
并且，如图所示，在上述空气吸入口222中，在一侧高压供给口222侧方向的端部形成有弧形的中心曲面部222a，从而通过在空气吸入装置240中产生的空气吸入压力来沿着中心曲面部222a自然地被吸入。
此时，如图3所示，另一侧高压供给口224可具有与一侧高压供给口223相同的形状。
在这种情况下，由于柯安达效应，从另一侧高压供给口224供给的空气也具有沿着凹面221流动的流动。
然而，当在未从一侧高压供给口223附近分离且膜1表面上残留水分的状态下产生从另一侧高压供给口224供给的空气沿着凹面221流动的流动时，无法很好地产生由与一侧高压供给口223附近相同的负压引起的水分去除效率。
这可能是因为一侧高压供给口223具有膜的移动方向与压缩空气的供给方向比较相同的方向，与此相反，另一侧高压供给口224具有相反的流动。
鉴于这些问题，如图4所示，在上述另一侧高压供给口224中，如图2的实施例所示，端部与内部形成均匀的流路截面积，并且在中心的空气吸入口222中，在接近一侧高压供给口223的端部形成有中心曲面部222a，相反侧端部未以曲线形成而是以根据凹面221的曲率的形态以与内部流路形成角度的形态形成。
在这种形态中，在一侧高压供给口223附近，使用利用柯安达效应的负压来分离水分(清洗液)，相反，在另一侧高压供给口224附近，压缩空气向击打膜1的方向供给，通过使这种流体的流动延伸到中心的空气吸入口222附近，来使从中心的空气吸入口222到另一侧高压供给口224附近的膜1表面的水分积极进行基于压缩空气的击打能量的分离，从而可在降低噪音的同时使水分去除效果最大化。
产业上的可利用性
本发明可适用于应用辊对辊制造工艺的各种膜体的制造工艺，但是最优选地，适用于使水分或污渍产生最小化的光学膜的制造工艺。
Claims (3)
1.一种水洗式膜清洗设备，在以辊对辊方式加工膜(1)的设备中用于清洗膜(1)，其特征在于，
包括：
湿式清洗装置(100)，用于湿式清洗卷绕在辊而移动的膜(1)的表面；
水分去除装置(200)，用于去除在上述清洗装置(100)中经清洗的膜(1)表面的水分；以及
膜干燥装置(300)，用于对在上述水分去除装置(200)中去除水分的膜(1)进行干燥，
上述水分去除装置(200)包括：
膜卷绕辊(210)，用于卷绕膜(1)；
头部(220)，位于上述膜卷绕辊(210)的相反侧，在与膜卷绕辊(210)相向的表面形成呈凹陷状的凹面(221)，在朝向上述膜卷绕辊(210)的中心的凹面(221)沿着长度方向形成有空气吸入口(222)，在从上述空气吸入口(222)向膜(1)的进入方向侧隔开的位置形成有用于朝向膜卷绕辊(210)供给高压空气的一侧高压供给口(223)，在从上述空气吸入口(222)向膜(1)的进出方向侧隔开的位置形成有用于朝向膜卷绕辊(210)供给高压空气的另一侧高压供给口(224)；
高压空气供给装置(230)，通过与上述头部(220)的一侧高压供给口(223)及另一侧高压供给口(224)相连接来供给高压空气；以及
空气吸入装置(240)，与上述头部(220)的空气吸入口(222)相连接，通过空气吸入口(222)吸入空气及水分，
在上述一侧高压供给口(223)中，在膜(1)的进入方向侧的端部形成有内部流路截面积逐渐减少的引导卡止部(223a)，在膜(1)的进出方向侧的端部形成有弧形的一侧曲面部(223b)，以便引导压缩空气的流动沿着凹面(221)移动。
2.根据权利要求1所述的水洗式膜清洗设备，其特征在于，在上述空气吸入口(222)中，在一侧高压供给口(222)侧方向的端部形成有弧形的中心曲面部(222a)。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的水洗式膜清洗设备，其特征在于，在上述另一侧高压供给口(224)中，端部与内部形成均匀的流路截面积。
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