KR101719851B1 - 웨브 이송 장치를 위한 롤러용 맞물림 커버의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

웨브 이송에 사용하기 위한 롤러용 맞물림 커버의 제조 방법으로서, 상기 방법은
(a) 제1 면 및 제2 면을 갖는 직조 베이스 층 및 제1 면으로부터 돌출된 탄성 루프형 파일을 포함하는 편직 천을 제공하는 단계;
(b) 탄성중합체성 코팅 조성물을 루프형 파일에 적용하는 단계; 및
(c) 코팅 조성물을 경화시켜 루프형 파일 상에 탄성중합체성 중합체의 침착물을 남겨서 맞물림 커버를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

웨브 이송 장치를 위한 롤러용 맞물림 커버의 제조 방법{METHOD FOR MAKING ENGAGEMENT COVER FOR ROLLERS FOR WEB CONVEYANCE APPARATUS}

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 2009년 9월 24일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/245,335호의 우선권을 주장한다.

본 발명은 웨브 이송 또는 웨브 취급 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히, 그에 사용되는 롤러용 맞물림 커버의 제조 방법에 관한 것이다.

많은 제품들이 흔히 연속 웨브 형식으로 제조되는데, 이는 그 접근법으로 달성될 수 있는 가공 효율 및 능력 때문이다. 용어 "웨브"는 연속적인 가요성 스트립 형태로 제조되거나 가공되는 얇은 재료를 설명하는 데 사용된다. 예시적인 예에는 얇은 플라스틱, 종이, 직물, 금속, 및 그러한 재료의 복합재가 포함된다.

그러한 작업들은 전형적으로 하나 이상의, 흔히는 더 많은, 롤러(때때로 롤(roll)이라 불림)의 사용을 수반하는데, 이들 롤러 둘레로 웨브가 일련의 처리, 제조 단계 등을 통해 공정 전체에 걸쳐 이송된다. 롤러는, 예를 들어 웨브의 방향을 전환시키는 일, 닙(nip) 스테이션에서 웨브에 압력을 가하는 일, 코팅 및 다른 처리 스테이션을 통한 이동을 위하여 웨브를 위치결정하는 일, 라미네이션을 위하여 다수의 웨브를 위치결정하는 일, 웨브를 연신(stretch)하는 일 등을 비롯해 많은 목적에 사용된다. 그러한 작업들에 사용되는 롤러는 다양한 재료로 제조되는데, 그 선택은 주로 취급되는 웨브(들), 작동 파라미터(예를 들어, 속도, 온도, 습도, 장력 등)에 좌우된다. 롤러 또는 그 위를 덮는 표면을 제조하는 데 사용되는 재료의 몇몇 예시적인 예에는 고무, 플라스틱, 금속(예를 들어, 알루미늄, 강철, 텅스텐 등), 발포체, 펠트, 및 직조 천이 포함된다. 특정 롤러는 원하는 장력 파라미터에 따라 자유 롤링(free rolling), 동력구동(powered)(웨브가 이동하는 것과 동일한 방향 또는 반대 방향, 웨브가 이동하는 것과 동일하거나 상이한 속도, 등으로) 등이 되도록 구성될 수 있다.

웨브 이송 특성을 개선하기 위하여 롤러의 표면을 텍스처링하는 것이 알려져 왔다. 예를 들어, 미국 특허 제4,426,757호(아워티콜론(Hourticolon) 등) 및 제4,910,843호, 제4,914,796호, 및 제4,970,768호(모두 리오이(Lioy) 등)에는 빠르게 이동하는 웨브에 의해 운반되는 공기의 영향을 개선하기 위하여 롤러의 표면에 공동(cavity)을 형성하는 것이 개시되어 있다.

새로운 세대의 제품은 더욱 더 엄격하고 정밀한 사양을 수반한다. 더욱 더 엄중한 품질 제어 사양은 더 높은 수행 공정을 필요로 한다. 외견상 웨브 취급을 사용하는 제조업체는 더 높은 웨브 가공 속도를 끊임없이 모색한다. 개선된 웨브 운송 및 웨브 취급 방법 및 장치, 특히 광학 필름 및 다른 특수 플라스틱 재료와 같은 많은 것을 요구하는 웨브 재료의 고속 고용량 제조 및 취급에 사용하기 위한 것에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명은 신규한 웨브 취급 또는 이송 방법 및 신규한 웨브 이송 장치를 제공한다. 웨브 이송 방법 및 장치는 다양한 웨브와 함께 사용될 수 있다. 그들은 고속 고용량의 산업적 규모의 제조 작업에서 광학 필름과 같은 미세하거나 높은 등급의 필름과 함께 사용될 때 특별한 이점을 제공한다. 추가적으로, 본 발명은 신규한 웨브 이송 장치의 신규한 제조 방법을 제공한다.

간단히 요약하면, 본 발명의 웨브 이송 방법은

(a) 웨브 재료를 제공하는 단계;

(b) 탄성 루프형 파일(resilient looped pile) 맞물림 표면을 갖는 적어도 하나의 롤러를 제공하는 단계;

(c) 웨브 재료를 통과 배치(passing configuration)로 구성하는 단계; 및

(d) 웨브 재료를 맞물림 표면과의 맞물림 접촉(engaging contact)을 통해 통과시키는 단계를 포함한다.

간단히 요약하면, 본 발명의 장치는 본 명세서에 기재된 탄성 루프형 파일 맞물림 표면 및 코어를 포함하는 롤러를 포함한다.

간단히 요약하면, 본 발명의 웨브 이송 장치의 제조 방법은

(a) 제1 면 및 제2 면을 갖는 직조 베이스 층 및 제1 면으로부터 돌출된 탄성 루프형 파일을 포함하는 편직 천(knit fabric)을 제공하는 단계;

(b) 탄성중합체성 코팅 조성물을 루프형 파일에 적용하는 단계; 및

(c) 코팅 조성물을 건조시켜 루프형 파일 상에 탄성중합체성 중합체의 침착물을 남겨서 맞물림 표면을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 많은 놀라운 결과 및 이점을 제공하는 것으로 밝혀졌는데, 이들 중 일부는 다음과 같다: 1) 웨브가 롤러 위로 이송될 때 웨브의 감소된 긁힘(scuffing) 또는 스크래칭, 2) 웨브가 이송 시스템을 통해 이송되거나 통과할 때 웨브의 고빈도의 장력 및 속도 변동의 최소화, 3) 이송 동안의 웨브의 세정, 및 4) 이송 동안의 웨브의 감소된 가소화 및/또는 변형. 그 결과로서, 본 발명을 이용하는 웨브 제조 작업은 감소된 폐기물로 인한 증가된 수율, 상당한 비용 절감을 나타냄, 및 감소된 환경상의 요구와 같은 이득을 누릴 수 있다.

본 발명은 고품질 중합체성 필름, 예를 들어 광 관리 응용에, 예컨대 디스플레이에 사용되는 광학 필름의 제조시에 특별한 이점을 제공한다. 예시적인 예에는 도광부, 미러 필름, 광 방향전환 필름, 지연 필름(retarder film), 편광 필름, 및 확산 필름이 포함된다. 본 발명에 따르면, 그러한 첨단기술 필름이 감소된 폐기물, 감소된 유지관리 요구, 및 감소된 비용으로 보다 효과적으로 제조될 수 있다.

본 발명은 도면을 참조하여 추가로 설명된다.
<도 1>
도 1은 본 발명에 따른 맞물림 커버를 갖는 롤러의 일 실시 형태의 단면 개략도이다.
<도 2>
도 2는 도 1에 도시된 맞물림 커버의 일부의 사시도이다.
<도 3>
도 3은 본 발명의 장치의 일 실시 형태의 단면 개략도이다.
<도 4>
도 4는 롤러 위로 이송되는 웨브의 장력 프로파일의 개략도이다.
<도 5>
도 5는 본 발명의 맞물림 커버의 루프 파일의 일 실시 형태의 사진이다.
<도 6>
도 6은 본 발명의 맞물림 커버의 루프 파일의 다른 실시 형태의 사진이다.
이들 도면은 축척대로 도시된 것은 아니며, 단지 예시적이고 비제한적인 것으로 의도된다.

하기 용어는 표시된 의미를 갖는 것으로 본 명세서에서 사용되며; 다른 용어는 본 명세서의 다른 곳에서 정의된다.

"이송하다"는 제1 위치에서 제2 위치로 웨브를 이동하는 것을 의미하는 것으로 사용되는데, 여기서 웨브는 롤러와의 맞물림 접촉을 통해 지나간다.

"맞물림 접촉"은 웨브가 이송될 때 웨브와의 접촉에 응답하여 맞물림 커버를 압축하는 롤러의 맞물림 커버와 웨브가 맞물리도록 하는 웨브와 롤러 사이의 접촉을 말하는 데 사용된다.

"맞물림 표면"은 맞물림 커버의 방사상 외측으로 향하는 부분으로, 이는 웨브가 이송될 때 웨브와 직접 접촉되는 부분이다.

"맞물림 구역"은 맞물림 표면의 일부로, 이는 특정 순간에 웨브와 직접 접촉하고 있는 부분이다.

"탄성"은 변형 또는 압축되고 나서 초기의 형상 또는 로프트(loft)로 회복될 수 있는 능력을 말하는 데 사용된다.

"웨브"는 재료의 가요성의 세장형 리본 또는 시트를 말한다.

상기에 기재된 바와 같이, 본 발명의 웨브 이송 방법은

(a) 웨브 재료를 제공하는 단계;

(b) 탄성 루프형 파일 맞물림 표면을 갖는 적어도 하나의 롤러를 제공하는 단계;

(c) 웨브 재료를 통과 배치로 구성하는 단계; 및

(d) 웨브를 맞물림 표면과의 맞물림 접촉을 통해 통과시키는 단계를 포함한다.

웨브 재료는 전형적으로 롤 형태로, 예를 들어 그 자체에 또는 코어에 감겨진 형태로 제공되겠지만, 필요하다면 다른 형상으로 제공될 수도 있다.

본 발명은 매우 다양한 웨브 재료와 함께 사용될 수 있는데, 예시적인 예에는 플라스틱, 종이, 금속, 및 복합 필름 또는 포일이 포함된다.

일부 실시 형태에서, 웨브 재료는 중간 저장 상태로부터, 예를 들어 미가공 재료 및/또는 중간 재료의 재고로부터 제공된다. 다른 실시 형태에서, 웨브 재료는, 예를 들어 필름 형성 공정으로부터의 테이크 오프 공급(take off feed)과 같은, 선행 가공으로부터 직접 본 발명의 방법에 제공될 수 있다. 웨브 재료는 단층 또는 다층일 수 있으며, 몇몇 경우에, 본 발명은 하나 이상의 추가 층에서 제조 작업을 통해 웨브 재료를 이송하는 데 사용되고, 그리고/또는 하나 이상의 처리가 웨브 재료에 적용된다.

웨브 재료를 통과 배치로 구성하는 것은 단순히 본 발명에 따라 웨브 재료를 롤러의 맞물림 표면과의 맞물림 접촉이 될 수 있게 하는 위치 및 배향으로 배열하는 것을 말한다. 많은 실시 형태에서, 이는 웨브 재료가 맞물림 표면과 맞물림 접촉이 될 수 있도록 롤 형태인 웨브 재료의 일부를 푸는 단계를 단순히 포함할 것이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 웨브 재료는 롤 형태로 감겨져 있지 않고서 작업의 선행 부분에서, 즉 인라인(in line)으로 형성되고 본 발명의 웨브 이송 장치 내로 직접 통과하는데, 예를 들어 중합체성 재료가 인라인으로 압출 또는 캐스팅되어 필름을 형성하며, 그 시점에서 이 필름은 롤 형태로 전혀 감겨져 있지 않고서 통과 배치 상태에 있으며, 본 발명의 장치에 의해 이송되는 웨브 재료이다.

다음으로, 웨브 재료는 장치에 의해 이송되는데, 그렇게 함에 따라 본 발명의 롤러의 맞물림 표면과의 맞물림 접촉을 통해 웨브 재료가 통과한다.

본 발명의 예시적인 실시 형태가 도 1에 도시되어 있는데, 이 도면에는 롤러(12) 상에 맞물림 커버(10)가 도시되어 있다. 도시된 실시 형태에서, 맞물림 커버(10)는 롤러(12)로부터 제거가능하며, 베이스 또는 기초 층(14) 및 그의 제1 면으로부터 상측으로 연장되어 맞물림 표면을 형성하는 루프형 파일(16)을 포함한다. 층(14)의 제2 면은 롤러(12)와 접촉하고 있다. 맞물림 커버(10)의 일부가 도 2에 도시되어 있다.

도 3은 사용 중인 본 발명의 장치의 일 실시 형태를 도시하는데, 이 도면에는 가이드 롤러(12a) 위를 거쳐서 가공 스테이션(20)을 통과하고 당김 롤러(pulling roller)(12b) 위를 거치고, 예를 들어 코팅의 적용, 다른 재료에 대한 라미네이션, 노출 등과 같은 추가의 가공(도시되지 않음)을 위해 추가로 지나가거나, 또는 단순히 롤 형태로 감겨지는 웨브(18)가 도시되어 있다. 가이드 롤러(12a)는 본 발명에 따른 맞물림 커버(10a)를 가지며, 당김 롤러(12b)는 본 발명에 따른 맞물림 커버(10b)를 갖는다.

본 실시 형태에 따라, 본 발명의 웨브 이송 장치는 본 발명의 맞물림 커버를 갖는 하나 이상의 롤러를 포함할 수 있으며, 그러한 맞물림 커버를 구비하지 않은 하나 이상의 롤러를 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시 형태는 수십 개 이상의 롤러를 순서대로 이용할 것인데, 이때 이들 롤러 중 일부, 대부분, 또는 심지어는 전부에는 본 발명의 맞물림 커버가 구비된다. 본 발명의 맞물림 커버를 구비한 2개 이상의 롤러를 포함하는 장치의 실시 형태에서, 맞물림 커버는 제조 순서 내에서의 상이한 위치에서의 성능을 최적화하기 위하여 상이한 특성을 갖도록 선택될 수 있다.

본 발명의 이점은 전형적으로 맞물림 커버가 상당한 장비 변경 또는 장치 구성요소의 상당한 재구성 없이 기존의 롤러 상에 용이하게 설치될 수 있다는 것이다. 따라서, 기존의 웨브 이송 장치에 본 발명의 맞물림 커버가 용이하게 재장비되어 이에 따른 성능 개선을 달성할 수 있다.

맞물림 커버가 롤러 상에 장착되는 방식은 장치 및 롤러의 배치와 같은 그러한 인자에 좌우되는데, 예를 들어 일부 예에서는 롤러가 그 위에 장착된 맞물림 커버를 갖기 위하여 그의 작동 위치로부터 벗어나야 하는 반면, 다른 예에서는 커버가 작동 위치에 롤과 함께 설치될 수 있다.

작동 동안, 맞물림 커버는 하부 롤러 상에서 미끄러지거나 신장되어서는 안 되는데, 이는 장치의 다양한 구성요소의 마모, 웨브에 대한 손상, 또는 다른 성능의 손상을 초래할 수 있기 때문이다. 많은 예에서, 맞물림 커버가 단순히 본 명세서에 기재된 편직 천이고 하부 롤러의 표면에 대해 밀착 맞춤(snug fit)될 때, 맞물림 커버의 제2 면은 작동 동안에 롤러 상에 확고히 위치결정된 상태로 유지될 것이다. 일부 예에서, 장착 수단, 예를 들어 중간 접착제, 정합형 후크 및 루프 체결구, 롤러에 부착되는 강성 셸(rigid shell) 등과 같은 것이 사용될 것이다. 일부 예에서, 본 발명의 다수의 맞물림 커버가 단일 롤러 상에 설치되고, 롤러 상에 동심상으로 장착되는데, 이때 각각의 맞물림 표면은 롤러로부터 외측으로 또는 멀어지는 쪽으로 배향된다.

바람직한 실시 형태에서, 맞물림 커버는 본 명세서에 기재된 바와 같이 편직 천이며, 이는 제거가능한 슬리브로서 롤러 상에 장착된다. 슬리브는 바람직하게는 심(seam)이 없으며, 어떠한 느슨한 팽창부(bulge) 또는 융기부(ridge)도 발생시키지 않고 롤러 둘레에 밀착 맞춤되기에 적절한 크기를 가져야 한다. 많은 실시 형태에서, 슬리브는 매어지고 묶어질 수 있을 정도로 충분히 멀리 롤러의 양 단부를 지나서 연장되도록 구성될 것이며; 만약 슬리브가 적절한 치수를 갖는다면, 이러한 조치는 전형적으로 슬리브를 단단히 당기려는 경향이 있다. 전형적으로 슬리브는 이동하는 웨브의 정렬에 관한 우려를 덜기 위하여 적어도 웨브만큼은 넓어야 하며, 바람직하게는 웨브보다 더 넓어야 한다.

롤러 상에의 맞물림 커버의 장착은 통상적인 수단에 의해 달성될 수 있는데, 이 수단은 맞물림 커버의 성질 및 이송 장치의 성질에 일부 좌우된다. 바람직하게는, 맞물림 커버는 작동 동안 롤러 코어 상에서 미끄러지지 않는다. 많은 실시 형태에서, 커버는, 롤러 상에 밀착 맞춤되며 선택적으로는 거기에서 매어질 정도로 충분히 롤러의 단부를 지나서 연장되는 슬리브의 형태이다. 일부 실시 형태에서, 맞물림 커버 및 롤러의 표면은 충분한 마찰 효과를 나타내며, 일부 예에서, 접착제, 또는 후크 및 루프 타입 체결구 기구와 같은 추가의 수단이 사용될 수 있다.

본 발명의 슬리브의 베이스는 롤 상에 밀착 맞춤을 달성하도록 신장되는 것이 전형적으로 바람직하지만, 베이스는 이송되는 웨브 아래에서 뭉침(bunching)을 일으키도록 작동 동안에 신장되어서는 안 된다.

대안적으로, 롤러는 본 명세서에 기재된 맞물림 커버가 롤러의 외부 표면에 보다 강하게 부착된 상태로 제조될 수 있다.

제거가능한 실시 형태의 이점은 본 발명에 따른 일체화된 맞물림 표면을 갖는 롤러를 보수(refinishing)하기보다는 롤러 상의 제거가능한 맞물림 커버를 교체하여 그의 맞물림 표면을 교체하는 것이 전형적으로 더 용이하고 더 저렴할 것이라는 것이다.

도 2는 맞물림 커버(10)가 베이스(14) 및 그의 제1 면 상의 루프형 파일(16)을 포함하는 예시적인 실시 형태를 도시한다.

전형적인 실시 형태에서, 커버는 매 스티치마다 파일-형성 루프를 갖는 편직 천으로 제조된다. 예시적인 일 실시 형태에서, 1 ㎜당 1개의 스티치(1 인치당 25개의 스티치)가 있다 . 천을 제조하는 데 사용되는 섬유질 재료(들)는 단일 필라멘트 섬유가닥, 다중 필라멘트 섬유가닥(예를 들어, 함께 감겨져서 단일 실을 생성하는 2개 이상의 섬유가닥), 또는 이들의 조합일 수 있다.

많은 실시 형태에서, 루프형 파일은 루프 높이(즉, 베이스 층의 상면으로 정의된 평면으로부터 파일 루프의 정점까지의 치수)가 약 0.4 내지 약 0.8 ㎜, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 0.7 ㎜이다. 루프 높이가 이러한 범위 밖에 있는 루프형 파일을 갖는 맞물림 커버가 소정 실시 형태에서 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 루프 높이가 불충분하다면, 커버는 본 발명의 완전한 이득을 달성하기에 효과적인 완충 효과를 웨브에 제공하지 못할 수 있다. 루프 높이가 너무 높으면, 파일은 느슨하게 되고 웨브 운송에 바람직하지 않은 영향을 미치거나 이송된 웨브를 손상시키는 경향이 있을 수 있다.

파일은 본 발명의 이득을 신뢰성 있게 달성하도록 이송 동안 웨브를 지지할 정도로 충분하게 조밀해야 한다. 예를 들어, 루프형 파일은 응용을 위해 충분한 데니어를 갖도록 선택된 섬유를 포함하는데, 더 두꺼운 섬유는 압축에 대해 비교적 더 큰 저항을 제공한다. 예시적인 예는 데니어가 약 100 내지 약 500인 섬유를 포함한다. 이해되는 바와 같이, 데니어가 이러한 범위 밖에 있는 섬유가 본 발명에 따른 일부 실시 형태에서 사용될 수 있다.

이러한 이론에 의해 구애되고자 하지 않지만, 본 명세서에 기재된 바와 같이 사용될 때, 본 발명의 맞물림 표면은 노우-스위니 공기 경계층(Know-Sweeney Air Boundary layer)을 감소시키거나 없애는 것으로 여겨지는데, 그렇지 않으면 이 층은 웨브와 롤 표면 사이에 형성될 것이다. 더욱이, 파일 층에 의해 시스템 내로 도입된 탄성은 이송 동안 웨브가 받게 되는 속도 및/또는 장력 변동성을 상당히 감소시키거나 감쇠시킨다. 그 결과로서, 본 발명은 표면이 긁히거나 그에 대해 특성-열화 변경을 부여하지 않고서 신속한 고효율 설정으로 웨브가 이송 및 취급될 수 있게 한다. 예를 들어, 전형적인 고속 고장력 작동에서 일어나는 응력을 받게 될 때, 폴리에스테르와 같은 일부 중합체성 웨브 재료는 그의 원하는 광학 또는 물리적 특성을 손상시키는 가소화 및/또는 변형을 거칠 수 있다. 놀랍게도 본 발명에 따른 롤러 커버를 사용하는 것이 이들 유해한 영향을 최소화한다는 것을 알아내었다.

예시적인 실시 형태에서, 섬유질 재료(들)는 폴리(테트라플루오로에틸렌)(PTFE, 예를 들어 테플론(TEFLON)(등록상표) 섬유), 아라미드(예를 들어, 케블라(KEVLAR)(등록상표)), 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 또는 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 당업자들은 효과적으로 편직되고 본 발명의 커버에 사용될 수 다른 섬유를 용이하게 선택할 수 있을 것이다.

전형적으로 베이스는 그것이 롤러 상에 설치되고 본 발명에 따라 사용될 수 있도록 하는 데 요구되는 특성을 제공하도록, 예를 들어 작동 동안 바람직하지 않게 신장하지 않으면서, 설치될 수 있을 정도로 롤 위에서 충분히 용이하게 신장되고 미끄러지도록 편직된다.

본 발명의 맞물림 커버를 제조하기 위하여 슬리브로서 사용될 수 있는 재료의 일부 예시적인 예에는 캐나다 온타리오주 엑서터 소재의 사이필코 리미티드(Syfilco Ltd.)로부터의 HS4-16 및 HS6-23 폴리에스테르 슬리브; 캐나다 온타리오주 런던 소재의 조디악 패브릭스 컴퍼니(Zodiac Fabrics Company) 또는 그의 계열사인 미국 노스 캐롤라이나주 미들랜드 소재의 카리프 코포레이션(Carriff Corp.)로부터의 WM-0401C, WM-0601, 및 WM-0801 폴리에스테르 슬리브; 및 미국 노스 캐롤라이나주 하이 포인트 소재의 드럼 필터 미디어, 인크.(Drum Filter Media, Inc.)로부터의 BBW3310TP-9.5 및 BBW310TP-7.5 슬리브가 포함된다.

전형적으로, 편직 천은 직조 공정을 용이하게 하기 위하여 윤활제로 처리된 섬유질 재료를 사용하여 제조된다. 생성된 편직 천이 본 발명에 따라 웨브 이송 작업에 사용될 때, 그러한 윤활제는 마멸되는 경향이 있을 수 있으며, 이는 웨브에 대한 마찰 성능에 있어서의 변동 및 잠재적인 오염 문제를 일으킬 수 있다. 따라서, 전형적으로 본 발명의 롤러 커버로서 사용되는 천을 세척하거나 세탁하는 것이 바람직하다.

선택되는 재료(들)는 웨브 재료 및 작동 조건과 양립가능해야 하는데, 예를 들어 온도, 습도, 존재하는 재료 등과 같은 주위 작동 조건 하에서 안정하고 내구성이 있어야 한다. 맞물림 커버 재료(들)가 웨브 재료와 대비되는 색상을 갖는다면, 예를 들어 투명한 필름 웨브와 함께 사용되는 맞물림 커버에 흑색 폴리에스테르 섬유를 사용한다면, 맞물림 커버에 의한 파편(debris) 포착의 관찰이 용이해진다는 것이 관찰되었다.

전형적으로, 그들을 제조하는 데 사용되는 편직 공정의 요건으로 인해, 편직 천은 섬유들이 서로 접촉시 이리저리 움직여서 원하는 직조(weave)를 형성할 수 있도록 제한된 탄성중합체성 특징을 갖는 섬유질 재료로 제조된다. 많은 예에서, 편직 공정을 용이하게 하기 위하여 윤활제가 섬유에 적용된다. 예를 들어, 재료를 세정하거나 세탁함으로써 예컨대 재료를 사용하기 전에 세척함으로써, 본 발명에 사용되는 편물로부터 그러한 윤활제를 제거하는 것이 바람직하다. 일부 예에서, 편물은 윤활제가 소모된 상태로 본 발명의 맞물림 표면으로서 사용하기 시작할 수 있다.

전형적으로 맞물림 커버의 루프 파일은 웨브에 대한 마찰 계수를 약 0.25 내지 약 2로 제공하는 것이 바람직하며, 약 1.0 이상이 흔히 바람직하지만, 필요하다면 이 범위 밖의 마찰 계수를 제공하는 맞물림 커버가 사용될 수 있다.

웨브에 대한 맞물림 표면에 요구되는 마찰 계수("COF") 또는 파지력(grip)의 정도는 대상 롤러의 기능에 일부 좌우된다. 예를 들어, 아이들러 롤러 또는 장력 차이가 거의 없는 (즉, 하기에 논의된 벨트 방정식(Belt Equation)에서 T₁과 T₂ 사이의 차이가 더 적은) 상태에서 작동하는 다른 롤러의 경우, 더 낮은 COF가 전형적으로 만족스럽다. 피동 롤러, 특히 장력 차이가 큰 (즉, T₁과 T₂ 사이의 차이가 상당히 큰) 상태에서 작동하는 고도로 구동되는 피동 롤러의 경우, 더 높은 COF가 전형적으로 요구된다.

일부 경우에서, 웨브에 대한 원하는 마찰 특성, 내마모성, 탄성의 반경 모듈러스, 및 루프 파일의 탄성을 동시에 달성할 수 있게 하기 위하여, 선택된 중합체성이며 (섬유질 파일 재료(들)와 비교하여) 상대적으로 탄성중합체성인 재료가 다량으로 맞물림 표면에 적용되어, 맞물림 표면과 웨브 사이에 효과적인 COF를 일으키는 파지력 강화 요소를 형성할 수 있다. 탄성중합체성 요소가 사용될 때, 탄성중합체성 요소의 쇼어 A 경도가 약 75 미만, 때때로 약 30 내지 약 60, 그리고 바람직하게는 약 30 내지 약 45라면 개선된 성능이 달성된다는 것을 알아내었다. 전형적으로, 파지력 강화 요소는 파일 상에 이산된 요소들의 어레이로서 제공되는 것이 바람직하다.

간단히 요약하면, 본 발명의 맞물림 커버의 그러한 강화된 실시 형태는

(a) 제1 면 및 제2 면을 갖는 직조 베이스 층 및 제1 면으로부터 돌출된 탄성 루프형 파일을 포함하는 편직 천을 제공하고;

(b) 탄성중합체성 코팅 조성물을 루프형 파일에 적용하되, 바람직하게는 그를 세척하거나 세탁하여 그로부터 임의의 이물 및/또는 윤활제를 제거한 후에 적용하고;

(c) 선택적으로, 과량의 탄성중합체성 코팅 조성물을 제거하여 루프형 파일 상에 불연속 침착물을 남기고;

(d) 코팅 조성물을 경화시켜 루프형 파일 상에 하나 이상의 파지력 강화 요소를 남겨서 맞물림 커버를 생성함으로써 제조된다.

선택된 탄성중합체성 재료(들)에 따라, 건조시켜 용매 또는 다른 액체 캐리어를 제거함으로써, 화학 방사선(예를 들어, 열, e-빔, 자외선 등)에 대한 노출에 의해 가교결함시킴으로써, 화학 가교결합제의 작용에 의해 가교결합시킴으로써, 또는 이들의 조합에 의해 경화가 달성될 수 있다.

일부 실시 형태에서, 탄성중합체성 코팅 조성물은 하나 이상의 용매(들) 중에 용해되는 하나 이상의 탄성중합체성 중합체를 포함한다.

파지력 강화 요소를 형성하는 데 사용될 수 있는 탄성중합체성 중합체의 예시적인 예에는 크라톤(KRATON)™ 중합체(예를 들어, 스티렌), 우레탄, 아크릴, 실리콘, 올레핀, 및 이들의 공중합체, 블록 공중합체, 및 다른 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것들이 포함된다.

적합한 용매가 당업자에 의해 용이하게 선택될 수 있는데, 용매 또는 용매들의 조합은 탄성중합체성 중합체(들)를 용해시킬 때의 유효성, 편물의 루프 파일 및 베이스 층과의 양립가능성, 사용 편의성, 및 건조 성능으로 선택된다. 예시적인 예에는 자일렌, 톨루엔, 아이소프로판올, 메틸 에틸 케톤, 및 이들의 조합으로 이루어진 군이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

일부 실시 형태에서, 탄성중합체성 코팅 조성물은 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 탄성중합체성 중합체(들)를 포함한다. 필요하다면, 더 묽거나 더 진한 농도를 갖는 코팅 조성물이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

일부 다른 실시 형태에서, 탄성중합체성 코팅 조성물은 탄성중합체성 중합체(들)의 수계 에멀젼을 포함한다.

또 다른 실시 형태에서, 탄성중합체성 코팅 조성물은 원하는 침착물 또는 파지력 강화 요소를 생성하도록 가교결합된다.

하나 이상의 탄성중합체성 중합체를 함유하는 탄성중합체성 코팅 조성물이 루프 파일에 적용된다. 예를 들어 침지(dipping), 코팅, 또는 분무 중 어떤 방법과 같은 임의의 적합한 적용 방법이 사용될 수 있고 당업자에 의해 용이하게 선택될 수 있다.

얼마나 많은 코팅 조성물이 루프 파일에 적용되는지에 따라, 루프 파일로부터 얼마간의 양을 제거하여 원하는 최종 침착량을 달성하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 전형적으로 파일의 표면 상에 배치된 이산 불연속 요소들의 어레이가 바람직하다. 제거 방법의 예시적인 예에는 침착물의 원하는 정도 및 배열을 생성하기 위해, 와이핑, 압착, 닥터 블레이드, 닙 통과 등이 포함된다.

적용 후에, 코팅 조성물은 제자리에서(in situ) 경화되어 원하는 파지력 강화 요소를 생성한다. 전형적인 실시 형태에서, 파지력 강화 요소를 구성하는 생성된 탄성중합체성 코팅의 양은 루프 파일의 중량의 약 5 중량% 내지 약 50 중량%, 전형적으로 바람직하게는 약 5 내지 약 20 중량%와 등가이며, 약 10 중량%의 양이 전형적으로 가장 바람직하다. 탄성중합체성 코팅이 너무 적다면, 웨브와의 마찰 계수에 있어서의 원하는 개선이 달성되지 않을 것이다. 탄성중합체성 코팅이 너무 많다면, 루프 파일이 너무 엉겨 붙어서 원하는 탄성 지지를 제공할 수 없어서 웨브의 훼손 또는 다른 손상을 초래할 수 있으며, 코팅의 일부가 사용 동안 제거되는 경향이 있어서 웨브를 오염시키거나 그렇지 않다면 웨브 이송을 해칠 수 있다.

루프 파일 상으로의 탄성중합체성 중합체의 침착은 맞물림 커버가 롤러 상에 설치되기 전이나 후에 수행될 수 있다.

도 5는 본 발명의 맞물림 커버의 예시적인 루프 파일을 도시하는데, 여기서 파일 섬유(22)가 눈에 보인다. 도 6은 탄성중합체성 중합체가 침착된 후의 본 발명의 맞물림 커버의 예시적인 루프 파일을 더 큰 배율로 도시하는데, 섬유(22) 및 침착물(24)이 눈에 보인다.

롤러와의 맞물림 접촉이란, 루프 파일을 적어도 부분적으로 포함하도록 충분한 압력을 사용하여, 웨브가 맞물림 구역으로 불리는 아치형 부분 위에서 롤러의 맞물림 표면과 접촉함을 의미한다. 그러한 배열에서, 롤러의 일 측에 대한 웨브의 장력은 롤러의 타 측에 대한 것과 상이하다. 도 4를 참고하면, 대상 롤러의 어느 일 측에 대한 웨브의 장력과 롤러의 맞물림 표면의 특성의 관계는 때때로 벨트 방정식으로 불리는 것을 통해 이해될 수 있다:

T₂ = T₁ x e^θμ

여기서, T₁은 롤러에 접근하는 웨브의 장력이고, T₂는 롤러를 떠나는 웨브의 장력이고, θ는 라디안 단위의 맞물림 구역의 각도폭이고, μ는 롤러의 맞물림 표면과 웨브의 표면 사이의 마찰 계수이다.

본 발명은 예를 들어 고무 롤러, 금속 롤러(예컨대, 알루미늄, 강철, 텅스텐 등) 및 복합 롤러를 포함한 공지된 웨브 운송 롤러와 함께 사용될 수 있다. 본 발명은 임의의 다양한 상이한 기능을 위해 구성된 롤러들에 사용될 수 있는데, 이들 롤러에는 풀림 롤러, 장력 제어 롤러, 가이드 롤러, 아이들러 롤러, 당김 롤러, 진공 당김 롤러, 피동 롤러, 닙 롤러, 코터 백업 롤러 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본 발명을 사용하는 롤러는 중실 또는 중공일 수 있으며, 진공 효과의 인가, 웨브의 가열, 웨브의 냉각 등을 위한 그러한 장치들을 포함할 수 있다.

상기에 기재된 바와 같이, 일부 예에서, 장치는 롤러를 포함할 것인데, 본 발명의 다수의 맞물림 커버가 이 롤러 위에 설치되고 롤러 위에 동심으로 장착된다. 이는 더 두꺼운 완충 깊이를 생성함으로써 맞물림 커버(들)의 감쇠 효과를 증가시키기 위하여 행해질 수 있다. 또한, 일부 예에서는, 특히 대규모 산업적 설정에서는, 맞물림 커버를 롤러로부터 제거하는 데 필요한 것보다 롤러 상에 맞물림 커버를 설치하는 데 상당히 더 많은 노력이 요구된다. 따라서, 다수의 맞물림 커버가 롤러 상에 설치되는 경우, 일단 외부 커버가 사용으로 인해 오염 및/또는 마모되면, 외부 맞물림 커버를 제거하여 본 발명의 하부 맞물림 커버를 노출시킬 수 있는데, 이는 새로운 커버를 새로 설치하는 것보다 비용 및 노력이 상당히 더 적게 들기 때문이다.

본 발명은 매우 다양한 웨브 재료와 관련하여 사용될 수 있다. 이는 광학 필름과 같은 고품질 중합체성 재료의 웨브의 제조 및 취급과 관련하여 적합하며 특별한 이점을 제공할 수 있다. 전형적으로 선택된 중합체성 재료 예컨대 방사선-경화 조성물의 하나 이상의 층을 포함하는 그러한 필름은 전형적으로 매우 낮은 결함률과 함께 폭, 두께, 필름 특성 등의 정밀하고 균일한 사양을 필요로 한다. 웨브 재료는 단층 또는 다층 구조를 가질 수 있다.

본 발명을 사용하여 제조될 수 있는 광학 필름의 예시적인 예에는 미국 특허 제5,175,030호(루(Lu) 등), 미국 특허 제5,183,597호(루), 제5,161,041호(아빌레아(Abileah)), 제5,828,488호(오더커크(Ouderkirk) 등), 제5,919,551호(코브(Cobb) 등), 제6,277,471호(탕(Tang)), 제6,280,063호(퐁(Fong)), 제6,759,113호(탕), 제6,991,695호(타이트(Tait) 등), 제7,269,327호(탕), 제7,269,328호(탕), 및 미국 특허 출원 공개 제2002/0057564호(캠벨(Campbell) 등)에 개시된 그러한 필름들이 포함된다.

당업자에게 알려진 바와 같이, 그러한 필름은 많은 공지된 적합한 재료, 예를 들어 방사선-경화 단작용성 및 다작용성 (메트)아크릴레이트 단량체의 혼합물로 제조될 수 있으며, 공지된 기술, 예를 들어 미세복제(microreplication) 공정에 따라 제조될 수 있다. 예시적인 예에는 (a) 모노(메타크릴) 함유 화합물, 예를 들어 페녹시에틸 아크릴레이트, 에톡실화 페녹시에틸 아크릴레이트, 2-에톡시에톡시에틸 아크릴레이트, 에톡실화 테트라하이드로푸르푸랄 아크릴레이트, 및 카프로락톤 아크릴레이트, (b) 다이(메트)아크릴 함유 화합물, 예를 들어 1,3-부틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 1,4-부탄다이올 다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 다이아크릴레이트, 1,6-헥산다이올 모노아크릴레이트 모노메타크릴레이트, 에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 알콕실화 지방족 30 다이아크릴레이트, 알콕실화 사이클로헥산 다이메탄올 다이아크릴레이트, 알콕실화 헥산다이올 다이아크릴레이트, 알콕실화 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 카프로락톤 개질된 네오펜틸글리콜 하이드록시피발레이트 다이아크릴레이트, 카프로락톤 개질된 네오펜틸글리콜 하이드록시피발레이트 다이아크릴레이트, 사이클로헥산다이메탄올 다이아크릴레이트, 다이에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 다이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트, 에톡실화 (10) 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 에톡실화 (3) 비스페놀 A 5 다이아크릴레이트, 에톡실화 (30) 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 에톡실화 (4) 비스페놀 A 다이아크릴레이트, 하이드록시피발알데히드 개질된 트라이메틸올프로판 다이아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (200) 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (400) 다이아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 (600) 다이아크릴레이트, 프로폭실화 네오펜틸 글리콜 다이아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 다이아크릴레이트, 트라이사이클로데칸다이메탄올 다이아크릴레이트, 트라이에틸렌 글리콜 10 다이아크릴레이트, 트라이프로필렌 글리콜 다이아크릴레이트; (c) 트라이(메트)아크릴 함유 화합물, 예를 들어 글리세롤 트라이아크릴레이트, 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트라이아크릴레이트, 에톡실화 트라이아크릴레이트(예컨대, 에톡실화 (3) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 (6) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 (9) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 에톡실화 (20) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트), 프로폭실화 트라이아크릴레이트(예컨대, 프로폭실화 (3) 글리세릴 15 트라이아크릴레이트, 프로폭실화 (5.5) 글리세릴 트라이아크릴레이트, 프로폭실화 (3) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 프로폭실화 (6) 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트), 트라이메틸올프로판 트라이아크릴레이트, 트리스(2-하이드록시에틸)아이소시아누레이트 트라이아크릴레이트; (d) 보다 고차 작용성의 (메트)아크릴 함유 화합물, 예를 들어 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 다이트라이메틸올프로판 테트라아크릴레이트, 다이펜타에리트리톨 펜타아크릴레이트, 에톡실화 (4) 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 카프로락톤 20 개질된 다이펜타에리트리톨 헥사아크릴레이트; (e) 올리고머성 (메트)아크릴 화합물, 예를 들어 우레탄 아크릴레이트, 폴리에스테르 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트; 상기의 폴리아크릴아미드 유사체; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리(메트)아크릴 단량체와 같은 단량체가 포함된다. 그러한 화합물은, 예를 들어 미국 펜실베이니아주 엑스톤 소재의 사토머 컴퍼니(Sartomer Company); 미국 조지아주 스미르나 조재의 유씨비 케미칼스 코포레이션(UCB Chemicals Corporation); 및 미국 위스콘신주 25 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 컴퍼니(Aldrich Chemical Company)와 같은 판매사로부터 널리 입수가능하다. 추가의 유용한 (메트)아크릴레이트 물질에는, 예를 들어 미국 특허 제4,262,072호(웬들링(Wendling) 등)에 기재된 하이단토인 부분-함유 폴리(메트)아크릴레이트가 포함된다.

일부 실시 형태에서, 웨브는 단순 필름인데, 예를 들어 폴리에스테르(예컨대, 사진 등급(photograde) 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 듀폰 필름즈(DuPont Films)로부터의 멜리넥스(MELINEX)™ PET) 또는 폴리카보네이트의 단순 필름이다. 일부 실시 형태에서, 필름에는, 예를 들어, 스티렌-아크릴로니트릴, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 셀룰로오스 트라이아세테이트, 폴리에테르 설폰, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 나프탈렌 다이카르복실산을 기재로 한 공중합체 또는 블렌드, 폴리사이클로-올레핀, 및 폴리이미드와 같은 재료가 포함된다.

놀랍게도, 본 명세서에 기재된 맞물림 커버를 갖는 웨브 운송/취급 롤을 제공함으로써 상당한 성능 이점이 얻어질 수 있음이 밝혀졌다. 소정의 높은 값의 웨브 재료, 예를 들어 광학 필름은 높은 모듈러스, 강성 특징에 의해 특성화된다. 그 결과로서, 웨브는 신장에 저항하지 못하며, 웨브 운송 동안 웨브 라인을 통해 일어나는 저킹력(jerking force)에 응답하여 웨브가 롤러 위에서 미끄러질 때 긁히거나 또는 심지어는 파손된다. 추가적으로, 웨브 재료는 그러한 힘에 응답하여 그의 벌크 특성에 대해 바람직하지 않은 변화를 겪을 수 있는데, 예를 들어 그의 항복점을 초과할 때 늘어지도록 가소화를 겪을 수 있다. 그러한 변화는 생성된 재료를 최종 사용에 대해 덜 허용가능하게 할 수 있는데, 예를 들어 작업을 어렵게 할 수 있고, 광학 특성의 균일성을 손상시킬 수 있다는 것 등이다.

본 명세서에 기재된 맞물림 커버는 향상된 마찰공학 특성과 함께 탄성의 낮은 반경 모듈러스를 갖는다. 그 결과로서, 본 발명은 웨브 운송 및 취급 동안 웨브에 대한 바람직하지 않은 영향을 감소시킬 편리한 저비용의 방법을 제공한다.

맞물림 커버는 순응하는 낮은 반경 모듈러스의 탄성 특징을 롤러 표면에 제공하는데, 이는 복잡한 웨브 운송 시스템에서 일어나는 많은 교란, 예를 들어 무수한 원인들 중 어떠한 원인으로 인한 장력 변동 및 속력 변동, 예를 들어 두께, 모듈러스 등과 같은 웨브 특성의 변동, 많은 롤을 포함하는 시스템에서 개개의 롤의 성능 또는 특징의 변동, 구동 롤에서의 동력 변동 등을 보상한다. 본 발명에 따르면, 커버는 웨브가 좌굴 및 주름을 피할 수 있게 하는데, 그렇지 않으면 웨브는 좌굴 및 주름을 피할 수 없을 것이다. 추가적으로, 커버는 웨브가 웨브 라인을 통해 이동할 때 웨브의 속도 및 장력 변동성을 감쇠시키는 것으로 밝혀졌다. 그 결과로서, 고품질 웨브, 예컨대 광학 등급 웨브가 감소된 웨브 열화, 예컨대 좌굴, 긁힘 등을 갖고서 고속에서, 예를 들어 30.5 m/min(100 fpm), 45.7 m/min(150 fpm), 51.8 m/min(170 fpm) 또는 그 이상에서 가공될 수 있다. 더욱이, 파일 구조물은 오염, 예들 들어 먼지 입자를 포획하는 것으로 여겨지는데, 이러한 오염은 그렇지 않으면 가공되는 웨브를 손상시킬 것이다.

본 발명은 단지 1개 또는 2개의 롤을 갖는 웨브 운송 장치, 또는 더욱 많은 롤을 갖는 시스템에 사용될 수 있다. 본 발명의 커버는 필요에 따라 시스템 내의 1개 또는 2개의 선택된 롤에 사용되거나 또는 시스템 전체에 걸쳐 많은 롤에 사용될 수 있다.

제조 작업은 웨브의 형성, 이어서 웨브의 처리, 예를 들어 프라이머, 추가의 광학 층, 접착제, 착색제 등의 적용을 포함할 수 있다. 본 발명은 기술적으로 효과적이고 비용 효율적인 방법으로 그러한 작업을 수행하기 위한 수단을 제공한다.

실시예

본 발명은 하기의 예시적인 실시예를 참고하여 추가로 설명될 것이다.

실시예 1

생산-규모의 시판되는 2축 배향 PET 필름 라인 상의 롤러 중 23개에 본 발명의 예시적인 탄성 루프형 파일 맞물림 커버를 장착하였다. 시험된 롤러 유형에는 아이들러 롤러, 코터 백업 롤러, 및 당김 롤러가 포함되었다.

맞물림 커버로서 사용하기 위하여 하기와 같은 적절한 직경의 5가지의 상이한 유형의 환형-편물 스톡(circular-knit stock)을 사이필코, 리미티드(Syfilco, Ltd., 캐나다 온타리오주 엑서터 소재)로부터 입수하였다:

PET-HS6: 150 데니어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 제조되고 루프 높이가 0.7 ㎜인 15 ㎝(6 인치) 직경의 루프형 파일 슬리브.

PET-HS4: 150 데니어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 제조되고 루프 높이가 0.7 ㎜인 10 ㎝(4 인치) 직경의 루프형 파일 슬리브.

폴리프로필렌: 폴리프로필렌 섬유로 제조되고 루프 높이가 0.5 ㎜인 15 ㎝(6 인치) 직경의 루프형 파일 슬리브.

PTFE-400-HS6: 400 데니어 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유로 제조되고 루프 높이가 0.6 ㎜인 15 ㎝(6 인치) 직경의 루프형 파일 슬리브.

PTFE-200-HS6: 200 데니어 폴리테트라플루오로에틸렌 섬유로 제조되고 루프 높이가 0.6 ㎜인 15 ㎝(6 인치) 직경의 루프형 파일 슬리브.

본 발명의 맞물림 커버를 장착한 라인 상의 롤러들을 다양한 롤러 재료 및 기능상의 유형을 나타내도록 선택하였다. 몇몇 롤러에는 1개의 맞물림 커버를 장착하였으며, 몇몇 롤러에는 표시된 바와 같이 2개의 커버 - 하나의 커버를 다른 커버에 뒤집어 씌었음 - 를 장착하였다. 표 1은 롤러 재료 및 맞물림 커버 재료의 요약을 제공한다.

[표 1]

필름 라인을 4일 동안 가동하였다. 필름을 스크래칭 및 긁힘에 대해 모니터링하였는데, 이는 본 발명의 맞물림 커버 없이 가동될 때 이러한 필름 라인으로부터 불량인 제품 롤의 중대한 원인이었다. 롤러 맞물림 커버를 마모, 신장, 및 루프형 파일 맞물림 표면 상에의 임의의 이물질 축척을 모니터링하였다.

마모로부터의 이물질의 축척은 맞물림 커버 상의 어디에서도 관찰되지 않았다. 그러나, 루프형 파일 맞물림 커버는 미립자 파편을 끌어당기는 것으로 관찰되었지만, 통과하는 필름에 대해 임의의 스크래칭을 일으키는 것으로부터 이 파편을 격리시키는 것으로 생각되었다. 때때로 이러한 파편으로 인해 맞물림 커버에 작은 구멍이나 인열부가 관찰되었지만, 이들 구멍이나 인열부로 인한 성능 저하는 관찰되지 않았다. 맞물림 커버들 중 일부를 사용하는 동안, 특히 사용한지 처음 1시간 정도 이내에 축방향으로 신장하였다. 신장은 당김 롤 및 필름 장력이 비교적 높은 롤에 있어서 가장 현저하였다. 신장은 커버 재료들 중 임의의 특정한 것에 한정되지 않았다. 폴리프로필렌 맞물림 커버는 4일의 사용 후에 소량의 파일 평탄화를 나타냈지만, 여전히 스크래치 및 긁힘을 제거하도록 기능하였다. 200 데니어 PTFE 커버를 갖는 롤러들 중 일부는 소량의 섬유 파손을 나타내었으며, 이는 루프형 파일의 약간의 닳아 해어짐(fraying)으로 이어졌다. 400 데니어 PTFE는 닳아 해어짐을 거의 나타내지 않았다. PET 커버 재료는 마모의 가시적인 징후를 나타내지 않았다. 단일-커버형 롤러와 이중-커버형 롤러의 성능 사이에는 차이가 없는 것으로 나타났다.

필름 긁힘 및 스크래칭은 루프형 파일 맞물림 커버를 사용한 결과로서 크게 감소하였다. 커버형 롤러들 중 어느 것도, 심지어 상당량의 미립자 파편을 포획한 것들조차도, 스크래칭에 있어서의 가시적인 증가를 야기시키는 것으로 관찰되지 않았다. 역사적으로, 이러한 필름 라인은 웨브의 롤을 향하는 면의 스크래치 및 긁힘으로 인한 롤 불량률이 모든 제품 롤 불량의 전체의 약 4.5%인 것으로 나타난다. 이러한 값은 때때로 모든 롤 불량의 7%만큼이나 높은 범위였으며, 2.5% 미만으로는 떨어지는 경우는 거의 드물었다. 이러한 시험에서 스크래치 및 긁힘으로 인한 롤 불량의 개수는 모든 제품 롤 불량의 단지 1.7%였다.

실시예 2

동일한 필름 라인을 실시예 1에서와 같이 사용하였다. 시행착오법에 의해, 대부분의 롤러를 덮고 긁힘 및 스크래치로 인한 롤 불량률의 감소에서 수익 체감(diminishing returns)을 관찰할 때까지, 추가의 롤러를 선택된 루프형 파일 맞물림 커버로 덮었다. 1개월당 모든 제품 롤 불량의 0.5% 미만의 긁힘 및 스크래치로 인한 제품 롤 불량률이 연속 5개월에 걸쳐 관찰되었다. 루프형 파일 롤러 커버 없이 작동된 동일한 필름 라인은 긁힘 및 스크래치로 인한 제품 롤 불량률이 모든 제품 롤 불량의 0.6% 미만인 단 1개월을 결코 이전에는 경험한 적이 없었다.

실시예 3 내지 실시예 20

이들 실시예에서는 실시예 1에서 사용된 동일한 환형-편물 스톡들 중 하나인 PET-HS6을, 맞물림 커버로서 조디악 패브릭스 컴퍼니(캐나다 온타리오주 런던 소재)로부터의 FT-10201로 일컫는 환형-편물 스톡과 상호교환적으로 사용하였다. FT-10201은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 제조된 5 ㎝(2 인치) 직경의 루프형 파일 슬리브였다.

실시예 3 내지 실시예 20의 각각에 대하여, 관형 스톡으로부터 직사각형 견본(swatch)을 잘라내었다. 이어서, 아이매스, 인크.(IMASS, Inc.)(미국 매사추세츠주 어코드 소재)의 슬립/필 테스터(Slip/Peel Tester) 모델 SP-102B-3M90을 사용하여 실시예 3의 견본을 시험하여 그의 운동 슬라이딩 마찰 계수를 2축 배향 PET 필름에 대해 측정하였다. 시험은 시험되는 루프형 파일 천의 보풀(fluffy) 성질로 인해 1000 g의 추가된 추로 시험 장치의 200 g의 슬레드(sled)를 증가시킨 것을 제외하고는 기기 매뉴얼에 따라 수행하였다. 장치는 약 0.1 내지 약 2.0의 범위에서 운동 마찰 계수("COF")를 기록할 수 있었다.

실시예 3의 견본은 0.5의 COF를 나타내었다. 그러나, 반복 실시를 행하는 동안, 미코팅된 견본의 COF가 반복된 시험과 함께 감소하였으며 약 0.3의 COF의 평탄역(plateau) 수준에 도달할 때까지 계속 감소한 것이 관찰되었다. 이러한 효과는 받은 그대로의 스톡 재료가 루프형 파일 천으로의 편직시에 도움을 주기 위해 섬유에 사용되는 미량의 윤활 오일을 포함한다는 사실로 인한 것으로 판단되었다. 추정하건대, 이러한 오일은 반복된 시험 실시와 함께 마찬가지로 PET 필름으로 점차로 전달되고, 이렇게 윤활된 양쪽 표면으로 인해 COF 는 감소된다.

실시예 4의 경우, 동일한 스톡의 복제 견본을 사용하였다. 이러한 천 견본을 일련의 용매 조(bath) 내로 침지하여 윤활 오일을 세척 제거하였다. 이들 조에는 에틸 아세테이트, 아세톤, 아이소프로필 알코올, 및 마지막으로 물이 담겨 있었다. 건조 후, 생성된 천을 실시예 3과 동일한 방식으로 COF에 대해 시험하였다. 실시예 4의 견본은 약 0.5의 COF를 나타내었으며, 이러한 결과는 50회의 반복 측정에 걸쳐 지속되었다.

실시예 5 내지 실시예 20의 경우, 각각의 PET 천 견본을 실시예 4에서와 같이 조에서 처리하여 윤활 오일을 제거하였다. 이어서, 하기와 같이 각각에 대해 파지력 강화 요소를 형성하였다. PET 루프형 파일 천 상으로 코팅될 중합체의 용액을, 표시된 바와 같이, 코팅될 중합체에 따라 톨루엔 또는 톨루엔과 아이소프로필 알코올의 70:30 블렌드 중 어느 하나를 사용하여 10 중량%로 제조하였다. 상세한 내용이 표 2에 주어져 있다. 견본을 표시된 코팅 용액 중에 침지하여 천의 루프형 파일 표면을 효과적으로 포화시켰다. 용액은 천에 의해 용이하게 흡수되었으며, 그 결과 베이스 천의 후면 상에도 탄성중합체성 재료가 마찬가지로 효과적으로 침착되었다. 이어서, 실온에서 용매를 코팅된 천으로부터 증발되도록 하였다. 남은 용매는 오븐 내에서 100℃로 가열함으로써 축출하였다. 각각의 경우에 대한 결과는 개개의 PET 섬유 및 교차하는 PET 섬유가 제2 중합체로 코팅된 루프형 파일 천이었으며, 이는 도 6에 도시된 바와 같이 광학 현미경 및 전자 현미경 하에서의 관찰에 의해 확인되었다. 시편의 칭량은 코팅된 중합체가 약 15 내지 20 중량%로 PET 섬유에 첨가되었음을 밝혔다.

이어서, 실시예 3에서와 동일한 장치 및 절차를 사용하여 각각의 견본을 시험하여 2축 배향 PET 필름에 대한 그의 운동 슬라이딩 마찰 계수를 측정하였다. 표 2는 코팅되는 중합체, 중합체의 일반적인 화학명, 사용된 용매, 및 측정된 COF를 보여준다. 미코팅된 PET 루프형 파일 천과 대체로 동일한 값, 즉 약 0.5로부터 2.0 초과에 이르기까지 넓은 범위의 COF를 갖는 코팅된 루프형 파일 천을 제조할 수 있음이 관찰되었다.

모든 크라톤™ 블록 공중합체는 크라톤 폴리머즈 엘엘씨(Kraton Polymers LLC)(미국 오하이오주 벨프레 소재)로부터 입수하였다. 퀸탁(QUINTAC)™ 3620은 제온 케미칼스 엘피(Zeon Chemicals LP)(미국 켄터키주 루이스빌 소재)로부터 입수하였다. 벡터(VECTOR)™ 8508A는 덱스코 폴리머즈 엘피(Dexco Polymers LP)(미국 텍사스주 휴스턴 소재)로부터 입수하였다. 루비졸(LUBIZOL)™ 에스탄(ESTANE)™ 중합체 둘 모두는 더 루브리졸 코포레이션(The Lubrizol Corp.)(미국 오하이오주 윅리페 소재)로부터 입수하였다. SBR 고무는 다이나졸 엘라스토메로스 에스에이 데 씨브이(Dynasol Elastomeros SA de CV)(멕시코 알타미라 소재)로부터 입수하였다. 노르델(NORDEL)™ EPDM 4570은 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Co.)(미국 마이애미주 미들랜드 소재)로부터 입수하였다. 헌츠만(HUNTSMAN)™ 이로그란(IROGRAN)™ 160E-4902는 헌츠만 엘엘씨(Huntsman LLC)(미국 마이애미주 어번 힐스 소재)로부터 입수하였다.

이들 재료 중 다수에 대하여, 쇼어 A 경도 값이 공개되어 있으며; 이들 값은 또한 표 2에 기록되어 있다.

파지력 강화 요소에 사용된 탄성중합체의 쇼어 A 경도와 코팅된 루프형 파일 천의 결과적인 COF 사이의 일반적 상관 관계가 관찰되었는데, 쇼어 A 경도가 감소함에 따라 COF가 상승하는 경향이 있었다.

[표 2]

실시예 21

코팅 중량이 코팅된 루프형 파일 천의 COF에 영향을 미치는가를 판단하기 위하여, 코팅 용액이 단지 2 중량%의 크라톤™ D1340K를 함유한 것을 제외하고는 실시예 11을 반복하였다. 측정된 COF는 0.67로, 이는 미코팅된 실시예 4의 것보다는 더 높았지만, 실시예 11의 것보다는 훨씬 더 낮았다.

실시예 22 내지 실시예 34

당김 롤러(또는 구동 롤러)는 필름이 필름 라인 상의 그 위를 통과함에 따라 장력에 상당한 차이가 있기 때문에 롤러-유도 긁힘 및 스크래칭의 최대 근원이 될 것으로 여겨진다. 필름이 미끄러짐 없이 당김 롤러 위로 운송되기 위하여 (그리고 그에 따라서 스크래칭될 위험을 피하기 위하여), 롤 상의 필름에 대한 맞물림 커버의 정지 COF는 상기에 기재된 벨트 방정식에 의해 예측되는 값 이상이어야 한다.

정지 COF는 바람직하게는 운동(슬라이딩) COF와 가깝지만 더 높다. 계산은, 상업적인 웨브-취급 라인에서 겪게 되는 대부분의 당김 롤러 장력에 대하여 그리고 일반적으로 사용되는 대부분의 감김각(wrap angle)에 대하여, 최적으로 수행되는 루프형 파일 천 맞물림 커버를 위해 약 1.0 이상의 정지 COF가 필요할 것임을 나타내었다. 표 2의 실시예들 중 다수는 PET 필름에 대해 그러한 높은 COF를 나타낸다.

본 발명의 재료는 풀림 롤러, 로드 셀, 장력 제어 롤러, 당김 롤러, 아이들러 롤러들, 및 권취기 롤러(winder roller)를 포함하는 실험실용 필름 운송 장치에서 시험하였다. 아이들러 롤러는, 필름이 당김 롤러로부터 권취기로 가는 도중에 그들 위를 통과하도록 끼워넣어질(threaded) 때, 당김 롤러 감김각이 150°가 되도록, 그리고 필름이 당김 롤러로부터 권취기로 가는 도중에 그들을 우회하도록 끼워넣어질 때, 당김 롤러 감김각이 50°가 되도록 구성하였다.

실시예 27 내지 실시예 30의 경우, 루프형 파일 스톡 재료 PET-HS4의 시편을 미국 특허 제6,017,831호에 기재된 것과 유사한 연속 침지 및 닙 공정에 의해 톨루엔 중 10% 용액으로부터의 벡터™ 8508A로 코팅하였다. 본질적으로, 롤 커버 스톡을 중합체 용액 조 내로 침지하고, 꺼내고, 닙 롤러로 통과시켜서 과잉 용액의 벌크를 짜내고, 이어서 오븐 내에서 100℃로 건조시켰다. 실시예 31 내지 실시예 34의 경우, PET-HS4의 다른 시편을 동일한 공정에 의해 크라톤™ D1340K로 코팅하였다.

실험실용 필름 운송 장치를 통과한 필름은 50.8 ㎝(20 인치) 폭의 2축 배향 PET로, 이는 프라이머로 일 면이 코팅된 것으로, 프라이머는 그 면에 대해 필름의 COF를 낮추었다.

실시예 22의 경우, PET 필름의 미코팅된 면이 150° 감김각에서 8.9 ㎝(3.5 인치) 직경의 알루미늄 당김 롤러와 접촉된 상태로 실험실용 필름 운송 장치로 필름을 통과시켰다. 필름을 약 460 ㎝/min(15 ft/min)으로 주행시키고, 필름이 당김 롤러 상에서 미끄러지기 시작할 때까지 장력을 서서히 상측으로 조절하였다. 그 점에서의 장력을 기록하였으며, PLI(pounds force per lineal inch, 선형 인치당 파운드 힘) 및 정지 마찰 계수를 계산하였다. 또한, 당김 롤과 동일한 알루미늄으로 제조된 쿠폰을 입수하였으며, PET 필름에 대한 그의 운동 COF를 앞서 실시예 3에 기재된 바와 같이 아이매스 시험기에서 측정하였다. 그 결과가 표 3에 나타나 있다.

실시예 23 내지 실시예 26의 경우, 당김 롤을 미코팅된 PET-HS4 루프형 파일 천의 슬리브로 덮었다. 실시예 22의 것과 동일한 절차를 사용하되, 이와는 달리, 코팅된 면이 아래인 것 대 미코팅된 면이 아래인 것, 그리고 50° 감김각 대 150° 감김각으로부터 도출된 모두 4가지의 변경(permutation)으로 실험실용 필름 운송 장치로 PET 필름을 통과시켰다. PET-HS4 루프형 파일 천의 직사각형 견본을 잘라내고, 이미 기재된 절차에 의해 PET 필름의 각각의 면에 대한 운동 COF에 대해 시험하였다. 그 결과가 표 3에 나타나 있다.

실시예 27 내지 실시예 30의 경우, 당김 롤러를 벡터™ 8508A로 코팅된 PET-HS4 루프형 파일 천의 슬리브로 덮었다. 실시예 22의 것과 동일한 절차를 사용하되, 이와는 달리, 코팅된 면이 아래인 것 대 미코팅된 면이 아래인 것, 그리고 50° 감김각 대 150° 감김각으로부터 도출된 모두 4가지의 변경으로 실험실용 필름 운송 장치로 PET 필름을 통과시켰다. 벡터™ 8508A로 코팅된 PET-HS4 루프형 파일 천의 직사각형 견본을 잘라내고, 이미 기재된 절차에 의해 PET 필름의 각각의 면에 대한 운동 COF에 대해 시험하였다. 그 결과가 표 3에 나타나 있다.

실시예 31 내지 실시예 34의 경우, 당김 롤을 크라톤™ D1340K로 코팅된 PET-HS4 루프형 파일 천의 슬리브로 덮었다. 실시예 22의 것과 동일한 절차를 사용하되, 이와는 달리, 코팅된 면이 아래인 것 대 미코팅된 면이 아래인 것, 그리고 50° 감김각 대 150° 감김각으로부터 도출된 모두 4가지의 변경으로 실험실용 필름 운송 장치로 PET 필름을 통과시켰다. 크라톤™ D1340K로 코팅된 PET-HS4 루프형 파일 천의 직사각형 견본을 잘라내고, 이미 기재된 절차에 의해 PET 필름의 각각의 면에 대한 운동 COF에 대해 시험하였다. 그 결과가 표 3에 나타나 있다.

[표 3]

최상의 시나리오에서조차도, 즉 150°의 높은 감김각에서 당김 롤러와 접촉하고 있는 필름의 덜-미끄러운 미코팅된 면에서조차도, 베어(bare) 알루미늄 롤러는 미끄러짐 없이는 심지어 1.75 N/l㎝(1.0 PLI)조차도 취급할 수 없음을 알 수 있다. 롤러에 미코팅된 PET-HS4 루프형 파일 천 맞물림 커버를 구비함으로써, 당김 롤러는 동일한 조건에서 3.85 N/l㎝(2.2 PLI)를 생성할 수 있게 되었다. PET-HS4 맞물림 커버를 벡터™ 8508A로 코팅함으로써, 당김 롤러는 동일한 조건에서 8.75 N/l㎝(5.0 PLI) 초과를 생성할 수 있게 되었다. 그러나, 그 맞물림 커버로 덮인 당김 롤러는 더 미끄러운 필름, 더 낮은 감김각, 또는 둘 모두의 덜 관대한 시나리오에서 그리 잘 수행하지 못했다. PET-HS4 맞물림 커버를 크라톤™ D1340K로 코팅함으로써, 당김 롤러는 4개의 시나리오에서 8.75 N/l㎝(5.0 PLI) 초과를 생성할 수 있게 되었다.

필름 제조 라인, 필름 코팅 라인, 또는 필름 전환 라인에서, 그러한 높은 장력이 필요할 수 있으며, 적절하게 코팅된 맞물림 커버는 당김 롤러 상에서 미끄러짐 없이 작동하게 할 수 있다. 또한, 표 3으로부터 운동 마찰 계수가 성능에 대한 타당한 예측을 제공하였음을 알 수 있다.

본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 그의 바람직한 실시예와 관련하여 충분히 설명되었지만, 다양한 변경 및 변형이 당업자에게 명백하다는 것을 유념하여야 한다. 그러한 변경 및 변형은, 첨부된 특허청구범위로부터 벗어나지 않는 한, 첨부된 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 인용된 모든 특허 및 특허 출원은 전체적으로 참고로 포함된다.

Claims (25)

1. 롤러 맞물림 커버의 제조 방법으로서,
   (a) 제1 면 및 제2 면을 갖는 직조 베이스 층 및 상기 제1 면으로부터 돌출된 탄성 루프형 파일을 포함하는 편직 천(knit fabric)을 제공하는 단계;
   (b) 탄성중합체성 코팅 조성물을 상기 루프형 파일에 적용하는 단계; 및
   (c) 상기 코팅 조성물을 경화시켜 상기 루프형 파일 상에 탄성중합체성 중합체의 침착물을 남겨서 상기 맞물림 커버를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 루프형 파일은,
   루프 높이가 0.4 내지 0.8 ㎜이고,
   데니어가 100 내지 500인 섬유를 포함하고,
   스티치당 1개의 루프 실(thread)을 갖는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 탄성중합체성 코팅의 양은 상기 루프형 파일의 중량의 5 중량% 내지 50 중량%와 등가이고, 상기 탄성중합체성 코팅의 쇼어 A 경도는 75 미만이고, 상기 맞물림 커버는 폴리에스테르와의 마찰 계수가 0.25 내지 3인 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 베이스 층의 상기 제2 면이 롤러를 향하도록 상기 롤러 상에 롤러 커버를 설치하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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