KR101737159B1 - 다수의 분배 니들을 갖는 배분 매니폴드 - Google Patents

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Abstract

매니폴드 및 제거가능한 카트리지를 구비하며, 복수의 니들 튜브들이 제거가능한 카트리지로부터 연장되는 배분 매니폴드가 개시된다. 배분 매니폴드는 기재에 코팅 재료를 도포하기 위해 사전-계량식 코팅 시스템과 함께 사용될 수 있다.

Description

다수의 분배 니들을 갖는 배분 매니폴드{DISTRIBUTION MANIFOLD WITH MULTIPLE DISPENSING NEEDLES}
본 발명은 기재(substrate), 특히 부정 길이(indefinite length) 웨브 형태의 기재에의 얇은 유체 코팅의 도포에 관한 것이다.
코팅 도포 시스템의 2개의 기본적인 범주는 과잉 코트 및 와이프(excess coat and wipe) 시스템과 사전-계량식(pre-metered) 시스템이다. 이들 시스템은 기재에 도포되는 코팅 용액의 양을 제어하는 그들의 방법에서 상이하다. 과잉 코팅 도포 시스템에서는, 원하는 코트 중량을 초과하는 양의 용액이 기재에 도포된다. 이어서, 원하는 코팅 중량을 얻기 위해, 계량 장치가 과잉 코팅 재료를 기재로부터 제거한다. 과잉 코팅 재료는 저장소로 복귀되고, 그것이 시스템을 순환함에 따라 기재에 재도포된다. 코팅 재료의 재사용으로 인해, 코팅 재료는 쉽게 오염될 수 있고, 그러면 폐기되어야 한다. 오염된 때, 전체 시스템이 세척되어야 하고, 새로운 코팅 재료를 보충해야 하므로, 낭비와 심각한 생산 지연이 초래된다.
사전-계량식 도포 시스템에서는, 원하는 코팅 중량을 얻기 위해, 코팅 재료의 양이 정밀하게 계량되어 기재에 도포된다. 사전-계량식 도포 시스템은 과잉 코팅 재료를 기재로부터 제거할 필요가 없어, 과잉 코트 및 와이프 시스템의 오염 문제를 방지한다. 사전-계량식 코팅 도포 시스템은, 사전-계량된 양의 코팅 재료가 기재 표면에 도포된 후에, 이를 고르게 배분하기 위해, 나이프, 블레이드, 로드 또는 롤과 같은 다양한 유형의 코팅 장비 및 평활화 장치를 사용할 수 있다. 또한, 이들 시스템은, 기재에 도포된 어떤 용액도 기재 표면으로부터 제거되어 재사용되지 않기 때문에, 코팅 용액의 재순환을 제공하지 않는다.
사전-계량식 시스템을 위한 슬롯 코터(slot coater) 구성이 공지되어 있다. 기재에 코팅 재료를 도포하기 위한 하나의 특정 시스템은 슬롯 오리피스 코터를 포함하며, 이는 간극을 통해 용액을 압출하고, 이렇게 압출된 용액을 간극으로부터 직접 이동하는 기재 상에 도포하는 코터이다. 기재의 폭을 가로질러 코팅 재료의 균일한 배분을 달성하기 위해, 슬롯 코터 내의 압력이 슬롯의 길이를 따라 비교적 일정하게 되는 것이 필수적이다. 따라서, 이러한 유형의 슬롯 코터는 전형적으로, 높은 점도를 갖고 높은 코팅 중량으로 코팅되는 코팅 재료와 함께 사용된다. 이들 조건 하에서, 웨브를 가로질러 균일한 코팅을 유지하는 것은 비교적 용이하다. 이들 코터가 더 낮은 점도의 코팅 재료 및/또는 더 낮은 코팅 중량으로 사용될 때, 슬롯의 길이를 따라 균일한 속도 및 균일한 정수압을 유지하기가 더 어렵게 되어, 기재의 불균일한 코팅이 초래된다.
본 발명자들은 코팅 재료를 분배하기 위한 복수의 니들 튜브(needle tube)들을 갖는 배분 매니폴드(distribution manifold)의 사용이 기재의 폭을 가로질러 코팅 균일성을 상당하게 개선한다는 것을 알아냈다. 또한, 니들 튜브들이 용이하게 제거되고 교체될 수 있을 때, 니들 튜브의 길이 및/또는 직경은 웨브 횡단(cross web) 균일성을 개선하고 그리고/또는 기재 상의 코팅 재료의 과부족을 계량하도록 크기설정될 수 있어서, 실질적으로 상이한 점도를 갖는 상이한 재료를 코팅하기 위한 배분 매니폴드의 신속한 재구성이 가능하게 된다.
또한, 본 발명자들은 배분 매니폴드 상의 니들 튜브가 압출된 코팅 재료의 롤링 뱅크(rolling bank) 내로 삽입될 수 있어서, 미국 특허 제5,871,585호에 개시된 바와 같은 둥근 다중 오리피스(round multiple orifice, RMO) 코팅 다이에 의해 생성되는 것보다 우수한 코팅 균일성을 얻을 수 있다는 것을 알아냈다. 니들 튜브가 압출된 코팅 재료의 롤링 뱅크 내로 삽입될 때, 배분 매니폴드 위치설정 시스템은 주어진 코팅 공정에 대해 RMO 다이보다 덜 정밀하고 덜 고가일 수 있다.
일 태양에서, 본 발명은, 기재를 접촉 요소를 지나 이송하는 단계; 공동(cavity) 및 공동과 유체 연통하는 복수의 니들 튜브들 - 복수의 니들 튜브들 각각은 기재와 접촉 요소 사이의 접촉점을 향해 코팅 재료를 분배하기 위한 니들 팁을 가짐 - 을 갖는 배분 매니폴드를 제공하는 단계; 및 코팅 재료를 니들 튜브들로부터 미리 정해진 속도 - 상기 속도는 기재와 접촉 요소 사이의 상호작용이 접촉점을 지나는 것을 허용하는 최대 속도보다 작거나 이와 같음 - 로 분배하는 단계를 포함하는, 기재 상에 코팅 재료를 도포하는 방법에 관한 것이다.
다른 태양에서, 본 발명은, 접촉 요소; 기재를 접촉 요소를 지나 이동시키는 웨브 경로; 공동 및 공동과 유체 연통하는 복수의 니들 튜브들 - 복수의 니들 튜브들 각각은 기재와 접촉 요소 사이의 접촉점을 향해 코팅 재료를 분배하는 니들 팁을 가짐 - 을 갖는 배분 매니폴드; 니들 튜브들로부터의 코팅 재료의 유동을 미리 정해진 속도로 계량하는 유동 제어 장치를 포함하는, 기재 상에 코팅 재료를 도포하기 위한 시스템에 관한 것이다.
다른 태양에서, 본 발명은, 내부 공동에 공급하는 코팅 재료 입구 및 내부 공동으로부터 연장되는 복수의 도관들 - 복수의 도관들 각각은 말단부가 매니폴드 정합 표면 상에 위치됨 - 을 갖는 매니폴드; 카트리지 정합 표면을 갖는 본체, 카트리지 정합 표면에 위치되는 복수의 오리피스들, 및 본체로부터 연장되고 복수의 오리피스들과 유체 연통하는 복수의 니들 튜브들을 구비하는 제거가능한 카트리지; 및 복수의 니들 튜브들이 매니폴드의 복수의 도관들과 유체 연통하도록, 제거가능한 카트리지 정합 표면을 매니폴드 정합 표면에 고정시키기 위한 클램핑 기구를 포함하는, 배분 매니폴드에 관한 것이다.
본 논의가 단지 예시적인 실시예의 설명이며 예시적인 구성으로 실시되는 본 발명의 더 넓은 태양을 제한하는 것으로 의도된 것이 아니라는 것이 당업자에게 이해될 것이다.
본 명세서 및 도면에서 도면 부호를 반복하여 사용하는 것은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내도록 의도된 것이다.
도 1은 본 발명에 유용한 배분 매니폴드의 사시도.
도 2는 클램프 플레이트(clamp plate)가 개방 위치로 피벗된 때의 도 1의 배분 매니폴드의 사시도.
도 3은 클램프 플레이트가 개방 위치로 피벗된 때의 도 1의 배분 매니폴드의 단부도.
도 4는 도 2의 단면 선 4-4를 따라 취한 단면도.
도 5는 도 1의 제거가능한 카트리지의 사시도.
도 6은 니들 튜브 조립체의 단면도.
도 7은 접촉점이 접촉 요소로서의 포워드 롤(forward roll)과 백업 롤(back-up roll) 사이의 닙에 있는, 본 발명의 일 태양에 따른 코팅 공정의 개략도.
도 8은 접촉점이 접촉 요소로서의 리버스 롤(reverse roll)과 백업 롤 사이의 닙에 있는, 본 발명의 다른 태양에 따른 코팅 공정의 개략도.
도 9는 접촉점이 접촉 요소로서의 노치 바아(notch bar)와 백업 롤 사이의 닙에 있는, 본 발명의 다른 태양에 따른 코팅 공정의 개략도.
도 10은 접촉점이 기재의 자유 길이부(free span)와 접촉하는, 접촉 요소로서의 메이어 로드(Mayer rod)에 있는, 본 발명의 다른 태양에 따른 코팅 공정의 개략도.
도 11은 도 4와 관련된 것이지만, 기재가 롤과 보조 롤 사이의 닙으로 추가로 안내되는, 본 발명의 다른 태양에 따른 코팅 공정의 개략도.
본 명세서 및 도면에서 도면 부호를 반복하여 사용하는 것은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내도록 의도된 것이다.
이제 도 1을 참조하면, 본 발명에 유용한 배분 매니폴드(20)의 사시도가 예시되어 있다. 일 실시예에서, 배분 매니폴드(20)는 편리하게는, 매니폴드(22)와, 제거가능한 카트리지(24)와, 제거가능한 카트리지를 매니폴드에 고정하기 위한 클램핑 기구(23)(도 3)를 포함한다. 제거가능한 카트리지(24)는 본체(25)를 갖고, 이때 도 5에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 복수의 니들 튜브들(26)에 코팅 재료를 공급하기 위한 내부 통로가 본체에 부착되어 있다. 니들 튜브들(26) 각각은 코팅 재료가 분배되는 니들 팁(27)을 갖고, 일부 편리한 실시예에서는 본체(25)에 나사결합된다. 이는 광범위한 점도 또는 특성을 갖는 코팅 재료를 도포하도록 배분 매니폴드를 구성하기 위해 니들 튜브 크기(길이 및/또는 내경)가 신속하게 변경되는 것을 가능하게 한다. 대안적으로, 니들 튜브 크기는 의도적으로, 기재의 일부 영역에 더 많은 코팅이 도포되고 기재의 다른 영역에 더 적은 코팅이 도포되도록 도포되는 코팅을 프로파일링하기(profile) 위해, 기재의 폭을 가로질러 변경될 수 있다.
활주 스페이서 바아(sliding spacer bar)가, 필요할 경우 니들 튜브 정렬의 유지를 강화하고 돕기 위해 선택적으로 존재할 수 있다. 스페이서 바아는 니들 튜브를 압착시키지 않고서 제위치로 클램핑될 수 있도록 설계될 수 있다. 니들 튜브의 길이를 따른 활주 스페이서 바아의 선형 위치는 바아를 적절한 대로 상하로 이동시키고 이어서 이를 제위치로 클램핑함으로써 조정될 수 있다. 활주 스페이서 바아는, 스페이서 바아의 CD 폭을 변경하기 위해 니들 튜브의 반대편 상에서 지지 바아에 부착하는 다수의 세그먼트들로부터 구성될 수 있다. 기재 폭이 변경됨에 따라, 니들 튜브는 제거가능한 카트리지에 추가되거나 그로부터 제거되어야 할 수 있으며(제거가능한 카트리지 내의 사용되지 않는 나사결합된 오리피스들이 막힘), 세그먼트화된 활주 스페이서 바아의 길이가 그에 따라 조정될 수 있다.
배분 매니폴드(20)가 매니폴드(22)와 제거가능한 카트리지(24)로 분할되어야 할 필요는 없으며, 니들 튜브(26)가 매니폴드에 직접 부착될 수 있다; 그러나, 제거가능한 카트리지는 세척 및 유지보수 시간을 단축시킬 수 있다. 예를 들어, 코팅 재료 또는 색상을 변경할 때, 제거가능한 카트리지가 제거되고 니들 튜브와 내부 통로로부터 코팅 재료를 씻어 내지 않고서 캡핑될(capped) 수 있다. 매니폴드는 씻어 낼 수 있고, 상이한 코팅 재료를 가진, 이전에 캡핑된 제거가능한 카트리지가 재설치되어 새로운 코팅 재료로 신속하게 변경될 수 있다. 다수의 상이한 유형 또는 색상의 코팅 재료를 코팅하기 위해, 다수의 제거가능한 카트리지가 제공될 수 있다. 제거가능한 카트리지는 이후의 재설치 및 사용을 위해 코팅 재료로 충전된 상태로 용이하게 캡핑되고 보관될 수 있다.
이제 도 2 및 도 3을 참조하면, 클램프 플레이트(28)가 개방 위치로 피벗된, 도 1의 배분 매니폴드의 도면이 예시되어 있다. 일 실시예에서, 제거가능한 카트리지(24)는 클램프 플레이트(28)에 의해 매니폴드(22)의 매니폴드 정합 표면(29)에 대해 해제가능하게 유지된다. 클램프 플레이트(28)는 매니폴드의 하부 표면(31)에 부착되는 힌지 브래킷(hinge bracket)(30) 상에 피벗가능하게 장착되는 하나의 에지를 가지며, 이는 클램프 플레이트가 대략 90도 회전되는 것을 가능하게 한다. 개방 수평 위치로의 클램프 플레이트(28)의 자유 낙하 회전은, 힌지 브래킷(30)에 부착된 일 단부 및 클램프 플레이트(28)의 상부 에지에 부착되는 반대편 단부를 갖는 가스 스프링(gas spring)(32)(또는 다수의 가스 스프링)에 의해 제한된다. 복수의 스페이서들(33) 및 클램핑 볼트들(34)이 클램프 플레이트(28)를 작동 위치로 위치설정하고 체결하여, 카트리지 정합 표면(41)(도 5)을 매니폴드(22)와의 밀폐된 유체 연통 상태로 밀봉하도록 가압한다. 클램핑 볼트(34)는 매니폴드(22)의 상부 표면(43) 상에 위치된 나사형성된 수용 블록(54) 내로 나사결합된다. 힌지 브래킷(30)은, 제거가능한 카트리지(24)의 정렬을 돕고 클램프 플레이트(28)가 그의 개방 위치로 회전된 후에 제거가능한 카트리지를 수직 위치로 유지하도록 힌지 브래킷 내에 기계가공된 카트리지 슬롯(45)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서 클램프 플레이트에 부착될 수 있는, 제거가능한 카트리지(24)와 클램프 플레이트(28) 사이에 배치되는 스프링 플레이트(35)가 제거가능한 카트리지(24)의 폭을 가로질러 클램핑력을 고르게 배분하고 공지된 클램핑력을 가하기 위해 사용될 수 있다. 클램핑력은 스프링 플레이트의 스프링 상수 및 스페이서(33)의 길이에 의해 제어되는 바와 같은 스프링 플레이트의 허용된 편향에 기초하여 계산될 수 있다. 일 실시예에서, 스프링 플레이트(35)는 제거가능한 카트리지(24)에 대해 선형 인치당 약 15.9 kg (약 35 파운드)의 클램핑력을 생성하였다.
일 실시예에서, 도 4에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 스프링 플레이트(35)는 클램프 플레이트(28) 상에 위치된 중앙의 상승된 지지부에 부착될 수 있으며, 이때 스프링 플레이트(35)의 양 측부가 중앙의 상승된 지지부를 지나 연장된다. 스프링 플레이트의 하나의 말단부는 제거가능한 카트리지(24) 상에 위치된 상부 견부와 접촉하고, 반대편 말단부는 하부 견부와 접촉한다. 스페이서(33)는 스프링 플레이트의 다소간의 휨을 생성하는, 중앙의 상승된 지지부와 상부 및 하부 견부 사이의 차등 높이를 제어한다. 통상의 기술자는 제거가능한 카트리지(24)를 매니폴드(22)에 부착하기 위한 기계 분야의 숙련자에게 공지된 다수의 클램핑 기구를 인지하겠지만, 도시된 실시예는 제거가능한 카트리지를 매니폴드와 결합 및 해제하기 위한 방법을 사용하는 데 편리하고 용이하다.
배분 매니폴드(20)의 일 실시예는 또한 매니폴드(22)를 통해 온도 조절 유체를 순환시키기 위한 입구 포트(36) 및 출구 포트(38)를 포함한다. 이러한 유체는 배분 매니폴드 및 방법의 많은 유용한 응용에서 매니폴드를 주변 온도 초과로 가열하기 위해 사용될 수 있다. 필요할 경우, 제거가능한 카트리지(24) 내의 적절한 온도 조절 통로가 또한 제거가능한 카트리지를 통해 온도 조절 유체를 순환시키기 위해 제공될 수 있다. 제거가능한 카트리지 내의 온도 조절 통로는 유체를 순환시키기 위해 매니폴드 내의 온도 조절 통로와 연결될 수 있거나, 추가의 입구 및 출구 포트가 제거가능한 카트리지 상에 제공될 수 있다.
매니폴드의 내부 공동(60)(도 4)으로 공급되는 코팅 재료를 전달하기 위해 코팅 재료 입구(40)가 제공된다. 배분 매니폴드에 공급되는 코팅 재료의 유동을 미리 정해진 속도로 계량하기 위해, 기어 펌프 또는 체적 변위 펌프와 같은 유동 제어 공급 장치가 코팅 재료 입구(40)에 또는 그 상류에 존재한다. 많은 실시예에서, 배분 매니폴드에 공급될 코팅 재료가 계량되기 때문에, 코팅 재료의 롤링 뱅크(코팅 폰드(pond))를 공급하기 위해 배분 매니폴드를 사용할 때, 코팅 재료를 수용하기 위한 에지 댐(edge dam)은 요구되지 않는다.
많은 편리한 실시예에서, 배분 매니폴드(20)를 제조 라인에 설치하기 위해, 매니폴드(22)에 직접 또는 간접적으로 부착되는 장착부(42)가 존재할 것이다. X, Y, Z, 또는 이들의 조합 방향으로의 니들 팁(27)의 조정을 제공하기 위해, 위치설정 기구(44)가 편리하게는 장착부(42)와 매니폴드(22) 사이에 배치될 수 있다. 예시된 실시예에서, 니들 팁(27)을 위치설정하기 위해 배분 매니폴드(20)를 기계 방향 및 폭 방향으로 이동시키도록, 장착부(42)와 매니폴드(22) 사이에 선형 활주부가 제공된다. 코팅 재료 변경 동안의 보다 용이한 설치 및 제거를 위해, 승강 지점(46)이 제거가능한 카트리지(24) 상에 존재할 수 있다.
이제 도 4를 참조하면 도 2의 단면 선 4-4를 따라 취한 단면도가, 그리고 도 5를 참조하면 배분 매니폴드(20) 및 제거가능한 카트리지의 추가의 상세가 예시되어 있다. 도 4에서, 매니폴드(22)의 내부에 내부 공동(60)이 존재함을 알 수 있다. 또한, 포트(36, 38)에 의해 전달되는 온도 조절 유체를 순환시키기 위한 온도 조절 통로(62)가 또한 도시되어 있다. 내부 공동과 유체 연통하는 복수의 유체 도관들(64)이 내부 공동(60)으로부터, 코팅 유체가 각각의 개별 니들 튜브(26)로 전달되는 제거가능한 카트리지(24) 내의 오리피스들(66)로 코팅 재료를 안내하기 위해 매니폴드(22) 내에 존재한다. 일 실시예에서, 제거가능한 카트리지 내의 각각의 오리피스(66)는 각각의 유체 도관(64)과 정렬된다. 대안적으로, 오리피스들(66)이 공급받을 제거가능한 카트리지 내의 하나 이상의 2차 내부 공동(들)에 공급하기 위해 더 적은 수의 유체 도관들(64)이 제공될 수 있다. 오리피스들(66)의 전부 또는 일부를 둘러싸는 홈(69) 내에 배치되는 하나 이상의 O-링(68)이 유체 도관(64)과 오리피스(66) 사이의 액밀된 밀봉을 보장하도록 존재할 수 있다. 홈(69) 내로 연장되는 하나 이상의 핑거(70)가 o-링을 제위치로 보유하기 위한 핀치점(pinch point)을 생성할 수 있다. 매니폴드의 온도 또는 온도 조절 통로(62) 내의 순환 유체의 온도에 대한 정보를 제공하기 위해, 그리고 자동 제어 시스템에서의 사용을 위해, 온도 센서(71)가 선택적으로 존재할 수 있다.
이제 도 6을 참조하면, 커플러(coupler)(75) 내로 가압 끼워맞춤되는 니들 튜브(26)를 포함하는 니들 튜브 조립체(73)가 단면도로 도시되어 있다. 커플러(75)는 전형적으로 스테인레스강 또는 황동과 같은 금속 또는 나일론으로부터 제조된다. 커플러(75)는 나사형성된 원통형 본체(79)와 원통형 본체(79)를 통해 드릴가공된 클리어런스 홀(clearance hole)을 갖는 육각형 헤드(77)를 구비한다. 약한 가압 끼워맞춤 구멍이 육각형 헤드(77) 내로 드릴가공되고, 이어서 적절한 직경과 길이의 니들 튜브(26)가 육각형 헤드(77) 내로 가압 끼워맞춤된다. 이어서, 니들 튜브(26)가 부착된 커플러(75)가 제거가능한 카트리지(24) 내의 나사형성된 구멍 내로 나사결합될 수 있다. 커플러(75)는 플라스틱으로부터 제조되고 제거가능한 카트리지(24) 내에서 보다 낮은 작동 압력이 사용되기 때문에, 전형적으로 니들 튜브 조립체(75)가 제거가능한 카트리지(24) 상으로 조여지고 나면 누설을 방지하기 위한 어떠한 가스켓 또는 밀봉제도 요구되지 않는다. 니들 튜브(26)는 필요할 경우 신속 분리(quick disconnect) 커플러, 트위스트 로크(twist lock) 커플러, 및 베이오넷(bayonet) 커플러와 같은 다른 유형의 커플러와 함께 사용될 수 있다. 그러한 커플러는 공압 라인 또는 유압 라인을 기계에 연결할 때 사용하는 것으로 공지되어 있다. 대안적으로, 비-제거가능한 니들 튜브가 적합한 방법에 의해 제거가능한 카트리지(24) 또는 매니폴드(22)에 직접 부착될 수 있다.
바람직하게는, 니들 튜브(26)는 의료용 주사기를 만들기 위해 제조되는 스테인레스강 피하 주사침 튜빙으로부터 제조된다. 다른 튜빙 재료가 사용될 수 있으며, 니들 튜브의 단면은 원형, 정사각형, 삼각형 또는 다른 기하학적 형상일 수 있다. 일 실시예에서, 니들 튜브의 단면은 원형이다. 니들 튜브의 내경 및 니들 튜브의 길이는 도포되는 코팅 재료의 유량, 코팅 재료의 점도, 및 코팅 재료가 매니폴드(22)에 공급될 때의 원하는 작동 압력에 기초하여 선택될 수 있다. 전형적으로, 니들 튜브의 내경은 약 0.25 내지 약 2.54 ㎜ (약 10 밀(mil) 내지 약 100 밀), 예컨대 약 1.02 내지 약 1.78 ㎜ (약 40 밀 내지 약 70 밀)이다. 니들 튜브의 내경의 선택은 도포될 코팅 재료의 양 및 그의 점도에 더 좌우된다. 매니폴드 또는 제거가능한 카트리지에 연결되는 모든 니들 튜브가 동일한 내경을 가질 필요는 없으며, 필요할 경우 다양한 폭 방향 위치에 더 많거나 적은 양의 코팅 재료를 공급하는 것이 가능하다.
니들 튜브(26)의 길이는 원하는 양의 제2 코팅을 공급하는 데 필요한 매니폴드 압력을 변경하도록 조정될 수 있다. 전형적으로, 니들 튜브의 길이는 약 5.1 내지 약 20.3 ㎝ (약 2" 내지 약 8"), 예컨대 약 7.6 내지 약 17.8 ㎝ (약 3" 내지 약 7")이다. 스프레이 노즐에 의해 생성되는 것과 같은 분무 또는 액적과는 대조적으로, 니들 튜브의 팁으로부터의 최소한으로 분기되는 코팅 재료의 스트림을 생성하기에 그리고 니들 튜브 내의 코팅 재료의 층류를 생성하기에 충분한 길이가 요구된다. 스트림은 코팅 응용에 대해 필요한 대로 연속적이거나 간헐적(펄스형)일 수 있다.
코팅 재료를 특정 위치로 지향시키거나, 일부 실시예에서 니들 팁(27)을 기재에 전달될 코팅 재료의 롤링 뱅크(85)(코팅 폰드) 내에 위치시키기 위해(도 7), 더 긴 니들 튜브가 요구될 수 있다. 일반적으로, 다른 압력이 사용될 수 있지만, 니들 튜브는 약 34.5 내지 약 137.9 킬로파스칼 (약 5 psi 내지 약 20 psi)의 압력에서 니들 튜브로부터 코팅 스트림을 제공하도록 크기설정된다. 각각의 니들 튜브에 의해 분배되는 코팅 재료의 양에 대한 향상된 폭 방향 균일성은 니들 튜브의 길이가 증가되고 코팅 공급 압력이 증가됨에 따라 이루어진다. 향상된 폭 방향 균일성은 또한 코팅 재료가 코팅 폰드 내로 자유 낙하하는 것을 허용하는 것과는 대조적으로 니들 팁이 코팅 재료의 롤링 뱅크 내에 배치될 때 이루어질 수 있다.
제거가능한 카트리지(24) 또는 매니폴드(22)를 따른 니들 튜브들(26)의 간격은 기재 상의 코팅의 균일성을 제어하기 위해 선택될 수 있다. 또한, 니들 튜브들 사이의 더 긴 공간 또는 간극이 기재 상의 코팅 재료의 스트라이프 또는 스트립을 생성하기 위해 존재할 수 있다. 일반적으로, 기재 상의 균일한 코팅을 생성하고자 할 때 인접한 니들 튜브들 사이의 간격은 약 0.13 ㎜ (약 0.050 in.) 내지 약 5 ㎜ (약 2 in.), 또는 약 1.0 ㎜ (약 0.4 in.) 내지 약 2.5 ㎜ (약 1.0 in.)이다. 약 1.27 ㎝ (약 0.5 in.) 미만의 간격은 일반적으로 도 6에 예시된 커플러의 사용 없이 매니폴드 또는 제거가능한 카트리지에의 니들 튜브의 직접 부착을 필요로 한다. 가능한 가장 조밀한 간격은 간단히, 코팅 응용에 대해 적절한 내경을 갖는 선택된 니들 튜브의 외경들이 접하는 것이다. 약 5.08 ㎝ (약 2 인치)를 초과하는 간격은 일부 응용에서 불균일한 코팅으로 이어질 수 있다.
이제 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 태양에 따른 코팅 공정의 개략도가 예시되어 있다. 기재(80)는 기재를 포워드 롤(82)의 형태를 취하는 접촉 요소를 지나 이동시키는 웨브 경로를 따라 이송되는 것으로 도시되어 있다. 니들 팁(27)이 기재(80)와 포워드 롤(82) 형태의 접촉 요소 사이의 접촉점을 향해 코팅 재료를 분배하는 배분 매니폴드(20)가 제공된다. 이러한 실시예에서, 기재(80)와 포워드 롤(82) 사이의 접촉점은 포워드 롤(82)과 백업 롤(84) 사이의 닙이다. 이 방법에 따르면, 니들 팁(27)으로부터의 코팅 재료는 미리 정해진 속도로 분배되며, 이 속도는 기재(80)와 포워드 롤(82) 사이의 상호작용이 접촉점을 지나는 것을 허용할 수 있는 최대 속도 이하이다. 따라서, 재순환 장비에 대한 필요성이 없으며, 코팅된 기재(80')가 닙으로부터 나오게 된다. 코팅 재료가 이러한 방식으로 공급되더라도, 코팅 재료의 롤링 뱅크(85)는 포워드 롤(82)과 백업 롤(84) 사이의 닙에 축적된다. 필요한 경우 에지 댐들이 제공될 수도 있지만, 전형적으로는 코팅 재료를 수용하기 위한 에지 댐들은 필요하지 않다.
기재에 도포됨에 따른 코팅 재료의 보다 우수한 폭 방향 균일성은, 일부 실시예에서, 니들 팁이 코팅 재료의 롤링 뱅크 위에 배치된 때 공기를 통한 코팅 재료의 자유 낙하를 허용하는 것과는 대조적으로 니들 팁(27)이 코팅 재료의 롤링 뱅크 내로 잠긴 때 이루어진다는 것을 알아냈다. 기술된 바와 같이 니들 팁을 코팅 재료의 롤링 뱅크 내로 잠기게 하는 것은 도 7 내지 도 11에 예시된 실시예들 중 임의의 실시예에 따라 행해질 수 있다. 선택적으로, 코터로서 도 7의 구성을 사용하는 대신에, 도 7에서 점선으로 도시된 제2 기재가 롤(82) 둘레에 감겨질 수 있고 배분 매니폴드가 코팅 재료(결합제 수지)를 라미네이션 닙(lamination nip)에 공급하기 위해 사용될 수 있다.
이제 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 태양에 따른 코팅 공정의 개략도가 예시되어 있다. 이러한 실시예는, 접촉점이 접촉 요소로서의 리버스 롤(86)과 백업 롤(84) 사이의 닙에 있는 것을 제외하고는, 도 7의 실시예와 유사하다. 코팅 폰드 및 닙으로의 재진입 전에 리버스 롤을 세척하기 위해 닥터 블레이드(doctor blade)가 전형적으로 존재한다.
이제 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 태양에 따른 코팅 공정의 개략도가 예시되어 있다. 이러한 실시예는, 접촉점이 접촉 요소로서의 노치 바아(88)와 백업 롤(84) 사이의 닙에 있는 것을 제외하고는, 도 7의 실시예와 유사하다.
이제 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 태양에 따른 코팅 공정의 개략도가 예시되어 있다. 이러한 실시예에서, 기재(80)는 롤들(90, 92) 둘레로 방향 D1으로 안내된다. 접촉점은 롤들(90, 92) 사이의 자유 길이부를 따라 존재하며, 여기서 메이어 로드(94)가 접촉 요소로서 역할한다.
이제 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 태양에 따르며 도 8의 코팅 공정과 관련된 오프셋 코팅 공정의 개략도가 예시되어 있다. 이러한 예에서, 백업 롤(84)은 오프셋 롤(100)과 맞물린다. 도 8에서와 유사하게, 리버스 롤(86)은 백업 롤(84)과 맞물리며, 배분 매니폴드(20)는 백업 롤과 리버스 롤 사이의 닙에 공급한다. 기재(80)는 오프셋 롤(100) 둘레로 이송되어 코팅 재료를 백업 롤(84)의 표면으로부터 기재(80)로 이동시켜 코팅된 기재(80')를 형성하는 것으로 도시되어 있다. 이 방법에 따르면, 니들 팁(27)으로부터의 코팅 재료는 미리 정해진 속도로 분배되며, 이 속도는 백업 롤과 포워드 롤(82) 사이의 상호작용이 이들 사이의 닙을 지나는 것을 허용할 수 있는 최대 속도 이하이다.
본 개시 내용에 대한 다른 수정 및 변형은 첨부된 특허청구범위에 보다 구체적으로 기재된 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 실시될 수 있다. 다양한 실시예의 태양들은 전체적으로 또는 부분적으로 상호 교환될 수 있거나 다양한 실시예의 다른 태양과 조합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 특허증을 위한 상기 출원에서 인용된 모든 참고 문헌, 특허 또는 특허 출원은 전체적으로 일관된 방식으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 포함된 참고 문헌의 부분들과 본 출원 사이에 불일치나 모순이 있는 경우, 상기 설명의 정보가 우선할 것이다. 당업자가 청구된 개시 내용을 실시할 수 있도록 제공한 상기 설명은 특허청구범위 및 그에 대한 모든 등가물에 의해 한정되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (20)

  1. 기재(substrate) 상에 코팅 재료를 도포하기 위한 시스템으로서,
    접촉 요소;
    기재를 접촉 요소를 지나 이동시키는 웨브(web) 경로;
    공동(cavity) 및 공동과 유체 연통하는 복수의 니들 튜브(needle tube)들 - 복수의 니들 튜브들 각각은 기재와 접촉 요소 사이의 접촉점을 향해 코팅 재료를 분배하는 니들 팁을 가짐 - 을 갖는 배분 매니폴드(distribution manifold);
    니들 튜브들로부터의 코팅 재료의 유동을 미리 정해진 속도로 계량하는 유동 제어 장치를 포함하고,
    배분 매니폴드는 공동을 포함하는 매니폴드, 및 복수의 니들 튜브들을 갖는 제거가능한 카트리지로 분리되고,
    매니폴드는, 공동으로부터 연장되고 말단부가 매니폴드 정합 표면 상에 위치된 복수의 유체 도관을 포함하고,
    제거가능한 카트리지는 카트리지 정합 표면을 갖는 본체, 및 카트리지 정합 표면에 위치되는 복수의 오리피스들을 포함하고,
    제거가능한 카트리지는 매니폴드 정합 표면에서 매니폴드에 대해 해제가능하게 유지되고,
    복수의 니들 튜브들은 매니폴드 정합 표면에 대체로 평행한 방향으로 제거가능한 카트리지로부터 연장되는 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 접촉 요소는 롤이며, 기재와 접촉 요소 사이의 접촉점은 롤과 백업 롤 사이의 닙인 시스템.
  4. 배분 매니폴드로서,
    내부 공동에 공급하는 코팅 재료 입구, 및 내부 공동으로부터 연장되는 복수의 유체 도관들 - 복수의 유체 도관들 각각은 말단부가 매니폴드 정합 표면 상에 위치됨 - 을 갖는 매니폴드;
    카트리지 정합 표면을 갖는 본체, 카트리지 정합 표면에 위치되는 복수의 오리피스들, 및 본체로부터 연장되고 복수의 오리피스들과 유체 연통하는 복수의 니들 튜브들을 구비하는 제거가능한 카트리지; 및
    복수의 니들 튜브들이 매니폴드의 복수의 유체 도관들과 유체 연통하도록, 제거가능한 카트리지 정합 표면을 매니폴드 정합 표면에 고정시키기 위한 클램핑 기구
    를 포함하고,
    복수의 니들 튜브들은 매니폴드 정합 표면에 대체로 평행한 방향으로 제거가능한 카트리지의 본체로부터 연장되는 배분 매니폴드.
  5. 기재 상에 코팅 재료를 도포하는 방법으로서,
    기재를 접촉 요소를 지나 이송하는 단계;
    공동 및 공동과 유체 연통하는 복수의 니들 튜브들 - 복수의 니들 튜브들 각각은 기재와 접촉 요소 사이의 접촉점을 향해 코팅 재료를 분배하기 위한 니들 팁을 가짐 - 을 갖는 배분 매니폴드를 제공하는 단계; 및
    코팅 재료를 니들 튜브들로부터 미리 정해진 속도 - 상기 속도는 기재와 접촉 요소 사이의 상호작용이 접촉점을 지나는 것을 허용하는 최대 속도 이하임 - 로 분배하는 단계
    를 포함하고,
    배분 매니폴드는 공동을 포함하는 매니폴드, 및 복수의 니들 튜브들을 갖는 제거가능한 카트리지로 분리되고,
    매니폴드는, 공동으로부터 연장되고 말단부가 매니폴드 정합 표면 상에 위치된 복수의 유체 도관을 포함하고,
    제거가능한 카트리지는 카트리지 정합 표면을 갖는 본체, 및 카트리지 정합 표면에 위치되는 복수의 오리피스들을 포함하고,
    제거가능한 카트리지는 매니폴드 정합 표면에서 매니폴드에 대해 해제가능하게 유지되고,
    복수의 니들 튜브들은 매니폴드 정합 표면에 대체로 평행한 방향으로 제거가능한 카트리지로부터 연장되는 방법.
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