(2) 코팅 방법
도공 건조 라인에 있어서 도공 장치는 일반적으로 [coater]라고 불리는데, sheet 기재에 기능을 부가하기 위한 도공액을 균일하게 도포하는 것에 있더, 도공액의 특성이나 가공 속도, 도포 두께 등의 조건에 따라 최적화되는 것이 다수이다. 그렇기 때문에 장치 유저는 코터 각각의 특징을 이해하고, 제품에 가장 적합한 도포 장치를 선정하는 것이 요망된다. 본편에서는 코터 선정의 판정 요인으로 되는 특징에 대해서, 각 도포 장치에 대해서 서술한다.
1) 그라비아 코팅
① 정전 그라비아 코터
정전 그라비아 코터(그림 2.37)는 박막, 고속 가공으로 많이 선택되어지는 도공방식으로, 저점도액을 3~10㎛(wet) 정도로 종이나 필름에 도공하는 용도가 대표적이다.
일반적으로는 150~300m/min 정도 가공 속도에서 운용되는 것이 많고, 액 팬이나 어플리케이션 롤에 따른 급액, 최근에는 챔버 방식에 따른 밀폐 급액이 일반적이다. 정전 도공을 위해 도공 직후는 도공면에 셀 막상이 전이 되는 것이 많고 레벨링 공정이나 건조공정에의 도막 레벨링으로 평탄화 시켜 양호한 외관을 얻을 수 있게 된다. 또한 smoother라고 불리는 요철로 된 작은 지름 롤이나 필름을 사용하여 평활한 막을 형성시키는 것도 일반적이다.
정전이기 때문에 기재 손상 등의 결점이 발생하기 어렵고, 취급이 용이하기 때문에 생산성이 좋다고 하는 특징이 있다.
도공량은 그라비아 셀 용량, 형상 도공액 점성, 가공 속도 등의 조건과 그 조건으로의 전이율에 의해 결정되는데, 대체로 셀 용량의 20~30% 정도로 되는 것이 많다.
그라비아 셀의 낮은 부분은 액의 치환이 불충분하게 되면 판메임이 발생하기 쉽고, 경시에 따라 판 메임에 의한 셀 용적의 감소가 일어나고 그것이 도공량의 감소로 이엊는 것이 있기 때문에 세정이 중요하다. 재질 등의 적정화가 중요한드 가공 폭이 넓어지면 롤의 자중에 의한 처짐이 크게 되어 기재 주름의 원인이 되기 때문에 주름 대책이 필요하게 되는 경우가 있다.
급액 방법은 일반적인 액 팬 방식와 챔버 doctor(그림 2.38, 사진 2.2) 방식, 다이어플리케이트 방식 등이 있다. 최근에는 품질의 안정화를 도모하기 위해 밀폐도가 높은 챔버 방식이 많이 사용되고 있다. Closed doctor를 사용하는 것에 의해 적극적으로 도공액 중의 기포 제거가 가능해지기 때문에, 도공 누락 결점의 방지로 이어지면서 이와 함께 밀폐도가 높은 것부터 용제 증기 휘발의 억제에 의한 점성 변화의 저감 및 밀폐 급액에 의한 액 비산 방지 효과로 고속화에 대응 가능하다.
그림 2.38 Chamebr doctor
| 사진 2.2 Chamber doctor (테크노 스마트사)
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② 리버스 그라비아 코터
리버스 그라비아 코터는 기재 필름의 진행 방향에 대해 그라비아 롤을 운전하여 back up 롤을 nip 시키지 않고 kiss touch 전사로 도공하는 방법이 일반적인데, 백업 롤을 nip하여 도공하는 것도 있다. 비교적 저속으로의 가공에 이용되고, 일반적으로 30~150m/min 정도로 사용이 많다.
정전 그라비아에 문제가 되는 그라비아 표면의 모양이 전사한 셀 모양이 거의 발생하지 않기 때문에 smoother가 필요 없고, 건조 공정에 있어서도 레벨링 공정을 확보하기 때문에 저온부를 필요하지 않고 완료된다. 그라비아 셀 형상은 나선형을 사용하는 것이 일반적으로 나선형 45도가 기본이 되는 것이지만. 가공 조건에서의 최적화에 의해 60~70도가 되는 것도 있다. 기재와 롤이 역회전하면서 전사하기 때문에 nip은 되지 않고 kiss touch로 전사되어 그 전사율은 대체로 15~25% 정도로 정전 그라비아보다 적게 되는 경우가 많다.
③ 소경 그라비아 코터
소경 그라비아 코터(사진 2.3)의 기본 구성은 리버스 그라비아 코터와 거의 같은데, 그라비아 롤의 직경이 가는 것이 특징이다. 직경이 가는 것에 의해 기재와 그라비아 롤의 접촉 폭이 좁게 되고, 그것에 의해서 도공 bead가 안정하여 외관이 양호하고 도막의 균일화가 가능하다.
그라비아 롤의 직경은 통상 60~120mm 정도이고, 그라비아 롤 폭에 대해서 롤 처짐량이 도공 정도에 영향을 받지 않도록 직경을 선택한다. 그라비아 롤의 폭이 넓으면 직경이 크게 되고, 변형(휨)을 방지하는 설계가 된다. 그라비아 롤의 변형은 기재 주름이나 도공 불량의 원인이 되는 가능성이 있기 때문에 최대한 가늘게 하고 싶지만, 변형을 작게 하기 위해서는 그라비아 롤의 직경을 굵게 하여 강성을 갖게 할 필요가 있다. 하지만 직경이 굵으면 기재와의 접촉폭이 넓게 되기 때문에 외관이 악화되는 경향이 되어 버린다.
그라비아 롤이 소경인 경우의 이점으로서는, 롤 회전에 걸리는 시간이 짧기 때문에 롤의 건조에 대해서 유리하다.
그라비아 롤이 가늘고 가볍기 때문에 교체가 간단하고 각 부품도 소형이므로 유지보수도 용이하기 때문에 채용 케이스가 많다.