롤 코터

롤 코터의 개요

평면의 피도물(기재)에 도포하는 것이 목적이며, 각종 롤러를 여러 개 조합하여 최적의 도공면을 만드는 방식입니다. 롤러를 이용한 도공 시스템은 각종 기술을 조합하고 세분화하여 다양한 점도의 도포액 및 코팅 막 두께에 대응하고 있습니다. 따라서 전자 부품의 재료, 광학·액정 제품부터 식품·약품에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 이용되고 있습니다.

일반적으로 필름이나 시트 등 비교적 얇은 평면의 도공 용도로 한정되지만, 폭이 넓고 긴 기재(피도포재)에 대해 연속적이면서도 고속으로 도공할 수 있습니다. 주로 「웨트 코팅」에 활용되는데, 도공 후 고화되기 전의 젖은 표면에 이물질이 부착되지 않도록 클린 룸을 사용하는 경우도 있습니다.

롤 코터 방식의 종류

롤 코터 방식은 도공 전 도공액의 상태나 도공량의 계량·결정을 도공 전에 하는지 후에 하는지에 따라 분류됩니다. 여러 가지 방식을 조합한 도공도 많이 있지만 여기에서는 각각의 대표적인 도공 방식을 예로 들어 설명합니다.

아래 분류는 예시입니다. 분류에는 여러 가지 방식이 있으며 반드시 아래 내용과 동일한 것은 아닙니다.

개방계 도공 방식

일반적으로 도공 헤드에 액체가 고여 있거나 액조가 있어 도공액이 대기에 노출된 도공 방식입니다. 대표적인 방식으로 「그라비어 코터」와 「리버스 코터」가 있습니다.

그라비어 코터

다이렉트 그라비어 코터의 예
다이렉트 그라비어 코터의 예
  1. A. 백업 롤
  2. B. 그라비어 롤
  3. C. 닥터 블레이드
  4. D. 액조

조각 가공으로 표면에 요철이 만들어진 그라비어 롤을 액조에 담급니다. 그라비어 롤에 부착된 도공액을 닥터 블레이드로 긁어 떨어트리면 함몰부에 고여 있던 액체가 피도포재(기재)의 웹에 도포됩니다. 도공막 두께를 변경하려면 조각 형상이 다른 그라비어 롤로 변경해야 합니다. 또한, 오프셋 그라비어 코터는 매끄럽고 균일한 도공면을 고속으로 만들어낼 수 있습니다.

리버스 코터

리버스 코터의 예
일반적인 리버스 코터
일반적인 리버스 코터의 예
고점도용 리버스 코터
고점도용 리버스 코터의 예
  1. A. 백업 롤
  2. B. 애플리케이터 롤
  3. C. 메탈링 롤
  4. D. 액조

일반적으로 애플리케이터(코팅) 롤, 백업 롤(백 롤 고무), 메탈링 롤로 구성됩니다. 백업 롤과 애플리케이터 롤이 같은 방향으로 회전하여 도공액을 기재인 웹으로 전이시킵니다. 애플리케이터 롤과 메탈링 롤의 틈새, 롤의 속도에 따라 막 두께가 결정되므로 롤의 조립 불량에 의한 회전 진동이나 롤 틈새의 정도 등에 주의를 기울여야 합니다.

밀폐계 도공 방식

도포되기까지 도공액이 대기에 노출되지 않는 상태의 도공 방식입니다. 따라서 도공액에 따라서는 도막 품질을 유지하기 쉬운 도포 방식입니다. 「슬롯 다이 코터」 「립 코터」등의 장치는 이 방식을 채택합니다.

슬롯 다이 코터

슬롯 다이 코터의 예
슬롯 다이 코터의 예
  1. A. 다이
  2. B. 다이 립
  3. C. 도공막
  4. D. 백업 롤
  5. E. 기재(웹)
  6. F. 도공액
  7. G. 다이 헤드

「다이 코터」는 플라스틱 필름의 압출 성형 기술을 응용한 도공 기술입니다. 금형의 역할을 하는 「다이」를 통과시켜 균일한 액막을 만들고 그것을 기재에 접촉시켜 도공합니다. 탱크에서 밀폐된 도공액을 압력으로 「다이」에 공급하기 때문에 도공액이 공기의 영향을 받지 않아 안정적인 도공이 가능합니다.
대표적인 다이 코터인 「슬롯 다이 코터」는 도공액이 폭 방향으로 균일해지도록 설계한 다이를 이용하여 「다이 립」이라 불리는 다이 선단과 백업 롤 사이에 전단을 발생시켜 도공막을 평활화하는 방식입니다.
최근에는 다수의 층을 동시에 도공하는 「다층 슬롯 다이」 등 장비의 고속화로 인해 고효율의 도공이 실현되고 있습니다.

립 코터

립 코터의 예
립 코터의 예
  1. A. 백업 롤
  2. B. 기재(웹)
  3. C. 립 노즐
  4. D. 도공막

「립 코터」는 수치 제어가 가능한 도공 헤드로 인해 품질 관리가 쉬워진 코터입니다. 「립 노즐」에 공급된 도공액이 립 노즐의 하부에 해당하는 「보텀 캐비티」란 부분에서 립 노즐의 선단에 해당하는 「톱 캐비티」로 이송되면서 주행하는 기재와 접촉합니다. 립의 선단은 커브 형상으로, 기재와의 사이에 전단을 발생시켜 도공합니다.

후계량 도공

도공액의 양이 도포하는 순간 결정되는 「그라비어 코터」나 「리버스 코터」 등은 「전계량 도공」으로 분류할 수 있습니다.
도공액을 일단 여유있게 도포한 후 원하는 양에 맞추어 긁어 떨어트리는 방식은 「후계량 도공」으로 분류됩니다. 「나이프 코터」나 「블레이드 장착 롤 코터」 등 롤의 형상과 틈새를 설정하여 기계적으로 긁어 떨어트릴 양과 막 두께를 설정합니다.

나이프 코터

나이프 코터의 예
나이프 코터의 예
  1. A. 기재(웹)
  2. B. 백업 롤
  3. C. 나이프 롤
  4. D. 애플리케이터 롤
  5. E. 팬

나이프 롤·백업 롤·액체 댐 부분으로 구성되며 회전하는 백업 롤과 고정된 나이프 롤의 틈새를 통해 액체 댐 부분에 있는 도공액을 기재인 웹으로 전이시키는 방식입니다. 백업 롤과 나이프 롤의 틈새로 도공 막 두께를 설정합니다. 백업 롤의 조립 진동 정도, 나이프 롤에 있는 날의 정도, 롤의 틈새 조정 정도, 그리고 기재의 이음매 통과 시 점핑으로 인한 도공의 안정성 저하, 이로 인한 누수 방지가 중요합니다.

블레이드 장착 롤 코터(원 블레이드·콤마식)

블레이드 장착 롤 코터의 예
블레이드 장착 롤 코터의 예
  1. A. 애플리케이터 롤
  2. B. 도공막
  3. C. 백업 롤
  4. D. 기재(웹)

블레이드가 장착된 애플리케이터 롤이 특징이며 그 형상 때문에 원 블레이드, 또는 콤마식이라고도 불립니다. 애플리케이터 롤과 기재 사이에 도공액이 고이게 하고 블레이드로 여분의 도포액을 거르면서 최적의 막 두께를 만드는 도공 방식입니다. 일반적으로 고점도의 도공액이나 막 두께 형성에 적합한 방식이라고 하지만, 장비의 다양화에 따라 여러 가지 막 두께에 대응한 것도 있습니다.

기타 방식의 예

그 밖에도 도공 목적이나 기재 또는 도포액의 성질 등에 따라 여러 가지 방식이 있습니다. 애플리케이터 롤 형상의 차이, 각종 리버스 롤이나 오프셋, 다수의 롤러나 방식을 조합한 것 등 매우 다양한데 그 중 일부를 소개합니다.

블레이드 코터

블레이드 코터 이미지

닥터 블레이드와 백업 롤로 막 두께를 유지하여 평활 도공을 고속으로 실시할 수 있습니다. 스트리크(선형 결함)의 발생을 주의할 필요가 있습니다.

챔버 닥터 코터

챔버 닥터 코터 이미지

도공액을 챔버에서 공급하여 용제 냄새의 방출이나 블레이드 교환이 용이하며 점도 변화가 적습니다. 다이렉트 그라비어, 리버스 그라비어 등에 응용됩니다.

바 코터

바 코터 이미지

도포 후 바가 도공면을 균일하게 만듭니다. 언더 코트·톱 코트를 미세한 양으로 빠르게 도공할 때 적합합니다.

에어 나이프(에어 닥터) 코터

에어 나이프(에어 닥터) 코터 이미지

수성 도공액에 적합합니다. 도포 후 에어(공기압)로 도공면을 균일하게 만듭니다. 기재의 두께나 표면의 요철에 영향을 잘 받지 않는다는 특징이 있습니다.

코팅의 용도와 장비 동향

앞서 언급한 방식 외에도 여러 가지 조건에 대해 평활한 코팅 또는 패턴 도공을 고정도·고속으로 실시하기 위해 각종 다양한 코터 방식과 그들의 조합이 사용되고 있습니다. 여기에서는 코팅의 용도와 장비의 동향 등을 소개합니다.

확대되는 코팅 용도

스마트폰 및 태블릿 등의 슬림화·고기능화와 구성 부품의 소형·고밀도화, 2차 전지와 태양 전지의 수요 확대, 자동차 및 건축 자재, 섬유의 고성능화를 배경으로 박막 코팅 기술을 이용한 대량 생산에 대해 요구가 확대되고 있습니다.

광학 제품(OLED·TFT 액정·터치 패널 등)의 기능성 필름
광제어(LR) 필름, 반사 방지(AR) 필름, 방현(안티 글레어/AG) 필름, 편광 필름, TAC 필름, 광확산 필름, 하드 코팅(화면 보호) 필름, 투명 전도성(ITO) 필름, 인덱스 매칭 필름, 투명 광학 점착(OCA) 필름, 플렉시블 프린트 기판(FPC), 프리즘 시트 등
2차 전지·태양 전지 관련
2차 전지용 극판, 2차 전지용 세퍼레이터, 반사판용 필름, 차광 필름, 포토레지스트 필름, 가식 필름, 윈도우 필름, 방열 시트, 태양 전지용 백 시트, 슬림형 전지 라미네이트 등
전자 부품·반도체 관련
플렉시블 프린트 기판(FPC), 포토레지스트 필름, 폴리이미드(PI) 필름, 적층 세라믹 콘덴서 등
기타 기능성 필름·시트(자동차·주택·섬유·의료 등)
레더 시트, 카본 섬유, 에어백, 단열 시트, 벽지, 쿠션 바닥재(CF), 프리프레그, 부직포, 펠트, 매트·카펫, 방수 투습 시트, 점착 테이프, 경피 흡수 약제 필름, 배리어 포장 필름 등

장비의 발전·동향

롤 코터의 운용 과제 중 하나로, 기재의 면적이 커서 설비도 대형이 되며 「설정 교체」도 번거롭다는 점을 들 수 있습니다. 최근에는 롤러를 카세트 체인지식으로 하여 도공 조건의 변경을 간소화한 장비도 등장하고 있습니다.
또한, 장비가 고속화·복잡화되는 동시에 레이저 변위 센서나 카메라, 센서를 활용하여 도공면·각 장치·기재(대상 물체)의 상태를 측정·모니터·기록하려는 요구도 높아지고 있습니다.