KR100892536B1 - 기재로의 액상 중합체의 도포방법 - Google Patents

Abstract

공진 공동 주파수 감지 장치는 기재의 수분 함량을 감지하기 위해서 사용된다. 감지 장치에 의해 수득된 데이타는 상기 장치를 사용하는 설비내 피드백 루프에서 사용되어, 일관된 결과를 수득되도록 설비의 조작을 조절함을 보조할 수 있다. 감지기는 한쌍의 감지판 또는 한쌍의 감지판 어레이를 사용하여 기재의 부분에서 각각 데이타를 수집할 수 있다. 예시된 실시양태에서, 상기 장치를 사용하여 직물 접착제 침지 조작에서의 침액 흡착량을 모니터링 및 조절한다.

Description

기재로의 액상 중합체의 도포방법{METHOD FOR APPLYING A LIQUID POLYMER TO A SUBSTRATE}

도 1은 침지 조작 제어용으로 사용되는 본 발명의 설비를 개략적으로 나타낸블록선도이다.

도 2는 기재에서 과량의 침액을 제거하기 위해 사용된 종래 기술의 진공 시스템이다.

도 3은 설비의 조절 시스템을 모델링하는 전자식 설계도이다.

도 4는 본 발명의 예시적인 설비의 단면도이다.

도 5는 설비의 감지 부분의 확대 투시도이다.

도 6은 설비의 감지 부분의 확대 투시도로서, 도 5의 투시도의 부분과 이와 대향하는 부분을 도시한 투시도이다.

도 7은 설비의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 감지판의 실시양태이다.

도 9는 본 발명의 설비에서 사용될 수 있는 감지기 판의 어레이를 나타낸다.

도 10은 본 발명의 감지기 판 어레이의 선택적인 실시양태의 투시도이다.

도 11은 본 발명의 선택적인 실시양태의 공진 공동 감지기의 평면도이다.

도 12는 도 11의 설비의 측면도이다.

도 13은 본 발명의 제 3 실시양태의 평면도이다.

도 14는 도 13의 설비의 측면도이다.

도 15는 본 발명의 실험용 표준형의 설비를 사용하여 수득한 감지기의 기록을 나타낸다.

도 16은 본 발명의 설비의 기능을 나타내는 부가적인 데이타를 나타낸다.

도 17은 본 발명의 설비의 기능을 나타내는 부가적인 데이타를 나타낸다.

도 18은 본 발명의 설비의 기능을 나타내는 부가적인 데이타를 나타낸다.

도 19는 본 발명의 설비의 기능을 나타내는 부가적인 데이타를 나타낸다.

본 발명은 기재에 접착제 및 탄성중합체를 도포하는 것을 측정하여 조절하기 위한 방법 및 설비에 관한 것이다.

액상 고무 또는 접착제가 기재에 도포되는 제품의 제조공정에 있어서, 예를 들어 접착제를 직물 강화재에 도포시킴으로써 타이어용 강화 구성요소, 예를 들어 카커스 플라이, 벨트 또는 체이퍼를 형성하는 타이어 산업에서는 종종 액상 고무 또는 접착제를 침지법으로 기재에 도포시킨다. 위에서 예시한 타이어 제조법을 사용하는 종래 기술에서는, 직물을, 액상 고무 또는 접착제를 함유하는 하나 이상의 트레이를 보유하는 직물 침지 유니트로 연속적으로 통과시키는 방법이 채택되어 왔 으며, 이러한 방법은 본원에서 참고로 인용되는 1995년 4월 18일자로 허여된 미국 특허 제 5,407,701 호에 개시되어 있다. 상기 침지 유니트는 본원의 도 2에서 도시한 바와 같이 직물로부터 과량의 액상 고무 또는 접착제를 제거하고 건조용 오븐으로 진입하기 위한 직물을 준비하기 위한 진공 유니트와 연결될 수 있다.

침지 조작에 대한 품질 조절 기능은 수조작 검사에 의해 제공되며, 상기 검사는 침지 조작으로 흡착된 접착제 또는 액상 고무의 양을 측정하도록 고안된 물리적 시험법에 의해 보완된다. 한가지 시험법으로는 직물에 대한 직물 침지 유니트의 공정을 수행하기 전후의 중량의 차이를 비교하는 것이다. 다른 시험법은 직물을 화학적으로 용해시켜 접착제의 양을 측정하는 것이다. 종래의 검사법은 노동집약적이고, 현상태를 측정하는 것이 아니며, 시간 소모적이고 고가의 방법이다.

침지된 기재에 대한 검사법을 자동화하려는 시도가 지난 30년 이상 있어 왔다. 그중 한가지 시도는 극초단파 감지기를 사용하는 것이다. 상기 설비는 외견상 의도된 목적으로 작동되지만, 극초단파 감지기는 감지 대상 기재에 근접하게 위치시키는 것을 요구하며, 이와 같은 첫 번째 시도는 마주치게 된 첫 번째 접합부에 의해 손상되었다.

2000년 12월 19일자로 허여된 루벨(Rubel)의 미국 특허 제 6,163,733호는 방직 기계의 쓰레드(thread) 공급부에 대한 모니터 및 기능장애 검출기에 대해 개시하고 있다. 모니터는 속력, 장력 및 섬유 컨시스턴시(consistency)를 비롯한 쓰레드의 움직임에 대한 전자적 정보 및 수학적인 분석치를 조합함으로써, (1) 쓰레드의 매듭 및 인컨시스턴시(inconsistency) 부분의 존재; (2) 방직기계의 조작 상태 및 쓰레드; (3) 속력, 장력, 연신 및 동작 주기 패턴을 비롯한, 공정 특성의 변화에 기초한 문제의 예측; (4) 모니터링하는 방직 기계의 조절; (5) 기계적 결함의 판단; (6) 제조 비용 및 (7) 니들-버(needle-burr) 검출 등을 가능케 한다.

또한, 모니터는 차동 회로를 도입하는 신호 비교, 패턴 인식, 및 이러한 목적을 달성하기 위한 평균화 기능을 사용한다.

2000년 8월 29일자로 허여된 섹스피어(Shakespeare)의 미국 특허 제 6,111,651 호는 이동 웹의 특성을 평가하기 위한 설비를 개시하였다. 상기 설비는 여기상태의 구성요소에 의해 이동 웹에 자극을 제공하고, 자극에 대한 웹의 영향은 검출용 구성요소에 의해 평가한다. 측정 시점에서, 웹은 측정 대상 지지체 시이트에 의해 지지된다. 측정 대상 지지체 시이트는 하나 이상의 자극 형태에 대해 상이하기는 하지만 알려진 응답성을 갖거나, 하나 이상의 자극에 대해 상이하기는 하지만 알려진 변형을 유발하는 둘 이상의 영역을 포함한다.

2000년 7월 11일자로 허여된 스팁(Stipp)의 미국 특허 제 6,085,437 호에는 섬유상 웹으로부터 수분을 제거하기 위한 방법 및 설비가 개시되어 있다. 이러한 공정에서, 수분 함량이 10% 내지 약 90%인 섬유상 웹에 주파수가 15Hz 내지 1500 Hz인 발진기 유동 리버스 기체를 사용하여 충격을 가한다. 상기 설비는 발진기 유동 리버스 충돌 기체가 웹에 배출되도록 고안된 다수의 배출구를 포함하는 기체-분배 시스템을 포함한다. 충돌 기체를 이용하여 웹으로부터 수분을 제거한다. 설비는 섬유상 웹을 수용하고 이것을 기계 방향으로 수송하도록 고안된 웹 지지체, 발진기 유동 리버스 공기 또는 기체를 생성하도록 고안된 하나 이상의 펄스 발생기, 및 펄스 발생기와 유체 연통된 하나 이상의 기체-분배 시스템을 포함한다.

1998년 10월 27일자로 허여된 리틀(Little)의 미국 특허 제 5,826,458 호에는 감지용 헤드부를 갖는 수분-검출기를 개시하고 있으며, 이는 개방된 상부를 갖는 단일 챔버를 보유한다. 상기 챔버에 유전성 공진기 부재가 제공되었다. 감지용 헤드부는 챔버내에 발진 전기장을 생성하도록 사용되는 필드 발생기를 포함한다. 공진기 부재 및 필드가 상호작용하여 하나 이상의 필드 성분을 형성하고, 이것은 챔버의 개방된 상부의 외부를 향하여 감지용 헤드부를 통과하는 스탁(stock)과 상호작용한다. 스탁과 상호작용한 후에 필드 밀집부의 공진 주파수를 검출하기 위해서 검출용 장치를 제공하고, 스탁의 수분 함량을 나타내는 산출량을 제공하는 표시 장치가 제공된다.

2000년 10월 24일자로 허여된 스팁의 미국 특허 제 6,134,809 호는 섬유상 웹으로부터 수분을 제거하기 위한 방법 및 설비를 개시하고 있다. 상기 특허는, 전술한 스팁의 특허와 기재 내용이 기본적으로 동일하기 때문에 전술한 스팁의 특허와 명백히 연관된다.

또한, 산업적인 용도로 사용된 공진기에 대한 배경기술로서 피셔(M. fischer), 바이니카이넨(P. Vainikainen) 및 니포스(E. Nyfors)의 문헌["Design Aspects of Stripline Resonator Sensors for Industrial Applications". published as Helsinki University of Technology, Espoo(Finland), Radio Lab. Report No. S-214]; 바이니카이넨의 문헌["Measurement Electronics of Industrial Microwave Resonator Sensors", (November, 1991), a Ph. D. Thesis, Helsinki Univ. of Technology, Espoo, Finland]; 바이니카이넨의 문헌["Performance Analysis of Measurement Methods of Industrial Microwave Resonator Sensors", Helsinki University of Technology, Espoo, Finland, Radio Lab, 1999], 1999년 전기 공학 학회지의 모든 보고서; 미크네이(V. A. Mikhney) 및 바이니카이넨의 문헌["Profile Inversion of Stratified Dielectric Media using the Two-Step Reconstruction, Institute of Applied Phys., Minsk, Byelorussia]; 미크네이, 니포스 및 바인카이넨의 문헌[Conference paper(PA) "Reconstruction of the Permittivity Profile using a Nonlinear Guided Wave Technique", Helsinki Univ. of Technology, Espoo, Finland]; 히보넨(T. M. Hirvonen), 바이니카이넨, 로조브스키(A. Lozowski) 및 라이사넨(A. V. Raisanen)의 문헌["Measurement of Dielectrics at 100 GHz with an Open Resonator Connected in a Network Analyzer", Radio Lab. Helsinki Univ. of Technology, Espoo. Finland]이 중요하다.

본 발명은 액상 고무 또는 접착제를 기재에 도포하는데 있어서 기재 가공의 비용을 절감하고 품질을 개선시키고자 하는 것이다.

기재에 중합체를 도포하는 방법은 (a) 기재 위에 중합체를 침착시키기 위한 수단을 제공하는 단계; (b) 중합체를 기재에 도포하는 단계; (c) 중합체 도포량을 검출하기 위한 감지기 수단을 제공하는 단계; (d) 중합체 도포량을 감지하는 단계; (e) 중합체를 도포한 후 기재로부터 과량의 중합체를 제거하기 위한 진공 수단을 제공하는 단계; 및 (f) 상기 기재로부터 과량의 중합체를 제거하는 단계를 포함한다.

예시된 실시양태에서, 상기 방법은 (g) (b) 단계에서 중합체를 도포하기 위해서 침지 조작을 사용하는 단계; 및 (h) (d) 단계에서 중합체 도포량을 검출하기 위해서 공진형 감지기를 사용하는 단계를 추가로 포함한다. 상기 방법에서, (d) 단계의 감지기로부터의 정보를 사용하여 (f) 단계에서 과량의 중합체를 제거하기 위해 사용된 진공도를 조절한다. 감지기로부터의 정보는 직물에 대한 정보, 라인 속도, 중합체 도포량을 조절하는 접착제의 제형 및 고형물 함량, 및 과량의 중합체를 제거하기 위해 사용된 진공과 조합된다.

예시된 실시양태에서, 특정 기재에 대한 기준선 공진 주파수를 설정하고, 바람직한 양의 중합체로 코팅된 기재에 대해 제 2 공진 기준선을 설정하여, 공진 주파수 데이타를 사용하여 기재상의 중합체 함량이 너무 높은 경우 진공도가 증가되도록 하고, 중합체 함량이 너무 낮은 경우, 진공도가 감소되도록 하여, 진공 수단내의 진공도를 조절한다.

상기 방법은 텐터 프레임, 카렌더, 컨베이어 또는 기재를 수송하기 위해 사용되는 임의의 유사 장치를 사용할 수 있다.

또한, 기재에 중합체를 도포하도록 하는 것으로, (a) 기재 물질을 지향 및 취급하기 위한 지향 및 취급 수단; (b) 중합체를 기재에 도포하기 위한 것으로 지향 및 취급 수단과 연결되어 있는 도포 수단; (c) 기재 및 도포 수단의 다운스트림에 인접한 위치에서 지향 및 취급 수단상에 위치하여 지향 및 취급 수단과 연결된 감지 수단; 및 (d) 감지 수단으로부터 데이타를 수용 및 수집하기 위한 것으로 감지 수단과 연통되는 데이타 수집 수단을 포함하는 설비가 제공된다.

상기 설비는, 추가로 데이타 수집 수단과 지향 및 취급 수단과 연결된 것으로, 감지 수단으로부터의 데이타를 사용하여 지향 및 취급 수단을 위한 공정상의 변수를 설정하는 처리 수단을 포함한다. 상기 설비는 전술한 바와 같은 임의의 수송 장치, 및 공진 주파수 감지기를 포함하는 감지 수단을 포함할 수 있다. 도포 수단은 기재가 통과하는 침액을 포함할 수 있다. 데이타 수집 수단은 분석기를 포함할 수 있고, 처리 수단은 컴퓨터를 포함할 수 있다. 상기 설비는 추가로 침액을 기재에 도포한 후 기재로부터 과량의 침액을 제거하기 위한 진공 수단을 포함할 수 있다.

데이타 처리 수단이 컴퓨터인 경우, 컴퓨터는 진공 수단내에서의 진공도, 장치에 대한 기재의 통과 속도, 기기와 연결된 오븐의 온도 및 지향-취급 수단의 폭중 하나 이상, 및 그밖의 변수를 조절하도록 프로그래밍될 수 있다.

공진 주파수 감지기는 주파수 활성기 및 한쌍 이상의 대향 공진기 판을 포함한다. 공진기 판의 제 1 어레이는 기재의 양쪽 측면상에 놓인 공진기 판의 제 2 어레이와 대향하고 있다.

공진기 판은 모래시계형일 수 있다. 모래시계형 어레이는 기재의 폭에 상응 하는 폭을 가질 수 있다.

당업계에서는 액상 고무 또는 접착제가 기재에 도포되는 경우 기재 가공의 비용을 절감하고 품질을 개선시키는 것이 계속된 목적이다.

본 발명의 다른 목적은 하기 설명 및 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 실시예와 첨부된 도면을 참조함으로서 설명될 것이다.

설명의 편의를 위해, 본 발명은 카커스 플라이, 벨트, 및 공기압 타이어, 컨베이어 벨트 또는 그밖의 제품용 직물 강화재를 제조하도록 고안된 직물용 침지 유니트 상의 직물의 가공용 롤에 관련하여 기술될 것이다. 당업계의 숙련자라면 본원에서 기술되는 설비 및 방법은 제조 공정중에 기재가 액상 고무 또는 접착제에 의해 침지되는 과정에 있는 유사 제품의 제조시에 사용될 수 있고, 본 발명은 다른 방법에서도 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 분사식 방법 또는 칼렌더링 방법은 기재에 액상 형태의 물질을 도포하기 위해서 사용될 수 있을 것이다.

제조 공정에서 사용되는 기재는 임의의 적당한 물질을 포함할 수 있고, 예시적인 실시양태에서는 나일론, 폴리에스테르, 레이온, 유리섬유, 아라미드, 및 탄소 섬유로 구성된 군중에서 선택할 수 있다. 직물 침지 유니트에서, 직물 웹은 하나 이상의 접착제 용액욕을 통과하고(또는 상기 용액욕으로 침지되고), 일련의 오븐을 통과하며, 상기 오븐에서 접착제가 건조되고 직물이 열처리되어 목적하는 물리적 특성을 획득할 수 있다. 접착제는 직물 웹을 접착제 용액욕 속에 침지시켜 도 2에서 예시한 바와 같은 진공 시스템을 사용하여 과량의 접착제를 제거함으로써 도포 된다. 진공 수준을 조정함으로써, 직물의 초기 롤의 중량에 부가된 추가 중량을 일반적으로 백분율로 측정한 접착제의 양을 조절할 수 있다. 접착제 용액은 일반적으로 약 80%의 수분 및 약 20%의 고형물을 포함하며, 수분은 오븐에서 직물로부터 증발하여 단지 고형물만이 남는다.

설명의 편의를 위해, 도 2에서는 단지 진공 유니트만을 도시하였다. 본 출원인에 의해 수행된 시험에서는, 하나의 상기 유니트는 직물이 침지 유니트를 통과시킴에 따라 직물의 양측부에 상기 유니트를 위치시켰다.

도 1를 참조하면, 블록선도(10)은 본 발명의 설비에서 사용된 조절 시스템을 설명한다. 직물에 접착된 접착제를 최적량으로 유지시키면서 직물로부터 과량의 접착제를 제거하는데 필요한 진공도를 최적화하는 목적 값(12)을 설정한다. 접착제에 대한 상기 목적 값은 사용된 접착제의 유형에 따라 변할 수 있으며, 일상적인 실험에 의해 직물 및 접착제의 구체적인 조합을 참고하여 수득할 수 있다. 조절 시스템의 작동에 있어서, 목적 값(12)은 감지기 시스템(18) 및 네트워크 분석기(22)를 통해 측정한 분석 값(24)과 비교하고, 컴퓨터 조절 유니트(14)는 그 차이를 사용하여 침지 유니트에 적용되는 진공(16)의 양을 조절한다. 이러한 공정은 루프식으로 도시되어 있으며, 이는 분석이 연속적이며, 수득된 값이 연속적으로 목적 값과 비교되어, 연속적인 토대위에서 진공이 조절되어 실질적으로 균일한 결과를 수득할 수 있음을 설명한다.

도 2를 참고하면, 사용된 진공 시스템은 종래 통상적으로 사용된 듀베르(deweberr) 시스템(21)이다. 듀베르 시스템(21)은, 직물이 접착제 용액 또 는 침액욕에서 배출되는 경우 직물에 인접하게 위치하는 헤드부(23)를 포함한다. 헤드부(23)에 의해 직물로부터 뽑아낸 임의의 과량의 접착제는 도관(25)를 통과하여 수집용 박스(27)내에 침적된다. 팬(29)에 의해 진공이 형성되고, 상기 팬(29)은 도관(25)에 의해 수집용 박스(27) 및 그밖의 시스템의 다른 구성요소와 연결된다. 필터(31)는 진공 스트림내에서 발견가능한 임의의 입자형 물질을 포획하기 위해 제공되며, 이로써 배출구(33)를 통해 상기 물질이 외부로 배출되는 것을 방지한다.

도 3을 참조하면, 전기 기술자들은 기계 시스템을 모델링하는 경우 기계 부품에 대해 유사체로서 저항, 커패시터, 및 유도자에 관한 기호를 사용하여 표시한다. 도 3은 진공 시스템과 관련된, 조절 공정을 설명하는 전기형 설계도이다. 전기형 레이아웃(30)에서, 숫자 37은 가공된 직물과 인접한 듀베르 헤드부 및 배출구(33) 각각에서의 대기압을 나타낸다. 저항(31)은 (헤드부(22)의) 듀베르 구멍에 해당하고, 숫자 32는 진공 시스템내 도관에 해당한다. 39a는 수집기 박스내 압력에 해당하고, 39b는 도입 지점에서의 팬 챔버에서 관찰되는 압력에 해당하고, 39c는 배출 지점에서의 팬 챔버의 압력에 해당한다. 39d는 필터 박스의 압력에 해당한다. 설계도의 팬은 숫자 36으로 표시한다. 저항(33)는 팬의 손실, 즉 지점(39b)에서의 압력과 지점(39c)에서의 압력차를 나타낸다. 커패시터(34)는 수집기 박스를 나타내고, 커패시터(35)는 필터 박스를 나타낸다. 설비의 각각의 부분에서의 유동을 모니터링하여 균형있게 유지될 수 있도록 하고, 유동이 균형에서 벗어나는 경우, 헤드부의 각도, 웹의 장력, 댐퍼, 립, 및 필터를 조절할 수 있다. 설비는, 감지기 시스템(18)에 의해 제공되는 기록에 의해 주로 조정되며, 이때 감지기 시스템(18)이 직물상에 너무 과량의 접착제가 존재함을 나타낼 경우에는, 팬 속력이 증가할 것이고, 직물상의 접착제가 충분하지 않은 경우에는, 팬 속력이 감소할 것이다.

침액의 균일성을 보장하기 위해서, 침액이 재순환되는 경우 제공함으로써 시스템을 개선할 수 있다.

예시된 실시양태인 도 4 내지 도 7를 참조하면, 표준형 설비(40)는 침액욕(44)와 진공(21)(각각 블랙 박스로 표시됨)의 다운스트림에 위치하고 그 위에 감지기 판(28)을 탑재한 프레임 구조물(46)을 포함한다. 감지기 판(48)으로부터의 데이타는 분석기(47) 및 컴퓨터(49)에 제공되어 듀베르(21)내의 진공도를 조절하기 위해 전술한 바와 같은 공정을 조절한다. 감지기 판(48)은 보다 큰 기초판 또는 차폐판(20)상에 탑재되고, 기초판 또는 차폐판(20)은 개별적인 움직임에 의한 전기장의 동요를 방지하고 감지기 영역내의 주변 상태의 영향을 배제하기 위해서 제공된다. 공정의 이러한 부분에서 직물이 감지기 판(48) 사이를 통과한 후, 직물(42)은 오븐(41)(블랙 박스로 표시함) 내로 향한다.

감지기 판(48)은 종이를 모니터링하기 위해서 제지 산업에서 사용되는 것과 유사한 고 주파수의 공진 공동 측정 장치의 일부분을 포함한다. 예시된 실시양태에서, 2개의 평행판은 공진기 판 또는 감지기 판으로서, 이들은 접착제 침액욕 및 듀베르 헤드부를 통과하는 경우 직물 웹의 각각의 측면에 위치한다. 평행한 판 사이에서 고 주파수의 필드를 발생시킴으로써, 판 사이의 빈 공간에 대한 공진 주파 수가 측정된다. 예시된 실시양태에서, 낮은 비용의 하드웨어 선택을 위해 최적의 주파수가 제공되기 때문에, 350 메가헤르쯔 수준이 사용되었다. 각각의 도포를 최적화하기 위해서 다른 주파수가 사용될 수 있다. 판 사이를 통과하는 경우 주파수가 변화 또는 쉬프트하고, 이것은 본 발명에 따라 쉬프트 정도가 직물상에 보유된 침액(액상 고무 또는 접착제 용액)의 양과 상관관계가 있음이 발견되었다. 이러한 상관관계를 사용하여, 직물에 도포된 접착제의 양을 측정하고, 도포 과정중에 조절하여, 직물이 침지됨에 따라 직물을 모니터링하여, 사람이 검사해야할 필요성을 줄였다. 직물상의 접착제 도포량을 정확하게 조절함으로써 보다 균일하게 침지되도록 하고 접착제 소비를 우수하게 조절할 수 있다.

표준형에서 사용된 분석기는 휴렛 팩커드(Hewlett Packard) 8752C 네트워크 분석기였다. 네트워크 분석기를 사용하여 감지기의 주파수 반응 특성을 측정한다. 공진 주파수 및 Q 인자와 같은 정보를 컴퓨터화한다. 공진기의 품질 인자 Q는 하기 수학식 1과 같이 공진기내 저장된 에너지와 단위 시간당 손실 전력의 비로서 정의된다.

상기 식에서,

ω₀은 공진기의 주파수이고,

W₀은 저장된 에너지이고,

P_d는 손실 전력이다.

Q 인자는 당 업계의 숙련자들에게 공지되어 있다.

네트워크 분석기는 GPIB(general purpose interface bus) 인터페이스를 사용하여 GPIB 인터페이스 카드를 갖는 퍼스널 컴퓨터와 통신한다. GPIB는 특히 컴퓨터, 주변장치 및 실험실용 기기와 연결되도록 특별히 고안되어서 이들 사이에서 결과 및 조절 정보가 교환될 수 있다. 또한, IEEE-488 또는 HPIB가 공지되어 있고, IEC-625 버스와도 전기적으로 동등한 것이다. 이는 문헌[IEEE standard 488.1 - 1987 Standard Digital Interface for Programmable Instrumentation]에 명시되어 있다.

유사하게, 공동 공진기는 2개의 평행한 도체를 포함한다. 도체는 네트워크 분석기(주파수 스위핑)에 의해 자극되고, 공진 주파수는 최대 반사 계수에 해당한다. 공진 주파수는 판 사이의 수분의 양 및 판 사이에 개재된 물질의 종류에 따라 변할 것이다. 감지기 판 사이의 직물의 존재에 의해 유발되는 주파수 쉬프트는 적을 수 있지만, 수분에 의해 상기 쉬프트는 (적어도) 약 30배로 증가할 수 있다. 따라서, 설비는 주로 기재의 수분의 함량을 측정한다.

도 5 내지 7은 본 발명의 표준형 감지 유니트의 확대 투시도 및 단면도이다. 프레임(46), 차폐판(기초판)(20) 및 감지기 판(48)은 도 4를 참고하여 설명한다. 감지기의 작동에 있어서, 활성기(50)(도 7)는 시스템의 높은 주파수 스위프를 형성 하는데 사용된다. 활성기(50)에서 초기화된 주파수는 감지기 판(48)내의 공진 주파수 반응으로 형성된다. 다시, 감지기 판(48)의 공진 주파수는, 대향한 기초판(20)에 탑재된 감지기 판(48a; 도 6)내의 추가 공진 반응을 형성한다. 실제로, 전기장-자기장이 2개의 공진 판 사이에 형성된다. 활성기(50)에 의해 발생하는 주파수는 공지되어 있고, 감지기 판(48 및 48a) 사이의 공진 반응의 주파수는 측정할 수 있다.

감지기 판(48 및 48a) 사이의 이러한 전기장에 물체가 개재되는 경우(습윤 직물(42)와 같이), 이것은 측정가능한 주파수의 쉬프트를 유발한다. 본 발명에 따라서 주파수 쉬프트가 안정적임을 발견하였다. 사실상 물체의 부수적인 개조가 측정가능한 추가의 주파수 쉬프트를 유발할 수 있을 정도로 안정적이지만, 이는 쉬프트의 양이 존재하는 수분의 양과 상관관계가 있을 수 있도록 정량화될 수 있다.

도 8를 참조하면, 본 발명의 표준형의 초기 평가에 있어서, 평가 목적중 하나는 감지기 판의 형태가 상이한 반응을 유발할 수 있는지 여부를 결정하는 것이다. 직사각형 감지기 판(48, 48a)은, 도 8에서 도시하는 바와 같이 모래시계형 감지기 판(48b)과 비교하여 모래시계형 감지기 판(48b)이 직사각형 판(48, 48a)과는 상이한 공진 주파수를 가짐을 측정하였다. 감지기 판의 형태를 추가로 최적화할 수 있는 것으로 여겨지지만, 직사각형 감지기 판이 바람직하다. 다른 용도를 위해서, 상이한 형태의 감지기 판이 사용될 수 있다.

도 9를 참조하면, 한쌍의 단일 감지기 판(48, 48a)은 본 발명의 구상을 입증하기 위해 사용되었지만, 초기 시험은 직물의 전체 폭을 커버할 수 있는 감지기 판을 제공하는 것이 유리함을 나타내었다. 이와 같이 전체 폭을 커버하는 것은 감지기 판의 어레이(48C)를 사용함으로써 실현될 수 있음이 고려되었다. 감지기 판이 도 9에서 0°내지 90°로 사용될 수 있지만, 감지기 판(48b)은 30° 내지 60°의 각도, 바람직하게는 45° 각도 상에 배치되어 요구되는 감지기 판의 개수를 최소화하면서 직물의 커버 수준을 최대로 할 수 있다.

선택적인 실시양태에서 도 10, 11, 12, 13 및 14를 참고하면, 감지기 판(48)은 견고한 O-프레임(60)내에 배치되고, 상기 프레임은 처리될 기재가 놓일 설비에 대해 이동가능하도록 고안되어 있다. O-프레임은 견고한 측면(62)을 보유하며, 상기 측면(62)는 외부 영향으로부터 감지기를 차폐하여 기재가 통과함으로써 발생되는 물리적 손상으로부터 감지기를 보호하는 것을 보조한다. 감지기 판은 추가로 O-프레임상이 융기된 측면(62a)를 보유함으로써 외부 영향으로부터 차폐될 수 있다. 감지기는 알맞게 이격되어 감지기와 관련된 전기자기장이 서로 영향을 미치지 않도록 한다.

이러한 작동중에서, O-프레임은 처리 설비내에서 한쪽 측면으로부터 다른쪽 측면으로 이동할 수 있어서, O-프레임(60)의 제 1 스트록에 의해, 직물의 필드(64, 66 및 68)가 모니터링되고, 제 2 스트록에 의해 직물의 필드(63, 65 및 67)가 모니터링된다. 이러한 공정을 사용함으로써 직물의 모든 부분이 모니터링되는 것은 아니지만, 각각의 직물의 필드를 충분히 커버하여 침지 설비의 적당한 균형을 유지할 것이다.

예시된 실시양태에서, O-프레임은 각각의 스트록 사이에서는 정지된 채로 유 지될 것으로 예상된다. 다른 실시양태에서, O-프레임을 일정한 움직임으로 유지하는 것이 바람직할 수 있다.

도 11 및 도 12에서 예시된 실시양태에서, 감지기는 수직으로(직물의 운동 방향에 대해 0°임) 배향된다. 이러한 배향은, 판의 길이가 좁은 필드상에 배치되기 때문에, 매우 우수한 민감성을 제공한다. 도 13 및 도 14에서 예시된 실시양태에서, 감지기는 수평으로(직물의 운동 방향에 대해 90°임) 배향된다. 민감성은 도 11 및 도 12의 실시양태에서 비해 감소되지만, 이러한 배향은 넓은 필드를 커버할 수 있다. 감지기 판은 특정 공정의 최적화를 위해서 요구되는 것에 따라 0° 내지 90°중 임의의 각도로 배치될 수 있다(도 10 참조).

예시된 실시양태에서, O-프레임은 12인치(30.5 ㎝)의 스트록내에서 움직이는 20인치(50.8㎝)×120인치(304.8㎝) 박스를 포함한다. 감지기 판은 12㎝ 만큼 분리되어 있다.

전술한 바와 같이, 판의 간격은 의미있는 데이타를 제공하기 위해서 정확히 유지되어야 하고, O-프레임은 이러한 간격을 유지할 정도로 충분히 견고해야 한다.

설비용 조절 시스템은 도 1 및 도 3에서 예시한 변수를 기초로 하여 분석되고 모델링되어 왔다. 이러한 모델은 설비의 조절을 고안하기 위해서 사용된다.

요약하면, 감지기 시스템은 크기가 동일한 2개의 금속성 공진기 판(감지기 또는 감지기 판)을 포함하되, 상기 공진기 판은 서로 분리되어 있되 평행하다. 공진기 판은 지면과 연결되어 있지 않다. 전기 기기는, 공진 주파수가 형성될 때까지 공진기 판중 하나에 가변성 고 주파수(0.1 GHz 내지 1 GHz)를 생기게 하거나 스 위핑한다. 전기-자기장은 두 개의 판 사이의 빈 공간에서 발생한다. 매우 건조한 기재, 예를 들어 직물이 도입되는 경우에도, 공진 주파수에는 어떠한 변화도 생기지 않는다. 일부 주목할만한 유전 상수의 젖은 기재, 예를 들어 접착제 코팅된 직물이 상기 공간에 도입되는 경우, 필드는 반응하여 공진 주파수의 쉬프트 또는 변화를 유발할 것이다. 주파수 쉬프트의 양은 직물에 도포된 액상 접착제의 양과 상관관계를 가지므로, 접찹제 도포 장치를 조절함으로서 조절가능하다. 공진기 판의 배열 또는 평행한 판 사이의 간격을 변화시키거나 또다른 변화에 의해 공진 주파수의 정도 및 필드의 세기를 개조할 수 있다. 주파수의 쉬프트의 양은 도포된 접착제의 양에 따라 변하고, 이는 공진 공동 장치, 주파수 발생기/기록장치 및 접착제 도포 장치와 연결된 밀폐된 루프식 조절 시스템에 의해 조절된다.

본 발명의 감지기 설비가 추가로 개질될 수 있음이 고려되며, 예를 들면, 다음과 같다:

(1) 기준선 주파수를 측정하는 조절 감지기를 직물 웹 영역의 외부에 배치할 수 있다.

(2) 다중 감지기 용도에 있어서, 각각의 감지기의 필드를 스캐닝하기 위해 스위칭 전자장치를 갖는 하나의 주파수 발생기를 포함하는 것이 조절 시스템을 최적화한다. 이러한 시스템은 또한 다수의 접착제 도포 부분과 연결될 수 있다.

(3) 비-균일성, 예를 들어 과도한 침지에 의한 스트리킹(streaking)이나 낮은 침액 흡착율이 조절되는 경우, 조절 시스템은 경고하거나 공정을 중단시키기 위해서 품질 표시기로서 고안될 수 있다.

(4) 조절 시스템은 인장 수준 및 진공 불균일성의 변화와 같은 요인의 영향을 측정함으로서 접착제의 도포 및/또는 접착제의 진공 제거를 최적화하기 위해 고안될 수 있다.

사용된 방법 및 설비의 작동은 하기 실시예를 참고하여 추가로 설명한다.

실시예 1

표준형 공진기-감지 유니트는 도 4 내지 7에서 예시한 바와 같이 배치되었다. 이러한 예비 시험의 주요 목적은 제조 환경에 있어서 감지기의 기능, 성능, 민감성 및 반복성을 평가하는 것이다. 검토할 변수로는 감지기 판의 분리 거리, 감지기 작동 모드(홀수 대 짝수), 기재 재료(나일론 대 폴리에스테르), 동일한 물질의 상이한 구성, 접착제(침액)의 상이한 흡착량, 감지기 판의 디자인의 차이, 및 상이한 라인 속도를 들 수 있다.

이러한 실시예에서 수득한 결과는, 다른 언급을 하지 않은 한, 1.4 메가헤르쯔의 주파수 스케일을 사용하여 수득하였다. 수득된 결과에 있어서, 주파수 값이 작을수록, 직물상의 수분(침액)의 함량은 높은 것이다. 다양한 세트에서 수득한 데이타인 주파수 값은, 상이한 실험 간에는 서로 비교하지 말아야 하며, 이는 실험상의 차이가 존재하기 때문이다. 데이타는 단지 상대적인 상관관계만을 나타낸다.

본원 용도를 위해 최적화된 감지기 판의 크기는 300 mm×60mm로서, 전기 기기 요구사항에 부합가능할 정도의 주파수를 발생시킨다. 2개의 판 사이의 거리는 120 mm이다. 이는 현재의 용도에 있어서 최적의 민감성 및 정확성을 제공하였다. 그러나, 10 mm 내지 200mm 정도 분리될 수 있으며, 상기와 같은 간격일지라도 정확 히 측정되었다.

감지기는 수직형 배향인 경우가 보다 정확하였다. 게다가, 공진기 판의 배향이 0°(수직) 내지 90°(수평)로 변하는 경우, 커버가능한 영역 및 정확도가 변할 것이다.

크기가 동일한 2개의 공진기(감지기) 판은, 직물이 진공 헤드부로부터 배출되는 경우, 직물의 양쪽 측면에 배치되었다. 네트워크 분석기로부터의 350 메가 헤르쯔의 고 주파수의 신호가 2개의 판 사이에서 필드를 자극한다. 직물내의 수분은 판 사이의 반사 주파수를 변화시키고, 분석기는 주파수 분포의 쉬프트를 측정한다. 공진기 판은 차폐 구조물(기초판)에 부착되어 주변 환경, 예를 들어 영역내의 기기 조작자의 움직임에 의한 영향을 제거한다. 시험용 유니트는 관 모양의 구조물에 탑재된 크기가 큰 2개의 판을 사용하여 직물을 향해 미끄러지고 직물로부터 멀리 미끄러질 수 있다.

최적 거리가 확정되고 최적 판의 크기가 확정되는 경우, 제조시에 직물의 전체 폭을 가로질러 배치될 감지기 판 어레이가 사용될 수 있는지 여부를 고려해야 한다. 이러한 시험에 있어서, 한쌍의 판은 직물의 중심 부분에 위치한다.

첫 번째 듀베르 헤드부 이후에, 유니트가 장착되었다.

유니트는 주변 온도 및 습도 변화에 의해 유발되는 경향에 대해 체크하였다. 이것은 짝수 및 홀수 주파수 모드를 모니터링하는 것이 요구되고, 차이를 제거하였다. 차이가 주변 조건하에서 일정하게 유지되는 경우, 감지기는 적당하게 기능한다. 시험시, 차이가 일정하게 나타나는 경우, 대부분의 시험에서 단지 짝수 모드 만을 모니터링하였다. 그러나, 시험시, 사람이 공진기 유니트에 근접하는 경우, 습도 측정치가 영향을 받는다는 점에 주목하였다. 따라서, 차폐(보호)판의 배열영향의 차이를 여전히 평가해야만 한다.

감지기 판 디자인을 평가하였다. 두껍고 직사각형 감지기 판은 얇은 감지기 판과 유사하게 거동하였다. 두껍고 단단한 판을 사용하도록 결정되었다.

표준형 직사각형 판 대신에 모래시계형 감지기 판이 시도되었고, 품질 인자(Q 인자 또는 신호의 뚜렷함)이 상당히 개선되었다. 그러나, 상기 형태의 판을 사용하는 경우에는 보다 많은 노이즈가 나타났고, 판 형태 또한 최적화되어야 한다는 결론에 이르렀다.

감지기 판은 판 사이의 간격이 10 센티미터인 경우 우수하게 작동하였다. 20 센티미터로 분리되어 있는 경우에 대해 시험하였고, 신호가 수득되었지만, 이와 같은 거리에서는 덜 민감하였다. 감지기 사이의 거리가 2 밀리미터 쉬프트되는 것은 공진점에서 100 킬로헤르쯔의 주파수 쉬프트를 유발하기 때문에, 감지판 사이의 거리는 일정하게 유지되어야 한다.

이러한 시험을 하는 동안 판의 임의의 침액 오염도 관찰되지 않았지만, 감지기 판은 가소성 물질의 코팅과 같이 용이하게 세척하도록 코팅될 수 있음이 고려되었다.

나일론 직물 및 폴리에스테르 직물의 샘플은 평가하는 동안 가공하였다. 나일론은 3% 내지 6%의 직물내 수분 함량을 가지고 수분 함량은 롤의 내부 영역보다는 롤의 면 및 측부 모서리에서 보다 높았다. 또한, 롤의 제 1 랩이 롤의 나머지 부분에 비해 보다 높은 수분 함량을 나타내었다. 이것은 직물 롤의 상이한 영역에 있어서 직물내 수분에 대한 조절이 필요함을 나타낸다.

폴리에스테르는 대기로부터 매우 소량의 수분을 흡수하고 폴리에스테르를 나일론에 비해 적은량의 침액을 흡수하는 경향이 있음에 주목하였다. 초기 공진기 결과는, 나일론에 비해서 폴리에스테르의 침액 흡착량이 높음을 나타낸다. 이러한 변화를 설명하기 위해서 다수의 이론이 제안되었고, 이들중 하나는 폴리에스테르가 나일론과는 상이한 유전 상수를 갖는다는 점이었다. 또한, 주파수 쉬프트를 유발하는 것은 직물 자체이며, 이것은 직물 가공 유니트에서 사용되는 각각의 특정 물질에 대한 정확한 교정이 필요함을 나타낸다.

시험하는 도중, 하기 사항을 감지하는데 상기 유니트가 효율적임이 밝혀졌다:

(1) 듀베르 팬은 일정한 속도로 고정되어 있으나 직물의 속력을 늦추는 경우, 침액의 흡착량의 차이,

(2) 렛-오프(let-off) 어큐뮬레이터(accumulator)가 올려지거나 내려지는 경우의 침액 흡착량의 변화. 이러한 경우, 페스툰(festoon)내의 직물 공급 속도의 변화로 인한 장력 발진 다운스트림은 직물을 보다 개방형이 되도록 하여 보다 다량의 침액을 흡착할 수 있는 것으로 여겨진다.

(3) 접합부상에 보다 과량의 침액이 존재하기 때문에, 접합부가 관찰될 수 있고, 이것은 주파수 그래프에 있어서 급격한 음의 방향으로의 꺽인 부분을 유발한다.

(4) 스트리킹이 감지된 경우는 설비가 직물상에 존재하는 침액의 양의 소량 변화에도 매우 민감함을 나타내고, 스트리킹은 감지기 판이 스트리킹의 대역에 존재하지 않는 경우 검출될 수 없기 때문에 직물의 전체 폭을 가로지르는 감지기를 제공할 필요가 보다 대두된다.

(5) 침지 유니트가 멈춘 경우, 직물이 건조함이 관찰되었다. 감지기에 의해 관찰되는 주파수는 물질이 건조함에 따라 지수승으로 변한다.

(6) 상이한 얀(yarn) 공급기는 상이한 마무리용 오일을 사용하고, 따라서 직물은 보다 높거나 낮은 수분 흡수율을 보유할 수 있다. 동일한 세부 사항을 보유하나 상이한 공급기에 의해 제공된 얀에 의해 제조된 직물의 흡착량의 차이는 공진기에 의해 검출되었다. 동일한 진공 설정에 대해서도 침액 흡착량이 상이함이 밝혀졌다.

(7) 직물의 동일한 코드에 대한 듀베르 팬 속력을 변화시키는 것은 검출기 주파수 신호 수준의 차이를 나타낸다. 이는 주파수 변화와 흡착된 침액의 양 사이의 관계에 대한 지침을 제공할 수 있다.

도 15는 직물 변화에 대한 설비의 민감성을 나타낸다. 신호(100)는, 오래된 롤과 새로운 롤 사이의 접합부가 접근함에 따라 직물 롤의 꼬리부 말단에서 수득된다. 신호의 부분(101)은 렛-오프 페스툰이 개시하여 직물로 채워지는 경우를 나타내고, 지점(103)은 공진기 판 사이를 통과하는 2개의 직물 사이의 접합부를 나타낸다. 직물의 새로운 롤의 초기 신호(102)는 직물의 오래된 롤과 직물의 새로운 롤 사이에 일부 차이가 있음을 나타낸다. 라인은 장비가 바뀌는 경우 멈추고, 신호(104)의 상승된 말단 부분은, 직물이 공진기 판 사이에서 계속 건조됨에 따라 주파수의 변화를 나타낸다. 신호의 부분(106)은 유니트를 다시 개시하는 경우를 나타내고, 부분(108)은 신호가 전술한 수준으로 회복되는 것을 나타낸다. 예상치못하게도, 이러한 신호는 사용된 감지기 시스템에 대해 매우 민감하였다.

도 16을 참고하면, 상이한 판을 사용하여 수득된 신호가 관찰되었다. 신호(110)은 두꺼운 직사각형 판을 사용하여 수득된 결과를 나타내고, 신호(112)는 얇은 직사각형 판으로부터 수득된 결과를 나타낸다. 신호(114)는 모래시계형 판으로부터 수득된 신호를 나타낸다. 이러한 결과는 모래시계형 감지기 판의 경우 상이한 주파수가 수득됨을 나타낸다.

도 17은 감지기 판이 10 센티미터 떨어져 있는 경우(직물의 양쪽 측면에서 각각 5 센티미터임)에 수득한 신호와 판이 20센티미터 떨어져 있는 경우 수득한 신호 사이의 차이를 나타낸다. 신호(120)은 10 센티미터 떨어져 있는 경우의 민감성을 나타내고, 신호(122)는 20 센티미터 떨어져 있는 경우의 민감성을 나타낸다. 민감성의 변화를 참고로 하여, 시험을 위해서 10 센티미터 간격을 유지하도록 결정하였다.

도 18은 20 센티미터 간격의 나비형 감지기(모래시계형 감지기)를 사용하여 수득된 신호를 나타낸다. 신호중의 쉬프트(131)는 직물 롤내의 2개의 상이한 종류의 얀의 변화를 나타낸다. 신호(130)은 제 1 형의 얀에 대한 정류 상태를 나타내고, 신호(132)는 제 2 얀에 대한 정류 상태를 나타낸다.

도 19는 직물상에 도입된 스트리킹을 나타낸다. 신호(140)의 기울기는 직물 상에 흡착된 침액의 양이 증가함을 나타낸다. 또한, 신호는 본 발명의 설비를 사용하는 경우 수득되는 우수한 민감성을 나타낸다.

본 발명에서 제공하는 설명을 기초로 하여, 본 발명의 변형이 가능하다. 특정한 대표적인 실시양태 및 세부사항은 본 발명을 설명하기 위해 제공된 것이지만, 당 분야의 숙련자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않은 채 다양하게 변화 및 개조가 가능함을 알 것이다. 따라서, 하기 첨부된 특허청구범위에서 정의한 바와 같이 본 발명에서 의도하는 전체 범주에서 벗어나지 않은 채, 기술한 특정 실시양태에서 변종을 제조할 수 있음을 알 것이다.

본 발명에 따라 기재상에 액상 중합체를 도포하는 방법에 중합체 도포량을 검출하기 위한 감지 수단을 제공하는 단계 및 상기 중합체 도포량을 감지하는 단계를 추가함으로써, 기재상에 중합체 도포량에 대한 검사가 자동화되어 기재 가공의 비용을 절감할 뿐만 아니라 품질 개선 효과까지 달성하였다.

Claims (3)

1. (a) 특정 기재에 대한 제 1 공진 주파수 기준선 및 목적하는 양의 중합체로 코팅된 상기 기재에 대한 제 2 공진 주파수 기준선을 설정하는 단계;

   (b) 액상 중합체 도포 수단으로 액상 중합체를 상기 기재에 도포하는 단계;

   (c) 상기 코팅된 기재를 공진 공동 감지기에 통과시키는 단계;

   (d) 상기 공진 공동 감지기를 이용하여 기재에 도포된 액상 중합체의 양을 감지하는 단계;

   (e) 상기 코팅된 기재를 진공 수단에 통과시키는 단계;

   (f) 상기 진공 수단으로 상기 기재로부터 과량의 중합체를 제거하는 단계; 및

   (g) 상기 기재 상의 중합체의 양이 목적하는 양보다 높으면 진공도를 증가시키고 목적하는 양보다 낮으면 진공도를 강하시키도록 상기 공진 주파수 기준선들을 사용하여 진공 수단 내의 진공도를 조절하거나, 또는

   상기 기재 상의 중합체의 양이 목적하는 양보다 높으면 기재의 통과 속도를 증가시키고 목적하는 양보다 낮으면 기재의 통과 속도를 강하시키도록 상기 공진 주파수 기준선들을 사용하여 액상 중합체 도포 수단 및 진공 수단을 통과하는 기재의 통과 속도를 조절하는 단계

   를 순서대로 포함하는 기재로의 액상 중합체의 도포방법.
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3. 삭제

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