KR100454402B1 - 간헐공급용 밸브 및 간헐도포장치 - Google Patents

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KR100454402B1
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토레이 엔지니어링 컴퍼니, 리미티드
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Abstract

액체를 공급하기 시작할 때 공급량이 일시적으로 많아지는 일이 거의 일어나지 않는 간헐도포용 밸브 및 도포층에 두께의 차이로 인한 반점이 거의 생기지 않는 간헐도포장치를 제공하기 위해 발명된 것으로,
밸브부재(15a)와 원판(15b)으로 이루어진 밸브체(15)를 가진 피스톤(14)과, 상가 밸브체(15)에 의해 도포액통로가 폐지되도록 하는 밸브시트(12) 및, 상기 피스톤(14)을 이동시키는 실린더(13)를 구비하고서, 도포액을 공급 또는 정지시키도록 구성된 2방향밸브에서, 상기 밸브체(15)가 피스톤(14)에 축의 길이방향으로 이동할 수 있게 장착된 구조로 되어 있다.

Description

간헐공급용 밸브 및 간헐도포장치 {Valve for intermittent feeding and apparatus for intermittent application}
본 발명은 도포대상물(塗布對象物)에 합성수지액이나 도료와 같은 액체를 소정의 간격으로 간헐적(間歇的)으로 도포하는 경우에 사용되는 간헐공급용 밸브 및 간헐도포장치에 관한 것이다.
일반적으로 리튬이온전지를 제조하는 공정에서는, 길이가 긴 장척(長尺)의알미늄박(箔)이나 동박(銅箔)과 같은 기재(基材)에다 전극재료인 흑연이나 코크스, 탄소섬유 등을 간격을 두고 간헐적으로 도포하는 경우, 또는 장척의 합성수지필름이나 종이 등의 표면에 합성수지액이나 도료 등의 액체를 도포하는 경우에는, 예컨대 일본국 특개평10 - 76209호 공보에 기재되어 있는 것과 같은 액체저류조와 송액펌프 및 액체귀환기구를 가진 간헐공급용 밸브와 액체토출용 슬릿다이가 순서대로 송액용 배관으로 연결되어 구성된 간헐도포장치를 사용하고 있다.
이러한 간헐공급용 밸브는, 도9에 도시된 것과 같은 밸브시트(51)를 사이에 두고 나뉘어진 액체의 유입측 저류챔버(50-1)와 배출측 저류챔버(50-2)를 가진 밸브본체(50)와, 이 밸브본체(50)에 연결되고서 피스톤(53)을 사이에 두고 나뉘어진 압축공기챔버(52-1, 52-2)를 가진 실린더(52) 및, 상기 피스톤(53)의 축(53-1)에 일체로 부착된 밸브체(54)를 갖추고서, 이 밸브체(54)가 밸브시트(51)를 향해 이동해서 액체의 공급을 정지시킬 때 액체의 액체배출측 저류챔버(50-2)쪽에 부압(負壓)이 발생하도록 구성되어 있다.
그런데, 상기와 같은 간헐공급용 밸브에서는 액체의 공급을 정지시킬 때 부압이 발생하도록 되어 있기 때문에 슬릿다이에서 액체가 스며나오는 것이 방지될 수는 있으나, 액체의 공급이 개시되는 경우에는 밸브체의 이동에 따라 가압상태로 되기 때문에 슬릿다이에 대한 공급량이 갑자기 많아져 최초의 부분에만 너무 두꺼운 도포층이 형성되게 됨으로써 도포면에 반점과 같은 흠이 생긴다고 하는 문제가있게 된다.
또, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 실린더부에 대한 압축공기의 공급량을 조절해서 피스톤의 이동속도를 제어하게 되면, 액체의 유입측 챔버와 배출측 챔버의 압력조정이 늦어지게 되어, 이 역시 도포층의 두께에 흠이 생기게 되는 문제가 있게 된다.
이에 본 발명은 액체의 공급을 개시할 때 공급량의 불균일로 말미암은 도포층의 흠이 생기지 않도록 하는 간헐공급용 밸브 및, 도포층의 두께에 거의 흠이 생기지 않도록 하는 간헐도포장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도1은, 본 발명 간헐도포장치의 제1실시예 구성을 나타낸 개략도,
도2는, 본 발명 간헐공급용 밸브의 제1실시예 구성을 나타낸 개략단면도,
도3은, 본 발명 간헐공급용 밸브의 제2실시예 구성을 나타낸 개략단면도,
도4, 도5, 도6, 도7은 도2에 도시된 간헐공급용 밸브의 액체공급 및 정지동작을 설명하기 위한 개략도,
도8은, 본 발명 간헐공급용 밸브에 의해 액체의 공급 및 정지가 행해진 경우의 슬릿다이내의 압력상태를 나타낸 개략도,
도9는, 종래의 간헐공급용 밸브의 한 실시예 구성을 나타낸 개략단면도,
도10은, 종래의 간헐공급용 밸브에 의해 액체의 공급 및 정지가 도8의 경우와 같은 조건에서 행해진 경우의 슬릿다이내의 압력상태를 나타낸 개략도,
도11은, 종래의 간헐공급용 밸브에 의해 도10의 경우보다 도포개시시의 밸브체의 이동속도를 느리게 운전한 경우의 슬릿다이내의 압력상태를 나타낸 개략도이다.
(주요부호의 설명)
1 ‥‥ 액체저류조 2 ‥‥ 송액펌프
3 ‥‥ 간헐공급용 밸브 4 ‥‥ 슬릿다이
5, 6, 7 ‥ 송액용 배관 8 ‥‥ 귀환용 관
9 ‥‥ 칸막이밸브 11, 18 ‥ 밸브본체
12 ‥‥ 밸브시트 13 ‥‥ 실린더
14, 19 ‥ 피스톤 15 ‥‥ 밸브체
16 ‥‥ 너트 17, 20 ‥ 밀봉부재
11-1, 18-1 ‥‥ 액체유입측 저류챔버
11-2, 18-2 ‥‥ 액체배출측 저류챔버
13-1, 13-2 ‥‥ 압축공기챔버
14-1, 19-1 ‥피스톤축 15a ‥‥ 밸브부재
15b ‥‥원판
본 발명 간헐공급용 밸브는, 도포액을 공급 또는 정지시키도록 된 2방향밸브에 있어서, 도포액의 공급을 정지시킬 때는 하류쪽에 부압이 발생하도록 하고, 도포액의 공급을 개시할 때는 정압(正壓)이 발생하는 것을 일시적으로 억제하도록 된 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.
또, 본 발명 간헐공급용 밸브는, 밸브체를 가진 피스톤과 상기 밸브체에 의해 도포액통로가 폐지되도록 하는 밸브시트, 상기 피스톤을 이동시키는 이동수단을 갖추어, 도포액을 공급 또는 정지시키도록 구성된 칸막이형 2방향밸브에 있어서, 상기 밸브체가 피스톤에 축의 길이방향으로 이동할 수 있도록 구성되는 한편, 상기 밸브체가 부착되는 축이 밸브시트를 사이에 두고 형성된 액체유입구측 챔버내와 액체배출구측 챔버내에 존재하도록 배치되어, 피스톤과 함께 축이 길이방향으로 이동하더라도 각 챔버내의 액량(液量)이 변화하지 않도록 되어 있다. 또한, 상기 밸브체가 밸브시트에 닿게 되는 밸브부재와 원판으로 구성되어 있다.
한편, 본 발명 간헐도포장치는, 액체저류조와 송액펌프 및 액체토출용 슬릿다이가 순서대로 송액용 배관으로 연결된 장치에 있어서, 상기 송액펌프와 상기 액체토출용 슬릿다이 사이에 상기 본 발명에 따른 간헐공급용 밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 구조로 되어 있다.
(실시예)
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도1은 본 발명 간헐공급용 밸브가 설치된 간헐도포장치의 제1실시예 구성을 개략도로 나타낸 것으로, 본 발명 간헐도포장치는 액체저류조(1)와 송액펌프(2), 액체귀환기구를 가진 간헐공급용 밸브(3) 및 액체토출용 슬릿다이(Slit die;4)가 순서대로 송액용 배관(5, 6, 7)으로 연결됨과 더불어, 상기 액체저류조(1)와 송액용 배관(6)이 칸막이형 밸브(9)를 가진 귀환용 관(8)에 의해 연결된 구조로 되어 있다.
상기 간헐공급용 밸브(3)는 도2에 도시된 것과 같이, 밸브시트(12)를 사이에 두고 액체가 유입되는 액체유입측 저류챔버(11-1)와 배출되는 쪽의 액체배출측 저류챔버(11-2)를 가진 밸브본체(11)와, 이 밸브본체(11)에 연결되고서 피스톤(14)을 사이에 둔 압축공기챔버(13-1, 13-2)를 가진 실린더(13) 및, 상기 피스톤(14)의 축(14-1)에 길이방향으로 이동할 수 있게 부착된 밸브체(15)를 갖춘 구조로 되어 있다. 여기서, 이 밸브체(15)는 밸브시트(12)에 닿게 되는 밸브부재(15a)와 두껍고 직경이 큰 원판(15b)으로 형성되어, 상기 피스톤(14)의 축(14-1)의 선단부에 나사결합된 너트(16)에 의해 이동량이 규제되도록 되어 있다.
상기 원판(15b)의 두께와 직경은 도포되는 액체의 점도(粘度)와 필요로 하는 부압력(負壓力)에 따라 적절히 설정하게 된다. 또, 상기 밸브부재(15a)와 원판(15b)은 분리된 상태에서 각각 이동하거나 또는 일체로 이동할 수 있게 구성될 수 있어서, 이렇게 원판(15b)이 설치되도록 구성됨으로써 종래의 밸브체에 비해 큰 부압력을 얻을 수가 있게 된다.
상기 밸브본체(11)의 액체유입측 저류챔버(11-1)에는 송액용 배관(6)이 연결되는 한편, 액체배출측 저류챔버(11-2)에는 송액용 배관(7)이 연결되도록 되어 있다.
또, 상기 압축공기챔버(13-1, 13-2)에는 전자식 절환밸브와 압력조절기능을 가진 압축공기공급용 관(도시되지 않음)이 연결되어, 압축공기의 공급위치를 바꾸어줌으로써 피스톤(14)이 왕복동할 수 있게 하도록 되어 있다.
그리고, 상기 밸브본체(11)와 실린더(13)의 피스톤축(14-1) 지지부에는 누설방지용 밀봉부재(17)가 밸브본체(11) 또는 실린더(13) 중 어느 하나에 부착되도록 되어 있다. 이 밀봉부재(17)를 피스톤축(14-1)의 지지부재가 되도록 할 수도 있다.
상기 간헐공급용 밸브(3)에서의 액체의 공급동작과 정지동작은, 도4 ~ 도7에 도시된 것과 같이 액체의 공급이 정지된 상태(도4)에서, 압축공기가 압축공기챔버(13-1)로 공급되어 피스톤(14)이 (A)방향으로 이동하면 밸브체(15)가 밸브시트(12)에 닿은 그대로의 상태에서 피스톤축(14-1)만 이동한 상태로 되고(도5), 이어 송액펌프(2)에 의해 보내져온 액체(액체압력)에 의해 압압되어 밸브체(15)가 밸브시트(12)로부터 떨어져, 액체유입측 저류챔버(11-1)내에 있는 액체가 이 밸브시트(12)와 밸브체(15) 사이를 통해 액체배출측 저류챔버(11-2)로 이동해서 슬릿다이(4)로 공급되며(도6), 압축공기가 압축공기챔버(13-2)로 공급되어 피스톤(14)이 (B)방향으로 이동하면(도7) 이 피스톤(14)과 일체로 밸브체(15)가 밸브시트(12)를 향해 이동해서 도4의 상태로 되돌려져 액체의 공급이 정지되게 된다.
즉, 상기와 같이 밸브체(15)가 (A)방향으로 이동했을 때(개구)는 하류쪽인 액체배출측 저류챔버(11-2)에는 정압이 발생하지 않고, 밸브체(15)가 (B)방향으로 이동했을 때(폐쇄)는 액체배출측 저류챔버(11-2)내의 액체가 빨려 되돌려지게 됨으로써 액체배출측 저류챔버(11-2)에 부압이 발생하게 된다.
앞에서 설명한 간헐도포장치를 가지고 리튬이온축전지용 기재(基材)에 대해 아래의 조건으로 도포액을 도포하고서, 슬릿다이(4)내의 압력을 측정하여 기록한 결과는 도8에 도시된 것과 같다.
도포액공급압력 : 1.2kg/㎠G
도포액점도 : 10000 cps
도포속도 : 5m/min
도포두께 : 120㎛(건조시)
도포폭 : 580mm
도포길이 : 300mm / 미도포길이 : 50 ~ 100mm
상기와 같은 조건에서 간헐도포를 행한 경우의 슬릿다이(4)내의 압력을 측정해서 기록한 결과 도8에 도시된 것과 같은 압력파형(壓力波形)을 이룬다는 것을 알 수 있었다. 이러한 압력파형은 도포를 개시한 직후에도 특히 변화하지 않아, 도포가 시작될 때의 두께변화가 ±3㎛ 정도이고, 소정의 두께에 달할 때까지의 길이는 3 ~ 5mm 정도가 되어, 간헐공급용 밸브(3)의 밸브체(15)가 원활히 동작한다는 것을 알 수 있었다.
한편, 종래의 간헐공급용 밸브를 사용해서 앞에서 설명된 것과 같은 조건에서 간헐도포를 행한 경우의 슬릿다이(4)내의 압력을 측정해서 기록한 결과, 도10에 도시된 것과 같은 압력파형이 형성됨을 알 수 있었는 바, 이러한 압력파형은 도포를 개시한 직후에 크게 변화해서 국부적으로 두꺼운 부분이 생겨 권취공정(卷取工程)과 프레스공정과 같은 후공정에서 부서지거나 끊어지게 되는 치명적인 결점으로 된다.
그 때문에 도포를 개시할 때의 밸브체(54)의 이동속도를 늦어지게 해서 국부적으로 두꺼운 부분이 생기지 않도록 하려면, 도11에 도시된 것과 같이 두께가 안정될 때까지에 상당히 긴 시간이 걸리게 된다. 이때의 도포개시시의 두께변화는 -10 ~ 20㎛ 정도로서, 소정의 두께에 달할 때까지에는 20 ~ 50mm를 요하게 된다.
이와 같은 측정결과로부터, 본 발명 간헐공급용 밸브(3)를 사용하면, 액체의 공급을 시작할 때 공급량이 일시적으로 많아지는 것을 방지할 수가 있어서, 항상 균일한 양의 액체가 공급될 수 있게 된다. 또, 본 발명 간헐공급용 밸브(3)를 사용한 간헐도포장치를 사용하게 되면 균일한 두께를 가진 도포물을 얻을 수가 있게 된다.
한편, 앞에서 설명한 간헐공급용 밸브(3) 대신, 도3에 도시된 것과 같이 피스톤(19)의 축(19-1)이, 이 피스톤축(19-1)이 밸브시트(12)를 사이에 두고 형성된 액체의 유입측 챔버(18-1)와 배출측 챔버(18-2)에 존재하고서, 그 선단부가 밸브본체(18)의 밀봉부재(20) 또는 베어링에 의해 이동할 수 있게 지지되어, 이 피스톤(19)과 함께 피스톤축(19-1)이 길이방향으로 이동하더라도 각 챔버(18-1, 18-2)내에서의 액량이 변화하지 않도록 구성될 수도 있다.
이와 같이 피스톤축(19-1)이 액체배출측 챔버(18-2)내에 존재하도록 구성되면, 피스톤축(19-1)이 이동하더라도 액체배출측 챔버(18-2)내에서의 액체량이 변화하지 않기 때문에(축의 직경에 차이가 없는 경우에는 액체량에 변화가 생기지 않으나, 축의 직경에 차이가 있는 경우에는 이 직경의 차이에 따른 체적의 차이가 생긴다), 도2에 도시된 간헐공급용 밸브(3)에 의해 액체의 공급이 개시될 때의 공급량변화가 보다 작아지도록 할 수가 있게 된다.
한편, 본 발명 간헐공급용 밸브가 일본국 특개소63 - 91164호 공보나 일본국 특개평10 - 70209호 공보 등에 기재된 것과 같은 액체도포장치 또는 그 밖의 도포부재를 가진 간헐도포장치에도 사용될 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명 간헐공급용 밸브에 의하면, 도포액의 공급을 정지하게 되면 하류쪽에 부압이 생겨나고, 도포액을 공급하기 시작하면 정압의 발생이 일시적으로 억제되도록 되어 있기 때문에, 액체의 공급이 개시될 때 공급량이 일시적으로 많아지는 것이 방지될 수 있어서 항상 균일한 양의 액체가 공급될 수 있게 된다.
또, 본 발명 간헐공급용 밸브가, 밸브체를 가진 피스톤과, 상기 밸브체에 의해 도포액통로가 폐지되도록 하는 밸브시트, 상기 피스톤을 이동시키는 이동수단을 구비하여, 도포액을 공급 또는 정지시키는 2방향밸브로 구성되고서, 상기 밸브체가 피스톤에 축방향으로 이동할 수 있게 장착되도록 되어 있기 때문에, 액체를 공급하기 시작할 때 공급량이 일시적으로 많아지는 것이 확실하게 방지될 수가 있게 된다. 또한, 상기 밸브체를 부착시키기 위한 피스톤의 축이, 이 축이 피스톤과 함께 밸브시트를 사이에 두고 형성된 액체유입구측 챔버내와 액체배출구측 챔버내에 존재하게 되어, 피스톤과 함께 축이 길이방향으로 이동하더라도 각 챔버내에서의 액량이 변화하지 않도록 되어 있어서, 액체가 공급되기 시작할 때 공급량이 일시적으로 많아지는 것이 확실하게 방지될 수 있게 된다. 그리고, 상기 밸브체가 밸브시트에 닿는 밸브부재와 원판으로 구성됨으로써, 도포액에 대응한 부압력이 쉽고 확실하게 얻어질 수 있어 액의 누설이 확실히 방지될 수 있게 된다.
한편, 본 발명 간헐도포장치가, 액체저류조와 송액펌프, 액체토출용 다이가 순서대로 송액용 배관에 의해 연결되는 한편, 상기 송액펌프와 액체토출용 슬릿다이 사이에 상기 본 발명에 따른 간헐공급용 밸브가 설치됨으로써, 액체가 공급되기 시작할 때 공급량이 일시적으로 많아지지 않게 되어 균일한 두께를 가진 도포층이 만들어질 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 도포액을 공급 또는 정지시키는 2방향밸브에 있어서, 밸브시트(12)를 사이에 두고 액체의 유입측 저류챔버(11-1, 18-1)와 배출측 저류챔버(11-2, 18-2)를 가진 밸브본체(11, 18)와, 이 밸브본체(11, 18)에 연결되고서 내부에 피스톤(14, 19)이 설치되는 압축공기챔버(13-1, 13-2)를 가진 실린더(13) 및, 상기 피스톤(14, 19)의 축(14-1, 19-1)에 부착된 밸브체(15)를 갖추고서, 도포액의 공급을 정지시키려면, 상기 밸브체(15)를 이동시켜 상기 밸브시트(12)에 닿게 함으로써 액체통로를 폐지하여 상기 액체의 배출측 저류챔버(11-2, 18-2)에 부압이 발생되도록 하고, 도포액의 공급을 개시하려면, 상기 밸브체(15)가 액체에 의해 상기 밸브시트(12)에서 떨어지도록 해서, 공급개시 직후 액체의 압력파형이 특히 변하지 않거나 액체공급이 개시될 때 공급량의 변화가 적어질 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 간헐공급용 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피스톤(14, 19)과 피스톤축(14-1, 19-1)이, 상기 압축공기챔버(13-1, 13-2)로 공급되는 압축공기의 공급위치가 바뀌어짐으로써 왕복이동할 수 있도록 함과 더불어, 상기 밸브체(15)가 상기 피스톤축(14-1, 19-1)에 그 길이방향으로 이동할 수 있게 장착된 것을 특징으로 하는 간헐공급용 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 밸브체(15)를 부착하기 위한 피스톤축(19-1)이, 상기 밸브시트(12)를 사이에 두고 형성된 액체의 유입측 저류챔버(18-1) 내와 배출측 저류챔버(18-2) 내를 관통하는 상태로 배치되도록 설치되어, 상기 피스톤(19)과 함께 축(19-1)이 그 길이방향으로 이동하더라도 각 챔버(18-1, 18-2) 내의 액체의 량이 변화되지 않게 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 간헐공급용 밸브.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브체(15)가 상기 밸브시트(12)에 닿는 밸브부재(15a)와 이 밸브부재(15a)보다 직경이 큰 원판(15b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 간헐공급용 밸브.
  5. 액체저류조(1)와 송액펌프(2) 및 액체토출용 슬릿다이(4)가 순차로 송액용 배관(5, 6, 7)에 의해 연결되도록 구성된 간헐도포장치에 있어서, 상기 송액펌프(2)와 상기 액체토출용 슬릿다이(4) 사이에 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 간헐공급용 밸브(3)가 설치된 것을 특징으로 하는 간헐도포장치.
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