KR100816293B1

KR100816293B1 - 분산액 코팅 장치

Info

Publication number: KR100816293B1
Application number: KR1020070032565A
Authority: KR
Inventors: 박근우
Original assignee: 주식회사 탑 엔지니어링
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2008-03-25

Abstract

본 발명은 분산액 코팅 장치에 관한 것으로, 본 발명은 분산액이 채워진 액 저장 탱크와, 상기 액 저장 탱크에 연결되는 배출 라인과, 상기 배출 라인에 연결되어 폴리머 필름에 분산액을 분사시키는 노즐과, 상기 배출 라인에 장착되어 유량을 제어하는 제어 유닛과, 상기 폴리머 필름 측에 설치되어 폴리머 필름에 열을 가하는 제1 히터를 포함하여 구성된다. 이로 인하여, 점도가 낮은 분산액, 특히 씨앤티 분산액을 폴리머 계통의 필름에 균일하고 부착성이 강하게 코팅할 수 있도록 한 것이다.

Description

분산액 코팅 장치{APPARATUS FOR DISPERSING SUSPENSION }

도 1은 본 발명의 분산액 코팅 장치의 제1 실시예를 도시한 구성도,

도 2는 본 발명의 분산액 코팅 장치의 제2 실시예를 도시한 구성도,

도 3는 본 발명의 분산액 코팅 장치의 제2 실시예를 구성하는 히터가 장착된 상태를 도시한 정면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

30; 액 저장 탱크 40; 배출 라인

41; 제어 유닛 50; 노즐

60; 제1 히터 61,81; 열전달판

62,82; 발열선 90; 히팅 롤러

100; 예열 히터 F; 폴리머 필름(Polymer film)

본 발명은 분산액 코팅 장치에 관한 것으로, 특히, 점도가 낮은 분산액, 특히 씨앤티 분산액을 폴리머 계통의 필름에 균일하고 부착성이 강하게 코팅할 수 있도록 한 분산액 코팅 장치를 제공함에 있다.

일반적으로 각종 평판 디스플레이에는 충분한 개구율(aperture)을 확보하기 위하여 투명 전극이 구비되며, 그 투명 전극으로는 가시광 투과율이 높은 ITO(Indium Tin Oxide)로 형성된 도전막인 ITO 도전막이 주로 사용되고 있다.

하지만, ITO 도전막은 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 등 유리 기판을 사용하는 평만 디스플레이에는 적용될 수 있으나, 최근 차세대 디스플레이로 주목받고 있는 플렉서블 디스플레이에는 적용하기 어려운 점이 있다.

플렉시블 디스플레이에 ITO 도전막이 적용될 경우 디스플레이를 휘거나 구부리는 과정에서 ITO 소재 특성상 ITO 도전막이 끊어질 수 있게 되어 전극으로서의 기능을 제대로 수행하지 못하게 된다.

이러한 ITO 도전막을 대체하기 위한 방안으로 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nanotube; 이하, 씨앤티라 함)로 형성된 도전막인 씨앤티 도전막을 투명 전극으로 사용하려는 연구 개발이 진행되고 있다.

씨앤티는 독특한 구조적 특징과 전기적 특성이 알려진 후 그 씨앤티는 전계방출소자(FED; Field Emission Device), 백라이트(back-light), 나노전자소자(nanoelectronic device), 액츄에이터(actuator), 등 많은 분야에서 응용되고 있다.

이와 같은 씨앤티로 형성된 도전막이 투명 전극 등에 사용되기 위해서는 도전막을 균일하게 형성하는 것이 중요한 과제 중의 하나이다. 또한, 플렉서블 디스플레이에 씨앤티 도전막을 형성할 경우에도 유연성을 갖는 플렉시블 기판 위에 밀도와 두께를 일정하게 조절하면서 균일한 탄소나노튜브 도전막을 형성하는 것은 씨 앤티 도전막의 신뢰성을 높일 수 있는 필수적인 과제이다. 또한, 씨앤티 분말을 디아이 워터(Deionzed water)에 혼합한 씨앤티 분산액은 점성이 물과 유사하여 폴리머 계열의 필름이나 유리 기판이 코팅하기가 쉽지 않다.

상기한 바와 같은 문제점들을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 점도가 낮은 분산액, 특히 씨앤티 분산액을 폴리머 계통의 필름에 균일하고 부착성이 강하게 코팅할 수 있도록 한 분산액 코팅 장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 분산액이 채워진 액 저장 탱크와, 상기 액 저장 탱크에 연결되는 배출 라인과, 상기 배출 라인에 연결되어 폴리머 필름에 분산액을 분사시키는 노즐과, 상기 배출 라인에 장착되어 유량을 제어하는 제어 유닛과, 상기 폴리머 필름 측에 설치되어 그 폴리머 필름에 열을 가하는 제1 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산액 코팅 장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 분산액 코팅 장치를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 분산액 코팅 장치의 제1 실시예가 구비된 코팅 시스템을 도시한 구성도이다.

이에 도시한 바와 같이, 코팅 시스템은 분말과 액체가 혼합되는 혼합 탱크(10)에 분산 탱크(20)가 연결된다. 그 혼합 탱크(10)와 분산 탱크(20)는 제1 연결 라인(L1)에 의해 연결되며 그 제1 연결 라인(L1)에 유량 조절밸브(V)가 장착된 다.

상기 혼합 탱크(10)와 분산 탱크(20)에 각각 수위를 감지하는 수위 센서(12)(22)가 구비됨이 바람직하다. 그리고 상기 분산 탱크(20)에 재료를 분산시키는 분산 유닛(23)과 그 분산 정도를 측정하는 측정 유닛(24)이 구비된다.

상기 혼합 탱크(10)에서 혼합되는 재료의 일예로, 씨앤티 분말과 디아이 워터 그리고 그 씨앤티 분말을 디아이 워터에 잘 분산되도록 촉매 역할을 하는 분산제를 포함한다. 이하에서, 씨앤티 분말과 디아이 워터 그리고 분산제를 포함하는 재료를 기준으로 설명한다.

상기 씨앤티 분말, 디아이 워터 그리고 분산제를 포함하는 재료는 혼합 탱크(10)에 투입하여 혼합되고 그 혼합된 재료를 분산 탱크(20)에 유입시켜 그 분산 탱크(20)에서 씨앤티 분말을 디아이 워터에 분산시키게 된다. 그 씨앤티 분말, 디아이 워터 그리고 분산제가 혼합되어 디아이 워터에 씨앤티 분말이 분산된 것을 씨앤티 분산액이라 한다.

본 발명의 분산액 코팅 장치의 제1 실시예는 상기 분산 탱크(20)와 연결되어 그 분산 탱크(20)에서 분산이 완료된 씨앤티 분산액이 채워지는 액 저장 탱크(30)와 그 액 저장 탱크(30)에 연결되어 씨앤티 분산액이 배출되는 배출 라인(40)이 구비된다.

상기 분산 탱크(20)와 액 저장 탱크(30)는 제2 연결 라인(L2)에 의해 연결되며, 그 제2 연결 라인(L2)에 유량을 조절하는 유량 조절밸브(V)가 장착된다.

상기 액 저장 탱크(30)에 씨앤티 분산액의 수위를 감지하는 수위 센서(31)가 장착되고 그 액 저장 탱크(30)의 내부 압력을 조절하는 압력 조절 유닛(32)이 장착된다. 상기 압력 조절 유닛(32)의 압력 조절에 의해 그 액 저장 탱크(30) 내부에 채워진 씨앤티 분산액이 상기 배출 라인(40)을 통해 배출된다.

상기 액 저장 탱크(30)와 상기 혼합 탱크(10)는 제3 연결 라인(L3)에 의해 연결됨이 바람직하고, 그 제3 연결 라인(L3)에 유량을 조절하는 유량 조절밸브(V)가 장착됨이 바람직하다.

상기 배출 라인(40)에 유량을 제어하는 제어 유닛(41)이 장착되며, 그 배출 라인(40)의 끝에 씨앤티 분산액을 분사시키는 노즐(50)이 연결된다. 상기 노즐(50)은 씨앤티 분산액을 분무 형태로 분사시키는 스프레이 노즐이며, 또한 그 노즐(50)의 분사각이 조절될 수 있는 슬릿 노즐임이 바람직하다.

또한 상기 노즐(50)은 복수 개의 노즐이 결합된 어셈블리 형태로 이루어질 수 있으며, 그 복수 개의 노즐에서 각각 동일한 분산액이 분사된다.

상기 노즐(50)은 분산액을 미립화하여 안개 형태로 분무시키는 초음파 노즐이 적용될 수 있다.

상기 노즐(50)은 폴리머 필름(F)에 소정 간격을 두고 위치하게 되고 그 폴리머 필름(F)은 이송 유닛에 의해 이송된다. 상기 폴리머 필름(F)은 PET, PES, PC 등과 같은 폴리머 계통의 필름이다.

상기 이송 유닛의 일예로, 일정 간격을 두고 위치하는 두 개의 이송 롤러(혹은 두 개의 릴)(R)와 그 롤러(R)를 회전시키는 모터(M)를 포함하여 구성된다. 상기 두 개의 롤러(R)에 폴리머 필름(F)이 감겨진 상태에서 그 두 개의 롤러(R)를 회전 시킴에 의해 한 쪽 롤러(R)에 감긴 폴리머 필름(F)이 풀리면서 다른 쪽 롤러(R)에 감기면서 그 폴리머 필름(F)이 이송된다. 상기 폴리머 필름(F)은 이송 유닛에 의해 연속적으로 이송될 수 있고, 또한 일정 거리만큼 반복적으로 이송될 수 있다.

상기 폴리머 필름(F)은 그 길이 방향이 수직 방향으로 위치하게 됨이 바람직하며 그 폴리머 필름(F)은 상측에서 하측으로 이송됨이 바람직하다. 상기 폴리머 필름(F)이 수직 방향으로 위치하게 될 경우, 씨앤티 분산액이 노즐(50)을 통해 폴리머 필름(F)으로 분사될 때 분사된 입자 중 크기가 커서 무거운 입자는 자중에 의해 낙하되고 입자가 작은 가벼운 입자는 폴리머 필름(F)에 부착되므로 분사된 입자들 중 주로 작은 입자만이 폴리머 필름(F)에 부착된다.

상기 폴리머 필름(F)의 옆에 제1 히터(60)가 설치되며, 그 제1 히터(60)는 상기 노즐(50)의 반대편에 위치하며 그 노즐(50)과 대응되게 위치한다.

상기 제1 히터(60)의 일예로, 소정 두께와 면적을 갖는 열전달판(61)과, 상기 열전달판(61)에 배열되며 인가되는 전류에 의해 열을 발생시키는 발열선(62)을 포함하여 구성된다.

상기 제1 히터(60)는 상기 노즐(50)에서 분사되는 씨앤티 분산액 미세 입자들이 상기 폴리머 필름(F)에 부착되는 것을 촉진시키도록 그 폴리머 필름(F)을 가열시키게 된다.

상기 배출 라인(40)에 그 배출 라인(40)을 통해 유동하는 씨앤티 분산액을 가열시키는 제2 히터(70)가 장착됨이 바람직하다. 상기 제2 히터(70)는 상기 노즐(50)에 인접하도록 상기 배출 라인(40)에 장착됨이 바람직하다. 상기 제2 히 터(70)는 상기 배출 라인(40)을 통해 노즐(50)로 분사되는 씨앤티 분산액을 가열시켜 그 씨앤티 분산액이 폴리머 필름(F)에 부착되는 것을 촉진시키게 된다.

본 발명의 분산액 코팅 장치의 제2 실시예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 분산액 코팅 장치는 씨앤티 분산액이 채워지는 액 저장 탱크(30)와, 그 액 저장 탱크(30)에 연결되어 씨앤티 분산액이 배출되는 배출 라인(40)이 구비된다.

상기 액 저장 탱크(30)에 위에서 설명한 바와 같은 혼합 탱크(10)와 분산 탱크(20)가 연결될 수 있다.

상기 배출 라인(40)은 절곡된 형태로 형성되며 그 배출 라인(40)의 끝, 즉 출구가 아래 방향을 향하도록 위치하게 된다.

상기 배출 라인(40)에 씨앤티 분산액의 유량을 제어하는 제어 유닛이 장착되며, 그 배출 라인(40)의 끝에 씨앤티 분산액을 분산시키는 노즐(50)이 연결된다.

상기 배출 라인(40)에 유량을 제어하는 제어 유닛(41)이 장착되며, 그 배출 라인(40)의 끝에 씨앤티 분산액을 분사시키는 노즐(50)이 연결된다.

상기 노즐(50)은 분산액을 미립화하여 안개 형태로 분무시키는 초음파 노즐임이 바람직하다.

또한 상기 노즐(50)은 씨앤티 분산액을 분무 형태로 분사시키는 스프레이 노 즐이 적용될 수 있고, 또한 노즐(50)의 분사각이 조절될 수 있다.

상기 노즐(50)의 아래에 폴리머 필름(F)이 위치하게 된다. 상기 폴리머 필름(F)은 이송 유닛에 의해 이송된다. 상기 이송 유닛의 일예로, 일정 간격을 두고 위치하는 두 개의 롤러(또는 두 개의 릴)(R)와 그 롤러(R)를 회전시키는 모터(M)를 포함하여 구성된다. 상기 두 개의 롤러(R)에 폴리머 필름(F)이 감겨진 상태에서 그 두 개의 롤러(R)를 회전시킴에 의해 한 쪽 롤러(R)에 감긴 폴리머 필름(F)이 풀리면서 다른 쪽 롤러(R)에 감기면서 그 폴리머 필름(F)이 이송된다. 상기 폴리머 필름(F)은 이송 유닛에 의해 연속적으로 이송될 수 있고, 또한 일정 거리만큼 반복적으로 이송될 수 있다.

상기 이송 유닛은 폴리머 시트들을 연속적으로 이송시키는 컨베이어가 적용될 수 있다.

상기 폴리머 필름(F)은 그 길이 방향이 수평 방향으로 위치하게 됨이 바람직하다.

상기 폴리머 필름(F)의 아래에 제3 히터(80)가 설치되며, 그 제3 히터(80)는 상기 노즐(50)과 대응되게 위치하게 된다. 즉, 상기 노즐(50)과 제3 히터(80)는 상기 폴리머 필름(F)을 사이에 두고 상하에 위치하게 된다.

상기 제3 히터(80)는 소정 두께와 면적을 갖는 열전달판(81)과, 상기 열전달판(81)에 배열되며 인가되는 전류에 의해 열을 발생시키는 발열선(82)을 포함하여 구성된다.

상기 제3 히터(80)의 옆에 한 쌍의 히팅 롤러(90)들과 그 히팅 롤러(90)들을 회전시키는 모터(M)가 설치된다. 상기 한 쌍의 히팅 롤러(90)들은 상기 제3 히터(80)를 거치면서 노즐(50)에 의해 씨앤티 분산액이 코팅된 폴리머 필름(F)을 가열하면서 압착한다. 그 히팅 롤러(90)들을 회전시키는 모터(M)는 힘 조절이 가능한 토크 모터인 것이 바람직하다.

상기 제3 히터(80)의 옆에 예열 히터(100)가 설치됨이 바람직하다. 상기 예열 히터(100)는 폴리머 히터가 제3 히터(80)가 위치한 영역으로 유입되기 전 그 폴리머 필름(F)을 가열(예열)시키게 된다.

한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 배출 라인(40)을 통해 배출되는 씨앤티 분산액을 가열시키는 히터(110)가 그 배출 라인(40)에 장착될 수 있다.

이하, 본 발명의 분산액 코팅 장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 혼합 탱크(10)에 분말과 디아이 워터 그리고 분말과 디아이 워터를 혼합을 촉진시키는 분산제 등의 재료를 넣는다. 이하, 상기 분말은 씨앤티 분말을 기준으로 설명한다. 상기 혼합 탱크(10)에서 혼합된 재료들은 제1 연결 라인(L1)을 통해 분산 탱크(20)에 유입되며 그 분산 탱크(20)에서 그 씨앤티 분말을 디아이 워터에 분산시키게 된다.

상기 분산 탱크(20)에서 만들어진 씨앤티 분산액은 제2 연결 라인(L2)을 통해 액 저장 탱크(30)에 유입되어 그 액 저장 탱크(30)에 설정량 채워지게 된다. 그 액 저장 탱크(30)에 채워지는 씨앤티 분산액은 수위 센서(31)에 의해 그 수위가 감지된다.

상기 액 저장 탱크(30)에 장착된 압력 조절 유닛(32)에 의해 그 액 저장 탱크(30) 내부의 압력이 설정된 상태로 유지되며, 그 압력에 의해 그 액 저장 탱크(30)에 채워진 씨앤티 분산액이 배출 라인(40)을 통해 배출된다. 그리고 그 배출 라인(40)으로 배출되는 씨앤티 분산액은 제어 유닛(41)을 통해 제어하게 된다.

상기 제어 유닛(41)을 오픈시켜 씨앤티 분산액의 유량을 조절하여 그 액 저장 탱크(30)에 채워진 씨앤티 분산액은 노즐(50)측으로 배출되어 그 노즐(50)을 통해 분사된다.

상기 제3 연결 라인(L3)에 장착된 유량 조절밸브(V)를 제어함에 의해 그 액 저장 탱크(30)에 잔류되는 씨앤티 분산액을 혼합 탱크(10)로 재순환시킬 수 있을 뿐만 아니라 안전 장치의 기능을 하게 된다.

상기 노즐(50)을 통해 분사되는 씨앤티 분산액은 이송 유닛에 의해 이송되는 폴리머 필름(F)에 코팅되며, 이때 상기 제1 히터(60)에서 발생되는 열에 의해 그 폴리머 필름(F)이 가열된 상태가 될 뿐만 아니라 그 폴리머 필름(F)의 주변의 온도가 상승되어 그 노즐(50)에서 분사된 씨앤티 분산액의 분사 입자들이 효과적으로 부착된다. 즉, 폴리머 필름(F)이 가열된 상태이므로 노즐(50)에서 분사된 입자가 폴리머 필름(F)에 부착시 결합 에너지의 증가로 결합이 촉진되며 아울러 폴리머 필 름(F)의 주변 온도가 상승된 상태이므로 노즐(50)에서 분사된 입자가 기화되면서 폴리머 필름(F)에 부착되어 부착 효율이 높아지게 된다.

또한, 상기 액 저장 탱크(30)에 채워진 씨앤티 분산액이 노즐(50)측으로 유동하는 과정에서 상기 배출 라인(40)에 장착된 제2 히터(70)에 의해 씨앤티 분산액이 예열되어 노즐(50)을 통해 분사된다. 이로 인하여, 씨앤티 분산액이 열적 에너지를 갖는 상태에서 폴리머 필름(F)에 분사된다.

또한, 폴리머 필름(F)의 양측에서 열적인 에너지를 가하게 되어 폴리머 필름(F)의 변형이 최소화되고, 보호층이 부착되어 있는 폴리머 필름(F)에도 열팽창 계수로부터의 변형을 조절할 수 있다.

또한, 노즐(50)의 분사각이 조절될 경우 폴리머 필름(F)에 코팅되는 씨앤티 분산액의 분무 입자의 증착 균일도와 증착 두께를 조절할 수 있게 된다.

또한, 이송 유닛이 두 개의 롤러(R)들과 그 롤러(R)를 회전시키는 모터(M)를 포함하여 구성된 경우 폴리머 필름(F)을 연속적으로 이송시키면서 노즐(50)을 통해 씨앤티 분산액을 폴리머 필름(F)에 분사시키게 되어 연속 공정이 가능하게 된다.

본 발명의 분산액 코팅 장치의 제2 실시예의 작용 효과는 다음과 같다.

상기 액 저장 탱크(30)의 씨앤티 분산액이 제어 유닛의 조절에 의해 배출 라인(40)을 통해 배출되는 과정은 제1 실시예와 같다. 상기 배출 라인(40)을 통해 배출되는 씨앤티 분산액은 노즐(50)을 통해 분사된다.

상기 노즐(50)을 통해 분사되는 씨앤티 분산액은 이송 유닛에 의해 이송되는 폴리머 필름(F)에 코팅되며, 이때 이송 유닛에 의해 이송되는 폴리머 필름(F)은 예 열 히터(100)에 의해 예열되며 이어 제3 히터(80)에 의해 가열된 상태가 되어 그 노즐(50)에서 분사된 부착력이 약한 씨앤티 분산액의 분사 입자들이 효과적으로 부착된다.

상기 제3 히터(80)에서 발생되는 열은 폴리머 필름(F)의 변형이 없는 80도 이하를 유지할 수 있는 것이 바람직하고, 노즐(50)에서 분사되는 씨앤티 분산액은 분무 형태를 가지도록 분사되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 씨앤티 분산액이 코팅된 폴리머 필름(F)이 한 쌍의 히팅 롤러(90)들 사이를 통과하면서 그 폴리머 필름(F)에 코팅된 코팅막의 부착력을 높여주게 된다. 또한 폴리머 필름(F)에 코팅된 코팅막은 한 쌍의 히팅 롤러(90)들에 의해 가압되므로 표면 거칠기기 미세하게 된다.

한편, 상기 배출 라인(40)에 히터(110)가 장착될 경우 배출 라인(40)을 통해 배출되는 씨앤티 분산액이 예열되어 노즐(50)에 분사되므로 씨앤티 분산액이 열적 에너지를 갖는 상태에서 폴리머 필름(F)에 분사되며, 아울러, 폴리머 필름(F)의 양측에서 열적인 에너지를 가하게 되어 폴리머 필름(F)의 변형이 최소화된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 분산액 코팅 장치는 분산액이 코팅되는 폴리머 필름 및 그 주변 온도를 고온으로 유지하게 될 뿐만 아니라 그 폴리머 계통의 필름에 분사되는 분산액을 가열하여 분사하게 됨으로써 노즐을 통해 분사되는 분산액 분사 입자가 폴리머 필름에 부착되는 부착성을 높이게 되어 점도가 낮은 분산액을 폴리머 필름에 균일하고 부착력이 강하게 코팅할 수 있는 효과가 있다.

Claims

분산액이 채워진 액 저장 탱크;

상기 액 저장 탱크에 연결되는 배출 라인;

상기 배출 라인에 연결되어 폴리머 필름에 분산액을 분사시키는 노즐;

상기 배출 라인에 장착되어 유량을 제어하는 제어 유닛; 및

상기 폴리머 필름 측에 설치되어 폴리머 필름에 열을 가하는 제1 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산액 코팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 배출 라인에 그 배출 라인을 통해 배출되는 분산액을 예열하는 제2 히터가 더 구비된 것을 특징으로 하는 분산액 코팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐은 분사각 조절이 가능한 슬릿 노즐인 것을 특징으로 하는 분산액 코팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 히터는 소정 두께와 면적을 갖는 열전달판과, 상기 열전달판에 배열되며 인가되는 전류에 의해 열을 발생시키는 발열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산액 코팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리머 필름은 이송 유닛에 의해 이송되며 그 폴리 머 필름이 제1 히터로 이송되기 전 그 폴리머 필름을 예열시키는 예열 히터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 분산액 코팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 히터 영역에서 분산액이 분사된 폴리머 필름을 가열 가압하는 한 쌍의 히팅 롤러들을 더 구비한 것을 특징으로 하는 분산액 코팅 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 분산액은 탄소나노튜브 성분(분말)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산액 코팅 장치.