KR101374644B1 - 금속재료의 부분압연용 롤러 - Google Patents

Abstract

백시트에 사용되는 금속재료의 양단부에 부분압연을 실시하여 금속재료의 귀섬부분을 제거시킴으로써 차후 금속재료와 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트와의 열 접착 시 나타날 수 있는 기포발생을 근본적으로 방지하여 내구성을 증가시킬 수 있는 금속 재료를 제공하기 위한 부분압연용 롤러를 개시한다. 본 발명에 의하면, 표면처리롤러 내 압연롤러를 통하여 금속재료에 부분압연을 실시하여 상기 금속재료 양 단부측의 귀섬이 제거되어 태양광모듈용 백시트 제조 시 금속재료와 코팅층 및 EVA시트의 열접착 공정에서 기포 생성이 최소화되어 상술한 기포로 인하여 발생하는 열전도의 감소가 발생하지 않으며 백시트의 내구성이 증대되는 효과를 가질 수 있다.

Description

금속재료의 부분압연용 롤러{A rolling mill for metal plate edge}

본 발명은 금속재료의 압연롤러장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백시트에 사용되는 금속재료의 양단부에 부분압연을 실시하여 금속재료의 귀섬부분을 제거시킴으로써 차후 금속재료와 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 시트와의 열 접착 시 나타날 수 있는 기포발생을 근본적으로 방지하여 내구성을 증가시킬 수 있는 금속 재료를 제공하기 위한 부분압연용 롤러가 설치된 압연롤러장치에 관한 것이다.

태양에너지는 청정하고 재생 가능하며, 사실상 무한한 에너지원으로 이러한 태양에너지를 전기에너지로 직접 변환하여 사용하는 기술을 태양광 발전이라고 한다. 태양광 발전은 에너지의 변환 과정에 기계적, 화학적 작용이 없으므로 시스템의 구조가 단순하여 유지보수가 거의 요구되지 않고, 수명이 20~30년 정도로 길며 안전하고 친환경적이라는 장점이 있다. 또한 발전 규모를 주택용에서부터 대규모 발전용까지 다양하게 할 수 있다는 장점도 있다.

일반적인 태양광 발전 시스템은 빛을 받아 전기를 생산하는 태양전지 모듈과 생산된 전기를 저장하는 배터리, 전기를 직류에서 교류로 변환하고 이를 전력계통과 연결시키는 등의 기능을 담당하는 인버터PCS(Power Conditioning System) 등으로 구성된다.

상기와 같이 구성되는 태양광 발전 시스템 중 태양전지 모듈은 현재 실리콘(Si) 태양전지가 주로 실용화되어 사용되고 있다. 실리콘 태양전지는 반도체 분야의 기술과 더불어 발전되어 왔으며, 기술의 신뢰성이 높다는 특징을 가지고 있다.

상기와 같은 실리콘 태양전지 모듈은 일반적으로 유리, 충진재(Ethylene Vinyl Acetate, EVA), 태양전지소자, 충진재, 표면재(백시트) 순의 층을 이루는 형태로 구성되어 있다.

이중 표면재(백시트)는 태양전지모듈의 뒷면에 위치하여 상기 태양전지모듈을 혹한이나 혹서, 강풍 등 외부 충격으로부터 보호하며, 또한 상기 태양전지모듈로 침투하는 습기 등의 수분 침투를 방지하는 역할을 수행한다.

도 1은 종래의 태양광모듈용 백시트의 단면도이다. 상기 백시트는 최하단에 EVA시트(1)가 위치하고, 그 위에 코팅층(2)과 금속재료(3)가 순서대로 위치한 뒤 다시 코팅층(2)과 EVA시트(1)를 그 위에 압착 도포하여 제작된다.

하지만 상기와 같은 종래의 태양광모듈용 백시트의 경우, 금속재료(3)의 앞뒤로 EVA시트(1)가 적층되며 그 사이에는 코팅층(2)으로 열접착을 하는 과정에서 상하의 EVA시트(1)의 안쪽으로 도포되는 금속재료(3)의 두께로 인하여 상기 코팅층(2) 및 금속재료(3)와 EVA시트(1)가 만나는 양 단부 쪽 두께의 불균일에 의해 기포(4)가 생기게 되고, 상기 기포(4) 내부의 공기는 열을 받아 팽창하면서 기포(4)의 면적을 증가시키게 된다.

상술한 바와 같이, 코팅층(2) 및 금속재료(3)와 EVA시트(1)가 만나는 양 단부에 기포(4)가 발생하게 되면, 기포(4)로 인하여 열전도 및 내구성이 감소되어 상기 태양광모듈용 백시트 전체의 수명이 감소하는 경우가 발생하게 된다.

상기 태양광모듈용 백시트의 손상은 백시트가 보호하고 있는 태양전지모듈의 손상을 야기하여 태양전지 모듈의 고장으로 이어질 수 있으므로, 상기 백시트의 수명을 극대화할 필요성이 있으며, 이를 위해서는 상기 백시트 내부의 금속재료(3)의 양 단부 측에 생성되는 기포(4)를 최소화할 필요가 있다.

한편, 백시트와 관련된 종래 기술로는 절연 특성이 개선된 태양광 발전용 모듈에 관한 특허 10-1063787호, 박막 태양전지 모듈용 방열 백시트에 관한 공개특허 10-2012-0019929호가 있으나, 금속 소재를 이용하는 측면에서만 본 발명과 공통점이 있을 뿐, 압연처리 등의 방법이 기재되지 않으며 그 제조 방법 또한 본 발명과 접점을 찾지 못하여 본 발명과는 상이한 발명으로 판단된다.

또한, 공개특허 10-2010-0080770호는 표면적을 증가시키기 위하여 금속박의 둘레면에 복수의 오목부를 형성한 금속박 가공용 롤러에 대해 도시하고 있으나, 이는 금속박의 표면적 자체를 증가시키기 위한 목적으로 가공용 롤러를 성형하여 금속박에 다수의 볼록부를 형성하는 방법으로 본 발명과 목적 및 구성이 상이하며, 이러한 방법으로 제조된 금속박이 태양광 백시트에 적용 가능한지에 대해서도 기재되지 않아 본 발명과는 상이한 발명이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 태양광모듈용 백시트에 사용되는 금속재료의 압연 가공하는 압연롤러장치에 부분압연롤러를 추가로 설치하여 상기 금속재료 단부의 귀섬을 제거하여 태양광모듈용 백시트 제조 시 금속재료와 코팅층 및 EVA시트의 열접착 공정에서 기포 생성을 최소화하도록 하는 금속재료의 표면처리용 롤러장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 금속재료를 제조하기 위한 것으로 풀림롤러, 가이드롤러, 나이프롤러, 구동스틸롤러, 그리고 감김롤러로 구성되는 금속재료의 압연롤러장치에 있어서, 상기 구동스틸롤러의 타측으로 표면처리롤러가 설치된 금속재료의 압연롤러장치를 제공한다.

상기에서, 표면처리롤러는 구동하는 구동축과 상기 구동축 상에 탈부착 가능하도록 장착되는 한 쌍의 압연롤러로 구성되도록 한다.

상기에서, 한 쌍의 압연롤러는 외부면이 곡면 형태로 형성되도록 한다.

여기서 상기 한 쌍의 보조롤러는 외부면 곡면의 반경(R)은 25/100~50/100mm가 되도록 함이 바람직하다.

상기에서, 표면처리롤러는 입력되는 금속재료의 원단두께의 0.5~5%를 압연하도록 함이 바람직하다.

상기에서, 표면처리롤러는 입력되는 금속재료의 양 단부의 두께를 1~10μm 줄일 수 있도록 압연하는 것이 바람직하다.

상기에서, 표면처리롤러내 한 쌍의 압연롤러는 입력되는 금속재료에 30~50바의 부분압력을 가하도록 함이 바람직하다.

상기에서, 금속재료는 알루미늄을 사용함이 바람직하다.

상기에서, 금속재료는 태양광모듈용 백시트에 사용되도록 함이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 표면처리롤러 내 압연롤러를 통하여 금속재료에 부분압연을 실시하여 상기 금속재료 양 단부측의 귀섬이 제거되어 태양광모듈용 백시트 제조 시 금속재료와 코팅층 및 EVA시트의 열접착 공정에서 기포 생성이 최소화되어 상술한 기포로 인하여 발생하는 열전도의 감소가 발생하지 않으며 백시트의 내구성이 증대되는 효과를 가질 수 있다.

도 1은 종래의 태양광모듈용 백시트의 단면도.
도 2는 본 발명의 금속재료의 표면처리롤러를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 압연롤러의 구성도.
도 4는 본 발명의 압연롤러를 장착한 표면처리롤러를 사용하는 금속재료의 압연롤러장치의 구조도.
도 5는 본 발명의 압연롤러장치의 사용상태 단면도
도 6은 본 발명의 부분압연롤러를 이용하여 부분압연 처리된 금속재료를 이용하여 제작된 태양광모듈용 백시트의 단면도.

이하에서는 본 발명을 첨부되는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 하기의 설명은 본 발명의 실시와 이해를 돕기 위한 것이지 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다. 당업자들은 이하의 특허등록청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 내에서 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있음을 이해할 것이다.

도 2는 본 발명의 금속재료의 표면처리롤러를 도시한 사시도이다. 본 발명의 표면처리롤러(10)는 금속재료의 단부에 부분압연을 실시하는 한 쌍의 압연롤러(30)와, 상기 한 쌍의 압연롤러와 연결되어 회전하는 회전축(20)으로 구성된다. 또한 상기 회전축(20)의 양단에는 탈부착 가능한 고정핀(21)이 부착되며, 상기 한 쌍의 압연롤러(30)는 상기 회전축(20)의 고정핀(21)이 탈착된 상태에서 상기 회전축(20)에 끼워맞춤식으로 연결된다. 또한 상술한 바와 같이 한 쌍의 압연롤러(30)는 상기 회전축(20)에 끼워맞춤식으로 체결되므로, 상기 압연롤러(30)는 회전축(20)상에서 사용자의 필요에 따라 위치를 조절할 수 있으며, 상기 압연롤러(30)의 위치이동 및 고정은 폭 조절용 피스 등 종래의 방법을 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 압연롤러(30)의 구성도이다. 본 발명의 압연롤러(30)는 금속 재질로 제작되며, 내부에 상기 회전축(20)이 끼워맞출 수 있도록 내부에 끼움홀(31)이 형성된다. 여기서, 상기와 같이 끼워 맞추어도 금속재료와 압연롤러(30)는 동시에 회전하게 되어 상기 한 쌍의 압연롤러(30)와 구동축(20) 간에는 유격이 발생하지 않는다. 또한 상기 압연롤러(30)가 금속재료의 단부와 접촉하는 외부면(32)은 곡면 형태가 되도록 형성되는데, 여기서 상기 외부면(32)의 곡면은 반경(R)이 약 25/100~50/100mm이 되도록 제작하는데, 상기의 곡면 반경(R)보다 좁거나 또는 넓게 반경(R)을 형성할 경우, 압연 시 금속재료의 원단이 씹히는 현상이 발견되므로, 상기의 곡면 반경(R) 내로 외부면(32)의 곡면을 결정함이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 압연롤러(30)를 장착한 표면처리롤러(10)를 사용하는 금속재료의 압연롤러장치(A)의 구조도이며, 도 5는 상기 압연롤러장치(A)의 구동스틸롤러(d)와 표면처리롤러(10) 사이에 금속재료(M)가 끼어들어가 상기 금속재료(M)의 양 단부에 부분압연을 실시하는 과정을 도시한 구조도이다. 하기에서는 도 4 및 도 5를 통하여 본 발명의 실시예에 대해 간단히 설명한다.

본 발명의 표면처리롤러(10)를 사용하는 압연롤러장치(A)는 도 4에 도시된 바와 같이 풀림롤러(a), 한 쌍의 가이드롤러(b), 한 쌍의 나이프롤러(c), 구동스틸롤러(d), 감김롤러(e)로 구성되며 표면처리롤러(10)는 구동스틸롤러(d)의 일측에 위치하게 된다.

금속재료(M)는 풀림롤러(a)에서 제공되어 한 쌍의 가이드롤러(b)를 통하여 나이프롤러(c)에서 일정 두께로 압착된 뒤 구동스틸롤러(d)를 지나 감김롤러(e)에 저장되는데, 이때 상기 나이프롤러(c)에서 재단된 금속재료(M)의 양 단부를 상기 구동스틸롤러(d)의 일측에 설치된 표면처리롤러(10)를 지나면서 부분 압연된다. 이때 상기 금속재료(M)에 사용되는 금속의 종류는 알루미늄, 동, 황동, 강판 및 스테인레스 등을 사용할 수 있으나, 강도가 낮고 연성이 좋은 알루미늄이 가장 적합한 재질로 판명되었으며 알루미늄을 상기 금속재료(M)의 재질로 사용 시 금속재료(M)의 두께는 최소 0.05mm~최대 0.8mm까지 사용가능하나, 바람직하게는 0.1~0.2mm 두께의 금속재료(M)를 사용하는데, 상기 금속재료(M)의 두께가 0.1mm 이하일 경우에는 부분압연 공정 시 양단부가 갈라지는 현상이 종종 발생하며, 상기 금속재료(M)의 두께가 0.2mm 이상일 시에는 두께단차가 많이 발생되어 EVA시트(1)와의 밀착성이 떨어지므로, 약 0.1~0.2mm 두께로 압착 형성할 때 작업성이 가장 양호하다.

상기와 같이 구동스틸롤러(d)와 표면처리롤러(10)를 이용하여 금속재료(M) 내의 귀섬을 제거하는 과정을 도 5를 통하여 설명하면, 우선 상기 금속재료(M)가 표면처리롤러(10)와 구동스틸롤러(d) 사이로 들어오기 전에, 사용자는 먼저 상기 표면처리롤러(10)의 회전축(20) 상에 한 쌍의 압연롤러(30)를 끼움 체결하도록 하는데 상기 한 쌍의 압연롤러(30)의 위치는 사용자가 가공하고자 하는 금속재료(M)의 폭에 따라 필요한 위치에 끼움 장착하도록 한다.

한 쌍의 압연롤러(30)를 체결한 뒤, 상기 회전축(20)을 구동스틸롤러(d)의 일측에 위치시켜 상기 금속재료(M)를 압연 공정할 준비가 완료되면, 상기 한 쌍의 나이프롤러(c)에서 절단된 일정 두께의 금속재료(M)가 상기 구동스틸롤러(d)와 표면처리롤러(10) 사이에 끼어들어가면서 금속재료(M)의 양단부분이 압연되는데, 이때 상기 금속재료(M)에 압연을 실시하는 부분의 양은 전체 금속재료(M) 원단 두께의 0.5~5%를 압연하며, 상기 금속재료(M)의 양 단부에 부분압연을 실시하여 귀섬부분을 제거, 두께를 1~10μm 줄어들도록 한다.
상기와 같은 압연량과 두께감소의 이유는 사용하는 금속재료(M)의 바람직한 두께가 0.1~0.2mm이어서, 이러한 두께에서 국부압연에 의한 귀섬을 제거하기 위해서 압연양과 두께가 너무 적으면 귀섬제거가 여전히 문제되고, 너무 많으면 더이상의 효과가 없기 때문이다.

상술한 바와 같은 금속재료(M)의 부분압연 조건을 만족시키기 위한 압연 조건은, 상기 금속재료(M)에 표면처리롤러(10) 내 한 쌍의 압연롤러(30)가 가하는 압력이 30~50바(bar)가 될 수 있도록 하며 상기의 압력 구간 내에서 사용자는 상기 금속재료(M)의 압연 상태에 따라 압력을 조절할 수 있다. 만약 상기 한 쌍의 압연롤러(30)가 가하는 압력이 30바 이하일 경우 압연 상태가 불규칙해져서 이루고자 하는 금속재료(M) 양 단부의 귀섬 제거를 효과적으로 수행할 수 없으며, 또한 상기 한 쌍의 압연롤러(30)가 가하는 압력이 50바 이상이 될 경우 상기 금속재료(M) 원단의 씹힘 현상이 발생하여 상기 가공된 금속재료(M)의 불량률이 높아질 가능성이 있다.

도 6은 본 발명의 부분압연롤러(10)를 이용하여 부분압연 처리된 금속재료(M)를 이용하여 제작된 태양광모듈용 백시트를 도시한 단면도이다. 상기의 백시트는 그 구성이 도 1에서의 태양광모듈용 백시트와 동일하나, 도 6의 백시트 상의 금속재료(M)는 곡선 형태로 부분압연 처리가 되어 양단부(P)의 귀섬이 제거되어 있으므로 차후 금속재료(M)의 앞뒤로 코팅층(2) 및 EVA시트(1)를 적층 및 열접착 시 상기 금속재료(M)의 곡선 형태로 부분압연 처리 된 양단부(P) 상에 매끄럽게 적층 및 접착되어 상기 양단부(P) 상에 나타나던 기포의 형성을 근본적으로 차단할 수 있게 된다.

A : 압연롤러장치. a : 풀림롤러. b : 가이드롤러. c : 나이프롤러.
d : 구동스틸롤러. e : 감김롤러. M, 3 : 금속재료, 1 : EVA시트.
2 : 코팅층. 4 : 기포. 10 : 표면처리롤러. 20 : 구동축. 21 : 고정핀.
30 : 압연롤러.

Claims (9)

1. 금속재료를 제조하기 위한 것으로 금속재료를 공급하는 풀림롤러, 상기 풀림롤러로 부터 공급되는 금속재료를 안내하는 가이드롤러, 상기 가이드롤러로부터 안내되는 금속재료를 일정두께로 압착재단하는 나이프롤러, 상기 나이프롤러를 통과한 금속재료를 구동시켜 감기 위한 구동스틸롤러 및 감김롤러로 구성되는 금속재료의 압연롤러장치에 있어서, 상기 구동스틸롤러의 타측으로 표면처리롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 표면처리롤러는 구동하는 구동축과 상기 구동축 상에 탈부착 가능하도록 장착되는 한 쌍의 압연롤러로 구성됨을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 한 쌍의 압연롤러는 외부면이 곡면 형태로 형성됨을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 한 쌍의 보조롤러는 외부면 곡면의 반경(R)이 25/100~50/100mm임을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 표면처리롤러는 입력되는 금속재료의 원단두께의 0.5~5%를 압연할 수 있는 것임을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 표면처리롤러는 입력되는 금속재료의 양 단부의 두께를 0.5~1μm 줄일 수 있도록 압연할 수 있는 것임을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.
7. 제 1항 및 제 2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면처리롤러 내 한 쌍의 압연롤러는 입력되는 금속재료에 30~50바(bar)의 부분압력을 가하는 것을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 금속재료는 알루미늄임을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 금속재료는 태양광모듈용 백시트에 사용될 수 있음을 특징으로 하는 금속재료의 압연롤러장치.

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