KR102301210B1 - 코팅용 슬롯 다이 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 서로 중첩하는 하부 다이 및 상부 다이를 포함하는 코팅용 슬롯 다이에서, 상기 하부 다이가 슬러리가 장입되는 메인 수용부, 그리고 상기 상부 다이와 마주하는 상기 하부 다이의 일면이 리세스되며, 상기 메인 수용부와 이격된 버퍼홈을 포함하고, 상기 하부 다이 및 상기 상부 다이는 각각을 관통하는 체결홈을 포함한다.

Description

코팅용 슬롯 다이{SLOT DIE FOR COATING}
본 발명은 슬러리 코팅용 슬롯 다이에 관한 것이다.
최근 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되어 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 증가하고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력 저장장치에 관심도 크다.
특히 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 수요에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께를 가지며 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높다. 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
일반적으로 이차전지는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막이 적층된 구조의 전극 조립체를 포함하는 구조이다. 상기 양극 및 음극은 집전체 상에 활물질을 포함하는 슬러리를 코팅함으로써 제조된다.
슬러리는 이차전지의 특성을 균일하게 하기 위해 집전체에 균일한 두께로 코팅되어야 한다. 이를 위해 다이 코터(die coater)와 같은 슬러리 코팅 장치가 사용된다. 슬러리 코팅 장치는 슬러리를 넓은 면적에 비교적 얇게 도포하는 슬롯 다이(slot die)를 포함한다.
슬롯 다이는 만년필에서 잉크가 펜촉 끝으로 나오듯이 슬롯 다이의 두 쪽으로 나뉜 단부의 틈(일 예로 팁)으로 슬러리가 배출되도록 하여 슬롯 다이 자체가 움직이거나 집전체가 움직이도록 하면서 집전체에 슬러리를 도포한다.
이러한 슬롯 다이를 사용한 코팅 방법은 유지 보수 및 생산성 측면에서 여타의 코팅 방법에 비해 우수하기 때문에 현재까지 이차전지 전극의 집전체에 슬러리를 도포하는 것 외에 평판 디스플레이장치의 패널 제조 등에도 널리 사용되고 있다.
본 발명은 상부 다이, 중간 다이 및 하부 다이를 포함하는 슬롯 다이를 분해하는 공정 중에 잔량의 슬러리가 흘러내려 작업 능률 및 생산성을 저하하는 문제를 해결하고자 한다. 보다 구체적으로 슬러리가 다이 외측으로 흘러내리는 것을 방지할 수 있는 버퍼홈을 포함하는 슬롯 다이를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는 서로 중첩하는 하부 다이 및 상부 다이를 포함하는 코팅용 슬롯 다이에서, 상기 하부 다이가 슬러리가 장입되는 메인 수용부, 그리고 상기 상부 다이와 마주하는 상기 하부 다이의 일면이 리세스되며, 상기 메인 수용부와 이격된 버퍼홈을 포함하고, 상기 하부 다이 및 상기 상부 다이는 각각을 관통하는 체결홈을 포함한다.
상기 상부 다이와 마주하는 상기 하부 다이의 일면은 상기 하부 다이의 타면에 대해 기울어질 수 있다.
상기 상부 다이와 상기 하부 다이 각각은 일단으로부터 돌출되고 상기 메인 수용부에 장입된 슬러리를 토출하는 팁(Tip)을 포함할 수 있다.
상기 팁이 위치하는 상기 하부 다이의 일단으로부터 상기 메인 수용부 및 상기 버퍼홈 순으로 위치할 수 있다.
상기 버퍼홈에 연결된 슬러리 배출부를 더 포함할 수 있다.
상기 슬러리 배출부와 상기 버퍼홈에 연결된 석션부를 더 포함할 수 있다.
상기 체결부는 상기 상부 다이 및 상기 하부 다이의 가장자리에 위치할 수 있다.
상기 버퍼홈의 길이 방향과 평행하는 상기 하부 다이의 일 가장자리가 포함하는 상기 체결부의 개수는 5 내지 9개일 수 있다.
상기 버퍼홈은 곡면 형태를 가질 수 있다.
상기 버퍼홈의 너비는 45mm 이하일 수 있다.
상기 버퍼홈의 높이는 15mm 이하일 수 있다.
본 발명에 의하면 버퍼홈에 잔량의 슬러리를 모을 수 있으므로 체결홈과 같은 곳에 슬러리가 잔류하게 되는 문제를 방지할 수 있다. 작업 능률 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 슬롯 다이의 분해 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 하부 다이의 사시도이다.
도 3은 비교예에 따른 하부 다이의 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 위에 있다고 할 때, 이는 다른 부분 바로 위에있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 슬롯 다이에 대해 설명한다. 도 1은 일 실시예에 따른 슬롯 다이의 분해 사시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 하부 다이의 사시도이며, 도 3은 비교예에 따른 하부 다이의 사시도이다.
일 실시예에 따른 슬롯 다이는 하부 다이(210), 중간 다이(220) 및 상부 다이(230)를 포함한다. 중간 다이(220)는 하부 다이(210)와 상부 다이(230) 사이에 위치한다. 하부 다이(210), 중간 다이(220) 및 상부 다이(230)는 체결홈(A)을 통해 결합될 수 있다.
체결홈(A)은 하부 다이(210), 중간 다이(220) 및 상부 다이(230)의 가장자리를 따라 위치할 수 있다. 하부 다이(210), 제1 심(310), 중간 다이(220), 제2 심(320) 및 상부 다이(230)를 순차적으로 적층한 상태에서 이들을 관통하는 체결홈(A)을 볼트 등으로 체결하여 결합한다. 체결홈(A)을 통해 하부 다이(210), 중간 다이(220) 및 상부 다이(230)는 안정적으로 고정될 수 있다. 팁(Tip)을 통해 슬러리가 토출되는 경우 슬러리의 압력에 의해 하부 다이(210), 중간 다이(220) 및 상부 다이(230)의 정렬이 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 슬롯 다이는 복수의 체결홈(A)을 포함할 수 있다. 복수의 체결홈(A)은 슬러리가 토출되는 팁이 위치하는 일변을 제외하고 나머지 3개의 변에 위치할 수 있다. 일 예로 슬러리가 토출되는 팁이 위치하는 상기 일변과 마주하는 타변에 위치하는 체결홈(A)의 개수는 5개 내지 9개일 수 있다.
하부 다이(210)는 중간 다이(220)와 마주하는 일면이 내측으로 리세스된 메인 수용부(212), 슬러리가 코팅되는 기재를 향해 슬러리를 토출하는 팁(210T), 메인 수용부(212)와 연통되어 슬러리를 주입하는 홀(211), 그리고 버퍼홈(213)을 포함한다.
하부 다이(210)는 하부 다이(210)의 끝단으로부터 돌출된 팁(210T)을 포함한다. 하부 다이(210)와 중간 다이(220)의 끝단에 위치하는 팁(210T)을 통해 메인 수용부(212)에 위치하는 슬러리가 외부로 토출될 수 있다.
메인 수용부(212)는 하부 다이(210) 본체의 내부와 연통되는 홀(211)을 포함한다. 내부와 연통되는 홀(211)을 통해 메인 수용부(212)에 슬러리를 주입할 수 있다.
홀(211)을 통해 메인 수용부(212)로 슬러리는 메인 수용부(212)로부터 팁(210T)을 향해 이동할 수 있으며 팁(210T)을 통해 외부로 토출될 수 있다.
일 실시예에 따른 하부 다이(210)는 메인 수용부(212)와 이격된 버퍼홈(213)을 포함할 수 있다. 버퍼홈(213)은 하부 다이(210)에서 상부 다이(230) 또는 중간 다이(220)와 마주하는 일면이 리세스된 영역일 수 있다.
상부 다이(230) 또는 중간 다이(220)와 마주하는 하부 다이(210)의 일면은 하부 다이(210)의 타면에 대해 기울어진 형태를 가질 수 있다. 하부 다이(210)의 상기 일면은 경사진 형태일 수 있으며, 일 예로 상기 타면과 상기 일면이 이루는 각도는 15도 내지 30도 일 수 있다.
기울어진 상기 일면에서 팁(210T)이 위치하는 끝단을 기준으로 메인 수용부(212) 및 버퍼홈(213)이 위치할 수 있다.
메인 수용부(212)에 슬러리가 장입되는 경우 유동성을 가지는 슬러리는 상기 일면을 타고 흘러내릴 수 있다. 특히 제조 공정 중에는 슬롯 다이 내부의 압력이 일정하게 유지되어 메인 수용부(212)에 장입된 슬러리가 흘러내리지 않으나 제조 공정이 종료된 이후 상부 다이(230), 중간 다이(220) 및 하부 다이(210)를 분리하는 공정에서 메인 수용부(212)에 잔류하는 슬러리가 흘러내릴 수 있다. 일 실시예에 따른 하부 다이(210)는 버퍼홈(213)을 포함함으로써 잔류하는 슬러리가 다른 곳으로 새어나가는 것을 방지하고 버퍼홈(213)을 통해 외부로 방출되게 할 수 있다.
버퍼홈(213)의 일면은 곡면을 포함할 수 있다. 메인 수용부(212)로부터 흘러나온 슬러리가 자연스럽게 버퍼홈(213)으로 유입되게 하기 위함이다.
또한 하부 다이(210)는 버퍼홈(213)과 연결된 석션부(미도시) 및 슬러리 배출부(215)를 포함할 수 있다. 버퍼홈(213)으로 유입된 슬러리는 슬러리 배출부(215)를 통해 하부 다이(210) 외측으로 방출될 수 있다.
석션부(미도시)는 버퍼홈(213)으로 유입된 슬러리가 슬러리 배출부(215)를 통해 배출되는 것을 도울 수 있다. 석션부(미도시)는 일 예로 펌프일 수 있으며, 이에 제한되지 않고 슬러리를 효과적으로 유입시키기 위한 어떠한 부재도 가능함은 물론이다.
버퍼홈(213)은 하부 다이(210)의 크기에 따라 적정한 크기를 가지도록 형성될 수 있다. 일 예로 버퍼홈(213)의 너비는 45 mm 이하일 수 있으며 버퍼홈(210)의 높이(또는 깊이)는 15 mm일 수 있다. 실시예에 따라 체결홈(A)으로부터 버퍼홈(213)까지의 거리는 10 mm 이상일 수 있다. 버퍼홈(213)이 상기와 같은 크기를 가지는 경우 메인 수용부(212)로부터 유출되는 슬러리를 효과적으로 장입시킬 수 있다.
중간 다이(220) 및 상부 다이(230) 중 적어도 하나 역시 슬러리가 유입되는 메인 수용부, 기재 방향으로 슬러리를 토출하는 팁(230T)을 포함할 수 있다. 중간 다이(22) 및 상부 다이(230)에는 전술한 하부 다이(310)에 대한 설명이 적용될 수 있으며 이하에서는 생략하기로 한다.
제1 심(310) 및 제2 심(320)은 메인 수용부(212)와 중첩하는 중공부를 포함하는 프레임 구조의 판재이고 슬러리를 토출하는 팁(210T, 230T) 방향으로 개방된 형태를 가진다.
구체적으로 제1 심(310) 은 하부 다이(210)와 중간 다이(220) 사이에 위치할 수 있다. 제1 심(310)은 하부 다이(210)와 중간 다이(220)가 소정의 폭을 가지며 이격되도록 중공 구조의 슬릿을 형성할 수 있다.
이와 유사하게 제2 심(210)은 중간 다이(220)와 상부 다이(230) 사이에 위치할 수 있다. 제2 심(320)은 중간 다이(220)와 상부 다이(230)가 소정의 폭을 가지며 이격되도록 중공 구조의 슬릿을 형성할 수 있다.
전술한 일 실시예에 따른 슬롯 다이는 슬러리가 유출되는 팁 등이 경사진 형태를 가질 수 있다. 슬러리를 효과적으로 토출하기 위함이다.
공정이 완료된 이후에는 슬롯 다이를 분해하게 되는데 장치 내부 압력이 변하면서 메인 수용부(212)에 잔류하는 슬러리가 경사진 면을 타고 흘러내리는 문제가 발생할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 비교예에 따른 하부 다이(210)는 버퍼홈을 포함하지 않는다. 이 경우 공정이 완료된 이후 슬롯 다이를 분해하는 공정에서 메인 수용부(212)에 잔류하는 슬러리가 경사진 면을 타고 흘러내리 수 있다. 이와 같이 유출된 슬러리는 체결홈 등으로 유입될 수 있으므로 이를 제거하기 위해서는 공정에 따른 소요 시간이 증가되거나 생산성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이는 흘러내리는 슬러리를 석션할 수 있는 버퍼홈을 포함함으로써 제조 공정이 완료된 이후 분해가 용이한 슬롯 다이를 제공할 수 있다. 이를 통해 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
210: 하부 다이
213: 버퍼홈
220: 중간 다이
230: 상부 다이
A: 체결홈

Claims (11)

  1. 서로 중첩하는 하부 다이 및 상부 다이를 포함하는 코팅용 슬롯 다이에서,
    상기 하부 다이는,
    슬러리가 장입되는 메인 수용부, 그리고
    상기 상부 다이와 마주하는 상기 하부 다이의 일면이 리세스되며, 상기 메인 수용부와 이격된 버퍼홈을 포함하고,
    상기 하부 다이 및 상기 상부 다이는 각각을 관통하는 체결홈을 포함하며,
    상기 버퍼홈에 연결된 슬러리 배출부를 더 포함하는 코팅용 슬롯 다이.
  2. 제1항에서,
    상기 상부 다이와 마주하는 상기 하부 다이의 일면은 상기 하부 다이의 타면에 대해 기울어진 코팅용 슬롯 다이.
  3. 제2항에서,
    상기 상부 다이와 상기 하부 다이 각각은 일단으로부터 돌출되고 상기 메인 수용부에 장입된 슬러리를 토출하는 팁(Tip)을 포함하는 코팅용 슬롯 다이.
  4. 제3항에서,
    상기 팁이 위치하는 상기 하부 다이의 일단으로부터 상기 메인 수용부 및 상기 버퍼홈 순으로 위치하는 코팅용 슬롯 다이.
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 슬러리 배출부와 상기 버퍼홈에 연결된 석션부를 더 포함하는 코팅용 슬롯 다이.
  7. 제1항에서,
    상기 체결홈은 상기 상부 다이 및 상기 하부 다이의 가장자리에 위치하는 코팅용 슬롯 다이.
  8. 제7항에서,
    상기 버퍼홈의 길이 방향과 평행하는 상기 하부 다이의 일 가장자리가 포함하는 상기 체결홈의 개수는 5 내지 9개인 코팅용 슬롯 다이.
  9. 제1항에서,
    상기 버퍼홈의 일면은 곡면 형태를 포함하는 코팅용 슬롯 다이.
  10. 제1항에서,
    상기 버퍼홈의 너비는 45mm 이하인 코팅용 슬롯 다이.
  11. 제1항에서,
    상기 버퍼홈의 높이는 15mm 이하인 코팅용 슬롯 다이.
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