KR102550547B1 - 금속 스트립 및 코일 코팅 방법 - Google Patents

금속 스트립 및 코일 코팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 스트립(3) 및 연속적인 금속 스트립(3)을 다층으로 코팅하는 코일 코팅 공정에 관한 것으로서, 상기 금속 스트립(3)의 평평한 면(4)에 롤러를 이용하여 경화성 폴리머 프라이머(9)가 도포 및 경화되어 전기 절연성 프라이머층(10)을 형성하고, 상기 프라이머층(10)에 롤러를 이용하여 경화성 폴리머 바니쉬(11)가 도포 및 경화되어 전기적 절연성 바니쉬층(12)을 형성하며, 상기 프라이머층(10)과 상기 바니쉬층(12) 사이의 적어도 일부 영역에 적어도 하나의 전기적 도전층(15)이 인쇄된다. 금속 스트립에 전기적 기능을 부여하는 작업을 안정적이고 저비용으로 수행하기 위하여 상기 전기적 도전층(15)의 적어도 일부 영역에 전기적으로 분극 가능한 층(18)을 도포하는 방법이 제안되며, 상기 전기적 도전층(15) 및 전기적으로 분극 가능한 층(18)은 웨트-온-웨트 방식으로 도포된다.

Description

금속 스트립 및 코일 코팅 방법
본 발명은 금속 스트립 및 연속적인 금속 스트립을 다층으로 코팅하는 코일 코팅 방법에 관한 것으로, 롤러를 이용하여 상기 금속 스트립의 평평한 면에 전기 절연성 프라이머층 형성용 경화성 폴리머 프라이머를 도포 및 경화하고, 상기 프라이머층 상에 롤러를 이용하여 전기 절연성 바니쉬층 형성용 경화성 폴리머 바니쉬를 도포 및 경화하고, 상기 프라이머층과 바니쉬층 사이의 적어도 일부 영역에 적어도 하나의 전기적 도전층을 인쇄하는 코일 코팅 방법 관한 것이다.
코일 코팅 방법에서 금속 스트립에 전기적 특성을 부여하기 위한 방법으로, 유럽특허 EP 2605280 A1 에는, 금속 스트립 상의 전기 절연성 프라이머 및 마감 바니쉬층 사이에서 프라이머 상에 두 개의 연속적인 전기적 도전 트랙 및 도전 트랙에 접촉하는 광전지들을 구비하는 방법이 공지되어 있다. 프라이머 및 마감 바니쉬층은 롤러를 이용하여 도포되며, 상기 전기적 도전 트랙들 및 광전지들도 인쇄될 수 있다. 하지만 코일 코팅 방법에서 전기적 능동 소자에 의해 금속 스트립에 특성을 부여하는 방법을 개시하는 종래 기술은 없다.
따라서, 상기에서 설명한 종래 기술로부터, 본 발명의 과제는 금속 스트립에 재현성 있게 전기적 능동 소자들을 구비되도록 하는 코일 코팅 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 코일 코팅 방법에 관한 과제는, 전기적 도전층의 적어도 일부 영역에 전기적으로 분극 가능한 층이 도포됨으로써 달성될 수 있으며, 이때 전기적 도전층 및 전기적으로 분극 가능한 층은 웨트-온-웨트 방식으로 도포된다.
전기적 도전층의 적어도 일부 영역에 전기적으로 분극 가능한 층이 도포되면 금속 스트립은 이미 코일 코팅 방법에 의해 전기적 특성과 관련하여 준비될 수 있다. 그러나 여기서 놀랍게도 코일 코팅 방법에서 전기적으로 분극 가능한 층을 도포할 경우 매우 주의해야 한다는 사실이 있는데, 예를 들어 도포된 전기적으로 분극 가능한 층의 추후 분극 공정에서 높은 절연 내력을 보장하기 위해서 도포 시 주의를 기울여야 한다는 사실이다.
이를 위하여, 본 발명은 전기적 도전층 및 전기적으로 분극 가능한 층을 웨트-온-웨트 방식으로 도포하는 방법을 더 제안한다. 이에 따라 전기적으로 분극 가능한 층이, 경화되지 않은 전기적 도전층에 구비되는 것이 보장될 수 있고, 그 결과 예를 들어 도전층들의 가장자리 영역의 뾰족한 윤곽이 매끄럽게 될 수 있다. 이를 통해서 단지 도포된, 전기적으로 분극 가능한 층의 층 두께의 균일성에만 도움이 되는 것이 아니라 전기적으로 분극 가능한 층의 분극 시 특이점들 역시 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 비교적 높은 재현성을 나타낼 수 있으며 심지어 웨트-온-웨트 도포 방식에 기초하여 전기 분극 용도로 금속 스트립을 확실하게 준비할 수 있다.
또한, 웨트-온-웨트 도포 방식에 의해 도전층과 전기적으로 분극 가능한 층 간의 부분적인 혼합 가능성이 완화될 수 있고, 이를 통해 이들 층을 확실하고 균일하게 접착 접합(adhesive bond) 방식으로 결합하는 것을 보장할 수 있다. 예를 들어 전환 영역이 특히 혼합층 형태로 경계층으로서 형성될 수 있는데, 이는 금속 도전층의 경우에서도 도전층과 전기적으로 분극 가능한 층 사이의, 점착력이 매우 강한 중간 상태로 나타난다. 이러한 전환 영역은 예를 들어 적층체의 내부 응력을 감소시킬 수 있다.
웨트-온-웨트 방식으로 도포된 층들이 제한적으로 혼합되거나 또는 서로 혼합될 수 없는 경우에도 여전히 경계층의 최적화 또는 웨트-온-웨트 방식으로 도포된 층들 사이의 경계면의 혼합 가능하지 않은 조건들의 경우가 고려될 수 있다. 예를 들어, 경계층/경계면에서 위로 올라온 부분들을 평평하게 함으로써 고려할 수 있다. 일반적으로는, 이러한 두 층을 웨트-온-웨트 방식으로 도포하면 이들 층 사이에 매끄러운 경계층 또는 경계면이 형성될 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 이러한 모든 장점은 방법의 재현성을 뒷받침하는 요소로서 탁월할 수 있다.
일반적으로 상기 금속 스트립은 강철 스트립, 알루미늄 스트립 내지 이들의 합금으로 구성될 있다. 이러한 금속 스트립은 코팅되지 않은 상태이거나 코팅된 상태(유기적/금속적)일 수 있고, 예를 들어 아연도금 혹은 합금 도금된 상태일 수 있다. 또한 상기 금속 스트립은 아연도금 또는 합금 도금된 강철 스트립일 수 있다. 또한 일반적으로 도전층 및 전기적으로 분극 가능한 층은 이들 두 층이 적어도 이 두 층의 경계층에서 뒤섞이는 것이 허용되도록 웨트-온-웨트 방식으로 도포될 수 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명에 따른 방법은 분극에 의해서 전기적으로 분극 가능한 층에 압전 및/또는 초전기성 특성이 형성되어, 특히 센서를 포함하는 금속 스트립에 특성을 부여하는 방법으로서 탁월함을 나타낼 수 있다. 즉, 이에 따라 스캐너와 같은 비접촉식 스위치 소자용 재현 가능한 센서 또는 적외선 센서를 금속 스트립에 직접 형성할 수 있다.
전기적으로 분극 가능한 층으로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF)층이 도포되면, 이에 따라 강유전적 특성, 즉 압전 및 초전기적 특성을 가지는 층이 공정 공학 상 매우 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)층으로서 예를 들어 비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로 에틸렌 코폴리머(vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer, P(VDF-TrFE))가 이러한 강유전층을 형성하는데 탁월할 수 있다. 이러한 PVDF계 폴리머층은 본 발명에 따른 해결 방법에서 우수한 초전기성 및 압전 특성을 나타낸다. 이와 같이 고성능 및 고품질의 기능층들이 형성될 수 있다.
전기적 도전층으로서 PEDOT:PSS가 도포되면, 이를 통해 더 쉽게 금속 스트립에 특성을 부여할 수 있으며, 그에 따라 코일 코팅 방법의 재현 가능성도 더욱 향상될 수 있다.
또한, 전기적으로 분극 가능한 층의 전기적 분극 가능성은, 전기적으로 분극 가능한 층이 상기한 전기적 도전층에 웨트-온-웨트 방식으로 도포되기 전에 전기적 도전층이 약간 건조되는 경우 상당히 개선될 수 있다. 이에 따라 도전층이 전기적으로 분극 가능한 층과 심하게 혼합되는 것이 방지될 수 있다. 심하게 혼합되는 경우 층들의 기능적 특성에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 이와 같은 방식으로, 명확하게 구획되는 것이 바람직한 경계층이 확실하게 형성될 수 있다.
층들 내부의 내부 응력은 전기적 도전층 및 전기적으로 분극 가능한 층이 동시에 경화되는 경우 공정 공학적으로 더 감소될 수 있다. 예를 들어 연속적인 공정 파라미터들에 의해서 층들의 내부 응력 자유도를 더 개선하기 위하여 상기 공정은 하나의 공정에서 실시되는 것이 바람직하다. 또한, 이를 통해 방법의 효율성을 확연히 향상시킬 수 있다. 왜냐하면 이러한 방식으로 금속 스트립의 코팅을 하나의 통과 유닛에서 완료하는 것이 가능해지기 때문이다.
상기 전기적으로 분극 가능한 층에 제2 전기적 도전층이 더 인쇄되면 이에 따라 공정 공학적으로 간단한 방식으로 접지 전극 및 상부 전극을 포함하는 표준 규격의 전기적 능동 소자, 예를 들어 초전 센서 또는 압전 소자가 구비될 수 있다.
또한, 상기한 인쇄 공정에 의하여 복잡하지 않은 방식으로, 그 결과 저렴한 비용으로 도전층에 의해 형성되는 전극을 원하는 층 및/또는 형태로 제조할 수 있다. 일반적으로 예를 들어 제1 전기적 도전층이 제2 전기적 도전층과 함께 센서 매트릭스를 구성하는 것을 생각할 수 있다.
전기적으로 분극 가능한 층을 바람직한 방식으로 일정하게 분극하기 위하여, 상기 제1 및 제2 도전층들이 전기적으로 컨택되어 그 결과 전기적으로 분극 가능한 층이 분극된다. 이를 위하여 상기 도전층들이 기존의 분극장치, 예를 들면 소이어 타워(Sawyer Tower) 방법을 사용하는 장치에 의해 컨택되는 것이 바람직하다. 이에 따라 예를 들어 하나의 공정 단계에서 제1 및 제2 도전층들에 의해 형성된 모든 전기적 능동 소자에 분극 전압이 인가되며, 이를 통해 이후 모든 전기적 능동 소자들이 균일하게 분극될 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 방법의 속도를 높이면서 동시에 분극의 품질도, 놀라운 결과에서 보여지듯, 개선하기 위하여, 이러한 분극이 주변 온도가 상승된 상태에서 실시되는 것이 바람직한 것으로 여겨지고 있다.
또한, 접촉 저항에 영향을 미치지 않기 위하여 제2 도전층을 더 코팅하기 전에 두 도전층을 전기적으로 컨택시키면 전기적으로 분극 가능한 층의 분극을 공정 공학적으로 비교적 쉽게 실시할 수 있다는 것으로 일반적으로 여겨지고 있다.
전기적 도전층은 공정 공학 상 빠른 속도로 그리고 저비용으로 롤투롤(roll-to-roll) 방법에 의해 인쇄될 수 있다. 이러한 롤투롤 방법은 특히 다른 전기적 구성요소들이 프라이머층 상에 구비되는 경우에 유용할 수 있다. 이와 관련하여, 예를 들어 본 코일 코팅 방법의 효과를 높이기 위하여 롤러를 사용하여 실시되는 인쇄 공정이 매우 적합할 수 있다.
반복적인 패턴을 통해 방법의 재현성을 높이기 위하여, 상기 도전층은 반복 패턴(rapport)으로서 인쇄되는 것이 바람직하다.
금속 스트립의 평평한 면 상에 전환층이 형성되면 상기 금속 스트립의 부식 저항성이 상당히 향상될 수 있다. 또한 상기 전환층에 경화성 폴리머 프라이머가 배치되면 프라이머와 강철 스트립 사이의 점착성이 더 증대될 수 있다. 이러한 두 가지 장점으로 인해 - 그리고 특히 두 장점의 결합에 의해서 - 본 발명에 따른 방법의 재현성이 개선될 수 있다.
전기적 도전층이 예비 경화된, 특히 적어도 겔화점 이상으로 예비 경화된 프라이머층에 인쇄되는 경우, 도전층의 점착성 및 인쇄 품질이 개선될 수 있다. 완전한 경화를 피함으로써 인접하는 층들의 결합 상태가 개선될 수 있다. 이러한 맥락에서 프라이머의 예비 경화는 적어도 프라이머의 겔화점 이상까지, 즉, 거의 완전히 가교될 때까지 수행되는 경우 우수함을 보이는 것으로 드러났다.
코팅의 기계적 안정성 및 마찬가지로 화학적 안정성은 프라이머는 물론 바니쉬도 화학적으로 가교결합 처리됨으로써 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 과제는 코일 코팅 방법에 의해 코팅되는 금속 스트립의 기능성을, 금속 스트립의 코팅의 안정성을 저해함 없이 그리고 제조 비용의 상승 없이 증대시키는 것이다.
본 발명에 따르면 상기 과제는 금속 스트립이 전기적으로 분극된 층을 포함함으로써 달성된다. 상기 전기적으로 분극된 층은 상기 층과 도전층 두 층을 웨트-온-웨트 방식으로 도포하여 형성된 경계층 또는 경계면에 의해 상기 도전층에 연결된다.
상기 금속 스트립이 전기적으로 분극된 층을 포함하면, 분극된 층의 기술적 효과의 이용 측면에서 상기 금속 스트립의 기능성이 향상될 수 있다. 그럼에도 불구하고 금속 스트립의 안정성에 대한 제한, 예를 들어 묶음으로 권취한 결과로 인한 제한을 고려할 필요가 없도록, 상기 전기적으로 분극된 층과 도전층을 웨트-온-웨트 방식으로 도포한 결과 형성되는 경계층 또는 경계면에 의해 상기 전기적으로 분극된 층이 도전층에 연결될 수 있다. 일반적으로 상기 경계층(서로 혼합 가능한 층들의 경우) 또는 경계면(혼합될 수 없는 층들의 경우)이 웨트-온-웨트 방식에 의해 예를 들어 매끄럽게 되는 것으로 알려져 있다. 이에 따라 비균일한 부분들 및 국부적인 응력 피크가 감소될 수 있고, 이에 따라 도전층의 윤곽을 둥글게 만들 수 있고 코팅의 전기적 단락 내력이 확연히 증가할 수 있다. 이에 따라 금속 스트립에 특성을 부여하는 공정의 안정성이 상당히 개선될 수 있다.
금속 스트립이 전기적으로 분극되는 층에 구비되는 제2 전기적 도전층을 포함하는 경우, 이러한 전기적으로 분극된 층은 단순한 구조로 전기적으로 연결될 수 있다.
제1 및 제2 전기적 도전층 및 전기적으로 분극된 층이 적어도 하나의 액츄에이터 및/또는 하나의 센서를 금속 스트립에 형성하면, 이에 따라 본 발명에 따른 금속 스트립은 능동 기능 소자로도 형성될 수도 있고, 수동 기능 소자로서도 형성될 수 있다. 특히 이에 따라 다수의 액츄에이터 및/또는 다수의 센서가 교번적으로 인접 배치될 수 있다 - 그리고 이러한 방식으로 예를 들어 하나의 센서 및 액츄에이터 매트릭스를 형성할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 도전층이 함께 도전 트랙 메쉬를 형성할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 제1 도전층이 열(column) 구동을 위한 도전 트랙을 형성하고, 제2 도전층이 센서 및 액츄에이터 매트릭스의 행(row) 구동을 위한 도전 트랙을 형성할 수 있다.
액츄에이터와 센서가 서로 전기적으로 결합된 상태에서 금속 스트립의 진동 보정 목적으로 함께 작용하는 경우, 구조적으로 단순하게 능동의 진동 보정기가 구비될 수 있다. 센서 및 액츄에이터가 압전 센서 내지 압전 액츄에이터인 경우, 예를 들어 소음 레벨을 능동적으로 감소시키기 위한 센서 및 액츄에이터 매트릭스가 구비될 수 있다. 이때 음파의 전기적 신호는 압전 소자에 의해 표시될 수 있고 이 신호는 차음(sound insulation) 목적으로, 변경될 가능성이 있는 신호(예를 들어 위상 지연되는 신호)에 의해 이웃한 압전 액츄에이터에 다시 전달될 수 있다.
전기적으로 분극된 층이 초전기성을 갖고 센서가 적외선 센서로서 형성되는 경우, 구조적으로 단순하게 열검출기 또는 비접촉식 센서가 구비될 수 있다. 이러한 비접촉식 적외선 센서는 예를 들어 비접촉식 스캐너로서 위생적인 환경에 적합할 수 있다.
또한 일반적으로, 액츄에이터 및 센서용 제어 전자부품이 전기적으로 분극된 층 내지 도전층에 일체로 형성되거나 내장될 수 있다.
연속 스트립에 안정적인 특성을 부여할 수 있도록, 전기적 도전층은 PEDOT:PSS를 포함하는 것이 바람직하고, 전기적으로 분극 가능한 층은 PVDF, 특히 P[VDF-TrFE]를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 코일 코팅 방법은 금속 스트립에 재현성 있게 전기적 능동 소자들을 구비되게 하는 효과를 가진다.
도면에는 본 발명에 따른 방법이 실시예의 형태로 도시된다.
도 1은 코일 코팅 방법용 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른, 도 1의 방법에 의해 코팅된 금속 스트립의 단면도이다.
도 3은 도 2의 상세도이다.
도 4는 압전 센서 및 액츄에이터를 포함하는, 코팅된 금속 스트립이다.
도 5는 초전기성 적외선 센서를 포함하는 코팅된 금속 스트립이다.
도 1은 본 발명에 따른 코일 코팅 방법을 수행하는 장치(1)를 도시하며, 상기 장치에는 연속적인 금속 스트립(3), 즉, 본 실시예의 경우 강철 스트립이 코일(30)에 권취되며, 스트립 통과 유닛에서 연속적으로 다층의 코팅층(2)(이와 관련하여 도 2 참조)이 형성된다.
코팅 장치(미도시)의 롤러(8)에 의해서 금속 스트립(3)의 평평한 면(4)에는 경화성 폴리머 프라미어(9) 내지 프라이머가 도포되어 상기 평평한 면(4) 상에 전기 절연성 프라이머층(10)을 형성한다. 상기 프라이머(9)는 예를 들어 폴리에스터 기반일 수 있다. 이에 따라, 공지된 방식으로 금속 스트립(3)의 점착성 및/또는 부식 방지 특성이 증대될 수 있다.
상기 금속 스트립(3)의 평편한 면(4) 상의 프라이머층(10) 상에는 계속해서, 예를 들어 마찬가지로 폴리에스터 기반인 경화성 폴리머성 및 전기 절연성 바니쉬(11)가 도포되어 전기 절연성 바니쉬층(12)을 형성한다. 이러한 도포 단계는 프라이머 도포의 경우에 대해 기술된 것과 마찬가지로, 자세히 도시하지 않은 코팅 장치의 롤러(8)를 이용하여 수행된다. 도포된 프라이머(9) 및 도포된 바니쉬(11)는 각각 건조기(13, 14)에 의해서 경화되거나 내지는 화학적 가교결합에 의해서 경화된다. 프라이머층(10) 형성용으로 도포되는 프라이머(9)가, 도전층들(15)이 도포되기 전에 적어도 프라이머의 겔화점 이상으로 예비 경화되거나 예비 건조되는 경우 상기 코팅층(2)의 전기적 단락 내력이 향상될 수 있음이 나타났다.
프라이머층(10)과 바니쉬층(12)은 금속 스트립(3)에 원하는 전기적 특성을 부여할 수 있도록 각각 전기 절연성 특성을 가지도록 형성된다.
이러한 전기적인 기능성은 바니쉬(11)를 도포하기 전에 롤투롤 방법으로 다수의 전기 전도성 도전층들(15)을 일부 영역에 인쇄함으로써 구비될 수 있다. 이러한 롤투롤 방법은 프린터(17)(디지털 프린트, 스크린 프린팅, 요판 인쇄 등)를 이용하여 수행되는 것이 바람직하다. 이러한 인쇄 공정은 공정 공학적으로 단순하게 반복되는 패턴(rapport)에 의해서 수행될 수 있다.
상기 도전층들(15)을 형성하기 위한 페이스트 또는 잉크로는 전기 전도성 폴리머(16), 예를 들어 폴리스티렌 술포네이트(polystyrene sulfonate, PSS)가 사용된다. 또는, 이러한 페이스트 내지 잉크는 금속재료 기반, 예를 들어 은, 구리 또는 금일 수 있거나; 유기 재료 기반, 예를 들어 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT)이거나; 또는 그래핀 기반일 수 있다. 또한, 기타 다른 물질, 예를 들어 탄소 또는 그래파이트를 고려할 수도 있다. 금속 기반의 잉크 및/또는 페이스트는 매우 높은 전도성을 보일 수 있고, 반면 유기 재료 기반의 잉크 및/또는 페이스트는 대부분 높은 부식 방지성을 제공할 수 있다. 도전층(15)으로는 예를 들어 수용성 및/또는 이소프로판올 기반의 분산(dispersion)으로서 인쇄되는 PEDOT:PSS 가 매우 적합할 수 있다.
이어서, 이렇게 인쇄된 도전층들(15) 상에 경화성 폴리머 바니쉬(11)가 구비된다. 그 결과 적어도 구간 별로 봉지되는 도전층들(15)를 포함하는 컴팩트한 적층제 내지 컴팩트한 코팅층(2)이 형성된다. 이는 도 2 및 3에 도시되어 있다.
본 발명에 따르면, 바니쉬(11)를 구비하기 전에 전기적 도전층(15)에는 전기적으로 분극 가능한 층(18)이 코팅 장치(19)에 의해서 구비된다. 이때 사용되는 전기적으로 분극 가능한 폴리머(20)는 특히 강유전성인데, 즉, 초전기성 및 압전성을 가지며, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 또는 비닐리덴 트리플루오로에틸렌 코폴리머(P[VDF-TrFE]) 기반 물질이 매우 바람직한 것으로 나타났다. 이때 상기한 전기적으로 분극 가능한 폴리머(20)는 아직 젖은 상태인 전기적 도전층(15)에 인쇄된다 - 이에 따라 부분적으로 도전체 트랙의 윤곽에 형태 변형이 발생하거나 혹은 도전층(15)의 전기 전도성 폴리머(16) 및 전기적으로 분극 가능한 층(18)의 강유전성 폴리머(20)가 뒤섞이게 된다. 이러한 방식으로(층들(15, 18)의 웨트-온-웨트 도포) 모서리가 뾰족한 구조의 경계 부분들이 도전층(15)과 전기적으로 분극 가능한 층(18) 사이의 전환 영역에 형성되는 것이 방지될 수 있다. 이러한 특성은 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.
특히 도 3을 참조하면, 전기적으로 분극 가능한 층(18)이 도포되기 전의 도전층(15)의 윤곽(21)이 점선으로 표시된 것처럼 뾰족한 모서리를 가진 형태인 반면, 전기적으로 분극 가능한 층(18)의 도포 이후의 도전층(15)의 윤곽(22)은 확실히 둥글게 된 것을 알 수 있다.
상기한 두 층(15, 18)을 웨트-온-웨트 방식으로 도포함으로써 경계층(41) 또는 경계면(41)이 매끄럽게 될 수 있다. 이러한 방식으로 도전층(15)과 전기적으로 분극 가능한 층(18) 사이에 요철 및 뾰족한 모서리를 가진 경계 부분들이 형성되는 것이 방지될 수 있다. 웨트-온-웨트 방식으로 형성되는 경계층(41) 내지 경계면(41)은 코팅층(2)의 전기적 특성 부여 시 높은 절연 내력 등을 제공한다. 또한, 이를 통해 층들의 점착성도 향상됨으로써 금속 스트립(3)의 안정성 역시 높아진다.
도전층(15)의 이러한 윤곽 형태(22)를 더욱 더 잘 조절할 수 있기 위하여, 상기 도전층(15)은 전기적으로 분극 가능한 층(18)의 도포 이전에 사전 건조되도록 구성될 수 있다. 이때, 혼합 가능한 층들의 경우 상기한 층들(15, 18)이 심하게 혼합되는 것을 방지하기 위하여 도전층(15)을 폴리머(16)의 도전층의 겔화점 이전까지 약간 건조시키는 것이 특히 바람직하다.
상기한 전기적으로 분극 가능한 층(18)의 도포 이후, 상기 층 및 전기적 도전층(15) 역시 경화될 수 있다. 이러한 건조 내지 경화 공정은 공통으로 하나의 작업 공정으로 건조 장치(42)에서 수행될 수 있다. 이후, 상기 전기적으로 분극 가능한 층(18)은 적어도 2 μm 의 건조층 밀도를 가지는 것이 바람직하다.
상기 전기적으로 분극 가능한 층(18)에는 전기적 도전층(23)이 상응하는 프린터(24)로 더 인쇄된다. 이때 동일한 인쇄 방법이 사용될 수도 있고, 전기 전도성 폴리머(25)가 사용될 수도 있다. 그러나 전기 전도성 폴리머(16)및(25)가 합성물 및 기본 물질에 있어서 서로 차이가 있을 수도 있다.
이후 상기 두 전기적 도전층(15)및(23)은 전기적 분극 장치(26)에 의해서 접촉되고, 상기 장치에 의해 도전층(15)및(23) 사이의 전기적으로 분극 가능한 층(18)이 분극된다. 분극 과정이 수행된 이후 상기의 서로 대향하는 두 도전층(15)및(23) 사이에는 각각 작동이 가능한 전기적 능동 소자(27)가 형성된다. 상기한 분극 과정은 전기적 절연성 바니쉬층(12)의 도포 이전에 수행되어야 한다. 전기적 능동 소자(27)의 경우 예를 들어 압전 및/또는 초전 센서 및/또는 액츄에이터일 수 있다.
또한, 전기적 절연성 프라이머층(10)을 금속 스트립(3)의 평평한 면(4) 상에 도포하기 전에 전환층(5)이 형성되는데, 즉, 금속 스트립(3)의 금속성 보호층(6) 상에 전환층(5)이 형성된다. 이러한 전환층(5)은 예를 들어 도 1을 참조하면 도포 공정에 의해서, 예를 들어 용액(7)을 분사함으로써 구현된다.
도 1에서, 코일 코팅 방법의 상기 금속 스트립(3)의 또다른 평평한 면(40)의 코팅층은 상세히 도시되지 않았는데, 상기 평평한 면(40)은 상기 평평한 면(4)에 대향하여 위치한다. 이 면 역시 평평한 면(4)의 코팅 방식과 유사한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도시되지는 않았지만, 우선 하나의 전환층 및 상기 전환층 상에 바니쉬, 예를 들어 프라이머가 도포된다. 이를 통해 상기 평평한 면(40)은 플래시 녹(flash rust), 백색 녹(white rust) 및 기타 환경적인 영향으로부터 보호될 수 있다.
도 4에는 본 발명에 따른 코일 코팅 방법(1)에 의해 센서 및 액츄에이터 매트릭스(28)가 도포된 코팅된 금속 스트립(101)이 도시된다. 이때 상기한 전기적으로 분극되는 층(18)은 소정의 패턴, 예를 들어 항상 교번적으로 형성되는 패턴으로, 압전 센서(31)(S로 표기) 및 압전 액츄에이터(32)(A로 표기)로 형성되고, 이들은 센서 및 액츄에이터 매트릭스(28)에 배치된다. 여기서 제1 도전층(15)은 센서 및 액츄에이터 매트릭스(28)의 열 구동을 나타내고 (도 2에 도시된 것처럼) 전기적으로 분극된 층(18) 하부에 배치되며, 서로 일정한 간격으로 위치하는 도전체 트랙(33)을 형성한다. 상기 전기적으로 분극된 층(18) 상부에는, 제2 도전층(23)이 각각 서로에 대하여 일정한 간격으로 신장하는 전도체(34)를 형성하며, 이는 센서 및 액츄에이터 매트릭스(28)의 행 구동을 나타낸다. 이에 따라, 도전체 트랙(33)및(34)의 교차 지점에는 전기적 능동 소자(27)가 전기적으로 분극된 층(18)에 형성된다. 또한, 상기 압전 센서(31) 및 압전 액츄에이터(32)는 예를 들어 도 4에서 여유 간격(35)으로 표기된 바와 같이 전기적으로 분극된 층(18)에서 물리적으로 서로 분리될 수 있다. 이러한 매트릭스(28)는 예를 들어 능동적으로 소음 레벨을 감소하는데 사용될 수 있는데, 즉, 압전소자(31)에 의해 소리가 측정되어 전기적 신호로 변환되고 해당 변환 신호가 압전 액츄에이터로 전송되어 상기 소리를 소멸시키는 방식(예를 들어, 도착하고 생성되는 소리를 파괴적으로 중첩하는 방식)으로 사용될 수 있다.
도 5에는 코팅된 금속 스트립(102)에 대한 또다른 실시예가 도시된다. 여기서, 상기 금속 스트립(3)에는 제1 및 제2 전기적 도전층(15, 23)과 함께 작용하여 적외선 센서(36)를 형성하는 초전기층(18)이 구비된다. 이때 상기 적외선 센서(36)는 코팅된 금속 스트립(102)에 예를 들어 제어판을 구비하기 위하여 센서 매트릭스(37)를 형성할 수 있다. 물체(38)로부터 방출되는 적외선 광선(39)은 센서(36)에 도달하여 전기적 신호로 변환되어, 예를 들어 그에 속하는 전자부품에 의해 처리될 수 있다. 이에 따라 예를 들어 비접촉식 제어판 또는 움직임 검출기도 금속 스트립(102)에 구비될 수 있다.

Claims (21)

  1. 연속적인 금속 스트립(3)을 다층으로 코팅하는 코일 코팅 방법에 있어서,
    롤러를 이용하여 상기 금속 스트립(3)의 평평한 면(4)에 전기 절연성 프라이머층(10) 형성용 경화성 폴리머 프라이머(9) 및
    롤러를 이용하여 상기 프라이머층(10) 상에 전기 절연성 바니쉬층(12) 형성용 경화성 폴리머 바니쉬(11)를 도포 및 경화시키고,
    상기 프라이머층(10)과 바니쉬층(12) 사이에 적어도 하나의 전기적 도전층(15)을 적어도 일부 영역에 인쇄하는 코일 코팅 방법으로서,
    상기 전기적 도전층(15)에는 적어도 일부 영역에 하나의 전기적으로 분극 가능한 층(18)이 도포되고, 전기적 도전층(15) 및 전기적으로 분극 가능한 층(18)은 웨트-온-웨트 방식으로 도포되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기적으로 분극 가능한 층(18)에는 분극에 의해 압전 및/또는 초전기성 특성이 형성되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기적 도전층(15)으로서 PEDOT:PSS 및/또는 전기적으로 분극 가능한 층(18)으로서 PVDF 층이 도포되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전기적 도전층(15) 및 상기 전기적으로 분극 가능한 층(18)은 동시에 경화되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전기적으로 분극 가능한 층(18)에는 제2 전기적 도전층(23)이 더 인쇄되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전기적 도전층(15, 23)은 전기적으로 컨택되고 그에 따라 상기 전기적으로 분극 가능한 층(18)이 분극되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전기적 도전층(15, 23)은 롤-투-롤 방법에 의해서 인쇄되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전기적 도전층(15, 23)은 반복적인 패턴(rapport)으로서 인쇄되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 스트립(3)의 평평한 면(4)에는 전환층(5)이 형성되고, 전환층에 경화성 폴리머 프라이머(9)가 배치되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전기적 도전층(15)은 예비 경화된 프라이머층(10)에 인쇄되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프라이머(9)는 물론 바니쉬(11)도 화학적으로 가교결합되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  12. 제1항에 따른 코일 코팅 방법에 의해 코팅되는 금속 스트립으로서,
    금속 스트립(3)의 평평한 면(4)에 구비되는 전기 절연성 프라이머층(10);
    상기 전기 절연성 프라이머층(10) 상에 구비되는 전기 절연성 바니쉬층(12); 및
    상기 프라이머층(10)과 바니쉬층(12) 사이에 인쇄되는 적어도 하나의 전기적 도전층(15)를 포함하는 금속 스트립으로,
    상기 금속 스트립은, 상기한 두 층(15, 18)을 웨트-온-웨트 방식으로 도포함으로써 형성되는 경계층(41) 또는 경계면(41)에 의해 상기 도전층(15)에 연결되는 전기적으로 분극된 층(18)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립.
  13. 제12항에 있어서, 상기 금속 스트립(3)은 상기한 전기적으로 분극된 층(18) 상에 구비되는 제2 전기적 도전층(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전기적 도전층(15, 23) 및 상기 전기적으로 분극된 층(18)은 적어도 하나의 액츄에이터(32) 및/또는 센서(31)를 상기 금속 스트립(3)에 형성하는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립.
  15. 제14항에 있어서, 상기 액츄에이터(32) 및 센서(31)는 서로 전기적으로 연결되어 상기 금속 스트립(3)의 진동 보정을 위하여 함께 작용하는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 전기적으로 분극된 층(18)은 초전기성을 가짐으로써 상기 제1 및 제2 전기적 도전층(15)(23)과 함께 작용하여 적외선 센서(36)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립.
  17. 제12항에 있어서, 상기 전기적 도전층(15)은 PEDOT:PSS을 포함하고 상기 전기적으로 분극 가능한 층(18)은 PVDF 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속 스트립.
  18. 제3항에 있어서,
    상기 PVDF 층은 P[VDF-TrFE]-층인 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  19. 제7항에 있어서,
    상기 전기적 도전층(15, 23)은 롤러 도포에 의해서 인쇄되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  20. 제10항에 있어서,
    상기 전기적 도전층(15)은 적어도 겔화점 이상으로 예비 경화된 프라이머층(10)에 인쇄되는 것을 특징으로 하는, 코일 코팅 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 PVDF 는 P[VDF-TrFE]인 것을 특징으로 하는, 금속 스트립.
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