KR102589131B1 - 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기 - Google Patents

볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기 Download PDF

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Abstract

볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드의 적용으로 금속 잉곳의 흐름성을 향상시켜 금속 호일의 두께 편차를 개선시킨 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드의 적용으로, 폭 방향별 속도 편차가 거의 발생하지 않아 금속 호일의 폭 방향으로의 두께 편차가 개선되어 양측 가장자리 부분이 우는 것이 감소하여 주름 발생을 최소화할 수 있게 된다.

Description

볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기{WIDE WIDTH TYPE THIN FILM METAL EXTRUDER INCLUDING FLOW GUIDE HAVING CONVEX STEP STRUCTURE}
본 발명은 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드의 적용으로 금속 잉곳의 흐름성을 향상시켜 금속 호일의 두께 편차를 개선시킨 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기에 관한 것이다.
금속 호일(metal foil)은 액정 디스플레이, 휴대전화, 인쇄 시트 등 다양한 공업 제품에 널리 이용되고 있다. 이러한 금속 호일로는 얇고, 길며, 연속적이고, 쉽게 구부러지는 특성을 지닌 전해 동박 또는 리튬박과 같은 금속 호일이나, 폴리에스테르 호일 등이 있으며, 대부분의 금속 호일 제품은 롤 형태로 생산된다.
일반적으로, 금속 압출기는 압출부 내에 수용된 금속 잉곳을 금형부를 통한 성형으로 호일 형태로 압출하여 금속 호일을 제조하게 된다. 이러한 금속 압출기를 통해 압출된 금속 호일은 가이드 롤러 등에 의해 가이드된 후, 최종적으로 권취 롤러에 의해 권취되어 롤 형태의 제품으로 제작된다.
도 1은 종래의 금속 압출기를 나타내는 단면도로, 이를 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 금속 압출기(1)는 크게 압출부(20) 및 금형부(40)로 구분된다.
이때, 금속 압출기(1)의 압출부(20)는 용융 상태의 금속 잉곳(T)을 수용하기 위한 컨테이너(22)와, 컨테이너(22)의 일측에 장착되어 컨테이너(22) 내의 금속 잉곳(T)을 가압하여 압출시키기 위한 가압 피스톤(24)을 포함한다.
금형부(40)는 압출부(20)에 결합되어, 압출부(20)를 통과하는 금속 잉곳(T)을 호일 형태로 성형하여 금속 호일을 제조하기 위한 성형 다이(45)를 포함한다.
전술한 구성을 갖는 종래의 금속 압출기(1)는 압출부(20)의 가압 피스톤(24)에 의한 가압으로 컨테이너(22) 내의 금속 잉곳(T)을 피더(26)로 토출시킨 후, 금형부(40)의 성형 다이(44)를 통하여 호일 형태로 성형하여 금속 호일을 제조하게 된다.
그러나, 종래의 금속 압출기(1)는 컨테이너(22) 내의 금속 잉곳(T)이 피더(260)를 통하여 금형부(40)의 성형 다이(44)로 직접 토출되는 방식이므로 금속 잉곳(T)의 흐름성을 제어하는 것이 불가능하였다.
이로 인하여, 종래의 금속 압출기(1)를 이용하여 금속 호일을 제조하게 되면, 금속 호일의 폭 방향으로의 두께 편차가 과도하게 발생하여 양측 가장자리 부분이 심하게 울어 주름이 발생하는데 기인하여 금속 호일의 품질을 향상시키는데 어려움이 있었다.
관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0089491호(2018.08.08. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 압출기 및 튜브 압출기 또는 금속 압출 프레스에 대하여 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드의 적용으로 금속 잉곳의 흐름성을 향상시켜 금속 호일의 두께 편차를 개선시킨 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 내부에 금속 잉곳을 수용하기 위한 컨테이너와, 상기 컨테이너에 수용된 금속 잉곳을 압출시켜 금속 잉곳을 토출하기 위한 피더를 구비하는 압출부; 및 상기 압출부에 결합되어, 상기 압출부로부터 압출되는 금속 잉곳을 호일 형태로 성형하여 금속 호일을 제조하기 위한 금형부;를 포함하며, 상기 금형부는, 상기 압출부에 결합되어, 상기 압출부의 피더로부터 공급되는 금속 잉곳의 흐름을 제어하기 위한 플로우 가이드; 상기 플로우 가이드에 결합되어, 상기 플로우 가이드를 통과하는 금속 잉곳을 호일 형태로 성형하여 금속 호일을 제조하기 위한 성형 다이; 및 상기 성형 다이의 외측에 장착되어, 상기 플로우 가이드 및 성형 다이를 상기 압출부에 고정하기 위한 홀더;를 포함하며, 상기 플로우 가이드는 상기 압출부로부터 성형 다이 방향으로 갈수록 높이가 감소하는 적어도 하나의 단차를 가지며, 상기 금속 잉곳의 압출 방향과 교차하는 폭 방향의 중앙 부분이 가장자리 부분에 비하여 볼록하게 돌출된 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드 홀을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 금속 잉곳은 10 ~ 400mm/sec의 주입 속도로 금형부에 공급된다.
상기 플로우 가이드는 플로우 가이드 몸체; 및 상기 플로우 가이드 몸체의 중앙 부분을 관통하도록 형성되어, 상기 압출부의 피더로부터 압출되는 금속 잉곳을 성형 다이로 공급하기 위한 상기 플로우 가이드 홀;을 포함한다.
상기 플로우 가이드 홀은 상기 압출기의 피더와 인접한 위치에 형성되며, 제1 높이를 갖는 제1 플로우 가이드 홀; 및 상기 제1 플로우 가이드 홀로부터 상기 성형 다이 방향으로 돌출되며, 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 플로우 가이드 홀;을 포함한다.
상기 제1 높이는 7 ~ 15mm이고, 상기 제2 높이는 2 ~ 6mm인 것이 바람직하다.
상기 제1 플로우 가이드 홀은 상기 금속 잉곳의 압출 방향과 교차하는 폭 방향을 기준으로, 상기 폭 방향의 중앙 부분의 높이가 가장자리 부분의 높이보다 높은 볼록형 구조를 갖는다.
상기 폭 방향의 중앙 부분의 높이는 상기 폭 방향의 가장자리 부분의 높이보다 1.5 ~ 2.5mm 높게 형성된다.
상기 볼록형 구조의 제1 플로우 가이드 홀은 상기 폭 방향의 가장자리 부분에 굴곡진 라운드부를 구비한다.
본 발명에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드의 적용으로 금속 잉곳의 흐름성을 향상시켜 금속 호일의 두께 편차를 개선시킬 수 있게 된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 압출부로부터 성형 다이 방향으로 갈수록 높이가 감소하는 적어도 하나의 단차를 가지며, 금속 잉곳의 압출 방향과 교차하는 폭 방향의 중앙 부분이 가장자리 부분에 비하여 볼록하게 돌출된 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 적용하였다.
이 결과, 본 발명에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 금속 압출기를 이용하여 금속 호일을 제조할 시, 폭 방향별 속도 편차가 거의 발생하지 않아 금속 호일의 폭 방향으로의 두께 편차 개선으로 우는 것이 감소하여 주름 발생을 최소화할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드의 적용으로, 두께 편차 개선으로 주름 발생을 최소활 수 있으므로, 100mm 이상의 광폭 및 120㎛ 이하의 박형을 갖는 금속 호일을 제조하는 것도 가능해질 수 있게 된다.
도 1은 종래의 금속 압출기를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 도 2의 플로우 가이드를 확대하여 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기의 압출 과정을 설명하기 위한 모식도.
도 6는 비교예 1 ~ 3의 플로우 가이드를 설명하기 위한 단면도.
도 7은 비교예 1 ~ 3에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 그래프.
도 8은 비교예 2의 금형부를 촬영하여 나타낸 실측 사진.
도 9는 비교예 2에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 압출 결과를 나타낸 실측 사진.
도 10은 실시예 1 ~ 4의 플로우 가이드를 설명하기 위한 단면도.
도 11은 실시예 1 ~ 4에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 그래프.
도 12는 실시예 2, 5 및 6에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 그래프.
도 13은 실시예 2의 금형부를 촬영하여 나타낸 실측 사진.
도 14는 실시예 2에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 압출 결과를 나타낸 실측 사진.
도 15는 실시예 5에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 압출 결과를 나타낸 실측 사진.
도 16는 실시예 6에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 압출 결과를 나타낸 실측 사진.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기를 나타낸 분해 사시도이다. 또한, 도 4는 도 2의 플로우 가이드를 확대하여 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기의 압출 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기(100)는 압출부(120) 및 금형부(140)를 포함한다.
압출부(120)는 내부에 용융 상태의 금속 잉곳(T)을 수용하기 위한 컨테이너(122)와, 컨테이너(122)에 수용된 금속 잉곳(T)을 압출시켜 금속 잉곳(T)을 토출하기 위한 피더(126)를 구비한다.
또한, 압출부(120)는 컨테이너(122)의 일측에 장착되어 컨테이너(122) 내의 금속 잉곳(T)을 가압하여 압출시키기 위한 가압 피스톤(미도시)을 더 포함한다. 이러한 압출부(120)는 내부에 수용된 금속 잉곳(T)을 소정의 압력으로 가압하여 압출시키는 가압 피스톤에 의해 가압된 금속 잉곳(T)을 피더(126)를 통하여 금형부(140)로 토출시키게 된다.
이때, 금속 잉곳(T)은 10 ~ 400mm/sec의 주입 속도로 금형부(140)에 공급되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 20 ~ 100mm/sec을 제시할 수 있다.
금형부(140)는 압출부(120)에 결합되어, 압출부(120)로부터 압출되는 금속 잉곳(T)을 호일 형태로 성형하여 금속 호일을 제조하기 위해 장착된다.
여기서, 압출부(120)로부터 압출되어 금형부(140)를 통하여 호일 형태로 성형될 수 있는 금속 잉곳(T)으로는 리튬, 알루미늄, 구리 등이 이용될 수 있으며, 이 중 리튬을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도면으로 상세히 나타내지는 않았지만, 금형부(140)를 통해 광폭형 박막 금속 압출기(100)의 외부로 압출된 금속 호일은 이송부(미도시)에 의해 일 방향으로 이송된다. 이러한 이송부는 압출된 금속 호일과 접촉되어 회전함으로써 금속 호일이 소정의 장력을 유지하면서 권취될 수 있도록 가이드하기 위한 적어도 하나의 가이드 롤러를 포함할 수 있다.
특히, 본 발명의 금형부(140)는 압출부(120)로부터 압출되는 금속 잉곳(T)의 흐름성을 제어하기 위해 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드(142)를 적용하였다. 이에 따라, 본 발명은 금속 잉곳(T)의 흐름성을 향상시켜 금속 호일의 두께 편차를 개선시킬 수 있게 된다.
이를 위해, 본 발명의 금형부(140)는 플로우 가이드(142), 성형 다이(144) 및 홀더(146)를 포함한다.
플로우 가이드(142)는 압출부(120)에 결합되어, 압출부(120)의 피더(126)로부터 공급되는 금속 잉곳(T)의 흐름을 제어하는 역할을 한다.
성형 다이(144)는 플로우 가이드(142)에 결합되어, 플로우 가이드(142)를 통과하는 금속 잉곳(T)을 호일 형태로 성형하기 위해 장착된다. 이러한 성형 다이(144)는 플로우 가이드(142)를 통과하는 금속 잉곳(T)의 최종 두께와 폭을 제어하여 호일 형태로 형성된 금속 호일을 제조하게 된다.
홀더(146)는 성형 다이(144)의 외측에 장착되어, 플로우 가이드(142) 및 성형 다이(144)를 압출부(120)에 고정하는 역할을 한다. 이때, 홀더(146), 성형 다이(144) 및 플로우 가이드(142)는 체결 부재를 통하여 압출부(120)에 고정될 수 있다. 체결 부재로는 스크류 나사가 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
전술한 도 4에서, (a)는 금속 잉곳 이송 방향(X)을 따라 절단한 면을 나타낸 것이고, (b)는 금속 잉곳 이송 방향(X)과 교차하는 폭 방향(Y)을 따라 절단한 면을 나타낸 것이다.
도 3 및 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플로우 가이드(142)는 압출부(120)로부터 성형 다이(144) 방향으로 갈수록 높이가 감소하는 적어도 하나의 단차를 가지며, 금속 잉곳(T)의 압출 방향(X)과 교차하는 폭 방향(Y)의 중앙 부분이 가장자리 부분에 비하여 볼록하게 돌출된 볼록형 단차 구조를 갖는다.
이를 위해, 본 발명의 플로우 가이드(142)는 플로우 가이드 몸체(143) 및 플로우 가이드 홀(145)을 포함한다.
플로우 가이드 몸체(143)는 압출부(120)에 결합되어, 압출부(120)의 피더(126)를 제외한 부분과 접촉된다.
플로우 가이드 홀(145)은 플로우 가이드 몸체(143)의 중앙 부분을 관통하도록 형성되어, 압출부(120)의 피더(126)로부터 압출되는 금속 잉곳(T)을 성형 다이(144)로 공급하기 위해 장착된다.
이러한 플로우 가이드 홀(145)은 압출기(120)의 피더(126)로부터 성형 다이(144) 방향으로 갈수록 높이가 낮아지는 적어도 하나의 단차를 갖는 다단형 단차 구조를 갖는다.
보다 구체적으로, 플로우 가이드 홀(145)은 압출기(120)의 피더(126)와 인접한 위치에 형성되며, 제1 높이(H1)를 갖는 제1 플로우 가이드 홀(145a)과, 제1 플로우 가이드 홀(145a)로부터 성형 다이(144) 방향으로 돌출되며, 제1 높이(H1)보다 낮은 제2 높이(H2)를 갖는 제2 플로우 가이드 홀(145b)을 포함한다.
여기서, 제1 플로우 가이드 홀(145a)의 높이에 해당하는 제1 높이(H1)는 7 ~ 15mm이고, 제2 플로우 가이드 홀(145b)의 높이에 해당하는 제2 높이(H2)는 2 ~ 6mm인 것이 바람직하다.
아울러, 제1 플로우 가이드 홀(145a)의 길이(L1)는 1 ~ 20mm이고, 제2 플로우 가이드 홀(145b)의 길이(L2)는 1 ~ 8mm인 것이 바람직하다.
이때, 제1 플로우 가이드 홀(145a)은 금속 잉곳(T)의 압출 방향(X)과 교차하는 폭 방향(Y)을 기준으로, 폭 방향(Y)의 중앙 부분의 높이(H1)가 가장자리 부분의 높이(H3)보다 높은 볼록형 구조를 갖는다.
이러한 제1 플로우 가이드 홀(145a)은 폭 방향(Y)의 중앙 부분에서 가장자리 부분으로 갈수록 높이가 낮아지는 테이퍼 형태(taper shape)로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 플로우 가이드 홀(145a)의 폭 방향(Y)의 중앙 부분의 높이(H1)가 최대 값을 갖고, 폭 방향(Y)의 가장자리 부분의 높이(H3)가 최소 값을 가질 수 있다.
보다 바람직하게, 폭 방향(Y)의 중앙 부분의 높이(H1)는 폭 방향의 가장자리 부분의 높이(H3)보다 1.5 ~ 2.5mm 높게 형성되는 것이 좋다.
이와 같이, 제1 플로우 가이드 홀(145a)의 폭 방향(Y)의 중앙 부분의 높이(H1)를 폭 방향(Y)의 가장자리 부분의 높이(H3)보다 높은 볼록형 구조로 형성하는 것은 압출부(120)의 피더(126)를 통하여 플로우 가이드 홀(145)로 주입되는 금속 잉곳(T)의 속도가 중앙 부분에 비하여 가장자리 부분이 빠르기 때문에 중앙 부분의 높이(H1)를 가장자리 부분의 높이(H3)보다 높게 형성시켜 속도 편차를 상쇄시키기 위함이다.
따라서, 폭 방향(Y)의 중앙 부분의 높이(H1)를 폭 방향(Y)의 가장자리 부분의 높이(H3)보다 높은 볼록형 구조의 제1 플로우 가이드 홀(145a)을 설계하는 것에 의해, 폭 방향(Y)의 중앙 부분과 폭 방향(Y)의 가장자리 부분을 통과하는 금속 잉곳(T)의 속도 편차를 감소시키는 것에 의해, 금속 호일의 두께 편차를 개선시킬 수 있게 되는 것이다.
이러한 볼록형 구조를 갖는 제1 플로우 가이드 홀(145a)은 폭 방향(Y)의 가장자리 부분에 굴곡진 라운드부(R)를 구비한다. 이때, 라운드부(R)는 5 ~ 6R의 곡률반경을 갖는 것이 바람직하다.
아울러, 제2 플로우 가이드 홀(145b)은 폭 방향(Y)의 높이(H2)는 중앙 부분과 가장자리 부분이 모두 동일할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 제1 및 제2 플로우 가이드 홀(145a, 145b)의 높이 및 길이를 최적화시키면서 제1 플로우 가이드 홀(145a)의 폭 방향(Y) 중앙 부분의 높이(H1)가 폭 방향(Y) 가장자리 부분(H3)의 높이보다 높은 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드(142)를 적용한 것이다.
이에 따라, 1차적으로 압출부(120)의 피더(126)를 통하여 제1 플로우 가이드 홀(145a)로 금속 잉곳(T)이 압출된 후, 2차적으로 제1 플로우 가이드 홀(145a)에 연통하는 제2 플로우 가이드 홀(145b)을 통과하여 성형 다이(144)로 공급되는 금속 잉곳(T)의 폭 방향(Y)에 대한 중앙 부분 및 가장자리 부분의 속도를 균일하게 제어할 수 있게 된다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기(100)는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드(142)의 적용으로, 압출부(120)의 피더(126)를 통하여 압출되는 금속 잉곳(T)의 흐름성을 제어하는 것이 가능하므로, 100mm 이상의 광폭 및 120㎛ 이하의 박막 형태의 금속 호일을 제조할 수 있게 된다.
본 발명과 같이, 볼록형 단차 구조의 플로우 가이드(142)를 구비하는 금속 압출기(100)를 이용하여 금속 호일을 제조할 경우, 플로우 가이드 홀(145)의 높이에 따른 폭 방향(Y)별 속도 편차가 거의 발생하지 않는다는 것을 실험을 통하여 확인하였다.
따라서, 본 발명과 같이, 볼록형 단차 구조의 플로우 가이드(142)를 구비하는 금속 압출기(100)를 이용하여 금속 호일을 제조할 시, 폭 방향(Y)별 속도 편차가 거의 발생하지 않아 금속 호일의 폭 방향(Y)으로의 두께 편차가 개선되어 양측 가장자리 부분이 우는 것이 감소하여 주름 발생을 최소화할 수 있게 된다.
지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드의 적용으로 금속 잉곳의 흐름성을 향상시켜 금속 호일의 두께 편차를 개선시킬 수 있게 된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 압출부로부터 성형 다이 방향으로 갈수록 높이가 감소하는 적어도 하나의 단차를 가지며, 금속 잉곳의 압출 방향과 교차하는 폭 방향의 중앙 부분이 가장자리 부분에 비하여 볼록하게 돌출된 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 적용하였다.
이 결과, 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 금속 압출기를 이용하여 금속 호일을 제조할 시, 폭 방향별 속도 편차가 거의 발생하지 않아 금속 호일의 폭 방향으로의 두께 편차 개선으로 우는 것이 감소하여 주름 발생을 최소화할 수 있게 된다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드의 적용으로, 두께 편차 개선으로 주름 발생을 최소활 수 있으므로, 100mm 이상의 광폭 및 120㎛ 이하의 박형을 갖는 금속 호일을 제조하는 것도 가능해질 수 있게 된다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
표 1은 비교예 1 ~ 3에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 6는 비교예 1 ~ 3의 플로우 가이드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 7은 비교예 1 ~ 3에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
[표 1]
표 1, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 비교예 1 ~ 3에 따른 금속 압출기의 플로우 가이드(242)는 플로우 가이드 몸체(243)와, 플로우 가이드 몸체(243)의 중앙 부분을 관통하도록 형성된 플로우 가이드 홀(245)을 포함한다. 이때, 비교예 1 ~ 3의 플로우 가이드 홀(245)은 단차 없이 플로우 가이드 몸체(243)의 중앙 부분을 관통하도록 형성된 것을 이용하여 표 1에 기재된 조건으로 금속 잉곳을 주입하고 압출하여 금속 호일을 제조하였다. 이때, 플로우 가이드 홀(245)의 폭 방향(Y) 중앙 부분의 높이(H1)와 폭 방향(Y) 가장자리 부분의 높이(H2)는 동일하였다.
비교예 1 ~ 3에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 경우, 플로우 가이드 홀(245)의 높이에 따라 폭 방향(Y)별 속도 편차가 심하게 발생한 것을 확인할 수 있다.
도 8은 비교예 2의 금형부를 촬영하여 나타낸 실측 사진이고, 도 9는 비교예 2에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 압출 결과를 나타낸 실측 사진이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 비교예 2에 따른 금형부를 갖는 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 경우, 폭 방향별 속도 편차가 심하게 발생하는데 기인하여 금속 호일의 폭 방향으로의 두께 편차가 과도하게 발생하여 양측 가장자리 부분이 심하게 울어 주름이 발생한 것을 확인할 수 있다.
표 2는 실시예 1 ~ 4에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 10은 실시예 1 ~ 4의 플로우 가이드를 설명하기 위한 단면도이고, 도 11은 실시예 1 ~ 4에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
[표 2]
표 2, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 4에 따른 금속 압출기의 플로우 가이드(142)는 플로우 가이드 몸체(143)와, 플로우 가이드 몸체(143)의 중앙 부분을 관통하도록 형성되며, 제1 플로우 가이드 홀(145a) 및 제2 플로우 가이드 홀(145b)을 갖는 볼록형 단차 구조의 플로우 가이드 홀(145)을 포함한다.
이때, 실시예 1 ~ 4의 제1 플로우 가이드 홀(145a)은 폭 방향(Y) 중앙 부분의 높이(H1)가 폭 방향(Y) 가장자리 부분의 높이(H3)보다 높은 볼록형 단차 구조를 갖는 것을 이용하여 표 2에 기재된 조건으로 금속 잉곳을 주입하고 압출하여 금속 호일을 제조하였다.
실시예 1 ~ 4에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 경우, 플로우 가이드 홀(145)의 길이 및 높이에 따른 폭 방향(Y)별 속도 편차가 거의 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.
표 3은 실시예 2, 5 및 6에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 것이고, 도 12는 실시예 2, 5 및 6에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 폭 방향별 속도 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
[표 3]
표 3 및 도 12에 도시된 바와 같이, 실시예 2, 5 및 6의 제1 플로우 가이드 홀(145)은 폭 방향(Y) 중앙 부분의 높이(H1)가 폭 방향(Y) 가장자리 부분의 높이(H3)보다 높은 볼록형 단차 구조를 갖는 것을 이용하여 표 3에 기재된 조건으로 금속 잉곳을 주입하고 압출하여 금속 호일을 제조하였다.
실시예 2, 5 및 6에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 경우, 플로우 가이드 홀의 높이에 따른 폭 방향별 속도 편차가 거의 발생하지 않은 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 13은 실시예 2의 금형부를 촬영하여 나타낸 실측 사진이고, 도 14는 실시예 2에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 압출 결과를 나타낸 실측 사진이다. 또한, 도 15는 실시예 5에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 압출 결과를 나타낸 실측 사진이고, 도 16는 실시예 6에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 압출 결과를 나타낸 실측 사진이다.
도 13 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 실시예 2, 5 및 6에 따른 금속 압출기를 이용하여 제조된 금속 호일의 경우, 폭 방향별 속도 편차가 거의 발생하지 않아 금속 호일의 폭 방향으로의 두께 편차가 개선되어 양측 가장자리 부분이 우는 것이 감소하여 주름 생성이 최소화된 것을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 광폭형 박막 금속 압출기 120 : 압출부
122 : 컨테이너 124 : 피더
140 : 금형부 142 : 플로우 가이드
143 : 플로우 가이드 몸체 144 : 성형 다이
145 : 플로우 가이드 홀 145a : 제1 플로우 가이드 홀
145b : 제2 플로우 가이드 홀 146 : 홀더

Claims (8)

  1. 내부에 금속 잉곳을 수용하기 위한 컨테이너와, 상기 컨테이너에 수용된 금속 잉곳을 압출시켜 금속 잉곳을 토출하기 위한 피더를 구비하는 압출부; 및
    상기 압출부에 결합되어, 상기 압출부로부터 압출되는 금속 잉곳을 호일 형태로 성형하여 금속 호일을 제조하기 위한 금형부;를 포함하며,
    상기 금형부는,
    상기 압출부에 결합되어, 상기 압출부의 피더로부터 공급되는 금속 잉곳의 흐름을 제어하기 위한 플로우 가이드;
    상기 플로우 가이드에 결합되어, 상기 플로우 가이드를 통과하는 금속 잉곳을 호일 형태로 성형하여 금속 호일을 제조하기 위한 성형 다이; 및
    상기 성형 다이의 외측에 장착되어, 상기 플로우 가이드 및 성형 다이를 상기 압출부에 고정하기 위한 홀더;를 포함하며,
    상기 플로우 가이드는 상기 압출부로부터 성형 다이 방향으로 갈수록 높이가 감소하는 적어도 하나의 단차를 가지며, 상기 금속 잉곳의 압출 방향과 교차하는 폭 방향의 중앙 부분이 가장자리 부분에 비하여 좌우 방향으로 볼록하게 돌출된 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 잉곳은
    10 ~ 400mm/sec의 주입 속도로 금형부에 공급되는 것을 특징으로 하는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플로우 가이드는
    플로우 가이드 몸체; 및
    상기 플로우 가이드 몸체의 중앙 부분을 관통하도록 형성되어, 상기 압출부의 피더로부터 압출되는 금속 잉곳을 성형 다이로 공급하기 위한 상기 플로우 가이드 홀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플로우 가이드 홀은
    상기 압출기의 피더와 인접한 위치에 형성되며, 제1 높이를 갖는 제1 플로우 가이드 홀; 및
    상기 제1 플로우 가이드 홀로부터 상기 성형 다이 방향으로 돌출되며, 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 플로우 가이드 홀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 높이는 7 ~ 15mm이고,
    상기 제2 높이는 2 ~ 6mm인 것을 특징으로 하는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 플로우 가이드 홀은
    상기 금속 잉곳의 압출 방향과 교차하는 폭 방향을 기준으로, 상기 폭 방향의 중앙 부분의 높이가 가장자리 부분의 높이보다 높은 볼록형 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 폭 방향의 중앙 부분의 높이는
    상기 폭 방향의 가장자리 부분의 높이보다 1.5 ~ 2.5mm 높게 형성된 것을 특징으로 하는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 볼록형 구조의 제1 플로우 가이드 홀은
    상기 폭 방향의 가장자리 부분에 굴곡진 라운드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼록형 단차 구조를 갖는 플로우 가이드를 구비하는 광폭형 박막 금속 압출기.
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