KR102608210B1 - A method and apparatus for controlling a slot die coater based on a continuous roll-to-roll process - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 장치는 롤투롤(Roll-to-roll) 연속 공정 상에서 유연 기판 상부에 코팅액을 제공하는 노즐 형상의 코팅액 토출부를 포함하는 슬롯 다이(slot-die)와 회전 동작을 통해 상기 유연 기판을 이동시키는 백업 롤(back up roll)을 포함하는 본체부와, 상기 본체부와 연결되며, 상기 슬롯 다이에 전압을 인가하여 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 전압 공급 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. A slot die coater control device based on a roll-to-roll continuous process according to an embodiment of the present invention is a slot die including a nozzle-shaped coating liquid discharge unit that provides a coating liquid to the upper part of a flexible substrate in a roll-to-roll continuous process. A main body including a slot-die and a back up roll that moves the flexible substrate through a rotational motion, is connected to the main body, and controls the spreadability of the coating liquid by applying voltage to the slot die. It is characterized in that it includes a voltage supply module.

Description

롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법 및 장치{A method and apparatus for controlling a slot die coater based on a continuous roll-to-roll process}{A method and apparatus for controlling a slot die coater based on a continuous roll-to-roll process}

본 발명은 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 코팅층을 형성하는 슬롯 다이 코팅 과정에서 소재와 코팅액 사이의 표면 특성을 제어하여 코팅 안정성을 개선하는 슬롯 다이 코터 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a slot die coater control method and device based on a roll-to-roll continuous process, and more specifically, to improve coating stability by controlling the surface properties between the material and the coating solution during the slot die coating process of forming a coating layer on a substrate. Pertains to a slot die coater control method and device.

대량, 고속 생산을 위한 롤투롤(Roll-to-roll) 연속 공정은 최근 주목받고 있는 공정 중 하나이다. 롤투롤 연속 공정은 장력을 견인력으로 하여 유연한 필름(film)에 코팅 및 인쇄를 통해 기능성 필름을 생산하는 공정에 해당할 수 있다.Roll-to-roll continuous process for mass, high-speed production is one of the processes that has recently been attracting attention. The roll-to-roll continuous process may correspond to a process of producing a functional film through coating and printing on a flexible film using tension as a traction force.

기능성 필름의 균일한 박막 형성을 위한 코팅 방법은 그라비어(Gravure), 블레이드(Blade), 스프레이(Spray), 슬롯-다이 코팅(slot-die coating) 등을 포함할 수 있다. 여기에서, 슬롯-다이 코팅 방법은 정밀 가공된 두 개의 다이(die) 사이로 펌프를 통한 유체가 공급되어 일정한 두께의 박막을 형성하는 방법에 해당할 수 있다. 특히, 슬롯-다이 코팅 방법은 높은 균일도와 박막 형성을 하는데 적합함과 더불어 여러 공정 조건을 적절하게 설정함으로써 예측 가능한 박막 두께를 형성할 수 있다는 장점을 가질 수 있다.Coating methods for forming a uniform thin film of a functional film may include gravure, blade, spray, slot-die coating, etc. Here, the slot-die coating method may correspond to a method of forming a thin film of a certain thickness by supplying fluid through a pump between two precision-machined dies. In particular, the slot-die coating method is suitable for forming a thin film with high uniformity and can have the advantage of forming a predictable thin film thickness by appropriately setting various process conditions.

최근에 슬롯-다이 코팅 방법은 박막 광학 필름, 액정표시장치(liquid crystal display), 유기태양전지, 터치스크린 등의 산업분야로 그 응용범위가 점차 확대되고 있다.Recently, the scope of application of the slot-die coating method is gradually expanding to industrial fields such as thin film optical films, liquid crystal displays, organic solar cells, and touch screens.

한국등록 특허 제10-1860086호는 코팅 두께 조절용 코팅바가 적용된 슬롯다이장치는 본체부와, 상기 본체부 내부에 구비되는 코팅액 공급라인과, 상기 본체부 좌우를 가로지르며 구비되며 상기 코팅액 공급라인으로부터 코팅액을 공급받는 캐비티와, 상기 본체부 내부에 구비되며 상기 캐비티에 수용된 코팅액의 외부 배출경로를 이루는 슬롯부 및 상기 본체부의 슬롯부의 외부 끝단부에 코팅액의 용적 변화를 통하여 코팅 두께 조절이 가능하도록 착탈 가능 하게 설치되는 코팅바를 포함한다.Korean Patent No. 10-1860086 discloses that a slot die device with a coating bar for adjusting the coating thickness is provided with a main body, a coating liquid supply line provided inside the main body, and a coating liquid supplied from the coating liquid supply line across the left and right sides of the main body. The cavity that receives the supply, the slot portion provided inside the main body and forming the external discharge path of the coating liquid contained in the cavity, and the outer end of the slot portion of the main body are detachable so that the coating thickness can be adjusted by changing the volume of the coating liquid. Includes a coating bar that is installed properly.

한국등록특허 제10-1860086호 (2018.05.15)Korean Patent No. 10-1860086 (2018.05.15)

본 발명의 일 실시예는 슬롯 다이 코터에 장착된 전압 공급 모듈을 통해 코팅액 내에 전압을 인가하여 기판과 코팅액 사이의 표면 특성을 제어함에 따라 코팅액의 퍼짐성 변화 및 고속 운전 시 코팅 액의 코팅 성능의 안정성을 향상시키는 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법 및 장치를 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention controls the surface characteristics between the substrate and the coating solution by applying voltage into the coating solution through a voltage supply module mounted on the slot die coater, thereby changing the spreadability of the coating solution and stability of the coating performance of the coating solution during high-speed operation. The aim is to provide a slot die coater control method and device based on a roll-to-roll continuous process that improves.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 장치는 롤투롤(Roll-to-roll) 연속 공정 상에서 유연 기판 상부에 코팅액을 제공하는 노즐 형상의 코팅액 토출부를 포함하는 슬롯 다이(slot-die)와 회전 동작을 통해 상기 유연 기판을 이동시키는 백업 롤(back up roll)을 포함하는 본체부와, 상기 본체부와 연결되며, 상기 슬롯 다이에 전압을 인가하여 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 전압 공급 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. A slot die coater control device based on a roll-to-roll continuous process according to an embodiment of the present invention is a slot die including a nozzle-shaped coating liquid discharge unit that provides a coating liquid to the upper part of a flexible substrate in a roll-to-roll continuous process. A main body including a slot-die and a back up roll that moves the flexible substrate through a rotational motion, is connected to the main body, and controls the spreadability of the coating liquid by applying voltage to the slot die. It is characterized in that it includes a voltage supply module.

상기 전압 공급 모듈은 전압 입력 단자와 접지 단자를 포함하며, 상기 전압 입력 단자는 상기 슬롯 다이의 일측면에 연결되고, 상기 접지 단자는 백업 롤에 연결된다.The voltage supply module includes a voltage input terminal and a ground terminal, the voltage input terminal is connected to one side of the slot die, and the ground terminal is connected to a backup roll.

상기 전압 공급 모듈은 상기 슬롯 다이와 상기 백업 롤 사이를 통과하는 상기 유연 기판의 이동 속도(web speed)를 일정 주기 마다 측정하는 기판 이동 속도 측정부와, 온/오프(on/off) 스위치를 통해 상기 전압 공급 모듈의 동작을 조절하는 전원부와, 상기 전원부로부터 전원을 공급받아 상기 본체부의 슬롯 다이에 전압을 인가하여 상기 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 전압 인가부와, 상기 전압 인가부로부터 인가된 전압의 세기를 조절하여 상기 코팅액과 상기 유연 기판 사이의 접촉각을 증가 또는 감소시키는 전압 조절부를 포함한다.The voltage supply module includes a substrate movement speed measuring unit that measures the web speed of the flexible substrate passing between the slot die and the backup roll at regular intervals, and an on/off switch. A power supply unit that controls the operation of the voltage supply module, a voltage application unit that receives power from the power supply unit and applies voltage to the slot die of the main body to control the spreadability of the coating liquid, and the intensity of the voltage applied from the voltage application unit. It includes a voltage regulator that adjusts to increase or decrease the contact angle between the coating liquid and the flexible substrate.

상기 기판 이동 속도 측정부는 상기 유연 기판의 이동 속도가 기 설정된 값 이하인 경우, 스위치를 오프 상태로 유지하여 상기 전압 공급 모듈의 전원 공급을 차단하며, 상기 유연 기판의 이동 속도가 기 설정된 값 이상인 경우, 스위치를 온 상태로 변환하여 전압 공급 모듈에 전원을 공급한다. The substrate movement speed measuring unit blocks the power supply to the voltage supply module by keeping the switch in the off state when the moving speed of the flexible substrate is less than a preset value, and when the moving speed of the flexible substrate is more than a preset value, Turn the switch to the on state to supply power to the voltage supply module.

상기 전압 조절부는 일정 시간(time)동안 동일한 전압(voltage)을 인기하는 DC 모드(DC mode) 또는 일정 주기 간격으로 변화된 전압을 인가하는 펄스 모드(pulse mode) 중 선택된 어느 하나의 방식으로 전압을 조절할 수 있다.The voltage regulator can control the voltage in one method selected from a DC mode that applies the same voltage for a certain period of time or a pulse mode that applies a changed voltage at regular intervals. You can.

상기 코팅액은 전자기력에 의한 퍼짐성 개선을 위해 전도성 잉크를 사용할 수 있으며, 상기 전도성 잉크는 Ag를 포함한 전도성 나노 입자를 포함한다.The coating solution may use conductive ink to improve spreadability by electromagnetic force, and the conductive ink includes conductive nanoparticles containing Ag.

상기 전압 공급 모듈은 PEEK(PolyEtherEtherKetone) 수지를 사용한 누전 방지부를 더 포함하며, 상기 누전 방지부는 누전 발생 여부를 확인하고, 일정 전압 이상 시 누전을 방지할 수 있다. The voltage supply module further includes an electric leakage prevention unit using PEEK (PolyEtherEtherKetone) resin, and the electric leakage prevention unit can check whether an electric leakage occurs and prevent an electric leakage when the voltage exceeds a certain level.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법은 슬롯 다이의 코팅액 토출부를 통해 코팅액을 공급하는 단계와, 상기 슬롯 다이와 백업 롤 사이를 통과하는 유연 기판 상에 코팅액을 도포하는 단계와, 전압 공급 모듈을 통해 상기 슬롯 다이에 전압을 인가하여 상기 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 단계와, 상기 전압 공급 모듈로부터 인가된 전압의 세기를 조절하여 상기 코팅액과 상기 유연 기판 사이의 접촉각을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A slot die coater control method based on a roll-to-roll continuous process according to an embodiment of the present invention includes supplying a coating liquid through a coating liquid discharge portion of a slot die, and applying the coating liquid on a flexible substrate passing between the slot die and a backup roll. controlling the spreadability of the coating liquid by applying voltage to the slot die through a voltage supply module, and adjusting the intensity of the voltage applied from the voltage supply module to adjust the contact angle between the coating liquid and the flexible substrate. It is characterized by comprising the step of increasing or decreasing.

상기 슬롯 다이에 전압을 인가하는 단계 이전, 상기 유연 기판의 이동 속도를 측정하여, 상기 이동 속도가 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 전압 공급 모듈의 전원 공급을 차단할 수 있다. Before applying voltage to the slot die, the moving speed of the flexible substrate may be measured, and if the moving speed is less than a preset value, power supply to the voltage supply module may be blocked.

상기 전압의 세기를 조절하는 단계는 일정 시간(time)동안 동일한 전압(voltage)을 인기하는 DC 모드(DC mode) 또는 일정 주기 간격으로 변화된 전압을 인가하는 펄스 모드(pulse mode) 중 선택된 어느 하나의 방식으로 전압을 조절할 수 있다.The step of adjusting the intensity of the voltage is one of a DC mode that applies the same voltage for a certain period of time or a pulse mode that applies a changed voltage at regular intervals. The voltage can be adjusted in this way.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology can have the following effects. However, since it does not mean that a specific embodiment must include all of the following effects or only the following effects, the scope of rights of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법 및 장치는 슬롯 다이 코터에 장착된 전압 공급 모듈을 통해 코팅액 내에 전압을 인가하여 기판와 코팅액 사이의 표면 특성을 제어함에 따라 코팅 액의 퍼짐성 변화 및 고속 운전 시 코팅액의 코팅 성능의 안정성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.The slot die coater control method and device based on the roll-to-roll continuous process according to an embodiment of the present invention controls the surface characteristics between the substrate and the coating solution by applying voltage to the coating solution through a voltage supply module mounted on the slot die coater. The effect of improving the spreadability of the liquid and the stability of the coating performance of the coating liquid during high-speed operation can be obtained.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 전압 공급 모듈을 설명하기 위한 블록도.
도 3는 도 2의 전압 조절부의 전압 조절 모드를 설명하는 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 습윤 현상을 설명하기 위한 도면.
도 8은 기판과 코팅액 사이의 접촉각과 코팅액의 두께 사이의 상관관계를 설명하기 위한 도면.
도 9 및 도 10은 전자기력 적용 여부에 따른 코팅층의 두께 균일도(thickness uniformity) 차이를 설명하기 위한 도면.
도 11 및 도 12는 유연 기판의 이동 속도 및 전압의 세기에 따른 코팅 액의 퍼짐성을 설명하기 위한 도면.
1 is a diagram for explaining a slot die coater according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram for explaining the voltage supply module of Figure 1.
FIG. 3 is a diagram illustrating the voltage regulation mode of the voltage regulator of FIG. 2.
4 and 5 are diagrams for explaining a slot die coater according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flowchart illustrating a slot die coater control method based on a roll-to-roll continuous process according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a diagram for explaining the electrowetting phenomenon according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 is a diagram for explaining the correlation between the contact angle between the substrate and the coating solution and the thickness of the coating solution.
Figures 9 and 10 are views for explaining the difference in thickness uniformity of the coating layer depending on whether electromagnetic force is applied.
Figures 11 and 12 are diagrams for explaining the spreadability of the coating liquid according to the moving speed of the flexible substrate and the strength of the voltage.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is only an example for structural or functional explanation, the scope of the present invention should not be construed as limited by the examples described in the text. In other words, since the embodiments can be modified in various ways and can have various forms, the scope of rights of the present invention should be understood to include equivalents that can realize the technical idea. In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment must include all or only such effects, so the scope of the present invention should not be understood as limited thereby.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in this application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected to the other component, but that other components may exist in between. On the other hand, when a component is referred to as being “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between. Meanwhile, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "immediately between" or "neighboring" and "directly neighboring" should be interpreted similarly.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprise” or “have” refer to implemented features, numbers, steps, operations, components, parts, or them. It is intended to specify the existence of a combination, and should be understood as not excluding in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.For each step, identification codes (e.g., a, b, c, etc.) are used for convenience of explanation. The identification codes do not explain the order of each step, and each step clearly follows a specific order in context. Unless specified, events may occur differently from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.

본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can be implemented as computer-readable code on a computer-readable recording medium, and the computer-readable recording medium includes all types of recording devices that store data that can be read by a computer system. . Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage devices. Additionally, the computer-readable recording medium can be distributed across computer systems connected to a network, so that computer-readable code can be stored and executed in a distributed manner.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein, unless otherwise defined, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with the meaning they have in the context of the related technology, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless clearly defined in the present application.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a diagram for explaining a slot die coater according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터(100)는 본체부(110)와 전압 공급 모듈(120)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the slot die coater 100 according to an embodiment of the present invention may include a main body 110 and a voltage supply module 120.

본체부(110)는 슬롯 다이(slot-die)(110a) 및 백업 롤(back up roll)(110b)로 구성될 수 있다. 본체부(110)는 슬롯 다이(110a)라고 불리는 노즐 형상의 미세 금속판 사이로 코팅액을 공급하며, 슬롯 다이(110a) 하부에 위치한 백업 롤(110b) 사이를 통과하는 유연 기판(substrate) 상에 코팅액을 도포한다. 더욱 구체적으로는, 슬롯 다이(110a)의 이동 방향에 수직인 방향으로 이동하는 유연 기판 표면에 코팅액을 일정하게 도포함으로써 코팅층을 형성하는 동작을 수행할 수 있다. The main body 110 may be composed of a slot die 110a and a back up roll 110b. The main body 110 supplies the coating liquid between nozzle-shaped fine metal plates called slot dies 110a, and supplies the coating liquid onto a flexible substrate passing between the backup rolls 110b located below the slot die 110a. Apply. More specifically, the operation of forming a coating layer can be performed by uniformly applying a coating liquid to the surface of a flexible substrate moving in a direction perpendicular to the direction of movement of the slot die 110a.

전압 공급 모듈(120)은 본체부(110)와 연결되어 본체부(110)의 슬롯 다이(110a)에 전압을 인가하는 동작을 수행할 수 있다. 전압 공급 모듈(120)은 슬롯 다이 코터에 전자기력을 적용할 수 있는 전기수학력(EHD; Electro Hydro Dynamic)을 기반으로 하며, 본체부(110)에 전압을 인가하여 슬롯 다이(110a)와 백업 롤(110b) 사이를 통과하는 유연 기판 표면에 도포된 코팅 액의 퍼짐성을 제어할 수 있다. The voltage supply module 120 is connected to the main body 110 and can perform an operation of applying voltage to the slot die 110a of the main body 110. The voltage supply module 120 is based on Electro Hydro Dynamic (EHD), which can apply electromagnetic force to the slot die coater, and applies voltage to the main body 110 to connect the slot die 110a and the backup roll. The spreadability of the coating liquid applied to the surface of the flexible substrate passing between (110b) can be controlled.

도 2는 도 1의 전압 공급 모듈을 설명하기 위한 블록도이다. FIG. 2 is a block diagram for explaining the voltage supply module of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 전압 공급 모듈(200)은 기판 이동 속도 측정부(210), 전원부(220), 전압 인가부(230) 및 전압 조절부(240)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2 , the voltage supply module 200 may include a substrate movement speed measurement unit 210, a power supply unit 220, a voltage application unit 230, and a voltage regulator 240.

먼저, 기판 이동 속도 측정부(210)는 슬롯 다이와 백업 롤 사이를 통과하는 유연 기판의 이동 속도(web speed)를 일정 주기에 따라 측정한다. 유연 기판이 이동하는 속도에 따라 기판에 도포된 코팅 층의 안정성에 차이가 발생한다. 이에 따라, 유연 기판의 이동 속도를 기반으로 전압 공급 모듈의 동작 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 기판 이동 속도 측정부(210)에서 측정된 유연 기판의 이동 속도가 기 설정된 이동 속도 값 이상인 경우 전압 공급 모듈(200)의 전원을 구동하여 슬릿 다이 코터의 본체부에 전압을 인가할 수 있다. First, the substrate movement speed measuring unit 210 measures the movement speed (web speed) of the flexible substrate passing between the slot die and the backup roll at a certain period. Depending on the speed at which the flexible substrate moves, there is a difference in the stability of the coating layer applied to the substrate. Accordingly, it is possible to determine whether to operate the voltage supply module based on the moving speed of the flexible substrate. For example, when the moving speed of the flexible substrate measured by the substrate moving speed measuring unit 210 is greater than or equal to a preset moving speed value, voltage can be applied to the main body of the slit die coater by driving the power of the voltage supply module 200. .

전원부(220)는 온/오프(on/off) 스위치를 통해 전압 공급 모듈(200)의 동작을 조절할 수 있다. 예를 들어, 기판 이동 속도 측정부(210)를 통해 측정된 기판의 이동 속도가 기 설정된 값 이하인 경우, 본체부에 전압 공급이 필요하지 않다고 판단하고, 스위치를 오프 상태로 유지하여 전압 공급 모듈(200)의 전원 공급을 차단한다. The power supply unit 220 can control the operation of the voltage supply module 200 through an on/off switch. For example, if the moving speed of the substrate measured through the substrate moving speed measuring unit 210 is less than a preset value, it is determined that voltage supply to the main body is not necessary, and the switch is kept in the off state to maintain the voltage supply module ( 200) and cut off the power supply.

반대로, 기판 이동 속도 측정부(210)를 통해 측정된 기판의 이동 속도가 기 설정된 값 이상인 경우, 본체부에 전압 공급이 필요하다고 판단하고, 스위치를 온 상태로 변환하여 전압 공급 모듈(200)에 전원을 공급한다. On the contrary, if the moving speed of the substrate measured through the substrate moving speed measuring unit 210 is greater than the preset value, it is determined that voltage is needed to be supplied to the main body, and the switch is converted to the on state to supply the voltage supply module 200. Supply power.

전압 인가부(230)는 전원부(220)로부터 전원을 공급받아 본체부(110)의 슬롯 다이에 전압을 인가하여 코팅액의 퍼짐성을 제어한다.The voltage application unit 230 receives power from the power unit 220 and applies voltage to the slot die of the main body 110 to control the spreadability of the coating liquid.

전압 조절부(240)는 전압 인가부(230)로부터 인가된 전압의 세기를 조절하여 코팅액과 유연 기판 사이의 접촉각을 증가 또는 감소시킬 수 있으며, 다양한 전압 조절 모드를 적용하여 전압을 조절할 수 있다. The voltage control unit 240 can increase or decrease the contact angle between the coating liquid and the flexible substrate by adjusting the intensity of the voltage applied from the voltage application unit 230, and can adjust the voltage by applying various voltage control modes.

전압 공급 모듈은 누전 방지부를 더 포함할 수 있다. 누전 방지부는 PEEK(PolyEtherEtherKetone) 수지로 구성되며, 상기 누전 방지부는 누전 발생 여부를 확인하고, 일정 전압 이상 시 누전을 방지할 수 있다.The voltage supply module may further include an earth leakage prevention unit. The earth leakage prevention unit is made of PEEK (PolyEtherEtherKetone) resin, and the earth leakage prevention unit can check whether an earth leakage has occurred and prevent the earth leakage when the voltage exceeds a certain level.

도 3는 도 2의 전압 조절부의 전압 조절 모드를 설명하는 도면이다. FIG. 3 is a diagram explaining the voltage regulation mode of the voltage regulator of FIG. 2.

도 3a는 일정 시간(time)동안 동일한 전압(voltage)을 인기하는 DC 모드(DC mode)를 도시한 그래프이다. 그리고, 도 3b는 일정 주기 간격으로 변화된 전압을 인가하는 펄스 모드(pulse mode)를 도시한 그래프이다. FIG. 3A is a graph showing a DC mode that uses the same voltage for a certain period of time. And, Figure 3b is a graph showing a pulse mode in which a changed voltage is applied at regular periodic intervals.

전압 조절부는 DC 모드 또는 펄스 모드 중 선택된 어느 하나의 방식으로 전압을 조절할 수 있으나, 반드시 이에 한정하지는 않으며 상황에 따라 전압 조절 방식을 변경하여 적용할 수 있다.The voltage regulator can control the voltage in either DC mode or pulse mode, but it is not necessarily limited to this and the voltage control method can be changed and applied depending on the situation.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터를 설명하기 위한 도면이다. 4 and 5 are diagrams for explaining a slot die coater according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 다이 코터(400)는 슬롯 다이(410), 백업 롤(420) 및 전압 공급 모듈(430)을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 4 and 5 , the slot die coater 400 according to an embodiment of the present invention may include a slot die 410, a backup roll 420, and a voltage supply module 430.

슬롯 다이(410)는 정밀 가공된 2개의 슬롯 다이(Slot-die)(410)이 일정 간격 이격되어 배치되며, 슬롯 다이(410)들 사이에 코팅액을 토출시키는 코팅액 토출부(413)가 구비된다. 코팅액 토출부(413)는 슬롯 다이(410)의 장축 방향을 따라 연장된 라인 형태로 형성될 수 있다. 슬롯 다이(410) 상부에는 절연 물질로 구성된 절연 프레임(415)을 더 포함할 수 있다. The slot die 410 consists of two precision-machined slot dies 410 arranged at regular intervals, and is provided with a coating liquid discharge part 413 that discharges a coating liquid between the slot dies 410. . The coating liquid discharge portion 413 may be formed in the form of a line extending along the long axis direction of the slot die 410. An insulating frame 415 made of an insulating material may be further included on the slot die 410.

백업 롤(420)은 슬롯 다이(410) 하부에 위치하며, 슬롯 다이(410)와 백업 롤(420) 사이로 유연 기판(440)이 통과된다. 유연 기판(440)은 백업 롤(420)의 회전 운동에 의해 슬롯 다이(410)의 이동 방향에 수직인 방향으로 이동된다. The backup roll 420 is located below the slot die 410, and the flexible substrate 440 passes between the slot die 410 and the backup roll 420. The flexible substrate 440 is moved in a direction perpendicular to the moving direction of the slot die 410 by the rotational movement of the backup roll 420.

전압 공급 모듈(450)은 슬롯 다이(410)의 코팅액 토출부(413)에 전압을 인가하여 유연 기판(440)에 도포되는 코팅액의 퍼짐성을 제어할 수 있다. 전압 공급 모듈(450)은 전압 입력 단자와 접지 단자를 포함하며, 전압 입력 단자(A)는 슬롯 다이(410)의 일측면에 연결되고(도 5 참조.), 접지 단자는 백업 롤(420)에 연결된다. The voltage supply module 450 may control the spreadability of the coating liquid applied to the flexible substrate 440 by applying voltage to the coating liquid discharge portion 413 of the slot die 410. The voltage supply module 450 includes a voltage input terminal and a ground terminal. The voltage input terminal (A) is connected to one side of the slot die 410 (see FIG. 5), and the ground terminal is connected to the backup roll 420. connected to

슬롯 다이 코터(400)는 슬롯 다이 (410)들 사이의 코팅액 토출부(413)를 통해 코팅액이 공급되면, 코팅액 토출부(413)와 유연 기판(440) 사이에 코팅층(445)이 형성됨으로써 기판이 코팅될 수 있다. 이때, 전원 공급 모듈(450)을 통해 슬롯 다이(410)에 전압을 인가하게 되면 전기 습윤 현상에 의해 코팅액과 유연 기판 사이의 표면 장력이 감소되고, 이로 인해 코팅액과 유연 기판 사이의 접촉각이 변화된다. 이러한 접촉각의 변화는 코팅액의 퍼짐성을 개선하고 코팅층의 두께도 감소시켜 안정성이 증대된 초박막 코팅이 가능하게 한다. 여기서, 전자기력에 의한 코팅액 퍼짐성 개선 효과를 극대화하기 위해 전도성 잉크를 사용할 수 있다. 예를들어, Ag를 포함한 전도성 나노 입자의 코팅액을 사용할 수 있으나, 코팅액의 종류는 반드시 이에 한정하지는 않는다. The slot die coater 400 is configured such that when the coating liquid is supplied through the coating liquid discharge unit 413 between the slot dies 410, the coating layer 445 is formed between the coating liquid discharge unit 413 and the flexible substrate 440. This can be coated. At this time, when voltage is applied to the slot die 410 through the power supply module 450, the surface tension between the coating liquid and the flexible substrate is reduced due to an electrowetting phenomenon, and this changes the contact angle between the coating liquid and the flexible substrate. . This change in contact angle improves the spreadability of the coating solution and reduces the thickness of the coating layer, enabling ultra-thin coating with increased stability. Here, conductive ink can be used to maximize the effect of improving the spreadability of the coating liquid by electromagnetic force. For example, a coating solution of conductive nanoparticles containing Ag can be used, but the type of coating solution is not necessarily limited thereto.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. Figure 6 is a flowchart for explaining a slot die coater control method based on a roll-to-roll continuous process according to an embodiment of the present invention.

먼저, 슬롯 다이의 코팅액 토출부를 통해 코팅액을 공급하는 단계를 진행한다(단계 S600). First, the step of supplying the coating liquid through the coating liquid discharge part of the slot die is performed (step S600).

이어서, 슬롯 다이와 백업 롤 사이를 통과하는 유연 기판 상에 코팅액을 도포하는 단계를 진행한다(단계 S610). 이때, 유연 기판의 이동 속도를 측정하여, 이동 속도가 기 설정된 값 이하인 경우, 전압 공급 모듈의 전원 공급을 차단할 수 있다. 도 6에서는 전압 공급 모듈에 전원을 공급하는 경우만 도시하고 있으나, 유연 기판의 이동 속도에 따라 전압 공급 모듈의 동작 여부를 결정할 수 있다. Next, the step of applying the coating liquid on the flexible substrate passing between the slot die and the backup roll is performed (step S610). At this time, the moving speed of the flexible substrate can be measured, and if the moving speed is less than a preset value, the power supply to the voltage supply module can be blocked. Figure 6 shows only the case of supplying power to the voltage supply module, but whether or not the voltage supply module operates can be determined depending on the moving speed of the flexible substrate.

이후, 전압 공급 모듈을 통해 슬롯 다이에 전압을 인가하여 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 단계를 진행한다(단계 S620).Afterwards, the step of controlling the spreadability of the coating liquid is performed by applying voltage to the slot die through the voltage supply module (step S620).

다음으로, 전압 공급 모듈로부터 인가된 전압의 세기를 조절하여 코팅액과 유연 기판 사이의 접촉각을 증가 또는 감소시키는 단계를 진행할 수 있다(단계 S630). Next, the intensity of the voltage applied from the voltage supply module can be adjusted to increase or decrease the contact angle between the coating liquid and the flexible substrate (step S630).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 습윤 현상을 설명하기 위한 도면이다. Figure 7 is a diagram for explaining the electrowetting phenomenon according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 도 7(i)은 기판(700) 상부에 코팅액 액적이 형성된 후 전압이 인가되지 않은 경우의 코팅액(710)의 형태를 도시한 것이고, 도 7(ii)는 기판(700) 상부에 코팅액 액적이 형성된 후 전압이 인가된 경우의 코팅액(710)의 변화를 도시한 것이다. Referring to FIG. 7, FIG. 7(i) shows the shape of the coating liquid 710 when no voltage is applied after the coating liquid droplet is formed on the top of the substrate 700, and FIG. 7(ii) shows the shape of the coating liquid 710 when no voltage is applied. ) This shows the change in the coating liquid 710 when voltage is applied after the coating liquid droplet is formed at the top.

전기 습윤 현상은 코팅액 액적이 형성된 후 전압 인가 시 코팅액(710) 내 전하의 이동으로 인해 전위차가 발생하여 도 7(ii)에 도시된 바와 같이 기판(700)과 코팅액(710) 사이의 접촉각이 변화하는 현상이 발생한다. 즉, 코팅 액(710) 형성 후 전압이 인가되면 기판(700)과 코팅액(710)의 접촉각이 감소하여 코팅액(710)의 퍼짐성이 개선되는 것을 알 수 있다. The electrowetting phenomenon occurs when a voltage is applied after the coating liquid droplet is formed, a potential difference occurs due to the movement of charges within the coating liquid 710, and the contact angle between the substrate 700 and the coating liquid 710 changes as shown in FIG. 7(ii). A phenomenon occurs. That is, it can be seen that when voltage is applied after forming the coating liquid 710, the contact angle between the substrate 700 and the coating liquid 710 decreases, thereby improving the spreadability of the coating liquid 710.

도 8은 기판과 코팅액 사이의 접촉각과 코팅액의 두께 사이의 상관관계를 설명하기 위한 도면이다. Figure 8 is a diagram for explaining the correlation between the contact angle between the substrate and the coating solution and the thickness of the coating solution.

도 8을 참조하면, 기판의 표면 에너지와 코팅액의 표면 장력 사이의 관계에 따라 접촉각(contact angle, θ)이 형성될 수 있다. 기판에 인가된 장력은 기판의 표면 에너지에 변화를 줄 수 있고, 이로 인해 기판 상에 접촉하는 코팅액의 퍼짐 정도에도 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 기판 표면과 코팅액의 표면이 접하는 지점의 접촉각에도 변화가 발생할 수 있다. 접촉각과 표면에너지 사이의 관계는 다음의 [수학식 1] 및 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있으며, [수학식 1]은 코팅액이 퍼지지 않은 상태, [수학식 2] 코팅액이 넓게 퍼진 상태를 나타낸다. 여기서, γs는 고체(기판) 표면 에너지, γl은 액체(코팅액) 표면 에너지, γsl은 고체와 액체 표면 에너지를 나타낸 것이다. Referring to FIG. 8, a contact angle (θ) may be formed according to the relationship between the surface energy of the substrate and the surface tension of the coating liquid. Tension applied to the substrate can change the surface energy of the substrate, which can also affect the degree of spread of the coating liquid in contact with the substrate. Accordingly, a change may occur in the contact angle at the point where the surface of the substrate and the surface of the coating liquid come into contact. The relationship between contact angle and surface energy can be expressed as the following [Equation 1] and [Equation 2], where [Equation 1] represents a state in which the coating liquid is not spread, and [Equation 2] represents a state in which the coating liquid is widely spread. indicates. Here, γ s represents the solid (substrate) surface energy, γ l represents the liquid (coating liquid) surface energy, and γ sl represents the solid and liquid surface energies.

[수학식 1][Equation 1]

[수학식 2][Equation 2]

또한, 코팅액의 두께는 기판과 코팅액 사이의 접촉각의 영향을 받으며, 접촉각이 감소할수록 퍼짐성이 증가하여 코팅층의 두께가 감소하는 것을 알 수 있다.In addition, the thickness of the coating solution is affected by the contact angle between the substrate and the coating solution, and as the contact angle decreases, the spreadability increases and the thickness of the coating layer decreases.

아이디얼한 상태의 코팅액의 부피(ψideal)와 퍼짐이 진행된 상태의 코팅 액의 부피(ψwidening) 가 같다고 가정하면, 코팅액의 두께는 코팅액의 흐름 비율(flow rate), 코팅액의 폭(width of coated layer), 기판의 이동 속도(web speed), 기판과 코팅액 사이의 접촉각(contact angle)등에 영향을 받는다. 또한, 코팅액의 두께는 다음의 수학식 3과 같이 표현할 수 있다. 여기서, Th는 퍼짐이 진행된 상태의 코팅액의 두께, Th'는 아이디얼한 상태의 코팅액의 두께, k는 두께 결정 상수를 의미한다.Assuming that the volume of the coating liquid in the ideal state (ψ ideal ) and the volume of the coating liquid in the spreading state (ψ widening ) are the same, the thickness of the coating liquid is determined by the flow rate of the coating liquid and the width of the coated liquid. layer), the moving speed of the substrate (web speed), and the contact angle between the substrate and the coating solution. Additionally, the thickness of the coating liquid can be expressed as equation 3 below. Here, Th is the thickness of the coating liquid in a spreading state, Th' is the thickness of the coating liquid in an ideal state, and k is the thickness determination constant.

[수학식 3][Equation 3]

도 9 및 도 10은 전자기력 적용 여부에 따른 코팅층의 두께 균일도(thickness uniformity) 차이를 설명하기 위한 도면이다. 도 9 및 도 10은 각각 전자기력이 적용되지 않은 슬롯 다이 코터 및 전자기력이 적용된 슬롯 다이 코터의 코팅액 토출 형태를 도시한 것이다. Figures 9 and 10 are diagrams to explain the difference in thickness uniformity of the coating layer depending on whether electromagnetic force is applied. Figures 9 and 10 show the coating liquid discharge form of a slot die coater without electromagnetic force applied and a slot die coater with electromagnetic force applied, respectively.

먼저, 도 9를 참조하면, 슬롯 다이 코터(900) 내부 벽조건으로 유발되는 코팅액(910)의 속도 구배로 인해 토출되는 코팅액(910)이 불균일한 속도 프로파일을 갖게 된다(도 9a 참조). 예컨대, 코팅액 토출부 중앙부에서 토출되는 코팅액 속도가 코팅액 토출부 외곽부에서 토출되는 코팅액 속도보다 빠르기 때문에 코팅층의 코팅 안정성이 저하된다. 이에 따라 동일 유량에서 지속적인 운전 속도가 증가되면 질량 보존의 법칙에 따라 도 9b와 같이 스트립 형태를 갖는 코팅층(920)이 형성된다. First, referring to FIG. 9, the discharged coating liquid 910 has a non-uniform velocity profile due to the velocity gradient of the coating liquid 910 caused by the internal wall condition of the slot die coater 900 (see FIG. 9A). For example, because the speed of the coating liquid discharged from the center of the coating liquid discharge unit is faster than the speed of the coating liquid discharged from the outer part of the coating liquid discharge unit, the coating stability of the coating layer is reduced. Accordingly, when the operating speed is continuously increased at the same flow rate, a coating layer 920 having a strip shape as shown in FIG. 9B is formed according to the law of mass conservation.

한편, 도 10을 참조하면, 슬롯 다이 코터(900)에 전자기력이 적용되면, 코팅액 토출부 외곽부에서 토출되는 코팅액(910)이 전기적 스트레스에 의해 경사를 갖게되고, 슬롯 다이 코터(900) 외부에서 속도 구배를 제거함에 따라 도 10a과 같이 코팅액(910)이 폭 방향으로 균일한 속도 프로파일을 갖게 된다. Meanwhile, referring to FIG. 10, when electromagnetic force is applied to the slot die coater 900, the coating liquid 910 discharged from the outer portion of the coating liquid discharge unit has an inclination due to electrical stress, and is tilted from the outside of the slot die coater 900. By removing the velocity gradient, the coating liquid 910 has a uniform velocity profile in the width direction, as shown in FIG. 10A.

이에 따라 동일 유량에서의 코팅액의 퍼짐성이 개선되어 도 10b와 같이 코팅 안정성을 확보하여 균일한 두께의 코팅층(920)을 형성할 수 있다. Accordingly, the spreadability of the coating liquid at the same flow rate is improved, thereby ensuring coating stability and forming a coating layer 920 of uniform thickness as shown in FIG. 10b.

도 11 및 도 12는 유연 기판의 이동 속도 및 전압의 세기에 따른 코팅 액의 퍼짐성을 설명하기 위한 도면이다. Figures 11 and 12 are diagrams for explaining the spreadability of the coating liquid according to the moving speed of the flexible substrate and the strength of the voltage.

도 11 및 도 12를 참조하면, 유연 기판의 이동 속도(web speed)와 전압의 세기(voltage)를 달리한 다수의 케이스(case)를 비교 분석한 것이다. Referring to Figures 11 and 12, a number of cases in which the moving speed (web speed) and voltage strength of the flexible substrate were different were compared and analyzed.

케이스 1과 같이 이동 속도가 저속인 경우에는 전압을 인가하지 않아도 균일한 코팅층 형성이 가능하다. 그러나, 케이스 2와 같이 이동 속도가 증가한 경우 코팅 비드가 폭 방향으로 완전히 발달하지 못하여 코팅층이 스트립 형태로 형성된 것을 알 수 있다. When the moving speed is low, as in case 1, it is possible to form a uniform coating layer without applying voltage. However, when the moving speed increased as in case 2, the coating bead was not fully developed in the width direction, and it can be seen that the coating layer was formed in a strip shape.

이에, 케이스 3과 같이 일정 전압을 인가하면 코팅 비드가 폭 방향으로 발달하면서 코팅성이 개선된 것을 알 수 있다. 이때, 케이스 4 및 케이스 5와 같이 전압의 세기가 증가시키면 코팅액의 퍼짐성이 개선되어 균일한 형태의 코팅 층이 형성된 것을 알 수 있다. 즉, 전압의 세기가 증가할수록 코팅 층의 퍼짐성이 개선되는 것을 알 수 있다. 그러나, 일정 범위를 벗어난 전압을 인가하게 되면 슬롯 다이 코터와 백업 롤 사이에 고전압 스파크가 발생하게 된다. 따라서, 전압 인가 시에는 0 ~ 3V 범위 내에서 전압을 조절하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 ~ 2.8V 범위 내에서 전압을 조절하도록 한다. Accordingly, it can be seen that when a certain voltage is applied as in case 3, the coating bead develops in the width direction and the coating properties are improved. At this time, as in Case 4 and Case 5, it can be seen that when the intensity of the voltage is increased, the spreadability of the coating liquid is improved and a uniform coating layer is formed. In other words, it can be seen that as the intensity of voltage increases, the spreadability of the coating layer improves. However, if a voltage outside a certain range is applied, high voltage sparks occur between the slot die coater and the backup roll. Therefore, when applying voltage, it is desirable to adjust the voltage within the range of 0 to 3V, and more preferably within the range of 1 to 2.8V.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터는 전자기력을 적용할 수 있는 EHD(Electro Hydro Dynamic) 기반의 전압 공급 모듈을 장착하여 코팅 안정성을 확보하고 초박막 코팅을 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 더욱 구체적으로는 EHD 기반의 전압 공급 모듈을 통해 인가된 전자기력에 의한 코팅액 퍼짐성 개선을 통해 고속 주행 시 발생하는 코팅 불안정성을 해소할 수 있다. 또한, 전압 공급 모듈을 통해 인가된 전자기력에 의한 제트 인젝션(jet injection)을 통해 슬롯 다이 코터 외부에서 속도 구배를 제거함으로써 폭 방향으로 균일한 속도 프로파일을 형성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. As described above, the slot die coater according to the present invention is equipped with an EHD (Electro Hydro Dynamic)-based voltage supply module capable of applying electromagnetic force, thereby ensuring coating stability and achieving the effect of forming an ultra-thin coating. More specifically, coating instability that occurs during high-speed driving can be resolved by improving the spreadability of the coating liquid by electromagnetic force applied through an EHD-based voltage supply module. In addition, the effect of forming a uniform velocity profile in the width direction can be obtained by removing the velocity gradient outside the slot die coater through jet injection using electromagnetic force applied through the voltage supply module.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can do it.

본 발명을 지원한 국가연구개발사업National research and development project that supported this invention

[과제명] 대면적 고효율 기능성 필름 대량 생산을 위한 스마트 인쇄 전자 제조 기술 개발[Task name] Development of smart printing electronic manufacturing technology for mass production of large-area, high-efficiency functional films

[관리전문기관] 과학기술정보통신부[Management agency] Ministry of Science and ICT

[과제번호] 2020R1A2C1012428[Assignment number] 2020R1A2C1012428

[과제명] R2R 인쇄 유연컴퓨터개발 연구센터[Task Name] R2R Printing Flexible Computer Development Research Center

[관리전문기관] 과학기술정보통신부[Management agency] Ministry of Science and ICT

[과제번호] 2020R1A5A1019649[Assignment number] 2020R1A5A1019649

100, 900 : 슬롯 다이 코터 110 : 본체부
110a, 410 : 슬롯 다이 110b, 420 : 백업 롤
120, 200, 450 : 전압 공급 모듈 210 : 기판 이동 속도 측정부
220 : 전원부 230 : 전압 인가부
240 : 전압 조절부 413 : 코팅액 토출부
420 : 절연 프레임 440 : 유연 기판
445, 920 : 코팅층 700 : 기판
710, 910 : 코팅액
100, 900: Slot die coater 110: Main body
110a, 410: Slot die 110b, 420: Backup roll
120, 200, 450: voltage supply module 210: substrate movement speed measurement unit
220: power supply unit 230: voltage application unit
240: Voltage control unit 413: Coating liquid discharge unit
420: Insulating frame 440: Flexible substrate
445, 920: Coating layer 700: Substrate
710, 910: Coating liquid

Claims (10)

롤투롤(Roll-to-roll) 연속 공정 상에서 유연 기판 상부에 코팅액을 제공하는 노즐 형상의 코팅액 토출부를 포함하는 슬롯 다이(slot-die)와 회전 동작을 통해 상기 유연 기판을 이동시키는 백업 롤(back up roll)을 포함하는 본체부; 및
상기 본체부와 연결되며, 상기 슬롯 다이에 전압을 인가하여 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 전압 공급 모듈;을 포함하고,
상기 전압 공급 모듈은
상기 슬롯 다이와 상기 백업 롤 사이를 통과하는 상기 유연 기판의 이동 속도(web speed)를 일정 주기 마다 측정하는 기판 이동 속도 측정부;
상기 이동 속도에 따라 온/오프(on/off) 스위치를 통해 상기 전압 공급 모듈의 동작을 조절하는 전원부;
상기 전원부로부터 전원을 공급받아 상기 본체부의 슬롯 다이에 전압을 인가하여 상기 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 전압 인가부; 및
상기 전압 인가부로부터 인가된 전압의 세기를 조절하여 상기 코팅액과 상기 유연 기판 사이의 접촉각을 증가 또는 감소시키는 전압 조절부;를 포함하며,
상기 기판 이동 속도 측정부는 상기 유연 기판의 이동 속도가 기 설정된 값 이하인 경우, 스위치를 오프 상태로 유지하여 상기 전압 공급 모듈의 전원 공급을 차단하며, 상기 유연 기판의 이동 속도가 기 설정된 값 이상인 경우, 스위치를 온 상태로 변환하여 전압 공급 모듈에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 장치.
In a roll-to-roll continuous process, a slot die includes a nozzle-shaped coating liquid discharge portion that provides coating liquid to the upper part of the flexible substrate, and a backup roll (back) that moves the flexible substrate through a rotational motion. main body including up roll; and
It includes a voltage supply module connected to the main body and controlling the spreadability of the coating liquid by applying voltage to the slot die,
The voltage supply module is
A substrate movement speed measuring unit that measures the web speed of the flexible substrate passing between the slot die and the backup roll at regular intervals;
a power supply unit that regulates the operation of the voltage supply module through an on/off switch according to the moving speed;
a voltage application unit that receives power from the power unit and applies voltage to the slot die of the main body unit to control the spreadability of the coating liquid; and
It includes a voltage regulator that adjusts the intensity of the voltage applied from the voltage applicator to increase or decrease the contact angle between the coating liquid and the flexible substrate,
The substrate movement speed measuring unit blocks the power supply to the voltage supply module by keeping the switch in the off state when the moving speed of the flexible substrate is less than a preset value, and when the moving speed of the flexible substrate is more than a preset value, A slot die coater control device based on a roll-to-roll continuous process, characterized in that it supplies power to the voltage supply module by converting the switch to the on state.
제1항에 있어서, 상기 전압 공급 모듈은
전압 입력 단자와 접지 단자를 포함하며, 상기 전압 입력 단자는 상기 슬롯 다이의 일측면에 연결되고, 상기 접지 단자는 백업 롤에 연결되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the voltage supply module
A slot die coater control device based on a roll-to-roll continuous process, comprising a voltage input terminal and a ground terminal, wherein the voltage input terminal is connected to one side of the slot die, and the ground terminal is connected to a backup roll.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 전압 조절부는
일정 시간(time)동안 동일한 전압(voltage)을 인기하는 DC 모드(DC mode) 또는 일정 주기 간격으로 변화된 전압을 인가하는 펄스 모드(pulse mode) 중 선택된 어느 하나의 방식으로 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the voltage regulator
Characterized by controlling the voltage in one of two ways: DC mode, which applies the same voltage for a certain period of time, or pulse mode, which applies a changed voltage at regular intervals. A slot die coater control device based on a roll-to-roll continuous process.
제1항에 있어서, 상기 코팅액은
전자기력에 의한 퍼짐성 개선을 위해 전도성 잉크를 사용할 수 있으며, 상기 전도성 잉크는 Ag를 포함한 전도성 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the coating solution is
Conductive ink can be used to improve spreadability by electromagnetic force, and the conductive ink is a slot die coater control device based on a roll-to-roll continuous process, characterized in that it contains conductive nanoparticles including Ag.
제1항에 있어서, 상기 전압 공급 모듈은
PEEK(PolyEtherEtherKetone) 수지를 사용한 누전 방지부를 더 포함하며, 상기 누전 방지부는 누전 발생 여부를 확인하고, 일정 전압 이상 시 누전을 방지하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 장치.
The method of claim 1, wherein the voltage supply module
A slot die coater control device based on a roll-to-roll continuous process, further comprising an electric leakage prevention unit using PEEK (PolyEtherEtherKetone) resin, wherein the earth leakage prevention unit checks whether an electric leakage occurs and prevents an electric leakage when a certain voltage is exceeded.
본체부에 포함된 슬롯 다이의 코팅액 토출부를 통해 코팅액을 공급하는 단계;
상기 슬롯 다이와 백업 롤 사이를 통과하는 유연 기판 상에 코팅액을 도포하는 단계;
상기 본체부와 연결된 전압 공급 모듈을 통해 상기 슬롯 다이에 전압을 인가하여 상기 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 단계; 및
상기 전압 공급 모듈로부터 인가된 전압의 세기를 조절하여 상기 코팅액과 상기 유연 기판 사이의 접촉각을 증가 또는 감소시키는 단계;를 포함하고,
상기 전압 공급 모듈은
상기 슬롯 다이와 상기 백업 롤 사이를 통과하는 상기 유연 기판의 이동 속도(web speed)를 일정 주기 마다 측정하는 기판 이동 속도 측정부;
상기 이동 속도에 따라 온/오프(on/off) 스위치를 통해 상기 전압 공급 모듈의 동작을 조절하는 전원부;
상기 전원부로부터 전원을 공급받아 상기 본체부의 슬롯 다이에 전압을 인가하여 상기 코팅액의 퍼짐성을 제어하는 전압 인가부; 및
상기 전압 인가부로부터 인가된 전압의 세기를 조절하여 상기 코팅액과 상기 유연 기판 사이의 접촉각을 증가 또는 감소시키는 전압 조절부;를 포함하며,
상기 슬롯 다이에 전압을 인가하는 단계 이전, 상기 유연 기판의 이동 속도를 측정하여, 상기 이동 속도가 기 설정된 값 이하인 경우, 상기 전압 공급 모듈의 전원 공급을 차단하며, 상기 이동 속도가 기 설정된 값 이상인 경우, 상기 전압 공급 모듈에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법.
Supplying a coating liquid through a coating liquid discharge portion of a slot die included in the main body;
Applying a coating liquid on a flexible substrate passing between the slot die and the backup roll;
controlling the spreadability of the coating liquid by applying voltage to the slot die through a voltage supply module connected to the main body; and
Comprising: increasing or decreasing the contact angle between the coating liquid and the flexible substrate by adjusting the intensity of the voltage applied from the voltage supply module,
The voltage supply module is
A substrate movement speed measuring unit that measures the web speed of the flexible substrate passing between the slot die and the backup roll at regular intervals;
a power supply unit that regulates the operation of the voltage supply module through an on/off switch according to the moving speed;
a voltage application unit that receives power from the power unit and applies voltage to the slot die of the main body unit to control the spreadability of the coating liquid; and
It includes a voltage regulator that adjusts the intensity of the voltage applied from the voltage applicator to increase or decrease the contact angle between the coating liquid and the flexible substrate,
Before applying voltage to the slot die, the moving speed of the flexible substrate is measured, and if the moving speed is less than a preset value, the power supply to the voltage supply module is cut off, and if the moving speed is more than a preset value, the power supply to the voltage supply module is measured. In this case, a slot die coater control method based on a roll-to-roll continuous process, characterized in that supplying power to the voltage supply module.
삭제delete 제8항에 있어서, 상기 전압의 세기를 조절하는 단계는
일정 시간(time)동안 동일한 전압(voltage)을 인기하는 DC 모드(DC mode) 또는 일정 주기 간격으로 변화된 전압을 인가하는 펄스 모드(pulse mode) 중 선택된 어느 하나의 방식으로 전압을 조절하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 연속 공정 기반의 슬롯 다이 코터 제어 방법.
The method of claim 8, wherein the step of adjusting the intensity of the voltage is
Characterized by controlling the voltage in one of two ways: DC mode, which applies the same voltage for a certain period of time, or pulse mode, which applies a changed voltage at regular intervals. A slot die coater control method based on a roll-to-roll continuous process.
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