KR102615168B1 - 고상입자 분산 용액의 고압-고속 압출 적층을 위한 슬롯다이 헤드 - Google Patents
고상입자 분산 용액의 고압-고속 압출 적층을 위한 슬롯다이 헤드 Download PDFInfo
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Abstract
슬롯다이 헤드가 제공된다. 상기 슬롯다이 헤드는, 하부 피드 주입구와 연통된 하부 챔버 영역, 및 하부 립(lip)이 안착되는 하부 슬릿 영역을 포함하는 하부 슬롯다이, 및 상부 피드 주입구와 연통된 상부 챔버 영역, 및 상부 립(lip)이 안착되는 상부 슬릿 영역을 포함하는 상부 슬롯다이를 포함하되, 상기 하부 챔버 영역 및 상기 상부 챔버 영역이 마주보고 상기 하부 슬릿 영역 및 상기 상부 슬릿 영역이 마주보도록 상기 하부 슬롯다이와 상기 상부 슬롯다이가 결합되는 것을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 고상입자 분산 용액의 고압-고속 압출 적층을 위한 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이차전지 전극공정, 고분자 전해질 연료전지 MEA 전극공정, 태양전지, MLCC 및 다층구조 센서 소자등의 생산에 적용되는 고상입자 분산 용액의 고압-고속 압출 적층을 위한 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
슬롯 다이 코팅(slot die coating)이란 기판 등에 잉크와 같은 유체를 도포하는 코팅 방법의 일환으로, 슬롯다이의 끝단을 통해 토출되는 유체를 이용하여 기판을 코팅하는 것을 특징을 한다. 이러한 슬롯 다이 코팅은 액체의 조성, 점도, 온도 등을 유지하며 기판에 코팅을 수행할 수 있으며, 상대적으로 간단한 구성으로 안정적이고 높은 재현성으로 코팅을 수행할 수 있으며, 오염을 최소화할 수 있으며 복수의 층을 코팅할 수 있는 등의 다양한 장점을 가진다.
기존 슬롯다이 헤드는 가공성과 내식성을 갖춘 스테인리스 강이나 고경도 강을 이용하여 일체화된 형태로 제작하였다. 그러나, 이차전지 전극공정, 고분자 전해질 연료전지 MEA 전극공정, 태양전지, MLCC 및 다층구조 센서 소자 생산에 적용되는 슬롯 코팅의 경우 코팅 혼상액내 고상입자의 분율의 증가, 성막 두께의 감소, 고속 적층 등으로 인해 슬롯다이 헤드의 마모에 의한 열화와 성능저하가 가속화되고 있다. 이에 따라, 내구성 및 수명 향상이 주요한 이슈가 되고 있어 가혹한 슬롯 코팅 조건에서도 고내구성을 가지는 고경도 소재의 필요성이 높아지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 마모문제로 인한 내구성 저하 문제가 해결된 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상온에서 공정이 가능한 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 내마모성은 향상되고 열변형률은 감소된 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 정밀성이 향상된 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 경제적 손실 비용이 감소된 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 슬롯다이 헤드를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 슬롯다이 헤드는 하부 피드 주입구와 연통된 하부 챔버 영역, 및 하부 립(lip)이 안착되는 하부 슬릿 영역을 포함하는 하부 슬롯다이, 및 상부 피드 주입구와 연통된 상부 챔버 영역, 및 상부 립(lip)이 안착되는 상부 슬릿 영역을 포함하는 상부 슬롯다이를 포함하되, 상기 하부 챔버 영역 및 상기 상부 챔버 영역이 마주보고 상기 하부 슬릿 영역 및 상기 상부 슬릿 영역이 마주보도록 상기 하부 슬롯다이와 상기 상부 슬롯다이가 결합되고, 상기 하부 슬롯다이 및 상기 상부 슬롯다이가 결합되는 경우, 상기 하부 챔버 영역 및 상기 상부 챔버 영역이 연통되어, 피드 저장을 위한 챔버 영역이 형성되고, 상기 하부 립이 안착된 상기 하부 슬릿 영역 및 상기 상부 립이 안착된 상기 상부 슬릿 영역 사이에, 상기 피드의 토출을 위한 슬릿(slit)이 형성되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 립 및 상기 상부 립은 서로 동일한 물질을 포함하되, 상기 하부 립은, 텅스텐 탄화물(WC), 실리콘 탄화물(SiC), 및 크롬 탄화물(CrC) 중 어느 하나의 탄화물과 금속이 혼합된 복합재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 립이 상기 텅스텐 탄화물(WC)을 포함하는 경우, 상기 하부 립의 조성은, 79~91 wt%의 텅스텐(W), 3~16 wt%의 코발트(Co), 0~2 wt%의 티타늄(Ti), 및 5~7 wt%의 탄소(C)로 이루어지는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 립 및 상기 상부 립은 각각, 상기 하부 슬롯다이 및 상기 상부 슬롯다이에 탈부착 가능한 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 슬릿 영역은, 상기 하부 립이 안착되는 하부 립 영역, 및 상기 하부 립 영역과 상기 하부 슬롯다이 사이의 공간으로 정의되고, 상기 하부 립을 상기 하부 슬롯다이에 접착시키는 하부 접착 구조체가 배치되는 하부 접착 영역을 포함하고, 상기 상부 슬릿 영역은, 상기 상부 립이 안착되는 상부 립 영역, 및 상기 상부 립 영역과 상기 상부 슬롯다이 사이의 공간으로 정의되고, 상기 상부 립을 상기 상부 슬롯다이에 접착시키는 상부 접착 구조체가 배치되는 상부 접착 영역을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 접착 구조체 및 상기 상부 접착 구조체는 각각, 제1 폴리머를 포함하는 제1 접착층, 상기 제1 접착층 상에 배치되는 보강층, 및 상기 보강층 상에 배치되고 제2 폴리머를 포함하는 제2 접착층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 폴리머 및 상기 제2 폴리머는 동일한 폴리머를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 보강층은, 메쉬(mesh) 구조를 가질 수 있다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 슬롯다이 헤드의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 슬롯다이 헤드의 제조 방법은 하부 슬롯다이를 제조하는 단계, 상부 슬롯다이를 제조하는 단계, 및 상기 하부 슬롯다이와 상기 상부 슬롯다이를 결합하는 단계를 포함하되, 상기 하부 슬롯다이를 제조하는 단계는, 상기 하부 슬롯다이의 하부 슬릿 영역 상에 하부 접착 구조체를 형성하는 단계, 상기 하부 접착 구조체 상에 하부 립을 배치하는 단계, 및 상기 하부 립을 경화시켜, 상기 하부 슬롯다이에 상기 하부 립을 고정시키는 단계를 포함하고, 상기 상부 슬롯다이를 제조하는 단계는, 상기 상부 슬롯다이의 상부 슬릿 영역 상에 상부 접착 구조체를 형성하는 단계, 상기 상부 접착 구조체 상에 상부 립을 배치하는 단계, 및 상기 상부 립을 경화시켜, 상기 상부 슬롯다이에 상기 상부 립을 고정시키는 단계를 포함하며, 상기 하부 슬롯다이와 상기 하부 슬롯다이를 결합하는 단계는, 상기 하부 립이 고정된 상기 하부 슬릿 영역과 상기 상부 립이 고정된 상기 상부 슬릿 영역이 마주보도록, 상기 하부 슬롯다이와 상기 하부 슬롯다이를 결합하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 슬릿 영역 상에 상기 하부 접착 구조체를 형성하는 단계는, 상기 하부 슬릿 영역 상에 제1 폴리머를 도포하여 제1 접착층을 형성하는 단계, 상기 제1 접착층 상에, 메쉬(mesh) 구조를 갖는 보강층을 형성하는 단계, 및 상기 보강층 상에 제2 폴리머를 도포하여 제2 접착층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 상부 슬릿 영역 상에 상기 상부 접착 구조체를 형성하는 단계는, 상기 상부 슬릿 영역 상에 상기 제1 폴리머를 도포하여 제1 접착층을 형성하는 단계, 상기 제1 접착층 상에, 메쉬(mesh) 구조를 갖는 보강층을 형성하는 단계, 및 상기 보강층 상에 제2 폴리머를 도포하여 제2 접착층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 하부 피드 주입구와 연통된 하부 챔버 영역, 및 하부 립(lip)이 안착되는 하부 슬릿 영역을 포함하는 하부 슬롯다이, 및 상부 피드 주입구와 연통된 상부 챔버 영역, 및 상부 립(lip)이 안착되는 상부 슬릿 영역을 포함하는 상부 슬롯다이를 포함하되, 상기 하부 챔버 영역 및 상기 상부 챔버 영역이 마주보고 상기 하부 슬릿 영역 및 상기 상부 슬릿 영역이 마주보도록 상기 하부 슬롯다이와 상기 상부 슬롯다이가 결합되고, 상기 하부 립 및 상기 상부 립이 각각 상기 하부 슬롯다이 및 상기 상부 슬롯다이에 탈부착될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 립의 마모가 발생되는 경우 립 부분만 용이하게 교체하여 사용할 수 있으므로, 립의 마모에 따른 경제적 비용 문제가 현저하게 감소될 수 있다. 뿐만 아니라, 슬롯다이 헤드의 내구성 및 수명이 현저하게 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 슬롯다이를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 슬롯다이의 하부 슬릿 영역을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 립의 일 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 하부 슬롯다이를 제조하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 하부 접착 구조체 형성 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 상부 슬롯다이를 제조하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 상부 접착 구조체 형성 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 제1 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 슬롯다이를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 슬롯다이의 하부 슬릿 영역을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 립의 일 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 하부 슬롯다이를 제조하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 하부 접착 구조체 형성 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 상부 슬롯다이를 제조하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 상부 접착 구조체 형성 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 제1 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다.
여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 슬롯다이를 설명하기 위한 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 에에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 슬롯다이의 하부 슬릿 영역을 구체적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 립의 일 변형예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드(100)는 하부 슬롯다이(110), 및 상부 슬롯다이(120)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯다이(120)는 서로 대응되는 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯다이(120)는 결합될 수 있고, 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯다이(120)가 결합되는 경우, 내부에 피드 저장을 위한 챔버 영역(CB) 및 피드 토출을 위한 슬릿(CL)이 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1은 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯다이(120)가 결합된 상태를 나타내되, 상기 상부 슬롯다이(120)는 외부 형상만을 나타내고, 상기 하부 슬롯다이(110)는 외부 형상뿐만 아니라 내부 형상까지 나타낸다. 하부 슬롯다이(110)의 내부 형상은, 도 1에 도시된 T-T'의 절단면을 통해 나타낸다. 이하, 상기 하부 슬롯다이(110) 및 상기 상부 슬롯다이(120)에 대해 보다 구체적으로 설명된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 하부 슬롯다이(110)는 하부 챔버 영역(112) 및 하부 슬릿 영역(114)을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 상부 슬롯다이(120)는 상부 챔버 영역 및 상부 슬릿 영역을 포함할 수 있다. 상기 하부 챔버 영역(112)의 형상 및 상기 상부 챔버 영역의 형상은 서로 대응될 수 있다. 또한, 상기 하부 슬릿 영역(114)의 형상 및 상기 상부 슬릿 영역의 형상 또한 서로 대응될 수 있다.
상기 하부 챔버 영역(112) 및 상기 상부 챔버 영역이 서로 마주보도록 배치된 상태에서, 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯 다이(120)가 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 하부 챔버 영역(112) 및 상기 상부 챔버 영역이 연통될 수 있다. 상기 하부 챔버 영역(112)과 상기 상부 챔버 영역이 연통된 공간은, 피드(F) 저장을 위한 챔버 영역(CB)으로 정의될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 챔버 영역(112)은 하부 피드 주입구와 연통되고, 상기 상부 챔버 영역은 상부 피드 주입구와 연통될 수 있다. 이에 따라, 상기 챔버 영역(CB)은, 상기 하부 피드 주입구 및 상기 상부 피드 주입구와 연통될 수 있다. 이로 인해, 상기 하부 피드 주입구 및 상기 상부 피드 주입구를 통해 주입된 피드(F)는, 상기 챔버 영역(CB) 내로 유입될 수 있다.
또한, 상기 하부 슬릿 영역(114) 및 상기 상부 슬릿 영역이 서로 마주보도록 배치된 상태에서, 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯다이(120)가 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 하부 슬릿 영역(114)과 상기 상부 슬릿 영역 사이에는, 피드(F) 토출을 위한 슬릿(SL)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부 슬릿 영역(114)은 하부 립 영역(114a) 및 하부 접착 영역(114b)을 포함할 수 있다. 상기 하부 립 영역(114a)은 상기 하부 슬릿 영역(114) 상에 하부 립(LP)이 안착되는 영역으로 정의될 수 있다. 반면, 상기 하부 접착 영역(114b)은 상기 하부 립 영역(114a)과 상기 하부 슬롯다이(110) 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 상기 하부 접착 영역(114b)에는 제1 하부 접착 구조체(AS1)가 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 하부 접착 구조체(AS1)는 상기 하부 립(LP)과 상기 하부 슬롯다이(110) 사이에 배치되며, 상기 제1 하부 접착 구조체(AS1)를 통해 상기 하부 립(LP)이 상기 하부 슬롯다이(110)에 접착될 수 있다.
상기 상부 슬릿 영역 또한 상부 립 영역 및 상부 접착 영역을 포함할 수 있다. 상기 상부 립 영역은 상기 상부 슬릿 영역 상에 상부 립이 안착되는 영역으로 정의될 수 있다. 반면, 상기 상부 접착 영역은 상기 상부 립 영역과 상기 상부 슬롯다이(120) 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 상기 상부 접착 영역에는 상부 접착 구조체가 배치될 수 있다. 즉, 상기 상부 접착 구조체는 상기 상부 립과 상기 상부 슬롯다이(120) 사이에 배치되며, 상기 상부 접착 구조체를 통해 상기 상부 립이 상기 상부 슬롯다이(120)에 접착될 수 있다.
상기 하부 슬릿 영역(114)에 상기 하부 립(LP)이 안착되고, 상기 상부 슬릿 영역에 상기 상부 립이 안착된 상태에서, 상기 하부 립(LP)과 상기 상부 립이 마주보도록, 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯다이(120)가 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 하부 립(LP)과 상기 상부 립 사이에 상기 슬릿(SL)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 립(LP)은 텅스텐 탄화물(WC), 실리콘 탄화물(SiC), 및 크롬 탄화물(CrC) 중 어느 하나의 탄화물과 금속이 혼합된 복합재를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 하부 립(LP)은 PM STS 또는 Metallic glass를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 하부 립(LP)은 텅스텐 탄화물(WC)이 코발트(Co) 합금, 니켈 크롬(NiCr) 합금, 또는 자용성 합금과 혼합된 복합재를 포함할 수 있다. 이와 달리, 다른 예를 들어, 상기 하부 립(LP)은 실리콘 탄화물(SiC)과 소결촉진재가 혼합된 고상소결 세라믹스, 또는 실리콘 탄화물(SiC) 성형체에 액상 실리콘(Si)이 용침된 복합재를 포함할 수 있다. 상기 하부 립(LP)이 실리콘 탄화물(SiC) 성형체에 액상 실리콘(Si)이 용침된 복합재를 포함하는 경우, 성형성 향상되어 상기 하부 립(LP)의 형상의 자유도가 향상될 수 있다. 상기 상부 립은 상기 하부 립(LP)과 서로 동일한 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 립(LP)은 낮은 기공률 및 높은 경도를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 립(LP)은 1% 이하의 기공률과 1000(Hv) 이상의 경도를 가질 수 있다. 이로 인해, 상기 하부 립(LP)은 높은 내마모성 및 낮은 열변형률을 가질 수 있다. 상기 상부 립은 상기 하부 립(LP)과 서로 같은 기공률 및 경도를 가질 수 있다. 이로 인해, 상기 상부 립 또한 높은 내마모성 및 낮은 열변형률을 가질 수 있다.
상기 하부 립(LP)의 구성 성분 및 특성치는 아래의 <표 1>과 같이 정리될 수 있다.
| Lip material | Ingredient ratio (%) | 특성치 | |
| 기공율 (%) |
경도 (Hv) |
||
| WC | W 79~91 / Co 3~16 / Ti 0~2 / Ta 0~3 / C 5~7 | ≤1 | ≥1000 |
| SiC | SiC 99.6 / SiO2 0.03 / Si 0.2 / Fe 0.02 | ||
| CrC | C 3~6 / Cr 18~34 / Mn 0.5~2 / Si 0.5~1 / Fe balance | ||
| PM STS | C 1.7 / Si 0.8 / Mn 0.3 / Cr 18 / Mo 1 / V 3 / Fe balance | ||
| Metallic glass | Cr 16 / Mo 16 / C 15 / B 10 / Fe balance | ||
구체적으로, <표 1>에 상술된 바와 같이, 상기 하부 립이 상기 텅스텐 탄화물(WC)을 포함하는 경우, 상기 하부 립의 조성은, 79~91 wt%의 텅스텐(W), 3~16 wt%의 코발트(Co), 0~2 wt%의 티타늄(Ti), 0~3 wt%의 탄탈럼(Ta) 및 5~7 wt%의 탄소(C)로 이루어지는 것을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 하부 립이 상기 실리콘 탄화물(SiC)을 포함하는 경우, 상기 하부 립의 조성은, 99.6 wt%의 실리콘 탄화물(SiC), 0.03 wt%의 실리콘 산화물(SiO2), 0.2 wt%의 실리콘(Si), 및 0.02 wt%의 철(Fe)로 이루어지는 것을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 하부 립이 상기 크롬 탄화물(CrC)을 포함하는 경우, 상기 하부 립의 조성은, 3~6 wt%의 탄소(C), 18~34 wt%의 크롬(Cr), 0.5~2 wt%의 망간(Mn), 0.5~1의 실리콘(Si), 및 Fe balance로 이루어지는 것을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 하부 립이 상기 PM STS를 포함하는 경우, 상기 하부 립의 조성은, 1.7 wt%의 탄소(C), 0.8 wt%의 실리콘(Si), 0.3 wt%의 망간(Mn), 18 wt%의 크롬(Cr), 1 wt%의 몰리브덴(Mo), 3 wt%의 바나듐(V), 및 Fe balance로 이루어지는 것을 포함할 수 있다. 이와 달리, 상기 하부 립이 상기 Metallic glass를 포함하는 경우, 상기 하부 립의 조성은 16 wt%의 크롬(Cr), 16 wt%의 몰리브덴(Mo), 15 wt%의 탄소(C), 10 wt%의 붕소(B), 및 Fe balance로 이루어지는 것을 포함할 수 있다.
상기 제1 하부 접착 구조체(AS1)는, 제1 접착층(114b1), 보강층(114b2), 및 제2 접착층(114b3)이 순차적으로 적층된 구조를 가지되, 상기 제2 접착층(114b3)이 상기 하부 립(LP)과 인접하도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 접착층(114b1)은 제1 폴리머를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 폴리머는 에폭시를 포함할 수 있다. 상기 제2 접착층(114b3)은 상기 제1 접착층(114b1)과 이격되어 배치되고, 제2 폴리머를 포함할 수 있다. 상기 제2 폴리머는 상기 제1 폴리머와 같을 수 있다. 상기 제1 상부 접착 구조체(미도시)는 상기 제1 하부 접착 구조체(AS1)와 같을 수 있다.
상기 보강층(114b2)은, 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3) 사이에 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 보강층(114b2)은 메쉬(mesh) 구조를 가질 수 있다. 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3) 사이에 상기 보강층(114b2)이 배치됨에 따라, 상기 제1 하부 접착 구조체(AS1)를 통한 상기 하부 립(LP)과 상기 하부 슬롯다이(110) 사이의 접착 안정성이 향상될 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3) 사이에 상기 보강층(114b2)이 배치되지 않고, 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3)이 직접적으로 접촉되는 경우, 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3) 사이의 쿠션 효과로 인하여 상기 하부 립(LP)과 상기 하부 슬롯다이(110) 사이의 접착 안정성이 저하될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 하부 접착 구조체(AS1)는 0.2 내지 0.3 mm의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 하부 접착 구조체(AS1) 내의 상기 보강층(114b2)의 두께를 제어함에 따라, 상기 하부 립(LP)과 상기 하부 슬롯다이(110) 사이의 접합강도가 향상될 수 있다. 구체적으로, 상기 보강층(114b2)의 두께가 0.7 mm 초과 0.13mm 미만으로 제어됨에 따라, 상기 하부 립(LP)과 상기 하부 슬롯다이(110) 사이의 접합강도가 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 하부 접착 구조체(AS1)를 통해 상기 하부 립(LP)을 상기 하부 슬롯다이(110)에 접착한 후, 상기 하부 립(LP)과 상기 하부 슬롯다이(110) 사이의 빈 공간에 제2 하부 접착 구조체(AS2)가 추가적으로 보강될 수 있다. 상기 제2 하부 접착 구조체(AS2)는 폴리머를 포함하되, 상기 제2 하부 접착 구조체(AS2)가 포함하는 폴리머는, 상기 제1 및 제2 폴리머와 같을 수 있다. 또한, 상기 제1 상부 접착 구조체를 통해 상기 상부 립을 상기 상부 슬롯다이(120)에 접착한 후, 상기 상부 립과 상기 상부 슬롯다이(120) 사이의 빈 공간에 제2 상부 접착 구조체가 추가적으로 보강될 수 있다. 상기 제2 상부 접착 구조체는 폴리머를 포함하도, 상기 제2 상부 접착 구조체가 포함하는 폴리머는, 상기 제1 및 제2 폴리머와 같을 수 있다.
고상 입자가 분산된 고점도의 피드를 이용하여 이차전지 전극, 고분자전해질 연료전지 전극, 태양전지, 및 센서 등과 같은 소자를 제조하는데 사용되는 슬롯다이 헤드의 경우, 고상 입자의 고압 토출에 의한 마모로 인해 슬롯다이 헤드의 내구성 및 수명이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다. 특히, 피드가 토출되는 슬릿을 이루는 립의 경우, 고상 입자로 인한 마모문제가 더욱 빈번하게 발생될 수 있다.
종래의 슬롯다이 헤드의 경우, 립과 슬롯다이가 일체로 이루어짐에 따라, 립의 마모로 인해 전체적인 슬롯다이 헤드의 교체가 요구되어져, 경제적인 비용 문제가 크게 발생되었다. 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 상술된 바와 같이 하부 슬롯다이와 상부 슬롯다이가 분리 및 결합 가능하도록 구성되고, 하부 슬롯다이 및 상부 슬롯다이에 각각 하부 립 및 상부 립이 탈부착 가능하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 립의 마모가 발생되는 경우 립 부분만 용이하게 교체하여 사용할 수 있으므로, 립의 마모에 따른 경제적 비용 문제가 현저하게 감소될 수 있다. 뿐만 아니라, 슬롯다이 헤드의 내구성 및 수명이 현저하게 향상될 수 있다.
일 변형 예에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 제1 하부 립(LP1) 및 제2 하부 립(LP2)이 배치될 수 있다. 상기 제1 하부 립(LP1) 및 상기 제2 하부 립(LP2)은 서로 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 하부 립(LP1) 및 상기 제2 하부 립(LP2)은 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 개별적으로 탈부착될 수 있다.
상기 슬롯다이 헤드의 경우, 상기 슬릿(SL)의 내측에 배치된 하부 립(제1 하부 립, LP1) 보다 외측에 배치된 하부 립(제2 하부 립, LP2)의 마모가 빈번하게 발생될 수 있다. 이 경우, 상기 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 상기 제1 하부 립(LP1)과 상기 제2 하부 립(LP2)의 위치를 용이하게 변경할 수 있다. 이로 인해, 상기 슬롯다이 헤드의 내구성이 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법이 설명된다. 일 실시 예에 따르면, 상기 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 상기 실시 예에 다른 슬롯다이 헤드가 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법은, 하부 슬롯다이를 제조하는 단계(S100), 상부 슬롯다이를 제조하는 단계(S200), 및 상기 하부 슬롯다이와 상기 상부 슬롯다이를 결합하는 단계(S300)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 구체적으로 설명된다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 하부 슬롯다이를 제조하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 하부 접착 구조체 형성 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 하부 슬릿 영역(114b) 상에 제1 폴리머를 도포하여 제1 접착층(114b1)을 형성할 수 있다(S111). 구체적으로, 상기 하부 슬릿 영역(114b) 상에 상기 제1 폴리머가 도포된 후, 상기 제1 폴리머를 경화시킴으로써 상기 제1 접착층(114b1)이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 폴리머는 에폭시를 포함하고, 상온에서 경화될 수 있다.
상기 제1 접착층(114b1) 상에 메쉬(mesh) 구조를 갖는 보강층(114b2)을 형성할 수 있다(S112). 이후, 상기 제2 보강층(114b2) 상에 제2 폴리머를 도포하여 제2 접착층(114b3)을 형성할 수 있다(S113). 이에 따라, 상기 하부 슬롯다이(110)의 상기 하부 슬릿 영역(114) 상에 상기 하부 접착 구조체(AS1)가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 접착층(114b3)의 형성 방법은 상기 제1 접착층(114b1)의 형성 방법과 같고, 상기 제2 폴리머는 상기 제1 폴리머와 같을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 보강층(114b2)을 형성하는 단계는, 메쉬(mesh) 구조체를 준비하는 단계, 상기 메쉬 구조체를 에폭시에 함침하는 단계, 및 에폭시에 함침된 상기 메쉬 구조체를 상기 제1 접착층(114b1) 상에 배치하여, 상기 보강층(114b2)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 보강층(114b2)으로서, 에폭시에 함침된 메쉬(mesh) 구조체가 사용될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 접착층(114b1) 및 제2 접착층(114b3)과 상기 보강층(114b2) 사이의 접착력이 향상될 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 에폭시에 함침된 상기 메쉬 구조체를 상기 제1 접착층(114b1) 상에 배치하기전, 상기 에폭시에 함침된 상기 메쉬 구조체를 경화시킬 수 있다. 이후, 경화된 상기 메쉬 구조체가 상기 제1 접착층(114b1) 상에 배치될 수 있다. 이로 인해, 후술되는 하부 립(LP)을 경화시켜 하부 슬롯다이(110)에 고정시키는 단계에서, 상기 하부 립(LP)의 경화시간이 단축될 뿐만 아니라 경화 효율 또한 향상될 수 있다.
상기 하부 접착 구조체(AS1)가 형성된 후, 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 상기 하부 립(LP)을 배치하고(S120), 상기 하부 립(LP)을 경화시켜 상기 하부 슬롯다이(110)에 상기 하부 립(LP)을 고정시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 상기 하부 립(LP)을 배치하는 단계(S120)는, 상기 하부 립(LP)을 세척하는 단계, 상기 하부 립(LP)을 전처리하는 단계, 및 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 상기 하부 립(LP)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 립(LP)은, 화학 용액과 증류수를 통해 반복적으로 세정될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 립(LP)의 세정은, 기름 등 흡착에 의한 오염물을 제거하기 위한 유기용제 세정과 표면 가공 돌기나 산화물 층을 제거하기 위한 산세 세정을 포함할 수 있다. 또한, 상기 하부 립(LP)은 표면 젖음성을 높이기 위해 전처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 립(LP)의 표면에 화학 처리를 수행함으로써 다양한 기능종을 형성하여, 표면 젖음성을 높일 수 있다. 상기 하부 립(LP)의 표면 젖음성이 높아짐에 따라, 상기 하부 립(LP)과 상기 하부 접착 구조체(AS1) 사이의 접착력이 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 하부 립(LP)을 경화시켜 상기 하부 슬롯다이(110)에 상기 하부 립(LP)을 고정시키는 단계는, 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 배치된 상기 하부 립(LP)을 가압하는 단계, 및 상기 하부 접착 구조체(AS1)를 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 배치된 상기 하부 립(LP)은 가압 경화됨에 따라, 상기 하부 슬롯다이(110)에 고정될 수 있다.
상술된 바와 달리, 상기 제1 접착제(114b1) 및 상기 제2 접착제(114b3) 사이에 상기 보강층(114b2)을 형성하는 단계가 생략되는 경우, 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 배치된 상기 하부 립(LP)을 가압 경화하는 과정에서, 상기 제1 접착제(114b1) 및 상기 제2 접착제(114b3) 사이의 쿠션 효과로 인하여, 상기 하부 립(LP)의 위치가 불안정해질 수 있다. 이로 인해, 상기 슬롯다이 헤드의 정밀도가 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.
하지만, 상술된 바와 같이, 상기 제1 접착제(114b1) 및 상기 제2 접착제(114b3) 사이에 상기 보강층(114b2)이 형성되는 경우, 상기 제1 접착제(114b1) 및 상기 제2 접착제(114b3) 사이의 쿠션 효과가 완화될 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 접착 구조체(AS1) 상에 배치된 상기 하부 립(LP)을 가압 경화하는 과정에서, 상기 하부 립(LP)의 위치가 고정될 수 있으므로, 상기 슬롯다이 헤드의 정밀도가 향상될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 상부 슬롯다이를 제조하는 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 제조 방법 중 상부 접착 구조체 형성 단계를 구체적으로 설명하는 순서도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 상부 슬릿 영역 상에 제1 폴리머를 도포하여 제1 접착층을 형성할 수 있다(S211). 구체적으로, 상기 상부 슬릿 영역 상에 상기 제1 폴리머가 도포된 후, 상기 제1 폴리머를 경화시킴으로써 상기 제1 접착층이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 폴리머는 에폭시를 포함하고, 상온에서 경화될 수 있다.
상기 제1 접착층 상에 메쉬(mesh) 구조를 갖는 보강층을 형성할 수 있다(S212). 이후, 상기 제2 보강층 상에 제2 폴리머를 도포하여 제2 접착층을 형성할 수 있다(S213). 이에 따라, 상기 상부 슬롯다이의 상기 상부 슬릿 영역 상에 상기 상부 접착 구조체가 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 접착층의 형성 방법은 상기 제1 접착층(114b1)의 형성 방법과 같고, 상기 제2 폴리머는 상기 제1 폴리머와 같을 수 있다.
상기 상부 접착 구조체가 형성된 후, 상기 상부 접착 구조체 상에 상기 상부 립을 배치하고(S220), 상기 상부 립을 경화시켜 상기 상부 슬롯다이(120)에 상기 상부 립을 고정시킬 수 있다.
상기 하부 슬롯다이(110) 및 상기 상부 슬롯다이(120)가 제조된 후, 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯다이(120)가 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 하부 슬롯다이(110)의 상기 하부 챔버 영역(112)과 상기 상부 슬롯다이(120)의 상기 상부 챔버 영역이 마주보도록 배치되고, 상기 하부 립이 안착된 상기 하부 슬릿 영역(114)과 상기 상부 립이 안착된 상기 상부 슬릿 영역이 마주보도록 배치된 상태에서, 상기 하부 슬롯다이(110)와 상기 상부 슬롯다이(120)가 결합될 수 있다.
이 경우, 상기 하부 챔버 영역(112)과 상기 상부 챔버 영역이 연통되어, 피드(F) 저장을 위한 상기 챔버 영역(CB)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부 립(LP)과 상기 상부 립 사이에는, 피드(F) 토출을 위한 슬릿(SL)이 형성될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법이 설명된다.
도 11은 본 발명의 제1 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제1 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드와 같을 수 있다. 다만, 상기 제1 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 상기 하부 접착 구조체(AS1)가 포함하는 상기 보강층(114b2)의 구조가, 상기 실시 예에 따른 상기 하부 접착 구조체(AS1)가 포함하는 상기 보강층(114b2)의 구조와 다를 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 변형 예에 따른 하부 접착 구조체(AS1)의 보강층(114b2)은, 제1 메쉬 구조체(m1), 제2 메쉬 구조체(m2), 및 제3 메쉬 구조체(m3)가 순차적으로 적층된 구조를 갖되, 상기 제1 메쉬 구조체(m1)가 상기 제1 접착층(114b1)과 인접하도록 배치되고 상기 제3 메쉬 구조체(m3)가 상기 제2 접착층(114b2)과 인접하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 메쉬 구조체(m1) 및 상기 제3 메쉬 구조체(m3)의 두께는, 상기 제2 메쉬 구조체(m2)의 두께보다 얇을 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 제1 메쉬 구조체(m1) 및 상기 제3 메쉬 구조체(m3)는, 에폭시 함침 과정 및 경화 과정 없이 준비되는 반면, 상기 제2 메쉬 구조체(m2)는 에폭시 함침 과정 및 경화 과정을 거쳐 준비될 수 있다. 이로 인해, 상기 제1 변형 예에 따른 보강층(114b2)은 상기 실시 예에 따른 보강층(114b2)과 비교하여 강도가 향상될 수 있다. 또한, 상기 제1 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 상기 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드와 비교하여 하부 접착 구조체를 통해 하부 립을 하부 슬롯다이에 고정시키는 시간이 단축될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제2 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드와 같을 수 있다. 다만, 상기 제2 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 상기 하부 접착 구조체(AS1)의 구조가 상기 실시 예에 따른 상기 하부 접착 구조체(AS1)의 구조와 다를 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 변형 예에 따른 하부 접착 구조체(AS1)는, 상기 제1 접착층(114b1), 상기 보강층(114b2), 및 상기 제2 접착층(114b3)이 순차적으로 적층된 구조를 갖되, 상기 보강층(114b2)의 단면이 'H' 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3)과 상기 보강층(114b2) 사이의 접촉 면적이 증가되어, 상기 보강층(114b2)을 통한 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3) 사이의 쿠션 효과 감소율을 향상시킬 수 있다.
도 13은 본 발명의 제3 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드가 포함하는 하부 접착 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제3 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 도 12를 참조하여 설명된 상기 제2 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드와 같을 수 있다. 다만, 상기 제3 변형 예에 따른 슬롯다이 헤드는, 상기 하부 접착 구조체(AS1)가 포함하는 제2 보강층(114b2)의 구조가 상기 제2 변형 예에 따른 제2 보강층(114b2)의 구조와 다를 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 변형 예에 따른 제2 보강층(114b2)은, 상기 제2 변형 예에 따른 제2 보강층(114b3)과 같이 'H' 형상을 갖되, 제1 내지 제5 메쉬 구조체(m1, m2, m3, m4, m5)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제3 변형 예에 따른 제2 보강층(114b2)은, 상기 제1 내지 제5 메쉬 구조체(m1, m2, m3, m4, m5)가 결합되어, 'H' 형상을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3)과 상기 보강층(114b2) 사이의 접촉 면적이 증가되어, 상기 보강층(114b2)을 통한 상기 제1 접착층(114b1) 및 상기 제2 접착층(114b3) 사이의 쿠션 효과 감소율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 변형 예들에 따른 슬롯다이 헤드 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 구체적인 실험 예가 설명된다.
슬롯다이 헤드의 접합강도 시험
도 1 내지 도 10을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드를 준비한 후, ASTM D1002 표준에 준하여 립(하부 립 또는 상부 립)과 슬롯다이(하부 슬롯다이 또는 상부 슬롯다이) 사이의 접합강도를 측정하였다. 보다 구체적으로, 상기 실시 예에 따른 슬롯다이 헤드의 준비과정에서, 접착 구조체(하부 접착 구조체 또는 상부 접착 구조체)를 통한 립(하부 립 또는 상부 립) 고정단계에서, 상기 접착 구조체는 23℃의 온도에서 24시간 동안 경화되었다.
접합강도 측정은 3번(Sample 1, Sample 2, Sample 3) 수행되었으며, 수행된 결과는 아래의 <표 2>를 통해 정리된다.
| Sample NO. | Value (Mpa) | Mean Value (Mpa) |
| 1 | 23.5 | 23.7 |
| 2 | 21.9 | |
| 3 | 25.5 |
<표 2>에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 슬롯헤드는, 립(하부 립 또는 상부 립)과 슬롯다이(하부 슬롯다이 또는 상부 슬롯다이) 사이에 15 Mpa 이상의 높은 접합강도를 갖는 것을 확인할 수 있다.
또한, 접착 구조체(하부 접착 구조체 또는 상부 접착 구조체)의 보강층(메쉬 구조체) 두께에 따른 접합강도를 측정하였으며, 그 결과는 아래의 <표 3>을 통해 정리된다. 분리 여부는, 같은 힘을 주었을 경우 립(하부 립 또는 상부 립)과 슬롯다이(하부 슬롯다이 또는 상부 슬롯다이) 사이의 분리 여부를 나타낸다.
| 보강층의 두께 (mm) | 분리 여부 |
| 0.03 | O |
| 0.07 | O |
| 0.10 | X |
| 0.13 | O |
| 0.15 | O |
<표 3>을 통해 확인할 수 있듯이, 보강층의 두께가 상대적으로 얇거나(0.03 mm, 0.07 mm) 상대적으로 너무 두꺼운(0.13 mm, 0.15 mm) 경우, 접합강도가 저하되어 립과 슬롯다이가 분리되는 문제점이 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 보강층의 두께를 0.07 mm 초과 0.13 mm 미만으로 제어함에 따라, 립과 슬롯다이 사이의 접합강도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100: 슬롯다이 헤드
110: 하부 슬롯다이
120: 상부 슬롯다이
110: 하부 슬롯다이
120: 상부 슬롯다이
Claims (10)
- 하부 피드 주입구와 연통된 하부 챔버 영역, 및 하부 립(lip)이 안착되는 하부 슬릿 영역을 포함하는 하부 슬롯다이; 및 상부 피드 주입구와 연통된 상부 챔버 영역, 및 상부 립(lip)이 안착되는 상부 슬릿 영역을 포함하는 상부 슬롯다이를 포함하되,
상기 하부 챔버 영역 및 상기 상부 챔버 영역이 마주보고 상기 하부 슬릿 영역 및 상기 상부 슬릿 영역이 마주보도록 상기 하부 슬롯다이와 상기 상부 슬롯다이가 결합되고,
상기 하부 슬롯다이 및 상기 상부 슬롯다이가 결합되는 경우, 상기 하부 챔버 영역 및 상기 상부 챔버 영역이 연통되어, 피드 저장을 위한 챔버 영역이 형성되고, 상기 하부 립이 안착된 상기 하부 슬릿 영역 및 상기 상부 립이 안착된 상기 상부 슬릿 영역 사이에, 상기 피드의 토출을 위한 슬릿(slit)이 형성되는 것을 포함하고,
상기 하부 립 및 상기 상부 립은 서로 동일한 물질을 포함하되, 상기 하부 립은, 텅스텐 탄화물(WC), 실리콘 탄화물(SiC), 및 크롬 탄화물(CrC) 중 어느 하나의 탄화물과 금속이 혼합된 복합재를 포함하고,
상기 하부 립이 상기 텅스텐 탄화물(WC)을 포함하는 경우, 상기 하부 립의 조성은, 79~91 wt%의 텅스텐(W), 3~16 wt%의 코발트(Co), 0~2 wt%의 티타늄(Ti), 0~3 wt%의 탄탈럼(Ta) 및 5~7 wt%의 탄소(C)로 이루어지는 것을 포함하고,
상기 하부 슬릿 영역은,
상기 하부 립이 안착되는 하부 립 영역; 및
상기 하부 립 영역과 상기 하부 슬롯다이 사이의 공간으로 정의되고, 상기 하부 립을 상기 하부 슬롯다이에 접착시키는 하부 접착 구조체가 배치되는 하부 접착 영역을 포함하되,
상기 하부 립 영역은, 상기 하부 접착 구조체 상에 배치되되, 상기 하부 접착 구조체 상에 개별적으로 탈부착되는 제1 하부 립 및 제2 하부 립을 포함하고,
상기 제1 하부 립 및 상기 제2 하부 립은 서로 대응되는 형상을 가지며,
상기 하부 접착 구조체는, H 형상의 단면을 갖는 보강층을 포함하는 슬롯다이 헤드.
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 하부 립 및 상기 상부 립은 각각, 상기 하부 슬롯다이 및 상기 상부 슬롯다이에 탈부착 가능한 것을 포함하는 슬롯다이 헤드.
- 제1 항에 있어서,
상기 상부 슬릿 영역은,
상기 상부 립이 안착되는 상부 립 영역; 및
상기 상부 립 영역과 상기 상부 슬롯다이 사이의 공간으로 정의되고, 상기 상부 립을 상기 상부 슬롯다이에 접착시키는 상부 접착 구조체가 배치되는 상부 접착 영역을 포함하는 슬롯다이 헤드.
- 제5 항에 있어서,
상기 하부 접착 구조체 및 상기 상부 접착 구조체는 각각,
제1 폴리머를 포함하는 제1 접착층, 상기 제1 접착층 상에 배치되는 보강층, 및 상기 보강층 상에 배치되고 제2 폴리머를 포함하는 제2 접착층을 포함하는 슬롯다이 헤드.
- 제6 항에 있어서,
상기 제1 폴리머 및 상기 제2 폴리머는 동일한 폴리머를 포함하는 슬롯다이 헤드.
- 제6 항에 있어서,
상기 보강층은, 메쉬(mesh) 구조를 갖는 슬롯다이 헤드.
- 삭제
- 삭제
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