KR20140094094A - 복합 슬롯 다이 - Google Patents

Abstract

얇은 코팅 두께의 구현이 가능하고, 외부 요인이나 코팅액의 점성 변화에도 코팅 두께를 일정하게 유지할 수 있는 복합 슬롯 다이(slot die)가 개시된다. 개시된 복합 슬롯 다이는, 코팅 대상의 폭 방향으로 연장된 슬롯이 형성되도록 이격된 제1 블록 및 제2 블록을 구비하고, 슬롯을 통해 코팅액을 유출하여 코팅 대상의 표면을 코팅(coating)하는 것으로, 슬롯을 통해 코팅액이 유출될 때 복합 슬롯 다이가 코팅 대상에 대해 제2 블록에서 제1 블록을 향한 방향으로 상대 운동함으로써 코팅이 진행되고, 복합 슬롯 다이는, 제2 블록에 설치되어 슬롯을 통해 코팅 대상의 표면으로 유출되는 코팅액의 코팅 두께를 결정하는 메이어바(Mayer Bar)를 더 구비한다. 메이어바는, 코팅 대상의 폭 방향으로 연장된 중앙 스틱과, 중앙 스틱의 길이 방향으로 따라 촘촘하게 권취된 와이어(wire)를 구비한다.

Description

복합 슬롯 다이{Slot die}

본 발명은 슬롯 다이 코팅 방법에 사용되는 복합 슬롯 다이(slot die)에 관한 것이다.

슬롯 다이 코팅(slot die coating)이란 코팅액을 무맥동 펌프 또는 피스톤 펌프를 이용하여 슬롯 다이(slot die)로 공급하고, 슬롯을 통해 상기 코팅액을 흘려 원단, 필름(film), 시트(sheet) 등의 표면을 코팅하는 방법이다. 슬롯 다이 코팅은 슬롯을 통해 흘러나오기 전까지 코팅액의 공기 노출이 없어 코팅액의 성질(예컨대, 점성)의 변화가 없이 코팅이 가능하고, 코팅의 안정성 및 재현성이 높은 것으로 알려져 있다.

도 1은 종래의 슬롯 다이를 이용한 표면 코팅을 부분적으로 확대 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 슬롯 다이(5)는 한 쌍의 제1 및 제2 블록(6, 7) 사이로 형성된 슬롯(slot)(8)을 구비한다. 예컨대, 필름, 시트 등의 코팅 대상(1) 위에 슬롯 다이(5)를 배치하고, 코팅액(11)을 슬롯 다이(5)에 주입하면, 슬롯(8)을 통해 코팅액(11)이 코팅 대상(1)의 표면에 일정한 유속으로 흘러내리고, 상기 코팅 대상(1)을 일 방향으로 이동시키면 그 상측 표면에 코팅액(11)이 코팅(coating)된다.

코팅액(11)의 점성, 코팅 대상(1)의 종류, 이송 속도 등의 조건에 따라 달라질 수 있지만, 종래의 슬롯 다이(5)를 이용한 코팅은, 코팅액(11)의 코팅 두께(T1)가 슬롯(8)의 말단(9)과 코팅 대상(1)의 표면 사이의 코팅 간격(CG1)의 약 절반이 된다. 그런데, 코팅 대상(1)의 표면 편평도와 이송중인 코팅 대상(1)의 상하 변동(fluctuation)으로 인해 상기 코팅 간격(CG1)은 0.1mm 보다 좁히기가 어렵고, 이로 인해 상기 코팅 두께(T1)도 0.05mm 보다 얇게 만들기가 어렵다. 또한, 코팅액의 점성, 환경, 날씨 등의 외부 요인의 변화로 인해 코팅 두께(T1)를 일정하게 유지하기도 어렵다.

본 발명은, 얇은 코팅 두께의 구현이 가능하고, 외부 요인이나 코팅액의 점성 변화에도 코팅 두께를 일정하게 유지할 수 있는 복합 슬롯 다이를 제공한다.

본 발명은, 코팅 대상의 폭 방향으로 연장된 슬롯이 형성되도록 이격된 제1 블록 및 제2 블록을 구비하고, 상기 슬롯을 통해 코팅액을 유출하여 상기 코팅 대상의 표면을 코팅(coating)하는 복합 슬롯 다이(slot die)에 있어서, 상기 슬롯을 통해 상기 코팅액에 유출될 때 상기 복합 슬롯 다이가 상기 코팅 대상에 대해 상기 제2 블록에서 상기 제1 블록을 향한 방향으로 상대 운동함으로써 코팅이 진행되고, 상기 복합 슬롯 다이는, 상기 제2 블록에 설치되어 상기 슬롯을 통해 상기 코팅 대상의 표면으로 유출되는 코팅액의 코팅 두께를 결정하는 메이어바(Mayer Bar)를 더 구비하고, 상기 메이어바는, 상기 코팅 대상의 폭 방향으로 연장된 중앙 스틱과, 상기 중앙 스틱의 길이 방향으로 따라 촘촘하게 권취된 와이어(wire)를 구비한 복합 슬롯 다이를 제공한다.

상기 한 쌍의 블록과 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격보다 상기 메이어바와 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격이 더 좁고, 본 발명의 복합 슬롯 다이는 상기 메이어바와 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격에 비례하여 상기 코팅액의 코팅 두께가 결정될 수 있다.

상기 한 쌍의 블록과 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격은 상기 메이어바와 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격의 4배 내지 20배일 수 있다.

상기 메이어바는 외부의 동력 전달 수단에 연결되지 않고 아이들링(idling) 회전 가능하게 설치될 수 있다.

상기 메이어바는 외부의 동력 전달 수단에 연결되어 동력 회전 가능하게 설치될 수 있다.

상기 메이어바는 상기 코팅 대상에 대한 상기 복합 슬롯 다이의 상대 운동 방향에 역행하는 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 복합 슬롯 다이에 의하면, 슬롯 다이와 코팅 대상 간의 코팅 간격을 줄이지 않고도 메이어 바를 구동하여, 통상적인 슬롯 다이에 의한 코팅 두께보다 얇은 코팅 두께를 구현할 수 있다. 또한, 환경, 날씨 등의 외부 요인이나 코팅액의 점성 변화에 불구하고 코팅 두께를 높은 정밀도 수준으로 일정하게 유지할 수 있다.

도 1은 종래의 슬롯 다이를 이용한 표면 코팅을 부분적으로 확대 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 복합 슬롯 다이를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 메이어 바(Mayer bar)를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2의 복합 슬롯 다이를 이용한 표면 코팅을 부분적으로 확대 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 복합 슬롯 다이를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 복합 슬롯 다이를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 메이어 바(Mayer bar)를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 2의 복합 슬롯 다이를 이용한 표면 코팅을 부분적으로 확대 도시한 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합 슬롯 다이(20)는 예컨대, 필름과 같은 코팅 대상(1)의 표면에 코팅액(11)을 고르게 도포하기 위한 것으로, 제1 및 제2 블록(21, 23)과 메이어바(Mayer Bar)(30)를 구비한다. 제1 및 제2 블록(21, 23)은 금속 소재로 형성되고, 슬롯(slot)(26)이 형성되도록 마주보고 이격되어 있으며, 말단부가 코팅 대상(1)에 근접하게 배치된다. 제1 및 제2 블록(21, 23)은 말단부로 갈수록 폭이 좁아지도록 테이퍼(taper)진다. 슬롯(26)은 코팅 대상(1)의 진행 방향과 직교하는, 코팅 대상(1)의 폭 방향으로 연장된다.

메이어바(30)는 슬롯(26)을 통해 코팅 대상(1)의 표면으로 유출되는 코팅액(11)의 코팅 두께(T2)를 결정하기 위한 것이다. 메이어바(30)는 직선으로 연장된 중앙 스틱(31)과, 중앙 스틱(31)의 길이 방향을 따라 촘촘하게 권취된 와이어(wire)(33)를 구비한다. 메이어바(30)는 제2 블록(23)의 말단부에 형성된 홈에 안착되게 설치되며, 코팅 대상(1)의 폭 방향으로 연장되게 설치된다. 표면 코팅을 위해 코팅 대상(1)의 표면에 복합 슬롯 다이(20)의 말단부가 근접하도록 복합 슬롯 다이(20)를 배치한 때, 제1 및 제2 블록(21, 23)의 말단부와 코팅 대상(1)의 표면 사이의 간격(CG2)보다 메이어바(30)와 코팅 대상(1)의 표면 사이의 간격이 더 좁다.

상기 한 쌍의 블록(21, 23)과 상기 표면 사이의 간격(CG2)은 상기 메이어바(30)와 상기 표면 사이의 간격의 4배 내지 20배일 수 있다. 또한, 코팅액(11)의 코팅 두께(T2)는 상기 메이어바(30)와 상기 표면 사이의 간격에 비례하여 결정된다. 예를 들면, 상기 한 쌍의 블록(21, 23)과 상기 표면 사이의 간격(CG2)을 0.1mm, 상기 메이어바(30)와 상기 표면 사이의 간격을 0.01mm 가 되도록 복합 슬롯 다이(20)를 설계할 수 있으며, 이때 표면의 코팅 두께(T2)는 상기 메이어바(30)와 상기 표면 사이의 간격과 같은 0.01mm 가 될 수 있다. 도 1의 슬롯 다이(5)의 경우에는, 한 쌍의 블록(6, 7)과 코팅 대상(1)의 표면 사이의 간격(CG1)이 동일하게 0.1mm 이더라도 코팅 두께(T1)가 0.05mm 정도로 두껍게 형성되고, 0.01mm 정도의 코팅 두께를 구현하기 위해서는 한 쌍의 블록(6, 7)을 코팅 대상(1)의 표면에 더욱 가깝게 근접시켜야 하므로, 0.01mm 의 코팅 두께를 형성하기는 매우 어렵다.

한편, 코팅 진행 중에 복합 슬롯 다이(20)는 고정되고 코팅 대상(1)이 제1 블록(21)에서 제2 블록(23)을 향한 방향으로 이동하거나, 코팅 대상(1)은 고정되고 복합 슬롯 다이(20)가 제2 블록(23)에서 제1 블록(21)을 향한 방향으로 이동한다. 메이어바(30)는 코팅 작업 중에 외부의 동력 전달 수단에 연결되어 동력 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 그 회전 방향은 코팅 대상(1)에 대한 복합 슬롯 다이(20)의 상대 운동 방향에 역행하는 방향이다. 도 4를 참조하여 예를 들면, 코팅 대상(1)에 대한 복합 슬롯 다이(20)의 상대 운동 방향은 제2 블록(23)에서 제1 블록(21)을 향한 방향이며, 상기 복합 슬롯 다이(20)의 상대 운동 방향에 대해 순행하는 메이어바(30)의 회전 방향은 반시계 방향이다. 그러나, 메이어바(30)는 외부의 동력 전달 수단에 연결되어 상기 복합 슬롯 다이(20)의 상대 운동 방향에 대해 역행(逆行)하는 방향, 즉 시계 방향(화살표 참조)으로 회전한다.

다만, 메이어바(30)의 회전은 복합 슬롯 다이(20)의 상대 운동 방향에 역행하는 방향으로 한정되는 것은 아니며, 코팅이 진행될 때 복합 슬롯 다이(20)가 상대 운동하는 방향에 대해 순행(順行)하는 방향, 즉 도 4에서 반시계 방향으로 회전할 수도 있다. 또는, 메이어바(30)는 복합 슬롯 다이(20) 외부의 동력 전달 수단에 연결되지 않고 아이들링(idling) 회전하도록 제2 블록(23)에 설치될 수도 있다. 이 경우에, 복합 슬롯 다이(20)가 상대 운동하는 방향에 대해 순행(順行)하는 방향, 즉 도 4에서 반시계 방향으로 메이어바(30)가 회전하게 된다.

복합 슬롯 다이(20)를 이용하여 코팅 대상(1)의 표면에 코팅액(11)을 코팅(coating)하는 과정은 다음과 같다. 복합 슬롯 다이(20)를 그 말단부가 코팅 대상(1)의 표면에 닿을 정도로 가깝게 접근시킨다. 이때, 제1 및 제2 블록(21, 23)의 말단부와 코팅 대상(1)의 표면 사이 간격(CG2)은 대략 0.1mm 이고, 메이어바(30)와 코팅 대상(1)의 표면 사이 간격은 대략 0.01mm 이다.

펌프(미도시)를 통해 슬롯(26)으로 코팅액(11)을 주입하여 슬롯 말단(27)을 통해 코팅액(11)이 코팅 대상(1)의 표면으로 유출되도록 하고, 복합 슬롯 다이(20)를 코팅 대상(1)에 대해 상대 운동시킨다. 복합 슬롯 다이(20)의 상대 운동 방향은 제2 블록(23)에서 제1 블록(21)을 향한 방향이다. 복합 슬롯 다이(20)를 이동시키지 않고 코팅 대상(1)을 제1 블록(21)에서 제2 블록(23)을 향한 방향(도 4의 화살표 참조)으로 이동시킬 수도 있다. 이와 동시에 메이어바(30)는 복합 슬롯 다이(20)의 상대 운동 방향에 역행하는 방향(도 4에서 시계 방향)으로 회전시킨다.

그리하면, 슬롯 말단(27)을 통해 유출된 코팅액(11)이 메이어바(30)에 의해 눌려 코팅 두께(T2)가 메이어바(30)와 코팅 대상(1)의 표면 사이 간격 정도로 얇아진 코팅층(coating layer)이 코팅 대상(1)의 표면에 형성되며 연속적으로 배출된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

20: 복합 슬롯 다이 제1, 제2 블록: 21, 23
26: 슬롯 30: 메이어바(Mayer Bar)
31: 중앙 스틱 33: 와이어

Claims (6)

1. 코팅 대상의 폭 방향으로 연장된 슬롯이 형성되도록 이격된 제1 블록 및 제2 블록을 구비하고, 상기 슬롯을 통해 코팅액을 유출하여 상기 코팅 대상의 표면을 코팅(coating)하는 복합 슬롯 다이(slot die)에 있어서,
   상기 슬롯을 통해 상기 코팅액에 유출될 때 상기 복합 슬롯 다이가 상기 코팅 대상에 대해 상기 제2 블록에서 상기 제1 블록을 향한 방향으로 상대 운동함으로써 코팅이 진행되고,
   상기 복합 슬롯 다이는, 상기 제2 블록에 설치되어 상기 슬롯을 통해 상기 코팅 대상의 표면으로 유출되는 코팅액의 코팅 두께를 결정하는 메이어바(Mayer Bar)를 더 구비하고,
   상기 메이어바는, 상기 코팅 대상의 폭 방향으로 연장된 중앙 스틱과, 상기 중앙 스틱의 길이 방향으로 따라 촘촘하게 권취된 와이어(wire)를 구비한 것을 특징으로 하는 복합 슬롯 다이.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 블록과 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격보다 상기 메이어바와 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격이 더 좁고,
   상기 메이어바와 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격에 비례하여 상기 코팅액의 코팅 두께가 결정되는 것을 특징으로 하는 복합 슬롯 다이.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 블록과 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격은 상기 메이어바와 상기 코팅 대상의 표면 사이의 간격의 4배 내지 20배인 것을 특징으로 하는 복합 슬롯 다이.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 메이어바는 외부의 동력 전달 수단에 연결되지 않고 아이들링(idling) 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 복합 슬롯 다이.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 메이어바는 외부의 동력 전달 수단에 연결되어 동력 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 복합 슬롯 다이.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 메이어바는 상기 코팅 대상에 대한 상기 복합 슬롯 다이의 상대 운동 방향에 역행하는 방향으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합 슬롯 다이.
   
   

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