KR20160053315A - 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 코팅과 후막코팅을 선택적으로 진행할 수 있는 코팅장치를 한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 기판을 공급하는 언와인더와, 상기 언와인더로부터 공급된 기판의 표면을 개질하는 대기압플라즈마부와, 상기 대기압플라즈마부를 통과한 기판의 표면에 박막 코팅을 수행하는 마이크로그라비아 코팅부와, 상기 대기압플라즈마를 통과한 기판의 표면에 후막 코팅을 수행하는 콤마코팅부 및 코팅 작업이 수행된 상기 마이크로그라비아 코팅부 또는 상기 콤마코팅부의 표면을 건조시키는 건조부를 포함하는 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치를 제공한다.

Description

챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치{HYBRID COATING DEVICE HAVING CHAMBER TYPE INK SUPPLY}

본 발명은 전자인쇄기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저점도와 고점도 및 나노/마이크로 하이브리드 코팅이 가능한 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치에 관한 것이다.

합성 수지 필름, 종이, 천, 금속박 등의 긴 형태의 기판의 표면에 코팅액을 도포하는 장치가 최근 들어 많이 개발되고 있으며, 일반 산업용 및 전자 산업용, 화공 산업용 등에 이르기까지 여러 방면에 최근 들어 다양하게 적용되는 상황이다.

그리고, 인쇄전자용 코팅액은 전도성, 반도체성, 절연성 기능을 가진 다양한 특성의 용질을 이용하기 위해 코팅액의 코팅성, 분산성 및 접착성 등의 코팅 특성을 향상시키기 위하여 다양한 바인더, 분산재 및 계면활성제 등의 첨가물과 함께 다양한 용매를 이용하여 용액의 형태로 만들어 다양한 점도의 용액으로 존재하게 되며, 상황에 따라서는 기판에 도포되는 용액을 중첩하여 코팅하는 경우도 발생한다.

한편, 이와 같은 다양한 코팅 중 대표적으로 콤마코팅이나 그라비아 코팅 공정이 사용되고 있다.

콤마 코팅 방식(Comma Direct, Comma Reverse)은 점도 500 ~ 500,000cps 정도의 코팅액을 0.1 ~ 100m/min의 속도로 코팅하는데 적합하며, 깨끗한 표면을 얻을 수 있고, 조작이 간단해 테이프, 필름 등의 일반 산업용 및 전자 산업용, 화공 산업용에 이르기까지 여러 방면에 다양하게 응용되는 코팅방식이다.

상기 콤마 코팅장치의 코팅액댐에 코팅액을 공급하는 방법으로는, 코팅액댐에 일정량의 코팅액을 수동으로 부어 공급하는 방식과, 정량 공급펌프와 이에 연결된 파이프 또는 호스를 통해 연속적으로 코팅액댐에 코팅액을 공급하는 방식이 있다.

이중 연속적으로 코팅액댐에 코팅액을 공급하는 경우, 파이프의 선단을 코팅액댐 중앙에 위치시키거나, 또는 좌, 우 코팅액댐의 양측 부위를 파이프의 선단이 왕복 운동하면서 균일하게 코팅액을 공급하는 방법을 주로 사용한다.

그리고, 최근 산업계에서 많이 사용되는 이차전지에 있어서 양극판 및 음극판에 안전성을 높일 수 있는 기능성 막을 형성하도록 마이크로 그라비아 롤(Micro Gravure Roll)을 사용하는 마이크로그라비아 코팅장치가 사용되고 있다.

한편, 상기 콤마코팅장치와 마이크로그라비아 코팅장치는 각각 도포되는 코팅액이나 점착액의 두께에 따라서 각각의 사용 가능성이 정하여지며, 기존에는 각각의 장치별도만이 개발 및 사용되고 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점 및 제결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 박막 코팅과 후막코팅을 선택적으로 진행할 수 있는 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 배리어층과 같이 무기물과 유기물을 교차하거나 서로 다른 재료의 적층 공정이 가능한 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 각 층과의 결합력이 증대되도록 하며 불순물의 제거과정이 가능하도록 구성된 코팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판을 공급하는 언와인더와, 상기 언와인더로부터 공급된 기판의 표면을 개질하는 대기압플라즈마부와, 상기 대기압플라즈마부를 통과한 기판의 표면에 박막 코팅을 수행하는 마이크로그라비아 코팅부와, 상기 대기압플라즈마를 통과한 기판의 표면에 후막 코팅을 수행하는 콤마코팅부 및 코팅 작업이 수행된 상기 마이크로그라비아 코팅부 또는 상기 콤마코팅부의 표면을 건조시키는 건조부를 포함하는 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치를 제공한다.

여기서, 상기 건조부는 상기 마이크로그라비아 코팅부를 통과한 기판의 표면을 건조시키는 제1건조부 및 상기 콤마코팅부를 통과한 기판의 표면을 건조시키는 제2건조부로 각각 구성될 수 있다.

또한, 상기 콤마코팅부 또는 상기 마이크로그라비아 코팅부를 통과한 기판의 표면을 자외선을 이용하여 건조시키는 UV건조부가 더 구비될 수 있다.

또한, 상기 콤마코팅부는 콤마롤, 마스터롤 및 상기 콤마롤과 마스터롤 사이의 거리를 조절하는 조절모듈을 포함하며, 상기 조절모듈과 전기적으로 연결되며 기판에 형성되는 점도층 또는 막의 두께를 입력하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부에 기 설정된 값 이하의 막의 두께가 형성되도록 하거나 저점도 층을 입력 시 상기 조절모듈을 통하여 상기 콤마롤과 마스터롤 사이의 거리가 설정된 거리 이상을 이루도록 할 수 있다.

또한, 상기 마이크로그라비아 코팅부는 챔버형 잉크공급장치가 구비될 수 있다.

또한, 상기 콤마코팅부는 챔버형 잉크공급장치가 구비될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 의하면, 콤마코팅부와 마이크로그라비아 코팅부를 기판 이송 라인에 동시에 적용하여 상황에 따라서 콤마코팅부 또는 마이크로그라비아 코팅부 둘 중 하나만을 사용하거나 두 개 모두를 사용할 수 있게 된다.

그러므로, 코팅하고자 하는 막의 두께나 적용하고자 하는 점착액 등에 대응하여 선택된 코팅장치를 사용하도록 함으로써 작업상의 편리함을 가져오게 된다.

둘째, 본 발명에 의하면, 콤마코팅부와 마이크로그라비아 코팅부 사이에 구비된 건조부를 이용 솔벤트 등 첨가제를 증발시키거나 UV 광조사를 통한 가교결합(Cross Linking)을 유도하는 등의 공정을 통하여 코팅부 사이의 결합력 증대를 가져오는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치를 구성하는 주요 구성간의 연결관계를 나타낸 개략도;
도 2는 본 실시예에 따른 코팅장치를 이루는 마이크로그라비아 코팅부를 나타내는 도면;
도 3은 본 실시예에 따른 코팅장치를 구성하는 콤마코팅부를 나타낸 도면;
도 4는 상기 도 3의 콤마코팅부에 거리 조절모듈이 적용된 모습을 나타낸 도면;
도 5는 본 실시예에 따른 코팅장치를 구성하는 제어부와 콤마코팅부의 주요 구성간의 연결관계를 나타낸 블록도;
도 6은 본 실시예에 적용되는 건조부의 일 형태인 자외선 건조부를 나타낸 도면;
도 7 및 도 8은 자외선 건조부를 이용한 기판에 도포된 도포액의 성질 개량 상태를 나타낸 건조 전 및 건조 후 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. 먼저, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예에 따른 구조를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치를 구성하는 주요 구성간의 연결관계를 나타낸 개략도이다.

도시된 것처럼, 본 실시예에 따른 코팅장치는 언와인더(110), 리와인더(120), 대기압플라즈마부(200), 마이크로그라비아 코팅부(300), 콤마코팅부(500), 사행제어부(600)를 포함하여 구성된다.

상기 언와인더(110)는 기판의 이송경로 중 일단에 구비되어 기판을 공급하는 역할을 하게 되며, 상기 리와인더(120)는 기판의 이송경로 중 타단에 구비되어 기판이 롤 형태로 말리어 저장되도록 구비된다. 그리고, 기판의 이송 경로 상에는 적절한 위치로 기판의 이송을 보조하는 보조휠(130)이 적어도 한 개 이상 구비될 수 있다.

상기 대기압플라즈마부(200)는 상기 언와인더(110)로부터 공급되는 기판의 표면을 개질하도록 구비된다.

이와 같은 대기압플라즈마부(200)는 웹 형태로 공급되는 기판 표면을 친수성을 가지도록 성질을 변화시키게 되며, 보다 상세하게는 접착력 및 코팅성 향상, 얼룩 제거 등 세정 효과가 강화되어 이온화 및 분해 특성을 사용함으로써 표면 개질 효과를 가져오게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 코팅장치는 상기 기판이 선택적으로 이송되는 제1경로와 제2경로를 구비하되, 상기 제1경로는 마이크로그라비아 코팅부(300) 및 제1건조부(410)를 거치도록 하며, 제2경로는 상기 마이크로그라비아 코팅부(300) 를 거치지 않고 바로 상기 콤마코팅부(500)를 거치도록 형성된다.

이에 따라서, 상기 기판이 상기 콤마코팅부(500)를 통과하도록 하거나 또는 마이크로그라비아 코팅부(300)만을 통과하도록 제어할 수 있게 되며, 경우에 따라서는 상기 콤마코팅부(500)와 마이크로그라비아 코팅부(300) 모두를 통과하도록 할 수도 있다.

그리고, 상기 마이크로그라비아 코팅부(300) 또는 콤마코팅부(500)를 통과한 기판은 별도로 구비된 제2건조부(420)를 통과하면서 표면 건조 과정을 거치게 된다.

이와 같은 제2건조부(420)까지 통과한 기판은 별도로 구비된 사행제어부(400)를 통과하면서 경로가 제어된 후 상기 리와인더(120)에 롤 형태로 말려져 저장된다.

이하에서는 본 실시예에 따른 코팅장치를 구성하는 콤마코팅부와 마이크로그라비아 코팅부에 대하여 설명한다.

도 2는 본 실시예에 따른 코팅장치를 이루는 마이크로그라비아 코팅부를 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 코팅장치를 구성하는 마이크로그라비아 코팅부(300)는 코팅액을 저장하는 저장탱크(340)의 상부 일정영역에 그라비아 롤(Gravure Roll, 330)이 회전 가능하도록 배치되어 있다. 상기 그라비아 롤(330)은 시계방향으로 회전할 수 있으며, 이와는 달리 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

그리고, 상기 그라비아 롤(330)의 상측에는 코팅을 위한 기판, 예를 들면, 양극집전판 또는 음극집전판의 이동을 안내하는 제1안내롤(311) 및 제2안내롤(312)이 설치되어 있다. 상기 제1안내롤(311) 및 제2안내롤(312)도, 도 2에 도시된 바와 같이, 반시계방향으로 회전할 수 있으며, 이와는 달리 시계방향으로 회전할 수 있다.

그리고, 상기 그라비아 롤(330)에 접촉된 상태로 상기 저장탱크(640)의 일측 또는 양측으로 닥터 블레이드(322)가 설치되어 원활한 코팅 작업이 이루어지도록 한다.

한편, 상기 저장탱크(340)는 도시된 것처럼, 챔버 형태로 이루어진다.

도 3은 본 실시예에 따른 코팅장치를 구성하는 콤마코팅부를 나타낸 도면이다.

콤마 코팅 모듈은 고점도(1,000cps~200,000cps)용액을 이용하여 마이크로급 후막 코팅에 사용되며 고점도의 잉크를 마스터 롤과 기판, 그리고 콤마 코터 간격으로 코팅두께를 정하고 엣지(edge) 혹은 곡선이 있는 면을 이용해 기판 표면에 코팅하는 기법이다.

본 실시예에 따른 콤마코팅부(500)는 마스터롤(520)과, 상기 마스터롤(520)의 상단에 설치되는 콤마롤(510), 및 상기 마스터롤(520)과 콤마롤(510) 사이로 코팅액을 주입하도록 코팅액이 수용된 코팅액주입부(530)가 구비된다.

이에 따라서, 기판은 상기 코팅액주입부(530)를 지나면서 표면에 코팅액이 도포되며, 도포된 코팅액은 콤마롤(510)에 의해 설정 두께만 남기고 제거되어 기판 표면에 설정 두께의 코팅층을 형성하게 된다.

여기서, 상기 기판 표면에 형성되는 코팅층의 두께 조절은 상기 마스터롤(520)과 콤마롤(510) 사이의 간격 조절에 의해 이루어짐은 물론이다.

여기서, 본 실시예에 따른 코팅액주입부(530)는 챔버형으로 이루어지며, 상기 콤마롤(510)과 마스터롤(520) 사이에 착탈 가능하게 설치됨이 바람직하다.

도 4는 상기 도 3의 콤마코팅부에 거리 조절모듈이 적용된 모습을 나타낸 도면이고, 도 5는 제어부와 콤마코팅부의 주요 구성간의 연결관계를 나타낸 블록도이다.

본 실시예에 있어서, 상기 콤마코팅부(500)는 상기 콤마롤(510)과 마스터롤(520) 사이의 거리를 조절하는 조절모듈(550)을 더 포함하여 구성된다.

상기 조절모듈(550)은 상기 콤마롤(510)의 지지축(511)에 연결된 이동부(554)와 상기 이동부(554)의 상하 이동방향을 가이드하는 이동가이드(552)로 이루어진다. 상기 이동부(554)와 이동가이드(552)는 공지된 형태의 랙 엔 피니어 방식 또는 레일 기어 방식 등의 구성이 적용될 수 있다.

그리고, 마이콤 역할을 하는 제어부(580)가 더 구비되되, 상기 제어부(580)는 상기 조절모듈(550)과 전기적으로 연결된 구성을 취한다.

이에 따라서, 상기 제어부(580)에 기 설정된 값 이하의 막의 두께가 형성되도록 하거나 저점도 층을 입력 시 상기 조절모듈을 통하여 상기 콤마롤(510)과 마스터롤(520) 사이의 거리가 설정된 거리 이상으로 조절되도록 할 수 있다.

경우에 따라서는, 상기 콤마롤(510)과 마스터롤(520) 사이 거리가 충분히 떨어진 상태를 이루어, 하나의 경로 상에서 상기 콤마코팅부(500)를 거치지 않고 상기 마이크로그라비아 코팅부(600)만을 기판이 통과하면서 코팅 작업이 수행되도록 할 수도 있을 것이다.

도 6은 본 실시예에 적용되는 건조부의 일 형태인 자외선 건조부를 나타낸 도면이다.

도시된 것처럼, 상기 마이크로그라비아 코팅부(300) 또는 상기 콤마코팅부(500)를 통과한 기판의 표면은 자외선을 이용하여 건조시키도록 자외선광원부(412)와 반사부(414) 그리고, 건조부 내측에서 기판의 이송을 보조하는 건조용 보조휠(413)이 구비된 자외선 건조부로 이루어질 수 있다.

이와 같은 자외선 건조부를 사용하는 경우에는 코팅을 위해 도포되는 유/무기물의 특성에 따라 UV 광조사를 통하여, 도 7에서 도 8에 도시된 바와 같이 같이, 도포 후 가교결합(Cross Linking)을 유도할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 하이브리드 코팅장치는 PE, PEN, PI 등 플라스틱 필름 기판을 Web으로 시용하고 대기압플라즈마부(200)를 이용하여 표면 개질 공정을 수행한 후 상기 마이크로그라비아 코팅부(300)에서 박막 코팅 작업을 진행하게 된다. 이후 상기 건조부(410, 420)에서는 열풍, IR, NIR 등의 열원을 이용하여 재질에 적합하면서도 최적의 효과를 가져오도록 건조 작업이 진행된다.

이후에는 상기 사행제어부(600)를 통과하여 기판이 흐트러짐 없게 올바를 형태로 리와인더(120)에 감기도록 하게 된다.

즉, 상기 공정에서는 콤마 코팅 공정을 거치지 않게 되며, 이 경우에는 특히 콤마 코팅 공정 시 일반적으로 적용되는 annealing이나 2차 저온(100℃ 이하) 건조 공정은 사용하지 않을 수 있다.

한편, 후막 코팅이 필요한 공정에서는 상기 언와인더(110)에서 공급된 기판이 마이크로그라비아 코팅부(300)를 거치지 않고 곧바로 콤마코팅부(500)에서 후막 코팅 공정이 진행되도록 할 수 있다.

나아가, 배리어층과 같이 무기물/유기물 교차하거나 서로 다른 재료의 적층을 필요로 하는 경우에는 상기 마이크로그라비아 코팅부(300)에서 저점도의 무기물을 수십nm~수백nm 이하로 박막 코팅을 진행 후, 제1건조부(410)를 통과하면서 솔벤트 등 첨가제가 증발되도록 하고, 다시 콤마코팅부(500)를 이용하여 후막 코팅 공정이 진행되도록 한다.

그리고 난 후, 상기 제2건조부(420)를 통과시킨 후 상기 사행제어부(600)를 통하여 사행을 제어한 후 리와인더(120)에 감기어 저장되도록 할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 각 코팅 모듈을 단독으로 사용하거나 또는 두 개 모두를 통합적으로 사용할 수 있게 된다.

그러므로, 사용되는 코팅액 점도에 최적화된 코팅 공정기술을 이용하여 최적의 결과를 가져올 수 있음은 물론, 저점도에서 중/고점도까지 대부분의 코팅액을 이용하여 높은 Uniformity를 가진 코팅 결과물을 가져올 수 있게 된다.

또한, 챔버 형태의 모듈로 구성된 잉크 공급장치를 상기 마이크로그라비아 코팅부와 콤마코팅부에 사용함으로써 이물질과의 접촉을 차단한 상태로 외부 환경으로부터 코팅액을 보호할 수 있게 된다.

이때, 상기 잉크 공급을 위한 챔버모듈에 적용되는 잉크 공급 펌프로는 정밀 기어 펌프(NonParticle) 또는 실리지 펌프(Particle)가 적용될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

110: 언와인더 120: 리완인더
200: 대기압플라즈마부 300: 마이크로그라비아 코팅부
311, 312: 안내롤 322: 닥터 블레이드
330: 그라비아 롤 340: 저장탱크
410, 420: 건조부 500: 콤마코팅부
510: 콤마롤 520: 마스터롤
550: 조절모듈 580: 제어부

Claims (6)

1. 기판의 이송경로 중 일단에 구비되어 기판을 공급하는 언와인더 및 기판의 이송경로 중 타단에 구비되어 기판이 저장되는 리와인더;
   상기 언와인더로부터 공급된 기판의 표면을 개질하는 대기압플라즈마부;
   상기 대기압플라즈마부를 통과한 기판의 표면에 박막 코팅을 수행하는 마이크로그라비아 코팅부;
   상기 대기압플라즈마를 통과한 기판의 표면에 후막 코팅을 수행하는 콤마코팅부; 및
   코팅 작업이 수행된 상기 마이크로그라비아 코팅부 또는 상기 콤마코팅부의 표면을 건조시키는 건조부;
   를 포함하는 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 건조부는,
   상기 마이크로그라비아 코팅부를 통과한 기판의 표면을 건조시키는 제1건조부 및 상기 콤마코팅부를 통과한 기판의 표면을 건조시키는 제2건조부로 각각 구성된 것을 특징으로 하는 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 콤마코팅부 또는 상기 마이크로그라비아 코팅부를 통과한 기판의 표면을 자외선을 이용하여 건조시키는 UV건조부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 콤마코팅부는 콤마롤, 마스터롤 및 상기 콤마롤과 마스터롤 사이의 거리를 조절하는 조절모듈을 포함하며,
   상기 조절모듈과 전기적으로 연결되며 기판에 형성되는 점도층 또는 막의 두께를 입력하는 제어부를 더 포함하며,
   상기 제어부에 기 설정된 값 이하의 막의 두께가 형성되도록 하거나 저점도 층을 입력 시 상기 조절모듈을 통하여 상기 콤마롤과 마스터롤 사이의 거리가 설정된 거리 이상을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로그라비아 코팅부는,
   챔버형 잉크공급장치가 구비된 것을 특징으로 하는 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 콤마코팅부는,
   챔버형 잉크공급장치가 구비된 것을 특징으로 하는 챔버형 잉크공급장치를 구비한 하이브리드 코팅장치.

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