KR20200077766A

KR20200077766A - 능동형 슬롯다이 코팅장치

Info

Publication number: KR20200077766A
Application number: KR1020180166974A
Authority: KR
Inventors: 김윤기
Original assignee: (주)크래프터
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2020-07-01
Also published as: KR102204306B1

Abstract

본 발명은 코팅액을 직접 주입하면서 코팅막을 형성하는 코팅장치에 있어서, 코팅 대상면이 평탄하지 않고 불규칙하거나 곡면일 경우에도, 코팅 대상면 전체를 균일한 두께로 코팅할 수 있어 코팅 품질을 향상시킬 수 있는 능동형 슬롯다이 코팅장치에 관한 것으로, 코팅 표면(1)을 이동하면서 코팅막(4)을 형성하는 능동형 슬롯다이 코팅장치에 있어서, 하부가 상기 코팅 표면(1)과 맞닿아 이동하는 한 쌍의 이동부(100) 및 한 쌍의 상기 이동부(100) 사이에 결합되고, 하단이 상기 코팅 표면(1)과 이격되며, 코팅액(3)을 공급받아 하측으로 배출해 상기 코팅 표면(1)에 코팅막(4)을 형성하는 판형의 슬롯다이부(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

능동형 슬롯다이 코팅장치{Active slot-die coater}

본 발명은 능동형 슬롯다이 코팅장치에 관한 것으로써, 보다 상세히는 코팅 표면이 불규칙한 높이를 가지더라도 코팅 표면에 대응하여 균일한 두께로 코팅을 할 수 있는 능동형 슬롯다이 코팅장치에 관한 것이다.

코팅 장치는 코팅 대상이 되는 표면에 각종 물질로 얇은 막을 형성하는 장치로, 그 방법에 따라 다양한 형태로 구분될 수 있다.

한국 공개특허공보 제10-2016-0096736호("바코팅 및 슬릿다이 코팅을 이용한 전자소자 박막 제조방법", 공개일 2016.08.17., 이하 선행기술 1)에는 종래의 코팅 장치 중 하나가 개시되어 있다.

도 1은 선행기술 1의 대표도면을 도시한 것이다.

도 1을 참조하여 종래의 코팅 방법 중 하나에 대해 간략히 설명하면, 선행기술 1은 기판(10)의 위에 일정한 간격을 두고 위치한 선형 형태의 노즐을 통하여 기능성 용액(잉크)을 토출시킨 후, 와이어가 감긴 원통 형상의 바 코터(11)를 회전시키면서 기판(10)을 일측으로 이동시킴으로써, 바 코터(11)에 의해 기능성 용액을 1차적으로 평탄하게 해 박막을 형성한 후, 슬롯다이 코터(12)를 통해 바 코터(11)에서 평탄화된 기능성 용액을 2차적으로 평탄하게 하여 최종적으로 박막을 완성한다.

선행기술 1과 같은 방식은, 코팅막을 형성하는 기능성 용액을 기판(10)의 표면에 먼저 도포한 후, 바 코터(11)와 슬롯다이 코터(12)를 이용해 평탄화하는 과정을 거치기 때문에 코팅하는데 있어서 작업시간이 긴 문제점이 있었으며, 이를 극복하기 위하여 코팅막을 형성하는 기능성 용액을 먼저 도포하지 않고 직접 슬롯다이에 공급하고, 슬롯다이의 폭 전체에서 하측으로 기능성 용액이 도포되어 코팅막을 형성하는 기술들이 소개되고 있다.

상기와 같은 개선된 종래기술의 경우, 기능성 용액을 배출하는 슬롯다이와 코팅막을 형성하는 기판이 서로 상대적으로 이동되며 코팅막을 형성하는데, 이러한 방식 대부분이 슬롯다이와 코팅막이 서로 별개의 구성에 의해 고정/이동되기 때문에, 기판(10)의 표면이 평탄하지 않고 불규칙할 경우 코팅막의 두께가 불규칙해져 코팅 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2016-0096736호("바코팅 및 슬릿다이 코팅을 이용한 전자소자 박막 제조방법", 공개일 2016.08.17.)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치의 목적은, 코팅액을 직접 주입하면서 코팅막을 형성하는 코팅장치에 있어서, 코팅 대상면이 평탄하지 않고 불규칙하거나 곡면일 경우에도, 코팅 대상면 전체를 균일한 두께로 코팅할 수 있어 코팅 품질을 향상시킬 수 있는 능동형 슬롯다이 코팅장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치는, 코팅 표면(1)을 이동하면서 코팅막(4)을 형성하는 능동형 슬롯다이 코팅장치에 있어서, 하부가 상기 코팅 표면(1)과 맞닿아 이동하는 한 쌍의 이동부(100) 및 한 쌍의 상기 이동부(100) 사이에 결합되고, 하단이 상기 코팅 표면(1)과 이격되며, 코팅액(3)을 공급받아 하측으로 배출해 상기 코팅 표면(1)에 코팅막(4)을 형성하는 판형의 슬롯다이부(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이동부(100)는 이동몸체(110) 및 상기 이동몸체(110)의 하부에 결합되어 상기 코팅 표면(1)과 맞닿는 베어링(120)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베어링(120)은 적어도 두 개 이상이 상기 이동몸체(110)의 하부에 상기 이동부(100)의 이동방향으로 일정 거리 이격되어 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베어링(120)은 공차가 수nm이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 슬롯다이부(200)는 서로 면접하여 결합되는 판형의 제1슬롯다이(210)와 제2슬롯다이(220), 상기 제1슬롯다이(210) 또는 상기 제2슬롯다이(220)에 관통 형성되는 코팅액 주입구(230) 및 상기 제1슬롯다이(210) 또는 상기 제2슬롯다이(220)의 서로 마주보는 일면에 일측으로 함몰되어 형성되고, 상기 제1슬롯다이(210)와 상기 제2슬롯다이(220)가 결합된 상태에서 상기 코팅액 주입구(230)와 연결되며, 상기 코팅액 주입구(230)를 통해 주입된 코팅액이 수용 및 하측으로 배출되는 코팅액 수용공간(240)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 코팅액 수용공간(240)을 기준으로 상기 제1슬롯다이(210)와 상기 제2슬롯다이(220)의 서로 마주보는 일면의 상부는 서로 면접하고, 상기 코팅액 수용공간(240)을 기준으로 상기 제1슬롯다이(210)와 상기 제2슬롯다이(220)의 서로 마주보는 일면의 하측 일부 또는 전체는 서로 일정간격 이격되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치에 의하면, 코팅장치가 불규칙한 표면을 가질 수 있는 코팅면의 상부를 이동하면서 코팅액을 하측으로 배출해 코팅막을 형성하기 때문에, 코팅액이 하측으로 배출되는 슬롯다이부(200)의 하단과 코팅면 사이의 간격이 일정하게 유지되어, 코팅면이 불규칙한 부분을 포함하더라도 일정한 두께의 코팅막을 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 코팅면이 휘어진 플레이트 형상과 같이 곡면을 가지더라도 이동부(100)의 이동에 따라 슬롯다이부(200)와 하단과 코팅면 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있어, 균일한 두께의 코팅막을 형성할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 평판 디스플레이, 터치스크린, 태양전지판, 잉크젯페이퍼, 배터리, 냉장고 및 각종 광학용 또는 화학용 제품 생산 공정에 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 코팅 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치의 사시도.
도 3은 도 2와 다른 방향에서의 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치의 사시도.
도 4는 도 2 및 도 3과 다른 방향에서의 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치의 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치의 슬롯다이부의 분해 사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치의 슬롯다이부의 단면 개략도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치를 각기 다른 각도에서 도시한 것이며, 보다 상세히 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치를 각기 전방 및 후방에서 바라본 상태를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치를 하부에서 바라본 상태를 도시한 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치는 코팅 표면을 이동하면서 코팅막을 형성하는 코팅 장치로, 이동부(100) 및 슬롯다이부(200)를 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이동부(100)는 본 실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치의 이동과 후술할 슬롯다이부(200)를 지지하기 위한 부분으로, 한 쌍이 일정 간격 이격되어 배치될 수 있으며, 이동몸체(110)와 베어링(120)을 포함할 수 있다.

이동부(100)는 일정 이상의 강도를 가지는 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서 이동부(100)는 금속재질로 형성될 수 있다. 이동부(100)는 사용자 또는 소정의 수단을 통해 코팅막의 표면을 이동할 수 있다.

본 실시예에서는 도 2의 왼쪽 아래를 본 실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치가 진행하는 전방으로, 오른쪽 위를 후방으로 정의한다. 단, 본 발명은 능동형 슬롯다이 코팅장치의 진행방향을 본 실시예와 같이 한정하는 것은 아니며, 전방과 후방이 서로 바뀌는 실시예 또한 있을 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 이동몸체(110)는 후술할 베어링(120)과 슬롯다이부(200)가 결합되어 슬롯다이부(200)를 지지하면서 코팅 표면을 이동한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 베어링(120)은 이동몸체(110)의 하단에 일부가 하측으로 돌출되도록 결합될 수 있다. 베어링(120)은 본 실시예가 코팅 표면을 이동할 때, 하단이 코팅 표면과 맞닿을 수 있으며, 이때 베어링(120)의 주변에 위치한 이동몸체(110)의 하단부는 코팅 표면과 맞닿지 않을 수 있다.

본 실시예에서 사용되는 베어링(120)은 그 공차가 수nm로 매우 정밀할 수 있다. 공차란 베어링의 가장 큰 직경과 가장 작은 직경의 차를 말하는 것으로, 해당 베어링이 얼마나 정밀한지를 나타낸다. 즉, 베어링의 공차가 작을수록 해당 베어링은 정밀하다고 볼 수 있으며, 본 실시예에서 베어링(120)은 수nm의 매우 작은 공차를 가짐으로써, 이동부(100)의 이동에 따라 베어링(120)이 수십um 내외로 형성되는 코팅막의 표면을 이동하더라도 코팅막이 거의 손상되지 않아, 본 실시예를 사용한 코팅막의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 슬롯다이부(200)는 판형으로, 한 쌍의 이동부(100) 사이에 결합되고, 하단이 코팅 표면과 이격되며, 코팅액을 공급받아 하측으로 배출해 코팅 표면상에 코팅막을 형성한다.

슬롯다이부(200) 또한 이동부(100)와 마찬가지로 일정 이상의 강도를 가지는 재질로 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 금속 재질로 형성될 수 있다.

슬롯다이부(200)에서 하단이 코팅 표면과 이격되는 이유는 코팅액이 배출되고 코팅막이 형성되는 최소한의 간격을 확보하기 위함이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치에서 이동부(100)를 제외한 슬롯다이부(200)만을 분해한 것을 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 슬롯다이부(200)는 제1슬롯다이(210), 제2슬롯다이(220), 코팅액 주입구(230) 및 코팅액 수용공간(240)을 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1슬롯다이(210)와 제2슬롯다이(220) 각각은 판형으로 서로 면접하여 결합되며, 슬롯다이부(200)로 공급되는 코팅액은 제1슬롯다이(210)와 제2슬롯다이(220)의 사이로 이동하여, 하측으로 배출된다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 코팅액 주입구(230)는 제2슬롯다이(220)에 형성될 수 있다. 단, 본 발명에서 코팅액 주입구(230)가 형성되는 위치는 제2슬롯다이(220)에 한정하는 것은 아니며, 코팅액 주입구(230)가 제1슬롯다이(210)에 관통 형성될 수 있다. 단, 코팅액 주입구(230)는 슬롯다이부(200) 내부로 코팅액을 주입하여 하측으로 배출시키기 위한 것이기 때문에, 코팅액 주입구(230)는 제1슬롯다이(210)와 제2슬롯다이(220) 중 하나에만 형성되어야 한다.

도면에는 도시되지 않았지만 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치는 코팅액을 코팅액 주입구(230)로 공급하기 위한 코팅액 공급부가 더 포함될 수 있다.

코팅액 공급부와 코팅액 주입구(230)는 코팅액의 공급을 위한 배관 또는 호스를 통해 서로 연결될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 코팅액 수용부(240)는 제2슬롯다이(220)의 일면(제1슬롯다이(210)와 마주보는 면)에 함몰 형성될 수 있으며, 코팅액 수용부(240)와 코팅액 주입구(230)는 서로 연결될 수 있다.

코팅액 수용부(240)는 코팅액 주입구(230)를 통해 주입된 코팅액이 제1슬롯다이(210) 및 제2슬롯다이(220)의 폭 방향으로 퍼진 후 제1슬롯다이(210) 및 제2슬롯다이(220)의 하측으로 배출되도록 해, 슬롯다이부(200)의 폭 방향 전체에 걸쳐 균일한 코팅액이 배출되게 하기 위한 것으로, 코팅액 주입구(230)를 통해 코팅액 수용부(240)로 주입된 코팅액은 그 점성 때문에 바로 슬롯다이부(200)의 하측으로 배출되지 않고, 제2슬롯다이(220)의 폭 방향으로 연장 형성된 코팅액 수용부(240)를 가득 채운 후, 슬롯다이부(200)의 하측으로 배출된다.

코팅액 수용부(240)가 제2슬롯다이(220)의 일면에서 폭 방향으로 연장되는 길이는 제2슬롯다이(220)의 폭 대비 일정 기준치 이상일 수 있으며, 예를 들어 코팅액 수용부(240)의 폭은 제2슬롯다이(220)의 폭의 80%이상일 수 있다.

도 6 및 도 7은 결합된 상태의 슬롯다이부(200)의 개략적인 단면을 도시함과 동시에 본 실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치를 이용해 코팅 표면(1)에 코팅막(4)을 형성하는 과정을 개략적으로 도시한 것이다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제1슬롯다이(210)와 제2슬롯다이(220)는 코팅액 수용부(240)를 기준으로 상측 일면(서로 마주보는 면)은 서로 맞닿고, 코팅액 수용부(240)를 기준으로 하측 일면은 서로 이격되어, 코팅액 주입구(230)를 통해 코팅액 수용부(240)에 주입된 코팅액이, 코팅액 수용부(240)의 전체에 채워진 후, 코팅액 수용부(240)와 연결되고, 코팅액 수용부(240)의 하측에 위치하는 제1슬롯다이(210)와 제2슬롯다이(220)의 서로 이격된 공간으로 배출되게 할 수 있다.

이하 도 6 및 도 7을 참고하여 본 발명의 일실시예에 의한 능동형 슬롯다이 코팅장치를 이용해 코팅막(4)을 형성하는 과정을 상세히 설명한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 코팅 표면(1)에는 평탄한 부분도 있지만, 불규칙 표면(2)과 같은 부분도 있다. 본 발명은 이러한 불규칙 표면(2)에도 다른 평탄한 코팅 표면(1)과 동일한 두께의 코팅막(4)을 형성하기 위해, 본 실시예의 이동부(100)의 베어링(120)이 코팅 표면(1)과 맞닿도록 한 상태에서 본 실시예가 코팅 표면(1)을 이동하게 하면서 코팅액(3)을 하측으로 배출한다.

코팅액(3)이 하측으로 배출되는 제1슬롯다이(210) 및 제2슬롯다이(220)는 이동부(100)에 고정되어 있기 때문에, 이동부(100)가 불규칙 표면(2)을 이동하여 높이가 변동되더라도, 코팅액(3)이 배출되는 부분인 제1슬롯다이(210) 및 제2슬롯다이(220)의 하단은 이동부(100)에 따라 높이가 변동되어, 코팅 표면(1) 또는 불규칙 표면(2)과 일정 간격을 유지함으로써, 결과적으로 코팅 표면(1) 또는 불규칙 표면(2)과 관계없이 일정한 두께의 코팅막(4)을 형성할 수 있으며, 이는 코팅 표면(1)이 곡면이 경우에도 별도의 장치의 변형 없이도 용이하게 균일한 두께의 코팅막(4)을 형성할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

1 : 코팅 표면 2 : 불규칙 표면
3 : 코팅액 4 : 코팅막
10 : 기판 11 : 바 코터
12 : 슬롯다이 코터
100 : 이동부
110 : 이동몸체 120 : 베어링
200 : 슬롯다이부
210 : 제1슬롯다이 220 : 제2슬롯다이
230 : 코팅액 주입구 240 : 코팅액 수용공간

Claims

코팅 표면(1)을 이동하면서 코팅막(4)을 형성하는 능동형 슬롯다이 코팅장치에 있어서,
하부가 상기 코팅 표면(1)과 맞닿아 이동하는 한 쌍의 이동부(100); 및
한 쌍의 상기 이동부(100) 사이에 결합되고, 하단이 상기 코팅 표면(1)과 이격되며, 코팅액(3)을 공급받아 하측으로 배출해 상기 코팅 표면(1)에 코팅막(4)을 형성하는 판형의 슬롯다이부(200);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 슬롯다이 코팅장치.
제1항에 있어서,
상기 이동부(100)는
이동몸체(110) 및
상기 이동몸체(110)의 하부에 결합되어 상기 코팅 표면(1)과 맞닿는 베어링(120)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 슬롯다이 코팅장치.
제2항에 있어서,
상기 베어링(120)은 적어도 두 개 이상이 상기 이동몸체(110)의 하부에 상기 이동부(100)의 이동방향으로 일정 거리 이격되어 결합되는 것을 특징으로 하는 능동형 슬롯다이 코팅장치.
제3항에 있어서,
상기 베어링(120)은 공차가 수nm이하인 것을 특징으로 하는 능동형 슬롯다이 코팅장치.
제1항에 있어서,
상기 슬롯다이부(200)는
서로 면접하여 결합되는 판형의 제1슬롯다이(210)와 제2슬롯다이(220),
상기 제1슬롯다이(210) 또는 상기 제2슬롯다이(220)에 관통 형성되는 코팅액 주입구(230) 및
상기 제1슬롯다이(210) 또는 상기 제2슬롯다이(220)의 서로 마주보는 일면에 일측으로 함몰되어 형성되고, 상기 제1슬롯다이(210)와 상기 제2슬롯다이(220)가 결합된 상태에서 상기 코팅액 주입구(230)와 연결되며, 상기 코팅액 주입구(230)를 통해 주입된 코팅액이 수용 및 하측으로 배출되는 코팅액 수용공간(240)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 슬롯다이 코팅장치.
제5항에 있어서,
상기 코팅액 수용공간(240)을 기준으로 상기 제1슬롯다이(210)와 상기 제2슬롯다이(220)의 서로 마주보는 일면의 상부는 서로 면접하고,
상기 코팅액 수용공간(240)을 기준으로 상기 제1슬롯다이(210)와 상기 제2슬롯다이(220)의 서로 마주보는 일면의 하측 일부 또는 전체는 서로 일정간격 이격되는 것을 특징으로 하는 능동형 슬롯다이 코팅장치.