KR20200114417A

KR20200114417A - 듀얼 슬롯 다이 코터

Info

Publication number: KR20200114417A
Application number: KR1020190036165A
Authority: KR
Inventors: 이한철; 이채규; 이택수; 김철우; 이명한; 정창권
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2020-10-07

Abstract

본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터는, 하부 다이; 상기 하부 다이의 상부에 배치되어 하부 슬롯을 형성하는 중간 다이; 및 상기 중간 다이의 상부에 배치되어 상부 슬롯을 형성하는 상부 다이를 포함하고, 상기 하부 다이, 상기 중간 다이, 상기 상부 다이는 각각 그 선단부를 형성하는 하부 다이립, 중간 다이립, 상부 다이립을 구비하고, 상기 하부 다이립과 상기 중간 다이립 사이에는 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 토출구가 형성되고, 상기 중간 다이립과 상기 상부 다이립 사이에는 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 토출구가 형성되며, 상기 상부 다이립은 상기 중간 다이립에 대향하는 모서리 부분이 면취된 형상을 취할 수 있다.

Description

듀얼 슬롯 다이 코터{Dual Slot Die Coater}

본 발명은 듀얼 슬롯 다이 코터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 이중층 코팅시 코팅액 리킹(leaking)을 방지할 수 있는 다이립을 구비한 듀얼 슬롯 다이 코터에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 이러한 이차전지는 발전 요소인 전극 조립체를 필수적으로 포함하고 있다.

전극 조립체는, 양극, 분리막 및 음극이 적어도 1회 이상 적층된 형태를 가지며, 양극과 음극은 각각 알루미늄 호일과 구리 호일로 이루어진 전극 집전체에 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 도포 및 건조되어 제조된다.

이차전지의 충방전 특성을 균일하게 하기 위해서는, 이러한 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 집전체에 고르게 코팅되어야 하는데, 이를 위해 통상적으로 슬롯 다이 코팅 공정이 수행된다.

슬롯 다이 코팅 장치는 전극 활물질 슬러리가 토출되는 슬롯 다이 코터 및 코팅 롤을 포함하여 구성되며, 코팅 롤에 의해 이송되는 집전체 위에 코팅액을 도포해 코팅시킨다.

경우에 따라서는, 하나의 층을 이루는 전극 활물질 층 상에 또 다른 하나의 층을 이루는 전극 활물질 층이 추가적으로 도포되어 두 개의 층으로 이루어진 전극 활물질 층이 형성될 수도 있다. 이처럼 두 개의 층으로 이루어진 전극 활물질 층을 형성하기 위해서는, 세 개의 다이 블록들을 포함하는 듀얼 슬롯 다이 코터가 이용된다.

듀얼 슬롯 다이 코터는, 도 1을 참조하면, 서로 이웃하는 3개의 다이 블록들(30,40,50) 사이에 형성된 두 개의 슬롯들과 이에 연통되어 있는 토출구를 통해 2종류의 전극 활물질 슬러리(10,20)를 동시에 토출함으로써 먼저 도포된 제1 전극 활물질 슬러리(10) 상에 추가적인 제2 전극 활물질 슬러리(20)를 연속적으로 도포시킬 수 있다.

그런데 상기 듀얼 슬롯 다이 코터를 이용하는 코팅 공정은 서로 다른 토출구로부터 전극 활물질 슬러리가 동시에 토출되기 때문에 리킹(leaking), 비드 분산(Breakup), 리블링(ribbing)등과 문제점이 있다.

이 중 리킹(leaking)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 코팅액의 일부가 다이립 밖에서 업 스트림 측으로 유실되는 불안정성을 의미한다. 이는 미리 계량된 코팅 용액의 손실을 뜻하며, 이로 인해 최종적인 기재의 코팅 두께를 예측할 수 없다. 이러한 리킹으로 인해 코팅 용액이 장기 체류 되어 고화되거나 폭 방향 코팅 두께 편차가 야기되기도 한다.

특히 박막 코팅의 목적이 있거나 코팅층의 폭 방향 두께 편차를 줄이고자 코팅 갭(코팅 롤과 다이립 사이의 간격)을 수백 ㎛ 까지 낮춘 상태에서 높은 압력으로 코팅액을 토출시킬 경우 상기와 같은 리킹이 심화될 수 있다.

이에 종래의 슬롯 코팅 공정은 코팅액의 물성, 코팅 갭, 코팅 용액의 유량 및 속도 등과 같은 초기 조건을 반복 조정하여 리킹이 최대한 일어나지 않도록 하고 있다. 그러나 상기 초기 조건 설정이 쉽지 않을뿐더러 적절한 공정 조건을 찾는데 장시간이 소요되고 있다. 따라서 이러한 문제점을 효과적으로 개선할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

한국 공개특허번호 제10-2017-0079777. (2017.07.10) 고려대학교 산학협력단.

본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 리킹(leaking)을 감소시켜 슬롯 코팅 공정 중 발생하는 불량을 최소화하고 공정 조건 조정 손실을 절감하는데 있다.

더불어 본 발명은 이중 슬롯 코팅의 공정성을 보다 향상시킬 수 있는 효율적인 구조를 갖는 듀얼 슬롯 다이 코터를 제공하는 데 있다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래에 기재된 발명의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하고 기재상에 코팅액을 이중층으로 코팅하는 듀얼 슬롯 다이 코터로서, 하부 다이; 상기 하부 다이의 상부에 배치되어 상기 하부 슬롯을 형성하는 중간 다이; 및 상기 중간 다이의 상부에 배치되어 상기 상부 슬롯을 형성하는 상부 다이를 포함하고, 상기 하부 다이, 상기 중간 다이, 상기 상부 다이는 각각 그 선단부를 형성하는 하부 다이립, 중간 다이립, 상부 다이립을 구비하고, 상기 하부 다이립과 상기 중간 다이립 사이에는 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 토출구가 형성되고, 상기 중간 다이립과 상기 상부 다이립 사이에는 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 토출구가 형성되며, 상기 상부 다이립은 상기 중간 다이립에 대향하는 모서리 부분이 면취된 형상으로 마련될 수 있다.

상기 상부 다이립은 상기 모서리 부분이 10도 내지 80도의 각도로 비스듬히 절삭된 형상으로 마련되어 경사면을 구비할 수 있다.

상기 상부 다이립은 상기 모서리 부분이 동그스름하게 절삭된 형상으로 마련되어 곡면을 구비할 수 있다.

상기 상부 토출구는 끝 부분이 소정의 곡률을 가지고 코팅 진행 방향으로 라운드진 형태로 마련될 수 있다.

상기 하부 토출구는 상기 상부 토출구와 같은 소정의 곡률을 가지고 코팅 진행 방향으로 라운드진 형태로 마련될 수 있다.

상기 하부 슬롯과 상기 상부 슬롯은 30도 내지 60도의 각도를 이룰 수 있다.

상기 중간 다이는 상하로 서로 대면 접촉하고 접촉면을 따라 슬라이딩 되어 상대 이동 가능하게 마련되는 제1 중간 다이와, 제2 중간 다이를 포함하고, 상기 제1 중간 다이는 상기 하부 다이에 고정 결합되고, 상기 제2 중간 다이는 상기 상부 다이에 고정 결합될 수 있다.

상기 하부 토출구와 상기 상부 토출구 사이에는 소정의 단차가 형성될 수 있다.

상기 하부 다이와 상기 중간 다이 사이에 개재되어 상기 하부 슬롯의 폭을 조절하는 제1 스페이서와, 상기 중간 다이와 상기 상부 다이 사이에 개재되어 상기 상부 슬롯의 폭을 조절하는 제2 스페이서를 더 포함할 수 있다.

상기 하부 다이는 제1 코팅액을 수용하고 상기 하부 슬롯과 연통하는 제1 매니폴더를 구비하고, 상기 상부 다이는 제2 코팅액을 수용하고 상기 상부 슬롯과 연통하는 제2 매니폴더를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 상부 다이립에 모따기(chamfer) 구조를 적용해 상층 코팅액의 압력을 분산시킴으로써 하부 다이립 쪽으로의 리킹(leaking) 현상을 개선할 수 있으며, 이로 인해 제품의 코팅 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 코팅 공정 조건에 맞추어 상부 다이와 하부 다이를 상대 이동시켜 상부 토출구와 하부 토출구의 위치를 용이하게 조정함으로써 이중 슬롯 코팅의 공정성을 향상시킬 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터에 따른 리킹 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 개략적인 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 A영역 확대도이다.
도 5는 도 4에 대응하는 도면으로서 다이립의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 단면도이다.
도 7은 도 6의 듀얼 슬롯 다이 코터에 있어서, 하부 다이와 상부 다이 간의 상대적인 이동에 의해 상부 토출구와 하부 토출구의 위치 차이가 발생된 경우를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일부 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하의 설명하는 기재는 전극 집전체이고 제1 코팅액은 전극용 활물질 슬러리이며 제2 코팅액은 상기 제1 코팅액과 조성이나 물성이 다른 전극용 활물질 슬러리를 의미할 수 있다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. 예컨대 상기 기재는 분리막을 구성하는 다공성 지지체이고 제1 코팅액과 제2 코팅액은 조성이나 물성이 서로 다른 유기물일 수 있다. 즉, 박막 코팅이 요구되는 경우라면 상기 기재와 제1 코팅액과 제2 코팅액은 어떠한 것이어도 좋다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중층 활물질 코팅 고정에 사용되는 듀얼 슬롯 다이 코터의 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터의 개략적인 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는 하부 슬롯(101)과 상부 슬롯(102)을 구비하고 서로 다른 2종류의 코팅액을 기재(300)상에 이중으로 코팅하기 위한 장치로서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 하부 다이(110), 상기 하부 다이(110)의 상부에 배치되는 중간 다이(120), 상기 중간 다이(120)의 상부에 배치되는 상부 다이(130)를 포함한다.

하부 다이(110)는 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 가장 하부에 위치하는 블록으로서, 중간 다이(120)와 마주보는 면이 지면에 대해 대략 30도 내지 60도의 각도를 이루도록 경사진 형태를 갖는다.

하부 슬롯(101)은 상기 하부 다이(110)와 중간 다이(120)가 서로 대면하는 곳 사이에 형성될 수 있다. 이를테면, 하부 다이(110)와 중간 다이(120) 사이에 제1 스페이서(113)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련됨으로써 제1 코팅액(10)이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 하부 슬롯(101)이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 하부 슬롯(101)의 상하 폭(Y축 방향)은 제1 스페이서(113)의 두께에 의해 결정될 수 있다.

상기 제1 스페이서(113)는 도 3에 도시한 바와 같이, 일 영역이 절개되어 제1 개방부(113a)를 구비하며, 하부 다이(110)와 중간 다이(120) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에 개재될 수 있다. 이에 제1 코팅액(10)이 외부로 토출될 수 있는 하부 토출구(101a)는 하부 다이(110)의 선단부와 중간 다이(120)의 선단부 사이에만 형성된다. 상기 하부 다이(110)의 선단부와 상기 중간 다이(120)의 선단부를 각각 하부 다이립(111), 중간 다이립이라 정의하고 다시 말하면, 상기 하부 토출구(101a)는 하부 다이립(111)과 중간 다이립(121) 사이가 이격됨으로서 형성된 곳이라 할 수 있다.

참고로, 제1 스페이서(113)는 하부 토출구(101a)가 형성되는 영역을 제외하고는, 하부 다이(110)와 중간 다이(120) 사이의 틈새로 제1 코팅액(10)이 누출되지 않도록 하는 가스켓으로서의 기능을 겸함으로 밀봉성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 하부 다이(110)는 중간 다이(120)와 마주보는 면에 소정의 깊이를 갖는 반원형의 홈 형태로 형성되고 하부 슬롯(101)과 연통하는 제1 매니폴더(112)를 구비한다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 제1 매니폴더(112)는 외부에 설치된 제1 코팅액 공급 챔버(미도시)와 공급관으로 연결되어 제1 코팅액(10)을 공급받는다. 상기 제1 매니폴더(112) 내에 제1 코팅액(10)이 가득 차게 되면, 상기 제1 코팅액(10)이 하부 슬롯(101)을 따라 흐름이 유도되고 하부 토출구(101a)를 통해 외부로 토출되게 된다.

중간 다이(120)는 듀얼 슬롯 다이 코터(100)를 구성하는 블록들 중 중간에 위치하는 블록으로서, 하부 다이(110)와 상부 다이(130) 사이에 배치되어 2중 슬롯을 형성하기 위한 블록이다. 본 실시예의 중간 다이(120)는 단면이 직삼각형이나 이러한 형태로 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니며 예컨대, 단면이 이등변 삼각형태로 마련될 수도 있다.

상부 다이(130)는 지면에 대해 수평한 중간 다이(120)의 상면에 대면하게 배치된다. 상부 슬롯(102)은 이같이 중간 다이(120)와 상부 다이(130)가 대면하는 곳 사이에 형성된다.

전술한 하부 슬롯(101)과 마찬가지로, 중간 다이(120)와 상부 다이(130) 사이에 제2 스페이서(133)가 개재되어 이들 사이에 간극이 마련될 수 있다. 이로써 제2 코팅액(20)이 유동할 수 있는 통로에 해당하는 상부 슬롯(102)이 형성된다. 이 경우, 상기 상부 슬롯(102)의 상하 폭(Y축 방향)은 제2 스페이서(133)의 두께에 의해 결정된다.

또한, 제2 스페이서(133)도 전술한 제1 스페이서(113)와 유사한 구조로써 일 영역이 절개되어 제2 개방부(133a)를 구비하며, 중간 다이(120)와 상부 다이(130) 각각의 대향면의 테두리 영역 중 일 측을 제외한 나머지 부분에만 개재된다. 마찬가지로 상부 슬롯(102)의 전방을 제외한 둘레 방향은 막히게 되고 중간 다이(120)의 선단부와 상부 다이(130)의 선단부 사이에만 상부 토출구(102a)가 형성된다. 상기 상부 다이(130)의 선단부를 상부 다이립(131)이라 정의하고 다시 말하면, 상기 상부 토출구(102a)는 중간 다이립(121)과 상부 다이립(131) 사이가 이격됨으로써 형성된 곳이라 할 수 있다.

또한, 상부 다이(130)는 중간 다이(120)와 마주보는 면에 소정의 깊이를 갖는 반원형의 홈 형태로 형성되고 상부 슬롯(102)과 연통하는 제2 매니폴더(132)를 구비한다. 도면에 도시되어 있지는 않으나, 이러한 제2 매니폴더(132)는 외부에 설치된 제2 코팅액(20) 공급 챔버와 공급관으로 연결되어 제2 코팅액(20)을 공급받는다. 파이프 형태의 공급관을 따라 외부에서 제2 코팅액(20)이 공급되어 제2 매니폴더(132) 내에 가득 차게 되면, 상기 제2 코팅액(20)이 제2 매니폴더(132)와 연통되어 있는 상부 슬롯(102)을 따라 흐름이 유도되고 상부 토출구(102a)를 통해 외부로 토출되게 된다.

상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)은 일정한 각도를 이루는데, 상기 각도는 대략 30도 내지 60도의 각도일 수 있다. 이러한 상부 슬롯(102)과 하부 슬롯(101)은 서로 한 곳에 교차하게 되고 상기 교차 지점 부근에 상기 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)가 마련될 수 있다. 이에 제1 코팅액(10)과 제2 코팅액(20)의 토출 지점이 대략 한 곳에 집중될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 듀얼 슬롯 다이 코터(100)에 의하면, 회전 가능하게 마련되는 코팅 롤(200)을 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 전방에 배치하고, 상기 코팅 롤(200)로 코팅될 기재(300)를 이동시키면서 제1 코팅액(10)과 제2 코팅액(20)을 연속적으로 상기 기재(300)의 표면에 접촉시켜 상기 기재(300)를 이중층으로 코팅시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100)에서 상부 다이립(131)은 중간 다이립(121)에 대향하는 모서리 부분이 면취된 형상으로 마련된다. 이러한 상부 다이립(131)의 면취 구조에 따르면, 종래 이중층 슬롯 코팅 공정에서 문제가 되는 리킹(leaking) 현상을 감소시킬 수 있다.

이에 대해, 도 4 내지 도 5를 참조하여, 본 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이의 리킹 감소를 위한 다이립 구조를 자세히 설명하기로 한다.

도 4와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 상부 다이립(131)은 모서리 영역이 일 지점에서 끝단까지 절삭되어 경사면(131a)을 구비한다. 상기 경사면(131a)의 각도(θ)는 대략 10도 ~ 80도 범위 내로 설계될 수 있다. 이로 인해, 상부 토출구(102a)가 일 지점부터 그 폭이 외부와 가까워질수록 점진적으로 확장된다. 다시 말하면, 본 실시예의 상부 토출구(102a)는 코팅 롤(200)의 회전 방향(하부 스트림 방향)으로 점진적으로 확장되게 마련된다 할 수 있다.

참고로, 슬롯 코팅에서 리킹은 다이립에서 토출된 코팅액이 기재(300)의 표면에 충돌시 업 스트림 방향(코팅 롤(200) 회전 방향의 반대 방향)으로 코팅액의 흐름이 순간적으로 강해져서 야기된다. 이러한 리킹 현상은 코팅 갭(코팅 롤과 다이립 사이 간격), 코팅액의 유속이나 점도 등에 따라 그 정도에 차이가 있다. 그런데 이중층 슬롯 코팅의 경우에는 하부 토출구(101a)에서 토출되는 제1 코팅액(10)이 먼저 기재(300) 표면에 접촉한 상태에서 상부 토출구(102a)에서 토출되는 상기 제2 코팅액(20)이 제1 코팅액(10) 위에 접촉하게 되므로, 이때 제1 코팅액(10)이 받게 되는 제2 코팅액(20)의 토출 압력으로 인해 업 스트림 방향으로의 흐름이 더욱 강해져 리킹 현상이 더 심화된다.

이러한 리킹 현상을 감소시키기 위해 본 실시예는 제2 코팅액(20)이 제1 코팅액(10)과 접촉하는 순간의 접촉 면적이 넓어지도록 상부 다이립(131)에 모따기 구조를 적용해 상부 토출구(102a)를 점진적으로 확장하였다. 이 경우, 제2 코팅액(20)으로 인해 제1 코팅액(10)이 받는 압력이 분산되어 완화되므로 업 스트림 방향으로의 제1 코팅액(10)의 흐름의 세기가 감소될 수 있다.

또한, 제2 코팅액(20)이 기재(300)의 표면에 대해 상부 다이립(131)의 경사면(131a)을 따라 비스듬히 입사될 수 있어 제1 코팅액(10)과 함께 제2 코팅액(20)의 흐름이 다운 스트림 방향(코팅 롤(200) 회전 방향, +Y축 방향)으로 더 강해져 리킹이 감소할 수 있다.

도 5는 도 4에 대응하는 도면으로서 다이립의 변형예를 나타내는 도면이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 본 변형예에 따른 상부 다이립(131)은 모서리 부분이 동그스름하게 절삭된 형상으로 마련되어 곡면(131b)을 구비하고, 중간 다이립(121)은 상기 상부 다이립(131)과 대향하는 모서리 부분이 상부 다이립(131)과 같은 곡률을 갖는 곡면을 구비한다. 이에 상부 토출구(102a)는 끝 부분이 소정의 곡률을 가지고 코팅 진행 방향으로 라운드진 형태가 될 수 있다.

도 4의 상부 토출구(102a)는 끝 부분이 하부 토출구(101a)에 비해 확장된 구조여서, 제2 코팅액(20)의 유량이 제1 코팅액(10)보다 더 증가할 수 있다. 이는 기재(300)상에 제1 코팅액(10)의 두께와 제2 코팅액(20)의 두께를 균일하게 코팅하는 것을 어렵게 만들 수 있다.

그러나 본 변형예의 상부 토출구(102a)는 하부 토출구(101a)와 그 직경 내지 폭이 같아 제1 코팅액(10)과 제2 코팅액(20)의 토출양을 동일하게 유지하기 쉽다. 이에 제1 코팅액(10)과 제2 코팅액(20)을 기재(300)상에 균일한 두께로 코팅하기 더 용이할 수 있다.

또한, 본 변형예에 따르면, 상부 토출구(102a)가 라운드진 형태로 마련되어 있어 제2 코팅액(20)이 제1 코팅액(10) 위에 직각으로 입사되지 않고 다운 스트림 방향으로 휘어져 토출될 수 있다. 이 경우, 제2 코팅액(20)의 토출 압력 방향이 제1 코팅액(10)과 작은 예각을 이루게 되므로 제1 코팅액(10)과 제2 코팅액(20)의 접촉 시 제1 코팅액(10)의 리킹을 야기하는 압력이 감소하여 리킹이 감소할 수 있다.

도시하지 않았으나, 또 다른 변형예로서, 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)를 같은 패턴으로 소정의 곡률을 가지고 코팅 진행 방향으로 라운드진 형태로 마련할 수도 있다. 이때, 하부 다이립(111)은 중간 다이립(121)에 대향하는 모서리 부분이 동그스름하게 절삭된 형태로 구현될 수 있다. 본 변형예에 따르면, 기재(300)의 표면에 대한 제1 코팅액(10)의 입사각과 제1 코팅액(10)에 대한 제2 코팅액(20)의 입사각이 모두 작은 예각을 이루게 되어 제1 코팅액(10)의 리킹이 감소될 수 있을 것이다. 또한 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)의 구조가 완전히 동일해져 제1 코팅액(10)과 제2 코팅액(20)의 유량 및 유속 등을 동일하게 유지하기 더 수월할 수 있을 것이다.

이어서 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 부재 번호는 동일한 부재를 나타내며, 동일한 부재에 대한 중복된 설명은 생략하기로 하고 전술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.

전술한 실시예는 중간 다이(120)가 하나의 블록으로 이루어져 있어 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)의 상대적인 위치를 가변적으로 조정할 수 없게 되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상부 토출구(102a)와 하부 토출구(101a)의 상대적인 위치를 쉽게 조정할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는, 중간 다이(120)가 제1 중간 다이(120a)와 제2 중간 다이(120b)를 포함하며, 상기 제1 중간 다이(120a)와 상기 제2 중간 다이(120b)는 상하로 서로 대면 접촉하되 접촉면을 따라 슬라이딩 되어 상대 이동 가능하게 마련된다. 그리고 제1 중간 다이(120a)는 하부 다이(110)와 볼트 결합 등에 의해 상호 간 고정 결합되고 제2 중간 다이(120b)는 상부 다이(130)와 볼트 결합 등에 의해 상호 간 고정 결합된다. 따라서 제1 중간 다이(120a)와 하부 다이(110)가 일체형으로 움직이고, 제2 중간 다이(120b)와 상부 다이(130)가 일체형으로 움직일 수 있다.

이러한 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는, 필요에 따라 두 개의 토출구(101a, 102a)를 수평 방향을 따라 서로 이격되어 전후로 배치시킬 수 있다.

즉, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 듀얼 슬롯 다이 코터(100)의 형태를 조정하기 위한 별도의 장치를 이용하거나, 작업자가 수작업을 통해 하부 다이(110) 및 상부 다이(130)의 상대적인 이동을 만들어낼 수 있다.

예를 들어, 상기 하부 다이(110)는 움직이지 않고 그대로 둔 상태로, 상부 다이(130)를 슬라이딩 면을 따라 코팅액(10,20)의 토출 방향과 반대인 후방 또는 전방으로 일정 거리(D)만큼 이동시켜 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 사이에 단차를 형성할 수 있다. 여기서, 슬라이딩 면이라 함은, 제1 중간 다이(120a)와 제2 중간 다이(120b)의 대향면을 의미한다.

이와 같이 형성된 단차의 폭(D)은 대략 수백 마이크로미터 내지 수 밀리미터의 범위 내에서 결정될 수 있으며, 이는 기재(300)상에 형성되는 제1 코팅액(10)과 제2 코팅액(20)의 물성, 점성 또는 기재(300) 상에 소망하는 층별 두께에 따라 결정될 수 있다. 예컨대 기재(300)상에 형성될 코팅층의 두께가 두꺼울수록 단차의 폭(D)은 그 수치가 커질 수 있다.

또한, 이와 같이, 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a)가 서로 수평 방향을 따라 상호 이격된 위치에 배치됨에 따라, 상부 토출구(102a)에서 토출된 제2 코팅액(20)이 하부 토출구(101a)로 유입되거나, 또는 하부 토출구(101a)에서 토출된 제1 코팅액(10)이 상부 토출구(102a)로 유입될 우려가 없게 된다.

즉, 하부 토출구(101a) 또는 상부 토출구(102a)를 통해 토출된 코팅액은 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 사이에 형성된 단차를 이루는 면에 가로막혀 다른 토출구쪽으로 유입될 우려가 없게 되는 것이며, 이로써 더욱 원활한 다층 활물질 코팅 공정이 진행될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 듀얼 슬롯 다이 코터(100)는, 하부 토출구(101a)와 상부 토출구(102a) 간의 상대적인 위치에 변경이 필요한 경우에 있어서, 하부 다이(110) 및/또는 상부 다이(130)의 슬라이딩 이동에 의해 간단하게 조정이 가능하며, 종래의 듀얼 슬롯 다이 코터(100)와 같이 각각의 다이 블록을 분해 및 재조립할 필요가 없게 되어 공정성이 크게 향상될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

100 : 듀얼 슬롯 다이 코터 101 : 하부 슬롯
102 : 상부 슬롯 110 : 하부 다이
111 : 하부 다이립 112 : 제1 매니폴더
113 : 제1 스페이서 120 : 중간 다이
121 : 중간 다이립 120a : 제1 중간 다이
120b : 제2 중간 다이 130 : 상부 다이
131 : 상부 다이립 131a : 경사면
131b : 곡면 132 : 제2 매니폴더
133 : 제2 스페이서 200 : 코팅 롤
300 : 기재

Claims

하부 슬롯과 상부 슬롯을 구비하고 기재상에 코팅액을 이중층으로 코팅하는 듀얼 슬롯 다이 코터로서,
하부 다이; 상기 하부 다이의 상부에 배치되어 상기 하부 슬롯을 형성하는 중간 다이; 및 상기 중간 다이의 상부에 배치되어 상기 상부 슬롯을 형성하는 상부 다이를 포함하고,
상기 하부 다이, 상기 중간 다이, 상기 상부 다이는 각각 그 선단부를 형성하는 하부 다이립, 중간 다이립, 상부 다이립을 구비하고,
상기 하부 다이립과 상기 중간 다이립 사이에는 상기 하부 슬롯과 연통하는 하부 토출구가 형성되고, 상기 중간 다이립과 상기 상부 다이립 사이에는 상기 상부 슬롯과 연통하는 상부 토출구가 형성되며,
상기 상부 다이립은 상기 중간 다이립에 대향하는 모서리 부분이 면취된 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제1항에 있어서,
상기 상부 다이립은 상기 모서리 부분이 10도 내지 80도의 각도로 비스듬히 절삭된 형상으로 마련되어 경사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제1항에 있어서,
상기 상부 다이립은 상기 모서리 부분이 동그스름하게 절삭된 형상으로 마련되어 곡면을 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제1항에 있어서,
상기 상부 토출구는 끝 부분이 소정의 곡률을 가지고 코팅 진행 방향으로 라운드진 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제4항에 있어서,
상기 하부 토출구는 상기 상부 토출구와 같은 소정의 곡률을 가지고 코팅 진행 방향으로 라운드진 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제1항에 있어서,
상기 하부 슬롯과 상기 상부 슬롯은 30도 내지 60도의 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제1항에 있어서,
상기 중간 다이는 상하로 서로 대면 접촉하고 접촉면을 따라 슬라이딩 되어 상대 이동 가능하게 마련되는 제1 중간 다이와, 제2 중간 다이를 포함하고,
상기 제1 중간 다이는 상기 하부 다이에 고정 결합되고, 상기 제2 중간 다이는 상기 상부 다이에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제1항에 있어서,
상기 하부 토출구와 상기 상부 토출구 사이에는 소정의 단차가 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제1항에 있어서,
상기 하부 다이와 상기 중간 다이 사이에 개재되어 상기 하부 슬롯의 폭을 조절하는 제1 스페이서와, 상기 중간 다이와 상기 상부 다이 사이에 개재되어 상기 상부 슬롯의 폭을 조절하는 제2 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.
제1항에 있어서,
상기 하부 다이는 제1 코팅액을 수용하고 상기 하부 슬롯과 연통하는 제1 매니폴더를 구비하고, 상기 상부 다이는 제2 코팅액을 수용하고 상기 상부 슬롯과 연통하는 제2 매니폴더를 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 슬롯 다이 코터.