KR20240016165A - Slot die coater - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 에지 코팅 유량 균일화 디자인이 적용된 슬롯 다이 코터를 제공하는 것이다. 본 발명의 슬롯 다이 코터는, 상부 다이와 하부 다이; 상기 상부 다이와 하부 다이 사이에 개재되어 슬롯과 토출구를 정의하는 심; 및 상기 상부 다이의 토출구에 인접하여 상기 상부 다이를 수직 관통하여 형성되는 절연 코팅용 홀을 포함하고, 상기 심은 상기 절연 코팅용 홀을 통하여 공급되는 절연 코팅액을 담을 수 있는 공간을 형성하도록 상기 절연 코팅용 홀과 대응되는 위치에 상기 심의 표면으로부터 만입 형성되는 절연 코팅용 제1 매니폴드; 및 상기 절연 코팅액을 토출할 수 있도록 상기 제1 매니폴드의 일단과 연통하여 상기 심의 표면으로부터 만입 형성되는 슬릿을 포함하며, 상기 제1 매니폴드의 만입 깊이는 상기 슬릿의 만입 깊이보다 큰 것을 특징으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a slot die coater with an edge coating flow uniformity design. The slot die coater of the present invention includes an upper die and a lower die; a shim interposed between the upper die and the lower die to define a slot and an outlet; and an insulating coating hole formed adjacent to the discharge port of the upper die and vertically penetrating the upper die, wherein the shim forms a space capable of containing the insulating coating liquid supplied through the insulating coating hole. a first manifold for insulating coating that is indented from the surface of the shim at a position corresponding to the hole for insulation; and a slit formed by indenting from the surface of the shim in communication with one end of the first manifold to discharge the insulating coating liquid, wherein the indentation depth of the first manifold is greater than the indentation depth of the slit. do.
Description
본 발명은 슬롯 다이 코터에 관한 것으로, 특히 코팅층 패턴의 가장자리에 절연 코팅을 하는 데에 이용될 수 있는 슬롯 다이 코터에 관한 것이다.The present invention relates to a slot die coater, and more particularly to a slot die coater that can be used to apply an insulating coating to the edge of a coating layer pattern.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 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 집전체에 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 도포 및 건조되어 제조된다. As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. These secondary batteries essentially include an electrode assembly, which is a power generation element. The electrode assembly has a form in which a positive electrode, a separator, and a negative electrode are stacked at least once, and the positive electrode and the negative electrode are manufactured by applying and drying the positive electrode active material slurry and the negative electrode active material slurry on a current collector made of aluminum foil and copper foil, respectively.
이러한 이차전지는 양극 활물질로서, 층상 결정구조의 리튬 함유 코발트 산화물(LiCoO2), 층상 결정구조의 LiMnO2, 스피넬 결정구조의 LiMn2O4 등의 리튬 함유 망간 산화물과, 리튬 함유 니켈 산화물(LiNiO2)을 일반적으로 사용한다. 또한, 음극 활물질로서 탄소계 물질이 주로 사용되며, 최근에는 고에너지 리튬 이차전지의 수요 증가로 탄소계 물질보다 10배 이상의 유효 용량을 가지는 실리콘계 물질, 실리콘 산화물계 물질과의 혼합 사용이 고려되고 있다. These secondary batteries are made of lithium-containing manganese oxides such as lithium-containing cobalt oxide with a layered crystal structure (LiCoO 2 ), LiMnO 2 with a layered crystal structure, LiMn 2 O 4 with a spinel crystal structure, and lithium-containing nickel oxide (LiNiO) as positive electrode active materials. 2 ) is generally used. In addition, carbon-based materials are mainly used as negative electrode active materials, and recently, due to the increasing demand for high-energy lithium secondary batteries, mixed use with silicon-based materials and silicon oxide-based materials, which have an effective capacity of 10 times more than carbon-based materials, is being considered. .
이차전지의 충방전 특성을 균일하게 하기 위해서는, 이러한 양극 활물질 슬러리 및 음극 활물질 슬러리가 집전체에 고르게 코팅되어야 하며, 종래부터 슬롯 다이 코터를 이용하고 있다. In order to make the charging and discharging characteristics of the secondary battery uniform, the positive electrode active material slurry and the negative electrode active material slurry must be evenly coated on the current collector, and conventionally, a slot die coater has been used.
슬롯 다이 코터를 이용한 전극 활물질층 코팅에서, 하나의 집전체에 띠 모양의 패턴으로 전극 활물질층을 여러 개 코팅하는 경우가 있다(multi-lane 코팅). 전극 활물질 슬러리는 다이 블록 안에 형성한 매니폴드(manifold) 안에 채워져서 토출구 쪽으로 토출된다. In electrode active material layer coating using a slot die coater, there are cases where multiple electrode active material layers are coated in a strip-shaped pattern on one current collector (multi-lane coating). The electrode active material slurry is filled into a manifold formed inside the die block and discharged toward the discharge port.
양극 활물질층의 경우, 패턴 (양측) 가장자리에 절연 코팅을 추가로 실시한다(이하, 에지(edge) 코팅). 이차전지의 특성을 균일하게 하기 위해서는 에지 코팅의 폭/두께가 균일해야 한다. 에지 코팅은 전극 활물질층 코팅에 이어 순차 코팅하거나 전극 활물질층 코팅과 동시에 하는 동시 코팅 방법이 이용되고 있다. In the case of the positive active material layer, an insulating coating is additionally applied to the edges of the pattern (both sides) (hereinafter referred to as edge coating). In order to ensure uniform characteristics of secondary batteries, the width/thickness of the edge coating must be uniform. For edge coating, a sequential coating method is used following the electrode active material layer coating, or a simultaneous coating method is used simultaneously with the electrode active material layer coating.
도 1은 종래 순차 코팅을 위한 제조 장치 구성의 예를 도시한다. Figure 1 shows an example of a manufacturing equipment configuration for conventional sequential coating.
도 1을 참조하면, 슬롯 다이 코터(10)를 통해 전극 활물질층을 코팅하면서 슬롯 다이 코터(10) 위에 있는 미니(mini) 다이(20)를 통해 에지 코팅을 실시한다. 전극 활물질층 코팅을 위한 전극 활물질 슬러리는 슬러리 공급부(15)를 통해 슬롯 다이 코터(10)로 공급되고, 에지 코팅을 위한 절연 코팅액은 절연 코팅액 공급부(25)를 통해 미니 다이(20)로 공급된다. Referring to FIG. 1, while the electrode active material layer is coated through the
슬러리 공급부(15)는 전극 활물질 슬러리를 저장하는 탱크(15a), 탱크(15a)와 슬롯 다이 코터(10) 사이를 연결하는 배관(15b), 그리고 배관(15b)에 설치되고 전극 활물질 슬러리 공급량이나 온/오프를 조절하는 펌프와 밸브(15c)를 구비한다. 마찬가지로, 절연 코팅액 공급부(25)는 절연 코팅액을 저장하는 탱크(25a), 탱크(25a)와 미니 다이(20) 사이를 연결하는 배관(25b), 그리고 배관(25b)에 설치되고 절연 코팅액 공급량이나 온/오프를 조절하는 펌프와 밸브(25c)를 구비한다. The
이러한 장치 구성에서는 슬롯 다이 코터(10)와 미니 다이(20)가 별개로 구성이 되어 있어, 제조 장치의 구성이 복잡화되고 가동에 필요한 작업 시간이 길어진다는 단점이 있다. In this device configuration, the
도 2 내지 도 4는 종래 동시 코팅을 위한 슬롯 다이 코터를 설명하기 위한 도면들이다. Figures 2 to 4 are diagrams for explaining a conventional slot die coater for simultaneous coating.
도 2는 종래 슬롯 다이 코터(30)의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 슬롯 다이 코터(30)는 하부 다이(40), 심(shim, 50) 및 상부 다이(60)를 포함한다. 심(50)은 하부 다이(40)와 상부 다이(60) 사이에서 토출구(52)를 정의한다. Figure 2 is a perspective view of a conventional slot die
도 3은 도 2에 도시한 슬롯 다이 코터(30)의 분해사시도이다. 도 3을 참조하면, 전극 활물질 슬러리를 담아두었다가 토출구(52) 쪽으로 공급할 수 있는 매니폴드(42)가 하부 다이(40)에 형성되어 있다.FIG. 3 is an exploded perspective view of the slot die
도 4는 도 3에 도시한 슬롯 다이 코터(30)에서 상부 다이(60)를 생략하고 하부 다이(40) 위에 놓인 심(50)을 내려다 본 평면도이다. FIG. 4 is a plan view looking down at the
도 3 및 도 4를 참조하면, 슬롯 다이 코터(30)를 이용한 동시 코팅에서는 하부 다이(40)로부터는 슬러리 주입홀(45)을 통해 공급된 전극 활물질 슬러리를 매니폴드(42)에 담아 토출구(52) 쪽으로 공급하고, 상부 다이(60)으로부터는 절연 코팅액을 공급하여 에지 코팅을 한다. 하부 다이(40)와 상부 다이(60) 사이에 개재되는 심(50)을 보면, 에지 코팅을 위한 유로(55)가 형성되어 있다. 상부 다이(60)에는 절연 코팅액을 심(50)으로 공급할 수 있도록 절연 코팅용 홀(hole, 62)이 형성되어 있다. Referring to Figures 3 and 4, in simultaneous coating using the
심(50)의 유로(55)에는 이러한 절연 코팅용 홀(62)로부터 절연 코팅액을 공급받기 위한 홀(55a)이 형성되어 있고, 홀(55a)에 라인(55b)이 연결되어 있다. 일부 홀(55a)에서는 2개의 라인(55b)이 분리되어 있다. 2개의 라인(55b)이 분리되어 있는 홀(55a)의 확대도를 도 4 안에 나타내었다. 에지 코팅 사이가 짧을 경우 혹은 에지 코팅 공급 시스템의 개수를 줄이기 위하여 1개의 피딩 라인(feeding line)에서 서로 인접해 있는 에지에 복수의 코팅이 필요하므로 이와 같이 사이드가 아닌 위치의 홀(55a)은 2개의 라인(55b)으로 절연 코팅액을 분리하여 코팅하고 있다.A
절연 코팅액을 2개의 라인(55b)으로 나누어 코팅할 경우 홀(55a)에서부터 양 사이드로 균등하게 유량이 나누어져야 하지만, 다이 블록 조립 공차나 기타 외란으로 인하여 균일하게 나누어지지 못하는 현상이 있다. 현재의 구조는 절연 코팅용 홀(62)의 사이즈와 심(50)에 있는 홀(55a)의 사이즈(직경이 C)가 동일하다. 심(50)과 다이 블록의 정렬이 조립 시에 조금이라도 틀어질 경우에는 양 사이드로 나가는 2개의 라인(55b)간 경로의 길이 차이 때문에 양 사이드 각각의 유량이 달라 에지 코팅의 폭, 두께가 달라지는 문제가 있다. 또한 상부 다이(60)의 에지 코팅 공급 위치와 심(50) 가공 편차로 인하여 위치가 틀어질 경우도 위와 같이 유량이 달라진다.When coating the insulating coating liquid by dividing it into two
본 발명은, 상술한 문제점을 고려하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 에지 코팅 유량 균일화 디자인이 적용된 슬롯 다이 코터를 제공하는 것이다. The present invention was created in consideration of the above-mentioned problems, and the purpose of the present invention is to provide a slot die coater to which an edge coating flow rate uniformity design is applied.
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.However, the technical problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the invention described below.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 슬롯 다이 코터는, 상부 다이와 하부 다이; 상기 상부 다이와 하부 다이 사이에 개재되어 슬롯과 토출구를 정의하는 심; 및 상기 상부 다이의 토출구에 인접하여 상기 상부 다이를 수직 관통하여 형성되는 절연 코팅용 홀을 포함하고, 상기 심은 상기 절연 코팅용 홀을 통하여 공급되는 절연 코팅액을 담을 수 있는 공간을 형성하도록 상기 절연 코팅용 홀과 대응되는 위치에 상기 심의 표면으로부터 만입 형성되는 절연 코팅용 제1 매니폴드; 및 상기 절연 코팅액을 토출할 수 있도록 상기 제1 매니폴드의 일단과 연통하여 상기 심의 표면으로부터 만입 형성되는 슬릿을 포함하며, 상기 제1 매니폴드의 만입 깊이는 상기 슬릿의 만입 깊이보다 큰 것이다.The slot die coater of the present invention for solving the above-described problems includes an upper die and a lower die; a shim interposed between the upper die and the lower die to define a slot and an outlet; and an insulating coating hole formed adjacent to the discharge port of the upper die and vertically penetrating the upper die, wherein the shim forms a space capable of containing the insulating coating liquid supplied through the insulating coating hole. a first manifold for insulating coating that is indented from the surface of the shim at a position corresponding to the hole for insulation; and a slit formed by indenting from the surface of the shim in communication with one end of the first manifold to discharge the insulating coating liquid, wherein the indentation depth of the first manifold is greater than the indentation depth of the slit.
상기 슬릿은 상기 제1 매니폴드로부터 양 사이드로 분리되어 형성되어 있는 것일 수 있다.The slits may be formed separately from the first manifold on both sides.
상기 제1 매니폴드의 상기 심의 표면 상으로의 투영 면적은 상기 절연 코팅용 홀의 상기 심의 표면 상으로의 투영 면적보다 클 수 있다.A projected area of the first manifold onto the surface of the shim may be larger than a projected area of the insulating coating hole onto the surface of the shim.
상기 제1 매니폴드의 만입 깊이는 상기 심의 두께의 1/2 이상일 수 있다. The indentation depth of the first manifold may be more than 1/2 of the thickness of the shim.
상기 제1 매니폴드는 상기 심을 관통하는 구멍일 수도 있다.The first manifold may be a hole penetrating the shim.
상기 제1 매니폴드와 대응되는 위치에, 상기 상부 다이와 하부 다이 중 적어도 어느 하나에 만입 형성되는 절연 코팅용 제2 매니폴드를 더 포함할 수 있다. It may further include a second manifold for insulating coating that is indented into at least one of the upper die and the lower die at a position corresponding to the first manifold.
상기 절연 코팅액이 상기 절연 코팅용 홀로부터 주입되어 상기 제1 매니폴드에서 퍼지는 압력 로스(loss)는 작아지게 하고 상기 절연 코팅액이 상기 슬릿을 따라 토출될 때의 압력 로스는 커지게 하는 것이 바람직하다.It is desirable to reduce the pressure loss when the insulating coating liquid is injected from the insulating coating hole and spread from the first manifold and to increase the pressure loss when the insulating coating liquid is discharged along the slit.
상기 제1 매니폴드의 상기 심의 표면 상으로의 투영 모양은 상기 절연 코팅액을 토출하는 방향에 수직인 폭(MW)과 상기 절연 코팅액을 토출하는 방향에 평행한 높이(MH)를 가지는 사각형이며, 상기 제1 매니폴드의 폭(MW)은 상기 절연 코팅용 홀의 직경(C) 이상일 수 있다. The projection shape of the first manifold onto the surface of the shim is a square having a width (MW) perpendicular to the direction of discharging the insulating coating liquid and a height (MH) parallel to the direction of discharging the insulating coating liquid, The width (MW) of the first manifold may be greater than or equal to the diameter (C) of the hole for insulating coating.
상기 제1 매니폴드는 폭(MW)과 높이(MH)가 서로 동일할 수 있다.The first manifold may have the same width (MW) and height (MH).
상기 슬릿은 폭(LW)이 일정하며 상기 절연 코팅액을 토출하는 방향에 수평인 부분과 수직인 부분을 포함하거나 수평인 부분만 포함하고, 상기 제1 매니폴드의 폭(MW)은 상기 슬릿의 폭(LW)보다 클 수 있다.The slit has a constant width (LW) and includes a horizontal portion and a perpendicular portion in the direction of discharging the insulating coating liquid, or includes only a horizontal portion, and the width (MW) of the first manifold is the width of the slit. It can be larger than (LW).
상기 제1 매니폴드에서의 상기 절연 코팅액의 점도와 상기 슬릿에서의 상기 절연 코팅액의 점도의 비가 1 내지 4가 되도록 상기 제1 매니폴드의 높이(MH)와 만입 깊이(MD)가 결정되고 상기 슬릿의 폭(LW)과 만입 깊이(LD)가 결정될 수 있다. The height (MH) and indentation depth (MD) of the first manifold are determined so that the ratio of the viscosity of the insulating coating solution in the first manifold and the viscosity of the insulating coating solution in the slit is 1 to 4, and the slit The width (LW) and indentation depth (LD) can be determined.
상기 제1 매니폴드의 만입 깊이(MD)는 상기 슬릿의 만입 깊이(LD)의 3배보다 클 수 있다.The indentation depth (MD) of the first manifold may be greater than three times the indentation depth (LD) of the slit.
상기 제1 매니폴드의 만입 깊이(MD)는 상기 슬릿의 만입 깊이(LD)의 4배보다 크고, 상기 제1 매니폴드의 높이(MH)는 상기 절연 코팅용 홀의 직경(C)의 2.5배보다 크고 4.5배보다 작을 수 있다. The indentation depth (MD) of the first manifold is greater than 4 times the indentation depth (LD) of the slit, and the height (MH) of the first manifold is greater than 2.5 times the diameter (C) of the hole for insulating coating. It can be as large as 4.5 times smaller.
상기 제1 매니폴드의 만입 깊이(MD)는 상기 슬릿의 만입 깊이(LD)의 5배보다 크고, 상기 제1 매니폴드의 높이(MH)는 상기 절연 코팅용 홀의 직경(C)의 3배보다 크고 4.5배보다 작을 수 있다. The indentation depth (MD) of the first manifold is greater than 5 times the indentation depth (LD) of the slit, and the height (MH) of the first manifold is greater than 3 times the diameter (C) of the hole for insulating coating. It can be as large as 4.5 times smaller.
본 발명에 따르면, 에지 코팅 유량 균일화 디자인이 적용된 슬롯 다이 코터가 제공된다. According to the present invention, a slot die coater with an edge coating flow uniformity design is provided.
본 발명의 일 측면에 따른 슬롯 다이 코터에서는 에지 코팅액인 절연 코팅액의 공급 위치에서 양 사이드로 토출되기 전 유량이 안정화될 수 있도록 추가의 제1 매니폴드가 심에 형성되어 있다. 이에 따라, 1개에서 2개의 라인으로 분리하여 에지 코팅이 필요할 경우 절연 코팅액이 균등하게 유량이 나누어진다. 다이 블록 조립 공차나 기타 외란이 발생하여도 심에 형성한 제1 매니폴드의 레벨링 역할로 인하여 균일하게 나누어질 수 있는 것이다. 따라서, 절연 코팅액의 공급 위치에서 양 사이드로 분리되어 형성되는 양쪽 에지 코팅간의 코팅 폭, 두께가 달라지는 문제가 해결될 수 있다. In the slot die coater according to one aspect of the present invention, an additional first manifold is formed on the shim so that the flow rate of the insulating coating liquid, which is an edge coating liquid, can be stabilized before being discharged to both sides at the supply position. Accordingly, when edge coating is required by dividing one into two lines, the flow rate of the insulating coating liquid is divided evenly. Even if die block assembly tolerances or other disturbances occur, they can be divided evenly due to the leveling role of the first manifold formed on the shim. Accordingly, the problem of the coating width and thickness being different between the two edge coatings formed separately on both sides at the supply location of the insulating coating liquid can be solved.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부 다이나 하부 다이에 절연 코팅액을 담을 수 있는 제2 매니폴드를 더 형성하여 양 사이드로 들어가는 유량을 최대한 동일하게 할 수 있다. 심에 형성하는 제1 매니폴드와 대응되는 위치에 상부 다이나 하부 다이에 제2 매니폴드를 형성하면 레벨링 면적을 더 크게 할 수 있어 에지 코팅 균일화 효과가 더욱 우수해질 수 있다. According to another aspect of the present invention, a second manifold capable of containing the insulating coating liquid can be further formed in the upper die or lower die so that the flow rate entering both sides is as equal as possible. If a second manifold is formed on the upper die or lower die at a position corresponding to the first manifold formed on the shim, the leveling area can be increased and the edge coating uniformity effect can be further improved.
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 순차 코팅을 위한 제조 장치 구성의 예를 도시한다.
도 2 내지 도 4는 종래 동시 코팅을 위한 슬롯 다이 코터를 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터의 구성을 개략적으로 나타낸 분해 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터에 구비될 수 있는 심의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 심의 평면도이다.
도 8은 도 7의 A-A' 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터에 구비될 수 있는 다른 심의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시한 심의 평면도이다.
도 11은 도 10의 B-B' 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 다른 슬롯 다이 코터에 구비되는 심과 상부 다이의 도면이다.
도 13은 도 12에 나타낸 상부 다이의 저면도이다.
도 14는 도 6이나 도 9에 도시한 심을 포함하는 슬롯 다이 코터에 의해 기재 상에 코팅층을 형성한 상태를 도시한다.
도 15는 유체의 점도와 전단율간의 관계를 나타낸다.
도 16과 도 17은 제1 매니폴드와 슬릿 설계시 고려된 설계 인자를 표시한 도면들이다.
도 18 내지 도 21은 다양한 점도 비에서 제1 매니폴드의 높이와 유량 편차간의 관계를 나타낸 그래프들이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described later, so the present invention includes the matters described in such drawings. It should not be interpreted as limited to only .
Figure 1 shows an example of a manufacturing equipment configuration for conventional sequential coating.
Figures 2 to 4 are diagrams for explaining a conventional slot die coater for simultaneous coating.
Figure 5 is an exploded cross-sectional view schematically showing the configuration of the slot die coater according to the present invention.
Figure 6 is a perspective view of a shim that can be provided in a slot die coater according to the present invention.
Figure 7 is a plan view of the shim shown in Figure 6.
Figure 8 is a cross-sectional view taken along line AA' of Figure 7.
Figure 9 is a perspective view of another shim that can be provided in the slot die coater according to the present invention.
Figure 10 is a plan view of the shim shown in Figure 9.
Figure 11 is a cross-sectional view taken along line BB' of Figure 10.
Figure 12 is a diagram of a shim and an upper die provided in another slot die coater according to the present invention.
Figure 13 is a bottom view of the upper die shown in Figure 12.
FIG. 14 shows a state in which a coating layer is formed on a substrate by a slot die coater including the seam shown in FIG. 6 or FIG. 9.
Figure 15 shows the relationship between fluid viscosity and shear rate.
Figures 16 and 17 are drawings showing design factors considered when designing the first manifold and slit.
Figures 18 to 21 are graphs showing the relationship between the height of the first manifold and the flow rate deviation at various viscosity ratios.
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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle of definability. Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only some of the most preferred embodiments of the present invention and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing the present application, various options that can replace them are available. It should be understood that equivalents and variations may exist.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification. In addition, the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, so the present invention is not necessarily limited to what is shown. In addition, throughout the specification, when a part "includes" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
본 발명의 슬롯 다이 코터는 슬롯을 구비하고 슬롯을 통해 기재 상에 코팅액을 코팅하는 장치이다. 이하의 설명하는 '기재'는 집전체이고 '코팅액'은 전극 활물질 슬러리이고, 본 발명의 슬롯 다이 코터는 코팅액을 도포하여 형성하는 코팅층 패턴 가장자리에 절연 코팅액을 더 도포하여 에지 코팅까지 실시할 수 있는 장치이다. 다만, 본 발명의 권리범위가 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. The slot die coater of the present invention is a device that has a slot and coats a coating liquid on a substrate through the slot. The 'substrate' described below is a current collector and the 'coating liquid' is an electrode active material slurry, and the slot die coater of the present invention can perform edge coating by further applying an insulating coating liquid to the edge of the coating layer pattern formed by applying the coating liquid. It is a device. However, the scope of the present invention is not necessarily limited thereto.
슬롯 다이 코터는 전극 활물질 슬러리를 균일하게 공급/토출하기 위하여(레벨링) 다이 블록 내부에 매니폴드를 구비하고 있다. 본 발명에서는 에지 코팅을 위한 절연 코팅액을 균일하게 공급/토출하기 위한 추가의 구조를 심에 형성한다. 레벨링 기능이 동일하므로, 이러한 구조의 이름도 매니폴드라고 붙였다. 추가의 매니폴드는 심에 형성되는 것이 기본이고, 심에 형성되는 추가의 매니폴드를 절연 코팅용 제1 매니폴드라고 부르기로 한다. 추가의 매니폴드는 상부 다이나 하부 다이에 더욱 추가로 형성될 수도 있고, 이는 절연 코팅용 제2 매니폴드라고 부르기로 한다. The slot die coater is equipped with a manifold inside the die block to uniformly supply/discharge the electrode active material slurry (leveling). In the present invention, an additional structure is formed on the shim to uniformly supply/discharge the insulating coating liquid for edge coating. Since the leveling function is the same, this structure is also named manifold. Basically, the additional manifold is formed on the seam, and the additional manifold formed on the seam is called the first manifold for insulating coating. An additional manifold may be further formed on the upper die or lower die, which will be referred to as a second manifold for insulating coating.
도 5는 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터의 구성을 개략적으로 나타낸 분해 단면도이다. Figure 5 is an exploded cross-sectional view schematically showing the configuration of the slot die coater according to the present invention.
도 5를 참조하면, 슬롯 다이 코터(100)는 상부 다이(110)와 하부 다이(120) 사이에 심(130)이 개재되고, 전극 활물질 슬러리와 같은 코팅액이 담기는 매니폴드(140)를 하부 다이(120)에 포함하고 있다. 매니폴드(140)는 코팅액을 집전체와 같은 기재 상으로 균일하게 공급/토출하기 위하여 형성되어 있는 것이다. 매니폴드(140)는 상부 다이(110)에 형성되어 있을 수도 있고, 상부 다이(110)와 하부 다이(120)에 모두 형성되어 있을 수도 있다. Referring to FIG. 5, the
심(130)은 상부 다이(110)와 하부 다이(120) 사이에 개재되어 슬롯(S)과 토출구(O)를 정의한다. 상부 다이(110)와 하부 다이(120)는 토출구(O)가 향하는 X 방향으로의 길이보다 그에 수직인 Y 방향으로의 폭이 긴 장방형 부재이다. 심(130)은 상부 다이(110)와 하부 다이(120)의 접면에 면접하며, 상부 다이(110)와 하부 다이(120)를 체결하는 볼트(미도시)에 의해 상부 다이(110)와 하부 다이(120) 사이에 조립될 수 있다. The
심(130)은 기재 상에 도포되는 코팅층의 코팅폭을 결정하도록 적어도 일 영역이 절개되어 개방부를 구비하는 판상 부재이다. 여기서 개방부는 슬롯(S)을 정의하고 슬롯(S)의 말단이 토출구(O)가 된다. 개방부가 1개이면 하나의 코팅층을, 개방부가 2개이면 2개의 코팅층을 Y 방향을 따라 좌우로 나란히 형성할 수가 있다. 매니폴드(140)에는 피드부(미도시)로부터 공급되는 전극 활물질 슬러리가 수용되어 있다가 슬롯(S)과 연통된 토출구(O)를 통해 전극 활물질 슬러리가 토출되어 전극 활물질층을 형성할 수가 있다.The
심(130)은 토출구(O)가 형성되는 영역을 제외하고는, 다이 블록(110, 120) 사이의 틈새로 코팅액이 누출되지 않도록 하는 가스켓(gasket)으로서의 기능을 겸함으로 밀봉성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 심(130)은 예를 들어 플라스틱제 또는 금속제일 수 있지만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 심(130)은 예를 들어 테플론, 폴리에스테르 등의 수지 시트, 또는 구리, 알루미늄 등의 금속 시트일 수 있다. The
매니폴드(140)는 외부에 설치된 코팅액 공급 챔버(미도시)와 공급관으로 연결되어 코팅액을 공급받아 매니폴드(140) 내에 코팅액이 담긴다. 매니폴드(140) 내에 코팅액이 가득 차게 되면, 코팅액이 슬롯(S)을 따라 흐름이 유도되고 토출구(O)를 통해 외부로 토출되게 된다. The manifold 140 is connected to an externally installed coating liquid supply chamber (not shown) through a supply pipe, receives the coating liquid, and contains the coating liquid within the
예를 들어 회전 가능하게 마련되는 코팅 롤을 슬롯 다이 코터(100)의 전방(X 방향)에 배치하고, 상기 코팅 롤을 회전시킴으로써 코팅될 기재를 주행시키면서, 코팅액을 토출해 상기 기재의 표면에 접촉시켜 코팅층을 형성할 수가 있다. 예를 들어 집전체 상에 전극 활물질층을 형성할 수가 있다.For example, a rotatable coating roll is placed in front of the slot die coater 100 (in the A coating layer can be formed. For example, an electrode active material layer can be formed on the current collector.
여기에서 슬롯 다이 코터(100)는 코팅액인 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향(X 방향)을 거의 수평으로 해 설치되어 있다(거의 : ± 5도). 하지만 여기에서 예로 든 형태로 한정되어야 하는 것은 아니며, 예컨대, 전극 활물질 슬러리를 토출하는 방향을 X 방향과 Y 방향에 모두 직교하는 Z 방향(위)로 하는 수직 다이로 구성할 수도 있다. Here, the
슬롯 다이 코터(100)는 코팅액이 도포되어 형성되는 코팅층 패턴의 가장자리에 절연 코팅액을 더 도포할 수 있도록 구성되어 있다. 예를 들어, 상부 다이(110)의 토출구(O)에 인접하여 상부 다이(110)를 수직 관통하여 형성되는 절연 코팅용 홀(115)이 형성되어 있다. 절연 코팅용 홀(115)을 통해 공급되는 절연 코팅액을 기재 상에 토출함으로써 코팅층의 가장자리에 도포할 수 있도록, 심(130)에는 절연 코팅액을 위한 유로가 포함되어 있다.The slot die
도 6은 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터에 구비될 수 있는 심의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 심의 평면도이며, 도 8은 도 7의 A-A' 단면도이다. 도 9는 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터에 구비될 수 있는 다른 심의 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시한 심의 평면도이며, 도 11은 도 10의 B-B' 단면도이다. 도 14는 도 6이나 도 9에 도시한 심을 포함하는 슬롯 다이 코터에 의해 기재 상에 코팅층을 형성한 상태를 도시한다. Figure 6 is a perspective view of a shim that can be provided in a slot die coater according to the present invention, Figure 7 is a plan view of the shim shown in Figure 6, and Figure 8 is a cross-sectional view taken along line A-A' of Figure 7. Figure 9 is a perspective view of another shim that can be provided in the slot die coater according to the present invention, Figure 10 is a plan view of the shim shown in Figure 9, and Figure 11 is a cross-sectional view taken along line B-B' of Figure 10. FIG. 14 shows a state in which a coating layer is formed on a substrate by a slot die coater including the seam shown in FIG. 6 or FIG. 9.
먼저 도 6, 도 7, 도 9 및 도 10을 참조하면, 심(130)은 베이스가 되는 제1 부분(131)과 제1 부분(131)에서부터 연장되는 적어도 3개의 제2 부분(132, 133)을 포함할 수 있다. 제1 부분(131)은 Y 방향을 따라 연장되어 있다. 본 실시예에서 제2 부분(132, 133)의 개수는 3개로서, 양측 가장자리에 포함되는 사이드 제2 부분(132)과, 사이드 제2 부분(132) 사이에 포함되는 센터 제2 부분(133)을 포함하고 있다. 제2 부분(132, 133)은 제1 부분(131)의 같은 측에 연결되고 동일 방향인 X 방향으로 연장되며, 사이드 제2 부분(132)과 센터 제2 부분(133) 사이가 개방부로 정의된다. 이러한 개방부가 슬롯(S)과 토출구(O)를 정의할 수 있다. 이러한 심(130)에서는 개방부가 2개이므로 도 14에 도시한 바와 같이 2개의 코팅층(210, 220)을 기재(200) 상에 동시에 Y 방향으로 나란히 형성할 수가 있게 된다. 동시에 형성되는 코팅층(210, 220) 패턴의 개수를 더욱 늘리기 위하여, 심(130)은 센터 제2 부분(133)을 더 많은 개수로 포함할 수도 있다. First, referring to FIGS. 6, 7, 9, and 10, the
사이드 제2 부분(132) 중 좌측에 위치하는 것은 좌측에 형성되는 코팅층(210)의 좌측 가장자리에 절연 코팅액을 도포하여 에지 코팅층(210a)을 형성할 수 있도록 유로(134)를 포함한다. 사이드 제2 부분(132) 중 우측에 위치하는 것은 우측에 형성되는 코팅층(220)의 우측 가장자리에 절연 코팅액을 도포하여 에지 코팅층(220a)을 형성할 수 있도록 유로(135)를 포함한다. 센터 제2 부분(133)은 좌측에 형성되는 코팅층(210)의 우측 가장자리와 우측에 형성되는 코팅층(220)의 좌측 가장자리에 절연 코팅액을 동시에 도포하여 에지 코팅층(210b, 220b)을 형성할 수 있도록 유로(136)를 포함한다. Of the
도 14에서 절단선(CS)을 기준으로 슬리팅하면, 코팅층(210)과 코팅층(220) 각각이 전극조립체 제조에 이용될 수 있다. 코팅층(210)과 코팅층(220)은 전극 활물질 슬러리의 종류에 따라 음극 또는 양극이 될 수 있다. 이러한 코팅층(210, 220)을 대응되는 전극 및 분리막과 함께 적층한 후 예를 들어 권취축을 중심으로 일측에서부터 감아 젤리롤 타입 전극조립체를 제조하여 원통형 전지로 제조할 수 있다. 에지 코팅층(210a, 210b, 220a, 220b)을 형성할 수 있는 절연 코팅액은 예를 들어 Al2O3와 같은 무기물 필러와 고분자 수지를 포함하는 것일 수 있다. When slitting based on the cutting line CS in FIG. 14, each of the
에지 코팅층(210a, 210b, 220a, 220b)은 기재(200)에서 코팅층(210, 220)과 무지부의 경계에 형성될 수 있다. 에지 코팅층(210a, 210b, 220a, 220b)은 적어도 일부가 코팅층(210, 220)과 무지부의 경계와 중첩되도록 형성될 수 있다. 에지 코팅층(210a, 210b, 220a, 220b)은 분리막을 사이에 두고 대향하고 있는 극성이 다른 두 전극 사이의 단락을 방지하는 역할을 한다. 에지 코팅층(210a, 210b, 220a, 220b)은 0.3mm 내지 5mm의 폭으로 코팅층(210, 220)과 무지부의 경계 부분을 덮을 수 있다. The
다시 도 6, 도 7, 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터(100)의 개선된 구조에서는 특히 종래보다 개선된 심(130)을 포함하게 되며, 절연 코팅액의 공급 위치에 절연 코팅용 제1 매니폴드(137)를 포함하도록 심(130)의 각 유로(134, 135, 136)를 구성함이 특징이다. 제1 매니폴드(137)와 연통된 슬릿(138)을 통하여 절연 코팅액은 기재 상으로 X 방향을 따라 토출될 수 있다. 각 유로(134, 135, 136)의 말단부는 심(130) 안에 절연 코팅액이 흘러 토출되도록 토출구(134a, 135a, 136a)를 형성한다. 도 7과 도 10 안의 확대 도면에는, 참고를 위하여 상부 다이(110)에 형성되는 절연 코팅용 홀(115)의 위치도 함께 나타내었다. Referring again to FIGS. 6, 7, 9, and 10, the improved structure of the
제1 매니폴드(137)는 각 유로(134, 135, 136)를 통하여 토출구(134a, 135a, 136a) 쪽으로 절연 코팅액이 토출되기 전 절연 코팅액 유량이 안정화될 수 있도록 하는 역할을 한다. 제1 매니폴드(137)는 상부 다이(110)의 절연 코팅용 홀(115)을 통하여 공급되는 절연 코팅액을 담을 수 있는 공간을 형성하도록, 절연 코팅용 홀(115)과 대응되는 위치에 심(130)의 표면으로부터 만입 형성되어 있다. 도 8 및 도 11을 참조하면, 제1 매니폴드(137)의 만입 형상을 확인할 수 있으며, 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이는 MD라고 표기하기로 한다. The
이와 같이 본 발명에서는 추가의 매니폴드인 제1 매니폴드(137)를 심(130)에 형성하여, 조립 및 가공의 차이로 인하여 절연 코팅용 홀(115)과 심(130)의 위치가 틀어지는 경우가 발생하더라도 토출구(134a, 135a, 136a)를 통하여 토출되는 절연 코팅액의 유량에는 편차가 생기지 않도록 할 수 있다.In this way, in the present invention, the
특히, 센터 제2 부분(133)에는 좌측에 형성되는 코팅층(210)의 우측 가장자리와 우측에 형성되는 코팅층(220)의 좌측 가장자리에 절연 코팅액을 동시에 도포할 수 있도록 제1 매니폴드(137)로부터 슬릿(138)이 양 사이드로 분리되게 형성되어 있다. 제1 매니폴드(137)를 형성함으로써, 슬릿(138)을 통해 양 사이드로 들어가는 유량은 최대한 동일하게 할 수 있다. In particular, the center
슬릿(138)의 단면 형상(Z 방향을 따르는 단면)은 사각 형상일 수 있다. 슬릿(138)은 폭(LW)이 일정할 수 있다. 도 6, 도 7, 도 9 및 도 10에 도시한 예에서 슬릿(138)은 절연 코팅액을 토출하는 방향(X 방향)에 수평인 부분만 포함하고 있다. 다른 예를 들면 슬릿(138)은 절연 코팅액을 토출하는 방향(X 방향)에 수평인 부분과 수직인 부분을 모두 포함할 수도 있다. The cross-sectional shape (cross-section along the Z direction) of the
슬릿(138)은 제1 매니폴드(137)로부터 절연 코팅액을 심(130)에 의한 토출구(O) 측으로 토출하기 위해 제1 매니폴드(137)의 일단과 연통하여 형성된다. 또한, 슬릿(138)은 심(130)의 표면으로부터 만입 형성된다. 도 8 및 도 11을 참조하면, 슬릿(138)의 만입 형상을 확인할 수 있으며, 슬릿(138)의 만입 깊이는 LD라고 표기하기로 한다.The
추가의 매니폴드인 제1 매니폴드(137)와 여기에 연통되는 슬릿(138)을 구성함에 있어서, 도 8 및 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)보다 크게 함으로써 레벨링 효과는 극대화하고 유량 편차를 최소화할 수 있다(MD>LD). 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 종래의 심(50)의 예에서, 홀(55a)과 라인(55b)의 만입 깊이에 대한 고려는 전혀 없다. In constructing the
본 발명에서, 제1 매니폴드(137)의 심(130) 표면 상으로의 투영 면적은 절연 코팅용 홀(115)의 심(130) 표면 상으로의 투영 면적보다 큰 것이 바람직하다. 다시 말해, 제1 매니폴드(137)는 절연 코팅용 홀(115)보다 넓은 것(다이 블록 넓은 면에 평행한 부분의 면적이 큰 것)이 바람직하다. 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 종래의 예에서, 절연 코팅용 홀(62)의 사이즈와 심(50)에 있는 홀(55a)의 사이즈는 직경이 C로 서로 동일하다. 본 발명에 따르면, 절연 코팅용 홀(115)보다 제1 매니폴드(137)가 넓다. 종래의 절연 코팅용 홀(62)과 본 발명의 절연 코팅용 홀(115)의 사이즈가 동일하다면 종래의 홀(55a)보다 본 발명의 제1 매니폴드(137)가 넓다. In the present invention, it is preferable that the projected area of the
제1 매니폴드(137)의 심(130) 표면 상으로의 투영 모양은 절연 코팅액을 토출하는 방향(X 방향)에 수직인 폭(MW)과 절연 코팅액을 토출하는 방향(X 방향)에 평행한 높이(MH)를 가지는 사각형일 수 있다. 도 6, 도 7, 도 9 및 도 10에 도시한 예에서는 제1 매니폴드(137)의 폭(MW)이 높이(MH)보다 길고, 슬릿(138)은 제1 매니폴드(137)로부터 토출구(135a) 측으로 X 방향을 따라 일직선상으로 연장되는 형상으로 되어 있다. 다른 예로, 제1 매니폴드(137)의 폭(MW)과 높이(MH)는 서로 동일할 수도 있다. 이 때에는 앞서 언급한 바와 같이 슬릿(138)이 제1 매니폴드(137)의 Y 방향으로 연장하는 부분과 X 방향으로 연장하는 부분을 모두 포함할 수 있다. The projection shape of the
바람직하게 제1 매니폴드(137)의 폭(MW)은 절연 코팅용 홀(115)의 직경(C) 이상이다. 또한, 제1 매니폴드의 폭(MW)은 슬릿의 폭(LW)보다 크다. 제1 매니폴드(137)는 기본적으로 육면체 형태로 심(130)에 만입 형성될 수 있으며, 액의 원활한 흐름이나 와류 생성 방지를 위해 육면체를 구성하는 각 모서리 부분이 라운딩 처리되어 있을 수 있다. Preferably, the width (MW) of the
구체적으로 살펴보면, 1차적으로는 제1 매니폴드(137)의 면적(심(130) 표면 상으로의 투영 면적)을 절연 코팅용 홀(115)의 면적보다 크게 확대하여 종래 대비 레벨링 효과를 크게 일으킬 수 있다. 나아가, 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)보다 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 크게 하면 레벨링 효과를 극대화할 수 있다. Specifically, the area of the first manifold 137 (projected area onto the surface of the shim 130) is enlarged to a greater extent than the area of the insulating
이와 같이 본 발명에 따르면, 심(130)에서 상부 다이(110)의 절연 코팅용 홀(115)과 대응되는 위치에 형성되는 절연 코팅용 제1 매니폴드(137)를 포함하며, 이러한 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)보다 크게 하여 에지 코팅액인 절연 코팅액의 공급 위치에서 양 사이드로 토출되기 전 유량이 충분히 안정화될 수 있도록 한다. 1개에서 2개의 라인으로 분리하여 에지 코팅이 필요할 경우 절연 코팅액이 균등하게 유량이 나누어질 수 있다. 다이 블록 조립 공차나 기타 외란이 발생하여도 심(130)에 형성한 제1 매니폴드(137)의 레벨링 역할로 인하여 균일하게 나누어질 수 있는 것이다. 따라서, 에지 코팅의 코팅 폭, 두께가 달라지는 문제가 해결될 수 있다. As such, according to the present invention, it includes a
이 때 도 6 내지 도 8에 도시한 예에서와 같이 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 심(130) 두께(d)의 1/2 정도나 그 이상의 깊이로 형성해도 되고, 도 9 내지 도 11에 도시한 예에서와 같이 제1 매니폴드(137)가 심(130)을 아예 관통하는 구멍이 되도록 깊게 형성할 수도 있다. At this time, as in the examples shown in FIGS. 6 to 8, the indentation depth (MD) of the
다시 말해, 도 6 내지 도 8의 심(130)에서, 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)는 심(130) 두께(d)보다 작고 심(130) 두께(d)의 1/2 이상일 수 있다. 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)는 클수록 좋으며, 충분한 레벨링 효과를 얻기 위해서는 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 심(130) 두께(d)의 1/2 이상으로 할 수 있다. 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)는 클수록 좋기 때문에, 도 9 내지 도 11의 심(130)에서와 같이 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 최대로 하는 경우에는 제1 매니폴드(137)가 심(130)을 관통하는 구멍 형태로 형성될 수 있다. In other words, in the
도 9 내지 도 11의 심(130)에서는 제1 매니폴드(137)에 담기는 절연 코팅액이 심(130)과 하부 다이(120) 계면에서 새지 않도록 해야 한다. 본 실시예에서 슬롯 다이 코터(100)는 수평 다이 타입니다. 무거운 상부 다이(110)가 심(130)을 하부 다이(120)에 눌러 체결하기 때문에 절연 코팅액이 심(130)과 하부 다이(120) 사이에 유입될 수 있는 리스크가 적다. 상부 다이(110)가 심(130)을 중력 방향으로 누르는 힘에 의해 상부 다이(110)와 심(130), 그리고 하부 다이(120)의 계면간 들뜸이 방지될 수 있고, 제1 매니폴드(137)에 담기는 절연 코팅액이 심(130)과 하부 다이(120) 계면에서 새지 않을 수 있다. In the
절연 코팅액이 절연 코팅용 홀(115)로부터 주입되어 제1 매니폴드(137)에서 퍼지는 압력 로스(loss)는 작을수록(즉, 유체의 흐름을 방지하는 것이 없을수록, 퍼지는 길이가 짧을수록, 단면적이 넓을수록), 그리고 절연 코팅액이 제1 매니폴드(137)와 연결되어 형성된 슬릿(138)을 따라 토출될 때의 압력 로스는 클수록 레벨링이 잘 된다. 즉, 제1 매니폴드(137)에서의 압력 로스 대비 슬릿(138)에서의 압력 로스가 유량 분배에 큰 영향을 주는 점에 착안하여 제1 매니폴드(137)에서의 압력 로스는 가능한 한 작게 하고, 슬릿(138)에서의 압력 로스는 가능한 한 크게 하는 구조로 한다. The smaller the pressure loss at which the insulating coating liquid is injected from the insulating
도 6 내지 도 11에 도시한 본 발명의 심(130)을 보다 상세히 살펴 보면, 1개의 절연액 공급부(절연 코팅용 홀(115)에 대응)에서 2개 이상의 토출부(슬릿(138)에 대응)를 갖는 구조일 때, 각 토출부에 균일하게 유량이 분배되도록, 심(130)에 매니폴드와 랜드부 구조를 구성하는 것이라고 할 수 있다. 여기서 매니폴드는 제1 매니폴드(137)를 가리키고, 랜드부는 슬릿(138)을 가리킨다.Looking at the
매니폴드에서의 압력 로스 대비 랜드부의 압력 로스는 가능한 한 크게, 또는 최대한 크게 하는 것으로 한다. 그렇게 하기 위해서는 매니폴드의 부피는 최대한 크게 하며 랜드부의 부피는 작게 해야 한다. 이를 구현하기 위하여 심(130)에 제1 매니폴드(137)와 슬릿(138)을 포함하는 유로(134, 135, 136)를 형성함에 있어서 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)는 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)보다 크게 하는 것이다. 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)가 크면 클수록 좋다. Compared to the pressure loss in the manifold, the pressure loss in the land section should be as large as possible, or as large as possible. To do so, the volume of the manifold must be as large as possible and the volume of the land section must be small. To implement this, in forming the
또한, 제1 매니폴드(137)의 폭(MW)을 절연 코팅용 홀(115)의 직경(C) 이상으로 하여 레벨링 면적과 부피를 증가시킨다. 그러므로 바람직하게, 랜드부 두께, 즉 슬릿(138)의 만입 깊이(LD) < 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)이다. 제1 매니폴드(137)의 폭(MW) > 절연 코팅용 홀(115)의 직경(C) > 랜드부 폭, 즉 슬릿(138)의 폭(LW)이다. Additionally, the width (MW) of the
또한 상부 다이(110)나 하부 다이(120)에 에지 코팅을 위한 절연 코팅액이 담길 수 있도록 절연 코팅용 제2 매니폴드를 추가로 형성하여 양 사이드로 들어가는 유량은 최대한 동일하게 할 수 있다. In addition, a second manifold for insulating coating can be additionally formed in the
도 6 내지 도 11에서 설명한 바와 같은 심(130)을 적용하더라도 절연 코팅액의 액성에 따라서는 개선이 안되거나 불충분할 경우도 있을 수 있다. 그러할 때 다이 블록에 추가로 절연 코팅용 매니폴드를 더 만들어 개선한다. Even if the
도 12는 본 발명에 따른 다른 슬롯 다이 코터에 구비되는 심과 상부 다이의 도면이고, 도 13은 도 12에 나타낸 상부 다이의 저면도이다. FIG. 12 is a diagram of a shim and an upper die provided in another slot die coater according to the present invention, and FIG. 13 is a bottom view of the upper die shown in FIG. 12.
도 12 와 도 13을 참조하면, 심(130)의 제1 매니폴드(137)와 대응되는 위치에, 상부 다이(110)에 만입 형성되는 제2 매니폴드(117)가 더 형성되어 있다. 절연 코팅용 홀(115)이 제2 매니폴드(117)의 바닥에 연통된다. 제2 매니폴드(117)는 제1 매니폴드(137)와 동일한 면적을 가질 수 있으며, 기본적으로 육면체 형태로 상부 다이(110)에 만입 형성될 수 있고, 액의 원활한 흐름이나 와류 생성 방지를 위해 육면체를 구성하는 각 모서리 부분이 라운딩 처리되어 있을 수 있다. Referring to FIGS. 12 and 13 , a
도 6 내지 도 8에 도시한 구조의 심(130)을 사용하는 경우, 제2 매니폴드(117)는 도 12에 예로 든 바와 같이 상부 다이(110) 저면에 만입 형성하여 제1 매니폴드(137)와 맞닿도록 한다. 제1 매니폴드(137)와 제2 매니폴드(117)가 연통하므로 제1 매니폴드(137)의 부피가 커지게 하는 효과가 있다.When using the
도 9 내지 11에 도시한 구조의 심(130)을 사용하는 경우에, 제2 매니폴드(117)는 도 12에 예로 든 바와 같이 상부 다이(110)에 형성이 될 수도 있고, 하부 다이(120)에 형성이 될 수도 있다. 상부 다이(110)와 하부 다이(120) 어느 쪽에든 형성할 수 있고, 상부 다이(110)와 하부 다이(120) 양쪽에 모두 형성할 수도 있다. When using the
이와 같이 본 발명의 다른 슬롯 다이 코터는, 제1 매니폴드(137)와 대응되는 위치에, 상부 다이(110)와 하부 다이(120) 중 적어도 어느 하나에 제2 매니폴드(117)를 더 포함할 수가 있다. 이처럼 심(130)에 형성하는 추가의 매니폴드(제1 매니폴드(137))와 대응되는 위치에 상부 다이(110)나 하부 다이(120)에 추가로 더 매니폴드(제2 매니폴드(117))를 형성하면 레벨링 부피를 더 크게 할 수 있어 에지 코팅 균일화 효과가 더욱 우수해질 수 있다. As such, another slot die coater of the present invention further includes a
이처럼, 상부 다이(110)나 하부 다이(120)에 절연 코팅액을 담을 수 있는 제2 매니폴드(117)를 추가로 형성하면, 제1 매니폴드(137)로부터 양 사이드로 슬릿(138)을 통하여 나누어져 들어가는 절연 코팅액의 유량을 최대한 동일하게 할 수 있다. 좌우측 편차를 줄일 수 있다. 다시 말해, 심(130)에 형성하는 제1 매니폴드(137)와 대응되는 위치에 상부 다이(110)나 하부 다이(120)에 제2 매니폴드(117)를 형성하면 제1 매니폴드(137)로 확보되는 레벨링 면적을 더욱 크게 할 수 있어 에지 코팅 균일화 효과가 더욱 우수해질 수 있다. 한편, 에지 코팅에 사용되는 절연 코팅액 물성에 따라 이러한 심의 구조와 제2 매니폴드의 구조를 변경하여 에지 코팅 균일화를 더욱 도모할 수 있어 바람직하다. In this way, when the
제1 매니폴드와 슬릿의 구조는 아래와 같이 절연 코팅액의 액성에 따라 유량 편차가 달라지는 점을 이용하여 결정할 수 있다. 도 15는 유체의 점도와 전단율간의 관계를 나타낸다. 도 15를 참조하면, 가로축은 전단율(shear rate)이고 세로축은 점도(viscosity)이다. The structure of the first manifold and the slit can be determined by using the fact that the flow rate deviation varies depending on the liquid nature of the insulating coating liquid as shown below. Figure 15 shows the relationship between fluid viscosity and shear rate. Referring to Figure 15, the horizontal axis is shear rate and the vertical axis is viscosity.
유체(흐름성이 있는 물체, 예를 들어 물)가 평평한 판이 여러 개 겹쳐있는 상태라고 가정하면, 맨 위의 판을 F의 힘으로 오른쪽으로 잡아당기면, 마찰력에 의해 아래 있는 판들이 각각 다른 속도로 따라오게 되는데, 맨 위의 당기는 판과 가장 가까이 있는 판은 빨리 따라오고, 상대적으로 가장 멀리 있는 판은 가장 느리게 따라오게 되어, 이 때 생기는 속도의 분포(기울기)가 전단율이다. 즉, 속도 경사라고도 하며 이동층과 고정층의 속도 차이를 두 층 사이의 거리로 나눈 것에 해당한다. Assuming that a fluid (a flowing object, for example, water) is made up of several flat plates overlapping each other, if the top plate is pulled to the right with a force of F, the plates below move at different speeds due to frictional force. The plate closest to the pulling plate at the top follows quickly, and the plate that is relatively farthest follows slowly, and the distribution of speed (slope) that occurs at this time is the shear rate. In other words, it is also called a speed gradient and corresponds to the speed difference between the moving floor and the fixed floor divided by the distance between the two floors.
점도는 전단응력을 전단율로 나눈 값이다. 전단응력은 전단하중에 대한 응력이다. 즉 물체에 단면에 평행하게 작용하는 외력에 반작용하는 내력을 단면적으로 나눈 것이다. Viscosity is the shear stress divided by the shear rate. Shear stress is the stress due to shear load. In other words, the internal force reacting to the external force acting parallel to the cross section of the object is divided by the cross-sectional area.
점도는 점성의 정도를 나타내는 것이다. 점도가 높다는 것은 액을 이루는 분자 사이의 인력이 더 강해 서로 강하게 붙잡고 있어 그 속을 지나가는데 저항을 더 많이 받는다는 것이다.Viscosity refers to the degree of viscosity. High viscosity means that the attraction between the molecules that make up the liquid is stronger and they hold each other tightly, so there is more resistance when passing through it.
전단응력이 강하면 유체는 쉽게 흐르지 못하고 이는 점도가 높다고 볼 수 있다. 어떠한 유체가 있을 때 이동층과 고정층 사이의 거리가 길수록 이동층에 저항을 주는 층의 길이가 길어 더 저항이 크고 분자간 인력이 더 큰 것이다. 분자간 인력이 상대적으로 작으면 덜 딸려갈 것이기 때문에 이동층과 고정층 사이의 거리가 크지 않을 것이다. 즉 두 층 사이의 거리가 크면 점도가 큰 것이다. 뉴턴 유체는 전단율과 전단응력이 비례하기 때문에 점도가 항상 같은 값이 나온다. 하지만 대부분의 유체는 뉴턴 유체가 아니며 점도가 변화한다. 도 15에서와 같이 전단율이 증가하면 점도가 감소하고 전단율이 작아지면 점도가 증가하는 관계에 있다. If the shear stress is strong, the fluid cannot flow easily, which can be seen as having a high viscosity. When there is any fluid, the longer the distance between the moving layer and the fixed layer, the longer the layer that provides resistance to the moving layer, resulting in greater resistance and greater intermolecular attraction. If the intermolecular attraction is relatively small, there will be less attraction, so the distance between the moving layer and the fixed layer will not be large. In other words, the greater the distance between two layers, the greater the viscosity. In Newtonian fluids, the shear rate and shear stress are proportional, so the viscosity is always the same. However, most fluids are not Newtonian fluids and their viscosity changes. As shown in Figure 15, as the shear rate increases, the viscosity decreases, and as the shear rate decreases, the viscosity increases.
절연 코팅액은 뉴턴 유체일 수도 있지만 뉴턴 유체가 아닐 수도 있다. 그에 따라 제1 매니폴드(137)에서 슬릿(138)으로 절연 코팅액이 흘러나올 때 전단율 변화에 따라 점도 변화가 발생할 수 있다. 점도의 차이가 발생하는 이유는 도 15에서와 같은 shear thinning에 의한 액체의 특성인 것이다. 따라서, 제1 매니폴드(137)와 슬릿(138)의 설계는 제1 매니폴드(137)에서의 절연 코팅액의 점도와 슬릿(138)에서의 절연 코팅액의 점도의 비를 고려하여 설계할 수 있다. The insulating coating fluid may be a Newtonian fluid, but may not be a Newtonian fluid. Accordingly, when the insulating coating liquid flows from the
도 16과 도 17은 제1 매니폴드와 슬릿 설계시 고려된 설계 인자를 표시한 도면들로서, 도 17은 도 16의 C-C' 단면도이다. Figures 16 and 17 are drawings showing design factors considered when designing the first manifold and slit, and Figure 17 is a cross-sectional view taken along line C-C' of Figure 16.
도시한 예에서 제1 매니폴드(137)의 투영 모양은 사각형이며 폭(MW)과 높이(MH)를 가진다. 제1 매니폴드의 폭(MW)은 절연 코팅용 홀의 직경(C) 이상이다. 슬릿(138)은 폭(LW)이 일정하며 절연 코팅액을 토출하는 방향에 수평인 부분과 수직인 부분을 모두 포함하고 있다. 제1 매니폴드(137)의 폭(MW)은 슬릿(138)의 폭(LW)보다 크다.In the illustrated example, the projection shape of the
비교되는 예는 도 4에 도시한 심(50)이다. 종래 심(50)에서 절연 코팅액을 공급받기 위한 홀(55a)의 직경은 절연 코팅용 홀의 직경(C)과 동일하다. 홀(55a)에 연결된 라인(55b)의 수평 방향으로의 길이가 LA라고 하면, 본 발명의 심(130)에서 제1 매니폴드(137)의 폭(MW)은 LA×2 + C 이하의 크기로 한다. 구조적으로 심(50, 130)의 폭은 동일하다고 보았다. An example to be compared is the
기본적으로 파이프와 유사한 공간 내에서의 전단율은 유속과 비례하기 때문에 유속이 빨라지면 전단율이 증가한다. 따라서, 동일한 유체가 넓은 공간에 흐를 때, 즉 유속이 낮을 때에는 전단율이 낮아 점도가 높고, 좁은 공간에서 흐를 때, 즉 유속이 빠를 때에는 전단율이 높아져 점도가 낮아진다. 따라서, 유속의 개념이기 때문에, 제1 매니폴드(137)에서는 매니폴드 높이(MH) x 만입 깊이(MD), 슬릿(138)에서는 슬릿(138)의 폭(LW) x 만입 깊이(LD)에 따라 유속이 달라진다(전체 유량은 동일). 유속과 전단율이 비례, 유속과 점도가 반비례라고 할 수 있다. Basically, the shear rate within a space similar to a pipe is proportional to the flow rate, so as the flow rate increases, the shear rate increases. Therefore, when the same fluid flows in a large space, that is, when the flow velocity is low, the shear rate is low and the viscosity is high, and when it flows in a narrow space, that is, when the flow velocity is high, the shear rate increases and the viscosity decreases. Therefore, since it is a concept of flow rate, in the
제1 매니폴드(137)에서의 절연 코팅액의 점도와 슬릿(138)에서의 절연 코팅액의 점도의 비가 1 내지 4가 되도록 제1 매니폴드(137)의 높이(MH)와 만입 깊이(MD)가 결정되고 슬릿(138)의 폭(LW)과 만입 깊이(LD)가 결정됨이 바람직하다. 점도의 비가 1 내지 4가 되도록 한다고 표기한 것은 절연 코팅액마다 shear thinning한 점도가 다르기 때문이다. The height (MH) and indentation depth (MD) of the first manifold (137) are set such that the ratio of the viscosity of the insulating coating liquid in the first manifold (137) and the viscosity of the insulating coating liquid in the slit (138) is 1 to 4. It is desirable that the width (LW) and indentation depth (LD) of the
도 18 내지 도 21은 다양한 점도 비에서 제1 매니폴드의 높이와 유량 편차간의 관계를 나타낸 그래프들이다. 시뮬레이션으로 유량 편차를 계산하여 얻은 결과를 보여주고 있다. 유량 편차는 제1 매니폴드(137)에 연결된 좌우 슬릿(138)에 의한 토출구(도 16의 136a 참조)간 유량 편차를 가리킨다. 발생할 수 있는 조립 편차를 고려하여, 심(130)의 위치와 절연 코팅용 홀(115)의 위치가 정확하게 일치하지 않고 편측으로 1mm 벗어난 경우를 가정하여 좌우 유량 편차를 계산하였다. 절연 코팅용 홀의 직경(C)은 5mm로 하였고, 제1 매니폴드(137)의 폭(MW)은 5mm 이상이라고 하였다. 도 18 내지 도 21의 결과를 바탕으로 액에 따른 매니폴드 크기가 결정될 수 있다. Figures 18 to 21 are graphs showing the relationship between the height of the first manifold and the flow rate deviation at various viscosity ratios. It shows the results obtained by calculating the flow rate deviation through simulation. The flow rate deviation refers to the flow rate difference between the discharge ports (see 136a in FIG. 16) by the left and
도 18은 점도 비가 1인 경우이다. 절연 코팅액이 뉴턴 유체인 경우에 해당한다고 볼 수 있다. 도 18의 가로축은 MH의 Ref. 대비 크기이다. MH의 Ref.는 C이다. MH를 C 대비 1배(100%)에서 5배(500%) 증가시키면서 시뮬레이션하였다. 도 18의 세로축은 유량 편차이다(%). 도 18에는 MD를 LD 대비 1배(100%)에서 10배(1000%) 증가시키면서 각 MD에서 MH 변화에 따른 유량 편차의 변화를 도시하였다. Figure 18 shows the case where the viscosity ratio is 1. This can be seen as the case where the insulating coating liquid is a Newtonian fluid. The horizontal axis of Figure 18 represents MH's Ref. It is a size comparison. MH's Ref. is C. MH was simulated by increasing from 1 time (100%) to 5 times (500%) compared to C. The vertical axis in Figure 18 represents flow rate deviation (%). Figure 18 shows the change in flow rate deviation according to the MH change in each MD while increasing the MD from 1 time (100%) to 10 times (1000%) compared to the LD.
유량 편차는 소정값, 예를 들어 5%(도 18 내에서 일점 쇄선으로 표시함) 이하이면 만족할만한 수준이라고 가정하였다. 점도 비가 1일 때 MD가 LD 대비 100%인 것(●)은 MH 크기에 관계없이 유량 편차가 5% 이상으로 나타나므로 적합하지 않다고 판단한다. 즉, MD=LD인 경우는 유량 편차 해소에 적합하지 않다. MD가 LD 대비 150% 내지 1000%인 다른 모든 실시예에 대하여 유량 편차는 5% 이하로 나타났다. 따라서, 본 발명에서 제안하는 바와 같이 MD를 LD보다 크게 하면 유량 편차를 감소시킬 수 있고, MD가 커지면 커질수록 유량 편차는 더욱 감소되어 2% 이하로도 할 수 있음을 알 수 있다. It was assumed that the flow rate deviation was at a satisfactory level if it was less than a predetermined value, for example, 5% (indicated by a dashed line in FIG. 18). When the viscosity ratio is 1, MD is 100% of LD (●), which is not considered appropriate because the flow rate deviation is more than 5% regardless of the MH size. In other words, the case of MD=LD is not suitable for resolving flow rate deviation. For all other examples where MD was 150% to 1000% of LD, the flow rate deviation was less than 5%. Therefore, as proposed in the present invention, the flow rate deviation can be reduced by increasing MD larger than LD, and as MD increases, the flow rate deviation is further reduced and can be reduced to 2% or less.
특별히 도 18 그래프에서 박스로 표시한 부분은 공정 윈도우(process window)상 바람직한 영역이다. 해당 부분에서는 MD > 3 × LD를 만족하고 있다. 그리고, 해당 부분에서 MH는 250% 내지 400%이다. 즉, 4×C > MH > 2.5×C를 만족하고 있다. 이와 같이 점도 비가 1일 때에 가장 바람직한 설계 영역은 MD > 3 × LD, 4×C > MH > 2.5×C이라고 할 수 있다. MD > 3 × LD를 만족하도록 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 설계하거나 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)와 제2 매니폴드(117)의 만입 깊이를 합한 깊이를 설계할 수 있다. 바람직한 예로, 제1 매니폴드의 만입 깊이(MD)는 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 3배보다 크게 할 수 있다. In particular, the area marked with a box in the graph of FIG. 18 is a desirable area in the process window. In this part, MD > 3 × LD is satisfied. And, in that part, MH is 250% to 400%. In other words, 4×C > MH > 2.5×C is satisfied. In this way, when the viscosity ratio is 1, the most desirable design area can be said to be MD > 3 × LD, 4 × C > MH > 2.5 × C. Design the indentation depth (MD) of the first manifold (137) to satisfy MD > 3 Depth can be designed. As a preferred example, the indentation depth (MD) of the first manifold may be greater than three times the indentation depth (LD) of the
이와 같이, 절연 코팅액이 제1 매니폴드(137)에서의 점도와 슬릿(138)에서의 점도의 비가 1인 경우, 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)와 제2 매니폴드(117)의 만입 깊이를 합한 깊이(제2 매니폴드를 포함하는 경우라면)는 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 3배보다 크게 한다. 제2 매니폴드가 없는 경우라면 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 3배보다 크게 한다. 그리고, 제1 매니폴드(137)에서 폭(MW)과 높이(MH)가 서로 동일할 때에 제1 매니폴드(137)의 높이(MH)는 절연 코팅용 홀(115)의 직경(C)의 2.5배보다 크고 4배보다 작게 한다. In this way, when the ratio of the viscosity of the insulating coating liquid in the
도 19 점도 비가 2인 경우이다. 도 19의 가로축도 도 18에서와 마찬가지로 MH의 크기이다. MH를 C 대비 1배(100%)에서 5배(500%) 증가시키면서 시뮬레이션하였다. 도 19의 세로축은 유량 편차이다. 도 19에도 MD를 LD 대비 1배(100%)에서 10배(1000%) 증가시키면서 각 MD에서 MH 변화에 따른 유량 편차의 변화를 도시하였다. Figure 19 is the case where the viscosity ratio is 2. The horizontal axis of FIG. 19 also represents the size of MH, as in FIG. 18. MH was simulated by increasing from 1 time (100%) to 5 times (500%) compared to C. The vertical axis in Figure 19 represents the flow rate deviation. Figure 19 also shows the change in flow rate deviation according to the MH change in each MD while increasing the MD from 1 time (100%) to 10 times (1000%) compared to the LD.
여기서 유량 편차는 4.5% 이하이면 만족할만한 수준이라고 가정하였다. 점도 비가 2일 때 MD가 LD 대비 400%인 것(▼)부터 유량 편차가 확실하게 4.5% 이하로 나타나므로, MD가 LD 대비 400% 내지 1000%인 실시예에 대하여 바람직하다고 본다. 특별히 도 19 그래프에서 박스로 표시한 부분은 공정 윈도우상 바람직한 영역이다. 해당 부분에서는 MD > 4 × LD를 만족하면서 4.5×C > MH > 2.5×C도 만족하고 있다. MD > 4 × LD를 만족하도록 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 설계하거나 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)와 제2 매니폴드(117)의 만입 깊이를 합한 깊이를 설계할 수 있다.Here, it was assumed that the flow rate deviation was at a satisfactory level if it was less than 4.5%. When the viscosity ratio is 2, the flow rate deviation is clearly 4.5% or less from the MD of 400% of the LD (▼), so it is considered preferable for the embodiment in which the MD is 400% to 1000% of the LD. In particular, the area marked with a box in the graph of FIG. 19 is a desirable area in the process window. In this part, MD > 4 × LD is satisfied and 4.5 × C > MH > 2.5 × C is also satisfied. Design the indentation depth (MD) of the first manifold (137) to satisfy MD > 4 Depth can be designed.
다시 말해, 절연 코팅액이 제1 매니폴드(137)에서의 점도와 슬릿(138)에서의 점도의 비가 2인 경우, 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)와 제2 매니폴드(117)의 만입 깊이를 합한 깊이(제2 매니폴드를 포함하는 경우라면)는 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 4배보다 크게 한다. 제2 매니폴드가 없는 경우라면 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 4배보다 크게 한다. 제1 매니폴드(137)는 폭(MW)과 높이(MH)가 서로 동일할 때에 제1 매니폴드(137)의 높이(MH)는 절연 코팅용 홀(115)의 직경(C)의 2.5배보다 크고 4.5배보다 작게 한다. In other words, when the ratio of the viscosity of the insulating coating liquid in the
도 20은 점도 비가 3인 경우이다. 도 20의 가로축도 MH의 크기이다. MH를 C 대비 1배(100%)에서 5배(500%) 증가시키면서 시뮬레이션하였다. 도 20의 세로축은 유량 편차이다. 도 20에도 MD를 LD 대비 1배(100%)에서 10배(1000%) 증가시키면서 각 MD에서 MH 변화에 따른 유량 편차의 변화를 도시하였다. Figure 20 shows the case where the viscosity ratio is 3. The horizontal axis in Figure 20 also represents the size of MH. MH was simulated by increasing from 1 time (100%) to 5 times (500%) compared to C. The vertical axis in Figure 20 represents the flow rate deviation. Figure 20 also shows the change in flow rate deviation according to the MH change in each MD while increasing the MD from 1 time (100%) to 10 times (1000%) compared to the LD.
유량 편차는 5% 이하이면 만족할만한 수준이라고 가정하였다. 점도 비가 3일 때 MD가 LD 대비 500%인 것(○)부터 유량 편차가 확실하게 5% 이하로 나타나므로, MD가 LD 대비 500% 내지 1000%인 실시예에 대하여 바람직하다고 본다. 특별히 도 20 그래프에서 박스로 표시한 부분은 공정 윈도우상 바람직한 영역이다. 해당 부분에서는 MD > 5 × LD를 만족하면서 4.5×C > MH > 3×C도 만족하고 있다. 해당 영역에서는 유량 편차 50% 이상 감소하며 유량 편차 최저점을 포함하고 있다. MD > 5 × LD를 만족하도록 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 설계하거나 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)와 제2 매니폴드(117)의 만입 깊이를 합한 깊이를 설계할 수 있다.It was assumed that the flow rate deviation was at a satisfactory level if it was less than 5%. When the viscosity ratio is 3, the flow rate deviation is clearly 5% or less from the MD of 500% of the LD (○), so it is considered preferable for the embodiment in which the MD is 500% to 1000% of the LD. In particular, the area marked with a box in the graph of FIG. 20 is a desirable area in the process window. In this part, MD > 5 × LD is satisfied and 4.5 × C > MH > 3 × C is also satisfied. In this area, the flow rate deviation is reduced by more than 50% and includes the lowest point of the flow rate deviation. Design the indentation depth (MD) of the first manifold (137) to satisfy MD > 5 Depth can be designed.
다시 말해, 절연 코팅액이 제1 매니폴드(137)에서의 점도와 슬릿(138)에서의 점도의 비가 3인 경우, 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)와 제2 매니폴드(117)의 만입 깊이를 합한 깊이(제2 매니폴드를 포함하는 경우라면)는 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 5배보다 크게 한다. 제2 매니폴드가 없는 경우라면 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 5배보다 크게 한다. 제1 매니폴드(137)는 폭(MW)과 높이(MH)가 서로 동일할 때에 제1 매니폴드(137)의 높이(MH)는 절연 코팅용 홀(115)의 직경(C)의 3배보다 크고 4.5배보다 작게 한다. In other words, when the ratio of the viscosity of the insulating coating liquid in the
도 21은 점도 비가 4인 경우이다. 도 21의 가로축도 MH의 크기이다. MH를 C 대비 1배(100%)에서 5배(500%) 증가시키면서 시뮬레이션하였다. 도 21의 세로축은 유량 편차이다. 도 21에도 MD를 LD 대비 1배(100%)에서 10배(1000%) 증가시키면서 각 MD에서 MH 변화에 따른 유량 편차의 변화를 도시하였다. Figure 21 shows a case where the viscosity ratio is 4. The horizontal axis in Figure 21 also represents the size of MH. MH was simulated by increasing from 1 time (100%) to 5 times (500%) compared to C. The vertical axis in Figure 21 represents the flow rate deviation. Figure 21 also shows the change in flow rate deviation according to the MH change in each MD while increasing the MD from 1 time (100%) to 10 times (1000%) compared to the LD.
유량 편차는 5% 이하이면 만족할만한 수준이라고 가정하였다. 점도 비가 4일 때 MD가 LD 대비 800%인 것(△)부터 유량 편차가 확실하게 5% 이하로 나타나므로, MD가 LD 대비 800% 내지 1000%인 실시예에 대하여 바람직하다고 본다. 특별히 도 21 그래프에서 박스로 표시한 부분은 공정 윈도우상 바람직한 영역이다. 해당 부분에서는 MD > 5 × LD를 만족하면서 4.5×C > MH > 3×C도 만족하고 있다. MD > 5 × LD를 만족하도록 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 설계하거나 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)와 제2 매니폴드(117)의 만입 깊이를 합한 깊이를 설계할 수 있다.It was assumed that the flow rate deviation was at a satisfactory level if it was less than 5%. When the viscosity ratio is 4, the flow rate deviation is clearly 5% or less from the MD of 800% of the LD (△), so it is considered preferable for the embodiment in which the MD is 800% to 1000% of the LD. In particular, the area marked with a box in the graph of FIG. 21 is a desirable area in the process window. In this part, MD > 5 × LD is satisfied and 4.5 × C > MH > 3 × C is also satisfied. Design the indentation depth (MD) of the first manifold (137) to satisfy MD > 5 Depth can be designed.
다시 말해, 절연 코팅액이 제1 매니폴드(137)에서의 점도와 슬릿(138)에서의 점도의 비가 4인 경우, 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)와 제2 매니폴드(117)의 만입 깊이를 합한 깊이(제2 매니폴드를 포함하는 경우라면)는 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 5배보다 크게 한다. 제2 매니폴드가 없는 경우라면 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 5배보다 크게 한다. 제1 매니폴드(137)의 폭(MW)과 높이(MH)가 서로 동일할 때에 제1 매니폴드(137)의 높이(MH)는 절연 코팅용 홀(115)의 직경(C)의 3배보다 크고 4.5배보다 작게 한다. In other words, when the ratio of the insulating coating liquid's viscosity in the
도 18 내지 도 21의 결과를 보면 알 수 있듯이, 슬릿(138)에서의 점도와 제1 매니폴드(137)에서의 점도가 차이가 없는 액일 경우, 즉 도 18처럼 점도 비 1인 경우에는 제1 매니폴드(137)의 효과가 매우 좋다. 그리고 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)를 슬릿(138)의 만입 깊이(LD)의 3배 이상으로만 하면 공정 윈도우상으로도 바람직하다. 하지만 차이가 4배(제1 매니폴드(137)에서의 점도/슬릿(138)에서의 점도 >4) 이상 날 경우에는 효과가 없다. 그러므로 점도 비가 1 내지 4인 액에 대해서 심(130)에 추가 설계하는 제1 매니폴드(137)의 효과가 발현된다. 점도 비에 따라 최적점이 달라지며, 제1 매니폴드(137)의 만입 깊이(MD)가 깊을수록 효과가 좋다. 따라서 심(130)에 제1 매니폴드(137)만 만들어서 효과가 적을 경우 다이 블록(110, 120)에 제2 매니폴드(117)를 만드는 가공이 필요할 수 있다. As can be seen from the results of FIGS. 18 to 21, when the viscosity in the
이상에서 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 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the claims.
100: 슬롯 다이 코터
110: 상부 다이
115: 절연 코팅용 홀
117: 제2 매니폴드
120: 하부 다이
130: 심
134, 135, 136: 유로
134a, 135a, 136a: 토출구
137: 제1 매니폴드
138: 슬릿
140: 매니폴드100: Slot die coater 110: Upper die
115: Hole for insulating coating 117: Second manifold
120: lower die 130: shim
134, 135, 136:
137: first manifold 138: slit
140: manifold
Claims (14)
상기 상부 다이와 하부 다이 사이에 개재되어 슬롯과 토출구를 정의하는 심; 및
상기 상부 다이의 토출구에 인접하여 상기 상부 다이를 수직 관통하여 형성되는 절연 코팅용 홀을 포함하고,
상기 심은
상기 절연 코팅용 홀을 통하여 공급되는 절연 코팅액을 담을 수 있는 공간을 형성하도록 상기 절연 코팅용 홀과 대응되는 위치에 상기 심의 표면으로부터 만입 형성되는 절연 코팅용 제1 매니폴드; 및
상기 절연 코팅액을 토출할 수 있도록 상기 제1 매니폴드의 일단과 연통하여 상기 심의 표면으로부터 만입 형성되는 슬릿을 포함하며,
상기 제1 매니폴드의 만입 깊이(MD)는 상기 슬릿의 만입 깊이(LD)보다 큰 것을 특징으로 하는 슬롯 다이 코터.upper die and lower die;
a shim interposed between the upper die and the lower die to define a slot and an outlet; and
It includes a hole for insulating coating formed adjacent to the discharge port of the upper die and vertically penetrating the upper die,
The above planted
a first manifold for insulating coating that is indented from the surface of the shim at a position corresponding to the insulating coating hole to form a space capable of containing the insulating coating liquid supplied through the insulating coating hole; and
It includes a slit that is indented from the surface of the shim and communicates with one end of the first manifold to discharge the insulating coating liquid,
A slot die coater, characterized in that the indentation depth (MD) of the first manifold is greater than the indentation depth (LD) of the slit.
Priority Applications (2)
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2023
- 2023-03-09 KR KR1020230031435A patent/KR20240016165A/en unknown
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