KR20240052634A - 슬롯 다이 코터 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 슬롯 다이 코터는 상기 코팅액을 수용하는 매니폴드부 및 매니폴드부에 수용된 코팅액을 외부로 토출하는 토출구를 포함하며, 전단부에는 립부가 마련된 슬롯 다이부; 코팅액의 온도 변화에 따라 변화되는 립부의 온도를 기설정 온도로 일정하게 유지시키기 위한 항온매체가 이동하도록 슬롯 다이부의 내부에 제공되는 제1 항온매체 이동유로; 제1 항온매체 이동유로로 공급되는 항온매체의 온도를 조절하여 제1 항온매체 이동유로에 상기 항온매체를 공급하는 항온매체 공급유닛; 및 항온매체 공급 유닛의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

슬롯 다이 코터{Slot die coater}

본 발명은 슬롯 다이 코터에 관한 것이다.

좀 더 구체적으로, 슬롯 다이부의 내부에 항온매체를 공급하여, 코팅액의 온도 변화와는 무관하게 립부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하는 슬롯 다이 코터에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.

이차전지에 대한 적용 분야가 넓어짐에 따라 보다 고용량의 이차전지에 대한 수요가 급증하고 있다. 이차전지의 용량을 높이는 방법으로, 전극 합제층의 로딩량을 높이는 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 이차전지용 전극은 집전체(11) 상에 전극 슬러리를 코팅한 후 건조 및 압연 과정을 거쳐 제조한다. 그러나, 전극 합제층의 로딩량을 높이기 위해서는, 집전체(11) 상에 다량의 전극 슬러리를 코팅해야 한다. 전극 슬러리의 코팅량을 증가시키기 위해서는, 보다 높은 수준의 코팅 균일성이 요구된다.

도 1은 종래의 전극 슬러리 코팅 시스템을 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 전극 슬러리 슬롯 다이(20)는 일방향(R)으로 회전하는 코팅롤(10) 상을 경유하는 집전체(11) 상에 전극 슬러리를 토출한다. 구체적으로, 집전체(11)는 일방향(R)으로 회전하는 코팅롤(10) 상을 경유하면서 MD(Mechanical Direction) 방향(F)으로 이송된다. 전극 슬러리 슬롯 다이부(20)는 전극 슬러리 토출부(21)를 통해 집전체(11) 상에 전극 슬러리를 토출하고, 이를 통해 집전체(11) 상에 특정 폭(D)의 전극 슬러리 코팅층(12)를 형성한다.

전극 슬러리 코팅층(12)의 두께를 일정하게 유지하기 위해서는, 전극 슬러리 토출부(21)와 코팅롤(10) 사이의 간격을 일정하게 제어하여야 한다. 종래에는, 전극 슬러리 코팅 시스템의 외기 온도를 고려하여 코팅롤(10)의 위치 혹은 외경을 변화시키는 시도가 있었다.

그러나, 이러한 시도는 토출되는 전극 슬러리의 온도를 고려하지 않은 것이다. 전극 슬러리 코팅 시스템의 외기 온도는 설비 내 공조 시스템 등을 통해 제어 가능하다. 그러나, 전극 슬러리 슬롯 다이부(20)로부터 토출되는 전극 슬러리는 공정 단계별로 혹은 가열 시점 등의 변수로 인해 일정 범위 내에서 온도 변화가 유발된다. 통상적으로, 전극 슬러리 슬롯 다이부(20)는 특정 온도의 전극 슬러리를 토출하는 것을 예정하고 설계 및 제작된다.

전극 슬러리의 온도 변화는 전극 슬러리 토출부(21)의 미세한 변위 내지 변형을 유도하고 이는 전극 슬러리 코팅층(12)의 두께를 불균일하게 하는 원인이 된다.

따라서, 전극 슬러리 코팅시, 슬롯 다이부(20)로부터 토출되는 전극 슬러리의 온도에 대응하여 코팅 균일성을 구현할 수 있는 기술에 대한 필요성이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2021-0158589호

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 슬롯 다이부의 내부에 항온매체를 공급하여, 코팅액의 온도 변화와는 무관하게 립부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하는 슬롯 다이 코터를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 따른 코팅롤에 의해 이송되는 기재 상에 코팅액을 토출하여 코팅층을 형성하는 슬롯 다이 코터는 상기 코팅액을 수용하는 매니폴드부 및 상기 매니폴드부에 수용된 상기 코팅액을 외부로 토출하는 토출구를 포함하며, 전단부에는 립부가 마련된 슬롯 다이부; 상기 코팅액의 온도 변화에 따라 변화되는 상기 립부의 온도를 기설정 온도로 일정하게 유지시키기 위한 항온매체가 이동하도록 상기 슬롯 다이부의 내부에 제공되는 제1 항온매체 이동유로; 상기 제1 항온매체 이동유로로 공급되는 항온매체의 온도를 조절하여 상기 제1 항온매체 이동유로에 상기 항온매체를 공급하는 항온매체 공급유닛; 및 상기 항온매체 공급 유닛의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 슬롯 다이 코터를 사용하면 다음과 같은 장점이 달성된다.

첫째, 슬롯 다이부의 내부에 항온매체를 공급하여, 코팅액의 온도 변화와는 무관하게 립부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 함으로써, 항온매체가 이동하지 않는 경우에서의 립부의 변위량에 비해 항온매체가 이동하는 경우에서의 립부의 변위량을 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.

둘째, 제1 온도 센서, 변위 센서, 및 두께 센서의 정보를 바탕으로 슬롯 다이부의 내부에 항온매체를 공급하여, 립부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 함으로써, 균일한 코팅액 코팅이 가능한 효과를 제공한다.

셋째, 슬롯 다이부의 내부 및 코팅롤의 내부에 항온매체를 공급하여, 슬롯 다이부의 온도와 코팅롤의 온도가 동일하게 유지되도록 함으로써, 코팅액의 코팅층 품질을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래 기술에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 다이부의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 항온매체 공급유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 립부의 변위 측정 위치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 항온매체 이동유로에 항온매체가 이동하는 경우와 이동하지 않는 경우에서의 립부의 변위 측정 위치별 변위량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코팅액의 온도 변화에 따른 립부의 변위 측정 위치별 변위량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 코팅액의 온도 변화에 따른 립부의 변형 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 코팅액의 온도 변화에 따른 코팅층의 변형 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 다이부의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 항온매체 공급유닛을 설명하기 위한 도면이다.

후술하는 각각의 실시예에서의 기재 및 코팅액은 예를 들어, 집전체 및 슬러리일 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 코팅롤(10)에 의해 이송되는 기재(11) 상에 코팅액을 토출하여 코팅층(12)을 형성하는 슬롯 다이 코터는 상기 코팅액을 수용하는 매니폴드부(130) 및 상기 매니폴드부(130)에 수용된 상기 코팅액을 외부로 토출하는 토출구(150)를 포함하며, 전단부에는 립부(140)가 마련된 슬롯 다이부(100); 상기 코팅액의 온도 변화에 따라 변화되는 상기 립부(140)의 온도를 기설정 온도로 일정하게 유지시키기 위한, 항온매체가 이동하도록 상기 슬롯 다이부(100)의 내부에 제공되는 제1 항온매체 이동유로(200); 상기 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하여 상기 제1 항온매체 이동유로(200)에 상기 항온매체(P)를 공급하는 항온매체 공급유닛(300); 및 상기 항온매체 공급유닛(300)의 동작을 제어하는 제어부(400);를 포함한다.

이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구성 및 동작을 상세히 기술한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 슬롯 다이부(100), 제1 항온매체 이동유로(200), 항온매체 공급유닛(300), 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 슬롯 다이부(100)에서 코팅액이 토출되는 토출구(150)측을 전방측, 그 반대 측을 후방측으로 정의할 수 있다.

슬롯 다이부(100)는 제1 다이(110) 및 제1 다이(110)와 결합되어 매니폴드부(130) 및 토출구(150)를 형성하는 제2 다이(120)를 포함할 수 있다.

제1 다이(110)의 일면과 제2 다이(120)의 일면은 서로 마주보도록 배치될 수 있으며, 서로 마주보는 두 다이(110,120)의 일면은 코팅액의 토출 방향과 평행할 수 있다.

매니폴드부(130)는 외부의 공급부(미도시)로부터 공급되는 코팅액을 일시적으로 수용할 수 있다.

매니폴드부(130)는 제1 다이(110) 또는 제2 다이(120) 중 하나에 형성될 수 있다. 매니폴드부(130)는 제1 다이(110) 또는 제2 다이(120)가 서로 마주보는 면 중 하나가 만입됨으로써 형성될 수 있다. 매니폴드부(130)는 소정의 깊이를 가지는 홈의 형태로 형성될 수 있다.

매니폴드부(130)는 공급부로부터 공급된 코팅액을 슬롯 다이부(100)의 길이방향으로 넓게 분배하기 위한 구조로 형성될 수 있다.

립부(140)는 슬롯 다이부(100)의 전단부에 형성된 립 형태의 부분일 수 있으며, 제1 다이(110)이 전단부에는 제1 립부(141)가 마련되고, 제2 다이(120)의 전단부에는 제2 립부(142)가 마련될 수 있다.

제1 립부(141)와 제2 립부(142) 사이에는 매니폴드부(130)에 수용된 코팅액을 슬롯 다이부(100)의 외부로 토출하는 토출구(150)가 마련될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았지만, 제1 다이(110)와 제2 다이(120) 사이에는 심(shim) 부재가 추가로 제공될 수 있다. 심 부재는 제1 다이(110)와 제2 다이(120)가 소정의 간격을 두고 이격되도록 하기 위한 구성일 수 있으며, 심 부재의 두께에 의해 제1 다이(110)와 제2 다이(120) 사이의 간격, 즉 상술한 토출구(150)의 폭이 결정될 수 있다. 심 부재는 제1 다이(110) 및 제2 다이(120)의 가장자리를 따라 형성된 프레임 구조의 판재로써, 코팅액을 토출하는 토출구(150)의 방향으로 개방된 형태를 가질 수 있다. 심 부재는 'ㄷ'자 형상을 가질 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 항온매체 이동유로(200)는 코팅액의 온도 변화에 따라 변화되는 립부(140)의 온도를 기설정 온도로 일정하게 유지시키기 위한, 항온매체(P)가 이동하도록 슬롯 다이부(100)의 내부에 제공될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 항온매체 이동유로(200)는 제1 다이(110)의 내부 및 제2 다이(120)의 내부에 각각 제공되되 제1 립부(141) 및 제2 립부(142)와 인접한 부분에 제공될 수 있으며, 슬롯 다이부(100)의 길이방향 폭을 따라 연장될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 항온매체(P)는 냉각수인 PCW(Process Cooling Water)가 사용된 것이 제시되고 있지만, 이에 제한되지 않는다는 점에 유의하여야 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 항온매체 공급유닛(300)은 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하여 제1 항온매체 이동유로(200)에 항온매체(P)를 공급할 수 있다. 이러한 항온매체 공급유닛(300)는 공급라인(310), 배출라인(320), 공급밸브(330), 배출밸브(340), 및 온도조절부(350)를 포함할 수 있다.

공급라인(310)은 제1 항온매체 이동유로(200)에 항온매체(P)를 공급할 수 있고, 배출라인(320)은 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급된 항온매체(P)를 제1 항온매체 이동유로(200)로부터 배출할 수 있다.

이때, 공급밸브(330)는 공급라인(310) 상에 설치되어 항온매체(P)의 공급량을 조절할 수 있고, 배출밸브(340)는 배출라인(320) 상에 설치되어 항온매체(P)의 배출량을 조절할 수 있다.

온도조절부(350)는 일측이 공급라인(310)과 연결되고 타측이 배출라인(320)과 연결되어 공급라인(310)에 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 코팅액의 온도가 기설정된 온도보다 높아 슬롯 다이부(100)의 온도가 높아진 경우에는 온도조절부(350)를 통해 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 낮춰서 슬롯 다이부(100)의 온도가 낮아지도록 하고, 코팅액의 온도가 기설정된 온도보다 낮아 슬롯 다이부(100)의 온도가 낮아진 경우에는 온도조절부(350)를 통해 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 높여서 슬롯 다이부(100)의 온도가 높아지도록 한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 항온매체 공급유닛(300)은 공급라인(310)과 배출라인(320)을 서로 연결되게 설치될 수 있다. 이에 따라, 항온매체(P)가 순환될 수 있다.

제어부(400)는 제1 항온매체 이동유로(200)에 항온매체(P)가 공급될 수 있도록 항온매체 공급유닛(300)의 동작을 제어할 수 있다.

즉, 본 발명에 제1 실시예에 따른 항온매체(P)는 공급라인(310)으로부터 제1 항온매체 이동유로(200)를 지나 배출라인(320)으로 이동할 수 있다. 이때, 공급라인(310)에 설치된 공급밸브(330) 및 배출라인(320)에 설치된 배출밸브(340)를 통해 항온매체(P)의 공급량 및 배출량을 조절할 수 있다. 또한, 제1 항온매체 이동유로(200)로부터 배출라인(320)으로 배출된 항온매체(P)는 재순환을 위해 다시 공급라인(310)으로 이동될 수 있고, 공급라인(310)으로 항온매체(P)가 이동하기 전에 온도조절부(350)를 통해 적절한 온도로 변경된 후에 공급라인(310)으로 이동할 수 있다.

따라서, 본 발명에 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 항온매체 공급유닛(300)을 통해 항온매체(P)를 제1 항온매체 이동유로(200)에 공급함에 따라, 코팅액의 온도 변화와는 무관하게 슬롯 다이부(100)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 결과적으로, 항온매체(P)에 의해 슬롯 다이부(100)의 온도가 일정하게 유지됨에 따라 립부(140)의 온도 또한 일정하게 유지되므로 항온매체(P)가 이동하지 않는 경우에서의 립부(140)의 변위량에 비해 항온매체(P)가 이동하는 경우에서의 립부(140)의 변위량을 감소시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 립부의 변위 측정 위치를 나타낸 도면이다. 이때, 립부의 변위 측정 위치는 중심부(Center), 중심부를 기준으로 좌우측 방향으로 멀어지는 제1 좌우측 대칭 위치(Left 1, Right 1), 제2 좌우측 대칭 위치(Left 2, Right 2), 및 제3 좌우측 대칭 위치(Left 3, Right 3)일 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 항온매체 이동유로에 항온매체가 이동하는 경우와 이동하지 않는 경우에서의 립부의 각 변위 측정 위치별 변위량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 여기서, 도 6a는 제1 항온매체 이동유로에 항온매체가 이동하는 상태에서의 각 변위 측정 위치별 변위량을 나타낸 것이고, 도 6b는 제1 항온매체 이동유로에 항온매체가 이동하지 않는 상태에서의 각 변위 측정 위치별 변위량을 나타낸 것이다. 이때, 코팅액의 공급 온도를 23℃ -> 30℃ -> 23℃로 변화시킨 것을 1사이클로 하여 3회 반복 실험한 데이터를 그래프로 나타낸 것이다. 여기서, 상부측 그래프는 코팅액 온도, 립부 온도, 슬롯 다이부 온도, 및 현장 온도를 나타낸 것이고, 하부측 그래프는 립부의 변위 측정 위치별 각 변위량을 나타낸 것이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 코팅액의 온도 변화에 따른 립부의 변위 측정 위치별 변위량을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 여기서, 도 7a는 제1 항온매체 이동유로에 항온매체가 이동하는 상태에서 코팅액의 온도 변화에 따른 각 변위 측정 위치별 변위량을 나타낸 것이고, 도 7b는 제1 항온매체 이동유로에 항온매체가 이동하지 않는 상태에서 코팅액의 온도 변화에 따른 각 변위 측정 위치별 변위량을 나타낸 것이다.

즉, 도 6a 내지 도 7b의 그래프에서 도시된 바와 같이, 제1 항온매체 이동유로(200)에 항온매체(P)가 이동하지 않은 경우 대비 제1 항온매체 이동유로(200)에 항온매체(P)가 이동하는 경우가 립부(140)의 중심부에서의 최대 변위량이 10um 정도가 감소한다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제1 항온매체 이동유로(200)에 항온매체(P)가 이동하지 않은 경우에는 립부(140)의 좌우측 대칭 위치 각각에서의 변위량 차가 크게 발생하는 반면, 항온매체(P)가 이동하는 경우에는 립부(140)이 좌우측 대칭 위치 각각에서의 변위량 차가 거의 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는 도 8을 도 2와 함께 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 다이 코터에 대해 설명한다.

도 8을 도 2와 함께 참조하면. 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 전술한 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터와 유사한 구성을 가진다. 다만, 제2 실시예는 제1 실시예와 달리 적어도 하나의 제1 온도 센서(500)를 더 구비하고 있다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 전술한 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 온도 센서(500)는 립부(140)의 일측에 제공되어, 립부(140)의 온도를 측정할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1 온도 센서(500)는 립부(140)의 길이방향 폭을 따라 중심부측 및 양 측부측에 각각 설치된 것이 제시되지만, 이에 제한되지 않는다는 점에 유의하여야 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 제어부(400)는 제1 온도 센서(500)에서 측정되어 전달받은 립부(140)의 온도값을 기초하여 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 매니폴드부(130)로 공급된 코팅액의 온도가 기설정 온도보다 낮으면, 제1 온도 센서(500)를 통해 측정된 립부(140)의 온도가 기설정 온도보다 낮게 측정된다. 이때, 제어부(400)는 제1 온도 센서(500)에서 측정된 립부(140)의 온도값을 전달받아 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어하여, 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도가 높아지도록 한다. 그러면, 제1 항온매체 이동유로(200)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 립부(140)의 온도가 기설정 온도보다 낮아진 코팅액의 온도와는 무관하게 기설정 온도로 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 매니폴드부(130)로 공급된 코팅액의 온도가 기설정 온도보다 높으면 제1 온도 센서(500)를 통해 측정된 립부(140)의 온도가 기설정 온도보다 높게 측정된다. 이때, 제어부(400)는 제1 온도 센서(500)에서 측정된 립부(140)의 온도값을 전달받아 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어하여, 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도가 낮아지도록 한다. 그러면, 제1 항온매체 이동유로(200)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 립부(140)의 온도가 기설정 온도보다 높아진 코팅액의 온도와는 무관하게 기설정 온도로 일정하게 유지될 수 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 제1 온도 센서(500)에서 측정되어 전달받은 립부(140)의 온도값을 기초로 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하여 공급함에 따라, 코팅액의 온도와는 무관하게 립부(140)의 온도를 일정하게 유지시키므로 립부(140)의 변위량을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 코팅액의 온도 변화에 따른 립부의 변형 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는 도 9 및 도 10을 도 2와 함께 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 슬롯 다이 코터에 대해 설명한다.

도 9 및 도 10을 도 2와 함께 참조하면. 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 전술한 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터와 유사한 구성을 가진다. 다만, 제3 실시예는 제1 실시예와 달리 적어도 하나의 변위 센서(600)를 더 구비하고 있다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 전술한 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 변위 센서(600)는 립부(140)의 전방측에 제공되어, 립부(140)의 수평방향 변위를 측정할 수 있다. 한편, 도 2에서는 도면 작성의 편이상 변위 센서가 슬롯 다이부의 후방측에 제공된 것이 도시되어 있지만, 도 8에 도시된 바와 같이, 변위 센서는 립부의 전방측에 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 변위 센서(600)는 립부(140)의 길이방향 폭을 따라 중심부측 및 양 측부측에 각각 설치된 것이 제시되지만, 이에 제한되지 않는다는 점에 유의하여야 한다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 제어부(400)는 립부(140)의 중심부측 및 양 측부측의 변위 센서(600)에서 측정되어 전달받은 립부(140)의 변위값을 기초하여 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 슬롯 다이부(100)의 토출구(150)에서 토출되는 코팅액의 온도가 기설정 온도(23 ℃)보다 높은 경우에는, 립부(140)의 양 측부가 중심부보다 큰 폭으로 팽창하며, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 슬롯 다이부(100)의 토출구(150)에서 토출되는 코팅액의 온도가 기설정 온도(23 ℃)보다 낮은 경우에는, 립부(140)의 양 측부가 중심부보다 큰 폭으로 수축하는 경향이 나타난다.

이때, 각각의 변위 센서(600)는 립부(140)의 중심부 및 양 측부의 변위를 각각 측정하여 제어부(400)로 전달하고, 제어부(400)는 변위 센서(600)에서 전달받은 립부(140)의 중심부의 변위값 및 양 측부의 변위값을 기초하여 항온매체(P)의 온도를 조절하도록 제어한다.

여기서, 각각의 변위 센서(600)에서 측정된 립부(140)의 중심부 변위값보다 양 측부 변위값이 작은 경우에는, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 코팅액의 온도가 기설정 온도보다 높은 경우이므로, 립부(140)의 온도 또한 높아진 경우다. 이때, 제어부(400)는 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어하여, 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도가 낮아지도록 한다. 그러면, 제1 항온매체 이동유로(200)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 립부(140)의 온도가 기설정 온도보다 높아진 코팅액의 온도와는 무관하게 기설정 온도로 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 각각의 변위 센서(600)에서 측정된 립부(140)의 중심부 변위값보다 양 측부 변위값이 큰 경우에는, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 코팅액의 온도가 기설정 온도보다 낮은 경우이므로, 립부(140)의 온도 또한 낮아진 경우다. 이때, 제어부(400)는 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어하여, 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도가 높아지도록 한다. 제1 항온매체 이동유로(200)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 립부(140)의 온도가 기설정 온도보다 낮아진 코팅액의 온도와는 무관하게 기설정 온도로 일정하게 유지될 수 있다.

즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 변위 센서(600)에서 측정되어 전달받은 립부(140)의 변위값을 기초로 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하여 공급함에 따라, 코팅액의 온도와는 무관하게 립부(140)의 온도를 일정하게 유지시키므로 립부(140)의 중심부 및 양 측부의 변위량을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 코팅액의 온도 변화에 따른 코팅층의 변형 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는 도 11 및 도 12를 도 2 및 도 10과 함께 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬롯 다이 코터에 대해 설명한다.

도 11 및 도 12를 도 2 및 도 10과 함께 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 전술한 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터와 유사한 구성을 가진다. 다만, 제4 실시예는 제1 실시예와 달리 적어도 하나의 두께 센서(700)를 더 구비하고 있다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 전술한 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 두께 센서(700)는 기재(11)의 상하측 각각 제공되어 기재(11)에 도포된 코팅액의 코팅 두께를 측정할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 두께 센서(700)는 코팅롤(10)의 길이방향 폭을 따라 중심부측 및 양 측부측에 각각 설치된 것이 제시되지만, 이에 제한되지 않는다는 점에 유의하여야 한다.

본 발명의 제4 실시예에 따른 제어부(400)는 두께 센서(700)에서 측정되어 전달받은 코팅 두께값을 기초하여 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 슬롯 다이부(100)의 토출구(150)에서 토출되는 코팅액의 온도가 기설정 온도(23 ℃)보다 낮아 립부(140)의 양 측부가 중심부 보다 큰 폭으로 수축된 경우에는, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 기재(11)에 코팅되는 코팅액의 코팅층(12) 형상이 중심부가 오목한 형상으로 나타날 수 있고, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 슬롯 다이부(100)의 토출구(150)에서 토출되는 코팅액의 온도가 기설정 온도(23 ℃)보다 높아 립부(140)의 립부(140)의 양 측부가 중심부보다 큰 폭으로 팽창한 경우에는, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 기재(11)에 코팅되는 코팅액의 코팅층(12) 형상이 중심부가 볼록한 형상으로 나타날 수 있다.

이때, 각각의 두께 센서(700)는 코팅층(12)의 중심부 및 양 측부의 두께를 각각 측정하여 제어부(400)로 전달하고, 제어부(400)는 두께 센서(700)에서 전달받은 코팅층(12)의 중심부의 두께값 및 양 측부의 두께값을 바탕으로 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어한다.

여기서, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 각각의 두께 센서(700)에서 측정된 코팅층(12)의 중심부의 두께값보다 양 측부의 두께값이 큰 경우에는 코팅액의 온도가 기설정 온도보다 낮은 경우이므로, 립부(140)의 온도 또한 낮아진 경우다. 이때, 제어부(400)는 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어하여, 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도가 높아지도록 한다. 그러면, 제1 항온매체 이동유로(200)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 립부(140)의 온도가 기설정 온도보다 낮아진 코팅액의 온도와는 무관하게 기설정 온도로 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 두께 센서(700)에서 측정된 코팅층(12)의 중심부의 두께값보다 양 측부의 두께값이 작은 경우에는 코팅액의 온도가 기설정 온도보다 높은 경우이므로, 립부(140)의 온도 또한 높아진 경우다. 이때, 제어부(400)는 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어하여, 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도가 낮아지도록 한다. 그러면, 제1 항온매체 이동유로(200)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 립부(140)의 온도가 기설정 온도보다 높아진 코팅액의 온도와는 무관하게 기설정 온도로 일정하게 유지될 수 있다.

즉, 본 발명의 제4 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 두께 센서(700)에서 측정되어 전달받은 코팅액 코팅층(12)의 두께값을 기초로 제1 항온매체 이동유로(200)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하여 공급함에 따라, 코팅액의 온도와는 무관하게 립부(140)의 온도를 기설정 온도로 일정하게 유지시키므로 립부(140)의 중심부 및 양 측부의 변위량을 일정하게 유지시킬 수 있다. 결과적으로, 립부(140)의 중심부 및 양 측부의 변위량이 일정함에 따라, 기재(11) 상에 코팅되는 코팅액의 코팅층(12)의 코팅 균일성을 확보할 수 있게 된다.

도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 슬롯 다이 코터의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에서는 도 13을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 슬롯 다이 코터에 대해 설명한다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 전술한 제1 실시예에 따른 슬롯 다이 코터와 유사한 구성을 가진다. 다만, 제5 실시예는 제1 실시예와 달리 적어도 하나의 제2 온도 센서(800) 및 제2 항온매체 이동유로(900)를 더 구비하고 있다는 점에서 차이가 있다. 따라서, 전술한 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 제2 온도 센서(900)는 토출구(150)의 전방측 구비되어, 토출구(150)로 토출되는 코팅액의 온도를 측정할 수 있다.

자세히 도시되지는 않았지만, 본 발명의 제5 실시예에 따른 제2 온도 센서(800)는 토출구(150)의 길이방향 폭을 따라 중심부측 및 양 측부측에 각각 설치된 것이 제시되지만, 이에 제한되지 않는다는 점에 유의하여야 한다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 제2 항온매체 이동유로(900)는 코팅롤(10)의 온도를 슬롯 다이부(100)의 온도와 동일하게 유지시키기 위한, 항온매체(P)가 이동하도록 코팅롤(10) 내부에 제공될 수 있다.

이때, 도시되지는 않았지만, 항온매체 공급유닛(300)은 항온매체(P) 유로로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하여 제1 항온매체 이동유로(200) 및 제2 항온매체 이동유로(900)에 각각 항온매체(P)를 공급할 수 있다.

본 발명의 제5 실시예에 따른 제어부(400)는 제2 온도 센서(800)에서 측정되어 전달받은 코팅액의 온도값을 기초하여 제1 항온매체 이동유로(200) 및 제2 항온매체 이동유로(900)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절하도록 제어할 수 있다.

예를 들어, 코팅액의 온도 변화에 따라 코팅액의 점도 또한 변화된다. 코팅액의 온도가 변화되어 코팅액의 점도가 변화되면 코팅액을 토출시키기 위한 공급압력 등이 변화되어 기재(11) 상에 코팅층(12)이 균일하게 형성되지 않을 수 있다.

이때, 제2 온도 센서(800)를 통해 측정된 코팅액의 온도가 기설정 온도보다 낮으면, 제어부(400)는 제2 온도 센서(800)에서 측정된 코팅액의 온도값을 전달받아 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어하여, 제1 항온매체 이동유로(200) 및 제2 항온매체 이동유로(900)로 공급되는 항온매체(P)의 온도가 높아지도록 한다. 그러면, 제1 항온매체(P) 이동유(200)로로 이동하는 항온매체(P)에 의해 슬롯 다이부(300)의 온도가 높아지는 것과 동시에 제2 항온매체 이동유로(900)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 코팅롤(10)의 온도가 슬롯 다이부(100)의 온도와 동일하게 유지될 수 있다. 이때, 슬롯 다이부(100)의 온도가 높아짐에 따라 토출되는 코팅액의 온도가 높아져 기설정 온도를 유지한 상태로 기재(11) 상에 토출될 수 있다. 기재(11) 상에 토출된 코팅액은 슬롯 다이부(100)의 온도와 동일한 온도로 유지되는 코팅롤(10)에 의해 기설정 온도를 유지한 상태로 코팅층(12)을 형성할 수 있게 된다.

또한, 제2 온도 센서(800)를 통해 측정된 코팅액의 온도가 기설정 온도보다 높으면, 제어부(400)는 제2 온도 센서(800)에서 측정된 코팅액의 온도값을 전달받아 항온매체 공급유닛(300)의 온도조절부(350)를 제어하여, 제1 항온매체 이동유로(200) 및 제2 항온매체 이동유(900)로로 공급되는 항온매체(P)의 온도가 낮아지도록 한다. 그러면, 제1 항온매체 이동유로(200)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 슬롯 다이부(100)의 온도가 낮아지는 것과 동시에 제2 항온매체 이동유로(900)로 이동하는 항온매체(P)에 의해 코팅롤(10)의 온도가 슬롯 다이부(100)의 온도와 동일하게 유지될 수 있다. 이때, 슬롯 다이부(100)의 온도가 낮아짐에 따라 토출되는 코팅액의 온도가 낮아져 기설정 온도를 유지한 상태로 기재(11) 상에 토출될 수 있다. 기재(11) 상에 도출되는 코팅액은 슬롯 다이부(100)의 온도와 동일한 온도로 유지되는 코팅롤(10)에 의해 기설정 온도를 유지한 상태로 코팅층(12)을 형성할 수 있게 된다.

즉, 본 발명의 제5 실시예에 따른 슬롯 다이 코터는 제2 온도 센서(800)에서 측정되어 전달받은 코팅액의 온도값을 기초로 제1 항온매체 이동유로(200) 및 제2 항온매체 이동유로(900)로 공급되는 항온매체(P)의 온도를 조절함에 따라, 슬롯 다이부(100)의 온도 및 코팅롤(10)의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 토출구(150)로 토출되어 기재(11) 상에 코팅되는 코팅액의 코팅층(12)의 균일성을 확보할 수 있게 된다.

앞서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 슬롯 다이 코터는 슬롯 다이부의 내부에 항온매체를 공급하여, 코팅액의 온도 변화와는 무관하게 립부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 함으로써, 항온매체가 이동하지 않는 경우에서의 립부의 변위량에 비해 항온매체가 이동하는 경우에서의 립부의 변위량을 감소시킬 수 있다.

또한. 제1 온도 센서, 변위 센서, 및 두께 센서의 정보를 바탕으로 슬롯 다이부의 내부에 항온매체를 공급하여, 립부의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 함으로써, 균일한 코팅액 코팅이 가능하다.

또한, 슬롯 다이부의 내부 및 코팅롤의 내부에 항온매체를 공급하여, 슬롯 다이부의 온도와 코팅롤의 온도가 동일하게 유지되도록 함으로써, 코팅액의 코팅층 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상으로 본 발명에 관하여 실시예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능하다.

10: 코팅롤 11: 집전체, 기재
12: 코팅층 20, 100: 슬롯 다이부
110: 제1 다이 120: 제2 다이
130: 매니폴드부 140: 립부
141: 제1 립부 142: 제2 립부
150: 토출구 200: 제1 항온매체 이동유로
300: 항온매체 공급유닛 310: 공급라인
320: 배출라인 330: 공급밸브
340: 배출밸브 350: 온도조절부
400: 제어부 500: 제1 온도 센서
600: 변위 센서 700: 두께 센서
800: 제2 온도센서 900: 제2 항온매체 이동유로

Claims (15)

1. 코팅롤에 의해 이송되는 기재 상에 코팅액을 토출하여 코팅층을 형성하는 슬롯 다이 코터에 있어서,
   상기 코팅액을 수용하는 매니폴드부 및 상기 매니폴드부에 수용된 상기 코팅액을 외부로 토출하는 토출구를 포함하며, 전단부에는 립부가 마련된 슬롯 다이부;
   상기 코팅액의 온도 변화에 따라 변화되는 상기 립부의 온도를 기설정 온도로 일정하게 유지시키기 위한 항온매체가 이동하도록 상기 슬롯 다이부의 내부에 제공되는 제1 항온매체 이동유로;
   상기 제1 항온매체 이동유로로 공급되는 항온매체의 온도를 조절하여 상기 제1 항온매체 이동유로에 상기 항온매체를 공급하는 항온매체 공급유닛; 및
   상기 항온매체 공급 유닛의 동작을 제어하는 제어부;
   를 포함하는 슬롯 다이 코터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬롯 다이부는
   상기 전단부에 제1 립부가 마련된 제1 다이; 및
   상기 전단부에 제2 립부가 마련되며, 상기 제1 다이에 결합되어 상기 매니폴더부 및 상기 토출구를 형성하는 제2 다이;
   를 포함하고,
   상기 제1 항온매체 이동유로는 상기 제1 다이의 내부 및 상기 제2 다이의 내부에 각각 제공되는 슬롯 다이 코터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 항온매체 이동유로는 상기 슬롯 다이부의 길이방향 폭을 따라 연장되는 슬롯 다이 코터.
4. 제1항에 있어서,
   제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 항온매체 공급유닛은
   상기 제1 항온매체 이동유로에 상기 항온매체를 공급하는 공급라인;
   상기 제1 항온매체 이동유로로부터 상기 항온매체를 배출하는 배출라인;
   상기 공급라인 상에 설치되어 상기 항온매체의 공급량을 조절하는 공급밸브;
   상기 배출라인에 상에 설치되어 상기 항온매체의 배출량을 조절하는 배출밸브; 및
   일측은 상기 공급라인에 연결되고 타측은 상기 배출라인에 연결되며, 상기 공급라인으로 공급되는 상기 항온매체의 온도를 조절하는 온도조절부;
   를 포함하는 슬롯 다이 코터.
5. 제4항에 있어서,
   상기 공급라인과 상기 배출라인은 상기 항온매체가 순환되도록 서로 연결되게 설치되는 슬롯 다이 코터.
6. 제1항에 있어서,
   상기 립부의 일측에는 상기 립부의 온도를 측정하는 적어도 하나의 제1 온도 센서가 추가로 구비되는 슬롯 다이 코터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 온도 센서에서 측정되어 전달받은 상기 립부의 온도값에 기초하여 상기 제1 항온매체 이동유로로 공급되는 상기 항온매체의 온도를 조절하도록 제어하는 슬롯 다이 코터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 립부의 전방측에는 상기 립부의 수평방향 변위를 측정하는 적어도 하나의 변위 센서가 추가로 구비되는 슬롯 다이 코터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 변위 센서에서 측정되어 전달받은 상기 립부의 수평방향 변위값에 기초하여 상기 항온매체 이동유로로 공급되는 상기 항온매체의 온도를 조절하도록 제어하는 슬롯 다이 코터.
10. 제1항에 있어서,
    상기 기재의 상하측 각각에는 상기 기재에 도포된 상기 코팅액의 코팅 두께를 측정하는 적어도 하나의 두께 센서가 추가로 구비되는 슬롯 다이 코터.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 두께 센서에서 측정되어 전달받은 상기 코팅액의 코팅 두께값에 기초하여 상기 항온매체의 온도를 조절하도록 제어하는 슬롯 다이 코터.
12. 제1항에 있어서,
    상기 코팅롤의 온도를 상기 슬롯 다이부와 동일하게 유지시키기 위한 상기 항온매체가 이동하도록 상기 코팅롤 내부에 제공되는 제2 항온매체 이동유로를 더 포함하는 슬롯 다이 코터.
13. 제12항에 있어서,
    상기 항온매체 공급유닛은 상기 항온매체를 상기 제1 항온매체 이동유로 및 상기 제2 항온매체 이동유로에 각각 공급하는 슬롯 다이 코터.
14. 제13항에 있어서,
    상기 립부의 전방측에는 상기 토출구를 통해 토출되는 상기 코팅액의 온도를 측정하는 적어도 하나의 제2 온도 센서가 추가로 구비되는 슬롯 다이 코터.
15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 온도 센서에서 측정되어 전달받은 상기 코팅액의 온도값에 기초하여 상기 제1 항온매체 이동유로 및 상기 제2 항온매체 이동유로로 공급되는 상기 항온매체의 온도를 조절하도록 제어하는 슬롯 다이 코터.