KR100686861B1 - 코팅 장치의 코팅 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅 장치의 코팅 노즐에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 유체 저항을 감소시켜 작은 압력으로 균일한 두께의 코팅층을 형성하여 코팅 품질을 향상시키고, 또한 코팅 펌프를 저속으로 회전시킬 수 있어 코팅 펌프의 수명을 연장하는데 있다.

이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 서브스트레이트에 일정 두께의 코팅액을 코팅할 수 있도록 내측에 일정 직경의 관로가 형성된 코팅 장치의 코팅 노즐에 있어서, 관로의 표면에는 다수의 유체 저항 감소 부재가 형성된 코팅 장치의 코팅 노즐이 개시된다.

코팅 노즐, 관로, 유체 저항, 코팅, 이차 전지

Description

코팅 장치의 코팅 노즐{Coating nozzle of coating device}

도 1은 종래의 코팅 장치 및 그 주변 구조를 도시한 개략도이다.

도 2는 종래 코팅 장치의 코팅 노즐을 도시한 확대 단면도로서, 관로내의 코팅액 속도 프로파일을 도시한 것이다.

도 3a는 본 발명의 일시예에 의한 코팅 노즐을 도시한 단면도이고, 도 3b는 본 발명에 의한 코팅 노즐에서 유체 저항 감소 부재에서의 코팅액에 대한 속도 프로파일을 도시한 것이며, 도 3c는 코팅 노즐의 관로에서 전체적인 코팅액의 속도 프로파일을 도시한 것이다.

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 코팅 노즐을 도시한 단면도이고, 도 4b는 코팅액의 속도 프로파일을 도시한 것이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100,200; 코팅 노즐

110,210; 관로

111,211; 유체 저항 감소 부재

112,212; 속도 프로파일

본 발명은 코팅 장치의 코팅 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세히는 유체 저항을 감소시켜 작은 압력으로도 균일한 두께의 코팅층을 얻을 수 있는 코팅 장치의 코팅 노즐에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 코팅 장치(10') 및 그 구조를 보면, 일측에 코팅 펌프(11')와 코팅 노즐(12')이 구비되어 서브스트레이트(2')에 소정 코팅액(3')을 코팅하는 코팅 장치(10')가 구비되고, 상기 코팅 장치(10')의 일측에는 코팅액(3')이 코팅된 서브스트레이트(2')를 건조하는 건조 장치(20')가 구비되어 있으며, 상기 건조 장치(20')의 일측에는 코팅액(3')이 건조된 서브스트레이트(2')를 권취하는 권취 장치(30')가 구비되어 있다. 여기서, 상기 코팅액(3')은 예를 들면 이차 전지용 활물질과 바인더가 솔벤트에 녹아 형성된 슬러리 형태일 수 있으며, 상기 서브스트레이트(2')는 이차 전지용 알루미늄 또는 구리 호일과 같은 극판일 수 있다. 도면중 미설명 부호 4'는 서브스트레이트를 소정방향으로 가이드하는 가이드 롤러이다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 코팅 노즐(12')은 내측에 표면이 매끄러운 관로(13')가 형성되어 있으며, 상기 관로(13')를 통하여 코팅액이 서브스트레이트쪽으로 분사된다. 물론, 상기 코팅 노즐(12')의 관로(13')를 통하여 코팅액이 흐를 수 있도록, 상기 코팅 노즐(12')에 연결된 코팅 펌프(11')가 소정 회전수로 회전하게 된다. 도 2에서 반달 모양 및 그 내부에 그려진 다수의 화살표는 코팅액의 속도 프로파일(14')을 예시한 것이다. 이러한 속도 프로파일(14')은 그 크기가 작을수록 관로내의 유체 저항이 큰 것을 의미하고, 상기 속도 프로프일의 크기가 클수록 관로내의 유체 저항이 작은 것을 의미한다.

도 2에 도시된 바와 같이 종래 코팅 노즐의 관로에서는 이러한 속도 프로파일이 매우 작게 나타남으로써, 그 유체 저항이 큼을 알 수 있다. 따라서, 종래에는 원하는 두께의 코팅층을 얻기 위해서, 상기 코팅 노즐의 관로에 상대적으로 큰 압력을 가하여야 한다. 물론, 이를 위해 코팅 펌프의 회전수를 고속으로 설정할 필요가 있다.

그런데, 상기와 같이 코팅 노즐의 관로 압력이 커지면, 상기 코팅 노즐을 통해 서브스트레이트의 표면에 형성되는 코팅층의 두께가 매우 불균일해지는 문제가 있다. 따라서, 상기 서브스트레이트에 형성되는 코팅층의 품질도 함께 저하된다.

더욱이, 상기와 같이 코팅 노즐의 관로 압력을 높이기 위해서는, 코팅 펌프를 고속으로 회전시켜야 하는 문제도 있다. 따라서, 이와 같이 코팅 펌프가 고속으로 회전함으로써, 상기 코팅 펌프의 수명도 짧아진다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 유체 저항을 감소시켜 작은 압력으로 균일한 두께의 코팅층을 형성하여 코팅 품질을 향상시키고, 또한 코팅 펌프를 저속으로 회전시킬 수 있어 코팅 펌프의 수명을 연장할 수 있는 코팅 장치의 코팅 노즐을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 서브스트레이트에 일정 두께의 코팅 액을 코팅할 수 있도록 내측에 일정 직경의 관로가 형성된 코팅 장치의 코팅 노즐에 있어서, 상기 관로의 표면에는 다수의 유체 저항 감소 부재가 형성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 유체 저항 감소 부재는 반구 형태의 엠보싱일 수 있다.

또한, 상기 유체 저항 감소 부재는 삼각 형태의 엠보싱일 수 있다.

또한, 상기 유체 저항 감소 부재는 두께 및 길이가 1~5㎛일 수 있다.

또한, 상기 서브스트레이트는 이차 전지용 극판일 수 있다.

또한, 상기 코팅액은 솔벤트에 이차 전지용 활물질 및 바인더가 녹아 형성된 것일 수 있다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 코팅 장치의 코팅 노즐은 관로의 표면에 반구 또는 삼각 형태의 엠보싱이 더 형성됨으로써, 관로 내에서 소용돌이나 난류가 발생되어 유체 저항이 최소화된다. 즉, 관로 내에서 유체의 속도 프로파일이 크게 나타난다.

따라서, 본 발명은 상기 코팅 노즐의 관로내에 상대적으로 작은 압력을 가할 수 있음으로써, 서브스트레이트에 형성되는 코팅층의 두께를 균일하게 할 수 있다. 물론, 이로 인하여 서브스트레이트에 형성되는 코팅층의 품질도 향상된다. 더불어, 서브스트레이트에 형성되는 코팅층의 두께는 종래와 동일한 두께를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 코팅 노즐의 관로 압력을 낮추어도 됨으로써, 코팅 펌프의 회전수도 낮출 수 있게 된다. 따라서, 코팅 펌프의 수명도 연장되는 효과가 있다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 일시예에 의한 코팅 노즐(100)의 단면도가 도시되어 있고, 도 3b를 참조하면, 본 발명에 의한 코팅 노즐(100)에서 유체 저항 감소 부재(111)에서의 코팅액에 대한 속도 프로파일(112,112')이 도시되어 있으며, 도 3c는 코팅 노즐(100)의 관로(110)에서 전체적인 코팅액의 속도 프로파일(112)이 도시되어 있다.

도 3a에 도시된 바와 같이 서브스트레이트에 일정 두께의 코팅액을 코팅할 수 있도록 내측에 일정 직경의 관로(110)가 형성된 코팅 장치의 코팅 노즐(100)은, 상기 관로(110)의 표면에 다수의 유체 저항 감소 부재(111)가 형성되어 있다.

이러한 유체 저항 감소 부재(111)는 도 3a에 도시된 바와 같이 소정 길이 및 두께를 갖는 반구 형태의 엠보싱일 수 있다. 비록 도면에서는 상기 유체 저항 감소 부재(111)가 서로 연결된 형태로 도시되어 있으나, 이는 일정 거리 이격된 상태로 형성될 수도 있다. 더불어, 상기 유체 저항 감소 부재(111)의 길이 및 두께는 마이크로미터(㎛) 단위가 되도록 한다. 일례로 상기 유체 저항 감소 부재(111)의 길이 및 두께는 1~5㎛일 수 있다. 상기 유체 저항 감소 부재(111)의 길이 및 두께가 1㎛ 이하가 되면 가공이 어려울 뿐만 아니라 유체 저항 감소 효과가 별로 없고, 또한 상기 유체 저항 감소 부재(111)의 길이 및 두께가 5㎛ 이상이 되면 이때에도 유체 저항 감소 효과가 별로 없다.

이러한 유체 저항 감소 부재(111)에 의한 유체의 속도 프로파일(112,112')은 도 3b에 도시된 바와 같이 두께가 두꺼운 부분(돌기)(111a)과 얇은 부분(홈)(111b)에서 서로 다르게 나타난다. 따라서, 관로(110)를 통과하는 유체 즉, 코팅액에는 소용돌이나 난류가 자연스럽게 발생함으로써, 결국 유체 저항이 최소화된다. 이는 마치 다수의 딤플이 있는 골프공의 속도가 크고 비거리가 긴 현상, 표면에 실밥이 있는 야구공의 속도가 큰 현상, 표면에 다수의 엠보싱이 있어 물속에서 빠른 속도도 헤엄치는 상어 등의 원리와 유사하다.

또한, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 코팅 노즐(100)의 관로(110) 내에 형성되는 전체적인 유체의 속도 프로파일(112)은 종래에 비해 매우 크게 나타난다. 즉, 그만큼 유체 저항이 작아진다는 의미이다.

따라서, 본 발명에 의한 코팅 장치의 코팅 노즐(100)에는 종래에 비해 상대적으로 작은 압력을 가해도 종래와 같은 양의 코팅액이 도포됨을 알 수 있다. 물론, 이로 인해 상기 코팅 노즐(100)을 통해 코팅되는 코팅액의 두께는 매우 균일해지고 또한 품질은 향상된다. 더욱이, 코팅층의 두께는 종래와 동일한 두께를 유지할 수 있게 된다.

더불어, 본 발명에 의한 코팅 장치는 코팅 노즐(100)의 관로(110)의 압력을 낮추어도 됨으로써, 코팅 펌프의 회전수도 낮출 수 있게 되고, 따라서 코팅 펌프의 수명도 연장시킬 수 있게 된다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 코팅 노즐(200)의 단면도가 도시되어 있고, 도 4b를 참조하면, 코팅액의 속도 프로파일(212)이 도시되어 있다.

도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명은 상기 코팅 노즐(200)의 관로(210)에 형성된 유체 저항 감소 부재(211)가 대략 삼각 형태의 엠보싱일 수 있다. 물론, 이때에도 상기 유체 저항 감소 부재(211)의 두께 및 길이는 대략 1~5㎛일 수 있다.

또한, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 코팅 노즐(200)의 관로(210) 내에 형성되는 전체적인 유체의 속도 프로파일(212)도 종래에 비해 매우 크게 나타난다. 즉, 그만큼 유체 저항이 작아짐을 의미한다.

한편, 상기 코팅 장치의 코팅 노즐(200)에 의해 소정 코팅액이 코팅되는 서브스트레이트는 이차 전지용 극판(즉, 알루미늄 호일 또는 구리 호일)일 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.

또한, 상기 코팅액도 솔벤트에 이차 전지용 활물질 및 바인더가 녹아 형성된 슬러리일 수 있으나, 여기서 그 재질을 한정하는 것은 아니다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅 장치의 코팅 노즐은 관로의 표면에 반구 또는 삼각 형태의 엠보싱이 더 형성됨으로써, 관로 내에서 소용돌이나 난류가 발생되어 유체 저항이 최소화되는 효과가 있다. 즉, 관로 내에서 유체의 속도 프로파일이 크게 나타나는 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 상기 코팅 노즐의 관로내에 상대적으로 작은 압력을 가할 수 있음으로써, 서브스트레이트에 형성되는 코팅층의 두께를 균일하게 할 수 있는 효과가 있다. 물론, 이로 인하여 서브스트레이트에 형성되는 코팅층의 품질도 향상되는 효과가 있다. 더불어, 서브스트레이트에 형성되는 코팅층의 두께는 종래와 동일한 두께를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 코팅 노즐의 관로 압력을 낮추어도 됨으로써, 코팅 펌프의 회전수도 낮출 수 있는 효과가 있다. 따라서, 코팅 펌프의 수명도 연장되는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 코팅 장치의 코팅 노즐을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (6)

1. 서브스트레이트에 일정 두께의 코팅액을 코팅할 수 있도록 내측에 일정 직경의 관로가 형성된 코팅 장치의 코팅 노즐에 있어서,

   상기 관로의 표면에는 다수의 유체 저항 감소 부재가 형성되어 있되, 상기 유체 저항 감소 부재는 반구 형태의 엠보싱 및 삼각 형태의 엠보싱중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코팅 장치의 코팅 노즐.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 유체 저항 감소 부재는 두께 및 길이가 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 코팅 장치의 코팅 노즐.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 서브스트레이트는 이차 전지용 극판인 것을 특징으로 하는 코팅 장치의 코팅 노즐.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 코팅액은 솔벤트에 이차 전지용 활물질 및 바인더가 녹아 형성된 것을 특징으로 하는 코팅 노즐.

Images