KR100390794B1 - 플라즈마 중합 연속처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재가 챔버 내로 도입되는 기재도입로와, 기재가 챔버를 빠져 나갈 수 있도록 하는 기재출구로를 구비하며, 상기 기재도입로와 기재출구로는 그 중의 어느 하나가 다른 것 보다 챔버내의 상위 부분에 위치하도록 한 적어도 하나의 중합챔버와; 상기 기재도입로를 통해서 상기 중합챔버 내로 유도되는 금속 기재; 상기 금속 기재의 표면에 플라즈마 분위기에서 고분자 중합막을 형성하도록 반응가스를 주입하는 가스주입구; 및 상기 주입된 반응가스가 반응한 후 배출될 수 있도록 하는 가스배출구;를 포함하여 구성되며, 상기 가스주입구와 가스배출구 중의 어느 하나가 다른 것보다 챔버 내의 상위 부분에 위치하며, 가스주입구 및 가스배출구는 각각 상기 금속기재의 양면에 대향되어 위치하는 플라즈마 중합 연속처리장치를 제공한다.

Description

플라즈마 중합 연속처리장치{A CONTINUOUS PLASMA POLYMERIZING APPARATUS}

본 발명은 플라즈마 중합 연속처리장치에 관한 것으로, 플라즈마중합에 의하여 표면처리되는 기재의 흐름과 평행한 방향으로 가스가 주입되고 배출되며 기재 양면을 동시에 균일하게 표면처리 할 수 있는 중합처리장치에 관한 것이다.

방전에 의한 플라즈마를 이용하여 금속판 등의 기재를 표면처리하게 되면 경도, 내마모성 등이 뛰어난 피복층이 형성된다. 피복층이 형성된 제품은 자기디스크, 광디스크, 초경질공구 등으로 사용된다. 또한 강철판 표면에 형성된 도장막에 플라즈마처리를 하면 경질화되고, 내구성, 내식성 등이 뛰어난 도장 강판이 얻어진다. 즉 상기 플라즈마중합을 이용한 표면처리를 이용해 각 재료의 다양한 성질을 얻을 수 있다. 여기서 플라즈마중합처리의 연속작업이 가능하다면 생산성 면에서 매우 큰 효과를 가지게 된다. 이에 플라즈마중합처리의 연속작업을 위한 여러 장치가 제안되어 왔다.

도 1에 연속적으로 띠형 기재를 플라즈마 중합처리할 수 있도록 안출한 장치를 도시하였다. 즉 직류전원 플라즈마중합 연속처리장치를 도시하며, 상기 장치는 기재(1)를 풀어주고 중합챔버(4)로 이송하는 풀림롤러(12)를 포함하는 풀림챔버(unwinding chamber)(13)와, 상기 풀림롤러(12)에서 이송되는 기재(1)에 대하여 플라즈마중합 반응이 이루어지는 중합챔버(4)와, 상기 중합챔버(4)에서 중합처리된 기재를 감아주는 감김롤러(18)를 포함하는 감김챔버(winding chamber)(14)와, 상기 중합챔버 내에 설치된 캐소드 전극(17)과, 상기 풀림챔버(13)와 중합챔버(4) 및 중합챔버(4)와 감김챔버(14) 사이에 각각 설치되어 있는 챔버벽(15)과, 상기 챔버벽에 설치되어 있고 기재가 자유롭게 이동할 수 있는 연통구(16)와, 상기 중합챔버의 압력을 제어하기 위한 진공펌프(미도시)와, 상기중합챔버에 원료가스를 주입하는 가스주입구(2) 및 상기 중합챔버에 접속된 가스배출구(3)로 구성되어 있다.

상기 중합챔버에는 중합처리를 위하여 가스를 주입하는 가스주입구와 가스를 배출하는 가스배출구가 설치되는데, 상기 가스주입구를 통하여 원료가스, 즉 반응가스와 비반응가스가 유입되어 상기 중합챔버에서 플라즈마중합처리를 거쳐 가스배출구로 배출된다.

위 장치의 경우 하나의 중합챔버로 이루어져 있으나 좀더 생산적이고 효율적인 플라즈마중합 연속처리를 위해서는 다수의 중합챔버를 갖추어야 한다.

한편, 플라즈마중합연속처리장치에서 기재의 흐름 방향에 따라 챔버내에 주입되는 반응 가스들의 흐름 및 유량이 적절히 제어되어야만 플라즈마 중합에 의한 양질의 중합막이 기재 표면에 형성된다. 가스의 주입량, 챔버내에서의 유동방향, 배출 정도 등이 정확하게 제어되지 않는 경우, 플라즈마 중합에 의한 표면처리의 특성상 중합막 자체의 품질이 크게 떨어지며, 특히 연속적인 공정을 수행하는 경우 균일한 품질의 표면처리 효과를 얻는 것은 불가능하다.

그러나, 종래의 플라즈마 중합처리장치는 챔버 내의 기재와 가스 흐름이 적절하도록 한 구조를 제시하고 있지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 플라즈마중합 연속처리장치에 있어서, 원료가스를 중합챔버 내에 유입시키는 가스주입구와 상기 중합챔버에서 배출시키는 가스배출구를 적절히 배치하여 기재의 흐름방향과 상기 원료가스의 유동을 효과적으로 제어하며, 특히 이동중인 기재 양면을 동시에 균일한 표면처리를 가능하게 하는 플라즈마 중합 연속처리장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 플라즈마중합연속처리장치를 나타낸 것이다.

도 2a는 본 발명의 또 다른 실시례로 가스시스템의 단면도를 나타낸 것이다.

도 2b는 본 발명의 또 다른 실시례로 가스시스템의 단면도를 나타낸 것이다.

도 3a는 본 발명에 의한 가스배출유로를 추가적으로 포함하는 가스시스템을 나타낸 단면도이다.

도 3b는 본 발명에 의한 가스배출유로와 상기 가스배출유로를 통합하는 합지부를 추가적으로 포함하는 가스시스템을 나타낸 단면도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 기재 2 : 가스주입구

3 : 가스배출구 4 : 중합챔버

5 : 가스배출유로 6 : 합지부

7 : 가스유동방향 8 : 기재의 흐름방향

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라즈마 중합 연속처리장치에 있어서, 기재가 챔버 내로 도입되는 기재도입로와, 기재가 챔버를 빠져 나갈 수 있도록 하는 기재출구로를 구비하며, 상기 기재도입로와 기재출구로는 그 중의 어느 하나가 다른 것 보다 챔버내의 상위 부분에 위치하도록 한 적어도 하나의 중합챔버와; 상기 기재도입로를 통해서 상기 중합챔버 내로 유도되는 금속 기재; 상기 금속 기재의 표면에 플라즈마 분위기에서 고분자 중합막을 형성하도록 반응가스를 주입하는 가스주입구; 및 상기 주입된 반응가스가 반응한 후 배출될 수 있도록 하는 가스배출구;를 포함하여 구성되며, 상기 가스주입구와 가스배출구 중의 어느 하나가 다른 것보다 챔버 내의 상위 부분에 위치하며, 가스주입구 및 가스배출구는 각각 상기 금속기재의 양면에 대향되어 위치되도록 구성된 플라즈마 중합 연속처리장치를 제공한다.

본 발명에 따른 플라즈마 중합 연속처리 장치는 기재를 연속적으로 이송하여 표면처리하기 위하여, 기재를 풀어주는 언와인딩 챔버와, 기재를 감는 와인딩 챔버를 포함한다. 이러한 와인딩챔버와 언와인딩 챔버는 각각 언와인딩 롤러와 와인딩 롤러를 구비하여 기재의 표면에 플라즈마 분위기에서 고분자를 중합하는 중합챔버로 기재를 도입하거나 중합처리된 기재를 중합챔버로부터 연속적으로 배출시키며, 특히 기재가 중합챔버 내에서 양면이 동시에 표면처리될 수 있도록 한다.

플라즈마중합연속처리장치에 있어서, 양질의 표면처리를 위해서는 중합반응이 일어나고 있는 중합챔버내의 원료가스의 유동은 기재의 흐름방향과 평행하게 이루어져지는 것이 바람직하다. 연속적으로 이송되는 기재의 흐름과 가스의 유동이 평행하게 되면 기재 표면에 균일한 가스 분포를 이루어 표면처리가 균일하게 되고, 기재의 양면을 동시에 중합처리하는 경우에도 가스의 흐름을 균일하게 제어하는 것이 용이하게 된다.

본 발명에서는 중합처리장치가 여러대의 중합챔버를 구비하여 많은 양의 기재를 연속적으로 표면처리하는 경우에 있어서, 기재가 챔버 내로 도입되는 기재도입로와, 기재가 챔버를 빠져 나갈 수 있도록 하는 기재출구로를 구비하며, 상기 기재도입로와 기재출구로는 그 중의 어느 하나가 다른 것 보다 챔버내의 상위 부분에 위치하도록 한 적어도 하나의 중합챔버를 포함한다. 이러한 중합챔버에서는 기재의 흐름이 수직으로 진행되므로 챔버들이 차지하는 공간을 줄일 수 있으며, 수평으로 기재가 이동하는 챔버만을 구비하였을 경우에 발생되는 중력에 의한 기재의 처짐을 방지할 수 있게 된다.

중합챔버가 기재의 흐름이 수직으로 진행되는 영역을 가지고 있는 경우에는 원료가스의 유동과 기재의 흐름방향이 평행하게 하기 위해서 플라즈마중합연속처리장치의 가스시스템을 구성하는 데 있어 특별한 구성이 필요하다. 특히 중력의 영향을 고려하여 가스주입구와 가스배출구를 적절히 배치할 필요가 있는 바, 본 발명에서는 기재도입로를 통해서 중합챔버 내로 유도되는 금속 기재의 양면에 가스주입구 및 가스배출구가 위치하도록 설치하며, 가스주입구와 가스배출구 중의 어느 하나가다른 것보다 챔버 내의 상위 부분에 위치하도록 설계된다.

이와 같은 구성은 가스주입구 및 가스배출구가 각각 적어도 두 개 이상 필요로 하며, 가스주입구 및 가스배출구는 기재의 양면(즉, 기재의 앞면 및 뒷면)쪽에 배치되도록 하여, 기재의 양면에 기재 흐름방향과 평행한 가스의 흐름이 유도되도록 한다. 따라서, 챔버 내에서 이동중인 기재가 동시에 양면이 균일하게 표면처리되는 효과를 얻을 수 있다.

이하 도면을 참조하며, 실시례를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

도 2a 및 2b는 가스주입구와 가스배출구를 중합챔버에서 이동중인 기재의 양측면에 위치하도록 설치된 것을 나타낸 단면도이다.

도 2a는 가스주입구를 기재의 상위 부분의 양측에 위치하도록 설치하고, 가스배출구를 상기 가스주입구와는 달리 기재의 하위 부분의 양측에 위치하도록 설치한 것이다. 기재의 이동 방향이 아래에서 위로 수직으로 이동중인데 반하여 가스의 흐름은 가스주입구로부터 가스배출구 쪽으로 이동하므로 기재 이동 방향과 반대로 유지되고 있다.

또한, 도 2b는 가스주입구를 기재의 하위 부분의 양측에 위치하도록 설치하고, 가스배출구를 상기 가스주입구와는 달리 기재의 상위 부분의 양측에 위치하도록 설치한 것이다. 기재의 이동 방향이 아래에서 위로 수직으로 이동이며 가스의 흐름도 가스주입구로부터 가스배출구 쪽으로 이동하여 기재 이동 방향과 같이 평행하게 유지되고 있다.

이와 같이 가스주입구 및 가스배출구를 이동 중인 기재의 양측에 위치하도록 챔버에 설치하게 되면, 가스주입구와 가스배출구를 하나씩 설치하여 원료가스를 주입·배출하는 것보다 원료가스의 유동이 많아지고 균일해져 고속으로 균일하게 양질의 표면처리를 할 수 있다. 또한, 플라즈마 중합 처리되는 금속 기재의 양 표면에 동시에 중합막이 형성되므로 생산성이 현저하게 증가되며, 기재 양면에 균일한 표면처리 효과를 얻을 수 있어 양산성이 매우 뛰어난 가스 공급 구조라고 할 수 있다.

한편, 본 발명은 도 3a 및 3b와 같이 상기 가스배출구(3)에 연통되는 가스배출유로(5)를 추가적으로 포함할 수 있으며, 상기 하나 이상의 가스배출유로(5)들을 통합하게 하는 합지영역(6)을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 가스배출구에 상기 가스배출유로를 설치함으로써 유로의 관모양을 조절하는 등 배출가스 처리를 용이하게 할 수 있으며, 특히 다수의 중합챔버가 있는 경우 가스의 가스배출유로를 통합하는 상기 합지영역으로 배출가스를 통합하여 처리할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 중합처리장치의 구조는 그 본질이 벗어나지 않는 한도 내에서 당업자에게 다양한 변형 및 응용이 가능할 것이다.

본 발명에 의하면, 다수의 중합챔버를 구비하는 플라즈마중합연속처리장치에 있어서, 중합챔버 내의 기재의 흐름이 수직으로 흐르는 영역을 가지는 경우에 이동중인 기재의 양면을 동시에 균일하게 양질의 중합막을 형성할 수 있으며, 기재의 양면을 흐르는 가스의 급배기량을 용이하게 제어할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 기재를 연속적으로 이송하여 표면처리하기 위하여, 기재를 풀어주는 언와인딩 챔버와, 기재를 감는 와인딩 챔버와, 언와인딩 챔버로부터 유도되는 기재의 표면에 플라즈마 분위기에서 고분자를 중합하는 하나 이상의 중합챔버를 포함하는 플라즈마 중합 연속처리장치에 있어서,

   기재가 챔버 내로 도입되는 기재도입로와, 기재가 챔버를 빠져 나갈 수 있도록 하는 기재출구로를 구비하며, 상기 기재도입로와 기재출구로는 그 중의 어느 하나가 다른 것 보다 챔버내의 상위 부분에 위치하도록 한 적어도 하나의 중합챔버와;

   상기 기재도입로를 통해서 상기 중합챔버 내로 유도되는 금속 기재;

   상기 금속 기재의 표면에 플라즈마 분위기에서 고분자 중합막을 형성하도록 반응가스를 주입하는 가스주입구; 및

   상기 주입된 반응가스가 반응한 후 배출될 수 있도록 하는 가스배출구;를 포함하여 구성되며,

   상기 가스주입구와 가스배출구 중의 어느 하나가 다른 것보다 챔버 내의 상위 부분에 위치하며, 가스주입구 및 가스배출구는 각각 상기 금속기재의 양면에 대향되어 위치하는

   플라즈마 중합 연속처리장치.