KR100532034B1 - Filtering system in plasma polymerizing apparatus - Google Patents

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KR100532034B1 KR10-2000-0012088A KR20000012088A KR100532034B1 KR 100532034 B1 KR100532034 B1 KR 100532034B1 KR 20000012088 A KR20000012088 A KR 20000012088A KR 100532034 B1 KR100532034 B1 KR 100532034B1
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Abstract

본 발명은 플라즈마중합처리장치의 필터링 시스템에 관한 것으로, 챔버로부터 배기되는 입자를 원통형 몸체 내부에 접선 방향으로 유입시켜 원심력에 의해 큰 입자와 작은 입자로 분리시키는 입자분리부와, 상기 입자분리부의 아래쪽에 위치하며 중력에 의해 낙하하는 큰 입자들을 포집하는 포집부와, 상기 입자분리부의 내부에 설치된 원통으로서 작은 입자들을 포집하는 내부원통과, 상기 내부원통으로부터 풍압에 의해 배출되는 작은 입자를 여과시키는 여과부로 구성되는 플라즈마중합처리장치의 필터링 시스템을 제공한다. 본 발명에 의하면 다수의 베인이 설치된 입자분리부를 이용하여 입자를 크기별로 분리할 수 있으며 미세 입자와 유해가스를 흡착 제거하므로 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 입자의 선택적 분리로 인하여 필터의 잦은 교체를 방지하는 효과를 거둘 수 있고, 필터의 막힘이 방지되므로 중합챔버내의 압력 상승을 막을 수 있어 중합막의 성능 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.The present invention relates to a filtering system of a plasma polymerization apparatus, comprising: a particle separator for introducing particles exhausted from a chamber into a cylindrical body in a tangential direction and separating the particles into large and small particles by centrifugal force; A collecting part for collecting the large particles falling by gravity, an inner cylinder for collecting the small particles as a cylinder installed inside the particle separator, and a filtration for filtering the small particles discharged by the wind pressure from the inner cylinder. Provided is a filtering system of a plasma polymerization apparatus. According to the present invention, particles can be separated by size using a particle separation unit having a plurality of vanes, and adsorption and removal of fine particles and harmful gases can prevent environmental pollution. In addition, due to the selective separation of the particles can be effective to prevent the frequent replacement of the filter, and the clogging of the filter is prevented it is possible to prevent the pressure rise in the polymerization chamber has the advantage of preventing the degradation of the polymer membrane.

Description

플라즈마중합처리장치의 필터링 시스템{FILTERING SYSTEM IN PLASMA POLYMERIZING APPARATUS}FILTERING SYSTEM IN PLASMA POLYMERIZING APPARATUS}

본 발명은 플라즈마중합처리장치의 필터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a filtering system of a plasma polymerization apparatus.

플라즈마를 이용하여 금속판 등의 시료 표면을 박막코팅 처리하면 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. 특히, 시료 표면에 고분자중합처리를 하여 친수성 또는 소수성을 향상시키는 표면개질 효과를 얻을 수 있으며, 이렇게 표면개질된 물질은 다양한 범위에 응용되고 있다.When a thin film is coated on the surface of a sample such as a metal plate using plasma, a coating layer having excellent hardness, wear resistance, and the like is formed. Products with a coating layer are used for magnetic disks, optical disks, ultra hard tools, and the like. In addition, when the coating film formed on the surface of the steel sheet is subjected to plasma treatment, the coated steel sheet is hardened and excellent in durability, corrosion resistance and the like is obtained. In particular, the surface modification effect of improving the hydrophilicity or hydrophobicity can be obtained by polymerizing the surface of the sample, and the surface-modified material has been applied to various ranges.

고분자 중합체를 합성하여 시료표면을 개질시키기 위하여 종래에는 높은 에너지(수십 keV ~ 수MeV)를 이용한 이온주입(ion implantation)이나 이온빔 조사(ion irradiation)방법을 이용하거나, 비교적 낮은 에너지(0~수keV)의 입자를 생성하는 이온원(ion source)을 이용하는 이온빔 스퍼터링(ion beam sputtering deposition)이나 다중 이온원 증착(multi ion beam deposition) 또는 이온도움 증착(ion assisted deposition)을 이용하여 고분자를 시료표면에 증착하는 방법을 사용하였다. In order to modify the surface of the sample by synthesizing the polymer, conventionally, ion implantation or ion beam irradiation using high energy (tens of keV to several MeV) is used or relatively low energy (0 to several keV). Polymers on the surface of the sample using ion beam sputtering deposition, multi ion beam deposition, or ion assisted deposition The deposition method was used.

그러나 이러한 방법은 비교적 높은 에너지와 저진공상태를 요구하기 때문에, 고분자의 합성이 용이하지 않고, 소요되는 비용이 높은 단점이 있었다. However, since this method requires a relatively high energy and low vacuum state, the synthesis of the polymer is not easy and the cost required is high.

따라서, 낮은 에너지와 저진공상태에서 시료기판위에 고분자 중합체를 형성시킬 수 있는 플라즈마를 이용한 표면처리방법이 개발되었다. 상기 방법에서는, 챔버내에 진공을 인가하고, 합성하고자 하는 물질의 모노머(monomer)들로 된 반응성 가스를 일정량 챔버 내부로 주입한 후, 전력공급장치를 사용하여 직류 또는 고주파로 방전시키면, 그 반응성 가스의 플라즈마가 발생하고, 그 중 소정의 이온들이 시료기판 또는 전극으로 이동하여 그 위에 소정의 고분자 중합체를 합성시킨다. 이때, 반응가스의 종류 및 혼합비율, 직류전류·전압, 고주파전력 또는 증착시간 등에 따라 여러 가지 다양한 화학결합이 이루어져, 표면강도, 접착·흡착, 친수·소수성과 같은 필요한 물성을 가지는 고분자 중합물을 시료표면에 증착시킴으로써, 시료기판의 고유한 성질에는 영향을 주지 않고 시료표면을 개질시킬 수 있다. Therefore, a surface treatment method using a plasma capable of forming a polymer polymer on a sample substrate in a low energy and low vacuum state has been developed. In the above method, a vacuum is applied to the chamber, a reactive gas of monomers of the material to be synthesized is injected into the chamber, and then discharged at a direct current or high frequency using a power supply device. Plasma is generated, and predetermined ions are transferred to the sample substrate or the electrode to synthesize the predetermined polymer thereon. At this time, various chemical bonds are made according to the type and mixing ratio of the reaction gas, DC current, voltage, high frequency power or deposition time, and the polymer polymer having the required physical properties such as surface strength, adhesion and adsorption, hydrophilicity and hydrophobicity is sampled By depositing on the surface, the sample surface can be modified without affecting the inherent properties of the sample substrate.

도 1에 플라즈마 중합처리장치의 일예를 나타내었다. 중합챔버(1)에는 전극(2)이 챔버 내벽의 상하면에 부착되어 있고, 챔버의 한 쪽에는 반응가스를 주입하는 주입구(3)가 설치되어 있다. 중합 챔버 내에서 전원이 공급된 전극 사이의 반응 가스의 플라즈마가 발생하여 중합되는 시료(미도시) 표면에 폴리머를 형성하게 된다. 중합처리가 계속 진행되면서 챔버 내에는 미반응가스 및 탄화된 중합물 입자들이 발생되며 진공펌프(5)에 의해 챔버의 한 쪽에 설치되어 있는 배기구를 통하여 대기중으로 배출된다. 중합처리장치에서는 이러한 미반응가스 및 기타 입자 등을 포집할 수 있는 필터(4)가 필요하게 되고, 종래에는 필터로 부직포를 사용하였다.  1 shows an example of a plasma polymerization apparatus. In the polymerization chamber 1, the electrode 2 is attached to the upper and lower surfaces of the chamber inner wall, and one side of the chamber is provided with an injection port 3 for injecting the reaction gas. In the polymerization chamber, plasma of the reactive gas between the powered electrodes is generated to form a polymer on a surface of a sample (not shown) to be polymerized. As the polymerization process continues, unreacted gas and carbonized polymer particles are generated in the chamber and discharged into the atmosphere through the exhaust port installed at one side of the chamber by the vacuum pump 5. In the polymerization treatment apparatus, a filter 4 capable of collecting such unreacted gas and other particles is required, and a nonwoven fabric is conventionally used as a filter.

그러나 부직포를 사용하는 필터링 시스템에서는 중합처리가 진행됨에 따라 입자들이 부직포에 계속 쌓이게 되어 중합챔버 내의 압력이 상승하게 되고 이로 인하여 플라즈마 중합막의 성능을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 부직포를 주기적으로 교체해주어야 하는 번거러움이 있다. 뿐만 아니라 필터 재료로 부직포를 사용하면 반응가스의 포집이 제대로 이루어지지 않는다.However, in the filtering system using the nonwoven fabric, as the polymerization process proceeds, particles continue to accumulate in the nonwoven fabric, thereby increasing the pressure in the polymerization chamber, thereby degrading the performance of the plasma polymerized film. In addition, there is a hassle to replace the nonwoven fabric periodically. In addition, when the nonwoven fabric is used as the filter material, the reaction gas is not properly collected.

따라서 본 발명은 부직포를 사용하지 않고도 효율적으로 배출되는 반응가스를 필터링 할 수 있는 새로운 시스템을 제공하여 종래의 문제점들을 개선하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a new system that can efficiently filter the reactant gas discharged without using a nonwoven fabric, and to solve the conventional problems.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 챔버로부터 배기되는 입자를 원통형 몸체 내부에 접선 방향으로 유입시켜 원심력에 의해 큰 입자와 작은 입자로 분리시키는 입자분리부와, 상기 입자분리부의 아래쪽에 위치하며 중력에 의해 낙하하는 큰 입자들을 포집하는 포집부와, 상기 입자분리부의 내부에 설치된 원통으로서 작은 입자들이 통과하는 내부원통과, 상기 내부원통으로부터 풍압에 의해 배출되는 작은 입자를 여과시키는 여과부로 구성되는 플라즈마중합처리장치의 필터링 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a particle separation unit for separating the particles discharged from the chamber into the tangential direction inside the cylindrical body in a tangential direction and separated into large particles and small particles by centrifugal force, and located below the particle separation unit and gravity A plasma collecting section for collecting large particles falling by the plasma, an inner cylinder through which small particles pass as a cylinder provided inside the particle separating section, and a filtration section for filtering small particles discharged by the wind pressure from the inner cylinder. Provided is a filtering system of a polymerization apparatus.

상기 입자분리부에는 원통형 몸체 내부의 유입부로부터 유입되는 입자의 원심력의 크기를 결정하도록 하기 위하여 다수의 베인이 배설되어있는 베인부가 형성되어 있다. 한편, 상기 베인부에는 각각의 베인에 회전축을 형성시킴으로써, 회전축을 중심으로 베인의 각도를 조절하는 각도 조절부가 포함되어 있다.The particle separator is formed with a vane in which a plurality of vanes are disposed so as to determine the magnitude of the centrifugal force of the particles introduced from the inlet of the cylindrical body. On the other hand, the vane portion includes an angle adjusting unit for adjusting the angle of the vanes by forming a rotation axis on each vane, around the rotation axis.

본 발명의 특징은 사이클론(cyclone)의 원리를 이용하여 입자를 크기별로 분리하고, 큰 입자는 중력에 의해 수직으로 수집되도록 하며, 작은 입자 및 유해가스는 필터를 이용하여 포집 및 흡착되도록 하는데 있다.The characteristics of the present invention are to separate particles by size using the principle of cyclone, to allow large particles to be collected vertically by gravity, and to collect and adsorb small particles and harmful gases using a filter.

이하 도면을 참조하며 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명의 필터링 시스템이 도시되어 있다. 필터링 시스템은 본체(17)와 유해가스를 제거하는 여과부(15)와 각종 입자를 분리하는 입자분리부(12)로 구성되어 있다. 배기가스 유입부(11)로 유입된 가스와 입자는 입자분리부(12)에 의해서 큰 입자와 작은 입자로 분리된다. 입자분리부(12) 내에는 다구의 베인이 설치되어 있어 가스와 입자의 속도 및 방향을 변화시킨다. 즉, 큰 입자는 원심력에 의하여 필터링시스템 본체(17)의 벽면으로 이동하여 충돌된 후 관성에 의해 입자 포집부(13)로 포집되고, 미세 입자와 배기가스는 내부원통(14)을 통하여 이동하여 여과부(15)를 통과하면서 배기부(16)에 포집된다. 배기부(16)의 한 쪽에는 진공펌프(미도시)를 부착하여 미세입자와 배기가스의 포집을 더욱 원활하게 할 수 있다.2 shows a filtering system of the present invention. The filtering system is composed of a main body 17, a filtration unit 15 for removing noxious gas, and a particle separation unit 12 for separating various particles. Gas and particles introduced into the exhaust gas inlet 11 are separated into large particles and small particles by the particle separator 12. In the particle separator 12, a plurality of vanes are provided to change the velocity and direction of the gas and the particles. That is, the large particles move to the wall surface of the filtering system main body 17 by the centrifugal force, collide with each other, and are collected by the particle collecting unit 13 by inertia, and the fine particles and the exhaust gas move through the inner cylinder 14. The gas is collected in the exhaust part 16 while passing through the filtration part 15. A vacuum pump (not shown) may be attached to one side of the exhaust part 16 to facilitate the collection of fine particles and exhaust gas.

여과부(15)는 미세 입자를 제거하고 NOx, SOx, 탄화물 등의 유해가스를 흡착 제거하는 필터로서 미세 세라믹, 활성탄 등을 사용할 수 있다. The filtration unit 15 may use fine ceramics, activated carbon, or the like as a filter for removing fine particles and adsorbing and removing harmful gases such as NOx, SOx, and carbide.

본 발명은 입자분리부를 이용하여 입자를 크기별로 분리할 수 있으며 미세 입자와 유해가스를 흡착 제거하므로 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 입자의 선택적 분리로 인하여 필터의 잦은 교체를 방지하는 효과를 거둘 수 있고, 필터의 막힘이 방지되므로 중합챔버내의 압력 상승을 막을 수 있어 중합막의 성능 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.The present invention can separate the particles by size using a particle separation unit and can prevent the environmental pollution by adsorption and removal of fine particles and harmful gases. In addition, due to the selective separation of the particles can be effective to prevent the frequent replacement of the filter, and the clogging of the filter is prevented it is possible to prevent the pressure rise in the polymerization chamber has the advantage of preventing the degradation of the polymer membrane.

도 3은 도 2의 필터링 시스템에 있어서, 입자 크기별로 분리시키는 입자분리부를 보다 구체적으로 나타내었다. 입구(21)로 유입되는 입자와 유해가스 성분은 입자분리부(24)에서 입자 크기에 따라 선택적으로 분리된다. 분리되는 원리는 원심력을 이용하는 것이다. 즉, 유입된 입자들은 입자분리부(24)의 각각의 베인(25)에 의해 속도 및 방향이 변하게 된다. 큰 입자들은 입자분리부(24)의 벽면으로 이동하게 되고 결국에는 중력에 의해 아래 쪽으로 포집되고(22), 유해가스 성분과 미세 입자들은 베인부 중앙의 내부원통(26)으로 흡수되어(23) 상부의 여과부(도 2의 15)를 지나면서 포집된다. 3 illustrates in more detail the particle separator that separates particles according to particle sizes in the filtering system of FIG. 2. Particles and harmful gas components introduced into the inlet 21 are selectively separated according to the particle size in the particle separator 24. The principle of separation is to use centrifugal force. That is, the introduced particles are changed in speed and direction by the respective vanes 25 of the particle separator 24. Large particles are moved to the wall of the particle separator 24 and are eventually collected downward by gravity (22), and harmful gas components and fine particles are absorbed into the inner cylinder (26) in the center of the vane (23) It is collected while passing through the upper filter part (15 in FIG. 2).

원통 속을 따라 돌면서 아래로 나선형 경로를 취하는 유체의 소용돌이에서 생기는 원심력은 밀도가 큰 입자를 벽쪽으로 밀어붙이므로 벽면에 도착한 입자는 벽을 따라서 원뿔로 미끄러져 내려가서 아래쪽에 모인다. 원심력과 중력이 동시에 작용하며 중력은 보다 큰 입경의 분진에 작용한다. 본 발명의 필터링 시스템으로서 제거할 수 있는 입자의 크기 즉 입경은 필터링 시스템의 몸통경과 기하학적 상대치수에 좌우된다. 또한 상기 필터링 시스템을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하면 보다 그 사용폭을 넓게 할 수도 있다.The centrifugal force from the vortex of the fluid spinning along the cylinder and taking a spiral path downwards pushes the dense particles towards the wall, so that the particles arriving on the wall slide down the cone along the wall and collect at the bottom. Centrifugal force and gravity act at the same time, and gravity acts on dust of larger particle size. The size or particle size of the particles that can be removed as the filtering system of the present invention depends on the body diameter and the geometric relative dimension of the filtering system. In addition, the use of the filtering system in series or in parallel can be used more widely.

여기서 베인의 역할은 유입된 입자들의 속도 및 방향을 변경하는 것이며, 베인 각도를 임의로 변경할 수 있도록 만들면 베인의 위치를 자유롭게 변경할 수 있다. 따라서 본 발명은 각각의 베인에 회전축을 형성시킴으로써, 회전축을 중심으로 베인의 각도를 조절하는 각도 조절부(미도시)가 포함한다. 가도 조절부에 의해 베인의 각도의 조절함으로써 미세 입자까지도 포집하는 것이 가능하다.The role of the vane is to change the speed and direction of the particles introduced, and if the vane angle can be changed arbitrarily, the vane position can be freely changed. Therefore, the present invention includes an angle adjuster (not shown) for adjusting the angle of the vanes about the rotation axis by forming a rotation axis on each vane. By adjusting the angle of the vanes by the degree adjusting section, it is possible to collect even fine particles.

도 4는 입자분리부를 위에서 본 평면도이다. 무거운 입자들은 베인 각도에 따라 입자분리부(24)의 벽쪽으로 이동하며, 작은 입자들은 내부 원통(26)을 통해 배출구 쪽으로 이동하게 된다.4 is a plan view of the particle separator from above. The heavy particles move toward the wall of the particle separator 24 according to the vane angle, and the small particles move toward the outlet through the inner cylinder 26.

본 발명에 의하면 다수의 베인이 설치된 입자분리부를 이용하여 입자를 크기별로 분리할 수 있으며 미세 입자와 유해가스를 흡착 제거하므로 환경오염을 방지할 수 있다. 또한, 입자의 선택적 분리로 인하여 필터의 잦은 교체를 방지하는 효과를 거둘 수 있고, 필터의 막힘이 방지되므로 중합챔버내의 압력 상승을 막을 수 있어 중합막의 성능 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, particles can be separated by size using a particle separation unit having a plurality of vanes, and adsorption and removal of fine particles and harmful gases can prevent environmental pollution. In addition, due to the selective separation of the particles can be effective to prevent the frequent replacement of the filter, and the clogging of the filter is prevented it is possible to prevent the pressure rise in the polymerization chamber has the advantage of preventing the degradation of the polymer membrane.

도 1은 플라즈마 중합처리장치의 일예를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing an example of a plasma polymerization processing apparatus.

도 2는 본 발명의 필터링 시스템을 도시한 모식적 단면도이다.2 is a schematic cross-sectional view showing the filtering system of the present invention.

도 3은 도 2의 시스템에서 입자분리부를 확대하여 구체적으로 나타낸 사시도이다.3 is an enlarged perspective view illustrating in detail the particle separator in the system of FIG. 2.

도 4는 도 3의 시스템을 나타낸 평면도이다.4 is a plan view of the system of FIG.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

11:유입부 12:입자분리부11: inlet part 12: particle separation part

13:포집부 14:내부원통13: Collector 14: Inner cylinder

15:여과부 16:배기부15: widow 16: exhaust

21:유입부 22:포집부21: inlet part 22: collecting part

23:배기되는 가스 24:입자분리부23: exhaust gas 24: particle separation unit

25:베인 26:내부원통25: vane 26: inner cylinder

Claims (2)

챔버로부터 배기되는 입자를 원통형 몸체 내부에 접선 방향으로 유입시켜 원심력에 의해 큰 입자와 작은 입자로 분리시키는 입자분리부와, 상기 입자분리부의 아래쪽에 위치하며 중력에 의해 낙하하는 큰 입자들을 포집하는 포집부와, 상기 입자분리부의 내부에 설치된 원통으로서 작은 입자들이 통과하는 내부원통과, 상기 내부원통으로부터 풍압에 의해 배출되는 작은 입자를 여과시키는 여과부로 구성되는 플라즈마중합처리장치의 필터링 시스템.Particle separator that flows out from the chamber into the cylindrical body in a tangential direction to separate the particles into large particles and small particles by centrifugal force, and traps to collect the large particles located under the particle separator and falling by gravity And an inner cylinder through which small particles pass as a cylinder provided inside the particle separator, and a filtration unit for filtering small particles discharged by the wind pressure from the inner cylinder. 제1항에 있어서, 상기 상기 입자분리부에는 원통형 몸체 내부의 유입부로부터 유입되는 입자의 원심력의 크기를 결정하도록 하기 위하여 다수의 베인이 배설되어있는 베인부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마중합처리장치의 필터링 시스템.The plasma polymerization process according to claim 1, wherein the particle separation unit has a vane portion having a plurality of vanes disposed therein so as to determine the magnitude of the centrifugal force of the particles introduced from the inlet portion of the cylindrical body. Filtering system of the device.
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