KR100813557B1 - 원사제조용 스핀렛 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원사제조용 스핀렛 제조방법을 제공한다. 본 발명은 알루미늄 또는 산화알루미늄 또는 질화규소로 다수의 미세구멍을 갖는 스핀렛을 제조하는 단계와, 제조된 스핀렛의 표면을 세정하는 단계와, 세정된 스핀렛의 표면에 다이아몬드상 카본박막을 코팅하는 단계를 포함하며, 다수의 미세구멍을 통하여 용융된 합성원료를 여러 가닥의 원사로 배출시키는 원사제조용 스핀렛을 제조하는 방법에 있어서, 스핀렛을 세정하는 단계는, 스핀렛을 1차로 세정하는 단계와 2차로 세정하는 단계로 구성되며, 1차 세정은 초음파에 의한 방법으로 세정하며, 2차 세정은 스퍼터링에 의한 방법으로 세정한다. 이러한 본 발명에 의하면, 스핀렛의 표면에 다이아몬드상 카본박막을 코팅처리함으로써 그 표면에 원사 잔유물질이 누적되는 것을 최대한 방지하며, 특히 스핀렛의 표면 경도가 증가되어 누적된 잔유물질을 제거하는 과정에서 표면 손상이 방지되는 등, 스핀렛의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

원사제조용 스핀렛 제조방법{YARN SPINLET MANUFACTURING METHOD}

도 1은 종래의 원사제조용 스핀렛의 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 원사제조용 스핀렛의 구성을 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 원사제조용 스핀렛의 제조방법을 나타내는 블록도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 스핀렛 12: 미세구멍

20: 다이아몬드상 카본박막

본 발명은 원사제조용 스핀렛 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면 평활성과 자체 윤활성이 우수하고 높은 표면 경도를 갖는 원사제조용 스핀렛 제조방법에 관한 것이다.

합성섬유는 대부분 용융 방사법에 의해 제조된다. 용융 방사법은 합성된 원료를 가열·용융하고, 용융된 합성원료를 노즐을 통하여 밀어 배출시킴으로써 가늘 고 긴 원사(原絲)로 만드는 방법이다. 이러한 용융 방사법은 용융방사설비에 의해 시행되는데, 이 용융방사설비는 용융된 합성원료를 가늘고 긴 원사로 방사하는 방사기(紡絲機:spinning machine)와, 방사기에서 배출되는 원사를 늘려주는 연신기(延伸機:drawing machine)와 연신기에서 늘려진 원사를 꼬아주는 연사기 (撚絲機:twisting machine) 등을 갖추고 있다. 특히, 방사기는 용융된 합성원료를 여러 가닥의 원사로 배출시키는 일명, "스핀렛(spinlet)"이라 불리는 방사베이스(이하, "스핀렛"이라 칭함)를 갖추고 있다.

스핀렛은 금속재질로 구성되는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 다수의 미세구멍(3)을 갖추고 있으며, 상기 미세구멍(3)을 통하여 용융된 합성원료를 여러 가닥의 원사(T)로 배출한다.

그러나, 이러한 스핀렛(1)은 미세구멍(3)을 통하여 원사(T)를 배출하는 과정에서, 미세구멍(3)의 출구(5) 주변에 원사(T)의 잔유물질(7)이 누적된다는 단점이 지적되고 있다. 이같이 누적된 원사(T)의 잔유물질(7)은 미세구멍(3)을 통하여 배출되는 원사(T)의 표면을 손상시키고, 나아가 원사(T)의 단면 형상을 변화시켜 원사(T)의 수율에 치명적인 영향을 끼친다. 한편, 스크레이퍼(scraper)등으로 스핀렛 (1)에 누적된 잔유물질(7)을 주기적으로 제거하기도 하지만, 잔유물질(7)을 제거하는 과정에서 자칫, 스핀렛(1)의 표면을 손상시킬 수도 있으며, 특히 스핀렛(1)의 미세구멍(3)을 손상시켜 스핀렛(1)의 수명을 단축시키는 결과를 초래하기도 한다.

따라서, 원사 잔유물질(7)의 누적이 방지되도록 표면 평활성과 윤활성이 우수하고, 스크레이퍼등으로 누적된 잔유물질(7)을 제거하는 과정에서 표면 손상이 방지되도록 높은 표면 경도를 갖는 스핀렛의 개발이 시급히 요구되는 것이다.

한편, 이와 같은 요구에 따라 본 발명자는 각고의 실험과 연구 끝에 표면 평활성과 자체 윤활성이 우수하고, 특히 높은 경도의 물성을 갖는 비정질 결정구조의 다이아몬드상 카본박막을 이용하여 표면 평활성과 윤활성이 우수하고, 높은 표면 경도를 갖는 스핀렛을 개발하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 다이아몬드상 카본박막을 이용하여 원사 잔유물질의 누적이 방지되도록 표면 평활성과 윤활성이 우수하고, 표면 손상이 방지되도록 높은 표면 경도를 갖는 원사제조용 스핀렛 제조방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 알루미늄 또는 산화알루미늄 또는 질화규소로 다수의 미세구멍을 갖는 스핀렛을 제조하는 단계와, 제조된 상기 스핀렛의 표면을 세정하는 단계와, 세정된 상기 스핀렛의 표면에 다이아몬드상 카본박막을 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 미세구멍을 통하여 용융된 합성원료를 여러 가닥의 원사로 배출시키는 원사제조용 스핀렛을 제조하는 방법에 있어서, 상기 스핀렛을 세정하는 단계는, 상기 스핀렛을 1차로 세정하는 단계와 2차로 세정하는 단계로 구성되며, 상기 1차 세정은 초음파에 의한 방법으로 세정하며, 상기 2차 세정은 스퍼터링에 의한 방법으로 세정하는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하, 본 발명에 따른 원사제조용 스핀렛 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 원사제조용 스핀렛의 구성을 나타내는 단면도이다. 이를 살펴보면, 본 발명의 스핀렛(10)은 용융된 합성원료를 압출할 수 있는 다수의 미세구멍(12)을 갖추고 있다. 이러한 스핀렛(10)는 알루미늄과 같은 금속재질 또는 산화알루미늄, 질화규소와 같은 세라믹재질로 구성된다.

한편, 스핀렛(10)의 표면에는 다이아몬드상 카본(diamond like carbon) 박막(20)이 코팅되어 있다. 다이아몬드상 카본 박막(20)은 잘 알려진 바와 같이 독특한 물성을 갖는 재료로서, 높은 경도를 가지면서도 표면 평활성과 자체 윤활성이 우수한 특성을 갖는다. 특히, 다이아몬드상 카본 박막(20)은 탄소결합의 화학적 안정성으로 인하여 우수한 이형성(離型性)과 내응착성을 갖추고 있기 때문에 표면에 이물질이 부착되는 것을 방지하는 특징을 갖는다.

이와 같은 다이아몬드상 카본 박막(20)은 증착에 의한 방법으로 스핀렛(10)에 코팅되는데, 이때 다이아몬드상 카본 박막(20)은 대략 3㎛ 내지 10㎛정도의 두께로 코팅된다. 이러한 다이아몬드상 카본 박막(20)은 스핀렛(10)의 표면에 평활성과 윤활성을 인가함으로써 스핀렛(10)의 표면에 원사 잔유물질이 누적되는 것을 방지한다. 특히, 스핀렛(10)의 표면 경도를 증대시킴으로써 누적된 잔유물질을 제거하는 과정에서 표면이 손상되는 것을 방지한다.

결과적으로, 다이아몬드상 카본 박막(20)이 코팅된 스핀렛(10)은 높은 내구성을 갖게 되어 수명이 연장될 수 있는 것이다.

이하에서는 이와 같은 구성을 갖는 스핀렛의 제조방법을 도 3을 참고로하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 본 발명의 제조방법은 스핀렛(10)을 제조하는 단계를 포함한다(S101). 물론, 스핀렛(10)에는 다수의 미세구멍(12)이 형성되어야 한다. 한편, 스핀렛(10)은 상술한 바와 같이 알루미늄 또는 산화알루미늄 또는 질화규소로 구성되는데, 알루미늄과 같은 금속재질로 이루어질 때에는 주조 또는 절삭에 의한 방법으로 제조되며, 산화알루미늄 또는 질화규소와 같은 세라믹재질로 이루어질 때에는 소결에 의한 방법으로 제조된다.

그리고 스핀렛(10)을 제조하는 과정에서 스핀렛(10)의 표면은 각종 유기물과 먼지, 원자, 분자, 이온 등에 의해 오염될 수 있으므로 그 표면을 세정해 주어야만 하는데, 이때 상기 스핀렛(10)의 표면오염이 극소화될 수 있도록 1차(S103)와 2차(S105)에 걸쳐 세정한다. 1차적인 세정(S103) 방법으로는 초음파세정을 이용한다. 초음파세정은 잘 알려진 바와 같이 세척액이 담겨 있는 세정조에 스핀렛(10)을 침지(浸漬)시키고, 침지된 스핀렛(10)에 초음파를 가하여 스핀렛(10)의 표면을 세정한다. 초음파세정에 대해서는 이미 공지된 것이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고 스핀렛(10)의 2차적인 세정(S105) 방법으로는 스퍼터링(sputtering)세정을 이용한다. 스퍼터링세정은 잘 알려진 바와 같이 진공조 내의 불활성 가스에 전압을 인가하여 플라즈마 상태로 만들고, 상기 플라즈마의 이온을 스핀렛(10)의 오염된 표면에 물리적으로 충돌시켜 표면 세정을 한다. 스퍼터링세정에 대해서는 이미 공지되어 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 스퍼터 링세정은 작동압력 50mTorr, 구동전압 700Ｖ로 시행하며, 불활성 가스로는 아르곤 (Ar)을 사용한다.

다음으로, 스핀렛(10)의 표면세정이 완료되면, 이어서 스핀렛(10)의 표면에 다이아몬드상 카본박막(20)을 코팅한다(S107). 다이아몬드상 카본박막(20)의 코팅은 플라즈마 보강 기상증착(plasma enhanced CVD)에 의한 방법으로 시행한다. 플라즈마 보강 기상증착은 잘 알려진 바와 같이 진공조 내의 원료가스에 전압을 인가하여 플라즈마 상태로 만들고, 이온화된 원료가스들이 큰 에너지를 얻어 피처리물에 증착되는 방법으로서, 증착률이 좋고 두께가 균일한 박막(薄膜)을 얻을 수 있다는 장점을 갖는다. 플라즈마 보강 기상증착법에 대해서는 이미 공지되어 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 다이아몬드상 카본박막(20)을 코팅하기 위한 플라즈마 보강 기상증착은 메탄(CH₄)을 원료가스로 하여 작동압력 200mTorr, 구동전압 400Ｖ로 시행한다. 아울러 다이아몬드상 카본박막(20)은 증착 시간에 따라 각기 다른 두께를 갖는 바, 증착 시간을 적절히 조절하여 박막(20)의 두께가 3㎛ 내지 10㎛범위가 되도록 증착한다.

증착결과에 의하면, 작동압력 200mTorr, 구동전압 400Ｖ로 90분간 증착할 경우, 다이아몬드상 카본박막(20)이 대략 3㎛정도의 두께로 코팅되는 것으로 나타났으며, 작동압력 200mTorr, 구동전압 400Ｖ로 500분간 증착할 경우, 다이아몬드상 카본박막(20)이 대략 10.8㎛정도의 두께로 코팅되는 것으로 나타났다. 따라서, 증 착 시간을 90분 내지 500분 사이에서 적절하게 시행하면 된다.

한편, 스핀렛(10)의 재질이 산화알루미늄, 질화규소와 같은 세라믹재질인 경우에는 다이아몬드상 카본박막(20)의 증착력이 금속재질에 비해 다소 떨어지므로 이를 개선하기 위해 사규소화수소(SiH4)가스와 메탄가스가 5 : 5의 비율로 혼합된 혼합가스를 원료가스로하여 작동압력 100mTorr, 구동전압 400Ｖ로 10분간 인가함으로써 비정질 탄화규소 중간층을 가(假)코팅(S106)한 다음, 그 위에 메탄을 원료가스로 하여 작동압력 200mTorr, 구동전압 400Ｖ로 60분간 다시 증착함으로써 다이아몬드상 카본박막(20)을 대략 0.8㎛정도의 두께로 코팅한다. 이같이 혼합가스를 원료로하여 비정질 탄화규소 중간층을 가코팅하면, 스핀렛(10)이 세라믹재질로 이루어지더라도 다이아몬드상 카본박막(20)을 손쉽게 증착할 수 있게 된다.

한편, 스핀렛(10)의 표면에 다이아몬드상 카본박막(20)이 코팅되면, 최종적으로 스핀렛(10)을 가공 처리한다(S109). 스핀렛(10)의 가공 처리 단계(S109)는 다이아몬드상 카본박막(20)이 코팅된 스핀렛(10)의 내면 및 외면을 가공 처리함으로써 정밀도를 높여 준다.

이상에서와 같이 여러 단계를 통하여 제조된 스핀렛(10)은 그 표면에 다이아몬드상 카본박막(20)이 코팅되며, 이에 따라 상기 스핀렛(10)은 높은 내구성을 갖게 되어 수명이 연장된다. 특히, 다이아몬드상 카본박막(20)이 코팅되는 스핀렛 (10)은 평활성과 윤활성을 갖게 되어 그 표면에 원사 잔유물질이 누적되는 것을 최대한 방지한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명 의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 원사제조용 스핀렛 제조방법은 스핀렛의 표면에 다이아몬드상 카본박막을 코팅처리함으로써 그 표면에 원사 잔유물질이 누적되는 것을 최대한 방지하며, 특히 스핀렛의 표면 경도가 증가되어 누적된 잔유물질을 제거하는 과정에서 표면 손상이 방지되는 등, 스핀렛의 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 알루미늄 또는 산화알루미늄 또는 질화규소로 다수의 미세구멍을 갖는 스핀렛을 제조하는 단계와, 제조된 상기 스핀렛의 표면을 세정하는 단계와, 세정된 상기 스핀렛의 표면에 다이아몬드상 카본박막을 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 다수의 미세구멍을 통하여 용융된 합성원료를 여러 가닥의 원사로 배출시키는 원사제조용 스핀렛을 제조하는 방법에 있어서,

   상기 스핀렛을 세정하는 단계는, 상기 스핀렛을 1차로 세정하는 단계와 2차로 세정하는 단계로 구성되며, 상기 1차 세정은 초음파에 의한 방법으로 세정하며, 상기 2차 세정은 스퍼터링에 의한 방법으로 세정하는 것을 특징으로 하는 원사제조용 스핀렛 제조방법.
5. 삭제
6. 삭제

Images