KR101238697B1 - 복수개의 ｐｔｆｅ 세관 다발이 융착된 다용도 변성 ｐｔｆｅ헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치 및 방법, 이를 통해 형성된 다용도 변성 ｐｔｆｅ 헤드 - Google Patents

복수개의 ｐｔｆｅ 세관 다발이 융착된 다용도 변성 ｐｔｆｅ헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치 및 방법, 이를 통해 형성된 다용도 변성 ｐｔｆｅ 헤드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존의 PTFE 세관용 융착헤드 제조장치가 융착헤드의 용융온도와 시간에 따른 적절한 선팽창률을 적용하지 못해 변성 PTFE 융착헤드 모재와 PTFE 세관이 융착 시 변형되어 PTFE 세관과 융착헤드 사이의 완전한 융착율이 떨어지는 문제점과, 변성 PTFE 헤드 모재와 PTFE 세관의 용융 시 선팽창에 의한 PTFE 세관의 변형을 방지하기 위하여 변형 PTFE 헤드 모재 구멍에 끼워진 각각의 PTFE 세관의 구멍에 안착핀을 가공하여 끼우고, 그 안착핀의 나머지 상부 부분을 별도의 보조블록에 밀착 삽입하여 공기압을 제공하는 등 구조가 복잡한 문제와 융착헤드의 크기가 변할 때마다 별도의 히터가 내장된 금형을 다시 제작해야 하므로, 다양한 형태와 크기를 갖는 PTFE 세관이 융착된 융착헤드를 단기간에 제조하기가 어려운 문제점을 개선하고자, 히터부(10), 지그지지대(20), 융착지그(Jig)(30), 리프트(40), 변성 PTFE 헤드모재(50), PTFE 세관다발 클램프(60), 클램프 지지부(70), 온도센서부(80), 마이컴부(90)가 구성됨으로서, PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착이 되도록 일반 PTFE에 Alkoxy를 첨가하여 용접성이 개선된 변성 PTFE 재질을 사용하고, 시스템을 제어할 수 있고, 구성요소를 간단히 하여 조립과 PTFE 헤드 제조 공정의 운전을 쉽게 할 수 있으며, 열교환기의 쉘(Shell), 오존수 생성장치의 쉘(Shell), 탈기기의 쉘(Shell)에 결합되는 다양한 형태와 크기를 갖도록 1:1 맞춤형 다용도 변성 PTFE 헤드를 제조할 수 있어, 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치 및 방법, 이를 통해 형성된 다용도 변성 PTFE 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

복수개의 ＰＴＦＥ 세관 다발이 융착된 다용도 변성 ＰＴＦＥ헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치 및 방법, 이를 통해 형성된 다용도 변성 ＰＴＦＥ 헤드{THE APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING A MODIFIED PTFE HEAD}
본 발명은 하나의 PTFE 세관용 융착헤드 제조장치를 통해 열교환기의 쉘(Shell), 오존수 생성장치의 쉘(Shell), 탈기기의 쉘(Shell)에 결합되는 다양한 형태와 크기를 갖도록 1:1 맞춤형 다용도 변성 PTFE 헤드를 제조할 수 있는 제어형 융착 제조 장치 및 방법, 이를 통해 형성된 다용도 변성 PTFE 헤드에 관한 것이다.
일반적으로, 부식성이 강하고, 고순도가 요구되는 화학약품과 반도체 공정약품을 제조하거나 사용하기 위해 필요한 열 교환기를 이용할 경우에는 불소수지 계통의 PFA세관이나 PTFE 세관을, 기능수용 용해모듈로 이루어진 오존수 생성장치는 다공성 중공사막의 미소성의 익스텐드(Extended:늘려놓은)형 PTFE Tube을, 탈기기는 PTFE Tube를 사용해 왔었다.
여기서, PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene, 일명”테프론”) Tube는 이하 PTFE 세관이라 칭한다.
특히, 불소수지 계통 중에서 가장 내부식성과 내화학성이 우수한 재질은 PTFE이므로 열 교환기를 제조할 때도 PTFE 세관을 많이 사용해 왔었다.
그리고, 열 교환기, 오존수 생성장치, 탈기기는 각각 원활한 열 전달과 물질 전달을 하기 위해서 PTFE 세관의 전열면적과 물질전달면적이 충분히 넓어야된다.
즉, 아래의 수학식 1에 기재된 바와 같이, 상기 PTFE 세관을 사용시 길이가 매우 긴 1개의 세관을 사용하면, 세관 내부로 유체 흐름 시 압력손실이 커져 화학약품의 이송에 많은 제약을 가져오게 된다.
[수학식 1]
[Fanning Equation(팬닝 방정식)]
ΔP=(4fL/D) * V2/2g
여기서, ΔP는 관의 압력 손실을 의미하고, f는 마찰계수를 의미하며, L은 세관의 길이를 의미하고, D는 세관의 직경을 의미하며, V는 유체 속도를 의미하고, g는 중력가속도를 의미한다.
따라서, PTFE 세관을 통한 원활한 화학약품 이송을 위하여 압력손실을 줄이고, 열 전달 및 물질전달 면적을 증대하기 위해서는 세관의 개수를 늘리고 길이를 줄이는 것이 바람직하다.
즉, 열 교환기, 오존수 생성장치, 탈기기와 같이, 여러 가닥의 PTFE 세관을 소정의 쉘(Shell) 안에 넣고, 각각의 PTFE 세관으로 같은 유체를 새지 않고 분산하여 흐르게 하기 위해서는 PTFE 세관의 양단을 완전히 융착한 헤드를 만들어 쉘(Shell)에 새지 않게 장착하는 것이 필요하다.
그러나, PTFE 재질은 높은 표면 에너지와 높은 용융 점도의 물리적 특성을 가지고 있어 용융온도에 도달하여도 완전히 녹아 액체가 되지 않고 원래의 형태가 유지되는 비결정질(Amorphous) 상태로 존재하기 때문에 같은 PTFE 끼리도 잘 용접되지 않아 PTFE 세관의 양단을 융착한 헤드를 제조하기 어려운 문제점이 있었다.
그리고, PTFE 세관의 융착 헤드를 제조하기 위해서는 히터 안에서 융착헤드와 PTFE 세관들이 용융되어 융착되도록 가열하며, 가열하면 융착헤드가 열팽창 하여 늘어나면서 융착헤드 안에 끼워진 PTFE 세관이 내압을 받아 변형되고 PTFE 세관의 반발력에 의해 융착헤드도 변형이 일어난다. PTFE 세관과 융착헤드가 변형이 일어나면 완벽한 융착이 되지 않고 융착헤드 상단에 있는 오링 홈도 변형되어, 융착헤드와 PTFE 세관 사이의 틈으로 유체가 새게 되고 변형된 융착헤드는 소정의 쉘(Shell)에 기밀을 유지하면서 장착되는 것이 어렵다.
융착 헤드를 제조하기 위한 종래의 기술은 PTFE 세관들과 융착헤드의 열변형을 방지하기 위하여 융착헤드에 끼워진 PTFE 세관들의 안쪽에 각각의 안착핀을 가공하여 끼우고, 그 안착핀의 나머지 상부 부분은 융착헤드 상부에 위치하는 보조블록의 각각의 삽입 홀에 밀착 삽입되어 고정되도록 하였으며, 융착헤드는 히터가 내장된 양측 금형으로 감싸 가압 고정하도록 되어 융착헤드의 크기가 변할 때마다 별도의 히터가 내장된 금형)을 제작해야 하고, 부가적으로 PTFE 세관들 안쪽에 공기를 불어넣는 등 헤드 제조 장치와 방법이 매우 복잡한 문제점이 있었다.
국내등록특허공보 제10-0243641호(2000년02월01일 공고) 국내등록특허공보 제10-0322241호(2002년02월04일 공고)
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착이 되도록 일반 PTFE에 Alkoxy를 첨가하여 용접성이 개선된 변성 PTFE 헤드 모재를 사용하고, 시스템을 제어할 수 있고, 구성요소를 간단히 하여 조립과 PTFE 헤드 제조 공정의 운전을 쉽게 할 수 있으며, 열교환기의 쉘(Shell), 오존수 생성장치의 쉘(Shell), 탈기기의 쉘(Shell)에 결합되는 다양한 형태와 크기를 갖도록 1:1 맞춤형 다용도 변성 PTFE 헤드를 제조할 수 있어, 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치 및 방법, 이를 통해 형성된 다용도 변성 PTFE 헤드모재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치는
하단부에 안내유입구가 형성되고, 내부에 복수개의 PTFE 세관이 장착된 변성 PTFE 헤드모재를 수용하면서, 변성 PTFE 헤드모재에 열을 가해 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착되도록 유도시키는 히터부(10)와,
히터부의 안내유입구 테두리 둘레를 따라 형성되어 융착지그(Jig)를 지지하는 지그지지대(20)와,
지그지지대 상단에 위치되어 변성 PTFE 헤드모재가 히터부로부터 복사열을 받아 용융온도에 도달하면서 선팽창할 때 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되도록 제한하여 PTFE 세관과 변성 PTFE 헤드모재에 내압이 작용되어 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착이 되도록 하는 융착지그(Jig)(30)와,
히터부의 상단 일측에 위치되어, 수직 상하방향으로 히터부의 높이를 조절시키는 리프트(40)와,
히터부의 내부에 위치한 융착지그에 안착되고, 히터부로부터 열을 전달받아 복수개의 PTFE 세관을 변성 PTFE 헤드 모재의 다공형 삽입부에 융착시키는 변성 PTFE 헤드모재(50)와,
히터부 하단에 위치되어, 중공형상으로 이루어져 변성 PTFE 헤드모재에 삽입연결된 복수개의 PTFE 세관 다발이 자체의 반발력이나 외압에 의해 뒤틀리지 않고, 변성 PTFE 헤드모재와 수직방향으로 정위치되도록 안내해주는 PTFE 세관다발 클램프(60)와,
PTFE 세관다발 클램프 일측에 위치되어 수직방향으로 세워진 PTFE 세관 다발이 외압에 뒤틀리지 않도록 지면에서 지지해주는 클램프 지지부(70)와,
히터부의 측면 일측에 관통되어 히터부 내부까지 위치된 상태에서, 변성 PTFE 헤드모재부로 가해지는 온도를 측정해서 마이컴부로 전달시키는 온도센서부(80)와,
온도센서부로 전달되는 온도를 입력받아, 변성 PTFE 헤드모재가 용융온도에 도달하도록 제어하고, 그 용융온도를 PTFE 헤드 모재의 크기에 따라 2~15시간동안 PTFE 용융온도 에서 유지하도록 제어하는 마이컴부(90)로 구성됨으로서 달성된다.
또한, 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법은
변성 PTFE 헤드모재에 복수개의 PTFE 세관 다발을 삽입시키는 단계(S10)와,
변성 PTFE 헤드모재에 삽입된 복수개의 PTFE 세관 다발의 일측을 PTFE 세관다발 클램프를 통해 변성 PTFE 헤드모재가 수직이 되도록 고정시키는 단계(S20)와,
복수개의 PTFE 세관 다발이 삽입 연결된 변성 PTFE 헤드모재에 융착지그를 융착지그용 클램프로 장착하는 단계(S30)와,
융착지그가 장착된 변성 PTFE 헤드 모재를 리프트를 사용하여 히터부의 높낮이를 조절하여 지그지지대에 안착시키는 단계(S40)와,
마이컴부의 제어신호에 따라 히터부를 구동시켜 변성 PTFE 헤드모재의 외부 표면에 열을 복사시켜 변성 PTFE 헤드모재와 변성 PTFE 헤드모재 다공형 삽입부에 삽입한 PTFE 세관을 용융시키는 단계(S50)와,
히터부의 구동에 의해 변성 PTFE 헤드 모재와 PTFE 세관의 온도를 2~15시간 동안 용융온도로 유지하면서 변성 PTFE 헤드 모재가 늘어나는 것을 융착지그로 제한하여 선팽창률 100% 중 30%~70% 까지만 선팽창 시켜서 그 때 발생한 내압으로 PTFE 세관을 변성 PTFE 헤드모재에 융착시켜 다용도 변성 PTFE헤드를 완성시키는 단계(S60)와
마이컴부의 제어신호에 따라 용융온도로 유지되는 시간이 완료되면 히터부를 작동 중지시켜 히터부의 온도가 상온이 될 때 까지 자연 냉각시키는 단계(S70)로 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 열교환기의 쉘(Shell)쪽으로 흐르는 유체와 서로 섞이지 않고 열교환시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 형성돼서 열교환기의 쉘(Shell)에 결합되는 열교환기용 변성 PTFE 헤드가 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 가스성분의 농도차에 의해 오존가스 및 탄산가스를 중공사막의 미소성 Extended PTFE 세관의 벽을 통해 유체(DIW)로 투과시켜 오존수(DIW03) 또는 탄산수를 생성시키는 복수개의 중공사막의 미소성 Extended PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 형성돼서 오존수 생성장치의 쉘(Shell)에 결합되는 오존수·탄산수 생성장치용 변성 PTFE 헤드가 제조되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 쉘(Shell)쪽의 진공분위기 하에서 반도체 공정 유체 중 용존 가스 및 거품을 PTFE 세관의 극미세기공을 통해 제거시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 용착되어 형성돼서 탈기기의 쉘(Shell)에 결합되는 탈기기용 변성 PTFE 헤드가 제조되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명드린 바와 같이, 본 발명에서는 마이컴부의 제어하에 온도센서부로 전달되는 온도를 입력받아, 변성 PTFE 헤드모재의 용융온도까지 도달하게 하고, 그 용융온도를 변성 PTFE 헤드모재의 크기에 따라 2~15시간동안 유지하게 제어하고, 융착지그(Jig)가 변성 PTFE 헤드 모재의 선팽창을 제한하도록 하여 전체 선팽창률 100% 중 30%~70% 까지만 팽창시킨 후, PTFE 세관과 변성 PTFE 헤드모재에 내압이 작용되어 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착이 되도록 제어할 수 있어, 기존 장치에 비해 융착 성공률을 98%로 향상시킬 수 있고, 다양한 형태와 크기를 갖도록 1:1 맞춤형 다용도 변성 PTFE 헤드를 제조할 수 있으며, 제조공정시간을 기존장치에 비해 90% 단축시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치(1)의 구성요소를 도시한 내부단면도,
도 3은 본 발명에 따른 제어형 융착 제조 장치(1) 중 히터부의 내부에 구성된 구성요소를 도시한 내부결합사시도,
도 4는 본 발명에 따른 제어형 융착 제조 장치(1) 중 히터부의 내부에 구성된 구성요소를 도시한 내부분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 변성 PTFE 헤드모재(50)의 안착돌기 상단 일측의 오링삽입홈(50a)에 오링(55)이 형성된 것을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 열교환기(2)의 쉘(Shell)(2a)쪽으로 흐르는 유체와 서로 섞이지 않고 열교환시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 열교환기(2)의 쉘(Shell)(2a)에 결합되는 열교환기용 변성 PTFE 헤드(100)가 제조된 것을 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 가스성분의 농도차에 의해 오존가스 및 탄산가스를 중공사막의 미소성 Extended PTFE 세관의 벽을 통하여 유체(DIW)로 투과시켜 오존수(DIW03)나 탄산수를 생성시키는 복수개의 중공사막의 미소성 Extended PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 오존수·탄산수 생성장치(3)의 쉘(Shell)(3a)에 결합되는 오존수·탄산수 생성장치용 변성 PTFE 헤드(200)가 제조된 것을 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 쉘(Shell)쪽의 진공분위기 하에서 반도체 공정 유체 중 용존 가스 및 거품을 PTFE 세관의 극미세기공을 통해 제거시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 용착되어 상하의 스크류감김구조로 형성돼서 탈기기(4)의 쉘(Shell)(4a)에 결합되는 탈기기용 변성 PTFE 헤드(300)가 제조된 것을 도시한 일실시예도,
도 9는 본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 도시한 순서도,
도 10은 본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치(1)를 통해 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 열교환기용 변성 PTFE 헤드(100), 오존수 생성장치용 변성 PTFE 헤드(200), 탈기기용 변성 PTFE 헤드(300) 중 어느 하나가 선택되어 제조된 것을 도시한 일실시예도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치(1)의 구성요소를 도시한 내부단면도에 관한 것으로, 이는 히터부(10), 지그지지대(20), 융착지그(Jig)(30), 리프트(40), 변성 PTFE 헤드모재(50), PTFE 세관다발 클램프(60), 클램프 지지부(70), 온도센서부(80), 마이컴부(90)가 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 히터부(10)에 관해 설명한다.
상기 히터부(10)는 하단부에 안내유입구가 형성되고, 내부에 복수개의 PTFE 세관이 장착된 변성 PTFE 헤드모재를 수용하면서, 변성 PTFE 헤드모재에 열을 가해 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착되도록 유도시키는 역할을 한다.
이는 몸체(11), 안내유입구(12), 히터코일(13)로 구성된다.
상기 몸체(11)는 하단부가 개봉된 원통형상으로 이루어져 각 기기를 지지하는 역할을 한다.
이는 상단부가 밀폐되고 하단부가 개봉된 원통형상으로 형성되고, 상단부에 리프트가 연결되어 형성되며, 하단부에 안내유입구가 형성되고, 안내유입구 상단쪽으로 지그지지대와 융착지그(Jig)가 형성된다.
그리고, 몸체의 내부에 히터코일(13)이 형성되고, 히터코일(13)의 둘레를 따라 보온시키는 보온재가 형성된다. 상기 보온재는 유리섬유로 이루어진다.
본 발명에 따른 몸체는 탄소강과, 철판, 알루미늄 중 어느 하나가 선택되어 이루어진다.
상기 안내유입구(12)는 몸체의 하단부에 위치되어 변성 PTFE 헤드모재가 수직방향으로 인입되고 인출되도록 안내하는 역할을 한다.
이는 환형 띠 형상을 갖는 안내판이 구성된다. 여기서, 안내판은 지그지지대가 안착되도록 지지하는 역할을 한다.
상기 히터코일(13)는 몸체 내부에 위치되고, 마이컴부의 제어신호에 따라 동작되어 융착지그에 안착된 변성 PTFE 헤드모재의 외부 표면에 열을 복사시켜 변성 PTFE 헤드모재를 용융하여 선팽창 시키는 역할을 한다.
이는 높은 열전도와 높은 절연 강도를 유지하며, 균일한 온도를 지속적으로 공급하며, 전원이 한방향으로 흐르도록 구성된다.
본 발명에 따른 히터코일은 일측에 마이컴부가 연결되어 구성된다.
즉, 마이컴부의 제어하에 변성 PTFE 헤드모재의 융융 온도가 설정되어 히터코일을 가동시키거나, 전원을 차단시켜, 2~15시간 동안 유지한다.
다음으로, 본 발명에 따른 지그지지대(20)에 관해 설명한다.
상기 지그지지대(20)는 히터부의 안내유입구 테두리 둘레를 따라 형성되어 융착지그(Jig)를 지지하는 역할을 한다.
이는 사다리꼴의 블록 형상으로 이루어져, 상기 안내유입구의 안내판에 안착되어 구성된다.
본 발명에 따른 지그지지대는 히터부의 안내유입구에 탈부착식으로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 융착지그(30)에 관해 설명한다.
상기 융착지그(Jig)(30)는 지그지지대 상단에 위치되어 변성 PTFE 헤드모재가 히터부로부터 복사열을 받아 용융온도에 도달하면서 선팽창할 때 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되도록 제한하여 PTFE 세관과 변성 PTFE 헤드모재에 내압이 작용되어 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착이 되도록 한다.
즉, 본 발명에 따른 융착지그(30)는 변성 PTFE 헤드모재의 용융 시 선팽창률을 조절시키고, 변성 PTFE 헤드모재를 안착시켜 선팽창 시 가이드 역할을 하여 변성 PTFE 헤드 모재, 안착돌기 상단의 오링 홈과 PTFE 세관이 변형이 없이 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착되도록 한다.
이는 변성 PTFE 헤드모재의 안착돌기가 안착되도록 양쪽으로 분할이 가능한 단면형상이 "ㄴ"자 받침형상으로 형성된다.
본 발명에 따른 융착지그는 지그지지대 상단에 위치되고, 지그지지대와 탈부착식으로 안착된다.
그리고, 본 발명에 따른 복수개의 PTFE세관다발이 삽입된 변성 PTFE 헤드모재에 양쪽으로 분할이 가능한 융착지그(Jig)를 끼우고 클램프로 고정한 후 히터부 에 수직으로 진입시킨 후 리프트를 사용하여 히터부의 높낮이를 조절하여 지그지지대 상단에 안착시킨다.
또한, 본 발명에 따른 융착지그(Jig)(30)는 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 외부 테두리둘레를 따라 융착지그용 클램프(35)가 형성된다.
상기 융착지그용 클램프(35)는 융착지그를 히터부의 내부공간 중 특정위치에 정위치시켜서, 변성 PTFE 헤드모재가 선팽창할 때 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되도록 융착지그를 지지하는 역할을 한다.
이는 일측이 개통된 띠 형상으로 이루어지고, 개통된 부위에 볼트삽입홈이 형성되어, 볼트체결되면서 융착지그의 외부 테두리를 지지하도록 구성된다.
상기 변성 PTFE 헤드모재가 히터부로부터 복사열을 받아 용융온도에 도달하면서 선팽창할 때 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되도록 제한한다는 것은 도 3에서 도시한 바와 같이, 융착지그와 변성 PTFE 헤드모재 사이의 간격(W)을 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되는 위치까지 미리 설정해놓고, 융착지그가 선팽창된 변성 PTFE 헤드모재에 의해 히터부의 내부 벽쪽으로 밀려나가는 것을 방지하기 위해, 설치된 융착지그용 클램프에 의해 지지됨으로서, 변성 PTFE 헤드모재가 선팽창할 때 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되도록 제한할 수가 있다.
여기서, 변성 PTFE 헤드모재가 선팽창할 때 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되도록 하는 이유는 전체 선팽창률 100% 중 30%이하에서 선팽창하게 되면, 변성 PTFE 헤드모재에 삽입된 PTFE 세관이 융착이 안돼 외부로 쉽게 이탈되는 문제점이 발생되고, 전체 선팽창률 100% 중 70%이상에서 선팽창하게 되면, 변성 PTFE 헤드모재의 다공형 삽입부가 변형이 되고, 다공형 삽입부에 삽입된 PTFE 세관쪽에 내압이 크게 발생되어 PTFE 세관이 찌그러지는 문제점이 발생되기 때문에, 변성 PTFE 헤드모재가 선팽창할 때 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되도록 하는 것이 가장 바람직하다.
다음으로, 본 발명에 따른 리프트(40)에 관해 설명한다.
상기 리프트(40)는 히터부의 상단 일측에 위치되어, 수직 상하방향으로 히터부의 높이를 조절시키는 역할을 한다.
이는 천장에 설치된 호이스트와, 리프트와이어로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 변성 PTFE 헤드모재(50)에 관해 설명한다.
상기 변성 PTFE 헤드모재(50)는 히터부의 내부에 위치한 융착지그에 안착되고, 히터부로부터 열을 전달받아 복수개의 PTFE 세관을 변성 PTFE 헤드 모재의 다공형 삽입부에 용착시키는 역할을 한다.
이는 원통드럼형상의 몸체(51)로 형성되고, 몸체 측면 둘레를 따라 히터부의 융착지그에 안착되도록 안착돌기(52)가 띠형상으로 돌출되어 형성되며, 상단면과 후단면에 PTFE 세관이 관통되어 삽입되도록 다공형 삽입부(53)가 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 변성 PTFE 헤드모재(50)는 열교환기의 쉘(Shell), 오존수 생성장치의 쉘(Shell), 탈기기의 쉘(Shell) 중 어느 하나에 선택되어 결합돼서 기밀을 유지시키는 오링(55)이 안착돌기 상단 일측에 오링삽입홈(50a)에 형성된다.
상기 변성 PTFE 헤드모재는 PTFE 재질에 용접성을 개선하기 위하여 Alkoxy를 첨가하여 이루어진다.
다음으로, 본 발명에 따른 PTFE 세관다발 클램프(60)에 관해 설명한다.
상기 PTFE 세관다발 클램프(60)는 히터부 하단에 위치되어, 중공형상으로 이루어져 변성 PTFE 헤드모재에 삽입연결된 복수개의 PTFE 세관 다발이 자체의 반발력이나 외압에 의해 뒤틀리지 않고, 변성 PTFE 헤드모재와 수직방향으로 정위치되도록 안내해주는 역할을 한다.
이는 중공형상의 클램프본체가 구성된다.
상기 클램프본체는 일측면이 나사와 볼트로 체결되는 탈부착식 구조로 이루어진다. 즉, 클램프본체 내부로 변성 PTFE 헤드모재에 삽입연결된 복수개의 PTFE 세관 다발이 관통되면 나사와 볼트로 체결시켜 복수개의 PTFE 세관 다발을 모아줘서, 변성 PTFE 헤드모재와 수직방향으로 정위치되도록 안내해주고, 제조완료 후, 나사와 볼트를 풀어서 복수개의 PTFE 세관 다발에 흠이 가지 않도록 빼낸다.
다음으로, 본 발명에 따른 클램프 지지부(70)에 관해 설명한다.
상기 클램프 지지부(70)는 PTFE 세관다발 클램프 일측에 위치되어 수직방향으로 세워진 PTFE 세관 다발이 외압에 뒤틀리지 않도록 지면에서 지지해주는 역할을 한다.
이는 삼각지지대 또는 사각지지대로 구성된다.
그리고, 지면과 접촉되는 바닥면 일측에 이동바퀴가 형성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 온도센서부(80)에 관해 설명한다.
상기 온도센서부(80)는 히터부의 측면 일측에 관통되어 히터부 내부까지 위치된 상태에서, 변성 PTFE 헤드모재부로 가해지는 온도를 측정해서 마이컴부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 봉형상으로 이루어져, 히터부의 측면 일측에 관통되어 히터부 내부까지 위치된다.
그리고, 본 발명에 따른 온도센서부는 일측에 마이컴부가 연결되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 마이컴부(90)에 관해 설명한다.
상기 마이컴부(90)는 온도센서부로 전달되는 온도를 입력받아, 변성 PTFE 헤드모재가 용융온도에 도달하도록 제어하고, 그 용융온도를 PTFE 헤드 모재의 크기에 따라 2~15시간동안 상온에서 유지하도록 제어하는 역할을 한다.
이는 PIC16C711원칩마이컴으로 구성된다.
즉, 입력단자 일측에 온도센서부가 연결되어, 온도센서부에서 측정된 히터부 내부 공간의 온도를 입력받고, 출력단자 일측에 히터부의 히터코일이 연결되어 구성된다.
또한, 본 발명에 마이컴부는 내부의 메모리에 변성 PTFE 헤드모재의 용융 온도와 용융온도에서의 유지시간이 설정되어 저장된다.
이는 일예로, 표 1과 같이 설정된다.
용융온도(℃) 선팽창률(%) 유지시간(h)
380℃ 50% 2h~15h
즉, 마이컴부의 메모리에 용융온도 380℃에 따른 선팽창률을 50%로 설정하고, 상온에서의 유지시간을 2h~15h으로 설정하여 저장된다.
본 발명에 따른 마이컴부에서, 온도센서부로 전달되는 온도를 입력받아, 변성 PTFE 헤드모재의 용융온도까지 도달하게 하고, 그 용융온도를 변성 PTFE 헤드모재의 크기에 따라 2~15시간동안 유지하게 제어하고, 이와 동시에, 융착지그(Jig)에서 변성 PTFE 헤드 모재의 선팽창을 제한하도록 하여 전체 선팽창률 100% 중 30%~70% 까지만 팽창시킨 후, PTFE 세관과 변성 PTFE 헤드모재에 내압이 작용되어 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착이 되도록 함으로서, 기존 장치에 비해 융착률을 98%로 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, 변성 PTFE 헤드모재에 복수개의 PTFE 세관 다발을 삽입시킨다(S10).
이어서, 변성 PTFE 헤드모재에 삽입된 복수개의 PTFE 세관 다발의 일측을 PTFE 세관다발 클램프를 통해 변성 PTFE 헤드모재가 수평이 되도록 고정시킨다(S20).
이어서, 복수개의 PTFE 세관 다발이 삽입 연결된 변성 PTFE 헤드모재에 융착지그를 융착지그용 클램프로 장착한다(S30).
이어서, 융착지그가 장착된 변성 PTFE 헤드 모재를 리프트를 사용하여 히터부의 높낮이를 조절하여 지그지지대에 안착시킨다(S40).
이어서, 마이컴부의 제어신호에 따라 히터부를 구동시켜 변성 PTFE 헤드모재의 외부 표면에 열을 복사시켜 변성 PTFE 헤드모재와 변성 PTFE 헤드모재 구멍에 삽입한 PTFE 세관을 용융시킨다(S50).
이어서, 히터부의 구동에 의해 변성 PTFE 헤드 모재와 PTFE 세관의 온도를 2~15시간 동안 용융온도로 유지하면서 변성 PTFE 헤드 모재가 늘어나는 것을 융착지그로 제한하여 선팽창률 100% 중 30%~70% 까지만 선팽창 시켜서 그 때 발생한 내압으로 PTFE 세관을 변성 PTFE 헤드모재에 융착시켜 다용도 변성 PTFE헤드를 완성시킨다(S60).
이때, PTFE 세관과 변성 PTFE 헤드모재에 내압이 작용되어 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착이 된다.
끝으로, 상기 마이컴부의 제어신호에 따라 용융온도로 유지되는 시간이 완료되면 히터부를 작동 중지시켜 히터부의 온도가 상온이 될 때까지 자연 냉각시킨다(S70).
상기 다용도 변성 PTFE헤드는 도 10에서 도시한 바와 같이, 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 열교환기용 변성 PTFE 헤드(100), 오존수·탄산수 생성장치용 변성 PTFE 헤드(200), 탈기기용 변성 PTFE 헤드(300)가 제조된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해, 도 6에서 도시한 바와 같이, 열교환기(2)의 쉘(Shell)(2a)쪽으로 흐르는 유체와 서로 섞이지 않고, 열교환시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 형성돼서 열교환기(2)의 쉘(Shell)(2a)에 결합되는 열교환기용 변성 PTFE 헤드(100)가 제조된다.
여기서, 열교환기(2)의 쉘(Shell)은 금속 혹은 플라스틱 재질의 파이프나 튜브로서, 열교환기용 유체가 흐르는 통로의 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 가스성분의 농도차에 의해 오존가스 및 탄산가스를 중공사막의 미소성 Extended PTFE 세관의 벽을 통해 유체(DIW)로 투과시켜 오존수(DIW03) 또는 탄산수를 생성시키는 복수개의 중공사막의 미소성 Extended PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 형성돼서 오존수 생성장치의 쉘(Shell)에 결합되는 오존수·탄산수 생성장치용 변성 PTFE 헤드(200)가 제조된다.
여기서, 오존수·탄산수 생성장치(3)의 쉘(Shell)(3a)은 플라스틱 재질의 파이프나 튜브로서, 오존가스나 탄산가스가 흐르는 통로의 역할을 한다.
또한, 오존수·탄산수 생성장치(3)에서 생성된 오존수는 반도체 세정공정, 피알 스트립(PR Strip) 공정, 환경설비의 유기물제거공정에 사용되는 기능수를 말한다.
본 발명에 따른 오존수·탄산수 생성장치용 변성 PTFE 헤드(200)가 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 제조되어, 오존수·탄산수 생성장치의 쉘(Shell)에 결합됨으로서, 도 7에서 도시한 바와 같이, 오존수·탄산수 생성장치의 쉘(Shell) 또는 복수개의 PTFE 세관 쪽으로 흐르는 탄산가스 혹은 오존가스 등의 가스가 미소성 익스텐드형(Expanded) PTFE 세관벽을 통하여 헨리(Henry) 법칙에 따라 가스의 농도차에 의해 오존수·탄산수 생성장치(3)의 쉘(Shell)(3a) 또는 복수개의 PTFE 세관쪽으로 흐르는 유체(DIW)에 용해되어 오존수(DIW03)를 생성시킨다.
상기 가스의 농도차는 탄산가스 혹은 오존가스의 농도가 높고, 유체(DIW) 중의 오존가스나 탄산가스의 농도가 낮아서 여기서 발생되는 농도차를 말한다.
또한, 본 발명에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해, 도 8에서 도시한 바와 같이, 쉘(Shell)쪽의 진공분위기 하에서 PTFE 세관 쪽으로 흐르는 반도체 공정 유체 중 용존 가스 및 거품을 PTFE 세관의 극미세기공을 통해 제거시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 용착되어 상하의 스크류감김구조로 형성돼서 탈기기(4)의 쉘(Shell)(4a)에 결합되는 탈기기용 변성 PTFE 헤드(300)가 제조되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 탈기기의 쉘(Shell)은 금속재질의 파이프로서, 반도체 공정에서 생성되는 용존가스 및 거품을 함유하는 유체가 흐르는 PTFE 세관의 하우징으로 진공이 걸리는 공간 통로의 역할을 한다.
본 발명에 따른 탈기기용 변성 PTFE 헤드(300)가 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 제조되어, 탈기기(4)의 쉘(Shell)(4a)에 결합됨으로서, 도 7에서 도시한 바와 같이, 탈기기 상단의 진공 포트(Port)를 통하여 진공을 걸어 PTFE 세관쪽으로 흐르는 반도체 공정 유체 중의 용존 가스 및 거품을 PTFE 세관 벽의 극 미세 기공을 통해 제거시킨다.
1 : 제어형 융착 제조 장치 10 : 히터부
20 : 지그지지대 30 : 융착지그(Jig)
40 : 리프트 50 : 변성 PTFE 헤드모재
60 : PTFE 세관다발 클램프 70 : 클램프 지지부
80 : 온도센서부 90 : 마이컴부

Claims (8)

  1. 하단부에 안내유입구가 형성되고, 내부에 복수개의 PTFE 세관이 장착된 변성 PTFE 헤드모재를 수용하면서, 변성 PTFE 헤드모재에 열을 가해 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착되도록 유도시키는 히터부(10)와,
    히터부의 안내유입구 테두리 둘레를 따라 형성되어 융착지그(Jig)를 지지하는 지그지지대(20)와,
    지그지지대 상단에 위치되어 변성 PTFE 헤드모재가 히터부로부터 복사열을 받아 용융온도에 도달하면서 선팽창할 때 전체 선팽창률 100% 중 30~70%까지만 팽창되도록 제한하여 PTFE 세관과 변성 PTFE 헤드모재에 내압이 작용되어 PTFE 세관이 변성 PTFE 헤드모재에 융착이 되도록 하는 융착지그(Jig)(30)와,
    히터부의 상단 일측에 위치되어, 수직 상하방향으로 히터부의 높이를 조절시키는 리프트(40)와,
    히터부의 내부에 위치한 융착지그에 안착되고, 히터부로부터 열을 전달받아 복수개의 PTFE 세관을 변성 PTFE 헤드 모재의 다공형 삽입부에 용착시키는 변성 PTFE 헤드모재(50)와,
    히터부 하단에 위치되어, 중공형상으로 이루어져 변성 PTFE 헤드모재에 삽입연결된 복수개의 PTFE 세관 다발이 자체의 반발력이나 외압에 의해 뒤틀리지 않고, 변성 PTFE 헤드모재와 수직방향으로 정위치되도록 안내해주는 PTFE 세관다발 클램프(60)와,
    PTFE 세관다발 클램프 일측에 위치되어 수직방향으로 세워진 PTFE 세관 다발이 외압에 뒤틀리지 않도록 지면에서 지지해주는 클램프 지지부(70)와,
    히터부의 측면 일측에 관통되어 히터부 내부까지 위치된 상태에서, 변성 PTFE 헤드모재부로 가해지는 온도를 측정해서 마이컴부로 전달시키는 온도센서부(80)와,
    온도센서부로 전달되는 온도를 입력받아, 변성 PTFE 헤드모재가 용융온도에 도달하도록 제어하고, 그 용융온도를 PTFE 헤드 모재의 크기에 따라 2~15시간동안 유지하도록 제어하는 마이컴부(90)로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 히터부(10)는
    하단부가 개봉된 원통형상으로 이루어져 각 기기를 지지하는 몸체(11)와,
    몸체의 하단부에 위치되어 변성 PTFE 헤드모재가 수직방향으로 인입되고 인출되도록 안내하는 안내유입구(12)와,
    몸체 내부에 위치되고, 마이컴부의 제어신호에 따라 동작되어 융착지그에 안착된 변성 PTFE 헤드모재의 외부 표면에 열을 복사시켜 변성 PTFE 헤드모재를 용용온도에 도달시켜 선팽창 시키는 히터코일(13)로 구성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변성 PTFE 헤드모재(50)는
    원통드럼형상의 몸체(51)로 형성되고, 몸체 측면 둘레를 따라 히터부의 지그에 안착되도록 안착돌기(52)가 띠형상으로 돌출되어 형성되며, 상단면과 후단면에 PTFE 세관이 관통되어 삽입되도록 다공형삽입부(53)가 형성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 변성 PTFE 헤드모재(50)는
    열교환기의 쉘(Shell), 오존수 생성장치의 쉘(Shell), 탈기기의 쉘(Shell) 중 어느 하나에 선택되어 결합돼서 기밀을 유지시키는 오링(55)이 안착돌기 상단 일측에 오링삽입홈(50a)에 형성되는 것을 특징으로 하는 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치.
  5. 변성 PTFE 헤드모재에 복수개의 PTFE 세관 다발을 삽입시키는 단계(S10)와,
    변성 PTFE 헤드모재에 삽입된 복수개의 PTFE 세관 다발의 일측을 PTFE 세관다발 클램프를 통해 변성 PTFE 헤드모재가 수평이 되도록 고정시키는 단계(S20)와,
    복수개의 PTFE 세관 다발이 삽입 연결된 변성 PTFE 헤드모재에 융착지그를 융착지그용 클램프로 장착하는 단계(S30)와,
    융착지그가 장착된 변성 PTFE 헤드 모재를 리프트를 사용하여 히터부의 높낮이를 조절하여 지그지지대에 안착시키는 단계(S40)와,
    마이컴부의 제어신호에 따라 히터부를 구동시켜 변성 PTFE 헤드모재의 외부 표면에 열을 복사시켜 변성 PTFE 헤드모재와 변성 PTFE 헤드모재 다공형 삽입부에 삽입한 PTFE 세관을 용융시키는 단계(S50)와,
    히터부의 구동에 의해 변성 PTFE 헤드 모재와 PTFE 세관의 온도를 2~15시간 동안 용융온도로 유지하면서 변성 PTFE 헤드 모재가 늘어나는 것을 융착지그로 제한하여 선팽창률 100% 중 30%~70% 까지만 선팽창 시켜서 그 때 발생한 내압으로 PTFE 세관을 변성 PTFE 헤드모재에 융착시켜 다용도 변성 PTFE헤드를 완성시키는 단계(S60)와
    마이컴부의 제어신호에 따라 용융온도로 유지되는 시간이 완료되면 히터부를 작동 중지시켜 히터부의 온도가 상온이 될 때 까지 자연 냉각시키는 단계(S70)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복수개의 PTFE 세관 다발이 융착된 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법.
  6. 제5항에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 열교환기의 쉘(Shell)쪽으로 흐르는 유체와 서로 섞이지 않고 열교환시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 형성돼서 열교환기의 쉘(Shell)에 결합되는 것을 특징으로 하는 다용도 변성 PTFE 헤드.
  7. 제5항에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 가스성분의 농도차에 의해 오존가스 및 탄산가스를 중공사막의 미소성 Extented PTFE 세관의 벽을 통해 유체(DIW)로 투과시켜 오존수(DIW03) 또는 탄산수를 생성시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 융착되어 형성돼서 오존수 생성장치의 쉘(Shell)에 결합되는 것을 특징으로 하는 다용도 변성 PTFE 헤드.
  8. 제5항에 따른 다용도 변성 PTFE헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 방법을 통해 쉘(Shell)쪽의 진공분위기 하에서 반도체 공정 유체 중 용존 가스 및 거품을 PTFE 세관의 극미세기공을 통해 제거시키는 복수개의 PTFE 세관이 변성 PTFE헤드모재에 용착되어 형성돼서 탈기기의 쉘(Shell)에 결합되는 것을 특징으로 하는 다용도 변성 PTFE 헤드.



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KR1020110060672A KR101238697B1 (ko) 2011-06-22 2011-06-22 복수개의 ｐｔｆｅ 세관 다발이 융착된 다용도 변성 ｐｔｆｅ헤드를 제조시키는 제어형 융착 제조 장치 및 방법, 이를 통해 형성된 다용도 변성 ｐｔｆｅ 헤드

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR940003180B1 (ko) * 1991-05-30 1994-04-15 주식회사 우신테프론 불소수지 성형물의 용착방법
JP2001314733A (ja) 2000-05-11 2001-11-13 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc オールフッ素樹脂製膜モジュールの組み立て方法
KR100556566B1 (ko) 2005-12-09 2006-03-06 주식회사 신안테크 플라스틱 열교환기 제조장치
JP2006068909A (ja) 2004-08-31 2006-03-16 Nichias Corp 溶着装置及び溶着方法

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