KR101531768B1

KR101531768B1 - 반도체 제조장비용 불소수지 패킹 및 그것의 제조방법

Info

Publication number: KR101531768B1
Application number: KR1020130169386A
Authority: KR
Inventors: 이태우
Original assignee: 이태우
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-06-25
Also published as: WO2015102417A1

Abstract

불소수지 패킹 및 그것의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 열처리 또는 풀림에 의해 사출성형 된 불소수지 패킹이 수축 또는 팽창되는 것이 방지되어 치수정밀도가 향상됨으로써 불소수지 패킹의 밀폐성능이 향상될 수 있으며, 성형된 불소수지 패킹의 후가공에 소요되는 시간 및 노력이 절약되도록 함으로써 불소수지 패킹의 제조에 소요되는 비용이 절감되도록 할 수 있다.

Description

반도체 제조장비용 불소수지 패킹 및 그것의 제조방법{FLUOROPLASTCS PACKING OF SEMICONDUCTOR PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 반도체 제조장비용 불소수지 패킹 및 그것의 제조방법에 관한 것으로, 불소수지를 소재로 높은 치수정밀도를 갖는 패킹을 제조할 수 있는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 반도체 제조장비용 불소수지 패킹에 관한 것이다.

반도체 제조, 도금, 염색 등 많은 산업설비에는 생산품의 화학적 가공이나 세정 등을 위해 다양한 종류의 유체가 사용된다. 이러한 유체는 매우 강한 산성 또는 염기성을 띠거나 유독성을 갖는 경우가 많다.

특히 반도체 제조공정에서 실리콘 웨이퍼 표면의 세정은 반도체 소자 및 생산 수율에 직접적인 영향을 미치므로, 반도체 제조공정 전후로 실리콘 웨이퍼 표면에 부착된 이물질 및 불필요한 부분을 최대한 제거하기 위하여 다양한 종류의 세정제를 혼합하여 사용한다.

세정제로는 황산, 염산, 과산화수소 수용액 등이 사용되며, 특히 마지막 세정작업에는 불산 용액이 사용되는 등 매우 강한 산성을 갖거나 침투성이 매우 높은 용액 등이 사용되고 있다. 따라서 세정제 등이 유동되는 관로는 높은 내부식성, 내화학성 등이 요구되므로 주로 불소수지(fluoroplastics)로 제조된 관이 널리 사용되고 있다.

상술한 바와 같은 세정제 등의 유체가 유동되는 관로의 구조체에는 유체의 유동방향을 변경시키거나 유체가 복수의 지점으로 분배되도록 하기 위한 관이음 등이 사용될 수 있다.

근래에 발생된 불산 유출사고 등은 상술한 관로 자체보다는 관로와 관이음의 체결부로부터 상술한 유체가 누출된 경우가 대부분이다.

따라서, 관로와 관이음의 체결부에는 유체의 누출을 방지하기 위한 패킹(packing)이 개재되는 것이 일반적이며, 이러한 패킹은 관로와 마찬가지로 높은 내부식성, 내화학성 등을 갖는 동시에 높은 치수정밀도가 요구된다.

그런데, 상술한 불소수지는 내부식성, 내화학성 등의 물성은 뛰어나지만 사출 등의 방법을 이용하여 상술한 바와 같은 패킹을 제조할 경우에는 온도변화에 따른 팽창 또는 수축에 의해 치수정밀도가 크게 낮아지는 특성이 있다.

이러한 특성에 의해 불소수지로 패킹을 제조한 경우에는 많은 결합부위의 치수정밀도를 높이기 위하여 많은 부분을 절삭하는 등의 후가공이 필요하므로 불소수지 패킹을 제조하는 데에 많은 시간 및 노력이 소요된다.

특히 패킹은 어느 정도 이상의 탄성을 갖도록 제조되는 것이 일반적이므로 기계적인 후가공을 통하여 치수정밀도를 높이는 데에도 상당한 어려움이 있는 실정이며, 후가공에 의하여 고가인 불소수지가 낭비되는 단점이 있다.

참고로, 대한민국특허청 등록특허공보 제10-0426831호에는 불소 함유 폴리머의 기계적 특성을 개선하기 위한 방안이 개시되어 있으나, 상술한 바와 같이 불소수지를 이용한 제품의 치수정밀도를 높이기 위한 방안의 제공은 미약한 실정이다.

대한민국특허청 등록특허공보 제10-0426831호(발명의 명칭: 수지조성물 및 그를 이용한 성형품과 그 제법, 등록일: 2004년 7월 27일)

본 발명의 실시예는 불소수지 패킹이 높은 치수정밀도를 가질 수 있도록 하고자 한다.

또한 본 발명의 실시예는 불소수지 패킹의 제조에 소요되는 시간 및 노력을 최소화하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 불소수지로 패킹을 사출 성형하는 사출단계와, 상기 패킹의 외측에 외측지그를 결합시키거나 상기 패킹의 내측에 내측지그를 결합시키거나 상기 패킹의 외측과 내측에 상기 외측지그와 상기 내측지그를 각각 결합시켜 지그조립체를 형성하는 지그조립단계와, 상기 지그조립체를 12 내지 36 시간 동안 실온에 방치하는 풀림단계를 포함하는 불소수지 패킹 제조방법이 제공될 수 있다.

상기 외측지그는 상기 패킹 외주면의 일부분 이상에 밀착되도록 형성되고, 상기 내측지그는 상기 패킹 내주면의 일부분 이상에 밀착되도록 형성될 수 있으며, 상기 외측지그 및 상기 내측지그는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같은 불소수지 패킹 제조방법에는, 상기 지그조립단계 및 상기 풀림단계 사이에 상기 지그조립체를 냉각 또는 가열하는 열처리 단계가 더 포함될 수 있다.

여기서 상기 열처리 단계는, 상기 지그조립체 중 상기 패킹에 상기 외측지그가 결합된 것은 가열하고, 상기 패킹에 상기 내측지그가 결합된 것은 냉각하며, 상기 패킹에 상기 외측지그와 상기 내측지그가 결합된 것은 가열 또는 냉각하는 것일 수 있다.

상술한 바와 같은 불소수지 패킹 제조방법에는, 상기 풀림단계 이후에는 상기 지그조립체로부터 상기 패킹을 분리한 후 상기 패킹의 표면 일부를 절삭 가공하는 후가공단계가 더 포함될 수 있다.

상기 패킹은 횡단면이 원형, 타원형, 삼각형 이상의 다각형 중 어느 한 형상을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 불소수지는 PTFE, PFA, ECTFE, PCTFE, PVDF 중 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 불소수지로 제조된 패킹으로서 상술한 불소수지 패킹 제조방법에 의하여 제조된 불소수지 패킹이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 열처리 또는 풀림에 의해 사출성형 된 불소수지 패킹이 수축 또는 팽창되는 것이 방지되어 치수정밀도가 향상됨으로써 불소수지 패킹의 밀폐성능이 향상될 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 불소수지 패킹의 치수정밀도를 향상시켜 후가공에 소요되는 시간 및 노력이 절약되도록 함으로써 불소수지 패킹의 제조에 소요되는 비용이 절감되도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 불소수지 패킹의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도
도 2 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예를 설명하기 위한 도면
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면
도 8 내지 도 11은 본 발명의 제3 실시예를 설명하기 위한 도면
도 12 내지 도 14는 본 발명의 제4 실시예를 설명하기 위한 도면

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 불소수지 패킹의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 불소수지 패킹의 제조방법에는 사출단계(S10), 지그조립단계(S20), 열처리단계(S30), 풀림단계(S40) 및 후가공단계(S50)가 포함될 수 있다. 여기서, 열처리단계(S30) 및 후가공단계(S50)는 필요에 따라 선택적으로 행해지거나 생략될 수 있는데, 이에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.

사출단계(S10)에서는 불소수지를 소재로 하여 아래에서 설명할 패킹(도 2의 10 참고)의 성형이 행해진다.

즉, 패킹의 소재가 될 불소수지를 가열 및 용융시켜 유동성을 갖게 하고, 도시되지 않은 금형 내로 유동성을 갖는 불소수지를 가압하여 유입시킨 다음, 불소수지의 유동성이 소멸된 후 금형을 개방하여 성형된 패킹을 취출하는 방법을 예로 들 수 있다.

여기서, 본 발명에서는 아래에서 설명할 특징에 의해 사출단계(S10)에서 성형된 패킹이 팽창 또는 수축되는 정도가 작으므로, 금형으로부터 취출된 직후의 패킹은 최종적으로 형성하고자 하는 패킹의 규격과 큰 차이가 발생하지 않을 수 있다.

참고로, 패킹의 소재가 되는 불소수지로는 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkoxy), ECTFE(Ethylenechlorotrifluoroethylene), PCTFE(Polycholorotrifluoroethylene), PVDF(Polyvinylidenedifluoride) 등이 사용될 수 있다.

지그조립단계(S20)는 패킹의 외측에 아래에서 설명할 외측지그를 결합시키거나, 패킹의 내측에 아래에서 설명할 내측지그를 결합시키거나, 패킹의 외측에는 외측지그를 결합시키고 내측에는 내측지그를 결합시키는 작업이 행해진다.

패킹에 외측지그만 결합시키거나, 내측지그만 결합시키거나, 외측지그와 내측지그를 모두 결합시키는 것은, 패킹에서 높은 치수정밀도를 요하는 부분의 위치나 형상에 따라 선택될 수 있다. 이에 대해서는 도 2 내지 도 14에 도시된 실시예들을 통하여 상세히 설명한다.

참고로, 외측지그 및 내측지그는 편의상 임의로 명명하여 예시한 것으로, 상측지그 및 하측지그, 제1 지그 및 제2 지그 등과 같이 다양한 명칭으로 변경될 수 있다.

그리고 외측지그 및 내측지그는 패킹의 형상에 따라 각각 복수로 형성된 후 서로 조립되어 사용되는 형식을 갖도록 구성될 수도 있고, 패킹에 통공 등이 형성되었을 경우에는 여기에 삽입되는 코어(core) 형상의 지그가 사용될 수도 있는 등 상술한 지그의 수 및 형상은 제조하고자 하는 패킹의 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 외측지그 및 내측지그가 패킹에 견고하게 결합된 상태를 유지할 수 있도록 상술한 지그들을 고정시키는 별도의 고정수단 또는 체결수단 등이 더 활용될 수 있다.

외측지그는 패킹의 외주면 일부분 이상에 밀착되도록 형성되고, 내측지그는 패킹의 내주면 일부분 이상에 밀착되도록 형성될 수 있다. 여기서 외주면의 일부분 이상이나 내주면의 일부분 이상은 완성된 패킹 중 높은 치수정밀도를 요하는 부분에 상응하는 부분을 지칭하는 것으로, 높은 치수정밀도를 요하는 부분은 패킹 외주면 전체 또는 패킹 내주면 전체가 될 수도 있다.

한편, 지그조립단계(S20)에서 불소수지 패킹에 외측지그 또는 내측지그 또는 외측지그와 내측지그가 결합된 조립체를 지그조립체라 칭하기로 한다.

열처리단계(S30)에서는 상술한 지그조립체를 가열수단 또는 냉각수단을 이용하여 가열하거나 냉각되도록 하는 작업이 행해진다. 가열수단으로는 전기로 등이 사용될 수 있고, 냉각수단으로는 산업용 냉장고 등이 사용될 수 있다.

열처리단계(S30)는 냉각 또는 가열을 통하여 패킹 내에서 발생된 응력이 내측지그 또는 외측지그에 의해 지지되어 상쇄되도록 함으로써, 패킹 내의 치수변화를 유발하는 내부응력이 상당부분 감소되도록 하는 과정이다.

일반적으로 상술한 사출단계(S10)를 통하여 불소수지로 패킹을 사출 성형한 후에는, 패킹이 실온에 노출되어 냉각됨에 따라 수축이 발생된다. 그러므로 패킹을 금형으로부터 취출한 후 패킹이 적절한 온도범위까지 냉각되었을 때 지그조립단계(S20)를 행하게 된다. 여기서, 상술한 적절한 온도범위에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.

앞에서 언급했던 바와 같이 열처리단계(S30)는 선택적으로 행해질 수 있는데, 이는 패킹의 형상이나 높은 치수정밀도를 요하는 부분의 위치에 따라 변경될 수 있다. 이와 같은 열처리단계(S30)의 시행여부와, 열처리단계(S30)에서의 가열 또는 냉각의 선택기준에 대해서는 아래에서 도 2 내지 도 14를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

열처리단계(S30)에 소요되는 시간이나 온도범위는 패킹의 크기나 형상 등 다양한 요인에 의해 변경되는데, 이는 실험을 통해서만 비교적 정확한 값을 얻을 수 있으므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

풀림단계(S40)는 패킹 내에 잔류하는 응력이 최종적으로 제거되도록 하기 위한 것으로, 상술한 지그조립체를 소정의 시간 동안 실온에 방치하는 작업이 행해진다.

여기서 소정의 시간이란 패킹, 외측지그 또는 내측지그의 크기나 두께 등의 조건에 따라 달라질 수 있는데, 상술한 크기나 두께가 커질수록 풀림단계(S40)에 소요되는 시간도 증가될 수 있다.

다만, 반도체장비 등에 다량 사용되는 불소수지 패킹을 기준으로 하였을 경우 이 소정의 시간은 12 내지 36시간 정도의 범위를 가질 수 있다.

참고로, 실온(room temperature)은, 사전적인 의미와 같이 실내의 대기 온도를 지칭하는 것으로, 보통 섭씨 15 내지 20도 정도의 범위라고 할 수 있겠으나, 계절적인 요인이나 환경적인 요인에 따라 그 범위가 변경될 수도 있다.

후가공단계(S50)는 불소수지 패킹이 목적하는 형상 및 치수를 갖도록 하기 위한 것으로, 패킹의 표면 일부를 절삭 가공하는 작업이 행해질 수 있다.

예를 들어, 패킹의 표면에 상술한 사출단계(S10)에서 발생된 버(burr)가 형성되어 있을 경우 이를 제거하거나, 패킹이 적용될 관로 또는 관이음 등에 특정한 돌출부 등이 부분적으로 형성되어 있는 등의 경우 해당부위가 상응하는 형상을 갖도록 제거하는 등의 작업이 행해질 수 있다.

이하, 도 1과 함께 도 2 내지 도 14를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불소수지 패킹 및 그것의 제조방법을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4를 함께 참조하여 설명한다.

도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불소수지 패킹(10)이 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 불소수지 패킹(10)에는 패킹본체(11)가 포함되며, 패킹본체(11)의 중심부에는 통공(13)이 형성되어 있다. 여기서, 불소수지 패킹(10)은 패킹본체(11)의 외주면(12)의 직경(R1)이 높은 치수정밀도를 요구하는 경우를 상정한 것이다.

도 3에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 불소수지 패킹(10)의 제조방법에 사용되는 외측지그(20)가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 외측지그(20)에는 지그본체(21)가 포함되며, 지그본체(21)에는 불소수지 패킹(10)이 내부에 수용되는 수용부(23)가 형성되어 있고, 수용부(23)의 내주면(22)은 불소수지 패킹(10)의 외주면(12)과 동일한 직경(R1)을 갖는다.

도 4에는 도 2에 도시된 불소수지 패킹(10) 및 도 3에 도시된 외측지그(20)가 결합된 지그조립체가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 불소수지 패킹의 제조방법에 따라 불소수지 패킹(10)을 제조하고자 할 경우 다음과 같은 순서로 제조된다.

사출단계(S10)에서 도시되지 않은 패킹의 원형을 취출한 다음 이를 외측지그(20)의 수용부(23)에 수용시켜서 도 4에 도시된 지그조립체가 형성되도록 하는 지그조립단계(S20)가 행해진다.

이 과정에서 패킹의 원형(도시되지 않음) 중 패킹(10)의 외주면(12)에 해당되는 부분이 외측지그(20)의 내주면에 밀착될 수 있는데, 패킹의 원형이 금형으로부터 분리된 후 냉각됨에 따라 점차 수축이 발생될 수 있다.

여기서, 도시되지 않은 패킹의 원형은 사출 직후의 패킹을 지칭하는 것으로, 완성된 불소수지 패킹(10)과 형상은 유사하나 규격이 상이할 수 있기 때문에 임의로 상이하게 명명한 것임을 밝힌다.

이후, 상술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 불소수지 패킹(10)은 외주면(12)의 직경(R1)이 높은 치수정밀도를 요하므로, 외측지그(20)에 수용된 패킹의 원형이 더 이상 수축되지 않도록 지그조립체를 가열수단 내에 수용시켜 가열하는 열처리단계(S30)를 행한다.

이 열처리단계(S30)에 의해 가열된 패킹의 원형 내에는 그 외주면의 직경이 증가되는 방향으로 팽창되는 응력이 발생된다. 그러나, 패킹의 원형의 외주면은 지그(20)의 내주면(22)에 의해 지지되어 팽창되지 않으므로 내주면(22)의 직경(R1)과 같은 상태가 유지된다.

따라서, 상술한 바와 같이 실험을 통하여 얻은 값에 따른 온도 및 시간에 의해 열처리단계(S30)가 행해지는 과정 중 패킹의 원형 내에 작용되던 응력은 이에 반대방향으로 작용되는 내주면(22)의 지지력에 의해 상쇄된 상태가 유지되며, 일정한 시간이 경과되면 패킹의 원형 내의 응력이 크게 감소된다. 여기서, 상술한 바와 같이 응력이 크게 감소되도록 하는 온도는 실험을 통해 구할 수 있다.

이후, 가열수단으로부터 지그조립체를 취출한 후 실온에 방치하는 풀림단계(S40)가 행해진다.

풀림단계(S40)가 진행되는 동안 패킹의 원형 내에 잔류하던 응력은 시간의 경과에 따라 제거되어, 패킹의 원형은 외측지그(20)로부터 분리되더라도 그 외주면의 직경이 더 이상 증가되는 방향으로 팽창하거나 감소되는 방향으로 수축되지 않게 된다.

이후, 상술한 바와 같이 버를 제거하는 후가공단계(S50)를 거쳐 불소수지 패킹(10)이 완성될 수 있다.

참고로, 불소수지 패킹(10)이 높은 가요성을 가질 경우 버를 정밀하게 제거하는 것이 어려울 수 있으므로 외측지그(20)가 결합된 상태에서 불소수지 패킹(10)의 내측에 형성된 버를 제거하는 것이 용이할 수 있으며, 불소수지 패킹(10)의 외주면(12)에 버가 형성된 경우에는 외측지그(20)와 분리된 후에 제거가 가능하다.

따라서 후가공단계(S50)는 지그조립체, 즉 불소수지 패킹(10)과 외측지그(20)가 결합된 상태로 행해질 수도 있고, 분리된 후에 행해질 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 불소수지 패킹 제조방법에 의해 제조된 불소수지 패킹(10)은 완성된 패킹본체(11) 내에 잔류하는 응력이 제거되어 외주면(12)의 직경(R1)이 높은 치수정밀도를 갖게 된다.

또한, 풀림단계(S40)를 거친 후에는 소정 부분의 치수정밀도가 높으므로 후가공단계(S50)에서 행해야 할 작업량이 매우 적어져서 불소수지 패킹(10)의 제조에 소요되는 시간 및 노력이 절감되어 생산비가 절약되고 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

특히 완성된 불소수지 패킹(10)의 외주면(12)이 높은 치수정밀도를 가지므로, 불소수지 패킹(10)의 외주면이 관로 또는 관이음 등에 결합되었을 때 밀폐성능이 향상되는 효과도 얻을 수 있다.

도 5 내지 도 7에는 본 발명의 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 5에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 불소수지 패킹(30)이 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 불소수지 패킹(30)에는 중심부에 통공(33)이 형성된 패킹본체(31)가 포함된다. 여기서, 불소수지 패킹(30)은 패킹본체(31)의 내주면(34)의 직경(R2)이 높은 치수정밀도를 요구하는 경우를 상정한 것이다.

도 6에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 불소수지 패킹(30)의 제조방법에 사용되는 내측지그(40)가 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 내측지그(40)에는 지그본체(41)가 포함되며, 지그본체(41)에는 도시된 바와 같이 불소수지 패킹(30)의 내주면(34)과 동일한 직경(R2)의 외주면(42)을 갖는 부분이 형성되어 있다.

도 7에는 도 5에 도시된 불소수지 패킹(30) 및 도 6에 도시된 내측지그(40)가 결합된 지그조립체가 도시되어 있다.

도 1, 도 5 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 불소수지 패킹의 제조방법에 따라 불소수지 패킹(30)을 제조하고자 할 경우 다음과 같은 순서로 제조된다.

사출단계(S10)에서 패킹의 원형을 취출한 다음 이를 내측지그(40)의 외주면(42)으로 둘러싸인 부분이 통공(33)을 관통하는 형상으로 삽입되도록 하여 도 7에 도시된 지그조립체가 형성되도록 하는 지그조립단계(S20)가 행해진다.

이 과정에서 패킹의 원형 중 패킹(30)의 내주면(34)에 해당되는 부분이 내측지그(40)의 외주면에 밀착될 수 있다.

이후, 본 발명의 제2 실시예에 따른 불소수지 패킹(30)은 내주면(34)의 직경(R2)이 높은 치수정밀도를 요하므로, 패킹(30)과 내측지그(40)가 결합된 지그조립체를 냉각수단 내에 수용시켜 냉각되도록 하는 열처리단계(S30)를 행한다.

이 열처리단계(S30)에 의해 냉각된 패킹의 원형 내에는 그 내주면의 직경이 감소되는 방향으로 수축되는 응력이 발생된다. 그러나, 패킹의 원형의 내주면은 지그(40)의 외주면(42)에 의해 지지되어 팽창되지 않으므로 외주면(42)의 직경(R2)과 같은 상태가 유지된다.

따라서, 열처리단계(S30)가 행해지는 과정 중 패킹의 원형 내에 작용되던 응력은 이에 반대방향으로 작용되는 외주면(42)의 지지력에 의해 상쇄된 상태가 유지되며, 일정한 시간이 경과되면 패킹의 원형 내의 응력이 크게 감소된다. 이와 같이 응력이 크게 감소되도록 하는 온도는 실험을 통해 구할 수 있다.

이후, 냉각수단으로부터 지그조립체를 취출한 후 실온에 방치하는 풀림단계(S40)가 행해진다.

풀림단계(S40)가 진행되는 동안 패킹의 원형 내에 잔류하던 응력은 시간의 경과에 따라 제거되어, 패킹의 원형은 내측지그(40)로부터 분리되더라도 그 내주면의 직경이 더 이상 감소되는 방향으로 수축하거나 증가되는 방향으로 팽창되지 않게 된다.

이후, 상술한 바와 같이 버를 제거하는 후가공단계(S50)를 거쳐 불소수지 패킹(30)이 완성될 수 있다. 후가공단계(S50)는 지그조립체, 즉 불소수지 패킹(30)과 내측지그(40)가 결합된 상태로 행해질 수도 있고, 분리된 후에 행해질 수도 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 불소수지 패킹 제조방법에 의해 제조된 불소수지 패킹(30)은 완성된 패킹본체(31) 내에 잔류하는 응력이 제거되어 외주면(34)의 직경(R2)이 높은 치수정밀도를 갖게 된다.

또한, 풀림단계(S40)를 거친 후에는 소정 부분의 치수정밀도가 높으므로 후가공단계(S50)에서 행해야 할 작업량이 매우 적어져서 불소수지 패킹(30)의 제조에 소요되는 시간 및 노력이 절감되어 생산비가 절약되고 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

특히 완성된 불소수지 패킹(30)의 내주면(34)이 높은 치수정밀도를 가지므로, 불소수지 패킹(30)의 내주면이 관로 또는 관이음 등에 결합되었을 때 밀폐성능이 향상되는 효과도 얻을 수 있다.

도 8 내지 도 11에는 본 발명의 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다.

도 8에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 불소수지 패킹(50)이 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 불소수지 패킹(50)에는 중심부에 통공(53)이 형성된 패킹본체(51)가 포함된다. 여기서, 불소수지 패킹(50)은 패킹본체(51)의 외주면(52)의 직경(R3) 및 내주면(54)의 직경(R4)이 모두 높은 치수정밀도를 요구하는 경우를 상정한 것이다.

도 9 및 도 10에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 불소수지 패킹의 제조방법에 사용되는 외측지그(60) 및 내측지그(80)가 각각 도시되어 있다.

도 9를 참조하면, 외측지그(60)에는 링 형상의 지그본체(61)가 포함되며, 지그본체(61)의 일측에는 절개부(65)가 형성된다. 이 절개부(65)를 통하여 패킹본체(50)가 지그본체(61)의 내부로 수용될 수 있으며, 지그본체(61)의 내주면은 불소수지 패킹(50)의 외주면(52)과 동일한 직경(R3)을 갖는다.

패킹본체(50)는 탄성을 갖는 소재로 제조되어 절개부(65)가 개폐되도록 형성될 수 있다.

도 10을 참조하면, 내측지그(80)에는 지그본체(81)가 포함되며, 지그본체(81)에는 도시된 바와 같이 불소수지 패킹(50)의 내주면(54)과 동일한 직경(R4)의 외주면(82)을 갖는 부분이 형성되어 있다.

도 11에는 도 8에 도시된 불소수지 패킹(50), 도 9에 도시된 외측지그(60) 및 도 10에 도시된 내측지그(80)가 결합된 지그조립체가 도시되어 있다.

도 1, 도 8 내지 도 11을 함께 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 불소수지 패킹의 제조방법에 따라 불소수지 패킹(50)을 제조하고자 할 경우 다음과 같은 순서로 제조된다.

사출단계(S10)에서 도시되지 않은 패킹의 원형을 취출한 다음 패킹의 원형에 형성된 통공(53 참조)을 내측지그(80)의 외주면(82)이 형성된 부분이 관통하는 형상으로 결합되도록 한다. 이 과정에 의해 패킹의 원형 중 패킹(50)의 내주면(54)에 해당되는 부분이 내측지그(80)의 외주면(82)에 밀착될 수 있다.

그리고 외측지그(60)에 의해 패킹의 원형의 외주면이 감싸지도록 외측지그(60) 내에 패킹의 원형이 삽입되는 형상이 되도록 결합시킨다. 이 과정에 의해 패킹의 원형 중 패킹(50)의 외주면(42)에 해당되는 부분이 외측지그(60)의 내주면(62)에 밀착될 수 있다.

이때 지그본체(61)의 절개부(65)가 형성된 부분이 벌어지면 내주면(62)이 패킹의 원형의 외주면을 지지하는 효과가 떨어지므로, 지그본체(61)의 외주면에는 절개부(65)가 벌어지지 않도록 고정수단(70)이 체결될 수 있다. 고정수단(70)에 의해 절개부(65)가 밀착됨에 따라 내주면(62)이 패킹의 원형의 외주면에 밀착될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 불소수지 패킹(50)은 외주면(52)의 직경(R2) 및 내주면(54)의 직경(R4)이 각각 높은 치수정밀도를 요하는데, 패킹의 원형의 외주면은 외측지그(60)의 내주면에 의해 지지되고, 그 내주면은 내측지그(80)의 외주면에 의해 지지된다.

따라서, 상술한 바와 같이 패킹의 원형에 내측지그(80) 및 외측지그(60)가 결합되어 지그조립체가 형성되는 지그조립단계(S20)가 행해진 이후에는, 지그조립체를 실온에 소정의 시간 동안 방치하는 풀림단계(S40)가 행해지면 패킹의 원형 내에 작용되는 응력이 점차 제거될 수 있다.

상술한 응력이 제거된 후 패킹의 원형은 외측지그(60) 및 내측지그(80)로부터 분리되더라도 그 내주면의 직경이 더 이상 감소되는 방향으로 수축하거나 그 외주면의 직경이 증가되는 방향으로 팽창되지 않게 된다.

이후, 상술한 바와 같이 버를 제거하는 후가공단계(S50)를 거쳐 불소수지 패킹(50)이 완성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 불소수지 패킹 제조방법에 의해 제조된 불소수지 패킹(50)은 완성된 패킹본체(51) 내에 잔류하는 응력이 제거되어 외주면(52)의 직경(R3) 및 내주면(54)의 직경(R4)이 각각 높은 치수정밀도를 갖게 된다. 그러므로 불소수지 패킹(50)의 외주면(52) 및 내주면(54)이 관로 또는 관이음 등에 각각 결합되었을 때 밀폐성능이 향상될 수 있다.

한편, 본 발명의 제3 실시예에 따른 불소수지 패킹 제조방법에서 열처리단계(S30)는 생략될 수 있다. 단, 패킹의 원형 내에 잔류하는 응력이 감소되는 속도를 촉진시키기 위하여 필요에 따라서는 열처리단계(S30)가 행해질 수도 있는데, 이때 필요한 냉각온도와 냉각시간 및 가열온도와 가열시간은 실험에 의해 구할 수 있다.

도 12에는 본 발명의 제4 실시예에 따른 불소수지 패킹의 사시도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 12에 도시된 불소수지 패킹의 X-X'에 따른 단면에 도시되어 있다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 불소수지 패킹(110)에는 패킹본체(111)가 포함되고, 패킹본체(111)의 가장자리 부분은 도 13에 도시된 바와 같이 외주면(112) 및 내주면(113)이 형성된 원통 형상을 갖고, 상기 원통 형상 부분의 상측 일부는 중심부를 향하여 연장되어 막혀 있으며, 중심부에는 통공(114)이 형성되고, 통공의 가장자리 부분에는 패킹리브(115)가 연장 형성된다.

패킹리브(115) 또한 리브외주면(116) 및 리브내주면(117)을 갖는 원통 형상을 갖는다.

여기서, 본 발명의 제4 실시예에 따른 불소수지 패킹(110)은 실제로 활용되는 형상을 예시한 것으로, 패킹본체(111) 가장자리 부분의 외주면(112) 직경(R5), 내주면(113) 직경(R6), 리브외주면(116) 직경(R7) 및 리브내주면(117) 직경(R8)이 모두 높은 치수정밀도를 요구하는 경우를 상정한 것이다.

도 14에는 불소수지 패킹(110)에 외측지그(120) 및 내측지그(140)가 결합된 지그조립체의 단면이 도시되어 있다. 도 12 및 도 13을 함께 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 불소수지 패킹의 제조방법에 대해 설명한다.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 제조하고자 하는 불소수지 패킹(110)의 외측 형상을 따라 형성된 외측지그(120) 및 내측 형상을 따라 형성된 내측지그(140)가 각각 결합되어 있다.

외측지그(120)에는 중간부분에 지그리브(125)가 형성된 지그본체(121)가 포함되는데, 지그본체(121)는 패킹본체(111)의 외주면(112)으로부터 패킹리브(115)의 내주면(117)까지 연속적으로 밀착되도록 형성된다.

그리고, 내측지그(140)에는 중간부분에 지그리브(145)가 형성된 지그본체(141)가 포함되는데, 지그본체(141)는 패킹본체(111)의 내주면(113)으로부터 패킹리브(115)의 외주면(117)까지 연속적으로 밀착되도록 형성된다.

그러므로, 성형단계(S10)에서 금형으로부터 취출된 패킹의 원형에는 외측지그(120) 및 내측지그(140)가 각각 결합되어 지그결합체가 형성되는 지그조립단계(S20)가 행해지고, 이후 패킹의 원형 내부에 작용되는 응력이 제거될 때까지 소정의 시간 동안 실온에 방치되는 풀림단계(S40)단계가 행해질 수 있다.

필요에 따라 풀림단계(S40) 이전에는 소정의 시간 동안 지그조립체를 가열하거나 냉각하는 열처리단계(S30)가 행해질 수도 있다.

풀림단계(S40) 이후에는 지그조립체로부터 불소수지 패킹(110)을 분리한 후 버 등을 가공하는 후가공단계(S50)가 행해져서 불소수지 패킹(110)이 완성될 수 있다.

완성된 불소수지 패킹(110)은 패킹본체(111) 가장자리 부분의 외주면(112) 직경(R5), 내주면(113) 직경(R6), 패킹리브(115)의 리브외주면(116) 직경(R7) 및 리브내주면(117) 직경(R8)이 각각 높은 치수정밀도를 갖게 된다.

참고로, 이상에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 불소수지 패킹(10, 30, 50, 110)들은 횡단면이 원형인 것을 예시하였으나, 필요에 따라서는 불소수지 패킹(10, 30, 50, 110)들의 횡단면이 타원형, 삼각형 이상의 다각형 등 다양한 형상을 갖도록 제조될 수도 있다.

그리고, 상술한 외측지그(20, 60, 120) 및 내측지그(40, 80, 140)는 충분한 강도를 갖는 동시에 온도에 따른 팽창 또는 수축량이 적은 것을 선택하여 사용할 수 있다.

그러므로 외측지그(20, 60, 120) 및 내측지그(40, 80, 140)의 소재로는, 열팽창계수가 큰 금속보다는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌(polyethylene), ABS수지(acrrlonitrile-butadiene-styrene resin) 등 다양한 종류의 합성수지가 사용될 수 있다.

또한 참고로, 상술한 바와 같은 지그조립단계(S20)가 행해지는 온도는 금형으로부터 취출된 패킹의 원형의 온도가 섭씨 150도 전후일 때 행해지는 것이 바람직한데, 이는 실험에 의해 구해진 값으로 지그조립단계(S20)에 의해 형성된 지그조립체가 열처리단계(S30) 또는 풀림단계(S40)을 거친 후 패킹의 원형 내에 잔류되는 응력이 최소가 되도록 하는 온도이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 불소수지 패킹 및 그것의 제조방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 불소수지 패킹 11: 패킹본체
12: 외주면 13: 통공
20: 외측지그 21: 지그본체
22: 내주면 23: 수용부
30: 불소수지 패킹 31: 패킹본체
33: 통공 34: 내주면
40: 내측지그 41: 지그본체
42: 외주면 50: 불소수지 패킹
51: 패킹본체 52: 외주면
53: 통공 54: 내주면
60: 외측지그 61: 지그본체
62: 내주면 65: 절개부
70: 고정수단 80: 내측지그
81: 지그본체 82: 외주면
110: 불소수지 패킹 111: 패킹본체
112: 외주면 113: 내주면
114: 통공 115: 패킹리브
116: 리브외주면 117: 리브내주면
120: 외측지그 121: 지그본체
125: 지그리브 140: 내측지그
141: 지그본체 145: 지그리브

Claims

불소수지로 패킹을 사출 성형하는 사출단계;
상기 패킹의 외측에 외측지그를 결합시키거나, 상기 패킹의 내측에 내측지그를 결합시키거나, 상기 패킹의 외측과 내측에 상기 외측지그와 상기 내측지그를 각각 결합시켜 지그조립체를 형성하는 지그조립단계;
상기 지그조립체를 12 내지 36 시간 동안 실온에 방치하는 풀림단계; 및
상기 풀림단계 이후에는 상기 지그조립체로부터 상기 패킹을 분리한 후 상기 패킹의 표면 일부를 절삭 가공하는 후가공단계를 더 포함하고,
상기 외측지그는 상기 패킹 외주면의 일부분 이상에 밀착되도록 형성되며 상기 내측지그는 상기 패킹 내주면의 일부분 이상에 밀착되도록 형성되고,
상기 불소수지는 PTFE, PFA, ECTFE, PCTFE, PVDF 중 어느 하나를 포함하는
반도체 제조장비용 불소수지 패킹 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 외측지그 및 상기 내측지그는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진
반도체 제조장비용 불소수지 패킹 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 지그조립단계 및 상기 풀림단계 사이에 상기 지그조립체를 냉각 또는 가열하는 열처리 단계를 더 포함하는
반도체 제조장비용 불소수지 패킹 제조방법.
제4항에 있어서,
상기 열처리 단계는
상기 지그조립체 중 상기 패킹에 상기 외측지그가 결합된 것은 가열하고, 상기 패킹에 상기 내측지그가 결합된 것은 냉각하며, 상기 패킹에 상기 외측지그와 상기 내측지그가 결합된 것은 가열 또는 냉각하는 것인
반도체 제조장비용 불소수지 패킹 제조방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 패킹은 횡단면이 원형, 타원형, 삼각형 이상의 다각형 중 어느 한 형상을 갖도록 형성된
반도체 제조장비용 불소수지 패킹 제조방법.
삭제
불소수지로 제조된 반도체 제조장비용 불소수지 패킹으로서,
상기 제1항, 상기 제3항 내지 상기 제5항 및 상기 제7항 중 어느 한 항에 따른 반도체 제조장비용 불소수지 패킹 제조방법에 의하여 제조된 반도체 제조장비용 불소수지 패킹.
제9항에 있어서,
상기 패킹은
상기 외주면 및 상기 내주면이 형성된 원통 형상의 패킹본체를 포함하고, 상기 패킹본체의 상측 일부는 중심부를 향하여 연장되며, 상기 중심부에는 통공이 형성되고, 상기 통공의 가장자리에는 리브외주면 및 리브내주면을 갖는 원통 형상의 패킹리브가 연장된
반도체 제조장비용 불소수지 패킹.