KR101790565B1

KR101790565B1 - 그래핀 필름 제조장치

Info

Publication number: KR101790565B1
Application number: KR1020150121002A
Authority: KR
Inventors: 김용기
Original assignee: 주식회사 참트론
Priority date: 2015-08-27
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2017-10-27
Also published as: KR20170025081A

Abstract

본 발명은 그래핀 필름 제조장치에 관한 것으로, 롤-투-롤(roll to roll) 방식으로 촉매금속필름을 이송하면서 그래핀을 증착하는 그래핀 필름 제조장치에 있어서, 언로딩 보빈에 롤링된 촉매금속필름을 증착챔버로 공급하기 위한 상부 롤 챔버; 상기 상부 롤 챔버와 연결되어, 상기 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착 챔버; 상기 증착챔버와 연결되어, 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 로딩 보빈에 롤링되는 하부 롤 챔버; 상기 각 챔버가 각각 고정되는 프레임;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치를 제공한다.

Description

그래핀 필름 제조장치{Manufacturing device for graphene film}

본 발명은 그래핀 필름 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 그래핀 필름의 제조과정에서 일정한 장력을 유지하여 그래핀 필름을 보호하고, 그래핀이 증착된 필름의 냉각이 용이한 그래핀 필름 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 그래핀(Graphene)은 탄소가 육각형의 형태로 서로 연결되어 벌집 모양의 2차원 평면 구조를 이루는 물질이며, 그 두께가 매우 얇고 투명하며, 전기전도성이 매우 큰 특징이 있다. 이러한 특징을 이용하여 그래핀을 투명 디스플레이 또는 플렉시블(flexible) 디스플레이에 적용하려는 시도가 이루어지고 있다.

종래 그래핀 필름의 제조방법은 공개특허 10-2012-0111659호(그래핀을 포함하는 필름 제조 방법, 2012년 10월 10일 공개)에 기재되어 있다.

위의 공개특허에서는 대량생산을 위하여 롤-투-롤(Roll to Roll) 방식으로 일방향으로 촉매금속필름을 이송하면서, 그래핀을 형성하고, 그래핀이 형성되지 않은 촉매금속필름의 일면에 전사필름을 형성하는 단계에 대하여 기재되어 있으며, 각 단계별로 필요한 기구적인 구성에 대하여 설명이 되어 있다.

구체적으로 촉매금속필름을 권취하고 이송하기 위한 권취롤러 및 이송롤러와, 그 촉매금속필름에 탄소 공급 가스를 공급하여 그래핀을 증착하는 그래핀 형성 공간 등이 기재되어 있다.

그러나 그래핀의 제조는 화학적기상증착(CVD), 열화학적기상증착(TCVD), 급속 열화학기상증착(RTCVD) 등을 이용하는 것으로, 촉매금속필름이 그 그래핀 형성공간을 통과하여 연속적인 그래핀 제조가 가능하도록 하기 위해서는, 그 그래핀 형성공간의 진공상태가 유지되어야 하는데, 위의 공개특허에는 이러한 기술적 구성에 대하여 언급되어 있지 않다.

이러한 장치를 이용하게 되면, 기상증착법으로 형성되는 그래핀의 형성이 어렵게 되며, 이물의 유입 등에 의한 공정불량이 발생하게 되는 문제점을 충분히 예측할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 롤-투-롤 방식으로 그래핀 필름을 제조하는 제조장치에서, 그래핀을 증착하는 증착챔버와 그 주변 챔버 간에 공기 또는 가스의 이동을 최소화하여, 챔버 각각의 진공상태를 유지할 수 있으며, 이물이 유입되는 것을 방지할 수 있는 그래핀 필름 제조장치를 제공함에 있다.

아울러 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 증착된 그래핀의 손상을 방지하고 그래핀을 보호하기 위한 보호필름이 부착되는 그래핀 필름 제조장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 각 챔버 상호 간에 작용하는 힘을 분산할 수 있는 그래핀 필름 제조장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 그래핀이 증착된 필름을 배출하는 과정에서 필름의 온도를 낮출 수 있는 그래핀 필름 제조장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 그래핀이 증착되는 촉매금속필름이 자중에 의해 처지는 현상을 방지할 수 있는 그래핀 필름 제조장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 촉매금속필름이 일정한 장력을 유지하면서 권취될 수 있도록 하는 그래핀 필름 제조장치를 제공함에 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, 롤-투-롤(roll to roll) 방식으로 촉매금속필름을 이송하면서 그래핀을 증착하는 그래핀 필름 제조장치에 있어서, 언로딩 보빈에 롤링된 촉매금속필름을 증착챔버로 공급하기 위한 상부 롤 챔버; 상기 상부 롤 챔버와 연결되어, 상기 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착 챔버; 상기 증착챔버와 연결되어, 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 로딩 보빈에 롤링되는 하부 롤 챔버; 상기 각 챔버가 각각 고정되는 프레임;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치를 제공한다.

본 발명의 상부 롤 챔버는, 상부 롤 챔버바디; 상기 상부 롤 챔버바디 내측에 장착되는 회전롤러에 안착되어 촉매금속필름을 언로딩하는 언로딩 보빈; 상기 언로딩 보빈의 전방에 위치하여 상기 언로딩 보빈으로부터 공급되는 촉매금속필름을 가이드하기 위한 제1가이드롤러; 상기 제1가이드롤러의 전방에 위치하며 제1가이드 롤러에서 공급된 촉매금속필름을 일정한 장력을 유지하면서 증착 챔버로 공급하기 위한 공급롤러; 및 상기 상부 롤 챔버바디의 외측에 장착되어 상기 상부 롤 챔버바디 내측의 진공도를 유지하기 위한 진공펌프;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공급롤러는, 모터에 의해 구동되는 구동롤러와, 상기 구동롤러와 맞물려 촉매금속필름에 일정한 장력을 주기 위한 밀착롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구동롤러는, 롤러 내측으로 냉각수가 유입 및 배출되어 상기 촉매금속필름을 냉각하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 밀착롤러는, 구동롤러 측으로 일정한 탄성력에 의해 밀착되어 촉매금속필름에 일정한 장력을 줄 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하부 롤 챔버는, 증착챔버의 하부에서 증착챔버와 연결되는 하부 롤 챔버바디; 상기 하부 롤 챔버바디의 내측에 장착되어, 상기 증착챔버에서 공급된 촉매금속필름의 방향을 전환하기 위한 제2가이드롤러; 상기 제2가이드롤러에 의한 급격한 각도변환을 막기 위해, 상기 제2가이드롤러보다 아래에 장착되는 제3가이드롤러; 상기 제3가이드롤러의 일측에 장착되며, 상기 촉매금속필름에 증착된 그래핀을 보호하기 위한 보호필름이 감겨진 보호필름용 보빈; 상기 그래핀이 증착된 촉매금속필름에 상기 보호필름을 부착하기 위한 제1필름부착롤러와 제2필름부착롤러; 및 상기 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 감겨지는 로딩 보빈과, 상기 로딩 보빈에 상기 촉매금속필름을 일정한 장력으로 권취하기 위한 권취롤러;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2가이드롤러는, 롤러 내측으로 냉각수가 유입 및 배출되어 상기 촉매금속필름을 냉각하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 권취롤러는, 구동모터의 구동축에 장착되어 구동되되, 일정한 장력 이상에서는 구동모터가 작동하는 경우라도 회전하지 않는 장력유지 롤러인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상부 롤 챔버 및 하부 롤 챔버의 어느 일측에는 도어가 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상부 롤 챔버 또는 하부 롤 챔버는 프레임에 탄성지지되도록 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 각 챔버 내의 진공도가 유지될 수 있도록 하여 각 참배 간의 기류의 이동을 방지할 수 있어 공정안정성을 향상시킬 수 있으며, 그래핀 제조의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 일정한 장력을 유지할 수 있도록 함으로써, 그래핀이 증착된 촉매금속필름의 손상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 각 챔버가 탄성부재로 지지되기 때문에, 상호간에 작용하는 하중을 최소화할 수 있고, 열적 변화에 따른 부피의 팽창 등으로 인한 챔버의 변형이나 손상 등을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

또한 본 발명은 증착된 그래핀 필름의 일면에 보호필름을 부착함으로써, 필름의 보관 또는 운반시 그래핀이 손상되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 챔버가 직립형으로 형성되기 때문에 촉매금속필름이 자중에 의해 처지는 것을 방지하여 그래핀의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 필름 제조장치의 전체 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예인 상부 롤 챔버의 정면측 사시도.
도 3은 도 2의 배면측 사시도.
도 4는 도 2의 측면측 사시도.
도 5는 도 2의 상부롤 챔버의 고정지지대에 대한 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예인 하부 롤 챔버의 정면측 사시도.
도 7은 도 6의 하부 롤 챔버의 도어를 제거한 상태의 사시도.
도 8는 도 6의 배면측 사시도.
도 9은 도 6의 하부 롤 챔버의 고정지지대에 대한 사시도.

이하, 본 발명 그래핀 필름 제조장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그래핀 필름 제조장치의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예인 상부 롤 챔버의 정면측 사시도이고, 도 3은 도 2의 배면측 사시도이고, 도 4는 도 2의 측면측 사시도이고, 도 5는 도 2의 상부롤 챔버의 고정지지대에 대한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예인 하부 롤 챔버의 정면측 사시도이고, 도 7은 도 6의 하부 롤 챔버의 도어를 제거한 상태의 사시도이고, 도 8는 도 6의 배면측 사시도이고, 도 9은 도 6의 하부 롤 챔버의 고정지지대에 대한 사시도이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 필름 제조장치에 대한 전체 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 그래핀 필름 제조장치(1)는 프레임(10)의 상부에 장착되는 상부 롤 챔버(100)와, 상부 롤 챔버(100) 하부의 프레임(10)에 장착되는 증착챔버(200)와, 증착챔버(200)의 하부 프레임(10)에 장착되는 하부 롤 챔버(300)로 구성된다. 프레임(10)은 채널로 연결된 박스형태의 구성으로, 각 채널에는 상부에서 하부로 각 챔버가 고정된다.

도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 그래핀 필름 제조장치의 상부 롤 챔버(100)에 대한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 롤 챔버(100)는 챔버바디(101)와, 챔버바디(101) 내측에 장착되는 회전롤러(113)와, 회전롤러(113)에 장착되어 회전되면서 촉매금속필름(20)을 공급하는 언로딩 보빈(112)과, 회전롤러(113)의 회전을 지지하는 회전롤러 지지대(114)와, 언로딩 보빈(112)의 전방에서 촉매금속필름(20)에 장력을 주기 위한 제1가이드롤러(115)와, 제1가이드롤러(115)의 전방에서 제1가이드롤러(115)에서 공급된 촉매금속필름(20)에 일정 장력을 주면서 증착챔버로 공급하기 위한 공급롤러(120)로 구성된다. 챔버바디(101)의 내측 구성을 유지보수함과 아울러 촉매금속필름(20)이 롤링된 언로딩 보빈(112)을 교체하기 위해 도어(130)가 필요하다. 또한 챔버바디(101)의 외측에는 상부 롤 챔버(100)를 프레임(10)에 고정하기 위한 고정지지대(102)가 부착된다. 또한, 챔버 내부를 진공으로 유지하기 위해 진공펌프와 연결되는 홀(109a, 109b)과 서비스홀(109c, 109d)이 마련된다. 공급롤러(120)는 구동롤러(121)와 밀착롤러(123)로 구성된다. 구동롤러(121)는 구동롤러 지지대(122)에 의해 고정지지되고, 밀착롤러(123)는 구동롤러(121)와 밀착될 수 있도록 구동롤러(121) 측으로 밀착롤러(123)를 밀어주도록 설치된다. 따라서 밀착롤러(123)는 양측 롤러 회전지지대(124)에 축고정되고, 회전지지대(124)의 양측 단부는 회전축(126)에 축고정되며, 회전축(126)은 양측 회전축 지지대(125)에 축 고정되어 상기 회전축(126)에 의해 회전할 수 있게 되며, 회전축 지지대(125)는 축 고정판(127)의 상부면에 고정되어 회전축(126)을 지지하게 된다. 또한 상기 축 고정판(127)에 일측이 연결되고 타측은 밀착롤러 회전지지대(124)에 연결되는 탄성부재(128)가 장착되어, 탄성부재(128)에 의해 밀착롤러(123)가 구동롤러(121)에 더 밀착될 수 있도록 한다. 또한, 열이 공급되는 것을 어느 정도 차단하기 위해 분할벽(111)이 제1가이드롤러(115)와 공급롤러(120) 사이에 설치될 수 있다. 분할벽(111) 사이에 홀이 형성되어, 상기 제1가이드롤러(115)를 통해 공급롤러(120)로 촉매금속필름(20)이 공급된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상부 롤 챔버(100)의 배면측이 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 구동롤러(121)의 구동을 위한 모터(104)와, 모터(104)와 밸트로 연결되는 회전디스크(105)와, 회전디스크(105) 중앙부를 관통하여 구동롤러(121)의 내부와 연결되는 냉각수 공급파이프(106)와, 구동롤러(121)를 지지하기 위한 구동롤러 지지축(107)이 마련된다. 구동롤러 지지축(107)에는 회전디스크(105)가 장착되고, 회전디스크(105)는 구동롤러(121)와 연동되어 모터의 회전력을 구동롤러(105)로 전달하게 된다. 회전디스크(105)의 직경에 따라 모터의 회전속도가 감속될 수 있다. 구동롤러(121) 내측에는 냉각수 공급파이프(106)를 통해서 냉각수가 공급되고, 냉각수는 구동롤러(121)를 냉각하게 되고, 구동롤러(121)는 구동롤러(121)에 접촉하는 촉매금속필름(20)을 냉각하게 된다. 또한, 언로딩 보빈(112)이 장착되는 회전롤러(113)의 지지 및 용이한 교체를 위해 배면측에 회전롤러 지지축(108)이 형성된다.

도 4는 도어가 개방된 상태에서 배면측에서 본 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 도어(130)의 일측에는 일측은 챔버바디(101)에 고정되고 타측은 도어(130)에 고정되는 힌지(134)가 연결되고, 도어(130)의 타측에는 잠금쇠가 형성된 잠금손잡이(133)가 마련되어, 챔버바디(101)에 고정될 수 있도록 한다. 또한 도어(130)의 전면에는 사이트 글라스(132a, 132b)가 장착되어 내부를 작업자가 볼 수 있도록 구성된다. 다른 구성들은 기설명된 것과 동일하므로 반복적인 설명은 생략하기로 한다.

도 5는 고정지지대(102)에 대한 도면을 도시하고 있다. 고정지지대(102)는 프레임(10)에 장착되는데, 상부 롤 챔버(100)의 하중을 고정지지대(102)가 그대로 받게 된다. 따라서 고정지지대(102)에 작용하는 하중은 그대로 프레임으로 전달되게 되고, 고정지지대(102)가 프레임에 고정되어 하중에 의한 비틀림이나 열응력에 의한 변형 등을 고려하여 탄성적으로 지지될 수 있도록 탄성부재(102-1)가 함께 장착된다. 구체적으로 고정지지대(102)는 고정지지대에 홀이 형성되어 볼트(102-2)가 장착되는데, 볼트(102-2)가 회전함에 따라 나사산에 의해 상부 롤 챔버(100)는 프레임(10)과 이격되게 되고, 이격된 상태에서 하중은 볼트(102-2)와 탄성부재인 스프링(102-1)에 의해 지지된다. 또한 볼트 중 어느 하나는 나사산이 형성되지 않고 장착되어 스프링에 대한 가이드 역할을 수행할 수 있다. 도면에서는 양측으로 한 쌍으로 된 볼트들과 스프링이 도시되어 있다.

도 6 내지 도 9는 하부 롤 챔버에 대한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 롤 챔버(300)는, 챔버바디(301)와, 챔버바디(301)의 전면에 형성되는 도어(330)와, 챔버바디(301)의 양측면에 형성되는 하부 롤 챔버 고정지지대(302)와, 도어(330)와 챔버바디(301)에 연결되는 힌지(334)와, 챔버바디(301)의 측면에 형성되는 사이트 글라스(305)로 구성된다. 또한 도어(330)는 도어바디(331)와, 도어바디(331)에 형성되는 사이트 글라스(332a, 332b)와, 잠금손잡이(333)로 구성되고, 잠금손잡이(333)는 챔버바디(301)의 잠금손잡이 고정부(303)에 고정되고, 잠금이 해제되는 경우 도어(330)가 열리게 된다. 또한, 챔버바디(301)의 하부에는 사이트 글라스(304)가 더 형성될 수 있다.

도 7은 챔버바디(301) 내에 장착되는 구성을 설명하고 있다. 먼저 촉매금속필름(20)의 방향을 전환하는 제2가이드롤러(311)와, 제2가이드롤러(311)에 의한 급격한 방향전환을 방지하기 위한 제3가이드롤러(312)와, 그래핀이 증착된 촉매금속필름을 보호하기 위한 보호필름이 롤링된 보호필름 보빈(321)과, 보호필름 보빈(321)이 장착되어 회전되도록 하기 위한 보호필름 회전롤러(320)와, 보호필름 회전롤러(320)를 회전지지하기 위한 지지대(322)와, 보호필름(30)을 촉매금속필름(20)에 부착하기 위한 제1필름부착롤러(313)와 제2필름부착롤러(315)와, 보호필름(30)이 부착된 촉매금속필름(20)을 권취하는 권취롤러(323)와, 권취롤러(323)에 장착되는 로딩 보빈(324)으로 구성된다. 보호필름 회전롤러(320)는 보호필름 회전롤러 지지대(322)에 의해 회전지지되고, 권취롤러(323)는 권취롤러 지지대(325)에 의해 회전지지된다. 또한, 챔버 내의 진공을 유지하기 위해 진공배기를 하기 위한 진공펌프와 연결되는 진공관 연결홀(305a, 305b)이 더 형성되고, 나머지 홀(305c, 305d)는 서비스홀의 역할을 수행한다.

도 8는 챔버바디(301)의 배면측 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 제2가이드롤러(311)의 후단에는 냉각수가 공급되는 냉각수 공급관(307-1)이 삽입되어, 제2가이드롤러(311)로 냉각수를 공급한다. 공급된 냉각수는 촉매금속필름(20)을 냉각하게 된다. 또한 냉각수 공급관(307-1)의 외측으로는 회전가능하게 제2가이드롤러(311)를 지지하는 제2가이드롤러 회전지지대(307-2)가 챔버바디(301)의 외측에 장착된다. 챔버바디(301)의 중앙 외측에 형성된 모터(309-1)는 제1필름부착롤러(313)를 구동하게 되고, 모터(309-1)는 모터지지대(309-4)에 의해 고정지지된다. 또한 모터(309-1)는 벨트로 연결되는 회전디스크(309-3)와 연결되는데, 회전디스크(309-3)의 직경에 따라 감속기능을 할 수 있다. 회전디스크(309-3)의 회전에 의해 제1필름부착롤러(313)가 회전하게 된다. 또한, 권취롤러(323)는 구동모터의 구동축에 장착되어 구동되되, 일정한 장력 이상에서는 구동모터가 작동하는 경우라도 회전하지 않는 장력유지 롤러로 구성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 모터(308-1)는 벨트(308-2)에 의해 권취롤러(323)와 연동되고, 권취롤러(323)에 일정 이상의 장력이 작용하지 않도록 하는 장력유지장치(308-3)가 장착된다. 즉, 장력유지장치(308-3)는 모터(308-1)와 벨트(308-2)에 의해 연동하여 회전한다. 모터(308-1)와 장력유지장치(308-3)는 고정지지판(308-4)에 고정된다.

도 9는 고정지지대(302)에 대한 도면을 도시하고 있다. 고정지지대(302)는 프레임(10)에 장착되는데, 하부 롤 챔버(300)의 하중을 고정지지대(302)가 그대로 받게 된다. 따라서 고정지지대(302)에 작용하는 하중은 그대로 프레임으로 전달되게 되고, 고정지지대(302)가 프레임(10)에 고정되어 하중에 의한 비틀림이나 열응력에 의한 변형 등을 고려하여 탄성적으로 지지될 수 있도록 탄성부재(302-1)가 함께 장착된다. 구체적으로 고정지지대(302)는 고정지지대(302)에 홀이 형성되어 볼트(302-2)가 장착되는데, 볼트(302-2)가 회전함에 따라 나사산에 의해 하부 롤 챔버(300)는 프레임(10)과 이격되게 되고, 이격된 상태에서 하중은 볼트(302-2)와 탄성부재인 스프링(302-1)에 의해 지지된다. 또한 볼트 중 어느 하나는 나사산이 형성되지 않고 장착되어 스프링에 대한 가이드 역할을 수행할 수 있다. 도면에서는 양측으로 한 쌍으로 된 볼트들과 스프링이 도시되어 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

1 : 그래핀 필름 제조장치
10 : 프레임 20 : 촉매금속필름
30 : 보호필름
100 : 상부 롤 챔버 101 : 챔버바디
102 : 고정지지대 103 : 사이트 글라스
104 : 모터 105 : 회전디스크
106 : 냉각수 공급관 107 : 구동롤러 지지축
108 : 회전롤러 지지축 109 : 진공배기홀, 서비스홀
111 : 분할벽 112 : 언로딩 보빈
113 : 회전롤러 114 : 회전롤러 지지대
115 : 제1가이드롤러
120 : 공급롤러 121 : 구동롤러
122 : 구동롤러 지지대 123 : 밀착롤러
124 : 롤러 회전지지대 125 : 회전축 지지대
126 : 회전축 127 : 축고정판
128 : 탄성부재
130 : 도어 131 : 도어 바디
132 : 사이트 글라스 133 : 잠금손잡이
134 : 힌지
200 : 증착챔버
300 : 하부 롤 챔버 301 : 챔버바디
302 : 고정지지대 303 : 잠금손잡이 고정부
304 : 하부 사이트 글라스 305 : 진공배기홀, 서비스홀
306 : 사이트 글라스 307-1 : 냉각수 공급관
307-2 : 회전지지대 308-1 : 모터
308-2 : 벨트 308-3 : 장력유지장치
308-4 : 고정지지판 309-1 : 모터
309-2 : 벨트 309-3 : 회전디스크
309-4 : 모터 지지대
311 : 제2가이드롤러 312 : 제3가이드롤러
313 : 제1필름부착롤러 314 : 제1필름부착롤러 지지대
315 : 제2필름부착롤러 316 : 롤러 회전지지대
317 : 회전축 지지대 318 : 탄성부재
319 : 회전축 320 : 보호필름 회전롤러
321 : 보호필름 보빈 322 : 롤러 지지대
323 : 권취롤러 324 : 로딩 보빈
325 : 권취롤러 지지대
330 : 도어 331 : 도어바디
332 : 사이트 글라스 333 : 잠금손잡이
334 : 힌지

Claims

롤-투-롤(roll to roll) 방식으로 촉매금속필름을 이송하면서 그래핀을 증착하는 그래핀 필름 제조장치에 있어서,
언로딩 보빈에 롤링된 촉매금속필름을 증착챔버로 공급하기 위한 상부 롤 챔버; 상기 상부 롤 챔버와 연결되어, 상기 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착 챔버; 상기 증착챔버와 연결되어, 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 로딩 보빈에 롤링되는 하부 롤 챔버; 및, 상기 각 챔버가 각각 고정되는 프레임;으로 구성되는 한편,
상기 상부 롤 챔버는, 상부 롤 챔버바디와, 상기 상부 롤 챔버바디 내측에 장착되는 회전롤러에 안착되어 촉매금속필름을 언로딩하는 언로딩 보빈과, 상기 언로딩 보빈의 전방에 위치하여 상기 언로딩 보빈으로부터 공급되는 촉매금속필름을 가이드하기 위한 제1가이드롤러와, 상기 제1가이드롤러의 전방에 위치하며 제1가이드 롤러에서 공급된 촉매금속필름을 일정한 장력을 유지하면서 증착 챔버로 공급하기 위한 공급롤러와, 상기 상부 롤 챔버바디의 외측에 장착되어 상기 상부 롤 챔버바디 내측의 진공도를 유지하기 위한 진공펌프로 구성되고,
상기 하부 롤 챔버는, 상기 증착챔버의 하부에서 상기 증착챔버와 연결되는 하부 롤 챔버바디와, 상기 하부 롤 챔버바디의 내측에 장착되어 상기 증착챔버에서 공급된 촉매금속필름의 방향을 전환하기 위한 제2가이드롤러와, 상기 제2가이드롤러에 의한 급격한 각도변환을 막기 위해 상기 제2가이드롤러보다 아래에 장착되는 제3가이드롤러와, 상기 제3가이드롤러의 일측에 장착되며 상기 촉매금속필름에 증착된 그래핀을 보호하기 위한 보호필름이 감겨진 보호필름용 보빈과, 상기 그래핀이 증착된 촉매금속필름에 상기 보호필름을 부착하기 위한 제1필름부착롤러와 제2필름부착롤러와, 상기 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 감겨지는 로딩 보빈과 상기 로딩 보빈에 상기 촉매금속필름을 일정한 장력으로 권취하기 위한 권취롤러로 구성되며,
상기 상부 롤 챔버 또는 상기 하부 롤 챔버는, 상기 프레임에 전달되는 하중에 의한 비틀림이나 열응력에 의한 변형을 고려하여 탄성지지될 수 있도록 탄성부재가 함께 장착되되, 상기 상부 롤 챔버바디 및 하부 롤 챔버바디의 각 외측에는 상기 프레임에 고정하기 위한 고정지지대가 부착되고, 상기 고정지지대에 홀이 형성되어 볼트가 장착되며, 상기 볼트가 회전함에 따라 나사산에 의해 상기 상부 롤 챔버 및 하부 롤 챔버는 상기 프레임과 이격되고, 이격된 상태에서 하중은 상기 볼트와 상기 탄성부재인 스프링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치.
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제1항에 있어서,
상기 공급롤러는,
모터에 의해 구동되는 구동롤러와, 상기 구동롤러와 맞물려 촉매금속필름에 일정한 장력을 주기 위한 밀착롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치.
제3항에 있어서,
상기 구동롤러는, 롤러 내측으로 냉각수가 유입 및 배출되어 상기 촉매금속필름을 냉각하는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치.
제3항에 있어서,
상기 밀착롤러는 상기 구동롤러 측으로 일정한 탄성력에 의해 밀착되어 상기 촉매금속필름에 일정한 장력을 줄 수 있는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치.
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제1항에 있어서,
상기 제2가이드롤러는, 롤러 내측으로 냉각수가 유입 및 배출되어 상기 촉매금속필름을 냉각하는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 권취롤러는, 구동모터의 구동축에 장착되어 구동되되, 일정한 장력 이상에서는 구동모터가 작동하는 경우라도 회전하지 않는 장력유지 롤러인 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 상부 롤 챔버 및 상기 하부 롤 챔버의 어느 일측에는 도어가 장착되는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름 제조장치.
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