KR102340877B1 - The roll-to-roll graphine film manufacturing apparatus provided with tension modulation unit in the lower - Google Patents
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Abstract
본 발명은 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 그래핀 필름의 제조과정에서 촉매금속필름에 일정한 장력을 유지하여 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 손상되는 것을 방지함과 아울러 그래핀이 증착된 촉매금속필름의 냉각이 용이한 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치에 관한 것으로,
롤-투-롤(roll to roll) 방식으로 촉매금속필름을 이송하면서 그래핀을 증착하는 텐션 조절부가 하부에 구비된 단방향 롤투롤 그래핀 필름 제조장치에 있어서, 촉매금속필름을 증착챔버로 공급하기 위한 공급롤러와, 공급롤러에서 공급되는 촉매금속필름을 하향이송되도록 방향을 전환하는 상부방향전환롤러와, 상기 상부방향전환롤러와 밀착하여 상기 상부방향전환롤러와 함께 촉매금속필름을 일정한 장력을 주면서 하향으로 공급하는 보조롤러로 구성되는 상부챔버; 상기 상부챔버의 하부에 연결되어, 상기 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착챔버; 및 상기 증착챔버에서 이송된 촉매금속필름의 방향을 전환하기 위한 하부방향전환롤러와, 상기 하부방향전환롤러에서 이송되는 촉매금속필름에 일정한 장력을 주면서 방향을 전환하는 텐션조절롤러를 포함하는 텐션 조절부와, 상기 텐션조절롤러에서 이송되는 촉매금속필름이 감겨지는 권취롤러로 구성되는 하부챔버;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치를 제공한다.The present invention relates to a roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus equipped with a tension control unit at the bottom, and more particularly, the catalytic metal film on which graphene is deposited by maintaining a constant tension on the catalytic metal film during the manufacturing process of the graphene film. It relates to a roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus provided at the bottom with a tension control unit that prevents damage and facilitates cooling of the catalytic metal film on which graphene is deposited,
In the unidirectional roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus provided at the bottom with a tension control unit for depositing graphene while transferring the catalytic metal film in a roll to roll method, supplying the catalytic metal film to the deposition chamber a supply roller for, an upper direction conversion roller for changing the direction so as to feed the catalyst metal film supplied from the supply roller downward, and in close contact with the upper direction conversion roller, while giving a certain tension to the catalytic metal film together with the upper direction conversion roller an upper chamber composed of an auxiliary roller for supplying downward; a deposition chamber connected to a lower portion of the upper chamber and in which graphene is deposited on the catalytic metal film; and a lower direction changing roller for changing the direction of the catalytic metal film transferred from the deposition chamber, and a tension adjusting roller for changing the direction while applying a certain tension to the catalytic metal film transferred from the lower direction changing roller It provides a roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus equipped with a tension control unit at the lower part, and a lower chamber comprising a winding roller on which the catalyst metal film transferred from the tension control roller is wound.
Description
본 발명은 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 그래핀 필름의 제조과정에서 촉매금속필름에 일정한 장력을 유지하여 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 손상되는 것을 방지함과 아울러 그래핀이 증착된 촉매금속필름의 냉각이 용이한 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus equipped with a tension control unit at the lower part, and more particularly, the catalytic metal film on which graphene is deposited by maintaining a certain tension on the catalytic metal film during the manufacturing process of the graphene film. It relates to a roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus provided with a lower portion of the tension control unit that prevents damage and facilitates cooling of the catalytic metal film on which graphene is deposited.
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.In general, graphene is a material in which carbon is connected to each other in a hexagonal shape to form a honeycomb-shaped two-dimensional planar structure, and its thickness is very thin, transparent, and has very high electrical conductivity. Attempts are being made to apply graphene to a transparent display or a flexible display by using these characteristics.
종래 그래핀 필름의 제조방법은 공개특허 10-2012-0111659호(그래핀을 포함하는 필름 제조 방법, 2012년 10월 10일 공개)에 기재되어 있다. A conventional method for producing a graphene film is described in Patent Publication No. 10-2012-0111659 (a film production method including graphene, published on October 10, 2012).
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.In the above publication, for mass production, graphene is formed while the catalyst metal film is transferred in one direction in a roll-to-roll method, and the transfer film is applied to one side of the catalyst metal film in which graphene is not formed. It is described with respect to the step of forming, and the mechanical configuration required for each step is described.
구체적으로 촉매금속필름을 권취하고 이송하기 위한 권취롤러 및 이송롤러와, 그 촉매금속필름에 탄소 공급 가스를 공급하여 그래핀을 증착하는 그래핀 형성 공간 등이 기재되어 있다.Specifically, a winding roller and a transfer roller for winding and transporting a catalytic metal film, and a graphene formation space for depositing graphene by supplying a carbon supply gas to the catalytic metal film are described.
종래기술들은 롤투롤 방식의 그래핀 필름 제조장치에 대한 것을 제시하고 있으나, 촉매금속필름이 공급롤러와 권취롤러 사이의 롤러 속도의 차이로 인해 촉매금속필름에 손상이 생기는 문제점이 있었다.The prior art suggests a roll-to-roll type graphene film manufacturing apparatus, but there is a problem in that the catalyst metal film is damaged due to the difference in roller speed between the feed roller and the take-up roller.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 롤-투-롤 방식으로 그래핀 필름을 제조하는 제조장치에서, 하부챔버에 텐션조절부를 구비하여 권취롤러에 감겨지는 그래핀이 증착된 촉매금속필름에 작용하는 장력이 일정하게 작용하도록 하여 촉매금속필름의 손상을 방지할 수 있는 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치를 제공함을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is a roll-to-roll method in a manufacturing apparatus for manufacturing a graphene film, a catalytic metal film on which graphene is deposited to be wound on a winding roller by providing a tension control unit in the lower chamber An object of the present invention is to provide an apparatus for manufacturing a roll-to-roll graphene film provided with a tension control unit at the lower portion that can prevent damage to the catalytic metal film by making the tension acting on the film constant.
또한, 본 발명은 그래핀이 증착되는 촉매금속필름의 이동을 가이드하면서 일정한 장력을 주는 가이드 롤러를 구비함으로써, 촉매금속필름이 이동과정에서 발생하는 비틀림 등으로 인한 촉매금속필름의 손상을 방지할 수 있는 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention can prevent damage to the catalytic metal film due to torsion, etc. occurring during the movement of the catalytic metal film by providing a guide roller that gives a certain tension while guiding the movement of the catalytic metal film on which the graphene is deposited. An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a roll-to-roll graphene film having a tension control unit provided at the lower portion.
또한, 본 발명은 그래핀이 증착된 필름을 배출하는 과정에서 필름의 온도를 가능한 빨리 낮출 수 있는 냉각관을 구비한 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention aims to provide an apparatus for manufacturing a roll-to-roll graphene film having a tension control unit provided at the bottom having a cooling tube capable of lowering the temperature of the film as quickly as possible in the process of discharging the film on which the graphene is deposited. do.
또한, 본 발명은 그래핀이 증착되는 촉매금속필름이 자중에 의해 처지는 현상을 방지할 수 있는 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus provided with a tension control unit at the lower portion capable of preventing the catalytic metal film on which graphene is deposited from sagging due to its own weight.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, 롤-투-롤(roll to roll) 방식으로 촉매금속필름을 이송하면서 그래핀을 증착하는 텐션 조절부가 하부에 구비된 단방향 롤투롤 그래핀 필름 제조장치에 있어서, 촉매금속필름을 증착챔버로 공급하기 위한 공급롤러와, 공급롤러에서 공급되는 촉매금속필름을 하향이송되도록 방향을 전환하는 상부방향전환롤러와, 상기 상부방향전환롤러와 밀착하여 상기 상부방향전환롤러와 함께 촉매금속필름을 일정한 장력을 주면서 하향으로 공급하는 보조롤러로 구성되는 상부챔버; 상기 상부챔버의 하부에 연결되어, 상기 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착챔버; 및 상기 증착챔버에서 이송된 촉매금속필름의 방향을 전환하기 위한 하부방향전환롤러와, 상기 하부방향전환롤러에서 이송되는 촉매금속필름에 일정한 장력을 주면서 방향을 전환하는 텐션조절롤러를 포함하는 텐션 조절부와, 상기 텐션조절롤러에서 이송되는 촉매금속필름이 감겨지는 권취롤러로 구성되는 하부챔버;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a unidirectional roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus equipped with a tension control unit for depositing graphene while transporting a catalytic metal film in a roll-to-roll manner. In the following, a supply roller for supplying the catalytic metal film to the deposition chamber, an upper direction conversion roller for changing the direction so as to transport the catalyst metal film supplied from the supply roller downward, and the upper direction conversion roller in close contact with the upper direction conversion roller an upper chamber composed of an auxiliary roller for supplying the catalyst metal film in a downward direction while applying a constant tension together with the roller; a deposition chamber connected to a lower portion of the upper chamber and in which graphene is deposited on the catalytic metal film; and a lower direction changing roller for changing the direction of the catalytic metal film transferred from the deposition chamber, and a tension adjusting roller for changing the direction while applying a certain tension to the catalytic metal film transferred from the lower direction changing roller It provides a roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus equipped with a tension control unit at the lower part, and a lower chamber comprising a winding roller on which the catalyst metal film transferred from the tension control roller is wound.
본 발명에서 증착챔버는, 사각형상의 프레임으로 구성되는 증착챔버바디; 상기 증착챔버바디 내부에 위치하며, 상기 상부챔버에서 공급되는 촉매금속필름을 일정각도로 하향 경사지게 하여 텐션을 주면서 이송하는 상부경사롤러와 하부경사롤러; 상기 하부경사롤러를 통해서 하향으로 이송되는 촉매금속필름에 그래핀을 증착하기 위해 촉매금속필름의 양측에서 공정가스를 일정하게 공급하는 상기 증착챔버바디의 내측에 장착되는 다수의 공정가스 공급노즐; 상기 증착챔버바디의 내측인 상기 공정가스 공급노즐의 양측에 장착되는 히터; 및 상기 증착챔버바디의 내측인 상기 히터의 주변에 장착되는 열차단 쉴드;로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the deposition chamber includes: a deposition chamber body composed of a rectangular frame; an upper inclined roller and a lower inclined roller positioned inside the deposition chamber body and conveying the catalyst metal film supplied from the upper chamber while giving tension by tilting it downward at a predetermined angle; a plurality of process gas supply nozzles mounted inside the deposition chamber body for constantly supplying process gases from both sides of the catalytic metal film to deposit graphene on the catalytic metal film transferred downward through the lower inclined roller; heaters mounted on both sides of the process gas supply nozzle inside the deposition chamber body; and a heat-blocking shield mounted around the heater inside the deposition chamber body.
본 발명에서 텐션조절부는, 하부챔버 내측에 위치하며, 상기 촉매금속필름에 작용하는 텐션을 조절하기 위한 텐션조절롤러; 하단에는 상기 텐션조절롤러가 장착되고, 상단에는 텐션 조절추가 형성되며, 상기 텐션 조절추의 일정거리 하부에는 회전축이 연결되는 회전바; 전면에는 상기 회전바가 연결되고, 배면에는 각도측정바가 연결되는 회전축; 상기 하부챔버의 외측에 위치하며, 상기 회전축에 연결되어 상기 촉매금속필름의 텐션에 따라 회전하는 회전바의 각도를 측정하기 위한 각도측정바; 및 상기 하부챔버의 외측에서 각도측정바의 일단과 타단에 장착되어 상기 각도측정바의 회전에 따른 회전각을 검출하는 센서부;로 구성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the tension control unit, located inside the lower chamber, the tension control roller for adjusting the tension acting on the catalyst metal film; The tension control roller is mounted on the lower end, the tension adjusting weight is formed on the upper end, a rotation bar to which the rotation shaft is connected to the lower portion of the tension adjusting weight by a predetermined distance; a rotating shaft to which the rotating bar is connected to the front side, and the angle measuring bar is connected to the rear side; an angle measuring bar located outside the lower chamber and connected to the rotating shaft to measure the angle of the rotating bar rotating according to the tension of the catalyst metal film; and a sensor unit mounted on one end and the other end of the angle measuring bar from the outside of the lower chamber to detect a rotation angle according to the rotation of the angle measuring bar.
본 발명에서 각도측정바는, 회전축을 중심으로 하부측은 장축바로 이루어지고, 상부측은 단축바로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the angle measuring bar is characterized in that the lower side is made of a long axis bar around the rotation axis, and the upper side is made of a short axis bar.
본 발명에서 각도측정바는 일자형 또는 'ㄱ'자형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the angle measuring bar is characterized in that it is formed in a straight or 'L' shape.
본 발명은 촉매금속필름에 일정한 장력이 유지될 수 있도록 텐션 조절부가 구비됨으로써, 그래핀이 증착된 촉매금속필름의 손상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.The present invention has an effect of preventing damage to the catalytic metal film on which graphene is deposited by providing a tension control unit so that a constant tension can be maintained in the catalytic metal film.
또한, 본 발명은 증착챔버의 냉각관을 통해서 증착챔버 내부의 열을 빨리 냉각할 수 있기 때문에 생산성이 증대되는 효과를 가진다.In addition, the present invention has an effect of increasing productivity because heat inside the deposition chamber can be quickly cooled through the cooling tube of the deposition chamber.
또한, 본 발명은 하부챔버에 텐션 조절부가 구비되고, 센서에 의해 촉매금속필름에 작용하는 장력을 정확하게 파악할 수 있기 때문에, 촉매금속필름의 손상을 미리 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage in that it is possible to prevent damage to the catalyst metal film in advance because a tension adjusting unit is provided in the lower chamber and the tension acting on the catalyst metal film can be accurately grasped by the sensor.
또한, 본 발명은 촉매금속필름에 증착되는 그래핀 중 일면은 롤러와 접촉하지 않기 때문에 롤러에 의한 스크래치를 방지할 수 있어 고품질의 그래핀을 얻을 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention has an advantage in that it is possible to prevent scratches due to the roller because one surface of the graphene deposited on the catalytic metal film does not come in contact with the roller, so that high-quality graphene can be obtained.
도 1은 본 발명에 따른 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치의 전체 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 상부챔버를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 상부챔버에서 상부챔버바디를 제거한 상태의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 증착챔버를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 상부챔버와 증착챔버의 연결을 도시한 절단 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 증착챔버에서 증착챔버바디를 제거한 상태의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 하부챔버의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 하부챔버의 하부챔버바디를 제거한 상태의 사시도.
도 9는 도 8의 배면측 사시도.1 is an overall perspective view of an apparatus for manufacturing a roll-to-roll graphene film having a tension control unit provided at a lower portion according to the present invention;
Figure 2 is a perspective view showing an upper chamber according to the present invention.
Figure 3 is a perspective view of a state in which the upper chamber body is removed from the upper chamber of Figure 2;
4 is a perspective view showing a deposition chamber according to the present invention.
5 is a cut-away perspective view showing the connection between the upper chamber and the deposition chamber according to the present invention.
6 is a perspective view of a state in which the deposition chamber body is removed from the deposition chamber according to the present invention;
7 is a perspective view of the lower chamber according to the present invention.
8 is a perspective view of a state in which the lower chamber body of the lower chamber according to the present invention is removed.
Fig. 9 is a rear perspective view of Fig. 8;
이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention in which the above object can be specifically realized will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the present embodiments, the same names and symbols are used for the same components, and an additional description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명에 따른 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 상부챔버를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 상부챔버에서 상부챔버바디를 제거한 상태의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 증착챔버를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 상부챔버와 증착챔버의 연결을 도시한 절단 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 증착챔버에서 증착챔버바디를 제거한 상태의 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 하부챔버의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 하부챔버의 하부챔버바디를 제거한 상태의 사시도이고, 도 9는 도 8의 배면측 사시도이다.1 is an overall perspective view of an apparatus for manufacturing a roll-to-roll graphene film provided with a tension control unit at the lower portion according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing an upper chamber according to the present invention, and FIG. 3 is an upper chamber of FIG. It is a perspective view with the upper chamber body removed, FIG. 4 is a perspective view showing the deposition chamber according to the present invention, FIG. 5 is a cut-away perspective view showing the connection between the upper chamber and the deposition chamber according to the present invention, and FIG. 6 is this view A perspective view of a state in which the deposition chamber body is removed from the deposition chamber according to the present invention, FIG. 7 is a perspective view of the lower chamber according to the present invention, and FIG. 8 is a perspective view of the lower chamber body of the lower chamber according to the present invention is removed, FIG. 9 is a rear perspective view of FIG. 8 .
도 1은 본 발명에 따른 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치(1)에 대한 전체 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 그래핀 필름 제조장치(1)는 상부챔버(10)와, 증착챔버(20)와, 하부챔버(30), 하부챔버(30)에 설치되는 텐션조절부(40) 및 하부챔버의 하부에서 챔버 전체를 지지하는 받침부(50)로 구성된다.1 is an overall perspective view of a roll-to-roll graphene
도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 그래핀 필름 제조장치(1)의 상부챔버(10)에 대한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상부챔버(10)는 상부챔버바디(11)와, 상부챔버바디(11) 내측에 장착되는 공급롤러(12)와, 공급롤러(12)에서 이송되는 촉매금속필름(F)의 방향을 하부방향으로 전환하는 상부방향전환롤러(13)와, 상부방향전환롤러(13)와 밀착되어 이송되는 촉매금속필름(F)에 장력을 부여하기 위한 보조롤러(14)로 구성된다. 상부챔버바디(11)는 전방에 도어(미도시)가 장착되는 개방구(111)가 형성되고, 개방구(111)를 통해 촉매금속필름(F)이 권취된 롤이 공급롤러(12)에 장착된다. 상부챔버바디(11)의 하부에는 촉매금속필름이 이송될 수 있도록 관통홀(18)이 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 공급롤러(12)와 상부방향전환롤러(13) 및 보조롤러(14)는 롤러들의 배면측에 있는 상부롤러지지판(15)에 장착되고, 상부롤러지지판(15)은 상부챔버바디(11) 내측에 장착된다. 또한 공급롤러(12)와 상부방향전환롤러(13) 및 보조롤러(14)는 모터(16a, 16b, 16c)에 의해 구동된다. 보조롤러(14)가 상부방향전환롤러(13)와 밀착되기 때문에 보조롤러(14)의 배면측에 바로 모터를 장착할 수 없다. 그에 따라 보조롤러(14)는 체인이나 벨트로 구동될 수 있다. 체인이나 벨트는 모터(16c)와 연결된 동력전달부(17) 내에 장착되어 보조롤러(14)의 회전축과 연결된다. 촉매금속필름(F)은 공급롤러(12)에서 상부방향전환롤러(13) 및 보조롤러(14)에 의해 연결바디(19)의 관통홀(18)을 통해 증착챔버(20)로 이송된다.2 to 3 are views of the
도 4 내지 도 6은 증착챔버(20)에 대한 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 증착챔버(20)는, 사각형상의 프레임으로 구성되는 증착챔버바디(21)와, 증착챔버바디(21) 내부에 위치하며, 상부챔버(10)에서 공급되는 촉매금속필름(F)을 일정각도로 하향 경사지게 하여 텐션을 주면서 이송하는 상부경사롤러(23)와 하부경사롤러(24)와, 하부경사롤러(24)를 통해서 하향으로 이송되는 촉매금속필름에 그래핀을 증착하기 위해 촉매금속필름의 양측에서 공정가스를 일정하게 공급하는 다수의 공정가스 공급노즐(26)과, 공정가스 공급노즐(26)의 양측에 장착되는 히터(25a, 25b)와, 히터(25a, 25b)의 주변에 장착되는 열차단 쉴드(22)로 구성된다. 촉매금속필름(F)은 관통홀(18)을 통해서 증착챔버(20)로 이송되며, 증착챔버(20)의 챔버바디(21)에 장착되는 상부경사롤러(23)와 하부경사롤러(24)에 의해 촉매금속필름(F)은 하부로 내려오다가 일정각도로 경사져서 내려오게 되고, 하부경사롤러(24)를 통과하면서 다시 수직하향으로 내려오게 된다. 촉매금속필름(F)은 상부경사롤러(23)와 하부경사롤러(24)에서 서로 대칭적으로 접촉하게 되고, 그에 따라 상부경사롤러(23)와 하부경사롤러(24)에 의해 촉매금속필름(F)은 소정의 텐션을 유지하게 된다. 촉매금속필름(F)은 증착챔버의 챔버바디(21) 내로 들어오면서 열차단 쉴드(22)의 관통홀(221)을 통해 열차단 쉴드(22) 내로 진입하게 되며, 열차단 쉴드(22)의 내측에 장착된 공정가스 공급노즐(26)을 통해서 공급되는 공정가스 상의 그래핀이 촉매금속필름에 증착된다. 그래핀 증착을 위해 공급노즐(26)의 양측으로 히터(25a, 25b)가 구비된다. 그래핀이 증착된 촉매금속필름(F)은 열차단 쉴드(22)의 하단에 형성된 관통홀(222)과 증착챔버 챔버바디(21)의 하단에 형성된 관통홀(27)을 통해 하부챔버(30)로 이송된다. 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 증착챔버의 챔버바디(21)의 모서리는 'ㄷ'형강의 프레임(211)으로 이루어지고, 프레임(211) 내부 공간에는 증착챔버의 냉각을 위한 냉각관(212a, 212b)이 마련된다. 따라서 증착이 완료된 후 그래핀 필름 제조장치(1)의 빠른 냉각을 통해 그래핀이 증착된 필름을 반출할 수 있다.4 to 6 are views of the
도 7과 도 8은 본 발명에 따른 하부챔버(30)를 도시하고 있다. 하부챔버(30)는, 증착챔버(20)와 연결되는 하부연결바디(35)와, 하부챔버바디(31)와, 하부챔버바디(31) 내부에 장착되는 증착챔버(20)에서 이송된 촉매금속필름의 방향을 전환하기 위한 하부방향전환롤러(32)와, 하부방향전환롤러(32)에서 이송되는 촉매금속필름에 일정한 장력을 주면서 방향을 전환하는 텐션조절롤러(41)와, 텐션조절롤러(41)에서 이송되는 촉매금속필름이 감겨지는 권취롤러(34)로 이루어진다. 하부방향전환롤러(32)와 텐션조절롤러(41) 사이에는 하부방향전환롤러(32)에서 이송되는 촉매금속필름에 일정한 경사각을 주기 위한 각도형성롤러(33)가 부가될 수 있다. 하부방향전환롤러(32)와 권취롤러(34)는 모터에 의해 구동된다. 권취롤러(34)에 그래핀이 증착된 촉매금속필름의 권취가 완료되면, 증착챔버(20)의 냉각관(212a, 212b)으로 냉각수를 유입시켜 냉각을 하고, 냉각이 완료되면 권취롤을 수거한다.7 and 8 show the
도 8과 도 9는 하부챔버(30)에 장착되는 롤러와 텐션조절부(40)에 대한 도면을 도시하고 있다. 하부방향전환롤러(32)와 권취롤러(34)와 각도형성롤러(33) 및 텐션조절부(40)는 하부롤러지지판(36)에 장착된다. 텐션조절부(40)는 하부챔버(30)의 챔버바디(31) 내측에 장착되는 텐션조절롤러(41)와, 텐션조절롤러(41)가 하단에 힌지결합되어 회전가능하도록 장착되고 상단에는 텐션조절을 위한 텐션 조절추(44)가 장착되며, 상기 텐션 조절추의 일정거리 하부에는 회전축(43)이 연결되는 회전바(42)와, 전면에는 회전바(42)가 연결되고, 배면에는 각도측정바(45)가 연결되는 회전축(43)과, 하부챔버(30)의 외측에 위치하며, 회전축(43)에 연결되어 촉매금속필름의 텐션에 따라 회전하는 회전바(42)의 각도를 측정하기 위한 각도측정바(45)와, 하부챔버(30)의 외측에서 각도측정바(45)의 일단과 타단에 각도측정바(45)의 회전에 따른 회전각을 검출하는 센서(46a, 46b)로 이루어진다. 센서(46a, 46b)는 하부롤러지지판(36)의 배면측에 장착되는데, 각도측정바(45)의 상부측 단부와 하부측 단부에서 각도를 센싱할 수 있도록 장착된다. 각도측정바(45)는 회전축(43)을 중심으로 하부측은 장축바로 이루어지고, 상부측은 단축바로 이루어질 수 있다. 각도측정바(45)의 형상은 'ㄱ'자 형상 또는 일자형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 센서(46)는, 상부측 센서(46a)는 단축바의 회전각을 측정하고, 하부측 센서(46b)는 장축바의 회전각을 측정한다. 장축바의 회전각은 미세한 회전을 감지하고, 단축바의 회전각은 장축바의 회전각보다 큰 각을 가지기 때문에 큰 회전을 감지한다. 감지된 신호는 그래핀 필름 제조장치(1)의 컨트롤러(미도시)로 전송되고, 컨트롤러는 모터의 구동을 제어함으로써 롤러의 구동을 제어하여 촉매금속필름의 손상을 방지한다.8 and 9 show a view of the roller and the
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.It is obvious to those of ordinary skill in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified and modified within the scope without departing from the technical gist of the present invention. will be.
1 : 그래핀 필름 제조장치
10 : 상부챔버 11 : 상부챔버바디
12 : 공급롤러 13 : 상부방향전환롤러
14: 보조롤러 15 : 상부롤러지지판
16(16a, 16b, 16c) : 모터 17 : 동력전달부
18 : 관통홀 19 : 연결바디
20 : 증착챔버 21 : 증착챔버바디
22 : 열차단 쉴드 23 : 상부경사롤러
24 : 하부경사롤러 25(25a, 25b) : 히터
26 : 공정가스 공급노즐 27 : 관통홀
30 : 하부챔버 31 : 하부챔버바디
32 : 하부방향전환롤러 33 : 각도형성롤러
34 : 권취롤러 35 : 하부연결바디
36 : 하부롤러지지판
40 : 텐션조절부 41 : 텐션조절롤러
42 : 회전바 43 : 회전축
44 : 텐션 조절추 45 : 각도측정바
46(46a, 46b) : 센서1: Graphene film manufacturing device
10: upper chamber 11: upper chamber body
12: supply roller 13: upper direction conversion roller
14: auxiliary roller 15: upper roller support plate
16 (16a, 16b, 16c): Motor 17: Power transmission unit
18: through hole 19: connection body
20: deposition chamber 21: deposition chamber body
22: thermal shield 23: upper inclined roller
24: lower inclined roller 25 (25a, 25b): heater
26: process gas supply nozzle 27: through hole
30: lower chamber 31: lower chamber body
32: lower direction conversion roller 33: angle forming roller
34: winding roller 35: lower connection body
36: lower roller support plate
40: tension control unit 41: tension control roller
42: rotation bar 43: rotation shaft
44: tension control weight 45: angle measuring bar
46 (46a, 46b): sensor
Claims (5)
촉매금속필름을 증착챔버로 공급하기 위한 공급롤러와, 공급롤러에서 공급되는 촉매금속필름을 하향이송되도록 방향을 전환하는 상부방향전환롤러와, 상기 상부방향전환롤러와 밀착하여 상기 상부방향전환롤러와 함께 촉매금속필름을 일정한 장력을 주면서 하향으로 공급하는 보조롤러로 구성되는 상부챔버;
상기 상부챔버의 하부에 연결되어, 상기 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착챔버; 및
상기 증착챔버에서 이송된 촉매금속필름의 방향을 전환하기 위한 하부방향전환롤러와, 상기 하부방향전환롤러에서 이송되는 촉매금속필름에 일정한 장력을 주면서 방향을 전환하는 텐션조절롤러를 포함하는 텐션 조절부와, 상기 텐션조절롤러에서 이송되는 촉매금속필름이 감겨지는 권취롤러로 구성되는 하부챔버;로 이루어지고,
상기 텐션조절부는, 상기 하부챔버 내측에 위치하며, 상기 촉매금속필름에 작용하는 텐션을 조절하기 위한 텐션조절롤러; 하단에는 상기 텐션조절롤러가 장착되고, 상단에는 텐션 조절추가 형성되며, 상기 텐션 조절추의 일정거리 하부에는 회전축이 연결되는 회전바; 전면에는 상기 회전바가 연결되고, 배면에는 각도측정바가 연결되는 회전축; 상기 하부챔버의 외측에 위치하며, 상기 회전축에 연결되어 상기 촉매금속필름의 텐션에 따라 회전하는 회전바의 각도를 측정하기 위해, 상기 회전축을 중심으로 하부측은 장축바로 이루어지고, 상부측은 단축바로 이루어지는각도측정바; 및 상기 하부챔버의 외측에서 각도측정바의 일단과 타단에 장착되어 상기 각도측정바의 회전에 따른 회전각을 검출하는 센서부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치.
In the unidirectional roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus provided with a lower tension control unit for depositing graphene while transferring the catalytic metal film in a roll-to-roll manner,
A supply roller for supplying the catalytic metal film to the deposition chamber, an upper direction conversion roller for changing the direction so as to feed the catalyst metal film supplied from the supply roller downward, and the upper direction conversion roller in close contact with the upper direction conversion roller an upper chamber composed of auxiliary rollers for supplying the catalyst metal film in a downward direction while applying a constant tension;
a deposition chamber connected to a lower portion of the upper chamber and in which graphene is deposited on the catalytic metal film; and
A tension control unit comprising a lower direction changing roller for changing the direction of the catalytic metal film transferred from the deposition chamber, and a tension adjusting roller for changing the direction while applying a certain tension to the catalytic metal film transferred from the lower direction changing roller and a lower chamber composed of a winding roller on which the catalytic metal film transferred from the tension control roller is wound;
The tension control unit, located inside the lower chamber, the tension control roller for adjusting the tension acting on the metal catalyst film; The tension control roller is mounted on the lower end, the tension adjusting weight is formed on the upper end, a rotation bar to which the rotation shaft is connected to the lower portion of the tension adjusting weight by a predetermined distance; a rotating shaft to which the rotating bar is connected to the front side, and the angle measuring bar is connected to the rear side; In order to measure the angle of a rotating bar located outside the lower chamber, connected to the rotating shaft and rotating according to the tension of the catalyst metal film, the lower side of the rotating shaft is made of a long axis bar, and the upper side is made of a short axis bar. angle measuring bar; and a sensor unit mounted on one end and the other end of the angle measuring bar from the outside of the lower chamber to detect a rotation angle according to the rotation of the angle measuring bar; a roll-to-roll graph with a tension adjusting unit provided in the lower part, characterized in that it consists of Pin film manufacturing equipment.
상기 증착챔버는,
사각형상의 프레임으로 구성되는 증착챔버바디;
상기 증착챔버바디 내부에 위치하며, 상기 상부챔버에서 공급되는 촉매금속필름을 일정각도로 하향 경사지게 하여 텐션을 주면서 이송하는 상부경사롤러와 하부경사롤러;
상기 하부경사롤러를 통해서 하향으로 이송되는 촉매금속필름에 그래핀을 증착하기 위해 촉매금속필름의 양측에서 공정가스를 일정하게 공급하는 상기 증착챔버바디의 내측에 장착되는 다수의 공정가스 공급노즐;
상기 증착챔버바디의 내측인 상기 공정가스 공급노즐의 양측에 장착되는 히터; 및
상기 증착챔버바디의 내측인 상기 히터의 주변에 장착되는 열차단 쉴드;
로 구성되는 것을 특징으로 하는 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치.
According to claim 1,
The deposition chamber,
a deposition chamber body composed of a rectangular frame;
an upper inclined roller and a lower inclined roller positioned inside the deposition chamber body and conveying the catalytic metal film supplied from the upper chamber by inclining downward at a predetermined angle while giving tension;
a plurality of process gas supply nozzles mounted inside the deposition chamber body for constantly supplying process gases from both sides of the catalytic metal film to deposit graphene on the catalytic metal film transferred downward through the lower inclined roller;
heaters mounted on both sides of the process gas supply nozzle inside the deposition chamber body; and
a thermal barrier shield mounted around the heater inside the deposition chamber body;
A roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus provided with a tension control unit at the lower portion, characterized in that it consists of.
상기 각도측정바는 일자형 또는 'ㄱ'자형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 텐션 조절부가 하부에 구비된 롤투롤 그래핀 필름 제조장치.3. The method of claim 2,
The angle measuring bar is a roll-to-roll graphene film manufacturing apparatus provided with a tension control unit at the bottom, characterized in that formed in a straight or 'L' shape.
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