KR102640641B1 - 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치는, 플라즈마 반응가스와 기체 상태의 코팅원을 함께 공급함으로써, 플라즈마 중합에 의해 분말들의 표면에 코팅원이 보다 균일하면서도 강력하게 코팅될 수 있는 이점이 있다. 또한, 수평방향으로 배치되고 평평한 판 형상의 수평 전극 위에 분말들을 올려두고 플라즈마 처리함으로써, 분말들이 수평 전극의 표면으로부터 이탈되어 공중에 부유하는 현상이 거의 발생되지 않고 분말들이 수평 전극의 표면에 접촉된 상태에서 처리되므로 분말들의 손실이 거의 발생하지 않고, 보다 신속하고 균일하게 표면처리할 수 있는 이점이 있다. 또한, 플라즈마 처리하는 동안 수평 전극에 진동을 가하여 수평 전극을 두드리는 효과를 줌으로써, 수평 전극의 표면에 상대적으로 보다 가까이 위치한 분말과 멀리 위치한 분말의 위치가 서로 바뀌는 것이 반복적으로 이루어져 분말들을 보다 균일하게 표면처리할 수 있다.
Description
본 발명은 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수평 전극에 분말을 올려두고 진동을 가하면서 플라즈마 표면 처리하되, 플라즈마 반응가스와 기체 상태의 코팅원(precusor)을 함께 공급함으로써, 플라즈마 중합 반응을 통해 분말의 표면을 상기 코팅원으로 보다 균일하면서도 강한 결합력을 가지도록 코팅할 수 있는 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치에 관한 것이다.
일반적으로 탄소나노튜브, 그래핀 등 탄소나노분말 소재는 우수한 물성에도 불구하고 상호 응집이 일어나기 쉬우므로, 사업화되기 위해서는 모재나 용매에 균일하게 섞이게 하는 분산 기술이 필수적이다.
종래의 분산 기술은 초음파, 밀링 등의 기계적 방식, 강산, 계면활성제의 화학 반응을 이용한 습식 방식 및 플라즈마를 이용한 건식 방식으로 구분될 수 있다.
기계적 방식이나 습식 방식은, 복잡한 공정, 긴 공정시간, 소재의 손상, 불순물 잔류, 폐수 발생 등의 문제점이 있다.
반면, 건식 플라즈마 방식은 양산성이나 환경 친화성 등을 고려 시 선호되는 방법이나, 나노분말에 플라즈마 표면처리를 하기 위해서는 나노분말을 균일한 처리가 되도록 분말을 회전, 교반 장치가 필수적이며, 분말의 크기가 작아질수록 균일한 표면처리가 매우 어렵고, 기능화 효율이 낮으며, 처리시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
최근에는 친환경 플라즈마 건식 방식에서 회전이나 교반 등 기계적인 방법을 이용하여 분말을 섞어주는 기술이 채택되고 있으나, 기능화 효율이 낮으며, 회전이나 교반하더라도 챔버 내에서 부유하는 다량의 분말을 균일하게 처리하는 것은 매우 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 비용은 절감되고 처리 성능과 양산성을 향상시킬 수 있는 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치는, 플라즈마가 생성되는 공간을 형성하는 챔버의 내부에 수평방향으로 설치되고, 상면 중 적어도 일부분이 분말이 올려지도록 평평하게 형성되며, 전원 인가 시 플라즈마를 생성하여 상기 분말을 표면처리하여 기능화시키는 수평 전극과; 상기 수평 전극에 진동을 가하여, 상기 수평 전극의 상면에서 상기 분말들끼리 위치가 서로 바뀌도록 하여 상기 분말들을 고르게 표면처리시키기 위한 진동 발생기와; 상기 챔버의 내부에 플라즈마 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부와; 상기 챔버의 내부에 가스 상태의 코팅원(precusor)을 공급하여, 상기 플라즈마 생성시 플라즈마 중합에 의해 상기 분말의 표면을 코팅시키기 위한 코팅원 공급부를 포함한다.
상기 반응가스 공급부는, 상기 플라즈마 반응가스를 상기 수평 전극의 상면으로 공급하기 위한 반응가스 공급유로와, 상기 반응가스 공급유로에 구비되어 플라즈마 반응가스의 유량을 조절하기 위한 반응가스 밸브를 포함한다.
상기 코팅원 공급부는, 상기 코팅원을 상기 수평 전극의 상면으로 공급하기 위한 코팅원 공급유로와, 상기 코팅원 공급유로에 구비되어 상기 코팅원의 유량을 조절하기 위한 코팅원 밸브를 포함한다.
상기 코팅원 공급부는, 상기 반응가스 공급유로에 연결되어, 상기 코팅원을 상기 반응가스 공급유로로 공급하는 코팅원 공급유로와, 상기 코팅원 공급유로에 구비되어 상기 코팅원의 유량을 조절하기 위한 코팅원 밸브를 포함한다.
상기 코팅원 공급부는, 상기 수평 전극들의 상면을 향해 상기 코팅원을 분사하는 코팅원 분사기를 포함한다.
상기 진동 발생기는, 상기 수평 전극이 상하, 좌우, 회전 및 자이로 운동 중 적어도 하나가 가능하도록 진동을 가한다.
상기 진동 발생기는, 전원 인가 시 회전력에 의해 상기 수평 전극에 진동을 가하는 진동 모터를 포함한다.
상기 진동 발생기는, 압축 공기에 의해 피스톤을 이동시켜 상기 수평 전극에 진동을 가하는 에어 노커(Air knocker)를 포함한다.
상기 진동 발생기는, 전원 인가 시 발생되는 전자기력을 이용하여 상기 수평 전극에 진동을 가하는 전자 해머를 포함한다.
상기 수평 전극은, 복수개가 상기 챔버의 내부에 구비된 랙에 착탈가능토록 결합되고, 상하방향으로 서로 이격되게 적층되어 배치된다.
상기 수평 전극의 상면에 상기 분말을 공급하는 분말 공급부를 포함하고, 상기 분말 공급부로부터 공급되는 상기 분말의 양에 따라 상기 진동 발생기의 진동 강도를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상기 분말 공급부로부터 분말이 올려진 상기 수평 전극을 상기 챔버의 내부로 이동시키는 로딩 컨베이어와, 상기 챔버의 내부에 구비된 랙을 승강 또는 하강시켜, 상기 챔버의 내부에서 상기 분말의 표면 처리가 끝난 상기 수평 전극을 미리 설정된 언로딩 위치로 이동시키는 랙 승하강 수단과, 상기 언로딩 위치로 이동된 상기 수평 전극을 상기 챔버로부터 인출하여 이동시키는 언로딩 컨베이어를 더 포함한다.
본 발명에 따른 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치는, 플라즈마 반응가스와 기체 상태의 코팅원을 함께 공급함으로써, 플라즈마 중합에 의해 분말들의 표면에 코팅원이 보다 균일하면서도 강력하게 코팅될 수 있는 이점이 있다.
또한, 수평방향으로 배치되고 평평한 판 형상의 수평 전극 위에 분말들을 올려두고 플라즈마 처리함으로써, 분말들이 수평 전극의 표면으로부터 이탈되어 공중에 부유하는 현상이 거의 발생되지 않고 분말들이 수평 전극의 표면에 접촉된 상태에서 처리되므로 분말들의 손실이 거의 발생하지 않고, 보다 신속하고 균일하게 표면처리할 수 있는 이점이 있다.
또한, 플라즈마 처리하는 동안 수평 전극에 진동을 가하여 수평 전극을 두드리는 효과를 줌으로써, 수평 전극의 표면에 상대적으로 보다 가까이 위치한 분말과 멀리 위치한 분말의 위치가 서로 바뀌는 것이 반복적으로 이루어져 분말들을 보다 균일하게 표면처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수평 전극을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 표면처리용 플라즈마 장치가 세미 연속식 공정으로 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수평 전극의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분말 표면처리용 플라즈마 장치에서 코팅원 공급부의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 수평 전극을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 표면처리용 플라즈마 장치가 세미 연속식 공정으로 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수평 전극의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분말 표면처리용 플라즈마 장치에서 코팅원 공급부의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 수평 전극을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 분말 표면처리용 플라즈마 장치는, 챔버(1010), 수평 전극(1020), 진동 발생기(1030) 및 반응가스 공급부(1040) 및 코팅원 공급부(1050)를 포함한다.
상기 분말은, 탄소나노튜브, 그래핀 등 나노 또는 마이크로 크기의 분말을 포함한다.
상기 챔버(1010)는, 내부에 상기 수평 전극(1020)이 수용되고, 플라즈마가 생성되는 공간을 형성한다. 상기 챔버(1010)에는 외부 가스를 공급하는 가스 공급부(미도시)가 연결된다.
상기 챔버(1010)의 내부에는 상기 수평 전극(1020)이 끼워지는 랙(Rack)(1011)이 구비된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 랙(1011)은, 상기 챔버(1010)의 내부에 고정 설치되는 것도 가능하고, 상기 챔버(1010)로부터 인출가능하도록 설치되어 상기 수평 전극(1020)을 끼운 후 다시 인입하는 것도 물론 가능하다.
상기 수평 전극(1020)은, 전원장치(미도시)로부터 전원이 인가되는 전원 전극이다. 상기 수평 전극(1020)은, 상기 전원장치(미도시)로부터 RF 전원이 인가되고 상기 가스 공급부(미도시)로부터 상기 챔버(1010)의 내부로 가스가 공급되면, 상기 챔버(1010)의 내부에 플라즈마를 발생시킨다.
본 실시예에서는, 상기 챔버(1010) 또는 상기 랙(1011)이 그라운드 전극인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 수평 전극(1020)의 일측과 타측이 전위차를 갖는 서로 다른 전극으로 구성되어 플라즈마를 발생시키도록 구성되는 것도 물론 가능하다.
상기 수평 전극(1020)에서 발생한 플라즈마는 상기 분말을 표면 처리하여 기능화시킨다. 상기 분말의 표면 기능화는 기존 물성의 저하 없이 분말들끼리는 응집되지 않게 분산시키되, 상기 분말과 다른 이종 재료의 계면 결합력은 향상시킬 수 있다.
상기 수평 전극(1020)은, 상기 챔버(1010)내에 수평방향으로 배치되고, 상면 중 적어도 일부분은 분말이 올려지도록 평평한 판 형상으로 형성된다.
다만, 이에 한정되지 않고, 상기 수평 전극(1020)은 원판이나 그릇 형상 등 분말이 올려질 수 있는 형상이라면 다양하게 변경하여 적용 가능하다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 수평 전극(1020’)은 적어도 일부분만 평평하게 형성되는 것도 물론 가능하다.
또한, 상기 수평 전극(1020)은 금속, 폴리머, 세라믹 등 다양한 소재로 제조가 가능하다. 상기 수평 전극(1020)은 금속 중에서도 알루미늄으로도 제조가 가능하여, 스테인레스 등 다른 금속에 비해 가볍고 비용이 절감될 수 있다.
또한, 상기 수평 전극(1020)은 복수개가 상하방향 또는 수평방향으로 서로 이격공간을 가지도록 적층되어 배치된다. 본 실시예에서는, 상기 복수의 수평 전극들(1020)은 상기 랙(1011)에 복수개가 상하방향으로 이격되게 끼워진 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 수평 전극들(1020)의 적층 개수는 처리 용량에 따라 조절가능하다.
상기 진동 발생기(1030)는, 상기 수평 전극(1020)에 진동을 가하여, 상기 수평 전극(1020)의 상면에서 상기 분말들끼리 위치가 서로 바뀌도록 하여 상기 분말들이 고르게 표면처리시키기 위한 장치이다. 상기 진동 발생기(1030)는, 상기 수평 전극(20)의 하부를 두드리는 효과와 같은 진동을 발생시켜, 상기 수평 전극(1020)의 표면에 상대적으로 가까이 위치한 분말과 멀리 위치한 분말의 위치를 서로 바꾸어 줄 수 있다. 따라서, 상기 수평 전극(1020)의 상면에 놓인 분말들이 고르게 표면처리될 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 진동 발생기(1030)는 상기 랙(1011)에 연결되어 상기 랙(1011)에 진동을 가하면, 상기 랙(1011)의 진동에 의해 상기 수평 전극(1020)에 진동이 가해지는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 진동 발생기(1030)는, 기계식 진동, 음향 진동 및 초음파 진동 중 적어도 하나를 발생시켜 상기 수평 전극(1020)에 진동을 가할 수 있다. 또한, 상기 진동 발생기(1030)는 상기 수평 전극(1020)이 상하, 좌우, 회전 및 자이로 모션 등 다양한 거동을 하도록 진동을 가할 수 있다. 또한, 상기 진동 발생기(1030)는, 비연속적 또는 주기적으로 진동을 가할 수도 있다.
상기 진동 발생기(1030)는, 상기 전원 장치에 의해 전원 인가 시 기계식 진동을 발생시키는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 진동 발생기는 초음파 진동자 또는 음향 진동 모듈을 사용하는 것도 물론 가능하다.
상기 진동 발생기(1030)는, 상기 전원 인가 시 회전력에 의해 상기 수평 전극(1020)에 진동을 가하는 진동 모터(미도시), 압축 공기에 의해 피스톤을 이동시켜 상기 수평 전극(1020)에 진동을 가하는 에어 노커(Air knocker)(미도시), 상기 전원 인가 시 발생되는 전자기력을 이용하여 상기 수평 전극(1020)에 진동을 가하는 전자 해머(미도시) 중 적어도 하나를 포함한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 진동 발생기(1030)는 상기 수평 전극(1020)이 상하, 좌우, 회전 및 자이로 모션 등 다양한 거동을 하도록 진동을 가할 수 있다. 또한, 상기 진동 발생기(1030)는, 비연속적 또는 주기적으로 진동을 가할 수도 있다.
상기 진동 모터(미도시)는, 모터의 회전축에 편심축을 연결하여 편심 회전 운동에 의한 진동을 발생시키는 장치이며, 상기 수평 전극(1020)에 연결 부재에 의해 연결된다.
상기 에어 노커(미도시)는, 하우징의 내부로 공급된 압축 공기에 의해 피스톤을 전진 이동시키고, 피스톤의 전진 이동에 의한 충격력을 상기 수평 전극(1020)으로 전달하여 상기 수평 전극(1020)에 진동을 발생시키는 장치이다. 상기 에어 노커(미도시)는 상기 수평 전극(1020)에 맞대어지도록 배치된다.
상기 전자 해머(미도시)는, 내부에 E형 코어와 I형 코어를 포함하여, 전원 인가 시 상기 E형 코어와 상기 I형 코어 사이에 발생되는 전자기력을 이용하여 상기 수평 전극(1020)에 진동을 발생시키는 장치이다.
또한, 상기 분말 표면처리용 플라즈마 장치는, 상기 수평 전극(1020)에 놓인 분말의 양에 따라 상기 진동 발생기(1030)의 작동을 제어하여, 상기 수평 전극(1020)에 가해지는 진동의 강도를 조절하는 제어부(미도시)를 포함한다.
한편, 상기 반응가스 공급부(1040)는, 상기 챔버(1010)의 내부로 플라즈마 반응가스를 공급한다. 상기 반응가스 공급부(1040)는, 반응가스 탱크(1041)와, 상기 반응가스 탱크(1041)와 상기 챔버(1010)를 연결하는 반응가스 공급유로(1042)와, 상기 반응가스 공급유로(1042)를 통과하는 반응가스 유량을 조절하기 위한 반응가스 밸브(1043)를 포함한다.
상기 반응가스 공급부(1040)는 플라즈마 반응가스를 상기 챔버(1010)의 내부로 공급하는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 반응가스 공급유로(1042)는 상기 수평 전극(1020)의 상면으로 공급하도록 형성되는 것도 물론 가능하다. 본 실시예에서는, 상기 수평 전극(1020)이 복수개가 구비된 것이므로, 상기 반응가스 공급유로(1042)는 상기 복수의 수평 전극들(1020)의 각 상면을 향하도록 복수개로 분기되어, 상기 수평 전극들(102)의 상면에 각각 상기 플라즈마 반응가스를 공급되는 것도 물론 가능하다.
상기 코팅원 공급부(1050)는, 코팅원 버블러(1051)와, 상기 코팅원 버블러(1051)와 상기 챔버(1010)를 연결하는 코팅원 공급유로(1052)와, 상기 코팅원 공급유로(1052)를 통과하는 코팅원의 유량을 조절하기 위한 코팅원 밸브(1053)를 포함한다.
상기 코팅원 버블러(1051)는, 액체 상태의 코팅원을 단열 가열을 통하여 가열하여 가열된 온도에 따라 기체 상태로 공급하기 위한 장치이다.
상기 코팅원 공급유로(1052)는 상기 반응가스 공급유로(1042)에 연결되어, 상기 코팅원은 상기 플라즈마 반응가스와 함께 공급되는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 코팅원 공급유로(1052)는 상기 반응가스 공급유로(1042)와 별도로 구비되는 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 코팅원 공급유로(1052)는 상기 코팅원을 상기 챔버(1010)의 내부로 공급하는 것도 가능하고, 상기 복수의 수평 전극들(1020)의 상면에 각각 공급하는 것도 가능하다.
상기 코팅원(precusor)은, 산화물 중에 하나인 SiO2 코팅을 위해서는 액체상태의 전구체인 HDMSO(Hexamethyldisiloxane) 등을 사용할 수 있으며, 탄소계 코팅을 위해서는 탄소코팅이 가능한 성분을 포함한 액체상태의 전구체나 고체탄소를 기화시켜 주입하는 등 어느 하나를 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 분말 표면처리용 플라즈마 장치가 세미 연속식 공정으로 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 분말 표면처리용 플라즈마 장치는, 세미 연속식 공정으로 이루어지는 것으로 예를 들어 설명하며, 로딩 컨베이어(1061), 언로딩 컨베이어(1062), 랙 승하강 수단(미도시), 분말 공급부(1063) 및 분말 수거부(1064)를 더 포함한다.
상기 로딩 컨베이어(1061)는, 이동 지그(1065)에 장착된 상기 수평 전극(1020)을 상기 챔버(1010)의 내부를 향해 이동시키는 이동장치이다.
상기 언로딩 컨베이어(1062)는, 상기 챔버(1010)로부터 분말 표면 처리가 끝난 상기 수평 전극(1020)을 인출하여 이동시키는 이동장치이다.
상기 랙 승하강 수단(미도시)은, 상기 랙(1011)에 장착된 복수의 상기 수평 전극들(1020) 중에서 분말 표면 처리가 끝난 상기 수평 전극(1020)을 상기 언로딩 컨베이어(1062)의 높이로 승강 또는 하강시키기 위한 장치이다.
상기 분말 공급부(1063)는, 상기 수평 전극(1020)의 상면에 상기 분말들을 공급하는 장치이다. 상기 분말 공급부(1063)는, 상기 챔버(1010)와 별도로 구비되어, 상기 수평 전극(1020)이 상기 챔버(1010) 내로 들어가기 전에 상기 수평 전극(1020)의 상면에 상기 분말들을 공급한다. 즉, 상기 분말 공급부(1063)는 상기 로딩 컨베이어(1061)의 상측에 구비된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 분말 공급부(1063)는 상기 챔버(1010)의 내부에 구비되어, 상기 수평 전극(1020)이 상기 챔버(1010) 내에 배치된 상태의 상기 수평 전극(1020)의 상면에 상기 분말들을 공급하는 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 분말 공급부(1063)는, 상기 복수의 수평 전극들(1020) 사이의 이격 공간마다 배치되어 상기 이격 공간들로 일괄적으로 분사하는 것도 가능하고, 하나의 분말 분사기(미도시)가 상하방향으로 이동가능하도록 설치되어 이동하면서 상기 수평 전극들(1020) 사이의 이격 공간마다 연속적으로 분사하는 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 분말 분사기(미도시)는, 상기 챔버(1010)의 내부로 분말을 분사하는 것도 물론 가능하다.
상기 분말 수거부(1064)는, 상기 수평 전극(1020)의 상면에서 분말 표면처리된 분말들을 수거하는 장치이다. 상기 분말 수거부(1064)는, 상기 챔버(1010)와 별도로 구비되어, 상기 챔버(1010)로부터 나온 상기 수평 전극(1020)으로부터 분말을 수거한다. 즉, 상기 분말 수거부(1064)는, 상기 언로딩 컨베이어(1062)의 상측에 구비된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 분말 수거부(1064)는 상기 챔버(1010) 내에 구비되는 것도 물론 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 수평 전극을 이용한 분말 표면 처리용 플라즈마 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 상기 수평 전극(1020)을 상기 로딩 컨베이어(1061)에 올리면, 상기 분말 공급부(1063)가 상기 수평 전극(1020)의 상면에 분말이 공급된다.
상기 로딩 컨베이어(1061)는 상기 분말이 올려진 상기 수평 전극(1020)을 상기 챔버(1010)의 내부로 이동시킨다.
상기 챔버(1010)의 내부로 이동된 상기 수평 전극(1020)은 상기 랙(1011)에 끼워진다.
이 때, 상기 랙 승하강 수단(미도시)은 상기 랙(1011)에서 상기 수평 전극(1020)이 장착되도록 비어있는 칸이 미리 설정된 로딩 위치에 오도록 승강 또는 하강시킨다. 상기 로딩 위치는 상기 로딩 컨베이어(1061)의 높이와 동일하게 미리 설정된다.
상기 수평 전극(1020)은 카트리지 방식으로 상기 랙(1011)의 커넥터(1013)에 결합된다.
상기 수평 전극(1020)이 상기 랙(1011)의 커넥터(1013)에 결합되면, 상기 랙 승하강 수단(미도시)은 상기 랙(1011)을 표면처리가 가능한 원위치로 복귀시킨다.
상기 수평 전극(1020)은 상기 전원 장치(1040)로부터 상기 커넥터(1013)를 통해 RF 전원이 인가되고, 상기 랙(1011)은 접지된다.
상기 수평 전극(1020)에 전원이 인가되고 상기 랙(1011)이 접지되면, 상기 수평 전극(1020)과 상기 랙(1011)사이에 플라즈마가 집중되므로, 상기 수평 전극(1020)의 상면에서 분말들의 표면 처리가 보다 잘 이루어질 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 반응가스와 상기 코팅원이 공급되면, 플라즈마 중합(Polymerization)에 의해 상기 수평 전극(1020)의 상면에서 상기 분말들의 표면에 상기 코팅원이 균일하면서도 보다 강력하게 코팅될 수 있다. 즉, 플라즈마 방전 상태에서 상기 코팅원을 함께 주입함으로써, 상기 플라즈마 중합에 의해 상기 분말들의 표면에 기체 상태의 코팅원이 보다 잘 결합되어 코팅될 수 있다.
또한, 상기 진동 발생기(1030)를 작동시킨다.
상기 진동 발생기(1030)를 작동시키면, 상기 랙(1011)을 통해 상기 수평 전극(1020)에 진동이 가해진다.
상기 수평 전극(1020)에 진동이 가해지면, 진동에 의해 상기 수평 전극(1020)의 상면에서 상기 분말들의 위치가 서로 바뀌면서 고르게 표면처리될 수 있다. 즉, 상기 진동 발생기(1030)는 상기 수평 전극(1020)을 두드리는 효과를 발생시키므로, 상기 수평 전극(1020)의 표면에 상대적으로 가까이 위치한 분말과 멀리 위치한 분말의 위치가 서로 반복적으로 바뀌게 된다.
즉, 도 2를 참조하면, 상기 수평 전극(1020)에 놓인 분말들에는 상기 수평 전극(1020)의 표면을 향한 방향의 흡착력(B)과 상기 수평 전극(1020)의 표면으로부터 바깥쪽으로 튕기는 방향의 분산력(A)이 작용한다. 이 때, 상기 흡착력(B)과 상기 분산력(A)은, 상기 진동 발생기(1030)의 진동 세기에 따라 조절 가능하다. 상기 흡착력(B)과 상기 분산력(A)은 실험 등에 의해 최적의 값을 산출가능하다. 상기 흡착력(B)과 상기 분산력(A)을 적절하게 조절함으로써, 상기 분말들이 상기 수평 전극(1020)의 표면으로부터 날아가지 않으면서 서로 위치 이동만 가능하여, 분말들 전체가 고르게 플라즈마 표면 처리가 가능하다.
따라서, 상기 진동 발생기(1030)에 의해 상기 분말들이 상하방향 및 수평 방향으로 위치 이동하면서 분산될 수 있으므로, 상기 수평 전극(1020)의 표면 중에서 특정 부분에 일정 두께 이상으로 분말이 쌓이는 것이 방지될 수 있다.
또한, 상기 진동 발생기(1030)에 의해 상기 수평 전극(1020)을 두드리는 효과를 주기 때문에, 상기 수평 전극(1020)의 표면에서 분말들을 완전히 떼어내서 부유시켜 분산시킨 후 다시 흡착시킬 필요가 없으므로, 분말을 부유시키는 경우에 비해 처리 시간이 단축되고 분말의 유실이 방지될 수 있다.
또한, 상기 수평 전극(1020)의 표면에 분말들이 흡착된 상태에서 위치 이동이 가능하기 때문에, 분말들이 고르게 플라즈마에 의해 표면 처리될 수 있다.
또한, 상기 수평 전극(1020)의 표면에 상기 코팅원이 보다 균일하면서 강력하게 코팅될 수 있다.
상기 플라즈마에 의해 표면처리되는 공정은 미리 설정된 설정 시간동안 수행될 수 있다.
상기 랙(1011)에 장착된 상기 복수의 수평 전극들(1020) 중에서 표면 처리가 완료된 수평 전극(1020)이 있으면, 상기 랙 승하강 수단(미도시)이 표면 처리가 완료된 수평 전극(1020)을 미리 설정된 언로딩 위치로 이동시킨다. 상기 언로딩 위치는 상기 언로딩 컨베이어(1062)의 높이로 미리 설정된다.
상기 표면 처리가 완료된 수평 전극(1020)은, 상기 이동 지그(1065)에 의해 상기 랙(1011)으로부터 탈거된다.
상기 언로딩 컨베이어(1062)는, 상기 랙(1011)으로부터 탈거된 상기 수평 전극(1020)을 상기 챔버(1010)의 외부로 이동시킨다.
상기 분말 수거부(1064)는, 상기 수평 전극(1020)의 표면에서 표면처리된 분말들을 수거한다.
상기 분말들이 수거된 상기 수평 전극(1020)은 상기 로딩 컨베이어(1061)로 이동하여 재로딩된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 분말 표면 처리용 플라즈마 장치는, 복수의 상기 수평 전극들(1020)이 적층된 구조이기 때문에, 구조가 매우 간단하면서도 상기 수평 전극(1020)의 적층 개수에 따라 한번에 처리할 수 있는 용량을 최대화시킬 수 있다.
또한, 상기 수평 전극들(1020)의 상면에 분말들이 올려진 상태에서 표면 처리가 이루어지기 때문에, 분말들을 부유시킨 후 흡착시키는 경우에 비하여 처리되지 않고 버려지는 분말들이 최소화될 수 있다. 또한, 상기 수평 전극(1020)의 표면으로부터 분말을 완전히 떼어내어 부유시켜 분산시키는 것을 반복하는 공정이 필요하지 않으므로, 처리 효율이 향상될 수 있다.
또한, 상기 진동 발생기(1030)를 이용하여 상기 수평 전극(1020)에 진동을 가하여, 상기 수평 전극(1020)의 표면에 흡착되는 흡착력(B)과 상기 수평 전극(1020)으로부터 떼어지는 분산력(A)을 적절하게 조절할 수 있으므로, 상기 분말들이 상기 수평 전극(1020)의 표면으로부터 날아가지 않으면서 서로 위치 이동이 가능하여, 분말 전체가 고르게 플라즈마 표면 처리가 가능한 이점이 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분말 표면처리용 플라즈마 장치에서 코팅원 공급부의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 코팅원 공급부는 상기 수평 전극들(1020)을 향해 기체 상태의 코팅원을 분사하는 코팅원 분사기(1055)를 포함하는 것도 물론 가능하다.
상기 코팅원 분사기(1055)는 상기 수평 전극들(1020)의 각 상면에 각각 구비되어, 상기 수평 전극들(1020)의 각 상면에 놓인 분말들을 향해 상기 코팅원을 분사할 수 있다. 따라서, 상기 챔버(1010)내로 상기 코팅원을 공급하는 경우에 비해 상기 코팅원의 유실이 최소화되고 상기 수평 전극(1020)외의 부분이 상기 코팅원으로 오염되는 현상이 방지될 수 있다.
상기 코팅원 분사기(1055)는 상기 랙(1011)에 장착되고 상기 수평 전극(1020)에 대향되게 수평 방향으로 길게 형성된된 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 코팅원 분사기(1055)는 상기 랙(1011)의 측면에 장착되어 상기 랙(1011)의 측면에서 측방향으로 분사하는 것도 가능하고, 상기 수평 전극(1020)에서 상향 돌출되게 구비되고 상기 수평 전극(1020)을 향한 하방향으로 분사하도록 구비된 것도 물론 가능하다. 즉, 상기 코팅원 분사기(1055)는 상기 수평 전극(1020)의 상면을 향해 상기 코팅원을 분사할 수 있는 구조라면 다양하게 변경하여 적용 가능하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1010: 챔버 1011: 랙
1020: 수평 전극 1030: 진동 발생기
1040: 반응가스 공급부 1050: 코팅원 공급부
1020: 수평 전극 1030: 진동 발생기
1040: 반응가스 공급부 1050: 코팅원 공급부
Claims (12)
- 플라즈마가 생성되는 공간을 형성하는 챔버의 내부에 수평방향으로 설치되고, 상면 중 적어도 일부분이 분말이 올려지도록 평평하게 형성되며, 전원 인가 시 플라즈마를 생성하여 상기 분말을 표면처리하여 기능화시키는 수평 전극과;
상기 수평 전극에 진동을 가하여, 상기 수평 전극의 상면에서 상기 분말들끼리 위치가 서로 바뀌도록 하여 상기 분말들을 고르게 표면처리시키기 위한 진동 발생기와;
상기 챔버의 내부에 플라즈마 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부와;
상기 챔버의 내부에 가스 상태의 코팅원(precusor)을 공급하여, 상기 플라즈마 생성시 플라즈마 중합에 의해 상기 분말의 표면을 코팅시키기 위한 코팅원 공급부를 포함하고,
상기 반응가스 공급부는,
상기 플라즈마 반응가스를 상기 수평 전극의 상면으로 공급하기 위한 반응가스 공급유로와,
상기 반응가스 공급유로에 구비되어 플라즈마 반응가스의 유량을 조절하기 위한 반응가스 밸브를 포함하고,
상기 코팅원 공급부는,
상기 반응가스 공급유로에 연결되어, 상기 코팅원을 상기 반응가스 공급유로를 통해 상기 플라즈마 반응가스와 함께 상기 수평 전극의 상면에 올려진 분말들에 공급하기 위한 코팅원 공급유로와,
상기 코팅원 공급유로에 구비되어 상기 코팅원의 유량을 조절하기 위한 코팅원 밸브와,
랙에 장착되고 상기 수평 전극의 각 상면에 대향되게 수평 방향으로 길게 형성되고, 상기 수평 전극들의 상면에 올려진 분말들을 향해 상기 코팅원을 분사하도록 구비된 코팅원 분사기를 포함하고,
상기 코팅원 분사기는, 상기 수평 전극의 각 상면에 대향되고 상기 수평 전극의 길이 방향을 따라 서로 소정간격 이격된 복수의 분사 위치들에서 상기 코팅원을 분사하도록 형성된,
수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 플라즈마가 생성되는 공간을 형성하는 챔버와;
상기 챔버의 내부에 구비된 랙과;
상기 랙에 끼워져서 상기 챔버의 내부에 수평방향으로 설치되고, 상면 중 적어도 일부분이 분말이 올려지도록 평평하게 형성되며, 전원 인가 시 플라즈마를 생성하여 상기 분말을 표면처리하여 기능화시키는 수평 전극과;
상기 수평 전극에 진동을 가하여, 상기 수평 전극의 상면에서 상기 분말들끼리 위치가 서로 바뀌도록 하여 상기 분말들을 고르게 표면처리시키기 위한 진동 발생기와;
상기 챔버의 내부에 플라즈마 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부와;
상기 챔버의 내부에 가스 상태의 코팅원(precusor)을 공급하여, 상기 플라즈마 생성시 플라즈마 중합에 의해 상기 분말의 표면을 코팅시키기 위한 코팅원 공급부를 포함하고,
상기 코팅원 공급부는,
상기 랙에 장착되고 상기 수평 전극에 대향되게 수평 방향으로 길게 형성되어, 상기 수평 전극들의 상면에 올려진 분말들을 향해 상기 코팅원을 분사하도록 구비된 코팅원 분사기를 포함하고,
상기 코팅원 분사기는, 상기 수평 전극의 각 상면에 대향되고 상기 수평 전극의 길이 방향을 따라 서로 소정간격 이격된 복수의 분사 위치들에서 상기 코팅원을 분사하도록 형성된,
수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 플라즈마가 생성되는 공간을 형성하는 챔버와;
상기 챔버의 내부에 구비된 랙과;
상기 랙에 끼워져서 상기 챔버의 내부에 수평방향으로 설치되고, 상면 중 적어도 일부분이 분말이 올려지도록 평평하게 형성되며, 전원 인가 시 플라즈마를 생성하여 상기 분말을 표면처리하여 기능화시키는 수평 전극과;
상기 수평 전극에 진동을 가하여, 상기 수평 전극의 상면에서 상기 분말들끼리 위치가 서로 바뀌도록 하여 상기 분말들을 고르게 표면처리시키기 위한 진동 발생기와;
상기 챔버의 내부에 플라즈마 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부와;
상기 챔버의 내부에 가스 상태의 코팅원(precusor)을 공급하여, 상기 플라즈마 생성시 플라즈마 중합에 의해 상기 분말의 표면을 코팅시키기 위한 코팅원 공급부를 포함하고,
상기 코팅원 공급부는,
상기 수평 전극에서 상향 돌출되게 구비되고, 상기 수평 전극을 향한 하방향으로 상기 코팅원을 분사하여, 상기 수평 전극들의 상면에 올려진 분말들을 향해 상기 코팅원을 공급하도록 구비된 코팅원 분사기를 포함하고,
상기 코팅원 분사기는, 상기 수평 전극의 각 상면에 대향되고 상기 수평 전극의 길이 방향을 따라 서로 소정간격 이격된 복수의 분사 위치들에서 상기 코팅원을 분사하도록 형성된,
수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 삭제
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- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진동 발생기는,
상기 수평 전극이 상하, 좌우, 회전 및 자이로 운동 중 적어도 하나가 가능하도록 진동을 가하는 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 진동 발생기는,
전원 인가 시 회전력에 의해 상기 수평 전극에 진동을 가하는 진동 모터를 포함하는 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 진동 발생기는,
압축 공기에 의해 피스톤을 이동시켜 상기 수평 전극에 진동을 가하는 에어 노커(Air knocker)를 포함하는 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 청구항 6에 있어서,
상기 진동 발생기는,
전원 인가 시 발생되는 전자기력을 이용하여 상기 수평 전극에 진동을 가하는 전자 해머를 포함하는 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 수평 전극은,
복수개가 상기 챔버의 내부에 구비된 랙에 착탈가능토록 결합되고, 상하방향으로 서로 이격되게 적층되어 배치된 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 수평 전극의 상면에 상기 분말을 공급하는 분말 공급부를 포함하고,
상기 분말 공급부로부터 공급되는 상기 분말의 양에 따라 상기 진동 발생기의 진동 강도를 제어하는 제어부를 더 포함하는 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치. - 청구항 11에 있어서,
상기 분말 공급부로부터 분말이 올려진 상기 수평 전극을 상기 챔버의 내부로 이동시키는 로딩 컨베이어와,
상기 챔버의 내부에 구비된 랙을 승강 또는 하강시켜, 상기 챔버의 내부에서 상기 분말의 표면 처리가 끝난 상기 수평 전극을 미리 설정된 언로딩 위치로 이동시키는 랙 승하강 수단과,
상기 언로딩 위치로 이동된 상기 수평 전극을 상기 챔버로부터 인출하여 이동시키는 언로딩 컨베이어를 더 포함하는,
수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230064333A KR102640641B1 (ko) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치 |
| PCT/KR2023/006908 WO2023229313A1 (ko) | 2022-05-24 | 2023-05-22 | 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230064333A KR102640641B1 (ko) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102640641B1 true KR102640641B1 (ko) | 2024-02-27 |
Family
ID=90058415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230064333A KR102640641B1 (ko) | 2022-05-24 | 2023-05-18 | 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102640641B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101942139B1 (ko) | 2015-02-06 | 2019-01-24 | 한국기초과학지원연구원 | 분말 플라즈마 처리 장치 |
| KR102196481B1 (ko) * | 2019-02-22 | 2020-12-29 | 울산과학기술원 | 수평이동식 파우더 플라즈마 처리장치 |
| KR102465656B1 (ko) * | 2022-05-24 | 2022-11-11 | 울산과학기술원 | 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치 |
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2023
- 2023-05-18 KR KR1020230064333A patent/KR102640641B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101942139B1 (ko) | 2015-02-06 | 2019-01-24 | 한국기초과학지원연구원 | 분말 플라즈마 처리 장치 |
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| KR102465656B1 (ko) * | 2022-05-24 | 2022-11-11 | 울산과학기술원 | 수평 전극을 이용한 분말 표면처리용 플라즈마 장치 |
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