KR200416040Y1

KR200416040Y1 - 은 나노가 함유된 큐 대

Info

Publication number: KR200416040Y1
Application number: KR2020050035525U
Authority: KR
Inventors: 양원동
Original assignee: 양원동
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2006-05-10

Abstract

본 고안은 당구장에서 당구를 밀거나 가격 할 때 사용하는 목재, 합성수지, 금속, 플라스틱, 고무, 실리콘 중 어느 하나의 소재로 이루어진 당구 봉인 큐 대(20)에 관한 것으로서,

일반적으로, 당구는 큐 대로 당구공을 밀어쳐 원하는 방향으로 유도하여 공을 부딪치게 하거나 홀에 들어가도록 하는 게임도구의 일종으로써, 크게 당구 큐 대와 당구공 및 당구공이 구르는 판으로 이루어진다.

또한, 당구 큐 대(20)는 손잡이 부분과 타격 부(50)로 나눌 수 있고 일체형 내지는 조립식으로 제작되어 이루어진다.

본원 고안은 은 나노(120)분말(Nano silver) 또는 나노 은 용액(Ag)을 상기 큐 대(20)의 재료에 일정량 혼합(160)이나 코팅(180)하여 상기 큐 대(20)에 묻어있는 세균을 살균하고 타격부분의 윤 활력을 높일 수 있는 기능성 큐 대(20)에 관하여 서이다.

은, 은 나노, 항균, 살균, 큐 대, 부식, 살균, 음이온

Description

은 나노가 함유된 큐 대 {Nano silver contain guided pol cue}

도 1은 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대에 있어 당구용 큐 대의 사시 도이다.

도 2는 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대에 있어 통상의 큐 대의 실제 사진이다.

도 3은 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대의 혼합 블록도 이다.

도 4는 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대의 습식 코팅의 블록도 이다.

도 5는 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대의 건식 코팅의 블록도 이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20:큐 대 몸체 30: 손잡이부

40: 쿠션 부 50: 타 격 부

80: 팁 부 100:연결부

120: 은 나노 160: 혼합

180: 코팅 200: 증착, 적층, 침적, 박막, 도금, 분사

220: 용융 240: 융해

260: 건조 280: 교 반

300: 용통 320: 용출

340: 성형 360: 연화

380: 성형 모듈 400: 챔 버

420: 세척공정 440: 헹굼 공정

460: 연마 공정 480: 도금 탱크

500: 초벌 도금 520: 니켈 도금

540: 가스 주입 공정 560: 멸균 공정

580: 은 나노 타깃 600:1차 표면 가공

620:2차 표면 가공 640: 완성

본 고안은 상기하였듯이 당구장에서 당구공을 타격하는데 사용하는 큐 대(20)에 관한 것으로 더욱 상세하게는 상기 당구 큐 대(20)에 은 나노를 혼입이나 코팅(180)하는 큐 대(20)에 관한 것이다.

일반적으로 당구경기에 사용되는 당구 큐는 길이 140cm, 무게 600g 정도의 것이 많이 이용되고 재질은 목재가 가장 많고 그 다음으로 합성수지나 최근에 경금속

소재인 고가의 알루미늄이나 티타늄의 제품도 출시되어있다.

상기하였듯이 당구 큐는 타격 부(50)와 손잡이부로 나누게 되고 일체형이나 볼트와 너트 부에 의해 분리결합될 수 있도록 되어있으며 상기 당구공을 타격하는 상단

말 단에는 가죽이나 합성수지로 이루어진 팁(80)이 부착되어 당구공을 가격 하여 유흥을 즐길 수가 있는 것이다.

통상적으로 당구장에서 불특정 다수가 장시간 손으로 만지며 경기를 하게 되는 데

사람의 손에는 보통 20만 마리/㎠~ 30만 마리/㎤ 이상의 세균이 잠복해 있는 것으로 알려지고 있으며 손 세척이나 살균을 소홀하면 검출되는 세균의 숫자는 더욱 증가할 수 있고, 심한 경우는 전염성이 강한 진드기나 곰팡이 균 등이 발견되는 사례도 보고되고 있다.

더구나 장시간에 걸쳐서 당구 큐 대에 정신을 집중하여 사용하다 보면 손에서 다량의 땀이 발생하게 되고 흡연자들은 계속하여 담배를 피우면서 당구 큐 대를 잡고 있기에 당구 큐 대(20)는 세균과 니코틴과 각종 오염물질로 인하여 세균이 감염될 가능성은 늘 상존해 있는 것이 현실이다.

또한, 당구 큐 대(20)의 윤 활력을 높이기 위하여 상기 타격 부(50)의 표면에는 당구장에서 배치된 윤활 파우더를 바르게 되는데 그러다 보니 손에도 파우더가 묻게 되고 당구 판에도 윤활 파우더 입자가 떨어져 오염이 되며 게임이 끝날 때마다 수시로 청소를 하여야하는 불편함이 있었다.

이에 본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결해주기 위해 안출 된 것으로,

팁(80)을 포함한 큐 대(20)의 몸체가 항 살균력과 윤 활력과 내부 식성과 사용시경기자의 몸에 좋은 음이온과 원적외선을 발생하는 은 나노(120)분말(Nano silver) 또는 나노 은 용액(Ag)을 상기 큐 대(20)의 재료에 일정량 혼합(160)이나 코팅(180)하여 상기 큐 대(20)에 묻어있는 세균을 살균하고 타격부(50)윤 활력을 강화할 수 있는 항균력과 내 부식성을 갖는 큐 대(20)에 관하여 서이다.

한편, 최근에 은(Ag)을 나노(Nano) 단위의 극미세 사이즈로 입 자화하는 소위 은 나노(Nano-silver) 기술이 산업적으로 다양하게 활용되고 있다. 잘 알려진 바와 같이, 은 나노 입자는 졸 용액이나 분말 형태로 가공될 수 있고, 인체에 무해하며, 항균, 탈취, 자외선 및 전자파 차단 등의 기능을 갖는다.

은 나노 입자가 항균 작용을 하는 메커니즘은 유해 균의 세포막을 용해시키고 세포 내의 효소와 작용하여 영양물질의 대사 기능, 즉 영양물질의 유입 및 배출을 차단하여 결국 유해 균을 사멸시키게 되고 은 나노 입자는 그 크기가 작으면 작을수록 살균 및 항균력이 우수하며, 대장균, 황색 포도상구균, 살모넬라균, 비브리오 균, 이질균, 폐렴균, 장티푸스균 및 내성이 가장 강한 MRSA(메티실린 내성 황색 포도상 구균)에 대해서도 강력한 항균 및 살균작용을 나타내는 것으로 보고되어 있다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 통상의 큐 대(20)의 몸체의 제조시 은 나노(120) (Nano silver) 분말 또는 은 (Ag) 용액을, 큐 대(20)의 원료인 금속, 합성수지, 플라스틱, 고무, 목재, 실리콘 중 어느 하나의 소재로 이루어진 팁(80)을 포함한 큐 대(20)의 전체 중량 100중량 %에 대하여 은 나노(120)를 0.001 내지 30중량 %를 혼합(160)하거나 성형(350) 된 큐 대(20)의 몸체 표면에 은 나노(120) 용액 또는 분말을 0.001 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 증착, 적층, 박막, 침적, 도금, 분사 (200)를 포함한 건식 또는 습식 코팅중 어느 하나의 방법으로 코팅(180)하고 투입된 은 나노(120) 미립자 입경은 0.1 내지 300nm크기를 갖춘 항 살균력을 갖춘 항 살균력과 내 부식성 내화학성 윤 활력을 갖는 우수한 큐 대(20)를 제조하는데 본원 고안의 목적이 있다.

이에 본 고안은 상기한 바의 제반 문제점들을 해소하기 위해 인출된 것으로,

상기와 같은 탁월한 살균 장점을 지닌 은 나노(120) (Nano silver) 분말 혹은 은 (Ag) 용액을 큐 대(20)의 몸체의 제조시 큐 대(20)의 원료인 금속, 합성수지, 플라스틱, 고무, 목재, 실리콘 중 어느 하나의 소재로 이루어진 큐 대(20)의 전체 중량에 100중량 %에 대하여 은 나노(120)를 0.001 내지 30중량 %를 혼합(160)하거나 성형(350) 된 큐 대(20)의 표면에 0.001 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 증착, 적층, 박막, 침적, 도금, 분사 (200)를 포함한 건식 또는 습식 코팅중 어느 하나의 공지의 방법으로 코팅(180)하고 투입된 은 나노(120) 미립자의 입 도는 0.01 내지 300nm를 갖춘 항 살균력과 내 부식성, 음 이온과 원적외선이 발산이 되는 큐 대(20)를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안은 상기하였듯이 본 고안은 당구장에서 당구를 밀거나 가격 할 때 사용하는

금속, 합성수지, 플라스틱, 고무, 목재, 실리콘 중 선택된 어느 하나의 소재로 이루어진 큐 대(20)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 타격 부(50) 말단의 팁 부분(80)을 포함한 큐 대(20)전체에 은 나노를 혼입이나 코팅(180)하는 큐 대(20)에 관한 것이다.

본원 고안의 은 나노(120)는 0.01 내지 300nm의 입 경을 갖는 초미립자로서 유해 균에 직접 작용하여, 유해 균의 세포막을 직접 녹이고, 유해 균의 전자 전달계를 방해해서 제 균을 하므로 확실하고 탁월한 항균, 제 균 역 (99.9%)을 가지고 있다.

본 고안은 상기하였듯이 타격 부(50) 말단의 팁 부분(80)을 포함한 큐 대(20)전체에 대하여 은 나노(120) (Nano silver) 형태의 분말 또는 상기 분말을 희석한 은 나노(120) 용액을 혼합(160) 또는 코팅(180)하여 큐 대(20)에 표면 강도 강화와 살균 및 항균 기능, 윤활기능과 내 부식성과 원적외선과 음이온 방출이 되는 우수한 기능성 큐 대(20)에 관한 것이다.

다음으로, 상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 은 나노(120)가 함유된 큐 대(20)의 도면을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

이하 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 간략히 설명한다.

도 1은 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대에 있어 당구용 큐 대의 사시 도로서

손잡이부(30)와 상기 손잡이부에 덧 쓰인 쿠션 부(40)와 타 격 부(50)와 팁 부(80)로 이루어지고 상기 타격 부와 손잡이부는 연결부(100)로 이루어져 결합하게 되어있는 큐 대 몸체(20)를 사시 도로 나타낸 것이다.

도 2는 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대에 있어 통상의 큐 대의 실제 사진을 나타낸 것이다.

도 3은 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대의 혼합 블록도로서,

본 고안의 은 나노가 함유된 금속, 고무, 실리콘, 합성수지 중 어느 하나의 소재로 이루어진 큐 대(20)의 혼합(160) 블록도로서 큐 대(20)의 원료를 용 통(300)에 투입하여 가열하여 융해(240)나 용융(220)하고 은 나노(120)(Nano silver) 형태의 분말 또는 상기 분말을 희석한 은 나노(120) 용액을 투입하여 교 반(280) 후 성형 모듈(380)에 투입하여 성형(340) 후 서랭 과정과 금속소재인 경우에는 연마공정을 거쳐서 완성(640)하게 되는 것으로 금속, 합성수지, 플라스틱, 고무, 목재, 실리콘 중 선택된 어느 하나의 재질로 이루어진 큐 대(20)의 소재 전체중량 100중량%에 대하여 은 나노(120)(Nano silver) 형태의 분말 또는 상기 분말을 희석한 은 나노(120) 용액을 0.001 내지 30중량%로 상기 큐 대(20)에 투입된 은 나노(120) 입자의 크기는 0.1 내지 300㎚의 입 경을 갖는 큐 대(20)에 관한 것이며 본원 고안의 큐 대(20)의 제조방법은 일반적으로 공지된 통상적인 큐 대(20)의 제조 과정을 따르게 되는 것이다.

도 4는 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대의 습식 코팅의 블록도로서,

본 고안의 은 나노(120)(Nano silver) 형태의 분말 또는 상기 분말을 희석한 은 나노(120) 용액이 상기 큐 대(20)의 표면에 0.001 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 증착, 침적, 적층, 박막, 도금,분사(200) 중 어느 하나의 방법으로 코팅(180) 과정의 블록도로서 이를 설명하면 다음과 같다.

코팅(180)은 일반적으로 크게 전기 코팅(180)인 증착, 박막 코팅(180)과 무 전해 코팅(180)인 적층, 침적 코팅(180)과 도료를 이용한 분사 코팅(180)으로 나눌 수 있으며 은 도금하면 은 이온이 포함된 용액이 필요하고 금 도금하려면 금 나노 이온이 포함된 용액이 필요하게 되는데 완성(640)된 큐 대(20)의 외부를 코팅(180)하기 위해서는 은 나노(120)를 무 전해 도금 전기 도금하는 전해도금인 습식 도금 방법 또는 플라스마를 이용한 건식 도금 방법을 모두 이용할 수 있으며,

본원 고안은 통상의 코팅(180) 방법을 따르며 코팅(180)의 종류와 방법이 많아 이를 모두 나열할 수 없기에 바람직한 한실시 예로 먼저 은 나노를 도금하는 방법으로는 전해도금과 무 전해 도금으로 나누어지고 전해도금은 전류를 사용하고 무전 해도금은 말 그대로 전기를 사용하지 않고 화학반응을 통해 도금되는 방식으로 다시 말해서 도금이란 금속이온이 전자를 받아서 환원이 되어 특정표면에 달라붙는 것을 말하는데 일반적으로 알고 있는 도금은 정류기를 통해 나온 전기를 이용하여 도금하는 방식이 가장 많이 쓰인다.

그러나 기판(substrate)에 전기를 줄 수 없는 본원 고안의 합성수지, 고무, 목재, 실리콘 류로 이루어진 큐 대(20)는 전기가 통하지 않아 이 위에 금속이 석출 되어 도금이 될 수가 없는데 이러한 경우 가장 많이 무 전해 도금 또는 도료에 혼합하여 피 상 체에 도금을 하게 된다.

무 전해 도금은 보통 2가지 방법이 있는데 하나는 ①환원 도금 ②치환 도금 방식이 있는데 환원 도금방식은 말 그대로 환원반응을 통해서 금속이 석 출이 되는 도금 방식으로 합성수지 표면의 기름때라든지 지저분한 물질을 세척 화하고 기판 표면을 "+"상태로 활성화해주며. 조절시킬 때 계면활성제 성분을 사용하게 되며 이를 살펴보면,

1) 촉매: 콜로이드 (Colloidal) 성분의 팔라듐(Palladium)을 "+" 활성화된 합성수지 표면에 부착을 시킨다.

2) 엑셀네이트 (Accelerator) :(팔라듐) Palladium 콜로이드에 포함되어 Pd를 보호 하고 있는 Sn(Tin)을 제거하고 합성수지 표면에 Pd Metal이 석출이 되게 한다.

3) 무 전해 화학도금: 구리 이온, 에틸렌티아민 4초 산(EDTA), 수산화 나트륨(NaOH), 포름알데히드 성분들이 들어 있는데 Pd이 촉매 역할을 수행하게 되는데 이때 Na OH가 pH를 11 이상 올려주게 되면 포름 알데히드가 강력한 환원작용이 일어나며 이때 전자가 발생이 되며 이 전자가 구리 이온으로 흘러가 구리 이온이 Pd 촉매 위에 석 출이 되어 도포가 되게 된다.

둘째 치환 도금에 대해서 알아보면 다음과 같다.

치환 도금 방식은 산화/환원력의 차이에 의해서 발생이 되며 치환 도금의 대표적인 물질은 Ni/Au, Ag 도금이 있으며 Ni을 무전 해 화학 동 도금 방식과 같은 방식을 써서 금속 표면에 전착을 시킨다.

그리고 나서 은 이온이 들어있는 용액에 담가두게 되면 은 이온이 원래 은 그 자체로 존재하려고 하는 환원력이 니켈보다 강하기 때문에 니켈 금속을 가만히 두지 않고 니켈 내부에 있는 전자를 은 이온이 강제적으로 빼앗아 니켈은 산화가 되어 이온이 되고 은은 니켈로부터의 전자를 받아서 환원이 되어 전착이 되게 된다.

다음은 전해 코팅에 대하여 설명하기로 한다.

금속의 이온을 함유한 수용액에 전극을 넣고 전류를 통하게 하면 음극에서 금속이온이 방전해서 석 출(析出) 하게 되고 이것을 이용하여 음극에 놓은 물품 표면에 금속의 얇은 박막이 만들어진다.

본원고안의 전기도금의 순서는 큐 대(20)의 표면에 구리로 초벌 도금(500)하고 두 번째로 은 나노(120) 코팅(180)이 잘 입혀지도록 예비 도금공정인 니켈을 도금 (520)하는데 이 과정을 필요에 따라 생략할 수도 있고 마지막은 은 나노(120)를 코팅(180) 하도 록 한다.

은 나노(120)를 음극으로 하고 전착(電着)시키고자 하는 물체를 양극으로 하여, 전착하고자 하는 나노 은 이온을 함유한 전해액 속에 넣고, 직류 전기를 통하면 은 나노(120) 이온이 상기 큐 대(20)의 표면에 달라붙게 되는 것이다.

상기 큐 대(20)를 은 나노(160)를 코팅(180) 하는 과정을 살펴보면 완성(640)된 큐 대(20)의 몸체에 불순물을 털어내는 세척공정(420)과 헹굼 공정(440)을 거치고 마포(麻布)로 연마공정(460)을 거친 뒤 다시 깨끗한 물로 세척(洗滌)하여 도금액에 담근다.

도금 탱크(480)에 은 나노(120)(Nano silver)로 코팅(180)하고자 하는 큐 대(20)를 수용하는 용기에 큐 대(20)를 수납하고 + 극 쪽에 큐 대(20)과 연결해주고 -극 쪽에는 은 나노 입자를 다시 고체화한 은 나노 타깃(580)을 연결시켜 주고,

은 나노(120) 용액과 도금하기 위한 가 교제인 통상의 수용액을 투입하고 +,-극에 직류 전기를 흘려주면 되고 서서히 큐 대(20)에 은 나노(120) (Nano silver)로 코팅(180)이 되게 되고 코팅(180)된 은 나노(120)(Nano silver) 큐 대(20)를 다시 한 번 세척공정(420)과 건조(260) 공정을 거친 후 건조(260)하여 완성(640) 후 포장하게 되는 것이다.

상기에서처럼 전극의 -극에는 코팅(180)할 물체 큐 대(20)를 달고, +극에는 고체화된 은 나노 타깃(580))을 부착하여 은의 양이온과 음이온이 떨어지게 되는데 여기서 전자는 -극인 큐 대(20)가 있는 쪽으로 가고 물론 수용액에는 은 나노 (120)(Nano silver) 이온이 들어있어 -극에 전자가 오게 되면 큐 대(20) 주변에 수용액에 있던 은 나노(120)이온이 달라붙게 되고 이렇게 해서 큐 대(20)는 은 나노(120)(Nano silver) 습식 코팅(180)이 되는 것이다.

상기 은 나노(120)(Nano silver) 습식 코팅(180)의 코팅(180)두께는 0.001㎛ 내지 300㎛ (마이크로미터)의 두께로 코팅(180)을 하고 상기 은 나노(120)의 입자의 크기는 0.1 내지 300㎚의 입 경을 가진 은 나노로 코팅(180)하도록 한다.

또한, 상기 은 나노(120) 코팅(180)의 실시 예는 통상의 코팅(180) 방법을 따르고 코팅(180) 물질을 나 노화된 은 나노(120) 분말과 용액을 사용하였음에 본원 고안의 특징이 있는 것이다.

도 5는 본 고안의 은 나노가 함유된 큐 대의 건식 코팅의 블록도로서 금속, 목재, 플라스틱, 합성수지, 고무, 실리콘 중 선택된 어느 하나의 소재의 큐 대(20)를 모두 코팅(180)할 수 있는데 본 고안의 큐 대(20)의 건식 도금인 플라스마 코팅(180) 방법인 스터퍼링, 증착, 박막을 살펴보면 다음과 같다.

플라스마 (plasma)는 고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태로서 전하 분리 도가 상당히 높으면서도 전체적으로는 음과 양의 전하 수가 같아서 중성을 띠는 기체로 플라스마(Plasma)와 접촉을 시키며 바이어스를 가하면 표면에 질 화나 침 탄 층이 형성되어 금속의 경도, 내 마모성, 내 부식성 등을 개선할 수 있다.

플라스마(Plasma)를 이용한 표면 코팅(180) 및 개질 기술로서 얻을 수 있는 효과 중 일부는 종래의 습식 도금이나 코팅(180)방법으로도 얻을 수 있으나 환경오염 문 제를 고려하면 플라스마(Plasma)를 이용한 건식 방법이 많은 장점을 갖게 되며 열 플라스마의 적용하여 플라스마 용접, 절단과 플라스마(Plasma)의 고온을 이용한 재료의 가공과 플라스마(Plasma)를 용사 할 수 있으며 고 융점 분말을 플라스마(Plasma)로 녹여 고체 표면 위에 코팅(180)(coating)시켜 내열, 내 식, 내 마모성 등을 크게 높일 수 있는 것이다.

또한, 초미립자 제조가 가능하고 열 플라스마 (Plasma)의 고온, 고활성을 이용하여 합성된 입자를 급랭시켜 초미립자로 합성하여 플라스마(Plasma) 화학적 또는 물리적으로 증착하고 플라스마(Plasma)를 이용한 기능성 막을 생성하고 열 플라스마의 고온, 고 활성을 이용하여 폐기물을 분해 및 유리 화 시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

본원 고안의 건식 코팅은 주로 플라스마에 의하여 이루어지는데 코팅(180)은

진공 챔 버(400) 를 진공으로 하고 알곤 및 기타 불활성 가스를 주입한 후 전기적인 방전을 일으키면 챔 버(400) 내 투입된 기체들이 이온화되며 이때 이온화된 기체가 투입된 은 나노(120) 타깃(580)과 충돌하여 은 나노(120)원자들이 기체상태로 튀어나와 피 도금 체인 큐 대(20)에 코팅(180) 되는 공정으로 시간에 따라 획기적으로 나노 단위로 두께를 제어할 수 있는 것이다.

증착 원리는 진공 펌프(240)의 작동으로 진공상태의 챔 버(chamber) 안에 위치한 증착 재료(target)에 높은 출력의 빛을 모으면 그 펄스가 증착 재료인 큐 대(20)의 온도를 급격히 올려 표면에서 폭발적인 기화 즉, 용 발이 일어나게 된다.

상기 코팅체인 큐 대(20)의 홀더를 증착 타깃(580) 가까이 놓으면 용 발 된 재료가 기판에 날라와 균일하게 증착되는 것이며 저온 증착 단계와, 온도를 높여서 나머지 막을 증착하는 고온 증착 단계를 포함하는 두 단계 증착 방법을 사용함이 극히 바람직하다.

제 1 증착 조건하에서, 소정 두께의 은 나노 막을 본원 고안의 큐 대(20)의 표면에 1차 증착하는 제 1단계; 및 상기 제 1 증착 조건과 상이하도록 변경된 증착 조건하에서, 상기 1차 증착된 은 나노 막 위에 다시 코팅 막을 2차 증착하는 제 2단계를 포함하여 이루어지는 타깃(580)과 코팅체인 큐 대(20)를 챔 버(400) 내에 위치시키는 단계와; 은 타깃(580)과, 상기 타깃(580)으로부터 떨어지게 되어 대향 하도록 배열된 상기 타깃(580)을 제공하여 플라스마 장치 내에 불활성 가스에 노출하는 단계;

적어도 알곤 가스를 포함한 하나의 반응성 가스를 상기 플라즈마 장치 내에 공급하는 단계;

전원을 상기 플라즈마 장치에 공급하는 단계;

상기, 작용에 의하여 플라스틱, 합성수지, 고무, 목재, 실리콘과 같이 고온에 의하여 녹거나 타는 물질은 저온 20℃ ∼80℃ 도로 금속은 80~600℃ 온도에서 상기 큐 대(20)의 표면에 은 나노 막을 초벌 증착하는 단계; 및 상기 증착 단계 이후에 큐 대(20)의 표면에 본격적으로 은 미립자를 0.001 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 코팅(180) 증착하기 위하여 상기 불활성 가스(320)를 챔 버(400) 내로 도입하는 단계 및; 큐 대(20)과 홀더와 큐 대(20)의 표면에 수직인 축 주위에서 상기 큐 대(20)의 효과적인 코팅(180)을 위하여 큐 대(20)를 부착하는 홀더(미도 시)를 회 전시키는 회전체가 부착된 챔 버(400) 와 상기 불활성 가스를 상기 챔 버(400)

내로 도입하는 가스 입구 포트와;

상기 챔 버(400) 내에 설정된 스퍼터링에 의하여 챔 버(400) 에 부착되어 은 입자를 방출하는 타깃(580)으로 구성되게 되는 것이며 상기 큐 대(20)의 표면은 대부분의 입자가 플라즈마에 의하여 타깃(580)으로부터 방출되는 방향에 수직으로 설치됨이 바람직하다.

본 고안의 플라즈마 스퍼터링(Sputtering) 코팅에서는 이온을 생성하기 위해 진공 챔 버(400) 를 사용하는데, 챔 버(400) 내에서 생성된 이온들로 하여금 큐 대(20)의 표면에 고진공 상태에서 고체를 증발시켜 박막(thin film)이나 후 막(thick film)을 형성하게 되는데 우선 코팅 입자를 생성하기 위해 통상적으로 알곤(Ar) 가스를 사용하고 소스 물질과 큐 대(20)는 고전압 전원에 연결된 반대편의 평행 판 위에 놓이게 되는데 증착되는 과정은 먼저 챔 바(400)를 진공펌프(240)의 작동으로 진공으로 만든 다음 낮은 압력의 스퍼터링 기체, 보통 알곤을 챔 버(400)내로 흘려주게 된다.

전극에 전압을 가해주게 되면 알곤 기체(Ar+)를 이온화하고 플레이트 간에 금속이온이 발생하게 되고 소스 물질로 덮여있는 플레이트는 음 전위로 유지되므로 알곤 이온은 소스물질이 덮여있는 플레이트로 가속되게 되는데 알곤 이온의 충격으로 소스원자와 분자들은 플레이트로부터 방출되어 큐 대(20)의 표면으로 날아가 증착이 되는 것이다.

상기 큐 대(20)의 표면이 대부분의 입자가 스퍼터링에 의하여 타깃(580)으로부터 방출되는 방향에 배향되며, 큐 대(20)에 수직인 선은 타깃(580)의 중심을 거의 관통할 수 있는 방법으로 상기 큐 대(20) 홀더가 위치된다.

그 다음 스퍼터링 가스가 챔 버(400)내로 투입되고 결과적으로, 스퍼터링 가스의 분자의 평균 자유 경로가 타깃(580)의 중심과 큐 대(20) 사이의 거리보다 더 길게 되면서, 상기 큐 대(20)는 큐 대(20)의 표면에 수직인 축 주위에서 회전될 수 있는 상태에서, 입자는 스퍼터링에 의하여 타깃(580)으로부터 방출된다.

상기 대부분의 입자가 스퍼터링에 의하여 타깃(580)으로부터 방출되는 방향은 타깃(580)의 표면에 수직인 방향이 지극히 바람직하다.

본원 고안의 플라즈마는 고체의 표면에 고에너지의 입자를 충돌시키면 은 나노 타깃(580)(target) 물질의 원자가 완전탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다.

이처럼 진공 중에서 target에 (-)의 전압을 걸어주고 알곤(Ar), 헬륨, 질소 가스를 포함한 불활성 가스를 넣고 적정한 고출력 진공 펌프를 가동하여 진공을 걸어주면 백열 (glow) 방전이 일어나고 타깃(580) 쪽에 자기장을 걸어주면 증발이 촉진되게 된다.

또한, 박막 증착에서 스퍼터링 (sputtering)이라 하면 타깃(580) (target) 원자의 방출과 그 원자의 기판(substrate)에의 부착이라는 2가지 과정을 포함하는 개념으로 볼 수 있고 기판공정 (Sputtering process)의 가장 우수한 특성은 증착된 물질의 기상으로의 이동이 화학 열의 공정(chemical, thermal process)이 아니라 물리적 추진공정 (physical momentum exchange process)이므로 거의 모든 물질을 타깃(580) (target)으로 쓸 수 있다는 점이 장점이 있다.

이러한 플라즈마 현상을 이용하여 상기 큐 대(20) 표면에 은 나노 미립자 막을 형성하게 되고 또는 이온 빔(ion-beam), 전자 빔(electron-beam) 또는 RF(Radio-Frequency) 레이저(Laser) 스퍼터링(sputtering)을 이용하여 본원고안의 은 나노 큐 대(20)를 코팅하는 것도 가능하다.

본 고안의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라즈마 건식 증착법을 이용한 낮은 반가 전폭 및 낮은 거칠기와 높은 윤활 도와 항균력을 가진 은 초미립자 막을 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.

상기의 코팅방법을 정리하여보면 이미 완성(640)된 큐 대(20)의 표면에 이물질을 세척하기 위하여 세척 통에 큐 대(20)를 투입하고 세척액을 주입하고 세척기를 이용하여 큐 대(20)의 내부 또는 외부의 제조 공정에서 붙어 있는 불순물을 세척하는 세척공정(420)단계를 거치고,

헹굼 공정(440)을 거치고 건조기에서 건조(260)를 거치게 하여 큐 대(20) 표면의 수분을 증발시킨 후 큐 대(20)를 고정대(미 도시)에 부착한 상태로 플라즈마 챔 버 (400)로 투입되어 진공 하에서 가스를 주입하고 플라스마로 큐 대(20) 외부를 멸균 처리공정(560)을 거친 후 은 나노(120) 표면 가공 코팅을 시행하게 된다.

다음으론 플라스마(Plasma) 멸균 공정(580)과 은 나노(120)1차 표면 가공 (600) 작업을 시행 후 은 나노(120)로 코팅(180)한 큐 대(20)의 표면 접착력 향상과 큐 대(20)의 강도를 높이기 위한 플라스마 2차 표면가공(620) 및 강화 처리를 시행하게 되는 것이다.

[실시 예]

시중에서 판매되고 있는 목재 및 금속소재의 당구 큐 대 2종을 다음의 조건에 따라 플라즈마에 의한 건식 스퍼터링 법으로 증착하여 은 나노 입자를 코팅하였다.

1) 장소: S 대학 플라즈마 센터

2) 증착 장비: CHAMBER 850W×850L×700H, TARGET size: 375×120, TARGET 1PART 2EA(TOTAL:6EA), MAGNET 1PART 2EA (TOTAL:6EA), POWER DC OR RF, MBP + SCREW PUMP 7000L/MIN, TURBO MOLECULAR PUMP 3000M 3/H.

3) 홀더: 회전, 홀더

4) 기본압력: 10 ^-5토르 이하

5) 사용기체: Ar(99.99%), 산소(99.999%)

6) 공정 압력(Ar Pressure): 1~10mtorr

7) 가스 유량(Gas Flow): 9-100 cc/min

8) 온도(Temperature): 상온(Room Temperature)

9) 전력: 10~150 W

10) 은 타깃: 순도 99.99% Ag

11) 피 코팅 체: 목재 및 알루미늄 큐 대 2종류

12) 챔 버 온도: 80℃

13) 코팅시간: 60 분

상기와 같은 조건에서 증착 전력을 120 W로 설정하고, 증착 압력을 변화시켜 가면 서 피 코팅체인 큐 대(20)의 표면에 은 나노 피막을 코팅하였다.

상기 은 나노 코팅 막에 대하여, 증착 압력 변화에 따른 전기 비저항 특성 및 접착력 특성의 변화를 측정한 결과, 증착 압력이 10 mtorr일 때 전기 비저항이 5.014 μΩ cm으로 가장 작았으며, 그 이상의 증착 압력에서는 전기 비저항이 증가하는 경향을 나타내었다.

또한, 상기 실시 예에 따라 코팅된 큐 대(20)는 은 입자가 미세한 나노 단위로 막을 형성하여 그 표면이 매우 부드러웠고 균일도도 일정하게 나타났다.

상기에서처럼 본 고안의 증착 단계를 이용한 플라즈마 스퍼터링 방법을 실시하기 위한 장치는 챔 버(400) 내에는 캐소 우드가 설치되고, 상기 캐소 우드의 하부에는 금 또는 은 타깃(580)이 부착되어 있고 타깃(580)에는 DC 바이어스를 인가하기 위한 전력 원이 설치되어 있다.

그리고 타깃(580)과 동일한 축 상으로 평행하게 대향 하는 양(＋)의 극(陽極)이 설치되고, 양극의 상부에는 큐 대(20)가부착된 큐 대(20) 홀더가 위치한다.

또한, 챔 버(400) 의 내부의 산소 및 알 곤 과 포함한 불활성 기체를 투입하고 챔 버(400) 내부의 진공발생을 위하여 진공 펌프(미도 시)를 포함한 진공 시스템이 설치된다. 이와 같은 장치를 이용하여 플라즈마에 의한 스퍼터링 증착을 수행할 때, 발생한 ＋로 이온화된 귀금속 기체가 음의 바이어스 전압이 가해진 은 타깃(580)에 충돌하여 떨어져 나온 입자가 큐 대(20) 쪽으로 날아가서 큐 대(20)의 표면에 증착되게 되는 것이다.

상기 은 나노(120)를 플라스마 코팅(180)하는데 있어서 플라스마 도금 코팅(180) 두께 0.001㎛ 내지 300㎛ (마이크로미터)의 바람직한 두께로 플라스마 (Plasma)로 코팅(180)하여 완성(640)하거나 또는 상기 큐 대(20)의 표면에 은 나노(120)를 상기 0.01 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 증착, 적층, 침적, 박막, 도금, 분사 (200) 중 어느 하나의 방법으로 코팅(180)하는 것도 가능하다 하겠다.

이로써 은 나노(120)로 혼합(160)이나 코팅(180)된 큐 대(20)가완성(640)되었으며 사용시에 청결하고 위생적이며 효과적으로 사용할 수 있는 것이다.

이상에서 본원 고안의 당구용 큐 대(20)의 전반적인 혼합 및 코팅 과정과 구성에 대하여 상세하게 살펴보았으며 본원 고안의 큐 대(20)의 항 살균과 표면 강화와, 윤활작용, 내열성과 내구성과 음이온과 원적외선 방출을 위해서는 은 나노(120)가 지극히 바람직하며 혼합(160) 량은 큐 대(20) 전체에 대하여 각각 0.001 내지 30중량 %가 바람직하다.

0.001중량% 이하에서는 윤 활력과 내구성과 표면 강도 강화와 항 살균 효과가 전혀 나타나지 않으며 30중량% 이상에서는 가격상승과 점성이 너무 커지고 단가가 상승하여 본 고안의 큐 대(20)를 제조하는 것이 현실적으로 곤란하기 때문이다.

본 고안은 상기하였듯이 강력한 항균 살균작용과 윤활성과 내구성을 갖는 은 나노(120) 물질을 상기 큐 대(20)의 원료 소재인 금속, 플라스틱, 목재, 합성수지, 고무, 실리콘 중 선택된 어느 하나의 재질로 이루어진 큐 대(20)의 전체 중량 100중량%에 대하여 0.001 내지 30중량%로 중에 바람직한 어느 하나의 중량%로 혼합(160)하거나 또는 코팅(180)시 코팅(180)두께는 큐 대(20)의 표면에 0.001 내지 300㎛의 두께로 코 팅(180) 하여 항균성과 윤 활력을 갖춘 우수한 큐 대(20)를 사용할 수 있는 것이다.

본 고안은 큐 대(20)에 은 나노(120) (Nano silver)를 혼합(160)하거나 큐 대(20)의 외부 표면에 0.001 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 증착, 침적, 적층, 박막, 도금 분사(200) 중 어느 하나의 바람직한 방법으로 코팅(180) 하여 큐 대(20)의 표면 강도 강화와 살균 및 항균 기능, 윤활기능과 장식성과 내 부식성과 내화학성을 갖는 우수한 기능성 큐 대(20)를 가지도록 함에 특징이 있다.

상기 코팅물질은 통상의 공지된 가소제, 합성수지, 중합체, 도료, 무기화합물과 같은 코팅원료에 상기 은 나노를 혼합(160) 또는 코팅(180)하는 것도 본원 고안에서는 자명하다 할 수 있는 것이다.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은 상기의 많은 장점을 지닌 은 나노(120) (Nano silver) 분말 또는 이를 희석한 나노 은 (Ag) 용액을 상기 큐 대(20)의 소재인 금속, 플라스틱, 목재, 합성수지, 고무, 실리콘 중 어느 하나의 재질로 이루어진 큐 대(20)의 소재 전체중량 100중량%에 대하여 은 나노(120)를 0.001 내지 30중량%까지 사이의 어느 하나의 일정한 중량비로 혼합(160)하거나 또는 은 나노(120) 물질을 큐 대(20)의 외부에 0.001 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 증착, 침적, 적층, 박막, 도금,분사(200)중 어느 하나의 바람직한 방법으로 코팅(180)하여 큐 대(20)의 사용시에 발생 되는 2차적인 세균 감염 방지와 표면강화와 윤활작용과 음이온과 원적외선 발생 효과를 가질 수 있으며 상기 큐 대(20)의 은 나노의 혼합 (160) 중량은 0.001 내지 30중량%와 이를 PPM으로 큐 대(20)의 표면에 은 나노 용액을 코팅 부의 코팅물질 전체함량에 대하여 0.001 내지 5000 PPM 단위가 적합한데 0.001중량%에서는 투입량이 너무 미미하여 상기의 기대효과를 바랄 수 없고 30중량%이상에서는 은이 고가인 관계로 제조비용이 상승하고 점도가 높아서 혼합이 어렵게 되고 코팅시 큐 대(20)의 표면에 코팅 체에 대하여 은 나노의 PPM 함량은 0.001 내지 5000 PPM 적당한데 상기 코팅 부 코팅물질의 함량에 0.001 PPM에서는 항 살균 작용과 내구성과 내부 식성, 윤활작용과 음이온과 원적외선 발생 효과를 전혀 가질 수 없으며 5000 PPM 함량이 너무 높아 코팅하기가 어렵다.

또한, 큐 대(20)의 표면에 투입된 은 나노(120)의 미립자의 크기는 0.1 내지 300㎚의 입 경을 갖으며 코팅두께는 큐 대(20) 표면에 0.001 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 코팅(180)됨이 바람직한데 0.001㎛에서는 코팅 막이 너무 얇아 색 변화와 윤활작용 항 살균작용을 전혀 기대할 수 없고 300㎛ 이상에서는 코팅 막이 지나치게 두꺼워 상기 큐 대(20)의 제조비용 증가와 두께가 너무 두꺼워지어 코팅 막이 쉽게 벗겨지기 때문이다.

사례 1)

(화학 시험연구원의 2005년 12월9일 발급번호: 2005-TBH-000968호의 살균력 자료)

사례 2)

종합 및 고찰

항균력 시험 결과치 (단위: CFU/mℓ)

구분	공시 균	초기	24시간 후
대조시료	E.coli	4.2X 10₃	3.8 X 10６
대조시료	S.aurous	3.3X 10₃	1.4 X 10６
시험시료	E.coli	4.2X 10₃	<10 (99.9% 이상)
시험시료	s.aurous	3.3X 10₃	<10 (99.9% 이상)

- ( )감소율 = Mb/(Mb-Mc) X 100

Mb; 24시간 배양 후 대조시료의 균 수(평균값)

Mc: 24시간 배양 후 대조시료의 균 수(평균값)

상기에서는 본 고안의 구체 예나 바람직한 실시 예를 용이하게 설명하였고 본 고안이 속하는 당업자는 아래의 특허청구 범위에 기재된 본 고안의 사상과 범위가 고안의 영역에서 멀어지지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 변형이나 수정시킬 수 있음이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

플라스틱, 목재, 금속, 합성수지, 고무, 실리콘 중 선택된 어느 하나의 재질로 이루어지고 손잡이부(30)와 상기 손잡이부에 덧 쓰인 쿠션 부(40)와 타 격 부(50)와 팁 부(80)와 연결부(100)로 구성된 당구용 큐 대에 있어서.

은 나노 (100) 분말 또는 용액을 상기 큐 대(20)의 소재 전체중량 100중량%에 대하여 0.001 내지 30중량%가 혼합(160)되어 성형(340) 되거나 또는 큐 대(20)의

표면이 상기 은 나노로 코팅(180)된 구성을 갖는 것이 특징인 은 나노가 함유된 큐 대.
청구항 제1항에 있어서,

상기 은 나노(120) 분말 또는 용액을 큐 대(20)의 표면 코팅 부의 코팅물질 전체함량에 대하여 0.001 내지 5000 PPM 단위로 혼합(160) 또는 증착, 적층, 박막, 침적, 도금, 분사(200)중 선택된 어느 하나의 코팅(180) 막이 형성된 것을 더 포함하는 것이 특징인 은 나노가 함유된 큐 대.
청구항 제 2항에 있어서,

상기 은 나노(120) 분말 또는 이를 희석한 은 나노(120) 용액이 큐 대(20) 표면에 습식 또는 건식 코팅(180) 된 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 큐 대.
청구항 제 3항에 있어서,

상기 큐 대(20)의 표면에 건식 코팅(180)하기 위하여 챔 버(400)에 은 타깃(580)을 부착하고 전원을 공급하여 0.001 내지 300㎛ (마이크로) 두께로 건식 코팅(180)인 플라스마 코팅된 것을 특징으로 하는 은 나노가 함유된 큐 대.
청구항 제 1항 또는 2항 중 어느 한 항에 있어서,

큐 대(20)에 투입된 은 나노(120) 사이즈는 0.1 내지 300㎚의 입 경을 갖는 것이 특징인 은 나노가 함유된 큐 대.