KR20070100767A - 저융점 합금 석출에 의해 하나 이상의 활성 물질을전송하는 제조 장치를 위한 처리 - Google Patents

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지오반니 살바고
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Abstract

활성 물질을 전송하는 장치(21, 21') 생산을 위한 처리가 개시되며, 이는 금속 네트(12) 또는 미세-천공된 스트레칭된 시트 금속(12) 상에서 액체 상태로서 저융점 합금의 스트립을 연속적으로 석출하는 것을 기초로 하며, 상기 금속의 표면은 예를 들어 탈산소화에 의해 미리 처리되고, 바람직하게는 활성 물질을 구비한 장치(21, 21') 또는 단일 구성요소 내에서 연속적인 커팅을 위해 준비된다. 석츌은 일정 제트 내또는 층상형 웨이브 내의 담금으로써, 소량의 드롭을 스프레이 분사함으로써, 또는 액체 분배에 의해서 이루어질 수 있다.

Description

저융점 합금 석출에 의해 하나 이상의 활성 물질을 전송하는 제조 장치를 위한 처리{PROCESS FOR MANUFACTURING DEVICES CARRYING AT LEAST ONE ACTIVE MATERIAL BY DEPOSITION OF A LOW-MELTING ALLOY}
본 발명은 저융점 합금(low-melting alloy)의 석출(deposition)에 기초하여 특히 그 횡방향 에지 상에서 활성 물질(active material)을 전송하는 제조 장치를 위한 처리에 관한 것이다.
제조된 제품에 특정 활성을 갖는 물질을 진입시키는 많은 방법이 본 기술분야에 공지되어 있으며, 이는 제조된 제품 자체의 기능을 정정하기 위하여 필수적이다. 이러한 방법 중 특히 관련 있는 것은 램프의 제조에 관한 것으로, 이하의 기술은 가스 램프에 사용되는 장치를 참조하여 기술되지만, 본 발명에 따른 처리가 다른 사용을 위한 제조 장치에서도 바람직하게 사용될 수 있음을 주지하여야 한다.
가스 램프 산업 분야에서, 다양한 활성 물질이 램프 내에 진입하여야 하며, 그 예시들은 수은 릴리싱을 위한 화합물, 투명 램프의 경우 부재의 압력 제어를 위한 아말감, 기능에 손상을 줄 수 있는 바람직하지 않은 가스를 램프 내측 대기로부터 제거하기 위한 게터(getter) 물질, 또는 특히 산소와 같은 가스를 방출하기 위한 물질이다. 이러한 물질의 사용 및 램프 내로의 진입을 위한 장치들은 많이 공 지되어 있는데, 예를 들어 미국 특허 제 3,764,842호, 제 3,794,402호, 제4,506,750호, 제 4,182,971호, 제 4,278,908호, 제 4,282,455호, 제 4,542,319호, 제 4,754,193호, 및 제 4,823,047호와 일본 특허 출원 A-60-193253, A-06-096728 및 A-06-076796에서 램프 부재 수은 또는 이러한 부재를 릴리싱할 수 있는 물질이 개시되며; 미국 특허 제 3,525,009호, 제 4,461,981호 및 제 4,885,643호에서 램프 내에서 사용되는 게터 장치에 관하여 개시되며; 미국 특허 제 5,825,127호 및 제 6,043,693호와 유럽 공보 EP-A-0359724에서 게터링 및 수은 릴리싱 기능 모두를 혼합하고 상호 협력작용하는 장치가 개시되며, 미국 특허 제 5,789,855호 및 제 5,798,618호에서 램프 내측의 수은 압력 제어를 위한 아말감에 관하여 개시되며; 또는 미국 특허 제 3,519,864호 및 제 6,169,361호에서 램프 내측에 산소를 릴리싱하기 위한 장치가 개시된다.
이러한 특허들에 개시된 장치들은, 일반적으로 활성 물질을 컨테이너 내에 주입하거나 또는 이를 지지부 표면 상에 적용하고, 그 다음 상기 컨테이너 또는 지지부를 적정한 지주(prop)에 고정함으로써 제조되며, 그 다음 이는 램프 내에 미리-정해진 위치에 장착된다.
그러나 이러한 장치들의 제조는 일반적으로 복잡하며 (일반적으로 금속성인) 작은 크기의 부품들을 기계적으로 가공하고 이를 다양한 방법으로 조립할 것을 필요로 한다. 문제는, 램프 산업의 최근 경향이 소형화되는 것임을 고려할 경우 전술한 장치들이 소형화된다는 점에서 커질 수 있다. 완성된 램프에서 이들은 동일한 구역(램프의 마감 부분 또는 튜브형 램프의 경우 최대 2개인 마감 부분)에 모두 배열되기 때문에, 소형화는 형태 및 치수 상에서 이러한 장치들의 보다 정교한 제어를 필요로 하며, 이러한 장치들이 전극 또는 그 지지부에 접촉하는 것을 반드시 방지하여야 한다. 이러한 형식의 접촉은 사실상 램프 기능을 변경시킬 수 있다. 더욱이, 장치가 미리-형성된 부품들의 (기계적인 또는 용접을 통한) 조립에 의해 제조되는 제조 처리는, 완성된 장치의 형태 및 크기로서의 재생산 가능성 문제를 야기한다.
이러한 장치의 제조에 있어서 소형화에 의하여 보다 심각하게 발생할 수 있는 문제는, 소정의 실시예에서 반제품 제조의 위험성을 가질 수 있는 특히 미세한 제조 단계를 갖는 것이 가능하다는 점이다. 예를 들어, 장치가 수은 압력 제어를 위해 아말감으로 제조되어야 하는 경우, 아말감을 최종 부품 내에 주입(또는 그 상에 부착)하는 것은 복잡한 공정일 수 있으며, 이는 일반적으로 평평하지 않은 형태의 부품을 기계적으로 이동시킬 것을 필요로 한다. 반대로, 그 안에 아말감을 이미 구비한 부품으로 작업하는 것은, 예를 들어 이러한 부품과 그 지지부 사이의 용접을 수행하는 것은 상기 부품 상에 아말감 자체가 접착되는 것을 야기할 수 있다. 결국, 이러한 제조 문제는 상대적으로 높은 장치 가격을 야기하며, 특히 램프를 저가로 판매하는 경우 그 사용이 경제적 이유로 종종 제한된다.
본 발명의 목적은, 활성 물질을 전송하는 장치 제조를 위한 처리에 관한 것으로, 전술한 종래 기술 상의 문제점으로부터 자유로울 것이다.
이러한 목적들이 본 발명에 따라 획득되며, 이는 금속성 물질의 리본을 준비 하는 단계 및 상기 리본의 횡방향 에지를 따라 활성 물질의 하나 이상의 스트립을 용융 상태에서 저융점 합금의 형태로 석출하는 단계를 포함하며, 상기 리본은 금속 네트 또는 천공된 금속 밴(perforated metal band)드로 형성되며 부동태화(passivation) 표면층을 제거하도록 예비-처리된다.
다음, 단일 장치가 상기 리본의 적정한 섹션을 커팅함으로써 획득될 수 있으며, 이는 평행한 횡단선의 약화 라인의 진입을 통한 사전의 펀칭 단계에 의한 커팅을 위해 미리 준비될 수 있다.
본 발명에 따른 처리의 이러한 목적, 장점 및 특징 외의 다른 특징들이 이하의 개시에 의해 명백할 것이며, 첨부된 도면을 참조하여 제한되지 않는 실시예로서 이를 설명한다.
도 1은, 본 발명에 따른 처리를 수행하는 실시예의 개략적인 평면도이다. 그리고
도 2는, 본 발명에 따른 처리에 사용되는 리본의 세그먼트를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 1의 예시적인 실시예에 다라 활성 물질층의 석출 이후 장치가 이로부터의 커팅에 의해 형성된다. (본 도면에서 3개의 부품이 도시된다.)
리본은 간단한 금속 네트(net) 또는 대안적으로 소위 "스트레칭되고 미세-천공된 시트 금속(stretched micro-perforated sheet metal)"일 수 있으며, 여기에서 후자의 제품은 (이하, "스트레칭된 시트 금속"이라 칭함) 금속 밴드 내에 바람직하 게는 밴드 상에 정렬된 패턴으로서 미세-구멍을 만들고 다음 구멍의 너비를 넓히도록 밴드를 스트레칭함으로써 획득될 수 있다. 본 발명에 따른 처리에서 금속 네트 리본 또는 스트레칭된 시트 금속의 사용은 활성 물질이 제공되는 장치의 일부에 지지부를 고정하는 어떠한 단계도 방지하고, 또한 이를 필요로 하는 상기 장치 내에서의 활성 물질의 오염을 방지하도록 한다. 사실, 문제의 물질들은 용융 상태에서의 저융점 합금의 형태에서 구멍의 치수적 특징 및 구멍 사이의 금속성 리본 영역의 형태로 인하여 천공된 기판에 완벽하게 부착되는 것을 보장하며, 천공 단계의 결과로서 평평하지 않지만 인접한 구멍 사이에서 약간 들뜬 평면을 가지며, 그 결과 삼투압과 유사한 현상에 의해 용융된 물질이 상승하는 바람직한 경로를 형성하고, 이에 따라 활성 물질이 반드시 적용되어야 하는 전체 표면을 습하게(wet) 한다.
본 발명에 따라 사용되는 금속 네트 및 스트레칭된 시트 금속 모두 상업적으로 입수 가능하며, 이탈리아 밀란의 Frateli Mariani S.p.A. 회사에서 이를 판매한다. 본 발명의 목적 달성을 위해, 제조될 장치를 위한 기판을 형성하는 네트 및 스트레칭된 시트 금속 밴드는, 리본 자체 상에서 석출 합금의 양호한 접착을 허용하도록 일반적으로 금속 상에 존재하는 부동태화 표면층을 제거하는 방식으로 사전에 처리되는 것이 바람직하며, 상기 표면층은 주로 산소층이지만 매끈한 물질층일 수 있다. 이를 위해, 부동태화 표면층의 제거를 위해 적합한 기계적 표면 마모 단계 또는 산성 용액이나 부식성 요소 사용 단계가 이루어질 수 있다. 이를 위해, 액체나 파우더 산세척(pickling) 또는 탈산소화(deoxidizing) 단계 금속 표면 상에 존재하는 유지(grease) 및 산소의 얇은 필름을 공격할 수 있는 것으로 공지된다.
더욱이, 천공된 구조체에서 정확하고 재생산 가능한 방법으로 특정 양의 용융된 금속을 캡쳐하도록 기판이 적합한 치수적 특징을 갖는 것이 기본적이다. 구멍의 크기는, 드롭(drop) 또는 퍼컬레이션(percolation)의 형태로부터 액체 합금을 유지하기에 충분히 작아야 한다. 특히 구멍과 채널을 합금으로 채우는 삼투압 현상을 이루기 위하여, 바람직한 형태적 특징은 기판의 두께, 구멍의 크기, 인접한 구멍과의 구멍의 열 및/또는 행 사이의 거리와 관련된다. 두께와 관련된 제 1 값은 0.20 내지 0.50mm 사이이다; 기판을 형성하는 시트 금속의 리본의 구멍과 관련된 제 2 치수 값은, 그 안에 새겨진 원이 0.45mm 이하의 지름을 갖고 전술한 원 중심간 거리는 0.55 내지 1.10mm 사이가 되며, 원 영역과 전체 표면의 단단한 물질 영역 사이의 비율은 12 내지 25% 사이이다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 처리가 스트레칭된 금속 시트의 리본(1)을 도시함으로써 개략적으로 나타나며, 이는 천공이 수직면을 향하여 이동하는 화살표(F) 방향으로 회전하는 코일(10)로부터 도면에 수직하게 연속적으로 감긴 것을 풀음(unroll)으로써 이루어진다. 먼저, 리본(1)은 표면 처리(2)를 위한 스테이션에 이르게 되어 전술한 기계적 또는 화학적 탈산소화 작용에 의해 부동태화 표면층을 제거하며 이는 블록(3)으로 간략하게 지칭되는 리본(1)의 경로를 따라 하류에서 발생하는 액체 합금의 다음 석출을 허용하는데 필요하고 이로부터 리본(1')은 하부 에지를 따라 석출된 활성 물질을 구비하여 이루어지며, 다음 도 1에 도시된 것에 대향하여 하부 횡방향 에지의 미리-정해진 너비에 걸쳐서 우측에서 코일(11)이 화살표(F') 방향의 회전으로 감겨진다(roll). 물론 그 대신에 리본 자체의 회전을 아이들(idle)하게 하고 당길 수 있는 수단이 상기 코일(11) 및 가능하게는 코일(10)을 회전하도록 제공될 수 있다.
도 2에 정면도로서 리본이 보다 양호하게 도시되며, 여기에서 도 1의 작동 블록(3)에 상응하여 용융된 상태로 적용된 저융점 합금으로 이루어진 활성 물질로 커버된 에지(13)는 기판(12)과 구분되고 천공되고 가능하게는 표면 예비-처리된다.
본 발명의 목적에 적합한 저융점 합금은, 예를 들어 인디움-실버(indium-silver) 또는 인디움-틴(indium-tin)의 2원 합금, 또는 인디움-실버-쿠퍼(indium-silver-copper) 또는 인디움-실버-니켈(indium-silver-nickel)의 3원 합금과 같은 높은 성분을 포함하는 인디움-기저 합금(indium-based alloy)이며, 어느 경우에도 적어도 80%의 중량인 인디움을 포함한다. 적합한 특징을 위한 다른 물질로는, 예를 들어 비스무스-인디움(bismuth-indium) 합금, 비스무스-틴(bismuth-tin) 합금, 또는 비스무스-틴-리드(bismuth-tin-lead) 합금과 같은 3원 합금과 같은 비스무스-기저 합금(bismuth-based alloy)이 있으며, 어느 경우에도 적어도 50%의 중량인 비스무스를 포함한다.
도 2를 다시 참조하여, 바람직한 단일 장치(21, 21')를 획득하도록 리본(1')이 종방향인 확장 방향에 직교하는 방향으로 어떻게 후속적으로 커팅되는지 개략적으로 도시된다. 이러한 커팅 작동을 실시하도록, 리본(1)이 표면 처리(2) 전후에 적합한 약화 또는 펀칭 라인으로 준비될 수 있으며, 상기 라인을 따라 각각의 장치 의 피트(feet)(22, 22')가 용이하게 제거 가능한 오프-컷(off-cut)으로부터 멀리 위치할 수 있으며, 각각의 피트는 헤드 구역(13, 13')에 좁고 활성 물질을 전송한다.
액체 상태인 저융점 합금의 석출 단계는 다양한 방법으로 수행되며, 그 중 한가지 방법을 개시한다.
a) 예를 들어 특정 용접 적용에서 공지된, 층상 스탠딩 웨이브(laminar standing wave) 내측으로 부분적인 담금(immersion) 단계;
b) 일정 레벨로 유지되는 분출(gush) 또는 액체 제트(liquid jet) 내측으로 부분적인 담금 단계;
c) 적합한 노즐로부터 소량의 드롭(drop)을 스프레이 분사(spraying); 및
d) 적합한 분배기(dispenser)로부터 액체 분배.
상기 처리가 완료되고 리본(1')의 에지를 따른 스트립(13)의 활성 제품이 안정화되면, 리본 자체는 표면 처리 스테이션(2) 및 역으로 위치한 에지 및 액체 합금 석출(3)을 통과함으로써 도 1에서와 같이 새로이 처리될 수 있으며, 즉, 이미 증착된 스트립(13)이 (도 2와 같이) 상방을 향하도록 하여 (제 1 증착 관점에서 이미 수행되지 않았다면) 스트립(13)의 대향 에지가 표면 처리를 겪도록 할 수 있어서, 도 1의 작동 블록(3) 내에서 전술한 방법 중 하나에 따라서 활동 제품의 대칭된 스트립이 획득된다. 이러한 방법으로 리본은 대향하는 양쪽 에지 상에서 모두 증착된 활성 물질을 갖도록 획득될 수 있으며, 이에 따라 종방향의 중앙 컷으로서 2배 시리즈의 (21, 21')의 단일 장치들로부터 2개의 대칭된 리본을 갖는 것이 가능 하다.
바람직한 단일 장치를 획득하도록 전술한 리본의 커팅을 수행하기 전에, 탈산소화 작동이 잔여물을 남긴다면 그 제거를 위해 추가의 세정 단계가 예상될 수 있다.
본 발명은 다음의 실시예들에 의해 추가로 설명된다.
실시예 1
두께가 0.35mm이고, 지름이 0.28mm인 각각의 구명이 새겨진 원을 구비하고 구멍의 열의 중심 간격이 0.71mm이고 구멍의 행의 중심 간격이 0.85mm인 정사각 메쉬 천공이며, 니켈층의 두께는 약 1㎛인 니켈-플레이티드 아이언(nickel-plated iron)의 스트레칭된 시트 금속의 리본이 표면 탈산소화 처리되고, 다음 In 94%, AG 6%의 중량 비율을 갖는 액체 상태인 합금 배스(bath) 내에 담금되며, 이에 따라 110.8±6.0mg/cm2에 이르는 물질 양이 캡쳐된다.
실시예 2
실시예 1의 테스트가 반복되며, 오직 차이는, 리본이 배스 내에 에지를 단순히 담그는 것이 아니라 약체 합금의 층상 웨이브를 통한 수직 위치 내의 통로에 의해 액체 합금으로 습하게 되며, 이에 따라 110.2±3.3mg/cm2에 이르는 물질 양이 캡쳐되며, 즉 불특정한 유격이 보다 적다.
실시예 3
실시예 1의 테스트가 반복되며, 여기에서 두께가 0.40mm이고, 지름이 0.26mm인 각각의 구명이 새겨진 원을 구비하고 구멍의 열의 중심 간격이 0.84mm이고 구멍의 행의 중심 간격이 0.95mm인 정사각 메쉬 천공이 사용되며, 니켈층의 두께는 약 1㎛이며, In-Ag 합금의 양은 112.8±5.4mg/cm2에 이르는 물질 양이 캡쳐된다.
실시예 4
실시예 3의 테스트가 반복되지만, 이 경우 실시예 2의 습식 방법이 적용된다(액체 합금의 층상 웨이브를 통하여 금속 밴드를 통과시킨다). 또한 이 경우 보다 높은 재생산성이 획득될 수 있으며 로딩된 양은 110.8±3.5mg/cm2이다.
본 발명의 처리는 금속 네트 또는 미세-천공된 밴드를 비정상적인 물질 석출 또는 드롭의 어떠한 형성 없이 바람직한 물질 석출로 제조할 수 있으며, 석출 물질 재생산량이 매우 높으며, 특히 액체 물질의 층상 웨이브를 통한 밴드 또는 네트를 통과시킴으로써 습식 방법이 채택된다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 활성 물질(active material)을 전송하는 장치(21, 21', ...)들의 대량-생산을 위한 처리로서, 금속성 물질의 리본(1)을 준비하고 상기 리본의 횡방향 에지를 따라 활성 물질의 하나 이상의 스트립(13)을 용융된 상태로서 저융점 합금(low-melting alloy)의 형태로서 석출(deposition)시키는 단계를 포함하는, 하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리에 있어서,
    상기 리본(1)은 금속 네트(metal net) 또는 천공된 금속 밴드(perforated metal band)로 형성되며, 부동태화(passivation) 표면층을 제거하도록 예비-처리되는 것을 특징으로 하는,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    금속성 물질인 상기 리본의 두께는 0.20 내지 0.50mm 사이이며, 구멍의 크기는 그 안에 새겨진 원의 지름이 0.45mm 이하이도록 결정되며, 그리고 구멍의 인접한 열 또는 행 사이의 중심 간격이 0.55 내지 1.10mm 사이인,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속성 리본의 적어도 상기 횡방향 에지는 예비-취급 단계(2)를 통하여 탈산소화(deoxidation) 배스(bath) 및 후속적으로 저융점 액체 합금의 배스(3) 내를 연속적으로 통과하는,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저융점 합금은 중량이 80% 이상인 인디움을 포함하는 2원 또는 3원 인디움-기저 합금(indium-based alloy)인,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저융점 합금은 중량이 50% 이상인 비스무스을 포함하는 2원 또는 3원 비스무스-기저 합금(bismuth-based alloy)인,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 저융점 합금의 석출은 상기 리본(1)의 하부 에지의 부분적인 담금(immersion)에 의해 이루어지고, 이는 액체 상태인 상기 합금의 층상 웨이브(laminar wave)에 수직으로 유지되는 것인,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 저융점 합금의 석출은 상기 리본(1)의 하부 에지를 수직 위치로 유지함으로써 이루어지고, 이는 액체 상태인 상기 합금의 제트(jet) 또는 분출(gush)에 의해 일정 레벨로 가격(hit)되는 것인,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 석출 단계(3)에 후속하여, 리본(1')이 종방향 확장에 직교하는 평행한 라인을 따라 커팅되어, 활성 물질을 전송하는 상기 단일 장치(21, 21')들이 획득되는,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리본(1)이, 횡단선 라인을 따른 펀칭에 의한 커팅 작동을 위해 준비되는,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 석출 단계 이후 상기 커팅 작동 이전에, 상기 리본(1')이 탈산소화 단계의 잔여물 제거를 위한 세정 단계를 거치는,
    하나 이상의 활성 물질을 전송하는 장치의 대량 생산을 위한 처리.
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