KR20090046748A

KR20090046748A - 이형용 시트

Info

Publication number: KR20090046748A
Application number: KR1020087028847A
Authority: KR
Inventors: 데츠야 유키; 요시아키 히로세
Original assignee: 토요 탄소 가부시키가이샤
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-05-11
Also published as: JP2008031020A; EP2055681A1; TW200806598A; EP2055681A4; US8097331B2; WO2008015952A1; TWI391352B; KR101331647B1; US20090324886A1; JP4388041B2; CN101489943A

Abstract

과제

탄화규소나 질화알루미늄 등을 가압 압축시켜 제조할 때에 제품 품질을 높게 유지할 수 있고, 게다가 작업 효율이나 수율을 비약적으로 향상시킬 수 있는 팽창 흑연을 소재로 하는 이형용 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

해결수단

몰드에서의 외측 부재(1b)의 내면과 실리카 분말 M의 사이에 배치되고, 팽창 흑연으로 이루어진 이형용 시트 (4)로서, 하기 (1)식으로 나타내는 가스 투과율이 1.0×10^-4㎠/s 이하인 것을 특징으로 한다.

가스 투과율 = Q·L/(ΔP·A) … (1)

또한, 상기 (1)식에 있어서, Q는 가스 유량(Pa·㎤/s), ΔP는 2개의 챔버 사이의 압력 차이(Pa), A는 이형용 시트의 가스 투과 면적, 즉 2개의 챔버를 연통하는 통로의 면적(㎠), L은 이형용 시트의 두께(㎝)이다.

Description

이형용 시트{MOLD RELEASE SHEET}

본 발명은 이형용 시트에 관한 것으로, 상세하게는 성형하는 틀로부터 성형 후의 제품을 떼어낼 때, 틀 떨어짐을 좋게 하기 위해서 이용되는 이형용 시트에 관한 것이다.

탄화규소나 질화알루미늄 등을 소재로 하는 부재를 제조하는 경우, 탄화규소 등의 원료를 흑연질 몰드나 그라파이트제 성형 용기 등에 수용한 상태로 가열, 가압하여 몰드 등의 틀의 형상으로 성형한다. 이러한 성형시에 원료를 몰드 등에 직접 넣어 가열하면, 원료, 몰드 등이 모두 매우 고온이 되기 때문에, 양자의 반응에 의한 몰드 등의 손상이나, 몰드 등에 포함되는 불순물에 의한 원료의 오염이 발생한다. 또, 원료의 증발 가스 등이 원료에 접촉한 상태에서 성형을 실시하면, 제조된 제품에 기포가 발생해 품질이 저하한다는 문제가 발생한다.

이와 같은 일을 고려하여, 종래부터 물질을 성형하는 틀과 원료의 사이에 이형용 시트를 개재시키고 있고, 예를 들면 석영 유리의 제조에서는 실리카 분말과 흑연질 몰드의 사이에 흑연질 카본 섬유로 이루어진 펠트재나 흑연 시트가 개재되 어 있다 (예를 들면, 하기 특허문헌 1~3 참조).

구체적으로는, 상기 특허문헌 1, 2에 있어서는 부피 밀도 (bulk density)가 0.1~1.5g/c㎥이고, 또한 Na, K, Fe 및 Ti의 각 불순물이 1ppm 이하가 되도록 고순도화된 흑연 펠트나 흑연 시트를 사용하는 취지가 기재되어 있다. 흑연 펠트 및 흑연 시트는 모두 신축성과 통기성을 가지고 있고, 게다가 흑연 시트는 실리카 분말과의 반응에 의한 소실량이 적고, 더욱이 면이 평활하기 때문에 유리면의 평탄도를 내는데 적합하다는 기재가 있다.

또, 특허문헌 3에는 충전 실리카 분말과 원통 형상 구성 흑연질 카본의 접촉 부분에 흑연질 카본 섬유로 이루어진 부피 밀도가 0.1~0.5g/㎤인 카본 펠트를 개재시키는 취지가 기재되어 있다. 그리고, 카본 펠트는 증발 실리카 가스나 카본 펠트와 실리카의 반응에 의해 발생하는 가스를 배출하는 기능을 갖고, 게다가 제조된 유리와 원통 형상 구성 흑연질 카본의 열팽창 차이를 흡수하므로, 유리 제조후 냉각시에 양자가 파괴하는 것을 막는 역할도 가진다는 기재가 있다.

특허문헌 1: 일본 특개 평11-228166호

특허문헌 2: 일본 특개 평11-278857호

특허문헌 3: 일본 특개 평10-167742호

발명이 해결하려고 하는 과제

그런데, 특허문헌 1~3에서는 흑연 펠트 및 흑연 시트, 카본 펠트 (이것들을 총칭하여, 이하 단순히 '시트'라고 칭하는 경우가 있음)가 어느 정도의 신축성과 통기성을 가지고 있지만, 이들 특성이 충분하지 않기 때문에 몰드와 유리 등의 열팽창 차이에 기인하는 파손이나, 제품에 기포가 발생한다는 문제를 해소하는 데는 이르지 않는다.

또, 제조된 제품을 몰드로부터 꺼냈을 때에는 제품에 시트가 부착하고 있다는 현상이 생기기 때문에 제품으로부터 시트를 제거할 필요가 생긴다. 이러한 시트 제거에는 장시간을 필요로 하기 때문에 제품의 생산 효율이 저하한다는 문제가 존재한다. 그렇지만, 상기 특허문헌 1~3에는 이러한 문제를 해결하는 방법에 대해서는 굳이 기재되어 있지 않다.

또한, 제조된 제품에 시트가 부착되었을 때에는 제품으로부터 시트를 제거해도 시트 표면의 요철이 제품 표면에 전사된다. 이 경우, 전사된 요철이 크면, 제품으로부터 제거하는 부분이 많아지므로 요철 제거를 위한 작업 시간이 길어져 한층 더 생산 효율의 저하를 초래한다. 아울러, 시트 제거시에는 제품도 깎이는 일이 있지만, 그 제거량이 많아지면 제품의 두께가 규정값보다 얇아져 제품의 수율이 저하한다는 문제도 생긴다. 이 점에 대해서, 종래는 특허문헌 1에 있어서, 흑연 시트는 그 표면이 평활하고 유리면의 평탄도를 내는에 적절하다는 기재가 어느 정도 있고, 시트 표면을 어느 정도의 면 정도 (精度)로 하면 요철 제거 작업을 단축화하거나 수율을 향상시킬 수 있을까에 대해서는 구체적인 시사는 없다.

한편으로, 신축성과 통기성을 가지는 재료로서 팽창 흑연 시트가 있고, 이러한 팽창 흑연 시트는 유연성이나 압축성, 통기성을 가지고 있어 이형용 시트로서 바람직한 성질을 가지고 있지만, 이형용 시트로서 적용하는데 있어서 바람직한 성질을 구체적으로 고려, 검토한 예는 눈에 띄지 않는다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 탄화규소나 질화알루미늄 등을 가압 압축시켜 제조했을 때에, 제품 품질을 높게 유지할 수 있고, 게다가 작업 효율이나 수율을 비약적으로 향상시킬 수 있는 팽창 흑연을 소재로 하는 이형용 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 틀과 성형 원료의 사이에 배치되고, 팽창 흑연으로 이루어진 이형용 시트로서, 하기 (1)식으로 나타내는 가스 투과율이 1.0×10^-4㎠/s 이하인 것을 특징으로 한다.

가스 투과율 = Q·L/(ΔP·A) … (1)

상기 구성과 같이, 이형용 시트의 가스 투과율을 상당히 낮아지도록 규제해 두면, 탄화규소나 질화알루미늄 등의 제조에 있어서, 원료와 몰드 등의 틀 사이에 이형용 시트를 배치했을 경우에 가스화한 원료나, 이형용 시트와 원료가 반응해 발생하는 가스가 이형용 시트를 투과하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 가스와 틀이 반응하는 것을 억제할 수 있으므로, 틀의 열화를 막을 수 있다.

상기 (1)식으로 나타내는 가스 투과율이 1.0×10^-9㎠/s 이상인 것이 바람직하다.

가스와 틀이 반응하는 것을 억제한다는 관점에서는 가스 투과율이 낮을수록 바람직하지만, 나머지 가스 투과율을 너무 낮게 하면 성형된 제품에 기포가 발생하는 등의 문제가 생긴다. 따라서, 가스 투과율은 1.0×10^-9㎠/s 이상인 것이 바람직하다.

하기 (2)식으로 나타내는 박리 강도가 50kPa 이하인 것이 바람직하다.

박리 강도 = LD/(W·t) … (2)

또한, 상기 (2)식에 있어서, LD는 하중, t는 이형용 시트의 두께, W는 접착 부분의 폭이다.

상기 구성과 같이, 박리 강도가 낮아지도록 규제해 두면 틀로부터 제조된 제품을 꺼냈을 때에, 상기 제품에 부착하고 있는 시트의 제거 작업을 간단하고 또한 단시간에 실시할 수 있다. 따라서, 제품의 제조 비용을 저감할 수 있다.

표면의 산술 평균 거철기가 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.

상기 구성과 같이, 이형용 시트의 표면의 산술 평균 거칠기가 10㎛ 이하이면 (즉, 이형용 시트 표면이 평활하면), 시트 제거 후에 있어서의 제품 표면의 평활도를 높게 할 수 있으므로, 시트 제거 후의 가공이 불필요해지든가, 필요한 경우에도 가공을 위한 작업 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있다. 따라서, 생산 효율이 현격히 향상한다. 또, 제품의 제거량이 적어지는 것에 기인하여 제품의 두께가 규정값보다 얇아지는 것을 억제할 수 있으므로, 제품의 수율이 향상한다. 또한, 이형용 시트 표면의 요철이 적어지면 시트의 표면 방향에서의 열전도율의 격차가 적어지므로, 원료에 대해서 균일하게 열을 공급할 수 있다.

면 방향의 열전도율이 100W/(m·K) 이상인 것이 바람직하다.

상기 구성과 같이, 이형용 시트의 면 방향의 열전도율이 높으면 원료의 온도를 재빠르게 상승시킬 수 있으므로 성형 시간을 단축할 수 있어, 그 결과 제품의 생산 효율이 한층 향상한다.

하기 (3)식으로 나타내는 압축률이 30% 이상인 것이 바람직하다.

압축률(%) = [(t₁-t₂)/t₁] × 100 … (3)

또한, 상기 (3)식에 있어서, t₁은 예압(0.686MPa±1%)을 15초간 가한 후의 두께(㎜)이고, t₂는 전압 (全壓)(34.3MPa±1%)을 60초간 가한 후의 두께(㎜)이다.

상기 구성과 같이, 이형용 시트의 압축률을 규제하면 원료와 틀의 열팽창율이 서로 다른 것에 기인하여 원료와 틀의 팽창 수축량에 차이가 생겨도 이형용 시트의 변형에 의해 그 차이를 흡수할 수 있으므로, 제품이나 틀이 파손하는 것을 막을 수 있다.

상기 (3)식에 나타내는 압축률이 80% 이하인 것이 바람직하다.

일반적으로 압축률이 높아지면 가스 투과율이 커지는 경향이 있지만, 압축률이 80% 이하이면 가스 투과율은 상술한 범위 내에 들어가기 때문이다.

부피 밀도가 0.5 Mg/㎥ 이상 1.5Mg/㎥ 이하인 것이 바람직하다.

부피 밀도가 1.5Mg/㎥를 넘으면 압축률이 저하해 제품이나 틀이 파손하거나 이형용 시트를 만곡시켰을 경우로 갈라지거나 할 우려가 있는 한편, 부피 밀도가 0.5Mg/㎥ 미만이 되면 가스 투과율이 커져 틀의 열화 등을 일으키는 일이 있기 때문이다.

두께가 1.5㎜ 이하인 것이 바람직하다.

상기 구성과 같이, 이형용 시트의 두께가 1.5㎜ 이하이면 시트를 용이하게 만곡시킬 수 있으므로, 이형용 시트를 틀에 용이하게 밀착시킨 상태로 설치할 수 있다. 따라서, 시트의 설치 작업을 단시간에 실시할 수 있으며, 이에 의해 성형 작업 전체적으로 작업 시간을 단축할 수 있으므로, 제품의 제조 비용을 저감시킬 수 있다.

두께가 0.2㎜ 이상인 것이 바람직하다.

상기 구성과 같이, 이형용 시트의 두께가 0.2㎜ 이상이면 이형용 시트를 만곡시켰을 경우라도 이형용 시트가 갈라지거나 하는 것을 억제할 수 있고, 게다가 두께 방향의 변형량이 많아지므로 제품 등이 손상하는 것을 억제할 수 있기 때문이다.

회분 (灰分)이 30massppm 이하인 것이 바람직하다.

상기 구성과 같이, 이형용 시트 중의 회분이 적으면 성형하는 원료가 오염되는 것을 막을 수 있으므로, 제품 품질을 향상시킬 수 있다.

발명의 효과

이상 설명한 것처럼, 본 발명에 따르면 탄화규소나 질화알루미늄 등을 가압 압축시켜 제조했을 때에, 제품 품질을 높게 유지할 수 있고, 게다가 작업 효율 및 수율을 향상시킬 수 있다는 뛰어난 효과를 나타낸다.

발명을 실시하기 위한 바람직한 형태

다음에, 본 발명의 실시 형태를 도면에 근거해 설명한다.

본 발명의 이형용 시트는 탄화규소나 질화알루미늄 등의 원재료를 흑연질 몰드나 그라파이트제 성형 용기 등에 수용한 상태로 가열 가압해 성형할 때에, 원료와 몰드 등의 사이에 배치해 사용되는 시트이다.

또한, 본 발명의 이형용 시트를 사용해 제조되는 제품은, 예를 들면 합성 석영이나 SiC 등이지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.

우선, 본 발명의 이형용 시트를 설명하기 전에 본 발명의 이형용 시트의 사용 상황을 설명한다. 이하에서는 원통상의 석영 유리를 제조하는 경우를 대표로 하여 설명한다.

도 1에 있어서, 부호 1은 석영 유리의 원재료가 되는 실리카 분말 M이 수용되는 몰드이며, 예를 들면 흑연으로 구성된다. 이 몰드 (1)는 원통상의 내측 부재 (1a), 원통상의 외측 부재 (1b) 및 판상의 바닥 부재 (1c)로 구성되어 있고, 이들 부재에 둘러싸인 공간에 실리카 분말 M이 수용되는 것이다. 또, 부호 2는 상기 실리카 분말 M를 가압하기 위한 가압 부재이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 몰드 (1)에서의 외측 부재 (1b)의 내면에는 실리카 분말 M과 몰드 (1)가 직접 접촉하지 않도록, 본 발명의 이형용 시트 (4)가 배치되어 있고, 또 도시는 하지 않지만, 내측 부재 (1a)의 내면, 바닥 부재 (1c)의 윗면 및 가압 부재 (2)의 아랫면 (모두 실리카 분말 M와 접하고 있는 면)에도 본 발명의 이형용 시트 (4)가 배치되어 있다.

그리고, 몰드 (1) 내에 수용된 실리카 분말 M을 가압 부재 (2)에 의해서 가압하면서 가열하면 원통상의 합성 석영을 형성할 수 있는 것이다.

다음에, 본 발명의 이형용 시트에 대해 설명한다.

(이형용 시트의 전체 구성)

본 발명의 이형용 시트는 팽창 흑연을 시트상으로 성형해 형성된 것이다.

상기 팽창 흑연은 천연 흑연이나 키쉬 (kish) 흑연 등을 황산이나 질산 등의 액체에 침지시킨 후, 400℃ 이상에서 열처리를 실시함으로써 형성되는 것으로, 면상 (綿狀) 또는 섬유상을 한 것, 즉 그 축 방향의 길이가 반경 방향의 길이보다도 큰 것이다. 예를 들면, 팽창 흑연은 그 축 방향의 길이가 1~3㎜ 정도, 또한 반경 방향의 길이가 300~600㎛ 정도의 것이다. 그리고, 본 발명의 이형용 시트의 내부에서는 상기와 같은 팽창 흑연끼리가 서로 얽혀있는 것이다.

또한, 본 발명의 이형용 시트는 상기와 같은 팽창 흑연만으로 형성해도 되지만, 페놀 수지나 고무 성분 등의 바인더가 약간 (예를 들면 5% 정도) 혼합되어 있어도 된다.

(이형용 시트의 가스 투과율)

본 발명의 이형용 시트는 상기 (1)식에서 나타낸 가스 투과율이 1.0×10^-4㎠/s 이하가 되도록 조정되고 있다.

탄화규소나 질화알루미늄 등의 금속의 제조에서는 원료가 가스화하거나 이형용 시트와 원료가 반응해 가스가 발생하는 것이지만, 이형용 시트의 가스 투과율이 너무 크면, 이형용 시트를 투과한 가스에 의해서 흑연제의 몰드 등이 열화한다는 문제가 발생한다. 그러나, 이형용 시트의 가스 투과율이 상기와 같이 규제되고 있으면 발생 가스가 이형용 시트를 투과하는 것을 억제할 수 있으므로, 흑연제 몰드의 열화 (SiC화)를 막을 수 있어 몰드 등의 수명을 연장시킬 수 있다.

단, 가스 투과율을 너무 작게 하면 성형된 제품에 기포가 발생하는 등의 문제가 생기므로, 가스 투과율은 1.0×10^-9㎠/s 이상인 것이 바람직하다. 이상으로부터, 이형용 시트의 가스 투과율은 1.0×10^-9㎠/s 이상 1.0×10^-4㎠/s 이하인 것이 바람직하고, 특히 1.0×10^-9㎠/s 이상 1.0×10^-6㎠/s 이하인 것이 바람직하다.

(이형용 시트의 박리 강도)

본 발명의 이형용 시트는 박리 강도가 50kPa 이하가 되도록 조정되고 있다. 이와 같은 구성이면, 제품을 몰드로부터 꺼냈을 때에 제품에 부착하고 있는 이형용 시트를 간단하게 제거할 수 있기 때문에, 제품 성형 후의 후처리 작업을 단시간에 종료할 수 있다.

(이형용 시트의 평활도)

이형용 시트를 사용하면 제품 표면에는 이형용 시트 표면의 요철이 전사되는 것이지만, 제조되는 제품에 따라서는 그 표면의 성상 (性狀)으로서 높은 평활성이 요구되는 것도 있어, 이러한 제품의 경우 이형용 시트 표면의 평활성이 낮으면 이형용 시트 제거 후에 제품 표면이 소정의 평활도가 되도록 가공할 필요가 생긴다.

여기서, 본 발명의 이형용 시트는 그 표면의 산술 평균 거칠기가 10㎛ 이하가 되도록 조정되고 있기 때문에, 성형된 제품에 이형용 시트 표면의 형상, 즉 요철이 전사되어도 이형용 시트를 제거 후에 있어서의 제품 표면의 평활도를 높게 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 이형용 시트와 같이 그 표면의 평활도가 높고, 그 평활도가 제품 표면에 요구되는 평활도보다도 높으면, 이형용 시트 제거 후의 가공이 불필요해진다. 한편, 이형용 시트 표면의 평활도보다도 높은 평활도가 요구되는 제품이더라도 가공에 의해서 제품으로부터 제거하는 양을 적게 할 수 있다. 따라서, 소정의 평활도로 하기 위한 가공 시간을 단축할 수 있고, 그 결과 제품의 생산 효율이 향상한다. 게다가, 제품의 제거량이 적게 되는 것에 기인하여, 제품의 두께가 규정값보다 얇아지는 것을 억제할 수 있으므로 제품의 수율이 향상한다. 또한, 이형용 시트 표면의 요철이 적게 되면, 시트의 표면 방향에서의 열전도율의 격차가 적어지게 되므로, 원료에 대해서 균일하게 열을 공급할 수 있다.

그리고, 이하의 방법을 채용하면 상기와 같이 본 발명의 이형용 시트를 그 표면의 산술 평균 거칠기가 10㎛ 이하가 되도록 제조할 수 있다.

우선, 천연 흑연이나 키쉬 흑연 등을 황산이나 질산 등의 액체에 침지시킨 후, 400℃ 이상으로 열처리를 실시함으로써 면상의 흑연 (팽창 흑연)을 형성한다. 이 팽창 흑연은 두께가 1.0~30.0㎜, 부피 밀도가 0.1~0.5Mg/㎥이고, 이 팽창 흑연을 두께 0.2~0.6㎜, 부피 밀도 0.5~1.5Mg/㎥까지 압축하여 이형용 시트를 형성한다.

이때, 팽창 흑연을 전송 속도 20.0m/분 이하로 한 상태에서 롤 압연에 의해서 압축하면, 이형용 시트의 표면에 주름 등이 발생하는 것을 막을 수 있기 때문에 표면의 산술 평균 거칠기가 10㎛ 이하인 이형용 시트를 제조할 수 있는 것이다. 단, 전송 속도가 0.1m/분 미만이 되면 팽창 흑연의 생산성이 저하한다. 따라서, 전송 속도는 0.1~20.0m/분인 것이 바람직하고, 특히 0.5~15.0m/분으로 규제하는 것이 한층 더 적합하다.

또, 상기 산술 평균 거칠기는 JIS B0601에서 정의되어 있다. 구체적으로는 산술 평균 거칠기 (Ra)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이 L만 빼내, 이 뺀 부분의 평균선 방향으로 x축을 취하는 한편, 세로 배율의 방향으로 y축을 취하고 거칠기 곡선을 y = f(x)로 나타냈을 때에, 하기 수식 1에 의해 구해지는 값을 마이크로미터 (㎛)로 나타낸 것을 말한다.

[수식 1]

(이형용 시트의 열전도율)

본 발명의 이형용 시트는 그 면 방향의 열전도율이 100W/(m·K) 이상이 되도록 조정되고 있다. 이와 같은 구성이면 원료의 온도가 재빠르게 상승해, 성형 시간을 단축할 수 있으므로 생산 효율이 비약적으로 향상한다.

특히, 본 발명의 이형용 시트를 상기 (이형용 시트의 평활도)의 항으로 나타낸 방법에 의해 제조하면, 그 면 방향의 열전도율도 균일하게 된다. 구체적으로는 이형용 시트의 일부를 잘라내 한 변이 200㎜인 정사각형 모양의 시험편을 형성하고, 이 시험편에 있어서 그 한 변이 25㎜인 정사각형 모양을 한 복수의 시험 영역에서의 열전도율을 측정하면, 열전도율이 최대가 되는 시험 영역에서의 열전도율의 값과 열전도율이 최소가 되는 시험 영역에서의 열전도율의 값의 차이를 모든 시험 영역에서의 열전도율의 평균값으로 나눈 값이 0.1 이하가 되도록 이형용 시트를 제조할 수 있는 것이다. 그러면, 이형용 시트에 히트 스팟 (heat spot)이 형성되는 것을 막을 수 있으므로 제품을 균일하게 가열할 수 있어 보다 균질인 제품을 제조할 수 있다.

(이형용 시트의 압축률)

또, 본 발명의 이형용 시트는 상기 (3)식으로 나타내는 압축률이 30% 이상이 되도록 조정되고 있다.

이와 같은 구성이면 원료와 몰드 등의 사이의 열팽창율이 서로 다름에 기인하여 가열 개시시나 냉각시에 원료와 몰드 등의 팽창 수축량에 차이가 생겨도 그 차이를 이형용 시트가 변형해 흡수할 수 있으므로, 제품이나 몰드 등의 파손을 막을 수 있다.

(이형용 시트의 두께 및 부피 밀도)

본 발명의 이형용 시트가 상기 압축률을 가지고 있어도, 그 두께가 너무 얇으면 충분한 완충부를 취할 수 없다. 바꾸어 말하면, 원료와 몰드 등의 팽창 수축량의 차이를 흡수할 수 없을 가능성이 있다.

또, 본 발명의 이형용 시트를 원료와 몰드의 사이에 설치하면 이형용 시트는 원료와 몰드에 밀착하도록 굴곡 변형된다. 이때, 이형용 시트 자체의 강도가 약하거나 유연성이 작거나 하면, 이형용 시트가 상기와 같은 압축률을 가지고 있어도 굴곡 변형되었을 때에 이형용 시트 자체가 갈라지거나 빠지거나 깨지거나 할 가능성이 있다.

그러나, 본 발명의 이형용 시트가, 두께가 0.2㎜ 이상 1.5㎜ 이하이고, 또한 부피 밀도가 0.5Mg/㎥ 이상 1.5Mg/㎥ 이하이면, 어느 정도의 강도를 이형용 시트가 가지므로 이형용 시트가 변형해도 그 균열 등을 막을 수 있다. 게다가, 이형용 시트가 너무 두껍지 않으므로 이형용 시트를 용이하게 만곡시킬 수 있어 만곡시켜도 갈라지거나 하는 것을 막을 수 있다. 이 때문에, 이형용 시트를 몰드 등에 용이하게 설치할 수 있고, 몰드 등에 밀착시킨 상태로 이형용 시트를 설치할 수 있다.

따라서, 이형용 시트의 설치 작업 등을 단시간에 실시할 수 있기 때문에, 이형용 시트의 설치 작업 뿐만 아니라, 성형 작업 전체적으로 작업 시간의 단축에 기여할 수 있다.

특히, 이형용 시트를, 두께를 0.3㎜ 이상 1.5㎜ 이하, 게다가 부피 밀도를 0.5Mg/㎥ 이상 1.5Mg/㎥ 이하로 해 두면, 이형용 시트의 굴곡성을 유지하면서 그 강도도 높기 때문에, 이형용 시트의 균열 등을 보다 확실히 막을 수 있으므로 매우 적합하다.

(이형용 시트의 회분)

더욱이, 본 발명의 이형용 시트의 제조 공정에 있어서, 할로겐 가스 등에 의해서 이형용 시트를 처리해 이형용 시트의 회분이 30ppm 이하가 되도록 조정해 두면, 이형용 시트 중의 회분이 적기 때문에 성형하는 재료가 오염되는 것을 막을 수 있어 성형품을 보다 고품질로 할 수 있다.

도 1은 합성 석영 등을 제조하는 설비의 개략 설명도이다.

도 2는 도 1의 A부 확대 단면도이다.

도 3은 표면 거칠기를 설명하기 위한 그래프이다.

도 4는 이형용 시트에서의 부피 밀도와 가스 투과성의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 박리 강도 측정에 사용하는 시험편의 제작 방법을 나타내는 설명도이다.

도 6은 박리 강도 측정에 사용하는 시험편의 제작 방법을 나타내는 설명도이다.

도 7은 박리 강도의 측정 방법을 나타내는 설명도이다.

도 8은 이형용 시트에서의 부피 밀도와 박리 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 9는 이형용 시트에서의 부피 밀도와 압축률의 관계를 나타내는 그래프이다.

부호의 설명

1 몰드

4 이형용 시트

M 실리카 분말

(제 1 실시예)

본 발명의 이형용 시트에서의 가스 투과성과 부피 밀도의 관계를 조사했으므로, 그 결과를 도 4에 나타낸다.

측정은 두께 0.5㎜, 표면의 산술 평균 거칠기가 10㎛ 이하인 이형용 시트에 있어서, 부피 밀도를 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 1.0, 1.5, 1.7Mg/㎥로 했을 때에 있어서의 가스 투과성을 확인했다.

또한, 이형용 시트는 할로겐 가스로 회분이 30ppm 이하가 되도록 조정하고 있다.

또, 가스 투과율은 이하의 방법으로 측정했다.

(1) 서로 연통된 1쌍의 밀폐된 챔버 CA, CB에 있어서, 양 챔버 CA, CB를 연통하는 통로 (직경 10㎜)를 본 발명의 이형용 시트 (직경 30㎜)로 막도록 배치한다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 이형용 시트를 통과하지 않으면 1쌍의 밀폐된 챔버 CA, CB 사이를 공기가 흐를 수 없는 상태로 한다.

(2) 이 상태로부터 양 챔버 CA, CB 내의 기압이 1.0×10^-4Pa가 될 때까지, 양 챔버 CA, CB를 진공화한다. 그리고, 한 쪽의 챔버 CA 내의 진공화를 계속하면서, 다른 쪽의 챔버 CB 내가 소정의 압력 (1.0×10⁵Pa)이 될 때까지 N₂ 가스를 공급한다.

(3) 다른 쪽의 챔버 CB 내가 소정의 압력 (1.0×10⁵Pa)이 되면, 한 쪽의 챔버 CA 내의 진공화를 정지한다. 그러면, 양 챔버 CA, CB 사이의 압력 차이와 이형용 시트의 가스 투과성에 따라서, 서서히 따라서 다른 쪽의 챔버 CB로부터 한 쪽의 챔버 CA로 N₂ 가스가 흐르므로, 한 쪽의 챔버 CA 내의 압력이 상승한다.

(4) 그리고, 한 쪽의 챔버 CA 내의 진공화를 정지하고 나서 약 100초간에 있어서의 한 쪽의 챔버 CA 내의 압력 상승 속도를 측정하고, 이하의 (1)식에 근거하여 가스 투과율 K(㎠/s)를 산출했다.

가스 투과율 K = Q·L/(ΔP·A) … (1)

또한, 상기 (1)식에 있어서, Q는 가스 유량(Pa·㎤/s), ΔP는 2개의 챔버 사이의 압력 차이(Pa), A는 이형용 시트의 가스 투과 면적, 즉 2개의 챔버를 연통하는 통로의 면적(㎠), L은 이형용 시트의 두께(㎝)이다. 또, 가스 유량 Q는 한 쪽의 챔버 CA 내의 진공화를 정지하고 나서 약 100초간에 있어서의 한 쪽의 챔버 CA 내의 압력 상승 속도와 한 쪽의 챔버 CA의 용적으로부터 산출된다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 가스 투과성은 부피 밀도가 커지면 낮아지는 것, 바꾸어 말하면 부피 밀도가 커지면 가스 차폐성이 높아지는 것을 확인할 수 있다.

(제 2 실시예)

본 발명의 이형용 시트에 있어서의, 박리 강도와 부피 밀도의 관계를 조사했으므로, 그 결과를 도 8에 나타낸다.

측정은 두께 0.5㎜, 표면의 산술 평균 거칠기가 10㎛ 이하인 이형용 시트에 있어서, 부피 밀도를 0.3, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0Mg/㎥로 했을 때에 있어서의 박리 강도를 확인했다. 또한, 이형용 시트는 할로겐 가스로 회분이 30ppm 이하가 되도록 조정하고 있다.

여기서, 본 발명의 이형용 시트의 박리 강도의 측정 방법을 설명한다.

도 5~도 7은 박리 강도의 측정 방법을 설명한 도면이다. 도 5~도 7에 있어서, 부호 4는 본 발명의 이형용 시트를 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 박리 강도의 측정은 이형용 시트 (4)의 일단부 (一端部)의 표면에 담프론 테이프 등의 점착층을 가지는 테이프 (5)의 일단부를 붙이고, 이형용 시트 (4)의 다른 단부 및 테이프 (5)의 다른 단부를 인장하여, 양자가 박리했을 때에 있어서의 하중을 측정함으로써 행해진다.

(1) 시험편의 제작 방법

우선, 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 이형용 시트 (4)의 일단부와 테이프 (5)의 일단부를 접착 부분이 폭 W 25㎜ × 길이 OL 10㎜가 되도록 붙이고 (폭 W, 길이 OL에 대해서는 도 6 및 도 7 참조), 롤러 등의 압착 공구 (압착 속도 약 5㎜/s, 1왕복)에 의해 양자를 압착했다.

이와 같이 이형용 시트 (4)와 테이프 (5)를 압착한 후, 도 6에 나타내는 바와 같이, 테이프 (5)의 일단부를 붙인 채로 테이프 (5)를 반으로 접었다. 이때, 반으로 접은 테이프 (5)의 표면이 붙인 면, 즉 이형용 시트 (4)의 표면과 평행이 되도록 주의한다.

마지막으로, 이형용 시트 (4)나 테이프 (5)를 절단하여 시험편 (10)의 전체의 길이 L이 100㎜가 되도록 조정했다.

(2) 시험편 (10)을 사용한 박리 강도의 측정 방법

우선, 도 7에 나타내는 바와 같이, 시험편의 양단을 척 C에 설치하고, 시험편이 수평이 되도록 유지한다. 그리고, 균일한 속도 V[20(㎜/분)]로 시험편의 양단이 이간하는 방향으로 하중을 건다. 즉, 시험편 (10)의 양단을 서로 이간하는 방향으로 인장하는 것이다.

그리고, 시험편 (10)에 가하는 부하 하중을 크게 해 가면, 이윽고 시험편 (10)의 테이프 (5)가 이형용 시트 (4)로부터 박리한다. 이 박리가 개시했을 때의 하중 LD로부터 이하의 (2)식에 근거해 이형용 시트 (4)의 박리 강도 T를 구하는 것이다.

T = LD/(W·t) … (2)

또한, (2)식에 있어서, t는 이형용 시트 (4)의 두께이며, W는 접착 부분의 폭이다.

또, 테이프 (5)에는 담프론 테이프 No.3505 (닛토전공사제)를 사용했다.

또한, 측정기로는 시험기 인스트론 4301을 사용해, 이 시험기의 상부 척에 본 발명의 이형용 시트 (4), 하부 척에 테이프 (5)를 시험편이 수평이 되도록 설치하고, 20(㎜/분)의 균일한 속도로 하중을 가해 양자의 사이에서 박리가 발생하는 하중의 최대값을 기록하고, 이 하중에 근거해 박리 강도를 구했다.

아울러, 박리 개시는 장치에 걸리는 토크에 의해 판단했다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 부피 밀도가 커짐에 따라 박리 강도가 커지고 있고, 부피 밀도가 1.4~1.6Mg/㎥의 사이에서 박리 강도가 급격하게 커지고 있는 것을 확인할 수 있다.

(제 3 실시예)

본 발명의 이형용 시트를 두께 방향으로부터 34.3MPa의 가압력으로 가압 압축했을 때에 있어서의 압축률을 조사해 부피 밀도와 압축률의 관계를 확인했으므로, 그 결과를 도 9에 나타낸다.

측정은 두께 0.5㎜인 이형용 시트에 있어서, 부피 밀도를 0.1, 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 1.8Mg/㎥로 했을 때에 있어서의 압축률을 측정했다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 부피 밀도가 커짐에 따라 압축률이 저하되고 있는 것을 확인할 수 있다.

(제 4 실시예)

두께 0.2~0.6㎜, 부피 밀도 0.5~1.5Mg/㎥의 본 발명의 이형용 시트의 열전도율의 불균형을 비교했으므로, 그 결과를 표 1에 나타낸다.

또한, 열전도율의 불균형은 200×200㎜의 본 발명의 이형용 시트로부터 25×25㎜의 시험편을 9개 잘라내, 각 시험편의 면 방향의 열전도율의 최대값 (Max)과 최소값 (Min)의 차이를 평균 열전도율 (Ave.)로 나눈 값을 비교했다.

[표 1]

		두께 (㎜)
		0.2	0.4	0.6
부피 밀도 (Mg/㎥)	0.5	0.08	0.07	0.06
	1.0	0.07	0.06	0.05
	1.5	0.08	0.07	0.06

또한, 면 방향의 열전도율의 단위는 W/(m·K)이다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 이형용 시트의 열전도율의 불균일은 0.1 이하로서, 균열성 (均熱性)이 뛰어난 것이 확인되었다.

본 발명의 이형용 시트는 탄화규소 (SiC)나 질화알루미늄, 합성 석영 등의 제조에 있어서, 몰드의 손상이나 원료의 오염을 막기 위해서 사용하는 시트에 적절하다.

Claims

틀과 성형 원료의 사이에 배치되고, 팽창 흑연으로 이루어진 이형용 시트로서,

하기 (1)식으로 나타내는 가스 투과율이 1.0×10^-4㎠/s 이하인 것을 특징으로 하는 이형용 시트.

가스 투과율 = Q·L/(ΔP·A) … (1)

(또한, 상기 (1)식에 있어서, Q는 가스 유량(Pa·㎤/s), ΔP는 2개의 챔버 사이의 압력 차이(Pa), A는 이형용 시트의 가스 투과 면적, 즉 2개의 챔버를 연통하는 통로의 면적(㎠), L은 이형용 시트의 두께(㎝)이다.)
청구항 1에 있어서,

상기 (1)식으로 나타내는 가스 투과율이 1.0×10^-9㎠/s 이상인 이형용 시트.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

하기 (2)식으로 나타내는 박리 강도가 50kPa 이하인 이형용 시트.

박리 강도 = LD/(W·t) … (2)

(또한, 상기 (2)식에 있어서, LD는 하중, t는 이형용 시트의 두께, W는 접착 부분의 폭이다.)
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

표면의 산술 평균 거칠기가 10㎛ 이하인 이형용 시트.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

면 방향의 열전도율이 100W/(m·K) 이상인 이형용 시트.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

하기 (3)식으로 나타내는 압축률이 30% 이상인 이형용 시트.

압축률(%) = [(t₁-t₂)/t₁] × 100 … (3)

(또한, 상기 (3)식에 있어서, t₁은 예압(0.686MPa±1%)을 15초간 가한 후의 두께(㎜)이고, t₂는 전압 (全壓)(34.3MPa±1%)을 60초간 가한 후의 두께(㎜)이다.)
청구항 6에 있어서,

상기 (3)식으로 나타내는 압축률이 80% 이하인 이형용 시트.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,

부피 밀도 (bulk density)가 0.5Mg/㎥ 이상 1.5Mg/㎥ 이하인 이형용 시트.
청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,

두께가 1.5㎜ 이하인 이형용 시트.
청구항 9에 있어서,

두께가 0.2㎜ 이상인 이형용 시트.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,

회분이 30massppm 이하인 이형용 시트.