KR20100031163A

KR20100031163A - 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치

Info

Publication number: KR20100031163A
Application number: KR1020080090115A
Authority: KR
Inventors: 김옥률; 김옥민
Original assignee: 주식회사 펨빅스
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2010-03-22
Also published as: KR100991723B1

Abstract

본 발명은 고상파우더를 폴리머 필름 등의 연성기재에 연속적으로 증착시키기 위한 롤투롤(roll-to-roll) 장치에 관한 것으로서, 고상파우더의 분사압에 의한 연성기재의 진동을 제어하여, 균등하고 정밀한 고상파우더 증착을 실현하기 위한 것이다.

본 발명은 롤러의 회전운동에 의해 풀림롤러에 감겨 있는 연성기재가 풀어져 감김롤러에 감기도록 구비된 롤투롤(roll-to-roll) 장치로서, 상기 풀림롤러와 감김롤러 사이에서 상기 연성기재를 떠받치며 흡착력에 의해 연성기재와 밀착되는 흡착부재; 상기 흡착부재의 흡착력을 조절하는 흡착펌프; 및 상기 흡착부재와 흡착펌프를 연결하는 흡착관; 이 구비된 것을 특징으로 하는 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치를 제공한다.

고상파우더, 연속증착, 롤투롤, 진공척, 흡착실린더, 흡착펌프

Description

고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치{Roll-to-Roll Apparatus for fixing solid powder on flexible substrates}

본 발명의 발명자들은 고상파우더의 입자 크기, 형태, 비중에 상관없이 수송기체와 고상파우더가 혼합된 에어로졸을 균등하게 분산시켜, 기재의 재질 및 크기에 관계없이 균일하게 연속적으로 증착시켜 균일한 박막을 형성할 수 있는 장치 및 방법에 대하여 특허출원한 바 있다.(대한민국 특허출원 제2008-0072119호 "고상파우더 연속 증착장치 및 고상파우더 연속 증착방법")

상기 특허출원 제2008-0072119호 발명은 흡입된 공기를 필터링 및 건조처리 하여 정량공급되는 고상파우더와 혼합시킨 에어로졸을 밀도, 속도, 유량을 일정하게 통제한 상태로 수송하여, 전폭에 걸쳐 압력분포와 분사속도가 일정한 슬릿노즐을 통해 증착챔버 내부의 기재에 증착시키는 장치에 관한 것으로서, 상기 「기재」로는 강성기재와 연성기재를 모두 적용할 수 있도록 개발된 것이었다.

상기 특허출원 제2008-0072119호의 「발명의 상세한 설명」에서도 "유리, 금속 등과 같이 휘어지지 않는 소재의 기재에 대량으로 고상파우더를 증착시키는 공정을 위해서는 이송장치를 배치타입(소정의 면적을 가지는 기재가 이송장치에 의해 이동하며 증착되는 공정을 실행하기 위한 구조)장치로 구성할 수 있고, 폴리머 필름, 호일(foil) 등과 같이 플렉시블한 소재의 기재가 사용되는 경우에는 이송장치를 롤투롤(roll-to-roll) 형태의 인라인 장치로 대체할 수 있다."고 기재되어 있다.

다만, 연성기재에 고상파우더 에어로졸을 증착시키고자 하는 경우 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 롤투롤(roll-to-roll) 장치를 이용하면 에어로졸의 분사압에 의해 연성기재가 상하로 진동하게 되므로 균일한 증착막을 얻어내기가 매우 어렵다.

이러한 문제점 해결을 위해서는 우선 도 2에 도시된 바와 같이 연성기재에 고상파우더가 증착되는 면의 배면(즉, 에어로졸 분사압을 받는 면의 반대면)에 받 침부재를 설치하는 방법을 생각해볼 수 있다. 그러나 이 방법에서도 연성기재가 받침부재에서 들뜨는 경우에는 상기한 문제점을 그대로 갖게 되며, 특히 탄소나노튜브와 같은 극미한 고상파우더 증착 공정에서는 연성기재가 받침부재에서 크게 들뜨지 않더라도 연성기재와 받침부재간의 미세간격에 의해 균일하고 정교한 증착막 형성이 어렵게 된다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 연성기재를 고정부재로 눌러줌으로써 연성기재의 들뜸을 제어하는 구성도 고려해 볼 수 있으나, 이 역시 연성기재와 받침부재간의 미세간격의 발생을 완전히 배제할 수는 없다.

다른 한편, 위와 같은 연성기재와 고정부재간의 들뜸이나 미세한 간격의 발생을 제어하기 위해서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 받침부재를 원통형으로 구성하여, 연성기재가 원통형 받침부재에 밀착되도록 잡아 당겨진 상태에서 원통형 받침부재를 타고 넘도록 구성할 수 있다. 이러한 구조의 롤투롤 장치를 적용하면 연성기재와 고정부재간의 들뜸이나 미세한 간격의 발생을 제어하고자 하는 목적은 어느 정도 달성할 수 있게 된다. 그러나 이러한 구성은 받침부재가 원통형이라는 점에서 또 다른 문제가 발생한다. 즉, 연성기재가 원통형 받침부재에 밀착되어 감겨 넘어가는 이상 고상파우더의 증착면 역시 곡면이 될 수 밖에 없으므로 연성기재 전면에 걸쳐 고상파우더가 고르게 분산된다는 점을 보장하기 어렵게 된다. 원통형 받침부재의 직경을 크게 하여 증착면의 곡률을 낮추면 위의 우려는 어느 정도 해소 할 수 있게 되나 이렇게 되면 장비의 사이즈가 커져 장비의 단가가 높아지고 장비의 점유공간이 커진다는 문제가 또다시 발생한다.

본 발명은 연성기재에 고상파우더를 균일하고 연속적으로 증착시킬 수 있는 롤투롤(roll-to-roll) 장치를 제공함을 그 목적으로 하며, 구체적으로는 슬릿노즐에서 분사되는 고상파우더 에어로졸의 분사압에 관계없이 기재의 연성에 의한 진동이 발생하지 않도록 하면서, 장치 점유공간을 최소화함을 그 해결 과제로 한다.

즉, 고상파우더가 증착되는 연성기재 부위를 흡착부재로 안정화시켜 균일하고 연속적인 증착막을 얻도록 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 고상파우더를 연성기재에 균일하고 연속적으로 증착시킬 수 있어 고상파우더 증착제품의 생산성과 품질이 향상되고, 롤투롤 방식에 의한 대량생산으로 공정원가를 획기적으로 절감시킬 수 있다.

도 5와 도 6은 각각 본 발명에 따른 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치의 제1, 2실시예를 도시한 것이고, 도 7은 진공척의 사시도, 도 8은 회전 흡착실린더의 사시도이다. 이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

1. 발명 실시의 전제

본 발명은 대한민국 특허출원 제2008-0072119호 "고상파우더 연속 증착장치 및 고상파우더 연속 증착방법"을 연성기재에 적용하기 위한 롤투롤 장치에 관한 것이다. 상기 특허출원 제2008-0072119호 발명은 고상 파우더 입자의 크기, 형태 및 비중에 관계없이 기재의 일 단면 전체에 걸쳐 균등하게 연속적으로 고상파우더를 증착하기 위한 것이므로, 슬릿노즐(25)에서 분사되는 고상파우더 에어로졸의 분사압에 의하더라도 연성기재(51)에 진동이 발생하지 않도록 하는 기술요소가 필요케 되는 것이다. 다만, 본 발명은 일반적인 롤투롤 공정에도 다양하게 적용 가능하며, 정밀한 작업이 요구되는 회로기판 인쇄작업 등에도 유용하게 활용될 수 있다.

2. 롤투롤 ( roll - to - roll ) 장치

본 발명은 롤러의 회전운동에 의해 풀림롤러(50)에 감겨 있는 연성기재(51) 가 풀어져 감김롤러(52)에 감기도록 구비된 롤투롤(roll-to-roll) 장치에 관한 것이다. 본 발명의 롤투롤 장치는 폴리머 필름, 호일 등의 연성기재를 상기 풀림롤러(50)에 권취한 상태에서, 연성기재의 단부를 끌어당겨 상기 감김롤러(52)에 정착시킨 후 롤러를 회동시킴으로써 감김롤러(52)에 권취되도록 하는 것이다. 본 발명에서는 연성기재(51)가 풀림롤러(50)에서 감김롤러(52)로 이동하는 중간에 고상파우더가 증착되도록 구성되며, 이러한 롤투롤 장치가 설치되는 증착챔버의 내부구조, 점유 공간 사이즈, 연성기재에 미치는 장력의 방향 등을 고려하여 요소마다 보조롤러(54)를 구비토록 할 수 있다.(도 5 및 도 6 참조)

3. 흡착부재 및 흡착펌프

본 발명에서는 상기 풀림롤러(50)와 감김롤러(52) 사이의 연성기재(51) 증착부위에 상기 연성기재(51)를 떠받치는 흡착부재(60)가 구비된다. 상기 흡착부재(60)가 연성기재(51)를 뒷받침한다는 점에서는 도 2 내지 도 5에 도시된 받침부재와 유사하나, 흡착펌프(57)의 흡착력에 의해 연성기재(51)와 밀착된다는 점에서 본 발명 고유의 특징을 갖는다. 상기 흡착부재(60)와 흡착펌프(57)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 흡착관(55)에 의해 상호 연결된다. 상기 흡착부재(60)의 흡착력은 흡착펌프(57)에 의해서 조절되도록 구성되나, 상기 흡착관(55)에 흡착조절밸브(56)를 더 설치하여 흡착부재(60)의 흡착력을 보다 정밀하게 조절토록 할 수 있다.

상기 흡착부재(60)는 박스형 몸체부(61) 상면이 미세구멍(71)이 다수 형성된 안착부(72)로 커버된 진공척(vacuum chuck)을 적용할 수 있다.(도 5 및 도 7 참조) 상기 안착부(72)는 미세구멍(71)을 통한 공기 흡입력에 의해 연성기재(51)와 밀착되므로 고상파우더 에어로졸의 증착 충격이 있더라도 균일한 증착막 형성에 어떠한 지장도 받지 않게 된다. 이 경우 상기 진공척의 흡착력은 연성기재(51)의 밀착 효과와 연성기재(51)의 권취 이동 속도를 고려하여 적절히 조절해야 한다. 이는 상기 흡착펌프(57)의 흡착력 조절과 상기 흡착조절밸브(56)의 개폐조절로 실현할 수 있다.

한편, 상기 흡착부재(60)로는 트랙형 회전궤도(70)에 미세구멍(72)이 다수 형성된 안착부(72)가 둘러감긴 회전 흡착실린더를 적용할 수도 있다.(도 6 및 도 8 참조) 이러한 회전 흡착실린더를 적용하면, 연성기재(51)가 안착부(72)에 밀착된 상태로 회전궤도(70)를 따라 수평방향으로 움직이다가 상기 안착부(72)가 트랙형 회전궤도(70)의 곡선구간을 지나는 경우에는 연성기재(51)에 작용하는 흡착력이 자연스럽게 제거되므로 위의 진공척을 적용하는 경우보다는 부드럽게 연성기재(51)를 이동시킬 수 있게 된다. 이는 흡착펌프(57)에 의한 흡착력이 상하방향으로만 작용하기 때문이다.

4. 연성기재의 인장조절

상기 흡착부재(60)는 흡착력에 의해 연성기재(51)와 밀착될 수 있으나, 연성 기재(51) 자체가 구겨진 상태로 이동되면 고상파우더의 균일한 증착은 기대할 수 없으므로 상기 흡착부재(60)는 그 존재의 의미를 상실하게 된다. 따라서, 본 발명은 상기 풀림롤러(50)와 감김롤러(52) 사이의 흡착부재(51) 전후에 인장력 조절 롤러(53)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치를 함께 제공한다. 상기 인장력 조절 롤러(53)는 연성기재(51)를 팽팽하게 잡아당겨주는 역할을 하는 것이며, 연성기재의 종류별 특성에 따라 인장력을 조절할 수 있다.

도 1은 종래의 롤투롤 장치를 이용하여 연성기재에 고상파우더를 증착시키는 과정의 모식도이다.

도 2는 종래의 롤투롤 장치에 받침부재를 부가하여 연성기재에 고상파우더를 증착시키는 과정의 모식도이다.

도 3은 종래의 롤투롤 장치에 받침부재와 고정부재를 부가하여 연성기재에 고상파우더를 증착시키는 과정의 모식도이다.

도 4는 종래의 롤투롤 장치에 원통형 받침부재를 부가하여 연성기재에 고상파우더를 증착시키는 과정의 모식도이다.

도 5는 본 발명에 따른 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치의 제1실시예를 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치의 제2실시예를 도시한 것이다.

도 7은 진공척의 사시도이다.

도 8은 회전 흡착실린더의 사시도이다.

<발명의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 에어펌프 11 : 공기저장탱크

12 : 1차필터 13 : 1차건조기

14 : 수분필터 15 : 유분필터

16 : 먼지필터 17 : 2차건조기

18 : 유량조절기 19 : 유동조절기

20 : 연결부 21 : 고상파우더공급부

22 : 수송관 23 : 압력측정기

24 : 길이조절장치 25 : 슬릿노즐

26 : 증착챔버 29 : 진공연결관

30 : 압력제어밸브 31 : 진공펌프

32 : 배기펌프 33 : 배기관

34 : 유동제어밸브

50 : 풀림롤러

51 : 연성기재 52 : 감김롤러

53 : 인장력 조절 롤러 54 : 보조롤러

55 : 흡착관 56 : 흡착조절밸브

57 : 흡착펌프 60 : 흡착부재

61 : 몸체부 70 : 회전궤도

71 : 미세구멍 72 : 안착부

Claims

롤러의 회전운동에 의해 풀림롤러(50)에 감겨 있는 연성기재(51)가 풀어져 감김롤러(52)에 감기도록 구비된 롤투롤(roll-to-roll) 장치로서,

상기 풀림롤러(50)와 감김롤러(52) 사이에서 상기 연성기재(51)를 떠받치며 흡착력에 의해 연성기재(51)와 밀착되는 흡착부재(60);

상기 흡착부재(60)의 흡착력을 조절하는 흡착펌프(57); 및

상기 흡착부재(60)와 흡착펌프(57)를 연결하는 흡착관(55); 이 구비된 것을 특징으로 하는 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치.
제1항에서,

상기 흡착부재(60)는 박스형 몸체부(61)의 상면이 미세구멍(71)이 다수 형성된 안착부(72)로 커버된 진공척(vacuum chuck)인 것을 특징으로 하는 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치.
제1항에서,

상기 흡착부재(60)는 트랙형 회전궤도(70)에 미세구멍(71)이 다수 형성된 안착부(72)가 둘러감긴 회전 흡착실린더인 것을 특징으로 하는 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서,

상기 풀림롤러(50)와 감김롤러(52) 사이의 흡착부재(60) 전후에는 인장력 조절 롤러(53); 가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치.
제4항에서,

상기 흡착관(55)에는 흡착조절밸브(56); 가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고상파우더 연속 증착 롤투롤 장치.