KR20160085811A

KR20160085811A - 표면 처리 장치

Info

Publication number: KR20160085811A
Application number: KR1020167015050A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 빌리브로르두스 마리아 얀센; 요하네스 셸토 스닛져
Original assignee: 만 리써치 앤드 디벨롭먼트 비.브이.
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-07-18
Also published as: JP2017502836A; US20160289836A1; WO2015067729A1; EP2871038A1

Abstract

본 발명은 장치를 표면 위에서 처리 방향(T)으로 이동시킴으로써 표면(2)을 처리하기 위한 장치(1)에 관한 것으로서, 장치는 적어도 하나의 열로 배열되는 복수의 처리 요소(5)를 포함하며, 처리 요소는 열의 내에서 서로에 대해 평행하며 그리고 각각의 처리 요소의 종축은 사용 시 적어도 처리 방향에 평행한 방향 성분을 갖는다.

Description

표면 처리 장치{DEVICE FOR TREATING A SURFACE}

본 발명은 장치를 표면 위에서 처리 방향으로 이동시킴으로써 표면을 처리하기 위한 장치에 관한 것으로서, 장치는 적어도 하나의 열로 배열되는 복수의 처리 요소를 포함한다.

서론에 따른 그런 장치는 WO 02094455에 개시되어 있다. 이 문서는 대기압 하에서의 재료의 플라즈마 처리를 위한 장치를 개시하고 있다. 장치는 표면을 이동시킴으로써 또는 장치를 이동시킴으로써 표면 위에서 상대적으로 이동된다.

예컨대 플라즈마가 장치와 피처리 표면 사이에 발생될 수 있도록 장치는 또한 표면과 접촉될 수 있거나 또는 장치는 표면으로부터 이격되어 있을 수 있다.

종래 기술에 따른 장치는 복수의 열로 배열된 복수의 처리 요소를 갖는다. 각각의 열 내에서 처리 요소는 처리 방향에 수직으로 연장되며 그리고 처리 방향으로 상호 중첩된 상태로 배열된다. 이런 중첩 배열로 인해 열의 폭에 걸쳐 처리 요소의 불균등한 분포가 초래된다. 처리 요소의 중첩부의 위치에서, 표면은 다른 부분보다 더 강하게 처리되는데, 이는 바람직하지 않다.

더 넓은 폭을 처리하기 위해선, 표면을 균질하게 처리할 필요가 있다. 종래 기술에 따른 장치에 의하면, 하나의 열이 표면을 한 번 처리하지만, 중첩된 부분에선 두 배로 처리된다.

중첩부가 없도록 처리 요소를 열 내에서 조절하는 것은 열이 처리 방향에 대해 완전히 수직일 필요가 있기 때문에 어렵다. 또한, 처리 방향에서 볼 때 2개의 요소 사이에는 공간이 전혀 존재하지 않아야 하는데, 그렇지 않으면 그런 위치에서는 적게 처리될 것이다. 상술된 공간은 하우징의 물리적인 경계와 관련된 것이 아니라 처리 구역의 경계와 관련되어 있다.

또한, 처리 요소의 나머지 길이부에 비해 처리 요소의 단부에서의 처리 강도가 상이할 수 있다. 처리 방향에서 볼 때 인접해 있는 2개의 처리 요소를 갖는 것은 인접 구역에서 처리 요소의 단부 효과가 두 배가 되는 결과를 가져 올 수도 있다. 이는 또한 인접 구역의 위치에서 표면 처리의 향상 또는 저하를 초래할 수 있다.

또한, 높은 밀도에서 한 번 처리되거나 절반의 밀도에서 두 번 처리되는 경우 처리의 결과는 상이할 수 있는데, 이는 종래 기술에 따른 장치에서 중첩된 부분에 의해 야기될 수 있다.

더 큰 처리 구역이 요구되는 경우에는, 종래 기술의 문헌 WO 02094455에 개시된 바와 같은 중첩된 처리 요소의 복수의 열을 조합해야 한다. 그러나, 중첩 배치로 인해, 처리 구역 내에 상당히 많은 간극을 갖는 부피가 큰 배열체가 생성될 것이다. 또한, 인접한 중첩 구역에서의 처리 품질의 저하가 사용된 열의 개수만큼 심해질 것이다.

본 발명의 목적은 상술된 단점들을 감소시키거나 제거하는 것이다.

이런 목적은 서론에 따른 장치에 의해 달성되는데, 이 장치는 처리 요소가 열의 내에서 서로에 대해 평행하며 그리고 각각의 처리 요소의 종축은 사용 시 적어도 처리 방향에 평행한 방향 성분을 갖는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 처리 요소는 열의 방향으로 중첩된 방식으로 배열된다.

처리 요소를 열의 방향으로 중첩된 방식으로, 즉 지붕 위의 지붕널과 유사하게 배열함으로써, 더 큰 처리 영역이 제공되는 동시에 전체 처리 영역을 따른 처리가 균등하고 콤팩트한 구조를 갖게 된다. 이런 처리 영역은 충분한 처리 요소를 열로 배열함으로써 피처리 표면만큼 넓을 수 있으며, 그리고 단일 열의 처리 영역의 길이는 거의 처리 요소의 길이만큼 길 수 있다.

보다 콤팩트한 구조로 인해, 처리 요소를 중첩된 방식으로 제공함으로써, 각각의 처리 요소의 개별 처리부는 플라즈마 클라우드 또는 코팅 클라우드와 유사하게 전체 처리 영역에 걸쳐 연장되는 균질한 처리 구역으로 조합된다. 따라서, 본 발명에 따르면 더 적은 처리 요소로 이루어진 더 큰 처리 영역을 생성하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 장치의 일 실시예에서, 각각의 처리 요소의 종축은 처리 방향과 각도를 이루며, 각각의 처리 요소의 종축의 방향은 적어도 하나의 열의 방향과 처리 방향 양자 모두와 상이하다.

처리 요소는 전체 표면의 균등한 처리를 보장하기 위해 중첩된 방식으로 배열될 수 있다. 이로 인해 처리 요소의 종축이 적어도 하나의 열의 방향 및 처리 방향과 각도를 이루게 된다. 따라서 종축은 처리 방향에 평행할 수가 없으며 그리고 열의 방향에 평행할 수가 없다.

처리 요소의 종축이 처리 방향과 동일한 경우에는, 처리 요소들의 경계부 또는 처리 요소들 사이의 간격으로 인해 열의 길이에 걸쳐 불균등한 처리가 초래될 수 있다. 그러나, 이것도 역시 더 적은 처리 요소로 이루어진 큰 처리 영역을 갖는 비용 효과적인 장치를 형성시킬 수 있다.

처리 요소의 종축이 열의 방향과 동일한 경우에는, 종래 기술과 동일한 문제점들이 야기될 것이다. 그 때문에, 각각의 처리 요소의 종축의 방향은 적어도 하나의 열의 방향과 처리 방향 양자 모두와 상이해야 한다.

따라서, 각각의 처리 요소의 종축과 처리 방향 사이의 각도는 0°이상이며 90°미만인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 장치의 매우 바람직한 실시예에서, 처리 요소는 처리 요소의 종방향으로 연장된 선형 전극을 갖는 표면 유전체 장벽 방전 플라즈마 헤드이다.

그런 표면 유전체 장벽 방전 플라즈마 헤드는 통상 얇은 세라믹판을 갖는다. 전극이 세라믹판의 각각의 측부 상에 배열되며, 고주파수 전압이 전극에 인가된다. 이로 인해 전극을 둘러싸는 가스의 선형 플라즈마 클라우드가 전극의 주위에서 하나의 측부 상에 발생된다. 이런 장치는 발생된 플라즈마를 피처리 표면에 아주 근접시키는 것을 가능케 한다.

큰 세라믹판은 취급이 어려우며, 그리고 이에 따라 제조하는데 비용이 많이 든다. 본 발명에 따르면, 시장에서 일반적으로 입수할 수 있는 작은 세라믹판을 처리 요소를 위해 사용할 수 있으며, 또한 본 발명에 따른 장치를 이용하여 큰 처리 구역을 제공할 수 있다.

플라즈마 클라우드를 발생시키기 위한 다른 원리들도 또한 본 발명에 따른 장치에 이용될 수 있다. 예컨대, 플라즈마는 또한 하나의 지점에서 또한 발생된 후에 가스의 스트림에 의해 이송될 수 있다. 그런 가스 이송 플라즈마는 본 발명에 따른 장치에 용이하게 배열될 수 있는 선형 입구를 통해 취입될 수 있다. 선형 입구는 작은 개구의 어레이에 의해 제공될 수 있다.

다른 가능한 방법은 플라즈마를 회전 노즐 외부로 취출하고 그리고 처리 요소에 도달하도록 복수의 그런 노즐을 열로 배열하는 것이다.

또한, 세장형의 플라즈마를 발생시키는 그런 대안적인 방법들은 더 큰 폭의 피처리 표면에 적용되는 경우 문제에 직면할 것이다. 그런 문제는 예컨대 발열 문제와, 균질한 클라우드를 생성하는 것과 관련된 문제를 포함한다. 본 발명의 장치에 따르면, 처리 요소는 적당한 치수 내로 유지되면서도 더 큰 처리 구역을 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 바람직한 실시예에서, 직사각형 처리 영역을 달성하기 위해 처리 요소의 적어도 하나의 열의 단부에 각각 배열되는 2개의 삼각형 처리 요소를 추가로 포함한다.

처리 요소가 중첩된 방식으로 배열되는 경우, 열의 단부는 열의 중간부만큼 넓지 않을 수 있다. 열의 단부를 피처리 표면의 에지를 지나게 연장시킴으로써 열의 그런 부분을 제거할 수 있다. 그러나, 열의 단부에 별개의 삼각형 처리 요소를 배열함으로써 직사각형 처리 영역이 달성되는데, 이 직사각형 처리 영역은 피처리 표면의 에지까지 도달할 수 있으므로 피처리 표면의 에지를 넘어 연장시킬 필요가 없다.

삼각형 요소는 명확하게 한정되는 처리 구역을 제공하기 위해 열의 내에서 또한 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예에서, 적어도 2개의 평행한 처리 요소의 열을 추가로 포함하며, 인접한 열의 처리 요소의 종축은 열의 방향에 대해 거울상이다.

이 실시예에선, 적어도 2개의 열이 제공되며, 열 내의 처리 요소는 거울상이다. 이는 더 넓은 처리 영역을 제공함으로써, 표면이 더 빠른 속도로 처리될 수 있거나 또는 동일한 속도에서 보다 면밀히 처리될 수 있다. 처리 요소의 미러링은 열과 관련된 처리 효율에 있어서의 임의의 편차가 추가로 감소되는 것을 보장한다.

예컨대 2개의 열에 걸쳐 연장되는 L자형 처리 요소를 제공함으로써 인접한 열의 처리 요소들이 조합될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 실시예에서, 인접한 열은 열의 종방향으로 변위된다.

바람직하게는, 인접한 열의 변위는 열의 개수로 나누어진 인접한 처리 요소들 사이의 피치와 동일하다.

열의 방향으로의 처리 요소의 그런 변위는 단일 열의 처리 품질에 있어서의 임의의 편차를 추가로 감소시킨다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 실시예에서, 처리 요소와 피처리 표면 사이에 처리 가스를 공급하기 위해 또는 처리 가스를 처리 요소로부터 방출시키기 위해 간극이 인접한 처리 요소들 사이에 제공된다.

예컨대 플라즈마 어플리케이션에선, 처리 가스가 플라즈마를 발생시키는데 사용된다. 이런 가스는 처리 요소 내에 배열된 전극에 공급될 필요가 있다. 작은 구멍을 전극의 근방에 배열할 수도 있지만, 처리 요소는 훨씬 더 큰 처리 구역의 일부분이기 때문에, 가스는 공기 간극을 통해 측부로부터 또한 공급될 수 있다. 이는 보다 단순하고 보다 저렴한 구조를 제공한다.

처리 가스는 처리 구역의 에지에서 방출될 수 있거나, 또는 간극들 중의 일부는 사용된 처리 가스를 방출시키는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 실시예에서, 처리 요소의 파워를 개별적으로 제어하기 위한 제어 수단을 추가로 포함한다.

처리 요소를 개별적으로 제어하는 것에 의해, 표면의 일부분만이 처리되도록 처리 영역 내에서 구역을 한정할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 바람직한 실시예에서, 처리 요소의 적어도 하나의 열을 수용하기 위한 하우징을 추가로 포함하며, 하우징은 처리 가스를 처리 요소에 제공하기 위한 가스 유입구 및 처리 가스를 처리 요소로부터 방출시키기 위한 가스 유출구를 갖는다.

하우징은, 예컨대 종이 웨브와 유사한 재료 웨브, 또는 직사각형 패널과 유사한 시트를 처리하기 위한 기계 내에 배열될 수 있는 단일 처리 헤드를 제공한다. 단일 처리 헤드는 플라즈마 처리를 그런 웨브에 제공할 수 있다. 그런 플라즈마 처리는 후속적으로 도포되는 접착제 층이 더 높은 품질을 갖도록 표면을 세정하는데 이용될 수 있다. 플라즈마는 표면을 코팅하는데, 표면을 활성화시키는데, 잉크 물질을 배열하는데, 또는 향균성 표면을 제조하는데 또한 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 매우 바람직한 실시예에서, 처리 요소는 세장형이다. 세장형의 처리부는 비용 효과적으로 제조될 수 있으며, 그리고 처리 요소가 중첩된 방식으로 배열되는 경우에 또는 처리 방향으로 종축을 갖는 경우에도 처리 구역에 상당히 넓은 폭을 제공한다.

어떤 어플리케이션에서는 삼각형 또는 정사각형과 같이 길지 않은 형상을 갖는 처리 요소를 적용하는 것이 유리할 수도 있다.

본 발명의 이들 특징 및 다른 특징은 첨부 도면과 함께 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 표면 처리 장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 실시예의 개략적인 부분 상면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제2 실시예의 개략적인 상면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 처리 요소의 일 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 제3 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 장치의 제4 실시예의 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 장치의 제5 실시예의 개략적인 상면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 장치(1)의 제1 실시예의 사시도이다. 장치(1)는 장치에 의해 처리되는 표면(2) 위에 배열된다. 표면(2)은 처리 방향(T)으로 장치 아래에서 이송된다. 장치(1)는 처리 요소(5, 6)의 열(4)이 내부에 수용되는 하우징(3)을 갖는다.

도 2는 처리 요소(5, 6)의 열의 상면도이다. 열은 열의 방향(R)으로 중첩된 방식으로 배열되는 세장형의 처리 요소(5)로 이루어진다. 세장형의 요소(5)의 열의 단부에 삼각형 처리 요소(6)가 배열됨으로써, 세장형의 처리 요소(5)와 삼각형 처리 요소(6)의 조합된 처리 영역이 직사각형 형상을 갖는다.

이 실시예에서, 처리 요소(5, 6)는 예컨대 스프레이, 플라즈마 또는 가스가 관통하여 표면(2)에 공급될 수 있는 세장형의 슬롯을 갖추고 있다.

도 3은 본 발명에 따른 장치(10)의 제2 실시예의 개략적인 상면도이다. 장치(10)는 일렬의 세장형의 직사각형 처리 요소(11)를 갖는데, 이 처리 요소는 서로에 대해 평행하며 그리고 열의 방향(R)으로 중첩된 방식으로 배열된다. 처리 요소(11)의 종축과 처리 방향(T)의 각도(α)는 바람직하게는 0°이상이며 90°미만이다. 세장형의 직사각형 처리 요소(11)로 인해, 각도(α)를 원하는 표면(12)의 처리에 따라 조절하는 것이 가능하다.

도 4는 본 발명에 따른 장치를 위한 세장형의 처리 요소(20)의 매우 바람직한 실시예를 도시한다. 이 세장형의 처리 요소(20)는 접지 전극(22) 및 2개의 고전압 전극(23)이 상부에 배열되는 직사각형 세라믹판(21)을 갖는다. 고주파수 전압을 전극(23)에 제공함으로써, 전극(23)을 둘러싸는 가스의 플라즈마가 생성된다. 그런 세장형의 처리 요소는 표면 유전체 장벽 방전 플라즈마 요소로서 공지되어 있다. 전극(22, 23)의 위치는 또한 그런 플라즈마 발생 처리 요소를 위해 교환될 수 있다. 또한, 예컨대 접지 전극(22)과 일체형인 냉각 블록이 처리 요소의 상부에 배열될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 장치(30)의 제3 실시예의 단면도이다. 이 장치(30)는 도 4에 도시된 바와 같은 표면 유전체 장벽 방전 플라즈마 요소(20)의 열을 포함한다.

세라믹판(21)이 가까운 거리로 배열됨으로써, 간극이 세라믹판들(21) 사이에 생성된다. 이들 간극을 통해 가스(G)가 이 가스(G)의 플라즈마(P)를 생성하기 위해 전극(23)에 공급될 수 있다. 이 플라즈마(P)는 후속적으로 표면(31) 상에 퇴적된다.

이 단면도로부터 명확한 바와 같이, 플라즈마(P)는 이 실시예에선 연속적이진 않지만, 세장형의 요소(20)의 중첩된 배열과 장치(30) 아래에서의 표면(31)의 이송으로 인해, 표면(31)이 플라즈마(P)에 의해 균질하게 처리되는 것을 보장한다.

도 6은 본 발명에 따른 장치(40)의 제4 실시예를 도시한다. 장치(40)는 피처리 표면(42) 위에 중첩된 방식으로 배열된 복수의 처리 요소(41)를 갖는다. 처리 요소(41)는 구멍(43)으로 천공된 표면을 바닥부에 갖는데, 이 표면을 통해 예컨대 가스 또는 스프레이가 표면(42)에 도포될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 장치(50)의 제5 실시예의 개략적인 상면도이다. 장치(50)는 처리 요소(51, 52)를 각각 갖는 2개의 열(R1, R2)을 갖는다.

요소(51)의 종축과 비교해 보면, 요소(52)의 종축은 열(R1, R2)의 방향에 대해 거울상이다.

또한, 열(R2)은 요소들(51 또는 52) 사이의 피치(p)의 길이의 절반만큼 열(R2)의 방향으로 변위된다.

Claims

장치를 표면 위에서 처리 방향으로 이동시킴으로써 표면을 처리하기 위한 장치로서, 상기 장치는 적어도 하나의 열로 배열되는 복수의 처리 요소를 포함하는 장치에 있어서,
상기 처리 요소는 열의 내에서 서로에 대해 평행하며,
각각의 처리 요소의 종축은 사용 시 적어도 처리 방향에 평행한 방향 성분을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 처리 요소는 열의 방향으로 중첩된 방식으로 배열되는 장치.
제2항에 있어서, 각각의 처리 요소의 종축은 처리 방향과 각도를 이루며, 각각의 처리 요소의 종축의 방향은 적어도 하나의 열의 방향과 처리 방향 양자 모두와 상이한 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 처리 요소의 종축과 처리 방향 사이의 각도는 0°이상이며 90°미만인 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 요소는 처리 요소의 종방향으로 연장된 선형 전극을 갖는 표면 유전체 장벽 방전 플라즈마 헤드인 장치.
제5항에 있어서, 직사각형 처리 영역을 달성하기 위해 처리 요소의 적어도 하나의 열의 단부에 각각 배열되는 2개의 삼각형 처리 요소를 더 포함하는 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 2개의 평행한 처리 요소의 열을 더 포함하며, 인접한 열의 처리 요소의 종축은 열의 방향에 대해 거울상인 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 인접한 열은 열의 종방향으로 변위되는 장치.
제8항에 있어서, 인접한 열의 변위는 열의 개수로 나누어진 인접한 처리 요소들 사이의 피치와 동일한 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 요소와 피처리 표면 사이에 처리 가스를 공급하기 위해 또는 처리 가스를 처리 요소로부터 방출시키기 위해 간극이 인접한 처리 요소들 사이에 제공되는 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 요소의 파워를 개별적으로 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 요소의 적어도 하나의 열을 수용하기 위한 하우징을 더 포함하며,
상기 하우징은 처리 가스를 처리 요소에 제공하기 위한 가스 유입구와, 처리 가스를 처리 요소로부터 방출시키기 위한 가스 유출구를 갖는 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 요소는 세장형인 장치.