KR910003741B1 - 요-철 윤곽을 가지는 금속판을 화학증착법에 의해 형성하는 방법 및 장치 - Google Patents

요-철 윤곽을 가지는 금속판을 화학증착법에 의해 형성하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

요-철 윤곽을 가지는 금속판을 화학증착법에 의해 형성하는 방법 및 장치
제 1 도는 본 발명의 바람직한 구체예에 따라 요-철 윤곽을 구비한 금속판을 형성시키기 위한 장치의 개략도 ;
제 2 도는 상기 장치에 이용되는 드럼 및 마스크와 함께 금속판을 도시하는 부분도 ;
제 3 도는 제 2 도의 부분을 도시하는 확대도 ;
제 4 도는 상기 구체예의 수정에 따라 다이에 부착시킨 금속판의 평면도 ;
제 5 도는 제 4 도의 수정에 이용된 마스크에 의해 덮혀진 다이의 단면도 ;
제 6 도는 상기 구체예의 또다른 수정의 단면도 ;
제 7 도는 건식 면도기에 사용하기 위해 털을 도입하는 구멍을 가진 전단포일로서의 형성된 금속판의 확대 단면도 ; 및
제 8 도는 전단포일의 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : CVD 장치 2 : 반응가스
3 : 광비임 4 : 마스크
4A : 톱니모양 가장자리 5A : 다이(드럼)
5B : 제한된 공간 6 : 반응 체임버(셀)
7 : 광원 8 : 렌즈조합
9 : 윈도우 10 : 축
11 : 가스발생기 12 : 표면처리장치
13 : 2차 셀 14 : 권취(take-up) 로울
15 : 이온조사장치 16 : 이온비임
18 : 금속판 18A : 부착층
19 : 표면처리된 금속판 20 : 털 도입공
22 : 경화층 23 : 진공펌프
24, 25 : 밸브 26 : 채널
27 : 배플
본 발명은 요-철 윤곽을 가지는 금속판을 화학증착법(CVD)에 의해 형성하는 방법 및 장치, 더 상세히는 높여진 가장자리를 구비한 다수의 털 도입공을 가지고 있는 건식면도기의 전단포일(shearing foil) 또는 요-철 표면패턴을 가지고 있는 장식용 금속판 등의 금속판을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
요-철 윤곽을 가지고 있는 그러한 금속판의 대표적인 예에는 보조 내부커터와 전단결합하는 높여진 림 또는 가장자리에 의해 각각 둘러싸인 다수의 털 도입공이 형성된 외부전단포일이 있다. 그러한 털 도입공을 구비한 외부전단포일을 만드는 기술이 다음의 종래 기술문헌에 개시되어 있다.
1) 일본 특공소 60-55123(1985.12.3)
2) 일본 특공소 36-19556(1961.10.17)
3) 일본 특공소 42-27388(1967.12.25)
종래 기술 1)은 블랭크(blank) 금속판으로부터 높여진 가장자리를 구비한 털 도입공을 가지고 있는 윤곽이 잡힌 금속판을 얻기 위해서 블랭크 금속판을 다이 및 보조램 사이에서 적절한 형상으로 프레스 성형하고 나서 트리밍(trimming) 또는 절단하는 것에 관한 것이다. 이 기술은 구멍의 형상과 크기 및 인접구멍 사이의 간격등을 포함하여 소망하는 형상의 올바른 형성을 보장하기 위해서는 프레스 성형 가공하는 동안 판에 발생하는 예기치 않은 변형을 제거하기 위하여 세심한 주의가 요구되고 따라서 어려움과 불편이 따른다.
종래 기술 2)는 에칭기술에 관한 것으로서, 블랭크 금속판은 대향표면 각각의 표면에 마스크되는 동안 특정 부위에서 에칭된 두개의 대향표면을 가진다. 따라서 이 기술은 블랭크 금속판의 대향표면에 대한 복사마스크 작업 및 에칭작업 또는 공정이 필요하고 그에 수반하여 에칭용액의 조절에 어려움이 있기 때문에 문제점이 따른다.
종래 기술 3)은 기판상에 절연재료를 사용해서 반복된 전착을 통해 기판상에 부착된 것으로서 외부 전단 포일을 형성하는 전착기술에 관한 것이다. 이 기술에 있어서 까다로운 마스크 작업, 전착에 의해 윤곽 금속 부착층을 형성하기 전에 기판상에 예비전착하는 단계가 필요하고 따라서 이러한 불리한 점과 전착용액을 조절하는 어려움이 있다.
건식면도기용 외부 전단포일을 형성하는 것에 관한 것은 아니지만 일본 특공소 59-197560(1984.11.9)호는 레이저광을 사용해서 기판상에 금속층을 부착하는 화학증착법을 개시하고 있다. 이 방법은 가판으로부터 분리된 금속판을 얻는데는 적용할 수 있으나 높여진 가장자리 또는 다른 돌출부를 구비한 다수의 구멍을 가지고 있는 윤곽이 잡힌 금속판을 얻는데의 적용은 실질적으로 불가능한 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 상기 문제점을 제거하고 높여진 가장자리 또는 다른 돌출부를 구비한 다수의 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 요-철 윤곽을 가지는 금속판을 화학증착법에 의해 형성하는 독특한 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 따른 방법은 이격된 다수의 돌출부에 의해 확정된 윤곽 표면을 가지는 다이(die)를 이용하여, 투명한 재료로된 마스크가 돌출부의 최상면과 밀접히 인접하는 관계로 되도록 상기 마스크로 윤곽표면의 적어도 일부를 덮고, 상기 마스크와 윤곽표면 사이에 확정된 제한된 공간으로 적어도 금속화합물을 포함하는 반응가스를 공급하고, 반응가스를 분해해서 윤곽표면 사이에 부착시켜 부착된 금속층을 얻기 위해서 윤곽표면상에 마스크를 통해 광비임을 조사하는 것으로 구성된다. 그 후에 다이의 윤곽표면으로부터 금속층을 제거하여 다이의 윤곽 표면에 대응하는 요-철 윤곽을 가지는 금속판을 얻는다.
따라서, 본 발명의 첫째 목적은 복잡한 프레스성형 또는 화학공정없이 또한 블랭크 금속판도 필요없이 간단한 방법으로 다이의 윤곽 표면의 정확한 복제에 의해 요-철 윤곽을 가지는 금속판을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
바람직하게는 다이는 주위에 윤곽표면을 가지는 회전가능한 드럼 형태로 제공되고 마스크는 그것과 함께 활주가능한 접촉이 되게 드럼의 원주부분 위로 연장되도록 형성된다. 드럼을 한 방향으로 회전시켜 마스크에 의해 덮여지는 윤곽표면의 일부 위에 금속판이 연속적으로 부착되고 부착된 금속판은 윤곽표면으로부터 박리되고 그에 의해서 대응하는 윤곽표면 구조를 가지는 연속적인 금속판을 제공한다.
따라서, 본 발명의 다른 목적은 연속방법으로 또는 후프(hoop)형 형태로 윤곽 금속판을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.
윤곽이 잡힌 형태를 가지고 있는 생산된 금속판을 이어서 금속판의 윤곽표면에 또는 그 위에 경화층을 제공하기 위한 것과 같은 적절한 표면처리를 함으로써 윤곽 금속판은 다양한 용도에 사용할 수 있게 된다.
본 발명의 방법은 건식면도기의 내부 커터와 조합해서 사용하기 위해 높여진 가장자리에 의해 각각 둘러싸인 다수의 털 도입공을 가지는 전단포일을 제조하는데 특히 유리하다. 전단포일의 제조에 있어서 다이의 윤곽표면상의 돌출부의 최상면(top face)에 마스크를 접촉시키는 것이 바람직하고 그 결과 금속층이 돌출부의 최상면을 제외한 윤곽표면상에 부착됨으로써 돌출부의 측벽에 부착되어 형성된 높여진 가장자리에 의해 각각 둘러싸인 구멍에 대응하는 돌출부의 최상면을 남긴다. 따라서 단일 부착공정만으로도 높여진 가장자리에 의해 각각 둘러싸인 다수의 털 도입공을 구비한 그러한 전단포일을 형성하는 것이 용이하다. 더우기 전단포일을 처리하여 보조 내부커터와의 전단접촉에 사용되는 윤곽표면중에 또는 그위에 경화층을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 또다른 목적은 다수의 털 도입공을 가지고 있는 전단포일을 형성하고 보조 내부커터와 전단접촉하는 표면중에 또는 그위에 경화층으로 마무리하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 장치는 금속성 화합물의 반응가스를 공급하는 반응 체임버로 이루어져 있으며 그 안에 회전드럼 형태의 윤곽다이가 수용되어 있다. 투명한 마스크를 다이의 윤곽표면의 일부 위에 배치하여 그들 사이에 반응가스가 공급되는 제한된 공간을 획정한다. 제한된 공간내의 반응가스를 분해해서 계속하여 상기 윤곽표면상에 금속층을 부착시키기 위하여 마스크를 통해 광비임을 조사하는 광원을 포함한다. 마스크가 고정된 상태에서 드럼을 한 방향으로 회전시켜서 드럼의 회전에 따라 마스크에 의해 덮여지는 윤곽표면의 일부상에 금속층을 연속적으로 부착시킨다. 금속판이 회전드럼의 윤곽표면으로부터의 박리됨과 동시에 상기와 같이 얻어진 금속판을 그 둘레에 감기위하여 회전구동하는 권취(take-up)로울이 장치에 포함된다.
따라서, 본 발명의 또다른 목적은 권취 로울에 감김으로서 연속적으로 금속판을 얻을 수 있는 요-철 윤곽을 가지는 금속판을 형성하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
이들 및 기타 목적과 장점은 첨부한 도면과 관련하여 본 발명의 다음 실시예로부터 명백해질 것이다.
요-철 윤곽을 가지는 금속판의 한 예로써, 제 8 도에 도시된 다수의 털 도입공을 가지고 있는 전단포일을 형성하는 CVD(chemical vapor deposition) 장치를 예시하는 제 1 도를 참고해서 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명의 구체예를 설명하기 전에 본 발명은 다음 설명의 건식 면도기용 전단포일의 제조에만 적용이 제한되지 않고 윤곽면을 가지는 다른 금속판에도 적용가능한 것으로 이해되어야 한다. CVD 장치(1)는 적어도 금속화합물 또는 유기금속 착체를 포함하는 반응가스(2)가 공급된 셀 또는 체임버(6)와, 부착용 반응가스를 활성화시키는 레이저, 자외선 또는 적외선 비임과 같은 광비임(3)을 방사하는 광원(7)으로 구성되어 있다. 염화알루미늄(AlCl3) 또는 사염화티타늄(TiCl4)과 같은 반응가스(2)는 휘발되어 수소 또는 산소에 의해 운반되며 가스발생기(11)로부터 셀(6)내로 공급된다. 셀(6)은 진공펌프(23) 및 한쌍의 밸브(24), (25)에 의해 일(1) 내지 수십(10) 토르(Torr)까지 감압된다. 셀(6)내에 회전드럼의 형태로 다이(5)가 설치되고 셀(6)의 위끝에서 윈도우(9)를 통해 수렴렌즈와 발산렌즈로 구성된 렌즈의 조합을 통해 광비임(3)이 광원(7)으로부터 다이의 일부 위에 조사된다.
이들 렌즈는 다이(5)상의 조사영역을 적절히 조절하도록 선택되며 다른 조절수단에 의해 대체될 수 있다.
다이 또는 드럼(5)은 전단포힐에 털 도입공을 의도대로 형성하려는 대응패턴으로 드럼(5)의 표면위에 어떤 패턴으로 분산된 다수의 돌출부를 가지는 둘레가 형성된다. 광비임(3)에 대해 투명한 재료로된 아아치모양의 마스크(4)는, 일반적으로 편평하지만 어느 정도 굽혀진 돌출부(5)의 최상면에 대해 일반적으로 활주 가능한 접촉관계로 드럼의 상기 돌출부(5) 주위에 배치되며 이때 마스크(4) 및 다이 표면사이에 제한된 공간(5B)이 남도록 하는 방법으로 배치된다. 제 1, 2 도에 표시된대로 드럼(5)을 광비임(3)의 방향과 교차하는 방향으로 축(10)을 중심으로 회전구동시키며 마스크(4)는 돌출부(5A)의 최상면과 활주가능한 접촉이 일정하게 유지된다. 드럼(5)이 회전할 때 반응가스(2)가 마스크(4) 및 드럼(5)의 일부사이의 제한된 공간에 공급되며 여기에 마스크(4)를 통해 광비임(3)을 가하여 돌출부(5A)의 최상면을 제외한 드럼(5)의 표면에 광비임 또는 그것의 열작용에 의해 유도된 화학반응에 의해 금속 또는 금속화합물의 부착층(18A)이 형성된다. 예컨대 사염화티탄늄(TiCl4) 또는 염화알루미늄(AlCl3)이 수소가스에 의해 운반되어 이용될때 티탄 또는 알루미늄의 부착층이 부착되고 ; 사염화티타늄과 질소의 혼합물(TiCl4+N2) 또는 사염화티타늄과 산소의 혼합물(TiCl4+O2)이 사호가스에 의해 운반되어 이용될 때 질화티타늄(TiN) 또는 산화티타늄(TiO2)의 부착층이 부착되고; 염화알루미늄과 질소의 혼합물(AlCl3+N2)이 이산화탄소 가스에 의해 운반되어 이용될때 질화알루미늄(AlN)의 부착층이 부착된다.
제 3 도에 도시된대로 석영유리로 만든 투명 마스크(4)는 광을 효과적으로 확산하고 실질적으로 균일한 두께의 금속성 부착층이 균일하게 형성되도록 하기 위해서는 다이에 대향하는 하면에 미세한 톱니모양 가장자리(serration)(4A)를 가지는 것이 바람직하다.
금속부착층(18A)은 약 50μ의 두께를 가지며 돌출부(5A)에서 다수의 털 도입공이 형성되며 연속형태로 드럼(5)으로 부터 박리됨으로써 드럼(5)의 회전에 따라 연속적인 금속 후프판(18)을 제공하고 판은 후속해서 권취 로울(14)에 감긴다. 이렇게 얻어진 금속판(18)은 제 2 도에 도시된대로, 드럼(5)상의 각 돌출부에 대응하는 부분에서 각각 형성하고 돌출부(5A)의 측벽상에 형성된 높여진 림 또는 가장자리에 의해 각각 둘러싸인 다수의 털 도입공을 가지는 것을 특징으로 하는 전단포일의 윤곽면을 가진다. 부착층(18A)의 부드러운 박리를 보장하기 위해서, 부착층(18A)으로 부터 용이하게 분리될 수 있는 재료의 얇은 판(도시되지 않음)이 드럼(5)의 표면에 배치될 수 있다. 이 목적을 위해서 판은 돌출부 (5A)의 최상면에 대응하는 다수의 구멍을 갖도록 형성된다. 또한 판이 연속판의 형태로 부착층(18A)을 지지하는 드럼으로부터 박리되고 후속해서 그것으로부터 제거되고 부착층 또는 판에 적절한 표면처리를 한다. 셀(6)에 도입된 반응가스(2)는 진공펌프(23)에 의해 밸브(24),(25)의 작동을 통해 배출되고 셀(6)내의 진공을 적절한 수준으로 조절한다.
상기 구체예에서 회전드럼 형태의 다이를 사용하였지만 제 4, 5 도에 도시된대로 표면에 유사 돌출부(5A)를 가지는 평탄형태의 다이도 똑같이 사용가능하다. 이 수정에서 반응가스(2)는 가스발생기(11)로부터 다이(5)와 마스크(4) 사이의 제한된 공간(5B)에 도입되고 마스크의 협력하에 유사하게 부착되어 대응 금속부착층(18A)이 형성되고 이어서 높여진 가장자리에 의해 각각 둘러싸인 털 도입공을 가지는 유사전단포일로서 박리된다.
마스크(4)가 돌출부(5A)의 최상면으로부터 약간 이격되고 있고 돌출부 위로 제한된 공간(5B)이 약간 연장되며 따라서 돌출부(5A)의 최상면상에도 또한 부착이 허용되는 것을 제외하고는 제 6 도는 상기 제 5 도의 수정과 동일한 상기 구체예의 다른 수정을 도시한다. 따라서 다이(5)로부터 박리되어 얻어진 금속판은 다수의 요-철 돌출부를 구비하여 형성된다.
상기 구체예에 기술된 방법으로 얻어진 금속판(18)에는 권취 로울(14)에 감기전에 표면처리장치(12)에 의해 적절한 표면처리를 가한다. 금속판(18)의 표면에 질소 또는 탄소를 이온조사(照射)하는 표면 처리장치는 연장된 채널(26)의 통로에 의해 셀(6)과 연락되는 2차 셀(13)과, 금속판(18)에 이온비임을 조사하는 이온조사장치(15)로 구성된다. 셀(13)내에는 권취 로울이 설치되어 있고 진공펌프(23) 및 밸브(25)에 의해 10-3Torr까지 고수준의 진공으로 감압된다. 이 목적을 위해서 셀(13)과 셀(6)사이의 진공차별을 위해서 밸브(24),(25)의 각 입구 사이의 채널(26)내에 다수의 배플(27)이 제공된다. 이 표면처리를 함으로써 금속판은 질화티타늄(TiN) 또는 탄화티타늄(TiC)의 형성에 의해 외부표면에 경화층(22)을 가질 수 있고, 경화증(22)으로 마무리된 표면처리 금속판(19)을 제공한다. 이와같이 얻어진 금속판(19)을 적절한 치수로 절단하여 제 7, 8 도에 도시된대로 높여진 가장자리에 의해 각각 둘러싸인 다수의 털 도입공(20)을 가지는 전단포일로 사용되기 위해 더 가공 또는 처리함이 없이 즉시 사용할 수 있다. 이들 도면으로부터 알 수 있는 바와같이 내부커터와 전단 결합하는 각각 높여진 가장자리의 하단을 포함하는 표면에 경화층(22)이 형성된다(도시되지 않음).
표면처리는 상기 이온조사에만 한정되지 않고 금속판의 표면상에 경화층을 제공하기 위하여 진공증착 또는 스퍼터링(sputtering)기술 또는 도금기술을 포함할 수도 있다. 금속성 판(19)의 하면에 표면처리를 적용하기 위해서 제 1 도의 장치에 다른 이온조사를 부가할 수도 있다.

Claims (5)

  1. 요-철 윤곽을 가지고 있는 금속판을 화학증착법에 의해 형성하는 방법에 있어서, 다수의 이격된 돌출부에 의해 획정된 윤곽표면을 가지고 있는 다이를 제공하고 ; 투명한 재료로된 마스크가 상기 돌출부의 최상면에 매우 인접하는 관계로 되도록 상기 마스크로 상기 윤곽표면의 적어도 일부를 덮고 ; 상기 마스크와 상기 다이의 상기 윤곽표면 사이에 획정된 제한공간으로 적어도 금속화합물을 포함하는 반응가스를 공급하고 ; 상기 반응가스를 분해해서 금속층을 상기 윤곽표면상에 부착시키기 위해서, 상기 윤곽표면상에 상기 투명한 마스크를 통해 광비임을 조사하고 ; 상기 다이의 윤곽표면에 대응하는 요-철 윤곽을 가지고 있는 금속판을 얻기 위해서 상기 윤곽표면으로부터 상기 금속층을 제거하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 요-철 윤곽을 가지고 있는 금속판을 화학증착법에 의해 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 주위에 상기 윤곽표면을 가지는 회전가능한 드럼형태의 다이가 제공되고 다이와 함께 활주가능하게 접촉되게 상기 윤곽표면의 일부 위로 상기 마스크는 아치형으로 연장되고 있으며 ; 상기 드럼을 한 방향으로 회전시켜 상기 마스크에 의해 덮여진 상기 윤곽표면의 일부 위에 상기 금속층을 연속적으로 부착시키고 이렇게 얻어진 금속층을 윤곽표면으로부터 박리함으로써 상기 요-철 윤곽을 가지는 연속적인 금속판을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속판의 외부표면중에 또는 위에 표면처리하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 요-철 윤곽을 가지고 있는 금속판을 화학증착법에 의해 형성하는 방법에 있어서, 다수의 이격된 돌출부에 의해 획정된 윤곽표면을 가지는 다이를 제공하고 ; 투명한 재료로된 마스크가 상기 돌출부의 최상면에 매우 인접하는 관계로 되도록, 상기 마스크로 상기 윤관표면의 적어도 일부를 덮고 ; 상기 마스크와 상기 다이의 상기 윤곽표면 사이에 획정된 제한공간으로 적어도 금속화합물을 포함하는 반응가스를 공급하고 ; 상기 반응가스를 분해해서 각 돌출부의 상기 최상면 이외의 상기 윤곽표면상에 금속층을 부착시키기 위해서 상기 투명한 마스크를 통해 상기 윤곽표면상에 광비임을 조사하고 ; 상기 다이의 상기 돌출부에 대응하는 다수의 이격된 구멍을 가지는 금속판을 얻기 위해서 상기 윤곽표면으로부터 상기 부착된 금속층을제거하고 ; 그리고 상기 돌출부 각각의 측벽상에 부착되어 형성된 높여진 가장 자리에 의해 각각 둘러싸인 상기 구멍을 가지는 전단포일로서 사용하기에 적합한 금속판을 만들기 위하여 상기 구멍의 내부둘레에 대향하는 상기 금속판의 표면중에 또는 위에 경화 부가층을 형성하는 것으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 요-철 윤곽을 가지고 있는 금속판을 화학증착법에 의해 형성하는 방법.
  5. 요-철 윤곽을 가지고 있는 금속판을 화학증착법에 의해 연속적으로 형성하기 위한 장치에 있어서, 적어도 금속화합물을 포함하는 반응가스가 공급되는 반응 체임버 ; 다수의 돌출부에 의해 획정된 윤곽표면을 둘레에 가지는 회전드럼 형태의 다이 ; 상기 돌출부의 상기 최상면에 매우 인접한 관계로 되도록 상기 윤곽표면의 일부 위에 배치되는 투명한 재료로된 마스크 ; 상기 반응가스를 분해해서 상기 윤곽표면상에 금속층을 부착시키기 위하여 상기 윤곽표면 위에 상기 마스크를 통해 광비임을 조사하는 광원 ; 상기 마스크에 의해 덮여진 상기 윤곽표면의 일부 위에 상기 금속층을 연속적으로 부착시키기 위하여 드럼을 한 방향으로 구동시키는 수단 ; 그리고 상기 다이의 윤곽표면에 대응하는 요-철 윤곽을 가지고 있는 연속적인 금속판을 얻기 위하여 상기 회전드럼의 상기 윤곽표면으로부터 부착된 금속층을 박리하기 위한 수단과, 상기 연속금속판을 권치 로울상에 감기 위한 수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 요-철 윤곽을 가지고 있는 금속판을 화학증착법에 의해 연속적으로 형성하기 위한 장치.
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