KR930007923B1

KR930007923B1 - 매탈릭 야안(Metallic yarn)용 은피막 필름 제조장치

Info

Publication number: KR930007923B1
Application number: KR1019900016697A
Authority: KR
Inventors: 문영만
Original assignee: 문영만
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1993-08-21
Also published as: KR920008119A

Abstract

내용 없음.

Description

매탈릭 야안(Metallic yarn)용 은피막 필름 제조장치

제1도는 종래의 제조장치를 도시한 단면개략도.

제2도는 본 발명의 제조장치를 도시한 단면개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

C : 챔버 1 : 진공실

2 : 스퍼트 건 21 : 필름롤

22 : 구동롤 3 : 은 타겟

본 발명은 금, 은사를 만들기 위한 전 단계인 은 피막필름을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 스퍼터(Sputter) 방식을 이용하여 은의 손실을 최소로 하는 경제적 잇점과 은 피막의 고른 분포 및 코팅을 양호하게 하기 위한 목적으로 발명된 것이다.

먼저 은사나 금사를 만들기 위한 공정을 살펴보면 은을 입힌 필름을 얇게 썰어서 다른 원사와 제직하여 사용하거나 또는 자수용으로는 은 피막된 필름을 투명수지로 코팅하여 얇게 썰은 다음 코어 야안(모사)에 커버링하여 은사로 쓰이거나 은 피막된 필름에 칼라수지를 코팅하면 순금, 24K, 18K, 14K등의 금속 고유의 칼라필름을 얻어 얇게 썰어 상기 은사에서와 같은 공정으로 금사를 완성케 된다. 또한, 이렇게 제조된은 피막필름으로 종류가 다양한 끈이나 테이프를 만드는 용도로 쓰이기도 한다.

상기와 같은 용도로 쓰이기 위한 종래의 은 피막 매탈릭 야안용 필름의 제조방법을 살펴보면 도면 제1도에서와 같이 진공실(100) 상부 일측에 투명 폴리에스테르 필름롤(201)을 설치하여, 다른 일측으로 권취 회전되게 하고, 하부에는 전자빔 발생기(200)에 의하여 가열되는 도가니(300)를 두고 이 도가니에 은(Ag)을 넣고 가열증발 시키는 기와방식에 의해 필름(F)에 기회된 은(Ag)을 중착 시키도록 한다.

도면중 미설명부호 202는 은이 중착되어 감긴 필름롤, 400은 냉각 시스템이다. 그러나 이러한 종래의 기화중착 방식은 은(Ag)의 비점이 1995℃-2050℃이므로 폴리에스테르 필름(내열온도 150℃)에 중착 시키려면 고진공(10^-4torr)하여서 은(Ag)을 전자빔 발생기로 녹여 진공 비점까지 도달시켜 고열진공 상태가 되면서 은(Ag)이 기화되어 진공 비점까지 도달시켜 고열진공 상태가 되면서 은(Ag)이 기화되어 저온부의 필름(F) 표면에 응결되면서 박막을 형성시키는 것이다. 이때, 진공실(100) 내부의 부품들과 필름 자체가 고온화 되는 것을 방지하기 위해 냉각 시스템(400)을 설치하는데 이는 진공 기술상 그 설치가 매우 까다로우며 대규모의 냉각 장치를 필요로 하므로 그 설비 단가가 매우 높은(10억원 이상) 것으로 국내에는 이러한 제조장치가 한대도 없는 실정이며 이렇게 하여 제조된 필름으로 자수용의 금, 은사나 후염용 끈테이프 등을전량 일본으로부터의 수입에 의존해 왔던 것이었다. 그러나, 이러한 종래의 구성에 의한 은 피막필름의 제조는 증착 두께가 두껍고, 불필요한 부분에 은이 증착되는 등으로 은 소모량 및 손실이 많았다. 일예로 12마크론 두께의 510mm 폭의 400mm의 투명 폴리에스테르 필름 1롤에 400Å의 은 피막을 입히는데 5Kg 이상의 온(단가 18만원/Kg)이 소요되며, 그 피막이 증착방법이므로 그 부착 강도는 양호하지 못한 것이며, 그 이하의 두께로는 피막이 불가하여 매탈릭 야안 용도로는 적합치 않았다.

따라서, 본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하고자 고전압에 의한 스퍼트(Sputt)방식으로 진공실 내부에서 플라즈마를 형성하여, 은(Ag)을 가속화된 원자 및 분자가 필름 표면에 강하게 부착시켜 은박막을 입히도록한 방법으로써 진공실내의 고온 현상이 없고 초미립화된 은 원자 및 분자가 가속되어 부착되므로써 그 부착 강도 및 표면 경도가 우수한 은 피막필름을 제조할 수 있도록 한 것이다.

이하에서 이를 첨부도면에 의해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

은을 이용한 매탈릭 야안용 필름을 제조하는 장치를 형성함에 있어서, 진공실(1) 상부 일측에 투명 폴리에스테르 필름롤(21)을 설치하여 다른 일측의 구동롤(22)에 권취 회전되게 하고, 그 중앙 상부의 챔버(C)내측면에 전위를 양전극부로 하며 하부 소정위치에 음전극부를 가지는 스퍼트 건(2)을 두어 은 타겟(3)을 부착 설치한다. 그리고, 챔버(C) 내부를 고진공(10^-3-10^-5torr)으로 하면서 분당 10-50cc 정도의 아르곤 가스를 주입하면서 DC 400-1000V의 전압을 걸어 -전위가 걸린 은 타겟(3) 주위에 플라즈마를 형성시켜 +이온이 -전위가 걸려진 은 타겟(3)과 충돌하게 하여 스퍼터링된 가속된 은 원자 및 분자가 필름(F) 표면에 강하게 부착되어 박막을 형성시키도록 된 것이다.

이상과 같은 구성으로 폴리에스테르 필름에 은 피막이 입혀지는 작용효과를 살펴보면, 먼저 챔버(C) 내부에 투명 폴리에스테르 필름롤(21)을 설치하고 그 자유단부를 일측으로 인출하여 권취롤(22)에 말아 놓는다. 이후, 챔버(C) 내부를 고진공(10^-3-10^-5torr)의 진공실(1)로 하여 챔버(C)의 양전극부에 스퍼터 건(2)과 음전극부 사이에 전압(DC 400-1000V)의 전압을 걸어줌과 동시에 분당 10-50cc의 아르곤 가스를 주입한다. 이때, 먼저 타겟(Target) 표면에 걸려진 음극전부의 -전위에 의해 공정 가스 아르곤(Ar)중에 존재하던 극소수의 양이온들이 가속되어 음극전부를 갖는 타겟 표면을 타격하게 되며, 이 충격 에너지에 의해 타겟 표면 부위의 물질들이 중성 또는 이온화된 상태로 비산되고 비산된 물질들은 큰 운동에너지를 갖고 피코팅 기재인 투명필름에 코팅되는 것이다. 이 과정에서 함께 발생하는 2차 전자들은 또다시 공정 가스 아르곤 입자들과 여러 차례 충돌하여 공정 가스의 양이온들을 증가 생성시키게 되는 것이다. 이렇게 하여 증가 생성된 양이온 상태의 공정 가스들은 또다시 처음의 공정을 시작하게 되므로 이 플라즈마는 타겟 표면에 음전위가 걸려 있는한 계속 유지되게 되며, 따라서 스파터링 공정도 계속 진행될 수 있는 것이다. 이렇게 하여 -전위가 걸린 은 타겟(3) 주위에 +이온과 -전자가 혼합된 고밀도의 연무 상태인 플라즈마를 형성시켜 은 타겟(3)이 -전위로 되어있기 때문에 +이온은 상당한 속도로 은 타겟(3)과 충돌하여 은 타겟(3)으로 부터 원자 및 분자가 제거되면서 스퍼터링된 가속된 은 원자가 필름 표면에 강하게 부착되어 은 박막을 형성시키게 된다. 물론 롤링 방식의 적용으로 폴리에스테르 필름을 권취 회전이동하여 연속 피막 작용이 이루어지는 상태이다.

이상과 같은 구성으로 제조되는 은 피막필름은 초박막 코팅을 이룰 수 있으며, 이때 은 피막 효과가 100-200Å에서도 같은 효과를 가지므로 종래 방법에 비해 무려 은 소모량이 5-10% 정도로 가능하며 내부 고온화로 인한 거대 냉각시스템이 불필요하므로 챔버의 크기를 대폭 축소시킴과 동시에 기계제작비(1억원 미만)가 저렴하게 되며, 가속화된 은 원자 및 분자가 강력히 부착되므로 그 부착강도 및 피막의 표면 강도가 우수한 고품질의 제품을 얻을 수 있다. 여기서, 코팅속도는 진공실(1)의 진공도와 DC 전압 등의 정도에 따라 자유로히 가감 가능하게 할 수 있는 것으로 종래의 방법에 비해 은의 손실이 거의 없이 고스란히 코팅되어 같은 조건에 비교하여 대폭으로 은 소모량을 줄일 수 있게 된다. 즉 종래의 기화 방식에 비해 스퍼터링 방식으로 하므로써 제조장치의 대폭 축소에 따른 기기 단가의 최소화와 은 소요량의 최소화 및 은 코팅 부착력이 강화되므로써 표면 경도가 매우 강해지고 균일한 피막을 형성하여 부착성과 광택성 등이 양호한 은 피막필름을 제조하는 효과가 있는 것으로 막대한 수입 대체 효과를 가지는 것이다.

Claims

챔버(C) 내부를 고진공(10^-3-10^-5torr) 상태로 하고, DC 400-1000V의 고전압으로 대향하는 양+, -)전극 사이를 인가하여 발생하는 플라즈마 상태에서 금속타겟에 전자빔을 조사하여 스퍼터된 금속원자를 대상물에 피막시키는 장치를 형성함에 있어서, 챔버(C) 내부의 상부 일측에 투명 필름롤(21)을 설치하고, 다른 일측에 투명필름을 권취 회전하는 권취롤(22)을 설치하고, 상기 권취되는 투명필름의 상단에서 소정거리 만큼 이격되어 상기 챔버(C)의 상부 내측면의 중앙부에 양전극부를 위치하고, 상기 챔버(C)의 하부 중앙부에 위치한 음전극부에는 은 타겟(3)을 위치하여 음전위가 인가되게 한 것을 특징으로 한 매탈릭 야안용 은피막 필름 제조장치.