KR101938874B1 - 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비에 관한 것으로, 더 상세하게는 촉매금속필름에 그래핀을 보다 효과적으로 증착할 수 있도록 한 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비에 관한 것으로서,
상부 롤 챔버와, 상기 상부 롤 챔버와 연결되어 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착챔버와, 상기 증착챔버의 하부에 장착되는 하부 롤 챔버로 구성된 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비에 있어서, 상기 상부 롤 챔버에는, 촉매금속필름이 공급되는 공급롤러와, 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 권취되는 권취롤러가 구비되고; 상기 하부 롤 챔버에는, 상기 공급롤러에서 공급되고 상기 증착챔버에서 그래핀이 증착되며 상기 권취롤러에서 권취되도록 상기 촉매금속필름의 방향을 전환하는 하부방향전환롤러가 구비되며; 상기 증착챔버에는, 상기 공급롤러에서 상기 하부방향전환롤러로 이송되는 공급측의 촉매금속필름과 상기 하부방향전환롤러에서 상기 권취롤러로 이송되는 배출측의 촉매금속필름이 통과되고, 상기 공급측 촉매금속필름과 상기 배출측 촉매금속필름 주위에는 히터부가 장착되는 것을 특징으로 하는 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비를 제공한다.

Description

고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비{The heat-treatment device for synthesis of high quality graphene}
본 발명은 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비에 관한 것으로, 더 상세하게는 촉매금속필름에 그래핀을 보다 효과적으로 증착할 수 있도록 한 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비에 관한 것이다.
일반적으로 그래핀(Graphene)은 탄소가 육각형의 형태로 서로 연결되어 벌집 모양의 2차원 평면 구조를 이루는 물질이며, 그 두께가 매우 얇고 투명하며, 전기전도성이 매우 큰 특징이 있다. 이러한 특징을 이용하여 그래핀을 투명 디스플레이 또는 플렉시블(flexible) 디스플레이에 적용하려는 시도가 이루어지고 있다.
종래 그래핀 필름의 제조방법은 공개특허 10-2012-0111659호(그래핀을 포함하는 필름 제조 방법, 2012년 10월 10일 공개)에 기재되어 있다.
위의 공개특허에서는 대량생산을 위하여 롤-투-롤(Roll to Roll) 방식으로 일방향으로 촉매금속필름을 이송하면서, 그래핀을 형성하고, 그래핀이 형성되지 않은 촉매금속필름의 일면에 전사필름을 형성하는 단계에 대하여 기재되어 있으며, 각 단계별로 필요한 기구적인 구성에 대하여 설명이 되어 있다.
구체적으로 촉매금속필름을 권취하고 이송하기 위한 권취롤러 및 이송롤러와, 그 촉매금속필름에 탄소 공급 가스를 공급하여 그래핀을 증착하는 그래핀 형성 공간 등이 기재되어 있다.
그러나 그래핀의 제조는 화학적기상증착(CVD), 열화학적기상증착(TCVD), 급속 열화학기상증착(RTCVD) 등을 이용하는 것으로, 촉매금속필름이 그 그래핀 형성공간을 통과하여 연속적인 그래핀 제조가 가능하도록 하기 위해서는, 그 그래핀 형성공간의 진공상태가 유지되어야 하는데, 위의 공개특허에는 이러한 기술적 구성에 대하여 언급되어 있지 않다.
이러한 장치를 이용하게 되면, 기상증착법으로 형성되는 그래핀의 형성이 어렵게 되며, 이물의 유입 등에 의한 공정불량이 발생하게 되는 문제점을 충분히 예측할 수 있다. 또한, 증착챔버가 수평으로 놓여 증착챔버 내의 촉매금속필름에 증착되는 그래핀에 손상이 발생될 가능성이 있다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 롤-투-롤 방식으로 그래핀 필름을 제조하는 제조장치에서, 그래핀의 증착효율을 높일 수 있는 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 구성을 제공함에 있다.
아울러 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 증착된 그래핀의 손상을 방지하면서, 공급되는 열을 효율적으로 이용할 수 있는 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 구성을 제공함에 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 상부 롤 챔버와, 상기 상부 롤 챔버와 연결되어 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착챔버와, 상기 증착챔버의 하부에 장착되는 하부 롤 챔버로 구성된 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비에 있어서, 상기 상부 롤 챔버에는, 촉매금속필름이 공급되는 공급롤러와, 그래핀이 증착된 촉매금속필름이 권취되는 권취롤러가 구비되고; 상기 하부 롤 챔버에는, 상기 공급롤러에서 공급되고 상기 증착챔버에서 그래핀이 증착되며 상기 권취롤러에서 권취되도록 상기 촉매금속필름의 방향을 전환하는 하부방향전환롤러가 구비되며; 상기 증착챔버에는, 상기 공급롤러에서 상기 하부방향전환롤러로 이송되는 공급측의 촉매금속필름과 상기 하부방향전환롤러에서 상기 권취롤러로 이송되는 배출측의 촉매금속필름이 통과되고, 상기 공급측 촉매금속필름과 상기 배출측 촉매금속필름 주위에는 히터부가 장착되는 것을 특징으로 하는 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비를 제공한다.
본 발명에서 상부 롤 챔버는, 상부 롤 챔버바디와, 상기 상부 롤 챔버바디 내측에 설치되어 모터로 구동되는 공급롤러와, 상기 공급롤러의 일측에 설치되어 상기 공급롤러에서 공급되는 촉매금속필름의 방향을 하방으로 전환하는 제1방향전환롤러와, 상기 제1방향전환롤러의 일측에서 상기 제1방향전환롤러와 접촉하여 회전하며 상기 촉매금속필름이 일정하게 하부방향전환롤러로 공급되도록 마찰력을 부여하며 모터로 구동되는 중간롤러와, 상기 중간롤러의 일측에서 상기 중간롤러와 접촉하여 회전하며 상기 하부방향전환롤러를 통해 이송된 촉매금속필름의 방향을 전환하는 제2방향전환롤러와, 상기 제2방향전환롤러의 일측에 설치되어 상기 제2방향전환롤러를 통해 이송된 촉매금속필름이 권취되며 모터로 구동되는 권취롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 중간롤러는, 상부 롤 챔버바디의 외측에 설치된 모터로부터 구동력을 전달받아, 공급롤러와 권취롤러에 구동력을 전달한다. 또한, 상기 중간롤러에는 냉각수가 공급되어 상기 촉매금속필름을 냉각할 수 있다.
본 발명에서 증착챔버는, 상부판과 하부판 및 서로 인접한 양 측면판이 일체로 형성된 증착챔버 바디와; 상기 촉매금속필름의 면을 볼 수 있도록 상기 증착챔버 바디의 어느 일측에 형성되는 도어부와; 상기 증착챔버 바디의 내측에 설치되되 상기 공급측 촉매금속필름과 상기 배출측 촉매금속필름 사이에 위치하는 히터와, 상기 히터가 고정되며 상기 증착챔버 바디에 부착되는 히터고정측면판과, 상기 히터고정측면판에 고정되는 쉴드 프레임과, 상기 쉴드 프레임에 설치되어 히터 주위를 감싸며 상기 히터로부터의 열을 반사 및 차단하기 위한 쉴드로 구성되는 히터부;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 증착챔버 바디의 하부판에는 다수의 보조롤러가 장착되고, 상기 다수의 보조롤러 상부에는 상기 쉴드 프레임의 하부가 접촉되며, 상기 히터고정측면판을 상기 증착챔버바디로부터 분리할 때 상기 쉴드 프레임과 접촉한 상기 보조롤러가 회전되어, 상기 히터부의 분리가 용이해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 도어 내측에는, 쉴드가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 쉴드는, 촉매금속필름에 근접한 몰리브덴판과, 상기 몰리브덴 판의 후면에서 소정간격으로 하나 이상 적층되는 스테인레스 판으로 구성될 수 있다.
본 발명에서 하부 롤 챔버는, 하부 롤 챔버바디와, 상기 하부 롤 챔버바디 내측에 설치되는 하부방향전환롤러와, 상기 하부방향전환롤러에서 방향전환되는 촉매금속필름의 방향 및 마찰을 주기 위해 상기 하부방향전환롤러의 양측에서 접촉하는 제1마찰롤러와 제2마찰롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 하부방향전환롤러는, 촉매금속필름의 텐션을 조절할 수 있는 텐션 조절롤러일 수 있다.
본 발명은 상부 롤 챔버에 공급롤러 및 권취롤러가 형성되고, 하부 롤 챔버에는 하부방향전환롤러가 형성됨으로써, 증착챔버 내에서 촉매금속필름에 그래핀이 복수로 증착될 수 있기 때문에 증착 효율을 높일 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 증착챔버 내의 히터부를 쉽게 증착챔버 바디로부터 분리해낼 수 있기 때문에 유지보수가 용이한 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 증착챔버에 도어가 형성되기 때문에 챔버바디 내의 유지보수가 용이하다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 히터가 촉매금속필름 사이에 위치하고, 촉매금속필름 주위에는 쉴드가 장착되기 때문에 열의 차단 및 반사가 용이하고, 그에 따라 증착에 필요한 열효율을 높일 수 있는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 하나의 히터로 촉매금속필름의 양면을 모두 증착할 수 있기 때문에 증착에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 경제적인 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 공급롤러와 권취롤러가 상부 롤 챔버 내에 모두 위치하기 때문에, 촉매금속필름의 텐션 조절이 용이한 장점을 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 전체 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 측면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증착챔버의 도어를 개방한 측면 사시도.
도 4는 본 발명의 증착챔버에서 히터부를 뺀 상태의 사시도.
도 5는 본 발명의 증착챔버의 도어를 제거한 상태의 측면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 일부 제거 사시도.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 내부 롤러 사시도.
이하, 본 발명 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 증착챔버에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 측면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 증착챔버의 도어를 개방한 측면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 증착챔버에서 히터부를 뺀 상태의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 증착챔버의 도어를 제거한 상태의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 일부 제거 사시도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비의 내부 롤러 사시도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비에 대한 전체 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비(1)는 상부 롤 챔버(10)와, 상부 롤 챔버(10)의 하부에 설치되는 증착챔버(20)와, 증착챔버(20)의 하부에 설치되는 하부 롤 챔버(30)로 구성된다.
상부 롤 챔버(10)의 구성을 살펴보면, 상부 롤 챔버바디(101)와, 챔버바디(101)의 외측에 설치되는 공급롤러(102)를 구동하기 위한 공급롤러 구동축(110)과, 공급롤러(102)의 일측에 설치되는 중간롤러(104)를 구동하기 위한 중간롤러 구동축(115)과, 중간롤러(104)의 일측에 설치되는 권취롤러(106)를 구동하기 위한 권취롤러 구동축(112)이 설치된다. 중간롤러(104)의 하부에는 모터(107)가 장착되고, 모터(107)는 중간롤러(104)의 구동축(115)에 설치된 풀리(108)와 벨트(109)로 연결되거나 체인으로 연결되어 구동되고, 중간롤러의 구동축(115)에 설치된 다른 풀리에서 벨트(111)로 연결되어 공급롤러 구동축(110)이 구동되고, 또한 중간롤러의 구동축(1150에 설치된 다른 풀리에서 벨트(113)로 연결되어 권취롤러 구동축(112)이 구동된다. 각 구동축은 감속기를 두어 롤러의 회전속도를 제어할 수 있다. 중간롤러(104)는 권취롤러(106)에 권취되는 촉매금속필름을 냉각하기 위해 냉각수단을 구비할 수 있다. 냉각수단으로는 중간롤러(104)의 내측으로 냉각수를 순환시켜 촉매금속필름을 냉각하는 방법이며, 냉각수는 유입구(114a)를 통해 유입되고, 배출구(114b)를 통해 배출된다. 또한, 챔버바디(101)의 전면에는 도어(122)가 설치된다. 도어(122)에는 잠금 손잡이(121)가 형성되어 쉽게 개폐할 수 있다.
증착챔버(20)는 챔버바디(201)와, 촉매금속필름(300) 면을 볼 수 있도록 챔버바디(201)의 마주보는 양측에는 도어부(203)가 마련된다. 도어부(203)는 도어(203a)와, 도어(203a)의 개폐를 위한 잠금손잡이(203d)와, 도어(203a)가 회전될 수 있도록 마련되는 경첩(203b)으로 구성된다. 또한, 챔버바디(201)의 어느 일측에는 분리가능한 히터고정측면판(218)이 고정된다. 유지보수를 필요한 경우 히터고정측면판을 고정하기 위한 나사를 제거한 후에 히터고정측면판(218)을 챔버디디(201)로부터 빼낼 수 있다.
하부 롤 챔버(30)는 증착챔버(20)의 하부에 설치되며, 하부 롤 챔버(30)에는 하부방향전환롤러(302)가 설치된다. 하부 롤 챔버(30)는 챔버바디(301)와, 챔버바디(301)의 어느 일측에 형성되어 챔버 내부의 롤러를 유지보수하기 위한 도어부(310)가 마련된다. 도어부(310)는 도어(311)와, 잠금손잡이(312)와, 경첩(313)으로 구성되어, 잠금손잡이(312)를 이용하여 쉽게 도어의 개폐가 가능하고, 따라서 내부의 롤러의 유지보수가 가능하다. 측면에는 내부의 진공배기를 위한 진공펌프(미도시)와 연결되는 진공배기관(320, 321)이 마련된다.
도 2는 본 발명에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비(1)의 측면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상부 롤 챔버(10)는 챔버바디(101)에 다수의 구성들이 부착되어 형성되고, 챔버바디(101)의 외측에는 챔버바디(101)를 고정하기 위한 고정러그(120)가 부착된다.
증착챔버(20)에는 도어부(203)가 마련되어, 증착챔버(20)의 내부 유지보수가 가능하게 한다. 도어부(203)는 도어(203a)와, 잠금손잡이(203d)와, 경첩(203b)과, 도어부(203)를 고정하기 위한 도어지지판(203c)이 챔버바디(201)에 고정되고, 도어 지지판(203c)과 도어(203a)에 경첩(203b)이 장착되어 잠금손잡이(203d)를 이용하여 도어의 개폐가 가능하게 된다.
하부 롤 챔버(30)에도 도어부(310)가 마련된다. 도어부(310)도 마찬가지로 도어(311)와, 잠금손잡이(312)와, 경첩(313)으로 구성되고, 경첩(313)은 직접 챔버바디(301)에 장착되어, 잠금손잡이(312)를 이용하여 도어(311)의 개폐를 가능하게 한다.
도 3은 본 발명에 따른 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비(1)에서 증착챔버(30)의 도어부(203)를 개폐한 상태의 사시도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 상부 롤 챔버(10)에는 도어가 마련되며, 도어(122)에는 잠금손잡이(121)가 부착되어 도어의 개폐가 가능하게 하고, 경첩(123)이 챔버바디(101)와 도어(122)에 장착되어 도어(122)의 개폐가 가능하게 된다.
증착챔버(20)의 도어부(203)의 내측에는 쉴드가 마련된다. 쉴드는 내측에 마련되는 내측 쉴드(205a, 205b)와 내측쉴드(205a, 205b)의 외측에 마련되는 외측쉴드(204a, 204b)로 구성된다. 챔버바디의 내측 공간에는 히터부(210)가 삽입 고정 된다. 히터부(210)는 도어부(203)에 마련되는 쉴드를 제외한 나머지 부분에 쉴드가 구비된다.
도 4는 증착챔버(20)에서 히터부(210)를 빼낸 상태를 도시하고 있다. 히터부(210)가 증착챔버(20)에서 분리될 수 있기 때문에 히터의 유지보수가 가능하고, 히터의 교체 등이 수월하여 작업성이 증가되는 이점이 있다.
히터부(210)는 히터(211)와, 히터가 고정되는 히터고정측면판(218)과 히터고정측면판(218)에 고정되어 히터(211) 주변을 감싸기 위한 쉴드가 마련되는데, 쉴드는 쉴드프레임(220a, 220b, 220c)에 고정된다. 쉴드프레임(220:220a, 220b, 220c)은 금속 앵글로 이루어지는데, 금속앵글에는 도어부(203) 측의 쉴드를 제외한 쉴드가 장착된다. 구체적으로 상부 쉴드(224:224a, 224b, 224c)와, 하부 쉴드(225:225a, 225b, 225c)와, 히터고정측면판(218)의 전방의 전방 쉴드(221, 222:222a, 222b, 222c)와 히터고정측면판(218)에 설치되는 후방 쉴드(223:223a, 223b, 223c)가 쉴드프레임(220)에 장착된다. 상부 쉴드(224)와 하부쉴드(225)에는 촉매금속필름(300)이 통과되는 촉매금속필름 관통홀(226, 227)이 상하로 마련된다. 본 발명에서는 촉매금속필름이 하부 롤 챔버(30)에서 방향전환되어 다시 증착챔버(20)를 통과하기 때문에 촉매금속필름 관통홀(226, 227)은 한 쌍이 마련되어야 한다.
히터고정측면판(218)에는, 내부에 공정가스를 주입하기 위한 공정가스 유입관(215)와, 냉각수 유동관(214)이 형성된다. 냉각수 유동관(214)이 형성됨으로써, 내부에서의 열이 외부로 전달됨에 따라 작업자에게 화상 등의 손상을 가할 수 없도록 하기 위함이다. 냉각수 유동관(214)은 수평방향의 냉각수 공급관과 수직방향의 냉각수 배출관으로 구성된다. 또한 진공배기를 위한 진공배기관(219b)이 마련된다.
증착챔버(20)의 내측에는 히터부(210)를 쉽게 분리할 수 있도록 하부판(201b)의 상부에 보조롤러(240)가 마련된다. 보조롤러(240)가 다수로 마련됨으로써, 히터부(210)의 분리가 용이해진다. 보조롤러(240)는 쉴드프레임의 하부측 프레임(220b)과 접촉하여 회동한다.
도 5는 히터부(210)가 분리된 상태에서의 측면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 히터(211)는 전선 연결구(213)에 연결되는 히터단자(212)에 고정되고, 히터단자(212)는 단자 지지부(216)에 고정되며, 단자 지지부(216)는 히터고정측면판(218)에 고정된다. 또한 히터(211)의 열차단을 위해 절연브라켓(217)이 일측에서 쉴드(223)와 연결되고, 타측은 히터고정측면판(218)에 고정된다. 상기 단자 지지부(216)는 스테인레스나 그라파이프(Graphite) 봉으로 형성될 수 있으며, 전기가 통하는 것을 방지하기 위해 실리콘(SiC)으로 절연되어야 한다. 또한, 절연브라켓(217)도 실리콘(SiC)으로 형성되어 절연 및 열전달을 최대한 차단한다. 히터부(210)는 1000 ~ 1500℃의 온도로 증착챔버 내부를 가열한다. 바람직하게는 히터부(210)는 촉매금속필름(300)의 전후면에 근접하여 촉매금속필름(300)을 1000 ~ 1500℃의 온도로 가열한다. 구체적으로 쉴드(221, 222, 223, 224, 225)는 촉매금속필름에 근접한 몰리브덴판과, 상기 몰리브덴 판의 후면에서 소정간격으로 하나 이상 적층되는 스테인레스 판으로 구성된다. 또한, 최외각 스테인레스 판은 내측 또는 외측으로 절곡되어 열에 의한 변형을 방지하게 할 수 있다. 몰리브덴판 대신에 몰리브덴과 마찬가지로 녹는점(melting point)이 높은 금속을 사용할 수도 있다.
도 6 및 도 7은 내부의 롤러의 구성에 대한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 롤 챔버(10) 내측에는 공급롤러(102)와, 공급롤러(102)에서 공급된 촉매금속필름(300)의 방향을 전환하기 위한 제1방향전환롤러(103)와, 제1방향전환롤러(103)와 접촉하며 마찰력에 의해 촉매금속필름을 공급하기 위한 중간롤러(104)와, 중간롤러(104)와 접촉하며 마찰력에 의해 촉매금속필름을 권취롤러(106)로 공급하기 위한 제2방향전환롤러(105)로 구성된다. 중간롤러(104)는 양측에서 제1방향전환롤러(103)와 제2방향전환롤러(105)가 접하면서 회전하게 되는데, 한 방향으로 회전함에 따라 제1방향전환롤러(103) 측에서는 아래 방향으로 회전하고, 제2방향전환롤러(105) 측에서는 위 방향으로 회전하게 된다. 중간롤러(104) 내측으로는 촉매금속필름(300)의 냉각을 위해 냉각수가 공급될 수 있다. 냉각수는 냉각수 유입구(114a)와 냉각수 유출구(114b)를 통해 순환하게 된다. 제1방향전환롤러(103)는 챔버바디(101)에 장착되는 제1지지대(116)에 고정되고, 제2방향전환롤러(105)는 챔버바디(101)에 장착되는 제2지지대(117)에 고정되어 회전하게 된다. 따라서 제1방향전환롤러(103)와 제2방향전환롤러(105)는 자체적으로 구동되지 않고, 중간롤러(104)의 회전력에 의해 회전하게 된다. 따라서 제1방향전환롤러(103)와 제2방향전환롤러(105)는 마찰력에 의해 촉매금속필름을 공급 및 배출하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 그래핀 제조장치(1)의 작동도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 공급롤러(102)를 통해서 제1방향전환롤러(103)에서 방향전환된 촉매금속필름(300)이 증착챔버(20) 측으로 공급되며, 증착챔버(20)에서는 공급측의 촉매금속필름(300)에 1차적으로 그래핀이 증착되고, 하부 롤 챔버(30)에 장착된 하부방향전환롤러(302)으로 진입한 후 방향전환되어, 다시 증착챔버(20) 내측으로 진입하게 되고, 배출측 촉매금속필름(300)은 다시 한 번 더 그래핀이 증착되는 기회를 가지게 되며, 제1방향전환롤러(105)를 거쳐 권취롤러(106)에서 권취된다. 따라서, 두 번의 증착을 통해서 증착효율을 극대화하며, 하나의 히터의 두번의 증착을 할 수 있기 때문에 작업시간을 절약할 수 있고, 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
하부방향전환롤러(302)의 양측에는 제1마찰롤러(303)이 공급측에 접촉하도록 장착되고, 제2마찰롤러(3040는 배출측에 접촉하도록 장착되어, 촉매금속필름(300)의 원활한 이송을 가능하게 한다. 하부방향전환롤러(302)에는 텐션 조절장치(307)이 장착되어 촉매금속필름(300)에 최적의 텐션을 가할 수 있도록 한다. 제1마찰롤러(303)는 하부 롤 챔버(30)에 장착된 제1마찰롤러지지대(305)에 의해 지지되고, 제2마찰롤러(304)는 제2마찰롤러지지대(306)에 의해 지지된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
1 : 그래핀 제조장치
10 : 상부 롤 챔버
101 : 챔버바디 102 : 공급롤러
103 : 제1방향전환롤러 104 : 중간롤러
105 : 제2방향전환롤러 106 : 권취롤러
107 : 모터
20 : 증착챔버
201 : 챔버바디 202 : 개방부
203 : 도어부 204, 205 : 쉴드
210 : 히터부 211 : 히터
212 : 히터단자 213 : 전선 연결구
214 : 냉각수 유동관 215 : 공정가스 유입관
216 : 단자지지부 217 : 절연 브라켓
218 : 히터고정측면판 219 : 진공배기관
220 : 쉴드프레임 221, 222, 223, 224, 225 : 쉴드
30 : 하부 롤 챔버
301 : 챔버바디 302 : 하부방향전환롤러
303 : 제1마찰롤러 304 : 제2마찰롤러
310 : 도어부

Claims (10)

  1. 상부 롤 챔버와, 상기 상부 롤 챔버와 연결되어 촉매금속필름에 그래핀이 증착되는 증착챔버와, 상기 증착챔버의 하부에 장착되는 하부 롤 챔버로 구성된 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비에 있어서,
    상기 상부 롤 챔버는, 상부 롤 챔버바디와, 상기 상부 롤 챔버바디 내측에 설치되어 구동되는 공급롤러와, 상기 공급롤러의 일측에 설치되어 상기 공급롤러에서 공급되는 촉매금속필름의 방향을 하방으로 전환하는 제1방향전환롤러와, 상기 제1방향전환롤러의 일측에서 상기 제1방향전환롤러와 접촉하여 회전하며 상기 촉매금속필름이 일정하게 하부방향전환롤러로 공급되도록 마찰력을 부여하며 모터로 구동되는 중간롤러와, 상기 중간롤러의 일측에서 상기 중간롤러와 접촉하여 회전하며 상기 하부방향전환롤러를 통해 이송된 촉매금속필름의 방향을 권취롤러 측으로 전환하는 제2방향전환롤러와, 상기 제2방향전환롤러의 일측에 설치되어 상기 제2방향전환롤러를 통해 이송된 촉매금속필름이 권취되는 권취롤러로 구성되고;
    상기 하부 롤 챔버에는, 상기 공급롤러에서 공급되고 상기 증착챔버에서 그래핀이 증착되며 상기 권취롤러에서 권취되도록 상기 촉매금속필름의 방향을 전환하는 하부방향전환롤러가 구비되며;
    상기 증착챔버에는, 상기 공급롤러에서 상기 하부방향전환롤러로 이송되는 공급측의 촉매금속필름과 상기 하부방향전환롤러에서 상기 권취롤러로 이송되는 배출측의 촉매금속필름이 통과되고, 상기 공급측 촉매금속필름과 상기 배출측 촉매금속필름 사이에는 히터부가 장착되고,
    상기 모터의 회전력은 벨트 또는 체인에 의해 직접 중간롤러에 전달하고, 상기 중간롤러의 회전력은 벨트 또는 체인에 의해 공급롤러 및 권취롤러에 전달되며,
    상기 중간롤러의 일측에 장착되는 제1방향전환롤러와 상기 중간롤러의 타측에 장착되는 제2방향전환롤러가, 각각 중간롤러와 접촉하면서 함께 회전구동되어 상기 촉매금속필름이 일정하게 공급되고 권취되도록 하고,
    상기 중간롤러에는 냉각수가 공급되어 상기 촉매금속필름을 냉각하며,
    상기 증착챔버는, 상부판과 하부판 및 측면판이 일체로 형성된 증착챔버 바디와; 상기 촉매금속필름의 면을 볼 수 있도록 상기 증착챔버 바디의 마주보는 양측에 형성되는 도어부와; 상기 증착챔버 바디의 내측에 설치되되 상기 공급측 촉매금속필름과 상기 배출측 촉매금속필름 사이에 위치하는 히터와, 상기 히터가 고정되며 상기 증착챔버 바디에 부착되는 히터고정측면판과, 상기 히터고정측면판에 고정되는 쉴드 프레임과, 상기 쉴드 프레임에 설치되어 히터 주위를 감싸며 상기 히터로부터의 열을 반사 및 차단하기 위한 쉴드로 구성되는 히터부;로 이루어지며,
    상기 증착챔버 바디의 하부판에는 다수의 보조롤러가 장착되고, 상기 다수의 보조롤러 상부에는 상기 쉴드 프레임의 하부가 접촉되며, 상기 히터고정측면판을 상기 증착챔버바디로부터 분리할 때 상기 쉴드 프레임과 접촉한 상기 보조롤러가 회전되어, 상기 히터부의 분리가 용이해지고,
    상기 하부 롤 챔버는, 하부 롤 챔버바디와, 상기 하부 롤 챔버바디 내측에 설치되어 상기 촉매금속필름의 텐션조절이 가능한 텐션조절롤러로 구성되는 하부방향전환롤러와, 상기 하부방향전환롤러에서 방향전환되는 촉매금속필름의 방향 및 마찰을 주기 위해 상기 하부방향전환롤러의 양측에서 접촉하는 제1마찰롤러와 제2마찰롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도어 내측에는, 쉴드가 형성되는 것을 특징으로 하는 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 쉴드는, 촉매금속필름에 근접한 몰리브덴판과, 상기 몰리브덴 판의 후면에서 소정간격으로 하나 이상 적층되는 스테인레스 판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 고품질 그래핀 합성을 위한 열처리 장비.
  9. 삭제
  10. 삭제
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