KR101945409B1 - Apparatus for manufacturing graphene - Google Patents

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박종한
김나영
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/72—Copper

Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 촉매를 포함하는 포일을 공급하는 포일 공급부와, 상기 포일 공급부에서 나온 포일에 그래핀을 형성하여 그래핀 형성 포일을 만드는 그래핀 형성부와, 상기 그래핀 형성 포일에 보호 테이프를 적층시키는 적층 장치를 포함하고, 상기 적층 장치는, 상기 그래핀 형성부의 출구에 연결되도록 설치되는 적층 챔버와, 상기 적층 챔버의 내부에 배치되며 자중에 의해 상기 그래핀 형성 포일에 장력을 주는 웨이트 롤러를 포함하는 웨이트 롤러 장치와, 상기 적층 챔버의 내부에 배치되며 상기 보호 테이프를 공급하는 보호 테이프 공급 장치와, 상기 적층 챔버의 내부에 배치되며 상기 그래핀 형성 포일에 상기 보호 테이프를 적층시켜 그래핀 적층체를 만드는 적층 롤러 장치와, 상기 그래핀 적층체를 회수하는 그래핀 적층체 회수롤을 포함하는 그래핀 제조 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a graphene forming apparatus comprising: a foil supply section for supplying a foil including a metal catalyst; a graphen forming section for forming a graphene foil by forming a foil from the foil supply section; And a laminating device for laminating a protective tape on the graphen forming foil, wherein the laminating device includes: a lamination chamber provided so as to be connected to an outlet of the graphen forming portion; A protective tape supply device disposed inside the lamination chamber and supplying the protective tape, and a protective tape supply device disposed inside the lamination chamber and having the protective tape on the graphene forming foil A lamination roller device for forming a graphene laminate by laminating the graphene laminate, A graphene production apparatus comprising a recovery roll.

Description

그래핀 제조 장치{Apparatus for manufacturing graphene}[0001] Apparatus for manufacturing graphene [

본 발명은 그래핀의 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤-투-롤 방식으로 그래핀 적층체를 제조하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for producing graphene, and more particularly, to an apparatus for producing a graphene laminate by a roll-to-roll method.

최근 들어, 탄소로 구성되는 풀러렌(fullerenes), 탄소 나노 튜브(carbon nanotubes), 그래핀(graphene), 흑연(graphite) 등의 탄소 물질에 관한 관심이 증가하고 있다. In recent years, there is an increasing interest in carbon materials such as fullerenes, carbon nanotubes, graphene, graphite and the like composed of carbon.

특히, 탄소 나노 튜브와 그래핀에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지고 있으므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.Particularly, studies on carbon nanotubes and graphenes are actively conducted. Particularly, graphene can be formed in a large area, has electrical, mechanical and chemical stability, and has excellent conductivity. Therefore, graphene has attracted attention as a basic material for electronic circuits.

대면적 그래핀의 제조 기술은 최근에 비약적으로 발전을 했는데, 네이쳐(nature)지에 2009년 1월 14일에 공개된 "Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes"의 논문(nature07719)에는 화학 기상 증착법(CVD: chemical vapour deposition)을 이용한 그래핀의 제조 공정이 개시되어 있다. The large-scale graphene films for stretchable transparent electrodes (nature07719), published on January 14, 2009 in nature, have been developed to a great extent recently, A manufacturing process of graphene using chemical vapor deposition (CVD) is disclosed.

본 발명의 일 측면에 따르면, 그래핀 형성 포일에 보호 테이프를 적층시킨 그래핀 적층체의 품질을 향상시킬 수 있는 그래핀 제조 장치를 제공하는 것을 주된 과제로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a graphene manufacturing apparatus capable of improving the quality of a graphene laminate in which a protective tape is laminated on a graphene forming foil.

본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 촉매를 포함하는 포일을 공급하는 포일 공급부;와, 상기 포일 공급부에서 나온 포일에 그래핀을 형성하여 그래핀 형성 포일을 만드는 그래핀 형성부;와, 상기 그래핀 형성 포일에 보호 테이프를 적층시키는 적층 장치;를 포함하고, 상기 적층 장치는, 상기 그래핀 형성부의 출구에 연결되도록 설치되는 적층 챔버;와, 상기 적층 챔버의 내부에 배치되며, 자중에 의해 상기 그래핀 형성 포일에 장력을 주는 웨이트 롤러를 포함하는 웨이트 롤러 장치;와, 상기 적층 챔버의 내부에 배치되며, 상기 보호 테이프를 공급하는 보호 테이프 공급 장치;와, 상기 적층 챔버의 내부에 배치되며, 상기 그래핀 형성 포일에 상기 보호 테이프를 적층시켜 그래핀 적층체를 만드는 적층 롤러 장치;와, 상기 그래핀 적층체를 회수하는 그래핀 적층체 회수롤;을 포함하는 그래핀 제조 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a graphene forming apparatus comprising: a foil supply unit supplying a foil including a metal catalyst; a graphen forming unit forming graphene on the foil from the foil supply unit to form a graphene foil; And a laminating device for laminating a protective tape on the forming foil, wherein the laminating device includes: a laminating chamber installed to be connected to an outlet of the graphen forming part; A weight roller device including a weight roller for applying a tension to the fin forming foil, a protective tape supply device disposed inside the lamination chamber and supplying the protective tape, A lamination roller device for forming a graphene laminate by laminating the protective tape on a graphene forming foil, And a laminated body recovery roll.

여기서, 상기 금속 촉매는 구리일 수 있다.Here, the metal catalyst may be copper.

여기서, 상기 포일 공급부는 상기 포일이 권취된 포일 공급롤을 포함할 수 있다.Here, the foil supply portion may include a foil supply roll on which the foil is wound.

여기서, 상기 그래핀 형성부는, 내부에 탄소를 포함하는 가스가 배치되어 상기 포일에 탄소를 흡수시키는 반응부;와, 상기 반응부로부터 나온 상기 포일이 위치하며, 출구에는 스토퍼가 배치된 버퍼부;를 포함할 수 있다.The graphene forming part includes a reaction part in which a gas containing carbon is disposed to absorb carbon in the foil, a buffer part in which the foil from the reaction part is located and a stopper is disposed at the exit part, . ≪ / RTI >

여기서, 상기 보호 테이프 공급 장치는, 상기 보호 테이프가 권취된 보호 테이프 공급롤;과, 상기 보호 테이프의 일면에 배치된 커버 필름을 회수하는 커버 필름 회수롤을 포함할 수 있다.Here, the protective tape supply device may include a protective tape supply roll on which the protective tape is wound, and a cover film recovery roll for recovering a cover film disposed on one side of the protective tape.

여기서, 상기 적층 장치는, 상기 적층 챔버에 진공을 가하는 진공 수단을 더 포함할 수 있다.Here, the laminating apparatus may further include a vacuum means for applying a vacuum to the lamination chamber.

여기서, 상기 그래핀 적층체 회수롤은 상기 적층 챔버의 내부에 배치될 수 있다.Here, the graphene laminate recovery roll may be disposed inside the lamination chamber.

여기서, 상기 그래핀 제조 장치는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 적층 챔버로 상기 그래핀 형성 포일을 미리 결정된 길이만큼 진입시킨 후, 상기 스토퍼를 제어하여 상기 그래핀 형성 포일을 임시로 고정한 다음, 상기 그래핀 형성 포일에 상기 웨이트 롤러의 자중이 작용하는 상태에서 상기 적층 롤러 장치를 구동시켜, 상기 그래핀 형성 포일에 상기 보호 테이프를 적층시킬 수 있다.The graphene forming apparatus may further include a control unit, wherein the control unit controls the stopper to move the graphening foil to the lamination chamber for a predetermined length of time, Next, the protective tape is stacked on the graphene-formed foil by driving the lamination roller device in a state in which the weight of the weight roller acts on the graphene-formed foil.

본 발명의 일 측면에 따른 그래핀 제조 장치에 따르면, 웨이트 롤러 장치를 포함한 적층 장치를 이용하여 보호 테이프를 그래핀 형성 포일에 적층시킴으로써, 높은 품질의 그래핀 적층체를 구현할 수 있는 효과가 있다.According to the graphene manufacturing apparatus according to one aspect of the present invention, a protective tape is laminated on a graphene forming foil by using a laminating apparatus including a weight roller apparatus, thereby realizing a high quality graphene laminate.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 그래핀 제조 장치의 개략적인 도면이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 그래핀 제조 장치의 적층 공정을 도시한 개략적인 도면이다. 1 is a schematic view of a graphene manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figs. 2 to 4 are schematic views showing a laminating process of the graphene manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention. Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 사용함으로써 중복 설명을 생략한다. 또한, 본 발명의 도면 중에는 이해를 돕기 위하여 두께 및 크기 등을 일부 과장되게 그린 부분도 존재한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, the same reference numerals are used for constituent elements having substantially the same configuration, and redundant description is omitted. Also, in the drawings of the present invention, there is also a portion in which the thickness, the size, and the like are partially exaggerated in order to facilitate understanding.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 그래핀 제조 장치의 개략적인 도면이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 그래핀 제조 장치의 적층 공정을 도시한 개략적인 도면이다.FIG. 1 is a schematic view of a graphene manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are schematic views showing a stacking process of a graphene manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

그래핀 제조 장치(100)는, 포일 공급부(110), 그래핀 형성부(120), 적층 장치(130), 제어부(140)를 포함한다.The graphene manufacturing apparatus 100 includes a foil supply section 110, a graphen forming section 120, a stacking apparatus 130, and a control section 140.

포일 공급부(110)는 금속 촉매를 포함하는 포일(S)을 공급하는 장치로서, 포일 공급부(110)는 포일 공급롤(111), 포일 가이드 롤러(112), 포일 이송 롤러(113), 포일 공급 챔버(114)를 포함한다.The foil supply unit 110 is a device for supplying a foil S containing a metal catalyst and the foil supply unit 110 includes a foil supply roll 111, a foil guide roller 112, a foil feed roller 113, Chamber 114. < / RTI >

포일 공급롤(111)에는 포일(S)이 권취되어 있는데, 포일(S)은 금속 촉매를 포함한다.The foil supply roll 111 is wound with a foil S, which includes a metal catalyst.

여기서, 포일(S)에 포함된 금속 촉매로는 구리(Cu)가 적용되는데, 본 발명에 따른 포일(S)에 포함된 금속 촉매의 종류에는 특별한 제한이 없다. 예를 들면, 본 발명에 따른 금속 촉매는, 화학 기상 증착법을 수행할 때 탄소를 흡수하여 그래핀을 성장시킬 수 있으면 되고, 그 외의 소재 선택에 관한 특별한 제한은 없다. 즉, 본 발명에 따른 금속 촉매는 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 철(Fe), 코발트(Co), 텅스텐(W) 등의 소재가 다양하게 선택될 수 있다. Here, copper (Cu) is applied as the metal catalyst included in the foil S, and there is no particular limitation on the kind of the metal catalyst included in the foil S according to the present invention. For example, the metal catalyst according to the present invention is not limited as far as it can grow graphene by absorbing carbon when chemical vapor deposition is carried out. That is, the metal catalyst according to the present invention may be selected from various materials such as Ni, Al, Fe, Co, and W.

포일 가이드 롤러(112)는 포일 공급롤(111)에서 풀려 나온 포일(S)의 움직임을 가이드하는 기능을 수행한다.The foil guide roller 112 performs a function of guiding the movement of the foil S released from the foil supply roll 111.

포일 이송 롤러(113)는 동력을 전달받아 회전함으로써, 포일(S)의 이송을 돕는 기능을 수행한다.The foil conveying roller 113 performs a function of assisting the conveyance of the foil S by rotating and receiving the power.

포일 공급 챔버(114)는 포일 공급롤(111), 포일 가이드 롤러(112), 포일 이송 롤러(113)를 수용하는 챔버이다. The foil supply chamber 114 is a chamber for receiving the foil supply roll 111, the foil guide roller 112, and the foil feed roller 113. [

본 실시예에 따른 포일 공급 챔버(114)에는 포일 공급 챔버(114) 내부에 진공을 가하는 진공 수단이 설치되지는 않았지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 포일 공급 챔버(114)에는 진공 수단이 설치되어 포일 공급 챔버(114) 내부 공간이 소정의 진공도를 가지도록 진공을 가할 수 있다. Although the foil supply chamber 114 according to the present embodiment is not provided with the vacuum means for applying a vacuum to the inside of the foil supply chamber 114, the present invention is not limited thereto. That is, the foil supply chamber 114 according to the present invention may be provided with a vacuum means to apply a vacuum so that the internal space of the foil supply chamber 114 has a predetermined degree of vacuum.

한편, 그래핀 형성부(120)는 포일 공급부(110)에서 나온 포일(S)의 표면에 그래핀(G)을 형성하여 그래핀 형성 포일(F)을 제조한다.On the other hand, the graphen forming unit 120 forms graphene G on the surface of the foil S from the foil supplying unit 110 to produce a graphene forming foil F.

그래핀 형성부(120)는 반응부(121)와 버퍼부(122)를 포함한다.The graphen forming unit 120 includes a reaction unit 121 and a buffer unit 122.

반응부(121)는 열 화학 기상 증착 및 유도 결합 화학 기상 증착법(ICP-CVD, Inductive Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition)을 위한 반응기로서, 내부에 탄소를 포함하는 가스(CH4, C2H2, C2H4, CO 등) 등을 주입한 후, 내부의 가열부(121a)를 작동시켜 내부의 온도를 약 300℃∼2000℃ 정도로 함으로써, 내부의 공간을 지나는 포일(S)에 탄소가 흡수되도록 한다. The reaction part 121 is a reactor for thermal chemical vapor deposition and ICP-CVD (Inductive Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition). The reaction part 121 includes a gas containing carbon (CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , CO, and the like) is injected into the foil S, and then the internal heating portion 121 a is operated to set the internal temperature to about 300 ° C. to 2000 ° C. so that carbon is absorbed in the foil S passing through the internal space do.

반응부(121)를 통과한 포일(S)은 버퍼부(122)로 이동하게 된다. 버퍼부(122)에서 포일(S)은 분당 30℃∼600℃ 정도(30℃/min∼600℃/min)의 냉각 속도로 냉각되어 포일(S)의 표면에 그래핀(G)이 성장하게 됨으로써, 포일(S)의 양표면에 그래핀(G)이 형성된 그래핀 형성 포일(F)이 만들어지게 된다.The foil S having passed through the reaction part 121 is moved to the buffer part 122. The foil S is cooled at a cooling rate of about 30 ° C to 600 ° C per minute (30 ° C / min to 600 ° C / min) in the buffer unit 122 to grow graphene G on the surface of the foil S Thereby forming a graphene forming foil F on which graphenes G are formed on both surfaces of the foil S.

버퍼부(122)는 그 입구가 반응부(121)의 출구에 연결되어 있고, 버퍼부(122)의 출구에는 스토퍼(122a)가 배치되게 된다. 스토퍼(122a)는 버퍼부(122) 내에 존재할 수 있는 가스가 적층 장치(130)의 적층 챔버(131) 내부로 진입하는 것을 방지할 뿐만 아니라, 필요 시 그래핀 형성 포일(F)을 잡아 임시로 고정시킴으로써 포일(S)과 그래핀 형성 포일(F)의 주름을 방지하는 기능을 수행한다. The buffer 122 has an inlet connected to the outlet of the reaction unit 121 and a stopper 122a disposed at the outlet of the buffer unit 122. The stopper 122a not only prevents gas that may be present in the buffer unit 122 from entering the lamination chamber 131 of the laminating apparatus 130 but also temporarily holds the graphene forming foil F And functions to prevent wrinkles of the foil S and the graphene forming foil F by fixing them.

이를 위해 스토퍼(122a)는 제어부(140)의 지시를 받아 개폐 운동이 가능하도록 구동 모터, 개폐 기구 등을 구비하며, 스토퍼(122a)의 부분 중 그래핀(G)과 접촉하는 부분은 고무 등의 소재를 이용하여 구성함으로써, 접촉 시 그래핀(G)에 손상이 가지 않도록 하는 것이 바람직하다. The stopper 122a is provided with a driving motor, an opening and closing mechanism and the like so as to be capable of opening and closing movement under the direction of the control unit 140. The portion of the stopper 122a, which contacts the graphen G, It is preferable to prevent the graphene G from being damaged at the time of contact.

본 실시예에 따른 버퍼부(122)에는 버퍼부(122) 내부에 진공을 가하는 진공 수단이 설치되지는 않았지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 버퍼부(122)에는 진공 수단이 설치되어 버퍼부(122) 내부 공간이 소정의 진공도를 가지도록 진공을 가할 수 있다.Although the buffer unit 122 according to the present embodiment is not provided with the vacuum means for applying a vacuum to the inside of the buffer unit 122, the present invention is not limited thereto. That is, the buffer unit 122 according to the present invention may be provided with a vacuum means so that the internal space of the buffer unit 122 may be vacuumed to have a predetermined degree of vacuum.

본 실시예에 따른 그래핀 형성부(120)는 포일(S)의 양면에 그래핀(G)을 형성시키지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따르면 그래핀 형성부(120)는 포일(S)의 일면에만 그래핀(G)이 형성되도록 구성할 수도 있다.The graphene forming unit 120 according to this embodiment forms graphenes G on both sides of the foil S, but the present invention is not limited thereto. That is, according to the present invention, the graphene forming unit 120 may be configured to form the graphene G only on one side of the foil S.

한편, 적층 장치(130)는 그래핀 형성 포일(F)에 보호 테이프(T)를 적층시키는 장치이다.On the other hand, the laminating apparatus 130 is a device for laminating the protective tape T on the graphen forming foil F.

적층 장치(130)는, 적층 챔버(131), 웨이트 롤러 장치(132), 보호 테이프 공급 장치(133), 적층 롤러 장치(134), 적층체 가이드 롤러(135), 그래핀 적층체 회수롤(136), 진공 수단(137)을 포함한다.The lamination apparatus 130 includes a lamination chamber 131, a weight roller apparatus 132, a protective tape supply apparatus 133, a lamination roller apparatus 134, a laminate guide roller 135, 136, and a vacuum means 137.

적층 챔버(131)는 웨이트 롤러 장치(132), 보호 테이프 공급 장치(133), 적층 롤러 장치(134), 적층체 가이드 롤러(135), 그래핀 적층체 회수롤(136)을 수용한다. 또한, 적층 챔버(131)는, 그래핀 형성부(120)의 버퍼부(122)의 출구에 연결되도록 설치된다. The lamination chamber 131 accommodates a weight roller device 132, a protective tape supply device 133, a lamination roller device 134, a laminate guide roller 135 and a graphene laminate recovery roll 136. The lamination chamber 131 is connected to the outlet of the buffer section 122 of the graphen forming section 120.

본 실시예에 따르면 적층 챔버(131)는 그래핀 적층체 회수롤(136)을 수용하고 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 본 발명에 따른 적층 챔버(131)는 그래핀 적층체 회수롤(136)을 수용하지 않을 수도 있다. 그 경우, 그래핀 제조 장치(100)는 그래핀 적층체 회수롤(136)을 수용하는 회수용 챔버를 별도로 구비할 수 있다.According to the present embodiment, the lamination chamber 131 accommodates the graphene laminate collecting roll 136, but the present invention is not limited thereto. That is, the lamination chamber 131 according to the present invention may not accommodate the graphene laminate collecting roll 136. In this case, the graphene manufacturing apparatus 100 may have a separate recovery chamber for accommodating the graphene laminate recovery roll 136.

한편, 웨이트 롤러 장치(132)는, 웨이트 롤러(132a)와 웨이트 롤러 제어부(132b)를 포함한다.On the other hand, the weight roller device 132 includes a weight roller 132a and a weight roller control section 132b.

웨이트 롤러(132a)는 필요한 경우에 그래핀 형성 포일(F)에 접촉하여 자중에 의해 그래핀 형성 포일(F)에 소정의 장력을 준다. The weight roller 132a comes into contact with the graphen forming foil F when necessary and gives a predetermined tension to the graphen forming foil F by its own weight.

웨이트 롤러 제어부(132b)는 웨이트 롤러(132a)의 움직임 제어를 수행하는데, 이를 위해 웨이트 롤러(132a)를 움직이고 제어하는 구동 장치를 구비한다.The weight roller control section 132b performs a motion control of the weight roller 132a, and has a drive device for moving and controlling the weight roller 132a.

한편, 보호 테이프 공급 장치(133)는 그래핀 형성 포일(F)에 부착되는 보호 테이프(T)를 공급한다.On the other hand, the protective tape supply device 133 supplies the protective tape T attached to the graphen forming foil F. [

보호 테이프 공급 장치(133)는 보호 테이프 공급롤(133a), 커버 필름 회수롤(133b), 보호 테이프 가이드 롤러(133c)를 포함한다.The protective tape supply device 133 includes a protective tape supply roll 133a, a cover film recovery roll 133b, and a protective tape guide roller 133c.

보호 테이프 공급롤(133a)에는 커버 필름(C)이 일면에 부착된 보호 테이프(T)가 권취되어 있다.A protective tape T having a cover film C on one side is wound around the protective tape supply roll 133a.

커버 필름 회수롤(133b)은 보호 테이프(T)의 일면에 부착된 커버 필름(C)을 회수하는 장치이다. 즉, 보호 테이프 공급롤(133a)에서 풀려 나온 보호 테이프(T)는 그 일면에 부착된 커버 필름(C)이 분리되고, 분리된 커버 필름(C)은 커버 필름 가이드 롤러(133b_1)를 경유하여 커버 필름 회수롤(133b)에 권취되어 회수된다.The cover film recovery roll 133b is a device for recovering the cover film C adhered to one surface of the protective tape T. That is, the cover film C adhered to one side of the protective tape T released from the protective tape supply roll 133a is separated, and the separated cover film C passes through the cover film guide roller 133b_1 Wound on the cover film recovery roll 133b and recovered.

보호 테이프 가이드 롤러(133c)는, 보호 테이프 공급롤(133a)로부터 풀려 나온 보호 테이프(T)에 소정의 장력을 유지하면서 적층 롤러 장치(134)까지의 이송을 돕는 기능을 수행한다. The protective tape guide roller 133c performs a function of assisting the conveyance to the lamination roller device 134 while maintaining a predetermined tension on the protective tape T released from the protective tape supply roll 133a.

한편, 적층 롤러 장치(134)는 그래핀 형성 포일(F)에 보호 테이프(T)를 적층시켜 그래핀 적층체(L)를 만드는 장치이다.On the other hand, the lamination roller device 134 is a device for producing a graphene laminate L by laminating a protective tape T on a graphene forming foil F.

적층 롤러 장치(134)는, 서로 마주보도록 설치되어 있는 2개의 적층 롤러(134a)과, 적층 롤러(134a)을 구동하는 롤러 구동부(134b)를 포함한다. The lamination roller device 134 includes two lamination rollers 134a provided so as to face each other and a roller driving portion 134b for driving the lamination roller 134a.

제어부(140)가 적층 공정을 위해 롤러 구동부(134b)를 작동시키면, 2개의 적층 롤러(134a)가 회전하면서 그래핀 형성 포일(F)과 보호 테이프(T)가 서로 압착하도록 눌러 그래핀 적층체(L)를 만들게 된다.When the control section 140 actuates the roller driving section 134b for the laminating process, the two lamination rollers 134a rotate to press the graphene forming foil F and the protective tape T against each other, (L).

적층체 가이드 롤러(135)은 그래핀 적층체(L)에 적절한 장력을 주면서 그래핀 적층체(L)를 그래핀 적층체 회수롤(136)로 가이드하는 기능을 수행한다.The stack guide rollers 135 serve to guide the graphene laminate L to the graphene laminate collecting roll 136 while giving appropriate tension to the graphene laminate L. [

그래핀 적층체 회수롤(136)은 그래핀 적층체(L)를 회수하는 장치이다. 즉, 적층 롤러 장치(134)에서 만들어진 그래핀 적층체(L)는 적층체 가이드 롤러(135)에 의해 가이드 되어 그래핀 적층체 회수롤(136)로 이동한 후 권취되어 회수된다.The graphene laminate recovery roll 136 is a device for recovering the graphene laminate (L). That is, the graphene laminate L made in the lamination roller device 134 is guided by the laminate guide rollers 135, moved to the graphene laminate collecting roll 136, wound and recovered.

진공 수단(137)은 적층 챔버(131)에 진공을 가하는 기능을 수행하는데, 일반적인 진공 펌프가 적용될 수 있다. 진공 수단(137)에 의해 적층 챔버(131)의 내부에 진공 수준이 적절히 유지되도록 함으로써, 적층 공정 시 적층 표면에 보이드(void)의 발생을 줄여 적층 품질을 높일 수 있다. The vacuum means 137 performs a function of applying a vacuum to the lamination chamber 131, and a general vacuum pump can be applied. By appropriately maintaining the vacuum level inside the lamination chamber 131 by the vacuum means 137, the generation of voids on the lamination surface can be reduced during the lamination process, thereby improving the quality of lamination.

제어부(140)는 그래핀 제조 장치(100)의 전체적인 제어를 수행하는 장치이다.The control unit 140 is a device that performs overall control of the graphene manufacturing apparatus 100. [

제어부(140)는 반도체 칩 등의 전기 회로 형태, 프로그램의 형태 등 다양한 형태로 구현할 수 있으며, 포일 공급부(110), 그래핀 형성부(120), 적층 장치(130)의 각 부분들을 제어한다.The control unit 140 may be implemented in various forms such as an electric circuit form such as a semiconductor chip or a program form and controls each part of the foil supplying unit 110, the graphen forming unit 120, and the stacking unit 130.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 실시예에 관한 그래핀 제조 장치(100)가 작동하는 모습을 살펴보기로 한다.Hereinafter, the operation of the graphene manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

먼저, 포일 공급부(110)의 포일 공급롤(111)에 권취되어 있는 포일(S)은 포일 공급롤(111)의 회전에 따라 풀려 나와, 포일 가이드 롤러(112)에 의해 가이드되고, 포일 이송 롤러(113)의 회전에 의해 그래핀 형성부(120)로 이동한다(단계 A1).The foil S wound around the foil supply roll 111 of the foil supply unit 110 is released according to the rotation of the foil supply roll 111 and guided by the foil guide roller 112, And moves to the graphen forming unit 120 by the rotation of the graphene 113 (step A1).

이어, 포일(S)은 그래핀 형성부(120)의 반응부(121)로 이동하게 되는데, 반응부(121)에서는 미리 주입된 탄소를 포함하는 가스(CH4, C2H2, C2H4, CO 등)와 포일(S)이 고온으로 가열됨으로써 포일(S)에 탄소가 흡수되게 된다(단계 A2).Then, the foil S moves to the reaction part 121 of the graphene formation part 120. In the reaction part 121, the gas (CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , CO, etc.) and the foil S are heated to a high temperature, so that the carbon is absorbed into the foil S (step A 2).

이어, 반응부(121)에서 나온 포일(S)은 버퍼부(122)로 이동하게 되는데, 제어부(140)는 버퍼부(122)의 스토퍼(122a)의 움직임을 제어하여 스토퍼(122a)가 그래핀 형성 포일(F)을 잡아 임시로 고정시키도록 한다. 그렇게 되면, 버퍼부(122)에 위치한 그래핀 형성 포일(F)의 부분 중 하부가 임시로 고정된 상태에 있으므로, 반응부(121)에서 바로 나온 포일(S)에 무리한 장력이 가해지지 않게 되고, 아울러 그래핀 합성을 위해 반응부(121)의 내부를 지나는 포일(S)에도 무리한 장력이 가해지지 않게 되어 포일(S)의 주름의 생성이 방지된다. 한편, 버퍼부(122) 내부에 위치한 포일(S)은 소정의 냉각 속도로 냉각되면서 포일(S)의 표면에 그래핀(G)이 성장하게 됨으로써, 포일(S)의 양면에 그래핀(G)이 형성된 그래핀 형성 포일(F)이 만들어지게 된다(단계 A3).The control unit 140 controls the movement of the stopper 122a of the buffer unit 122 so that the stopper 122a is moved to the buffer unit 122. As a result, The pin-forming foil F is held and temporarily fixed. As a result, since the lower portion of the portion of the graphene forming foil F located in the buffer portion 122 is temporarily fixed, excessive tension is not applied to the foil S immediately out of the reaction portion 121 Further, excessive tension is not applied to the foil S passing through the inside of the reaction part 121 for graphene synthesis, and generation of wrinkles of the foil S is prevented. On the other hand, since the foil S located inside the buffer 122 is cooled at a predetermined cooling rate, the graphen G grows on the surface of the foil S, Forming foil F is formed (step A3).

한편, 제어부(140)가 버퍼부(122)의 스토퍼(122a)를 제어하여 스토퍼(122a)가 그래핀 형성 포일(F)을 잡아 임시 고정한 상태를 해제시키게 되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 그래핀 형성 포일(F)은 적층 챔버(131)의 내부로 진입하게 된다(단계 B1).When the control unit 140 controls the stopper 122a of the buffer unit 122 so that the stopper 122a catches the graphene forming foil F and releases the temporarily fixed state, The graphene forming foil F enters the inside of the lamination chamber 131 (step B1).

그래핀 형성 포일(F)이 미리 결정된 길이만큼 적층 챔버(131)의 내부로 진입하게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(140)는 스토퍼(122a)를 제어하여 스토퍼(122a)가 그래핀 형성 포일(F)을 잡아 임시로 고정하도록 한다.3, the control unit 140 controls the stopper 122a so that the stopper 122a is rotated in the same direction as that of the stopper 122a, The pin-forming foil F is held and temporarily fixed.

아울러, 제어부(140)는 웨이트 롤러 제어부(132b)를 제어하여 웨이트 롤러(132a)를 내리고, 웨이트 롤러(132a)의 자중에 의해 그래핀 형성 포일(F)에 소정의 장력이 가해지도록 한다(단계 B2).The control unit 140 controls the weight roller control unit 132b to lower the weight roller 132a so that a predetermined tension is applied to the graphene forming foil F by the weight of the weight roller 132a B2).

이어, 제어부(140)는 적층 롤러 장치(134)를 구동시키게 된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 롤러 구동부(134b)가 구동하게 되면 2개의 적층 롤러(134a)가 회전하게 된다. 이때, 제어부(140)는 보호 테이프 공급롤(133a)을 회전시켜 보호 테이프 공급롤(133a)에 권취되어 있는 보호 테이프(T)를 풀고, 그 일면에 부착된 커버 필름(C)을 분리시켜 커버 필름 회수롤(133b)로 회수시키고, 보호 테이프(T)는 적층 롤러 장치(134)로 이송시킨다. Next, the control unit 140 drives the stacking roller unit 134. That is, as shown in FIG. 4, when the roller driving unit 134b is driven, the two stacking rollers 134a rotate. At this time, the control unit 140 rotates the protective tape supply roll 133a to release the protective tape T wound on the protective tape supply roll 133a, separates the cover film C attached to one surface of the protective tape T, And the protective tape T is conveyed to the lamination roller unit 134. [

적층 롤러(134a)가 회전하게 되면, 2개의 적층 롤러(134a) 사이에 그래핀 형성 포일(F)과 보호 테이프(T)가 진입하여 가압된다. 그렇게 되면 보호 테이프(T)가 그래핀 형성 포일(F)에 적층되므로, 그래핀 적층체(L)가 만들어지게 된다(단계 B3). When the lamination roller 134a rotates, the graphen forming foil F and the protective tape T enter and press between the two lamination rollers 134a. Then, the protective tape T is laminated on the graphen-forming foil F, so that the graphene laminate L is produced (step B3).

상기 단계 B3에서는, 그래핀 형성 포일(F)의 일단이 스토퍼(122a)에 의해 임시로 고정된 상태이므로, 적층 공정에 의해 그래핀 형성 포일(F)의 길이가 줄어들게 되면 그래핀 형성 포일(F)은 웨이트 롤러(132a)를 점차 들어올리게 된다. 즉, 그래핀 형성 포일(F)이 웨이트 롤러(132a)를 들어올리면 웨이트 롤러(132a)의 자중에 의해 그래핀 형성 포일(F)에 소정의 장력이 작용하게 되고, 그렇게 되면 적층 과정 시에 그래핀 형성 포일(F)의 주름 및 구김을 방지할 수 있게 됨으로써, 적층 품질을 향상시킬 수 있게 된다.In the step B3, since one end of the graphen forming foil F is temporarily fixed by the stopper 122a, when the length of the graphening foil F is reduced by the laminating process, the graphening foil F Gradually lifts the weight roller 132a. That is, when the graphene forming foil F lifts the weight roller 132a, a predetermined tension is applied to the graphene forming foil F by the weight of the weight roller 132a, It is possible to prevent wrinkling and creasing of the fin forming foil F, thereby making it possible to improve the quality of the lamination.

이어서, 적층되어 만들어진 그래핀 적층체(L)는 적층체 가이드 롤러(135)를 거쳐 그래핀 적층체 회수롤(136)에 권취된다(단계 B4).Then, the laminated graphene laminate L is wound around the graphene laminate collecting roll 136 via the laminate guide rollers 135 (step B4).

한편, 상기 단계 B3에서 웨이트 롤러(132a)가 소정의 높이에 도달하게 되면, 제어부(140)는 웨이트 롤러(132a)의 위치를 임시적으로 고정하고, 적층 롤러 장치(134)의 구동을 멈춘다. 이어 제어부(140)는 스토퍼(122a)를 제어하여, 「스토퍼(122a)가 그래핀 형성 포일(F)을 임시 고정한 상태」를 해제시켜 그래핀 형성 포일(F)을 적층 챔버(131)의 내부로 진입시키고, 상기 단계 B1의 이후 단계를 수행한다. On the other hand, when the weight roller 132a reaches the predetermined height in the step B3, the control unit 140 temporarily stops the position of the weight roller 132a and stops the driving of the lamination roller unit 134. [ The control unit 140 controls the stopper 122a to release the state in which the stopper 122a temporarily fixes the graphene forming foil F so that the graphene forming foil F is held in the inside of the stacking chamber 131 And performs the subsequent steps of the step B1.

이상과 같은 과정은 제어부(140)가 그래핀 제조 공정을 멈출 때까지 반복해서 수행된다. The above process is repeated until the control unit 140 stops the graphene manufacturing process.

한편, 이상과 같은 과정에서 제어부(140)는 진공 수단(137)을 구동시켜, 적층 챔버(131) 내부에 진공을 가하여 진공 수준을 적절히 유지시킨다.Meanwhile, in the process described above, the controller 140 drives the vacuum unit 137 to apply a vacuum to the interior of the lamination chamber 131 to properly maintain the vacuum level.

이상과 같이, 본 실시예에 따른 그래핀 제조 장치(100)에 따르면, 웨이트 롤러 장치(132)를 포함한 적층 장치(130)를 이용하여 보호 테이프(T)를 그래핀 형성 포일(F)에 적층시킴으로써, 적층 시 그래핀 형성 포일(F)의 주름의 발생을 방지하고 그래핀 적층체(L)의 적층면에 보이드의 발생을 방지하여 적층 품질을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the graphene manufacturing apparatus 100 of this embodiment, the protective tape T is stacked on the graphene forming foil F by using the stacking apparatus 130 including the weight roller apparatus 132 It is possible to prevent the occurrence of wrinkles of the graphene forming foil F at the time of lamination and to prevent the occurrence of voids on the laminated surface of the graphene laminate L and to improve the quality of lamination.

또한, 본 실시예에 따른 그래핀 제조 장치(100)에 따르면, 그래핀 형성부(120)에 스토퍼(122a)가 설치된 버퍼부(122)가 존재하는데, 제어부(140)는 그래핀 합성 시에 스토퍼(122a)를 제어하여, 버퍼부(122) 내의 그래핀 형성 포일(F)의 일단을 임시로 고정한다. 그렇게 되면, 반응부(121)에서 바로 나온 포일(S)에 무리한 장력이 작용하지 않게 되고, 아울러 반응부(121)에서의 그래핀의 합성 시에 포일(S)에 주름이 생성되지 않게 됨으로써, 이후 공정에서 그래핀 적층체(L)의 품질을 향상시킬 수 있다. According to the graphene manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment, the buffer unit 122 provided with the stopper 122a is present in the graphen forming unit 120, One end of the graphen forming foil F in the buffer portion 122 is temporarily fixed by controlling the stopper 122a. As a result, an excessive tension is not exerted on the foil S immediately out of the reaction part 121 and wrinkles are not generated in the foil S at the time of synthesis of the graphene in the reaction part 121, The quality of the graphene laminate (L) can be improved in subsequent steps.

또한, 본 실시예에 따르면, 롤-투-롤 공정으로 포일(S)에 그래핀(G)을 형성하여 그래핀 형성 포일(F)을 만들고, 만들어진 그래핀 형성 포일(F)에 보호 테이프(T)를 적층시켜 그래핀 적층체(L)를 제조함으로써, 신속하게 대량으로 그래핀 적층체(L)를 제조할 수 있게 된다. According to the present embodiment, graphene (G) is formed on the foil (S) by a roll-to-roll process to form a graphene forming foil (F) T) are stacked to produce the graphene laminate (L), the graphene laminate (L) can be rapidly produced in large quantities.

또한, 본 실시예에 따르면, 적층 챔버(131)내에 보호 테이프 공급 장치(133)가 배치됨으로써, 적층 롤러 장치(134)로 보호 테이프(T)를 용이하게 이송시킬 수 있으며, 적층되는 보호 테이프(T)의 오염을 최소화시킬 수 있다. Further, according to the present embodiment, since the protective tape supplying device 133 is disposed in the lamination chamber 131, the protective tape T can be easily transferred to the lamination roller device 134, T can be minimized.

아울러, 본 실시예에 따르면, 단일의 적층 챔버(131) 내에 웨이트 롤러 장치(132), 보호 테이프 공급 장치(133), 적층 롤러 장치(134), 적층체 가이드 롤러(135), 그래핀 적층체 회수롤(136)을 모두 수용하므로, 단일의 진공 수단(137)으로 적층 챔버(131)에 진공을 가하기만 하면 적층 공정의 전체에 걸쳐 진공을 가할 수 있게 된다. 그렇게 되면, 그래핀 제조 장치(100)를 구성함에 있어서 진공 수단인 진공 펌프의 수를 최소화할 수 있으므로, 그래핀 제조 장치(100)의 제조 비용을 줄일 수 있다.In addition, according to the present embodiment, the weight roller device 132, the protective tape supply device 133, the lamination roller device 134, the laminate guide roller 135, the graphene laminate film 133, Since both of the recovery rolls 136 are accommodated, a vacuum can be applied to the entire deposition process simply by applying a vacuum to the deposition chamber 131 with a single vacuum means 137. In this case, the number of the vacuum pumps as the vacuum means can be minimized in constituting the graphene manufacturing apparatus 100, so that the manufacturing cost of the graphene manufacturing apparatus 100 can be reduced.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

본 발명은 그래핀 적층체의 제조 장치 또는 그래핀 적층체의 제조 공정에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to a manufacturing apparatus of a graphene laminate or a manufacturing process of a graphene laminate.

100: 그래핀 제조 장치 110: 포일 공급부
120: 그래핀 형성부 130: 적층 장치
140: 제어부 100: Grapefruit manufacturing apparatus 110: Foil supply unit
120: graphen forming part 130: stacking device
140:

Claims (8)

금속 촉매를 포함하는 포일을 공급하는 포일 공급부;
내부에 탄소를 포함하는 가스가 배치되어 상기 포일 공급부에서 나온 포일에 탄소를 흡수시키는 반응부와, 상기 반응부로부터 나온 포일이 위치하며 출구에는 스토퍼가 배치된 버퍼부를 포함하여, 그래핀 형성 포일을 만드는 그래핀 형성부;
상기 그래핀 형성 포일에 보호 테이프를 적층시키는 적층 장치; 및
상기 포일 공급부, 상기 그래핀 형성부, 상기 적층 장치를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 적층 장치는,
상기 그래핀 형성부의 출구에 연결되도록 설치되는 적층 챔버;
상기 적층 챔버의 내부에 배치되며, 자중에 의해 상기 그래핀 형성 포일에 장력을 주는 웨이트 롤러를 포함하는 웨이트 롤러 장치;
상기 적층 챔버의 내부에 배치되며, 상기 보호 테이프를 공급하는 보호 테이프 공급 장치;
상기 적층 챔버의 내부에 배치되며, 상기 그래핀 형성 포일에 상기 보호 테이프를 적층시켜 그래핀 적층체를 만드는 적층 롤러 장치; 및
상기 그래핀 적층체를 회수하는 그래핀 적층체 회수롤;을 포함하며,
상기 제어부는, 상기 적층 챔버로 상기 그래핀 형성 포일을 미리 결정된 길이만큼 진입시킨 후, 상기 스토퍼를 제어하여 상기 그래핀 형성 포일을 고정한 다음, 상기 그래핀 형성 포일에 상기 웨이트 롤러의 자중이 작용하도록 한 상태에서 상기 적층 롤러 장치를 구동시켜 상기 그래핀 형성 포일에 상기 보호 테이프를 적층시키는 그래핀 제조 장치.A foil supply unit for supplying a foil containing a metal catalyst;
And a buffer portion having a foil from the reaction portion and a stopper disposed at an outlet of the reaction portion, wherein the graphene forming foil A graphen forming portion to be formed;
A laminating device for laminating a protective tape on the graphene forming foil; And
And a control section for controlling the foil supply section, the graphen forming section, and the stacking apparatus,
The above-
A lamination chamber connected to the outlet of the graphene formation part;
A weight roller device disposed within the lamination chamber and including a weight roller for imparting tension to the graphene forming foil by its own weight;
A protective tape supply device disposed inside the lamination chamber and supplying the protective tape;
A lamination roller device disposed inside the lamination chamber and stacking the protective tape on the graphene forming foil to form a graphene laminate; And
And a graphene laminate collecting roll for collecting the graphene laminate,
The control unit controls the stopper to fix the graphene forming foil after the graphening foil has been entered into the lamination chamber by a predetermined length and then the weight of the weight roller acts on the graphening foil And the protective tape is laminated on the graphene formation foil by driving the lamination roller device in a state where the graphene formation foil is in contact with the graphene foil. 제1항에 있어서,
상기 금속 촉매는 구리인 그래핀 제조 장치.The method according to claim 1,
Wherein the metal catalyst is copper. 제1항에 있어서,
상기 포일 공급부는 상기 포일이 권취된 포일 공급롤을 포함하는 그래핀 제조 장치.The method according to claim 1,
Wherein the foil supply portion includes a foil supply roll on which the foil is wound. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보호 테이프 공급 장치는,
상기 보호 테이프가 권취된 보호 테이프 공급롤; 및
상기 보호 테이프의 일면에 배치된 커버 필름을 회수하는 커버 필름 회수롤을 포함하는 그래핀 제조 장치.The method according to claim 1,
Wherein the protective tape supply device comprises:
A protective tape supply roll on which the protective tape is wound; And
And a cover film recovery roll for recovering a cover film disposed on one surface of the protective tape. 제1항에 있어서,
상기 적층 장치는, 상기 적층 챔버에 진공을 가하는 진공 수단을 더 포함하는 그래핀 제조 장치.The method according to claim 1,
Wherein the laminating apparatus further comprises a vacuum means for applying a vacuum to the lamination chamber. 제1항에 있어서,
상기 그래핀 적층체 회수롤은 상기 적층 챔버의 내부에 배치되는 그래핀 제조 장치.The method according to claim 1,
Wherein the graphene laminate recovery roll is disposed inside the lamination chamber. 삭제delete
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