KR102629158B1 - 간편한 압출을 통한 오링 제조 장치 및 오링 제조 방법 - Google Patents
간편한 압출을 통한 오링 제조 장치 및 오링 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
오링 제조 장치가 개시된다. 개시되는 오링 제조 장치는, 제1 원재료와 제2 원재료를 각각 분리하여 투입하고 가압하기 위한, 원재료 투입 및 가압부, 상기 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료 및 제2 원재료를 각각 분리하여 통과시키기 위한, 압출부 - , 상기 압출부의 내부에 배치되고, 상기 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료 및 제2 원재료가 각각 분리되어 상기 압출부를 통과하도록 상기 압출부의 내부 공간을 구획하는 분리부, 및 상기 압출부를 통과한 제1 원재료 및 제2 원재료가 결합하여 오링줄을 형성하기 위한 결합부 - 상기 결합부의 단면의 직경은 상기 압출부의 단면의 직경보다 작음 - 를 포함한다.
Description
본 발명은 오링(O-Ring) 제조 장치 및 오링 제조 방법에 관한 것이며, 구체적으로는, 각종 반도체 공정의 진행을 위한 반도체 제조 설비에서 진공 상태의 유지를 위해 사용되는 오링의 제조를 위한 장치 및 그러한 오링의 제조 방법에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 반도체 제조 설비에서 오링의 조립 불량에 의한 비정기 예방정비(PM)를 줄일 수 있고, 반도체 제조 설비의 조립시 발생하는 오링의 뒤틀림 또는 치핑(chipping) 등의 원인으로 인한 조립 불량 문제를 해결할 수 있는 간편한 압출 방식을 이용하는 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치 및 오링 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 설비는 대부분의 공정들이 고온 및 고압 환경하에서 진행되므로 설비 내부의 기밀 유지가 매우 중요하다. 반도체 제조 설비 내부의 기밀 유지를 위해 다양한 재료와 크기의 오링이 결합되어 사용되고 있다.
종래의 오링 제조 방법에 관한 예들은, 대한민국 공개특허 제10-2014-0148012호(2014년 12월 31일 공개), 및 대한민국 등록특허 제10-0906367호(2009년 06월 30일 등록) 등에 개시된 바 있다.
한편, 반도체 제조 설비 내부의 기밀 유지를 위해 오링을 결합함에 있어서 오링의 뒤틀림이나 치핑으로 인한 조립 불량이 빈번하게 발생하고, 그로 인한 리크(leak)가 발생하여 수율의 저하나 설비 내부의 오염 등으로 이어지는 결과가 초래되기도 한다. 오링을 설비에 조립함에 있어서 육안으로 쉽게 판단하여 조립할 수 있도록 하기 위해 2 컬러 오링과 그것의 성형 방법이 본 발명의 출원인에 의해 출원되어 등록된 바 있다(대한민국 등록특허 제10-1885993호(2018년 07월 31일 등록). 상기 등록특허 제10-1885993호에 개시된 반도체 제조 설비용 2 컬러 오링 및 그것의 성형 방법은, 서로 다른 컬러의 제1 재료(카본 블랙 배합 재료)와 제2 재료(화이트 실리카 배합 재료)를 준비하고, 제1 금형, 제2 금형, 및 중판을 준비하여 제1 금형의 제1 홈에 제1 재료를 투입하고, 제2 금형의 제2 홈에 제2 재료를 투입하고, 중판을 낀 상태로 제1 금형과 제2 금형을 서로 맞대어 가압하며, 중판을 제거한 후 다시 서로 맞대어 오링을 성형하는 단계를 포함한다. 이러한 종래의 오링 제조 방식은 압출 제조 방식에 비해 기포가 많이 발생할 뿐만 아니라, 각각에 홀이 형성된 두 개의 금형과 중판을 이용하여 2 컬러 오링을 성형하는 공정이 비교적 여러 단계를 거쳐야 함으로 인해 성형 과정에서 오링 자체의 불량이 많이 발생하는 단점이 있다. 더 나아가, 종래의 2 컬러 오링 성형 방법은, 오링의 단면에서 두 가지 배합 재료 각각이 반원 형상을 이루고 이들이 합쳐져서 원 형상을 이루는 단면 형상을 갖는 2 컬러 오링의 성형 또는 제조에만 국한되어 있으므로, 다양한 단면 형상을 갖는 오링을 제조하기에는 단점이 있다. 따라서, 이러한 단점들을 극복할 수 있는 해결 방안이 당해 기술 분야에서 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래의 2 컬러 오링 성형 방법의 공정의 복잡함에서 기인하는 불량 문제, 그리고 성형 과정에서 제거되지 않는 기포로 인한 오링 자체의 불량 문제를 해결할 수 있는 개선된 오링 제조 장치 및 오링 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 종래의 2 컬러 오링 성형 방법이 갖는 한계점, 즉 제조되는 최종 결과물인 오링에 있어서 두 가지 배합 재료 각각이 반원 형상을 이루고 이들이 합쳐져셔 원 형상을 이루는 단면 형상을 갖는 2 컬러 오링의 성형에만 국한되어 있으므로, 이러한 한계점을 극복하여 용도에 따라 다양한 단면 형상을 갖는 오링을 제조할 수 있는 개선된 오링 제조 장치 및 오링 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 오링 제조 장치는, 제1 원재료와 제2 원재료를 각각 분리하여 투입하고 가압하기 위한, 원재료 투입 및 가압부(110)와, 상기 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료 및 제2 원재료를 각각 분리하여 통과시키기 위한, 압출부(160)와, 상기 압출부의 내부에 배치되고, 상기 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료 및 제2 원재료가 각각 분리되어 상기 압출부를 통과하도록 상기 압출부의 내부 공간을 구획하는 분리부(190), 그리고 상기 압출부를 통과한 제1 원재료 및 제2 원재료가 결합하여 오링줄을 형성하기 위한 결합부(140) - 상기 결합부의 단면의 직경은 상기 압출부의 단면의 직경보다 작음 - 를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 원재료 및 상기 제2 원재료는 불소고무 원료를 포함하고, 상기 제2 원재료는 상기 제1 원재료와는 적어도 하나의 다른 성분을 갖는 재료일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 압출부(160)는, 단면의 직경이 상대적으로 크게 형성된 제1 파트와 상기 제1 파트(120)에 비해 단면의 직경이 상대적으로 작게 형성되고 상기 결합부의 단면의 직경보다 상대적으로 크게 형성되는 제2 파트(130)를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 분리부(190)는, 상기 압출부의 내부에서 상기 제1 원재료가 통과하는 경로의 단면적과 상기 제2 원재료가 통과하는 경로의 단면적이 동일하도록 상기 압출부의 중앙에 위치하고, 상기 결합부를 통과한 오링줄의 단면은, 상기 제1 원재료가 차지하는 반원 형상과 상기 제2 원재료가 차지하는 반원 형상이 합쳐진 원형 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 분리부(190)는, 상기 압출부의 내부에서 상기 제1 원재료가 통과하는 경로의 단면적이 상기 제2 원재료가 통과하는 경로의 단면적보다 더 크도록 하기 위해 상기 압출부의 내부에서 상기 압출부의 단면의 지름보다 작은 폭을 갖도록 형성되고, 상기 결합부를 통과한 오링줄의 단면은, 상기 제1 원재료가 차지하는 제1 활꼴(circular segment)과 상기 제2 원재료가 차지하는 제2 활꼴 - 상기 제2 활꼴은 상기 제1 활꼴보다 작은 면적을 가짐 - 이 합쳐진 원형 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 분리부(190)는, 상기 압출부의 내부에서 상기 제1 원재료가 통과하는 경로의 단면적이 상기 제2 원재료가 통과하는 경로의 단면적보다 더 크도록 하기 위해 예각(acute angle)을 갖도록 꺾여져 형성되고, 상기 결합부를 통과한 오링줄의 단면은, 상기 제1 원재료가 차지하는 제1 부채꼴(circular sector)과 상기 제2 원재료가 차지하는 제2 부채꼴 - 상기 제2 부채꼴은 상기 제1 부채꼴보다 작은 면적을 가짐 - 이 합쳐진 원형 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 압출부의 내부에서 상기 압출부의 단면을 세 개 또는 네 개 이상의 단면을 갖도록 구획하도록 형성되고, 상기 결합부를 통과한 오링줄의 단면은, 상기 제1 원재료가 차지하는 부채꼴, 상기 제2 원재료가 차지하는 부채꼴, 그리고 상기 제1 원재료 및 상기 제2 원재료 이외의 다른 재료가 차지하는 부채꼴이 합쳐진 원형 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 오링 제조 장치는, 상기 결합부(140)의 후단에서 연장되고, 가류 공정을 위해 상기 결합부를 통과한 오링줄에 대해 외부에서 가열하기 위한 가열부(250)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치는, 상기 결합부(140)의 후단에 위치하고 직사각형, 오각형 및 육각형 중 어느 하나의 단면 형상을 갖는 노즐부(150)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양상에 따른 오링 제조 방법은, 제1 원재료와 제2 원재료 - 상기 제2 원재료는 상기 제1 원재료와는 적어도 하나의 다른 성분을 갖는 조성물임 - 를 각각 독립적으로 준비하는 단계와, 상기 제1 원재료 및 상기 제2 원재료를 각각 원재료 투입 및 가압부에 분리하여 투입하고 가압하는 단계와, 상기 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료 및 제2 원재료를 각각 분리시켜 압출부를 통과시키는 단계, 그리고 상기 압출부를 통과한 제1 원재료 및 제2 원재료를 결합하여 오링줄을 형성하기 위해 상기 압출부의 단면 직경보다 작은 단면 직경을 갖는 결합부를 통과시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 오링 제조 방법은, 상기 결합부를 통과하여 형성된 오링줄에 대하여 가류 공정을 위해 외부에서 열을 가하는 가열 단계와, 상기 오링줄을 절단하여 접합하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 개선된 오링 제조 장치 및 오링 제조 방법을 제공함으로써, 종래의 2 컬러 오링 성형 방법의 공정의 복잡함에서 기인하는 불량 문제, 그리고 성형 과정에서 제거되지 않는 기포로 인한 오링 자체의 불량을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은, 종래의 2 컬러 오링 성형 방법이 갖는 한계점, 즉 제조되는 최종 결과물인 오링에 있어서 두 가지 배합 재료 각각이 반원 형상을 이루고 이들이 합쳐져서 원 형상을 이루는 단면 형상을 갖는 2 컬러 오링의 성형에만 국한되어 있으므로, 이러한 한계점을 극복하여 용도에 따라 다양한 단면 형상을 갖는 오링을 제조할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 장치(100)의 특징을 설명하기 위한 도면이고,
도 1b는 도 1a의 오링 제조 장치(100)에서 결합부(140)의 일단에 노즐부(150)가 더 추가된 예를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1a의 오링 제조 장치(100)에서의 단면 특징을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오링 제조 장치(200)의 특징을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 장치에서 압출부와 분리부의 단면들과 이에 대응되는 오링줄의 단면들의 특징을 예시한 도면이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1b는 도 1a의 오링 제조 장치(100)에서 결합부(140)의 일단에 노즐부(150)가 더 추가된 예를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1a의 오링 제조 장치(100)에서의 단면 특징을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오링 제조 장치(200)의 특징을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 장치에서 압출부와 분리부의 단면들과 이에 대응되는 오링줄의 단면들의 특징을 예시한 도면이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 두 가지 이상의 원재료를 사용하는 오링 제조 장치는 원재료들(고무 원재료들)을 가압하는 압출 챔버(압출부)의 내부를 두 개로 분리 구획하여 동시에 가압하는 방식으로 진행한다. 압출부에서 두 개의 구간으로 분리 구획되어 압출된 고무 원재료들은 결합부에서 가압되어 하나의 오링줄(생성되는 압출물을 의미하는 용어로 사용됨)로 압출 성형된다. 압출된 오링줄은 그 상태에서 오링 성형 단계를 거쳐 완제품으로 제조될 수 있고, 가열부를 거친 후 오링 형태로 제작될 수도 있다. 또는 중간 제품인 오링줄 형태로만 제작될 수도 있다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면들 및 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 간략화되고 예시된 것으로서, 도면들 및 실시예들로만 발명의 범위가 한정되는 것이 아님에 유의하여야 할 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 장치(100)의 특징을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1a의 오링 제조 장치(100)에서의 단면 특징을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오링 제조 장치(200)의 특징을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 장치에서 압출부와 분리부의 단면들과 이에 대응되는 오링줄의 단면들의 특징을 예시한 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 장치(100)는, 원재료 투입 및 가압부(110), 압출부(120, 130; 이하 총괄하여 160으로도 표시됨), 분리부(190), 및 결합부(140)를 포함한다.
원재료 투입 및 가압부(110)는 제1 원재료(M1)와 제2 원재료(M2)를 각각 분리하여 투입하고 각각에 대해 가압하기 위한 구성요소이다. 제1 원재료(M1)와 제2 원재료(M2)는 반도체 제조 설비용 오링을 성형하기 위한 재료들이므로 기본적으로 고무불소 원료를 포함한다. 제1 원재료(M1)와 제2 원재료(M2)에는 컬러 구별을 위해 상이한 안료가 혼합될 수 있다. 제1 원재료(M1)와 제2 원재료(M2)의 구체적인 예들에 관하여는 이후에 예시되어 있다. 또한, 투입되는 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)에 대한 압출부(120, 130; 160) 측으로 가해지는 압력들(P1, P2)은 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 분리부(190)가 압출부(120, 130; 160)의 중앙에서 길이 방향으로 기다랗게 형성되어 있는 경우, 압력들(P1, P2)이 동일한 경우, 최종적으로 생성되는 오링줄의 단면에서 제1 원재료(M1)가 차지하는 영역과 제2 원재료(M1)가 차지하는 영역이 모두 반원 형상을 이루도록 형성될 수 있다. 이와는 다르게 압력들(P1, P2)을 다르게 하는 경우(예컨대, P1이 P2에 비해 약간 더 큰 경우), 오링줄의 단면에서 제1 원재료(M1)가 차지하는 영역이 제2 원재료(M2)가 차지하는 영역에 비해 더 넓게 형성될 수도 있다. 이 경우, 예컨대, 도 4의 (a)와 같은 형상으로 형성될 수 있다.
압출부(120, 130; 160)는 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)를 각각 분리하여 통과시키기 위한 구성요소이며, 압출부(120, 130; 160)의 중공 형상에 의해 오링줄의 기본적인 단면이 결정된다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 압출부(120, 130; 160)가 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2) 각각의 통과를 위한 중공을 갖는 실린더 타입으로 형성된 경우, 결합부를 통과하여 최종적으로 성형되는 오링줄의 단면은 원형이 된다. 또 다르게는, 최종적으로 성형되는 오링줄의 단면이 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 또는 그 밖의 다각형이 되도록 압출부(120, 130; 160)의 중공의 단면이 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 또는 그 밖의 다각형의 형상을 갖도록 형성될 수도 있다. 이후의 설명에서는 편의상, 중공의 단면이 원형인 경우, 즉, 압출부(120, 130; 160)가 실린더 타입으로 형성된 것에 대하여만 설명한다.
압출부(120, 130; 160)는, 단면의 직경이 상대적으로 크게 형성된 제1 파트(120)와, 제1 파트(120)에 비해 단면의 직경이 상대적으로 작게 형성되고 결합부(140)의 단면의 직경보다 상대적으로 크게 형성되는 제2 파트(130)를 포함한다. 즉, 압출부(120, 130; 160)는 원재료들(M1, M2)의 진행에 따라(도면 상에서 좌측에서 우측 방향으로), 제1 원재료(M1)와 제2 원재료(M2)가 통과하는 중공의 직경이 작아지도록 함으로써, 압출부(120, 130; 160)에 의해 점차적으로 강한 압력을 받도록 하여 결합부(140)에 의해 원재료들(M1, M2)의 결합이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 원재료들(M1, M2) 내의 기포를 효율적으로 줄여줌으로써, 최종적으로 생성되는 오링줄의 품질을 높여주는 역할을 한다. 압출부(120, 130; 160)에서 제1 파트(120)의 말단부(122) 즉 제2 파트(130)와 인접한 부분(122)은 단면의 직경이 점진적으로 감소하는 부분으로서, 원재료들(M1, M2)이 내부에서 받는 압력이 점진적으로 증가하도록 한다. 제2 파트(130)의 말단부(132)에도 이와 유사하게 단면의 직경이 점진적으로 감소하도록 형성되어 있어 후단의 결합부(140)에 의한 원재료들(M1, M2)의 결합이 원활하도록 한다. 참조부호 121은 제1 파트(120)에서 단면의 직경이 일정한 구간을 나타내고, 참조부호 131은 제2 파트(130)에서 단면의 직경이 일정한 구간을 나타낸다.
분리부(190)는 압출부(120, 130; 160)의 내부에서 길이 방향을 따라 배치될 수 있도록 기다랗게 형성된다. 분리부(190)는 원재료 투입 및 가압부(110)로부터의 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)가 각각 분리되어 압출부(120, 130; 160)를 통과할 수 있도록 하기 위해 압출부(120, 130; 160)의 내부 공간을 구획한다. 결과적으로, 제1 원재료(M1)와 제2 원재료(M2)는 분리부(190)가 존재하는 구간에서는 서로 분리된 채로 압출되다가 분리부(190)가 끝나는 지점 이후(결합부(140) 이후)에는 서로 결합되어 압출물인 오링줄을 형성하게 된다. 분리부(190)의 다양한 예들은 도 4에 도시되어 있으므로 이후에 도 4를 참조하여 설명된다.
결합부(140)는 압출부(120, 130; 160)를 통과한 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)가 결합하여 압출물인 오링줄을 형성하기 위한 구성요소이다. 결합부(140)의 단면의 직경은 압출부(120, 130; 160)의 단면의 최소 직경, 즉 압출부(120, 130; 160)의 전체 구간에서 결합부(140)의 직전 단에 위치한 압출부의 단면(이 실시예에서는 압출부가 2단으로 구성되어 있으며 131로 표시된 부분의 단면)의 직경보다 작게 형성된다.
도 1b는 도 1a의 오링 제조 장치(100)에서 결합부(140)의 일단에 노즐부(150)가 더 추가된 예를 나타낸 도면이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 노즐부(150)는 결합부(140)의 후단에 위치하여 압출물(오링줄)의 단면 형상이 직사각형, 오각형 및 육각형 중 어느 하나의 형상을 갖도록 하기 위해, 내부 단면이 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 또는 그 밖의 다각형의 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 노즐부(150)의 단면 형상은, 사다리꼴형, 도브테일(dove tail) 형상 등의 다양한 단면을 갖도록 형성될 수도 있다.
도 1b는 도 1a의 오링 제조 장치(100)에서 결합부(140)의 일단에 노즐부(150)가 더 추가된 예를 나타낸 도면이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 노즐부(150)는 결합부(140)의 후단에 위치하여 압출물(오링줄)의 단면 형상이 직사각형, 오각형 및 육각형 중 어느 하나의 형상을 갖도록 하기 위해, 내부 단면이 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 또는 그 밖의 다각형의 단면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 노즐부(150)의 단면 형상은, 사다리꼴형, 도브테일(dove tail) 형상 등의 다양한 단면을 갖도록 형성될 수도 있다.
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노즐부(150)는 결합부(140)와 일체로 연장되게 형성될 수도 있고, 별도로 제작되어 결합부(140)의 일단에 슬라이딩 방식 또는 나사 결합 방식으로 결합될 수도 있으나, 이러한 연결 방식으로 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 장치(100)에서의 단면 특징을 설명한다. 도 2에는 각각 I-I, II-II, III-III, 및 IV-IV를 따라 절취한 단면 특징을 나타내었고, 편의상 원재료 투입 및 가압부(110)를 생략하여 나타내었다.
도 2를 참조하면, I-I 단면에서의 직경, II-II 단면에서의 직경, III-III 단면에서의 직경은 이 순서대로 줄어든다. 앞서 설명한 바와 같이, 원재료들(M1, M2)에서 포함되어 있는 기포들을 효율적으로 빼내고, 원재료들(M1, M2)이 서로 각각 나뉘어져 효율적으로 결합되어 오링줄이 형성되도록 하기 위함이다. 결합부(190)를 통과하여 성형되는 오링줄은 참조부호 180으로 표시되어 있으며, IV-IV 단면의 특징을 갖는다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 가지 이상의 원재료를 사용하는 오링 제조 장치(200)의 특징을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서는 결합부(140)의 후단에 위치한 가열부(250)를 제외하고는, 원재료 투입 및 가압부(210), 압출부(220, 230), 및 결합부(240)의 구성은 도 1a에 도시된 실시예(100)에서의 해당 구성요소들과 실질적으로 동일하다. 이 실시예의 오링 제조 장치(200)에서 가열부(250)는, 가류 공정(curing process)을 위해 결합부(140)를 통과한 오링줄에 대하여 외부에서 가열(heating)하기 위한 구성요소이다. 가열부(250)에서 오링줄에 가해지는 온도는 대체로 150℃ 내지 300℃ 정도이나 이러한 온도로 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 장치(100)에서 압출부와 분리부의 단면들과 이에 대응되는 오링줄의 단면들의 특징을 예시한 도면이다.
도 4에서 별도로 나타내지는 않았으나, 앞서 도 1a 내지 도 3에 도시된 분리부(190)의 경우, 압출부(120, 130; 160)의 내부에서 제1 원재료(M1)가 통과하는 경로의 단면적과 제2 원재료(M2)가 통과하는 경로의 단면적이 동일하도록 하기 위해 분리부(190)가 압출부(120, 130; 160)의 대체로 중앙에 위치한 경우이다. 이 경우, 압출부(120, 130; 160) 내에서 분리부(190)가 대체로 중앙에 위치한 경우, 압출물인 오링줄(180)의 단면은, 제1 원재료(M1)가 차지하는 반원 형상과 제2 원재료(M2)가 차지하는 반원 형상이 합쳐진 원형 형상으로 형성된다. 가해지는 압력들(P1, P2)을 동일하게 하는 경우에는 정확하게 그 단면이 정확하게 반원이 되도록 성형될 수 있으나, 압력차를 두는 경우에는 정확히 반원이 아니라 어느 하나의 원재료가 차지하는 영역이 다른 하나의 원재료가 차지하는 영역보다 더 넓은 활꼴들의 결합에 의한 원형의 단면 형상이 되도록 성형될 수도 있다(예컨대, (a)의 380으로 표시된 단면 형상).
도 4의 (a)에서는, 압출부(120, 130; 도 1a)의 내부에서 제1 원재료(M1)가 통과하는 경로의 단면적이 제2 원재료(M2)가 통과하는 경로의 단면적보다 더 크도록 하기 위해, 분리부(390)는, 압출부(120, 130; 160)의 내부에서 압출부(120, 130; 160)의 단면의 지름(r1)보다 작은 폭(w1)을 갖도록 형성된다. 따라서, 결합부(140)를 통과한 오링줄(380)의 단면은, 제1 원재료(M1)가 차지하는 제1 활꼴(circular segment)과 제2 원재료가 차지하는 제2 활꼴이 합쳐진 원형 형상으로 형성되며, 여기서 제1 활꼴의 면적이 제2 활꼴의 면적보다 더 크다.
도 4의 (b)에서는 압출부(120, 130; 160)의 내부에서 압출부(120, 130; 160)의 단면을 네 개의 단면을 갖도록 구획할 수 있게 분리부(490)가 형성된 경우이다. 압출부(120, 130; 160)의 구간 전체에서 이러한 단면 특징을 보이도록 분리부(490)가 기다랗게 형성되므로, 최종적으로 성형되는 오링줄(480)의 단면도 또한 이에 대응되게 제1 원재료(M1), 제2 원재료(M2) 그리고 다른 두 개의 재료들이 각각 차지하는 부채꼴 형상이 결합된 원형 형상으로 형성된다.
도 4의 (c)에서는, 압출부(120, 130; 160)의 내부에서 제1 원재료(M1)가 통과하는 경로의 단면적이 제2 원재료(M2)가 통과하는 경로의 단면적보다 더 크도록 하기 위해, 분리부(590)가, 예각(acute angle)을 갖도록 꺾여져 형성된다. 따라서, 이에 대응되게, 결합부(140)를 통과한 오링줄(580)의 단면은, 제1 원재료(M1)가 차지하는 제1 부채꼴(circular sector)과 제2 원재료(M2)가 차지하는 제2 부채꼴 - 제2 부채꼴은 제1 부채꼴보다 작은 면적을 가짐 - 이 합쳐진 원형 형상으로 형성된다.
도 4의 (d)에서는 압출부(120, 130; 160)의 내부에서 압출부(120, 130; 160)의 단면을 세 개의 단면을 갖도록 구획할 수 있게 분리부(690)가 형성된 경우이다. 압출부(120, 130; 160)의 구간 전체에서 이러한 단면 특징을 보이도록 분리부(690)가 기다랗게 형성되므로, 최종적으로 성형되는 오링줄(680)의 단면도 또한 이에 대응되게 제1 원재료(M1), 제2 원재료(M2) 그리고 다른 하나의 재료가 각각 차지하는 부채꼴 형상이 결합된 원형 셩상으로 형성된다.
도 4의 (a) 내지 (d)에서 분리부의 다양한 예들 및 결과적으로 성형되는 오링줄의 다양한 단면의 예들을 설명하였으나, 이러한 예들로 한정되는 것은 아님에 유의하여야 할 것이다. 예를 들어, 오링줄에서 다섯 개 이상의 서로 다른 재료들이 각각 부채꼴의 단면을 나타내도록 분리부가 형성될 수도 있다. 또한, 도 4의 설명에서 편의상 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)를 특정하여 설명하였으나, 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)의 위치는 서로 바뀔 수 있음에 유의하여야 할 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 오링 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로서, 도 5 및 도 6을 참조하여 오링 제조 방법을 설명한다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 두 가지 이상의 원재료를 사용하는 오링 제조 방법은, 구간 별로 내경이 다른 다중 구획 압출 실린더를 사용하여 제1 원재료와 제2 원재료가 서로 혼합되지 않고 분리되어 하나의 압출물인 오링줄로 압출 성형되도록 하는 압출 성형 단계(S1), 압출 성형 단계(S1)를 거쳐 성형된 오링줄에 대하여 가열을 통해 가류 공정을 진행하는 단계(S2) 및 오링줄을 원하는 길이로 절단하여 접합하는 단계(S3)를 거쳐서 최종 제품인 오링(O-ring, OR)을 형성한다.
다음으로, 도 6을 도 1a와 함께 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 두 가지 이상의 원재료를 사용하는 오링 제조 방법은, 제1 원재료(M1)와 제2 원재료(M2) - 제2 원재료(M2)는 제1 원재료(M1)와는 적어도 하나의 다른 성분을 갖는 조성물임 - 를 각각 독립적으로 준비하는 단계(S10)를 포함한다. 그런 다음, 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)를 각각 원재료 투입 및 가압부(110)에 분리하여 투입하고 가압하는 단계(S20)를 포함한다. 그런 다음, 원재료 투입 및 가압부(110)로부터의 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)를 각각 분리시켜 압출부(120, 130; 160)를 통과시키는 단계(S30)를 포함한다. 그런 다음, 압출부(120, 130; 160)를 통과한 제1 원재료(M1) 및 제2 원재료(M2)를 결합하여 오링줄을 형성하기 위해 압출부(120, 130; 160)의 단면 직경보다 작은 단면 직경을 갖는 결합부(140)를 통과시키는 단계(S40)를 포함한다. 더 나아가, 본 발명의 오링 제조 방법은, 결합부(140)를 통과하여 형성된 오링줄에 대하여 가류 공정을 위해 외부에서 열을 가하는 가열 단계(S50) 및 오링줄을 원하는 크기로 절단하여 접합하여 오링 완제품을 형성하는 단계(S60)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 두 가지 이상의 원재료를 사용하는 오링 제조 장치 및 오링 제조 방법은, 일정한 내경을 갖는 실린더를 이용하는 것이 아니라 구간 별로 내경을 다르게 하여 다중으로 구획된 실린더를 이용하는 방식으로 압출물을 성형하고 그에 따른 오링을 제조함으로써, 종래의 2 컬러 오링 성형 방법의 공정의 복잡함에서 기인하는 불량 문제, 그리고 성형 과정에서 제거되지 않는 기포로 인한 오링 자체의 불량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 2 컬러 오링 성형 방법으로 제조되는 오링에 있어서 두 가지 배합 재료 각각이 반원 형상을 이루고 이들이 합쳐져셔 원 형상을 이루는 단면 형상을 갖는 2 컬러 오링의 성형에만 국한되는 한계점을 극복하여 용도에 따라 다양한 단면 형상을 갖는 오링을 제조할 수 있다.
마지막으로 본 발명에서 사용되는 제1 원재료와 제2 원재료에 대한 예들을 열거한다.
제1 원재료 및 제2 원재료는 기본적으로 불소고무 원료를 포함하고, 트리알릴 이소시아누레이트(triallyl isocyanurate;Taic), 사이클로 헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드, 디큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 및 α,α'-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠, 다이-(2,4-다이클로로벤조일)-퍼옥시다제(Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide), 다이벤조일 퍼옥시다제(Dibenzoyl peroxide), 터트-부틸 퍼옥시벤조에이트(tertButyl peroxybenzoate), 1,1-다이-(터트-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산(1,1-di-(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane), 다이-(2-터트-부틸-퍼옥시이소프로필)-벤젠(di-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-benzene), 2,5-다이메틸-2,5-다이-(터트-부틸퍼옥시)-헥산(2,5-Dimethyl-2,5-di-(tertbutylperoxy)-hexane), 다이-터트-부틸퍼옥시다제(Di-tert-butylperoxide), 2,5-다이메틸-2,5-다이(터트-부틸퍼옥시-헥산-3(2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexyne-3) 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합으로 조성된 가류제를 혼합하여 조성될 수 있다.
또한, 제1 원재료 및 제2 원재료에 첨가되는 안료로서, BaSO4, CaCO3, SiO2, SiO2-nH2O, 실리카, TiO2, ZnO, BaSO4·ZnS, Sb2O3, C, PbCrO4·PbSO4, 2PbCrO4·PbSO4, PbCrO4, PbCrO4·PbO, PbCrO4·2PBSO4, K2O·4ZnO·4CrO3·3H2O, ZnCrO4·4Zn(OH)2), TiO2·NiO·Sb2O3, 스트론튬 디옥시도 크로뮴(strontium dioxido, chromium), PbCrO4·PbMoO4, 황산납(lead sulfate), Cu2O(oxocoppor), MFe[Fe(CN)6], 2(Al2Na2Si3O10)·Na2S4, CoO·nAl2O3, PbCrO4·KFe[Fe(CN)6], 옥소크로뮴(oxo chromium), Cr2O3·2H2O, 징크 디옥시도 크로뮴(zinc dioxido chromium), (NH4)Mn(P2O7), Co3(PO4)2 등의 무기 안료 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합, 그리고 아조 화합물(azo compounds, 예컨대, RN=NR'(여기서, R, R'은 아릴기 또는 알킬기 중 어느 하나임)), 프탈로시아닌(phthalocyanine, 예컨대, 2,11,20,29,37,38,39,40-octazanonacyclo[28.6.1.13,10.112,19.121,28.04,9.013,18.022,27.031,36]tetraconta-1,3,5,7,9,11,13,15,17,19(39),20,22,24,26,28,30(37),31,33,35-nonadecane), 안트라퀴논(anthraquinone, 예컨대, anthracene-9,10-dione), 페리논(perinone, 예컨대, 3,10,17,24-tetrazaoctacyclo[13.13.2.02,10.04,9.012,29.016,24.018,23.026,30]triaconta-1(29),2,4,6,8,12,14,16,18,20,22,26(30),27-tridecaene-11,25-dione), 퀴나크리돈(quinacridone, 예컨대, 5,12-dihydroquinolino[2,3-b]acridine-7,14-dione), 5,12-dihydroquinolino[2,3-b]acridine-7,14-dione), 이소인돌리논(isoindolinone, 2,3-dihydroisoindol-1-one), 디케노피로로피롤(diketopyrrolopyrrole, 예컨대, pyrrolo[3,2-b]pyrrole-5,6-dione), 퀴노프탈론(quinophthalone, 예컨대, 2-quinolin-2-ylindene-1,3-dione) 등의 유기 안료 중 어느 하나 또는 둘 이상의 조합, 또는 상기 무기 안료들과 상기 무기 안료들의 조합으로 이뤄질 수 있다.
또한, 제1 원재료 및 상기 제2 원재료에 첨가되는 무기 안료들과 유기 안료들은, 제1 원재료와 제2 원재료에 동일한 무기 안료들과 유기 안료들이 사용되고 조성비율을 달리하여 제1 원재료와 제2 원재료의 색깔이 구별되도록 할 수도 있다.
100 : 본 발명의 오링 제조 장치
110 : 원재료 투입 및 가압부
120, 130 : 압출부
140 : 결합부
180 : 오링줄(압출물)
190 : 분리부
110 : 원재료 투입 및 가압부
120, 130 : 압출부
140 : 결합부
180 : 오링줄(압출물)
190 : 분리부
Claims (11)
- 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치로서,
제1 원재료와 제2 원재료를 분리하여 투입하고 가압하기 위한, 원재료 투입 및 가압부(110);
상기 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료 및 제2 원재료를 분리하여 통과시키기 위한, 압출부(160) - 상기 제1 원재료 및 상기 제2 원재료는 상기 압출부의 전체 구간에서 분리된 상태를 유지함 - ;
상기 압출부의 내부에 배치되고, 상기 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료 및 제2 원재료가 각각 분리되어 상기 압출부를 통과하도록 상기 압출부의 내부 공간을 구획하는 분리부(190); 및
상기 압출부를 통과한 제1 원재료 및 제2 원재료가 결합하여 오링줄을 형성하기 위한 결합부(140) - 상기 결합부의 단면의 직경은, 상기 압출부의 단면의 최소 직경보다 상대적으로 작음 - ;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 압출부(160)는, 단면의 직경이 상대적으로 크게 형성된 제1 파트(120)와 상기 제1 파트에 비해 단면의 직경이 상대적으로 작게 형성되고 상기 결합부의 단면의 직경보다 상대적으로 크게 형성되는 제2 파트(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분리부(190)는, 상기 압출부의 내부에서 상기 제1 원재료가 통과하는 경로의 단면적과 상기 제2 원재료가 통과하는 경로의 단면적이 동일하도록 상기 압출부의 중앙에 위치하고,
상기 결합부를 통과한 오링줄의 단면은, 상기 제1 원재료가 차지하는 반원 형상과 상기 제2 원재료가 차지하는 반원 형상이 합쳐진 원형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분리부(190)는, 상기 압출부의 내부에서 상기 제1 원재료가 통과하는 경로의 단면적이 상기 제2 원재료가 통과하는 경로의 단면적보다 더 크도록 하기 위해 상기 압출부의 내부에서 상기 압출부의 단면의 지름보다 작은 폭을 갖도록 형성되고,
상기 결합부를 통과한 오링줄의 단면은, 상기 제1 원재료가 차지하는 제1 활꼴(circular segment)과 상기 제2 원재료가 차지하는 제2 활꼴 - 상기 제2 활꼴은 상기 제1 활꼴보다 작은 면적을 가짐 - 이 합쳐진 원형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분리부(190)는, 상기 압출부의 내부에서 상기 제1 원재료가 통과하는 경로의 단면적이 상기 제2 원재료가 통과하는 경로의 단면적보다 더 크도록 하기 위해 예각(acute angle)을 갖도록 꺾여져 형성되고,
상기 결합부를 통과한 오링줄의 단면은, 상기 제1 원재료가 차지하는 제1 부채꼴(circular sector)과 상기 제2 원재료가 차지하는 제2 부채꼴 - 상기 제2 부채꼴은 상기 제1 부채꼴보다 작은 면적을 가짐 - 이 합쳐진 원형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 분리부(190)는, 상기 압출부의 내부에서 상기 압출부의 단면을 세 개 또는 네 개 이상의 단면을 갖도록 구획하도록 형성되고,
상기 결합부를 통과한 오링줄의 단면은, 상기 제1 원재료가 차지하는 부채꼴, 상기 제2 원재료가 차지하는 부채꼴, 그리고 상기 제1 원재료 및 상기 제2 원재료 이외의 다른 재료가 차지하는 부채꼴이 합쳐진 원형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치는,
상기 결합부(140)의 후단에서 연장되고, 가류 공정을 위해 상기 결합부를 통과한 오링줄에 대해 외부에서 가열하기 위한 가열부(250);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1 원재료 및 상기 제2 원재료는 불소 고무원료를 포함하고, 상기 제2 원재료는 상기 제1 원재료와는 적어도 하나의 다른 성분을 갖는 재료인 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치는,
상기 결합부(140)의 후단에 위치하고 다각형의 단면 형상을 갖는 노즐부(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 장치.
- 반도체 제조 설비용 오링 제조 방법으로서,
제1 원재료와 제2 원재료 - 상기 제2 원재료는 상기 제1 원재료와는 적어도 하나의 다른 성분을 갖는 조성물임 - 를 각각 독립적으로 준비하는 단계;
상기 제1 원재료 및 상기 제2 원재료를 각각 원재료 투입 및 가압부에 분리하여 투입하고 가압하는 단계;
상기 원재료 투입 및 가압부로부터의 제1 원재료 및 제2 원재료를 각각 분리시켜 압출부를 통과시키는 단계; 및
상기 압출부를 통과한 제1 원재료 및 제2 원재료를 결합하여 오링줄을 형성하기 위해 상기 압출부의 단면 직경보다 작은 단면 직경을 갖는 결합부를 통과시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 방법.
- 청구항 10에 있어서, 상기 반도체 제조 설비용 오링 제조 방법은,
상기 결합부를 통과하여 형성된 오링줄에 대하여 가류 공정을 위해 외부에서 열을 가하는 가열 단계; 및
상기 오링줄을 절단하여 접합하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 설비용 오링 제조 방법.
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