플라즈마 표면개질 원리

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플라즈마 표면개질 원리에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

전시킨다. 이 때 충돌하는 전자의 에너지가 충분히 크면(수십 eV 이상) 표면 분자
의 결합을 끊어 활성화 시킨다.
이렇게 활성화된 표면 분자는 불안정한 분자구조이기 때문에 다른 물질과 결합하려
는 성질(화확적 활성)이 매우 강해진다.
플라즈마내의 래디칼()들은 반응성이 매우 강해 서로 빠른 속도
로 반응하며 활성화된 분자표면과도 반응한다.
이러한 공기 래디칼(플라즈마)과 제품표면의 활성분자와의 결합은 제품표면의 분자
구조를 변화시키며, 변화된 표면 분자구조는 변화전의 분자구조보다 불안정하여
다른 물질과 결합하려는 성질이 강해진다.
이러한 과정으로 유기물(제품)표면이 활성화되고, 표면 분자구조가 변화되어 표면
장력이 낮아지며 이러한 표면장력은 방전전압과 방전량(방전주기,유전체 종류,유전체
두께)을 조절함으로써 조절이 가능하다.
또한 방전공간에 공기외에 특수 가스()를 사용해 방전함으
로써 특수한 형태의 래디칼을 다량 형성하고 이들을 활성표면과 반응시킴으로써
표면 분자구조를 원하는 형태로 바꿀 수 있으며 이러한 과정을 통해 표면장력을
낮추거나(소수성 표면 형성) 표면경도를 높이는 등의 특수한 개질을 하기도 하며
이러한 표면 개질 방법을 단순 공기 래디칼하에서의 표면 개질과 구분하기위해 플라
즈마 표면 개질이라 칭하기도 한다.
3. 코로나 방전장치 구조에 따른 특성
(1) 고정 방전극형 코로나 개질 장치
그림과 같이 구조가 간단하여 제작비가 저렴하나 유전체를 자연 냉각시키기 때문
에 내열온도가 높은 유전체(세라믹, Quartz)를 사용해야 하며 이로 인해 대형설비
제작이 어렵고, 방전극(유전체) 수명이 짧다.
대부분 세라믹을 유전체로 사용하며 소형 개질 장치(폭50Cm이내)에 주로 사용
된다.
그림2. 고정 방전극형 코로나 개질 장치 구조
(2) 회전 방전극형 코로나 개질 장치
방전극을 회전시키기 때문에 구조가 복잡하지만 회전에 의해 방전극을 강제 냉각
시키기 때문에 유전체 재질에 제한이 없고 방전극 수명도 길다.
대부분 세라믹, Quartz, 파이렉스 글라스를 유전체로 사용하며, Quartz나 파이렉스
글라스를 유전체로 사용하면 반영구적 수명을 가진다.
그림3. 회전 방전극형 코로나 개질 장치
(3) 금속 방전극형 코로나 개질 장치
접지전극에 유전체를 고정하기 때문에 냉각이 용이해 유전체 재질에 제한이 없으나
금속을 방전극으로 사용하기 때문에 방전이 균일하지 않아 강한 Streamer Corona
또는 Spark가 발생해 제품에 심각한 손상을 주기 쉽고 균일한 표면 개질이 어렵다.
대부분 실리콘고무(Silicon Rubber)를 유전체로 사용하여 대형 코로나 개질 장치
(폭2m이상)를 만들 때 사용하는 방법이며 유전체 수명이 짧다.
그림4. 금속 방전극형 코로나 개질 장치
4. 유전체 재질에 따른 방전 System 장ㆍ단점
재질
장 점
단 점
비 고
세라믹
1.내열온도가 높아 냉각없이
사용가능
2.유전율이 높아 고밀도 방전에
유리
1.소결 성형하기 때문에 내부에
미세 공극이 존재해 쉽게
파괴됨
2.대형 방전극(1m이상)제작이
불가능
3.습도가 높은곳일 수록 수명이
짧아짐
초기
코로나
처리기
Glass
(석영
파이렉스)
1.결정질이기 때문에 수명이 김
(반영구적 사용)
2.유전 정점이 낮아 고주파
사용이 용이하여 고밀도 방전
에 유리함
1.기계적 충격에 약함
2.대형 방전극(2m이상)제작이
어려움
최신
코로나
처리기
실리콘러버
1.성형이 자유로와 대형 방전극
제작이 가능함
1.절연강도가 낮고 결정질이
아니기 때문에 수명이 짧음
(1년이내)
2.날카로운 물건(침,칼,손톱 등)
에 쉽게 파괴됨
3.습도가 높은 곳 일수록
수명이 짧아짐
4.유전점정이 높아 손실이 크고
고주파에 사용이 불가능함
5.유전정점이 높고 내열온도가
낮으며 표면 강도가 낮아
반드시 접지 전극쪽에
사용해야함
파괴가
쉬움
대형
코로나
처리기
5. 전원 방식에 따른 System 장ㆍ단점
전원방식
장 점
단 점
비 고
Inverter
방식
1.System이 간단하며 크기가
작고 가격이 싸다
1.출력 Ripple이 커서
Uniform한 개질이 어렵다
(개질 후 제품표면
에 Corona wave가 형성됨)
2.출력 Power 미세조정이
어렵다
3.에너지 효율이 낮다
(70%이하)
Converter
방식
1.출력 Ripple이 적어 개질
특성이 우수하다
2.출력 Power를 정밀하게
조절할 수 있다
3.에너지 효율이 높다
(85%이상)
1.System이 복잡하고 크기가
크며 가격이 비싸다

키워드

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