KR20200061842A - SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드 - Google Patents

SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 표면 조도 및 강도 특성을 나타낼 뿐만 아니라 유리 등의 성형물 이형시 융착 현상 없이 박리될 수 있는 그라파이트 몰드에 관한 것이다.

Description

SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드 {Graphite Mold with Coating layer of SiC and SiOC/C}
본 발명은 SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 우수한 표면 조도 및 강도 특성을 나타낼 뿐만 아니라 유리 등의 성형물 이형시 융착 현상 없이 박리될 수 있는 그라파이트 몰드에 관한 것이다.
일반적으로 안경렌즈나 카메라용 유리렌즈 등의 유리 제품을 제작하기 위해서 이를 위한 성형용 몰드가 사용되고 있다.
이와 같은 몰드를 구성하는 재료로 내열성이 우수한 그라파이트 몰드가 제안되었으나 반복사용시 그라파이트 몰드가 산화되어 발생되는 오염현상과 소재 자체가 가지는 기공형상이 그대로 유리성형품에 전사되는 새로운 문제점이 발생하게 되었다.
상기와 같은 기공형상의 전사 문제를 해결하기 위하여, 고온에서도 안정한 SiC 재질의 몰드를 사용하고 있다. 이러한 SiC를 보호층으로 가지는 몰드는 그라파이트에 SiC 층을 화학기상증착법(CVD)으로 증착하고, 그 SiC 층을 경면 가공하여 사용하고 있다.
그러나 이러한 방법은 그라파이트의 모재 표면에 별도로 SiC 층을 형성하는 것으로, 모재 접촉면과의 결속력이 약해 성형품 이형시 융착 현상이 발생하여 안정성이 떨어진다는 문제점이 있어, SiC를 이형재로서 사용하기에는 어려움이 있었다.
따라서, 박리 현상을 방지할 수 있는 우수한 특성의 그라파이트 몰드에 대한 개발이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-0776252호
본 발명의 SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드에 있어서 상기한 문제점을 해결하고자 예의 연구 검토한 결과,
종래 사용되는 CVD 방법을 이용하여 그라파이트 모재 상에 SiC 층을 형성하는 것이 아니라, 그라파이트의 기공 내로 실리콘을 침투시켜 기공 내 탄소와 실리콘의 반응을 통해 상기 기공을 채워주어 안정성 있는 SiC 층을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 SiC 층 상에 SiOC/C 층을 추가로 형성하여 이형시 융착 현상 없이 성형품을 박리할 수 있음을 알아내고, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 우수한 안정성, 표면 조도 및 강도 특성을 나타낼 뿐만 아니라 유리 등의 성형물 이형시 융착 현상 없이 박리될 수 있는 그라파이트 몰드를 제공하기 위한 것이다.
한편으로, 본 발명은
그라파이트 모재;
상기 그라파이트 모재의 상단부 기공 내 형성되는 SiC 코팅층; 및
상기 SiC 코팅층 상에 형성되는 SiOC/C 코팅층;을 포함하고,
상기 SiC 코팅층은 상기 그라파이트 모재의 상단부 기공에 기체 상태의 실리콘을 침투시키고, 상기 실리콘이 탄소와 반응하여 SiC를 형성하면서 상기 기공을 채움으로써 형성되며,
상기 SiOC/C 코팅층에서 탄소(C)의 함량(y)은 실리콘(Si) 함량 대비 1.5 < y < 4.5의 비율로 나타나는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 SiOC/C 코팅층에서 탄소(C)의 함량(y)은 실리콘(Si) 함량 대비 1.8 < y < 4.5의 비율로 나타나는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 상기 SiC 코팅층은 VDR(Vapor Deposition Reaction)법에 의해서 상기 그라파이트 모재의 기공에서 실리콘과 카본이 발열 활성 반응을 일으켜 SiC가 형성되어 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 SiOC/C 코팅층은 증착, 습식 또는 건식 공정을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 SiOC/C 코팅층이 습식 공정을 이용하여 형성되는 경우 카보실란계 또는 실록산계 고분자 용액을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 카보실란계 고분자는 폴리카보실란, 폴리페닐카보실란, 폴리비닐카보실란 및 폴리메틸실란으로 구성된 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 실록산계 고분자는 폴리페닐실록산 및 폴리다이메틸실록산으로 구성된 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 그라파이트 모재의 상단부 기공 내에 형성되는 SiC 층은 두께 1.0 내지 100.0 ㎛로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 SiC 층 상에 형성되는 SiOC/C 코팅층은 두께 0.1 내지 1.0 ㎛로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 그라파이트 몰드는, 그라파이트 모재의 기공 내로 실리콘을 침투시켜 기공을 채워줌으로써 모재와 상단부 SiC 코팅층 간에 결속력을 향상시켜 안정성이 증진될 수 있다. 또한, 상기 SiC 코팅층 상에 SiOC/C 층을 추가로 형성하여 유리 등의 성형물 이형시 융착 현상 없이 박리할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 SiC 코팅층 및 SiOC/C 코팅층은 우수한 표면 조도 및 강도 특성을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 그라파이트 몰드를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 몰드의 강도를 나타낸 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 몰드의 표면을 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 SiC 코팅층이 형성된 그라파이트 모재의 온도 변화와 표면 강도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 몰드의 단면 및 표면을 나타낸 SEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 몰드의 표면 조도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 SiOC/C 코팅층의 TEM 이미지이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 몰드의 이형 테스트 결과를 나타낸 그림이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 그라파이트 몰드의 유리 이형 결과를 나타낸 이미지이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드(10)는,
그라파이트 모재(100);
상기 그라파이트 모재의 상단부 기공(110) 내에 형성되는 SiC 코팅층(200); 및
상기 SiC 코팅층 상에 형성되는 SiOC/C 코팅층(300);을 포함하고,
상기 SiC 코팅층은 상기 그라파이트 모재의 상단부 기공에 기체 상태의 실리콘을 침투시키고, 상기 실리콘이 탄소와 반응하여 SiC를 형성하면서 상기 기공을 채움으로써 형성되며,
상기 SiOC/C 코팅층에서 탄소(C)의 함량(y)은 실리콘(Si) 함량 대비 1.5 < y < 4.5의 비율로 나타나는 것을 특징으로 한다.
상기 VDR(Vapor Deposition Reaction)법은 먼저, 금속 Si를 기체 상태의 Si로 승화시킨 후, 그라파이트의 표면 상에서 Si 기체와 탄소를 반응시켜 표면에 SiC 층을 형성하는 방법이다.
구체적으로 본 발명에 따른 그라파이트 몰드는, 상기 VDR법에 의해서 그라파이트 모재의 기공에 실리콘(Si)을 채우면서 실리콘과 카본이 발열 활성 반응을 일으켜 기공 내에 SiC 코팅층이 형성된다. 이를 통해, 그라파이트 모재의 상단에 단층의 SiC 층을 형성하기 보다는, 그라파이트 모재 내부에 침투된 SiC 코팅층을 형성하게 되며 일정 두께 이상에서는 Si를 형성하게 된다.
이와 같이 형성된 SiC 코팅층은 그라파이트 모재 내부에서부터 형성된 SiC로 인해 결속력이 향상되어, 1회의 VDR법을 통해서 얇은 두께로 형성되어도 물리/화학적 결속력에 의해 코팅층의 박리를 방지할 수 있어 성형용 몰드로 사용되기에 적합하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 그라파이트 모재의 상단부 기공 내에 형성되는 SiC 층은 두께 1.0 내지 100.0 ㎛로 형성되고, 상기 SiC 층 상에 형성되는 SiOC/C 코팅층은 두께 0.1 내지 1.0 ㎛로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 그라파이트 모재의 상단부 기공 내로 투입되지 못한 실리콘(Si)에 의해서 상기 그라파이트 모재의 표면 상에 SiC 층이 0.1 내지 1.0 ㎛의 얇은 두께로 추가로 형성될 수 있다.
본 발명에서는, SiC 코팅층 상에 SiOC/C 코팅층을 추가로 형성함으로써 성형시 발생하는 융착 현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 SiOC/C 코팅층 대신에 탄소 함량이 적은 SiOC 코팅층을 형성하여도 융착에 의한 불량률을 낮출 수는 있으나, 탄소의 함량이 높은 SiOC/C 코팅층이 몰드의 형상에 관계 없이 융착을 방지할 수 있으므로, SiOC/C 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 SiOC/C 코팅층은 증착, 습식 또는 건식 공정을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 SiOC/C 코팅층이 습식 공정을 이용하여 형성되는 경우 카보실란계 또는 실록산계 고분자 용액을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 카보실란계 고분자는 폴리카보실란, 폴리페닐카보실란, 폴리비닐카보실란 및 폴리메틸실란으로 구성된 군으로부터 선택된 1종을 사용할 수 있다. 상기 실록산계 고분자는 폴리페닐실록산, 폴리다이메틸실록산 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 SiOC/C 코팅층의 형성은 용액공정, 기상증착 등의 방법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 용액공정의 경우, 실리콘계 고분자 (카보실란계 고분자, 실라잔계 고분자, silicone이라고 지칭하는 실리콘계 고분자 등)를 유기 용매에 용해하여 dip coating, spin coating, 분무코팅 등을 적용할 수 있다. 또한, 기상증착 방법으로는 CVD 방법으로 SiO source와 CO를 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 코팅층의 경화 및 열처리 조건에 따라 탄소의 함량이 조절 가능하다.
상기 코팅층의 경화 조건으로는, 상온 ~ 350 ℃에서 수행하는 것이 바람직하고, 열처리는 800 내지 1200 ℃에서 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 상온(25 ℃)에서 경화하는 경우, 산화가 덜 진행되어 탄소 함량이 많을 수는 있으나 코팅층이 불안정하여 깨질 수도 있다. 따라서, 상기 경화 조건은 150 ~ 350 ℃에서 수행하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 그라파이트 몰드는, 탄소 함량이 많은 SiOC/C 코팅층을 구비함으로써 성형물 이형시 발생되는 융착 현상이 보다 개선될 수 있다. 따라서, 상기 범위에서 경화 및 열처리됨으로써, SiOC/C 코팅층에서 실리콘 함량 대비 탄소 함량을 조절할 수 있으므로 융착 현상이 보다 우수한 그라파이트 몰드를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 SiOC/C 코팅층에서 탄소(C)의 함량(y)은 실리콘(Si) 함량 대비 1.5 < y < 4.5의 비율로 나타나는 것이 바람직하고, 1.8 < y < 4.5의 비율로 나타나는 것이 보다 바람직하다.
탄소의 함량이 낮은 y < 1.5 인 경우 Si-O-C network를 형성하여 고온에서도 안정한 유리막을 형성할 수 있으나, 탄소의 흑연화가 현저히 떨어진다. 그러나, y > 1.5인 경우 잉여의 탄소는 효과적으로 흑연화가 진행되어 SiOC network와 함께 SiOC/C multi-phase층을 형성함으로써 성형몰드로서의 사용에 있어 불량률을 현저히 낮출 수 있다. 반면, 탄소의 함량이 y > 4.5인 경우에는 과도한 탄소 phase에 의해 코팅층의 산화 안정성을 확보할 수 없어 코팅층을 형성함으로써 그라파이트 몰드의 사용연한을 연장하고자 하는 본연의 목적을 잃게 된다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 1: SiC 코팅층의 형성
그라파이트 지그를 반응로를 관통하여 진공챔버에 연결한 후 그라파이트 모재를 그라파이트 지그에 올려놓았다. 이로 인해, 상기 진공챔버 내부를 흐르는 냉각수의 냉기를 그라파이트 지그가 전달받고, 열전도성이 좋은 그라파이트 지그는 전달받은 냉기를 그라파이트 모재에 전달하여 그라파이트 모재를 냉각시켰다. 이어서 Si 분말을 반응로 내부에 주입한 다음, 반응로 내부를 1400 ~ 1500℃로 설정하여 유지하였다. 이때, 분말 상태의 Si가 기체 상태로 변하여 그라파이트 모재로 이동하며, 그라파이트 모재의 기공 내에 기체 상태의 Si를 채워주었다. 이와 같이 그라파이트 모재의 기공 내로 채워진 기체 상태의 Si가 상기 냉각된 그라파이트 모재에 닿을 때 액체 상태의 Si로 변하였고, 그라파이트 모재 기공 내 액체 상태 Si와 그라파이트 모재의 C가 발열 활성 반응을 일으켜 그라파이트 모재 내층에 SiC 코팅층이 형성된 몰드 시편을 제조하였다.
실시예 2: SiOC/C 코팅층의 형성
카보실란계 고분자인 폴리페닐카보실란(PPCS)을 시클로헥산에 녹여주어 용액을 제조하였다. 이때, 상기 용액의 농도는 20 wt%로 하였다. 그런 다음, 상기 실시예 1에서 제조된 몰드 시편을 1분 동안 담지시킨 후, 20 mm/min의 속도로 끌어올렸다. 액상 코팅된 시편은 150 ℃에서 1시간 경화시킨 후, Ar 분위기 800 ℃에서 1시간 동안 열처리를 실시하여 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드를 제조하였다.
실시예 3: SiOC/C 코팅층의 형성
상기 액상 코팅된 시편을 200 ℃에서 5시간 동안 경화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
실시예 4: SiOC/C 코팅층의 형성
상기 액상 코팅된 시편을 300 ℃에서 5시간 동안 경화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
실시예 5: SiOC/C 코팅층의 형성
상기 액상 코팅된 시편을 350 ℃에서 5시간 동안 경화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
실시예 6: SiOC/C 코팅층의 형성
상기 액상 코팅된 시편을 상온 (25 ℃)에서 5시간 동안 경화시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
실시예 7:　SiOC 코팅층의 형성
카보실란계 고분자로 폴리페닐카보실란 대신 폴리카보실란(PCS)을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
실시예 8:　SiOC 코팅층의 형성
카보실란계 고분자로 폴리페닐카보실란 대신 폴리카보실란(PCS)을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
실시예 9:　SiOC 코팅층의 형성
카보실란계 고분자로 폴리페닐카보실란 대신 폴리카보실란(PCS)을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 6과 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
비교예 1: SiC 코팅층의 형성
Si와 C를 기상반응시키는 기상반응증착법을 이용하여 SiC 코팅층이 형성된 몰드 시편을 제조하였다.
비교예 2 및 3: SiOC/C 코팅층의 형성
액상 코팅된 시편을 각각 450℃ 및 550 ℃에서 5시간 동안 경화시키는 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
비교예 4 및 5: SiOC 코팅층의 형성
액상 코팅된 시편을 각각 450℃ 및 550 ℃에서 5시간 동안 경화시키는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 코팅층이 형성된 몰드를 제조하였다.
실험예 1: SiC 코팅층의 표면 조도 및 강도의 측정
도 2를 참조로, 도 2의 (a)는 SiC 코팅층이 형성된 그라파이트 모재를 나타낸 사진이다. 도 2의 (a)에서 C는 그라파이트 모재의 기공을 나타낸 것이고, B는 상기 모재의 기공 내에 SiC가 형성된 것을 나타낸 것이며, A는 그라파이트 모재의 표면에 SiC 층이 얇은 층으로 형성된 것을 나타낸 것이다. 또한 도 2의 (b)는 (a)에서의 A, B 및 C에서의 표면 조도를 나타낸 것으로, 이를 통해 그라파이트 모재 자체(C)보다 SiC가 모재 기공 내부에 형성되거나(B) 표면 상에 얇은 두께로 형성되는 경우(A) 강도(intensity)가 우수하다는 것을 알 수 있다.
아울러, 도 3을 참조로, 도 3의 (a)에서는 그라파이트 모재의 표면을 나타낸 것이고, (b)는 실시예 1에서 형성된 코팅층에 의해 개선된 그라파이트 모재의 표면을 나타낸 것이다. 상기 코팅층에 의해서 기공이 채워졌음을 알 수 있다.
도 4를 참조로, 그라파이트 모재의 강도는 505MPa이며, 상기 실시예 1에서 제조된 SiC 코팅층에 의해 표면 강도가 향상됨을 알 수 있었다.
또한, 아래 표 1에 상기 실시예 1에서 제조된 SiO 코팅층 및 실시예 2에서 제조된 SiOC/C 코팅층의 표면 조도(Ra) 측정 값을 나타내었다.
구분 Ra
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
1 0.14 0.13 0.22 0.15
2 0.23 0.16 0.10 0.19
3 0.24 0.17 0.13 0.16
4 0.22 0.12 0.28 0.20
5 0.23 0.11 0.17 0.19
평균 0.212 0.138 0.18 0.178
평균 0.165
표 1을 참조로, 실시예 2 내지 4에서 형성된 SiOC/C 코팅층으로 인해 표면 조도가 34% 이상 개선되었음을 알 수 있다. 따라서, 그라파이트 모재 내에 SiC 코팅층을 단독으로 형성한 경우보다, SiC 코팅층 상에 SiOC/C 코팅층을 형성함으로써 우수한 표면 조도 효과를 나타낼 수 있다.
아울러, 도 5 및 6을 참조로, 실시예 1에 따른 VDR 방법에 의해 제조된 몰드 시편과 비교예 1에 따른 CVD 방법에 의해 제조된 몰드 시편을 비교한 결과, 비교예 1의 몰드 시편은 SiC 코팅층이 6 ㎛ 이상 두껍게 증착 형성되었으며, 두께의 증가에 의해서 표면 모폴로지가 악화되었으며 표면 조도가 실시예 1 대비 증감율 150 내지 350% 이상으로 커져 몰드로서의 역할을 하지 못함을 알 수 있었다.
실험예 2: 탄소 함량별 특성 측정
상기 실시예 2 내지 9와 비교예 2 내지 5를 통해 경화 조건에 따른 탄소 함량을 측정하였고, 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.
경화온도
(Curing temp.)		 PPCS PCS
25℃ SiO0.39C4.28 SiO0.17C1.78
150℃ SiO0.45C4.19 SiO0.19C1.81
200℃ SiO0.47C4.10 SiO0.37C1.81
300℃ SiO0.62C3.89 SiO0.61C1.81
350℃ SiO0.83C3.51 SiO0.88C1.65
450℃ SiO0.95C1.47 SiO1.07C1.30
550℃ SiO1.64C0.63 SiO1.64C0.34
표 2를 참조로, PCS를 사용한 경우보다 PPCS를 사용하여 제조된 코팅층에서 탄소의 함량이 더 많고, 경화 공정을 350 ℃ 이하 조건에서 수행한 경우에 탄소의 함량이 더 많은 것을 알 수 있었다.
아울러, PCCS를 사용하여 제조된 코팅층은 도 7과 같이 잉여의 탄소가 흑연화되어 SiOC와 혼재하는 복합 구조를 형성하게 되므로 유리 성형시 유리의 융착을 방지하는 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 표 2를 참조로, 경화온도가 450 또는 550 ℃인 경우(비교예 2 내지 5), 탄소의 함량이 지나치게 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 상온(25 ℃)에서 경화하는 실시예 6의 경우, 산화가 덜 진행되어 탄소 함량이 많을 수는 있으나 코팅층이 불안정하여 깨지는 문제점이 발생하였다. 이를 통해, 경화 온도는 150 내지 350 ℃인 것이 바람직함을 알 수 있었다.
실험예 3: 이형 테스트
상기 실시예 1, 2(PPCS) 및 7(PCS)에서 제조된 몰드 시편의 이형 테스트를 수행하였다. 먼저, 실시예 1, 2 및 7에서 제조된 각각의 그라파이트 몰드 시편 상단에 시편 표면 면적보다 큰 유리 시편을 위치시켰다. 상기 유리 시편 상단에 추를 올리고 800 내지 850 ℃에서 열처리하였다. 일정 시간 후에, 유리 시편의 성형 상태와 유리 시편의 융착 여부 및 접촉 불량 여부를 확인하였다.
도 8을 참조로, 실시예 1 및 7의 시편 모두 붉은색으로 표시된 외곽 부분이 강하게 융착 되어 있었다. 각 부분의 현미경 관찰 결과, 코팅층이 일부 떨어져 있으며 실시예 7의 경우 유리에 코팅층이 결합되어 있었다. 한편, 실시예 1의 시편 코팅층은 떨어지지 않았다.
반면, 도 9를 참조로, 실시예 2의 PPCS를 이용하여 SiOC/C 코팅층이 형성된 몰드 시편은 융착 현상 없이 유리가 성형되었다.
따라서, 실시예 7에 의해 형성된 SiOC 코팅 시편은 모서리 부분에서 유리의 융착 현상이 발생된 반면, 실시예 2에 의해 형성된 SiOC/C 코팅 시편은 전 면적에서 유리의 융착 현상이 해소되었음을 확인하였다. 이를 통해 SiOC 코팅층 보다 탄소의 함량이 더 많은 SiOC/C 코팅층을 사용하는 경우, 융착 현상 없이 유리 등의 성형물을 보다 잘 박리할 수 있음을 알 수 있었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
10: 그라파이트 몰드
100: 그라파이트 모재
110: 기공
200: SiC 코팅층
210: SiC로 채워진 기공
300: SiOC/C 코팅층

Claims (9)

  1. 그라파이트 모재;
    상기 그라파이트 모재의 상단부 기공 내에 형성되는 SiC 코팅층; 및
    상기 SiC 코팅층 상에 형성되는 SiOC/C 코팅층;을 포함하고,
    상기 SiC 코팅층은 상기 그라파이트 모재의 상단부 기공에 기체 상태의 실리콘을 침투시키고, 상기 실리콘이 탄소와 반응하여 SiC를 형성하면서 상기 기공을 채움으로써 형성되며,
    상기 SiOC/C 코팅층에서 탄소(C)의 함량(y)은 실리콘(Si) 함량 대비 1.5 < y < 4.5의 비율로 나타나는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 SiOC/C 코팅층에서 탄소(C)의 함량(y)은 실리콘(Si) 함량 대비 1.8 < y < 4.5의 비율로 나타나는 것을 특징으로 하는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 SiC 코팅층은 VDR법에 의해서 상기 그라파이트 모재의 기공에서 실리콘과 카본이 발열 활성 반응을 일으켜 SiC가 형성되어 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 SiOC/C 코팅층은 증착, 습식 또는 건식 공정을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 SiOC/C 코팅층이 습식 공정을 이용하여 형성되는 경우 카보실란계 또는 실록산계 고분자 용액을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 카보실란계 고분자는 폴리카보실란, 폴리페닐카보실란, 폴리비닐카보실란 및 폴리메틸실란으로 구성된 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
  7. 제5항에 있어서, 상기 실록산계 고분자는 폴리페닐실록산 및 폴리다이메틸실록산으로 구성된 군으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 그라파이트 모재의 상단부 기공 내에 형성되는 SiC 층은 두께 1.0 내지 100.0 ㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 SiC 층 상에 형성되는 SiOC/C 코팅층은 두께 0.1 내지 1.0 ㎛로 형성되는 것을 특징으로 하는, SiC 및 SiOC/C 코팅층이 형성된 그라파이트 몰드.
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