KR100297474B1

KR100297474B1 - 박막형성방법및진공증발장치

Info

Publication number: KR100297474B1
Application number: KR1019970059781A
Authority: KR
Inventors: 요시까즈 미야자와; 도모노리 아오리
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2001-09-03
Also published as: TW499492B; HK1010850A1; DE69710290T2; KR19980042381A; EP0842711B1; EP0842711A1; DE69710290D1; US6119626A

Abstract

본 발명은 기재 또는 기재 상의 코팅 막의 표면 처리에 사용되는 재료 및 이와 같은 표면 처리에 의한 박막 형성 방법에 관한 것이다. 저온 경화성 물질로 이루어진 다공질재에 유기 실리콘류 화합물 또는 퍼플루오로기 함유 화합물과 같은 발수성 유기 물질을 함침시켜 박막 형성재를 제조한다. 진공 중에서 다공질재에 보유된 발수성 유기 물질을 증발시켜서, 기재 위에 발수성 박막을 형성하여 기재에 방오염성, 방수성을 제공한다.

Description

박막 형성 방법 및 진공 증발 장치 {Thin-Film Forming Material and Method for Forming Thin-Film}

본 발명은 기재 또는 기재 상의 코팅 막의 표면 처리에 사용되는 재료 및 이와 같은 표면 처리에 의한 박막 형성 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 각종의 기재 또는 기판의 표면 처리에 있어서, 방오염성, 방수성, 방분진성 등을 나타내는, 유기 재료로 이루어진 박막을 기재의 표면에 형성하여 박막에 이들 특성을 부여한다. 이와 같은 박막을 형성하기 위해, 예를 들어 일본 특개소 제 60-40254호에는 유기 용매에 희석된 발수성 물질을 기재 상에 형성된 하도층에 직접 도포하는 방법이 개시되어 있고, 일본 특개소 제 61-130902호에는 발수성 물질의 용액에 기재(렌즈)를 침지하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 일본 특개소 제 4-72055호에는 진공조에서 다공질 세라믹에 함침된 유기물질을 증발시키고, 이어서 증발된 물질을 기재 상에 증착시켜서 기재 위에 보호막을 형성하는 방법이 개시되어 있고, 일본 특개소 제 6-340966호에는 진공조에서 섬유상의 금속괴에 함침된 유기 물질을 증발시키고, 이어서 증발된 물질을 무기질 코팅막 위에 증착시켜서 무기질 코팅막 위에 유기막을 형성하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 전술한 막형성 방법은 하기와 같은 문제점이 있다.

발수성 물질을 기재 위에 직접 도포하는 방법에서, 충분히 균일한 코팅 막이 항상 얻어지는 것은 아니다. 특히, 진공 증착과 같은 진공 공정에 의해 형성된 무기질 박막 상에 발수성 물질을 도포하는 경우, 진공 증착에 의해 기재 위에 무기질 막을 형성 한 후 진공조로부터 기재를 취하고, 이어서 다른 단계에서 발수성 물질로 기재를 코팅할 필요가 있다. 즉, 전체적으로 공정이 복잡해지고, 불균일하게 코팅되기 쉽다. 결과적으로, 균질한 발수성 박막을 얻기 어렵다.

침지법은, 특히 진공 공정에 의해 형성된 박막 위에 발수성 물질을 도포하는경우, 상기의 직접 도포법과 유사한 복잡한 공정을 필요로 한다. 더욱이, 발수성 물질의 희석 용액 필요량이 실질적인 코팅량보다 많으므로, 폐액을 배출하기 위한 추가의 설비 및 처리 비용이 필요하다.

세라믹 물질에 함침된 유기 물질을 증발시키는 방법에서, 세라믹 물질을 형성하기 위해 프레싱(pressing) 및 고온 소결과 같은 공정이 필요하고, 또한 유기 물의 함침량을 제어하기 위해 세라믹 물질의 공극율을 미세하게 조절할 필요가 있다. 즉, 세라믹 물질의 입도, 소결 온도, 순도 등을 정밀하게 제어할 필요가 있고, 따라서 물질의 제조 공정이 더욱 복잡해지고 제조비가 증대된다. 또한, 세라믹 물질의 제조에 유기 결합제를 사용하는 경우가 많다. 따라서, 유기 물질(유기 결합제 또는 그의 분해 생성물)이 세라믹 물질 중에 잔재하는 경우, 세라믹 물질에 함침된 막형성재(예를 들면, 유기 실리콘 또는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물과 같은 발수성 물질)와 반응하거나 함께 증발되어 대상물, 즉 기재 위에 부착된다. 따라서, 얻어진 박막은 접촉각의 저하와 같은 열화된 특성을 나타내고, 방분진성 및 방수성과 같은 바람직한 특성을 얻을 수 없다.

섬유상 금속괴에 함침된 유기 물질을 증발시키는 방법은 상기 기타 방법에 비해 간단하다. 그러나, 특히, 구리 및 알루미늄과 같은, 융점이 600 ℃ 내지 800 ℃인 금속을 사용하는 경우, 금속괴는 특정 가열 조건하에서 용해되기 시작하거나 또는 용해된 금속 자체가 증발하여 기재에 부착되어 결과적으로 착색 또는 접촉각을 감소시키는 등, 얻어진 박막의 특성에 악영향을 미친다. 또한, 금속의 열전도율이 높으므로 온도 증가 속도가 현저히 높다. 따라서, 경우에 따라 함침된 유기물질의 증발량이 정밀하게 조정되어야 한다.

본 발명의 목적은 기재 위에 간단한 공정으로 방오염성, 방수성, 방분진성 및 방유성과 같은 바람직한 특성을 갖는 균일한 박막이 안정적으로 형성될 수 있도록 해주는 박막 형성재 및 이와 같은 박막의 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예의 박막 형성재의 제조시에 석고를 플라스틱제 주형에 충전한 상태를 도시하는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 사용하는 진공 증착 장치의 구조도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 주형

2: 석고

3: 진공 증발 장치

4: 진공조

5: 저항 가열 전극

6: 저항 가열 보드

7: 렌즈

본 발명의 박막 형성재는 저온 경화성 물질로 이루어진 다공질재에 박막 형성 물질을 함침시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 박막 형성 방법은 저온 경화성 물질로 이루어진 다공질재 중에 함침된 박막 형성 물질을 증발시켜서 기재 위에 박막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 박막 형성재에 있어서, 박막 형성 물질은 다공질재에 보유되고, 바람직하게는 증발에 의해 기재 위에 증착된다. 본 발명의 박막 형성재는 다공질재로서 저온 경화성 물질을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, "저온 경화성 물질"이란 예를 들면, 물 또는 물 함유 알코올을 가하고, 실온 내지 약 100 ℃의 범위의 온도에서 가공하여(예를 들면, 가열하여) 경화되는 분말상 물질을 의미한다. 그러나, "저온 경화성 물질"에는 경화 반응시에 물질 자체의 발열에 의해 100 ℃를 초과하는 경화 온도를 발생시키는 물질도 포함된다.

상기 저온 경화성 물질로서는, 상술한 바와 같은 물(또는 물 함유 알코올)에의해 경화된 다공질 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들면 포틀랜드 시멘트(Portland cement) 및 알루미나 시멘트와 같은 무기질의 점착 물질, 석고(황산칼슘), 석회(산화칼슘 또는 수산화칼슘), 및 산화아연과 같은 무기질의 다공질 물질이 있다. 이들 중에서, 석고, 특히 원심법에 의해 측정된 입도 분포가 1 내지 100 μm인 석고가 바람직하다. 이는, 석고는 경화 시간이 짧고, 성분 구성이 단순하며, 경화된 다공질 물질의 공극율에 영향을 미치는 입도의 제어가 용이한 특성을 가지므로, 쉽게 제조할 수 있기 때문이다.

박막 형성 물질은, 물에 의해 경화된 저온 경화성 물질에 함침된다. 그러나, 박막 형성 물질이 수용성이고 물로 희석될 수 있는 경우, 박막 형성 물질의 수용액으로 저온 경화성 물질을 직접 경화시키고 건조시키는 것과 동시에 박막 형성 물질을 저온 경화성 물질에 함침시켜 박막 형성재를 제조할 수 있다. 박막이 형성되는 기재(즉, 표면 처리될 기재)가 수분과의 접촉을 피해야 하는 재료로 제조되는 경우, 기재 위에 형성되는 박막에 혼입되는 수분량을 감소시킬 필요가 있다. 그리고, 물로 저온 경화성 물질을 경화시키고, 150 ℃ 내지 700 ℃에서 건조시켜 물을 증발시키고, 이어서 박막 형성 물질을 함침시켜서 수분량이 감소된 박막 형성재를 제조하는 방법으로 박막 형성재를 제조할 수 있다.

또한, 저온 경화성 물질로 이루어진 다공질재는, 최적량의 박막 형성 물질을 보유하도록 다공성을 조절하기 위해, 입도가 0.5 mm 이하인 무기질 분말(예를 들면, 석영)과 같은 실온에서 경화되지 않는 기타 물질을 약 70 중량% 이하로 포함할 수 있다.

저온 경화성 물질로 석고를 사용하는 경우에는, 필요량의 박막 형성 물질을 함유하는 다공성을 형성하기 위해 40% 내지 150 중량%의 물을 첨가하여, 하소된 석고를 경화시킨다.

본 발명의 박막 형성재에 사용되는 박막 형성 물질은 결과로 얻는 박막에 필요한 특성에 따라 선택된다. 예를 들면, 기재에 발수성, 방유성, 방분진성 등을 제공하는 표면 처리를 행하기 위해 사용하는 박막 형성재로서는, 박막으로 형성된 후 이와 같은 특성을 나타내는 박막 형성 물질을 사용한다.

특히, 발수성을 갖는 박막 형성 물질의 바람직한 예로는, 유기실록산류 화합물, 또는 유기 실리콘류 화합물 및 퍼플루오로알킬기 함유 화합물과 같은 발수성 유기 물질이 있다. 상기 유기실록산류 화합물의 구체적인 예로는, 디에톡시디메틸실란 및 트리에톡시디메틸실란 뿐만 아니라 일본 특개소 61-130902호에 개시된 폴리유기실록산류가 있다. 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 구체적인 예로는, 2-(퍼플루오로옥틸)에틸트리아미노실란 및 2-(퍼플루오로헥실)에틸트리아미노실란 뿐만 아니라 일본 특개소 제 63-296002호에 개시된 퍼플루오로알킬기 함유 화합물이 있다. 클로로트리에틸실란과 같은 실란류 화합물도 사용될 수 있다. 이와 같은 화합물은 단독으로 또는 2종 이상 조합되어 사용될 수 있다.

상기 박막 형성 물질, 특히 유기 실리콘류 화합물 및 퍼플루오로기 함유 화합물은 일반적으로 원액 또는 희석액의 형태로 제공된다. 원액 또는 희석액 중에 저온 경화성 물질로 이루어진 다공질재를 직접 침지시키는 방법, 필요량의 원액 또는 희석액을 다공질재에 피펫으로 적가하여 용액을 함침시키는 방법, 및 특히, 수용액의 형태(박막 형성 물질이 수용성일 경우)의 용액을 사용하여 저온 경화성 물질을 직접 경화시키는 방법에 의해, 저온 경화성 물질로 이루어진 다공질재에 박막 형성 물질이 보유된 박막 형성재를 제조한다.

본 발명에서는, 박막 형성재에 포함된 박막 형성 물질이 증발에 의해 기재에 증착되어 박막을 형성하고, 기재 표면이 바람직한 특성을 갖도록 한다.

예를 들면, 박막 형성재는 박막 형성 물질로서 발수성 물질을 포함한다. 발수성 물질은 진공하에서의 가열에 의해 증발되고, 기재 또는 예를 들면 기재 상에 형성된 무기질 막과 같은 막의 표면에 직접 퇴적되어 표면을 발수성으로 만든다.

박막 형성 물질을 대기 중에 또는 감압하에서 증발시키기 위해 할로겐 램프 가열 또는 저항 가열에 의한 방법을 사용한다. 바람직하게는, 진공조와 같은 밀폐된 계에서 박막 형성재를 가열하는 방법을 사용한다.

진공하에서의 증발 조건은 바람직하게는 박막 형성재 및 기재의 종류 및 상태에 따라 결정한다. 예를 들면, 플라스틱 기재 상에 SiO₂등의 무기질 코팅 박막을 형성하여 제조된 광학 렌즈 위에, 발수성 물질을 가열 증발에 의해 증착시키는 경우, 진공도는 바람직하게는 10^-6내지 10^-3Torr이다.

본 발명에서, 박막으로 코팅되는 기재의 형태는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 발수성 박막 형성 물질로 발수성 박막을 형성하는 경우에는, 최상층이 무기질 코팅막인 모든 형태의 기재를 사용할 수 있고, 구체적인 예로는 무기질 반사 방지막이 각각 형성된, 유리 렌즈, 플라스틱 렌즈, 광학 필터, 자동차의 전면바람막이 유리(wind shield), 및 디스플레이 패널이 있다.

첨부된 도면을 참조한 하기 실시예의 설명으로부터 본 발명의 목적, 특징 및 이점이 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예에 한정되지 않는다.

<실시예 1>

입도 분포가 5 내지 50 μm인 석고(산에스(SAN ESU) 석고 주식회사, 상품명: "PLASTER OF PARIS") 50g에, 물 25g을 첨가하고 1분 동안 격렬히 교반하였다. 도 1에 도시된, 직경이 18 mm이고 깊이가 10mm인 플라스틱 주형(1)에 혼합물을 붓고, 1 시간 동안 실온에서 건조하였다. 주형(1)에 포함된 석고에, 발수성 처리를 위한 용액으로서 메탁실렌헥사플루오라이드로 희석된 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 3% 용액 1 mL을 피펫을 사용하여 함침시켰다. 이어서, 석고를 70℃에서 20분간 건조하여 박막 형성 물질을 보유한 석고(2)를 얻었다. 석고(2)를 주형(1)으로부터 취하고, 도 2에 도시된, 진공 증발 장치(신크론(SHINCRON) 주식회사, 상품명: "VACUUM THIN FILM COATER VE800)의 진공조(4) 내부에 위치시켰다. 도 2에 도시된 바와 같이, 진공 증발 장치(3)에서, 진공조(4) 내에 구비된 저항 가열 전극(5) 사이에 저항 가열 보드(6)를 설치하고, 석고(2)를 저항 가열 보드(6) 위에 위치시켰다.

진공조(4) 내에, 증착될 기재로서 디에틸렌 글리콜 비스알릴카르보네이트로 이루어진 합성 수지로 제조된 렌즈(7)를 배치시켰다. 렌즈(7)를 향하는 전자총(8)으로부터 전자빔(11)을 증착 시료인 ZrO₂(9) 및 SiO₂(10) 위에 조사하여, SiO₂ 박막 및 ZrO₂박막을 렌즈(7) 위에 상호 교대로 형성하였다. 결과적으로, 렌즈(7)를 반사 방지막으로 각각 코팅하여, 막 구성이 렌즈측으로부터 약 3 μm 두께의 SiO₂박막, 약 0.015 μm 두께의 ZrO₂박막, 약 0.02 μm 두께의 SiO₂박막, 약 0.1 μm 두께의 ZrO₂박막, 및 약 0.08 μm 두께의 SiO₂박막이 되도록 형성하였다.

반사 방지막의 형성 후, 렌즈(7)를 진공조(4) 내부에 방치하였다. 저항 가열 보드(6) 위에 박막 형성 물질을 보유한 석고(2), 즉 박막 형성재를 배치하고, 약 500 ℃로 3 분간 가열하여 퍼플루오로기 함유 화합물을 증발시켜 렌즈(7)의 반사 방지막 위에 발수성 박막을 증착시켰다.

증착 종료 후, 진공조(4)로부터 렌즈(7)를 취하여, 표면 상태를 관찰하고 쿄와 계면 과학(KYOWA INTERFACE SCIENCE) 주식 회사 제품인 접촉각계 모델 CA-Z(CONTACT ANGLE METER MODEL CA-Z)를 이용하여 표면의 물에 대한 접촉각을 측정하였다. 측정 후, 아세톤을 함유한 렌즈 티슈 시트로 약 1 kg의 중량을 가하면서 렌즈(7)의 표면을 50회 앞뒤로 연마하였다. 이어서, 렌즈(7)의 접촉각을 다시 측정하여 연마 효과를 평가하였다. 또한, 렌즈(7)를 일 주일간 대기 중에 방치한 후, 상기와 유사하게 렌즈 표면 연마 전후에 표면을 관찰하고 접촉각을 측정하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 2>

입도 분포가 5 내지 50 μm인 석고(산에스(SAN ESU) 석고 주식회사, 상품명: "PLASTER OF PARIS") 50g에, 물 25g을 첨가하고 1분 동안 격렬히 교반하였다. 도1에 도시된, 직경이 18 mm이고 깊이가 10mm인 플라스틱 주형(1)에 혼합물을 붓고, 1 시간 동안 실온에서 건조하고, 오븐에서 200 ℃로 1 시간 동안 더 건조하여 물을 증발시켰다. 주형(1)에 포함된 석고에, 발수성 처리를 위한 용액으로 메탁실렌헥사플루오라이드로 희석된 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 3% 용액 1 mL을 피펫을 사용하여 함침시켰다. 이어서, 석고를 70℃에서 20분간 건조하여 박막 형성 물질을 보유한 석고(2)를 얻었다. 실시예 1과 유사하게, 석고(2)를 주형(1)로부터 취하여 도 2에 도시된, 진공 증발 장치(3)의 진공조(4) 내부의 저항 가열 보드(6) 위에 위치시켰다.

실시예 1과 동일한 방법을 따라, 진공 증발시켜 렌즈(7) 위에 반사 방지막(SiO₂박막 및 ZrO₂박막으로 이루어짐)을 형성하고, 이어서, 저항 가열 보드(6) 위에 배치된 석고(2), 즉 박막 형성재를 진공 증발시켜 발수성 박막을 증착에 의해 형성하였다. 렌즈(7)의 박막측 표면 상태를 관찰하고 실시예 1과 유사하게 물에 대한 접촉각을 측정하였다(발수성 막 형성 직후 및 대기 중에서 1주간 방치한 직후). 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 3>

입도 분포가 5 내지 50 μm인 석고(산에스(SAN ESU) 석고 주식회사, 상품명: "PLASTER OF PARIS") 50g에, CF₃(CH₂)₂SiCl₃의 3% 수용액 25g을 첨가하고 1분 동안 격렬히 교반하였다. 도 1에 도시된, 직경이 18 mm이고 깊이가 10mm인 플라스틱 주형(1)에 혼합물을 붓고, 1 시간 동안 실온에서 건조하여, 박막 형성 물질을 보유한석고(2)를 얻었다. 실시예 1과 유사하게, 건조된 석고(2)를 주형(1)으로부터 취하여 도 2에 도시된, 진공 증발 장치(3)의 진공조(4) 내부의 저항 가열 보드(6) 위에 위치시켰다.

실시예 1과 동일한 방법을 따라, 진공 증발시켜 렌즈(7) 위에 반사 방지막(SiO₂박막 및 ZrO₂박막으로 이루어짐)을 형성하고, 이어서, 저항 가열 보드(6) 위에 배치된 석고(2), 즉 박막 형성재를 진공 증발시켜 발수성 박막을 형성하였다. 렌즈(7)의 박막측 표면 상태를 관찰하고 실시예 1과 유사하게 물에 대한 접촉각을 측정하였다(발수성 막 형성 직후 및 대기 중에서 1주간 방치한 직후). 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 4>

입도 분포가 5 내지 50 μm인 석고(산에스(SAN ESU) 석고 주식회사, 상품명: "PLASTER OF PARIS") 50g에, 물 25g을 첨가하고 1분 동안 격렬히 교반하였다. 도 1에 도시된, 직경이 18 mm이고 깊이가 10mm인 플라스틱 주형(1)에 혼합물을 붓고, 1 시간 동안 실온에서 건조하고, 오븐에서 200 ℃로 1 시간 동안 더 건조하여 물을 증발시켰다. 주형(1)에 포함된 석고에, 희석하지 않은 채로 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(OCH₃)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물 0.5 mL을 피펫을 사용하여 함침시켰다. 이어서, 석고를 주형(1)으로부터 취하고 70℃에서 20분간 건조하여 박막 형성 물질을 보유한 석고(2)를 얻었다. 실시예 1과 유사하게, 석고(2)를 도 2에 도시된, 진공 증발 장치(3)의 진공조(4) 내부의 저항 가열보드(6) 위에 위치시켰다.

<실시예 5>

실시예 1과 동일한 방법을 따라, 진공 증발시켜 렌즈(7) 위에 반사 방지막(SiO₂박막 및 ZrO₂박막으로 이루어짐)을 형성하였다. 이와 같이 얻어진 렌즈(7)를 진공조(4)로부터 제거하고, 이어서 발수성 처리를 위한 용액인 메탁실렌헥사플루오라이드로 희석된 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 3% 용액을 솔로 직접 코팅하였다. 렌즈(7)의 박막측 표면 상태를 관찰하고 실시예 1과 유사하게 물에 대한 접촉각을 측정하였다(발수성 막 형성 직후 및 대기 중에서 1주간 방치한 직후). 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 5의 렌즈(7)의 표면은 1주간 저장 후 부분적으로 불투명해져서 안경렌즈 등으로는 사용할 수 없었다. 이와 같은 현상은, 발수성 물질이 솔에 의해 도포되므로, 물질 층이 바람직하지 않은 정도로 두꺼워서 물질 중의 관능기가 대기 중의 수분과 반응하여 불투명해지는 것에 기인하는 것으로 생각된다.

<실시예 6>

실시예 1과 동일한 방법을 따라, 진공 증발시켜 렌즈(7) 위에 반사 방지막(SiO₂박막 및 ZrO₂박막으로 이루어짐)을 형성하였다. 이와 같이 얻어진 렌즈(7)를 진공조(4)로부터 제거하고, 이어서 메탁실렌헥사플루오라이드로 희석된 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 3% 용액에 직접 침지하였다. 렌즈(7)의 박막측 표면 상태를 관찰하고 실시예 1과 유사하게 물에 대한 접촉각을 측정하였다(발수성 막 형성 직후 및 대기 중에서 1주간 방치한 직후). 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 6의 렌즈(7)의 표면은 1주간 저장 후 부분적으로 불투명해져서 안경렌즈 등으로는 사용할 수 없었다. 이같은 현상은, 발수성 물질이 용액 내로 침지되므로, 발수성 물질 층이 바람직하지 않은 정도로 두꺼워서 물질 중의 관능기가 대기 중의 수분과 반응하여 불투명해지는 것에 기인하는 것으로 생각된다.

<실시예 7>

직경이 18 mm이고 깊이가 10mm인 구리제 용기에 강철 솜을 충전하고, 발수성 처리를 위한 용액으로 메탁실렌헥사플루오라이드로 희석된 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 3% 용액 1 mL을 피펫을 사용하여 함침시켰다. 이어서, 강철 솜을 70℃에서 20분간 건조하고, 실시예 1에서 사용된 진공 증발 장치(3)의 진공조(4) 내부의 저항 가열 보드(6) 위에 위치시켰다(도 2 참조).

실시예 1과 동일한 방법을 따라, 진공 증발시켜 렌즈(7) 위에 반사 방지막(SiO₂박막 및 ZrO₂박막으로 이루어짐)을 형성하고, 이어서 진공 증발에 의해 저항 가열 보드(6) 위에 위치된, n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 함침된 강철 솜인 박막 형성재를 사용하여 발수성 막을 형성하였다. 렌즈(7)의 박막측 표면 상태를 관찰하고 실시예 1과 유사하게 물에 대한 접촉각을 측정하였다(발수성 막 형성 직후 및 대기 중에서 1주간 방치한 직후). 결과를 표 1에 나타낸다.

진공 증발시켜 발수성 막을 형성한 후, 저항 가열 보드에 미량의 구리가 부착되었다. 이같은 현상은, 구리제 용기가 미량 용해되는 것에 기인하는 것으로 생각된다.

<실시예 8>

직경이 18 mm이고 깊이가 10mm인 구리제 용기에 강철 솜을 충전하고, 발수성 처리를 위한 용액으로 메탁실렌헥사플루오라이드로 희석된 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 3% 용액 1 mL을 피펫을 사용하여 함침시켰다. 이어서, 강철 솜을 70℃에서 20분간 건조하고, 구리제 용기로부터 제거하고, 실시예 1에서 사용된 진공 증발 장치(3)의 진공조(4) 내부의 저항 가열 보드(6) 위에 위치시켰다(도 2 참조).

실시예 1과 동일한 방법을 따라, 진공 증발시켜 렌즈(7) 위에 반사 방지막(SiO₂박막 및 ZrO₂박막으로 이루어짐)을 형성하고, 이어서 저항 가열보드(6) 위에 위치된, n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 함침된 강철 솜인 박막 형성재를 사용하여 진공 증착시켜 발수성 막을 형성하였다. 렌즈(7)의 박막측 표면 상태를 관찰하고 실시예 1과 유사하게 물에 대한 접촉각을 측정하였다(발수성 막 형성 직후 및 대기 중에서 1주간 방치한 직후). 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예 8에서, 발수성 박막의 형성 중에, 진공조(4)로부터 배출되는 기류에 의해 저항 가열 보드(6) 위에 강철 솜을 위치시켰으나, 보드 위에 안정하게 보유시킬 수는 없었다. 따라서, 이와 같이 얻어진 박막은 두께 및 균일성을 바람직하게 만족시킬 수 없었다.

<실시예 9>

입도 분포가 1 내지 30 μm인 시판되는 포틀랜드 시멘트 50g에, 물 20g을 첨가하고 1분 동안 격렬히 교반하였다. 도 1에 도시된, 직경이 18 mm이고 깊이가 10mm인 플라스틱 주형(1)에 혼합물을 붓고, 1 시간 동안 실온에서 건조하고, 오븐에서 200 ℃로 1 시간 동안 더 건조하여 물을 증발시켰다. 주형(1)에 포함된 시멘트에, 발수성 처리를 위한 용액으로 메탁실렌헥사플루오라이드로 희석된 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 3% 용액 1 mL을 피펫을 사용하여 함침시켰다. 이어서, 석고를 70℃에서 20분간 건조하여 박막 형성 물질을 보유한 시멘트(2)를 얻었다. 실시예 1과 유사하게, 시멘트(2)를 주형(1)으로부터 취하여 도 2에 도시된, 진공 증발 장치(3)의 진공조(4) 내부의 저항 가열 보드(6) 위에 위치시켰다.

실시예 1과 동일한 방법을 따라, 진공 증발시켜 렌즈(7) 위에 반사 방지막(SiO₂박막 및 ZrO₂박막으로 이루어짐)을 형성하고, 이어서, 저항 가열 보드(6) 위에 배치된 석고(2), 즉 박막 형성재를 진공 증발시켜 발수성 박막을 증착시켰다. 렌즈(7)의 박막측 표면 상태를 관찰하고 실시예 1과 유사하게 물에 대한 접촉각을 측정하였다(발수성 막 형성 직후 및 대기 중에서 1주간 방치한 직후). 결과를 표 1에 나타낸다.

<실시예 10>

입도 분포가 5 내지 50 μm인 석고(산에스(SAN ESU) 석고 주식회사, 상품명: "PLASTER OF PARIS") 50g 및 입도 분포가 약 35 μm 이하인 분말상 이산화규소(기시다(KISHIDA) 화학 주식회사, 상품명: "Silicon oxide") 10g에, 물 25g을 첨가하고 1분 동안 격렬히 교반하였다. 도 1에 도시된, 직경이 18 mm이고 깊이가 10mm인 플라스틱 주형(1)에 혼합물을 붓고, 1 시간 동안 실온에서 건조하고, 오븐에서 200 ℃로 1 시간 동안 더 건조하여 물을 증발시켰다. 주형(1)에 포함된 석고에, 발수성 처리를 위한 용액으로 메탁실렌헥사플루오라이드로 희석된 화학식 n-C₈F₁₇CH₂CH₂Si(NH₂)₃로 표기되는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물의 3% 용액 1 mL을 피펫을 사용하여 함침시켰다. 이어서, 석고를 70℃에서 20분간 건조하여 박막 형성 물질을 보유한 석고(2)를 얻었다. 실시예 1과 유사하게, 석고(2)를 주형(1)로부터 취하여 도 2에 도시된, 진공 증발 장치(3)의 진공조(4) 내부의 저항 가열 보드(6) 위에 위치시켰다.

실시예 1과 동일한 방법을 따라, 진공 증발시켜 렌즈(7) 위에 반사 방지막(SiO₂박막 및 ZrO₂박막으로 이루어짐)을 형성하고, 이어서 저항 가열 보드(6) 위에 배치된 석고(2), 즉 박막 형성재를 진공 증발시켜 발수성 박막을 증착시켰다. 렌즈(7)의 박막측 표면 상태를 관찰하고 실시예 1과 유사하게 물에 대한 접촉각을 측정하였다(발수성 막 형성 직후 및 대기 중에서 1주간 방치한 직후). 결과를 표 1에 나타낸다.

	막형성 직후	1주간 방치후(대기중)
	표면상태	연마전	연마후	표면상태	연마전	연마후
실시예 1	무착색	112.3	110.5	무착색	110.8	110.2
실시예 2	무착색	112.5	108.7	무착색	108.5	108.5
실시예 3	무착색	95.2	92.0	무착색	92.1	91.8
실시예 4	무착색	108.2	106.5	무착색	106.5	105.5
실시예 5	무착색	109.2	108.8	불투명	102.5	99.2
실시예 6	무착색	108.4	104.2	불투명	103.5	99.8
실시예 7	무착색	110.5	110.0	무착색	109.8	108.8
실시예 8	무착색	40.5	38.2	무착색	42.2	38.5
실시예 9	무착색	112.3	110.5	무착색	109.5	109.0
실시예 10	무착색	110.3	110.5	무착색	108.5	107.0

표 1의 결과에 의하면, 진공 증발에 의해 합성 수지 렌즈(그 위에 반사 방지막을 구비함)의 표면에 형성된 실시예 1 내지 4, 9 및 10의 발수성 박막에서, 외부 영향에 기인하는 물에 대한 접촉각의 변화, 즉 발수성의 변화가 감소된다. 즉, 실시예 1 내지 4, 9 및 10의 발수성 박막은 안정한 특성을 보여준다.

또한, 저온 경화성 물질로 이루어진 다공질재가 박막 형성 물질을 안정적으로 보유하므로, 실시예 1 내지 4, 9 및 10의 박막 형성재를 진공 증착 중 장치에 용이하게 배치시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는, 저온 경화성 물질로 이루어진 다공질재에박막 형성 물질을 보유하는 박막 형성재가 제공된다. 이와 같은 박막 형성재로부터, 저렴한 비용으로 간단한 방법에 의해 기재 위에 고품질의 박막을 형성할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않으며, 본 발명의 취지 및 범주 내에서 변경 및 수정이 가해질 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 의해 기재 위에 간단한 공정으로 방오염성, 방수성, 방분진성 및 방유성과 같은 바람직한 특성을 갖는 균일한 박막을 안정적으로 실현시켜 균질의 박막을 형성하는 것을 가능하게 하는 박막 형성재를 얻을 수 있다.

Claims

저온 경화성 물질로 이루어지고 박막 형성 물질이 함침된 다공질재를 제공하는 단계, 상기 박막 형성 물질이 함침된 상기 다공질재를 진공조 내에 설치하는 단계, 상기 박막 형성 물질을 증발시키기 위하여 상기 다공질재를 가열하는 단계, 및 기재 위에 상기 박막 형성 물질을 퇴적시키는 단계를 포함하는 박막 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 박막 형성 물질이 발수성의 유기 물질을 포함하고 상기 기재 위에 발수성 박막을 형성하는 박막 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 기재 위에 형성된 무기질 층 위에 상기 박막을 형성하는 박막 형성 방법.
제1항에 있어서, 진공조 내에서 상기 박막을 형성하는 박막 형성 방법.
제3항에 있어서, 진공조 내에서 상기 기재 위에 상기 무기질 층을 형성하고, 동일한 진공조 내에서 상기 무기질 층 위에 발수성 박막을 형성하는 박막 형성 방법.
진공조, 박막 형성 물질이 함침되고 상기 진공조 내부에 설치된 저온 경화성물질로 이루어진 다공질재, 상기 박막 형성 물질을 증발시키기 위하여 상기 다공질재를 가열하기 위한 가열 수단, 및 상기 박막 형성 물질이 퇴적되는 기재를 포함하는 진공 증발 장치.
제6항에 있어서, 상기 박막 형성 물질이 발수성 유기 물질을 포함하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 발수성 유기 물질이 유기 실리콘류 화합물 또는 퍼플루오로알킬기 함유 화합물인 장치.
제6항에 있어서, 상기 저온 경화성 물질이 물에 의해 경화되는 것인 장치.
제6항에 있어서, 상기 저온 경화성 물질이 시멘트를 포함하는 것인 장치.
제6항에 있어서, 상기 저온 경화성 물질이 석고를 포함하는 것인 장치.
제11항에 있어서, 상기 석고의 입도 분포가 1 내지 100 ㎛인 장치.
제6항에 있어서, 상기 저온 경화성 물질로 이루어진 상기 다공질재가 실온에서 경화되지 않은 물질을 70 중량% 이하로 포함하는 것인 장치.
제6항에 있어서, 상기 저온 경화성 물질로 이루어진 상기 다공질재가 물 또는 수용성의 발수성 물질을 포함한 상태로 경화되는 것인 장치.
제6항에 있어서, 상기 기재가 유리 렌즈, 플라스틱 렌즈, 광학 필터, 자동차의 전면 바람막이 유리 또는 디스플레이 패널인 장치.
제15항에 있어서, 상기 기재가 무기질 코팅을 갖는 것인 장치.
제16항에 있어서, 상기 무기질 코팅이 반사 방지 필름인 장치.
제16항에 있어서, 상기 가열 수단이 할로겐 램프 가열기 또는 저항 가열기인 장치.