KR100572438B1 - 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 친수물질을 분사(spray), 침지(dipping), 졸-겔(Sol-Gel)과 같은 화학적코팅과 화학적 진공증착(CVD)과 같은 물리적코팅의 두 단계 과정으로 코팅을 하여 단일 공정상에서 발생되는 단점을 보완함으로써 불순물의 함유량이 적으며, 산화티탄의 입자가 작은 아나타제형을 가진 제품을 생산할 수 있는, 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법에 관한 것으로서,

산화티탄 전구체인 티타늄알콕사이드와 바인더 전구체인 테트라에톡시실란(TEOS)을 1:1 중량비로 혼합하여 혼합용액을 만드는 단계와, 화학적 코팅으로 1차 코팅을 하는 단계와, 이와 같이 코팅된 사이드미러를 전기로에서 열처리하여 혼합용액과 사이드미러의 코팅층을 견고하게 함으로써 사이드미러에 1차 코팅막을 형성하는 단계와, 혼합용액을 휘발시켜서 가열로 내의 고온으로 분해하여 1차코팅막이 형성된 사이드미러의 표면에 화학적 진공증착(CVD)을 이용한 물리적 팅을 하여 내구성이 강해지도록 하는 단계를 포함하여 이루어진다.

광촉매산화물, 화학적코팅, 물리적코팅, 산화티탄, 불순물, 사이드미러

Description

광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법{Coating method for sideview mirror coated photocatalytic oxide}

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법의 공정 순서도이다.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 단면 구조도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 유리 2 : 크롬

3 : 1차 코팅막 4 : 2차 코팅막

이 발명은 광촉매 산화물 코팅방법 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 친수물질을 분사(spray), 침지(dipping), 졸-겔(Sol-Gel)과 같은 화학적코팅과 화학적 진공증착(CVD)과 같은 물리적코팅의 두 단계 과정으로 코팅을 하여 단일 공정상에서 발생되는 단점을 보완함으로써 불순물의 함유량이 적으며, 산화티탄의 입자가 작은 아나타제형을 가진 제품을 생산할 수 있는, 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법에 관한 것이다.

자동차용 사이드 미러는 우천시 또는 대기 중의 습도가 높은 날에는 자동차용 사이드 미러에 맺힌 수분이 응축되어 유리 표면에 물방울이 맺히게 되는데, 이러한 물방울에 의한 광산란 현상은 시야를 흐리게 해서 자동차 안전운행에 장애가 되고 있다.

이러한 문제점을 해소하고자 사이드 미러의 표면에 친수성막을 형성하는 기술방법 등이 개발되고 있다.

이제까지 개발된 친수성막 형성방법으로서는 사이드 미러의 표면을 폴리머소재나, 계면활성제 등으로 코팅하여 친수성을 부여하는 방법 등이 있다.

그러나 이러한 방법들은 내구성 및 내마모성이 오랜 기간 지속되지 못하는 단점을 가지고 있다.

이에따라 최근에는 친수성 광촉매 산화물을 사용한 친수성막을 형성하는 기술에 대한 연구 개발이 진행되고 있다.

친수성 광촉매 산화물을 사용한 친수성막 형성방법으로서, 현재 알려져 있거나 소개되고 있는 방법은 이면경과 같이 코팅이 되지 않은 유리 표면에 친수성 광촉매 산화물(TiO_2, ZnO, Fe₂O₃, WO₃, Al₂O₃)을 코팅하고, 코팅막을 광여기시킴으로써, 물방울과의 접촉각이 10^o 이하의 값을 갖게 되어 코팅막에 공기 중의 수분 등의 물방울을 형성하지 않고 하나의 수막을 형성함으로써 친수성을 나타내게 하는 방법이 있다.

상기한 바와 같은 친수성 광촉매 산화물을 사용한 친수성막 형성방법에 따라 산화티탄(TiO₂)과 같은 친수특성을 갖는 광촉매 산화물 코팅층을 유리표면에 고정화시키는 경우에, 코팅면에 이물질이 부착되기 어려워야 하며, 이물질이 부착되더라도 쉽게 제거될 수 있어야 하기 때문에, 기재의 표면이 평탄하고 치밀한 조직을 가져야 할 필요가 있다.

이와 같은 조건을 만족시키기 위하여, 산화티탄(TiO₂)과 같은 친수성 광촉매 산화물을 기재에 고정시키는 방법으로서는 다음과 같은 다양한 방법이 사용되고 있다.

첫번째, 분무 코팅법으로서, 티타늄알콕사이드와 바인더를 혼합하여 기재에 분무하여 고정화시키는 방법이다. 이러한 분무 코팅법은, 고가의 장비가 필요 없는 장점이 있는 반면에, 혼합된 바인더에 의해서 산화티탄의 표면적이 감소하여 광특성이 저하되고, 산화티탄에 광조사시 생성되는 활성화산소(O2^-)에 의해서 바인더가 열화되어서 산화티탄이 기재와 박리가 발생하게 되어 산화티탄이 손상되는 문제점이 있다.

두번째, 화학적 진공증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방법으로서, 대기압 조건에서 금속알콕사이드를 휘발시키면서 가열로 속에서 분해하여 기재에 산화티탄막을 형성시키는 방법이다. 그러나 상기한 화학적 진공증착(CVD) 방법은 반응초기와 반응후에 알콕사이드기(alkoxide group)가 완전히 분해되지 못하여, 기재 표면층에 알콕사이드가 함유된 산화티탄막이 생성되어 광촉매의 특성이 낮아지는 문제점 및 반응가스의 소비량이 많은 문제점이 있다.

이 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 친수물질을 분사(spray), 침지(dipping), 졸-겔(Sol-Gel)과 같은 화학적코팅과 화학적 진공증착(CVD)과 같은 물리적코팅의 두 단계 과정으로 코팅을 하여 단일 공정상에서 발생되는 단점을 보완함으로써 불순물의 함유량이 적으며, 산화티탄의 입자가 작은 아나타제형을 가진 제품을 생산할 수 있는, 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 유리의 일측면에 형성되어 있는 크롬층과, 상기한 크롬층의 위에 화학적인 방법으로 형성되어 있는 1차 코팅막과, 상기한 1차 코팅막의 위에 물리적인 방법으로 형성되어 있는 2차 코팅막을 포함하여 이루어진다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 다른 구성은, 산화티탄 전구체인 티타늄알콕사이드와 바인더 전구체인 테트라에톡시실란 (tetraethoxysilane, TEOS)을 1:1 중량비로 혼합하여 혼합용액을 만드는 단계와, 침지를 이용한 화학적 코팅으로 1차 코팅을 하는 단계와, 이와 같이 코팅된 사이드미러를 전기로에서 열처리하여 혼합용액과 사이드미러의 코팅층을 견고하게 함으로써 사이드미러에 1차 코팅막을 형성하는 단계와, 혼합용액을 휘발시켜서 가열로 내의 고온으로 분해하여 1차코팅막이 형성된 사이드미러의 표면에 화학적 진공증착(CVD)을 이용한 물리적 코팅을 하여 내구성이 강해지도록 하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예들은 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예들을 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예들에 의해서한 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 1은 이 발명의 실시예에 따른 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법의 공정 순서도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 실시예에 따른 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법은, 산화티탄 전구체인 티타늄알콕사이드와 바인더 전구체인 테트라에톡시실란(TEOS)을 1:1 중량비로 혼합하여 혼합용액을 만드는 단계(S10)와, 유리(1)의 위에 형성되어 있는 크롬층(2)의 위에 화학적 코팅으로 1차 코팅을 하는 단계(S20)와, 화학적 코팅된 사이드미러를 전기로에서 약 1시간 동안 열처리하여, 사이드 미러의 혼합용액 코팅층을 견고하게 함으로써 사이드미러에 1차 코팅막(3)을 형성하는 단계(S30)와, 혼합용액을 휘발시켜서 가열로 내 의 고온으로 분해하여 1차코팅막이 형성된 사이드 미러의 표면에 화학적 진공증착(CVD)를 이용한 물리적 코팅을 하여 2차 코팅막(4)을 형성하는 단계(S40)와, 사이드 미러의 제조를 완료하는 단계(S50)를 포함하여 이루어진다.

도 2는 이 발명의 실시예에 따른 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 단면 구조도이다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 실시예에 따른 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 구성은, 유리(1)의 일측면에 형성되어 있는 크롬층(2)과, 상기한 크롬층(2)의 위에 화학적인 방법으로 형성되어 있는 1차 코팅막(3)과, 상기한 1차 코팅막(3)의 위에 물리적인 방법으로 형성되어 있는 2차 코팅막(4)을 포함하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법의 작용은 다음과 같다.

이 발명의 실시예에서 사용되는 친수성 광촉매 산화물은, 기존의 졸-겔법이나 수열합성법의 단점을 해결하고자, 염기성 촉매와 순수한 용매만을 사용하는 용매열 합성법을 이용하여 제조한다.

먼저, 산화티탄 전구체인 티타늄알콕사이드와 바인더 전구체인 테트라에톡시실란(TEOS)을 1:1 중량비로 혼합하여 혼합용액을 만든다(S10).

다음에 유리(1)의 위에 형성되어 있는 크롬층(2)의 위에 화학적 코팅으로 1차 코팅을 하게 되는데, 화학적 코팅을 하기 위하여, 우선 캐리어가스 공기를 사용하여 혼합용액을 자동차용 사이드미러의 표면에 수차례 분사(spray)를 하여 약 0.05g/cm² 비율로 도포함으로써 코팅을 하거나, 혼합용액에 사이드미러를 담그었다가 빼는 침지(Dipping)를 이용하여 코팅을 하거나, 졸-겔(Sol-Gel) 과정을 이용하여 코팅을 하게 된다(S20).

상기한 졸-겔(Sol-Gel) 과정은 이름이 의미하는 것처럼 콜로이드부유상태(졸)를 만들고, 이 졸의 젤화 과정을 통해 액체상의 망상조직(겔)으로 변화시켜 무기질 망상조직을 만드는 과정을 말한다. 이 콜로이드를 합성하기 위한 전구체는 금속이나 준금속 원소들이 다양한 반응성 배위체(reactive ligands)로 둘러쌓인 물질로 구성되는 금속 알콕사이드들이 가장 많이 사용되는데, 이는 이들 물질들이 물과 쉽게 반응하기 때문이다. 가장 널리 이용되는 금속 알콕사이드는 테트라에톡시실란(TEOS)이었지만, 최근에는 고온초전도체나 강유전체 물질의 합성을 위해 다양한 종류의 금속 알콕사이드들이 졸-겔 과정에 많이 이용되는데, 이 경우에는 물질의 화학량론(stoichiometry)을 맞추기 위해 2종류 이상의 금속 알콕사이드들을 혼합하여 반응시킨 졸을 만들게 된다.

이어서, 이와 같이 화학적 코팅된 사이드미러를 전기로에서 약 1시간 동안 열처리하여, 사이드 미러의 혼합용액 코팅층을 견고하게 함으로써 사이드미러에 1차 코팅막(3)을 형성한다(S30).

다음에, 혼합용액을 휘발시켜서 가열로 내의 고온으로 분해하여 1차코팅막이 형성된 사이드 미러의 표면에 화학적 진공증착(CVD)를 이용한 물리적 코팅을 하여 2차 코팅막(4)을 형성함으로써 사이드 미러의 내구성이 강해지도록 한다(S40).

한편, 상기한 경우에 일반적인 유량과 압력 조건과 온도는 300~500℃내외에 서 실시하여 고급의 아나타제형 산화티탄막을 만든다. 왜냐하면, 온도가 300℃ 미만일 경우는 무정형의 저급 부루키드상 산화티탄이 생성되고, 온도가 500℃이상이 될 경우에는 저급의 금홍석(루틸)이 생성되기 때문이다.

이와같이 사이드미러에 광촉매 산화물을 코팅하는 경우에 물리적 코팅과 화학적 코팅을 혼용하게 되면, 기존의 단일 방법으로 코팅된 사이드미러의 단점인 친수성 발현 및 내구성의 문제를 보완해줌으로써 자동차 운전자가 안전한 운행을 할 수가 있게 된다.

이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 친수물질을 분사(spray), 침지(dipping), 졸-겔(Sol-Gel)과 같은 화학적코팅과 화학적 진공증착(CVD)과 같은 물리적코팅의 두 단계 과정으로 코팅을 하여 단일 공정상에서 발생되는 단점을 보완함으로써 불순물의 함유량이 적으며, 산화티탄의 입자가 작은 아나타제형을 가진 제품을 생산할 수 있는, 효과를 갖는다.

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3. 산화티탄 전구체인 티타늄알콕사이드와 바인더 전구체인 테트라에톡시실란을 1:1 중량비로 혼합하여 혼합용액을 만드는 단계와,

   분사를 이용하여 0.05g/cm² 비율로 도포함으로써 화학적 코팅으로 1차 코팅을 하는 단계와,

   이와 같이 코팅된 사이드미러를 전기로에서 열처리하여 혼합용액과 미러의 코팅층을 견고하게 함으로써 사이드미러에 1차 코팅막을 형성하는 단계와,

   혼합용액을 휘발시켜서 가열로 내의 고온으로 분해하여 1차코팅막이 형성된 사이드 미러의 표면에 화학적 진공증착(CVD)를 이용한 물리적 코팅을 하여 내구성이 강해지도록 하는 단계를 포함하여 이루어지며,

   상기한 물리적 코팅의 경우에 일반적인 유량과 압력 조건과 함께 온도는 300~500℃내외에서 실시하여 고급의 아나타제형 산화티탄막을 만드는 것을 특징으로 하는 광촉매 산화물이 코팅된 자동차 사이드 미러의 코팅방법.
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