KR100592700B1 - 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코팅이 필요한 아크릴제 기판의 표면에 부착된 이물질 분리를 위해 고급알콜계(음이온)성분과 알파올레핀계(음이온)성분이 포함된 계면활성제를 주요성분으로 하는 중성세제인 일반 부엌용세제를 사용 초음파진동기로 1차 세척을 실시한 후에, 잔류 중성세제를 제거하기 위해 순수물로 마감세척을 실시하는 세척공정(S1); 세척이 완료된 아크릴 기판의 수분 제거를 위해 건조시키는 건조공정(S2); 건조가 이루어진 아크릴 기판을 UV-하드액이 저장된 하드액저장통에 7~15초간 완전히 침지시킨 후에 1cm/sec의 속도로 분리시켜 UV-하드액을 기판표면에 코팅시키는 1차 침지공정(S3); UV-하드액이 코팅된 아크릴 기판을 희석제가 저장된 희석제통에 5~7초간 완전히 침지시킨 후에 0.1cm/sec의 속도로 분리시켜 기판표면에 코팅된 하드액의 박막이 희석제에 의해 희석되면서 균일한 하드액 박막 두께를 갖도록 하는 2차 침지공정(S4); 2차 침지공정(S4)을 통과한 아크릴 기판을 IR-건조와 UV-경화를 실시하는 표면 경화공정(S5); 으로 이루어지도록 하며, 특히 상기 세척공정(S1)과 건조공정(S2) 사이에는 초음파를 이용한 메틸알코올 침지세척공정(S1-1)이 부가된 특징을 갖는다.

UV-하드액, 아크릴, 침지코팅

Description

아크릴제 기판의 하드액 코팅방법{Coating method of acryl surface hardening}

도 1은 본 발명에 따른 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법의 공정도,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법에 의해 코팅이 이루어진 기판 표면의 동일방향에 대한 상·하부 단면의 SEM사진이고,

도 4 및 도 5는 종래의 방법에 의해 아크릴제 기판 표면에 하드액 코팅이 이루어진 동일방향에 대한 상·하 단면의 SEM사진이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명

10, 12 : 하드액 코팅층 20 : 아크릴 기판

30, 30′: 경계부

본 발명은 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법에 관한 것으로, 특히 아크릴 기판 표면에 UV-하드액의 코팅시 도막의 균일한 두께 형성과 코팅층의 밀착성을 향상시켜 고품질의 제품을 생산할 수 있는 아크릴제 기판의 하드액 코팅 방법에 관한 것이다.

일반적으로 각종 전자제품의 디스플레이에 사용되는 아크릴 소재의 PMMA(Polymethylmethacrylate)를 기판으로 하여 사용하는 목적에 따라 그 기판의 표면에 광학적 특성을 갖는 박막층을 다층으로 형성시켜 각 제품에 사용해오고 있다.

특히, 광학적 특성을 갖는 다층의 코팅 박막층을 형성시키기 위해서는 아크릴 소재의 기판 표면에 UV-하드액(UV-코팅액, UV-피막제 등으로도 호칭됨)으로 기초적인 박막층을 형성시켜야 다층의 박막을 형성시키기 위한 진공증착시 기판 표면과의 밀착성을 증대시킬 수 있고, 상품의 상품성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 현재 일반적으로 사용되고 있는 아크릴 소재 기판의 UV-하드액 박막 형성은 세척과정에서 수분의 증발을 위해 장시간 건조과정을 거쳐야 하고, 긴 건조터널을 거쳐야 하므로 작업시간과 작업장의 공간을 많이 차지하는 불편함이 있어 작업의 효율성이 저하되는 문제점이 있었으며, 기판에 UV-하드박막 형성시에 종래 에는 UV-하드액과 희석제를 혼합하여 스프레이로 분무하는 방식이나 또는 침지방식으로 코팅을 하는 경우 UV-하드액과 희석제를 같이 혼합하여 사용하므로 인해서 기판표면과의 밀착성이 떨어질 뿐만 아니라 하드액 자체의 고유 특성을 저감시키는 단점이 있었으며, 기판 표면에 형성된 도막 두께가 불균일하게 코팅되는 문제점이 있었다.

특히, 불균일하게 형성된 박막표면에 진공에서 다층박막으로 증착할 경우 표면두께의 편차로 인하여 밀착성이 결여되고, 도막의 박리와 다층박막의 주된 목적인 눈부심 방지, 투과율 증대, 표면보호, 선택적인 투과광 등의 광학적 특성을 갖기 어렵기 하는 문제점들이 있었다.

본 발명은 종래의 아크릴 기판 표면의 하드액 코팅시 발생되는 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 아크릴 기판의 하드박막 제조시 세척과정에서 소요되는 수분 건조시간을 줄여 작업 효율성을 향상시키고, 코팅처리되는 UV-하드액의 고유 물성을 유지시킬 수 있도록 하여 상품성을 향상시킬 수 있는 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기판의 표면에 형성되는 도막의 균일한 형성으로 상품성을 향상시키고, 도막과 기판 표면과의 밀착력을 향상시켜 외부환경에 노출시 박막의 경시변화를 막을 수 있는 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법을 제공하고자 하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법은 코팅이 필요한 아크릴제 기판의 표면에 부착된 이물질 분리를 위해 고급알콜계(음이온)성분과 알파올레핀계(음이온)성분이 포함된 계면활성제를 주요성분으로 하는 중성세제인 일반 부엌용세제를 사용 초음파진동기로 1차 세척을 실시한 후에, 잔류 중성세제를 제거하기 위해 순수물로 마감세척을 실시하는 세척공정; 세척이 완료된 아크릴 기판의 수분 제거를 위해 건조시키는 건조공정; 건조가 이루어진 아크릴 기판을 UV-하드액이 저장된 하드액저장통에 7~15초간 완전히 침지시킨 후에 1cm/sec의 속도로 분리시켜 UV-하드액이 기판표면에 코팅되도록 하는 1차 침지공정; UV-하드액이 코팅된 아크릴 기판을 희석제가 저장된 희석제통에 5~7초간 완전히 침지시킨 후에 0.1cm/sec의 속도로 분리시켜 기판표면에 코팅된 하드액의 박막이 희석제에 의해 희석되면서 균일한 하드액 박막 두께를 갖도록 하는 2차 침지공정; 2차 침지공정을 통과한 아크릴 기판을 IR-건조와 UV-경화를 실시하는 표면 경화공정; 으로 이루어진다.

특히, 상기 세척공정과 건조공정 사이에는 표면 세척이 이루어진 기판표면에 잔류하는 첨가제의 제거와 동시에 표면식각을 유도하여 UV-하드액의 침투 및 점착성을 향상시킬 수 있도록 초음파를 이용한 메틸알코올 침지세척공정이 추가로 부가되는 특징적인 공정으로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 아크릴제 기판의 하드액 코 팅방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 하드액 코팅방법은 캐스팅방식으로 제작된 아크릴계 소재인 PMMA(Polymethylmethacrylate, 이하, 본 명세서에서는 「아크릴 기판」과 동일한 의미로 사용함), 즉 유리와 유리사이에 수지를 부어서 수작업으로 만들어지는 캐스팅(Casting)방식의 아크릴로서, Methylmethacrylate(MMA)를 주원료로 하여 제조되며 높은 투과율과 가시광선 영역에서 1.51~1.49의 굴절률을 가지는 열가소성 수지에 하드액(본 발명의 명세서에서는 「UV-하드액」을 의미함)을 코팅시키는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 하드액 코팅방법은 PMMA를 UV-하드액[제조사:삼성화학페인트(주), 제품명:U.V#517 AS(원액), 이하에서 사용된‘UV-하드액’은 동일한 제품임]과 희석제[제조사:삼성화학페인트(주), 제품명:U.V#517 신나, 이하에서 사용된 ‘희석제’는 동일한 제품임]에 차례대로 침지시켜 코팅이 이루어지도록 하는 2중 침지방법을 통해 아크릴 기판의 표면을 코팅시키는 침지코팅방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 코팅방법의 상세 공정도를 도시하고 있는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 가공된 원판의 아크릴 기판을 투입하여 그 표면에 부착된 이물질 제거를 위해 일반 가정용으로 널리 사용되는 중성세제인 부엌용세제(고급알콜계(음이온)성분과 알파올레핀계(음이온)성분이 포함된 계면활성제를 주요성분으로 하는 것)를 이용 초음파진동기로 1차 세척을 실시하고, 중성세제 세척후에는 기판표면에 잔류하는 중성세제를 제거하기 위해 순수물을 이용하여 다시한번 마감세척을 실시하는 세척공정(S1)과; 세척공정이 완료된 기판표면의 수분을 제거하기 위해 건조장치를 통해 아크릴 기판을 건조시키는 건조공정(S2)과; 건조공정(S2)을 통해 표면 건조가 이루어진 아크릴 기판을 일정한 온도(28℃~32℃)로 유지되는 UV-하드액이 저장된 하드액저장통에 7~15초간 완전히 침지시킨 후에 1cm/sec의 빠른 속도로 꺼내어 UV-하드액이 기판표면에 점착되어 코팅되도록 하는 1차 침지공정(S3)과; UV-하드액 코팅이 1차로 이루어진 아크릴 기판을 다시 상온상태가 유지된 희석제통에 5~10초간 완전히 침지시킨 후에 0.1cm/sec의 느린속도로 꺼내 기판표면에 코팅된 일정두께의 UV-하드액 박막이 희석제에 의해 희석되면서 균일한 박막두께를 갖도록 하는 2차 침지공정(S4)과; 상기 2차 침지공정(S4)을 통해 균일한 표면 코팅이 이루어진 아크릴 기판에 대해 IR(Infrared Ray; 적외선)건조를 실시한 후에 UV(Ultraviolet ray)조사를 통해 표면경화를 실시하는 표면 경화공정(S5); 을 거쳐서 최종적으로 코팅이 완료된다.

특히, 상기 코팅공정중 세척공정(S1), 즉 순수물로 세척을 한후에 아크릴 기판표면에 잔류하는 첨가제의 제거와 동시에 표면식각(Surface Etching)을 유도하여 후공정으로 실시되는 UV-하드액 침지코팅시 UV-하드액의 점착성을 향상시키고, 기판의 표면에 수분이 잔류 방지와 수분 건조시간을 단축시킬 수 있도록 메틸알코올에 기판을 침지시켜 초음파 진동기를 이용한 메틸알코올 침지세척공정(S1-1)이 추가로 부가된 특징을 갖으며, 상기 메틸알코올 침지세척공정(S1-1)후 메틸알코올에서 아크릴 기판을 0.1cm/sec의 아주 느린속도로 분리시키는 것이 바람직하다.

한편, 이하에서는 상술한 공정으로 이루어지는 본 발명에 따른 아크릴 기판의 하드액 코팅방법에 따른 작용효과에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 아크릴 기판의 하드액 코팅방법의 특징은 통상 아크릴 기판 에 행해지는 코팅액인 UV-하드액과 희석제가 혼합되어 스프레이방식으로 코팅이 이루어지는 것과는 차별화된 방법으로 이루어지도록 한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 아크릴 기판의 하드액 코팅방법은 세척공정(S1)중 기본 세척이 이루어진 아크릴 기판에 메틸알코올에 침지시킨 상태에서 초음파진동기기를 이용한 침지세척이 다시한번 이루어지도록 하여 기판의 표면에 잔류하는 기름과 이물질을 제거되도록 함과 동시에 세척후 침지된 메틸알코올에서 0.1cm/sec의 느린 속도로 분리시키면 기판 표면에 수분이 잔류하지 않게 되어 건조로에서 장시간 건조시킬 필요가 없어 장시간 건조터널을 통과하면서 건조되는 종래의 방식에 비해 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 메틸알코올을 이용한 침지세척시 기판 표면이 표면식각이 이루어지게 되어 후공정에서 이루어지는 1차 침지공정시 UV-하드액이 식각이 이루어진 기판 표면에 침투되어 견고한 UV-하드박막을 형성시키게 되며, 1차 침지공정이 완료된 기판을 다시 희석제에 침지시켜 0.1cm/sec의 아주느린 속도로 분리시키면, 1차 침지공정에서 형성된 기판의 UV-하드박막이 표면식각으로 인해 표면에 침투된 UV-하드액을 제외한 두꺼운 박막의 UV-하드액이 희석제에 의해 희석되면서 균일한 표면이 형성됨과 동시에 하드액의 고유특성은 그대로 유지되면서 밀착성이 강한 박막을 얻을 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 아크릴 기판의 UV-하드액 코팅공정을 거쳐서 코팅된 기판의 동일면에 대한 상·하부 단면을 SEM 사진으로 촬영한 것이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코팅공정을 거쳐서 이루어진 아크릴 기판(20)의 UV-하드액 코팅층(10)의 두께는 동일단면부의 상단부가 9.1㎛이고 하단부가 10.9㎛로서 그 차이는 1.8㎛로서 아주 미세한 차이의 박막두께를 갖는 UV-하드액이 코팅된 아크릴 기판을 얻을 수 있으나, 종래의 스프레이방식에 의해 코팅된 아크릴 기판의 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 아크릴 기판(20)의 동일면에 대한 상·하단부의 하드액 코팅층(12)의 박막두께는 상단부가 17.5㎛인 반면에 하단부는 24.7㎛로 형성되어 그 차이는 7.2㎛로 본 발명에 의해 코팅된 하드액 코팅층(10)의 상·하단부 박막 두께와 많은 차이가 있음을 알 수 있다.

특히, 도 4 및 도 5에 도시된 종래의 코팅방법에 의해 이루어진 하드액코팅층(12)과 아크릴 기판(20)이 접착된 경계부(30′)는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 하드액코팅층(10)과 아크릴 기판(20)의 경계부(30)에 비해 미세한 틈이 형성되어 있는 것임을 알 수 있는 것이어서, 이와 같은 미세한 틈을 갖는 하드액 코팅층(12)의 경우 장시간 사용후에는 아크릴기판(20)의 표면에서 박리되거나 외부기온 변화시 기판표면에서 들뜨는 문제점이 발생될 수 있어 상품성 및 내구성에 있어서 문제점을 도출시킬 수 밖에 없는 것이다.

결국, 본 발명에 따른 코팅방법으로 아크릴기판(20)에 하드액 코팅층(10)을 형성시키는 경우 아크릴 기판(20) 표면과 하드액코팅층(10)이 접착된 경계부(30)부가 어떠한 미세한 틈도 없이 긴밀히 접착되어 강한 밀착성을 갖도록 형성됨으로써 하드액의 고유 특성을 장시간 유지하게 되어 내마모성이나 내약품성을 유지시키고 표면이 오염되는 문제를 해결할 수 있도록 한다.

또한, 균일한 코팅박막의 유지로 유전체에 의한 빛의 투과성 증대 및 특정파장의 반사세기를 조절할 수 있는 광디스플레이 원도우나 알루미늄, 니켈, 크롬 등의 금속코팅이 이루어지는 제품에 특히 유용하게 사용할 수 있도록 한다.

이와 같이 본 발명은 하드액 코팅면이 메틸알코올을 이용한 초음파 진동세척으로 기판에 형성된 표면식각(Surface Etching)부에 하드액이 침투되어 견고한 밀착성을 유지시키고, 2중 침지방법으로 하드액 코팅층의 균일한 박막 두께를 유지시킬 수 있는 방법을 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 아크릴 기판의 하드액 코팅방법은 코팅전 메틸알코올을 이용한 표면식각이 이루어지는 세척공정과, UV-하드액과 희석제를 상호 분리시켜 2중침지방식으로 이루어진 코팅공정을 채택함으로써 코팅박막의 균일한 두께를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 아크릴 기판의 표면과 도막 사이의 밀착성이 우수한 코팅박막을 형성시킴으로써 하드액의 고유한 특성의 유지로 제품의 내마모성, 내약품성의 향상과 표면 오염을 방지할 수 있도록 한다.

Claims (2)

1. 코팅이 필요한 아크릴제 기판의 표면에 부착된 이물질 분리를 위해 고급알콜계(음이온)성분과 알파올레핀계(음이온)성분이 포함된 계면활성제를 주요성분으로 하는 중성세제인 일반 부엌용세제를 사용 초음파진동기로 1차 세척을 실시한 후에, 잔류 중성세제를 제거하기 위해 순수물로 마감세척을 실시하는 세척공정(S1); 세척이 완료된 아크릴 기판의 수분 제거를 위해 건조시키는 건조공정(S2); 건조가 이루어진 아크릴 기판을 UV-하드액이 저장된 하드액저장통에 7~15초간 완전히 침지시킨 후에 1cm/sec의 속도로 분리시켜 하드액이 기판표면에 코팅되도록 하는 1차 침지공정(S3); UV-하드액이 코팅된 아크릴 기판을 희석제가 저장된 희석제통에 5~7초간 완전히 침지시킨 후에 0.1cm/sec의 속도로 분리시켜 기판표면에 코팅된 UV-하드액의 박막이 희석제에 의해 희석되면서 코팅된 UV-하드액 박막 두께를 균일하게 하는 2차 침지공정(S4); 2차 침지공정(S4)을 통과한 아크릴 기판을 IR-건조와 UV-경화를 실시하는 표면 경화공정(S5);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 세척공정과 건조공정 사이에는 표면 세척이 이루어진 아크릴 기판 표면에 잔류하는 첨가제의 제거와 동시에 표면식각을 유도하여 UV-하드액의 침투 및 점착성을 향상시킬 수 있도록 초음파를 이용한 메틸알코올침지 세척공정(S1-1);이 부가되어 있는 것을 특징으로 하는 아크릴제 기판의 하드액 코팅방법.

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