KR101559922B1

KR101559922B1 - 광원 보호경 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101559922B1
Application number: KR1020150027485A
Authority: KR
Inventors: 한상권
Original assignee: 주식회사 네브레이코리아
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2015-10-14

Abstract

광원 보호경 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA;Poly Methyl MethAcrylate) 기판 양면을 청색광 차단코팅액으로 도포하고, 어느 한쪽면에 안티포그를 발수 증착함으로써, 청색광을 차단할 뿐만 아니라 김서림 방지효과가 우수하고, 유리 및 플라스틱 등의 표면에 대한 결합력이 우수할 뿐만 아니라 평활성 및 코팅 강도가 우수한 특성을 갖는 효과가 있다.

Description

광원 보호경 및 그 제조방법{LIGHT SOURCE PROTECTION AND THE PRODUCT METHOD THEREOF}

본 발명은 광원 보호경에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리 및 플라스틱 표면에 대한 강한 결합력과 강도 및 김서림방지 효과가 우수한 UV 도료액을 코팅하고, 안티포그를 발수 증착함으로써, 청색광을 차단하고 김서림 방지 효과와 유리 및 플라스틱 등의 표면에 대한 결착력이 우수한 안티포그용 광원 보호경 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 투명한 플라스틱 고분자 기판은 광학 장치, 렌즈, 보안경, 디스플레이 장치 등의 분야에서 폭넓게 활용되고 있다. 그러나 표면 경도가 낮고, 마모성에 대한 내구력이 약하며 낮은 내용제성 및 낮은 내용제성을 갖는 단점이 있다.

또한 김 서림 현상으로 인해 빛의 산란을 유도하여 투명성이 저하되기도 한다. 최근 이러한 단점을 해결하기 위해 다양한 하드코팅 물질들이 개발되고 있으며, 특히 졸-겔법을 이용하여 무기 입자를 포함하고 있는 물질들이 다양한 코팅 산업 분야에 응용되고 있다.

이러한 세라믹 제품류, 거울, 플라스틱, 렌즈 및 금속 등의 표면에 김서림이 발생하는 것을 방지하기 위하여 계면활성제류의 김서림방지제도 널리 사용된다.

그러나, 계면활성제류의 김서림방지제의 경우 김서림 방지효과가 지속적이지 못하고, 코팅막의 강도가 높지 못한 문제가 있었다.

그리고, 김서림방지제와 관련하여 2-히드록시에틸메타크릴레이트(2-Hydroxy ethyl methacrylate) 및 메타크릴산(methacrylic acid) 나트륨 염의 공중합체를 도포하는 방법(일본특허공개공보 1978-28588), 렌즈표면에 김서림 방지용으로 기재상에 말단에 -OH 기를 갖는 폴리에테르와 폴리이소시아네이트 화합물과 반응시켜 만든 화합물을 김서림 방지층으로 만드는 방법(일본특허공개공보 1990-20580)이 제안되어 있으나 전자의 방법은 김서림 효과는 우수하나 코팅층이 약하여 쉽게 탈락되는 문제점이 있었으며, 후자의 방법은 3차원 망상구조의 화합물이어서 피막 강도는 우수하나 혼합용제에 대한 용해도가 좋지 않아 코팅후의 코팅막의 균일성이 저하되는 문제가 있다.

또한, 실리콘 변성에테르를 주성분으로 한 김 서림 방지제로 에폭시 관능성 유기에테르에 디아민 및 아민기를 갖는 실란커플링제와 반응시켜 김 서림 방지 피막을 얻는 방법이 알려져 있으나(일본특허공개공보 1992-180916, 일본특허공개공보 1992-180917), 김 서림 방지 특성이 우수하지 않고 코팅액의 안정성이 좋지 않으며 막의 강도도 높지 못한 문제가 있다.

또한 소재가 플라스틱인 경우에는 소재가 시간이 경과됨에 따라 황변 현상과 재질 변경 등으로 인해 투명도가 떨어지고 오염된 상태로 남아 오히려 미관을 손상시키는 경우를 흔히 볼 수 있다.

일본 특허공개공보 제1992-180917호(1992.06.29)

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 청색광을 차단하고, 김서림 방지효과가 우수할 뿐만 아니라, 유리 및 플라스틱 등의 표면에 대한 결합력이 우수하고, 평활성 및 코팅 강도가 우수한 특성을 갖는 광원 보호경 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 배면에 위치한 광원을 보호하기 위한 보호경은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA;Poly Methyl MethAcrylate) 기판 양면에 청색광 차단 코팅액을 도포하고, 상기 청색광 차단 코팅면의 적어도 하나면에 안티포그(Anti-fog) 발수 증착하되,
상기 청색광 차광 코팅액을 중력으로 하강시켜 도포하고, 도포 후 두께는 10~15㎛가 되게 하고, 경화시간을 포함하여 코팅시간은 10~20분 수행하고,
상기 청색광 차단 코팅액은
아크릴 모노머(Acrylic monomers) 10~30중량%에 에틸 알코올(Ethyl Alcohol)5~15중량%, 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol) 5~30중량%. n-뷰틸 아세트산(Butyl Acetate) 5~15중량%, 아세트산 에틸(ETHYL ACETATE) 5~15중량%, 아이소뷰틸 알코올(Isobutyl Acohol)10~30중량%, 3-(메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란(TRIMETHOXYSILANE) 0.1~5중량%, 그리고 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산(PROPYLENE GLYCOL MONOMETHAL ETHER ACETATE) 0.1~2중량%가 함유된 UV 도료로 조성되게 하여 달성될 수 있다.

또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 광원 보호경의 제조 방법은, (a)폴리메틸메타크릴레이트(PMMA;Poly Methyl MethAcrylate)기판과 청색광 차단 코팅액을 준비하는 단계와, (b)상기 PMMA 기판의 표면을 전처리하는 단계와, (c)상기 표면전처리된 기판의 양면에 상기 청색광 차단코팅액을 도포하는 단계와, (d)상기 청색광 차단 코팅액이 도포된 PMMA기판의 어느 한쪽면에 안티포그(Anti-fog) 발수 증착하는 단계, 및 (e)상기 (d)단계에서 안티포그(Anti-fog) 발수 증착된 기판을 건조 및 표면후처리하는 단계를 포함하되, 상기 (b)단계는 상기 청색광 차광 코팅액을 중력으로 하강시켜 도포하고, 도포 후 두께는 10~15㎛가 되게 하고, 경화시간을 포함하여 코팅시간은 10~20분 수행하고, 상기 청색광 차단 코팅액은 아크릴 모노머(Acrylic monomers) 10~30중량%에 에틸 알코올(Ethyl Alcohol)5~15중량%, 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol) 5~30중량%. n-뷰틸 아세트산(Butyl Acetate) 5~15중량%, 아세트산 에틸(ETHYL ACETATE) 5~15중량%, 아이소뷰틸 알코올(Isobutyl Acohol)10~30중량%, 3-(메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란(TRIMETHOXYSILANE) 0.1~5중량%, 그리고 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산(PROPYLENE GLYCOL MONOMETHAL ETHER ACETATE) 0.1~2중량%가 함유된 UV 도료로 조성되게 하여 달성할 수 있다.

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따라서, 본 발명의 일실시예에 의한 광원 보호경 및 그 제조방법에 의하면, PMMA 기판에 청색광 차단코팅과 안티포그 발수 증착을 통하여 청색광을 효율적으로 차단할 뿐만 아니라, 김서림 방지효과가 우수하고, 유리 및 플라스틱 등의 표면에 대한 결합력이 우수할 뿐만 아니라 평활성 및 코팅 강도가 우수한 특성을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일시예에 의한 안티포그용 광원 보호경의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 청색광 차단코팅제의 광선 투과율을 테스트한 결과 도표이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 청색광 차단코팅제의 Haze test한 결과 도표이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 청색광 차단코팅제의 시간경과에 따른 Yellow index 테스트 결과 도표이다.
그리고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 청색광 차단코팅제의 흡습속도를 태스트한 결과도표이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c, ...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

먼저 본 발명에서 사용되는 용어는 다음과 같이 정의한다.

"안티포그용 광원 보호경"이라 함은 PC, PMMA, PET, 또는 PVC등에 청색광 차단 도료가 양면에 코팅되고, 한면에 Anti-Fog발수 증착된 김 서림이 없는 투명성이 높은 안티포그 기능(Antifog Function)을 갖는 보호경을 말한다(이하, 보호경이라 함).

"청색광 차단도료"란 아크릴 모노머(Acryl monomer)와 에틸 알코올(Ethyl Alcohol), 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol). n-뷰틸 아세트산(Butyl Acetate), 아세트산 에틸(ETHYL ACETATE), 아이소뷰틸 알코올(Isobutyl Acohol), 3-(메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란(TRIMETHOXYSILANE)과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산(PROPYLENE GLYCOL MONOMETHAL ETHER ACETATE)가 함유된 UV(Ultraviolet) 도료를 말한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일시예에 의한 안티포그용 광원 보호경을 제작하는 공정을 설명하기 위한 흐름도로서, 도시된 바와 같이 준비단계(S110)와 표면전처리 단계(S120), 코팅액 도포단계(S130), 그리고 건조 및 표면처리단계(S140)를 포함하는 공정으로 진행함으로써, 기판에 청색광 차단코팅액이 도포된 보호경을 제작할 수 있다.

먼저 준비단계(S110)는 기판을 준비하고, 기판의 표면에 도포할 코팅액을 준비하는 단계로서, 기판은 플라스틱 또는 유리를 사용할 있으나, 가로등이나 LED등과 같은 광원의 보호경에 사용되는 것이므로, PC, PMMA, PET, 또는 PVC와 같은 투명한 플라스틱 고분자 기판을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 주재질로, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA;Poly Methyl MethAcrylate)를 사용하는 것으로 한다.

PMMA(Poly Methyl MethAcrylate)는 MMA(Methyl MethAcrylate) Monomer를 주원료로 하는 아크릴 수지로 MMA와 MA 또는 MMA와 EA로 공중합하여 생산된다.

MMA(Methyl MethAcrylate)는 무색 투명한 액체로 중합물은 유리 모양이 단단하고 투명한 수지로 내후성이 뛰어나고 투명하고 광택이 좋다.

PMMA는 수지 중 가장 뛰어난 투과성(93%)와 함께 내후성이 우수하며 뛰어난 착색성 및 아름다운 외관으로 널리 사용되어 지고 있다.

표 1의 ASTM D1003에 준하여 각종 재료 광선 투과율을 테스트한 결과를 보면, PMMA가 모든 Plastic중 광투과율이 가장 높고 Glass 보다 우수한 것을 알 수 있다.

재료	투과율
PMMA	93%
PS	89%
SAN	87%
PC	87%
경질 PVC	84%
투명 ABS	89%
GLASS	90%

또, 도 2의 광선 투과율 테스트결과를 참고하면, Y축은 투과도(Transmission)이고 X축은 파장(wave length)을 나타내는 것으로서, 가시광선을 93% 투과하고 나머지 7% 입사면과 투과면에서 반사되어 거의 내부 흡수가 없음을 알 수 있다.

이러한 PMMA의 경우 380 nm ~ 780 nm 사이에서 투과율이 93%인데 반하여 PC의 경우 480 nm ~ 680 nm에서 87%의 투과율만을 보인다.

또한, PMMA는 플라스틱(Plastic) 가운데 내후성이 가장 우수하기 때문에 장시간 옥외에서 사용하여도 자외선이나 비, 바람등에 의한 열화가 적고 초기 물성을 잘 보존한다.

도 3의 안개테스트(Haze test) 결과를 참고하면, Y축은 안개(Haze)의 %를 X축은 노출시간(time of exposure)을 나타낸 것으로서, haze test결과 2000시간 노출 후 실험 결과 PC의 경우 1500시간 이후 Haze가 급격히 증가한 반면 PMMA의 경우 극히 미비할 정도의 Haze 증가만이 일어남을 알 수 있고, 도 4의 시간경과에 따른 노란 색인(Yellow index) 테스트 결과를 보면, Y축은 노란색인수치(Y.I)를 X축은 노출시간(time of exposure)을 표시한 것으로서, PMMA의 경우 초기의 Yellow Index 수치가 낮아 투명성이 가장 좋았으며 2000시간 이상 노출 후에도 변화가 거의 일어나지 않는 반면 폴리카보네이트(PC)의 경우 450시간까지 급격한 변화가 일어난 후 지속적으로 변화가 일어남을 볼 수 있다.
Acrylic rubber는 아크릴 고무를 의미한다.

또한, PMMA의 경우. 수분율이 0.1~1%로서, 친수성물질이다.

도 5의 PMMA의 흡습속도 태스트결과표를 보면, PMMA는 분자 구조면에서 ester결합을 갖고 있으며, 비결정성 수지이기 때문에 비교적 흡수 쉽다는 것을 알 수 있다.

이러한 특성은 하절기 PMMA 성형 불량 중 대부분을 차지하는 기포/SILVER 발생 원인이 수분에 의한 영향이 80% 이상으로 대부분을 차지하고 있으며, 기타 수지의 열안정성, 활성 등의 저하로 인한 수지의 열분해 등이 일부 차지하고 있다.

따라서, 하절기의 경우 고온/ 다습한 외기 AIR를 사용하는 열풍건조기는 팔렛(PELLET) 외부에 묻어 있는 수분만 제거되므로 안전/정밀 성형시에는 근본적으로 이슬점(DEW POINT) -40℃ 이하의 제습 AIR를 사용하는 제습건조기를 사용하여야 한다.

그러나 PMMA는 표면 경도가 낮고, 마모성에 대한 내구력이 약하며 낮은 내용제성 및 열적 안정성을 갖는 단점이 있다. 또한 김 서림 현상으로 인해 빛의 산란을 유도하여 투명성이 저하되기도 한다.

이에 따라 본 발명은 PMMA의 기판에 청색광 차단코팅과 Anti-fog 발수 증착을 통하여 이러한 PMMA 기판의 장점을 살리고 단점을 보강할 수 있도록 구성하는 것을 하나의 특징으로 한다.

청색광 차단 코팅액은 아크릴 모노머(Acryl monomer)와 에틸 알코올(Ethyl Alcohol), 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol). n-뷰틸 아세트산(Butyl Acetate), 아세트산 에틸(ETHYL ACETATE), 아이소뷰틸 알코올(Isobutyl Acohol), 3-(메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란(TRIMETHOXYSILANE)과 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산(PROPYLENE GLYCOL MONOMETHAL ETHER ACETATE)가 함유된 도료이다.

이러한 청색광 차단코팅액은 다양한 조성비로 블렌딩하여 광경화반응을 통하여 코팅액을 제조하고 그들의 물리적 및 광학적 특성을 조사한 결과, 아크릴모노머(Acrylic monomers)는 아크릴 점착제로 주로 사용되나, 본 발명에서는 아크릴모노머가 주성분으로 하여 청색광 차단 코팅액을 조성하는 데 사용된다.

이러한 아크릴 모너머를 주성분으로 하는 청색광 차단 코팅액으로 PMMA의 내외부에 코팅함으로써, 청색광의 파장대인 약 380 nm 내지 500 nm의 대역의 파장에 대하여는 고반사가 일어나게 하고 500nm 이상 파장의 가시광선 대역에서 고투과가 일어날 수 있도록 저굴절률의 코팅층을 PMMA내외부에 청색 파장대역 빛의 반사를 고려하여 10~30중량%를 사용하도록 한다.

10중량% 이하로 사용할 경우, 청색광의 반사율이 현저히 떨어지며, 30중량% 이상 사용하더라도 청색광 반사율은 일정하게 유지되나, 경화시간과 비용 등이 증가하여 투자된 비용이나 시간만큼 효과를 기대할 수 없다.

에틸 알코올(Ethyl Alcohol)은 무색의 가연성 화합물로 알코올의 한 종류로 5~15중량%가 되게 하고, 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol)은 색깔이 없는 투명한 액체로 불이 잘 붙으며, 공기 중에 노출되면 쉽게 날아가는 성질이 있으며 물과 대부분의 유기용매에 잘 녹는 성질이 있으며, 다양한 합성수지, 고무 및 염료 등에 용매로 사용되며 5~30중량% 되도록 구성한다.

에틸알코올과 메톡시알코올의 ?량은 주지된 바와 같이 적게 사용하면 경화시간이 더뎌지고, 많이 사용하게 되면 묽어져 경화속도와 경화 강도에 악영향을 미치게 된다.

본 발명은 500nm 이상 파장의 가시광선 대역에서 고투과가 일어날 수 있도록 코팅층이 균일하게 도포되는 것이 매우 중요하다.

결국 아크릴모노머와 휘발성 알코올의 함량 조절을 통하여 경화시간을 조절하고 일정한 두께의 코팅층을 형성하도록 하여 500nm 이상 파장대에서는 저굴절률의 코팅층이 형성되도록 하여야 한다.

n-뷰틸 아세트산(Butyl Acetate)은 에스테르군으로, 무채색이며 액체 상태로 존재하며 5~15중량%, 아세트산 에틸(ETHYL ACETATE)은 무색 액체로, 에탄올·에테르·벤젠 등 거의 모든 유기용매와 임의의 비율로 섞이며, 물에도 상당히 녹는 성질이 있으며, 5~15중량%, 아이소뷰틸 알코올(Isobutyl Acohol)은 무색의 가연성 액체로 물에 녹으며 유기 시약으로 쓰이는 것으로 10~30중량% 사용하며, 3-(메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란(TRIMETHOXYSILANE)은 커플링제로서, 무기 표면에 대한 유기 수지의 접착력을 개선하고 복합체 인장강도 및 굽힘강도 개선 (Dry&Wet), 화학결합을 개선하고, 폴레에스터 유리섬유 복합체 투명도 향상용으로 사용되기 때문에 0.1~5중량%가 되도록 한다,

또한, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산(PROPYLENE GLYCOL MONOMETHAL ETHER ACETATE)은 아크릴성 용매로 다른 유기 용제와 혼합하기 쉬운 코팅 산업, 신나와 페인트, 래커와 수지의 용매에 적용되며, 0.1~2중량%를 함유시켜 청색광 차단 코팅액을 조성한다.

단계 S110에서 청색광 차단코팅액과 PMMA 기판이 준비되면, 다음은 표면전처리 단계를 수행한다(S120).

표면 전처리단계는 도장 혹은 코팅 전에 전처리를 함으로써, 도료와 기재와의 접착력 강화 및 도장 얼룩, 도장두께의 개선을 위해 사용한다.

특히 기재가 금속, 플라스틱 필름, 플라스틱 사출물, 세라믹, 유리 등의 제품일 경우 금속 결합 혹은 탄소-탄소 결합으로 표면 에너지가 너무 커서 코팅액과 접착성이 나쁘다.

표면 에너지가 큰 표면에 코팅액을 도포하게 되면, 코팅액의 표면 장력이 크므로 액체와 고체 표면은 반발력이 생겨서 젖음성(Wetting)이 나쁘게 된다.

젖음성이 나쁜 소재에 코팅을 하면 접착력이 나쁘게 되므로 화학 약품으로 표면 처리를 하거나 물리, 화학적인 표면 처리를 해 주어야 접착력이 향상된다.

즉, 젖음성을 좋게 하기 위해 금속이나 플라스틱 표면을 화학적 혹은 물리적으로 에칭하거나, 화학적으로 고체의 표면을 친수성이 되도록 만들어 주어야 잘 부착된다.

이처럼 페인트나 잉크가 잘 부착되게 표면을 화학적 또는 물리적으로 미리 처리해 주는 것을 표면 전처리라고 한다.

단계 S120에서 표면전처리 과정이 완료되면 단계 S130에서는 기판에 코팅액을 도포하는 과정을 수행한다.

단계 S130의 코팅액 도포단계는 플로우 코팅(Flow-coating) 공정으로 PMMA에 단계 S110에서 준비된 청색광 차단 코팅액을 중력으로 하강시켜 도포하는 데 도포 후 두께는 약 10~15㎛가 되게 하고, 이때 경화시간을 포함하여 코팅시간은 10~20분정도 수행한다.

이러한 플로우 코팅(Flow-coating) 공정은 코팅 대상물 표면에 붓 자국 또는 롤러 자국 등의 코팅 흔적인 남지 않는 장점 및 코팅액이 의도하지 않는 지점에 미쳐 오염이 발생하는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있어 붓 코팅, 롤러 코팅 또는 스프레이 코팅을 대신하여 적용되고 있다.

통상의 플로우 코팅장치는 코팅액이 수용되는 저장조와 저장조 내의 코팅액을 펌핑하는 펌프와, 펌프에 의해 펌핑된 코팅액을 코팅 대상물로 토출하는 노즐을 포함하여 크린 룸에서 진행된다.

이때, 플로우 코팅 장치의 코팅액은 노즐을 통해 토출된 후 일부는 코팅대상물 표면에 점착되고 나머지 일부는 코팅대상물 하부로 흘러 저장조로 유입되어 재차 토출되는 일련의 순환 과정을 거치게 된다.

이와 같은 코팅액 순환 과정에서 코팅액의 점도에는 변화가 따를 수 있다.

즉, 코팅 과정에서 코팅액을 이르는 용제가 증발하게 되면 코팅액의 점도가 초기에 비해 높아지게 되므로 코팅 대상물에 점착되는 코팅액의 점착량이 이전에 비해 늘며 코팅층이 두꺼워질 수 있으므로 코팅 품질을 일정하게 유지할 수 있도록 하여야 한다.

이러한 플로우 코팅방식은 일반적인 것이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

코팅액의 두께가 10㎛이하인 경우에는 청색광 반사 효과를 기대할 수 없고, 15㎛이상인 경우에는 강도만 강화될 뿐 청색광 반사 기능도 일정하게 유지되나 코팅시간과 비용 등이 증가하여 투자된 비용이나 시간만큼 효과를 기대할 수 없다.

두께는 약 10~15㎛가 되게 하는 것은 기존자재 두께에서 변동됨을 막으며 UV 경화후엔 기존자재와 한몸이 되며 표면 손상이나 마모가 없을시 반영구적이기 때문이다.

또한, 경화시간을 포함한 코팅 시간이 10분 이하일 경우와 20분 이상인 경우에는 코팅액의 건조 내성이 나빠지기 때문에 UV 경화시간을 포함한 코팅 시간을 준수하여야 한다.

그리고, 청색광 차단코팅은 PMMA의 기판 양면에 코팅한다.

단계 S130에서 청색광 차단 코팅액의 코팅이 완료되면, 어느 한쪽면에 Anti-fog발수 증착을 진행한다(S140).

김서림은 물체의 표면에 맺히는 응축수가 물체의 표면과 큰 접촉각을 가짐으로써 물체의 표면을 따라 퍼지지 못하고 미소한 물방울들이 단위 면적당 많이 형성되어 물체의 표면으로 입사되는 빛을 산란시키는 현상이다.

따라서, 물체 표면에 접촉각이 큰 응축수가 형성되지 못하고 접촉각이 매우 작은 응축수가 형성되도록 하면, 응축수가 물방울화 하지 못하고 물체의 표면에 퍼지면서 균일한 수막층을 이루므로, 빛의 산란이 감소되어 정반사되거나 투명물체의 경우에는 물체를 투과하는 빛의 양이 증가하므로 김서림 현상이 방지될 수 있다.

이러한 김서림 현상을 다양한 방법을 사용할 수 있다.

먼저, 응축수의 발생 자체를 없애거나 약화시키기 위하여 대상 물체의 온도를 이슬점 이상으로 신속히 상승시키는 김서림 방지 장치를 사용하거나, 다른 방법으로는 김서림이 발생하는 물체 표면에 친수성을 갖는 유기물 코팅층을 형성시키는 방법을 사용할 수도 있으며, 플라즈마를 이용하여 친수성 고분자 중합막을 코팅하는 방법을 사용할 수도 있다.

이러한 안티포그(Anti-fog) 발수 증착은 광원이 있는 쪽이나 또는 그 반대편에 할 수도 있으나, 광원이 있는 쪽에 Anti-fog 발수 증착을 하는 것이 바람직함은 당연하다.

본 발명에서는 PMMA 기판을 사용할 경우에 Anti-fog 발수 증착을 행하는 것으로 설명하였으나, PC(polycarbonate) 사용시 ANTI-FOG 는 증착이 아닌 코팅으로 진행하는 것이 바람직하다.

단계 S140에서 Anti-fog 발수 증착이 완료되면, 건조와 표면후처리단계를 거치게 된다(S150).

건조 온도와 건조 시간을 다양한 방법으로 테스트한 결과 건조는 25~35℃에서 1분30초~2분30초간 수행하는 것이 안티포그의 특성을 유지하면서도 평활성과 강도, 광 투과율이 좋아진다는 결과를 도출하였다.

25℃이하에서는 건조 속도가 느려 안티포그 기능이 저하되며, 35℃ 이상에서는 속건되어 기포나 코팅액 표면에 요철이 발생하게 되어 평활성이 나빠져 광 투과율을 저하시킨다.

또한, 건조 시간이 1분30초 이하에서는 건조가 지연되어 평활성이 나빠지고 생산성이 떨어지며, 2분 30초 이상에서는 속건되어 도포액의 표면이 거칠게 되어 광 투과율을 저하시킨다,

바람직하게는 건조온도는 30℃에서 2분동안 수행하는 것이 가장 특성이 좋아진다.

표면 세정은 휘발성 용제를 사용하여 세정한다.

이는 경화작업후 달라붙은 이물제거용도로 이용된다.

상술한 과정을 거친 안티포그용 광원 보호경으로 김서림 방지효과와 접착력을 테스한 결과표가 표 2에 도시되어 있다.

구분
시료명			실시예 1	실시예 2	비교예 1
유리판	김서림 테스트	실험1	김서림 없음	김서림 없음	김서림 없음
		실험2	김서림 없음	김서림 없음	김서림 없음
		실험3	김서림 없음	김서림 없음	김서림 없음
	접착력 테스트		우수	우수	박리
PMMA판	김서림 테스트	실험1	김서림 없음	김서림 없음	김서림 없음
		실험2	김서림 없음	김서림 없음	김서림 없음
		실험3	김서림 없음	김서림 없음	김서림 없음
	접착력 테스트		우수	우수	박리

표 2의 김서림 방지효과 시험의 결과에서 알 수 있는 바와 같이 시료실시예 1, 실시예 2 및 비교예1의 김서림방지 코팅제의 경우 모두 김서림방지 효과가 우수하였으나, 접착력 시험결과 실시예 1 및 실시예 2의 접착력이 우수하여 유리판, PMMA 기판으로부터 실시예 1 및 실시예 2의 코팅층이 박리가 일어나지 않았으나, 비교예 1의 경우 접착력이 좋지 못하여 박리현상이 일어났다

이상과 같이 본 발명의 안티포그용 광원 보호경은 PMMA 기판 양면에 청색광 차단코팅액을 도포하고 어느 한 쪽면에 Anti-fog 발수 증착함으로써, 김서림 방지효과가 우수하고, 플라스틱의 표면에 대한 결합력이 우수할 뿐만 아니라 평활성 및 코팅 강도가 우수한 특성을 갖는다.　

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

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배면에 위치한 광원을 보호하기 위한 보호경에 있어서,
상기 보호경은
폴리메틸메타크릴레이트(PMMA;Poly Methyl MethAcrylate) 기판 양면에 청색광 차단 코팅액을 도포하고, 상기 청색광 차단 코팅면의 적어도 하나면에 안티포그(Anti-fog) 발수 증착하되,
상기 청색광 차광 코팅액을 중력으로 하강시켜 도포하고, 도포 후 두께는 10~15㎛가 되게 하고, 경화시간을 포함하여 코팅시간은 10~20분 수행하고,
상기 청색광 차단 코팅액은
아크릴 모노머(Acrylic monomers) 10~30중량%에 에틸 알코올(Ethyl Alcohol)5~15중량%, 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol) 5~30중량%. n-뷰틸 아세트산(Butyl Acetate) 5~15중량%, 아세트산 에틸(ETHYL ACETATE) 5~15중량%, 아이소뷰틸 알코올(Isobutyl Acohol)10~30중량%, 3-(메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란(TRIMETHOXYSILANE) 0.1~5중량%, 그리고 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산(PROPYLENE GLYCOL MONOMETHAL ETHER ACETATE) 0.1~2중량%가 함유된 UV 도료로 조성되는 광원 보호경.
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광원 보호경의 제조 방법에 있어서,
(a)폴리메틸메타크릴레이트(PMMA;Poly Methyl MethAcrylate)기판과 청색광 차단 코팅액을 준비하는 단계;
(b)상기 PMMA 기판의 표면을 전처리하는 단계
(c)상기 표면전처리된 기판의 양면에 상기 청색광 차단코팅액을 도포하는 단계;
(d)상기 청색광 차단 코팅액이 도포된 PMMA기판의 어느 한쪽면에 안티포그(Anti-fog) 발수 증착하는 단계;및
(e)상기 (d)단계에서 안티포그(Anti-fog) 발수 증착된 기판을 건조 및 표면후처리하는 단계;
를 포함하되, 상기 (b)단계는
상기 청색광 차광 코팅액을 중력으로 하강시켜 도포하고, 도포 후 두께는 10~15㎛가 되게 하고, 경화시간을 포함하여 코팅시간은 10~20분 수행하고,
상기 청색광 차단 코팅액은
아크릴 모노머(Acrylic monomers) 10~30중량%에 에틸 알코올(Ethyl Alcohol)5~15중량%, 2-메톡시에탄올(Methoxyethanol) 5~30중량%. n-뷰틸 아세트산(Butyl Acetate) 5~15중량%, 아세트산 에틸(ETHYL ACETATE) 5~15중량%, 아이소뷰틸 알코올(Isobutyl Acohol)10~30중량%, 3-(메타크릴옥시프로필)트리메톡시실란(TRIMETHOXYSILANE) 0.1~5중량%, 그리고 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세트산(PROPYLENE GLYCOL MONOMETHAL ETHER ACETATE) 0.1~2중량%가 함유된 UV 도료로 조성되는 광원 보호경의 제조방법.