KR101627084B1 - 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 led 조명 등기구 및 그 코팅방법 - Google Patents

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본 발명은 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅된 LED 조명 등기구 및 그 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 조명 등기구의 함체는 물론 내부의 LED Chip이 실장되어 있는 기판모듈 자체에 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머(Dimer) 재료를 화학적으로 상온진공증착 코팅하여 습기나 화학가스로부터 노출된 취약한 환경에서의 부식현상을 효과적으로 방지함은 물론 방수성능에 의한 절연성과 발수성능에 의한 방오성까지 확보하여 일반 수중용을 포함하여 해안가나 해상에서 부식없이 사용되며, 다량의 화학개스에 의해 노출된 환경에서 사용되는 특수 기능형 LED램프의 사용년한을 늘리고 이를 사용하는 설비나 장치를 효율적으로 관리하는 것이 가능한 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내화학성이 향상된 LED 조명 등기구 및 그 코팅방법에 관한 것이다.

Description

파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구 및 그 코팅방법{omitted}
본 발명은 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅된 LED 조명 등기구 및 그 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 조명 등기구의 함체는 물론 내부의 LED Chip이 실장되어 있는 기판모듈 자체에 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머(Dimer) 재료를 화학적으로 상온진공증착 코팅하여 습기나 화학가스로부터 노출된 취약한 환경에서의 부식현상을 효과적으로 방지함은 물론 방수성능에 의한 절연성과 발수성능에 의한 방오성까지 확보하여 일반 수중용을 포함하여 해안가나 해상에서 부식없이 사용되며, 다량의 화학개스에 의해 노출된 환경에서 사용되는 특수 기능형 LED램프의 사용년한을 늘리고 이를 사용하는 설비나 장치를 효율적으로 관리하는 것이 가능한 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내화학성이 향상된 LED 조명 등기구 및 그 코팅방법에 관한 것이다.
공공시설이나 가정, 산업현장에서 조명기구의 대표적 기구인 형광등과 백열등이 점차적으로 LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드)등으로 대체되고 있는 시장 환경은 모두가 익히 알고 있는 사실이기에 배경기술에 대한 근원적인 설명은 배제하고 다양한 환경에서 빠르게 확대 적용되는 과정에서 발생되는 LED 조명등의 문제점과 보완해야 할 내용을 언급하기로 한다.
LED조명등은 실생활에서 아주 다양하게 적용되고 있으며 특히 에너지절감 차원의 일환으로 정부와 지방자치단체 주도형으로 빠르게 확대되고 있으며 기존 산업 현장은 물론 신규 가동되는 공장 시설에서도 점차 사용이 확대되고 있다.
특히, 가로등기구, 경관조명기구, 점멸기와 같은 조명제어장치류 등에 폭 넓게 적용되고 있으며 최근들어 도시경관개선 및 하천정비사업의 일환인 4대강사업시 관광인프라 구축과 야간볼거리 창출등 경관개선용의 수중조명등 영역까지 확대 적용되고 있어 단순 조명기능 이외에 방수, 방습기능이 요구되는 LED 조명등의 수요가 늘어나고 있으며 해안가 인근에 설치되는 조명등이나 어선에 사용되는 집어등까지 빠르게 확대 적용하고 있는 추세이다.
이러한 환경에서 사용되는 LED등은 특별히 고안된 체결방식이나 고무링이나 가스킷을 사용한 씰링 방식의 방수기능을 갖게 되는데, 이러한 기구적 해결 방식은 제품의 디자인 구성을 어렵게 함은 물론 완전 밀봉 방식에 의해 물의 침투를 방지해야 하기 때문에 내외부 온도차에 의한 결로의 발생과 LED 칩으로부터 야기되는 발열을 해소하기 위해 함체 외부에 설치되는 방열부(Heat Sink)가 커질 수밖에 없게 된다.
더구나 부식성이 강한 염분을 많이 함유하고 있는 해안이나 해상의 환경에서 사용되는 LED등은 부식성이 강한 염기 성분에 의한 내구성에 치명적인 취약점을 보이고 있다.
또한, 대규모 화학공장이나 오,폐수처리장, 약품저장 창고 그리고 저온다습한 환경의 냉동창고 등과 같이 환경이 열악한 곳에서의 사용은 지극히 제한적인데, 즉, LED조명등의 많은 장점에도 불구하고 사용환경에 따라서는 구조적인 문제점이 나타나고 있다.
이러한 문제를 쉽게 해결하지 못하는 근본적인 문제의 배경에는 LED조명등을 구성하는 기구재료와 방열특성에 주로 기인하는데, LED Chip에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출 시키기 위해서는 대부분 알루미늄의 함체와 기판을 사용하게 되며, 특히 방열효과를 위하여 통풍구를 구비하거나 냉각팬을 설치, 히트파이프와 같은 보조장치를 사용하고 있지만, 방수기능을 부여하기 위해서는 이들 구조물의 설치에 따른 복잡한 기구설계가 수반되기도 한다.
통상은 외부노출 부분의 표면적을 극대화시킨 구조를 공통적으로 구비하고 있게 되며 이렇게 극대화된 표면적은 해수속 염분성분에게는 부식 환경을 더욱 촉진시키는 공간을 제공하는 부작용을 초래하기도 한다.
대부분 양극산화피막(Anodizing) 처리된 외부 함체는 어느정도의 부식방지력은 확보하고는 있지만 염수 환경이나 화학적 환경에는 장기간의 내구성을 보장하지 못하고 있는 실정이다.
특히 애노다이징 처리된 알루미늄재료는 산성에는 강하지만 알카리 계통에는 특히 취약한 문제점을 가지고 있으며 침투력이 강한 염분기의 화학적 작용은 표면적이 극대화된 외부 함체의 부식환경에 유리하게 작용하게 된다.
기본적으로 LED등 제조사에서는 기구적설계를 통한 밀봉마감(Sealing)방식으로 함체 내부의 LED기판을 습기와 물기 그리고 화학적 부식으로부터 보호하고는 있으나 완전한 효과는 얻어내지 못하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 국토해양부는 "해상용 등명기(LED등 분야)표준규격서"(제 2013-142호, 2013,02,13 외 다수)에 "회로기판은 염기 및 방수 코팅처리가 되어야 한다"라는 규정을 삽입하였다.
그러나 코팅 방식이나 물질은 언급하지 않았으며 통상의 기술로 사용되고 있는 우레탄, 실리콘, 아크릴, 에폭시를 도포방식이나 침지 방식으로 코팅을 하고는 있지만, 잘 알려진바 대로 이들 코팅군은 일정시간내 방수성능을 갖기 위해서는 기본적으로 수 mm 이상의 두께를 확보해야 하며 이렇게 두꺼워진 코팅층은 시간이 지나면서 경화가 진행되어 크랙이 일어나서 방수나 내약품성 기능이 급격히 저하되는 단점을 갖고 있다.
그리고 LED Chip을 보호하고 고휘도를 구현하기 위한 렌즈부에는 코팅이 허락되지 않아야 하기 때문에 칩을 제외한 영역만 두껍게 코팅하는 복잡한 절차가 필요하게 된다.
그러나 더욱 문제점은 이렇게 두껍게 코팅된 층은 기판의 발열을 방해하게 되어 제품의 수명 단축 시킬수 있게 된다는 것이다.
따라서 최근들어 방수는 물론 내화학성 성능을 가지면서 LED 칩의 휘도를 저해하지 않는 수 ㎛ 두께 영역의 고분자화합물에 의한 코팅 기술이 적용되고 있다.
최근 파라크실렌(p-Xylylene)계 종류의 다이머를 사용하여 중합반응에 의해 폴리머 형태로 형성된 박막증착층은 독특한 특성을 나타낼 수 있으며, 실제로 이를 활용하여 일부 산업현장에서 사용되고 있다.
이러한 방수코팅기술은 본 출원인이 발명하여 특허출원한 제10-2013-69064호 "냉각트랩이 필요없는 상온화학증착장치"와 제10-2013-137567호 "고속증착이 가능한 상온화학증착장치 및 그 증착방법"이 적절히 응용되어 적용될 수 있으며, 그 기술사상 내에서 적용된다.
이러한 증착방식의 명확한 증착 메카니즘은 자세히 밝혀지지 않고 있다가 최근 들어 화학기상증착 모델이 제시되고 있으며, 문헌에 따르면 고체분말형태의 다이머(화학적이량체)로부터 가열로에서 기체상태로 승화되고, 열분해로에서 크래킹(cracking)과정을 통해 모노머(monomer, 화학적단량체)로 바뀐 뒤, 진공챔버 내에서 피증착물에 모노머가 흡착되기 시작하면서 표면이동과 확산과정의 중합반응(polymerization)을 통해 수백 단위의 두께까지 폴리머증착이 이루어진다고 알려져 있다.
특히 이 나노 사이즈화된 모노머들은 피증착물에 부딪히는 순간 증착이 이루어지는 일반적인 증착코팅과는 달리 수없이 충돌과 이탈을 거듭하는 과정에서 약 1% 미만의 확률로 증착이 이루어지다 보니 피증착물의 복잡한 형상이나 미세한 틈과 구멍을 통과해서 증착층이 형성되는 특징을 가지고 있다.
그런 이유로 인해 복잡한 형상의 피증착물의 코팅에서 불균일한 증착층의 두께 문제를 근본적으로 해소할 수 있는 큰 장점을 가지고 있다.
이 박막증착층은 여러 가지 물리적, 전기적, 화학적 특성 중에서도 특히 내절연성, 내습성, 내화학성이 뛰어나며 발수성능과 함께 방오성능도 우수하다고 알려져 있다.
이러한 다이머의 종류로는 벤젠링이 수소기의 치환유무와 염소기의 양에 따라 특성을 달리하는데 여기서는 1개의 수소기가 1개의 염소분자로 치환된 다이머를 물질 C1(C16H14Cl2)으로, 2개의 수소기가 2개의 염소분자로 치환된 재료를 물질C2(C16H12Cl4)로, 전혀 치환되지 않은 상태를 물질 C0(C16H16)으로 명칭하고 설명하고자 한다.
이들 박막의 특성은 다결정성이고 선형적이며 큰 소수성을 지니기 때문에 급격한 화학반응에 매우 안정적이고 뛰어난 내습성과 절연저항 특성을 가지고 있어 산업현장에서 다양한 기술분야로의 적용을 시도하고는 있지만 밀폐된 진공상태에서 특별하게 고안된 CVD(Chemical Vapor Deposition)장치에서만이 박막증착이 가능하고, 이렇게 형성된 박막층은 소재인 피증착층과의 밀착력이 그리 우수하지 못하여 일정시간 후 코팅층이 들뜨게 될 경우에는 본래의 기능을 하지 못한다는 문제점과 자외선(UV)에 쉽게 열화되어 부서지는 취약점을 갖고 있다.
일각에서는 밀착력을 개선하기 위한 프라이머를 찾는 연구를 계속하고는 있으며 현재 상업적으로 사용되고 있는 방법은 실란(silane)계 화합물(예를 들면, A-174 silane)을 사용하거나 프라즈마 세정처리를 선행하는 방식을 적용하고 있지만 근본적인 밀착력 개선효과는 얻지 못하고 있으며, 그나마 일부 피증착소재에만 그 효과가 있다고 알려져 있다.
그리고 자외선에 취약한 치명적인 단점을 보완하기 위해 불소를 치환시킨 다이머 재료를 일부 업체에서 사용하고 있기도 하지만 수명연장에 일부 기여할 뿐 20배가 넘는 재료비 상승과 30배 늦은 성막 속도에 비해 그 효과는 미미하여 아직은 널리 사용되지 못하고 있다.
또한, CVD장치는 제어에 필요한 매우 섬세한 공정관리기술이 요구되고 고가의 장비가격의 부담 때문에 이러한 증착코팅 기술은 극히 제한적인 용도로만 적용되고 있는 것이 현실이다.
따라서 외국의 산업 선진국에서는 일부 전기전자부품류나 군사, 항공, 선박의 특수기능 부품류 일각에 적용하고 있으며, 고가의 장비구입에 대한 부담과 까다로운 공정제어기술의 어려움과 재료배합, 공정제어, 장비제어 등의 핵심기술누출의 우려로 인해 증착코팅만을 전문적으로 임가공하는 기업들이 소수 영위되고 있는 현실이다.
근래에 한국등록특허 제 10-0910634호, "LED 방수 조명등"에서는 부품을 내장하기 위한 하우징, 이 하우징 내부에 조립되고 LED PCB기판, LED 및 컨트롤러 회로기판으로 이루어진 LED모듈 조립체, 이 LED모듈 조립체와 외부 전원을 연결하기 위한 코드, 및 하우징 상부에 조립되어 상기 LED 모듈 조립체를 보호하고 LED로부터 발광되는 빛을 투과하기 위한 투명뷰어로 이루어진 LED조명등에 있어서, 상기 모듈 조립체의 전체 표면에 파라크실렌 다이머를 재료로 하여 열 확산 증착 방식으로 방수 코팅층을 형성하고, 상기 하우징의 내부가 개방되도록 하우징에 하나 이상의 냉각구멍이 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.
이 코팅층위에는 시간에 따른 방수 기능의 저하를 방지하기 위하여 SiO2를 주성분으로 하는 시판용 유리막 코팅제를 형성시키고, 추가로 상기 유리막 코팅층 위에 자외선을 차단하기 위하여 형성한 UV 코팅층, 및/또는 상기 코팅층 위에 형성된 실리콘 층을 더 포함되는 구조로 LED방수 조명등을 제작하는 것으로 공지하고 있다.
상기 선행 기술은 LED모듈 조립체와 방수코팅층의 밀착력을 근본적으로 해결하지 못했기 때문에 시간이 지나면서 기판위에 코팅된 코팅층이 박리가 일어나 방수 기능이 급격히 저하되는 문제를 해결하기 위해 유리막 코팅을 추가로 도포하였으며 또한 추가로 최상부층에 실리콘층을 더 포함시키는 방법을 제시하였다.
또한, UV에 의해 방수코팅층이 황변이 되어 갈라지는 문제는 별도의 시판용 UV차단제를 추가 도포함으로서 해결하고자 하였으나 실제로 이렇게 3중, 4중으로 코팅된 LED램프의 빛 투과율은 여러겹의 코팅층에 의해 차단, 흡수 또는 산란 작용에 의해 급격히 떨어지게 되어 휘도값에 크게 악영향을 끼치게 됨은 자명한 사실이다.
또한, 이렇게 기판위에 두껍게 코팅된 층은 발열을 저해하는 구조로 역행할 수 밖에 없으나 이에 대한 구체적 해결안은 제시하지 않고 있다.
더욱이, 공정 자체가 복잡해지고 제조원가의 상승은 크게 증가됨에도 불구하고 내구성은 크게 향상이 되지 못하는 이유는, 시간이 지나면서 UV차단 코팅을 통과한 일부의 UV가 방수코팅층을 열화시키고 또한 소지와의 들뜸이 발생되는 실리콘층의 문제점으로 인해 수분 침투공간층이 형성되며 특히 침투력이 우수한 해수의 염소이온은 극히 미세한 핀홀도 침투하여 미세한 양일지라도 코팅층을 통과한 염소이온들은 빠른 속도로 소지의 부식을 일으키기 때문이다.
또한, 파라크실렌 계열의 다이머는 수소기의 치환에 따라 많은 종류가 있으며 그 특성 또한 다양한데 사용 물질에 대한 명확한 구분 설명이 없이 모호하게 규정되어 있다.
본 출원은 방수, 절연, 내화학적 특성을 갖는 파라크실렌 다이머의 구성 성분을 명확히 하였으며 이들 재료가 갖는 취약점인 소지와의 밀착력 부족과 UV에 취약한 점을 간파하고 이에 대한 대안으로 LED기판 주재료인 알루미늄 소지와의 밀착력을 증대시키고 햇빛의 UV에도 코팅층이 열화되지 않는 특수 조성의 프라이머를 찾아내었으며 이를 사용함으로 인해 파라크실렌 다이머의 가장 큰 장점인 방수, 절연, 내화학성, 방오 성능을 유지한 채 두가지 단점을 동시에 해결한 지극히 단순한 공법이라 하겠다.
또한, LED램프의 발광부는 여하한의 코팅막에 의해서 휘도의 감쇄를 만들지 않기 위해서 코팅 직전 렌즈부만 선택적으로 마스킹을 실시하는 방법을 제공함으로서 선행기술과는 문제 해결의 접근 방식이 완전히 다른 별개의 기술로 간주된다는 사실을 분명히 알수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LED등기구의 외부 함체와 내부의 기판모듈에 방수, 절연, 내약품성, 방오성 특성이 뛰어난 파라크실렌계 다이머를 화학기상증착(이하 CVD라 함) 방식으로 중합반응에 의한 폴리머 코팅층을 구성하여 취약한 환경인자인 습기로부터 효과적인 방수성을 확보함은 물론 화학가스나 약품, 바닷바람 등과 같은 환경인자로부터 내부식성을 극대화할 수 있고, 아울러 공기 중에 떠도는 먼지성분의 흡착현상으로부터 쇼트의 위험이 없는 절연성을 가지며, 표면의 발수 특성으로 인해 청소가 훨씬 용이한 파라크실렌계 다이머가 화학기상진공증착 코팅된 방수와 내약품에 대한 성능이 강화된 LED등기구 및 그 코팅 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
보다 구체적으로는 알루미늄 재질에 적합한 프라이머를 찾아내어 폴리머 증착코팅층과의 밀착력을 확보하고 이렇게 강화된 밀착력으로 인해 자외선의 침투에 의해 코팅층의 경화와 크랙이 생기는 문제를 개선하여 작업속도가 빠르고 제조비용이 불소치환 다이머에 비해 20배 이상 저렴한 새로운 제조기술을 찾아내는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기 해결하고자 하는 과제의 해결을 위하여, LED 조명 등기구 함체 외부의 피증착면 및/또는 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판모듈 피증착면에 파라크실렌계 다이머의 밀착력을 강화하도록 프라이머가 도포되고, 상기 프라이머가 도포된 피증착면을 반건조 상태로 자연건조시킨 후 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 화학증착시켜 5~50 ㎛ 범위의 코팅두께를 갖는 폴리머 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 프라이머는 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)으로 조성된 복합 조성물에 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), n-프로필알코올(n-Propyl Alcohol), n-부틸알코올(n-Butyl Alcohol)이 소량 첨가되어 투명하고 휘발성을 갖는 액상체인 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 프라이머는 1~100㎛의 두께로 도포되는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구를 과제의 해결수단으로 한다.
상기 파라크실렌(p-Xylylene) 계열의 다이머는 벤젠링의 수소가 전혀 치환되지 않은 다이머 C0 및 벤젠링의 1개의 수소기가 1개의 염소분자로 치환된 다이머 C1 에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, LED 조명 등기구 함체 외부의 피증착면 및/또는 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판 피증착면에 파라크실렌계 다이머의 밀착력을 강화하도록 프라이머를 도포하는 단계와; 상기 프라이머가 도포된 피증착면을 반건조 상태로 자연건조시킨 후 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 화학증착시켜 5~50 ㎛ 범위의 코팅두께를 갖는 폴리머 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 프라이머는 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)으로 조성된 복합 조성물에 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), n-프로필알코올(n-Propyl Alcohol), n-부틸알코올(n-Butyl Alcohol)이 소량 첨가되어 투명하고 휘발성을 갖는 액상체인 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 프라이머는 1~100㎛의 두께로 도포되는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 파라크실렌(p-Xylylene) 계열의 다이머는 벤젠링의 수소가 전혀 치환되지 않은 다이머 C0 및 벤젠링의 1개의 수소기가 1개의 염소분자로 치환된 다이머 C1 에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 과제의 해결수단으로 한다.
상기 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판만을 코팅하는 경우에는 프라이머를 도포하기 전에 상기 LED 조명 등기구 함체 외부를 분리하여 제거하는 단계와; LED 기판에서 폴리머 증착코팅으로 인해 기능저하가 예상되는 LED램프 발광 렌즈부를 마스킹 물질로 마스킹하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명에 따른 파라크실렌계 다이머가 화학기상진공증착 코팅된 LED등기구 및 그 코팅방법에 의하면 파라크실렌 계열의 다이머가 진공증착된 코팅층을 구성하므로, 방수성을 비롯한 내절연성 및 내약품성이 우수하여 습기나 약품, 화학가스 등의 환경에서 부식현상을 방지하여 기기수명을 대폭 연장하면서 유지관리가 간편함은 물론 수배전반의 기능을 지속적으로 유지하여 전기적인 안전성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 파라크실렌계 다이머가 화학기상진공증착 코팅된 LED등기구는 굳이 완벽한 실링형태의 구조 설계가 필요치 않게 되어 방열설계시 일부 개구부의 형성이나 팬의 장착등과 같이 다양한 방열지원을 위한 설계가 가능해 진다.
그리고 본 발명에 따른 파라크실렌계 다이머가 화학기상진공증착 코팅된 전자식 LED등기구 및 그 코팅방법은 물, 습기와 염분을 포함한 화학약품으로부터 회로를 보호하며 수배전설비의 전체적인 작동불가능성을 미연에 방지하면서 항시 정상구동상태를 유지하므로 설비의 점검이나 수리 교체 횟수를 줄이는 동시에 유지관리비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 LED램프의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도
도 2는 상온형 화학증착장비의 일반적 구조를 나타내는 개념도
본 발명은 LED 조명 등기구 함체 외부의 피증착면 및/또는 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판모듈 피증착면에 파라크실렌계 다이머의 밀착력을 강화하도록 프라이머가 도포되고, 상기 프라이머가 도포된 피증착면을 반건조 상태로 자연건조시킨 후 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 화학증착시켜 5~50 ㎛ 범위의 코팅두께를 갖는 폴리머 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 프라이머는 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)으로 조성된 복합 조성물에 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), n-프로필알코올(n-Propyl Alcohol), n-부틸알코올(n-Butyl Alcohol)이 소량 첨가되어 투명하고 휘발성을 갖는 액상체인 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 프라이머는 1~100㎛의 두께로 도포되는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구를 기술구성의 특징으로 한다.
상기 파라크실렌(p-Xylylene) 계열의 다이머는 벤젠링의 수소가 전혀 치환되지 않은 다이머 C0 및 벤젠링의 1개의 수소기가 1개의 염소분자로 치환된 다이머 C1 에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, LED 조명 등기구 함체 외부의 피증착면 및/또는 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판 피증착면에 파라크실렌계 다이머의 밀착력을 강화하도록 프라이머를 도포하는 단계와; 상기 프라이머가 도포된 피증착면을 반건조 상태로 자연건조시킨 후 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 화학증착시켜 5~50 ㎛ 범위의 코팅두께를 갖는 폴리머 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을기술구성의 특징으로 한다.
상기 프라이머는 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)으로 조성된 복합 조성물에 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), n-프로필알코올(n-Propyl Alcohol), n-부틸알코올(n-Butyl Alcohol)이 소량 첨가되어 투명하고 휘발성을 갖는 액상체인 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 프라이머는 1~100㎛의 두께로 도포되는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 파라크실렌(p-Xylylene) 계열의 다이머는 벤젠링의 수소가 전혀 치환되지 않은 다이머 C0 및 벤젠링의 1개의 수소기가 1개의 염소분자로 치환된 다이머 C1 에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합 사용하는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 기술구성의 특징으로 한다.
상기 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판만을 코팅하는 경우에는 프라이머를 도포하기 전에 상기 LED 조명 등기구 함체 외부를 분리하여 제거하는 단계와; LED 기판에서 폴리머 증착코팅으로 인해 기능저하가 예상되는 LED램프 발광 렌즈부를 마스킹 물질로 마스킹하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법을 기술구성의 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 도면에 한정되지 않는다.
먼저, 일반적인 LED 조명 등기구는 등기구 외부함체, LED기판모듈, 투광부, LED램프, 방열부를 포함하여 이루어지는데, 본 발명에 따른 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 일실시예는 도 1에 도시한 바와 같이, LED 조명 등기구 함체 외부(100a), LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판모듈(100b), 투광부(110), LED램프(120), 가스켓(130), 방열부(140)을 포함하여 이루어지며, LED 조명 등기구 함체 외부(100a)의 피증착면 및/또는 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판모듈(100b) 피증착면에 파라크실렌계 다이머의 밀착력을 강화하도록 프라이머가 도포되고, 상기 프라이머가 도포된 피증착면을 반건조 상태로 자연건조시킨 후 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 화학증착시켜 5~50 ㎛ 범위의 코팅두께를 갖는 폴리머 코팅층이 형성된다.
여기서 주의할 것은 함체 외부의 투광부는 여하한의 코팅층이 존재할 경우 빛의 투과율을 저해하게 되기 때문에 프라이머 도포나 파라크실렌계 다이머 코팅이 되지 않도록 하여야 한다.
특히, 상기 프라이머는 파라크실렌계 다이머 코팅층의 밀착력 강화를 위하여 도포하는 본 발명의 핵심 구성으로서, 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)으로 조성된 복합 조성물에 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), n-프로필알코올(n-Propyl Alcohol), n-부틸알코올(n-Butyl Alcohol)이 소량 첨가되어 투명하고 휘발성을 갖는 액상체이다.
여기서, 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)는 밀착력을 향상 시킴과 동시에 코팅층이 UV에 의해 열화되어 분리되거나 갈라지지 못하게 물리적인 단단함을 부여해 주는 역할을 한다.
상기 프라이머는 LED 조명 등기구 함체 외부(100a), LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판모듈(100b) 피착면에 1~100㎛의 두께로 도포되는 것이 코팅의 내구성, 방수 및 내약품성에 유리하다.
또한, 상기 파라크실렌(p-Xylylene) 계열의 다이머는 벤젠링의 수소가 전혀 치환되지 않은 다이머 C0 및 벤젠링의 1개의 수소기가 1개의 염소분자로 치환된 다이머 C1 에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합 사용하며, 파라크실렌(p-Xylylene) 계열의 다이머를 사용한 코팅방법은 공지기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명의 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법은, LED 조명 등기구 함체 외부의 피증착면 및/또는 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판 피증착면에 파라크실렌계 다이머의 밀착력을 강화하도록 프라이머를 도포하는 단계와; 상기 프라이머가 도포된 피증착면을 반건조 상태로 자연건조시킨 후 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 화학증착시켜 5~50 ㎛ 범위의 코팅두께를 갖는 폴리머 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판만을 코팅하는 경우에는 프라이머를 도포하기 전에 상기 LED 조명 등기구 함체 외부를 분리하여 제거하는 단계와; LED 기판에서 폴리머 증착코팅으로 인해 기능저하가 예상되는 LED램프 발광 렌즈부를 마스킹 물질로 마스킹하는 단계;를 더 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 프라이머를 도포하는 단계를 거친 피증착면은 상기 코팅층을 증착하기 전에 피증착물 상에 도포된 프라이머를 30~60분 시간동안 대기중에서 자연건조하여 반건조 상태로 건조시킨후, CVD장치(200)에서 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 사용하여 폴리머상태의 코팅층을 증착시킨다.
여기서 사용되는 CVD장치(200)로는 도 2에 도시한 바와 같이 기화로(200a)와 분해로(200b), 증착로(200c)로 구성된 장치로서, 이는 증착 비용과 시간을 절감시킬 수 있는 출원인에 의해 제작된 냉각기가 없는 상온형 CVD장치(특허출원 10-2013-0137567호)이다.
상기 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머 코팅 물질은 내화학성의 품질조건과 성막속도를 기준으로 경제성을 고려한 다이머 C1 과 다이머 C0를 70:30으로 배합하여 사용하는 것이 바람직하지만, 제어조건에 따라 이들 배합을 적절히 달리하는 것이 가능하며 경우에 따라서는 다이머 C1 과 다이머 C0를 배합하지 않고 단독으로만 사용할 수도 있다.
또한, 처음부터 일정비율로 배합된 다이머 재료를 사용하는 대신 2단계에 걸쳐 폴리머 증착코팅하는 것이 가능하다. 예를 들면 1단계에서는 초기 성막속도를 높이기 위해 다이머 C1으로 일정두께의 증착코팅을 실시하고, 이후 2단계에서 내화학성을 확실히 보장하기 위해 다이머 C0를 사용하여 마무리 증착코팅을 하는 방법이다. 이는 동일한 진공 챔버를 사용하되 다이머재료가 기화되는 가열기를 2개로 분리제작 설치하여 프로그램으로 제어되는 솔레노이드밸브에 의해 순차적으로 개폐를 하는 방식을 사용하게 된다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅된 LED등기구 코팅 제작방법 제1실시예의 적용 유무에 따라 각각 실험하여 비교하였다.
( 실시예 )
먼저 시판되고 있는 LED가로등 제품들중 집어등의 구조와 용량이 유사한 대성엔틱(주)사의 소비전력 120W, 크기 276x504x143mm(세로x가로x높이), IP65사양을 갖는 제품(모델명 DSTL-S120) 6개를 준비하여 아래의 표 1과 같은 실험대조그룹별 실험조건을 구분하였다.
수량(개) 프라이머 조건 코팅 영역 증착코팅 평균두께
시료 #1-1 2 N/A N/A N/A
시료 #2-1 1 A-174 내부 LED기판 18㎛
시료 #2-2 1 프라이머 내부 LED기판 16㎛
시료 #3-1 1 A-174 외부+내부 LED기판 19㎛
시료 #3-2 1 프라이머 외부+내부 LED기판 18㎛
상기에서 시료 #1은 어떠한 사전 처리도 없는 상태로 방수, 방진 등급이 IP65 로서 단순 실링에 의해 방수 능력이 5등급(제품의 네면에서 약한 압력의 물이 분사되는 정도를 견디는 수준)으로 시판되는 제품이며, 시료 #2-1, #3-1은 통상 사용되고 있는 실란계A-174(고유상품명,미국 SCS사 제품)를 스프레이 도포하였고, 본 발명에 해당하는 시료 #2-2, #3-2는 밀착력을 강화하기 위해 자체 개발된 프라이머를 도포하였다.
이후 도포된 프라이머는 반건조 상태로 자연건조시킨 후 시료 #2,3의 시험대조군들을 당사업자가 자체개발한 냉각장치가 필요없는 CVD장치(cold trapless CVD system)에서 파라크실렌계 다이머 물질 C1과 물질 C0를 내화학성의 품질조건과 성막속도를 기준으로 경제성을 고려한 배합비율로서 각각 70:30씩 사용하여 16~19㎛의 코팅두께를 갖는 폴리머상태의 코팅층을 증착시켰다.
여기서 프라이머는 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)으로 조성된 복합 조성물에 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), n-프로필알코올(n-Propyl Alcohol), n-부틸알코올(n-Butyl Alcohol)이 소량 첨가되어 투명하고 휘발성을 갖는 액상체인 자체 개발된 프라이머를 스프레이 분사방식으로 LED 함체외부와 함체 내부에서 분리된 LED 기판위에 도포하였으며 이때 LED 램프의 렌즈부는 문방구용 3M 테이프를 사용하여 간단히 마스킹 하였다.
프라이머가 도포된 후 30~120분 이내에 CVD코팅작업이 이루어지도록 하였는데, 그 이유는 30분 이내의 경우에는 용제의 휘발이 채 이루어지지 않을 경우 냄새의 기체입자들에 의해 진공이 잘 잡히지 않게 되며, 진공압에 의하여 프라이머층이 버블링(기포발생) 결함이 나타나기 때문이며 2시간 이상이 경과된 경우에는 프라이머층이 완전건조가 되기 때문에 코팅층과의 밀착력이 저하되는 것으로 여러 차례의 실험결과 알 수 있었다.
여기서 이들 프라이머의 건조시간은 프라이머 두께나 건조시 주위 온도나 습도에 의한 영향으로 다소간에 유의차가 생길 수 있음을 알려둔다.
또한 CVD작업은 양질의 폴리머증착 코팅된 코팅층을 얻기 위해서는 보다 낮은 진공도가 유리한데 반복 실험에서 10~50mTorr의 진공일 때 경제성이 고려된 가장 투명하고 밀착력 있는 코팅막을 생성시킬 수 있었다.
여기서 CVD 진공작업을 10mTorr 이하의 진공도로 만들기 위해서는 고장이 없고 저렴한 로터리 형태의 진공펌프 대신 고가의 고진공펌프 사양이 필요하게 되어 불필요한 비용상승을 유발시키며, 50mTorr가 넘는 진공조건에서는 투명한 코팅층의 생성을 기대하기 어렵다.
또한 통상의 LED등기구는 220V의 범위에서 사용되고 있기 때문에 이때 완전한 절연특성을 갖기 위해서는 코팅두께는 최소 5㎛ 이상을 형성해야 된다는 사실을 오랜 경험으로 확인되었으나 해수중 함유된 염분에도 견뎌야 하기 때문에 그 이상의 두께가 필요하게 되어 20㎛ 수준으로 코팅하였다.
특히 염분에 상시 노출되는 집어등의 경우에는 코팅막이 치밀할수록 염분의 Cl(염소) 이온의 높은 침투력을 차단할 수가 있기 때문에 CVD 공정 중 다이머가 천천히 기화될 수 있도록 승온속도를 단계별로 천천히 제어하였다.
각 승온 단계별 설정온도와 지연시간 그리고 스텝수는 지극히 현장적 노하우에 해당되므로 본 실시예에서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
이때 코팅층의 증착조건은 시료 #2,3의 대조군의 각 1개씩에 대해 다이머 물질 C1 14g에 다이머 물질 C0 6g을 합한 총 20g의 코팅재료를 투입하여 13mTorr에서 코팅을 시작하였고, 12mTorr에서 작업이 종료되었으며, 최고 진공도는 19mTorr로 하여 두께 16~19㎛의 코팅막을 얻었으며 코팅 작업시간은 미리 설정된 2시간 이내에서 자동으로 작업을 하였다.
코팅 두께는 코팅 작업시 함께 넣어둔 두께 측정용 시편 3개의 코팅막을 벗겨내어 디지털마이크로메타(제조원:미쓰도요, 분해능: 1/1,000mm)로 시편당 각 3회씩 측정하여 평균값을 구했다.
여기서 CVD작업에 활용한 본 발명의 출원인에 의해 제작된 냉각기가 없는 상온형 CVD장치(특허출원 10-2013-0137567호)는 모든 공정제어가 자동으로 연계되고 냉각장치를 없앤 장치로서 통상의 CVD장비에 비해 작업속도가 3배 이상 빠른 장비이며, 폴리머 증착코팅을 가장 경제적으로 양산할 수 있는 장치이다.
코팅이 끝난 후에는 마스킹 테이프를 떼어낸 후 재조립을 실시하고 전원을 인가한 후 LED등이 정상 작동되고 있는지를 모두 확인 하였다.
자체 보유중인 투명 아크릴 재질의 2m 깊이의 침수조에 아무 처리하지 않은 시료 #1-1, 종래의 프라이머인 A-174를 도포하여 코팅한 시료 #2-1, 자체 개발한 프라이머를 도포하여 코팅한 시료 #2-2인 세 종류의 시료를 침수 시킨 상태에서 전원을 인가한 후 시간이 경과되면서 LED 램프가 소등되는 개수를 기록 측정 하였다.
본 실험에 사용된 시료는 LED 램프가 9x12로 배열되고 총 108개로 구성되어 120W의 소비전력을 갖는 터널용 LED등 임을 알려둔다.
다음의 표2는 상기와 같은 조건으로 제작된 시편의 방수성과 절연성을 평가하기 위한 침수 테스트 결과이다.

 2m 깊이 침수테스트 결과
30분 1시간 4시간 8시간 24시간 48시간 168시간
시료 #1-1 4 47 102 108 - - -
시료 #2-1 0 2 4 14 27 89 108
시료 #2-2 0 0 0 0 0 0 0
모든 시료는 방수등급 IPX5 의 구조이기 때문에 1.2기압의 2m 깊이에서는 약 10분 이내에 함체 내부에 모두 물이 들어갔으며, 시료 #1-1의 경우에는 LED 램프가 침투된 물에 의하여 전기반응이 일어나면서 미세한 기포가 발생되기 시작하였고 30분이 경과된 시점에서는 이미 4개의 램프가 전기적 쇼트로 인해 소등 되었다.
이후 시간이 지속되면서 8시간이 경과되기 전에 모두 소등이 되었으며 어떠한 코팅도 처리되지 않은 상태에서 물속에서 발생되는 전기적 쇼트로 인한 고장은 당연한 결과라 하겠다.
시료 #2-1은 A-174실란이 도포된 경우로서 시료 #1-1에 비해 내구성은 있었으나 부족한 밀착력으로 인해 발생되는 기포에 의해 코팅층이 서서히 박리가 일어나서 점진적으로 쇼트가 발생되는 것이 확인이 되었다
그러나 자체 프라이머로 도포된 시료#3군의 경우에는 반응 기포의 발생이 없었으며 이로 인한 코팅층의 박리가 전혀 나타나지 않았고 그 결과 완벽한 방수코팅층이 형성되어 일주일간의 침수 조건에서도 단 한 개의 LED램프도 소등이 없었음을 알 수 있었다.
이는 방수규격 IPx8인 1m 이상 깊이의 물속에서 30분간 이상을 고장이 없어야 하는 기준을 넘어서는 결과라 할 수 있겠다.
본 실험에서는 방수 성능을 보기 위해 LED등 외함에 대해서는 방수코팅을 하지 않았지만 일반 물속에서는 애노다이징 처리된 알루미늄 함체 자체의 부식은 나타나지 않았다.
표 3은 코팅층 형성 전/후의 염수분무실험에 대한 비교표로서 자체 보유중인 염수분무시험기(제조사: VisionTec사)를 사용하였으며, 밀폐된 장치 내에서 5% 염분농도액을(전세계 바닷물 평균 염도는 3.5%) 연속자동분무하는 장치로서 시료들을 넣고 미리 설정된 타이머가 울리면 단계별로 시험편들을 꺼내 육안 검사방식으로 함체의 부식 정도를 파악하고 전원을 인가한 후 소등된 LED램프의 수량을 기록 하였다.

 염수분무 테스트 결과 (염분 5%)
24시간 48시간 96시간 120시간 144시간 168시간
시료 #1-2 LED 소등수 108 - - - - -
함체외부 부식 5% 3/4면적 전면적 전면적 전면적 전면적
시료 #3-1
 LED 소등수 0 0 108 - - -
함체외부 부식 부식없음 부식없음 10%면적 1/4면적 3/4면적 80%면적
시료 #3-2
 LED 소등수 0 0 0 0 0 0
함체외부 부식 부식없음 부식없음 부식없음 부식없음 부식없음 부식없음
상기 결과 미처리군은 24시간 경과 후 전원 인가 후에도 램프의 점등이 전혀 없는 것으로 보아 주 전원을 제어하는 콘트롤러에서 부식에 의한 쇼트 불량이 발생된 것으로 추정되며, 함체 외부의 경우에도 96시간 경과된 이후에는 전 면적에 걸쳐 흰색의 부식염이 발생되기 시작하였다.
그리고 실란 A-174코팅된 시료에서는 120시간 경과후 마찬가지 이유로 인해 LED 램프가 모두 점등이 되질 않았으며 외함의 경우에는 아무것도 처리하지 않은 시료에 대해 염문에 의한 저항력은 어느 정도 가지고 있음을 알 수 있었다.
그러나 본 발명에서 제안하는 프라이머가 도포된 코팅 시료군에서는 외함체의 부식 발생이 없었으며 일주일 경과 후의 전원 인가 후에도 모든 LED 램프가 정상적으로 점등이 되었다.
또한 태양광중 UV에 의한 황변 현상에 의한 코팅막 박리 효과를 검증하기 위하여 애노다이징 처리된 알루미늄 시편 100x100x10mm(가로x세로x두께) 3개를 준비하여 프라이머 미처리품, A-174실란처리품, 자체 프라이머처리품으로 구분한 뒤 LED등기구 코팅과 같은 조건으로 파라크실렌계 다이머 코팅을 실시하여 태양광 노출 시험을 실시하였다.
이때 코팅층의 증착조건은 시료 3개에 대해 다이머 물질 C1 3.5g에 다이머 물질 C0 1.5g을 합한 총 5g의 코팅재료를 투입하여 11mTorr에서 코팅을 시작하였고, 9mTorr에서 작업이 종료되었으며, 최고 진공도는 13mTorr로 하여 두께 15~16㎛의 코팅막을 얻었으며 코팅 작업시간은 미리 설정된 50분 이내에서 자동으로 작업을 하였다.
표 4는 3개의 시료에 대해 건물 옥상인 야외의 태양광 노출이 가장 많은 위치를 선정하여 장시간 노출을 시킨 상태에서 일정 시간이 지난 후 시료의 특정부위에 대해 밀착력 테스트를 실시한 결과를 나타내었다.
밀착력 테스트 방법은 KSD 0254 (도금의 밀착성 시험 방법)에 따라 2mm 두께의 피아노강선 끝을 30도 로 예리하게 연마하여 2mm 거리를 두고 두 개의 평행선을 긋게 되는데 이때 두 개의 선은 일회의 선 긋기로 금속 소지에서 코팅면이 절단 될수 있을 정도로 충분한 압력을 가하여 선을 긋는다.
이때, 코팅층이 태양광의 UV에 의해 황변이 일어나서 경화되었다면 선 긋기 과정에서 갈라지는 틈 주위의 코팅층이 부스러지기 시작하며 심한 경우에는 그 주위 전체의 코팅층이 부스러짐 현상이 나타나기 때문에 코팅층의 경화로 인한 밀착불량을 가장 쉽게 판단할 수 있는 시험 방법이라 하겠다.
코팅층의 박리 정도를 정량화하기 어려워 코팅층의 박리가 전혀 없는 정도를 0, 그리고 완전히 박리가 일어나는 수준을 3으로 구분하고 그 정도의 심함에 따라 각각 1, 2 수준으로 표기 하였으며, 숫자가 커질수록 자외선에 의한 밀착력 저하가 심해지는 결과를 나타낸다고 보면 되겠다.
본 실험에 소요되는 시간은 약 6개월에 걸쳐 진행하였는데 일반적인 UV조사장치를 선택하지 않은 이유는 시판되고 있는 조사장치들이 UV영역인 100~380nm 파장 범위를 인위적으로 조사하기 위해 3가지 범위로 구분된 램프를 사용하기 때문이며 실제의 태양광 조건과는 많이 다르기 때문에 UV 전영역대는 물론 가시광선, 적외선영역을 포함하는 전 파장대를 동시 발생시키는 야외 태양빛 노출 시험이 가장 현실적인 실험환경이라 판단하였다.

 태양광 노출 시간
7일 30일 60일 90일 120일 150일 180일
시료 #1 1 2 3 3 3 3 3
시료 #2 1 1 2 3 3 3 3
시료 #3 0 0 0 0 0 0 0
실험 결과에서 알 수 있듯이, 프라이머 미처리품의 경우에는 7일 경과 시료 부터 밀착성에 문제가 생기기 시작하였으며 약 2달이 경과된 시점에서는 2mm폭 내의 코팅층은 모두 부스러지기 시작 하였다.
A-174실란 프라이머 도포품의 경우에도 경미하게 개선된 밀착력을 보이기는 하지만 90일경과 후에는 프라이머 미처리품과 동일한 결과를 나타내었다.
그러나 자체 개발한 프라이머를 도포한 시료 #3에서는 앞서의 시료 #1,2와 마찬가지로 연한 갈색의 황변현상은 나타났으나 밀착력에서는 우수한 특성을 나타내었으며 절연저항측정기(제조사:새한전기, 측정용량: DC 1,000V Megger)를 사용하여 측정한 절연저항값 또한 모두 ∽(무한영역)로 나타내고 있어 완전 절연이 유지되고 있음을 알 수 있었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 설명 및 도면은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 설명 및 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100a : LED 조명 등기구 함체 외부 100b : LED 기판모듈
110 : 투광부 120 : LED램프
130 : 가스켓 140 : 방열부
200 : CVD장치 200a : 기화로
200b : 분해로 200c : 증착로

Claims (9)

  1. LED 조명 등기구 함체 외부의 피증착면 및/또는 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판 피증착면에 파라크실렌계 다이머의 밀착력을 강화하도록 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)으로 조성된 복합 조성물에 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), n-프로필알코올(n-Propyl Alcohol), n-부틸알코올(n-Butyl Alcohol)이 첨가되어 투명하고 휘발성을 갖는 액상체인 프라이머가 도포되고, 상기 프라이머가 도포된 피증착면을 반건조 상태로 자연건조시킨 후 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머로서 벤젠링의 수소가 전혀 치환되지 않은 다이머 C0 및 벤젠링의 1개의 수소기가 1개의 염소분자로 치환된 다이머 C1 에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합한 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 화학증착시켜 5~50㎛ 범위의 코팅두께를 갖는 폴리머 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. LED 조명 등기구 함체 외부의 피증착면 및/또는 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판 피증착면에 파라크실렌계 다이머의 밀착력을 강화하도록 석유나프타(Naphtha VM&P), 테트라프로필실리케이트(Tetrapropylsilicate), 테트라부틸티타네이트(Tetrabutyltitanate) 및 테트라메톡시에톡시실란(Tetra(2-methoxyethoxy)silane)으로 조성된 복합 조성물에 2-메톡시에탄올(2-Methoxyethanol), n-프로필알코올(n-Propyl Alcohol), n-부틸알코올(n-Butyl Alcohol)이 첨가되어 투명하고 휘발성을 갖는 액상체인 프라이머를 도포하는 단계와; 상기 프라이머가 도포된 피증착면을 반건조 상태로 자연건조시킨 후 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머로서 벤젠링의 수소가 전혀 치환되지 않은 다이머 C0 및 벤젠링의 1개의 수소기가 1개의 염소분자로 치환된 다이머 C1 에서 선택된 1종 또는 2종을 혼합한 파라크실렌(p-Xylylene)계 다이머를 화학증착시켜 5~50 ㎛ 범위의 코팅두께를 갖는 폴리머 코팅층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제5항에 있어서,
    상기 LED 조명 등기구 함체 내부의 LED 기판만을 코팅하는 경우에는 프라이머를 도포하기 전에 상기 LED 조명 등기구 함체 외부를 분리하여 제거하는 단계와; LED 기판에서 폴리머 증착코팅으로 인해 기능저하가 예상되는 LED램프 발광 렌즈부를 마스킹 물질로 마스킹하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 LED 조명 등기구의 코팅방법
KR1020140132980A 2014-10-02 2014-10-02 파라크실렌계 다이머가 화학기상증착 코팅되어 방수 및 내약품성이 향상된 led 조명 등기구 및 그 코팅방법 KR101627084B1 (ko)

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