KR102125547B1 - 자가 세정 기능이 구비된 cctv 카메라 렌즈 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리는, 렌즈; 상기 렌즈에 적층된 것으로, 전극층 및 광촉매층 중 어느 하나인 베이스층; 상기 베이스층 상에 적층된 것으로 PFA(Perfluoro alkoxy)를 포함하는 소수성층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 렌즈에 전극층 및 광촉매 중 어느 하나인 베이스층, 소수성층을 적층하여 물에 대한 저항성을 향상시킴으로써 자기 세정 기능을 구비할 수 있다.

Description

자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리{CCTV Camera Lens Assembly with Self-Cleaning}

본 발명은 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 CCTV기능을 위해 빛을 받아들이는 렌즈, 렌즈 위에 적층되며 전극층 및 광촉매층 중 어느 하나인 베이스층, 상술한 베이스층 위에 적층되며 PFA(Perfluoro alkoxy)를 포함하는 소수성층을 포함하여 수분과 이물질이 시야를 막는 것을 예방할 수 있는, 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리에 관한 것이다.

CCTV는 Closed Circuit Television의 약자로 폐쇄 회로 텔레비전을 말한다. 특정 건축물이나 시설물에서 특정 수신자를 대상으로 유선 또는 특수 무선 전송로를 이용해 화상을 전송하는 시스템으로 실외에 설치될 수 있는데, 이 경우에 CCTV 카메라는 비와 먼지에 노출되면 화질보장에 문제가 생길 수 있다. 기존의 CCTV 카메라엔 카메라 윗부분에 비가림막을 설치하는 수준의 대비책에 그쳤고, 기상이 악화되면 렌즈가 오염되는 문제가 있었다.

이때, 이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로 한국 등록특허 제 10-2075074호(발명의 명칭 : 자가 세정 유리용 적층체, 자가 세정 유리 및 자가 세정 유리를 제조하는 방법)가 등록되어 있다.

상기 선행기술은 강화 유리 기판, 제1 배리어층, 제2 배리어층 및 광촉매 코팅층이 순차적으로 적층되고, 상기 제1 배리어층은 SiAlOX (0.5≤X≤2) 을 포함하고, 제2 배리어층은 텅스텐 및 텅스텐 산화물 (WOx, 0<X≤1)을 포함하고, 상기 광촉매 코팅층은 WOx (2.5≤X≤3)를 포함하고, 강화 전 및 강화 후의 광투과도 변화가 5% 이하이고, 헤이즈 변화가 0.5% 이하인 자가 세정 유리를 제시하고 있다.

상기 선행기술에 따르면 가시광선에 의해 광촉매가 활성화 되어 자가 세정 기능을 가질 수 있지만, 친수성을 이용한 기술이기 때문에 먼지를 씻어낼 수가 없고 표면에 묻어있던 액적이 증발하면 물 얼룩이 생기는 문제가 따른다.

따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 소수성을 이용한 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리를 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 전극층 및 광촉매층 중 어느 하나인 베이스층, 소수성층을 적층하여 물에 대한 저항성을 향상시킴으로써 자기 세정 기능을 구비할 수 있는 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 렌즈위에 전극층의 역할을 수행하면 투명전극을 포함하는 제 1층과 유전체를 포함한 제 2층으로 구성하여 표면에서 전기습윤 효과를 보도록 적층된 베이스층을 통해 자가 세정기능을 보조할 수 있는 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 렌즈위에 적층된 베이스층이 광촉매층의 역할을 수행하면, 텅스텐 산화물, 티타늄 산화물중 어느 하나를 광촉매로 포함시켜 광산화분해특성을 이용하는 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 최상단에 적층된 소수성층이 표면에서 액적과의 접촉각을 크게 만들고 내열성, 내약품성을 통해 보호기능도 수행하며, 베이스층의 도움을 받아 자가 세정기능을 가질 수 있는 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리는, 렌즈; 상기 렌즈에 적층된 것으로, 전극층 및 광촉매층 중 어느 하나인 베이스층; 상기 베이스층 상에 적층된 것으로 PFA(Perfluoro alkoxy)를 포함하는 소수성층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 베이스층은, 전극층이되, 상기 전극층은, ITO(Indium tin oxide)를 포함하는 제 1층 및, 상기 제 1층상에 적층된 것으로 실리콘 필름을 포함하는 제 2층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 베이스층은, 광촉매층이되, 상기 광촉매층은, 텅스텐 산화물, 티타늄 산화물중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리에 의하면,

1) 렌즈에 전극층 및 광촉매 중 어느 하나인 베이스층, 소수성층을 적층하여 물에 대한 저항성을 향상시킴으로써 자기 세정 기능을 구비할 수 있고,

2) 베이스층이 전극층일 경우, 소수성층표면에서 전기습윤 현상을 이용해 방수효과를 보조할 수 있으며,

3) 베이스층이 광촉매층일 경우, 광촉매가 자기에게 맞는 파장의 빛을 받았을 때 생기는 광산화분해특성을 이용해 시야를 막는 유기물을 제거할 수 있을 뿐 아니라,

4) PFA(Perfluoro alkoxy)를 포함하는 소수성층이 액적과의 접촉각을 증가시키면 일반적으로 아래 방향을 보도록 설치된 CCTV 카메라에서 수분이 알아서 흘러 떨어지고 그 과정에 먼지와 유기물을 함께 씻어내는 효과를 볼 수 있다.

도 1은 CCTV 카메라에 렌즈가 적용 된 일 실시예를 도시한 사진.
도 2는 본 발명의 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 소수성물질의 제조 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 절연성물질의 제조 방법을 나타낸 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 CCTV 카메라에 렌즈가 적용 된 일 실시예를 도시한 사진이고, 도 2는 본 발명의 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.

도 1을 보아 알 수 있듯이 일반적인 CCTV 카메라는 렌즈를 포함하는데, 도 2를 참조하면 본 발명의 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리는 도 1의 렌즈에 베이스층과 소수성층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진 것을 알 수 있다.

렌즈(10)는 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리(1)의 최하층에 위치하는 것으로 상술한 베이스층(20) 및 소수성층(30)을 적층할 장소를 제공하는 역할을 수행한다.

흔히, 렌즈(10)에 사용되는 소재들로는 규산염유리, 플라스틱 유리 등이 사용될 수 있으며 화학적으로 안정하여 적층할시 화학적 파손보다는 점착도와 투명도에 더 초점을 맞출 수 있다면 렌즈(10)의 소재에 대해서는 구체적으로 제한을 두지 않는다.

베이스층(20)은 상기 렌즈상(10)에 적층된 것으로 전극층(21) 및 광촉매층(22) 중 어느 하나일 수 있다.

베이스층(20)이 전극층(21)인 경우, 대표적인 투명전극인 ITO(Indium tin oxide)를 사용하는 것이 바람직하다.

여기서, ITO는 높은 전기전도도와 광학적 투명을 동시에 지닌 물질이다. 구체적으로, ITO를 렌즈(10) 위에 적용하면 투명성과 높은 전기 전도도를 가진 특성이 극대화 될 수 있고, 상술한 소수성층(30)에서 전기습윤 효과가 발생하도록 전자기유도하는 역할을 수행한다. 이때, ITO를 렌즈(10)위에 적용하는 방법은 전자빔증착, 스퍼터링 등 상용화 된 기술을 사용하는 것이 가능하고 이에 대한 구체적인 제한은 두지 않는다.

더하여, 베이스층(20)이 광촉매(22)층인 경우 광촉매층(22)은 태양광영역에서 광활성을 가지는 것을 유용하게 사용할 수 있고 광활성을 보일 때 광산화분해특성이 있기 때문에 CCTV의 기능을 저하시키는 유기물들을 분해하여 성능을 유지시키는데 도움을 줄 수 있다. 여기서, 광촉매로 텅스텐 산화물, 티타늄 산화물 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

소수성층(30)은 상술한 베이스층(20)상에 적층된 것으로 PFA(Perfluoro alkoxy)를 포함할 수 있다.

여기서, PFA는 유용한 소수성물질로 투명성, 내약품성, 내열성, 방수성을 가진 물질이다. 이러한, PFA를 소수성층(30)에 포함함으로써 투명성을 보장함과 동시에 방수기능과 보호기능을 수행하도록 할 수 있다.

또한, 베이스층(20)이 전극층(21)일 경우, 앞서 설명하였던 전기습윤 현상에 의해 소수성층(30)의 방수기능이 극대화 될 수 있어 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리(1)가 물과 먼지에 노출되었을 때 자가 세정 능력이 발휘되어 CCTV 카메라의 깔끔한 촬영을 보조할 수 있다.

더하여, 베이스층(20)이 광촉매층(22)일 경우, 균류를 상술한 광촉매의 광산화분해특성을 통해 제거하는 기능도 수행할 수 있다. 여기서, 광산화분해 반응은 광촉매에 적합한 파장의 빛을 조사하였을 때 세균, 유기휘발성화합물, 바이러스 등을 분해하는 반응이다.

또 다른 실시예로서, 베이스층(20)은 ITO(Indium tin oxide)를 포함한 제 1층 및 유전체로 실리콘필름을 포함한 제2층 유전층을 포함하는 전극층(21)일 수 있다.

여기서, 제 1층은 렌즈(10) 상에 적층된 것으로 투명전극으로는 상술한 ITO를 사용하는 것이 바람직하고, 더 구체적으로 설명하면 ITO는 TCO(Transparent conducting oxide)로 사용되는 소재 중에서 가시광 영역에서 높은 투과도를 가지고 있어 우수한 광학적 특성을 가지며, 인듐산화물에 주석을 첨가한 소재로 잉여전자의 영향으로 낮은 비저항값을 가져 높은 전기전도도를 보이고, 증착시킨 후엔 안정성 또한 뛰어나 투명전극으로 가장 널리 이용되는 재료이다.

나아가, 전극층(21)은 높은 전기전도도를 이용해 전기습윤 현상을 유도하는 역할을 수행할 수 있는데, 여기서 전기습윤 현상이란 액적에 전기장을 가해주면 액적의 표면장력이 변해 접촉각이 커지는 현상으로 이 작용을 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리(1)에 적용하면 물방울의 부착성을 감소시켜 CCTV 카메라의 시야를 가리지 않게 도움을 줄 수 있다.

더하여, 제 2층은 상술한 제 1층상에 적층된 것으로 실리콘필름을 포함할 수 있다.

여기서, 실리콘 필름이라 함은 막 두께 정밀도가 뛰어난 박막 실리콘 고무 필름으로서, 우수한 투명성, 내열성, 내약품성, 유연성을 가지고 전극층 내의 유전체로서의 역할을 수행할 수 있다.

이때, 유전체의 특징은 전기에너지를 담아내는 용량이 크며 전기를 받을 때 유전체내부에서 분극이 일어난다는 것이다. 구체적으로, 전기장이 가해지면 유전체 내부에서 전류의 반대방향으로 분극이 일어나 전기장을 상쇄해 약하게 만들 수 있으며 소수성표면에서 전기습윤 현상을 일으킨 액적이 먼지를 씻어내며 떨어져 나가기 전에 과전압으로 전기분해 되는 현상을 방지하는 역할을 수행한다.

또 다른 실시예로서, 상술한 베이스층(20)은 텅스텐 산화물, 티타늄 산화물중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매층(22)일 수 있다.

여기서, 텅스텐 산화물, 티타늄 산화물은 광촉매 물질로서, 광촉매는 산화물분말 5 내지 10중량부, 암모니아수 90 내지 95중량부를 혼합한 것을 열처리하여 수득할 수 있다.

텅스텐 산화물은 350 내지 550℃에서 열처리하면 결정화되어 광촉매기능이 활성화되며 가시광선에 대한 광활성이 뛰어나고, 티타늄 산화물은 500 내지 700℃에서 열처리하면 결정화 되며 자외선에 대한 광활성이 뛰어나고 선행연구가 많이 이루어져있다.

더하여, 산화물분말 1 내지 5중량부, 메탄올 95 내지 99중량부를 혼합한 분산액을 100 내지 120℃에서 건조 및 소성하면 광촉매가 담지된 지지체를 제조 할 수 있다. 나아가, 이렇게 적용된 광촉매층(22)에 빛을 조사해 광활성 되었을 때, 상술하였듯 광산화분해특성으로 항균효과를 볼 수 있으며 시야를 막는 유기물을 제거하는 역할을 할 수 있어 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리(1)의 기능향상에 도움을 줄 수 있다.

또 다른 실시예로서, 소수성층(30)은 액상형태로 가공된 PFA(Perfluoro alkoxy)를 85 내지 95 중량부 포함하는 코팅제를 베이스층(20)상에 도포한 다음 120 내지 170℃에서 1 내지 3시간 동안 가열 및 건조과정을 거쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, PFA는 비교 가능한 다른 불소수지인 PTEE(Polytetrafluoro ethlene)와 FEP(Fluorinated ethylene propylene)의 장점을 동시에 가지도록 개발된 불소수지로 260℃의 높은 사용온도, 내화학성, 투명성, 소수성을 겸비한 물질이다. 더하여, PFA를 포함하는 소수성층(30)은 다른 불소수지를 사용한 소수성층과 비교하여 우수한 투명성, 안정성, 내부식성을 가질 수 있다.

이때, 도포 과정은 롤러, 브러쉬 등을 통해 진행될 수 있고, 가열 및 건조과정은 별도의 오븐 및 건조기를 통해 진행될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 제한은 두지 않는다.

도 3은 본 발명의 소수성물질의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

나아가, 코팅제는 나노실리카와 HFTHTMS (Heptadeca fluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trimethoxysilane)를 포함하는 소수성물질을 추가로 포함하여 소수성을 극대화시킨 물질이다.

구체적으로, 전체 코팅제 중량 대비, 5 내지 15중량%의 비율로 소수성물질을 포함할 수 있다. 이때, 코팅제의 기능 및 물에 대한 저항성을 더욱 향상시키기 위해 소수성물질 외에 다른 물질이 추가로 포함되는 것도 가능하다.

본 발명의 소수성물질은 1차 물질 제조 단계, 2차 물질 제조 단계, 3차 물질 제조 단계, 4차 물질 제조 단계, 소수성물질 완성 단계를 거쳐 제조 될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 다음과 같다.

먼저, 1차 물질 제조 단계(S100)는 메탄올 80 내지 90중량부, 25 내지 30농도의 암모니아수 5 내지 10중량부, TEOS(Tetra ethyl ortho silicate) 5 내지 10중량부를 혼합한 뒤, 40 내지 60℃ 조건에서 2 내지 5시간 동안 교반하여 1차 제조 물질을 제조하는 과정으로, 실리카 나노입자를 형성하는 과정이다.

여기서, TEOS는 규소를 포함해 소수성층(30)에 실리카매트리스를 제공하게 하는 실리카원 역할을 하며 메탄올은 용매의 역할을 수행하고, 다른 첨가물인 암모니아수는 실리카 나노입자의 구형형성에 도움을 주는 역할을 한다. 이러한 1차 제조 단계는 sol-gel의 하나인 스토버법을 이용했고 이는 TEOS를 알콜용매, 암모니아수와 반응시켜 단분산 구형 실리카를 수득하는 방법이다.

다음, 2차 물질 제조 단계(S110)는 1차 물질을 2500 내지 3500rpm의 속도로 20 내지 40분 동안 원심분리하여 수득한 잔여물을 에탄올로 3 내지 5회 세척하고, 세척한 잔여물을 35 내지 45℃에서 20 내지 30시간 건조해 2차 물질을 제조하는 과정이다.

상술한 과정은 1차 물질을 회수 및 건조하는 과정으로, 이러한 과정을 통해 실리카 나노입자를 수득할 수 있다. 이때, 원심분리기의 발열은 건조 온도에서 벗어나지 않는 것이 바람직하며, 상온(약 20 내지 30℃)이상을 유지할 수 있는 건조기를 사용하는 것이 바람직하다.

다음, 3차 물질 제조 단계(S120)는 에탄올 99중량부, 프로필포스포닉산 0.5 내지 1중량부, HFTHTMS(Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trimethoxysilane) 0.1 내지 0.3 중량부를 혼합한 뒤 20 내지 30시간 동안 건조하여 3차 물질을 제조하는 과정이다.

여기서,HFTHTMS 는 불소를 포함해 최종 코팅 시 소수성을 부여하는 물질이고 다른 첨가물인 프로필포스포닉산은 소수성 나노입자의 높은 밀도형성에 도움을 주는 물질로 소수성 나노입자의 고밀도 성장은 캐시-벡스터표면을 형성해 소수성에 높은 기여를 한다. 이때, 캐시-벡스터표면의 효과는 소수성층(30)의 요철들과 액체사이에 공기가 존재하게 되어 액체를 떠받치게 되는 원리로 방수성을 증가 시키는데 도움을 줄 수 있다.

다음, 4차 물질 제조 단계(S130)는 2차 물질 60 내지 70중량부, 3차 물질 30 내지 40중량부로 혼합한 후 2500 내지 3500rpm의 속도로 20 내지 40분간 원심분리 한 후 잔여물을 35 내지 45℃에서 20 내지 30시간 건조해 4차 물질을 제조하는 과정이다.

여기서, 원심분리기는 2차 물질 제조 단계(S110)와 같은 스펙의 원심분리기를 이용하여도 무방하며. 4차 물질은 소수성 나노실리카로 소수성과 넓은 표면적을 함께 가진 물질이다.

마지막으로, 소수성물질 완성 단계(S140)는 THF(Tetra hydro furan) 90 내지 95중량부, 4차 물질 1 내지 10 중량부, 폴리스티렌 1 내지 5중량부, 비스페놀에이글리세롤레이트를 포함하는 보조제 1 내지 10중량부를 혼합한 후 1 내지 3시간 동안 교반하여 소수성물질을 완성하는 과정이다.

더하여, 폴리스티렌은 소수성 나노실리카의 부족한 점착성을 보조해주는 역할을 하며 THF는 폴리스티렌을 분산시켜주는 용매의 역할을 수행한다. 이러한 과정을 통해 제조된 소수성물질을 소수성층(30)에 포함함으로써 소수성층(30)이 높은 접촉각을 가질 수 있도록 보조할 수 있으며, 이를 통해 소수성층(30)의 우수한 방수성을 보장할 수 있다. 더하여, 보조제는 정전기를 저감시켜 주어 정전기로 인한 CCTV 카메라 렌즈의 먼지, 오염 등의 흡착을 방지하는데 도움을 주는 것으로, 구체적인 제조 방법은 후술하도록 한다.

이러한 과정을 통해 제조된 소수성물질은 나노실리카를 이용한 물질로 불소를 포함한 작용기를 가져 높은 소수성을 보이고 스토버법으로 성장시킨 나노 실리카에 소수성물질을 높은 밀도로 형성하는데 도움을 주는 프로필포스포닉산도 첨가하여 캐시-벡스터표면의 효과를 극대화하여 소수성층(30)이 높은 접촉각을 가질 수 있도록 보조할 수 있다. 더하여, 나노 실리카의 부족한 점착성을 극복 할 수 있도록 폴리스티렌를 첨가해 막 성능과 안정성을 증가시켰으며, 이에 따라 소수성물질이 소수성층(30)내에서 높은 혼합성을 보임과 동시에 소수성층(30)에 접착성을 부여하는데 도움이 될 수 있다.

이때, 상술한 보조제는 1차 혼합 용액 제조 단계, 2차 혼합 용액 제조 단계, 보조제 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 1차 혼합 용액 제조 단계는 메틸에틸케톤 30 내지 70중량부, THF 30 내지 70중량부를 혼합하여 1차 혼합 용액을 제조하는 과정으로서, 보조제의 용매를 제조하는 과정이다. 여기서, 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone)은 UV를 통해 광경화가 되는 물질로서, 백화현상을 일으키지 않아 내오염 코팅제의 용매로서 적합한 성분이며, 무색의 유기 물질인 THF(Tetrahydrofuran)는 유기 용매로서 사용된다. 정리하자면, 1차 혼합 용액은 보조제의 용매가 된다고 할 수 있다.

다음, 2차 혼합 용액 제조 단계는 비스페놀에이글리세롤레이트 20 내지 35중량부, 디아크릴레이트 20 내지 35중량부, 1,6헥산디올디아크릴레이트 10 내지 25중량부, 글리세롤프록시레이트 10 내지 25중량부, 트리아크릴레이트 10 내지 25중량부를 혼합한 뒤 100 내지 300℃에서 10 내지 30분 동안 가열하여 2차 혼합 용액을 제조하는 과정으로서, 보조제 용질을 제조하는 과정이다.

여기서, 비스페놀에이글리세롤레이트(Bisphenol-A glycerolate), 디아크릴레이트(Diacrylate), 1,6헥산디올디아크릴레이트(1.6-Hexanediol diacrylate), 글리세롤프록시레이트(Glycerol propoxylate), 트리아크릴레이트(Triacrylate)는 모두 정전기 방지 효과를 제공할 수 있는 물질로서 정전기를 저감시켜 주어 정전기로 인한 CCTV 카메라 렌즈의 먼지 흡착을 방지시키는데 도움이 될 수 있다. 여기서, 상술한 물질들은 모두 계면활성제의 한 종류로서 이러한 계면활성제는 정전기를 전기적으로 중화시킬 수 있다.

마지막으로, 보조제 완성 단계는 1차 혼합 용액 50 내지 75중량부, 2차 혼합 용액 40 내지 60중량부를 혼합한 뒤 2000 내지 4000rpm의 속도로 30 내지 60초 동안 교반하여 보조제를 완성하는 과정이다.

이러한 과정을 통해 제조된 보조제는 정전기를 저감시켜 주어 정전기로 인한 CCTV 카메라 렌즈의 먼지, 오염 등의 흡착을 방지하는데 도움이 될 수 있으며, 이에 따라서 CCTV 카메라 렌즈의 투명성을 오래 유지할 수 있게 되어 촬영 효율 및 작동 수명을 유지하는데 도움이 될 수 있다.

도 4는 본 발명의 절연성물질의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

더하여, 베이스층이 전극층일 경우 코팅제에 알루미나와 PVCN(Poly vinyl cinnamate)를 포함하는 절연성물질을 추가로 포함시켜 절연성효과를 보조할 수 있다.

구체적으로, 전체 코팅제 중량 대비, 5 내지 15중량%의 비율로 절연성물질이 포함될 수 있다. 즉, 베이스층이 전극층일 경우 상술한 소수성물질에 더하여 절연성물질이 추가로 포함될 수 있으며, 예를 들어 전체 코팅제 중량 대비, 소수성물질 10중량%, 절연성물질 7중량%의 비율로 존재할 수 있는데, 이는 일 실시예에 불과하며 코팅제 내부에 소수성물질과 절연성물질 이외에도 다른 물질이 추가로 포함될 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 절연성물질은 제 1용액 제조 단계(S200), 제 2용액 제조 단계(S210), 절연성물질 완성 단계(S220)를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 제 1용액 제조 단계는 클로로벤젠 65 내지 75중량부, 톨루엔 20 내지 30중량부, 알루미나 나노파우더 1 내지 10중량부를 혼합한 뒤 초음파 분산기로 3 내지 7시간 동안 분산시켜 제 1용액을 제조하는 과정이다.

여기서, 초음파 분산기는 초당 20000번의 진동수를 넘는 조건이 제 1용액의 원활한 혼합을 위해 바람직하다. 나아가, 알루미나 나노파우더는 무기절연체의 역할을 수행하며 카메라 렌즈에 적용하기 위한 투명성과 화학 및 열적 안정성을 제공한다. 본 단계에서, 클로로벤젠과 톨루엔의 혼합물이 용매로 사용되므로 먼저 혼합용매를 만든 후에 알루미나 나노파우더를 혼합하는 것이 바람직하다.

다음, 제 2용액 제조 단계(S210)는 제 1용액을 2500 내지 3500rpm의 속도로 5 내지 15분 동안 원심분리한 뒤 여과기로 잔여물을 제거한 여과용액인 제 2 용액을 제조하는 과정이다.

여기서, 여과기는 1㎛의 멤브레인필터를 사용하는 것이 바람직하며, 이때 여과에 사용되는 필터는 시린지필터 등이 사용될 수 있다.

다음, 절연성물질 완성 단계(S220)는 제 2용액 75 내지 85중량부, PVCN(Poly vinyl cinnamate) 5 내지 10중량부, 액상 실리콘 고무(Dihydroxy polydimethyl polysiloxane)를 포함하는 첨가제 5 내지 25중량부를 혼합한 뒤 초음파분산기로 1 내지 2시간동안 분산시켜 절연성물질을 완성하는 과정이다.

여기서, 초음파 분산기는 제 1용액 제조 단계(S200)와 동일한 20000Hz이상의 스펙을 가진 기기가 원활한 혼합을 위해 바람직하다. 이때, 첨가물인 PVCN은 광경화성을 가진 유기절연체이며 이 특성을 이용해 용액을 통한 코팅공정을 용이하게 해주고 저온공정이 가능해 코팅할 시 카메라 렌즈에 크랙이 발생할 가능성을 낮추는 기능도 제공하며 분자에 하이드록실기가 없어 표면에 수소결합이 생기지 않아 방수기능을 보조하는 역할도 수행한다.

이때, 첨가제는 액상 실리콘 고무를 포함하여 제조되는 것으로 절연성물질에 포함되어 점착성과 절연성을 보조할 수 있으며 구체적인 제조방법은 후술하도록 한다.

더하여, 이렇게 완성된 절연성물질은 소수성층(30)에 포함되어 물의 전기분해를 일으킬 정도의 전압 하에서도 소수성층(30)이 전기습윤 현상을 유지할 수 있도록 보조할 수 있다. 추가적으로, 무기절연체인 알루미나와 유기절연체인 PVNC를 모두 포함하여 제조되었기 때문에 우수한 절연성을 가짐과 동시에 투명성, 물질적 안정성을 확보할 수 있으며, 소수성층(30)에 포함되어 소수성층(30)의 크랙 발생 현상을 방지하는데 도움이 될 수 있다.

이때, 상술한 첨가제는 중간물질 제조 단계, 첨가제 완성 단계의 순서로 제조 될 수 있다.

먼저, 중간물질 제조 단계는 액상 실리콘 고무(Dihydroxy polydimethyl polysiloxane) 80 내지 90중량부, 아실계 과산화물 10 내지 20중량부를 1 내지 3시간 동안 혼합하여 중간물질을 제조하는 과정이다.

여기서, 아실계 과산화물은 2,4-Dichloro benzoyl peroxide, p-Chloro benzoyl peroxide등이 사용될 수 있는데, 본 과정에서는 경화제로서 역할을 수행하여 소수성층(30)의 경화 시 가열성형을 통해 고체화시키는 기능을 제공한다. 또한, 액상 실리콘 고무는 유동성, 투명성, 절연성을 가진 물질로 절연성물질이 우수한 물성을 가질 수 있게 보조할 수 있다.

다음, 첨가제 완성 단계는 중간물질 80 내지 90 중량부, DOPA (3,4-Dihydroxy phenyl alanine) 5 내지 10중량부, 수산화나트륨 5 내지 10중량부를 3 내지 5시간 동안 혼합하여 첨가제를 완성하는 과정이다.

여기서, DOPA는 폴리도파민의 카테콜작용기를 가지고 있어 유기물과 무기물 양쪽에 강한 접착력을 가지는 물질로 절연성물질이 표면지지체 역할도 수행하도록 도움을 줄 수 있으며 폴리도파민의 카테콜작용기와 비슷한 역할을 하는 물질로 대체 또는 보완이 가능하고 여기엔 아민작용기를 가진 라이신 등이 있다. 또한, 수산화나트륨 용액은 알칼리용매의 역할을 수행한다.

더하여, 이렇게 제조된 첨가제는 액상 실리콘 고무의 투과성과 절연성에 더해 화학적 및 생리적 활성도 적어 높은 안정성을 가지며 첨가시킨 물질은 100 내지 150℃의 비교적 낮은 성형온도로도 완성이 가능하다는 점에서 절연성물질의 가공성을 보조하기에 적합하다.

따라서, 첨가제를 절연성물질에 포함시키면 투명도를 유지하면서도 절연성을 보조하는 역할을 수행하고 점착성을 가지게 하는데 도움을 줄 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리를 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

1: CCTV 카메라 렌즈 어셈블리 10: 렌즈
20: 베이스층 30: 소수성층
21: 전극층 22: 광촉매층
S100: 1차 물질 제조 단계 S110: 2차 물질 제조 단계
S120: 3차 물질 제조 단계 S130: 4차 물질 제조 단계
S140: 소수성물질 완성 단계 S200: 제 1용액 제조 단계
S210: 제 2용액 제조 단계 S220: 절연성물질 완성 단계

Claims (10)

1. 자가 세정 기능이 구비된 CCTV 카메라 렌즈 어셈블리로서,
   렌즈;
   상기 렌즈의 표면에 적층된 것으로, 전극층으로 이루어진 베이스층;
   상기 베이스층 상에 적층된 것으로, PFA(Perfluoro alkoxy)를 포함하는 코팅제가 상기 베이스층 상에 도포된 다음 120 내지 170℃에서 1 내지 3시간 동안 가열 및 건조 과정을 거쳐 형성되는 소수성층;을 포함하되,
   상기 코팅제는,
   나노실리카와 HFTHTMS (Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trimethoxysilane)를 포함하는 소수성물질 및 알루미나와 PVCN(poly vinyl cinnamate)을 포함하는 절연성물질을 포함하는 것을 특징으로 하는, CCTV 카메라 렌즈 어셈블리.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전극층은, ITO(Indium tin oxide)를 포함하는 제 1층 및,
   상기 제 1층상에 적층된 것으로 실리콘 필름을 포함하는 제 2층을 포함하는 것을 특징으로 하는, CCTV 카메라 렌즈 어셈블리.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 소수성물질은,
   메탄올 80 내지 90중량부, 25 내지 30농도의 암모니아수 5 내지 10중량부, TEOS(Tetra ethyl ortho silicate) 5 내지 10중량부를 혼합한 뒤, 40 내지 60℃ 조건에서 2 내지 5시간 동안 교반하여 1차 물질을 제조하는 단계;
   상기 1차 물질을 2500 내지 3500rpm의 속도로 20 내지 40분 동안 원심분리하여 수득한 잔여물을 에탄올로 3 내지 5회 세척하고, 세척한 잔여물을 35 내지 45℃에서 20 내지 30시간 건조해 2차 물질을 제조하는 단계;
   에탄올 99중량부, 프로필포스포닉산 0.5 내지 1중량부, HFTHTMS(Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trimethoxysilane) 0.1 내지 0.3 중량부를 혼합한 뒤 20 내지 30시간 동안 건조하여 3차 물질을 제조하는 단계;
   상기 2차 물질 60 내지 70중량부, 상기 3차 물질 30 내지 40중량부로 혼합한 후 2500 내지 3500rpm의 속도로 20 내지 40분간 원심분리 한 후 잔여물을 35 내지 45℃에서 20 내지 30시간 건조하여 4차 물질을 제조하는 단계;
   THF(Tetra hydro furan) 90 내지 95중량부, 상기 4차 물질 1 내지 10 중량부, 폴리스티렌 1 내지 5중량부, 비스페놀에이글리세롤레이트를 포함하는 보조제 1 내지 10중량부를 혼합한 후 1 내지 3시간 동안 교반하여 소수성물질을 완성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, CCTV 카메라 렌즈 어셈블리.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 보조제는,
   메틸에틸케톤 30 내지 70중량부, THF 30 내지 70중량부를 혼합하여 1차 혼합 용액을 제조하는 단계;
   비스페놀에이글리세롤레이트 20 내지 35중량부, 디아크릴레이트 20 내지 35중량부, 1,6헥산디올디아크릴레이트 10 내지 25중량부, 글리세롤프록시레이트 10 내지 25중량부, 트리아크릴레이트 10 내지 25중량부를 혼합한 뒤 100 내지 300℃에서 10 내지 30분 동안 가열하여 2차 혼합 용액을 제조하는 단계;
   상기 1차 혼합 용액 50 내지 75중량부, 상기 2차 혼합 용액 40 내지 60중량부를 혼합한 뒤 2000 내지 4000rpm의 속도로 30 내지 60초 동안 교반하여 보조제를 완성하는 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, CCTV 카메라 렌즈 어셈블리
5. 제 1항에 있어서,
   상기 절연성물질은,
   클로로벤젠 65 내지 75중량부, 톨루엔 20 내지 30중량부, 알루미나 나노파우더 1 내지 10중량부를 혼합한 뒤 초음파 분산기로 3 내지 7시간 동안 분산시켜 제 1용액을 제조하는 단계;
   상기 제 1용액을 2500 내지 3500rpm의 속도로 5 내지 15분 동안 원심분리한 뒤 여과기로 잔여물을 제거한 여과용액인 제 2 용액을 제조하는 단계;
   상기 제 2용액 75 내지 85중량부, PVCN(Poly vinyl cinnamate) 5 내지 10중량부, 액상 실리콘 고무(Dihydroxy polydimethyl polysiloxane)를 포함하는 첨가제 5 내지 25중량부를 혼합한 뒤 초음파분산기로 1 내지 2시간동안 분산시켜 절연성물질을 완성하는 단계;를 거쳐 제조되며 전체 절연성물질 중량 대비 10 내지 20중량%의 상기 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는, CCTV 카메라 렌즈 어셈블리.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 첨가제는,
   액상 실리콘 고무(Dihydroxy polydimethyl polysiloxane) 80 내지 90중량부, 아실계 과산화물 10 내지 20중량부를 1 내지 3시간 동안 혼합하여 중간물질을 제조하는 단계;
   상기 중간물질 80 내지 90 중량부, DOPA(3,4-Dihydroxy phenyl alanine) 5 내지 10중량부, 수산화나트륨 5 내지 10중량부를 3 내지 5시간 동안 혼합하여 첨가제를 완성하는 단계;를 거쳐 완성하는 것을 특징으로 하는, CCTV 카메라 렌즈 어셈블리.
   
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