KR102178941B1 - 유리 에칭액 조성물 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 판 유리의 표면이 투명 또는 불투명한 3D 패턴이 형성되도록 하는 가공 공정에 사용되는 에칭액으로서, 에칭의 효과를 향상시키면서 유리 에칭시 발생하는 슬러지의 발생량을 감소시키며, 슬러지에 포함된 미세 유리 파편의 형태를 육면체 모양으로 만들어지게 하여 슬러지가 부드럽게 되도록 한다. 판유리 에칭 시 발생되는 슬러지는 에칭 액과 함께 섞여서 배관을 통해 순환하여 이동하면서 설비와 배관에 고착되면서 발생하게 되는 설비의 고장과 배관의 막힘 그리고 필터를 막히게 하는 원인이 되는데, 본 발명은 이러한 문제를 현저하게 감소시키거나 제거해 줄 수 있는 유리 에칭용 조성물 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

유리 에칭액 조성물 및 그 제조 방법{LIQUID COMPOSITION FOR ETCHING GLASS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은 유리 에칭액 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 판 유리의 표면이 투명 또는 불투명한 3D 패턴을 갖도록 하는 에칭 공정시 에칭 효과를 향상시키고 유리 에칭시 발생하는 슬러지의 양을 대폭 감소시켜주며 슬러지를 미세한 육각형의 파편의 형태로 작고 뭉뚝하게 만들어 슬러지가 완제품 유리 표면에 고착되는 문제를 제거하여 불량의 원인을 제거 시켜주고, 유리 에칭액 조성물이 배관으로 이동 순환하면서 에칭을 할 때 배관에 자주 슬러지가 고착되어 배관이 좁아지거나 막혀서 문제가 발생하는데 이러한 문제를 해소할 수 있는 유리 에칭용 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 유리 표면을 화학적으로 가공하는 방법으로는 1차로 패턴을 구현하는 경우, 에칭 약품으로 실크 스크린 인쇄기 등으로 선 또는 면이나 반투명 또는 불투명한 표면 가공을 잉크형 에칭액을 사용하여 인쇄하여 디자인 패턴을 구현 하는데 유리 표면에 음각 또는 양각의 입체 패턴이 표면 되도록 인쇄 형태의 에칭으로 구현하는 방식을 이용한다. 그러나 상기의 인쇄 방식으로만 가공 시 정교함이 떨어져 2차로 표면을 정교하고 부드럽게 하는 2차 에칭 과정을 통해 정교함을 향상시키고 3D 느낌의 입체감을 제공할 수 있도록 유리 표면의 패턴 에칭 가공 후 추가적으로 슬리밍 에칭 방식을 사용하고 있다.

상기 에칭 방식은 유리 중 실크 스크린 인쇄기를 사용하여 정밀한 난반사가 발생 하도록 굴곡 형태의 난반사 패턴을 인쇄 방식으로 구현하고 굴곡된 산 모양이 민둥산 모양으로 둥근 형태로 굴곡이 만들어 지도록 2차 에칭 약품으로 녹여내 굴곡의 높이를 낮추어 부드러운 형태의 굴곡으로 유리 표면을 입체적으로 에칭이 되도록 정밀하게 가공을 한다.

이러한 굴곡 표면을 낮추어 주는 2차 에칭 작업 시 에칭 약품으로 인해 유리 표면에서 녹아 나온 부분의 슬러지가 발생하게 되는데, 기존의 약품은 슬러지의 양이 많이 발생하기에 유리표면에 그 슬러지가 유리 파편 형태로 다량 부착되는 문제로 불량의 원인이 되기도 한다. 이때, 발생되는 슬러지의 모양을 현미경으로 보면 마치 직사각형, 직삼각형 등 매우 다양한 다면체 형태의 유리 파편 모양으로 이루어져 있는 것을 볼 수 있다. 이 슬러지의 경우 크기도 크고 모양이 대부분 길고 뾰족하고 날카로운 형태를 가지게 된다.

이러한 슬러지는 필터를 이용하여 별도로 처리하게 되는데, 이 슬러지는 유리 에칭액이 순환할 때 길고 뾰족하고 날카로운 형태를 갖는 미세 유리 파편이 설비 내부와 배관에 부착되거나 막히게 하여 설비의 고장의 원인이 되고 또한 필터에 많이 걸리게 되어 유지 보수가 자주 이루어져야 하는 문제가 있다.

또한, 상기 슬러지가 에칭 설비와 배관에 부착이 시작되면 약품으로 세척을 하더라도 시간이 흐르면서 계속하여 쌓이게 되어 미세 유리 파편으로 되어있는 슬러지의 모양이 길고 뾰족하고 날카로운 형태로 이루어져 있으면 불량 율이 높아지고 에칭 설비의 본체와 베어링, 내부 몸체, 노즐, 쉐프트, 구동부, 배관 등에 슬러지가 고착되어 설비의 수명이 단축되는 문제를 야기하게 되는 것이다.

따라서, 에칭 설비를 주기적으로 분해하여 고착된 슬러지를 제거해야 하는데 이로 인하여 설비의 작동이 정지되어야 하고 세척과 수리가 잦아지는 문제로 인하여 설비의 수명이 단축되고 생산 효율이 저하되는 문제를 가지고 있다.

국내 등록특허공보 10-1717259호

본 발명의 목적은, 유리를 화학약품으로 에칭 시 발생하는 슬러지로 인해 초래되고 있는 슬러지의 처리 문제와 이로 인한 설비의 고장 그리고 제품의 불량율이 감소되지 않는 문제를 해결하고 슬러지의 발생량을 줄이고 에칭 설비에 고착되는 슬러지로 인하여 설비의 수명을 단축시키는 문제를 해결하여 설비의 수명을 늘리며, 청소 주기를 줄여주고, 에칭 설비의 운영과 생산 효율을 대폭 향상 시켜줄 수 있는 유리 에칭액 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 유리 에칭액 조성물의 총 중량에 대하여, 정제수 3 내지 7중량%; 불산(Hydrofluoric acid) 15 내지 20중량%; 인산(Phosphoric acid) 15 내지 20중량%; 중불화암모늄(Ammonium bifluoride) 15 내지 20중량%; 염산(Hydrochloric acid) 11 내지 15중량%; 질산(Nitric acid) 3 내지 5중량%; 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 5 내지 10중량%; 염화제2철(Ferric chloride) 5 내지 10중량%; 타닌산(Tannic acid) 7 내지 10중량%; 및 전분 5 내지 10중량%; 를 포함하는 유리 에칭액 조성물을 제공한다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 상기 유리 에칭액 조성물의 점도는 10 내지 12cp일 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, 유리 에칭액의 총 중량에 대하여, 상온의 정제수 3 내지 7중량%에, 불산(Hydrofluoric acid) 15 내지 20중량%, 인산(Phosphoric acid) 15 내지 20중량%, 중불화암모늄(Ammonium bifluoride) 15 내지 20중량% 및 염산(Hydrochloric acid) 11 내지 15중량%를 순서대로 투입하고 온도를 65℃까지 상승시키면서 1차 교반을 진행하고, 65℃에서 40분 이상 2차 교반을 더 진행하여 제1 배합물을 마련하는 제1 단계; 유리 에칭액의 총 중량에 대하여, 상온의 정제수 3 내지 7중량%에, 질산(Nitric acid) 3 내지 5중량%, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 5 내지 10중량%, 염화제2철(Ferric chloride) 5 내지 10중량% 및 타닌산(Tannic acid) 7 내지 10중량%를 순서대로 투입하고 온도를 40 내지 45℃까지 상승시키면서 3차 교반을 진행하고, 40 내지 45℃에서 60분 이상 4차 교반을 더 진행한 후, 8시간 이상 숙성하여 제2 배합물을 마련하는 제2 단계; 제1 배합물에 제2 배합물을 투입하고 27 내지 33℃에서 60분 이상 5차 교반을 진행하여 제3 배합물을 마련하는 제3 단계; 온도를 40℃로 내리면서 30분 이상 6차 교반을 진행하여 제3 배합물의 점도를 15cp 이하로 조정하는 제4 단계; 및 제3 배합물에 전분 5 내지 10중량%를 첨가하고 120분 이상 7차 교반을 진행하고, 24시간 이상 숙성하여 점도가 10 내지 12cp로 조정된 유리 에칭액 조성물을 제조하는 제5 단계; 를 포함하는 유리 에칭액 조성물의 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유리 에칭액 조성물은, 유리 에칭시 발생하는 슬러지의 미세 유리 파편을 작고 뭉뚝한 형태로 만들어, 슬러지가 배출될 때 배수구를 막거나 필터에 걸리는 양을 감소시킬 수 있고, 슬러지가 에칭 설비에 고착되는 정도를 감소시켜 에칭 설비의 수명을 크게 늘리고 청소 주기를 줄여 생산효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 에칭시 불필요하게 깍아 나가는 부분이 줄어들면 그만큼 슬러지의 발생량이 적어지므로 종래의 유리 에칭액 조성물 대비 에칭액 조성물의 사용 량을 크게 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조방법으로 제조된 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭한 후 발생한 슬러지를 400배로 확대한 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 제조방법을 적용하되, 염화제2철의 함량이 3중량%인 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭한 후 발생한 슬러지를 400배 확대한 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 제조방법을 적용하되, 질산의 함량이 2.5중량%이고 염화제2철의 함량이 3중량%인 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭한 후 발생한 슬러지를 400배 확대한 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 제조방법을 적용하되, 교반 온도를 도 1에서와 다르게 하고 숙성이 제대로 되지 않은 경우의 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭한 후 발생한 슬러지를 400배 확대한 현미경 사진이다.
도 5는 표면 패턴이 무너진 유리 표면을 400배 확대하여 나타낸 현미경 사진이다.
도 6은 에칭된 표면의 굴곡 면이 거칠어진 것을 400배 확대하여 나타낸 현미경 사진이다.
도 7은 본 실시 예에 따라 에칭된 유리 표면을 400배 확대한 현미경 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명의 실시 예는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

본 실시 예의 유리 에칭액 조성물은, 총 중량에 대하여, 정제수 3 내지 7중량%; 불산(Hydrofluoric acid) 15 내지 20중량%; 인산(Phosphoric acid) 15 내지 20중량%; 중불화암모늄(Ammonium bifluoride) 15 내지 20중량%; 염산(Hydrochloric acid) 11 내지 15중량%; 질산(Nitric acid) 3 내지 5중량%; 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 5 내지 10중량%; 염화제2철(Ferric chloride) 5 내지 10중량%; 타닌산(Tannic acid) 7 내지 10중량%; 및 전분 5 내지 10중량%; 를 포함한다.

여기서, 상기 유리 에칭액의 성분 중, 정제수와 베이스 에칭제로서의 역할을 하는 불산, 인산, 중불화암모늄 및 염산은 제1 배합물로 구분하고, 에칭 표면을 다듬어 부드럽게 하고 굴곡을 미려하게 하는 역할을 하는 질산, 수소화붕소나트륨, 염화제2철 및 타닌산은 제2 배합물로 구분하여 설명하기로 한다.

또한, 본 실시 예에서, 슬러지에 포함된 미세 유리 파편의 형태를 작고 뭉뚝하게 변화시키는 핵심 성분은 중불화암모늄, 질산 및 염화제2철이다.

상기 제1 배합물 중에서 정제수, 불산, 인산 및 염산은 베이스(base) 용제로서 유리를 부식 시키는 기본적인 에칭제로 작용할 수 있다. 상기 제1 배합물은 유리 에칭시 유리 표면의 에칭되는 깊이를 결정하는 역할을 하며, 제1 배합물의 양을 증가시키면 에칭된 굴곡의 상하 깊이를 더 크게 할 수 있다. 이때, 상기 제1 배합물에서 중불화암모늄은 슬러지 조정제로서 점착제의 역할을 할 수 있다. 즉, 에칭시 에칭액이 유리 표면에 잘 부착될수록 에칭 효과가 좋아지는데, 중불화암모늄은 이렇게 유리 에칭액 조성물이 조성물이 유리의 표면에 잘 부탁 되도록 유리 에칭액 조성물의 점도를 조정하는 역할을 한다.

본 실시 예의 유리 에칭액 조성물에서, 상기 정제수의 함량이 3중량% 미만이면 제1 배합물의 여러 성분이 제대로 희석되지 않게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 정제수의 함량이 7중량%를 초과하면 최종 완성되는 유리 에칭액의 농도가 적절하지 않아 에칭 작용시 안정성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 불산의 함량이 15중량% 미만이면 에칭이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 불산의 함량이 20중량%를 초과하면 에칭 작용시 에칭되는 양이 지나치게 증가하게 되어 RA 값이 커지면서 에칭된 표면이 거칠어 지게 되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 인산은 유리 에칭액 조성물의 pH를 조정하는 역할을 하며, 상기 인산의 함량이 15중량% 미만이면 에칭이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 인산의 함량이 20중량%를 초과하면 에칭된 부분의 굴곡 면이 거칠어지게 되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 중불화암모늄은 유리 에칭시 발생하는 슬러지에 포함된 미세 유리 파편의 형태를 변화시키는 것으로서, 상기 중불화암모늄의 함량이 15중량% 미만이면 슬러지의 양이 증가될 뿐만 아니라, 유리 에칭액 조성물이 판 유리에 부착된 상태를 유지하지 못하고 흘러내리게 되어 슬러지의 양이 증가되고 슬러지에 포함된 미세 유리 파편의 형태가 제대로 다듬어지지 않아 미세 유리 파편 중 일부가 길고 뾰족한 상태로 남게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 중불화암모늄의 함량이 20중량%를 초과하면 에칭된 부분의 굴곡 면이 날카로운 형태로 되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 염산의 함량이 11중량% 미만이면 에칭이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 염산의 함량이 15중량%를 초과하면 에칭된 표면 및 에칭된 부분의 굴곡 면이 거칠어지게 되는 문제가 발생할 수 있다.

상기 제2 배합물에서 수소화 붕소나트륨, 염화제2철 및 타닌산은 첨가제로서 유리를 부식시키는 에칭 작용을 더욱 원활하게 하는 작용을 하고, 에칭 표면을 더욱 부드럽게 하며 에칭된 부분의 깍여 나간 굴곡 면을 다듬어 미려하게 하는 역할을 할 수 있다.

또한, 상기 타닌산의 함량이 7중량% 미만이면 에칭 분포가 불규칙하게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 타닌산의 함량이 10중량%를 초과해도 에칭 분포가 불규칙하게 되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 제2 배합물에서 질산은 유리에 포함된 Na, Ca, Al, Mg, Mn, Ti 등의 금속성 불순물을 용해시키는 부식제이면서 슬러지 조정제의 역할을 할 수 있다. 상기 질산의 함량이 3중량% 미만이면 상기의 금속성 불순물이 제대로 용해되지 않아 유리 표면이 매끄럽게 에칭되지 못하게 될 수 있고, 또한 슬러지의 양이 증가되고 슬러지에 포함되는 미세 유리 파편의 형태가 길고 뾰족하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 질산의 함량이 5중량%를 초과하면 슬러지의 모양이 거칠어지는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 염화제2철도 금속성 불순물을 용해시키는 작용을 하게 되는데, 이때, 상기 염화제2철의 함량이 5중량% 미만이면 상기의 금속성 불순물이 제대로 용해되지 않아 유리 표면이 매끄럽게 에칭되지 못하게 될 수 있고, 또한 슬러지의 양이 증가되고 슬러지에 포함되는 미세 유리 파편 중 일부의 형태가 길고 뾰족하게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 염화제2철의 함량이 10중량%를 초과하면 에칭된 부분의 굴곡 모양이 매끄럽지 않게 되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 전분은 점도 조정제로서 점착제의 역할을 하며 본 실시 예의 에칭액을 대상물인 판 유리의 표면에 흘러 내리지 않도록 점착시켜 에칭 효과를 향상시키는 역할을 할 수 있다. 상기 전분의 함량이 5중량% 미만이면 유리 에칭액 조성물의 점도가 너무 낮아지게 되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 전분의 함량이 10중량%를 초과하면 유리 에칭액 조성물의 점도가 너무 높아져 유리 에칭액 조성물을 롤러, 스크린 인쇄 등의 방법으로 유리 표면에 도포할 때 도포가 제대로 되지 않는 문제가 발생할 수 있다. 상기 유리 에칭액 조성물의 점도는 더 바람직하게는 10 내지 12cp일 수 있다.

일반적으로 유리 에칭시 에칭 효과를 극대화하기 위해서는, 에칭액이 유리 표면에 잘 부착되어야 하는데, 본 실시 예에서는 유리 에칭액의 성분 중에서 앞서 설명한 중불화암모늄과 전분이 이렇게 유리 에칭액 조성물을 유리 표면에 부착시키는 점착제의 역할을 하게 된다. 유리 에칭액 조성물이 유리 표면에 잘 부착된 상태에서 유리 에칭이 진행되면, 중불화암모늄, 질산 및 염화제2철의 작용도 더 원활해지므로, 슬러지의 양을 줄이는 효과 및 슬러지에 포함된 미세 유리 파편의 형태를 작고 뭉뚝하게 만드는 작용도 향상될 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 유리 에칭액 조성물의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 베이스 에칭 성분인 제1 배합물을 마련하는 제1 단계를 실행한다. 상기 제1 배합물은 본 실시 예의 유리 에칭액에서 유리 표면을 슬리밍 에칭하는 기본적인 에칭 작용 성분으로, 제1 배합물의 성분과 성분 별 함량에 따라 유리 에칭시 에칭되는 부분의 길이, 다시 말해 유리 표면에서 깍여지는 부분의 두께 및 제거되는 양을 조정할 수 있다. 즉, 제1 배합물의 양을 상대적으로 증가시키면 에칭이 더 심하게 이루어지고, 반대로 제1 배합물의 양을 상대적으로 감소시키면 에칭이 덜 이루어지게 된다.

이러한 제1 배합물을 제조하기 위해서는, 먼저 유리 에칭액의 총 중량에 대하여, 상온의 정제수 3 내지 7중량%에, 불산(Hydrofluoric acid) 15 내지 20중량%, 인산(Phosphoric acid) 15 내지 20중량%, 중불화암모늄(Ammonium bifluoride) 15 내지 20중량% 및 염산(Hydrochloric acid) 11 내지 15중량%를 순서대로 투입하여 제1 혼합물을 마련하고, 이 제1 혼합물을 용액의 혼합되는 효율을 높이기 위해 온도를 65℃까지 상승시키면서 1차 교반을 진행한다. 이때, 각 성분의 투입되는 순서를 변경하면 본 실시 예에 의해 제조된 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭할 때 발생하는 슬러지의 미세 유리 파편의 형태 중 일부가 길쭉하게 변화될 수 있다.

이후, 상기 제1 혼합물을 65℃에서 40분 이상 2차 교반을 더 진행하여 제1 배합물을 제조할 수 있다. 이때, 2차 교반시 교반 온도가 65℃ 아래로 떨어지거나 교반 시간이 40분 미만인 경우 각 성분이 제대로 섞이지 않는 문제가 발생할 수 있다.

다음으로, 제2 배합물을 마련하는 제2 단계를 실행한다. 이때, 상기 제2 배합물의 성분과 성분 별 함량에 따라 유리 에칭시 에칭되는 부분의 조도와 굴곡 형태 등이 결정될 수 있다. 즉, 유리 에칭시 발생하는 슬러지에 포함되는 미세 유리 파편의 형태도 이러한 제2 배합물의 성분과 함량에 따라 결정되는 것이다.

이러한 제2 배합물을 제조하기 위해서는, 먼저 유리 에칭액의 총 중량에 대하여, 상온의 정제수 3 내지 7중량%에, 질산(Nitric acid) 3 내지 5중량%, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 5 내지 10중량%, 염화제2철(Ferric chloride) 5 내지 10중량% 및 타닌산(Tannic acid) 7 내지 10중량%를 순서대로 투입하여 제2 혼합물을 마련하고, 이 제2 혼합물을 혼합된 정도가 균일해지도록 온도를 40 내지 45℃까지 상승시키면서 3차 교반을 진행한다.

이때, 각 성분의 투입되는 순서를 변경하면 본 실시 예에 의해 제조된 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭할 때 발생하는 슬러지의 미세 유리 파편의 형태 중 일부가 길쭉하게 변화될 수 있다.

이후, 상기 제2 혼합물을 40 내지 45℃에서 60분 이상 4차 교반을 더 진행한 후, 8시간 이상 숙성하여 제2 배합물을 마련할 수 있다. 이때, 4차 교반시 교반 온도가 40℃ 미만이면 상기 제2 혼합물의 부식성 및 미세 유리 파편의 형태를 다듬는 효과가 최초 설계시와 달라져 제대로 구현되지 않을 수 있고, 교반 온도가 45℃를 초과하면 제2 배합물이 젤리 형태가 되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 4차 교반시 교반 시간이 60분 미만이거나 숙성 시간이 8시간 미만인 경우, 질산과 염화제2철의 반응이 제대로 이루어지지 않아, 도 5 및 도 6에서와 같이 유리 표면의 에칭 패턴이 녹아서 무너지거나 에칭된 부분의 굴곡 면이 거칠어 질 수 있다.

4차 교반시 교반 시간을 60분 이상하고 숙성 시간을 8시간 이상하면 도 7에서 볼 수 있듯이, 완성된 유리를 에칭한 표면이 미려하고 에칭된 유리 표면의 굴곡이 정교하게 되고, 이에 에칭으로 깍여져 나간 슬러지의 양이 줄어들 뿐만 아니라 미세 유리 파편도 대체로 정육면체의 형태를 유지하게 되는 것이다

다음으로, 제3 배합물을 마련하는 제3 단계를 진행한다. 상기 제3 배합물은, 앞서 제1 단계에서 마련된 제1 배합물에 제2 단계에서 마련된 제2 배합물을 투입하고 27 내지 33℃에서 60분 이상 5차 교반을 진행하여 마련할 수 있다. 이때, 5차 교반시 교반 온도가 27℃ 미만이거나 또는 33℃를 초과하면, 제1 및 제2 배합물에 포함된 성분들 중 일부가 예상치 못한 방향으로 서로 반응하면서 제3 배합물의 화학적 특성이 일부 변화게 될 수 있다. 이에 본 실시 예의 유리 에칭액 조성물로 유리를 에칭할 때, 에칭된 부분의 깊이나 또는 표면 조도 등이 예상했던 것과 달라질 수 있고, 유리를 에칭하는 과정에서 발생하는 슬러지의 양이 증가할 수 있으며, 슬러지에 포함된 미세 유리 파편 중 일부가 작고 뭉뚝한 형태를 가지지 못하게 되는 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, 5차 교반시 교반 시간이 60분 미만인 경우에도 상기 교반 온도에서와 같은 유사한 문제가 발생할 수 있다.

본 실시 예에서는, 제1 배합물에 포함되는 중불화암모늄과 제2 배합물에 포함되는 질산 및 염화제2철의 양을 특정하여 유리 에칭시 발생하는 슬러지에 포함되는 미세 유리 파편의 형태를 작고 뭉뚝한 형태, 즉 대체로 정육면체에 가까운 부드러운 형태로 변화시킬 수 있다. 이러한 중불화암모늄, 질산 및 염화제2철의 양은 앞서 제1 및 제2 단계에서 지정된 함량으로 각각 조절된다.

즉, 슬러지에 포함된 미세 유리 파편을 둥글고 완만하게 깍아 내어 미세 유리 파편이 작고 뭉뚝한 형태가 되도록 하기 위해서는, 완성된 유리 에칭액 조성물의 총 중량에 대하여, 중불화암모늄 15 내지 20중량%, 질산 3 내지 5중량% 및 염화제2철 5 내지 10중량%의 조건을 만족해야 하는 것이다.

만약, 염화제2철의 함량이 5중량% 미만이면, 도 2에서 볼 수 있듯이, 미세 유리 파편을 작고 뭉뚝하게 만드는 효과가 저하되어 미세 유리 파편 중 일부가 길고 뾰족한 형태를 가지게 된다. 또한, 질산의 함량이 3중량% 미만이고 염화제2철의 함량이 5중량% 미만이면, 도 3에서 볼 수 있듯이, 미세 유리 파편을 작고 뭉뚝하게 만드는 효과가 저하되어 미세 유리 파편 중 일부가 길고 뾰족한 형태를 가지게 되고, 더불어 에칭된 유리 표면이 거칠게 되는 문제가 발생할 수 있다.

다음으로, 제3 배합물을 온도를 40℃로 상승시키면서 30분 이상 6차 교반을 진행하여 제3 배합물의 점도를 대략 15cp 이하로 조정하는 제4 단계를 진행한다. 이때, 6차 교반시 교반 온도가 40℃ 미만이거나 교반 시간이 30분 미만인 경우 제3 배합물의 점도가 15cp를 초과하여 에칭 설비에서 에칭을 실시할 때 유리 에칭액의 순환이 느려지는 문제가 발생할 수 있다.

다음으로, 제3 배합물의 점도를 더 미세하게 조정하여 유리 에칭액 조성물을 완성하는 제5 단계를 진행한다. 제5 단계는, 제4 단계를 거쳐 점도가 15cps 이하로 조정된 제3 배합물에 전분 5 내지 10중량%를 첨가하여 유리 에칭액 조성물의 점도를 10 내지 12cp로 더 미세하게 조정하는 공정이다. 이를 위해 제3 배합물에 전분을 첨가하고 120분 이상 7차 교반을 진행하며, 이후 24시간 이상 숙성 과정을 진행하면 최종 점도가 10 내지 12cp로 맞춰진 본 실시 예의 유리 에칭액 조성물을 완성할 수 있다. 이때, 7차 교반시 교반 시간이 120분 미만인 경우 점도가 10cp 보다 더 낮아질 수 있다. 또한, 7차 교반 후 숙성 시간이 24시간 미만인 경우 안정화가 제대로 이루어지지 않아 완성된 유리 에칭액 조성물의 에칭 효율이 예상 보다 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.

이때, 상기 전분은 본 실시 예의 유리 에칭액 조성물이 에칭 하고자 하는 판 유리의 표면에 잘 부착되도록 하여 에칭 효과를 향상시키는 역할을 하도록 유리 에칭액 조성물의 점도를 조정하기 위한 것으로서, 상기 전분의 함량이 5중량% 미만이면 유리 에칭액 조성물의 점도가 10cp 미만이 되어 판 유리에 도포된 유리 에칭액 조성물이 판 유리에 부착된 상태를 유지하지 못하고 흘러내리게 되어 에칭 효과가 현저히 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 전분의 함량이 10중량%를 초과하면 유리 에칭액 조성물의 점도가 12cp를 초과하여 에칭 후 전분 자체가 슬러의 형태로 되면서 슬러지의 양이 더 증가할 수 있다.

종래의 유리 에칭액 조성물은 유리 에칭시 발생하는 슬러지에 포함되는 미세 유리 파편의 형태가 길고 뾰쪽하게 이루어져 세정시 쉽게 제거되지 않는다.

그러나, 위와 같은 방법으로 제조되는 본 실시 예의 유리 에칭액 조성물로 유리의 표면을 에칭하면, 유리 에칭시 발생하는 슬러지에 포함되는 미세 유리 파편이 작고 뭉뚝한 형태로 만들어짐으로써, 슬러지가 배출될 때 배수구를 막거나 필터에 걸리는 양을 감소시킬 수 있고, 슬러지가 에칭 설비에 고착되는 정도를 감소시켜 에칭 설비의 수명을 크게 늘리고 청소 주기를 줄여 생산 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 본 실시 예의 유리 에칭액 조성물을 사용하면, 유리 에칭시 유리 표면에서 불필요하게 깍여 나가는 양이 감소하게 되므로 예상과 달리 증가되는 슬러지의 양을 줄일 수 있다.

또한, 에칭된 부분의 표면이 선이 거칠거나 뾰족하지 않고 부드럽고 완만하게 이루어져 완성된 3D 패턴을 갖는 유리의 심미감을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제조방법으로 제조된 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭한 후 발생한 슬러지를 400배 확대한 현미경 사진이고, 도 2는 본 발명의 제조방법을 적용하되, 염화제2철의 함량이 3중량%인 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭한 후 발생한 슬러지를 400배 확대한 현미경 사진이고, 도 3은 본 발명의 제조방법을 적용하되, 질산의 함량이 2.5중량%이고 염화제2철의 함량이 3중량%인 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭한 후 발생한 슬러지를 400배 확대한 현미경 사진이고, 도 4는 본 발명의 제조방법을 적용하되, 교반 온도를 도 1에서와 다르게 하고 숙성이 제대로 되지 않은 경우의 유리 에칭액 조성물을 이용하여 유리를 에칭한 후 발생한 슬러지를 400배 확대한 현미경 사진이다.

도 1 내지 도 4를 보면, 유리 에칭액 조성물로 유리를 에칭할 때 발생하는 슬러지에 포함된 미세 유리 파편의 변화를 확인할 수 있다. 본 실시 예의 제조 방법과 성분 및 함량을 가지는 도 1의 경우 모든 미세 유리 파편이 작고 뭉뚝한 형태를 가지고 있으며, 반면에 비교 예인 도 2 내지 4의 경우 미세 유리 파편이 직사각형, 직삼각형 등 매우 다양한 다면체 형태로 이루어지며, 대부분 길고 뾰족하고 날카로운 형태를 가지고 있음을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 제조 방법으로 제조된 유리 에칭액 조성물을 사용하여 유리를 에칭하는 경우, 슬러지에 포함되는 미세 유리 파편이 작고 뭉뚝한 형태를 띄게 되어 슬러지의 총 양을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 슬러지가 배출될 때 배수구를 막거나 필터에 걸리는 양을 감소시킬 수 있고, 슬러지가 에칭 설비에 고착되는 정도를 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구 범위에 의해 한정하고자 한다. 즉, 본 발명은 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (4)

1. 유리 에칭액 조성물의 총 중량에 대하여,
   정제수 3 내지 7중량%;
   불산(Hydrofluoric acid) 15 내지 20중량%;
   인산(Phosphoric acid) 15 내지 20중량%;
   중불화암모늄(Ammonium bifluoride) 15 내지 20중량%;
   염산(Hydrochloric acid) 11 내지 15중량%;
   질산(Nitric acid) 3 내지 5중량%;
   수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 5 내지 10중량%;
   염화제2철(Ferric chloride) 5 내지 10중량%;
   타닌산(Tannic acid) 7 내지 10중량%; 및
   전분 5 내지 10중량%; 를 포함하는 유리 에칭액 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 유리 에칭액 조성물의 점도가 10 내지 12cp인 것을 특징으로 하는 유리 에칭액 조성물.
3. 유리 에칭액의 총 중량에 대하여, 상온의 정제수 3 내지 7중량%에, 불산(Hydrofluoric acid) 15 내지 20중량%, 인산(Phosphoric acid) 15 내지 20중량%, 중불화암모늄(Ammonium bifluoride) 15 내지 20중량% 및 염산(Hydrochloric acid) 11 내지 15중량%를 순서대로 투입하고 온도를 65℃까지 상승시키면서 1차 교반을 진행하고, 65℃에서 40분 이상 2차 교반을 더 진행하여 제1 배합물을 마련하는 제1 단계;
   유리 에칭액의 총 중량에 대하여, 상온의 정제수 3 내지 7중량%에, 질산(Nitric acid) 3 내지 5중량%, 수소화붕소나트륨(Sodium borohydride) 5 내지 10중량%, 염화제2철(Ferric chloride) 5 내지 10중량% 및 타닌산(Tannic acid) 7 내지 10중량%를 순서대로 투입하고 온도를 40 내지 45℃까지 상승시키면서 3차 교반을 진행하고, 40 내지 45℃에서 60분 이상 4차 교반을 더 진행한 후, 8시간 이상 숙성하여 제2 배합물을 마련하는 제2 단계;
   제1 배합물에 제2 배합물을 투입하고 27 내지 33℃에서 60분 이상 5차 교반을 진행하여 제3 배합물을 마련하는 제3 단계;
   온도를 40℃로 상승시키면서 30분 이상 6차 교반을 진행하여 제3 배합물의 점도를 15cp 이하로 조정하는 제4 단계; 및
   제3 배합물에 전분 5 내지 10중량%를 첨가하고 120분 이상 7차 교반을 진행하고, 24시간 이상 숙성하여 점도가 10 내지 12cp로 조정된 유리 에칭액 조성물을 제조하는 제5 단계; 를 포함하는 유리 에칭액 조성물의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 유리 에칭액의 총 중량에 대하여, 중불화암모늄과 질산의 총 양이 18 내지 25중량%인 것을 특징으로 하는 유리 에칭액 조성물의 제조 방법.

Images