KR20040054263A - 차량 시계 향상용 친수 유리 개발 방법 - Google Patents

Abstract

본 연구에서는 광을 흡수하여 여기된 TiO₂의 친수특성을 이용하여, 우천시 자동차 유리에 맺히는 물방울에 의한 운전자 시야의 저하 및 샐내외 온도차에 의해 자동차 유리에 형성되는 이슬 맺힘 현상을 방지하여 차량 유리의 시계를 향상시킴으로써, 운전자에게 보다 쾌적한 시야 및 안전한 운행을 제공하고자 하였다.

Description

차량 시계 향상용 친수 유리 개발 방법{Development of Hydrophilic Glass for Automotive Windows}

발수 코팅은 코팅 표면이 물방울과의 접촉각을 가능한 크게 유지하게 하고 마찰계수를 낮추어 줄 뿐 아니라 정전기 발생을 억제하여 물방울이 잘 부착되지 않고 부착되어도 풍압등의 외력에 의해 쉽게 제거되는 특성을 부여한 것으로 자동차용 유리의 실외축에 응용될수 있다.

친수 유리의 경우는 또 따른 안전성 향상을 위한 방법으로서 자동차 유리의 내,외부의 온도차가 커서 우천시와 같이 자동차 실내의 습도가 높은 날 자동차 내부의 수분이 응축되어서 유리 표면에 물방울이 맺혀 김이 서리게 되면 이에 따른 광 산란 형산은 시야을 흐리게 해서 자동차 안전운행에 큰 장애가 되고 있다. 따라서 ,유리 표면을 친수성으로 개질 하면 이상의 문제를 방지 할 수 있기 때문에 본 실험에서는 TiO_{2 와}같은 광반응 물질을 형성하여 친수특성을 부여하기 위한 친수 유리 개발 실험을 진행하였다.

광조사에 의해 여기된 TiO₂전극에 의해 물에서 수소와 산소가 분해되는Honda-Fujishima 효과의 발견에 의해 시작되어, 최근에는 유기, 유해물질의 분해 능력을 나타내는 광촉매성 광분해제, 자정 및 항균성 유리와 타일 등의 여러 환경친화적 분야에 응용되고있으며, 친수특성을 이용하여 자동차 및 건설용의 Antifogging mirror 및 유리등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

자동차의 안전성, 쾌적성의 요구에 대한 방편으로서 자동차용 발수, 친수 안전유리에 대한 기술 개발이 크게 요구되고 있다. 이는 우천시 운전자의 안전시계 확보를 위해서 뿐만아니라 유리면의 서리 방지 및 오염물질의 부착을 억제시킬수 있는 기능 등이 부가되기 때문에 안전도 향상읠 목적으로서 기술 개발의 필요가 가장 크게 요구되어지고 있는 분야이다.

따라서 이와 같은 요구에 따라, 안정적인 친수성 코팅 용액을 제조함과 더불어, 기존의 TiO₂막을 개선하여 더 높은 친수효과를 가지는 친수성 코팅막 제조기술을 개발하고자 하였다.

유리 표면에 TiO₂막을 형성하여 친수 특성 및 광 촉매 특성을 최대로 나타내기 위해서는 초기 sol-gel process에서 미세한 입자를 형성하기 위한 용액 조성 개발과 이를 유리 표면에 균일하게 코팅할 수 있는 요소 기술 개발이 필요하다. 또한 Pt, W 등의 금속이 doping 된 TiO₂coating 막의 경우 광촉매 효과를 10배 이상으로 증가 시킬수 있으며, 열처리시 유리기판으로부터 용출되어 나오는 Na+ 이온을 제어할 수 있다면 광촉매특성을 상당히 증가 시킬수 있는 연구가 필요하다

TiO₂sol 용액의 precursor로서 Titanium ethoxide[Ti(OEt)₄], Titaniumoxide-acetylacetonate[TiO(AcAc)₂], Titanium tetra-chloride [TiCl₄] 를 사용하였으며 용매로는 ethanol, 2-methoxy ethanol, n-prppanol, H₂O 및 H₂O₂를 사용하였다. 용액은 코팅 공정별로 제도되었으며, dopant로서 ZnO, Fe2O3 및 TEOS(tetraothsilicate)를 사용하였다. 또한 일본 광촉매분말인 ST-01 분말을정제후 수세 및 여과하여 slurry를 제조하고, 물과 H₂O₂를 가하여 분산 시킨후 흡입 여과하여 Spin coating 용 sol을 제조하였다.

제조된 sol을 이용하여 spary pyrolysis, dip, spin coating 법으로 친수성 막을 형성하였다. spary pyrolysis 코팅법은 코팅용액을400℃ 로 유지딘 전기로 내에 설치된 유리기판에 분무한 뒤, 600℃ 의 전기로에 옮겨 열처리하였고, dip코팅법은 코팅용액에 기판을 침지한 후 인상하여 상온에서 건조한 다음 전기로에서열처리하였다. spin코팅법은 spin coater를 사용하여 3000rpm, 유지시간은 25초로 코팅 후 건조 및 열처리하였다. dip coating 의 경우 열처리시 용출되어 나오는 Na+이온의 영향을 알아보기위하여 Na+가 첨가되지 않은 유리에 코팅하여 막 특성을 분석하였다

Titanium ethoxide, Titaniumoxide-acetylacetonate, Titanium tetra-chloride 를 출발물질로 하여 10nm 이하의 입도분포를 가지는 안정한 TiO₂sol 을합성하였다. 합성된 sol 을 유리기판에 spary pyrolysis, dip coating 법으로 코팅하여 anatase 상의 TiO₂박막을 형성하였다.

코팅된 자외선을 조사하면서 물과의 접촉각을 측정함으로써 TiO₂의 공촉매 특성을 관찰한 결과, 자외선 조사 시간에 따라 TiO₂막과 물과의접촉각이 초기 50°이상에서 10°이하로 감소하는 친수특성을 나타내었으며, 스핀 코팅의 경우 접촉각이 5°이하로 낮아지는 초친수 특성을 나타냈었다.

코팅된 유리는 물을 분무한 후에도 일반 유리에서와 같은 물방울 맺힘현상이 없어지고, 코팅면에 얇은 수막을 형성함으로서 시야에 아무런 방해도 주지 않았다. 따라서 자동차 유리에 친수성 TiO₂막을 코팅할 경우 우천시에 자동차 시계를 향상시킬수 있으며, 운전자의 안전운행에도 크게 기여할 것으로 사료된다.

Claims (3)

1. TiO₂sol 용액의 precursor로서 Titanium ethoxide[Ti(OEt)₄], Titaniumoxide-acetylacetonate[TiO(AcAc)₂], Titanium tetra-chloride [TiCl₄] 를 사용하는것
2. 용매로는 ethanol, 2-methoxy ethanol, n-prppanol, H₂O 및 H₂O₂를 사용하는것
3. 용액은 코팅 공정별로 제도되었으며, dopant로서 ZnO, Fe2O3 및 TEOS(tetraothsilicate)를 사용하는것.