KR20080046975A

KR20080046975A - 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법

Info

Publication number: KR20080046975A
Application number: KR1020060116735A
Authority: KR
Inventors: 김상영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-05-28

Abstract

본 발명은 자동차용 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명은 진공 증발법 또는 스퍼터링법을 이용하고, 광촉매를 친수 코팅의 한 구성 성분으로 하며, 상기 광촉매를 보호하기 위해 표면에 보호코팅을 하는 친수 코팅 유리의 제조 방법에 있어서, 상기 유리의 테두리 연마 시, 그 테두리 연마 형상을 원형(둥근 연마)으로 하되, 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도를 150~155°로 형성함으로써, 코팅성을 개선하여 내알칼리성이 향상될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법을 제공하고자 한 것이다.

친수 코팅, 미러 제조, 유리 테두리, 연마 방법, 연마면, 비연마면, 둥근연마

Description

친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법{A glass edge grinding method for hydrophilic coating mirror}

도 1은 기존의 자동차용 친수 코팅 아웃사이드 미러의 대표적 단면 구조를 나타내고,

도 2는 자동차용 친수 코팅 아웃사이드 미러의 제조 공정을 설명하는 공정도,

도 3은 기존의 친수 코팅 미러 유리 테두리 연마 방법을 설명하는 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법을 설명하는 개략도,

도 5는 본 발명에 따른 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법에 사용되는 연마휠(에지휠) 형상을 설명하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 기판 11 : 반사층

12 : 친수 코팅층 51 : 유리 테두리

52 : 에지휠 121 : 버퍼 이산화규소 층

122 : 광촉매인 이산화티탄 층 123 : 표면 이산화규소 층

본 발명은 자동차용 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법에 관한 것으로서, 유리의 테두리 연마 형상을 원형(둥근 연마)으로 하되, 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도를 150~155°로 형성함으로써, 후속 친수 코팅 공정 시 테두리 부위에서의 코팅성을 개선함과 함께 내알칼리성이 향상될 수 있도록 한 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 외부 자연 환경에 노출된 상태로 사용되는 자동차용 유리, 유리에 반사층을 코팅한 미러, 건물용 유리에서 그 표면에 비나 각종 오염물이 함유된 물기로 오염되는 경우, 시야를 좋지 않게 하므로 이를 해결하기 위하여 표면 장력을 활용한 유리 표면에 친수 기능을 부여하는 기술이 이용되고 있다.

예컨대, 자동차용 아웃사이드 미러는 친수 처리를 통하여 우천시 빗방울이 표면에 잘 퍼지게 하여 운전자의 시계를 향상시키게 되는 바, 친수성을 부여하기 위해서는 유리나 미러 표면을 물에 대한 표면장력이 큰 투명 고체막을 코팅하는 것이 필요하며, 그 중, 광촉매 성분을 코팅 액에 추가하거나, 따로 성막하는 방법이 널리 쓰이고 있다.

대표적인 광촉매인 아나타제형 결정 구조의 이산화티탄(TiO₂)은 자외선 영역인 387nm이하 파장의 광이 조사되면, 광 여기되어 산화 환원 반응에 의하여 표면에 쌓인 유기 오염물을 분해하고, 친수성을 나타내는 것으로 알려져 있다.

국내등록특허 제342,150호(기재의 표면을 광촉매적으로 초친수성이 되게하는 방법, 초친수성의 광촉매성 표면을 갖는 기재 및 그의 제조 방법), 제429,933호(표면을 광촉매적으로 친수성으로하는 방법, 및 광촉매성 표면을 갖는 복합재), 제468,029호(광촉매성 친수성 코팅 조성물), 제397,252호(유색 흐림방지 거울), 제510,570호(복합 소자 및 이의 제조방법), 제535,351호(복합재), 제552,831호(방현방담소자), 제 558,151(복합재) 및 미국 특허 제6,480,335호(Reflecting Mirror)에서는 공통적으로 광촉매를 이용하여 친수성을 부여하는 방법이 개시되어 있다.

이들 특허중, 국내 특허 제342,150에 제시된 바와 같이, 현재까지 보편적으로 양산되어 쓰이는 자동차용 친수 코팅 아웃사이드 미러의 대표적인 단면 구조는 도 1에 도시된 바와 같다.

즉, 소다 석회 유리(Soda Lime Glass)인 기판(10)과 크롬(Cr) 반사층(11), 3층 구조(121, 122, 123)로 되어 있는 친수 코팅층(12)으로 구성되어 있다.

상기 친수 코팅층(12)은 다시 30 ~ 100nm 두께의 버퍼 이산화규소 층(Buffer SiO₂, 121)과 50 ~ 200nm 두께의 광촉매인 아나타제 상 이산화티탄 층(Anatase TiO₂, 122)， 5 ~ 30nm 두께의 표면　이산화규소　층(Top SiO₂, 123）으로 이루어져 있고 각 층의 역할을 살펴보면 다음과 같다.

상기 버퍼 이산화규소 층(121)은 코팅 시 또는 코팅 후 열처리 과정 또는 장기적으로 제품 사용 과정 중, 소다 석회 유리 기판(10) 성분 중 잔류하고 있는 알 칼리(Na, K, Ca) 이온의 확산을 막는 버퍼 역할을 하여 광촉매인 이산화티탄 층(122)의 성능(광 활성) 저하를 막는다. 알칼리 이온과 같은 양이온은 이산화티탄의 광 활성으로 발생한 전자를 빼앗는 역할을 하여 결국 친수성을 떨어뜨리는 원인이 된다.

상기 표면 이산화규소 층(Top SiO₂, 123)은 광촉매인 이산화티탄 층(TiO₂, 122)에서 발생된 전자를 저장하는 역할을 하여 빛이 비치지 않는 어두운 곳에서도 친수성을 유지하도록 하는 역할과 기저층인 광촉매 층을 외부 알칼리 이온의 침투로부터 보호하는 역할을 하게 된다.

따라서, 5 ~ 30nm로 매우 얇은 표면 이산화규소 층(Top SiO₂, 123)이 균일하게 코팅되지 않은 부위가 발생할 경우, 고온 다습한 공기, 외부 유입되는 자연 상태의 물이나, 염수에 일부, 알칼리성 세제에 다량 용존하고 있는 알칼리(Na, K, Ca) 이온의 확산으로 기저층인 광촉매 층의 성능 저하가 발생하고 이는 층 전체로 점차적으로 전파되어 간다.

특히, 미러의 테두리 부위에서 이러한 문제점이 발생하기 쉽우며, 기본적으로 테두리 부위 연마면이 넓을수록 알칼리 이온의 확산 확률이 높아지는 문제가 있고, 연마면과 비연마면의 각도가 작을수록, 즉 날카로운 테두리일수록 그 확률이 높아지는 문제가 있다.

따라서 이를 잘 조화시켜 연마 면적을 줄이고 날카로운 테두리를 줄일수록 친수 코팅 미러의 내구 수명은 증가하게 된다.

일반적인 자동차용 친수 코팅 미러의 제조 공정은 첨부한 도 2의 순서도와 같이 진행되는데, 그 공정중 미러 재단 직후(a단계) 첨부한 도 3과 같은 형상의 45° 전후의 테두리 모따기(chamfer, b단계)를 수행한다.

이를 수행하는 목적은 재단 과정 중 발생한 미세한 균열을 제거하여 후속 공정인 도 2의 (d)단계와 같이 곡 성형하는 경우 열 파손을 막고, 또한 외부 충격에 의한 유리의 균열 성장을 미연에 방지하기 위함이다.

이후, 미러 역할을 위한 반사 면이 한쪽 면에 코팅되고(도 2의 (e)단계), 그 반대 면에 투명한 친수 코팅(도 2의 (f)단계)이 이루어지게 된다.

그러나, 이러한 공정을 거친 친수 미러의 경우 모따기 부위에는 5 ~ 30nm로 매우 얇은 표면 이산화규소 층(Top SiO₂, 123)이 균일하게 코팅되지 않고, 또한 외부 접촉물에 의해 손상 받기 쉬운 구조로 되어 있어, 미세한 균열 발생으로 인하여 외부 유입 알칼리(Na, K, Ca) 이온이 쉽게 확산된다.

그 결과 광촉매 층 전체의 활성을 저하시켜 친수 성능이 점차적으로 떨어지는 문제가 있었다.`

따라서, 본 발명은 상기와 같이 기존에 친수 성능 저하 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 유리의 테두리 연마 형상을 원형(둥근 연마)으로 하되 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도를 150~155°로 형성함으로써, 후속 친수 코팅 공정 시 테두리 부위에서의 코팅성을 개선함과 함께 내알칼리성이 향상되어 수명 증대 효과를 얻을 수 있도록 한 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 진공 증발법 또는 스퍼터링법을 이용하고, 광촉매를 친수 코팅의 한 구성 성분으로 하며, 상기 광촉매를 보호하기 위해 표면에 보호코팅을 하는 친수 코팅 유리의 제조 방법에 있어서, 상기 유리의 테두리 연마 시, 그 테두리 연마 형상을 원형(둥근 연마)으로 하되, 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도를 150~155°로 형성함으로써, 코팅성을 개선하여 내알칼리성이 향상될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법을 제공한다.

바람직한 구현예로서, 상기 유리의 연마공구 및 연마조건은:

- 연마 공구: 에지휠

- 에지휠 지름: 100~250mm

- 연마재의 조도: 170 mesh (다이아몬드)

- 결합재: Fe, Cu, Sn를 주성분으로 하는 합금 메탈본드

- 연마휠 회전 속도: 40~50 m/sec

을 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

유리 테두리(51) 연마 시, 둥근 연마를 수행하기 위하여 첨부한 도 5의 단면 도에 예시된 바와 같이 에지휠(52, Edge Wheel)을 사용한다.

이때, 에지휠(52)의 크기는 직경 100mm이상 250mm이하이어야 한다.

상기 에지휠(52)이 100mm 이하의 직경인 경우 연삭 속도가 떨어지는 단점이 있고, 250mm 이상의 직경인 경우 굴곡 부분의 연마 처리가 완벽하게 되지 않는다는 문제가 있으므로, 에지휠(52)의 크기는 직경 100mm~250mm로 한정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연마를 위한 에지휠(52)의 회전 속도는 40~50 m/sec를 기준으로 한다.

그 이유는 에지휠(52)의 회전 속도가 40이하일 경우 연마 속도가 느려져 생산성이 떨어지는 단점이 있고, 50이상일 경우 유리 파손에 의한 불량률이 높아지고, 발생되는 연마열로 공구 수명이 단축되는 문제가 있기 때문이다.

이러한 조건은 유리 연마용 에지휠로 많이 쓰이는, 다이아몬드 연마재를 기준으로 연마재의 조도는 170 mesh, 결합재가 Fe, Cu, Sn를 주성분으로 하는 합금 메탈본드를 기준으로 한다.

상기 에지휠(52)에 의한 연삭 부위 형상은 도 4에 도시된 바와 같이, 테두리 연마 형상을 원형(둥근 연마)으로 하되, 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도를 150~155°로 연삭 가능하도록 제작한다.

첨부한 도 3과 같이 기존의 모따기 방식의 경우 45°전후, 일반적인 둥근 연마의 경우 120° 이하로 알칼리 침투를 완벽하게 막지 못한다.

따라서, 본 발명에 따르면 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도가 150~155°로 연삭되도록 한다.

이때, 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도가 150°이하가 되면 후속 친수 코팅 공정 중 5 ~ 30nm로 매우 얇은 표면 이산화규소 층(Top SiO₂, 123)이 균일하게 코팅되지 않고, 또한 외부 접촉물에 의해 손상 받기 쉬운 구조로 되어 있어 미세한 균열 발생으로 인하여 외부 유입 알칼리(Na, K, Ca) 이온이 쉽게 확산된다.

그 결과, 광촉매 층 전체의 활성을 저하시켜 친수 성능이 점차적으로 떨어지는 문제가 있다.

그러나, 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도가 155°이상이 되면 날카로운 테두리는 줄어들지만, 연마면이 상당히 넓어져 알칼리 침투 확률이 오히려 커지는 문제점이 있고, 연마된 면은 불투명하므로 미러로서의 역할을 할 수 없게 되며, 이는 곡경인 경우 그 면적이 넓어지므로 더 큰 문제가 되고, 또한 에지휠 제작이 어려워지고 공구의 내구 수명도 줄어들게 된다.

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의거하여 상세하게 설명하는 바, 본 발명이 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 가령, 다층으로 구성된 박막 코팅에서 내부 코팅을 산화 등으로부터 방지하지 위해 보호해야 할 경우에 동일하게 적용 가능하다.

실시예1~10 및 비교예1

실시예1 내지 10은 본 발명의 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법에 의거하여, 둥근 연마 시 시험된 연마면과 비연마면의 각도를 각각 110, 120, 130, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170°가 되도록 연마하였다.

비교예1은 기존에 45°모따기 방식으로 연마한 것이다.

실험예

유리 테두리 연마 방법에 따른 내알칼리성을 비교하기 위하여 아래와 같은 조건의 다이아몬드 에지휠로 유리의 에지부를 연마하였고, 이후 첨부한 도 2와 같은 제조 공정에 따라 친수 코팅을 하였다.

이후, 내알칼리성 시험으로 많이 사용되고 있는 염수분무시험을 이용하여 내알칼리성을 비교하였다.

시험 방법은 표준 규격인 KS D9502 (JIS Z2371)에 의하여 120 시간 수행 뒤 세척하였으며, 광촉매 층을 활성화하기 위하여 1mW/㎠ 강도의 자외선 램프(Black Light Blue, FL20BLB)로 12시간 조사 후, 7일 간 암실에 보관하였다.

이후, 접촉각 측정기를 이용하여 친수 코팅의 접촉각을 측정하여 친수 성능을 검증하였으며, 이때의 접촉각은 총 5점을 평가하여 평균값을 취하였다.

시험 시편은 양산 중인 자동차용 아웃사이드 미러 평경(平鏡)을 이용하였고, 둥근 연마를 위한 에지휠의 사양은 다음과 같다.

- 에지휠 지름: 100mm

- 연마재의 조도: 170 mesh (다이아몬드)

- 결합재: Fe, Cu, Sn를 주성분으로 하는 합금 메탈본드

- 연마휠 회전 속도: 40~50 m/sec

- 둥근 연마 시 시험된 연마면과 비연마면의 각도 종류

110, 120, 130, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170°

이러한 실험결과는 다음의 표 1에 나타낸 바와 같다.

위의 표 1에서 알 수 있듯이, 둥근 연마 시 시험된 연마면과 비연마면의 각도를 150~155°로 연삭되도록 한 경우, 그 접촉각이 20°이하로 가능 낮음을 알 수 있다.

참고로, 일본광촉매협회 등의 기준에 따르면, 친수성의 상한치를 일반적으로 20°로 정하고 있다.

또한, 기존 모따기 방식에 의한 방식에 비하여, 수명을 2년 정도로 추정할 때 접촉각 비교 방식에 의하여 내구 수명이 40% 가량 향상됨을 알 수 있었다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법에 의하면, 유리 테두리 부위 연마 형상을 원형(둥근 연마)으로 하되, 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도를 150~155°로 형성함으로써, 후속 공정시 코팅되는 친수 코팅의 테두리 부위에서의 코팅성을 개선함과 함께 내알칼리성이 향상되어 수명이 증가되는 장점이 있다.

Claims

진공 증발법 또는 스퍼터링법을 이용하고, 광촉매를 친수 코팅의 한 구성 성분으로 하며, 상기 광촉매를 보호하기 위해 표면에 보호코팅을 하는 친수 코팅 유리의 제조 방법에 있어서,

상기 유리의 테두리 연마 시, 그 테두리 연마 형상을 원형(둥근 연마)으로 하되, 연마면과 비연마면이 만나는 지점의 각도를 150~155°로 형성함으로써, 코팅성을 개선하여 내알칼리성이 향상될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 유리의 연마공구 및 연마조건은:

- 연마 공구: 에지휠

- 에지휠 지름: 100~250mm

- 연마재의 조도: 170 mesh (다이아몬드)

- 결합재: Fe, Cu, Sn를 주성분으로 하는 합금 메탈본드

- 연마휠 회전 속도: 40~50 m/sec

을 만족하는 것을 특징으로 하는 친수 코팅 미러 제조를 위한 유리 테두리 연마 방법.