KR20080082321A - 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드 및 그 제조방법 - Google Patents

디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20080082321A
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 와이퍼 블레이드의 외면에 디엘시박막이 형성되어 내구성 및 윤활성능이 향상되는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 자동차 등의 와이퍼에 장착되며, 유리면과 접하여 물기를 제거하는 블레이드(100)와; 상기 블레이드의 표면에 디엘씨(DLC)합성에 의해 코팅(Coating)처리되는 디엘씨(DLC:Diamond like carbon)박막(142)을 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 와이퍼 블레이드의 수명이 향상되고, 사용 성능이 향상되는 이점이 있다.
와이퍼, 블레이드, 디엘씨, 플라즈마

Description

디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드 및 그 제조방법 { Wiper blade coated by DLC and manufacturing method thereof }
도 1 은 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 부분 단면 사시도.
도 2 는 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조를 위한 알에프 씨브이디장치의 개략적인 구성을 보인 개요도.
도 3 은 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조를 위한 에이치브이 스퍼터링장치의 개략적인 구성을 보인 개요도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100. 블레이드 120. 장착부
140. 접촉부 142. 디엘씨박막
200. 알에프 씨브이디장치 300. 에이치브이 스퍼터링장치
210. 홀더 220,310. 챔버
230,340. 진공펌프 240,350. 가스탱크
250,360. 전원공급부 320. 카본타겟
330. 배기밸브
본 발명은 자동차 등의 와이퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 와이퍼 블레이드의 외면에 디엘시(DLC:Diamond like carbon)박막이 형성되어 내구성 및 윤활성능이 향상되는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 와이퍼는 자동차 등의 부품 중의 하나로, 자동차의 유리창에 부착되는 물 또는 먼지와 같은 이물질을 제거하는 것이다. 상기 와이퍼는 차체의 일측에 회전 가능하게 장착되며 고무소재의 블레이드가 부착되어 자동차 유리창의 전면에 밀착되도록 구성된다.
따라서, 상기 와이퍼의 작동시 상기 블레이드가 밀착된 상태로 일정각도만큼 박복적으로 회동함으로써 유리창 전면에 부착된 물이나 먼지 등을 제거할 수 있게 되어 사용자가 보다 편안하게 운전할 수 있도록 시야를 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기 와이퍼의 블레이드는 유리창의 전면에 완전히 밀착된 상태에서 이동하여야만 유리창 전면의 물이나 먼지 등을 효과적으로 제거할 수 있게 되는데, 이를 위해서는 우수한 내마모성과 윤활성을 가지도록 구성되어야 한다.
이를 위해 상기 블레이드는 통상적으로 고무소재로 형성되어 유리창의 전면에 밀착될 수 있도록 하며, 윤활성과 내마모성을 향상시키기 위해 다양한 경화제와 윤활제를 첨가하여 상기 블레이드를 성형함으로써 상기 블레이드의 윤활성과 내마모성을 향상시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 블레이드의 표면을 경화시켜 내마모성을 증가시키거나, 윤활성능이 우수한 소재를 상기 블레이드에 코팅하는 등 상기 블레이드의 내마모성과 윤활 성능을 향상시키기 위한 다양한 방법들이 시도되고 있다.
하지만 이와 같은 종래기술에 의하면, 블레이드의 성형을 위해 다양한 경화제와 윤활제를 첨가하게 됨으로써 제조공정이 복잡해 지고 비용이 증가하게 됨은 물론, 다양한 경화제와 윤활제의 첨가에도 불구하고 비교적 높은 마찰계수로 인하여 내마모성이 떨어지게 될 뿐만 아니라 고무소재가 가지는 기본적인 성질의 영향으로 내마모성, 채터링현상, 황변현상 등을 개선하는데 있어 만족할 만큼의 성과를 나타내지 못하게 된다.
이외에도 블레이드의 표면을 경화시키거나 코팅하는 방법들은 경화층을 형성하는데 있어, 밀착성능을 유지하면서도 내구성과 윤활성능이 우수하도록 적절한 두께로 형성하는 것이 용이하지 않으며, 외부의 스크래치 등에 의해 쉽게 벗겨지거나 파손되는 등의 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 요인들로 인해 상기 블레이드의 수명이 비교적 짧게 됨은 물론 블레이드의 표면 손상으로 인해 사용성능의 유지 또한 어려운 문제점이 있으며, 이러한 이유로 와이퍼의 빈번한 교체가 야기되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 와이퍼 블레이드의 외면에 디엘시박막이 형성되어 내구성 및 윤활성능 및 내약품성이 향상되는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드는, 자동차 등의 와이퍼에 장착되며, 유리면과 접하여 물기를 제거하는 블레이드와; 상기 블레이드의 표면에 디엘씨(DLC)합성에 의해 코팅처리되는 디엘씨박막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 블레이드는 고무 또는 합성수지재로 형성되고, 상기 디엘씨박막은 상기 유리면과 접하는 블레이드의 선단부 양면에 형성된다.
상기 디엘씨박막은 0.5 ~ 1.5㎛ 두께로 형성되며, 2000 ~ 4000kgf/㎟의 경도를 가지도록 형성된다.
그리고, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법은, 자동차 등의 와이퍼에 장착되는 블레이드를 챔버 내부에 장입하는 준비단계와; 챔버의 내부에 아르곤가스를 주입하고, 일정압력 하에서 플라즈마를 생성시켜 챔버 내부와 블레이드를 세정하는 세정단계와; 챔버의 내부에 메탄가스를 주입하고, 일정압력하에서 플라즈마를 생성시켜 상기 블레이드의 표면에 메탄가스의 탄소성분을 증착시켜 디엘씨박막을 형성하는 코팅단계와; 디엘씨박막이 형성된 블레이드를 상기 챔버로부터 꺼내는 취출단계로 이루어진다.
상기 준비단계에서 상기 블레이드는 에탄올로 20 ~ 30분간 초음파 세척된 후 상기 챔버의 내부에 장입되는 것을 특징으로 한다.
상기 세정단계에서는 상기 챔버의 내측으로 아르곤가스를 50sccm유량으로 주입시켜 진공도를 조절하고, 전력(RF Power)을 300 ~ 500W로 공급하여 아르곤플라즈마를 생성시켜 30 ~ 60분 동안 세정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 세정단계와 코팅단계에서는 상기 챔버의 내부온도가 75~200℃ 사이로 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅단계에서는 상기 챔버의 내측으로 메탄가스를 15 ~ 30sccm유량으로 주입하면서 진공도를 조절하고, 전력(RF Power)을 200 ~ 500W로 공급하여 플라즈마를 생성시켜 30 ~ 60분 동안 디엘씨박막을 증착시키는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 다른 제조방법은, 자동차 등의 와이퍼에 장착되는 블레이드를 챔버 내부에 장입하고, 카본타겟을 챔버의 내부 일측에 장착하는 준비단계와; 진공펌프를 이용하여 상기 챔버의 내부를 진공상태로 만드는 진공단계와; 진공상태에서 아르곤가스를 주입하고, 공급되는 전력을 상승시키면서 플라즈마를 생성시켜 상기 블레이드의 표면에 카본타겟의 탄소성분을 증착시켜 디엘씨박막을 형성하는 코팅단계와; 디엘씨박막이 형성된 블레이드를 상기 챔버로부터 꺼내는 취출단계로 이루어진다.
상기 준비단계에서 상기 블레이드는 에탄올로 20 ~ 30분간 초음파 세척된 후 상기 챔버의 내부에 장입되는 것을 특징으로 한다.
상기 진공단계에서는 진공펌프를 이용하여 챔버 내부의 압력이 10-2 ~ 10-3toor 사이가 되도록 저진공상태를 만든 후 다시 터보모터를 이용하여 10-6toor이 되도록 고진공상태로 만드는 것을 특징으로 한다.
상기 세정단계와 코팅단계에서는 상기 챔버의 내부온도가 75 ~ 200℃ 사이로 유지되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅단계에서는 상기 챔버의 내측으로 아르곤가스를 20sccm 유량으로 주입하고, 전력(HV Power)을 500W로 공급하여 아르곤플라즈마를 생성시켜 30 ~ 60분 동안 디엘씨박막을 증착시키는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 블레이드의 수명향상 및 사용성능향상의 효과를 기대할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드 및 그 제조방법에 관하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 1 은 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 부분 단면 사시도로서, 도면에 도시된 바에 의하면, 자동차 와이퍼에 장착되는 블레이드(100)는 길이방향으로 길게 형성되며, 소정의 탄성을 가지는 고무소재 또는 우레탄 등과 같은 합성수지재로 형성된다.
상기 블레이드(100)는 가로 길이방향을 기준으로 할 때, 하측의 장착부(120)와 상측의 접촉부(140)로 구성된다.
상기 장착부(120)는 상기 블레이드의 하측 부분을 형성하는 것으로, 금속소재로 형성되어 상기 블레이드를 지지하는 와이퍼 프레임(도시되지 않음)과 형합하여 장착 될 수 있도록 상기 와이퍼 프레임과 대응하는 요철 형상으로 형성된다.
한편, 상기 장착부(120)의 상측에는 접촉부(140)가 형성된다. 상기 접촉부(140)는 자동차 유리창과 접하는 것으로, 유리창의 전면에 밀착 가능하도록 상방으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성된다.
이를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 접촉부(140)의 단면 형상은 대략 이등변삼각형 형상 또는 이등변삼각형의 꼭지점 부분이 리브형상으로 상방으로 연장 형성되어 꼭지점 부분에 해당하는 상단부가 상방을 향하도록 형성된다.
상기 접촉부(140)는 상기 블레이드(100)의 길이방향 전체에 걸쳐 길게 형성되며, 그 형상 및 재질의 특성상 곡면으로 형성된 유리창의 전면과의 접촉시 용이하게 탄성변형 되어 밀착 가능하도록 구성된다.
상기 블레이드(100) 상측의 표면 즉, 상기 접촉부(140)의 양측면에는 디엘씨박막(142)이 형성된다. 상기 디엘씨박막(142)은 상기 블레이드(100)가 내마모성 및 윤활성능을 가지도록 하는 것으로, 디엘씨코팅에 의해 형성된다.
일반적으로 디엘씨(DLC:Diamond-like carbon)는 비정질 고상 카본 필름의 하나로 다이아몬드와 유사한 높은 경도, 내마모성, 윤활성, 전기 절연성, 화학적 안정성 그리고 광학적 특성을 가지고 있는 탄소계 신소재이다.
그리고, 디엘씨(DLC)는 플라즈마 중의 탄소이온이나 활성화된 탄화수소 분자를 전기적으로 가속하여 높은 운동에너지로 기판에 충돌시킴으로써 생성되는 물질로 특이한 코팅환경 때문에 통상적인 코팅조건에서는 얻을 수 없는 새로운 구조와 물성의 코팅층이 형성된다.
이와 같은 특성을 가지는 디엘씨박막(142)은 상기 접촉부(140)의 양면 또는 적어도 일면에 형성되며, 대략 0.5 ~ 1.5㎛의 두께로 형성된다. 이때, 상기 디엘씨박막(142)의 두께를 0.5 ~ 1.5㎛로 한정하는 것은 상기 디엘씨박막(142)의 두께가 0.5㎛보다 얇을 경우에는 먼지 등의 이물에 의한 스크래치가 쉽게 발생하여 디엘씨 박막(142)이 훼손되기 때문이고, 상기 디엘씨박막(142)의 두께가 1.5㎛보다 두꺼울 경우에는 접촉부(140) 자체의 탄성이 줄어들게 되어 상기 접촉부(140)와 유리창 전면의 밀착성능이 떨어지게 되기 때문이다.
그리고, 상기 디엘씨박막(142)은 대략 2000 ~ 4000kgf/㎟의 경도를 가지도록 형성되어 먼지와 같은 이물에 의해 손상되지 않도록 함은 물론 지속적인 마찰에도 견딜 수 있도록 우수한 내마모성을 가지도록 형성된다.
물론 상기 디엘씨박막(142)은 상기 접촉부(140)의 표면 외에도 상기 블레이드(100)의 표면 전체에 걸쳐 형성될 수 있으나, 실질적으로 유리창의 전면과 접하는 접촉부(140)의 전면과 접촉하는 접촉부(140)의 표면에 형성되는 것이 바람직할 것이다.
한편, 상기 디엘씨박막(142)의 형성함에 있어 지나친 고온환경에서 코팅하게 될 경우 고무 또는 합성수지재로 형성되는 블레이드(100)의 특성상 소성변형되거나 물리적 성질이 변하게 되는 등의 문제가 발생하게 된다.
따라서 우수한 경도를 가지는 디엘씨박막(142)을 형성함과 동시에 고무 또는 합성소재의 블레이드(100)가 손상되지 않도록 적절한 온도범위, 예컨데 75 ~ 200℃ 내에서 가공되어야만 할 것이다.
이와 같은 디엘씨박막(142)을 형성하기 위해서는 탄소이온을 형성시키고 이들 이온이 높은 에너지를 가지고 합성되는 표면에 충돌하도록 하여야 하는데, 이를 위해 플라즈마씨브이디법(PACVD:Plasma assisted chemical vapor deposition), 스퍼터링법(Sputtering), 이온빔합성법, 레이저 어블레이션(Laser ablation) 등 다양 한 방법과 이들 방법이 조합된 합성기술들이 사용되고 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 이와 같은 다양한 방법들 중에서 코팅막의 균일성이 월등한 플라즈마씨브이디법과 스퍼터링법을 예를 들어 설명하지만 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니며, 표면윤활특성과 내마모성이 우수한 디엘씨코팅을 할 수 있는 모든 방법이 본 고안의 목적에 맞게 사용될 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법에 관하여 도 2 를 참고로 하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 2 는 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조를 위한 알에프 씨브이디장치의 개략적인 구성을 보인 개요도로서, 도면에 도시된 바에 따르면, 알에프 씨브이디(RF-CVD:Radio freguency plasma assisted chemical vapor deposition)장치(200)는 플라즈마씨브이디법에 의해 상기 블레이드(100)에 디엘씨박막(142)을 형성하기 위한 장치로서, 도면에 도시된 바와 같이 챔버(220)와 진공펌프(230), 가스탱크(240), 전원공급부(250) 등으로 구성된다.
상기 블레이드(100)에 디엘씨박막(142)을 형성하기 위해서는 우선, 별도로 구비된 초음파세척기(도시되지 않음)를 이용하여 디엘씨코팅을 위한 블레이드(100)를 세척하게 된다.
이때, 고무 또는 합성수지재로 형성된 블레이드(100)의 손상을 방지하기 위해 에탄올을 사용하여 세척하게 되며, 상기 초음파세척기를 20~30분간 가동하여 상기 블레이드(100)를 세착하는 것에 의해 전처리를 완료하게 된다. 세척을 위해 사용되는 초음파세척기는 일반적으로 사용되는 초음파세척기와 동일한 구성으로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 세척된 블레이드(100)는 전원이 인가된 알에프 씨브이디장치(200)에 수용되는데, 이를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 블레이드(100)는 홀더(210)의 상면에 올려지게 되고 상기 홀더(210)는 상방으로 이동하여 상기 챔버(220)를 하방에서 차폐하여 밀폐시키게 된다. 따라서, 상기 블레이드(100)는 자연스럽게 상기 챔버(220)의 내부에 위치하게 된다. [준비단계]
상기 블레이드(100)가 상기 챔버(220)의 내측에 위치하게 되고 상기 챔버(220)가 밀폐상태가 되면, 상기 챔버(220)와 연통된 진공펌프(230)가 작동되어 상기 챔버(220) 내부의 진공도가 조절된다. 그리고, 상기 챔버(220) 내부의 블레이드(100)가 움직이지 않도록 잠겨진 상태의 진공밸브를 풀어 챔버(220) 내부의 압력을 조절하게 되는데, 이때의 챔버(220) 내부 압력이 10-2torr ~ 10-3torr이 되도록 진공도가 조절된다.
상기 챔버(220) 내부의 진공도가 조절된 후에는 가스탱크(240)에서 아르곤(Ar)가스를 상기 챔버(220)의 내부로 주입하게 된다. 이때, 상기 아르곤가스는 상기 챔버(220)의 내부로 대략 50sccm(㎤/min)의 유량으로 유입되고, 진공밸브의 개도를 조작하는 것에 의해 상기 챔버의 내부압력은 0.350torr ~ 0.380torr 정도의 압력을 유지하게 된다.
이와 같은 상태에서 전원공급부(250)의 전력을 대략 300W ~ 500W만큼 올려주게 되면, 상기 챔버(220)의 내부에는 아르곤플라즈마가 생성되고, 이때 발생하는 이온충격에 의해 상기 챔버(220)의 내측과 블레이드(100) 표면을 세정하게 된다. 상기 챔버(220)와 블레이드(100)의 세정은 대략 30~60분 동안 진행되며, 이때, 챔버(220)의 내부온도는 75 ~ 200℃가 된다. [세정단계]
세정이 완료된 후에는 전원공급부(250)의 전력을 내리고, 아르곤가스의 공급을 중단하여 아르곤플라즈마를 종료시키게 된다. 아르곤플라즈마가 종료된 후 일정시간이 지나게 되면, 다시 진공펌프(230)가 가동되어 상기 챔버(220)의 압력을 10-2torr ~ 10-3torr로 조절하게 된다. 그리고, 상기 챔버(220)의 내부압력이 조절된 후에는 상기 가스탱크(240)에서 메탄(CH4)가스를 공급하게 된다. 이때, 상기 챔버(220)의 내측으로 유입되는 메탄가스의 유량은 대략 15 ~ 30sccm으로 공급되고, 상기 챔버(220)의 내부압력은 0.330 ~ 0.350torr가 된다.
이후 상기 전원공급부(250)의 전력을 올려주어 메탄플라즈마를 형성하게 되는데, 공급되는 전력은 대략 200 ~ 500W가 되며, 대략 30 ~ 60분 동안 지속되며, 상기 챔버(220) 내부의 온도는 대략 75 ~ 200℃ 사이가 된다.
상기 챔버(220)의 내부에 형성되는 메탄플라즈마에 의해 상기 메탄가스에서 카본이온이 분해되어 상기 블레이드(100)에 증착된다. 즉, 상기 카본이온의 증착으로 상기 블레이드의 표면에는 디엘씨박막(142)이 형성된다. [코팅단계]
상기 블레이드(100)의 표면에 대략 0.5 ~ 1.5㎛ 두께의 디엘씨박막(142)이 형성되면, 상기 메탄가스의 공급을 중지하고, 동시에 전원공급부(250)에서 공급되는 전력을 끈 후 챔버(220) 내부의 온도를 낮추고 진공을 해제하게 된다. 상기 챔 버(220)의 내부온도가 충분히 낮추어진 이후 사용자는 상기 홀더(210)를 내려 상기 디엘씨박막(142)이 형성된 블레이드(100)를 꺼내게 된다. [취출단계]
상기와 같은 과정에 의해 제조되는 블레이드(100)에 형성되는 디엘씨박막(142)의 경도는 대략 2000 ~ 4000kgf/㎟ 가 되며, 상기 디엘씨박막(142)의 두께와 경도 등은 상기 전원공급부(250)에서 공급되는 전력에 따라 조절 가능하게 된다.
한편, 표 1 은 공급되는 전력에 따른 챔버의 내부온도와 디엘씨박막의 경도 및 두께의 관계를 나타내고 있다.
전 력 온 도 경 도 가스유량 두 께
300W 75℃ 2000kgf/㎟ 20sccm 0.5㎛
400W 120℃ 3000kgf/㎟ 20sccm 1.0㎛
500W 180℃ 4000kgf/㎟ 20sccm 1.5㎛
상기 표에 나타난 바와 같이, 공급되는 전력이 높을수록 챔버(220)의 내부온도가 높아지게 되며, 이에 따라 디엘씨박막(142)의 경도가 높아지고, 두께가 두꺼워지게 된다.
하지만, 상기 챔버(220)의 내부에 수용된 블레이드(100)는 비교적 열에 약한 고무 또는 실리콘과 같은 합성수지재로서, 상기 블레이드(100)가 열에 의해 손상되지 않도록 챔버(220)의 내부온도는 200℃ 이하가 되어야만 한다. 이를 위해서는 상기 챔버(220)의 온도를 결정하는 공급 전력이 조절되어야 하고, 챔버(220)의 내부압력이 일정하도록 공급되는 메탄가스의 유량이 제어되어야 한다.
한편, 상기 블레이드(100)에 디엘씨박막(142)을 코팅하기 위한 방법으로 전술한 플라즈마씨브이디법 외에도 다른 방법이 가능할 것이며, 이하에서는 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법에 관하여 도 3 를 참고로 하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 3 는 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조를 위한 에이치브이 스퍼터링(HV-sputtering : High voltage sputtering)장치(300)의 개략적인 구성을 보인 개요도로서, 도면에 도시된 바에 따르면, 에이치브이 스퍼터링장치(300)는 스퍼터링법에 의해 상기 블레이드(100)에 디엘씨박막(142)을 형성하디 위한 장치로서, 도면에 도시된 바와 같이 챔버(310)와 진공펌프(340), 가스탱크(350), 전원공급부(360) 등으로 구성된다.
상기 블레이드(100)에 디엘씨박막(142)을 형성하기 위해서는 우선, 별도로 구비된 초음파세척기(도시되지 않음)를 이용하여 디엘씨코팅을 위한 블레이드(100)를 세척하게 된다.
이때, 고무 또는 합성수지재로 형성된 블레이드(100)의 손상을 방지하기 위해 에탄올을 사용하여 세척하게 되며, 상기 초음파세척기를 20~30분간 가동하여 상기 블레이드(100)의 표면을 세척하는 것에 의해 전처리를 완료하게 된다. 세척을 위해 사용되는 초음파세척기는 일반적으로 사용되는 초음파세척기와 동일한 구성으로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 에이치브이 스퍼터링장치(300)의 챔버(310) 내부에는 카본타겟(320)이 장착되고, 상기 챔버(310)의 내부에는 블레이드(100)가 수용된다. 상기 블레이드가 상기 챔버(310)의 내부에 수용된 후 에는 상기 챔버(310)를 차폐하여 상기 챔버(310)의 내부가 되도록 한다. [준비단계]
다음으로 배기밸브(330)를 잠궈 상기 챔버(310)를 완전하게 밀폐시킨 후 진공펌프(340)를 작동시켜 상기 챔버(310)의 내부가 진공상태가 되도록 한다. 상기 진공펌프(340)의 작동시 상기 배기밸브(330)를 조절하여 상기 챔버(310)의 내부가 저진공상태 즉, 챔버(310)의 내부 압력이 102torr ~ 10-3torr가 되도록 조절하게 된다.
상기 챔버(310)의 내부가 저진공상태에 도달하게 되면, 터보펌프를 가동하여 상기 챔버(310)의 내부가 고진공상태 즉, 챔버(310)의 내부 압력이 10-6torr에 도달할 수 있도록 조절하게 된다. [진공단계]
상기 챔버(310)의 내부가 고진공상태가 된 후에는 상기 가스탱크(350)에서 아르곤가스를 주입하게 되고, 이와 동시에 전원공급부(360)로부터 공급되는 전력을 상승시키면서 배기밸브(330)의 개도를 미세조절하여 상기 챔버(310)의 내부에 아르곤플라즈마가 생성될 수 있도록 한다.
이를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 챔버(310)의 내부로 유입되는 아르곤가스의 유량은 대략 20sccm가 되도록 하고, 상기 전원공급부(360)로부터 공급되는 전력은 500W가 되도록 한다. 배기밸브(330)의 개도를 조절하여 플라즈마를 생성시킨 후 이와 같은 상태를 30~60분 가량 유지하게 될 경우 상기 카본타겟(320)의 탄소이온이 분리되어 상기 블레이드(100)의 표면에 증착될 수 있게 되며, 이를 통해 상기 디엘씨박막(142)이 형성된다. [코팅단계]
한편, 일정시간이 경과하여 두께 0.5 ~ 1.5㎛의 디엘씨박막(142) 형성이 완료되면, 상기 전원공급부(360)의 전력을 내리고 아르곤가스의 유입을 차단하여 플라즈마의 생성을 종료시키게 된다. 그리고, 일정시간이 지난 후 상기 챔버(310)의 온도가 내려가게 되면, 상기 챔버(310)의 진공을 해제한 후 상기 챔버(310)를 개방하여 디엘씨박막(142)이 형성된 블레이드(100)를 꺼내게 된다. [취출단계]
한편, 상기 코팅단계에서 공급되는 전력은 500W가 적절하지만, 고무 또는 합성수지재의 블레이드(100)가 손상되지 않는 범위인 75 ~ 200℃ 사이로 상기 챔버(310)의 내부온도가 유지될 수 있도록 상기 전원공급부(360)에서 공급되는 전력은 300 ~ 500W 사이에서 조절되는 것이 바람직할 것이다.
이때, 형성되는 디엘씨박막(142)의 두께는 대략 0.5 ~ 1.5㎛가 되는 것이 바람직할 것이며, 상기 디엘씨박막(142)의 경도는 2000 ~ 4000kgf/㎟이 되는 것이 바람직할 것이다.
이러한 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예컨데, 본 발명의 실시예에서는 플라즈마씨브이디법과 스퍼터링법에 의해 상기 블레이드(100)에 디엘씨박막(142)을 형성되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 상기 디엘씨박막(142)의 두께가 0.5 ~ 1.5㎛가 되고, 경도가 2000 ~ 4000kgf/㎟가 된다면, 다른 방법을 사용 가능할 것이며, 이때에는 상기 블레이드의 성질이 변화하지 않는 온도범위 내에서 코팅작업이 이루어져야 할 것이다.
위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드 및 그 제조방법에서는, 자동차 와이퍼의 블레이드에 디엘씨박막을 형성함으로써, 디엘씨코팅이 가지는 물리적 특징을 가지게 된다.
즉, 상기 와이퍼 블레이드의 표면 경도가 향상되어 스크래치 등이 방지되는 등 내구성이 향상되는 효과를 기대할 수 있으며, 아울러 상기 블레이드의 표면에 디엘씨박막이 형성됨으로써 의해 장시간 사용시 발생하게 되는 블레이드표면의 균열 등을 방지할 수 있게 되어 와이퍼 블레이드의 수명이 대폭적으로 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 디엘씨박막은 내화학성과 내산화성이 매우 우수하므로 워셔액 또는 기름기 또는 대기중의 산화 등으로부터 상기 와이퍼 블레이드를 보호하게 되어 상기 와이퍼 블레이드의 수명을 한층 더 향상시킬 수 있는 효과를 기대할 수도 있다.
그리고, 상기 와이퍼 블레이드의 표면의 거칠기 값(Rms Roughness 값)이 대략 0.210㎛로 표면거칠기가 매우 우수하여 블레이드와 유리면 사이의 접촉면적을 극대화함으로써 작은 힘으로도 유리창을 깨끗하게 닦을 수 있게 된다.
뿐만 아니라 디엘씨박막에 의해 와이퍼 블레이드의 표면이 매끄러워짐은 물론 디엘씨코팅이 가지는 물리적특성에 의해 상기 와이퍼 블레이드는 마찰계수가 작아지게 되어 보다 원활하게 왕복운동을 할 수 있게 됨은 물론 채터링에 의한 소음이 현저하게 줄어들게 된다.
또한, 디엘씨박막은 물과의 소수성이 있어 와이퍼의 블레이드의 작동시 물방 울이 형성 되지않게 되어 유리창을 보다 깨끗하게 닦아 시야를 확보할 수 있는 효과를 기대할 수 있게 된다.
따라서, 와이퍼 블레이드의 작동성능 또한 현저하게 향상되는 효과를 기대할 수 있다.
한편, 상기 와이퍼 블레이드의 표면에 형성되는 디엘씨박막의 두께가 0.5 ~ 1.5㎛가 되도록 하고, 경도가 2000 ~ 4000 kgf/㎟가 되도록 함으로써 상기 와이퍼 블레이드의 표면이 디엘씨코팅이 가지는 물리적인 특성을 유지할 수 있도록 하면서도, 본래 블레이드가 가지는 탄성을 유지할 수 있도록 함으로써 상기 와이퍼 블레이드의 밀착성능 및 탄성변형 능력을 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기 와이퍼 블레이드의 표면에 디엘씨박막을 형성함에 있어 비교적 저온의 상황에서 디엘씨박막을 형성할 수 있는 플라즈마씨브이디법과 스퍼터링법을 이용하여 75 ~ 200℃의 온도조건에서 디엘씨박막을 형성하게 됨으로써 고무 또는 합성수지재의 블레이드가 열에 의해 손상되지 않는 최적의 조건에서 디엘씨박막을 형성가능하게 된다.

Claims (13)

  1. 자동차 등의 와이퍼에 장착되며, 유리면과 접하여 물기를 제거하는 블레이드와;
    상기 블레이드의 표면에 디엘씨(DLC)합성에 의해 코팅처리되는 디엘씨박막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드는 고무 또는 합성수지재로 형성되고,
    상기 디엘씨박막은 상기 유리면과 접하는 블레이드의 선단부 양면에 형성됨을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 디엘씨박막은 0.5㎛ ~ 1.5㎛ 두께로 형성되며, 2000 ~ 4000kgf/㎟의 경도를 가지도록 형성됨을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드.
  4. 자동차 등의 와이퍼에 장착되는 블레이드를 챔버 내부에 장입하는 준비단계와;
    챔버의 내부에 아르곤가스를 주입하고, 일정압력 하에서 플라즈마를 생성시켜 챔버 내부와 블레이드를 세정하는 세정단계와;
    챔버의 내부에 메탄가스를 주입하고, 일정압력하에서 플라즈마를 생성시켜 상기 블레이드의 표면에 메탄가스의 탄소성분을 증착시켜 디엘씨박막을 형성하는 코팅단계와;
    디엘씨박막이 형성된 블레이드를 상기 챔버로부터 꺼내는 취출단계로 이루어지는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 준비단계에서 상기 블레이드는 에탄올로 20 ~ 30분간 초음파 세척된 후 상기 챔버의 내부에 장입되는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 세정단계에서는,
    상기 챔버의 내측으로 아르곤가스를 50sccm유량으로 주입시켜 진공도를 조절하고, 전력(RF Power)을 300 ~ 500W로 공급하여 아르곤플라즈마를 생성시켜 30 ~ 60분 동안 세정을 실시하는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 세정단계와 코팅단계에서는 상기 챔버의 내부온도가 75 ~ 200℃ 사이로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코팅단계에서는,
    상기 챔버의 내측으로 메탄가스를 15~30sccm유량으로 주입하면서 진공도를 조절하고, 전력(RF Power)을 200~500W로 공급하여 메탄플라즈마를 생성시켜 30~60분 동안 디엘씨박막을 증착시키는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  9. 자동차 등의 와이퍼에 장착되는 블레이드를 챔버 내부에 장입하고, 카본타겟을 챔버의 내부 일측에 장착하는 준비단계와;
    진공펌프를 이용하여 상기 챔버의 내부를 진공상태로 만드는 진공단계와;
    진공상태에서 아르곤가스를 주입하고, 공급되는 전력을 상승시키면서 플라즈마를 생성시켜 상기 블레이드의 표면에 카본타겟의 탄소성분을 증착시켜 디엘씨박막을 형성하는 코팅단계와;
    디엘씨박막이 형성된 블레이드를 상기 챔버로부터 꺼내는 취출단계로 이루어지는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 준비단계에서 상기 블레이드는 에탄올로 20~30분간 초음파 세척된 후 상기 챔버의 내부에 장입되는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 진공단계에서는 진공펌프를 이용하여 챔버 내부의 압력이 10-2toor~10-3toor 사이가 되도록 저진공상태를 만든 후 다시 터보모터를 이용하여 10-6toor이 되도록 고진공상태로 만드는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 세정단계와 코팅단계에서는 상기 챔버의 내부온도가 75~200℃ 사이로 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 코팅단계에서는,
    상기 챔버의 내측으로 아르곤가스를 20sccm 유량으로 주입하고, 전력(HV Power)을 500W로 공급하여 아르곤플라즈마를 생성시켜 30~60분 동안 디엘씨박막을 증착시키는 것을 특징으로 하는 디엘씨코팅된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
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