KR20110135069A - 김서림 방지 코팅막 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 김서림 현상을 방지하기 위한 코팅막에 있어서, 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어진 김서림 방지층과 상기 김서림 방지층 하부에 형성된 반사방지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막 및 그 제조 방법에 관한 것으로 김서림 방지 기능 뿐 아니라 반사방지층의 구비로 반사율 저감을 통한 반사 방지 기능과 투과율, 헤이즈 등을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 김서림 방지 코팅막 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 김서림 방지 기능을 높일 뿐 아니라 반사 방지층을 통해 반사율을 낮추기 위한 김서림 방지 코팅막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
물체의 표면에 발생되는 김서림 현상은, 물체의 표면이 과포화된 수증기가 있는 분위기에 노출되거나, 물체 표면의 온도가 물체 표면에 접한 분위기의 이슬점 온도 보다 낮을 때 물체의 표면에 응축되는 수분이 물체의 표면에 대하여 고접촉각을 가짐으로써, 물체의 표면을 따라 퍼지지 못하고 뭉쳐진 형태의 물방울로 응축되어 발생하는 현상이다. 즉, 상기와 같은 김서림 현상은 물체의 표면에 미세하게 뭉쳐진 형태의 물방울들이 다수 형성되어 빛을 난반사시키는 현상으로서, 투명유리에 발생된 김서림은 빛의 투과를 방해하게 되어 시야를 방해하게 되고 이러한 현상이, 예를 들어, 안경을 비롯한 각종 광학물체의 표면이나 자동차 유리와 같은 투명구조물체의 표면에 발생할 경우에는 그 물체의 기능을 일시적이나마 상실시키게 된다. 또한, 수분이 미세하게 뭉쳐진 형태의 물방울들이 에어 컨디셔너와 같은 냉각기의 냉각판 등의 표면에 다수 응축되면 냉각기의 냉각기능을 저하시키게 될 뿐 아니라, 수반응성이 요구되는 물체의 표면에 응축될 경우에는 물체 표명의 물에 대한 젖음성이 약해지므로 수반응성을 저하시키게 되는 바, 김서림 현상이 발생되지 않는 표면이 되어야 상기와 같은 물체들의 기능이 충분히 발휘될 수 있게 된다. 김서림은 물체의 표면에 맺히는 응축수가 물체의 표면과 큰 접촉각을 가짐으로써 물체의 표면을 따라 퍼지지 못하고 미소한 물방울들이 단위 면적당 많이 형성되어 물체의 표면으로 입사되는 빛을 산란시키는 현상이다. 따라서, 물체 표면에 접촉각이 큰 응축수가 형성되지 못하고 접촉각이 매우 작은 응축수가 형성되도록 하면 응축수가 물방울화 하지 못하고 물체의 표면에 퍼지면서 균일한 수막층을 이루므로, 빛의 산란이 감소되어 정반사되거나 투명 물체의 경우에는 물체를 투과하는 빛의 양이 증가하므로 김서림 현상이 방지될 수 있다. 종래의 김서림 방지 필름(Anti-Fog Film)은 접촉각이 25도 이상이며, 외부로 김서림 방지 필름면이 노출되었을때, 내스크래치성에 한계가 있으며, 가시광 영역에서의 투과율이 상대적으로 낮아 시인성이 떨어지는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 초 친수성 기능을 부여한 김서림 방지 코팅막을 형성하고, 가시광 영역에서의 시인성 향상과 습기에 의한 김서림 방지, 내스크래치성 기능 향상 뿐 아니라 반사방지층을 구비하여 반사율을 저감시키는 최적화된 김서림 방지 코팅막 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 제공되는 본 발명의 구성은 김서림 현상을 방지하기 위한 코팅막에 있어서, 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어진 김서림 방지층; 상기 김서림 방지층 하부에 형성된 반사방지층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막을 제공하여 김서림 방지 기능 뿐 아니라 반사율을 저감시켜 시인성을 향상시킬 수 있다.
특히, 상기 반사방지층은, 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어져 용사코팅된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 김서림 방지 코팅막은, 160 내지 400nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 반사방지층은 40 내지 80nm의 두께로 형성되며, 상기 김서림 방지층은 120 내지 320nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하여 김서림 방지 기능 및 반사율 저감 기능을 최적화할 수 있다.
본 발명에 따른 김서림 방지 코팅막 제조 방법은, (a) 투명 기판을 세정하는 단계; (b) 상기 투명 기판 상에 반사방지층을 형성하는 단계; (c) 상기 반사방지층 상에 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어진 김서림 방지층을 형성하는 단계; (d) 상기 투명 기판 상에 형성된 김서림 방지 코팅막을 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
특히, 상기 (b) 단계는, 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 용사코팅하여 반사방지층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 (b) 단계는, 40 내지 80nm의 두께로 반사방지층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
아울러, 상기 (c) 단계는, 스핀(Spin) 코팅법, 스프레이(Spray) 코팅법, 롤(Roll) 코팅법, 딥(Dip) 코팅법 또는 플로우 코터(Flow Coater) 코팅법 중 어느 하나를 이용하여 김서림 방지층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는, 120 내지 320nm의 두께로 김서림 방지층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계의 투명 기판은, 유리(Glass) 또는 플라스틱 기판인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 반사방지층을 구비한 김서림 방지 코팅막을 형성함으로써 김서림 방지 기능을 향상시킬 뿐 아니라 김서림 방지층과 기판 간의 접착력을 증가시키고, 반사 방지 기능이 추가되어 반사율을 저감시킴으로써 시인성을 높일 수 있게 된다. 더욱이, 김서림 방지 코팅막 형성에 있어서 최적 두께 조건을 확보함으로써 초 친수성 성능을 극대화하고 헤이즈(Haze)와 가시광 영역에서의 전체 투과율이 향상됨으로써 시인성을 증가시키고 자기 세정(Self Cleaning)기능과 내스크래치성 기능을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따라 투명 기판 상에 형성된 김서림 방지 코팅막의 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따라 반사방지층과 김서림 방지층이 구비된 김서림 방지 코팅막과 김서림 방지층만이 구비된 김서림 방지 코팅막의 가시광 영역에서의 반사율과 투과율을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 김서림 방지 코팅막의 제조 공정도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따라 반사방지층과 김서림 방지층이 구비된 김서림 방지 코팅막과 김서림 방지층만이 구비된 김서림 방지 코팅막의 가시광 영역에서의 반사율과 투과율을 비교한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 김서림 방지 코팅막의 제조 공정도이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명에 따라 투명 기판 상에 형성된 김서림 방지 코팅막의 단면도를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본원 발명은 유리(Glass)나 플라스틱과 같은 투명 기판(10) 상에 반사방지층(110)과 김서림 방지층(120)이 순차적으로 형성되어 있다. 상기 김서림 방지층(120)은 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어져 초 친수성 기능을 부여함으로 인해 김서림 방지 기능을 발휘한다. 또한, 상기 반사방지층(110)은 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어져 용사코팅된 것으로 김서림 방지 코팅막(100)에 반사 방지 기능을 추가하여 반사율을 저감시켜 시인성을 향상시키는 역할을 한다. 상기의 김서림 방지층(120)과 반사방지층(110)으로 이루어진 김서림 방지 코팅막(100)의 두께(Z)는 160 내지 400nm의 두께로 형성되는 것이 바람직한데, 그 중에서 상기 반사방지층(110)의 두께(X)는 40 내지 80nm의 두께로 형성되며, 상기 김서림 방지층(120)의 두께(Y)는 120 내지 320nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 김서림 방지 코팅막(100)의 최적 두께(Z) 조건에 따르면 김서림 방지 기능을 최적화할 수 있으며, 가시광 영역에서의 전체 투과율이 91% 이상으로 시인성이 향상될 뿐 아니라 셀프 클리닝(Self Cleaning) 기능과 내스크래치성 기능을 향상시킬 수 있게 된다. 이하에서는 종래의 김서림 방지 필름(Anti-Fog Film)과 김서림 방지층만이 구비된 김서림 방지 코팅막 및 본원 발명인 반사방지층(110)과 김서림 방지층(120)을 모두 구비한 김서림 방지 코팅막(100)을 비교하여 본원 발명의 기능 향상을 알아보기로 한다.
| 특성 |
단위 |
종래의 김서림 방지 필름 |
김서림 방지층만을 구비한 김서림 방지 코팅막 |
| 550nm 파장에서의 투과율 | % | 90.91 | 90.37 |
| 400~700nm 파장에서의 투과율 | % | 89.11 | 89.33 |
| 550nm 파장에서의 반사율 | % | 9.03 | 9.61 |
| 헤이즈(Haze) | % | 0.24 | 0.41 |
| 표면 경도 | - | H | 6H |
| 접촉각 | deg | 25.0 | 10 |
상기 표 1은 종래의 김서림 방지 필름과 반사방지층이 형성되지 않고 김서림 방지층만을 구비한 김서림 방지 코팅막에 대한 투과율(Transmittance), 반사율(Reflectance), 헤이즈(Haze) 및 접촉각의 측정결과를 나타낸 것이다. 상기 표 1에서 알 수 있듯이 김서림 방지층만을 구비한 코팅막의 접촉각은 10˚로서 고 접촉각(25˚)인 김서림 방지 필름에 비하여 반사 방지 기능이 현저히 우수하였고 표면 경도 또한 우수하였다. 하지만 반사율면에서 종래의 김서림 방지 필름에 비하여 더 높은 반사율을 유지하고 있으며 투과율 면에서도 우월한 효과는 나타나지 못하였다. 따라서 김서림 방지 기능 측면에서 본다면 김서림 방지층만을 구비한 코팅막은 종래 김서림 방지 필름에 비해 우월한 효과가 있지만, 반사율 측면에서 다소 미흡한 점이 존재한다. 이러한 점을 고려하여 김서림 방지 기능 뿐 만 아니라 우월한 반사 방지 기능 확보를 위해 본원 발명은 김서림 방지층(120) 하부에 반사방지층(110)을 형성하였다.
| 특성 | 방법 | 단위 | AF Coating | AR+AF Coating | 성능 향상폭 |
| 투과율 |
400~700nm 파장 | % | 89.33 | 90.42 | +1.09% |
| 550nm 파장 | % | 90.37 | 91.55 | +1.18% | |
| 반사율 |
400~700nm 파장 | % | 9.55 | 8.20 | -1.35% |
| 550nm 파장 | % | 9.61 | 8.25 | -1.36% | |
| 헤이즈(Haze) |
헤이즈 | % | 0.41 | 0.29 | -0.13% |
| 550nm 파장에서의 %T | % | 89.34 | 90.70 | +1.36% | |
| 표면경도 | - | H | 6H | 6H | - |
| 접촉각 | - | ˚ | 10 | 2.9 | -7.1 |
상기 표 2는 김서림 방지 코팅층만을 구비한 김서림 방지 코팅막과 김서림 방지 코팅층 뿐 아니라 반사방지층도 구비한 본원 발명인 김서림 방지 코팅막을 특성을 비교한 실험결과이다. 상기 실험은 와이퍼(Wiper)를 이용한 IPA 세정을 실시하고 반사방지층(110)은 프로판 가스와 에어(Air)의 조합(1:17)으로 하여 1500℃ 이상의 고온에서 용사코팅하였으며, 김서림 방지층(120)은 스프레이 코터(Spray Coater)를 이용하여 코팅하였다. 본원 발명인 김서림 방지 코팅막(100)의 두께(Z)는 160~400nm, 즉 반사방지층(110)은 40~80nm 의 두께(X)로, 김서림 방지층(120)은 120~320nm의 두께(Y)를 유지하도록 하였다. 상기 표 2, 도 2, 도 3과 이하에서의 설명에서는 김서림 방지 코팅막만을 구비한 코팅막을 AF Coating이라 하고 본원 발명인 반사방지층(110)도 구비한 코팅막(100)을 AR+AF Coating이라 표시하였다. 상기 표 2에서 알 수 있듯이 반사방지층(110)이 구비된 본원 발명은 AF Coating에 비해 반사율이 가시광 영역에서 1.35%가 저감되어 반사 방지 기능이 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 본원 발명은 AF Coating에 비해 가시광 영역에서의 투과율(Transmittance)이 1.09% 증가하였고, 헤이즈는 0.13% 감소하였으며 접촉각 또한 7.1˚가 감소하였다. 따라서 본원 발명은 반사방지층(110)을 구비함으로써 반사율 저감으로 시인성이 향상되며, 접촉각의 감소로 초 친수성을 나타내어 김서림 방지 기능이 향상되었으며, 가시광 영역에서의 투과율 증가로 시인성이 향상되었다. 이와 같이 본원 발명은 김서림 방지 기능을 가지면서 반사 방지 기능도 추가적으로 가질 수 있는 효과를 가지게 된다. 도 2 및 도 3은 AF Coating과 본원 발명인 AR+AF Coating(100)의 가시광 영역에서의 반사율 및 투과율의 실험 비교치를 도시한 그래프이다. 상기 도면에서 알 수 있듯이 본원 발명이 AF Coating에 비해 반사율은 저감되고, 투과율은 증가함을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 김서림 방지 코팅막의 제조 공정도를 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 공기 흡입을 통해 기판을 고정시키는 석션척(5) 상에 유리 또는 플라스틱과 같은 투명 기판(10)을 고정시킨 후 상기 투명 기판(10)을 에탄올(Ethanol) 등으로 세정을 하고(S1) 상기 세정된 투명 기판(10) 상에 반사방지층(110)을 형성한다(S2). 이때, 상기 반사방지층(110)은 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어져 있으며 1500℃의 고온에서 프로판 가스와 Air의 조합으로 용사코팅을 통해 형성된다. 상기의 반사방지층(110)에 의해 반사율이 저감되어 김서림 방지층만이 형성되어 있는 코팅막에 비해 반사 방지 기능이 추가되어 시인성을 향상시킬 수 있게 되며 상기 반사방지층(110)의 두께(X)는 40 내지 80nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 다음으로 상기 반사방지층(110) 상에 김서림 방지층(120)을 형성하는데(S3), 상기 김서림 방지층(120)은 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어져 있으며, 스핀(Spin) 코팅법, 스프레이(Spray) 코팅법, 롤(Roll) 코팅법, 딥(Dip) 코팅법 또는 플로우 코터(Flow Coater) 코팅법 중 어느 하나를 이용하여 김서림 방지층(120_을 형성할 수 있다. 특히, 상기 김서림 방지층(120)은 120 내지 320nm의 두께(Y)로 형성하는 것이 바람직하다. 이후에는 핫 플레이트(Hot Plate)(15) 상에서 건조시킴으로써 상기 김서림 방지 코팅막을 완성시킨다(S4).
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 투명 기판 5: 석션척
15: 핫 플레이트 100: 김서림 방지 코팅막
110: 반사방지층 120: 김서림 방지층
X: 반사방지층의 두께 Y: 김서림 방지층의 두께
Z: 김서림 방지 코팅막의 두께
15: 핫 플레이트 100: 김서림 방지 코팅막
110: 반사방지층 120: 김서림 방지층
X: 반사방지층의 두께 Y: 김서림 방지층의 두께
Z: 김서림 방지 코팅막의 두께
Claims (10)
- 김서림 현상을 방지하기 위한 코팅막에 있어서,
이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어진 김서림 방지층;
상기 김서림 방지층 하부에 형성된 반사방지층;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막.
- 청구항 1에 있어서,
상기 반사방지층은,
이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어져 용사코팅된 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 김서림 방지 코팅막은,
160 내지 400nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막.
- 청구항 3에 있어서,
상기 반사방지층은 40 내지 80nm의 두께로 형성되며,
상기 김서림 방지층은 120 내지 320nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막.
- (a) 투명 기판을 세정하는 단계;
(b) 상기 투명 기판 상에 반사방지층을 형성하는 단계;
(c) 상기 반사방지층 상에 이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 이루어진 김서림 방지층을 형성하는 단계;
(d) 상기 투명 기판 상에 형성된 김서림 방지 코팅막을 건조시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막 제조 방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 (b) 단계는,
이산화 규소(SiO2), 에틸 알코올(Ethyl Alcohol) 및 초순수(H2O)로 용사코팅하여 반사방지층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막 제조 방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 (b) 단계는,
40 내지 80nm의 두께로 반사방지층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막 제조 방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 (c) 단계는,
스핀(Spin) 코팅법, 스프레이(Spray) 코팅법, 롤(Roll) 코팅법, 딥(Dip) 코팅법 또는 플로우 코터(Flow Coater) 코팅법 중 어느 하나를 이용하여 김서림 방지층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막 제조 방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 (c) 단계는,
120 내지 320nm의 두께로 김서림 방지층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막 제조 방법.
- 청구항 5에 있어서,
상기 (a) 단계의 투명 기판은,
유리(Glass) 또는 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 김서림 방지 코팅막 제조 방법.
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|---|---|---|---|---|
| CN102888171A (zh) * | 2012-09-15 | 2013-01-23 | 安徽省怀远县尚冠模具科技有限公司 | 一种耐划伤金属防锈漆及其制备方法 |
| CN104210193A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-17 | 桐城市福润包装材料有限公司 | 一种防雾膜 |
| WO2019064772A1 (ja) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 日本電産株式会社 | 光学部品、レンズユニットおよび防曇剤並びに光学部品の製造方法 |
-
2010
- 2010-06-10 KR KR1020100054790A patent/KR20110135069A/ko active Search and Examination
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