KR20200129619A - 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소재의 상단에 진공증착에 의해 1차 보호막을 코팅하는 단계; 인쇄나 나염 또는 습식ㆍ건식 코팅 또는 진공증착에 의해 코팅하는 단계; 진공증착에 의해 2차 보호막을 코팅하는 단계;로 이루어져 있다.

Description

진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법{Effective protective film coating method using vacuum deposition}

본 발명은 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소재의 상단에 진공증착에 의해 1차 보호막을 코팅하는 단계; 인쇄나 나염 또는 습식ㆍ건식 코팅 또는 진공증착에 의해 코팅하는 단계; 진공증착에 의해 2차 보호막을 코팅하는 단계;로 이루어져 있다.

종래에 사용되는 보호막 코팅 방법으로서는 소재에 1차 피막을 형성한 뒤 상기 1차 피막을 보호하기 위해 화학적으로 박막을 형성하는 화학증착법(CVD)이 사용되어져 왔으며, 이중 디핑(deeping) 방식이나 스프레이(spray) 방식으로 피막을 형성하는 방법이 있었다.

디핑 방식이란 일정한 용기에 화학성분이 함유된 액체를 적정 비율로 혼합한 후 소재를 용기속에 일정시간 동안 넣어서 보호막을 입힌 뒤 건조공정을 거쳐 보호층 피막을 형성하는 방식이고, 스프레이 방식이란 보호층 피막을 형성할 소재를 컨베이어를 따라 이동시키거나 각각의 소재에 스프레이 분사기에서 액체화학성분의 물질을 소재표면에 분사하여 피막을 형성하는 방식이다.

이런 종래의 디핑방식이나 스프레이 방식에 의한 보호막 코팅은 액체화학 성분을 사용하는데, 상기 액체화학 성분에는 인체에 유해한 신나, 적정한 건조를 위한 지연제, 보호막의 경도를 높이기 위한 경화제 등이 포함되어 작업조건이 열악할 뿐만 아니라 환경을 오염시키는 문제가 있었다.

더욱이, 도 5의 (B)에 도시된 바와 같은 디핑방식이나 스프레이 방식의 보호피막 방식은 피막 형성된 막의 두께가 균일하지 못하고 물결모양으로 피막이 형성되는데 이런 피막 형성은 전자제품의 문자나 그림, 특히 액정표시화면(LCD)의 소자에 나타나는 형상이 배면에서 전원을 켠 상태에서 보면 물결모양의 굴곡으로 인하여 빛을 투과시에 굴절 및 난반사의 현상이 발생함으로써 제품의 품질저하는 물론 인체에 특히 시각적인 면에서 눈의 피로현상을 증가시키는 등의 부작용이 있었다.

따라서, 본 발명은 종래 방법에 의한 보호층 피막을 액체화학 성분이 아닌 고순도의 규소타겟(Si target)과 메탈타겟을 이용한 진공증착으로 보호막을 형성하여 보다 친환경적인 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 제품에 코팅된 보호막은 01 ~ 1nm(1/109 m)정도의 초고정밀보호박막을 형성하여 빛의 투과시 난반사 현상이 전혀 나타나지 않음으로써 제품의 질을 높이고, 눈의 피로도를 줄인 보호막 코팅 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 종래 방법에 의한 보호층 피막을 액체화학 성분이 아닌 고순도의 규소타겟(Si target)와 메탈 타겟을 이용한 진공증착으로 보호막을 형성하여 보다 친환경적인 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법을 제공한다.

또한, 제품에 코팅된 보호막이 보다 매끄러워 어떠한 무늬도 나타나지 않음으로서 빛의 투과시 굴절 및 난반사가 나타나지 않음으로써 제품의 질을 높이고, 눈의 피로도를 줄일 수 있다.

도 1은 일반적으로 사용되는 진공증착의 장비구성도
도 2는 일반적인 진공증착 방법의 원리도
도 3은 본 발명의 진공증착에 의한 보호막 코팅의 실시예시도
도 4는 본 발명과 통상적인 보호막의 염수분무 테스트 결과도
도 5는 빛의 반사도를 나타낸 예시도

본 발명은 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법에 있어서,

소재의 상단에 고순도의 규소타겟을 이용하여 상기 규소타켓 주위에 고순도의 아르곤 가스와 산소를 주입하여 진공증착에 의해 1차 보호막을 코팅하는 단계(이하 '1단계'라 한다);

1차 보호막 위에 인쇄나 나염 또는 습식ㆍ건식 코팅 또는 진공증착에 의해 코팅층을 코팅하는 단계(이하 '2단계'라 한다);

코팅층 위에 고순도의 규소타겟(Si target)을 이용하여 상기 규소타겟 주위에 고순도의 아르곤 가스와 산소를 주입하여 2차 보호막을 코팅하는 단계(이하 '3단계'라 한다);로 이루어져 있다.

먼저, 본 발명에 사용되는 1단계, 3단계의 보호막코팅은 진공증착에 의한 방법이 사용되며, 1단계, 3단계의 진공증착에 사용되는 타겟은 고순도의 규소(Si) 타겟을 사용하는 것이 바람직하나 다양한 메탈타겟을 사용할 수 있다.

즉, 1단계, 3단계의 진공증착은 보호막 생성을 위한 공정이며, 2단계의 진공증착은 소재에 원하는 색상을 투과율에 맞게 막을 입히기 위한 고정이다. 따라서, 코팅층의 색을 외부에 그대로 나타내고 싶다면 1, 3단계의 진공증착에 사용되는 타겟은 규소타겟을 사용하여 투명하게 형성하는 것이 바람직하며, 1, 2, 3단계의 진공증착에 사용되는 타겟은 다양한 메탈타겟 즉, 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 스테일레스강(STS), 은(Ag), 금 등의 타겟이 사용 가능하다. 상기 다양한 메탈타겟으로서 금속 고유의 색을 소재에 나타낼 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적으로 사용되는 진공증착의 장비구성도로서, 진공도의 조절이 가능한 다수의 챔버(8a, 8b,,8f)와, 상기 챔버 내에 하나 이상이 구비되는 메탈타겟(1a,1b,,1j)과, 상기 메탈타겟 전면에서 소재를 이동시켜주는 캐리어(6)와, 상기 메탈타겟(1)에 (-)전극을 가하는 캐소드(2)와, 아르곤, 산소, 질소 등의 가스를 공급해주는 가스관(9)으로 구성되어 있다.

도 2는 일반적인 진공증착 방법의 원리도로서, 진공상태의 챔버에 금속판 형태의 메탈타겟(1)을 구비하고, 상기 메탈타겟(1)에 (-) 전압을 가하여, 캐소드(2)로부터 방출된 전자가 아르곤을 이온화시키고, 이후 아르곤이 활성화되어 플라즈마 상태가 되며, 상기 플라즈마 내의 아르곤 (+) 이온이 전위차에 의해 메탈타겟 쪽으로 가속되어 상기 메탈타겟(1) 표면과 충돌하여 중성의 메탈타겟 원자들이 튀어나와 재료(5)에 증착된다.

본 발명은 상술한 진공증착 장비와 진공증착 원리를 이용해서 소재의 상면에 보호막을 코팅하는 방법에 관한 것이다.

도 3은 본 발명의 진공증착에 의한 보호막 코팅의 실시예시도로서, 유리(glass), 아크릴(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 펫필름(Pet Film), 금속 등의 소재(20) 상면에 규소타겟의 진공증착에 의한 1차 보호막(21)이 코팅되고, 이후 인쇄, 나염, 습식ㆍ건식도금, 메탈타겟을 이용한 진공증착 등에 의한 코팅(23)을 한 뒤, 최종적으로 규소타겟을 이용한 진공증착에 의한 2차 보호막(22) 코팅을 한 것이다.

상술한 실시예에서 생산된 제품은 인쇄, 나염, 습식ㆍ건식도금, 메탈타겟을 이용한 진공증착 등에 의한 코팅을 한 코팅층(23)의 색이 그대로 2차 보호막(22) 코팅 후에도 나타나게 된다.

<실시예>

유리(glass)를 알루미늄(Al) 증착 투과율 20%로 보호막 코팅을 실시하였다.

1 진공챔버를 이용하여 고진공상태(진공도 85*10-4Torr)로 하여 소재를 캐소드가 부착된 챔버로 진입시켜 DC 파워나 피나클 파워(Pinnacle Power)로 전압 24kw에 421V로 맞추었다.

2 타겟은 Si타겟으로 하고, 상기 Si타겟 주위에 고순도의 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2)의 비율을 300sccm 대 80sccm을 주입하여 1회 스퍼터링한 후 원래 증착의 주메탈인 알루미늄 증착을 24kw에 332V로 2회 증착을 하여 투과율 20%로 맞추었다.

3 이후 인쇄, 나염, 습식ㆍ건식 코팅, 진공증착에 의한 코팅을 하였다.

4 코팅후 상면에 DC파워나 피나클 파워기로 전압 4kw에 401V로 하고 아르곤 대 산소 비율을 300sccm 대 80sccm으로 하여 규소타겟으로 진공증착을 1회 실시한다.

5 증착이 완료된 제품을 취출하여 검사한다.

도 4는 본 발명과 통상적인 보호막의 염수분무 테스트 결과도로서, 염분함유량 5%의 소금물에 상술한 실시예로서 생산된 1차, 2차 보호막이 진공증착된 제품과 현재 국내에서 일반 진공증착 방식으로 생산된 제품을 염수분무 테스트한 후 증착표면의 시간대별 산화 진척도를 나타낸 것으로서, 본 발명에 의해 생산된 제품의 보호막은 약 90시간이 경과된 후부터 산화되기 시작하였고, 현재 일반적인 진공증착방식으로 형성된 보호막은 적게는 2시간에서 많게는 10시간이 경과되면서 산화되기 시작하였다.

참고로, 염수분무 테스트의 국제적인 산화방지 한계시간 합격기준은 국가별로 혹은 브랜드별로 차이는 있으나 최저 12시간에서 최고 24시간으로 책정되어 있는데, 실제 전세계적으로 30시간을 초과하는 산화방지 보호막 진공증착기술은 아직 개발되지 못하였었다.

결국, 본 발명에 의해 증착된 보호막은 기존 진공증착 방식으로 형성된 보호막에 비해 염수분무 테스트에서 최소 9배 정도의 시간을 더 견디어낼 수 있으며, 세계적 기준치와는 3배 이상의 시간을 견디어 낼수 있음을 알 수 있다.

도 5는 빛의 반사도를 나타낸 예시도로서, (B)에 도시된 디핑 방식의 보호막 단면은 표면이 매끄럽지 못하여 빛이 난반사 되었으나, (A)에 도시된 본 발명에 의한 보호막 단면은 표면이 매끄러워 난반사되는 빛의 양이 극히 적어 눈의 피로도를 줄일 수 있다.

20 소재
21 1차 보호막
22 2차 보호막
23 코팅층

Claims (3)

1. 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법에 있어서,
   소재의 상단에 고순도의 규소타겟을 이용하여 상기 규소타켓 주위에 고순도의 아르곤 가스와 산소를 주입하여 진공증착에 의해 1차 보호막을 코팅하는 단계;
   1차 보호막 위에 인쇄나 나염 또는 습식ㆍ건식 코팅 또는 진공증착에 의해 코팅층을 코팅하는 단계;
   코팅층 위에 고순도의 규소타겟(Si target)을 이용하여 상기 규소타켓 주위에 고순도의 아르곤 가스와 산소를 주입하여 2차 보호막을 코팅하는 단계;로 이루어진 것이 특징인 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법
2. 제 1항에 있어서,
   상기 규소타겟 대신 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 스테인레스강(STS), 은(Ag), 금의 메탈타겟을 사용한 것이 특징인 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법
3. 제 1항에 있어서,
   상기 소재는 유리(glass), 아크릴(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 펫필름(Pet Film), 금속인 것이 특징인 진공증착을 이용한 효과적인 보호막 코팅방법

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