KR20210151359A - 판유리용 비반사막 코팅장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모공이 없고 코팅두께도 일정한 데다 평탄도가 높아 비반사막의 품질이 우수하고, 열처리 및 강제 냉각과정이 불필요해 신속하게 비반사막을 코팅할 수 있으며, 대형 판유리도 비반사막 코팅이 가능한 판유리용 비반사막 코팅장치를 제공하려는 것으로서, 판유리를 뉜 채로 수평으로 투입하는 판유리 투입수단과; 상기 판유리의 상면에 비반사액을 일정한 두께로 도포하는 도포구가 구비된 비반사막 코팅수단과; 상기 비반사막 코팅수단의 후방에서 상기 판유리 이송수단과 같은 수평선상에서 비반사막이 코팅된 판유리를 인수하여 건조장으로 운반하는 비가열-비강제냉각형 코팅 판유리 반출수단과; 유효 비반사액 수준으로 비반사액을 계류시키는 액면 감지용 센서가 내장된 계류조;로 이뤄진 판유리용 비반사막 코팅장치를 특징으로 한다.

Description

판유리용 비반사막 코팅장치{Anti-reflection coating appratus for Plate Glass}

본 발명은 편면에 비스크린 프린팅 기법으로 액상 비반사액을 도포하여 눈부심방지효과가 우수한 고품질 판유리를 아주 간단하고 신속하게 코팅할 수 있게 한 판유리용 비반사막 코팅장치에 관한 것이다.

내비게이션, 모니터 커버 글래스, 냉장고나 냉동고 등의 도어에 부착된 각종 디스플레이에 나타나는 문자, 화상, 단축 표시 등을 사선(斜線) 방향에서 바라봤을 때 시선의 반대 쪽에서 조사되는 빛의 반사로 인해 흐리게 보이는 경향이 있다. 거치형 에어컨이나 도어가 구면상으로 된 냉장고나 냉동고의 경우에는 그런 현상이 특히 심하다.

이러한 부작용을 방지하기 위하여 판유리의 표면에 비반사막을 코팅한다.

비반사막은 CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 스크린 프린팅으로 형성한다.

그러나, CVD, 스퍼터링은 코팅비가 고가이고, 수율도 낮은 데다, 소형 판유리에만 적용할 수 있을 뿐 대형 판유리에는 부적합하다.

습식 비반사막 코팅으로는 솔-젤 코팅(Sol-gel coating), 침지, 스핀 코팅(Spin coating), 초음파 스프레이 코팅, 액상증착, LBL(layer-by-layer) 등이 있으며, 판유리의 편면에 대한 비반사막은 습식 코팅의 일종인 스크린 프린팅이 가장 보편적이다.

그 중에서 스크린 프린팅은 공정이 단순하여 건식법으로 형성된 비반사막과 비교하면 가격 경쟁력이 우수한 반면에 비반사막에 모공이 많고 커 비반사효과와 코팅 품질이 낮으며, 비반사막의 조기 경화를 위한 열처리와 급냉과정이 필수적이라 비반사막 코팅작업이 너무 더디다.

대형 판유리의 경우에는 더 심하다. 그래서 스크린 프린팅은 대부분 소형에 속하는 1,200×2,400㎜ 이하의 판유리로 한정되었다.

그리고, 비반사막이 코팅된 판유리는 터치 패널 등의 설계 규격대로 재단하여 실제품에 적용하는 데, 면적이 작을수록 자투리가 많이 발생하기 때문에 자재허비가 심해 비경제적이다.

또 한 가지 문제점으로 지적되는 것은 비반사막용 프린트액이 공급펌프의 맥동현상 때문에 시종일관되게 정량으로 공급되지 않아 현미경적으로 관찰하면 비반사막의 표면에 요철이 심해 비반사막 코팅품질이 낮은 점이다.

1,200×2,400㎜의 경우, 스크린 프린팅으로 비반사막을 형성한 경우 불량률은 무려 50%에 달할 정도로 손실이 매우 크다.

이런 점에서, 스크린 프린팅 보다 비반사막의 품질이 우수하고, 설계규격대로 재단했을 때 자투리가 적게 발생하며, 열처리가 불필요해 비반사막 코팅 수율도 높고, 2,400×3,600㎜의 대형 판유리도 상기와 동등한 효과가 발현되는 비반사막 코팅장치에 대하여 심도 있는 검토가 필요하다.

(문헌 1) 등록특허 제10-1205477호 (문헌 2) 등록특허 제10-2019052호

본 발명은 모공이 없고 코팅두께도 일정한 데다 평탄도가 높아 비반사막의 품질이 우수하고, 열처리 및 급냉과정이 불필요해 신속하게 비반사막을 코팅해 경화시킬 수 있으며, 대형 판유리도 양질의 비반사막을 코팅할 수 있는 판유리용 비반사막 코팅장치를 제공하려는 것이다.

위 과제는, 비반사막 코팅 대기 위치에 머물던 판유리가 비반사액 도포수단 아래를 수평으로 통과하는 동안에 상기 판유리의 상면에 비반사액이 도포되어 나가면서 자연 건조되어 비반사막이 형성되도록 하는 장치로서, 판유리를 뉜 채로 수평으로 투입하는 판유리 투입수단과; 상기 판유리의 상면에 비반사액을 일정한 두께로 도포하는 비반사액 코팅수단과; 상기 비반사액 코팅수단의 후방에 위치하여 상기 판유리 이송수단과 같은 수평선상에서 비반사막이 코팅된 판유리를 인수하여 이송하면서 자연 건조시켜 반출하는 코팅 판유리 반출수단을 포함하고 상기 비반사액 코팅수단은 비반사액조에 저장된 비반사액이 유효 도포범위 내에서 중력에 의해 도포부로 자연스레 정량 정압으로 공급되도록 계류시키는 계류조와; 상기 계류조로부터 공급되는 비반사액을 일정한 두께와 폭으로 도포하는 개방형 도포구;로 이뤄진 판유리용 비반사막 코팅장치로 구현할 수 있다.

상기 도포구는 고정형 도포부재의 상단에 가동형 도포부재를 분리가능한 힌지식으로 결합한 개폐형으로 하여 비반사막 코팅 종료 후 도포구의 내부 청소편의를 도모한다.

상기 고정형 도포부재에는 판유리의 이동방향에 대하여 직교방향으로 복수의 액공이 횡렬로 천공되어 있고, 각 액공은 상기 계류조에서 도출된 액관을 연결하여 계류조의 비반사액이 액공을 통해 상기 비반사액 코팅수단 내부로 유입되고, 비반사액이 유입 되는대로 상기 도포구의 하단에 형성된 분출공을 통해 정량, 정압으로 내뿜어져 그 밑을 통과하는 판유리의 상면에 일정한 두께로 코팅된다.

코팅 판유리 반출수단은 비가열-비강제냉각형이며, 도포된 비반사액은 비반사막 코팅 판유리가 코팅 반출수단에 실려 반출되는 과정에서 자연 건조, 경화된다.

본 발명의 판유리용 비반사막 코팅장치에 의하면 스크린 프린팅에 비해 비반사막에 모공이 발생하지 않고 비반사액이 도포될 때 펌프의 맥동현상으로 인하여 비반사막의 표면에 요철도 발생하지 않아 평활도가 높으며, 시종 일관되게 일정한 두께로 코팅되므로 판유리의 비반사막 코팅품질을 높일 수 있다.

또, 비반사액 도포 후 열처리에 의한 비반사액의 경화와 상온으로 되돌리는 급냉과정을 거치지 않고도 비반사액이 자연스레 조기 경화되므로 비반사막 코팅 판유리, 특히 대형 판유리도 신속하고 간편하게 저비용으로 비반사막을 코팅할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 대형 판유리용 비반사막 코팅장치의 구성도
도 2는 고정 도포부재의 내면도
도 3은 도 3의 I-I선 단면확대도
도 4는 비반사막 코팅 상황 예시도

다음으로, 바람직한 일실시예에 바탕하여 작성한 도면을 참조하여 구체적으로 본 발명을 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 판유리용 비반사막 코팅장치의 구성도이다. 판유리용 비반사막 코팅장치는 그림의 우측으로부터 판유리(G)를 실어 비반사막 코팅수단(B) 쪽으로 수평 이송하는 판유리 투입수단(A), 상기 판유리 투입수단(A)의 직후방에 위치하는 비반사막 코팅수단(B), 비반사막이 코팅되거나 코팅된 판유리를 인수하여 반출하는 코팅 판유리 반출수단(C)의 순으로 배치된다.

판유리 투입수단(A)은 역투입방향으로 판유리가 밀리지 않고 안정감 있게 이송하는 벨트 컨베이어이다. 코팅 판유리 반출수단(C)은 비가열-비강제 냉각형으로서, 비반사막 코팅 판유리를 반출방향으로만 이송시키는 벨트 컨베이어이다.

상기 각 벨트 컨베이어는 상면이 동일 수평선상에 높이게 하여 판유리 또는 비반사액 코팅 판유리가 순탄하게 이송 및 이월되도록 한다.

상기 비반사막 코팅수단(B)은 액조(1)에 저장된 페이스상의 비반사액(2)을 펌핑하여 유효 도포범위 내에서 중력에 의해 비반사막 코팅수단(B)으로 정량 정압으로 자연 공급되도록 계류시키는 계류조(3)와; 상기 계류조(3)로부터 공급되는 비반사액을 일정한 두께와 폭으로 도포하는 도포구(4)로 구성된다.

상기 계류조(3) 내에는 유입되는 비반사액의 양을 감지하는 센서(5)가 설치되어 있다. 상기 센서(5)는 상기 액조(1)와 계류조(3)를 연결하는 도관(7) 상에 설치된 펌프(6)에 전기적으로 연결하여 계류조(3) 내의 비반사액면이 상한선에 도달하면 그 즉시 펌프(6)를 정지시켜 비반사액의 과잉 유입을 중지하고, 계류조(3) 내의 비반사액면이 하한선에 도달하면 그 즉시 펌프(6)를 재가동하여 비반사액을 보충하게 하는 것이다.

여기서, 계류조(3)의 비반사액 상한선과 하한선간의 액면 차이를 비반사액 유효 공급량 범위라고 한다. 유효 공급량이란 계류조(3) 내의 비반사액이 중력에 의해 자연스레 도포구(4)로 정량 정압으로 공급될 수 있는 최적의 비반사액량을 말한다.

펌프(6)가 비반사액을 계류조(3)로 퍼올릴 때 임펠러의 간격에 기인하여 맥동이 발생한다. 그 맥동이 그대로 도포구(4)로 공급되면 도포구(4)로 유출되는 비반사액이 늘었다가 줄고, 줄었다가 늘기를 반복하여 비반사액의 도포량이 일정하지 않게 된다.

이를 방치하면 판유리의 표면에 도포되는 비반사액이 불균일해 표면이 거칠고 도포 두께도 차이가 나 고품질의 비반사막 코팅 판유리를 얻을 수 없다.

상기 계류조(3)는 그런 맥동현상을 진정시켜 늘 일정한 양과 압력으로 비반사액이 도포구(4)에 공급되도록 하는 역할을 한다.

상기 도포구(4)는 프레임(F)에 세워진 지지대(13)의 수직 브래킷(14)의 앞면에 부착된 고정 도포부재(8)와, 상기 지지대(13)의 상단에 부착된 돌쩌귀에 핀으로 아암(10)을 연결한 가동 도포부재(9)로 구성된다.

이러한 도포구(4)는 가동 도포부재(9)가 핀을 중심으로 그림의 반시계방향으로 열 수 있는 구조이다. 비반사막 코팅 종료 후 가동 도포부재(9)를 열어젖히고 도포구(4) 내에 잔류하는 비반사액을 편리하게 청소할 수 있도록 배려한 것이다.

상기 가동 도포부재(9)는 웨이트(15)의 내면에 부착하여 고정 도포부재(8)에 합형했을 때 그 무게감으로 합형상태의 안정을 취하게 한다.

도 2에서, 상기 고정 도포부재(8)에는 판유리의 이동방향에 대하여 직교방향으로 복수의 액공(11)이 천공되어 있고, 각 액공(11)에 상기 계류조(3)에서 도출된 도 1의 액관(12) 말단을 연결하여 계류조(3)의 비반사액이 액공(11)을 통해 상기 도포구(4) 내부로 균일하게 유입되도록 한다.

또한, 고정 도포부재(8)의 앞면 가장자리에서 하단을 제외한 부위에 패킹(16)이 설치되어 있다. 이 패킹(16)은 가동 도포부재(9)를 합형했을 때 그 하단과 고정 도포부재(8)의 하단을 제외한 부분을 밀폐하여 도포구(4)의 하단 외로는 비반사액이 유출되지 못하게 저지한다.

상기 패킹(16)은 동시에, 도 3에서 보듯이 고정 도포부재(8)의 내면에서 소정의 높이(H)로 노출시킨다. 상기 높이(H)는 고정 도포부재(8)에 가동 도포부재(9)를 합형했을 때 양측 도포부재의 하단에 비반사액 분출두께를 결정하는 인자이다.

도 4에서, 고정 도포부재(8)에 가동 도포부재(9)를 닫으면 양측 도포부재의 하단은 상기 높이(H)에 상응하는 틈(17)이 남는다. 이 틈(17)으로 도포구(4) 내의 비반사액이 늘 일정한 두께와 폭으로 분출된다.

비반사액은 페이스트상이며, 폴리비닐리덴디플루오리드(Polyvinylidenedi fluoride:PVDF), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terepthalate:PET), 폴리에테르 에테르 케톤(Polyether ether ketone:PEEK) 중에서 선택한다. PEEK는 PVDF와 PET에 비해 고가여서 비반사막 코팅 원가부담이 크므로 PVDF와 PET 중에서 선택하는 게 바람직하다.

PVDF, PET, PEEK의 총량에 대하여 3중량부 이하의 불산(Hydrofluoric Acid)을 혼합한다. 불산은 판유리의 표면을 2,3분 내에 ㎛ 단위로 부식시켜 판유리의 표면을 전처리하여 ??결도를 높이는 동시에 비반사액의 코팅성을 높인다.

비반사막의 두께는 0.3∼0.5㎜가 적합하다. 비반사막이 두께 0.5㎜를 넘으면 비반사액이 낭비되어 가격경쟁력이 떨어지고, 코팅 잉여분의 비반사액이 판유리의 코팅 범위 밖으로 퍼져서 코팅층의 두께가 불균일해지고 코팅품질도 저하될 개연성이 있기 때문이다.

본 발명의 판유리용 비반사막 코팅장치는 두께 0.5∼12㎜, 2,400×3,600㎜까지 광범위하게 비반사막을 코팅할 수 있다. 종래, 스크린 프린팅의 적용 대상 판유리가 1,200×2,400㎜인 것에 비하면 가히 획기적이다.

도포구(4)가 합형된 상태에서 펌프(6)를 가동하여 계류조(3)에 적량의 비반사액(2)을 비축하고, 밸브(C)를 개방하여 도포구(4) 내에 적량의 비반사액을 충전한다.

판유리(G)의 선단이 도포구(4) 밑을 통과하면서부터 판유리(G)의 상면에 비반사액(2)이 분출되어 비반사막(2a)이 코팅된다. 비반사액은 비반사막이 코팅된 판유리가 반출되는 과정에서 자연 건조된다.

그래서 스크린 프린팅의 경우처럼 비반사액 경화용 열처리와 가열된 판유리-비반사막을 냉각하지 않아도 된다.

판유리(G)의 후단까지 비반사막(2a)이 코팅되면 밸브(V)를 잠가 후속 판유리에 대한 비반사막 코팅에 대비한다.

선행 판유리에 대한 비반사막 코팅 종료 직후에 후행 판유리가 투입되도록 설계된 경우에는 밸브(V)를 잠그지 않는다.

비반사막 코팅 중에 계류조(3)의 액면이 하한선으로 내려가면 그 사실을 센서(5)가 감지하여 즉시 펌프(6)를 재가동, 비반사액을 보충한다.

비반사액의 보충은 액면이 계류조(3)에 표시된 상한선에 달한 상황이 센서(5)에 감지될 때까지 이어진다. 이상은 동종 기술분야에 통상의 지식을 가진 자가 이해하기 쉽게 설명한 것으로, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일부 구성요소의 등가적이거나 부가적으로 변경 실시할 수 있는 것까지 포함한다.

A; 판유리 투입수단 B; 비반사막 코팅수단
C; 코팅 판유리 반출수단 G; 판유리
1: 액조 2: 비반사액
3: 계류조 4: 도포구
5: 센서 6: 펌프
7: 도관 8: 고정형 도포부재
9: 가동형 도포부재 10: 힌지
11: 액공 12: 액관
13: 지주 14: 브래킷
15: 웨이트 16; 패킹
17: 틈

Claims (8)

1. 원 판유리를 수평으로 투입하는 판유리 투입수단과;
   상기 판유리의 상면에 비반사액을 일정한 두께와 폭으로 도포하는 비반사막 코팅수단과;
   유효 도포범위 내에서 맥동을 상쇄시키고 중력에 의해 도포부로 비반사액을 정량 정압으로 공급하는 비반사액 계류조와;
   상기 비반사액 코팅수단의 후방에서 상기 판유리 투입수단과 같은 수평선상에서 비반사막 코팅 판유리를 인수하여 건조장으로 운반하는 비가열=비냉각형 코팅 판유리 반출수단;
   을 포함한 것을 특징으로 하는 판유리용 비반사막 코팅장치.
   
2. 제1항에 있어서, 계류조 내에 비반사액 유효 액면을 감지하여 펌프를 제어하는 센서가 설치된 판유리용 비반사막 코팅장치.
   
   
3. 제1항에 있어서, 비반사액 코팅수단에 계류조로부터 공급되는 비반사액을 일정한 두께와 폭으로 도포하는 도포구가 포함된 판유리용 비반사막 코팅장치.
   
   
4. 제3항에 있어서, 도포구는 비반사액용 액공이 천공된 고정 도포부재에 가동형 도포부재가 합형 및 이형되도록 결합된 판유리용 비반사막 코팅장치.
   
5. 제4항에 있어서, 고정 도포부재는 내면의 가장자리에서 하단을 제외한 부위에 패킹이 설치된 판유리용 비반사막 코팅장치.
   
   
6. 제1항에 있어서, 비반사액은 PVDF, PET, PEEK 중에서 선택된 판유리용 비반사막 코팅장치.
   
   
7. 제6항에 있어서, PVDF, PET, PEEK의 총량에 대하여 불산 3중량부 이하가 혼합된 판유리용 비반사막 코팅장치.
   
   
8. 제6항에 있어서, 비반사막이 두께 0.3∼0.5㎜인 판유리용 비반사막 코팅장치.
   
   
   
   
   

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