KR20220114676A - Method for rainbow colar coating on glass article - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유리 용기에 메탈릭(metallic) 코팅층을 형성하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유리병, 와인잔, 유리잔과 같은 투명 유리 용기의 표면에 아크 이온 플레이팅 코팅 방법을 이용하여 레인보우 색상을 연출하는 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a technology for forming a metallic coating layer on a glass container, and more particularly, a rainbow color using an arc ion plating coating method on the surface of a transparent glass container such as a glass bottle, a wine glass, or a glass glass. It relates to a rainbow color coating method on a glass container to produce a.
현재 커피, 차, 소주, 맥주, 와인, 위스키 및 카테일 잔 등의 유리잔에 감성을 주기 위한 홀로그램 유리잔(참고로 도 5에 도시함), LED 라이트 칼러변경 잔, 로듐 플레이팅 잔이 시판되고 있다. Currently, hologram glasses (shown in FIG. 5 for reference), LED light color changing glasses, and rhodium plated glasses are commercially available to give emotions to glasses such as coffee, tea, soju, beer, wine, whiskey and cattail glasses. is becoming
본 발명의 출원인에 의해 출원되어 특허된 특허 1012123230000의 'PVD 진공 코팅 방법을 이용한 유리 용기의 레인보우 색상 코팅 방법 및 이를 이용하여 제조한 유리 용기"에서는 PVD중 하나인 진공 스퍼터링 방법으로 유리가공품에 반투명 또는 불투명한 0.1 내지 10㎛의 두께의 코팅층 얻는 것을 개시하고 있다. 여기서 통상적으로 투명한 유리가공품에 코팅층의 두께가 0.1㎛으로 하면, 반투명이거나 불투명하다. 또한 하나의 금속색만이 유리가공품에 표현할 수 있다.In the 'Rainbow color coating method for glass containers using the PVD vacuum coating method and glass containers manufactured using the same' of patent 101123230000 applied and patented by the applicant of the present invention, translucent or translucent or It is disclosed to obtain an opaque coating layer with a thickness of 0.1 to 10 μm. Here, if the thickness of the coating layer is usually 0.1 μm on a transparent glass article, it is translucent or opaque. Also, only one metallic color can be expressed on the glass article .
따라서, PVD의 스퍼터링과는 다른 방법으로 만들어진 상술한 바와 같은 시판되고 있는 홀로그램 잔, 로듐 플레이팅 잔 등과 같은 거의 투명한, 와인, 위스키, 맥주 등에서는 내용물의 고유의 색상의 감상하면서, 유리잔의 감성을 연출할 수 있는 기술이 필요하다. Therefore, in wine, whiskey, beer, etc. that are almost transparent, such as commercially available hologram glasses and rhodium-plated glasses as described above, made by a method different from sputtering of PVD, while appreciating the unique color of the contents, the sensitivity of the glass You need the skills to create it.
레인보우 색상은 빛의 굴절율에 따른 반사로 인하여 빨주노초파남보의 색상이 가시광선 영역에서 발휘되고 있다. 고 굴절율의 TiO₂와 저 굴절율의 SiO₂산화층이 있으나, 이들은 광학코팅용으로 TiO₂와 SiO₂를 수층 또는 수십층 적층하여 AR코팅(Anti-reflective coating)등에 사용되고 있다. As for the rainbow color, due to reflection according to the refractive index of light, the color of red, green, blue and yellow is being exhibited in the visible light region. There are high refractive index TiO₂ and low refractive index SiO₂ oxide layers, but these are used for AR coating (anti-reflective coating) by stacking several or tens of TiO₂ and SiO₂ layers for optical coating.
소재의 수급이 좋고 가격이 저렴하고 고굴절 TiO₂을 형성하는 Ti을 사용하고, PVD방법중에 밀착력과 코팅층의 경도가 우수한 아크 이온플레이팅 방법으로 코팅을 하여 레인보우 코팅을 얻을 필요가 있다. It is necessary to obtain a rainbow coating by using Ti, which has a good supply and demand of materials, is inexpensive, and forms high refractive TiO₂, and is coated with the arc ion plating method, which has excellent adhesion and hardness of the coating layer among PVD methods.
또한 유리 용기내의 본연의 내용물의 색상를 손상시키지 않으면서, 유리 용기에 대한 코팅 두께를 달리해서 레인보우 색상을 연출할 수 있는 기술이 필요하다. In addition, there is a need for a technology capable of producing a rainbow color by varying the coating thickness for a glass container without damaging the color of the original contents in the glass container.
본 발명의 목적은 유리 용기에 메탈릭 코팅층을 형성함에 있어, 코팅 두께에 따라서 레인보우 색상을 연출하여 감성스럽고 고급스러운 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a method for coating a rainbow color on an emotional and luxurious glass container by producing a rainbow color according to the coating thickness in forming a metallic coating layer on a glass container.
본 발명의 다른 목적은 유리 용기의 경도를 보다 향상시킬 수 있는, 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a rainbow color coating method on a glass container, which can further improve the hardness of the glass container.
본 발명의 다른 목적은 유리 용기의 표면에 항균 기능을 제공할 수 있는 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a rainbow color coating method on a glass container that can provide an antibacterial function to the surface of the glass container.
상술한 "해결하고자 하는 과제"를 달성하기 위한 수단으로 본 발명에서는 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법을 제공하며, 본 방법은 진공배기하는 단계, 표면 개질단계, 아크 이온플레이팅 단계 및 냉각단계를 포함하는 코팅단계를 포함하며, 상기 아크 이온플레이팅 단계에서 소스의 Ti와 챔버의 산소 분위기에서 O₂가 반응하여 TiO₂가 유리 용기에 불균일한 두께로 코팅되며 최대 두꺼운 부위의 두께가 1000nm이하로 코팅되도록 코팅 시간, 반응온도, 진공도 및 아크전류를 설정하는 것을 특징으로 한다.As a means for achieving the above-mentioned "problem to be solved", the present invention provides a rainbow color coating method on a glass container, the method comprising a vacuum evacuation step, a surface modification step, an arc ion plating step and a cooling step In the arc ion plating step, Ti of the source and O₂ react in the oxygen atmosphere of the chamber, so that TiO₂ is coated on the glass container with a non-uniform thickness, and the thickness of the thickest part is coated to less than 1000 nm. It is characterized by setting time, reaction temperature, vacuum degree and arc current.
양호한 실시 예에서는 챔버의 사이즈에 따라서 달리할 수 있으나, 일반적인 이온플레이팅 장치에서는 알곤을 100sccm주입하고 산소를 100sccm정도 주입하여 3.0x10-3Torr 내지 3.0 내지 x10-2Torr에서 아크전류 20 내지 150A범위로 아크방전을 시작하여 아크 이온플레이팅을 실시한다. In a preferred embodiment, it may vary depending on the size of the chamber, but in a general ion plating apparatus, 100 sccm of argon is injected and about 100 sccm of oxygen is injected, and arc current is in the range of 20 to 150A at 3.0x10 -3 Torr to 3.0 to x10 -2 Torr. Arc discharge is started with furnace and arc ion plating is performed.
양호한 실시 예에서는 챔버내의 반응 온도가 100 내지 300℃이며, 코팅시간은 20분이하 설정하는 것이 좋다. In a preferred embodiment, the reaction temperature in the chamber is 100 to 300 °C, and it is preferable to set the coating time to 20 minutes or less.
양호한 실시 예에서는 불균일한 코팅 두께를 위해서 지그의 회전각도를 제어하거나 유리 용기를 지그에 장착할 때 기울게 장착한다. In a preferred embodiment, the rotation angle of the jig is controlled for non-uniform coating thickness, or when the glass container is mounted on the jig, it is mounted at an angle.
다른 실시 예에서 코팅 소스를 고굴절율의 TiO₂과 저굴절율 SiO₂가 용기의 다른 부위에 코팅되도록 코팅 소스로 Ti과 Si 함께 사용하는 것이다. In another embodiment, the coating source is used together with Ti and Si as a coating source so that TiO2 of high refractive index and SiO2 of low refractive index are coated on other parts of the container.
본 발명의 아크 이온플레이팅 방법을 이용해서 저렴한 Ti를 이온화시키서 산소와 결합하여 이루어진 이산화티탄을 유리 용기에 코팅 두께를 달리해서 적어도 2개 이상의 레인보우 색상을 연출하여 감성적이고 고급스러운 유리 용기를 제공할 수 있다. . Using the arc ion plating method of the present invention, titanium dioxide, which is made by ionizing inexpensive Ti and combining it with oxygen, is applied to a glass container by varying the coating thickness to produce at least two or more rainbow colors to provide an emotional and luxurious glass container. can do. .
본 발명의 다른 효과로는 TiO₂가 증착되기 때문에 유리 용기의 경도를 보다 향상시키고, 항균 기능을 제공하는 부수적인 효과를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 유리 용기에 레인보우 색상중 특별한 색상들을 제공할 수 있어서 용기의 위조품을 방지할 수 있다. As another effect of the present invention, since TiO2 is deposited, it is possible to further improve the hardness of the glass container and obtain an additional effect of providing an antibacterial function. In addition, it is possible to provide the glass container of the present invention with special colors among the rainbow colors, thereby preventing counterfeiting of the container.
도 1은 본 발명의 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법중에서 코팅단계를 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라서 제작된 화장품용 유리 용기의 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라서 제작된 소주잔 사진이다.
도 5는 본 발명의 종래 기술에 언급된 홀로그램 잔의 사진이다. 1 is a flowchart showing a rainbow color coating method on a glass container of the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing the coating step in the rainbow color coating method on the glass container of the present invention.
3 is a photograph of a cosmetic glass container manufactured according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph of a soju glass manufactured according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph of a holographic glass mentioned in the prior art of the present invention.
이하에서는, 본 발명에 따른 PVD 진공 코팅 방법중에서 아크 이온플레이팅 방법을 이용한 유리 용기의 레인보우 색상 코팅 방법 및 이를 이용하여 제조한 유리 용기에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a rainbow color coating method for a glass container using an arc ion plating method among PVD vacuum coating methods according to the present invention and a glass container manufactured using the same will be described in detail.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail and the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and are common in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those with knowledge of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
여기서, 먼저 유리 용기는 투명한 용기로, 유리병, 유리잔, 와인잔 등을 포함할 수 있으며, 이를 확대해서, 수지나 기타 재질로 만든 제품중 투명한 용기는 유리 용기의 개념에 포함해야 한다. Here, first, the glass container is a transparent container, and may include a glass bottle, a glass glass, a wine glass, and the like, and by expanding it, a transparent container among products made of resin or other materials should be included in the concept of a glass container.
본 발명에 따른 아크 이온플레이팅은 스퍼터링, 저항 가열 및 전자빔 코팅 방법에 비해서 가장 밀착력이 좋고 코팅층의 경도를 강하게 할 수 있는 방법이다. 그리고 산소 분위기에서 Ti을 이온화시켜야만 해리된 산소와 완벽한 결합이 이루어져 안정한 산화물을 형성한다. Arc ion plating according to the present invention has the best adhesion compared to sputtering, resistance heating and electron beam coating methods and is a method capable of strengthening the hardness of the coating layer. And only when Ti is ionized in an oxygen atmosphere, a perfect bond with the dissociated oxygen is made to form a stable oxide.
도 1은 본 발명의 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flowchart showing a rainbow color coating method on a glass container of the present invention.
도 1을 참조하면, 유리 용기에 메탈릭 코팅 방법은 유리용기의 세정단계를 포함한다. 세정 단계는 유리 용기의 치핑, 얼룩자국 등을 검수하고, 세정을 위해서 유리 용기를 지그에 안정적으로 설치한다. 지그에 설치할 때, 지그의 회전으로 유리 용기가 서로 부딪치지 않게 충분한 각격을 유지해야 하고, 또한 세정중에 공기 부력으로 떠 올르지 않게 해야 한다. 그리고 초음파 세정을 실시한다. 초음파 세정은 알카리, 수세, 알코올 및 건조 등의 단계로 진행하다. 이후 유리 용기에 이물질의 존재확인하여 제거하고 치핑이 있는 경우에 세정액으로 닦아 내어 세정단계를 완료한다. Referring to Figure 1, the metallic coating method on a glass container includes a cleaning step of the glass container. In the cleaning step, chipping, stain marks, etc. of the glass container are inspected, and the glass container is stably installed on a jig for cleaning. When installing on the jig, it should be kept at a sufficient distance so that the glass containers do not collide with each other due to the rotation of the jig, and also not float by air buoyancy during cleaning. And ultrasonic cleaning is performed. Ultrasonic cleaning proceeds in steps such as alkali, water washing, alcohol and drying. After that, the presence of foreign substances in the glass container is checked and removed, and if there is chipping, the cleaning step is completed by wiping with a cleaning solution.
다음으로, 세정된 유리 용기를 진공 챔버내의 코팅 지그에 장착하는 장착단계를 포함한다. 장착단계에서는 세정된 유리 용기에 이물질이 뭍지 않도록 면장갑을 착용하고, 코팅하고자 하는 면을 코팅 소스 방향으로 향하도록 장착하고, 또한 지그의 회전 이동시 유리 용기가 서로 부딪치지 않게 충분한 각격을 유지해야 하고, 유리 용기에 마스킹한 경우에는 마스킹 상태를 확인한다.Next, a mounting step of mounting the cleaned glass container to a coating jig in a vacuum chamber is included. In the installation step, wear cotton gloves to prevent foreign substances from sticking to the cleaned glass container, mount the surface to be coated in the direction of the coating source, and maintain sufficient separation so that the glass container does not collide with each other when the jig is rotated and moved. If the container is masked, check the masking state.
장착단계 후에 산소 분위기에서 Ti를 아크 이온플레이팅으로 코팅하는 코팅단계를 포함한다.After the mounting step, a coating step of coating Ti by arc ion plating in an oxygen atmosphere is included.
코팅단계후에 코팅된 유리 용기의 표면상의 치핑, 얼룩, 탈막현상, 분진 등이 있는지 검수하는 검수 단계를 포함한다.After the coating step, it includes an inspection step of inspecting for chipping, staining, film removal, dust, etc. on the surface of the coated glass container.
도 2는 본 발명의 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법중에서 코팅단계를 나타낸 순서도이다.Figure 2 is a flow chart showing the coating step in the rainbow color coating method on the glass container of the present invention.
도 2를 참조하면, 산소 분위기에서 Ti를 아크 이온플레이팅으로 코팅하는 코팅단계로서, 진공 챔버내에서는 다수의 유리 용기가 지그에 장착되어 있고, 코팅 소스로서 Ti이 제공되어 있다. Referring to FIG. 2 , as a coating step of coating Ti by arc ion plating in an oxygen atmosphere, a plurality of glass containers are mounted on a jig in a vacuum chamber, and Ti is provided as a coating source.
본 발명의 코팅단계에서는 진공챔버의 도어를 닫고 초기진공 5X10-5Torr까지 진공배기하는 단계를 포함한다. 이때 유리 용기의 융점이 약 600℃ 인점을 감안하여 유리 용기가 열에 의한 수축이나 변형이 일어나지 않는 온도(상온 내지 200℃) 범위 내에서 가열하여 유리 용기의 온도를 상승시키면서 유리 용기의 표면의 표면 또는 내부의 공기를 뽑아내는 공정(베이킹)을 실시한다. In the coating step of the present invention, closing the door of the vacuum chamber and evacuating the vacuum to the initial vacuum 5X10 -5 Torr. At this time, considering that the melting point of the glass container is about 600 ° C, the glass container is heated within the temperature range (room temperature to 200 ° C) at which shrinkage or deformation due to heat does not occur to increase the temperature of the glass container while increasing the temperature of the surface of the glass container or The process (baking) of extracting internal air is performed.
다음 단계로서 표면 개질단계를 포함한다. 알곤을 600 내지 1000sccm 주입하여 바이어스 전압을 200 내지 1000V까지 인가하여 부도체인 유리 용기가 장착된 코팅지그에 인가하여 플라즈마를 발생시키고 코팅지그에 발생된 플라즈마를 활용하여 부도체 표면에 미세한 에칭과 코팅 밀착력이 확보될 수 있도록 표면 개질을 짧은시간( 수 내지 수십 초간) 실시한다. 전압을 1000V 까지 올리면 부도체인 유리 용기에 아크 방전이 빈번히 발생하여 바이어스 파워가 자체적으로 차단된다. 또한 개질 시간이 길어지면 유리 용기가 부도체이기 때문에 아킹(arcing)일 발생하여 유리 용기에 손상을 일으킬 수 있다. 본 발명에서는 산화물이 아닌 Ti금속 중간층을 코팅하면 밀착력은 좀더 우수해 질수 있으나, 유리 용기의 투명성을 감소시킬 수 있기 때문에 본 발명의 코팅에서는 금속 중간층 공정을 사용하지 않고 밀착력을 개질단계(에칭공정)에서 확보한다. As the next step, a surface modification step is included. By injecting 600 to 1000 sccm of argon, a bias voltage of 200 to 1000 V is applied to the coating jig equipped with a non-conductive glass container to generate plasma. The surface modification is carried out for a short time (several to several tens of seconds). When the voltage is raised to 1000V, arc discharge frequently occurs in the glass container, which is an insulator, and the bias power is cut off by itself. In addition, if the reforming time is long, since the glass container is a non-conductor, arcing may occur and damage to the glass container may occur. In the present invention, if the Ti metal intermediate layer is coated instead of the oxide, the adhesion may be more excellent, but since the transparency of the glass container may be reduced, in the coating of the present invention, the adhesion is modified without using the metal intermediate layer process (etching process) secure from
끝으로, 아크 이온플레이팅 단계를 포함한다. 유리 용기에 소스의 Ti와 챔버의 산소 분위기에서 O₂가 반응하여 TiO₂가 유리 용기에 불균일한 두께로 코팅된다. 여기서 보다 큰 챔버의 사이즈에 따라서 알곤과 산소를 300 내지 400sccm까지 주입할 수 있으나, 본 발명에서는 알곤을 100sccm주입하고 산소를 100sccm정도 주입하여 3.0x10-3Torr 내지 3.0 x10-2Torr 에서 아크전류 20 내지 150A범위로 아크방전을 시작하여 아크 이온플레이팅을 실시한다. 이때 레인보우 색상은 TiO₂의 코팅 두께에 따라서 빨주노포파남보의 색상이 계속 반복되면서 코팅 두께가 두꺼워지면, 결국 검은색으로 변하고 산화물의 내부응력이 높아져서 밀착력이 저하되기 때문에 1000nm 이하의 범위로 얇게 코팅하여야 한다. Finally, the arc ion plating step is included. TiO2 in the glass container reacts with Ti of the source and O2 in the oxygen atmosphere of the chamber, so that TiO2 is coated on the glass container with a non-uniform thickness. Here, up to 300 to 400 sccm of argon and oxygen can be injected depending on the size of the larger chamber, but in the present invention, 100 sccm of argon is injected and about 100 sccm of oxygen is injected, so that the arc current is 20 at 3.0x10 -3 Torr to 3.0 x10 -2 Torr. Arc ion plating is performed by starting arc discharge in the range of to 150A. At this time, as the color of the rainbow continues to repeat depending on the coating thickness of TiO₂ and the coating thickness becomes thick, it eventually turns black and the internal stress of the oxide decreases, so it should be coated thinly in the range of 1000 nm or less. do.
TiO₂은 생물학적으로 반응하지 않아 환경 및 인체에 무해하며 산화력이 커서 광촉매제로 쓰이며 항균작용이 크고 살균 및 악취 제거기능도 있기 때문에 TiO₂가 코팅된 유리 용기는 사람의 손이 직접 닿기 때문에 요즘 코로나의 같은 균을 살균할 수 있다. TiO₂ does not react biologically, so it is harmless to the environment and the human body. It is used as a photocatalyst because of its high oxidizing power. It has a large antibacterial action and also has a sterilization and odor removal function. can be sterilized.
또한, 아크 이온플레이팅 방법에 의한 TiO₂의 증착 변수들에 따라서 레인보우 색상이 상이하기 때문에, 시간, 온도, 진공도, 지그 위치, 지그 회전, 전류 등의 변수들에 따라서 상이하다. 어느 누구도 동일한 레인보우 색상을 구현하기는 사실상 불가능하여, 유리 용기의 위조품을 방지할 수 있다. In addition, since the rainbow color is different according to the deposition parameters of TiO 2 by the arc ion plating method, it is different according to variables such as time, temperature, vacuum degree, jig position, jig rotation, and current. It is virtually impossible for anyone to realize the same rainbow color, thereby preventing counterfeiting of glass containers.
이하에 아크 이온플레이팅 단계에 대해서 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the arc ion plating step will be described in more detail as follows.
가시광선(可視光線)은 말 그대로 우리 눈으로 볼 수 있는 광선을 말하는데 무지개 빛깔 중 빨강색의 파장이 가장 길고, 보라색의 파장이 가장 짧다. 즉 레인보우 색상, 빨주노초파남보 중 굴절율이 낮으면 빨강색이고 굴절율이 높으면 보라색을 나타낸다. 본 발명에서는 코팅 두께의 차이에 의해 다른 레인보우 색상을 연출한다. 즉 코팅 두께에 따라서 적어도 2가지 이상의 레인보우 색상을 낼 수 있고 심지어 7개 색상 모두를 낼 수 있게 할 수 있다. Visible light literally refers to light rays that our eyes can see. Among the colors of the rainbow, red has the longest wavelength and purple has the shortest wavelength. That is, if the refractive index of the rainbow color is low, it is red, and if the refractive index is high, it is purple. In the present invention, different rainbow colors are produced by the difference in coating thickness. That is, depending on the coating thickness, at least two or more rainbow colors can be produced, and even all seven colors can be produced.
본 발명은 유리 용기에 TiO₂가 코팅되어질 때, Ti 소스의 방향과 거리에 따라서 불균일하게 코팅되어진다. 즉 Ti 소스의 방향과 일직선이고 가까우면 TiO₂가 더 두껍게 코팅되어진다. TiO₂가 고굴절율이기 때문에 코팅 두께가 두꺼울수록 코팅된 유리 용기에 빛을 쪼이면, 난반사에 의해서 보라색을 띠게 됩니다. TiO₂의 두께가 얇은 쪽으로 갈수록, 굴절율이 낮아서 빨간색을 띠게 됩니다. 따라서 굴절율의 차이 즉 TiO₂의 두께의 차이에 의해서 빛을 쪼이면, 난반사에 의해 레인보우(무지개) 색상을 연출할 수 있다. In the present invention, when TiO₂ is coated on a glass container, it is coated non-uniformly according to the direction and distance of the Ti source. That is, if it is straight and close to the direction of the Ti source, TiO₂ is coated more thickly. Since TiO₂ has a high refractive index, the thicker the coating, the more purple it will be due to diffuse reflection when light is irradiated onto the coated glass container. As the thickness of TiO₂ increases, the refractive index decreases, resulting in a red color. Therefore, when light is irradiated by the difference in refractive index, that is, the difference in the thickness of TiO₂, a rainbow (rainbow) color can be produced by diffuse reflection.
아크 이온플레이팅 단계에서 유리 용기의 투명성을 살리면서 레인보우 색상을 연출하기 위한 조건을 찾는 것은 대단히 어렵다. 심지어 코팅 두께를 두껍게 하면 반투명의 초록색을 거쳐서 완전히 검은색이 되어 불투명한 유리 용기가 된다. 따라서 코팅 두께를 투명성을 해치지 않는 1000nm 이하의 범위로 얇게 코팅하여야 한다. 이 경우에 TiO₂의 밀착력이 양호하다. TiO₂ 두께를 가장 두꺼운 부분에서 1000nm 이하의 범위로 하기 위해서는 코팅시간을 20분 이내로 해야 한다. 20분이 초과되면 유리 용기의 투명성을 낮출 수 있다. It is very difficult to find the conditions for creating a rainbow color while maintaining the transparency of the glass container in the arc ion plating step. Even if you increase the thickness of the coating, it goes through a translucent green to completely black, resulting in an opaque glass container. Therefore, the coating thickness should be thinly coated in the range of 1000 nm or less which does not impair transparency. In this case, the adhesion of TiO2 is good. In order to make TiO2 thickness in the range of 1000 nm or less in the thickest part, the coating time should be less than 20 minutes. If 20 minutes is exceeded, the transparency of the glass container may be lowered.
TiO₂의 코팅 두께를 불균일하게 하는 방법으로는 회전 지그의 회전각도를 제어하는 방법이 있다. 회전 지그가 180도 왕복회전하면 중앙측에는 두껍게 양 측면으로는 얇게 코팅되고 반대편에는 거의 코팅되지 않는다(도 3참조). As a method of making the coating thickness of TiO2 non-uniform, there is a method of controlling the rotation angle of the rotating jig. When the rotating jig rotates 180 degrees reciprocally, it is thickly coated on the central side and thinly coated on both sides, and hardly coated on the opposite side (see FIG. 3).
다른 방법으로는 TiO₂의 코팅 두께가 유리 용기의 밑바닥쪽 측면에서부터 입구쪽 측면까지 그래디언트하게 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 지그에 유리 용기를 장착할 때 밑바닥쪽 측면이 Ti 소스에 가깝게 비스듬하게 배치하는 것이다(도 4참조). 또 다른 방법으로는 Ti 소스에 가깝게 측면 중앙이 놓게 배치하면 유리 용기는 중앙으로부터 TiO₂가 두껍고 입구쪽 및 밑바닥쪽으로 갈수록 얇다. 이렇게 코팅된 유리 용기는 레인보우 색상을 이중으로 연출할 수 있다. Alternatively, it is preferable that the coating thickness of TiO2 is formed in a gradient from the bottom side of the glass container to the inlet side. To this end, when the glass container is mounted on the jig, the bottom side is obliquely disposed close to the Ti source (see Fig. 4). Alternatively, if the side center is placed close to the Ti source, the glass vessel is thicker with TiO2 from the center and thinner towards the inlet and bottom. This coated glass container can produce a double rainbow color.
마지막 단계로서 코팅후 챔버내에서 상온까지 냉각하는 냉각단계를 포함한다. 유리 용기는 높은온도에서 갑자기 공기중에 노출되면 열수축과 팽창에 따른 응력에 견디지 못하고 크랙이 발생하기 쉽기 때문에 상온까지 냉각후 진공챔버를 오픈한다.As a final step, a cooling step of cooling to room temperature in the chamber after coating is included. When a glass container is suddenly exposed to air at a high temperature, the vacuum chamber is opened after cooling to room temperature because it cannot withstand the stress caused by thermal contraction and expansion and is prone to cracks.
추가로 진공 챔버에서 300 내지 400℃의 온도로 30 내지 60분 정도 어닐링 단계를 포함한다. 광촉매 재료로 사용되기 위해서는 TiO₂는 루타일보다 강한 산화 에너지를 갖는 아나타제가 널리 사용되고 있다. 물론, 아나타제와 루타일 복합구조에서도 광촉매에 의한 항균특성이 발휘되고 있다고 알려져 있으나, 좀 더 활성도를 높이는 방법으로 이온플레이팅으로 TiO₂를 코팅한 후 진공 챔버에서 300 내지 400℃의 온도로 30 내지 60분 정도 어닐링하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방법을 사용하면 별도의 열처리 설비가 필요 없이 진공챔버에서 일괄공정으로 아름다운 레인보우 칼라와 함께 얇은 TiO₂코팅층에서의 광촉매에 의한 항균작용도 동시에 구현할 수 있다.In addition, it includes an annealing step of about 30 to 60 minutes at a temperature of 300 to 400 ℃ in a vacuum chamber. In order to be used as a photocatalytic material, anatase, which has stronger oxidation energy than rutile, is widely used for TiO₂. Of course, it is known that the antibacterial properties by the photocatalyst are exhibited even in the anatase and rutile complex structure, but as a way to increase the activity, TiO₂ is coated by ion plating, and then in a vacuum chamber at a temperature of 300 to 400 ° C. It may include annealing for about a minute. By using this method, it is possible to simultaneously realize the beautiful rainbow color and the antibacterial action by the photocatalyst in the thin TiO2 coating layer in a batch process in a vacuum chamber without the need for a separate heat treatment facility.
본 발명의 다른 실시 예에서는 코팅 소스를 Ti과 Si를 사용하는 것이다. 이 경우에, 고굴절율의 TiO₂의 코팅과 저굴절율의 SiO₂의 코팅이 이루어진다. 이 경우에는 코팅 두께가 두꺼워지는 경향이 있어서, 투명성을 고려해서 코팅 시간을 10분이내로 하면, 유리 용기의 투명성을 해치지 않고 TiO₂ 쪽으로는 보라색, SiO₂ 쪽으로는 빨간색을 띠게 된다. In another embodiment of the present invention, the coating source is to use Ti and Si. In this case, a coating of TiO2 having a high refractive index and a coating of SiO2 having a low refractive index are formed. In this case, the coating thickness tends to be thick, and if the coating time is set to less than 10 minutes in consideration of transparency, the transparency of the glass container is not impaired, and the TiO2 side is purple and the SiO2 side is red.
다음으로, 아크 이온플레이팅 적절한 조건에 대해서 설명하겠다. 후술하는 조건은 이에 국한되지 않고, 단지 양호한 실시 예임을 밝혀둔다.Next, conditions suitable for arc ion plating will be described. Conditions to be described later are not limited thereto, and are merely preferred embodiments.
본 발명에서는 반응 온도를 100 내지 300℃로 설정하는 것이 바람직하다. 100℃ 이하에서는 반응속도가 느리고 밀착력이 좋지 않고 온도가 높을수록 밀착력은 좋은나 300℃ 이상에서는 유리 용기에 변형이 일어날 수 있다. 코팅 시간은 20분이하로 설정하는 것이 바람직하다. 1 내지 2분이면 아주 얇게 적어도 2가지 이상의 레인보우 색상을 얻을 수 있다. 20분을 초과하면 투명한 유리 용기의 투명도를 떨어뜨린다. In the present invention, it is preferable to set the reaction temperature to 100 to 300 ℃. Below 100°C, the reaction rate is slow and the adhesion is not good. The higher the temperature, the better the adhesion, but at 300°C or more, the glass container may be deformed. The coating time is preferably set to 20 minutes or less. In 1 to 2 minutes, at least two or more rainbow colors can be obtained very thinly. If it exceeds 20 minutes, the transparency of the transparent glass container is reduced.
그리고, 챔버 내부의 진공도는 3.0x10-3Torr 내지 3.0 x10-2Torr를 유지하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 스퍼터링의 진공도 1.0x10-3 내지 6.0x10-3 Torr보다 낮다. 아크는 압력이 높아야(진공도가 낮아야) 아크 방전이 잘 이루어지기 때문이다. 진공도 3.0 내지 x10-2Torr 이하에서는 평균자유행로(meam free path)가 짧아서 코팅 두께를 올리는데 어렵다. 즉 입자가 너무 많기 때문에 충돌에 의하여 멀리 날아가지 못하기 때문입니다. 그리고 3.0x10-3Torr 이상에서 불순물 또는 이물질 등의 영향을 받을 수 있다.And, the degree of vacuum inside the chamber is preferably 3.0x10 -3 Torr to 3.0x10 -2 Torr to be maintained. This is lower than the vacuum degree of sputtering 1.0x10 -3 to 6.0x10 -3 Torr. This is because the arc discharges well when the pressure is high (the vacuum degree is low). At a vacuum degree of 3.0 to x10 -2 Torr or less, it is difficult to increase the coating thickness because the mean free path is short. That is, because there are too many particles, they cannot be blown away by collision. And at 3.0x10 -3 Torr or higher, it may be affected by impurities or foreign substances.
그리고, 아크전류를 20 내지 150A 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 20A이하에서는 아크소수의 아크 방전이 잘 유지되지 못하고, 150A 정도 또는 이상되면 마이크로파티클(droplet)이라는 Ti덩어리가 많이 방출되어 표면이 매끄럽지 못하고 꺼글꺼끌하게 된다. And, it is preferable to set the arc current in the range of 20 to 150A. Below 20A, arc discharge of a small number of arcs is not maintained well, and when it is about 150A or more, a lot of Ti lumps called microparticles are emitted, making the surface not smooth and rough.
다음으로, 코팅 시간, 반응온도, 진공도 및 아크전류는 상술한 범위내에서 코팅층의 최대 두꺼운 부위의 두께가 1000nm 이하로 되도록 설정해야 한다. 여기서 중요한 점은 코팅층의 두께가 균일하면 레인보우 색상을 연출할 수 없다는 것이다. 본 발명에서는 불균일한 두께로 코팅되어야 한다. Next, the coating time, reaction temperature, vacuum degree, and arc current should be set so that the thickness of the thickest part of the coating layer is 1000 nm or less within the above-mentioned ranges. The important point here is that if the thickness of the coating layer is uniform, the rainbow color cannot be produced. In the present invention, it should be coated with a non-uniform thickness.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 아크 이온플레이팅 방법을 이용하면, 유리 용기에 빛이 없으면 투명한 상태로 유지되고 빛을 쬐이면 레인보우 색상을 연출할 수 있으며, 유리 용기의 경도를 보다 강화하고 항균기능도 있어서, 다양한 유리 용기에 적용할 수 있다. As described above, by using the arc ion plating method according to the present invention, if there is no light in the glass container, it is maintained in a transparent state, and when light is exposed, a rainbow color can be produced, and the hardness of the glass container is further strengthened and antibacterial It also has a function, so it can be applied to various glass containers.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라서 제작된 화장품용 유리 용기의 사진이다.3 is a photograph of a cosmetic glass container manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 3에서 알 수 있듯이 빛을 받으면 TiO₂의 중간 두께에서는 노랑색을, 두꺼운 두께에서는 보라색을 띠고 있다. 여기서 알 수 있듯이 투명도를 유지하면서 레인보우 색상을 연출하는 것을 볼 수 있다. As can be seen from FIG. 3 , when light is received, TiO2 has a yellow color in the middle thickness and purple in the thick thickness. As you can see here, it can be seen that the rainbow color is produced while maintaining the transparency.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라서 제작된 소주잔 사진이다.4 is a photograph of a soju glass manufactured according to an embodiment of the present invention.
도 4에서 알 수 있듯이, 위부분에서는 TiO₂의 중간 이상의 코팅 두께에서는 파랑색을, 아래부분에서는 두꺼운 코팅 두께에서는 보라색을 띠고 있다. 일부분은 아주 적게 코팅되어 있거나 되지 있지 않아서 소주잔에 소주가 채워지면 일정 부분에서는 소주의 본연의 투명 액상 색상을 낼 수 있다. As can be seen from FIG. 4 , the upper part has a blue color at the intermediate or higher coating thickness of TiO₂, and the lower part has a purple color at the thick coating thickness. Some parts are very little coated or not, so if a soju glass is filled with soju, the original transparent liquid color of soju can be produced in a certain part.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments and may be modified in various other forms, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (7)
상기 아크 이온플레이팅 단계에서 코팅 소스의 Ti와 챔버의 산소 분위기에서 O₂가 반응하여 TiO₂가 유리 용기에 불균일한 두께로 코팅되며 최대 두꺼운 부위의 두께가 1000nm이하로 투명하게 코팅되도록 코팅 시간, 반응온도, 진공도 및 아크전류를 설정하는 것을 특징으로 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법.A rainbow color coating method on a glass container comprising a coating step comprising a vacuum evacuation step, a surface modification step, an arc ion plating step and a cooling step,
In the arc ion plating step, Ti of the coating source and O₂ react in the oxygen atmosphere of the chamber, so that TiO₂ is coated on a glass container with a non-uniform thickness, and the coating time, reaction temperature A method of coating a rainbow color on a glass container, characterized by setting the vacuum degree and arc current.
상기 챔버내에 알곤을 100sccm주입하고 산소를 100sccm 주입하고, 진공도 3.0x10-3Torr 내지 3.0 x10-2Torr에서 아크전류 20 내지 150A범위로 아크방전을 시작하여 아크 이온플레이팅을 실시하는 것을 특징으로 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법. According to claim 1,
100 sccm of argon is injected into the chamber, 100 sccm of oxygen is injected, and arc ion plating is performed by starting arc discharge with an arc current in the range of 20 to 150A at a vacuum degree of 3.0x10 -3 Torr to 3.0 x10 -2 Torr. How to coat the container with rainbow colors.
상기 챔버내의 반응 온도가 100 내지 300℃이며, 코팅 시간은 20분이하로 설정하는 것을 특징으로 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법.According to claim 1,
The reaction temperature in the chamber is 100 to 300 ℃, the coating time is a rainbow color coating method on a glass container, characterized in that set to 20 minutes or less.
상기 불균일한 코팅 두께를 위해서 지그의 회전각도를 제어하거나 유리 용기를 지그에 장착할 때 기울게 장착하는 것을 특징으로 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법. According to claim 1,
Rainbow color coating method on a glass container, characterized in that the rotation angle of the jig is controlled for the non-uniform coating thickness or the glass container is mounted at an angle when the glass container is mounted on the jig.
상기 코팅 소스를 고굴절율의 TiO₂과 저굴절율 SiO₂가 용기의 다른 부위에 코팅되도록 코팅 소스로 Ti과 Si 함께 사용하는 것을 특징으로 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법. According to claim 1,
Rainbow color coating method on a glass container, characterized in that the coating source is used together with Ti and Si as a coating source so that TiO₂ of high refractive index and SiO₂ of low refractive index are coated on other parts of the container.
진공 챔버에서 300 내지 400℃의 온도로 30 내지 60분 어닐링 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 유리 용기에 레인보우 색상 코팅 방법. According to claim 1,
Rainbow color coating method on a glass container, characterized in that it further comprises an annealing step of 30 to 60 minutes at a temperature of 300 to 400 °C in a vacuum chamber.
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |