KR20110134105A - Atmospheric dielectric barrier discharge plasma ultra hydrophilicity coating apparatus using a liquid precursor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophile property coating device using a liquid precursor is provided to maintain self-cleaning performance without the emission of ultraviolet ray in rain. CONSTITUTION: An atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophile property coating device using a liquid precursor comprises an ground electrode(20), a DBD coating electrode(30) and a processing gas supply device. The coating big merchant for construction plate glass or film is settled in the ground electrode. The DBD coating electrode generates the plasma discharge in the state exposing to the atmospheric pressure after receiving RF energy. A mixer(120) mixes the process gas. The processing gas supply device emits the mixing process gas toward the DBD coating electrode surrounding through the construction progress gas supply pipe.

Description

액상 프리커서를 사용한 대기압 ＤＢＤ플라즈마 초친수 코팅장치{Atmospheric Dielectric Barrier Discharge plasma ultra hydrophilicity coating apparatus using a liquid precursor} Atmospheric Dielectric Barrier Discharge plasma ultra hydrophilicity coating apparatus using a liquid precursor}

본 발명은 고층 건축물의 친환경적이고 효율적인 유지관리를 위해 대기압 DBD 플라즈마를 이용하여 초친수 자기세정 및 방오염 기능을 부여한 건축용 판유리 또는 필름을 제작할 수 있는 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치에 관한 것이다.
The present invention is to the atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating device using a liquid precursor that can produce a glass plate or film for building super-hydrophilic self-cleaning and anti-fouling function using atmospheric pressure DBD plasma for eco-friendly and efficient maintenance of high-rise buildings It is about.

국내의 초친수 코팅 기술은 주로 화학공업 및 화학재료 업체들에 의해 습식 방법에 의해 주도되고 있으나, 막 밀착력 및 내구성 등의 한계로 인하여 시장에서의 신뢰성이 문제시 되고 있다.Domestic superhydrophilic coating technology is mainly led by wet methods by chemical industry and chemical material companies, but the reliability in the market is a problem due to the limitations of membrane adhesion and durability.

한편, 자동차용 사이드 미러(side-mirror)의 친수화 기능성 부여를 위해 고가의 진공 플라즈마 코팅 방법에 의한 TiO2계 초친수 코팅이 상용화되어 있다.(혼다/현대자동차) 그러나, 진공 플라즈마 코팅 방법은 건축용 소재로 개발 시 판유리의 경우 크기에 따라 진공 챔버의 크기도 함께 커져야 하는 장치 구성과 경제성의 문제점으로 상용화가 제한되고 있다. 친수계 자기세정 물질로서, TiO2가 시장의 90%를 차지하고 있으나, 친수성을 발현하기 위해서 자외선 조사 등의 추가 공정이 필요하고, 촉진내후성 시험 시, 기능저하는 거의 없으나 필름내구성이 악화되는 등의 단점을 가지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 자외선 조사가 필요 없고, 대평 평판 상태의 판유리 및 필름의 상압 플라즈마 초친수 공정 기술 개발이 요구되지만, 국내의 초친수 코팅 기술은 주로 화공이나 화학재료 업체들에 의해서 주도되고 있을 뿐이며, 이들 업체들은 플라즈마 기술을 접목하고 있지 못하고 있는 실정이다.On the other hand, TiO 2 -based superhydrophilic coating is commercialized by an expensive vacuum plasma coating method for imparting hydrophilic functionality of an automotive side-mirror. (Honda / Hyundai) However, the vacuum plasma coating method is When developing as a building material, the commercialization of plate glass is limited due to the problems of device composition and economical efficiency, which require the size of the vacuum chamber to be increased according to its size. As a hydrophilic self-cleaning material, TiO 2 occupies 90% of the market, but in order to express hydrophilicity, an additional process such as ultraviolet irradiation is required, and in the case of accelerated weathering test, there is almost no functional deterioration but deterioration in film durability. It has a disadvantage. In order to solve this problem, UV irradiation is not necessary and the development of atmospheric plasma superhydrophilic process technology for flat glass and film in flat plate state is required, but domestic superhydrophilic coating technology is mainly led by chemical or chemical material companies. Only these companies are not using plasma technology.

종래 기술에 있어서, 친수 특성을 가지는 기능성 코팅의 경우, 습식, 스프레이(spray), 디핑(dipping) 공정에 의한 코팅 기술과 고가의 진공 플라즈마 코팅법에 의한 TiO2 코팅 방법이 사용되고 있다.In the prior art, in the case of a functional coating having hydrophilic properties, a coating technique by a wet, spray, dipping process, and a TiO 2 coating method by an expensive vacuum plasma coating method are used.

이러한 방법들은 TiO2 계의 내구성 저하의 문제 및 진공 장비들을 갖추고 코팅공정을 운전해야 하므로, 소요되는 비용이 높아 경제적 문제를 안고 있다.These methods suffer from economic problems because of the high cost of TiO 2 system and the need to operate the coating process with vacuum equipment.

또한 TiO2 코팅 소재는 광여기성에 의해 친수 특성이 구현되므로 빛이 없는 곳에서는 사용이 제한되는 단점이 있다.
In addition, TiO 2 coating material has a disadvantage in that the use is limited in the absence of light because the hydrophilic properties are implemented by photo-excitation.

따라서, 본 발명은 이상과 같은 문제점을 해소하고자 안출된 것으로, 그 목적은 고층 건축물의 친환경적이고 효율적인 유지관리를 위해 대기압 DBD 플라즈마를 이용하여 초친수 자기세정 및 방오염 기능을 부여한 건축용 판유리 또는 필름을 제작할 수 있는 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치를 제공하는 것이다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the purpose of the building glass or film for providing super hydrophilic self-cleaning and anti-fouling function using atmospheric pressure DBD plasma for eco-friendly and efficient maintenance of high-rise buildings It is to provide an atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating device using a liquid precursor that can be produced.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르는 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치는 코팅 대상인 건축용 판유리 또는 필름이 안착되는 접지 치구(ground electrode)와, RF에너지를 인가받아 대기압에 노출된 상태에서 플라즈마 방전을 일으키는 DBD 코팅 전극과, 상기 DBD 코팅 전극의 주위에 헬륨 가스, 알곤 가스, 산소 가스의 혼합 공정가스를 분사하도록 공정가스를 공급하는 공정가스 공급부를 포함하되, 상기 공정가스 공급부는 상기 접지 치구와 DBD 코팅 전극사이의 방전영역에서 발생된 플라즈마 방전에 의한 화학적 증착작용에 의해 상기 건축용 판유리 또는 필름에 초친수 기능이 부여되도록 상기 공정가스를 혼합기에서 혼합하여 혼합 공정가스를 공정가스 공급관을 통해 DBD 코팅 전극 주위에 분사시킨다.Atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating apparatus using a liquid precursor according to an aspect of the present invention for achieving the above object is a ground electrode on which a building plate or film to be coated is placed, and RF pressure is applied to the atmospheric pressure And a process gas supply unit for supplying a process gas to inject a mixed process gas of helium gas, argon gas, and oxygen gas around the DBD coated electrode, wherein the DBD coated electrode generates a plasma discharge in an exposed state. The gas supply unit mixes the process gas in a mixer so that the building glass or film is provided with a superhydrophilic function by chemical vapor deposition by a plasma discharge generated in a discharge region between the ground fixture and the DBD coated electrode. It is injected around the DBD coated electrode through the process gas supply pipe.

이때 DBD 코팅 전극에 인가되는 RF 에너지는 13.56MHz를 사용하는 RF 전원 장치를 사용할 수 있다.In this case, the RF energy applied to the DBD coated electrode may use an RF power supply using 13.56 MHz.

산소 가스와 알곤 가스는 각각 기체 이동관을 통해 혼합기에 직접 공급되지만, 헬륨 가스는 기체 이동관이 연결되는 액상 프리커서를 통해 상기 혼합기에 공급될 수 있다.Oxygen gas and argon gas are respectively supplied directly to the mixer through a gas moving tube, but helium gas may be supplied to the mixer through a liquid phase precursor to which the gas moving tube is connected.

본 발명에 있어서, 액상 프리커서는 TiOx 금속 산화물에 의한 친수성 기능 부여를 위하여 Ti 프리커서(precursor)로서, Cl 기를 포함하지 않는 무독성 티타늄 테트라 아이소프로포사이드(titanium tetra isopropoxide : TTIP)를 사용하며, TTIP 유량은 불활성 가스인 헬륨(He)을 캐리어 기체(carrier gas)로 사용하여 조절할 수 있으며, 기화장치로서 버블러를 사용할 수 있다.In the present invention, the liquid precursor uses a non-toxic titanium tetra isopropoxide (TTIP), which does not contain a Cl group, as a Ti precursor to impart hydrophilic function by TiOx metal oxide, and TTIP The flow rate may be adjusted by using helium (He), which is an inert gas, as a carrier gas, and a bubbler may be used as a vaporizer.

접지 치구는 회전하면서 직선왕복운동을 할 수 있도록 제어되며, 판유리 또는 필름은 회전하는 접지 치구의 판 위에 놓여 DBD 코팅 전극과 일정 간격을 유지하며 회전하면서 정속도로 직선왕복 이동하는 것이 바람직하다.
The grounding jig is controlled to allow linear reciprocation while rotating, and the plate glass or film is placed on the plate of the rotating grounding jig and maintains a constant distance from the DBD-coated electrode.

본 발명의 실시예에 의하면, 대기압 DBD 플라즈마를 이용한 초친수성 나노박막 코팅의 단일공정에 의해 자외선의 조사없이도 초친수성을 발현하므로 햇빛이 없는 우천시에도 자기세정 능력을 유지함에 따라, 기존 고가의 진공 플라즈마 공정 대비 생산성 향상과 저비용 생산이 가능하여 경제적으로 효과가 있으며, 방오염 및 자기세정 능력을 갖는 초친수 코팅된 기능성 건축 내외장재 생산에 따른 기술혁신 및 신규시장의 확대가 기대되는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, since superhydrophilicity is expressed by a single process of superhydrophilic nano thin film coating using atmospheric pressure DBD plasma, and thus self-cleaning ability is maintained even in the absence of sunlight, existing expensive vacuum plasma It is economically effective as it enables productivity improvement and low cost production compared to the process, and it is expected that technological innovation and expansion of new market are expected due to production of super hydrophilic coated functional building interior and exterior materials with antifouling and self-cleaning ability.

또한 건물 외벽 유리창 등 청소에 소요되는 비용(1,300~1,500원/㎡)을 기준으로, 3년에 1회씩 청소 시 10년의 경우 3,900~4,500원/㎡의 비용이 발생하는데 본 발명의 공정 기술인 초친수 코팅을 적용하였을 경우에는 늘 깨끗한 외벽을 유지할 수 있어 유지비용 절감 효과도 기대된다.In addition, based on the cost (1,300 ~ 1,500 won / ㎡) for cleaning the outer wall of the building, it costs 3,900 ~ 4,500 won / ㎡ for 10 years when cleaning once every 3 years. When the hydrophilic coating is applied, it is possible to maintain a clean outer wall at all times, thus reducing the maintenance cost.

이밖에 도로 반사판, 실내외 투명 결로방지 코팅재료, 도로 표지판/방음벽 오염 방지, 자동차용 오염방지 사이드 미러(Side mirror), 화장실 및 목욕탕 유리 등 친수 기능에 의한 김서림 방지나 방오염 기능을 응용하여 적용할 수 있는 효과도 있으며, 또한 수십 나노미터 이하의 초친수 기능성 박막의 코팅이 가능하므로 높은 가공 정밀도가 요구되는 광학분야(글라스, 마이크로미러, 투명렌즈, 솔라셀 등)에도 적용이 가능하며 나노/MEMS/바이오/광학/전자부품/건설기술 등에 본 발명의 응용 가능성이 높은 효과도 가진다.
In addition, anti-fog or anti-fouling function can be applied by hydrophilic functions such as road reflector, indoor / outdoor condensation prevention coating material, road sign / sound wall pollution prevention, automotive pollution side mirror, toilet and bathroom glass. It can also be applied to optical fields (glass, micromirror, transparent lens, solar cell, etc.) that require high processing accuracy because it can be coated with super hydrophilic functional thin films of several tens of nanometers or less. It also has an effect of high applicability of the present invention to / bio / optical / electronic parts / construction technology.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 2는 도 1 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치의 판유리 표면처리 결과를 SEM(전자주사 현미경)을 이용하여 분석한 사진으로,
도 2a는 플라즈마 코팅 처리 전 판유리 표면을 나타내는 것으로, 표면은 깨끗하고 특별한 상이 발견되지 않았으나,
도 2b는 플라즈마 코팅 처리 후 판유리 표면을 나타내는 것으로, 10000배율 확대하여 분석한 모습으로, 표면은 표면 박막의 형성으로 휘스커(whisker)상이 관찰 됨을 알 수 있고,
도 2c는 플라즈마 코팅 처리 후 판유리의 절단면을 나타내는 것이며, 판유리 표면에 TiOx 친수성 코팅 박막이 형성되어 있음을 보여준다.
도 3은 본 발명의 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치에 의한 판유리 표면처리 결과를 접촉각 측정으로 나타낸 것으로,
도 3a는 처리 전 판유리 표면의 접촉각이 71o 로 측정되었으며,
도 3b는 처리 후 판유리 표면의 접촉각이 4o 로 측정되어 표면 친수성 특성을 나타내고 있다.1 is a schematic view showing the configuration of an atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating apparatus using a liquid precursor according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a photograph of the surface glass surface treatment results of the atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating apparatus of Figure 1 using an SEM (electron scanning microscope),
Figure 2a shows the surface of the glass plate before the plasma coating treatment, the surface is clean and no particular phase was found,
Figure 2b shows the surface of the plate glass after the plasma coating process, the analysis magnified 10000 magnification, the surface can be seen that the whisker (whisker) phase is observed by the formation of the surface thin film,
Figure 2c shows the cut surface of the plate glass after the plasma coating process, showing that the TiOx hydrophilic coating thin film is formed on the surface of the plate glass.
Figure 3 shows the surface of the glass surface treatment results by the atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating apparatus of the present invention as a contact angle measurement,
3A shows that the contact angle of the pane surface before treatment was 71 o .
FIG. 3B shows the surface hydrophilicity property of the contact angle of the glass surface after processing by 4 o .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예의 동작을 상세하게 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of an embodiment according to the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치의 구성을 나타내는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치는 코팅 대상인 건축용 판유리 또는 필름(10)이 안착되는 접지 치구(ground electrode)(20)와, RF에너지를 인가받아 대기압에 노출된 상태에서 플라즈마 방전을 일으키는 DBD(Dielecric Barrel Discharge : 절연막방전) 코팅 전극(30)과, 상기 DBD 코팅 전극(30)의 주위에 혼합 공정가스를 분사하도록 공정가스를 공급하는 공정가스 공급부(100)를 포함한다. 대기압에 노출된 상태의 DBD 코팅 전극(electrode)(30)에 인가되는 RF 에너지는 13.56MHz를 사용하는 RF 전원 장치(도시하지 않음)를 사용할 수 있다.Figure 1 shows the configuration of the atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating apparatus using a liquid precursor, as shown in Figure 1, atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating apparatus using a liquid precursor according to an embodiment of the present invention A ground electrode 20 on which a building plate or film 10 to be coated is mounted, and a DBD (Dielecric Barrel Discharge) coating electrode generating a plasma discharge in a state exposed to atmospheric pressure by applying RF energy ( 30) and a process gas supply unit 100 for supplying a process gas to inject a mixed process gas around the DBD coated electrode 30. The RF energy applied to the DBD coated electrode 30 in the state exposed to atmospheric pressure may use an RF power supply (not shown) using 13.56 MHz.

공정가스 공급부(100)는 접지 치구(20)와 DBD 코팅 전극(30)사이의 방전영역에서 발생된 플라즈마 방전에 의한 화학적 증착작용에 의해 건축용 판유리 또는 필름(10)에 초친수 기능이 부여되도록 헬륨 가스, 알곤 가스, 산소 가스의 공정가스를 혼합기(120)에서 혼합하여 혼합 공정가스를 공정가스 공급관(122)을 통해 DBD 코팅 전극(30) 주위에 분사시킨다.The process gas supply unit 100 is helium so that the superhydrophilic function is imparted to the building glass or film 10 by chemical vapor deposition by the plasma discharge generated in the discharge region between the grounding tool 20 and the DBD coated electrode 30. The process gas of the gas, argon gas, and oxygen gas is mixed in the mixer 120 to inject the mixed process gas around the DBD coating electrode 30 through the process gas supply pipe 122.

산소 가스와 알곤 가스는 각각 기체 이동관(132)(142)을 통해 혼합기(120)에 직접 공급되지만, 헬륨 가스는 기체 이동관(152)이 액상 프리커서(Liquid precursor)(150)에 연결됨에 따라, 액상 프리커서(150)를 통해 혼합기(120)에 공급된다.Oxygen gas and argon gas are respectively supplied directly to the mixer 120 through the gas transfer tubes 132 and 142, but helium gas is connected to the liquid precursor 150 as the gas transfer tube 152 is connected to the liquid precursor 150. The mixer 120 is supplied to the mixer 120 through the liquid precursor 150.

액상 프리커서(150)는 TiOx 금속 산화물에 의한 친수성 기능 부여를 위하여 Ti 프리커서(precursor)로서, Cl 기를 포함하지 않는 무독성 티타늄 테트라 아이소프로포사이드(titanium tetra isopropoxide : TTIP)를 사용하였고, TTIP 유량은 불활성 가스인 헬륨(He)을 캐리어 기체(carrier gas)로 사용하여 조절할 수 있다.The liquid precursor 150 used a non-toxic titanium tetra isopropoxide (TTIP), which does not contain a Cl group, as a Ti precursor to impart hydrophilic function by TiOx metal oxide. Inert gas helium (He) can be adjusted using a carrier gas (carrier gas).

이때 기화장치로는 액상 프리커서(150)를 끓는점 이상으로 온도를 높여 기화시킨 후 주입하는 일반적인 기화기를 사용하지 않고 버블러(Bubbler)(160)를 사용하였다. 버블러(160)를 사용하는 이유는 TTIP용액의 높은 산소와의 반응성으로 인해 기체 이동관(152) 내부에서 고형화되어 기화기가 손상되는 단점을 해결하기 위함이며, 이러한 버블러(160)의 동작은 다음과 같다.At this time, the vaporization device used a bubbler (Bubbler) (160) without using a general vaporizer to inject the vaporized after raising the temperature above the boiling point of the liquid precursor 150. The reason for using the bubbler 160 is to solve the disadvantage of solidifying inside the gas moving tube 152 due to the high oxygen reactivity of the TTIP solution to damage the vaporizer, the operation of the bubbler 160 is as follows Is the same as

TTIP 용액을 버블러(160)에 담고 헬륨가스 기체 이동관(152) 끝을 TTIP용액 속에 담가 가스가 분출되면서 액상 프리커서(150)가 헬륨가스에 적셔서 나오게 된다. 이 TTIP/헬륨 혼합가스를 버블러(160) 출구에서 기체 이동관(154)을 통해 혼합기(120)로 공급되며, 이때 유량계에 의해 유량이 조절되면서 기체상태로 각각의 기체 이동관(132)(142)을 통해 혼합기(120)에 공급된 산소와 알곤을 함께 주입하여 혼합시킨 후, 공정가스 공급관(122)을 통해 DBD 코팅 전극(30) 주위에 분사되어, 대기압 DBD 플라즈마 화학적 증착반응에 의한 TiOx 금속산화물 박막을 형성시킴으로써 판유리 또는 필름(10)과 같은 건축외장재에 친수 코팅이 이루어짐에 따라 초친수 기능을 갖도록 하고 이에 따른 자기세정 및 방오염 특성을 나타내게 한다. The TTIP solution is contained in the bubbler 160 and the end of the helium gas gas moving tube 152 is immersed in the TTIP solution, and the gas is ejected, so that the liquid precursor 150 is wetted with helium gas. The TTIP / helium mixed gas is supplied to the mixer 120 through the gas moving tube 154 at the outlet of the bubbler 160, and at this time, each gas moving tube 132 and 142 in a gas state while the flow rate is controlled by the flow meter. Oxygen and argon supplied to the mixer 120 through the mixture is injected and mixed together, and then sprayed around the DBD coating electrode 30 through the process gas supply pipe 122, and the TiOx metal oxide by atmospheric pressure DBD plasma chemical vapor deposition reaction. By forming a thin film, as the hydrophilic coating is made on the building exterior material such as the plate glass or the film 10, it has a superhydrophilic function and thus exhibits self-cleaning and antifouling properties.

한편, 본 발명의 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치는 코팅 대상인 판유리 또는 필름(10)의 표면 전체에 코팅의 균일도(uniformity)를 향상시키기 위해서 플라즈마 방전 영역인 DBD 코팅 전극(electrode)(30)과 접지 치구(ground electrode)(20)사이를 같은 속도로 직선 왕복 이동시키며 플라즈마 상태의 방전 영역에 골고루 노출시켜 주는 것이 바람직하다. 이를 위하여 접지 치구(ground electrode)(20)는 회전하면서 직선왕복운동을 할 수 있도록 제어되며, 코팅 대상인 판유리 또는 필름(10)은 회전하는 접지 치구(20)의 판 위에 놓여 DBD 코팅 전극(30)과 일정 간격을 유지하며 회전하면서 정속도로 직선왕복 이동한다.On the other hand, the atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating apparatus using the liquid precursor of the present invention is a plasma discharge region DBD coating electrode (electrode) to improve the uniformity (uniformity) of the coating on the entire surface of the plate glass or film 10 to be coated It is preferable that the linear reciprocating movement between the 30 and the ground electrode 20 is performed at the same speed and evenly exposed to the discharge region in the plasma state. To this end, the ground electrode 20 is controlled to perform a linear reciprocation while rotating, and the plate glass or film 10 to be coated is placed on a plate of the rotating ground fixture 20 and the DBD coated electrode 30 It keeps at a certain interval with and rotates straight reciprocating at constant speed.

이상과 같이 구성된 본 발명의 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치의 DBD(Dielectric Barrel Discharge) 코팅 장치에 따른 코팅 대상의 친수성 기능 성능평가는 도 2에 도시된 바와 같이 박막의 미세표면을 관찰하기 위하여 SEM 분석을 실시하였으며, 최종적으로 친/소수 특성을 물방울 접촉각 시험을 통하여 평가하였다. 플라즈마 코팅 처리 전 판유리 표면을 나타내는 도 2a에서의 표면은 깨끗하고 특별한 상이 발견되지 않았으나, 플라즈마 코팅 처리 후 판유리 표면을 10000배율 확대하여 분석한 모습을 나타내는 도 2b에서의 표면은 표면 박막의 형성으로 휘스커(whisker)상이 관찰 됨을 알 수 있고, 플라즈마 코팅 처리 후 판유리의 절단면을 나타내는 도 2c에서는 판유리 표면에 TiOx 친수성 코팅 박막이 형성되어 있음을 보여준다.Performance evaluation of the hydrophilic function of the coating target according to the DBD (Dielectric Barrel Discharge) coating apparatus of the atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating apparatus using the liquid precursor of the present invention configured as described above is shown in FIG. SEM analysis was performed to observe, and finally, the hydrophilic / fractional properties were evaluated through a drop contact angle test. The surface in FIG. 2A, which shows the surface of the glass plate before plasma coating, was clean and no particular phase was found. However, the surface in FIG. It can be seen that the (whisker) phase is observed, and FIG. 2C, which shows a cut surface of the plate glass after plasma coating, shows that a TiOx hydrophilic coating thin film is formed on the surface of the plate glass.

한편, 도 3에는 본 발명의 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치에 의한 판유리 표면처리 결과를 접촉각 측정으로 나타내고 있다. 도 3a에 있어서, 처리 전 판유리 표면의 접촉각이 71o 로 측정된 반면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 헬륨 가스를 캐리어 기체(carrier gas)로 버블러를 통하여 TTIP 액상 프리커서(150)의 기체상태 혼합 주입과 함께 알곤 및 산소가스의 혼합 주입하는 처리에 의해 TiOx 금속 산화물 박막이 형성된 표면 접촉각은 4ㅀ 미만으로 감소되어 측정됨에 따라 초친수 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.On the other hand, Figure 3 shows the result of the plate glass surface treatment by the atmospheric pressure DBD plasma super-hydrophilic coating apparatus of the present invention by the contact angle measurement. In FIG. 3A, the contact angle of the glass surface before treatment was measured at 71 o , while the gas of the TTIP liquid precursor 150 was passed through the bubbler with helium gas as a carrier gas, as shown in FIG. 3B. It can be seen that the surface contact angle at which the TiOx metal oxide thin film was formed by the treatment of argon and oxygen gas mixed with the state mixed injection was reduced to less than 4 kV, indicating superhydrophilic characteristics.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치는 초친수 기능을 부여하는 액상 프리커서(precursor)를 캐리어 기체(carrier gas)와 혼합시켜 공정가스를 만든 후 대기압 상태 DBD 코팅 전극에 혼합 공정 가스를 분사함에 따라, 분사된 혼합 공정가스는 코팅 전극 주위에서 DBD 방전에 의해 플라즈마화되며, 이러한 분위기에 코팅 대상 시료인 판유리 또는 필름(10)을 노출시키면 그 표면에 플라즈마 화학적 증착 반응에 의한 초친수 기능이 생성되며 자기세정 및 방오염 성능을 가지므로, 고층 건축물의 친환경적이고 효율적인 유지관리를 위해 초친수 자기세정 및 방오염 기능을 부여한 건축용 판유리 또는 필름이 제작된다.As described above, the atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating apparatus using a liquid precursor according to an embodiment of the present invention is a process gas by mixing a liquid precursor (carrier gas) with a liquid precursor to give a superhydrophilic function As the mixed process gas is sprayed to the atmospheric pressure DBD coated electrode after the formation, the injected mixed process gas is plasmaated by the DBD discharge around the coated electrode, and the plate glass or film 10, which is the sample to be coated, is exposed to this atmosphere. When it is made, the super hydrophilic function is generated by the plasma chemical vapor deposition reaction, and it has self-cleaning and antifouling performance. This is produced.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치는 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
Atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating apparatus using a liquid precursor according to the present invention described above is just one preferred embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, which is claimed in the following claims As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention may be changed to the extent that various modifications can be made.

10 : 판유리 또는 필름 20 : 접지 치구
30 : DBD 코팅 전극 100 : 공정가스 공급부
120 : 혼합기 122 : 공정가스 공급관
132,142,152,154 : 기체 이동관 150 : 액상 프리커서
160 : 버블러10: plate glass or film 20: ground fixture
30: DBD coating electrode 100: process gas supply unit
120: mixer 122: process gas supply pipe
132,142,152,154: gas transfer pipe 150: liquid precursor
160: bubbler

Claims (6)

코팅 대상인 건축용 판유리 또는 필름이 안착되는 접지 치구(ground electrode)와,
RF에너지를 인가받아 대기압에 노출된 상태에서 플라즈마 방전을 일으키는 DBD 코팅 전극과,
상기 DBD 코팅 전극의 주위에 헬륨 가스, 알곤 가스, 산소 가스의 혼합 공정가스를 분사하도록 공정가스를 공급하는 공정가스 공급부를 포함하되,
상기 공정가스 공급부는 상기 접지 치구와 DBD 코팅 전극사이의 방전영역에서 발생된 플라즈마 방전에 의한 화학적 증착작용에 의해 상기 건축용 판유리 또는 필름에 초친수 기능이 부여되도록 상기 공정가스를 혼합기에서 혼합하여 혼합 공정가스를 공정가스 공급관을 통해 DBD 코팅 전극 주위에 분사시키는
액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치.
A ground electrode on which the building plate or film to be coated is seated;
DBD-coated electrode which generates plasma discharge in the state exposed to atmospheric pressure by applying RF energy,
It includes a process gas supply unit for supplying a process gas to inject a mixed process gas of helium gas, argon gas, oxygen gas around the DBD coating electrode,
The process gas supply unit mixes the process gas in a mixer such that superhydrophilic function is imparted to the building glass or film by chemical vapor deposition by a plasma discharge generated in a discharge region between the ground fixture and the DBD coated electrode. Gas is injected around the DBD coated electrode through the process gas supply
Atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating device using a liquid precursor.
제 1 항에 있어서,
상기 DBD 코팅 전극에 인가되는 RF 에너지는 13.56MHz를 사용하는 RF 전원 장치를 사용하는
액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치.
The method of claim 1,
RF energy applied to the DBD-coated electrode is an RF power supply using 13.56MHz
Atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating device using a liquid precursor.
제 1 항에 있어서,
상기 산소 가스와 알곤 가스는 각각 기체 이동관을 통해 혼합기에 직접 공급되지만, 상기 헬륨 가스는 기체 이동관이 연결되는 액상 프리커서를 통해 상기 혼합기에 공급되는
액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치.
The method of claim 1,
The oxygen gas and the argon gas are respectively supplied directly to the mixer through a gas moving tube, but the helium gas is supplied to the mixer through a liquid precursor connected to the gas moving tube.
Atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating device using a liquid precursor.
제 3 항에 있어서,
상기 액상 프리커서는
TiOx 금속 산화물에 의한 친수성 기능 부여를 위하여 Ti 프리커서(precursor)로서, Cl 기를 포함하지 않는 무독성 티타늄 테트라 아이소프로포사이드(titanium tetra isopropoxide : TTIP)를 사용하며, TTIP 유량은 불활성 가스인 헬륨(He)을 캐리어 기체(carrier gas)로 사용하여 조절하는
액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치.
The method of claim 3, wherein
The liquid precursor is
In order to impart hydrophilic function by TiOx metal oxide, non-toxic titanium tetra isopropoxide (TTIP) which does not contain Cl group is used as Ti precursor, and TTIP flow rate is inert gas helium (He) By using as a carrier gas
Atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating device using a liquid precursor.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 액상 프리커서는 기화장치로서 버블러를 사용하는
액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치.The method according to claim 3 or 4,
The liquid precursor uses a bubbler as a vaporizer.
Atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating device using a liquid precursor. 제 1 항에 있어서,
상기 접지 치구는 회전하면서 직선왕복운동을 할 수 있도록 제어되며, 상기 판유리 또는 필름은 회전하는 상기 접지 치구의 판 위에 놓여 상기 DBD 코팅 전극과 일정 간격을 유지하며 회전하면서 정속도로 직선왕복 이동하는
액상 프리커서를 사용한 대기압 DBD 플라즈마 초친수 코팅장치. The method of claim 1,
The grounding jig is controlled to perform a linear reciprocating movement while the plate glass or film is placed on the plate of the rotating grounding jig and maintains a constant distance from the DBD coated electrode while rotating the linear reciprocating line at a constant speed.
Atmospheric pressure DBD plasma superhydrophilic coating device using a liquid precursor.
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