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플라스틱 안경테에 증착한 금속 박막의 물성 변화에 관한 연구

Study on the Physical Properties of Metal Thin Film Preparedon Plastic Frame

한국안광학회지 2019년 24권 3호 p.279 ~ 286
하병호 ( Ha Byung-Ho ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과

이주학 ( Lee Ju-Hak ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과
장대광 ( Jang Dae-Kwang ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과
김영미 ( Kim Young-Mi ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과
정예린 ( Jung Yee-Rin ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과
김기홍 ( Kim Ki-Hong ) - 대구가톨릭대학교 안경광학과

Abstract

목적: 현재의 안경테의 소재는 금속과 합성수지 두 가지로 나눌 수 있고 각각의 소재는 서로 다른 장단점을 가지 고 있다. 건식코팅은 습식코팅에 비해 물성이 향상되고 환경오염에서 자유롭다는 장점을 가지고 있다. 이에 본 연 구에서는 합성수지 안경테에 금속코팅을 건식으로 진행하여 각각의 소재의 장점을 가지며 더욱 고급화된 안경테를 제작하고자 하였다.

방법: RF 마그네트론 스퍼터링 방법으로 울템 안경테에 금속코팅을 진행하였다. 우선 플라즈마 에칭을 통하여 안경테에 불규칙적인 표면을 형성하고 착색을 위한 금속코팅을 진행하였다. 그 후 TiO2로 배리어 코 팅을 진행하였다. 색상 변화는 색도계를 사용하여 색좌표로 나타내었고 성분구조는 EDS를 사용하여 측정하였다. AFM을 사용하여 공정에 따른 표면 거칠기를 확인하였고 마이크로 비커스 경도계를 사용하여 경도를 측정하였다.

결과: 스퍼터링의 조건에 따라 다양한 색상으로 착색이 가능하였다. 플라즈마 에칭의 불규칙적인 표면의 형성과 배 리어 코팅의 조밀한 코팅층 형성이 경도 향상에 도움이 되는 것을 확인하였다.

결론: 플라즈마 에칭의 효과로 전처 리 과정이 필요 없어 공정횟수를 감소시킬 수 있었다. 배리어 코팅의 효과로 TiO2의 우수한 물성을 가질 수 있었으 며 금속 코팅의 보호효과로 인하여 이물질 유입과 산화 진행을 막을 수 있었다. 각 공정마다 스퍼터링의 중요한 특 징인 경도중 하나인 향상됨을 확인하였다.

Purpose: The materials of current frames can be divided into metal and plastic; each material has different advantages and disadvantages. In addition, dry coating has the advantage of improved physical properties and is free from environmental pollution compared to wet coating. In this study, we attempted to fabricate a frame that has the advantage of each material by using metal coating on a plastic frame.

Methods: A metal coating was applied to ultem by RF magnetron sputtering. First, an irregular surface was formed on the frame through plasma etching, and the metal coating was performed for the coloring. Thereafter, a barrier coating was performed using TiO2; it was represented by color coordinates using a colorimeter, and the color change according to the component structure was shown using electron dispersive spectroscopy. The surface roughness was determined by atomic force microscopy and the hardness was measured using a micro vickers hardness tester.

Results: It was confirmed that the irregular surface formation of the plasma etching and the formation of the dense coating layer of the barrier coating were effective in improving hardness.

Conclusions: It is possible to add various colors according to various conditions of sputtering. Due to the effect of plasma etching, it is also possible to reduce the number of process steps by eliminating the need for a pretreatment process. Due to the effect of the barrier coating, TiO2 could also provide adequate physical properties and a protective metal coating effect that prevents foreign matter from entering as well as oxidation. Most importantly, the sputtering hardness can also be improved for each process.

키워드

RF 마그네트론 스퍼터링; 플라즈마 에칭; 배리어 코팅; 박막
RF magnetron sputtering; Plasma etching; Barrier coating; Thin film
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