KR100713763B1 - 첨가제로서 바륨 마그네슘 실리케이트를 포함하는 광-전환물질 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학식 1 Ba3(1-x)Eu3xMg1-yMnySi2O8(상기 식에서, 0 < x = 0.3 이고, 0 < y = 0.3 이다)의 바륨 마그네슘 실리케이트를 첨가제로서 포함하는, 특히 온실벽용의 광-전환 물질에 관한 것이다. 상기 물질은 자외선 범위의 태양 에너지를 적색광으로 전환시킬 수 있다. 상기 물질을 페인트 및 화장품에도 사용할 수 있다.
바륨 마그네슘 실리케이트, 광-전환 물질, 온실벽, 자외선, 적색광

Description

첨가제로서 바륨 마그네슘 실리케이트를 포함하는 광-전환 물질{LIGHT TRANSFORMING MATERIAL COMPRISING AS ADDITIVE A BARIUM AND MAGNESIUM SILICATE}
본 발명은 바륨 마그네슘 실리케이트를 첨가제로서 포함하는, 특히 온실벽용의 광-전환 물질에 관한 것이다.
본원에서, "광-전환 물질"이란 특히 자외선을 적색광으로 전환시킬 수 있는 물질을 의미한다. 이러한 물질에 대한 필요성은 몇몇 기술 분야에서 존재한다.
따라서 중합체 및 무기 유리가 농업용 온실벽을 제조하는데 널리 사용된다. 이러한 중합체 또는 무기 유리는 농작물의 최적의 보호 및 성장을 허용하는 특정한 기술적 특성을 충족시켜야 한다.
태양광의 가장 효율적인 사용을 가능하게 하는 물질이 특히 추구되고 있다. 특히 적색-주황색 범위의 방사선, 즉 약 500 내지 약 700 ㎚의 파장을 갖는 방사선이 식물 성장에 특히 유용하고 특히 광합성을 촉진하는 반면, 자외선 범위 내의 방사선은 식물에 의해 흡수되지 않음이 알려져 있다.
자외선을 받으면 특히 적색 범위에서 발광할 수 있는 물질을 추구하는 또다른 분야, 예를 들면 화장품 또는 페인트 분야가 존재한다.
본 발명의 목적은 자외선, 특히 자외선 범위의 태양 에너지를, 적색광, 특히 식물과 더욱 용이하게 동화할 수 있거나 식물에 유용한 광으로 전환시킬 수 있는 물질을 제공하는 것이다.
이러한 목적상, 본 발명에 따르는 광-전환 물질은 매트릭스 및 첨가제를 포함하는 것이며, 하기 화학식 1의 화합물을 첨가제로서 포함함을 특징으로 한다:
Ba3(1-x)Eu3xMg1-yMnySi2O8
상기 식에서, 0 < x ≤ 0.3 이고, 0 < y ≤ 0.3 이다.
후술되는 상세한 설명 및 첨부된 도면을 읽고나면, 본 발명의 기타 특성, 세부사항 및 장점을, 보다 더 잘 알게 될 것이다.
도 1은 370 ㎚의 여기 파장에 대한 본 발명에 따르는 두 첨가제의 발광 스펙트럼을 대표하는 그래프이다.
도 2는 623 ㎚의 발광 파장에 대한 본 발명에 따르는 첨가제의 여기 스펙트럼을 대표하는 그래프이다.
도 3은 전면 단색화 장치 및 후면 단색화 장치가 장착된 분광광도계를 사용해서 동기식으로 측정된, 본 발명의 첨가제에 대한 파장의 함수로서의 흡수 세기 변화(1-R, R은 확산 반사 세기를 나타냄)를 대표하는 그래프이다.
본 발명은, 기계적 및/또는 광학적 성질 때문에, 자외선을 적색광으로 전환시키거나, 자외선, 특히 태양 자외선을 저에너지 방사선으로 전환시킬 것이 요구되는 분야에서 사용되거나 사용될 수 있는, 매트릭스 및 첨가제를 기재로 하는 임의 유형의 물질에 관한 것이다.
매트릭스는 천연 또는 비-천연 섬유, 예를 들면 견, 모, 면 또는 삼, 또는 비스코스, 나일론, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 그의 공중합체일 수 있다.
매트릭스는 무기 유리(실리케이트) 또는 유기 유리일 수 있다.
매트릭스는 특히 열가소성인 중합체를 기재로 할 수도 있다.
본 발명에 적합한 열가소성 중합체의 예로서는, 폴리카르보네이트, 예를 들면 폴리[메탄비스(4-페닐) 카르보네이트], 폴리[1,1-에테르비스(4-페닐) 카르보네이트], 폴리[디페닐메탄비스(4-페닐) 카르보네이트], 폴리[1,1-시클로헥산비스(4-페닐)카르보네이트] 및 동일한 부류의 중합체; 폴리아미드, 예를 들면 폴리(4-아미노부티르산), 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리(6-아미노헥산산), 폴리(m-크실릴렌 아디프아미드), 폴리(p-크실릴렌 세박아미드), 폴리(2,2,2-트리메틸 헥사메틸렌 테레프탈아미드), 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 및 동일한 부류의 중합체; 폴리에스테르, 예를 들면 폴리(에틸렌 아젤레이트), 폴리(에틸렌-1,5-나프탈레이트), 폴리(1,4-시클로헥산디메틸렌 테레프탈레이트), 폴리(에틸렌 옥시벤조에이트), 폴리(파라-히드록시벤조에이트), 폴리(1,4-시클로헥실리덴 디메틸렌 테레프탈레이트), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 및 동일한 부류의 중합체; 비닐 중합체 및 그의 공중합체, 예를 들면 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐리덴 클로라이드, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 및 동일한 부류의 중합체; 아크릴계 중합체, 폴리아크릴레이트 및 그의 공중합체, 예를 들면 폴리에틸 아크릴레이트, 폴리(n-부틸 아크릴레이트), 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸 메 타크릴레이트, 폴리(n-부틸 메타크릴레이트), 폴리(n-프로필 메타크릴레이트), 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(아크릴산), 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 아크릴로니트릴 공중합체, 메틸스티렌 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체, ABS, 및 동일한 부류의 중합체; 폴리올레핀, 예를 들면 저밀도 폴리(에틸렌), 폴리(프로필렌), 및 일반적으로, 에틸렌의 α-올레핀 및 프로필렌의 α-올레핀과, 1% 이하의 양으로 사용될 수 있는 1-부텐 및 1-헥센과 같은 기타 α-올레핀의 공중합체를 언급할 수 있다. 사용될 수 있는 기타 공단량체는 고리형 올레핀, 예를 들면 1,4-헥사디엔, 시클로펜타디엔 및 에틸리덴노르보르넨일 수 있다. 공중합체는 카르복실산, 예를 들면 아크릴산 또는 메타크릴산일 수도 있다. 끝으로, 저밀도 염화 폴리(에틸렌), 폴리(4-메틸-1-펜텐), 폴리(에틸렌) 및 폴리(스티렌)을 언급할 수 있다.
이러한 열가소성 중합체 중에서, 가장 특히 바람직한 것은 폴리에틸렌, 예를 들면 LDPE(저밀도 폴리에틸렌), LLDPE(선형 저밀도 폴리에틸렌), 메탈로센 합성 공정을 통해 제조된 폴리에틸렌, PVC(폴리비닐 클로라이드), PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트), 폴리메틸 메타크릴레이트, 코폴리올레핀, 예를 들면 EVA(폴리에틸렌-비닐 알콜 또는 에틸렌 비닐 아세테이트), 및 이러한 (공)중합체를 기재로 하는 혼합물 및 공중합체, 및 폴리카르보네이트이다.
중합체는, 예를 들면 폴리비닐 클로라이드, 메틸 메타크릴레이트 또는 폴리카르보네이트인 경우, 경질(rigid) 형태이면서 두께가 수 밀리미터인 시트 또는 판 형태일 수 있다. 중합체는 예를 들면 폴리우레탄, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 저밀도 폴리에틸렌 또는 에틸렌-테트라플루오로에틸렌의 공중합체 또는 폴리비닐 클로라이드의 경우, 두께가 수십 마이크론 또는 심지어는 수 마이크론 내지 수십분의 일 밀리미터인 필름 형태일 수도 있다.
이러한 필름, 시트 또는 판 자체가 본 발명에 따르는 물질의 매트릭스를 구성할 수 있다. 그러나, 보다 복잡한 구조물을 고안할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 물질은 또다른 기재, 예를 들면 전술된 열가소성 물질 상에 침착되거나 그것과 결합될 수 있다. 이러한 침착물 또는 결합물을 공압출, 라미네이션 및 코팅의 공지된 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 공압출 결합제의 층을 통해, 필름 구조물 내 주요 지지 성분을 구성할 수 있는 하나 이상의 열가소성 중합체(예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리비닐 클로라이드)의 하나 이상의 기타 층에 결합된 본 발명에 따르는 물질의 하나 이상의 층으로부터 다층 구조물을 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 필름을 공지된 열가소성 물질 변형 기술을 사용해서 일축 또는 이축 연신할 수 있다. 시트 또는 판을 원하는 형태로 만들기 위해서, 이것을 절단, 열성형 또는 스탬핑할 수 있다.
본 발명의 물질은, 유기 또는 무기 기재, 예를 들면 유리 상에 코팅됨으로써 침착될 수 있는, 페인트 또는 니스 또는 라텍스를 기재로 하는 매트릭스 형태일 수도 있다.
"페인트 또는 니스"란, 페인트 기술 분야에서 통상적으로 이러한 용어로 칭해지는 배합물 또는 조성물로서, 예를 들면 유액 중 하기 수지를 기재로 한다: 가 장 통상적으로는 글리세로프탈계 수지라고 공지된 알키드 수지; 장쇄 또는 단쇄 오일로 개질된 수지; 임의적으로 에틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 또는 부틸 아크릴레이트와 공중합된 아크릴(메틸 또는 에틸) 산 및 메타크릴산의 에스테르로부터 유도된 아크릴계 수지, 및 아크릴-이소시아네이트 수지; 비닐 수지, 예를 들면 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 포르말, 및 비닐 클로라이드와 비닐 아세테이트 또는 비닐리덴 클로라이드의 공중합체; 통상적으로 개질된 아미노플라스트 또는 페놀계 수지; 폴리에스테르 수지; 폴리우레탄 수지; 에폭시 수지; 실리콘 수지; 셀룰로스-기재의 또는 니트로셀룰로스-기재의 수지.
"라텍스"란 중합성 유기 단량체의 유화 (공)중합의 표준 공정으로부터 유래된 중합체 입자의 수성 분산액을 의미한다.
이러한 유기 단량체는 예를 들면 알킬 (메트)아크릴레이트, α,β-에틸렌성 불포화 에스테르; α,β-에틸렌성 불포화 폴리카르복실산 에스테르 및 헤미에스테르; 비닐 할라이드; 비닐 방향족; 공액화 지방족 디엔; α,β-에틸렌성 알릴 불포화 니트릴; 폴리비닐 아세테이트 라텍스, 이소시아네이트 및 폴리올 중에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전술된 바와 같은 물질은, 바륨의 부분 대체물로서 간주될 수 있는 유로퓸 및 마그네슘의 부분 대체물로서 간주될 수 있는 망간으로 도핑된, 전술된 화학식 1에 상응하는 바륨 마그네슘 실리케이트를 첨가제로서 함유한다.
이러한 첨가제는 자외선 또는 근자외선(UVA) 여기에 적용되면, 다시 말해 약 250 내지 약 390 ㎚의 파장 범위의 방사선에 적용되면, 특히 적색 범위 및 청색 범위, 즉 약 370 내지 약 400 ㎚의 파장 범위(청색 범위의 경우 400 내지 500 ㎚ 및 적색 범위의 경우 550 내지 700 ㎚)에서 우수한 수율을 갖고서 발광하는 성질을 갖는다.
첫번째 실시양태에 따르면, 화합물은 0.0001 ≤ x ≤ 0.25 이고 0.0001 ≤ y≤ 0.25인 전술된 화학식 1에 상응한다.
또다른 보다 특별한 실시양태에 따르면, 화합물은 0.01≤ x ≤ 0.25 이고 0.01 ≤ y ≤ 0.25인 전술된 화학식 1에 상응한다.
보다 우수한 세기의 발광을 달성하기 위해서는, 화합물 중 유로퓸 농도가 0.01% 이상인 것이 유리하다는 것을 알아야 한다. 자기-소광(self-extinction)의 부작용을 최소화하기 위해서는, 유로퓸과 망간의 농도가 25% 이하인 것이 유리할 수도 있다. 전술된 %는 각각 Ba2+ 및 Mg2+ 이온에 대한 Eu2+ 및 Mn2+ 도핑 이온의 몰 대체율에 상응한다.
또다른 바람직한 실시양태에 따르면, 화학식 1의 화합물은 0.01 ≤ x ≤ 0.03 이고 0.04 ≤ y≤ 0.06에 해당하는 x 및 y의 값을 갖는다. 이러한 x 및 y의 값에서, 발광 세기는 최대가 된다.
끝으로, 화학식 1의 화합물에서, 바륨, 마그네슘 및 규소는 전술된 것 이외의 원소에 의해서 부분적으로 대체될 수 있다. 따라서, 바륨은 칼슘 및/또는 스트 론튬으로, 대체물/(대체물 + 바륨) 원자비로서 표현될 수 있는, 약 30% 이하일 수 있는 비율로, 부분적으로 대체될 수 있다. 마그네슘은 아연으로, Zn/(Zn + Mg) 원자비로서 표현될 수 있는, 약 30% 이하일 수 있는 비율로, 부분적으로 대체될 수 있다. 끝으로, 규소는 게르마늄, 알루미늄 및/또는 인으로, 대체물/(대체물 + 규소) 원자비로서 표현될 수 있는, 약 10% 이하일 수 있는 비율로, 부분적으로 대체될 수 있다.
물질 내 실리케이트의 양은 물질의 총 질량에 대해 특히 0.01 내지 10 질량%, 더욱 특히는 0.1 내지 1 질량% 일 수 있다. 이 값은 순전히 예로서 제시된 것이며, 이 값은 매트릭스의 본질의 함수로서 변할 수 있다. 달성되기를 원하는 효과의 세기의 함수로서 보다 작은 값이 설정된다. 보다 높은 값은 결정적인 것은 아니며, 더 많은 양을 첨가해도 기타 제약들, 예를 들면 비용적 제약에 비해 임의의 추가적인 이점 또는 효과를 제공하지 않는 값은 일반적으로 초과되지 않는다.
유로퓸-도핑된 바륨 마그네슘 실리케이트는 청색 범위에서 발광하는 반면, 도판트로서 망간의 존재는 이러한 화합물의 발광을 적색 범위 쪽으로 이동시킬 수 있다. Eu/Mn 비를 변경시킴으로써, 본 발명의 첨가제의 발광의 색상을 조절할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 첨가제는 자외선 차단 기능을 제공하여, 첨가제를 함유하는 물질을 자외선으로부터 보호할 수 있는 자외선-흡수력을 갖는다.
본 발명에 사용된 실리케이트는, 일반적으로 고온에서 고체상 반응에 의해 제조한다.
출발물질로서는, 요구되는 금속 산화물을 직접 사용하거나, 가열에 의해 이러한 산화물을 형성할 수 있는 유기 또는 무기 화합물, 예를 들면 이러한 금속의 탄산염, 옥살산염, 수산화물, 아세트산염, 질산염 또는 붕산염을 사용할 수 있다.
미분된 형태의 모든 출발물질을 적당한 농도에서 철저하게 혼합함으로써 혼합물을 형성한다.
원하는 산화물의 전구체의, 예를 들면 수성 매질 중의 용액을 사용해서 공침전을 수행함으로써, 출발 혼합물을 제조하는 것도 생각해 볼 수 있다.
이어서 출발물질의 혼합물을 1 시간 내지 약 100 시간 동안, 약 500 내지 약 1600 ℃에서 1번 이상 가열하고, 유로퓸을 2가 형태로 완전히 전환시키는 환원성 대기(예를 들면 아르곤중 수소)에서 적어도 부분적으로 가열을 수행하는 것이 바람직하다.
이렇게 수득된 실리케이트의 형상, 형태, 평균입자크기 또는 입자크기분포에는 제한이 없다. 이 물질을 분쇄하고, 미립화하고, 체질하고, 적용 매질에 대해 상용성을 갖도록 하거나 적용 매질에 분산되게 하기 위해서, 특히 유기 첨가제로써 표면-처리한다.
본 발명의 물질은, 전술된 원소를 기재로 하는 매트릭스, 예를 들면 섬유, 중합체, 페인트 또는 니스 또는 라텍스, 및 바륨 마그네슘 실리케이트를 기재로 하는 전술된 화합물 외에도, 공지된 방식으로, 기타 첨가제, 예를 들면 안정화제, 가소제, 난연제, 염료, 형광증백제, 윤활제, 블로킹방지제(antiblocking agent), 소광제(matting agent), 가공제, 필름 또는 시트의 가요성 또는 기계적 강도를 개선 하기 위한 탄성중합체 또는 탄성중합체성 조성물(예를 들면 아크릴계 공중합체 또는 메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체), 접착제(예를 들면 폴리아미드에의 접착을 허용하는, 말레산 무수물로 그라프팅된 폴리올레핀), 실리케이트로 하여금 물질 내에 보다 잘 분배되게 하는 분산제 또는 다층 열가소성 필름의 구조의 제조에 필요한 임의의 기타 첨가제, 특히 온실용 필름(예를 들면 무적(nondrip) 또는 방무(anti-misting) 필름)의 제조에 종종 사용되는 공지된 것들, 또는 촉매를 포함할 수 있다. 이 목록은 본질적으로 제한적인 것은 아니다.
매트릭스, 및 특히 전술된 중합체, 라텍스 및 페인트 또는 니스와 같은 유형의 거대분자 화합물 중의 화학식 1의 실리케이트의 분산액을 제조하는 임의의 방법을, 본 발명의 물질을 제조하는데 사용할 수 있다. 특히 첫번째 공정은 실리케이트 및 기타 전술된 첨가제를 용융된 형태의 열가소성 화합물 내에서 혼합하고, 임의적으로는, 우수한 분산을 달성하기 위해서, 혼합물을 예를 들면 2축(twin-screw) 압출 장치에서 고 전단에 적용하는 것으로 이루어진다. 또다른 공정은 분산될 첨가제를 중합 매질에서 단량체와 혼합한 후, 중합을 수행하는 것으로 이루어진다. 또다른 공정은 용융된 형태의 열가소성 중합체를, 예를 들면 전술된 공정 중 하나에 의해 제조된 열가소성 중합체와 분산된 첨가제의 농축된 블렌드와 혼합하는 것으로 이루어진다.
실리케이트를 거대분자 화합물을 위한 합성 매질에 첨가하거나 임의의 형태의 열가소성 중합체 용융물에 첨가할 수 있다. 이것을 예를 들면 고체 분말의 형태로 또는 수-분산액 형태로 또는 유기 분산제 형태로 첨가할 수 있다.
페인트 또는 니스 또는 라텍스에 적합한 공정은 분말 형태의 실리케이트 화합물을, 예를 들면 교반함으로써, 라텍스 또는 페인트 또는 니스에 직접 분산시키거나, 액체 또는 페이스트상 매질에서 분말 농축물을 제조하고, 이것을 페인트 또는 니스 또는 라텍스에 첨가하는 것으로 이루어진다. 농축물을 수-기재 매질 또는 용매 매질에서, 임의적으로는 계면활성제, 수용성 또는 소수성 중합체, 또는 극성 또는 비극성일 수 있는, 혼합물의 경사분리를 피하기 위해 혼합물의 안정화에 필요한, 친수성 및 소수성 말단을 포함하는 중합체와 함께 제조할 수 있다. 농축물 조성물에 포함될 수 있는 첨가제에는 제한이 없다.
본 발명의 물질을 가장 특히는 온실벽의 제작 또는 제조에 사용할 수 있다. "온실"이라는 용어는 본원에서는 가장 넓은 의미로 농작물의 보호 및 성장을 위한, 농업 분야에서 사용되는 임의의 유형의 보호물로서 이해해야 한다. 예를 들면, 이것은 CIPA(Congres International du Plastique dans l'Agriculture)에 의해 출판된 책자[65 rue de Prony, Paris, "L'evolution de la plasticulture dans le Monde", Jean-Pierre Jouet]에 기술된 바와 같은 플라스틱 온실 및 대형 플라스틱 터널, 유리 온실, 대형 보호물, 반강제(semi-forcing) 터널, 편평 보호 시트, 뿌리덮개(mulching) 등일 수 있다.
따라서 본 발명은 전술된 바와 같은 물질을 포함하는 온실벽에 관한 것이다.
본 발명의 물질은 화장품, 특히 네일 니스(nail varnish) 및 스타일링 젤의 제조에 사용할 수도 있다.
네일 니스는 일반적으로 니트로셀룰로스-기재의 필름-형성제; 수지, 천연 다 마르(dammar) 수지 또는 포름알데히드-술파미드의 합성 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐 수지 등; 가소제, 예를 들면 디에틸 프탈레이트, 디부틸 프탈레이트, 디옥틸 프탈레이트, 트리크레실 포스페이트, n-부틸 스테아레이트, 레조르시놀 디아세테이트 또는 그의 혼합물; 용제, 예를 들면 에틸 알콜, 이소프로필 알콜, 부틸 알콜, 이소부틸 알콜, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 또는 통상적으로는 이러한 용매들의 혼합물; 희석제, 특히 톨루엔 또는 크실렌; 임의적으로 기타 첨가제, 향미제 또는 진주광택 물질(비스무스 옥시클로라이드 또는 이산화티탄으로 코팅된 운모의 박편)을 함유한다.
전형적인 조성의 예는 10 내지 15 중량%의 니트로셀룰로스, 10 내지 15 중량%의 수지, 3 내지 5 중량%의 가소제 및 100 중량%가 되게 하는 충분량의 용매이다.
본원에서 목표로 하는 본 발명의 실시에 있어서, 니스는 매트릭스를 구성하며, 화학식 1의 화합물은 이러한 매트릭스 내에서 첨가제로서 존재한다. 이러한 니스의 제조를 위해서, 일반적으로는 화합물을 니트로셀룰로스 및 가소제로 이루어진 플라스틱 덩어리 중에 분쇄한 후, 이것을 용매에 용해시킨다. 사용된 화합물의 양은 통상적으로 니스에 대해 1 내지 5 질량%이다. 이러한 값은 기준값일 뿐이며 결정적인 것은 아니라는 것을 알아야 한다. 이것은 원하는 효과(즉 적색 범위에서의 발광)의 세기의 함수 및 비용적 제약의 함수로서 변할 수 있다. 따라서 본 발명은 전술된 바와 같은 화학식 1의 화합물을 포함하는 네일 니스에 관한 것이기도 하다.
스타일링 젤은 일반적으로 용매로서의 물; 젤화제, 예를 들면 히드록시에틸 셀룰로스, 에틸렌-말레산 무수물 공중합체 또는 카르보머(펜타에리쓰리톨의 알릴 에테르, 수크로스의 알릴 에테르 또는 프로필렌의 알릴 에테르로 가교된 아크릴산 단독중합체); 정착(fixing) 중합체, 특히 폴리비닐 피롤리돈(PVP), 폴리비닐피롤리돈/비닐 아세테이트 블렌드 또는 삼원공중합체; 컨디셔닝제, 예를 들면 폴리쿼터늄-11, 폴리쿼터늄-4 또는 폴리쿼터늄-7, PVP/디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체 블렌드, 또는 구아; 가소제, 예를 들면 디메티콘 코폴리올을 함유한다.
이러한 유형의 겔에 있어서 본 발명에 따르는 실시에서, 겔은 매트릭스를 구성하며 화학식 1의 화합물은 이러한 매트릭스 내에서 첨가제로서 존재한다. 사용된 화합물의 양은 통상적으로 겔에 대해 0.5 내지 4 질량%이다. 이 경우에서도, 이러한 값은 기준값일 뿐이고 결정적인 것은 아니며, 이 경우에서도 원하는 효과의 세기의 함수 및 비용적 제약의 함수로서 변할 수 있다는 것을 알 것이다.
따라서 본 발명은 전술된 화학식 1의 화합물을 포함하는 스타일링 젤에 관한 것이기도 하다.
본 발명의 물질을 의류용 직물의 제조, 빌딩 또는 보호물의 제조, 또는 자동차 산업에서 사용할 수도 있다. 따라서, 이것을 비농업용 발광 필름의 제조, 발광 페인트 또는 유리, 및 빌딩 또는 자동차용 발광 코팅에 사용할 수 있다. 본 발명의 물질을 발광 다이오드(LED)에 사용할 수도 있다. 끝으로, 이것을 생명공학 분야에서 사용될 수 있는 물질의 제조에도 사용할 수 있다.
이제부터는 실시예를 제공할 것이다.
실시예 1
본 실시예는 Ba3MgSi2O8(2% Eu2+, 5% Mn2+ (이 때 도핑 이온에 대해 표시된 %는 각각 Ba2+ 및 Mg2+ 이온에 대한 Eu2+및 Mn2+ 이온의 몰 대체율에 상응함))라는 조성에 상응하고 Ba2.94Eu0.06Mg0.95Mn0.05Si2O8라는 화학식에 상응하는 화합물의 제조에 관한 것이다. 공정을, 고체 경로를 통해, 산화물 BaCO3, Eu2O3, (MgCO3)4Mg(OH)2ㆍ5H2O, MnCO3 및 SiO2를 화학양론적 비율로써 혼합함으로써 수행하였다. NH4Cl 0.4mol을 융제(flux)로서 혼합물에 첨가하였다.
출발물질 사용량
BaCO3 1.8629 g
Eu2O3 0.0339 g
(MgCO3)4Mg(OH)2ㆍ5H2O 0.2963 g
MnCO3 0.0185 g
SiO2 0.3858 g
NH4Cl 0.0687 g
이러한 출발물질을 분쇄에 의해 균질하게 혼합하고, 이 혼합물을 알루미늄 도가니에 넣고, 오븐에 넣고, 여기서 2번 열처리하였다. 첫번째 열처리를 600℃에서 4시간 동안 공기중에서 수행하였다. 이어서 회색인 혼합물을 분쇄하고 다시 알 루미늄 도가니 내 오븐에 넣었다. 오븐을 Ar/10% H2 혼합물로 4시간 동안 플러싱한 후, 혼합물을 이러한 환원성 대기에서 1200℃에서 4시간 동안 가열하였다. 360℃/시의 온도 증감 경사(ramp)를 사용하였다. 이렇게 수득된 생성물은 백색 분말 형태였다.
실시예 2
본 실시예는 Ba3MgSi2O8(2% Eu2+, 20% Mn2+)라는 조성에 상응하고 Ba2.94Eu0.06Mg0.8Mn0.2Si2O8라는 화학식에 상응하는 화합물의 제조에 관한 것이다. 공정을, 실시예 1에서와 같이, 고체 경로를 통해, 산화물 BaCO3, Eu2O3, (MgCO3)4Mg(OH)2ㆍ5H2O, MnCO3 및 SiO2를 화학양론적 비율로써 혼합함으로써 수행하였다. NH4Cl 0.4mol을 융제로서 혼합물에 첨가하였다.
출발물질 사용량
BaCO3 1.8629 g
Eu2O3 0.0339 g
(MgCO3)4Mg(OH)2ㆍ5H2O 0.2492 g
MnCO3 0.0740 g
SiO2 0.3858 g
NH4Cl 0.0687 g
공정은 실시예 1의 공정과 동일하였다.
도 1의 곡선은, 이렇게 수득된 화합물에 대한, 370㎚의 여기 파장에 대한 발광 스펙트럼을 나타낸다. 따라서 화합물은 자외선 범위에서의 여기에 응답하여, 적색 범위(약 625㎚에서의 피크) 및 청색 범위(약 440㎚에서의 피크)에서 발광함을 알 수 있다.
623㎚의 발광 파장에 대해서, 실시예 1의 화합물의 여기 스펙트럼이 도 2에 도시되어 있다. 이 도면으로부터, 350㎚의 파장에 대해서 최대 수율이 달성됨을 알 수 있다. 350 내지 400 ㎚에서, 상대적 수율은 100 내지 78%이다.
도 3은 동기식으로 제작된, 실시예 1의 화합물의 파장의 함수로서의 흡수 세기 변화를 보여주는 그래프이다. 이 그래프는, 약 425㎚ 미만의 파장에 대해 반사 세기가 사실상 0이기 때문에, 화합물의 자외선 흡수력을 명백하게 보여준다.
실시예 3
본 실시예는 중합체 필름에 있어서의 본 발명에 따르는 첨가제의 용도를 예시한다.
실시예 1에서 수득된 생성물을 90℃에서 12시간 동안 가열경화(stoving)시켰다. 이어서 이것을 입방체 혼합기에서 10분 동안, LDPE 라크텐(Lacqtene) 1020FN24, PEG 400(결합제) 및 항산화제 이르가녹스(Irganox) B225와 혼합하였다. 사용된 배합물은 다음과 같다.
LDPE 라크텐 1020FN24 1495.5 g
실시예 1의 실리케이트 1.5 g
이르가녹스 B225(0.1%) 1.5 g
PEG 400(0.1%) 1.5 g
총 합 1500 g
이 공정을 조절가능한 개구를 갖는 너비 30 cm의 편평한 다이가 장착된 ZSK30 2축 압출기, 및 압출기를 빠져나온 필름을 두께가 100 ㎛가 되도록 연신시키기 위한 캐스트 필름 기기에서 수행하였다.
필름을 위한 압출기 및 다이의 온도는 180 ℃이다. 캐스트 필름 기기 입구의 온도는 70℃이다. 기타 조건은 다음과 같다.
스크류 속도 호퍼 공급 속도 롤 속도 2축 토르크 다이 출구에서의 압력
96 rpm 4 ㎏/시 2.3 m/분 6.3 A 49 bar
수득된 필름은 370 ㎚의 파장에 노광될 때 진홍색(crimson color)을 나타낸다.
실시예 4
본 실시예는 실시예 3의 유형의 중합체에 대해 수행된 색 측정 결과를 보여준다.
필름을 실시예 1의 생성물을 사용해서 실시예 3에서와 동일한 방법으로 제조하되, 이것을 가열경화시키지는 않았다.
다양한 시험에서 사용된 배합물을 하기에 명시한다.
시험 1(대조용) 시험 2 시험 3 시험 4(대조용)
LDPE 라크텐 1020FN24 1500 g 1497 g 1474.5 g 1477.5 g
실시예 1의 실리케이트 1.5 g 1.5 g
HALS 22.5 g 22.5 g
PEG 400(0.1%) 1.5 g 1.5 g
총 합 1500 g 1500 g 1500 g 1500 g
HALS는 공지된 자외선 차단제(50% 티누빈(Tinuvin) 622, 50% 키마조브(Chimasorb) 944)이다.
제조된 필름은 110 내지 130 ㎛의 두께를 가졌다.
수득된 필름을 대조용 카드 상에 놓고, 정반사 성분(specular component)을 포함하는 미놀타(Minolta) 508d 색차계를 사용해서 백색 배경 상에서 색 좌표 L, a 및 b를 측정하였다. 이 좌표는 국제조명위원회(the Commission Internationale d'Eclairage)에 의해 정의되고 문헌[the Recueil des Normes Francaises(AFNOR), colorimetric color No. X08-12, No. X08-14(1983)]에 열거된 1976 CIE 시스템(L, a 및 b)에 제공되어 있다. 바이크-가드너(Byk-Gardner)의 XL-211 헤이즈가드(Hazegard) 탁도계를 사용해서 탁도(Haze)를 측정하였다.
수득된 값을 하기에 명시한다.
L 백색 L 흑색 a b ΔE 백색 탁도
시험 1 92.14 42.96 -0.92 4.06 0 6.4
시험 2 91.88 42.94 -0.91 4.19 0.3 8.5
시험 3 92.05 42.89 -0.95 4.07 0.11 7.6
시험 4 92.05 42.73 -0.95 4.11 0.12 8.8
시험 1의 필름은 무색이다. 백색 ΔE는 측정 불확도 미만인 비율로 변화하 며, 이는 본 발명의 화합물을 첨가하는 것이 필름의 색에 어떠한 변화도 초래하지 않음(예를 들면 황변이 일어나지 않음)을 보여준다. 끝으로, 탁도 측정은 필름의 투명성을 증명한다. 투명성에는 어떠한 큰 변화도 일어나지 않았다.
끝으로, 250 내지 750 ㎚의 파장 범위에서, 투광 스펙트럼에서 어떠한 인식가능한 변화가, 대조용 시험 필름 1과 시험 필름 2, 또는 시험 필름 3과 대조용 필름 4 사이에서 관찰되지 않았다.
실시예 5
이 실시예는 네일 니스의 제조에 있어서 실시예 1의 생성물의 용도에 관한 것이다.
이 니스는, 용매로서 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트 및 니트로셀룰로스; 프탈산 무수물/글리세롤/글리시딜 데카노에이트 공중합체; 이소프로필 알콜; 아세틸 트리부틸 시트레이트; 스테아르알코늄 헥토라이트; 에틸 토실아미드; 시트르산; 폴리에틸렌 옥사이드; 운모를 함유하는, 게메이(Gemey)에 의해 판매되는 투명 베이스(3.55g)이다.
실시예의 생성물 3 질량%를 상기 베이스에 첨가하였다. 수득된 니스는 370 ㎚의 자외선에 노출되면, 진홍색 광을 발산하였다.
실시예 6
이 실시예는 스타일링 젤의 제조에 있어서 실시예 1의 생성물의 용도에 관한 것이다.
물; 변성 알콜; PVP/디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체; 히드록시프 로필 구아; 히드록시프로필셀룰로스; 수소화 피마자유 PEG 40; PEG 192(살구씨 글리세리드); PEG 70(망고 글리세리드); 트리에탄올아민; 폴리쿼터늄-11; 디메티콘 코폴리올; 펜타소디움 펜테네이트; 4-벤조페논; 프로필렌 글리콜; 카르보머; 과일(레몬)로부터 유래된 활성 성분; 향미제를 함유하는, 가니어(Garnier)에 의해 판매되는 스타일링 젤(프럭티스 스타일(Fructis Style))을 사용하였다.
실시예의 생성물 0.5 질량%를 상기 겔에 첨가하였다.
수득된 겔은 370 ㎚의 자외선에 노출되면, 진홍색 광을 발산하였다.

Claims (10)

  1. 하기 화학식 1의 화합물을 첨가제로서 포함함을 특징으로 하는, 매트릭스 및 첨가제를 포함하는 광-전환 물질:
    <화학식 1>
    Ba3(1-x)Eu3xMg1-yMnySi2O8
    상기 식에서, 0 < x ≤ 0.3 이고, 0 < y ≤ 0.3 이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 매트릭스가 중합체를 기재로 함을 특징으로 하는 광-전환 물질.
  3. 제 1 항에 있어서, 매트릭스가 페인트 또는 니스 또는 라텍스를 기재로 함을 특징으로 하는 광-전환 물질.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.0001 ≤ x ≤ 0.25 이고 0.0001 ≤ y ≤ 0.25 인 화학식 1의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 광-전환 물질.
  5. 제 4 항에 있어서, 0.01 ≤ x ≤ 0.03 이고 0.04 ≤ y ≤ 0.06 인 화학식 1의 화합물을 포함함을 특징으로 하는 광-전환 물질.
  6. 제 2 항에 있어서, 매트릭스가 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 메탈로센 합성 공정에 의해 수득된 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌-비닐 알콜, 이러한 (공)중합체를 기재로 하는 블렌드 및 공중합체, 및 폴리카르보네이트를 포함하는 군에서 선택된 것을 기재로 함을 특징으로 하는 물질.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 매트릭스가 네일 니스임을 특징으로 하는 물질.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 매트릭스가 스타일링 젤임을 특징으로 하는 물질.
  9. 제 1 항, 제 2 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 따르는 물질을 포함함을 특징으로 하는 온실벽.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물이 자외선 또는 근자외선(UVA) 여기(勵起)에 적용되는 경우 적색 범위에서 발광하는 성질을 갖는 것을 특징으로 하는 물질.
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