KR101518750B1

KR101518750B1 - 축광식 유도 표시구의 제조방법

Info

Publication number: KR101518750B1
Application number: KR1020130131351A
Authority: KR
Inventors: 김규현
Original assignee: 김규현
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-08

Abstract

본 발명은 축광식 유도 표시구의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용융된 유리를 금형에 투입하여 표시구(10)를 형성하는 표시구 성형단계(S100)와, 상기 성형된 표시구(10)에 분말 형태의 축광제를 도포하는 축광제 도포단계(S200)와, 상기 표시구(10)를 환원염소성분위기에서 900~1200℃의 온도로 3~6시간 소성하여 유리 표시구(10)와 축광제를 일체화하는 환원염 소성단계(S300)를 포함한 표시구 제조방법을 제공함으로써, 축광제가 환원소성분위기에서 유리 표시구에 일체로 소성됨에 따라 산화에 의한 축광제의 휘도저하, 변색, 빛 축척율 저하를 방지할 수 있고, 축광제가 유리 성형물의 표면 또는 심부에 일체화되어 공기와의 접촉이 제한되므로 수명을 연장할 수 있으며, 다른 한편으론 수분 침투로 인한 오염 및 변질이 방지될 뿐만 아니라, 특히 화재와 같은 비상 상황 시에 주변 환경이 고온으로 상승하여도 쉽게 녹거나 훼손되지 않아 유도 표시구의 기능이 지속적으로 유지될 수 있는 축광식 유도 표시구의 제조방법에 관한 것이다.

Description

축광식 유도 표시구의 제조방법{Manufacturing method of a luminescence road stud}

본 발명은 축광식 유도 표시구의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자연광 또는 인공조명에 의하여 조사된 빛을 축적하였다가 빛이 사라지면 발광하는 축광성 물질을 이용하여 야간의 차도 및 인도나 어두운 시설물 내부의 이동경로를 표시하는 축광식 유도 표시구의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 축광은 빛을 축적하였다가 축적된 빛 에너지가 어두운 암전상태에서 발광하는 것을 말하며, 축광 물질의 특성을 이용한 제품으로서는 축광 안료, 축광 시트, 혹은 축광 필름, 축광 테이프 등이 있으며, 이들 제품은 안전표지, 유도표지, 도로표지, 위치표지 등의 각종 표지판으로 사용되거나, 헬멧이나 작업복 등의 안전용품 및 기타 광고용품이나 인테리어용품, 팬시용품 등에 응용된다.

특히, 지하철이나 터널 내부에서 발생하는 정전이나 화재 등으로 인해 출구유도표시의 중요성이 한층 강화되면서 그 중요성도 높아지고 있으나, 종래의 시트나 필름형태의 축광부재들은 쉽게 마모 및 훼손되어 제 기능을 발휘하지 못하여 자주 교체해야 하며, 이로 인해 유지비용이 많이 발생되는 실정이다.

그리고 상기 시트나 필름형태의 축광부재를 바닥재의 결합공에 설치시에는 보호판, 축광부재, 투명 플레이트를 적층하고 측면을 실리콘 수지와 같은 접착제로 밀봉하기 때문에, 시공 후 시간이 경과하면 밀봉된 사이로 물이 침투되어 축광부재의 축광성이 저하될 뿐만 아니라, 화재나 주변 환경 변화에 따라 온도가 상승하는 경우 접착면이 박리되어 틈새가 발생함과 아울러 변색되어 유도 표시구의 기능을 상실하는 실정이다.

또한, 축광물질과 합성수지를 일정비율로 혼합하여 표시구의 표면에 스크린 인쇄하는 기술이 개발된바 있으나, 이 경우 축광물질이 200~300℃ 내외로 용융된 합성수지와 함께 사출되는 과정에서 산화하고, 그 결과 축광물질의 휘도가 80%이하로 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 이와 같은 축광물질을 이용한 표시구의 단점을 회피하기 위하여 근래에 들어서는 유도 표시구 내부에 LED를 설치하여 전기에너지에 의해 발광되는 제품이 개발되고 있지만, 이 경우 표시구 이외에 배전설비를 하거나 별도의 태양열 전지판을 설치하여야 하므로, 그 설치가 까다로울 뿐만 아니라 과다한 설비비를 소요하는 문제점이 있으며, 아울러 주기적인 부품의 교체를 필요로 하여 유지관리비용 또한 많이 소요하는 문제점이 따랐다.

공개특허 제10-2012-0019197호(2012년03월06일 공개)

이에 본 발명은 상기한 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 자연광 또는 인공조명에 의하여 조사된 빛을 축적하였다가 빛이 사라지면 발광하는 축광성 물질을 이용하여 야간 차도 및 인도나 어두운 시설물 내부의 이동경로를 표시함에 있어, 공기 중 노출로 인한 표시구의 수명단축과 수분 침투로 인한 오염 및 변질을 예방하고, 한편으론 화재 등과 같은 긴급 상황 시에 주변 환경이 고온으로 상승하여도 녹거나 훼손되지 않는 축광식 유도 표시구를 제조하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 축광식 유도 표시구의 제조방법은, 용융된 유리를 금형에 투입하여 표시구를 형성하는 표시구 성형단계와, 상기 성형된 표시구에 분말 형태의 축광제를 도포하는 축광제 도포단계와, 상기 표시구를 환원염소성분위기에서 900~1200℃의 온도로 3~6시간 소성하여 유리 표시구와 축광제를 일체화하는 환원염 소성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은, 상기 표시구 성형단계에서 표시구는 반구형 또는 속이 빈 반구형으로 성형하고, 상기 축광제 도포단계에 앞서 표시구를 800~900℃로 가열 또는 유지하는 표시구 예열단계를 더 포함하되, 상기 축광제 도포단계는 반구형 표시구의 외주면이나 속이 빈 반구형 표시구의 내주면에 축광제를 도포함으로써, 환원염 소성단계 후 표시구의 표면에 축광층이 일체로 융착되도록 한 축광식 유도 표시구의 제조방법에 다른 특징이 있다.

또한, 상기 표시구 성형단계에서 표시구는 한 쌍의 유리부재로 성형하되 적어도 어느 일측의 유리부재를 판형으로 형성하여 표식문양홈을 형성하고, 상기 축광제 도포단계는 상기 표식문양홈에 분말 형태의 축광제를 충진하여 도포하며, 상기 환원염 소성단계는 표식문양홈이 밀폐되도록 한 쌍의 유리부재를 겹친 다음 표시구가 일체화하도록 소성함으로써, 일체화된 표시구의 심부에 축광층이 형성되도록 한 축광식 유도 표시구의 제조방법에 또 다른 특징이 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 축광제가 환원소성분위기에서 유리 표시구에 일체로 소성됨에 따라 산화에 의한 축광제의 휘도저하, 변색, 빛 축척율 저하를 포함하는 성능저하가 방지되고, 축광제가 유리 성형물의 표면 또는 심부에 일체화되어 공기와의 접촉이 제한되므로 수명이 연장됨은 물론 수분 침투로 인한 오염 및 변질이 방지되며, 특히 화재와 같은 비상 상황 시에 주변 환경이 고온으로 상승하여도 쉽게 녹거나 훼손되지 않아 유도 표시구의 기능이 지속적으로 유지되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 축광식 유도 표시구의 제조방법을 나타내는 공정도
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 제조방법에 있어 표시구의 각 실시예를 나타내는 구성도
도 6은 본 발명에 따른 제조방법에 있어 반사체의 실시예를 나타내는 구성도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축광식 유도 표시구의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 각 공정별로 상세히 살펴본다.

<표시구 성형단계>

표시구 성형단계(S100)는, 용융된 유리를 금형에 투입하여 표시구(10)를 형성하는 단계로서, 통상적인 유리성분(SiO₂-CaO-Na₂O)으로 조성된 규산염 유리를 1,400∼1,500℃에서 용융하여 표시구(10)를 성형하거나, 또는 산화붕소(B₂O₃)를 다량 포함한 내열유리를 약 1,600℃에서 용융하여 표시구(10)를 성형할 수 있는바, 본 발명은 표시구(10)를 형성하는 유리의 성분 및 소성온도에 한정하지 않는다.

그리고 상기 표시구(10)는 한 쌍의 유리부재(10a,10b)로 성형하거나(도 2 및 도 3 참조), 속이 빈 반구형 또는 반구형의 단일체로 형성할 수 있는데(도 4 및 도 5 참조), 이때 한 쌍의 유리부재(10a,10b)로 형성하는 경우에 있어서는 적어도 어느 일측의 유리부재(10a)를 판형으로 형성하되, 상기 판형의 유리부재(10a)에 표식문양홈(15)을 형성한다.

여기서 상기 표식문양홈(15)은 후술하는 축광제 도포단계(S200)에서 분말 형태의 축광제가 도포되는 부분으로서, 축광제가 도포되는 두께를 고려하여 홈의 깊이가 결정되고, 아울러 표시문양홈은 안내메시지, 숫자, 캐릭터 등 다양한 문양으로 형성할 수 있다.

<표시구 예열단계>

표시구 예열단계(S150)는, 성형된 표시구(10)를 800~900℃로 형성하는 선택적 단계로서, 상기 설정된 온도는 이미 성형을 마친 표시구(10)를 800~900℃로 가열하거나, 또는 표시구 성형단계(S100)의 직후 표시구(10)를 서서히 냉각시켜 800~900℃로 유지할 수도 있다.

이때, 표시구 예열단계(S150)는 이어지는 축광제 도포단계(S200)에서 분말 형태의 축광제가 표시구(10)에 쉽게 부착되도록 하여 표시구(10)에 도포되는 축광제의 밀도를 높이고, 결과적으로는 축광제의 휘도를 향상시키기 위한 단계이다.

따라서, 반구형 및 속이 빈 반구형과 같이 단일체로 형성한 표시구(10)의 경우, 표시구(10)의 표면(외주면 및 내주면)에 축광제가 도포되므로 표시구 예열단계(S150)를 포함함이 바람직하다.

한편, 한 쌍의 유리부재(10a,10b)를 이용하여 표시구(10)를 형성하는 경우에는 표식문양홈(15)에 축광제를 충진하여 도포하므로 표시구 예열단계(S150)를 생략하여도 무방하다.

<축광제 도포단계>

축광제 도포단계(S200)는, 성형된 표시구(10)에 분말 형태의 축광제를 도포하는 단계로서, 축광제의 도포 두께는 특별히 한정하는 것은 아니지만 50㎛ ~ 10㎜의 두께를 가질 수 있으며, 사용되는 축광제의 종류는 일례로서 하기의 일반 화학식으로 표시되는 분말상의 무기물이 사용될 수 있는데, 하기 화학식으로 표시되는 축광성 발광체는 축광성능, 잔광휘도 및 잔광시간이 우수한 이점이 있다.

MEuAl₂O₄MEuOㆍn(AlBQ)₂O₃ ------------- (화학식)

(위 식에서 M은 스트론튬(Sr), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg) 및 바륨(Ba) 중에서 선택된 어느 하나이고, n은 1~9의 정수이며, Q는 란탄(La), 세륨(Ce), 프라세오디움(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 톨륨(Tm), 이테르븀(Yb), 이트륨(Y), 루테튬(Lu), 망간(Mn) 및 비스무트(Bi) 중에서 선택된 어느 하나임)

또한, 상기 축광제에는 필요에 따라서 바인더를 포함하는 첨가제가 더 함유될 수 있는데, 첨가제에는 안정성 및 작업성 등을 고려하여 납(Lead) 화합물, 오르가노-틴스(Organo-Tins), 틴메르캅타이드(Tin Mercaptide) 등과 같은 안정제 알킬올암모늄염 등과 같은 분산제 및 부틸메톡시디벤조일메탄(butyl methoxy dibenzoyl methane : BMDM) 등과 같은 자외선 차단제 등으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다.

그리고 상기 축광제는 한 쌍의 유리부재(10a,10b)로 표시구(10)를 형성한 경우(도 2 및 도 3 참조), 판형 유리부재(10a)에 형성한 표식문양홈(15)에 분말 형태의 축광제를 충진하여 도포되고, 이때 축광제의 외부 분산이 방지되도록 표식문양홈(15)과 동일한 형상의 투입호퍼를 구비하거나, 유리부재 표면에 전체적으로 도포 후 긁어내어 표식문양홈(15)에만 축광제가 잔류하도록 함이 바람직하다.

한편, 단일체 표시구(10)에 있어 속이 빈 반구형의 경우 그 내주면 축광제가 도포되고(도 4 참조), 속이 찬 반구형의 경우 표시구(10)의 외주면에 도포되는바(도 5 참조), 이때 상기와 같이 단일체로 형성한 반구형 표시구(10)의 경우, 각 표시구(10)에 대응하는 형상의 금형을 별도로 준비하여 그 금형의 내부에 축광제를 도포한 후, 상기 금형에 표시구(10)를 투입/배출함으로써, 금형에 도포한 축광제가 표시구(10) 측으로 전착되도록 함이 바람직하다.

<환원염 소성단계>

환원염 소성단계(S300)는, 축광제가 도포된 표시구(10)를 환원염소성분위기에서 900~1200℃의 온도로 3~6시간 소성하여 유리 표시구(10)와 축광제를 일체화하는 단계로서, 상기 표시구(10)를 아르곤가스가 충진된 가열로에 투입하여 산소를 차단한 상태에서 소성함으로써, 표시구(10)에 축광제를 고온으로 일체화함에 있어 축광제의 산화를 방지하여 결과적으로 축광제의 휘도저하를 방지할 수 있다.

이때, 도 2 및 도 3의 도시와 같이 한 쌍의 유리부재(10a,10b)로 표시구(10)를 형성한 경우에는 표식문양홈(15)이 밀폐되도록 한 쌍의 유리부재(10a,10b)를 겹쳐 소성함에 따라, 상기 한 쌍의 유리부재(10a,10b)가 고온에서 일체화되면서 표시구(10)의 심부에 축광층(20)이 형성되는바, 상기 표시구(10)의 심부에 형성된 축광층(20)은 대기 중에 노출되지 않아 수명이 장구히 연장될 수 있다.

한편, 반구형 및 속이 빈 반구형 표시구(10)의 경우에는 축광제가 유리 표시구(10)의 표면, 즉, 표시구(10)의 외주면 또는 내주면에 일체로 융착되어 축광층(20)이 형성된다(도 4 및 도 5 참조).

<반사체 접합단계>

반사체 접합단계(S400)는 축광층(20)이 일체로 형성된 표시구(10)의 배면에 반사체(30)를 접합하는 단계로서, 도 6은 판형태로 구비되는 반사체(30)를 표시구(10) 저면에 밀착 고정하는 상태를 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 않고 표시구(10) 저면에 도료형태의 반사체를 도포할 수도 있다.

이때, 상기의 반사체(30)는 표시구(10) 상으로 외부 빛(태양광 또는 실내등)이 조사되면 축광층(20)이 빛에너지를 1차로 축척하고, 이어서 반사체(30)를 통하여 반사된 배광에 의해 2차로 축척되는 2중 축척구조를 가지므로 높은 휘도로 그 발광시간이 오래도록 지속되는 이점이 있다. 그리고 암전상태에서 축광층(20)의 배면으로 조사되는 빛은 반사체(30)에 의해 상부로 반사되므로 전체적인 휘도가 향상되는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축광식 유도 표시구 제조방법의 작용효과를 살펴보면, 종래 시트 또는 필름 형태의 축광제를 이용한 표시구와 달리 축광제가 소성공정에 의하여 유리 표시구(10)에 일체화되어, 마모 및 훼손으로 인해 기능을 발휘하지 못하는 문제점이 방지된다.

그리고 종래 합성수지에 축광제를 혼합하는 방법과 달리 환원소성분위기에서 축광제와 표시구(10)가 일체화되어 고온에서도 축광제의 산화가 방지되고 결과적으로 휘도의 저하가 없고, 또한 한 쌍의 유리부재(10a,10b)로 표시구(10)를 형성한 경우, 축광층(20)이 표시부의 심부에 완전 밀폐된 상태로 대기와 차단되어 산화에 의한 축광제의 휘도 및 축척율 저하, 수분 침투로 인한 오염(변질), 특히 화재와 같은 비상 상황 시에 주변 환경이 고온으로 상승하여도 쉽게 녹거나 훼손되지 않아 유도 표시구의 기능이 지속적으로 유지되는 이점이 있다.

한편으론, 종래 LED를 이용한 표시구에 대비하여, 표시구 이외에 배전설비를 하거나 별도의 태양열 전지판을 설치할 필요가 없으므로, 시공 및 유지관리비가 저렴한 이점이 있다.

10: 표시구 10a,10b: 유리부재
15: 표식문양홈 20: 축광층
30: 반사체

Claims

용융된 유리를 금형에 투입하여 표시구(10)를 형성하되, 상기 표시구(10)는 반구형 또는 속이 빈 반구형으로 성형하는 표시구 성형단계(S100)와;
상기 표시구(10)를 800~900℃로 가열 또는 유지하는 표시구 예열단계(S150)와;
상기 성형된 표시구(10)에 분말 형태의 축광제를 도포하되, 상기 반구형 표시구의 외주면이나 속이 빈 반구형 표시구의 내주면에 축광제를 도포하는 축광제 도포단계(S200)와;
상기 표시구(10)를 환원염소성분위기에서 900~1200℃의 온도로 3~6시간 소성하여 유리 표시구(10)와 축광제를 일체화하는 환원염 소성단계(S300)를 포함하여 구성함으로써;
환원염 소성단계(S300) 후 표시구(10)의 표면에 축광층(20)이 일체로 융착되도록 한 것을 특징으로 하는 축광식 유도 표시구의 제조방법.
삭제
삭제