KR101797609B1 - 태양광 조절 투명 구조물 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저렴한 비용과 간단한 공정으로 소형부터 대면적까지 제조 가능하고, 제조공정 중에 가열 및 건조 공정이 필요치 않으며, 가시광선 투과율 저하를 유발하지 않으면서 자외선 및 적외선 대부분은 차단할 수 있는 투명 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양광 조절 투명 구조물은, 투명 기재; 및 상기 투명 기재의 일면 상 구비되어 자외선 및 적외선을 차단하는 차단 매체를 포함하고, 상기 차단 매체는 고분자 전구체, 인산기를 갖는 고분자 전구체, 광개시제, 및 가용성 금속화합물로 이루어지는 조성물이 광 경화로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양광 조절 투명 구조물은, 투명 기재; 및 상기 투명 기재의 일면 상 구비되어 자외선 및 적외선을 차단하는 차단 매체를 포함하고, 상기 차단 매체는 고분자 전구체, 인산기를 갖는 고분자 전구체, 광개시제, 및 가용성 금속화합물로 이루어지는 조성물이 광 경화로 형성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 투명 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물 창, 수송기관의 창, 유리문 및 온실 등과 같은 곳에 설치되어 자외선 및 적외선을 차단할 수 있는 태양광 조절 투명 구조물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 건축 및 수송기관의 창에 사용되는 투명유리는 태양광선의 자외선을 차단하지 못해 피부노화를 유발하거나 실내의 가구나 내장재의 황변 또는 노화를 유발하고, 태양광선의 적외선을 차단하지 못해 여름철 냉방부하를 증가시키는 문제점이 있었다. 이에 일부 유리는 어느정도 자외선을 차단하거나 적외선을 일부 차단하는 유리를 제조하기 위해서 SiO2 , Al2O3, Na2O+K2O, CaO 및 MgO를 포함하는 소다라임 유리 성분에 Fe2O3, CoO, Se, MnO2 및 CeO2 로 구성되는 착색 성분들을 고온에서 용융 혼합시켜 착색유리로 만든 제품 등이 있지만 자외선과 적외선을 차단시키는 성능이 충분치 못하며 생산 설비 투자 비용이 매우 증가하는 문제점이 있었다.
종래 태양광 조절 구조물로는 투명 필름 또는 투명 유리의 일면 또는 양면에 자외선 또는 적외선을 흡수 및/또는 반사시키는 물질, 즉 자외선 산란물질인 산화티타늄 또는 산화아연을, 자외선을 흡수하는 물질인 합성유기화합물을 진공 상태에서 코팅시키거나 투명 도료 성분에 혼합하여 도막을 형성시킨 제품들이 있으며, 적외선을 반사시키는 산화티타늄(Titanium Oxide), 은(Ag), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide), 안티몬 주석 산화물(Antimony Tin Oxide), 텅스텐 산화물(tungsten oxide) 등을 진공상태에서 코팅시킨 제품들이 있다.
그러나, 이러한 종래 태양광 조절 구조물은 대면적에 적용하기에는 제조 공정상의 한계 내지 비효율적인 측면이 있었다. 즉, 진공상태에서 투명필름에 코팅하기 위해서는 진공 증착 또는 스퍼터링 공법을 이용하는데, 이를 위해서는 고가의 진공 증착 장비가 필요하며 그에 따라 코팅 면적이 제한되고, 높은 청정도의 클린룸 설비가 필수적으로 필요하게 된다. 또한 투명유리에 열차단 물질을 코팅하는 기술의 경우도 고가의 진공 증착(vacuum evaporation), 스퍼터링 (sputtering) 또는 화학 열분해(chemical pyrolysis) 코팅 설비가 필요하기 때문에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다. 한편, 투명 도료 성분에 자외선 또는 적외선을 흡수시키는 산화물 입자를 분산시켜 도막을 형성시키는 경우는 입자들이 가시광선의 투과율을 크게 감소시키게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 대비 더 저렴한 비용과 간단한 공정으로 소형부터 대면적까지 제조 가능하고, 제조공정 중에 건조 공정이 필요치 않으며, 산화물 입자들에 의한 가시광선 저하를 유발하지 않는 태양광 조절 투명 구조물 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양광 조절 투명 구조물은, 투명 기재; 및 상기 투명 기재의 일면 상 구비되어 자외선 및 적외선을 차단하는 차단 매체를 포함하고, 상기 차단 매체는 고분자 전구체, 인산기를 갖는 고분자 전구체, 광개시제, 및 가용성 금속화합물로 이루어지는 조성물이 광 경화로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양광 조절 투명 구조물 및 이의 제조 방법에 의하면, 종래 대비 보다 저렴한 비용과 간단한 공정으로 소형부터 대면적까지 제조 가능하고, 제조공정 중에 건조 공정이 필요치 않아 인체에 유해한 환경 오염이 발생하지 않는 효과가 있다.
또한, 산화물 입자들에 의한 가시광선 투과율 저하를 유발하지 않으면서 자외선 및 적외선 대부분은 차단할 수 있는 바, 특히 자외선 차단과 단열 목적으로 사용되는 건물 창, 수송기관의 창, 자동차 선루프, 유리문 및 온실 등과 같은 각종 태양광 조절 차단 투명 구조물 등에 널리 적용할 수 있게 되었다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위, 아래 또는 종단부에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우 뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "합착된다" 거나 "접합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 조절 투명 구조물은 자외선 및 적외선 차단 기능을 갖는 투명 구조물로서, 적어도 하나의 투명 기재(10)와, 상기 투명 기재(10)의 적어도 일면 상에 액상으로 도포 내지 코팅된 후 광 경화에 의해 고형화되는 차단 매체(20)를 포함한다.
이러한 차단 매체(20)는 투명하게 형성되어 투명 기재(10)로 입사되는 광 중 자외선 및 적외선은 대부분 차단하면서 가시광선은 적어도 40% 이상 투과시킬 수 있도록 기능한다.
차단 매체(20)는 고분자 전구체, 인산기를 갖는 고분자 전구체, 광개시제, 및 가용성 금속화합물로 이루어지는 조성물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 차단 매체(20)를 구성하는 고분자 전구체(polymer precursor)는 음이온인 라디칼에 의해 고분자 반응이 진행되고, 인산기를 갖는 고분자 전구체와 가용성 금속 화합물에 양호한 상용성이 있는 것이라면 어떠한 고분자 전구체라도 사용 가능하다.
바람직한 실시예에 따르면, 고분자 전구체는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메틸 메스아크릴레이트, 에틸 메스아크릴레이트, 프로필 메스아크릴레이트, 부틸 메스아크릴레이트, t-부틸 (메스)아크릴레이트, 이소부틸 (메스)아크릴레이트, 헥실 (메스)아크릴레이트, 옥틸 (메스)아크릴레이트, 이소옥틸(메스)아크릴레이트, 에틸헥실 (메스)아크릴레이트, 글리시딜 (메스)아크릴레이트, 불포화 카르복시산의 하이드록시알킬 에스테르, 아크릴산, 메타크릴산, 하이드록시에틸(메스)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메스)아크릴레이트, 하이드록시 부틸 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디(메스)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디(메스)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메스)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디(메스)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디(메스)아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디(메스)아크릴레이트, 1,4-부타네디올 디(메스)아크릴레이트, 1,6-헥사네디올 디(메스)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메스)아크릴레이트, 2(2-에톡시에톡시 에틸 아크릴레이트, 트리메틸롤프로판 트리(메스)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리(메스)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메스)아크릴레이트, 라우릴 (메스)아크릴레이트, 카프로락톤 아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴 (메스)아크릴레이트, 및 이소보닐아크릴레이트 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 구성할 수 있다.
본 발명의 차단 매체(20)를 구성하는 인산기를 갖는 고분자 전구체(phosphate- containing polymer precursor)는 음이온인 라디칼에 의해 고분자 반응이 진행되고, 가용성 금속 화합물에 양호한 상용성이 있는 것이라면 어떠한 인산기를 갖는 고분자 전구체라도 사용 가능하다.
바람직하게는, 2-하이드록시에틸 메스아크릴레이트 포스페이트(HEMA Phosphate), 비스-(2-(메스아크릴로이록시)에틸)포스페이트 (bis HEMA Phosphate), 모노(2-아크릴로일옥시에틸산 포스페이트 (Mono(2-Acryloyloxyethyl)acid phosphate), 알파-2-프로펜-1-일-폴리에틸렌글리콜-오메가 포스페이트(alpha-2-propen-1-yl-polyethyleneglycol-omega phosphate), 폴리에틸렌글리콜 메스아크릴레이트 포스페이트, 에틸렌글리콜 메스아크릴레이트 포스페이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트 포스페이트, 트리아크릴로일옥시에틸 포스페이트, 폴리프로필렌글리콜 메스아크릴레이트 포스페이트, 및 폴리프로필렌글리콜 아크릴레이트 포스페이트 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 구성할 수 있다.
그리고, 이러한 인산기를 갖는 고분자 전구체는 고분자 전구체 대비 20 내지 233 중량% 범위 내의 조성비를 갖도록 형성된다. 이는, 인산기를 갖는 고분자 전구체를 20 중량% 미만으로 형성하면 자외선 및 적외선 차단 효과가 급감하여 특히 일정 수준 이상의 자외선 및 적외선 차단율을 요구하는 상업/주거용 대상물(예컨대, 건물 창호, 자동차 선루프, 수송기관의 창 등)에 부적합하게 되고, 233 중량%를 초과하여 형성하면 지나치게 높은 유리전이온도를 나타내어 차단 매체(20)에 금이 가는 크랙(crack) 결함이 발생하거나 재료의 원가가 상승하기 때문이다.
본 발명의 차단 매체(20)를 구성하는 광개시제(photo initiator)는 빛에 의해 라디칼을 형성하여 고분자 전구체와 작용하여 중합반응을 일으킬 수 있는 것이라면, 어떠한 광개시제라도 사용 가능하다.
바람직한 실시예에 따르면, 광개시제는 Irgacure 184, Irgacure 1173, Irgacure 651, Irgacure 754, Irgacure 819, Irgacure 907, Irgacure 2959, Irgacure BP, Irgacure MBF, 및 Irgacure TPO 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 구성할 수 있다.
그리고, 광개시제는 차단 매체(20)의 구성 중 고분자화될 수 있는 고분자 전구체 전체의 중량 총합 대비 0.1 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.2 ~ 6 중량% 범위 내의 조성비로 구성된다. 여기서, 상기 '고분자 전구체 전체'란 예컨대 도 1 실시예의 경우 고분자 전구체와 인산기를 갖는 고분자 전구체를 지칭한다.
이는, 광개시제를 0.1 중량% 미만으로 형성하면 고분자 전구체의 고분자화 반응이 충분치 못하여 유동성이 있는 차단 매체(20)로 사용할 수 없게 되고, 10 중량%를 초과하여 형성하면 미반응의 광개시제가 시간이 경과함에 따라 차단 매체(20)의 노화를 증가시키는 문제가 발생하기 때문이다.
본 발명의 차단 매체(20)를 구성하는 가용성 금속화합물(soluble metallic compound)은 구리 화합물 및(또는) 철 화합물 중, 고분자 전구체(즉, 도 1의 경우 고분자 전구체 또는 인산기를 갖는 고분자 전구체)에 용해될 수 있는 화합물로 구성된다.
바람직한 실시예에 따르면, 가용성 금속화합물은 아세틸아세트산 구리(copper acetylacetonate), 에틸아세토아세트산 구리(copper ethylaceto acetate), 초산동(copper acetate), 염화구리(copper chloride), 스테아르산구리 (copper stearate), 벤조산구리(copper benzoate) , 피로인산구리 (copper pyrophosphate), 나프텐산구리(copper naphthenate), 시트르산구리(copper citrate), 옥살산 철(iron oxalate), 초산철(iron acetate), 염화철(iron chloride), 및 시트르산철(iron citrate) 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 구성할 수 있다.
한편, 가용성 금속화합물은 차단 매체(20)의 구성 중 고분자화될 수 있는 고분자 전구체 전체의 중량 총합 대비 0.1 ~ 50 중량%, 바람직하게는 0.2 ~ 45 중량% 범위 내의 조성비로 구성된다. 여기서, 상기 '고분자 전구체 전체'란 예컨대 도 1 실시예의 경우 고분자 전구체와 인산기를 갖는 고분자 전구체를 지칭한다.
이는, 가용성 금속화합물을 0.1 중량% 미만으로 구성하면 자외선 및 적외선 차단 효과가 급감하여 특히 일정 수준 이상의 자외선 및 적외선 차단율을 요구하는 상업/주거용 대상물(예컨대, 건물 창호, 자동차 선루프, 수송기관의 창 등)에 부적합하게 되고, 50 중량%를 초과하여 구성하면, 차단 매체(20)와 투명 기재(10) 간의 접착력이 저하되는 문제가 있기 때문이다.
본 발명의 차단 매체(20)는 가용성 전이금속 화합물을 더 포함할 수 있는데, 상기 경우, 가용성 전이금속 화합물은 고분자 전구체 또는 인산기를 갖는 고분자 전구체에 용해될 수 있는 화합물로 구성된다.
예컨대, 가용성 전이금속 화합물은 망간, 코발트 및 니켈 화합물 중에서 선택된 적어도 어느 하나로 구성될 수 있다.
본 발명의 차단 매체(20)는 차단 매체의 특성 향상, 즉 투명 기재(10)와의 접착력을 향상시키는 접착력 향상제(adhesion promoting agent)를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 접착력 향상제는 실란 화합물을 사용할 수 있으며, 이러한 실란 화합물은 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐메틸디클로로실란, 메틸비닐디메톡시실란, 메틸비닐디에톡시실란, 3-아미노프로필트리에톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리메톡시실란, N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필트리에톡시실란, 아미노프로필메틸디메톡시실란, 3-아미노프로필트리메톡시실란, 3-글리독시프로필트리메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 및 3-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다.
그리고, 접착력 향상제는 차단 매체(20)의 구성 중 고분자화될 수 있는 고분자 전구체 전체(도 1의 경우 고분자 전구체와 인산기를 갖는 고분자 전구체)의 중량 총합 대비 0.1 ~ 15 중량%의 조성비로 구성하는 것이 바람직하다.
이는, 접착력 향상제를 0.1 중량% 미만으로 구성하면 접착력 향상 효과가 거의 없게 되고, 15 중량%를 초과하여 구성하면 해당 범위부터는 접착력 향상 증가률이 급감하여 비효율적이기 때문이다.
본 발명의 차단 매체(20)는 추가적으로 여러 종류의 첨가제가 더 포함될 수 있다. 예컨대, 고분자 전구체의 특성 열화를 감소시키기 위해 산화방지제, 자외선 흡수제/안정제가 추가적으로 포함될 수 있고, 색상의 변화를 위하여 염료 및 안료가 추가적으로 포함될 수 있으며, 조성물의 점도 조절을 위해 흄드실리카와 같은 다공성 나노 입자들이 추가적으로 포함될 수 있다,
이러한 첨가제는 고분자 전구체(도 1의 경우 고분자 전구체 또는 인산기를 갖는 고분자 전구체)에 가용성 또는 분산성이 있어야 하고, 그 조성비는 차단 매체(20)를 구성하는 전체 조성물 중량 대비 0.001 ~ 20 중량%가 바람직하다.
이는, 첨가제를 0.001 중량% 미만으로 구성하면 첨가제의 효과가 미약하며, 20 중량%를 초과하여 구성하면 차단 매체(20)의 자외선 및 적외선 차단 효과를 저하시키는 문제점이 있기 때문이다.
전술한 바와 같은 차단 매체(20)는 다음과 같은 제조 공정을 통해 도 1과 같은 구조를 갖는 태양광 조절 투명 구조물을 형성하게 된다.
투명 기재(10)의 일면 상에 전술한 조성 및 조성비를 갖는 차단 매체(20)를 일정 두께로 도포 내지 코팅한 후, 자외선, 전자빔 또는 가시광선에 일정 시간 노출시키면 차단 매체(20) 조성물의 고분자 반응이 일어나게 되고, 반응이 완료된 차단 매단 적층 구조물은 도 1과 같은 투명하면서도 자외선 또는 적외선을 흡수 차단하는 투명 구조물이 된다.
여기서, 차단 매체(20)가 도포되는 두께는 약 0.01 ~ 10 mm 범위로 구성할 수 있으며, 바람직하게는 0.1 ~ 3mm 의 두께로 구성하면 자외선 및 적외선 차단 효과를 충분히 구현할 수 있다.
여기서, 상기 '투명 기재(10)'는 유리 및 플라스틱 등이 사용될 수 있으나 투명한 것이 바람직하며, 한 겹 이상의 다층으로 구성할 수도 있다. 예컨대, 투명 기재(10)를 유리로 구성할 경우 일반 투명 유리, 반투명 유리, 에칭 유리, 채색 유리, 강화 유리, 접합 유리, 망입 유리, 자외선 흡수 유리, 금속코팅 유리 등 사용 목적에 따라 특별한 제한이 없이 채용할 수 있으며, 플라스틱으로 구성할 경우 투명 아크릴 수지판 (acrylic resin), 폴리 카보네이트 수지판(poly carbonate) 뿐만 아니라 일반 펫트 필름(PET film), 금속 코팅 필름(metal coated film) 또는 사란 필름(Saran film made by Dow Product), 에이클라 필름(Aclar film made by Allied Product) 등 사용 목적에 따라 특별한 제한이 없이 채용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도이다. 제2 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물은 전술한 제1 실시예의 차단 매체(20)와 동일한 조성 및 조성비로 구성되며, 다만 그 적층 구조에서 차이점이 있다. 이하에서는 그 차이점 위주로 설명하도록 한다.
도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물은 복수의 투명 기재(31,41)를 이용하여 종국에는 도 1의 태양광 조절 투명 구조물을 제조하는 방식이다.
구체적으로, 그 상부 표면에 이형처리(release treatment)가 된 제1 투명 기재(31)를 준비한 후, 상기 이형처리된 상부 표면 상에 일정 두께로 전술한 차단 매체(20)를 도포 내지 코팅한다.
그리고, 차단 매체(20) 상부를 산소에 대해 차단하기 위하여 또 다른 하나의 투명 기재(제2 투명 기재)(41)로 덮은 후, 자외선, 전자빔 또는 가시광선에 일정 시간 노출시키면 차단 매체(20) 조성물의 고분자 반응이 일어나게 되고, 반응이 완료된 후 이형처리된 제1 투명 기재(31)를 제거하면, 최종적으로 도 1과 같은 구조의 태양광 조절 투명 구조물을 수득할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도이다. 제3 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물은 전술한 제1 실시예의 차단 매체(20)와 동일한 조성 및 조성비로 구성되며, 다만 그 적층 구조에서 차이점이 있다. 이하에서는 그 차이점 위주로 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 제3 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물은 간격 유지재(50)가 개재된 복층 투명 유리 구조물 형태로 구성된다.
구체적으로, 제3 실시예의 투명 구조물은 제1 투명 기재(30)와, 상기 제1 투명 기재(30)와 대향하며 이격 배치되는 제2 투명 기재(40), 및 제1 투명 기재 (30)와 제2 투명 기재(40) 사이에 개재되어 이들과 함께 내부 셀 공간을 형성하는 간격 유지재(50)를 포함한다.
그리고, 이렇게 마련되는 내부 셀 공간에는 전술한 차단 매체(20)가 주입된 후 밀봉되고, 밀봉이 완료된 내부 셀 공간은 자외선, 전자빔 또는 가시광선에 일정 시간 노출시키면 셀 공간에 충진되어 있는 차단 매체(20) 조성물의 고분자 반응이 일어나게되어, 종국에는 도 3과 같이 투명하면서도 자외선 및 적외선을 흡수 차단하는 투명 구조물이 완성된다.
한편, 도 3 실시예의 간격 유지재(50)는 제1 투명 기재(30)와 제2 투명 기재 (40)간의 간격을 유지하고, 이들 사이에 외부로부터 밀폐된 공간을 형성하기 위한 격벽 역할을 하도록 구성되어, 전술한 내부 셀 공간에 액상의 차단 매체(20)를 주입시 차단 매체(20)가 외부로 누출되는 것을 억제하는 기능을 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 간격 유지재(50)는 스페이서 또는 실란트로 구성할 수 있다. 간격 유지재를 실란트로 구성할 경우, 일반 복층 유리(insulating glass unit) 또는 접합유리(laminated glass) 제조시 사용되는 폴리비닐 부티랄 (polyvinyl butyral), 에틸렌 비닐 아세테이트 수지(ethylene vinyl acetate resin), 에폭시 수지(epoxy resin), 아크릴 수지(acrylic resin), 이소부틸렌 (isobutylene), 실리콘(silicon) 또는 폴리 설파이드(polysulfide) 등을 사용할 수 있으며, 또는 저온 용융 유리 페이스트인 프릿트(frit)가 사용될 수 있다. 이러한 실란트는 열 경화성, 광 경화성 등 각기 다른 특성을 갖는 실란트 등이 있어, 본 발명의 태양광 조절 투명 구조물의 제조 공정의 필요에 따라 선택되어 사용될 수 있다.
간격 유지재를 스페이서로 구성할 경우, 스페이서는 특히 제1 투명 기재와 제2 투명 기재 사이의 간격을 일정하게 유지시켜 주는 역할을 하며, 양면 테이프 또는 전술한 실란트 재료로 구성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 단면도이다. 제4 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물은 전술한 제1 실시예의 차단 매체(20)와 동일한 조성 및 조성비로 구성되며, 다만 그 적층 구조에서 차이점이 있다. 이하에서는 그 차이점 위주로 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면, 제4 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물은 제3 실시예의 투명 구조물에 불활성 가스층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 제3 실시예에 따른 태양광 조절 투명 구조물의 제2 투명 기재(40) 상에 제3 투명 기재(60)가 간격을 두고 대향 배치되고, 제2 투명 기재(40)와 제3 투명 기재(60) 사이에는 스페이서(51)가 개재되어 또 다른 하나의 내부 셀 공간을 형성하며, 상기 스페이서(51) 외주를 따라 실란트(53)가 주입되어 상기 내부 셀 공간이 외부로부터 밀폐될 수 있도록 구성된다.
그리고, 이와 같이 제2 투명 기재(40)와 제3 투명 기재(60) 사이에 마련되는 내부 셀 공간에는 불활성 가스(70)가 주입됨으로써 불활성 가스층이 더 적층 구비되는 태양광 조절 투명 구조물이 완성된다.
한편, 전술한 제1 내지 제4 실시예 외에, 여러 가지 조합에 따른 접합 구조물의 제조에도 다른 필요한 공정들을 부가 또는 삭제시켜 적용할 수 있다. 예를 들어, 완성된 태양광 조절 투명 구조물은 필요하다면 밀봉 수단이 위치한 부분을 잘라내고 사용할 수도 있을 것이다.
이하에서는, 다양한 조건으로 제작된 본 발명의 태양광 조절 투명 구조물에 대한 성능 시험 결과에 대해 설명하도록 한다.
본원 발명자는 다음의 시험예 1 내지 시험예 3과 같은 조건으로 태양광 조절 투명 구조물를 제작하여 자외선, 적외선 및 가시광선 투과 성능을 시험을 하였고, 이에 따른 시험 결과는 표 1과 같다.
<시험예 1>
고분자 전구체 혼합물 42.27 중량부, 인산기를 갖는 고분자 전구체 20.53 중량부, 광개시제 혼합물 3.2 중량부, 초산동 18.91 중량부, 옥살산 철 0.79 중량부, 흄드 실리카 15.1 중량부로 이루어진 차단 매체 조성물을 표 1과 같이 만든 후, 그 조성물을 3 mm 두께와 10 평방 센티미터의 소다회 유리판 1장의 일면에 0.5 mm의 두께로 도포하였다. 그리고 도포된 조성물을 산소가 차단된 분위기에서 40W의 UV 형광등에 약 40분간 노광하여 도 1과 같은 태양광 조절 투명 구조물을 제조하였다.
| 고분자 전구체 | 인산기를 갖는 고분자 전구체 | 광개시제 | 가용성 금속 화합물 | 첨가제 |
| PETMA | Bis HEMA Phosphate | Irgacure 184 | Cu Acetate | 흄드실리카 |
| TMPTA | Irgacure 819 | Fe Oxalate | ||
| EGDA | ||||
| HEMA | ||||
| THFA |
여기서, PETMA: Pentaerythritol tetramethacrylate, TMPTA: Trimethylol propane triacrylate, EGDA: Ethylene glycol diacrylate, HEM: 2-Hydroxyethyl methacrylate, THFA: Tetrahydrofurfuryl acrylate, Bis HEMA Phosphate: bis-(2-(Methacryllyloxy)ethyl) phosphate, Irgacure 184: 1-Hydroxy-cyclohexyl -phenyl-ketone, Irgacure 819: Phosphine oxide, phenyl bis(2,4,6-trimethyl benzoyl)
<시험예 2>
고분자 전구체 혼합물 58.49 중량부, 인산기를 갖는 고분자 전구체 12.72 중량부, 광개시제 혼합물 1.71 중량부, 벤조산 구리 14.16 중량부, 옥살산 철 0.44 중량부로 이루어진 차단 매체(20) 조성물을 표 2와 같이 만들었다.
그리고, 3 mm 두께와 10 평방 센티미터의 소다회 유리판 2장 사이에 간격 유지재를 개재하여 1mm의 내부 셀 공간을 형성하고, 상기 내부 셀 공간에 시험예 2의 차단 매체를 주입시킨 후 밀봉하였다. 밀봉된 셀을 40W의 UV 형광등에 약 40분간 노광하여 도 3과 같은 태양광 조절 투명 구조물을 제조하였다.
| 고분자 전구체 | 인산기를 갖는 고분자 전구체 | 광개시제 | 가용성 금속 화합물 |
| MMA | Bis HEMA Phosphate | Irgacure 651 | Cu Benzoate |
| BA | Irgacure TPO | Fe Oxalate | |
| EHA |
여기서, MMA: Methyl methacrylate, BA: Butyl acrylate, EHA: Ethyl hexyl acrylate, Bis HEMA Phosphate: bis-(2-(Methacryllyloxy)ethyl) phosphate, Irgacure 651: Benzyldimethyl-ketal, Irgacure TPO: Diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl)- phosphine oxide
시험예 1 및 시험예 2에 따라 제조된 태양광 조절 투명 구조물 각각에 대하여 자외선, 적외선 및 가시광선 투과율을 측정하였으며, 그 측정 결과는 다음의 표 3과 같다.
참고로, 표 3의 투과율은 EDTM, Inc.의 "Spectrum Detective Transmission Meter, Model # SD2400" 기기를 사용하여 측정한 결과치이다.
| 구분 | 자외선 투과율(%) | 가시광선 투과율(%) | 적외선 투과율(&) | 비고 |
| 시험예1 | 0 | 60 | 2 | 3mm 투명 기재 |
| 시험예2 | 0 | 55 | 0 | 3mm 투명 기재×2 |
| 기존 소다라임 유리 | 58 | 89 | 80 | 6mm 투명 유리판 |
표 3의 측정 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 태양광 조절 투명 구조물은 가시광선은 절반 이상 투과하면서 자외선과 적외선은 대부분 차단하는 바, 적외선 및 자외선 투과율에 있어서 기존의 투명 소다라임 유리 대비 현저한 성능차를 구현하고 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
10: 투명 기재 20: 차단 매체
30,31: 제1 투명 기재 40, 41: 제2 투명 기재
50: 간격 유지재 51: 스페이서
53: 실란트 60: 제3 투명 기재
70: 불활성 가스
30,31: 제1 투명 기재 40, 41: 제2 투명 기재
50: 간격 유지재 51: 스페이서
53: 실란트 60: 제3 투명 기재
70: 불활성 가스
Claims (9)
- 태양광 조절 기능을 갖는 투명 구조물로서,
투명 기재; 및 상기 투명 기재의 일면 상 구비되어 자외선 및 적외선을 차단하는 차단 매체를 포함하고,
상기 차단 매체는,
고분자 전구체, 인산기를 갖는 고분자 전구체, 광개시제, 및 가용성 금속화합물로 이루어지는 조성물이 광 경화로 형성되고,
상기 가용성 금속화합물은,
상기 고분자 전구체와 상기 인산기를 갖는 고분자 전구체의 총합 대비 0.1 ~ 50 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조절 투명 구조물.
- 태양광 조절 기능을 갖는 투명 구조물로서,
제1 투명 기재; 상기 제1 투명 기재와 대향하며 이격 배치되는 제2 투명 기재; 상기 제1 투명 기재와 상기 제2 투명 기재 사이에 개재되어 내부 셀 공간을 형성하는 간격 유지재; 및 상기 내부 셀 공간에 충진되어 자외선 및 적외선을 차단하는 차단 매체를 포함하고,
상기 차단 매체는,
고분자 전구체, 인산기를 갖는 고분자 전구체, 광개시제, 및 가용성 금속화합물로 이루어지는 조성물이 광 경화로 형성되고,
상기 가용성 금속화합물은,
상기 고분자 전구체와 상기 인산기를 갖는 고분자 전구체의 총합 대비 0.1 ~ 50 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조절 투명 구조물.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 가용성 금속화합물은 상기 고분자 전구체 또는 상기 인산기를 갖는 고분자 전구체에 용해될 수 있는 구리 화합물 및 철 화합물 중에서 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양광 조절 투명 구조물.
- 삭제
- 제3 항에 있어서,
상기 차단 매체는, 상기 고분자 전구체 또는 상기 인산기를 갖는 고분자 전구체에 용해될 수 있는 가용성 전이금속 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 조절 투명 구조물.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 인산기를 갖는 고분자 전구체는 상기 고분자 전구체 대비 20 ~ 233 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조절 투명 구조물.
- 제2 항에 있어서,
상기 제2 투명 기재와 대향하며 이격 배치되는 제3 투명 기재;
상기 제2 투명 기재와 상기 제3 투명 기재 사이에 개재되어 또 다른 내부 셀 공간을 형성하는 또 다른 간격 유지재;
상기 또 다른 내부 셀 공간을 밀폐하는 실란트; 및
상기 또 다른 내부 셀 공간에 주입되는 불활성 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 조절 투명 구조물.
- 태양광 조절 기능을 갖는 투명 구조물 제조 방법으로서,
투명 기재의 일면 상에, 고분자 전구체, 인산기를 갖는 고분자 전구체, 광개시제, 및 가용성 금속화합물로 이루어지는 차단 매체 조성물을 도포하는 제1 단계; 및 상기 투명 기재의 일면 상에 도포된 상기 차단 매체 조성물을 광 경화시키는 제2 단계를 포함하고,
상기 가용성 금속화합물은,
상기 고분자 전구체와 상기 인산기를 갖는 고분자 전구체의 총합 대비 0.1 ~ 50 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조절 투명 구조물 제조 방법.
- 태양광 조절 기능을 갖는 투명 구조물 제조 방법으로서,
상호 대향 배치되는 제1 투명 기재와 제2 투명 기재 사이에 간격 유지재를 개재하여 내부 셀 공간을 형성하는 제1 단계; 상기 내부 셀 공간에, 고분자 전구체, 인산기를 갖는 고분자 전구체, 광개시제, 및 가용성 금속화합물로 이루어지는 차단 매체 조성물을 주입하는 제2 단계; 및 상기 내부 셀 공간에 주입된 상기 차단 매체 조성물을 광 경화시키는 제3 단계를 포함하고,
상기 가용성 금속화합물은,
상기 고분자 전구체와 상기 인산기를 갖는 고분자 전구체의 총합 대비 0.1 ~ 50 중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 조절 투명 구조물 제조 방법.
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