KR102123294B1 - 광 연출 입자 - Google Patents

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KR102123294B1 KR1020190155169A KR20190155169A KR102123294B1 KR 102123294 B1 KR102123294 B1 KR 102123294B1 KR 1020190155169 A KR1020190155169 A KR 1020190155169A KR 20190155169 A KR20190155169 A KR 20190155169A KR 102123294 B1 KR102123294 B1 KR 102123294B1
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Abstract

본 발명은 광 연출 입자에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광 연출 입자는 다층으로 형성되되, 색감이 없는 투명한 층, 색감이 있는 투명한 층, 반투명한 층 및 불투명한 층으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 층으로 이루어진다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 광 연출 입자는 2 이상의 다층으로 이루어진 다면체 형상으로 광 연출 입자를 형성함으로써, 조명 기능 이외에, 상기 광 연출 입자로 조사되는 광원의 빛을 이용하여 다양하고 다채로운 색감을 표현함으로써 심미감을 구현할 수 있다.

Description

광 연출 입자{LIGHT PRODUCING PARTICLES}
본 발명은 광 연출 입자에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2 이상의 다층으로 이루어진 다면체 형상으로 광 연출 입자를 형성함으로써, 조명 기능 이외에, 상기 광 연출 입자로 조사되는 광원의 빛을 이용하여 다양하고 다채로운 색감을 표현함으로써 심미감을 구현할 수 있는 광 연출 입자에 관한 것이다.
20세기 이후 전기의 사용이 활발해지면서, 산업용뿐만 아니라 일상 생활용으로도 광원을 이용한 제품들이 많이 출시되었다.
여기에서 광원이라 함은 태양광, 전구, 형광등 및 백열등 등이며, 최근에는 LED 등의 발광소자나, LCD 등의 발광패널 등이 많이 사용되고 있다.
일상 생활에서 예를 들면, 광원은 간판의 측부나 후방에 장착되어 간판을 좀더 눈에 잘 뛰게 하도록 하거나, 실내의 천장이나 스탠드 등에 장착되어 실내를 밝히거나, 차량의 전후방에 장착되어 신호를 표시하거나 어두울 때 도로를 밝히는 기능을 한다.
또한, 광원을 이용하여 시각적으로 보기 좋은 장식의 효과를 나타낼 수도 있다. 이러한 광 연출장치는, 장식용의 액자로 사용될 수도 있고, 간판 등으로도 사용될 수 있다.
그러나 종래의 이러한 광 연출 기술은 1차원적으로 표현되기 때문에 표현할 수 있는 형상에 한계가 있고, 다양하고 다채로운 색감을 표현하지 못하는 문제점이 있었다.
국내등록특허 제10-1054477호(2011년 07월 29일 등록) 국내등록실용 제20-0467449호(2013년 06월 07일 등록) 국내공개특허 제10-2016-0035936호(2016년 04월 01일 공개)
본 발명은 2 이상의 다층으로 이루어진 다면체 형상으로 광 연출 입자를 형성함으로써, 조명 기능 이외에, 상기 광 연출 입자로 조사되는 광원의 빛을 이용하여 다양하고 다채로운 색감을 표현함으로써 심미감을 구현할 수 있는 광 연출 입자를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 조사되는 광의 분산 안정성이 우수하고 태양광, 전구, 형광등 및 백열등이나 LED 등의 발광소자나, LCD 등의 발광패널 등과 같은 광원을 이용하여 시각적으로 보기 좋고 우수한 장식의 효과를 나타낼 수 있는 광 연출 입자를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 광 연출 입자는 다층으로 형성되되, 색감이 없는 투명한 층, 색감이 있는 투명한 층, 반투명한 층 및 불투명한 층으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 층으로 이루어진 광 연출 입자로서, 상기 광 연출 입자는 제 1층, 제 2층, 제 3층 및 제 4층이 순차적으로 형성된 다층 구조로 형성되되, 상기 제 1층은 안료, 안료 분산제 및 제1 바인더를 포함하는 제 1층 조성물을 혼합한 후 원뿔 형상으로 형성된 성형틀 내에서 경화시켜 형성되고, 상기 제 2층은 금속분말 및 제2 바인더를 포함하는 제 2층 조성물을 혼합하고, 상기 제 2층 조성물을 상기 제 1층 상에 도포한 후 경화시켜 형성되며, 상기 제 3층은 시광안료 및 제3 바인더를 포함하는 제 3층 조성물을 혼합하고, 상기 제 3층 조성물을 상기 제 2층 상에 도포한 후 경화시켜 형성되고, 상기 제 4층은 에폭시 수지 및 불소 변성 폴리우레탄으로 이루어진 제4 바인더를 상기 제 3층 상에 도포한 후 경화시켜 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 다층으로 형성된 광 연출 입자는 내측에 공간이 형성된 성형틀에 의해 형성되고, 상기 성형틀 내측에 제 1층, 제 2층, 제 3층 및 제 4층을 적층하여 형성될 수 있다.
상기 다층으로 형성된 광 연출 입자는 원뿔 형상으로 구성될 수 있다.
상기 광 연출 입자는 입경이 5,000 내지 50,000나노미터(nm)일 수 있다.
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상기 제 1층에서, 상기 안료로는 리드카보네이트(Lead carbonate), BiOCl, TiO2 코팅된 마이카(TiO2 Coated Mica), TiO2 코팅된 합성 마이카(TiO2 Coated synthetic mica), TiO2 코팅된 산화알루미늄(TiO2 Coated Al2O3), TiO2 코팅된 산화규소(TiO2 Coated SiO3) 및 유리 플레이크(glass flake)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 안료 분산제로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(polyoxyethylene alkyl ether), 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔(Polyoxyethylene Octylphenylether), 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올(2,4,7,9-tetramethyl-5-decin-4,7-diol: TMDD), 알킬렌 글리콜(alkylene glycol), 트리에탄올아민(Triethanolamine) 및 물로 이루어진 조성물을 이용하여 제조될 수 있다.
상기 제1 바인더는 자기유화형 에폭시 수지 40 내지 80 중량부, 아크릴 변성 폴리우레탄 수지 10 내지 20 중량부, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 15 내지 25 중량부, 광개시제 1 내지 3 중량부, 경화제 5 내지 10 중량부 및 물 10 내지 30 중량부의 중량 비율포 배합되어 제조될 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 광 연출 입자는 2 이상의 다층으로 이루어진 다면체 형상으로 광 연출 입자를 형성함으로써, 조명 기능 이외에, 상기 광 연출 입자로 조사되는 광원의 빛을 이용하여 다양하고 다채로운 색감을 표현함으로써 심미감을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광 연출 입자는 조사되는 광의 분산 안정성이 우수하고 태양광, 전구, 형광등 및 백열등이나 LED 등의 발광소자나, LCD 등의 발광패널 등과 같은 광원을 이용하여 시각적으로 보기 좋고 우수한 장식의 효과를 나타낼 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자의 단면을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자를 제조하기 위한 성형틀을 보여주는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자를 제조하는 순서를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자는 2 이상의 다층으로 이루어진 다면체 형상으로 형성되는데, 상기 광 연출 입자로 조사되는 광원의 빛을 투과하거나 반사함으로써, 다양하고 다채로운 색감을 표현하고 심미감을 구현할 수 있다.
상기 광 연출 입자는 2 이상의 다층으로 이루어진 다면체 형상으로 구성될 수 있는데, 예를 들어, 상기 다면체 형상으로는 원뿔 형상으로 형성될 수 있고, 이외에도 구형, 육면체 등 다양한 형상으로도 형성될 수도 있다.
상기 광 연출 입자는 다층으로 형성되어 원뿔 형상을 구성할 수 있는데, 예를 들어, 색감이 없는 투명한 층, 색감이 있는 투명한 층, 반투명한 층 및 불투명한 층으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 층으로 이루어질 수 있으며, 상기 원뿔 형상을 구성하는 층들은 두께를 자유롭게 조절하여 다양하고 다채로운 색감을 표현하고 심미감을 구현할 수 있다.
또한, 상기 광 연출 입자는 내측이 빈 원뿔 형상의 성형틀에 의해 형성될 수 있는데, 예를 들어, 상기 성형틀에 기능성 액상 물질을 주입하여 상온에서 가열압착으로 1개의 층을 형성한 후, 반복하여 순차적으로 다겹의 층을 형성하고, 상온수에서 다겹의 층으로 이루어진 광 연출 입자를 팽창시켜 형틀에서 분리함으로써 광 연출 입자를 제조할 수 있다.
상기 기능성 액상 물질은 예를 들어, 색감이 없는 투명한 액상 물질, 색감이 있는 투명한 액상 물질, 반투명한 액상 물질 및 불투명한 액상 물질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 광 연출 입자는 입경이 5,000 내지 50,000나노미터(nm)일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자에 대하여 바람직한 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자의 단면을 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자(10)는 제 1층(100), 제 2층(200), 제 3층(300) 및 제 4층(400)이 순차적으로 형성된 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 제 1층(100)은 광 연출 입자(10)를 구성하는 다층 구조의 어느 하나의 층일 수 있는데, 예를 들어, 상기 제 1층(100)은 안료, 안료 분산제 및 제1 바인더를 포함하는 제 1층 조성물을 혼합한 후 원뿔 형상으로 형성된 성형틀(50) 내에서 경화시켜 형성될 수 있다.
상기 안료는 광원에서 방사된 빛이 투과되지 못하거나 일부만 투과되도록 함으로써 광원에서 방사된 빛에 의해 다양한 문양을 연출하도록 할 수 있다.
즉, 상기 안료는 광 연출 입자(10)에 조사된 광원의 빛이 투과하거나 반투과하거나 차단되어 상기 광원의 반대측에 볼 때 일정한 문양이 형성되도록 할 수 있는데, 상기 안료는 입경이 10 내지 5000nm의 입경을 가지도록 구성함으로써 상기 광원을 통해 방사되는 빛이 다채롭게 투과 또는 반사되도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 안료로는 리드카보네이트(Lead carbonate), BiOCl, TiO2 코팅된 마이카(TiO2 Coated Mica), TiO2 코팅된 합성 마이카(TiO2 Coated synthetic mica), TiO2 코팅된 산화알루미늄(TiO2 Coated Al2O3), TiO2 코팅된 산화규소(TiO2 Coated SiO3) 및 유리 플레이크(glass flake)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
또는, 상기 안료로는 철, 동, 망간, 코발트, 크롬, 니켈, 아연, 칼슘 및 은 중에서 선택된 어느 하나의 성분을 포함하는 금속 산화물, 복합산화물, 금속황화물 또는 금속 탄산염, 카본블랙, 티탄블랙 및 이산화티탄으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 충진 안료가 사용될 수도 있다.
또는, 상기 안료로는 유로피늄(Eu), 가돌리늄(Gd), 디스프로슘(Dy), 터븀(Tb) 및 이터늄(Yb)으로 이루어진 군에서 선택된 희토류 원소가 도핑된 알카리토류 금속의 알루미나 성분의 복합물인 무기계 축광 안료가 사용될 수도 있는데, 상기 알칼리토류 금속 알루미나 성분의 복합물로는 산화알루미늄과 산화칼륨, 산화스트론튬 및 산화마그네슘으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 염들의 복합체로서, Al2O3CaO, Al2O3MgO, SrAl2O4, SrAl2O4(OH) 또는 Al2O3CaOSrOB2O3 등과 같은 염들의 복합물을 사용할 수 있다.
상기 안료 분산제는 상기 안료 100 중량부에 대해 5 내지 10 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있고, 상기 안료 분산제는 안료의 유동성을 개선시키고 점도 안정성과 같은 우수한 특성을 개선할 수 있다.
예를 들어, 상기 안료 분산제로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(polyoxyethylene alkyl ether), 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔(Polyoxyethylene Octylphenylether), 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올(2,4,7,9-tetramethyl-5-decin-4,7-diol: TMDD), 알킬렌 글리콜(alkylene glycol), 트리에탄올아민(Triethanolamine) 및 물로 이루어진 조성물을 이용하여 제조될 수 있는데, 상기 안료 분산제는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(polyoxyethylene alkyl ether) 10 내지 30 중량부, 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔(Polyoxyethylene Octylphenylether) 5 내지 10 중량부, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올(2,4,7,9-tetramethyl-5-decin-4,7-diol: TMDD) 3 내지 7 중량부, 알킬렌 글리콜(alkylene glycol) 5 내지 10 중량부, 트리에탄올아민(Triethanolamine) 2 내지 4 중량부 및 물 50 내지 100 중량부의 중량 비율로 배합되어 혼합됨으로써 제조될 수 있다.
상기 제1 바인더는 부착력 또는 접착력을 제공할 수 있는데, 상기 제1 바인더는 안료 100 중량부에 대해 50 내지 150 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 바인더는 자기유화형 에폭시 수지, 아크릴 변성 폴리우레탄 수지, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 광개시제, 경화제 및 물을 일정한 중량 비율로 배합한 후 혼합하여 제조될 수 있는데, 상기 제1 바인더는 자기유화형 에폭시 수지 40 내지 80 중량부, 아크릴 변성 폴리우레탄 수지 10 내지 20 중량부, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 15 내지 25 중량부, 광개시제 1 내지 3 중량부, 경화제 5 내지 10 중량부 및 물 10 내지 30 중량부의 중량 비율포 배합되어 혼합될 수 있다.
상기 자기유화형 접착제 수지는 자체 내에 유화시킬 수 있는 활성기를 가지고 있는 접착제 수지로, 상기 자기유화형 접착제 수지는 접착제 당량이 200 내지 230g/eq인 자기유화형 변성 접착제 수지가 사용될 수 있다.
상기 자기유화형 접착제 수지는 40 내지 80 중량부가 사용되는데, 상기 자기유화형 접착제 수지가 40 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 부착력 및 밀폐성이 떨어질 수 있고, 80 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 건조성이 지연되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 아크릴 변성 폴리우레탄 수지는 하기의 제조방법으로 제조된 아크릴 변성 폴리우레탄 수지가 사용될 수 있다.
먼저, 디이소시아네이트(Diisocyanate), 폴리올(Polyol) 및 유기용제(Organic Solvent)를 준비한 후 혼합하여 혼합액을 제조할 수 있는데, 상기 혼합액은 디이소시아네이트 1 몰(mol) 및 폴리올 0.5 내지 1.5 몰(mol)의 비율로 준비되고, 상기 유기용제는 혼합액 전체 함량 중에서 60 내지 70 중량%(wt%)로 포함되도록 할 수 있다.
상기 디이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate(TDI)), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-Diphenylmethane diisocyanate(MDI)), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate(HDI)), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate(IPDI)) 및 4,4'-메틸렌비스(사이클로헥실 이소시아네이트)(4,4'-Methylenebis(cyclohexyl isocyanate)(HMDI)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 폴리올은 폴리에테르 폴리올 또는 폴리에스테르 폴리올 중에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 유기용제는 톨루엔(Toluene), 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone), 에틸아세테이트(Ethyl acetate), 아세톤(Acetone) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
다음으로, 상기 디이소시아네이트, 폴리올 및 유기용제로 이루어진 혼합액을 반응시켜 이소시아네이트 말단기를 가지는 폴리우레탄(Isocyanate terminated Polyurethane)을 제조할 수 있는데, 상기 반응은 83 내지 88℃의 온도에서 3 내지 5 시간 동안 이루어질 수 있다.
그 다음으로, 상기 이소시아네이트 말단기를 가지를 폴리우레탄(Isocyanate terminated Polyurethane)에 하이드록시 그룹을 포함하는 모노머(Monomer(containing hydroxy group)) 0.1 내지 0.5 몰(mol)을 투입하면서 83 내지 87℃의 온도에서 2 내지 4 시간 동안 반응시켜 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄(Vinyl terminated Polyurethane)을 제조할 수 있다.
상기 하이드록시 그룹을 포함하는 모노머(Monomer(containing hydroxy group))는 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트(2-Hydroxyethyl methacrylate), 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트(2-Hydroxypropyl methacrylate), 2-하히드록시에틸 아크릴레이트(2-Hydroxyethyl acrylate) 및 알릴 알코올(Allyl alcohol로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
이어서, 상기 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄(Vinyl terminated Polyurethane)에 모노머를 투입하면서 반응시켜 아크릴 변성 폴리우레탄 수지를 제조할 수 있는데, 상기 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄 및 모노머는 각각 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄 70 내지 90 중량% 및 모노머 10 내지 30 중량%의 중량 비율로 포함될 수 있다.
또한, 상기 비닐 말단기를 가지는 폴리우레탄에 모노머를 투입하면서 75 내지 80℃의 온도에서 1 내지 3 시간 동안 반응시킴으로써 상기 아크릴 변성 폴리우레탄 수지를 제조할 수 있다.
상기 모노머는 스티렌(Styrene), 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 아크릴로니트릴(Acrylonitrile), 아크릴릭 애시드(Acrylic acid) 및 아크릴 모노머(Acrylic monomer)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 UV 경화형으로, 15 내지 25 중량부가 포함될 수 있는데, 상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머가 15 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 경화성에 문제가 발생할 수 있고, 25 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 바인더의 점도를 조절하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.
상기 광개시제는 UV에 의해 발생하는 라디칼을 활성화시켜 중합 반응시키기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 광개시제로는 공지의 UV 광개시제가 사용될 수 있고, 예를 들어, 상기 광개시제로는 벤조페논계(B.P), 벤질케탈계(IC-651, BDK) 및 아세토페논계(IC-184, HP-8)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 경화제는 바인더에 포함되어 경화시키는 기능을 수행하며, 상기 경화제로는 경화제수지 및 경화촉진제가 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 경화제수지로는 변성 지방족 폴리아민이 사용될 수 있고, 상기 경화촉진제로는 2,4,6-트리디메칠아미노메칠 페놀이 사용될 수 있는데, 상기 경화제수지와 경화촉진제는 각각 경화제수지 10 내지 20 중량부 및 경화촉진제 1 내지 5 중량부의 중량비율로 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 제 2층(200)은 상기 제 1층(100) 상에 형성될 수 있는데, 예를 들어, 상기 제 2층(200)은 금속분말 및 제2 바인더를 포함하는 제 2층 조성물을 혼합하고, 상기 제 2층 조성물을 상기 제 1층(100) 상에 도포한 후 경화시켜 형성될 수 있다.
상기 금속 분말은 태양광, 전구, 형광등 및 백열등이나 LED 등의 발광소자나, LCD 등의 발광패널 등과 같은 광원에서 방사되는 빛을 이용하여 다양하고 다채로운 색감을 구현하기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 금속 분말은 10 내지 500nm의 입경인 금속 분말이 이용될 수 있다.
예를 들어, 상기 금속 분말은 적동 분말, 황동 분말 및 청동 분말로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 금속 분말이 사용될 수 있는데, 상기 금속 분말은 적동 분말, 황동 분말 및 청동 분말이 일정한 중량 비율로 혼합되어 상기 안료와 혼합됨으로써 상기 광원에서 방사되는 빛이 다양하고 다채롭게 구성되도록 할 수 있다.
상기 금속 분말은 적동 분말 1 내지 10 중량부, 황동 분말 1 내지 10 중량부 및 청동 분말 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 배합되어 포함될 수 있다.
상기 제2 바인더는 금속 분말 100 중량부에 200 내지 300 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있는데, 상기 제2 바인더는 에폭시 혼합 수지액이 사용되고, 상기 에폭시 혼합 수지액은 자기유화형 에폭시 수지, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 및 폴리비닐알콜을 혼합하여 제조될 수 있다.
구체적으로, 상기 에폭시 혼합 수지액은 자기유화형 에폭시 수지 20 내지 40 중량부, 아크릴 변성 폴리에스테르 수지 10 내지 20 중량부 및 폴리비닐알콜 5 내지 15 중량부를 배합한 후 혼합함으로써 제조될 수 있다.
상기 자기유화형 에폭시 수지는 자체 내에 유화시킬 수 있는 활성기를 가지고 있는 에폭시 수지로, 상기 자기유화형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 200 내지 220g/eq인 자기유화형 변성 에폭시 수지가 사용됨으로써, 강도, 내후성 등의 물성을 현저히 개선할 수 있다.
상기 자기유화형 에폭시 수지는 20 내지 40 중량부가 사용되는데, 상기 자기유화형 에폭시 수지가 20 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 충분한 강도, 내후성 등의 물성을 얻을 수 없고, 40 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 건조성이 지연되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 아크릴 변성 폴리에스테르 수지는 디올 80~90 중량% 및 트리올 10~20 중량%를 포함하는 다가 알코올을 무수산 40~50 중량% 및 지방족산 50~60 중량% 포함하는 다염기산과 축합 중합시켜 수산기값이 45~65mgKOH/g, 산값이 3mgKOH/g 이하, 유리전이온도가 5~20℃이며 중량평균분자량(Mw)이 2,500~3,500인 폴리에스테르 수지를 제조하고, 상기 폴리에스테르 수지 50~60 중량% 및 아크릴 단량체 40~50 중량%를 그래프트(graft) 시켜서 중량평균분자량(Mw) 5,000~7,000, 수산기값이 50~60mgKOH/g, 산값이 3mgKOH/g 이하, 및 유리전이 온도가 10~20℃ 범위인 아크릴 변성 폴리에스테르 수지를 제조할 수 있다.
상기 폴리비닐알콜은 친환경적인 재료로, 유화성, 내수접착성, 점도안정성 부여할 수 있는 장점을 가지고 있고, 상기 수지와의 좋은 상용성을 가지고 있으며 상기 제 2층(200)에 사용되는 바인더에서 점도조절에 적합할 수 있다. 상기 폴리비닐알콜은 20,000 내지 80,000의 분자량을 가지는 폴리비닐알콜이 사용될 수 있다.
상기 제 3층(300)은 상기 제 2층(200) 상에 형성될 수 있는데, 예를 들어, 상기 제 3층(300)은 시광안료 및 제3 바인더를 포함하는 제 3층 조성물을 혼합하고, 상기 제 3층 조성물을 상기 제 2층(200) 상에 도포한 후 경화시켜 형성될 수 있다.
상기 시광안료는 자외선 조사 시 이색성을 나타낼 수 있는 착색 상태로 변화하는 자외선 변색성을 갖고 있는 화합물로서, 공지의 자외선 변색성을 갖는 화합물이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 시광안료로는 스피로피란(spiropyran)계 화합물, 스피로옥사진(spirooxazine)계 화합물, 디아릴에텐(diarylethene)계 화합물 및 나프토피란(naphtopyran)계 화합물로 이루어진 어느 하나 이상의 화합물이 사용될 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 상기 스피로피란계 화합물로는 1,3,3-트리메틸인돌리노-6'-니트로벤조피리로스피란(1,3,3-trimethylindolino-6'-nitrobenzopyrylospiran), 1',3',3'-트리메틸스피로(2H-1-벤조피란-2,2'-인돌린)(1',3',3'-trimethylspiro(2H-1-benzopyran-2,2'-indoline)) 및 1',3',3'-트리메틸스피로-8-니트로(2H-1-벤조피란-2,2'-인돌린)(1',3',3'-trimethylspiro-8-nitro(2H-1-benzopyran-2,2'-indoline))로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 스피로옥사진계 화합물로는 1,3,3-트리메틸스피로[인돌리노-2,3'-(3H)나프토(2,1-b)(1,4)옥사진](1,3,3-trimethylspiro[indolino-2,3'-(3H)naphtho(2,1-b)(1,4)oxazine]), 5-메톡시-1,3,3-트리메틸스피로[인돌리노-2,3'-(3H)나프토(2,1-b)(1,4)옥사진](5-methoxy-1,3,3-trimethylspiro[indolino-2,3'-(3H)naphtho(2,1-b)(1,4)oxazine]) 및 5-클로로-1,3,3-트리메틸스피로[인돌리노-2,3'-(3H)나프토(2,1-b)(1,4)옥사진](5-chloro-1,3,3-trimethylspiro[indolino-2,3'-(3H)naphtho(2,1-b)(1,4)oxazine])로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있으며, 상기 디아릴에텐계 화합물로는 1,2-비스(2-페닐-4-트리플루오로메틸티아졸)-3,3,4,4,5,5-헥사플루오로시클로펜텐(1,2-bis(2-phenyl-4-trifluoromethylthiazole)-3,3,4,4,5,5-hexafluorocyclopentene), 1,2-비스(3-(2-메틸-6-(2-(4-메톡시페닐)에티닐)벤조티에닐))-3,3,4,4,5,5-헥사플루오로시클로펜텐(1,2-bis(3-(2-methyl-6-(2-(4-methoxyphenyl)ethinyl)benzothienyl))-3,3,4,4,5,5-hexafluorocyclopentene) 및 1,2-비스(5-메틸-2-페닐티아졸)-3,3,4,4,5,5-헥사플루오로시클로펜텐(1,2-bis(5-methyl-2-phenylthiazole)-3,3,4,4,5,5-hexafluorocyclopentene)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있고, 상기 나프토피란계 화합물로는 3,3-디페닐-3H-나프토(2,1-b)피란(3,3-diphenyl-3H-naphtho(2,1-b)pyran), 2,2-디페닐-2H-나프토(1,2-b)피란(2,2-diphenyl-2H-naphtho(1,2-b)pyran), 3-(2-플루오로페닐)-3-(4-메톡시페닐)-3H-나프토(2,1-b)피란(3-(2-fluorophenyl)-3-(4-methoxyphenyl)-3H-naphtho(2,1-b)pyran) 및 3-(2-메틸-4-메톡시페닐)-3-(4-에톡시페닐)-3H-나프토(2,1-b)피란(3-(2-methyl-4-methoxyphenyl)-3-(4-ethoxyphenyl)-3H-naphtho(2,1-b)pyran)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 제3 바인더는 아크릴 수지가 사용되고, 상기 아크릴 수지는 시광 안료 100 중량부에 대해 150 내지 200 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.
상기 아크릴 수지는 여러 가지 아크릴 모노머를 중합시켜 만든 맑은 무색 투명한 불변색의 수지로, 강인하며 내후성이 우수하고, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 내오염성이 양호하며, 석유제용제, 식물섬유, 그리스 등에 대한 저항성이 큰 특징을 갖고 있어 건축용으로 많이 사용되고 있다.
또한, 상기 아크릴 수지는 피막형성 온도가 낮고 가소제를 사용하지 않아도 유연성이 탁월할 뿐만 아니라 반응성 및 내구성이 뛰어나기 때문에 경화 시간을 크게 단축할 수 있고, 경화 시 강한 기계적 강도와 화학적 물성을 나타내며, 특히 계절에 상관없이 작업성이 우수하고, 유기산, 무기산, 알칼리 등에 우수한 내약품성을 가질 수 있다.
상기 아크릴 수지는 수용성의 아크릴 에멀젼 수지가 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 아크릴 에멀젼 수지는 모노머 조성물, 가교성 모노머 및 안정제를 포함하여 제조되고, 상기 아크릴 에멀젼 수지는 모노머 조성물 100 중량부에 대하여 상기 가교성 모노머 1 내지 3 중량부 및 안정제 0.1 내지 0.5 중량부를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 모노머 조성물은 알케닐 방향족 모노머(alkenyl aromatic monomer); 아크릴로니트릴(acrylonitrile); 4~22개의 탄소 원자를 가지는 아크릴산(acrylic acid) 및 메트아크릴산(methacrylic acid)의 알킬(alkyl) 에스테르, (헤테로)사이클로알킬((hetero)cycloalkyl) 에스테르 또는 아랄킬(aralkyl) 에스테르; 1~18개의 탄소원자를 가지는 알킬기, 사이클로알킬기 또는 아랄킬기로 N-치환된 아크릴아마이드(acrylamide) 및 메트아크릴아마이드(methacrylamide); 비닐 아세테이트(vinyl acetate); 및 비닐 버사테이트(vinyl versatate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있다.
상기 가교성 모노머는 상기 아크릴 에멀젼 수지에 가교 기능을 부여하는 역할을 수행하고, 상기 아크릴 에멀젼 수지의 부착성을 증진시킬 수 있는데, 상기 가교성 모노머는 하이드록시(hydroxy) 기능성 모노머, 아미노(amino) 기능성 모노머, 에폭시(epoxy) 기능성 모노머, 카르보닐(carbonyl) 기능성 모노머 및 메티올(methyol) 기능성 모노머로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 하이드록시 기능성 모노머는 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxypropyl acrylate 및 2-hydroxybutyl acrylate로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있고, 상기 아미노 기능성 모노머는 N,N-dimethyl aminoethyl methacrylate, N,N-dimethyl aminoethyl acrylate 및 N,tert-butyl aminoethyl methacrylate로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있으며, 상기 에폭시 기능성 모노머는 glycidyl methacrylate가 사용될 수 있고, 상기 카르보닐 기능성 모노머는 diacetone acrylamide 또는 acetoacetoxyrthyl metacrylate 중에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있으며, 상기 메틸올 기능성 모노머는 N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide 및 N-n-isobutoxymethyl acrylamide로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 모노머가 사용될 수 있다.
상기 안정제는 상기 아크릴 에멀젼 수지의 물리적, 화학적 안정성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 상기 안정제는 알릴 알킬 황산염(allyl alkyl sulfonate) 또는 공중합성 황산염 모노머(copolymerizable sulfonate manomer) 중에서 선택된 어느 하나가 사용될 수 있다.
상기 제 4층(400)은 상기 제 3층(300) 상에 형성될 수 있는데, 예를 들어, 상기 제 4층(400)은 에폭시 수지 및 불소 변성 폴리우레탄으로 이루어진 제4 바인더를 제 3층(300) 상에 도포한 후 경화시켜 형성될 수 있다.
또한, 상기 제4 바인더는 에폭시 수지 10 내지 20 중량부 및 불소 변성 폴리우레탄 5 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.
상기 에폭시 수지는 접착력이 우수하고, 바람직하게는 비스페놀(Bisphenol) A형 에폭시 수지가 사용될 수 있는데, 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 에폭시 당량이 175 내지 180인 비스페놀 A형 에폭시 수지와 에폭시 당량이 650 내지 750인 비스페놀 A형 에폭시 수지의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 불소 변성 폴리우레탄은 내마모성, 가공성이 우수한데, 상기 불소 변성 폴리우레탄의 제조는 싸이클로헥실디이소시아네이트 말단 폴리우레탄 프리폴리머는 50 내지 70 중량%, 2-(퍼플로로옥틸)에탄올 10 내지 20 중량%, 2-(퍼플로로데실)에탄올 5 ~ 15 중량% 및 2,2-비스(4-하이드록시페닐)헥사플로로프로판 10 내지 20 중량%를 혼합한 원료를 30 내지 40℃에서 1 내지 3시간 동안 반응시켜 고형분 90 중량%의 불소 변성 폴리우레탄을 제조할 수 있다.
상기 불소 변성 폴리우레탄의 제조에서 상기 싸이클로헥실디이소시아네이트 말단 폴리우레탄 프리폴리머는 이소시아네이트(NCO) INDEX가 3 내지 3.5이고, 이론 이소시아네이트(NCO) 중량%가 16~17 범위에서 제조한 무게평균분자량이 70000~90000인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 2-(퍼플로로옥틸)에탄올은 분자량 464, 비중 1.70, 녹는점 42~44℃, 끓는점 95~105℃인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 2-(퍼플로로데실)에탄올은 분자량 564, 비중 1.71, 녹는점 92~93℃, 끓는점 111~115℃인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 2,2-비스(4-하이드록시페닐)헥사플로로프로판은 분자량 336, 녹는점 154~162℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 기술적 사상의 일 실시예에서는 상기 광 연출 입자(10)를 구성하는 제 1층(100), 제 2층(200), 제 3층(300) 및 제 4층(400)이 순차적으로 적층된 것을 일 예로 들어 설명하였는데, 본 발명의 기술적 사상은 상기와 같이 순차적으로 적층된 것에만 한정되는 것은 아니고 상기 제 1층(100), 제 2층(200), 제 3층(300) 및 제 4층(400)이 임의적인 순서로 적층되어 광 연출 입자(10)를 구성할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자의 제조방법에 대하여 바람직한 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자를 제조하기 위한 성형틀을 보여주는 단면도이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 광 연출 입자를 제조하는 순서를 보여주는 단면도이다.
먼저, 성형틀(50)을 준비할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 성형틀(50)은 내측에 공간이 형성되고, 제조되는 광 연출 입자(10)와 부합하는 형상으로 내측 공간이 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 성형틀(50) 내측에 제 1층 조성물을 일정 두께로 도포한 후 경화시켜 제 1층(100)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 1층(100)은 안료, 안료 분산제 및 제1 바인더를 포함하는 제 1층 조성물을 혼합한 후 원뿔 형상으로 형성된 성형틀(50) 내에서 경화시켜 형성될 수 있다.
그 다음으로, 상기 제 1층(100) 상에 제 2층 조성물을 일정 두께로 도포한 후 경화시켜 제 2층(200)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 2층(200)은 금속분말 및 제2 바인더를 포함하는 제 2층 조성물을 혼합하고, 상기 제 2층 조성물을 상기 제 1층(100) 상에 도포한 후 경화시켜 형성될 수 있다.
이어서, 상기 제 3층(300) 상에 제 3층 조성물을 일정 두께로 도포한 후 경화시켜 제 3층(300)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 3층(300)은 시광안료 및 제3 바인더를 포함하는 제 3층 조성물을 혼합하고, 상기 제 3층 조성물을 상기 제 2층(200) 상에 도포한 후 경화시켜 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 제 3층(300) 상에 제 3층 조성물을 일정 두께로 도포한 후 경화시켜 제 4층(400)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제 4층(400)은 에폭시 수지 및 불소 변성 폴리우레탄으로 이루어진 제4 바인더를 제 3층(300) 상에 도포한 후 경화시켜 형성될 수 있다.
그 다음으로, 상기 제 1층(100), 제 2층(200), 제 3층(300) 및 제 4층(400)으로 이루어진 성형체를 상기 성형틀(50)로부터 분리함으로써 광 연출 입자(10)를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10; 광 연출 입자
50; 성형틀
100; 제 1층
200; 제 2층
300; 제 3층
400; 제 4층

Claims (6)

  1. 다층으로 형성되되, 색감이 없는 투명한 층, 색감이 있는 투명한 층, 반투명한 층 및 불투명한 층으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 층으로 이루어진 광 연출 입자로서,
    상기 광 연출 입자는 제 1층, 제 2층, 제 3층 및 제 4층이 순차적으로 형성된 다층 구조로 형성되되,
    상기 제 1층은 안료, 안료 분산제 및 제1 바인더를 포함하는 제 1층 조성물을 혼합한 후 원뿔 형상으로 형성된 성형틀 내에서 경화시켜 형성되고,
    상기 제 2층은 금속분말 및 제2 바인더를 포함하는 제 2층 조성물을 혼합하고, 상기 제 2층 조성물을 상기 제 1층 상에 도포한 후 경화시켜 형성되며,
    상기 제 3층은 시광안료 및 제3 바인더를 포함하는 제 3층 조성물을 혼합하고, 상기 제 3층 조성물을 상기 제 2층 상에 도포한 후 경화시켜 형성되고,
    상기 제 4층은 에폭시 수지 및 불소 변성 폴리우레탄으로 이루어진 제4 바인더를 상기 제 3층 상에 도포한 후 경화시켜 형성된 것을 특징으로 하는 광 연출 입자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다층으로 형성된 광 연출 입자는 내측에 공간이 형성된 성형틀에 의해 형성되고, 상기 성형틀 내측에 제 1층, 제 2층, 제 3층 및 제 4층을 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 광 연출 입자.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다층으로 형성된 광 연출 입자는 원뿔 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 광 연출 입자.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 광 연출 입자는 입경이 5,000 내지 50,000나노미터(nm)인 것을 특징으로 하는 광 연출 입자.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1층에서, 상기 안료로는 리드카보네이트(Lead carbonate), BiOCl, TiO2 코팅된 마이카(TiO2 Coated Mica), TiO2 코팅된 합성 마이카(TiO2 Coated synthetic mica), TiO2 코팅된 산화알루미늄(TiO2 Coated Al2O3), TiO2 코팅된 산화규소(TiO2 Coated SiO3) 및 유리 플레이크(glass flake)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고,
    상기 안료 분산제로는 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르(polyoxyethylene alkyl ether), 폴리옥시에칠렌옥틸페닐에텔(Polyoxyethylene Octylphenylether), 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올(2,4,7,9-tetramethyl-5-decin-4,7-diol: TMDD), 알킬렌 글리콜(alkylene glycol), 트리에탄올아민(Triethanolamine) 및 물로 이루어진 조성물을 이용하여 제조되며,
    상기 제1 바인더는 자기유화형 에폭시 수지 40 내지 80 중량부, 아크릴 변성 폴리우레탄 수지 10 내지 20 중량부, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 15 내지 25 중량부, 광개시제 1 내지 3 중량부, 경화제 5 내지 10 중량부 및 물 10 내지 30 중량부의 중량 비율포 배합되어 제조된 것을 특징으로 하는 광 연출 입자.
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