KR102381324B1 - 그래핀이 함유된 차량용 윈도우 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그래핀이 함유된 차량용 윈도우 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 유리에 부착되어 내부로 유입되는 열을 차단하고, 그래핀을 통해 빠르게 열을 분산시킴으로써 열 차단 효율을 높이는 그래핀이 함유된 차량용 윈도우 필름에 관한 것이다.

Description

그래핀이 함유된 차량용 윈도우 필름{Window Film for Vehicles Including Graphene}
본 발명은 그래핀이 함유된 차량용 윈도우 필름에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차 유리에 부착되어 내부로 유입되는 열을 차단하고, 그래핀을 통해 빠르게 열을 분산시킴으로써 열 차단 효율을 높이는 그래핀이 함유된 차량용 윈도우 필름에 관한 것이다.
태양광은 크게 자외선, 가시광선 및 적외선으로 구분될 수 있다. 이는 사람의 눈이 인식할 수 있는 파장 대역(380 내지 780nm)의 빛인 가시광선을 기준으로 하여 380nm 이하 파장의 자외선과 780nm 이상 파장의 적외선으로 구분된다. 이와 같은 태양광은 태양으로부터 에너지를 공급하고, 가시광선을 공급하여 시각적 인식을 가능하게 한다.
다만 자외선의 경우 강한 에너지로 인해 피부암 등의 각종 질병을 유발할 수 있는 위험이 있고, 적외선의 경우 열을 전달하는 능력이 높기 때문에 단열 효과를 위해서는 차단이 필수적이다.
한편 자동차에서는 차량의 내부와 외부의 공간을 분리하면서도 차량 내부의 운전자가 외부로부터 시각정보를 획득하기 위하여 유리창이 구비되어 있다. 이와 같은 유리창은 가시광선을 투과시킴으로써 차량 내부의 운전자가 외부의 상황을 파악하여 안전하게 운전을 할 수 있도록 하면서, 차량 내부를 외부와 분리하여 차량 내부의 공간을 쾌적하게 유지하면서 보호하는 역할을 수행한다.
다만, 차량의 유리창은 가시광선뿐만 아니라 자외선과 적외선 또한 투과시켜 전술한 바와 같은 피부암 등 질병의 유발 및 열 유입 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이와 같은 자외선 및 적외선으로부터 차량 내부를 보호하기 위한 윈도우 필름이 개발되어 사용되고 있다.
도 1에는 이와 같은 윈도우 필름(100)이 부착된 자동차 유리(300)의 모습이 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에서와 같이 윈도우 필름(100)이 부착된 자동차 유리(300)에 외부에서 태양광이 가해지는 경우 일부는 투과하고, 일부는 윈도우 필름(100)에 흡수되고, 일부는 반사된다. 반사된 태양광은 내부에 영향을 주지 않지만, 투과한 태양광은 내부에 직접적으로 영향을 주게 되고, 윈도우 필름(100)에 흡수된 태양광은 윈도우 필름의 온도를 높이게 되고 결국 자동차 내부로 열을 발산하게 된다.
이와 같은 태양광의 영향을 최소화 하기 위하여 두 가지 방법이 사용된다. 도 2의 (a)에는 반사율을 높여 자동차 내부에 미치는 영향을 줄일 수 있는 윈도우 필름(100)이 부착된 자동차 유리(300)가 도시되어 있다. 일반적으로 이와 같은 윈도우 필름(100)은 금속을 이용함으로써 윈도우 필름(100)에서의 반사율을 높일 수 있다.
한편, 도 2의 (b)에는 흡수율을 높여 자동차 내부로 투과되는 태양광을 줄일 수 있는 윈도우 필름(100)이 부착된 자동차 유리(300)가 도시되어 있다. 이와 같이 흡수율을 높인 윈도우 필름(100)은 자동차 내부로 투과되는 태양광을 줄일 수 있지만 흡수되는 태양광으로 인해 윈도우 필름(100)의 온도가 올라가게 된다. 일반적으로 이와 같은 윈도우 필름(100)은 규산염이나 금속의 산화물, 탄화물 등의 세라믹을 첨가하여 흡수율을 높일 수 있다.
다만 이와 같은 반사율 또는 흡수율을 높이는 경우 가시광 영역에 대해서는 높은 투과율을 유지하면서 자외선 영역 및 적외선 영역에 대해 반사율 또는 흡수율을 높여 자동차 내부의 운전자가 시야에 방해를 받지 않으면서 태양광의 영향을 최소화시킬 필요가 있다.
이와 같이 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)를 비교 해 봤을 때, 투과되는 태양광의 양은 비슷하지만, 도2의 (b)에서와 같이 흡수율을 높인 윈도우 필름(100)의 경우 흡수되는 태양광에 의해 윈도우 필름(100)의 온도가 올라가기 때문에, 초기에는 도 2의 (a)의 윈도우 필름과 유사한 열 차단 효과를 나타내지만, 시간이 지나게 되면 상승한 온도에 의해 자동차 내부로 열을 방출하게 되는 문제가 있다. 또한 도 2의 (a)에서와 같은 윈도우 필름(100)은 태양광을 반사 할 뿐만 아니라, 거의 모든 전자기파를 차단 및 반사하기 때문에 차량의 GPS나 통신기기 등의 전파를 방해하게 되어 성능을 저해하는 문제가 있다.
본 발명은 자동차 유리에 부착되어 내부로 유입되는 열을 차단하고, 그래핀을 통해 빠르게 열을 분산시킴으로써 열 차단 효율을 높이는 그래핀이 함유된 차량용 윈도우 필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 차량용 윈도우 필름에 있어서, 아크릴 공중합체, 경화제, 및 용제를 포함하는 점착층; 상기 점착층 위에 배치되고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제1PET층; 상기 제1PET층 위에 배치되고, 우레탄 수지, 경화제, UV차단제, IR차단제 및 그래핀을 포함하는 접착층; 상기 접착층 위에 배치되고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제2PET층; 및 상기 제2PET층 위에 배치되고, 아크릴 수지 및 광개시제를 포함하는 하드코팅층; 을 포함하고, 상기 IR차단제는, 카본, 산화텅스텐(WO3) 및 ATO를 포함하는, 차량용 윈도우 필름을 제공한다.
본 발명에서는, 상기 접착층은 우레탄 수지 100 중량부에 대해 경화제 0.1 내지 5 중량부, UV차단제 분산액 3 내지 7 중량부, IR차단제 분산액 25 내지 30 중량부, 그래핀 분산액 3 내지 7 중량부 및 용제 90 내지 100 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 그래핀은 분산용매에 분산된 그래핀 분산액 형태로 상기 우레탄 수지 및 용제와 혼합되고, 상기 그래핀 분산액이 혼합된 상기 우레탄 수지는 상기 경화제와 혼합되어 상기 제1PET층 및 상기 제2PET층 사이에서 상기 상기 제1PET층 및 상기 제2PET층을 접착할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 그래핀 분산액은 황산 및 질산을 포함하는 분산용매에 그래핀을 첨가하고 30분 내지 3시간동안 초음파를 가함으로써 형성될 수 있다.
본 발명에서는, 상기 IR차단제는 분산용매에 분산된 IR차단제 분산액 형태로 그래핀 분산액과 1차 혼합 과정을 거치고, IR차단제 분산액과 그래핀 분산액의 혼합액이 상기 우레탄 수지 및 용제와 2차 혼합 과정을 거쳐 접착층을 형성할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 1차 혼합 과정은, 상기 IR차단제 분산액과 그래핀 분산액의 혼합액을 고전단믹서의 전단력에 의한 분산 및 혼합을 수행할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 2차 혼합 과정은, 상기 1차 혼합과정을 거친 IR차단제 분산액과 그래핀 분산액의 혼합액을 우레탄 수지 및 용제에 혼합하고 비드밀을 통해 교반 함으로써 분산 및 혼합을 수행할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 점착층은 아크릴 공중합체 100 중량부에 대해 경화제 0.1 내지 5 중량부 및 용제 90 내지 110 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 하드코팅층은 아크릴 수지 100 중량부에 대해 광개시제 0.1 내지 3중량부 및 용제 140 내지 160 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 점착층의 두께는 5 내지 15 마이크로미터이고, 상기 제1PET층의 두께는 10 내지 20 마이크로미터이고, 상기 접착층의 두께는 5 내지 15 마이크로미터이고, 상기 제2PET층의 두께는10 내지 30 마이크로미터이고, 상기 하드코팅층의 두께는 5 내지 10 마이크로미터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 높은 가시광 투광성을 가지면서도 자외선 및 적외선 영역의 태양광을 차단할 수 있는 차량용 윈도우 필름을 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전자기파를 반사하지 않아 차량 내부의 내비게이션 시스템, 하이패스, 스마트폰 등의 전자기기의 전파에 대한 방해 없이 자외선 및 적외선 영역의 태양광을 차단할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 그래핀을 통해 열을 빠르게 분산시켜 높은 열 차단 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 IR차단제와 그래핀의 함량을 조절함으로써 윈도우 필름에 헤이즈를 발생시키지 않으면서도 높은 열 차단 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 그래핀을 산 처리하여 분산액을 형성함으로써 헤이즈의 발생을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 접착층의 형성 시 고전단믹서에 의해 분산 및 혼합함으로써 헤이즈의 발생을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 접착층의 형성 시 비드밀을 통해 교반 함으로써 분산 및 혼합을 수행하여 헤이즈의 발생을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 차량용 윈도우 필름이 부착된 자동차 유리에서 태양광의 투과, 흡수 및 반사를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 차량용 윈도우 필름이 태양광의 투과를 막기 위한 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름의 적층구조를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름의 실시예 및 비교예의 열 차단 효과 측정을 위한 테스트기의 일 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름의 실시예 및 비교예의 열 차단 효과 테스트 결과를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름의 실시예 및 비교예의 헤이즈 발생 측정을 위한 테스트기의 일 예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름의 실시예 및 비교예의 헤이즈 발생 테스트 이미지를 개략적으로 도시한다.
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 명백하게 다른 내용을 지시하지 않는 “한”과, “상기”와 같은 단수 표현들은 복수 표현들을 포함한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 일 예로, “컴포넌트 표면(component surface)”은 하나 혹은 그 이상의 컴포넌트 표면들을 포함한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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 발명의 실시예들에서, 별도로 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서 '카본'은 나노 사이즈의 흑연 파티클을 의미한다.
차량용 윈도우 필름(100) 구조
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름(100)의 적층구조를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름(100)은, 아크릴 공중합체, 경화제, 및 용제를 포함하는 점착층(130); 상기 점착층(130) 위에 배치되고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제1PET층(141); 상기 제1PET층 위에 배치되고, 우레탄 수지, 경화제, UV차단제, IR차단제 및 그래핀을 포함하는 접착층(110); 상기 접착층(110) 위에 배치되고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제2PET층(142); 및 상기 제2PET층(142) 위에 배치되고, 아크릴 수지 및 광개시제를 포함하는 하드코팅층(120); 을 포함한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 차량용 윈도우 필름(100)은 상기 점착층(130), 상기 점착층(130) 위에 배치된 상기 제1PET층(141), 상기 제1PET층(141) 위에 배치된 상기 접착층(110), 상기 접착층(110) 위에 배치된 상기 제2PET층(142) 및 상기 제2PET층(142) 위에 배치된 상기 하드코팅층(120)의 구조를 이룰 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 점착층(130)의 두께는 5 내지 15 마이크로미터이고, 상기 제1PET층(141)의 두께는 10 내지 20 마이크로미터이고, 상기 접착층(110)의 두께는 5 내지 15 마이크로미터이고, 상기 제2PET층(142)의 두께는10 내지 30 마이크로미터이고, 상기 하드코팅층(120)의 두께는 5 내지 10 마이크로미터일 수 있다.
시인성의 확보와 같은 특성에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 차량용 윈도우 필름(100)은, 운전자의 안전을 위하여 시인성을 확보하고 태양광차단 성능 및 열 차단 성능을 확보하기 위하여, 상기 차량용 윈도우 필름(100)을 이루는 각 층이 기설정된 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기설정된 두께에 있어서, 상기 제1PET층(141)의 두께는 10 내지 20 마이크로미터이고, 상기 접착층(110)의 두께는 5 내지 15 마이크로미터이고, 상기 제2PET층(142)의 두께는10 내지 30 마이크로미터이고, 상기 하드코팅층(120)의 두께는 5 내지 10 마이크로미터일 수 있다. 이와 같은 두께 범위에서는 자동차 유리에 상기 차량용 윈도우 필름(100) 부착 시 확보될 수 있는 시인성을 구현하면서, 동시에 상기 차량용 윈도우 필름(100)의 태양광차단 성능 및 열 차단 성능을 구현할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 차량용 윈도우 필름(100)이 기설정된 두께를 갖는 상기 제1PET층(141), 상기 접착층(110), 상기 제2PET층(142) 및 상기 하드코팅층(120)을 포함함에 따라, 뛰어난 시인성, 태양광차단 성능 및 열 차단 성능을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제1PET층(141) 및 상기 제2PET층(142)는 상기 차량용 윈도우 필름(100)의 기재층 역할을 수행한다. PET는 투과율이 우수하여 우수한 시인성을 확보할 수 있다. 또한 두 개의 PET층(141)(142)과 그 사이의 접착층(110)과 같은 구조를 가짐으로써 상기 접착층(110)의 성분을 조절하여 상기 차량용 윈도우 필름(100)의 성능을 조절할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 접착층(110)은 우레탄 수지, 경화제, UV차단제, IR차단제 및 그래핀을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 접착층(110)은 우레탄 수지 100 중량부에 대해 경화제 0.1 내지 5 중량부, UV차단제 분산액 3 내지 7 중량부, IR차단제 분산액 25 내지 30 중량부, 그래핀 분산액 3 내지 7 중량부 및 용제 90 내지 100 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 차량용 윈도우 필름(100)은 자외선을 차단하기 위한 상기 UV차단제 및 적외선을 차단하기 위한 상기 IR차단제를 포함할 수 있다. 이와 같이 차량용 윈도우 필름은 운전자의 피부를 보호하고 자동차 내부의 온도 상승을 억제시키기 위하여 자외선 및 적외선을 차단하는 역할을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 UV차단제 및 상기 IR차단제가 상기 접착층(110)에 첨가되었다.
이 때 상기 IR차단제는, 카본, 산화텅스텐(WO3) 및 ATO 중 1 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 IR 차단제는 카본, 산화텅스텐(WO3) 및 ATO를 모두 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 카본은 탄소(흑연)를 나노미터 단위의 매우 작은 입자로 만든 것으로서, 상기 접착층(110)에 분산되어 태양광을 차단하는 역할을 수행한다. 이를 위해 이와 같은 카본은 주로 가시광선을 차단하는 역할을 수행하고, 그 함량에 따라 필름에 색상을 입힐 수 있도록 할 수 있다. 다만 카본의 경우 색상을 위해 첨가되는 일반적인 염료와는 달리 입자가 분산되어 있는 형태이기 때문에 가시광선 외의 다른 파장대의 태양광도 일부 차단하게 된다.
산화텅스텐(WO3)은 900nm 내지 1500nm의 파장대역을 차단하는 역할을 수행한다. 이와 같은 산화텅스텐(WO3)은 나노미터 단위의 미세 분말이 분산액에 분산된 형태로 혼합되어 첨가될 수 있다. 이와 같은 분산액에서의 분산 정도 및 미세 분말의 크기에 따라 헤이즈가 달라질 수 있다.
헤이즈는 빛이 투명한 물질 내부를 통과할 때 물질에 따라서 반사나 흡수 외에 광선이 확산되어 불투명한 흐림상 외관을 나타내는 현상을 말한다. 이와 같은 헤이즈는 입사한 광선이 분산되는 정도로 정의되는데, ±2.5°이상 산란된 빛의 분율로 정의된다. 이와 같은 헤이즈는 유리에 부착되는 윈도우 필름(100)에서 시야 방해의 원인이 되기 때문에 헤이즈를 최대한 억제할 필요가 있다.
ATO는 안티몬도핑 산화주석(Antimony Tin Oxide)으로서 1500nm 이상의 파장대역을 차단하는 역할을 수행한다. 산화텅스텐과 동일하게 분산액에 분산된 미세 분말의 형태로 혼합되어 첨가될 수 있다. 또한 산화텅스텐과 동일하게 분산액에서의 분산 정도 및 미세 분말의 크기에 따라 헤이즈가 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 IR차단제는 ITO를 더 포함할 수도 있다. ITO는 산화인듐주석(Indium Tin Oxide)로서, ATO에 비해 더 짧은 파장까지 차단이 가능하고, 긴 파장에서도 높은 차단율을 보인다. 일반적으로 ITO는 헤이즈가 거의 없고 매우 투명한 특징을 보인다. 다만 산화텅스텐이나 ATO에 비해 고가의 물질이기 때문에 많이 사용되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 IR차단제는 MEK, MIBK, PM, TOL 등의 유기용제에 분산된 분산액의 형태로 상기 접착층(110)의 형성 시 첨가될 수 있고, 필요에 따라 분산제가 첨가될 수 있다.
상기 UV차단제는 일반적으로 사용되는 자외선 차단 성능을 갖는 물질이 사용될 수 있다.
그래핀은 탄소 동소체로서, 탄소 원자들이 벌집모양의 육각형 결정으로 연결되어 원자 한 층의 두께를 가지는 2차원 평면 구조를 지닌 물질이다. 그래핀은 열전도율이 매우 높은 물질로서, 본 발명에서는 UV차단제 및 IR차단제가 포함된 접착층(110)에 그래핀이 함유됨으로써 상기 UV차단제 및 IR차단제에 의해 흡수되는 태양광에 의해 발생되는 열을 빠르게 분산시킨다. 발생되는 열이 분산되지 않는 경우 국부적으로 온도가 높아져 차량 내부로 발산되는 열이 증가하여 윈도우 필름의 열 차단 효과가 떨어지게 된다. 반면, 본 발명에서는 그래핀에 의해 열을 빠르게 분산시킴으로써 자동차 내부로 발산되는 열을 감소시켜 열 차단 효과를 높이게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 그래핀은 분산용매에 분산된 그래핀 분산액 형태로 상기 우레탄 수지 및 용제와 혼합되고, 상기 그래핀 분산액이 혼합된 상기 우레탄 수지는 상기 경화제와 혼합되어 상기 제1PET층 및 상기 제2PET층 사이에서 상기 상기 제1PET층 및 상기 제2PET층을 접착할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 그래핀 분산액은 황산 및 질산을 포함하는 분산용매에 그래핀을 첨가하고 30분 내지 3시간동안 초음파를 가함으로써 형성될 수 있다. 본 발명에서는 그래핀을 질산 100 중량부에 대하여 황산 20 내지 40 중량부를 포함하여 이루어지는 분산용매에 첨가하고, 상기 분산용매에 초음파를 가하여 산 처리함으로써 그래핀 분산액을 형성할 수 있다. 이는 그래핀의 크기를 작게 나누는 과정으로서, 이와 같은 처리를 통해 그래핀의 분산도를 현저히 높여 접착층(110)의 형성 시 헤이즈가 발생하는 것을 방지하고, 그래핀의 열 분산 효과를 향상시킬 수 있도록 한다.
상기 분산용매는 질산 100 중량부에 대해 황산 20 내지 40 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 질산 100 중량부에 대해 황산 25 내지 35 중량부를 포함하는 것이 효과적이다. 이와 같은 분산용매에서 그래핀의 크기를 용 이하게 나눌 수 있고, 이와 같은 비율을 벗어나게 되면 헤이즈의 발생 방지 및 열 분산 효과의 향상효과가 저하된다.
또한, 그래핀을 첨가한 분산용매에 초음파를 가하여 교반 함으로써 상기 그래핀을 효과적으로 끊을 수 있다. 초음파를 가하는 교반시간이 30분 미만인 경우에는 충분히 교반 되지 않아 분산성이 떨어질 수 있고, 3시간을 초과하는 경우에는 경제성이 낮고, 끊어진 그래핀이 다시 엉킴으로써 산 처리 효과가 저하될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 IR차단제는 분산용매에 분산된 IR차단제 분산액 형태로 그래핀 분산액과 1차 혼합 과정을 거치고, IR차단제 분산액과 그래핀 분산액의 혼합액이 상기 우레탄 수지 및 용제와 2차 혼합 과정을 거쳐 접착층을 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 1차 혼합 과정은, 상기 IR차단제 분산액과 그래핀 분산액의 혼합액을 고전단믹서의 전단력에 의한 분산 및 혼합을 수행할 수 있다.
고전단믹서의 일 예로서 높은 회전력 등을 이용하여 높은 전단력을 발생시켜 2 이상의 회전자 및 고정자로 구성 되는 장치가 될 수 있다. 이와 같은 고전단믹서는 공동화 현상을 이용하여 상기 혼합액을 보다 보다 균질 하게 할 수 있다. 바람직하게는, 혼합액에 대하여 상기 고전단믹서는 약 6,000rpm 이상의 회전속도로 1시간 이상 분산 및 혼합을 수행한다. 이때 혼합액의 온도가 10
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를 유지하도록 냉각을 추가적으로 수행한다.
더욱 바람직하게는, 상기 2차 혼합 과정은, 상기 1차 혼합과정을 거친 IR차단제 분산액과 그래핀 분산액의 혼합액을 우레탄 수지 및 용제에 혼합하고 비드밀을 통해 교반 함으로써 분산 및 혼합을 수행할 수 있다. 바람직하게는 상기 비드밀은 나노 분산이 가능한 비드밀의 형태이다. 이와 같은 비드밀을 통한 교반에 의하여 상기 혼합액, 우레탄 수지 및 용제가 혼합된 접착액은 비드에 의하여 보다 균질 해지고 분산성이 개선될 수 있다.
상기 비드밀의 일 예로서 습식 분산 및 습식 분쇄에 있어서 효율적인 비드, 예를 들어 지르코니아 함유 비드를 이용하여 대상분체에 대해 충격력을 가함으로써 분쇄 및 분산을 가할 수 있다. 이와 같은 비드밀에 의하여 상기 접착액은 비드에 의하여 보다 균질 해지고 분산성이 개선될 수 있다.
또한, 상기 비드는 그 입경이 50㎛ 내지 200㎛임이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80㎛~120㎛ 범위의 입경을 가지는 비드를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 비드밀의 회전체 회전 속도는 주파수 30 내지 60Hz정도의 범위 에서 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서는 이와 같이 점도가 낮은 IR차단제 분산액과 그래핀 분산액을 먼저 혼합하여 분산에 용이하게 한 후, 점도가 높은 우레탄 수지를 혼합하여 교반 함으로써 교반의 효율을 높일 수 있다.
이와 같이 IR차단제 분산액, 그래핀 분산액, 우레탄 수지 및 용제가 혼합된 접착액에 경화제가 혼합됨으로써 접착층을 형성할 수 있다. 본 발명에서는 접착액에 경화제를 투입한 후 가사시간 동안 경화제를 교반하고 상기 제1PET층(141)의 상면에 도포하고, 그 위에 제2PET층(142)을 배치함으로써 접착층을 형성할 수 있다.
혹은 본 발명의 다른 실시예에서 상기 IR차단제는 분산용매에 분산된 IR차단제 분산액 형태로 우레탄 수지와 1차 혼합 과정을 거치고, IR차단제 분산액과 우레탄 수지가 혼합된 접착액에 그래핀 분산액과 2차 혼합 과정을 거쳐 접착층을 형성할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 하드코팅층(120)은 아크릴 수지 및 광개시제를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 하드코팅층(120)은 아크릴 수지 100 중량부에 대해 광개시제 0.1 내지 3 중량부 및 용제 140 내지 160 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 하드코팅층(120)은 상기 차량용 윈도우 필름(100)의 기재층인 상기 제2PET층(142)의 위에 배치되어 자동차 유리의 표면을 유지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름은 제1PET층(141) 및 제2PET층(142)을 기재층으로 포함하고, 상기 제2PET층(142)의 상면에 하드코팅을 하는 방식으로 제조될 수 있다. 이와 같은 하드코팅에 의해 자동차 유리의 표면에 발생될 수 있는 스크래치를 방지하는 성능을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 점착층(130)은, 본 발명의 일 실시예에서, 아크릴 공중합체, 경화제, 및 용제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 점착층(130)은 상기 점착층은 아크릴 공중합체 100 중량부에 대해 경화제 0.1 내지 5 중량부 및 용제 90 내지 110 중량부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제1PET층(141)의 표면에 코로나처리, 프라이머처리 등의 표면처리공정을 수행하여 상기 제1PET층(141)과 상기 제1PET층(141)의 하면에 배치되는 점착층(130) 간의 부착성을 향상시킬 수 있다. 다만 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 점착층(130)은 전술한 바와 같은 조성을 가짐으로써 상기와 같은 별도의 표면처리공정 없이도 상기 점착층(130)과 상기 제1PET층(141) 사이에 높은 접착력이 형성될 수 있도록 한다.
상기 점착층(130)의 구성 성분에 있어서, 아크릴 공중합체는 상기 점착층(130)의 점착력을 부여할 수 있는 성분이고, 용제는 상기 점착층(130)을 이루는 구성 성분들을 고르게 혼합시키기 위한 성분으로써, 본 발명의 일 실시예에서 상기 점착층(130)이 아크릴 공중합체 100 중량부에 대해 경화제 0.1 내지 5 중량부, 및 용제 90 내지 110 중량부의 조성을 포함하여 상기 제1PET층(141)과의 부착성을 향상시키기에 적합하도록 형성될 수 있다. 다만, 상기 점착층(130)을 이루는 성분들은 그 조성에 따라 발현되는 특성이 가변적일 수 있으며, 상기 특성은 점도, 및 점착력 등을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 상기 조성을 통해 상기 제1PET층(141)과의 부착성을 향상시킬 수 있는 상기 점착층(130)을 형성하였다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 점착층(130)과 상기 제1PET층(141) 사이의 부착성이 향상됨에 따라, 상기 차량용 윈도우 필름(100) 제거 시 자동차 유리에 점착제가 잔류하게 되는 전사현상을 방지할 수 있다. 바람직하게는, 상기 차량용 윈도우 필름(100)의 상기 점착층(130)에 의해, 상기 제1PET층(141) 및 상기 점착층(130) 사이의 부착성이 향상되어 상기 제1PET층(141)의 표면에 불필요한 표면처리공정을 수행하지 않아 필름의 단가를 낮출 수 있고, 필름 제거 시 자동차 유리에 점착제가 잔류하는 전사현상을 방지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기 점착층(130)은 기설정된 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 점착층(130)은 5 내지 15 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 상기 두께는, 상기 차량용 윈도우 필름(100)이 상기 조성을 갖는 상기 점착층(130)을 포함함에 따라 상기 제1PET층(141) 및 상기 점착층(130) 사이의 부착성이 향상될 수 있는 특성을 고려하여 최적화되어 설정되었다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 차량용 윈도우 필름(100)이 기설정된 두께를 갖는 상기 점착층(130)을 포함함에 따라, 상기 제1PET층(141) 및 상기 점착층(130) 사이의 부착성이 향상되어 필름 제거 시 자동차 유리에 점착제가 잔류하는 전사현상을 방지할 수 있는 부착성을 확보할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 상기 점착층(130)은 전술한 것과 같은 상기 IR 차단제를 더 포함할 수 있다. 상기 IR 차단제는, 카본, 산화텅스텐(WO3) 및 ATO 중 1 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 상기 IR 차단제는 카본, 산화텅스텐(WO3) 및 ATO를 모두 포함할 수 있다.
본 발명에서는 이와 같이 상기 접착층(110)과 상기 점착층(130)이 각각 IR 차단제를 포함함으로써 적외선의 차단율을 높이면서도, 상기 IR 차단제로 인한 헤이즈의 발생을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 차량용 윈도우 필름(100)은 상기 점착층(130) 아래에 배치되는 이형필름(200); 을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 이형필름(200)은 상기 점착층(130)의 아래에 배치되어 상기 차량용 윈도우 필름(100)을 자동차 유리에 부착하기 전까지 상기 점착층(130)을 보호할 수 있다. 또한, 상기 이형필름(200)은, 자동차 유리에 부착 시 시공자에 의해 간편하게 제거되어야 하기 때문에 작은 박리력을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 이형필름(200)은 박리력이 작고 상기 점착층(130)에 부착된 상태로 시간이 경과해도 박리력이 커지기 어려운 모든 이형필름(200)을 포함할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 차량용 윈도우 필름(100)은 IR차단제, UV차단제 및 그래핀이 함유된 상기 접착층(110)을 포함하고, 이를 통해 자외선 및 적외선 영역의 태양광을 흡수하고, 이에 따라 발생한 열을 그래핀을 통해 빠르게 분산시킴으로써 운전자의 피부를 보호하여 피부노화를 방지하고, 자동차 내부에서의 열 발생을 저하시키는 효과를 향상시킬 수 있다. 또한 IR 차단제 및 그래핀과 같은 첨가물을 산 처리, 고전단믹서 및 비드밀 등에 의해 분산시킴으로써 첨가물에 의한 헤이즈를 감소시켜 시야에 지장을 주지 않게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 복수의 실시예, 및 비교예에 대하여 서술하기로 한다. 또한, 복수의 실시예와 상기 비교예와의 특성 테스트를 수행한 그 결과를 자세하게 서술하기로 한다.
실시예 1
카본 분산액 10 중량부, 산화텅스텐(WO3) 분산액 9 중량부, ATO 분산액 9 중량부 및 그래핀 분산액 8 중량부를 포함하는 접착층(110)을 제1PET층(141, 12 마이크로미터)의 상면에 6 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층(110)의 상면에 제2PET층(142) 및 하드코팅층(120)을 각각 25 마이크로미터 및 5 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 제1PET층(141)의 하면에 2차 코팅으로써 아크릴 공중합체 100 중량부, 경화제 2 중량부, 및 용제 100 중량부를 포함하는 점착층(130)을 8 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하여, 차량용 윈도우 필름(100)을 제조하였다.
실시예 2
카본 분산액 10 중량부, 산화텅스텐(WO3) 분산액 5 중량부, ATO 분산액 5 중량부 및 그래핀 분산액 8 중량부를 포함하는 접착층(110)을 제1PET층(141, 12 마이크로미터)의 상면에 6 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층(110)의 상면에 제2PET층(142) 및 하드코팅층(120)을 각각 25 마이크로미터 및 5 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 제1PET층(141)의 하면에 2차 코팅으로써 아크릴 공중합체 100 중량부, 경화제 2 중량부, 및 용제 100 중량부를 포함하는 점착층(130)을 8 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하여, 차량용 윈도우 필름(100)을 제조하였다.
실시예 3
카본 분산액 10 중량부, 산화텅스텐(WO3) 분산액 7 중량부, ATO 분산액 7 중량부 및 그래핀 분산액 5 중량부를 포함하는 접착층(110)을 제1PET층(141, 12 마이크로미터)의 상면에 6 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층(110)의 상면에 제2PET층(142) 및 하드코팅층(120)을 각각 25 마이크로미터 및 5 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 제1PET층(141)의 하면에 2차 코팅으로써 아크릴 공중합체 100 중량부, 경화제 2 중량부, 및 용제 100 중량부를 포함하는 점착층(130)을 8 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하여, 차량용 윈도우 필름(100)을 제조하였다.
실시예 4
카본 분산액 10 중량부, 산화텅스텐(WO3) 분산액 9 중량부, ATO 분산액 9 중량부 및 그래핀 분산액 5 중량부를 포함하는 접착층(110)을 제1PET층(141, 12 마이크로미터)의 상면에 6 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층(110)의 상면에 제2PET층(142) 및 하드코팅층(120)을 각각 25 마이크로미터 및 5 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 제1PET층(141)의 하면에 2차 코팅으로써 아크릴 공중합체 100 중량부, 경화제 2 중량부, 및 용제 100 중량부를 포함하는 점착층(130)을 8 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하여, 차량용 윈도우 필름(100)을 제조하였다.
실시예 5
카본 분산액 10 중량부, 산화텅스텐(WO3) 분산액 5 중량부, ATO 분산액 5 중량부 및 그래핀 분산액 5 중량부를 포함하는 접착층(110)을 제1PET층(141, 12 마이크로미터)의 상면에 6 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층(110)의 상면에 제2PET층(142) 및 하드코팅층(120)을 각각 25 마이크로미터 및 5 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 제1PET층(141)의 하면에 2차 코팅으로써 아크릴 공중합체 100 중량부, 경화제 2 중량부, 및 용제 100 중량부를 포함하는 점착층(130)을 8 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하여, 차량용 윈도우 필름(100)을 제조하였다.
실시예 6
카본 분산액 10 중량부, 산화텅스텐(WO3) 분산액 7 중량부, ATO 분산액 7 중량부 및 그래핀 분산액 3 중량부를 포함하는 접착층(110)을 제1PET층(141, 12 마이크로미터)의 상면에 6 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층(110)의 상면에 제2PET층(142) 및 하드코팅층(120)을 각각 25 마이크로미터 및 5 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 제1PET층(141)의 하면에 2차 코팅으로써 아크릴 공중합체 100 중량부, 경화제 2 중량부, 및 용제 100 중량부를 포함하는 점착층(130)을 8 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하여, 차량용 윈도우 필름(100)을 제조하였다.
비교예
STEK社의 종래의 차량용 윈도우 필름 제품으로, 카본 분산액 10 중량부, 산화텅스텐(WO3) 분산액 9 중량부 및 ATO 분산액 9 중량부를 포함하는 접착층(110)을 제1PET층(141, 12 마이크로미터)의 상면에 6 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 접착층(110)의 상면에 제2PET층(142) 및 하드코팅층(120)을 각각 25 마이크로미터 및 5 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 제1PET층(141)의 하면에 2차 코팅으로써 아크릴 공중합체 100 중량부, 경화제 2 중량부, 및 용제 100 중량부를 포함하는 점착층(130)을 8 마이크로미터의 두께를 갖도록 형성된 제품이다.
상기와 같은 실시예들 및 비교예의 카본, 산화텅스텐, ATO 및 그래핀 함량을 정리하면 하기 표 1과 같다.
윈도우 필름 카본 분산액 WO3 분산액 ATO 분산액 그래핀분산액
실시예1 10 9 9 8
실시예2 10 5 5 8
실시예3 10 7 7 5
실시예4 10 9 9 5
실시예5 10 5 5 5
실시예6 10 7 7 3
비교예 10 9 9 -
윈도우 필름 특성 비교 실험 결과
표 2는 본 발명에 의한 실시예 1 내지 6 및 비교예의 가시광, 자외선 및 적외선 영역에서의 차단율을 측정한 결과이다.
윈도우 필름 VLT UVR IRR
900~1,000nm		 IRR
1,400nm
실시예1 14.80% 99.90% 95.60% 95.10%
실시예2 14.40% 99.90% 93.80% 94.10%
실시예3 15.20% 99.90% 95.00% 95.20%
실시예4 14.90% 99.90% 95.50% 95.50%
실시예5 15.80% 99.90% 93.60% 93.70%
실시예6 14.10% 99.90% 95.10% 94.90%
비교예 15.30% 99.90% 94.90% 95.00%
표 2와 같이, 본 발명의 실시예들 및 비교예 모두 동일한 카본 함량을 가짐으로써 약 15%의 거의 유사한 가시광 차단율을 나타내었다.
또한, 본 발명의 실시예들 및 비교예 모두 UV차단제에 의해 동일하게 99.9%의 자외선 차단율을 나타내었다.
한편 적외선 영역에서는 WO3 및 ATO의 함량에 의해 약간의 차이가 나타났으나, 기본적으로 90% 이상의 높은 차단율을 나타냈고, 그래핀의 함량에 따른 유의미한 차이는 나타나지 않았다. 즉, 그래핀의 경우 적외선을 차단하기 위한 목적이 아니라, 열을 분산하기 위한 목적으로 첨가된 것으로서 그래핀의 함량에 따라 적외선의 차단 자체에서는 차이를 보이지 않았다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름의 실시예 및 비교예의 열 차단 효과 측정을 위한 테스트기의 일 예를 도시한다. 도 4에 도시된 열 차단 효과 테스트기는 적외선 램프에 윈도우 필름을 설치한 후 열화상 카메라를 통해 초기 온도를 측정한 뒤, 적외선 램프 가동 후 기설정된 시간이 지난 후 온도를 측정함으로써 온도 변화를 측정한다. 온도 변화가 적은 경우 해당 윈도우 필름의 열 차단 효과가 우수하다고 판단할 수 있다.
표 3은 도 4에 도시된 테스트기로 측정한 본 발명에 의한 실시예 1 내지 6, 및 비교예의 열 차단 효과 테스트를 통해 측정된 온도 변화 값을 나타내고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름(100)의 실시예 및 비교예의 열 차단 효과 테스트 결과를 개략적으로 도시한다.
윈도우 필름 온도 변화(ΔT, ℃)
실시예 1 4.1
실시예 2 5.8
실시예 3 4.1
실시예 4 4.0
실시예 5 5.9
실시예 6 5.0
비교예 5.1
표 2와 같이, 실시예 1의 온도 변화는 4.1℃이고, 실시예 2의 온도 변화는 5.8℃이고, 실시예 3의 온도 변화는 4.1℃이고, 실시예 4의 온도 변화는 4.0℃이고, 실시예 5의 온도 변화는 5.9℃이고, 실시예 6의 온도 변화는 5.0℃이고, 비교예의 온도 변화는 5.1℃이다. 도 5에는 이와 같은 온도 변화를 열화상 카메라를 통해 확인한 모습이 도시되어 있다. 도 5의 (a)는 적외선 램프를 가동하기 전 초기 온도이고, 도 5의 (b)는 적외선 램프를 가동한 후 변화된 온도를 도시한다.
실시예 1, 실시예 3 및 실시예 4에서 다른 실시예 및 비교예에 비해 낮은 약 4℃의 온도 변화를 보였다. 반면, 실시예 2 및 실시예 5는 거의 6℃에 가까운 온도 변화를 나타냈으며, 실시예 6 및 비교예는 약 5℃의 온도 변화를 보였다.
이와 같은 결과를 분석 해 보면, 실시예 1은 높은 IR차단제(산화텅스텐 및 ATO) 함량 및 높은 그래핀 함량을 가짐으로써 매우 높은 열 차단 효과를 나타냈으며, 실시예 3은 중간 IR차단제 함량 및 그래핀 함량에도 매우 높은 열 차단 효과를 나타냈으며, 실시예 4는 높은 IR차단제 함량 및 중간 그래핀 함량으로 매우 높은 열 차단 효과를 나타냈다.
한편, 실시예 2는 낮은 IR차단제 함량으로 인해 높은 그래핀 함량에도 불구하고 매우 낮은 열 차단 효과를 나타냈으며, 실시예 5는 낮은 IR차단제 함량으로 인해 중간 그래핀 함량에서 매우 낮은 열 차단 효과를 나타냈다.
또한, 실시예 6은 실시예 3과 비슷한 중간 IR차단제 함량을 갖지만 낮은 그래핀 함량으로 인해 열 분산이 원활하지 않아 중간 정도의 열 차단 효과를 나타냈고, 비교예는 높은 IR차단제 함량을 갖지만 그래핀이 함유되어 있지 않아 중간 정도의 열 차단 효과를 나타내는데 그쳤다.
즉, 중간 이상의 IR차단제 함량 및 중간 이상의 그래핀 함량을 갖는 경우 높은 열 차단 효과를 나타냈으며, IR차단제 또는 그래핀 중 어느 하나라도 낮은 함량을 갖는 경우 열 차단 효율이 좋지 않음을 확인할 수 있다.
특히 실시예 1 및 실시예 2를 대비해 보면, 동일한 그래핀 함량에도 실시예 2는 실시예 1에 비해 매우 낮은 열 차단 효과를 나타냈으며, 실시예 2와 실시예 5를 비교해 보면 동일한 IR차단제 함량에서 실시예 2가 실시예 1에 비해 높은 그래핀 함량을 가짐에도 열 차단 효과에 큰 차이가 없었다.
반면, 실시예 3 및 실시예 6을 비교해 보면 실시예 3과 실시예 6은 동일한 IR차단제 함량을 가지고 있지만, 그래핀 함량의 차이에 의해 열 차단 효과에 차이가 발생하였다.
즉, 그래핀은 태양광을 직접 흡수하여 차단하는 기능은 거의 없으며, IR차단제에 의해 흡수된 태양광에 의해 발생하는 열을 분산시킴으로써 열 차단 성능을 향상시키는 역할을 수행함을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름의 실시예 및 비교예의 헤이즈 발생 측정을 위한 테스트기의 일 예를 도시한다. 여기서는, 도 6에 도시된 Minolta社의 분광색차계를 이용하여 차량용 윈도우 필름(100)의 헤이즈 발생을 측정하였다.
표 4는 도 6에 도시된 테스트기로 측정한 본 발명에 의한 실시예 1 내지 6 및 비교예의 헤이즈 발생 측정 결과를 나타내고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 윈도우 필름(100)의 실시예 및 비교예의 헤이즈 발생 측정 이미지를 개략적으로 도시한다. 도 7의 (a)는 실시예 1의 헤이즈 발생 측정 이미지이고, 도 7의 (b)는 실시예 3의 헤이즈 발생 측정 이미지이고, 도 7의 (c)는 비교예의 헤이즈 발생 측정 이미지이다.
윈도우 필름 헤이즈(%)
실시예 1 3.00
실시예 2 2.69
실시예 3 0.94
실시예 4 2.70
실시예 5 0.90
실시예 6 1.05
비교예 1.00
표 4와 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 4는 2.5 내지 3%의 높은 헤이즈 발생이 측정되었고, 실시예 3, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예는 약 1%의 낮은 헤이즈 발생이 측정되었다.
표 1에서의 함량과 대비해 보면, 실시예 1은 높은 IR차단제 함량 및 높은 그래핀 함량으로 인해 헤이즈가 발생하였고, 실시예 2는 IR차단제 함량은 낮지만 높은 그래핀 함량으로 인해 헤이즈가 발생하였고, 실시예 4는 높은 세라믹 함량 및 중간 그래핀 함량으로 인해 헤이즈가 발생하였다.
특히 실시예 4와 비교예를 대비해 보면 IR차단제 함량이 동일하지만 그래핀이 추가됨으로써 헤이즈가 발생한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 4와 실시예 3 및 5를 비교해 보면 동일한 그래핀 함량에서도 IR차단제의 함량에 따라 헤이즈의 발생 유무가 달라지는 것을 알 수 있다. 즉, 헤이즈의 발생 유무는 IR차단제 함량 단독이나 그래핀 함량 단독으로 결정되지 않고, IR차단제와 그래핀의 함량이 복합적으로 작용하여 결정됨을 알 수 있다.
이와 같은 결과에 따라, 본 발명에 따른 차량용 윈도우 필름은 헤이즈가 발생하지 않으면서도 최적의 열 차단 효과를 나타낼 수 있는 실시예 3과 같은 IR차단제(WO3, ATO) 및 그래핀의 함량을 결정하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 높은 가시광 투광성을 가지면서도 자외선 및 적외선 영역의 태양광을 차단할 수 있는 차량용 윈도우 필름을 제공할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전자기파를 반사하지 않아 차량 내부의 내비게이션, 하이패스, 스마트폰 등의 전자기기의 전파에 대한 방해 없이 자외선 및 적외선 영역의 태양광을 차단할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 그래핀을 통해 열을 빠르게 분산시켜 높은 열 차단 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 IR차단제와 그래핀의 함량을 조절함으로써 차량용 윈도우 필름에 헤이즈를 발생시키지 않으면서도 높은 열 차단 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 그래핀을 산 처리하여 분산액을 형성함으로써 헤이즈의 발생을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 접착층의 형성 시 고전단믹서에 의해 분산 및 혼합함으로써 헤이즈의 발생을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 접착층의 형성 시 비드밀을 통해 교반 함으로써 분산 및 혼합을 수행하여 헤이즈의 발생을 억제하는 효과를 발휘할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 차량용 윈도우 필름에 있어서,
    아크릴 공중합체, 경화제, 및 용제를 포함하는 점착층;
    상기 점착층 위에 배치되고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제1PET층;
    상기 제1PET층 위에 배치되고, 우레탄 수지, 경화제, UV차단제, IR차단제 및 그래핀을 포함하는 접착층;
    상기 접착층 위에 배치되고, 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 제2PET층; 및
    상기 제2PET층 위에 배치되고, 아크릴 수지 및 광개시제를 포함하는 하드코팅층; 을 포함하고,
    상기 IR차단제는,
    카본, 산화텅스텐(WO3) 및 ATO를 포함하고,
    상기 IR차단제는 분산용매에 분산된 IR차단제 분산액 형태로 상기 그래핀이 분산용매에 분산된 그래핀 분산액과 1차 혼합 과정을 거치고,
    상기 IR차단제 분산액과 상기 그래핀 분산액의 혼합액이 상기 우레탄 수지 및 용제와 2차 혼합 과정을 거쳐 접착층을 형성하고,
    상기 1차 혼합 과정은,
    상기 IR차단제 분산액과 상기 그래핀 분산액의 혼합액을 2 이상의 회전자 및 고정자로 구성되는 고전단믹서의 전단력에 의한 분산 및 혼합을 수행하고,
    상기 2차 혼합 과정은,
    상기 1차 혼합과정을 거친 상기 IR차단제 분산액과 상기 그래핀 분산액의 상기 혼합액을 우레탄 수지 및 용제에 혼합하고 나노 분산이 가능한 비드밀을 통해 교반 함으로써 분산 및 혼합을 수행하는, 차량용 윈도우 필름.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층은 우레탄 수지 100 중량부에 대해 경화제 0.1 내지 5 중량부, UV차단제 분산액 3 내지 7 중량부, IR차단제 분산액 25 내지 30 중량부, 그래핀 분산액 3 내지 7 중량부 및 용제 90 내지 100 중량부를 포함하는, 차량용 윈도우 필름
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 그래핀 분산액이 혼합된 상기 우레탄 수지는 상기 경화제와 혼합되어 상기 제1PET층 및 상기 제2PET층 사이에서 상기 상기 제1PET층 및 상기 제2PET층을 접착하는, 차량용 윈도우 필름.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 그래핀 분산액은 황산 및 질산을 포함하는 분산용매에 그래핀을 첨가하고 30분 내지 3시간동안 초음파를 가함으로써 형성되는, 차량용 윈도우 필름.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착층은 아크릴 공중합체 100 중량부에 대해 경화제 0.1 내지 5 중량부 및 용제 90 내지 110 중량부를 포함하는, 차량용 윈도우 필름.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 하드코팅층은 아크릴 수지 100 중량부에 대해 광개시제 0.1 내지 3중량부 및 용제 140 내지 160 중량부를 포함하는, 차량용 윈도우 필름.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착층의 두께는 5 내지 15 마이크로미터이고, 상기 제1PET층의 두께는 10 내지 20 마이크로미터이고, 상기 접착층의 두께는 5 내지 15 마이크로미터이고, 상기 제2PET층의 두께는10 내지 30 마이크로미터이고, 상기 하드코팅층의 두께는 5 내지 10 마이크로미터인, 차량용 윈도우 필름.
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