KR102487225B1 - 고기능성 축광 및 발광 석재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 후면에 비춰진 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 1 내지 3 mm 두께의 다공질 석재(100); 상기 다공질 석재(100)의 후면에 배치되고, 평균입경이 0.1 내지 3 mm인 고시인성 축광성 칩(chip, 201) 20 내지 80 중량% 및 투명 폴리카보네이트계 수지 20 내지 80 중량%를 포함하여, 외부의 태양광 또는 후면의 광원에 포함된 자외선을 흡수하여 저장하였다가 어두운 상태에서 발광하는 빛 또는 어두운 상태에서 자외선 광원에 의하여 발광하는 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 1 내지 5 mm 두께의 축광층(200); 상기 축광층(200)의 후면에 배치되고, 투명 폴리카보네이트계 수지를 포함하여, 상기 다공질 석재(100) 및 축광층(200)의 후면에 빛을 전달하는 2 내지 7 mm 두께의 투명수지 도광층(300); 및 상기 투명수지 도광층(300)의 후면, 측면 또는 이들 모두에 배치되어, 빛을 발산하는 광원부(400);를 포함함으로써;
다양한 디자인상의 색상과 형태로 고급스럽고 미려하게 시공 설치되어 건물이나 공간의 가치를 높일 수 있고, 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 고시인성의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 살균 및 공기정화 기능을 구현하며, 자외선 광원의 노출에 의한 보행자의 피해를 현저하게 줄일 수 있는 고기능성 축광 및 발광 석재에 관한 것이다.
다양한 디자인상의 색상과 형태로 고급스럽고 미려하게 시공 설치되어 건물이나 공간의 가치를 높일 수 있고, 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 고시인성의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 살균 및 공기정화 기능을 구현하며, 자외선 광원의 노출에 의한 보행자의 피해를 현저하게 줄일 수 있는 고기능성 축광 및 발광 석재에 관한 것이다.
Description
본 발명은 석재의 후면에 축광층을 포함하고, 여기에 광원을 투영할 수 있도록 함으로써, 다양한 디자인상의 색상과 형태로 고급스럽고 미려하게 시공 설치되어 건물이나 공간의 가치를 높일 수 있고, 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 고시인성의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 살균 및 공기정화 기능을 구현하며, 자외선 광원의 노출에 의한 보행자의 피해를 현저하게 줄일 수 있는 고기능성 축광 및 발광 석재에 관한 것이다.
일반적으로 건물이나 공간의 가치를 더욱 높이면서 고급스럽고 미려하게 하기 위해 각종 건물의 실내외에 다양한 석질, 다양한 색상으로 된 고가의 석재를 시공 설치하고 있다. 이러한 석재로서 주로 대리석과 화강암 재질의 석재가 많이 사용되고 있다. 국내에서는 거의 수입에 의존해야 하는 대리석보다는 국내산 화강암 재질의 석재를 실내외의 벽면이나 바닥의 장식재로 많이 이용되고 있으며, 이러한 건축용 장식재로 사용되는 경우 시공작업 및 운반을 용이하게 하기 위하여 소정의 넓이와 두께를 가지는 석재패널로 가공하여 사용하게 된다.
또한, 과거의 석재 수요자의 대부분은 석재의 재질감에서 느끼는 자연미를 즐기기 위하여 사용하였지만 현대의 석재 수요자는 석재 고유 재질에서 느끼는 자연미와 더불어 다양한 기능성이 부여되길 요구하고 있고, 특히, 석재는 광원을 투영함으로써, 기존의 마감재로는 불가능한 다양한 디자인상의 색상과 형태를 표현할 수 있기 때문에 많이 활용되고 있다. 그 대표적인 예로서 석재가 축광재를 포함하여 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우 도로, 건축물 또는 지하철 등의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있는 기능성에 대한 기대가 커지고 있는 추세이다.
종래기술로서 대한민국 등록특허 제10-0746401호의 장식용 석재패널에 의하면, 하면에 설치홈이 형성되고, 상기 설치홈과 상면의 사이에 다수의 미세통공이 분산되게 형성되며, 사각형상이 면서 석재로 형성되는 사각석 재판과; 상기 설치홈이 밀폐되도록 상기 설치홈의 내측에 끼워져 상기 사각석재판에 부착되는 하부밀폐판과; 상기 미세통공에 광섬유의 선단이 끼워져 기밀되게 접착되고 상기 광섬유의 끝단이 하나의 다발을 이루도록 모여 상기 하부밀폐판의 상면에 구비되는 광섬유다발과; 상기 광섬유다발의 끝단에 대응하여 상기 하부밀폐판의 상면에 배치되고 적색 및 녹색과 청색으로 각각 발광되는 발광다이오드와; 상기 발광다이오드의 빛이 상기 광섬유다발로 전달되도록 상기 광섬유다발의 끝단과 이에 대응되는 상기 발광다이오드를 기밀되게 둘러싸는 상태로 상기 하부밀폐판의 상면에 부착되는 투명한 에폭시수지체와; 상기 발광다이오드의 선택적인 점멸 및 밝기의 조절에 의해 다양한 색이 발현되도록 외부 전원과 연결된 상태로 상기 발광다이오드에 전원의 공급을 제어하고, 상기 하부밀폐판의 상면에 장착되는 컨트롤박스를; 포함하는 것을 특징으로 하는 장식용 석재패널이라고 기재되어 있다.
다른 종래기술로서 대한민국 등록실용신안 제20-0130641호의 발광 다이오드가 내장된 인조석재에 의하면, 빛을 투과시키는 소재 내부홈에 발광 다이오드가 내장되고 연결소켓이 부착된 발광 다이오드가 내재된 다양한 소재와 여러가닥의 구리선으로 이루어지고 소켓 부착용 콘센트가 부착된 발광 다이오드 연결선과 외부 연결선으로 이루어진 배선회로와 위치고정클립과 철망 지지용 다리가 부착된 철망으로 구성되며 발광 다이오드가 내재된 다양한 소재와 여러가닥의 구리선으로 이루어진 배선회로 및 위치 고정클립을 부착한 철망을 내장하고 바닥에 여러군데 외부 연결선이 돌출된 시멘트 몰타르 형성체에 있어서 그 표면을 연마한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드가 내장된 인조석재라고 기재되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 발광석재는 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에는 비상표시 수단으로서의 역할을 전혀 수행할 수 없는 문제점이 있었다.
한편, 축광석을 이용한 야간 경관 도로로서, 대한민국 등록특허 제10-1853010호에는 축광석과 블랙라이트를 이용한 야간 경관 보도 시공방법에 개시되어 있다. 도로의 바닥면에 교사와 몰탈을 혼합하고 코팅된 축광석을 원하는 디자인에 따라서 도포하여 포장면을 마무리한다. 이 후 표면에 가로등형 또는 볼라드 형의 블랙램프를 선택하여 나누어 설치하였다. 이러한 블랙라이트는 기본적으로 자외선 영역의 빛을 표출하는 램프이다. 자외선은 비타민 D를 체내에서 합성하고 살균작용 등 좋은 역할을 한다. 그러나, 자외선에 과도하게 노출이 되면 피부 질환과 시각에 영향을 받게 되며 면역 체계의 붕괴로 각종 질병에 쉽게 노출될 수 있으며 노화로 인한 생명의 단축 등 실질적인 피해가 발생할 수 있다.
특히 자외선을 눈으로 직접 보면 여러가지 부작용을 일으킨다. 자외선에 의한 눈의 장해를 자외선 안염이라 한다. 이것은 자외선의 과도한 조사에 의해 눈의 표층이 침해당하는 것이다. 종래의 야간경관보도의 경우에는 블랙라이트의 설치 위치가 보도의 포장면의 바로 윗 부분이나 가로등과 같이 사람들의 눈이 노출될 수 있는 위치에 설치된다. 이와 같이 블랙라이트를 외부에 노출하여 사람의 눈에 직접 노출되도록 설치되는 경우 자외선에 의해 피부 및 눈에 손상을 가져올 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 일 구현예는 석재 고유 재질에서 느낄 수 있는 자연미를 즐길 수 있으면서, 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자외선 광원의 노출에 의한 보행자의 피해를 현저하게 줄일 수 있는 고기능성 축광 및 발광 석재를 제공하고자 하는 것이다.
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 발명의 일 구현예는 후면에 비춰진 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 1 내지 3 mm 두께의 다공질 석재(100); 상기 다공질 석재(100)의 후면에 배치되고, 평균입경이 0.1 내지 3 mm인 고시인성 축광성 칩(chip, 201) 20 내지 80 중량% 및 투명 폴리카보네이트계 수지 20 내지 80 중량%를 포함하여, 외부의 태양광 또는 후면의 광원에 포함된 자외선을 흡수하여 저장하였다가 어두운 상태에서 발광하는 빛 또는 어두운 상태에서 자외선 광원에 의하여 발광하는 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 1 내지 5 mm 두께의 축광층(200); 상기 축광층(200)의 후면에 배치되고, 투명 폴리카보네이트계 수지를 포함하여, 상기 다공질 석재(100) 및 축광층(200)의 후면에 빛을 전달하는 2 내지 7 mm 두께의 투명수지 도광층(300); 및 상기 투명수지 도광층(300)의 후면, 측면 또는 이들 모두에 배치되어, 빛을 발산하는 광원부(400);를 포함하는 고기능성 축광 및 발광 석재를 제공한다.
상기 광원부(400)는 빛을 생성하는 LED 램프, 자외선 램프 또는 이들 모두인 것이고; 상기 광원부(400)는 상기 LED 램프 또는 자외선 램프에서 발생하는 열을 낮추고, 외부로 상기 빛이 노출되는 것을 방지하기 위하여, 차단프레임(401)을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)은 열가소성 수지 100 중량부, 축광안료 20 내지 80 중량부, 충전제 10 내지 30 중량부, 글라스비드 1 내지 10 중량부, 이산화티타늄 1 내지 10 중량부, 성능개선 첨가제 0.1 내지 5 중량부 및 왁스 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 조성물을 사출성형하여 제조되는 것이고;
상기 축광안료는 황화아연(ZnS)계 축광안료인 ZnS:Cu와, 스트론튬알루미나이트(SrAl2O4)계 축광안료인 SrAl2O4:Eu 및 Al2O3-SrO3-B2O3을 1 내지 5: 1 내지 5:1 중량비율로 혼합한 것이고;
상기 성능개선 첨가제는 인산아연(Zn3(PO4)2) 100 중량부, 제올라이트 30 내지 50 중량부, 폴리페닐렌 설파이드 30 내지 50 중량부, 트리스(2-카르복시에틸)포스핀 1 내지 10 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
상기 식에서,
a는 10 내지 300의 정수이다.
상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 판상형 인산아연인 것이고,
상기 판상형 인산아연은 수산화아연을 물 또는 15 내지 30 중량% 농도로 희석된 염산으로 용해하는 단계; 상기 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 탄산염 수용액을 천천히 적가하면서 탄산아연의 석출물을 제조하는 단계; 상기 탄산아연의 석출물을 함유하는 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 인산염 수용액을 천천히 적가하면서 판상형의 인산아연 석출물을 제조하는 단계; 상기 판상형의 인산아연 석출물을 함유하는 용해액을 여과, 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것이고;
상기 폴리페닐렌 설파이드는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 것이고,
하기 화학식 2에서 a 및 b는 1: 5 내지 15 몰비율로 이루지는 것일 수 있다.
[화학식 2]
상기 식에서,
a 및 b는 각각 독립적으로, 1 내지 500의 정수이다.
상기 투명 폴리카보네이트계 수지는
중량평균분자량이 15,000 내지 25,000 g/mol인 폴리카보네이트 100 중량부, 폴리로탁산 30 내지 50 중량부, 리모시트린 1 내지 10 중량부 및 거미줄 가수분해물 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 폴리로탁산은 시클로덱스트린 환상 분자, 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 개구부에 꼬치상으로 포접되는 폴리부타디엔 직쇄상 분자, 및 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기를 갖는 것이고;
상기 시클로덱스트린의 수산기의 전부 또는 일부가 술폰산기 또는 황산에스테르기로 치환되는 것이고;
상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기는 하기 화학식 3으로 표시되는 안트라센-솔비톨에톡실레이트 복합체를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 3]
상기 식에서 n은 2 내지 10의 정수이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재에 의하면, 주간 및 밝은 환경에서는 석재 고유 재질에서 느낄 수 있는 자연미를 즐길 수 있고, 야간 및 어두운 환경에서는 석재 및 축광층에 광원을 투영함으로써, 기존의 마감재로는 구현하기 어려운 다양한 디자인상의 색상과 형태를 표현할 수 있는 효과가 있다. 이로써, 건물이나 공간의 실내외에 고급스럽고 미려하게 시공 설치되어 건물이나 공간의 가치를 높일 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 석재의 후면에 축광층을 포함하여, 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 고시인성의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있고, 상기 축광층 자체에 살균기능과, 질소나 미세먼지 흡착 또는 탈취 등을 통한 공기정화 기능을 부여하고, 블랙라이트와 같은 자외선 광원을 투영할 수 있도록 함으로써, 살균 및 공기정화 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 블랙라이트와 같은 자외선 광원이 외부로 직접 노출되지 않아 보행자의 눈에 직접 노출되지 않음으로써 자외선에 의한 피해를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 축광층(200) 및 투명수지 도광층(300)이 제조되는 방법을 개략적인 모식도로 나타낸 것이다.
도 3은 판상형으로 일체화되어 성형된 축광층(200) 및 투명수지 도광층(300)의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 차단프레임(401)을 더 포함하는 고기능성 축광 및 발광 석재의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 축광층(200) 및 투명수지 도광층(300)이 제조되는 방법을 개략적인 모식도로 나타낸 것이다.
도 3은 판상형으로 일체화되어 성형된 축광층(200) 및 투명수지 도광층(300)의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 차단프레임(401)을 더 포함하는 고기능성 축광 및 발광 석재의 개략적인 단면도를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 후면에 비춰진 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 1 내지 3 mm 두께의 다공질 석재(100); 상기 다공질 석재(100)의 후면에 배치되고, 평균입경이 0.1 내지 3 mm인 고시인성 축광성 칩(chip, 201) 20 내지 80 중량% 및 투명 폴리카보네이트계 수지 20 내지 80 중량%를 포함하여, 외부의 태양광 또는 후면의 광원에 포함된 자외선을 흡수하여 저장하였다가 어두운 상태에서 발광하는 빛 또는 어두운 상태에서 자외선 광원에 의하여 발광하는 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 1 내지 5 mm 두께의 축광층(200); 상기 축광층(200)의 후면에 배치되고, 투명 폴리카보네이트계 수지를 포함하여, 상기 다공질 석재(100) 및 축광층(200)의 후면에 빛을 전달하는 2 내지 7 mm 두께의 투명수지 도광층(300); 및 상기 투명수지 도광층(300)의 후면, 측면 또는 이들 모두에 배치되어, 빛을 발산하는 광원부(400);를 포함하는 고기능성 축광 및 발광 석재를 제공한다. 이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 개략적인 단면도를 도 1에 나타내었다.
이러한 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재에 의하면, 주간 및 밝은 환경에서는 석재 고유 재질에서 느낄 수 있는 자연미를 즐길 수 있고, 야간 및 어두운 환경에서는 석재 및 축광층에 광원을 투영함으로써, 기존의 마감재로는 구현하기 어려운 다양한 디자인상의 색상과 형태를 표현할 수 있는 효과가 있다. 이로써, 건물이나 공간의 실내외에 고급스럽고 미려하게 시공 설치되어 건물이나 공간의 가치를 높일 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 석재의 후면에 축광층을 포함하여, 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 고시인성의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있고, 상기 축광층 자체에 살균기능과, 질소나 미세먼지 흡착 또는 탈취 등을 통한 공기정화 기능을 부여하고, 블랙라이트와 같은 자외선 광원을 투영할 수 있도록 함으로써, 살균 및 공기정화 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 블랙라이트와 같은 자외선 광원이 외부로 직접 노출되지 않아 보행자의 눈에 직접 노출되지 않음으로써 자외선에 의한 피해를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 상기 다공질 석재(100)는 다수의 기공을 갖고 있어 후면에 비춰진 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 기능을 한다. 이로써, 주간 및 밝은 환경에서는 석재 고유 재질에서 느낄 수 있는 자연미를 즐길 수 있고, 야간 및 어두운 환경에서는 상기 다공질 석재에 광원을 투영함으로써, 기존의 마감재로는 구현하기 어려운 다양한 디자인상의 색상과 형태를 표현할 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 다공질 석재(100)는 상기한 기능을 구현할 수 있는 것으로서, 당분야에서 일반적으로 사용되는 다공질 석재라면 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를들면, 대리석, 화강석 등의 천연석 또는 인조대리석과 같은 인조석을 사용할 수 있다.
또한, 상기 다공질 석재(100)는 1 내지 3 mm 두께를 갖는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 상기 축광층(200)은 상기 다공질 석재(100)의 후면에 배치되어, 외부의 태양광 또는 후면의 광원에 포함된 자외선을 흡수하여 저장하였다가 어두운 상태에서 발광하는 빛 또는 어두운 상태에서 자외선 광원에 의하여 발광하는 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 기능을 한다. 이로써, 야간 및 어두운 환경에서 상기 축광층에 광원을 투영함으로써, 기존의 마감재로는 구현하기 어려운 다양한 디자인상의 색상과 형태를 표현할 수 있는 효과가 있고, 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 고시인성의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다.
이러한 상기 축광층(200)은 상기한 기능을 구현할 수 있는 것으로서, 평균입경이 0.1 내지 3 mm인 고시인성 축광성 칩(chip, 201) 20 내지 80 중량% 및 투명 폴리카보네이트계 수지 20 내지 80 중량%를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)은 열가소성 수지 100 중량부, 축광안료 20 내지 80 중량부, 충전제 10 내지 30 중량부, 글라스비드 1 내지 10 중량부, 이산화티타늄 1 내지 10 중량부, 성능개선 첨가제 0.1 내지 5 중량부 및 왁스 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 조성물을 사출성형하여 제조되는 것을 사용하여, 매우 우수한 시인성을 구현하여 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 상기 축광층 자체에 살균기능과, 질소나 미세먼지 흡착 또는 탈취 등을 통한 공기정화 기능을 부여하고, 블랙라이트와 같은 자외선 광원을 투영할 수 있도록 함으로써, 살균 및 공기정화 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 열가소성 수지는 휨강도 및 압축강도 등의 높은 기계적 강도와 내구성을 제공하면서도, 가열 용융과 냉각고화를 여러 차례 반복 가능하여 원하는 형태로 성형하는 것이 용이하도록 하는 기능을 한다.
상기 열가소성 수지는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리부틸렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 아크릴로니트닐-부타티엔-스티렌(ABS), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
이하, 상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)을 제조하기 위한 조성물을 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 열가소성 수지 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)을 제조하기 위한 조성물에 포함될 수 있는 상기 축광안료는 황화아연(ZnS)계 축광안료인 ZnS:Cu와, 스트론튬알루미나이트(SrAl2O4)계 축광안료인 SrAl2O4:Eu 및 Al2O3-SrO3-B2O3을 1 내지 5: 1 내지 5:1 중량비율로 혼합한 것을 사용함으로써, 고휘도, 고발광성을 구현하여 우수한 발색 및 발광효율을 제공하는 기능을 한다.
상기 축광안료는 평균입경이 5 내지 25 μm인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 축광안료는 상기한 성능개선 효과를 고려하여, 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 20 내지 80 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)을 제조하기 위한 조성물에 포함될 수 있는 상기 충전제는 점도를 용이하게 조절하면서 사출성형되어, 원하는 형태로 성형하는 것이 용이하도록 하고, 축광층의 우수한 강도보강 효과, 내마모성 및 내구성을 매우 향상시키는 기능을 한다.
상기 충전제는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로, 그 종류를 특별히 한정하지 않지만, 예를들면, 탄산칼슘, 탤크, 클레이, 카올린, 실리카, 하이드로탈사이트, 규조토, 탄산마그네슘, 탄산바륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 황산바륨, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화칼슘, 산화마그네슘, 알루미나, 마이카, 제올라이트, 산화아연 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.
보다 바람직한 상기 충전제는 탄산칼슘, 하이드로탈사이트 및 산화아연을 2 내지 10: 1: 1 중량비율로 혼합한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 분산성이 매우 향상되고, 시인성의 지속성이 매우 개선되는 효과가 있다.
보다 구체적으로 상기 산화아연은 구상의 다공성 산화아연을 사용함으로써 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
이러한 상기 구상의 다공성 산화아연은 글라이콜류 용매 100 중량부에 대하여, 아연 화합물 3 내지 10 중량부를 첨가한 이후, 상기 첨가된 아연 화합물의 몰비 대비, 수산화나트륨 0.5 내지 5 몰비를 서서히 혼합하여 혼합용액을 준비하는 단계; 상기 혼합용액을 150 내지 250 ℃ 온도에서 10 내지 60 분 동안 산화반응시켜 밀키타입의 현탁액을 형성하는 단계; 및 상기 반응 이후, 생성된 구상의 다공성 산화아연 입자를 알코올을 이용하여 세척하고 원심분리기를 이용하여 구상의 다공성 산화아연 입자를 탈수 및 분리한 이후, 80 내지 150 ℃ 온도에서 건조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되는 것일 수 있다.
또한, 이러한 상기 구상의 다공성 산화아연은 분말도가 1 내지 100 m2/g이고, 평균 기공크기가 5 내지 50 nm이고, 평균입경이 100 내지 1,000 nm의 균일한 입자크기를 가지며, X-선 회절 분석결과 육방정계 섬유아연석(hexagonal wurtzite) 구조로 이루어진 것일 수 있다.
이때, 상기 아연 화합물은 글라이콜류 용매에 녹을 수 있는 아연염의 형태라면 사용가능하고, 본 발명의 실시예에서는 아연아세테이트 수화물을 사용하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 또한, 상기 글라이콜류 용매는 탄소수 1 내지 6의 글라이콜 중에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 가장 바람직한 예로서 디에틸렌글라이콜을 사용할 수 있다.
상기 충전제는 상기한 성능개선 효과를 고려하여, 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)을 제조하기 위한 조성물에 포함될 수 있는 상기 글라스비드는 재귀 반사도(휘도)가 높아 야간 및 어두운 환경에서 높은 휘도로 우수한 시인성을 구현하는 기능을 한다.
상기 글라스비드는 평균입경이 50 내지 120 μm인 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 글라스비드는 상기한 성능개선 효과를 고려하여, 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)을 제조하기 위한 조성물에 포함될 수 있는 상기 이산화티타늄은 백색도를 향상시켜 시인성을 향상시킬 뿐만 아니라, 빛에 의한 산화환원력을 바탕으로 공기중의 유해 질소나 악취를 흡착하여 분해함으로써, 살균기능과, 질소나 미세먼지 흡착 또는 탈취 등을 통한 공기정화 기능을 부여할 수 있는 기능을 한다.
상기 이산화티타늄은 상기한 성능개선 효과를 고려하여, 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)을 제조하기 위한 조성물에 포함될 수 있는 상기 성능개선 첨가제는 우수한 분산성 및 열적 안정성을 제공하여 성형성을 향상시키고, 우수한 발색, 발광효율, 강도, 수명, 내열성, 내구성을 제공하며, 살균 및 탈취 등의 공기정화 기능을 향상시키는 기능을 할 수 있다.
보다 바람직한 상기 성능개선 첨가제는 인산아연(Zn3(PO4)2) 100 중량부, 제올라이트 30 내지 50 중량부, 폴리페닐렌 설파이드 30 내지 50 중량부, 트리스(2-카르복시에틸)포스핀 1 내지 10 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
[화학식 1]
상기 식에서,
a는 10 내지 300의 정수이다.
보다 구체적으로, 상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 우수한 분산성 및 열적 안정성을 제공하여 성형성을 향상시키고, 우수한 발색, 발광효율, 강도, 수명, 내열성, 내구성을 제공하는 기능을 할 수 있다.
상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 판상형 인산아연인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 상기 판상형 인산아연은 수산화아연을 물 또는 15 내지 30 중량% 농도로 희석된 염산으로 용해하는 단계; 상기 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 탄산염 수용액을 천천히 적가하면서 탄산아연의 석출물을 제조하는 단계; 상기 탄산아연의 석출물을 함유하는 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 인산염 수용액을 천천히 적가하면서 판상형의 인산아연 석출물을 제조하는 단계; 상기 판상형의 인산아연 석출물을 함유하는 용해액을 여과, 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되어, 평균입경이 0.1 내지 3 μm인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 탄산염은 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산암모늄(Ammonium carbonate), 중탄산암모늄(Ammonium bicarbonate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있고; 상기 인산염은 인산칼륨, 제1인산칼륨, 제2인산칼륨, 인산암모늄, 제1인산암모늄, 제2인산암모늄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 상기 성능개선 첨가제를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 인산아연(Zn3(PO4)2) 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 제올라이트는 살균 및 탈취 등의 공기정화 기능을 향상시키고, 우수한 강도, 수명, 내구성을 제공하는 기능을 할 수 있다.
이러한 상기 제올라이트는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 제한하지 않는다.
상기 제올라이트는 상기 인산아연(Zn3(PO4)2) 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 제올라이트의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 제올라이트의 함량이 너무 많은 경우에는 야간 시인성이 저하되거나, 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 폴리페닐렌 설파이드는 우수한 분산성 및 재료간의 혼화성을 제공하여 성형성을 향상시키고, 우수한 발색, 발광효율을 제공하는 기능을 한다.
상기 폴리페닐렌 설파이드는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 것이고, 하기 화학식 2에서 a 및 b는 1: 5 내지 15 몰비율로 이루지는 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있는 효과가 있다.
[화학식 2]
상기 식에서,
a 및 b는 각각 독립적으로, 1 내지 500의 정수이다.
상기 폴리페닐렌 설파이드는 상기 인산아연(Zn3(PO4)2) 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리페닐렌 설파이드의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리페닐렌 설파이드의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 트리스(2-카르복시에틸)포스핀은 우수한 발색, 발광효율을 제공하고, 우수한 열적 안정성을 제공하여 성형성을 향상시키고, 기계적 물성을 개선하는 기능을 한다.
상기 트리스(2-카르복시에틸)포스핀은 상기 인산아연(Zn3(PO4)2) 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 트리스(2-카르복시에틸)포스핀의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 트리스(2-카르복시에틸)포스핀의 함량이 너무 많은 경우에는 오히려 기계적 강도가 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산은 우수한 접착력과 내열성, 화학적 안정성, 내마모성, 자외선 저항성, 내구성을 제공하여, 우수한 발색 및 발광효율의 지속성을 개선하는 기능을 한다.
이러한 상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산은 a가 10 내지 90의 정수인 메틸하이드로겐폴리실록산과; a가 150 내지 220의 정수인 메틸하이드로겐폴리실록산을 1: 0.1 내지 0.5 중량비율로 혼합한 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산은 상기 인산아연(Zn3(PO4)2) 100 중량부에 대하여, 0.5 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수있는 문제점이 있고, 상기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산의 함량이 너무 많은 경우에는 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 성능개선 첨가제는 상기한 성능개선 효과를 고려하여, 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)을 제조하기 위한 조성물에 포함될 수 있는 상기 왁스는 용융 흐름을 향상시켜 분산성을 개선하고, 상기 투명 폴리카보네이트계 수지와의 부착강도를 향상시키고, 발수성 및 내마모성을 향상시키는 기능을 한다.
상기 왁스는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를들면, 폴리에틸렌 왁스 또는 파라핀 왁스를 사용할 수 있다.
상기 왁스는 상기한 성능개선 효과를 고려하여, 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 고시인성 축광성 칩(chip)은 상기한 조성물을 평균입경이 0.1 내지 3 mm인 칩(chip) 형태로 사출성형하여 제조되거나; 상기한 조성물을 사출성형한 이후, 이를 평균입경이 0.1 내지 3 mm인 칩(chip) 형태로 분쇄하여 제조되는 것일 수 있다. 이러한 상기 고시인성 축광성 칩(chip)의 제조방법은 특별히 한정하지 않는다.
한편, 상기 투명 폴리카보네이트계 수지는 중량평균분자량이 15,000 내지 25,000 g/mol인 폴리카보네이트 100 중량부, 폴리로탁산 30 내지 50 중량부, 리모시트린 1 내지 10 중량부 및 거미줄 가수분해물 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 사용하여, 우수한 광 투과율과 내후성, 열적안정성, 내열성을 구현하여 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있고, 상기한 고시인성 축광성 칩(chip, 201)과의 접착성이 향상되어, 우수한 강도 및 내구성을 갖는 축광층(200)을 공하는 기능을 한다.
보다 구체적으로, 상기 중량평균분자량이 15,000 내지 25,000 g/mol인 폴리카보네이트는 우수한 광 투과율과 내후성, 열적안정성, 내열성을 구현하여 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 수 있고, 상기한 고시인성 축광성 칩(chip, 201)과의 접착성이 향상되어, 우수한 강도 및 내구성을 갖는 축광층(200)을 제공하는 기능을 한다.
또한, 상기 폴리카보네이트는 용융유동지수(MFR, 300℃ 1.2kg)가 45 내지 80 g/10min인 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시키고, 우수한 가공성 및 작업성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
이하, 상기 투명 폴리카보네이트계 수지를 구성하는 다른 성분들의 함량은 상기 폴리카보네이트 100 중량부를 기준으로 한다.
상기 폴리로탁산은 우수한 광 투과율을 나타내면서, 상기한 고시인성 축광성 칩(chip, 201)과의 접착성이 향상되어, 우수한 강도 및 내구성을 갖는 축광층(200)을 제공하는 기능을 한다.
상기 폴리로탁산은 시클로덱스트린 환상 분자, 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 개구부에 꼬치상으로 포접되는 폴리부타디엔 직쇄상 분자, 및 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기를 갖는 것이고; 상기 시클로덱스트린의 수산기의 전부 또는 일부가 술폰산기 또는 황산에스테르기로 치환되는 것이고; 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기는 하기 화학식 3으로 표시되는 안트라센-솔비톨에톡실레이트 복합체를 포함하는 것을 사용하여, 상기한 개선효과를 더욱 향상시킬 뿐만 아니라, 더욱 우수한 접착성, 강도 등을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
[화학식 3]
상기 식에서 n은 2 내지 10의 정수이다.
이때, 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기는 디니트로페닐기류, 시클로덱스트린류, 아다만탄기류, 트리틸기류, 플루오레세인류, 피렌류 또는 안트라센류을 더욱 포함하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기는 상기한 디니트로페닐기류, 시클로덱스트린류, 아다만탄기류, 트리틸기류, 플루오레세인류, 피렌류 또는 안트라센류의 봉쇄기: 및 상기 화학식 3으로 표시되는 안트라센-솔비톨에톡실레이트 복합체가 2 내지 10: 1 몰비율로 포함되는 것을 더욱 바람직하게 사용될 수 있다.
또한, 상기 폴리로탁산은 당분야에서 일반적으로 사용하는 방법에 의하여 제조될 수 있는 바, 그 방법을 특별히 제한하지 않지만, 예를들면, 상기 폴리로탁산의 수분산체를 분무건조하여 얻어지거나; 상기 폴리로탁산의 수분산체를 동결 건조 또는 70 ℃ 이하에서의 감압 건조의 방법을 사용하여 건조시킨 후, 분쇄함으로써, 얻어지는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
상기 폴리로탁산은 상기 폴리카보네이트 100 중량부에 대하여, 30 내지 50 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 폴리로탁산의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 폴리로탁산의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선 효과를 얻을 수 없고 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 리모시트린은 항균활성이 뛰어나고, 우수한 변색저항성, 내구성을 제공하는 기능을 할 수 있다. 또한, 상기 축광층(200)이 살균기능과 공기정화 기능을 더욱 향상시킬 수 있도록 할 수 있다.
상기 리모시트린은 상기 폴리카보네이트 100 중량부에 대하여, 1 내지 10 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 리모시트린의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 리모시트린의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선 효과를 얻을 수 없고 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 거미줄 가수분해물은 우수한 광 투과율을 나타내면서, 상기한 고시인성 축광성 칩(chip, 201)과의 접착성을 더욱 향상시켜, 우수한 강도, 내후성 및 내구성을 갖는 축광층(200)을 제공하는 기능을 한다.
이러한 상기 거미줄 가수분해물은 거미줄을 5 내지 20배 중량 및 0.5 내지 8N의 염산으로 가수분해하는 단계, 및 상기 가수분해물을 감압농축한 후, 동결건조하여 분말화하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것을 사용하여 상기한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 거미줄 가수분해물은 상기 폴리카보네이트 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 범위로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 거미줄 가수분해물의 함량이 너무 적은 경우에는 상기한 개선효과가 미흡할 수 있는 문제점이 있고, 상기 거미줄 가수분해물의 함량이 너무 많은 경우에는 더이상의 성능개선 효과를 얻을 수 없고 제조 원가가 높아져 가격경쟁력이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 축광층(200)은 상기한 고시인성 축광성 칩(chip, 201) 및 투명 폴리카보네이트계 수지를 포함하는 조성물을 혼합한 후, 판형태로 성형함으로써 제작될 수 있다. 이때, 상기 성형은 캐스팅, 압출, 사출 등 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있는 바, 본 발명에서는 상기 성형방법을 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 축광층(200)은 충분한 시인성과 강도, 내열성 및 내구성 등을 고려하여, 1 내지 5 mm 두께를 갖는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 상기 투명수지 도광층(300)은 상기 축광층(200)의 후면에 배치되어, 광원부(400)에서 출력되는 빛을 고르게 분포하여 상기 다공질 석재(100) 및 축광층(200)의 후면에 빛을 전달하는 기능을 한다.
이러한 상기 투명수지 도광층(300)은 상기한 기능을 구현할 수 있는 것으로서, 당분야에서 일반적으로 사용되는 투명도를 갖는 재료라면 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 예를들면, 투명 폴리카보네이트계 수지, 투명 아크릴계 수지, 강화유리판 등을 사용할 수 있다.
특히, 투명 폴리카보네이트계 수지를 포함하는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 이떼, 상기 투명 폴리카보네이트계 수지는 상기 축광층(200)에 함유되는 것과 동일한 것을 사용하여, 상기한 효과를 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상기 투명수지 도광층(300)은 2 내지 7 mm 두께를 갖는 것을 바람직하게 사용할 수 있다.
이때, 상기 축광층(200) 및 투명수지 도광층(300)은 도 2에 도시된 바와 같이 각각 별도로 제작한 축광층(200) 및 투명수지 도광층(300)을 투명접착제로 부착하거나, 상기 축광층(200) 및 투명수지 도광층(300)을 압착 등의 공지의 방법에 의하여, 인접시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 축광층(200) 및 투명수지 도광층(300)은 도 3에 도시된 바와 같이, 판상형으로 일체화되어 성형되는 것일 수 있다. 이때, 상기 성형은 캐스팅, 압출, 사출 등 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있는 바, 본 발명에서는 상기 성형방법을 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 상기 광원부(400)는 상기 투명수지 도광층(300)의 후면, 측면 또는 이들 모두에 배치되어, 빛을 발산하는 기능을 한다.
상기 광원부(400)는 빛을 생성하는 LED 램프 또는 블랙 라이트와 같은 자외선 램프를 사용할 수 있고, 상기 LED 램프 및 자외선 램프를 모두 설치할 수 있다.
또한, 상기 광원부(400)는 상기 LED 램프 또는 자외선 램프에서 발생하는 열을 낮추고, 외부로 상기 빛이 노출되는 것을 방지하기 위하여, 차단프레임(401)을 더 포함할 수 있다. 이러한 차단프레임(401)을 더 포함하는 고기능성 축광 및 발광 석재의 개략적인 단면도를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
본 발명의 일 구현예에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재에 의하면, 주간 및 밝은 환경에서는 석재 고유 재질에서 느낄 수 있는 자연미를 즐길 수 있고, 야간 및 어두운 환경에서는 석재 및 축광층에 광원을 투영함으로써, 기존의 마감재로는 구현하기 어려운 다양한 디자인상의 색상과 형태를 표현할 수 있는 효과가 있다. 이로써, 건물이나 공간의 실내외에 고급스럽고 미려하게 시공 설치되어 건물이나 공간의 가치를 높일 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 석재의 후면에 축광층을 포함하여, 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 고시인성의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있고, 상기 축광층 자체에 살균기능과, 질소나 미세먼지 흡착 또는 탈취 등을 통한 공기정화 기능을 부여하고, 블랙라이트와 같은 자외선 광원을 투영할 수 있도록 함으로써, 살균 및 공기정화 기능을 구현할 수 있는 효과가 있다. 또한, 블랙라이트와 같은 자외선 광원이 외부로 직접 노출되지 않아 보행자의 눈에 직접 노출되지 않음으로써 자외선에 의한 피해를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
<제조예 1>
충전제: 구상의 다공성 산화아연의 제조
디에틸렌글라이콜 100 중량부에 대하여, 아연아세테이트 수화물 10 중량부를 첨가한 이후, 상기 첨가된 아연 화합물의 몰비 대비, 수산화나트륨 5 몰비를 서서히 혼합하여 혼합용액을 준비한 후; 상기 혼합용액을 200 ℃ 온도에서 45 분 동안 산화반응시켜 밀키타입의 현탁액을 형성한 후; 상기 반응 이후, 생성된 구상의 다공성 산화아연 입자를 알코올로 세척하고 원심분리기를 이용하여 구상의 다공성 산화아연 입자를 탈수 및 분리한 이후, 90 ℃ 온도에서 건조하는 단계를 포함하는 방법으로 준비되어, 분말도가 58 m2/g이고, 평균 기공크기가 8 nm이고, 평균입경이 530 nm의 균일한 입자크기를 가지며, X-선 회절 분석결과 육방정계 섬유아연석(hexagonal wurtzite) 구조로 이루어진 것을 사용하였다.
<제조예 2>
성능개선 첨가제: 판상형 인산아연의 제조
수산화아연을 물 또는 20 중량% 농도로 희석된 염산과 혼합하여, 가열판(Hot plate)에서 가열 및 용해하고, 냉각한 후, 상기 용해액에 20 중량% 농도의 탄산나트륨 수용액을 천천히 적가하면서 탄산아연의 석출물을 제조하였다. 상기 탄산아연의 석출물을 함유하는 용해액을 500 rpm으로 교반하면서, 20 중량% 농도의 제1인산나트륨(NaH2PO4) 수용액을 천천히 적가하여 판상형의 인산아연 석출물을 제조하였다. 이후, 상기 판상형의 인산아연 석출물을 함유하는 용해액을 여과 및 세척을 3회 실시한 다음 100 ℃의 오븐에서 가열, 건조하여 평균입경이 0.51 μm인 판상형 인산아연 분말은 제조하였다.
<제조예 3>
투명 폴리카보네이트계 수지: 폴리로탁산의 준비
폴리로탁산으로서, 시클로덱스트린 환상 분자, 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 개구부에 꼬치상으로 포접되는 폴리부타디엔 직쇄상 분자, 및 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기(안트라센기)를 갖는 것이고; 상기 시클로덱스트린의 수산기 중, 50%가 황산에스테르기로 치환되는 것을 사용하였다.
<제조예 4>
투명 폴리카보네이트계 수지: 폴리로탁산의 준비
폴리로탁산으로서, 시클로덱스트린 환상 분자, 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 개구부에 꼬치상으로 포접되는 폴리부타디엔 직쇄상 분자, 및 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기를 갖는 것이고; 상기 시클로덱스트린의 수산기 중, 50%가 황산에스테르기로 치환되는 것을 사용하였다.
이때, 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기는 안트라센기 및 하기 화학식 3-1로 표시되는 안트라센-솔비톨에톡실레이트 복합체가 5: 1 몰비율로 포함되는 것을 사용하였다.
[화학식 3-1]
상기 식에서 n은 2이다.
<제조예 5>
투명 폴리카보네이트계 수지: 거미줄 가수분해물의 준비
야생 및 실내에서 수거된 거미줄을 10 배 중량의 1N의 HCl용액에 3시간 동안 교반 후, 1N의 NaOH 용액으로 중화시켜 거미줄을 가수분해하였고, 이후, 상기 가수분해물을 감압농축한 후, 동결건조하여 분말화하여, 제조된 것을 사용하였다.
<실시예 및 비교예>
다공질 석재로서, 약 2 mm 두께를 갖는 대리석 판을 준비하였다.
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량으로 포함된 고시인성 축광성 칩을 제조하기 위한 조성물을 용융 혼합시켜 평균입경 1 mm로 제작된 고시인성 축광성 칩(chip, 201) 및 투명 폴리카보네이트계 수지를 포함하는 조성물을 혼합한 후, 3 mm 두께의 판형태로 사출성형함으로써 고기능성 축광 및 발광 석재용 축광층 및 비교용 축광층을 제조하였다.
이와는 별도로, 상기 축광층에서 사용된 투명 폴리카보네이트계 수지와 동일한 투명 폴리카보네이트계 수지를 혼합한 후, 5 mm 두께의 판형태로 사출성형함으로써 고기능성 축광 및 발광 석재용 투명수지 도광층 및 투명수지 도광층을 제조하였다.
이후, 상기 준비된 대리석 판/축광층/투명수지 도광층을 적측한 후, 여기에 광원부를 결합시킴으로써, 본 발명에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재와, 비교용 축광 및 발광 석재를 제조하였다.
| 구분(중량부) | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | |
| 다공질 석재(100) | 대리석 판(두께: 약 2 mm ) | |||||
| 축광층(200) | 고시인성 축광성 칩(201) 45 중량% 및 투명 폴리카보네이트계 수지 65 중량%를 혼합(두께: 약 3mm) |
|||||
| [고시인성 축광성 칩] | 평균입경 1 mm | |||||
| 열가소성 수지(PE) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
| 축광안료(평균입경: 18 μm) | 67 | 67 | 67 | 67 | 67 | |
| (중량 비율) |
ZnS:Cu | 1 | 2 | 3 | 1 | - |
| SrAl2O4:Eu | 1 | 2 | 3 | - | - | |
| Al2O3-SrO3-B2O3 | 1 | 1 | 1 | - | 1 | |
| 충전제 | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | |
| (중량 비율) |
탄산칼슘 | 5 | 5 | 5 | 1 | 1 |
| 하이드로탈사이트 | - | - | 1 | - | - | |
| 산화아연 | 1 [통상의 산화아연 분말] |
1 [통상의 산화아연 분말] |
1 [제조예1] |
- | 1 [통상의 산화아연 분말] |
|
| 글라스비드(평균입경: 81 μm) | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
| 이산화티타늄 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | |
| 성능개선 첨가제 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | |
| (중량부) | 인산아연 | 100 [통상의 인산아연 분말] |
100 [제조예2] |
100 [제조예2] |
- | 100 [통상의 인산아연 분말] |
| 제올라이트 | 38 | 38 | 38 | 100 | 38 | |
| 폴리페닐렌 설파이드 | 47 [화학식 2-1] |
47 [화학식 2-2] |
47 [화학식 2-3] |
- | - | |
| 트리스(2-카르복시에틸)포스핀 | 5 | 5 | 5 | - | - | |
| 메틸하이드로겐폴리실록산[화학식 1-1] | - | 3 | 2 | |||
| 메틸하이드로겐폴리실록산[화학식 1-2] | 3 | - | 1 | - | - | |
| 왁스(중량평균분자량: 5,000인 폴리에틸렌 왁스) | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | |
| [투명 폴리카보네이트계 수지] | ||||||
| (중량부) | 폴리카보네이트 (중량평균분자량: 19,850 g/mol) |
100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 폴리로탁산 | 41 [제조예3] |
41 [제조예3] |
41 [제조예4] |
- | 41 [제조예3] |
|
| 리모시트린 | 7.5 | 7.5 | 7.5 | - | - | |
| 거미줄 가수분해물 [제조예5] |
1.5 | 1.5 | 1.5 | - | - | |
| 투명수지 도광층(300) | 상기 축광층에서 사용된 투명 폴리카보네이트계 수지와 동일한 투명 폴리카보네이트계 수지를 사용(두께: 약 5mm) |
|||||
[화학식 1-1] 상기 식에서, a는 22이다. [화학식 1-2]  상기 식에서, a는 195이다. [화학식 2-1]  [화학식 2-2]  상기 식에서, a는 210이고, b는 210이다. [화학식 2-3]  상기 식에서, a는 55이고, b는 408이다. |
||||||
아래의 시험예들은 상기에 개시한 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 특성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 본 발명에 따른 실시예들과 비교예 1 및 비교예 2의 특성을 비교한 실험결과들을 나타낸 것이다.
<시험예 1>
상기 제조된 고기능성 축광 및 발광 석재와, 비교용 축광 및 발광 석재에 대하여, 시간경과에 따른 잔광휘도를 측정한 값을 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 시험방법은 상기 준비된 시료를 20 시간 이상 햇빛이나 기타 광을 차단하여 보관한 다음, 25 W의 전구로 20 ㎝의 거리에서 15 분간 빛을 투과한 후 다시 빛을 차단하고, 그 이후에 시간 경과에 따른 휘도를 탑콘(TOPCON) BM-5 렌즈의 시도 2˝로 측정한 값이다.
| 시간(min) | 잔 광 (mcd/㎡) | ||||
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 2 | 953 | 1023 | 1091 | 562 | 851 |
| 3 | 894 | 942 | 984 | 439 | 738 |
| 6 | 805 | 869 | 901 | 315 | 646 |
| 9 | 732 | 771 | 834 | 238 | 567 |
| 15 | 678 | 708 | 752 | 117 | 423 |
| 25 | 553 | 614 | 633 | 37 | 358 |
| 30 | 410 | 537 | 571 | 13 | 218 |
| 40 | 374 | 428 | 493 | 8 | 134 |
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 경우, 비교용 축광 및 발광 석재와 비교하여, 발광효과가 뛰어나고, 잔광의 지속성이 우수한 것을 학인할 수 있었다.
이로써, 본 발명에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재는 정전이나 화재 등으로 광원의 전원이 차단되었을 경우에도 고시인성의 비상표시 수단으로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
<시험예 2>
항균 성능
상기 제조된 고기능성 축광 및 발광 석재와, 비교용 축광 및 발광 석재에 대하여, JIS Z 2801에 기준하여 측정하되, 표준필름은 Stomacher 400 POLY-BAG을 사용하였고, 시험균액을 35±1℃, 90% R.H.에서 24시간 정치 배양 후 균수를 측정하였으며, 균주는 Staphy lococcus aureus ATCC 6538P(균주 1)와 Escherichia coli ATCC 8739(균주 2)를 사용하였고, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
| 실시예 1 | 비교예 1 | ||
| 균주 1 | 초기균수 (×104 세균수/cm2) |
3.0 | 살균성능 없음 |
| 24시간 후 | ＜ 10 | ||
| 항균활성치(log) | 4.7 | ||
| 균주 2 |
초기균수 (×104 세균수/cm2) |
1.3 | |
| 24시간 후 | ＜ 0.63 | ||
| 항균활성치(log) | 6.3 | ||
상기 표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 경우, 비교용 축광 및 발광 석재와 비교하여, 우수한 살균성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
<시험예 3>
공기정화 성능
상기 제조된 고기능성 축광 및 발광 석재와, 비교용 축광 및 발광 석재에 대하여, 암모니아 제거율을 시험하였다. 상기 제조된 고기능성 축광 및 발광 석재와, 비교용 축광 및 발광 석재를 각각 용기 내에 위치시키고 암모니아 가스를 주입한 후 가스 검지관을 이용하여 2시간 후 암모니아 제거율을 측정(시험규격 : KFIA-FI-1004)하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
| 시간(min) | 농도(ppm) | ||||
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 초기 | 500 | 500 | 500 | 500 | 500 |
| 120분 | 80 | 65 | 12 | 480 | 310 |
| 암모니아 제거율(%) | 84 | 87 | 98 | 4 | 38 |
상기 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 고기능성 축광 및 발광 석재의 경우, 비교용 축광 및 발광 석재와 비교하여, 우수한 공기정화 성능을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 다공질 석재
200: 축광층
201: 고시인성 축광성 칩(chip)
300: 투명수지 도광층
400: 광원부
401: 차단프레임
200: 축광층
201: 고시인성 축광성 칩(chip)
300: 투명수지 도광층
400: 광원부
401: 차단프레임
Claims (6)
- 후면에 비춰진 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 1 내지 3 mm 두께의 다공질 석재(100);
상기 다공질 석재(100)의 후면에 배치되고, 평균입경이 0.1 내지 3 mm인 고시인성 축광성 칩(chip, 201) 20 내지 80 중량% 및 투명 폴리카보네이트계 수지 20 내지 80 중량%를 포함하여, 외부의 태양광 또는 후면의 광원에 포함된 자외선을 흡수하여 저장하였다가 어두운 상태에서 발광하는 빛 또는 어두운 상태에서 자외선 광원에 의하여 발광하는 빛이 전면으로 투과되어 발광하는 1 내지 5 mm 두께의 축광층(200);
상기 축광층(200)의 후면에 배치되고, 투명 폴리카보네이트계 수지를 포함하여, 상기 다공질 석재(100) 및 축광층(200)의 후면에 빛을 전달하는 2 내지 7 mm 두께의 투명수지 도광층(300); 및
상기 투명수지 도광층(300)의 후면, 측면 또는 이들 모두에 배치되어, 빛을 발산하는 광원부(400);를 포함하고,
상기 고시인성 축광성 칩(chip, 201)은
열가소성 수지 100 중량부, 축광안료 20 내지 80 중량부, 충전제 10 내지 30 중량부, 글라스비드 1 내지 10 중량부, 이산화티타늄 1 내지 10 중량부, 성능개선 첨가제 0.1 내지 5 중량부 및 왁스 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 조성물을 사출성형하여 제조되는 것이고;
상기 축광안료는 황화아연(ZnS)계 축광안료인 ZnS:Cu와, 스트론튬알루미나이트(SrAl2O4)계 축광안료인 SrAl2O4:Eu 및 Al2O3-SrO3-B2O3을 1 내지 5: 1 내지 5:1 중량비율로 혼합한 것이고;
상기 성능개선 첨가제는 인산아연(Zn3(PO4)2) 100 중량부, 제올라이트 30 내지 50 중량부, 폴리페닐렌 설파이드 30 내지 50 중량부, 트리스(2-카르복시에틸)포스핀 1 내지 10 중량부 및 하기 화학식 1로 표시되는 메틸하이드로겐폴리실록산 0.5 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 축광 및 발광 석재.
[화학식 1]
상기 식에서,
a는 10 내지 300의 정수이다.
- 제1항에 있어서,
상기 광원부(400)는 빛을 생성하는 LED 램프, 자외선 램프 또는 이들 모두인 것이고;
상기 광원부(400)는 상기 LED 램프 또는 자외선 램프에서 발생하는 열을 낮추고, 외부로 상기 빛이 노출되는 것을 방지하기 위하여, 차단프레임(401)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 축광 및 발광 석재.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 인산아연(Zn3(PO4)2)은 판상형 인산아연인 것이고,
상기 판상형 인산아연은 수산화아연을 물 또는 15 내지 30 중량% 농도로 희석된 염산으로 용해하는 단계; 상기 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 탄산염 수용액을 천천히 적가하면서 탄산아연의 석출물을 제조하는 단계; 상기 탄산아연의 석출물을 함유하는 용해액에 15 내지 30 중량% 농도의 인산염 수용액을 천천히 적가하면서 판상형의 인산아연 석출물을 제조하는 단계; 상기 판상형의 인산아연 석출물을 함유하는 용해액을 여과, 수세 및 건조하는 단계를 포함하는 제조방법으로 제조되는 것이고;
상기 폴리페닐렌 설파이드는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 포함하는 것이고,
하기 화학식 2에서 a 및 b는 1: 5 내지 15 몰비율로 이루지는 것을 특징으로 하는 고기능성 축광 및 발광 석재.
[화학식 2]
상기 식에서,
a 및 b는 각각 독립적으로, 1 내지 500의 정수이다.
- 제1항에 있어서,
상기 투명 폴리카보네이트계 수지는
중량평균분자량이 15,000 내지 25,000 g/mol인 폴리카보네이트 100 중량부, 폴리로탁산 30 내지 50 중량부, 리모시트린 1 내지 10 중량부 및 거미줄 가수분해물 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 축광 및 발광 석재.
- 제5항에 있어서,
상기 폴리로탁산은 시클로덱스트린 환상 분자, 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 개구부에 꼬치상으로 포접되는 폴리부타디엔 직쇄상 분자, 및 상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기를 갖는 것이고;
상기 시클로덱스트린의 수산기의 전부 또는 일부가 술폰산기 또는 황산에스테르기로 치환되는 것이고;
상기 폴리부타디엔 직쇄상 분자의 양 말단에 배치되어 상기 시클로덱스트린 환상 분자의 탈리를 방지하는 봉쇄기는 하기 화학식 3으로 표시되는 안트라센-솔비톨에톡실레이트 복합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 고기능성 축광 및 발광 석재.
[화학식 3]
상기 식에서 n은 2 내지 10의 정수이다.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210118255A KR102487225B1 (ko) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 고기능성 축광 및 발광 석재 |
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| KR1020210118255A KR102487225B1 (ko) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 고기능성 축광 및 발광 석재 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR102487225B1 true KR102487225B1 (ko) | 2023-01-12 |
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|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100746401B1 (ko) | 2006-09-09 | 2007-08-03 | 유수엽 | 장식용 석재패널 |
| KR101668198B1 (ko) * | 2015-10-19 | 2016-10-20 | 송묘녀 | 발광 석재 |
| KR101853010B1 (ko) | 2017-05-02 | 2018-04-27 | 주식회사 건우에코월드 | 축광석과 블랙라이트를 이용한 야간 경관보도 시공방법 |
| KR20180074279A (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-03 | 롯데첨단소재(주) | 강화 천연석 및 그 제조방법 |
| KR20200130641A (ko) | 2019-05-10 | 2020-11-19 | 헝디엔 그룹 인누어보 일렉트릭 컴퍼니 리미티드 | 회전자 철심 회전 적층 조립 장치 |
-
2021
- 2021-09-06 KR KR1020210118255A patent/KR102487225B1/ko active IP Right Grant
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