KR102491266B1 - 스마트 글라스 일체 성형 방법 - Google Patents

스마트 글라스 일체 성형 방법 Download PDF

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주식회사 서연이화
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Abstract

스마트 글라스 일체 성형 방법이 제공된다. 액정층의 양 측면에 투광성 전극 및 제1기재가 배치된 스마트 필름이 형성되는 단계;와 상기 스마트 필름의 일측 면에 제2기재가 인서트 사출 성형되는 단계; 및 상기 스마트 필름의 타측 면에 코팅부가 코팅되는 단계;를 포함하는, 스마트 글라스 일체 성형 방법이 제공될 수 있다.

Description

스마트 글라스 일체 성형 방법{SMART GLASS INTEGRAL MOLDING METHOD}
본 발명은 빛의 투과율을 조절할 수 있는 스마트 글라스의 일체 성형 방법에 관한 것이다.
스마트 글라스(smart glass)는 빛의 투과율을 조절할 수 있는 유리창을 가리키는 것으로, 스마트 윈도우(smart window), 전자 커튼, 투과도 가변 유리 및 조광 유리 등으로 불린다.
스마트 글라스는 재료의 종류에 따라 여러 가지로 구분될 수 있지만 특히 대형화에 가장 근접한 폴리머 분산 액정(PDLC, Polymer Dispersed Liquid Crystal)을 이용한 스마트 글라스가 널리 이용되고 있다. 종래의 PDLC형 스마트 글라스는, 폴리머 분산 액정층의 양 측면에 투광성 전극과 기재가 순서대로 적층되는 방법으로 스마트 필름이 형성된다. 형성된 스마트 필름은 한 쌍의 유리 기판의 사이에 접착되어 스마트 글라스가 완성될 수 있다.
이와 같은 종래의 스마트 글라스는 제조 공정이 복잡하고, 스마트 필름을 유리 기판에 부착하는 과정에서 불량 발생율이 높다는 문제점이 있다. 종래의 스마트 필름을 부착하기 위한 유리 기판의 제작 공정은 제단, 연마, 세척 등의 전처리 공정 후 가열, 서냉 등의 강화 공정 등 열 단계 이상으로 이루어지며, 중량이 무겁고 재단이 어려운 단점이 있다. 즉, 종래의 스마트 글라스는 유리 기판을 사용하고, 접착층이 필요하므로 전체적인 중량이 상승되고, 파손 시 큰 손해를 입을 수 있다.
본 발명은 차량용 유리 및 창유리에 적용되어 빛의 투과율을 조절할 수 있는 스마트 글라스의 제작 공정을 최소화한 일체 성형 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액정층의 양 측면에 투광성 전극 및 제1기재가 배치된 스마트 필름이 형성되는 단계;와 상기 스마트 필름의 일측 면에 제2기재가 인서트 사출 성형되는 단계; 및 상기 스마트 필름의 타측 면에 코팅부가 코팅되는 단계;를 포함하는, 스마트 글라스 일체 성형 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 스마트 글라스는 공정을 최소화하여 성형 시간 감소 및 원가 절감의 효과가 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 글라스는 플라스틱 글라스를 적용하여 종래의 스마트 글라스보다 경량화될 수 있다. 또한, 본 실시예의 스마트 글라스는 유리를 사용하지 않기 때문에, 파손되더라도 상대적으로 종래의 스마트 글라스에 비해 안전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글라스의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 글라스의 작동 상태를 도시한 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제2기재의 부착 과정을 도시한 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 코팅부의 부착 과정을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 이하의 실시예들은 해당 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 글라스의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 스마트 글라스(100)는 고분자 물질에 분산된 액정의 배열에 따라 빛의 투과율을 조절할 수 있다. 구체적으로, 스마트 글라스는 전극의 사이에 액정이 배치된 스마트 필름(110), 스마트 필름(110)의 하측에 배치되는 제2기재(120) 및 스마트 필름(110)의 상측에 배치되는 코팅부(130)를 포함할 수 있다. 즉, 스마트 글라스(100)는 전원의 인가에 따라 유리창을 투명 및 불투명 상태로 전환이 가능하여, 스마트 글라스(100) 자체가 커튼 및 블라인드의 역할을 할 수 있다.
이하 상기의 각 구성요소들에 대해 보다 상세히 설명한다.
스마트 필름(110)은 전극 사이에 배치된 고분자 물질에 액정이 분산 배치될 수 있다. 구체적으로, 스마트 필름(110)은 고분자 물질에 액정이 분산된 액정층(111), 액정층(111)의 양 측면에 배치된 투광성 전극(112) 및 투광성 전극(112)의 양 측면에 배치되는 제1기재(113)를 포함할 수 있다. 스마트 필름(110)은 전원의 인가 여부에 따라 액정층(111) 내의 액정(111b)이 평행하게 배열되거나 불규칙하게 배열될 수 있다. 즉, 스마트 필름(110)은 전원의 인가에 따라 빛의 투광성이 조절되어 투명하거나 불투명하게 전환될 수 있는 특징이 있다.
액정층(111)은 한 쌍의 투광성 전극(112)의 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 액정층(111)은 고분자 물질로 형성된 베이스층(111a) 및 베이스층(111a)에 분산된 액정(111b)을 포함할 수 있다. 액정층(111)은 전원이 인가되지 않은 경우, 베이스층(111a)에 액정(111b)이 불규칙하게 배열되어, 빛을 여러 방향으로 굴절시킬 수 있다. 반대로, 액정층(111)은 전원이 인가되는 경우, 베이스층(111a)에 형성된 전기장과 평행한 방향으로 액정(111b)이 배열되어, 빛을 평행하게 투과시킬 수 있다. 즉, 전원의 인가 여부에 따라 액정층(111)이 투명 및 불투명한 상태로 전환될 수 있다.
베이스층(111a)은 필름으로 형성되고, 고분자 물질로 형성될 수 있다. 베이스층(111a)은 한 쌍의 투광성 전극(112)의 사이에 배치될 수 있다. 즉, 투광성 전극(112)에 전기가 통하게 되면, 베이스층(111a)에 전기장이 형성될 수 있다.
액정(111b)은 베이스층(111a)에 분산 배치될 수 있다. 액정(111b)은 베이스층(111a)에 전기장이 형성되는 경우, 전기장 방향과 평행한 방향으로 정렬되고, 베이스층(111a)에 전기장이 형성되지 않는 경우 불규칙하게 배열될 수 있다. 즉, 액정(111b)의 정렬 여부에 따라 액정층(111)에 입사되는 빛이 산란되거나 투과될 수 있다.
한편, 투광성 전극(112)은 전극이 증착된 투명한 필름으로 형성될 수 있다. 투광성 전극(112)은 액정층(111)을 사이에 두고 한 쌍이 배치될 수 있다. 투광성 전극(112)은 ITO film(Indium Tin Oxide Film)이 사용될 수 있다. 투광성 전극(112)은 이미 널리 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제1기재(113)는 투명한 재질의 필름으로 형성될 수 있다. 제1기재(113)는 투광성 전극(112)이 양측면에 부착된 액정층(111)의 표면에 부착될 수 있다. 제1기재(113)는 액정층(111)과 투광성 전극(112)의 지지부재로서 스마트 필름(110)의 베이스 역할을 할 수 있다. 제1기재(113)는 전부 또는 일부가 폴리카보네이트(PC, polycarbonate)로 형성될 수 있다. 제1기재(113)는 제2기재(120)와 동일 또는 유사한 재질로 형성되어, 제1기재(113)와 제2기재(120)의 일체 사출 시 부착성이 상승될 수 있다.
한편, 제2기재(120)는 투명한 재질의 기재로 형성될 수 있다. 제2기재(120)는 스마트 필름(110)의 일측 면에 배치되어 지지부재로서 스마트 글라스(100)의 베이스 역할을 할 수 있다. 제2기재(120)는 전부 또는 일부가 폴리카보네이트(PC, polycarbonate)로 형성될 수 있다. 제1기재(113)는 제2기재(120)와 동일 또는 유사한 재질로 형성될 수 있다. 바람직하게, 제2기재(120)는 스마트 필름(110)에 인서트 사출될 수 있다. 즉, 제2기재(120)는 별도의 접착제 또는 접착 공정 없이 스마트 필름(110)에 인서트 사출 방식으로 결합될 수 있다.
코팅부(130)는 투명한 재질로 형성되고, 스마트 필름(110)의 타측 면에 배치될 수 있다. 코팅부(130)는 고경도의 하드 코팅으로 형성되어, 스마트 필름(110)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 바람직하게, 코팅부(130)는 UV 경화 코팅되어, 높은 경도를 가질 수 있다. 코팅부(130)는 상단에 이형 필름이 부착되어 코팅되고, 코팅 후 이형필름이 제거될 수 있다. 코팅부(130)는 스마트 글라스(100)가 파손되거나 표면이 손상되는 것을 방지하기 위해 형성될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 글라스의 작동 상태를 도시한 개략도이다.
도 2의 (a)는 액정(111b)이 불규칙하게 배열되어, 불투명한 상태의 스마트 필름(110)의 단면도이다. 도 2의 (b)는 액정(111b)이 규칙적으로 배열되어, 투명한 상태의 스마트 필름(110)의 단면도이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 한 쌍의 투광성 전극(112)에 전기가 연결되지 않은 경우, 베이스층(111a)에 별도의 전기장이 형성되지 않는다. 이때, 액정(111b)은 여러 방향으로 불규칙하게 배열되어, 액정층(111)으로 입사된 빛이 액정(111b)에 부딪히며 여러 방향으로 빛이 굴절 및 흡수될 수 있다. 즉, 스마트 필름(110)이 불투명하게 보이게 되므로, 커튼 또는 블라인드로 유리창이 가려진 상태와 유사한 효과를 낼 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 한 쌍의 투광성 전극(112)에 전기가 연결된 경우, 베이스층(111a)에 전기장이 형성될 수 있다. 이때, 액정(111b)은 전기장과 평행한 방향으로 규칙적으로 배열되어, 액정층(111)으로 입사된 빛이 투과될 수 있다. 즉, 스마트 필름(110)이 투명하게 보이게 되므로, 일반적인 유리창과 동일한 상태로 배치될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 제2기재의 부착 과정을 도시한 것이다. 도 4는 도 1에 도시된 코팅부의 부착 과정을 도시한 것이다.
도 3 내지 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 스마트 글라스(100)의 성형 방법을 설명한다.
본 실시예의 스마트 글라스(100)는 먼저, 액정층(111)의 양 측면에 투광성 전극(112) 및 제1기재(113)가 배치된 스마트 필름(110)이 형성(S-1)되고, 스마트 필름(110)의 일측 면에 제2기재(120)가 인서트 사출 성형(S-2)되고, 스마트 필름(110)의 타측 면에 코팅부(130)가 코팅(S-3)되는 단계로 형성될 수 있다.
이하 상기의 각 단계들에 대해 보다 상세히 설명한다.
액정층(111)의 양 측면에 투광성 전극(112) 및 제1기재(113)가 배치된 스마트 필름(110)이 형성(S-1)되는 단계는 종래의 스마트 필름을 제작하는 것과 동일 또는 유사하게 형성될 수 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 본 실시예의 제1기재(113)는 전부 또는 일부가 폴리카보네이트(PC, polycarbonate)로 형성될 수 있다.
스마트 필름(110)의 일측 면에 제2기재(120)가 인서트 사출 성형(S-2)되는 단계는 필름 삽입, 인서트 사출 및 제품 취출의 단계로 진행될 수 있다. 이때, 제2기재(120)는 제1기재(113)와 동일 또는 유사한 재질로 형성되어, 제2기재(120)를 제1기재(113)의 표면에 인서트 사출 시, 부착성이 상승될 수 있다.
상세하게는, 제2기재(120)의 인서트 사출 시 계량량은 120mm이고, 5m/s, 10m/s, 20m/s, 30m/s, 20m/s 순으로 순차적인 속도로 8초간 사출될 수 있다. 이와 같은 속도로 제2기재(120)를 저속 성형하게 되면, 표면이 매끄럽게 사출되어, 외관 품질이 향상될 수 있다. 사출 이후, 제2기재(120)는 60초간 냉각되는 단계를 통해 제1기재(113)와 제2기재(120)의 접착력이 강화될 수 있다. 이와 같은 시간의 성형조건 하에서 제2기재(120)가 인서트 사출되면 제1기재(113)와의 부착성이 강화될 수 있다.
또한, 제2기재(120)의 인서트 사출 시 금형 온도는 80℃ 노즐 온도는 265 내지 290℃ 핫 러너(Hot runner)의 온도는 290℃인 상태에서 사출 성형될 수 있다. 이와 같은 온도의 성형조건 하에서 제2기재(120)가 인서트 사출되면 제2기재(120)가 과도하게 용융되거나 일부 용융되지 않는 부분 없이 최적의 조건에서 사출될 수 있다.
스마트 필름(110)의 타측 면에 코팅부(130)가 코팅(S-3)되는 단계는 높은 경도의 하드 코팅으로 형성될 수 있다. 스마트 필름(110)은 롤러의 사이에 배치되어 일측 방향으로 이동될 수 있다. 스마트 필름(110)의 타측 면에 이형 필름이 부착된 코팅부(130)가 코팅될 수 있다. 스마트 필름(110)에 부착된 코팅부(130)는 UV 경화기를 통과하며 표면이 UV 경화되어 높은 경도를 가지게 될 수 있다. 마지막으로, 스마트 글라스(100)는 사용하기 전에 코팅부(130)의 표면에 부착된 이형필름을 제거한 후 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바, 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 글라스(100)는 공정을 최소화하여 성형 시간 감소 및 원가 절감의 효과가 있다. 스마트 필름(110)은 일측 면에 제2기재(120)가 인서트 사출 성형되고, 타측 면에 코팅부(130)가 코팅되어, 별도의 접착제 및 접착 공정 없이 스마트 글라스(100)가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 글라스(100)는 플라스틱 글라스를 적용하여 종래의 스마트 글라스보다 경량화될 수 있다. 종래 스마트 글라스(100)는 스마트 필름에 유리 기판을 양 면에 부착되고, 유리의 중량에 의해 스마트 글라스의 중량이 증가되는 단점이 있다. 반면, 본 발명의 스마트 글라스(100)는 스마트 필름(110)의 양 면에 유리가 아닌 플라스틱 재질의 제2기재(120)를 부착하고, 코팅부(130)를 코팅하여 스마트 글라스(100)의 중량이 감소될 수 있다. 또한, 본 실시예의 스마트 글라스(100)는 유리를 사용하지 않기 때문에, 파손되더라도 상대적으로 유리가 적용된 종래의 스마트 글라스에 비해 안전할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 스마트 글라스 110: 스마트 필름
111: 액정층 111a: 베이스층
111b: 액정 112: 투광성 전극
113: 제1기재 120: 제2기재
130: 코팅부 F: 이형필름

Claims (5)

  1. 액정층(111)의 양 측면에 투광성 전극(112) 및 제1기재(113)가 배치된 스마트 필름(110)이 형성되는 단계;
    상기 스마트 필름(110)의 일측 면에 제2기재(120)가 인서트 사출 성형되는 단계; 및
    상기 스마트 필름(110)의 타측 면에 코팅부(130)가 코팅되는 단계;를 포함하고,
    상기 액정층(111)은,
    고분자 물질의 필름으로 형성되어, 상기 투광성 전극(112)에 전원이 인가되면 전기장이 형성되는 베이스층(111a); 및
    상기 베이스층(111a)에 분산 배치되어, 상기 베이스층(111a)에 전기장이 형성되면 상기 전기장 방향과 평행하게 정렬되어 입사되는 빛이 투과되고, 상기 베이스층(111a)에 상기 전기장이 형성되지 않으면 불규칙하게 배열되어 입사되는 빛이 산란되는 액정(111b);을 포함하고,
    상기 제2기재(120)는,
    금형 온도가 80℃, 노즐 온도가 265 내지 290℃, 핫 러너(Hot runner) 온도가 290℃인 상태에서, 계량량이 120mm이고, 5m/s, 10m/s, 20m/s, 30m/s, 20m/s 순으로 순차적인 속도로 8초 사출 후, 60초간 냉각 성형되고,
    상기 코팅부(130)는,
    UV(ultraviolet) 경화기를 통과하여, UV(ultraviolet) 경화되는, 스마트 글라스 일체 성형 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1기재(113) 및 상기 제2기재(120)는,
    전부 또는 일부가 폴리카보네이트(PC, polycarbonate)로 형성되는, 스마트 글라스 일체 성형 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅부(130)는,
    고경도 하드 코팅으로 형성되어, 상기 스마트 필름(110)의 내구성이 향상되는, 스마트 글라스 일체 성형 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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