KR20030089544A - 고투명 광변색성 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야간이나 흐린날에는 완전 고투명의 필름에서 햇빛을 받으면

자외선의 영향을 받아 고농도의 특정한 색으로 변하거나 가시광선 영역을

완전히 차단할 수 있는 선팅지에 관한 것이다.

기존에 나와있던 광변색성 필름이라 함은 대부분

폴리 에틸렌,폴리 스티렌,폴리프로필렌,ABS와같은 고 투명성이 없는

필름이었다. 따라서 이러한 필름들은 자동차 선팅지나 건축용 선팅지로는

도저히 활용을 할수가 없었다.

그러나 본 발명에 따르면, 아크릴성 점착제와 톨루엔 같은 솔벤트

를 첨가하고, 이에 대한 총 무게량에 대하여 광변색성

염료 1%~8% 가량을 광변색 염료별로 알맞게 배합한 후 1~6마이크론

필터링 여과기를 걸처 만들어진 입자가 고른 코팅액을 만든 후에

그 코팅액을 일반적으로 투명성이 가장 좋고 견고성과 내성이 좋은

PET 필름위에 그라비아 인쇄 또는 자외선 경화 내지 열경화 방식으로

코팅을 입혀서, 자외선이 조사 되지 않을 때는 전혀 일반 색이 없는

고 투명의 필름으로 존재하다가 자외선을 받을시 최대 투과율이 30%까지

떨어질수 있는 고투명 고농도의 광변색성 필름에 관한 것이다.

Description

고 투명 광변색성 필름 {High Transparancy Photochromic Film}

기존의 선팅지라 함은 자동차나 아파트 베란다 창문 또는 일반 건물의

유리에다 특정한 색의 특정한 투과율의 선팅지 필름을 붙임으로써

가시광선을 차단하고 자외선 및 적외선을 차단하는 기능을 함과 동시에

선팅을 한 내부에서는 밖이 잘보이지만 밖에서는 내부를 잘 들여다 보지

못하게 하는 것이 주된 역활 이었다.

그러나 이러한 선팅 방식은 한번 선팅을 해버리면 여러가지 문제점들이

발생하곤 하였다. 예를 들어 자동차 선팅일 경우 진하게 선팅한 차량은

더운 여름날에는 좋지만 밤이나 흐린 날 그만큼 시야가 어두워져 운전하는데

많은 불편함이 발생하였고, 건축용 필름으로 예를 들어 보면 너무 진하게

하면 저녁때나 야간에 너무 어두워 밖을 보는데 어려움이 발생 하였다.

또한 거꾸로 너무 약한 선팅을 하면 낮에는 너무 덮거나 눈부심이 발생하여

선팅지 선택에 고민하지 않을 수 없었다.

또한 기존에 광변색성 필름으로 명칭된 제품들이 몇몇 있었으나

기존에 만들었던 광변색성 필름이라 함은 대부분 폴리에틸렌,폴리

프로필렌,폴리 스티렌,ABS등의 수지를 마스터배치화 하여 성형 압출한

필름들이 대부분 이었다. 이러한 필름들은 대부분 농업용 필름이나

투명성이 요구 되지 않는 곳에 사용되었으며 선팅용 필름으로는

사용이 불가능한 제품들이었다.

이에 대한 근본적인 원인으로는 적어도 자동차 선팅 필름이나 건축용

필름으로 사용하기 위해서는 제일 먼저 투명성이 90% 이상의 투과율을

보야야 하고, 선팅지가 외부에 노출되어 자외선의 영향을 많이 받기 때문에

자외선에도 강하고, 수지 자체의 물성이 단단하여 스크래치나 저온 고열에

견디어야 하는데 상기의 기존 수지들은 이러한 것들을 충족 시킬수가

없었다.

무엇보다 기존의 광변색 필름이라 명칭되어 나왔던 필름의 근본적인

문제점은 평상시엔 고투명성이 되면서도 자외선을 받았을 경우 가시광선

영역을 차단할 정도로 농도가 진하게 되어야 하는데 이러한 기능이

불가능하였던 것이다.

즉 기존의 광변색성 필름은 첫채 수지 자체가 워낙 약해서 늘어나거나

찢어지기 쉬울 뿐 아니라 투명성이 떨어져 도저히 밖을 볼수 없을 정도로

굴절이 매우 심하였다. 특히 이러한 필름들은 대부분 자외선에 약해서

스스로 자외선에 고분자 사슬이 얼마 못가 스스로 파괴되는 현상이

있어서 더더욱 선팅용 광변색성 필름으로는 사용하기 힘들었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 광변색성 필름과는 다르게

고투명성과 견고함과 내성을 지닌 폴리에스터(PET)필름 위에 아크릴계열의

본 연구진이 개발한 광변색성 점착코팅제를 3~20마이크로 미터의 두께로

엷게 코팅함으로써, 자외선을 받기 전인 야간이나 흐린날에는 완전 무색의

광투과율이 90%이상인 필름으로 존재 하다가 200~400nm의 자외선 조사시

400~800nm 파장중 특정 파장 또는 전체 가시광선 영역을 흡수함으로써

최대 광투과율이 25%까지 떨어지는 고투명 고농도의 광변색성 필름을

제공하는 것이다.

광변색성 물질이 발견된지는 벌써 100년이 넘었고 그동안 세계적으로 이러한

광변색성 물질을 이용하여 상업적 이용을 위한 시도가 다양하게 이루어져

왔었다. 특히 최근들어 미국의 코닝사에서 광변색성 안경렌즈를 출시함

으로써 고 투명성을 유지하면서도 발색량이 상당한 광투과율 조절이 가능한

상업적 분야가 활발히 연구되기 시작했는데 그러한 분야의 하나가 광변색성

필름이라 할 수 있을 것이다.

광변색성 물질을 크게 나누어 무기물 화합물과과 유기물 합성 제품으로

나눌수 있다. 광변색성 물질을 일명 포토크로믹이라고 하는데

이러한 포토크로믹의 예를 들어보면 무기물 형태에서는 Tio2,ZnS등이 있고

유기물로는 Oxazine,Naphtopyrans,Benzo,SpiroPyrans등이 있다.

그중에서 대표적으로 많이 쓰이고 있는 것이 Oxazine,SpiroPyrans

이다.

광변색성 물질은 그동안 많은 상업적인 연구가 있었음에도 불구하고

대중적인 제품으로 자리 잡기 보다는 단순 호기심용이나 일회성 제품으로

자리를 많이 차지 했는데, 이에 대한 근본적인 이유는 장시간 사용할 경우

광변색성 기능이 망가진다거나 가장 큰 문제인 투명하면서도 발색량이

상당한 제품을 만드는데 한계가 있었기 때문이다.

그동안 광변색성 물질을 이용하여 필름에도 많은 시도가 있었지만 대부분

선팅용으로 만들기 보다는 PE,PP,PS,PMMA,ABS등에 수지로 마스터배치를

만들어 압출하거나 직접 염료를 성형 단계에서 넣어 만들었는데

이렇케 만들어진 필름은 투명성이 나오지 않을 뿐 아니라 장시간

자외선에 노출되면 파괴 되고, 무엇보다 수지의 물성이 선팅용 기준에

부합되지 못하였었다.

따라서 본 발명에서는 기존 시장에 태양열 콘트롤 필름이라 불리는

건축용 또는 자동차용 선팅지 필름에 적합하면서도 고농도의 포토크로믹

성능을 가지고 있는 필름을 만들고자 하였던 것이다.

그리고 본 발명자는 많은 실험을 통하여 기존의 광변색성 필름의

문제점들을 감안하여 제품 구성을 다음과 같이 개선 함으로써

기존의 문제점들을 극복할수 있었다.

1.기초 필름을 폴리 에스터 필름으로 한다.

-이것은 기존의 필름이 투명성이나 견고성등의 문제점을 보안할 수 있었다.

2.직접성형이나 압출 방식이 아닌 그라비아 인쇄나 직접 인쇄로 한다.

-성형이나 압출 형태의 생산 방식은 첫채 원료가 많이 소모되고

둘체 생산 속도의 한계가 있는데 이것을 보안 할 수 있었다.

3.코팅제 방식이 아닌 광변색성 점착제를 사용한다.

-포토크로믹 물질은 빠른 발색 속도와 탈색 속도를 위해서 활동영역이

필요한데, 이러한 영역이 제한 받게 될 경우 변색 탈색 속도가

느려지게 된다. 본 발명에서는 고체방식의 코팅이 아닌 광변색성

점착제를 사용 함으로써 변색 속도 및 탈색 속도 및 발색량을 극대화

하였다.

상기와 같은 방식으로 광변색성 필름을 제작하기 위한 하나의 실시

예로써 본 발명자는 다음과 같이 광변색성 점착제를 제작하였다.

1.아크릴계 점착제(LG화학제품):100g

2.톨루엔:26g

3.메틸에틸케톤:26g

4.Oxazine 및 SpiroPyrans 및 Naphtopyrans 조합

광변색성 염료: 1,2,3 총 중량에 대하여 0.3%~8%

상기와 같이 제작된 광변색성 점착제를 여과기를 통하여

찌꺼기를 제거하기 위하여 1~6um입자 여과기를 사용하여

투명성을 확보 하였다.

이렇케 제작된 광변색성 필름에 대하여 그라비아 인쇄 및 직접

인쇄를 통하여 필름에 대하여 평균 도포량을 3~20um 두께로

코팅하였으며 코팅후 경화를 위하여 약 120도의 온도에 90초간

열경화를 시켜 제품을 완성할 수 있었다.

상기와 같은 실험을 통하여 본발명자는 점착제 및 솔벤트의

비율이 대략 2:1의 비율을 가져야 하며, 상기 광변색 염료의

발색량을 극대화 하기 위하여 솔벤트 선정을 벤젠,톨루엔,

테트라 하이드로 퓨런,메틸에틸케톤,디옥산,사염화탄소,

메틸렌클로라이드 중 하나 또는 조합에 의하여 처리되어 질때

발색량이 몇배 이상 늘어남을 알게 되었다.

또한 상기에서 제작된 광변색성 점착제가 자외선에서 파괴되는

것을 보호하기 위하여 자외선 차단제를 적당량 참가 할 경우

발색 기간이 자외선 차단제의 첨가량에 대하여 비례함을 알 수

있었다. 본 발명에서는 자외선 차단제를 세륨을 사용하였고

첨가량을 0.01~5%까지 조절함을써 광변색 점착제의 피로도를

조절 할수 있었다.

본 발명에 의하여 만들어진 광변색성 필름은 기존의 필름이 갖지 못했던

햇빛에 따른 유동적인 고농도의 광투과율 변화를 통하여, 낮에는 햇빛량에

따라 스스로 어두워지고 흐린날에나 야간에는 투과율이 거의 100%에 가깝게

돌아 옮으로써 100%가까운 자외선 흡수 및 가시광선 영역에서 광 투과율

을 최대 25%까지 떨어트릴수 있다.

따라서 본 발명을 통하여 자동차 운전자로 하여금 낮에는 햇빛을 차단함과

동시에 자외선으로 부터 보호 받을수 있고 밤이나 흐린날에는 시야가

확보 될수 있게 해준다.

또한 건축에서는 너무 더운 날에는 알아서 햇빛을 적당량 차단해 줄 뿐

아니라 밤에는 시야 확보를 해주고 겨울같은 경우는 적당량의 햇빛을

통과 시켜주어 보온에도 도움을 줄 수가 있다.

Claims (9)

1. 광변색성 필름에 있어 폴리에스터(PET)필름을 기초 필름으로 하고

   그 필름에 적당한 두께로 광변색성 아크릴계 점착제를 코팅함을

   특징으로 하는 고투명성 고 농도성 광변색성 필름.
2. 제 1항에 있어 코팅을 3~20um 두께로 코팅하는 방법
3. 제 1항에 있어 광변색성 아크릴계 점착제의 구성이 있어서

   점착제 및 솔벤트 비율이 대략 2(점착제):1(솔벤트)의 비율을

   가지며 제작된 광변색성 점착제.
4. 제 2항의 코팅방법에서 제 3항에서 제조된 코팅액을

   그라비아 인쇄 또는 PET필름 직접 인쇄를 방법으로 하여

   열경화 또는 자외선 경화 시키면서 대량 인쇄 코팅 하는 방법.
5. 제 3항에 있어 광변색성 염료의 구성이 옥사진(Oxazine) 및

   스피로피란(Spiropyrans) 및 나프토피란(Naphtopyrans)의 조합으로

   400~800nm파장을 조절하되 특히 브라운색이나 검은색 또는 회색

   빛을 낼때는 고파장을 낼수 있는 나프토피란(Naphtopyrans)을 반드시

   사용함으로 상위 파장대를 흡수하여 어두운 계열의 색을 내게 하는

   방법.
6. 제 3항에 있어 솔벤트로 적당한 것은 벤젠,톨루엔,테트라 하이드로

   퓨런,메틸에틸케톤,디옥산,사염화탄소,메틸렌클로라이드 중에서

   하나 또는 두가지 이상을 섞어 만든 솔벤트를 특징으로 하는 내용.
7. 제 3항에 있어 이러한 점착제 및 솔벤트의 총 중량에 대하여

   광변색 염료가 0.3%~8% 정도 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
8. 제 3항에 있어 1~6um 여과기를 통하여 찌꺼기를 제거함으로써

   광변색성 점착제가 투명성이 보장함을 특징으로 하는 방법.
9. 제 3항에 있어 광변색성 점착제의 피로도를 극복하기 위하여

   자외선차단제를 0.01~5% 를 첨가함으로써 광변색 점착제가

   자외선에 의한 피로에 견딜수 있게 하는 방법.