KR200315264Y1 - 장축광 안료를 함유한 발광 표시구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광원으로부터 빛을 흡수하여 저장하였다가 광원이 없어지면 어두운 곳에서 빛을 발산하는 장축광 안료를 함유한 발광 표시구에 관한 것이다. 본 고안은 장축광 안료가 함유된 발광층(A)과 상기 발광층(A)의 이면에 불투명 백색 반사층(B)이 형성된 발광 표시구(10)를 제공한다. 상기 발광층(A)은 산화 스트론튬(SrO) 45 ~ 65중량%, 산화 알루미늄(Al₂O₃) 30 ~ 50중량%, 산화 디스프로슘(Dy₂O₃) 2 ~ 5중량%, 산화 유로퓸(EU₂O₃) 0.1 ~ 2중량%로 이루어지고 10 ~ 90㎛의 평균 입도를 갖는 장축광 안료 조성물을 졸 상태의 합성수지에 3 ~ 15 중량% 혼합하여 성형된다. 본 고안에 따른 발광 표시구(10)는 발광 지속시간(잔광시간), 잔광휘도 및 내광성 등의 축광 성능이 우수하고, 상기 합성수지가 아크릴 수지 또는 페놀 수지가 사용되어 내열성, 내구성, 충격강도 등의 기계적 강도가 우수한 효과를 갖는다.

Description

장축광 안료를 함유한 발광 표시구 {Fluorescent indication product comprising the fluorescent pigment}

본 고안은 장축광 안료를 함유한 발광 표시구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장축광 안료 조성물이 적정 함유된 발광층의 이면에 불투명 백색 반사층을 형성시킴으로써 잔광휘도가 우수하고 발광 지속시간이 길뿐만 아니라 내광성 및 충격강도 등의 기계적 강도가 우수하여 옥내는 물론 옥외의 발광 표지구의 용도에 적합한장축광 안료를 함유한 발광 표시구에 관한 것이다.

축광 안료란 자연광원(태양광)이나 인조광원(형광등 등의 각종 전구류)의 빛에 포함되어 있는 자외선을 흡수하여 저장하였다가 광원이 없어지면 어두운 곳에서 일정한 색과 함께 빛을 발산하는 것으로, 빛의 흡수와 발광을 계속적으로 반복하는 성질을 가지고 있다. 이러한 축광 안료는 비상구 표시판이나 방향지시 표시판은 물론 구조물의 통로나 도로 등의 경계판, 안전모(헬멧) 등과 같은 발광 표시구나 시계, 전기의 스위치 박스 등과 같이 어두운 곳에서 사물의 식별을 용이하게 할 필요가 있는 물체 뿐만 아니라 인테리어 효과를 위해 각종 장식물에 적용되기도 한다.

현재, 위와 같은 축광 안료로는 ZnS계, CdS계 등의 황화합물계가 많이 사용되었으나, 이는 잔광휘도, 발광 지속시간 및 내광성이 약하였다. 또한, 이러한 황화합물계의 결점을 보완하기 위하여 여기에 방사선물질을 미량 혼합하여 사용하였으나, 이 경우에는 방사선 물질의 사용에 의한 제약이 많이 따른다.

이에 따라, 황화합물계 축광 안료의 여러 단점을 보완하기 위한 개발이 시도되면서 최근에는 잔광휘도, 발광 지속시간(잔광시간) 및 내광성 등의 축광 성능이 우수한 스트론튬계, 알루미나계 등의 산화물계 축광 안료가 주로 사용되고 있다.

그러나, 종래의 비상구 표시판이나 방향지시 표시판 등과 같은 발광 표시구는 위와 같은 축광 안료를 합성수지에 혼합하여 단층으로 성형되는데, 이때 투명 또는 반투명으로 성형되어 잔광이 사방으로 분산됨에 따라 우수한 잔광휘도 및 발광 지속시간(잔광시간)을 발휘하지 못하였다. 또한, 통상적으로 축광 안료는 분말 형태로서 합성수지에 혼합되는데, 이때 비중 차에 의한 침강 현상으로 인하여 균일한 혼합이 어려웠다. 그리고, 발광 표시구는 옥내는 물론 특히 옥외에 설치되는 경우 내광성 및 기계적 강도가 우수해야 하는데, 이때 합성수지의 혼합에 따른 축광 성능이 저하되거나 우수한 기계적 강도를 갖지 못하였다.

따라서 잔광휘도, 발광 지속시간, 내광성 등의 축광 성능이 우수하면서도 기계적 강도가 우수한 발광 표시구가 요구된다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안한 것으로, 잔광의 분산을 차단 및 반사시킴으로써 잔광휘도 및 잔광시간을 향상시킨 장축광 안료를 함유한 발광 표시구를 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 본 고안은 졸 상태의 합성수지에 4성분의 산화물계 장축광 안료를 적정 조성한 장축광 안료 조성물을 일정량 함유시킴으로써 잔광휘도가 우수하고 발광 지속시간이 길뿐만 아니라 내광성 및 기계적 강도가 우수한 장축광 안료를 함유한 발광 표시구를 제공하는 데에 다른 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 발광 표시구의 일 형태를 예시한 것으로서, 판상의 형상을 보인 사시도이다.

도 2는 본 고안에 따른 발광 표시구의 다른 형태를 예시한 것으로서, 비상구 표시판의 구체적인 형상을 보인 일부 절단 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 발광 표시구 12 : 기판

14 : 측벽 16 : 부착부

A : 발광층 B : 불투명 백색 반사층

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 장축광 안료가 함유된 발광층(A)과 상기 발광층(A) 이면에다 불투명 백색 반사층(B)을 형성시킨 발광 표시구를 제공한다.

상기 발광층(A)은 산화 스트론튬(SrO) 45 ~ 65중량%, 산화 알루미늄(Al₂O₃) 30 ~ 50중량%, 산화 디스프로슘(Dy₂O₃) 2 ~ 5중량%, 산화 유로퓸(EU₂O₃) 0.1 ~2중량%로 이루어지고, 평균입도가 10 ~ 90㎛인 장축광 안료 조성물을 졸 상태의 합성수지에 3 ~ 15중량% 혼합하여 성형된다.

또한, 상기 반사층(B)은 발광층(A)의 이면에 형성되어져 발광체(A)의 이면 쪽으로 잔광(발광)하는 것을 차단함과 동시에 발광층(A) 쪽으로 반사되도록 하는 것으로서, 불투명의 백색층이다. 이러한 반사층(B)은 백색안료를 도포하여 형성된 도포층, 불투명 백색 합성수지필름, 그리고 백색의 직물류 및 종이류 등을 합판 또는 합지한 층을 포함한다.

본 고안에 따른 발광 표시구는 어두운 곳에서 빛을 발산하는 비상구 표시판, 방향지시 표시판, 구조물의 통로나 도로 등의 경계를 표시하기 위한 표시판, 광고용 간판, 버스 번호판, 안전모(헬멧) 등으로서 판상의 판재 및 입체식 등의 완전한 성형품을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 발광 표시구의 일 형태를 예시한 것으로서 판상의 형상을 보인 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 발광 표시구의 다른 형태를 예시한 것으로서, 비상구 표시판의 구체적인 형상을 보인 일부 절단 사시도이다.

본 고안에 따른 발광 표시구(10)는 장축광 안료가 함유된 발광층(A)과, 이 발광층(A)의 이면에 형성된 불투명 백색 반사층(B)으로 이루어진다.

상기 발광층(A)을 구성함에 있어서, 본 고안에서 사용되는 장축광 안료는 산화 스트론튬(Strontium Oxide : SrO), 산화 알루미늄(Aluminum Oxide : Al₂O₃), 산화 디스프로슘(Dysprosium Oxide : Dy₂O₃), 산화 유로퓸(Europium Oxide : EU₂O₃) 분말이다. 그리고 이들은 본 고안에 따라서 적정 혼합되어 사용되는데, 산화 스트론튬(SrO)은 45 ~ 65중량%, 산화 알루미늄(Al₂O₃)은 30 ~ 50중량%, 산화 디스프로슘(Dy₂O₃)은 2 ~ 5중량%, 그리고 산화 유로퓸(EU₂O₃)은 0.1 ~ 2중량%가 혼합 조성되며, 이와 같이 조성된 장축광 안료 조성물은 비중이 3.6 ~ 3.8 범위이고, 10 ~ 90㎛의 평균 입도를 갖는 것이 사용된다.

위와 같은 적정 조성비와 평균 입도를 갖는 장축광 안료 조성물은 본 고안에 따라서 졸 상태의 합성수지에 전체 중량 대비 3중량% ~ 15중량%가 함유된다. 이때, 장축광 안료 조성물이 3중량% 미만으로 함유된 경우에는 본 고안에서 목적하는 잔광휘도, 발광 지속시간 및 내광성 등의 충분한 축광 성능을 발휘하기 어려우며, 15중량%를 초과하여 함유되는 경우에는 분말 입자가 증가됨에 따라 발광 표지구(10)의 기계적 강도가 약해질 우려가 있다.

본 고안에 사용되는 상기 합성수지는 폴리염화비닐(PVC), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지 등으로부터 선택된 합성수지이다. 위와 같은 합성수지 중에서 연소 시 PVC 수지와 같이 유독가스를 발생시키지 않으면서, 내열성, 난연성, 내구성, 충격강도 등의 기계적 강도가 우수한 아크릴 수지 또는 페놀 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

발광체(A)는 상기 졸 상태의 합성수지에 장축광 안료 조성물을 혼합시켜 충분히 교반한 다음 통상의 플라스틱 사출 또는 압출 성형 방법에 의해 발판 표시구(10)의 용도에 따라 판상 또는 입체식 등의 다양한 형상으로 성형된다. 이때, 합성수지와 장축광 안료 조성물을 혼합함에 있어서 다양한 색상을 나타낼 수 있는 안료를 필요에 따라 혼합시킬 수 있다.

위와 같은 발광층(A)의 이면에는 잔광의 분산을 차단하고 반사시키는 불투명 백색 반사층(B)이 형성된다. 이러한 반사층(B)은 이산화티탄(TiO₂)과 같은 백색안료가 도포된 도포층이거나, 백색 합성수지필름 또는 백색 불투명 재질의 직물류나 종이류 등을 합판 또는 합지시켜 형성된다. 상기 백색 합성수지필름은 합성수지에 백색도료를 첨가하여 성형한 필름이나 통상의 백색 불투명 테이프 등이 될 수 있다.

따라서, 본 고안은 발광체(A)의 이면 쪽으로 잔광(발광)하는 것을 차단함과 동시에 발광체(A) 쪽으로 반사되도록 하는 반사층(B)을 형성시킴으로써 잔광휘도를 향상시킨 것임에 특징이 있다.

또한, 본 고안은 장축광 안료 조성물을 합성수지에 혼합함에 있어서, 침강 현상이 발생하지 않도록 졸 상태의 합성수지에 10 ~ 90㎛의 평균 입도를 갖는 장축광 안료 조성물을 사용하여 균일한 혼합이 이루어지도록 하였으며, 우수한 축광 성능 및 인장 강도를 갖도록 상기 장축광 안료 조성물은 4성분의 장축광 안료를 적정 조성비로 조성한 다음 졸 상태의 합성수지에 적정 조성비로 함유시킨 것임에 특징이 있다. 부가적으로 상기 합성수지를 아크릴 수지나 페놀 수지를 사용하여 내열성, 내구성, 충격강도 등의 기계적 강도를 더욱 향상시킨 것임에 특징이 있다.

본 고안에 따른 발광 표시구(10)는 형광등에서는 5 ~ 10분 정도, 자연광에서는 30 ~ 60초 정도 축광되었을 경우 4 ~ 5시간의 우수한 잔광(발광)시간을 갖는다.

또한, 본 고안에 따른 발판 표시구(10)는 도 1에 예시한 바와 같은 판상의 형상을 갖거나, 또는 도 2에 예시한 바와 같이 판상의 기판(12)과 이로부터 연장된 측벽(14) 및 부착부(16)를 갖는 형상일 수 있다. 바람직하게는 투명 또는 반투명으로서 아크릴 수지를 사용한 아크릴 판 또는 페놀 수지를 사용한 페놀 판이다. 도 1에 예시한 바와 같은 판상일 경우, 일정한 크기로 절단되어 기존의 건물에 있는 비상구 표시판 위에 부착될 수 있다. 또한, 도 2는 비상구 표시판의 구체적인 형상을 예시한 것으로 이는 신축 건물에 비상구 표시판으로 부착 시공되거나, 또는 기존의 건물에 있던 비상구 표시판을 제거한 다음 그 자리에 부착될 수 있는 형상을 예시한 것이다. 도 2에서 미설명 부호 16a는 나사, 피스 등이 끼워져 고정될 수 있는 결합공이다. 이러한 결합공(16a)은 발판 표시구(10)가 성형된 후에 천공될 수 있다.

위와 같은 본 고안에 따른 발광 표시구(10)의 구체적인 제조방법으로써 아크릴 수지를 이용한 아크릴 판(발광층)을 제조하는 방법을 예시하면 다음과 같다.

아크릴 수지 원료를 95 ~ 100℃의 온도에서 2 ~ 3시간 배합하여 졸 상태의 아크릴 수지를 준비하는 단계와, 산화 스트론튬(SrO) 45 ~ 65중량%, 산화 알루미늄(Al₂O₃) 30 ~ 50중량%, 산화 디스프로슘(Dy₂O₃) 2 ~ 5중량%, 산화 유로퓸(EU₂O₃) 0.1 ~ 2중량%로 이루어지고 3.6 ~ 3.8 범위의 비중과 10 ~ 90㎛의 평균 입도를 갖는 장축광 안료 조성물을 준비하는 단계와, 이 장축광 안료 조성물을 상기 아크릴 수지에 3 ~ 15 중량% 투입한 다음 균일하게 혼합하여 장축광 아크릴 혼합액을 준비하는 단계와, 상기 장축광 아크릴 혼합액을 유리 금형에 주입하고 액이 새지 않도록 클립처리하는 단계와, 상기 유리 금형을 물탱크에 함침시켜 40 ~ 50℃의 수중온도로 4 ~ 5시간동안 수중 경화시키는 단계와, 상기 유리 금형을 1 ~ 2시간 동안 스팀 건조시킨 다음 유리 금형으로부터 아크릴 판을 탈형시키는 단계를 포함하여 장축광 안료를 함유한 아크릴 발광층(A)을 제조할 수 있다.

상기 아크릴 원료는 통상의 아크릴 수지 중합에 사용되는 원료가 사용되며, 예를 들면 메틸메타아크릴레이트(MMA) 등이 사용될 수 있다. 그리고 여기에는 중합개시제, 경화제, 안료 등의 첨가제가 선택적으로 포함될 수 있다. 이러한 아크릴 원료를 95 ~ 100℃의 온도에서 2 ~ 3시간 중합하여 졸 상태의 아크릴 수지를 얻는다. 그리고, 3.6 ~ 3.8 범위의 비중과 10 ~ 90㎛의 평균 입도를 갖는 것으로서 4성분의 장축광 안료를 적정 조성비로 조성한 장축광 안료 조성물을 장축광 아크릴 혼합액 전체 중량 대비 3 ~ 15 중량%가 함유되도록 상기 아크릴 수지에 혼합하여 균일 교반한다. 이와 같이 제조된 장축광 아크릴 혼합액을 유리 금형에 주입한 다음 혼합액이 새지 않도록 클립(clip) 처리한다. 이때, 유리 금형은 도 1에 보인 같은 판상의 아크릴 판이 성형되게 하거나, 도 2에 보인 바와 같은 비상구 표시판 형상의 아크릴 판이 성형되게 하는 다양한 성형틀이 될 수 있다. 그리고, 상기 장축광 아크릴 혼합액이 주입된 유리 금형을 40 ~ 50℃의 물이 수용된 물탱크에 4 ~ 5시간동안 함침시켜 장축광 아크릴 혼합액을 경화시킨다. 경화가 진행된 후 물탱크에서 꺼내어 1 ~ 2시간 동안 스팀 건조시킨 다음 유리 금형으로부터 아크릴 판을 탈형시키면 발광체(A)가 완성된다. 그리고, 위와 같은 아크릴 발광체(A)의 이면에는 불투명 백색 반사층(B)을 형성시킨다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 설명한다.

[실시예 1 ~ 3]

교반기가 마련된 반응기에 아크릴 원료를 넣고, 반응기의 온도를 95 ~ 100℃로 유지한 상태에서 2시간 30분 정도 중합시켜 졸 상태의 아크릴 수지를 얻었다. 이와는 별도로 SrO(CAS NO. 1314-11-0) 57.0중량%, Al₂O₃(CAS NO. 1344-28-1) 39.0중량%, Dy₂O₃(CAS NO. 1308-87-8) 3.3중량%, EU₂O₃(CAS NO. 1308-96-9) 0.7중량%로 조성되고 비중 3.65와 평균 입도 40㎛를 갖는 연한 녹색의 장축광 안료 조성물을 준비하였다.

상기 아크릴 수지에 5중량%(실시예 1), 10중량%(실시예 2), 15중량%(실시예 3)의 장축광 안료 조성물을 혼합시키고 저속 교반하여 장축광 아크릴 혼합액을 제조하였다.

그리고, 판상의 유리판 2개를 1.5mm의 거리로 이격하여 그 테두리를 실리콘으로 패킹 처리한 유리 금형을 제작하였다. 이와 같은 유리 금형에 상기 각각의 장축광 아크릴 혼합액을 충분히 주입한 다음 액이 새지 않도록 클립 처리하고 물탱크에 함침시켰다. 이때, 물의 온도를 약 48℃로 유지하면서 4시간 30분 동안 경화시켰다. 그리고, 유리 금형을 물탱크에서 꺼내어 약 1시간 30분 동안 스팀 건조시킨 후 유리 금형으로부터 아크릴 판을 탈형하였다. 다음으로, 아크릴 판의 이면에 불투명 테이프를 접착시켜 도 1에 보인 바와 같은 판상의 아크릴 판 시험편을 제조하였다.

상기 각각의 실시예(1 ~ 3)에서 제조된 아크릴 판 시험편에 대하여 먼저, 빛을 차단한 암소에서 하루 동안 보관한 다음, 60cm의 거리에서 27W의 형광등(1000Lux)을 30분 동안 조사하여 축광시켰다. 이와 같이 30분 동안 축광된 각각의 아크릴 판 시험편에 대하여 빛을 차단한 암소에서 시간 경과에 따른 잔광휘도를 톱콘 비엠-8(TOPCON BM-8) 조명계(Illuminometer)로 측정하고, 그 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.

< 시간 경과에 따른 잔광휘도 측정 결과 >

발광지속시간(잔광시간)	잔광휘도(mcd/㎡)
	실시예 1(5 중량%)	실시예 2(10 중량%)	실시예 3(15 중량%)
5초	3,000	4,200	5,400
5분	350	500	650
10분	200	350	470
1시간	7	10	14
2시간	3	5	8
5시간	1.5	2	2.5
10시간	0.3	0.5	0.7

상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이 본 고안에 따른 발광 표시구(아크릴 판)는 발광 지속시간(잔광시간) 및 잔광휘도(mcd/㎡)가 매우 우수하다. 즉, 상기 실시예에서 장축광 안료 조성물이 가장 적게 함유된 경우(실시예 1)에도 사람의 육안에 의하여 인식이 가능한 빛의 세기인 0.3mcd/㎡ 이하로 떨어지는데 소요되는 시간이 10시간임을 알 수 있다. 종래, 황화합물계 축광 안료의 경우는 0.3mcd/㎡ 이하로 떨어지는데 소요되는 시간이 대략 2 ~ 3시간인데 반하여, 본 고안의 실시예는 합성수지(아크릴 수지)와 혼합되어도 10시간 이상으로서 매우 우수한 발광 지속시간(잔광시간)을 가짐을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 고안은 불투명 백색 반사층(B)이 형성되어 발광체(A)의 이면 쪽으로 잔광하는 것이 차단됨과 동시에 발광체(A) 쪽으로 반사되어 우수한 잔광휘도 및 잔광시간을 갖는다. 또한, 본 고안은 장축광 안료 조성물을 합성수지에 혼합함에 있어서, 침강 현상이 발생하지 않도록 졸 상태의 합성수지에 10 ~ 90㎛의 평균 입도를 갖는 장축광 안료 조성물을 사용하여 균일한 혼합이 이루어지고, 상기 장축광 안료 조성물은 4성분의 장축광 안료를 적정 조성비로 조성한 다음 졸 상태의 합성수지에 적정 조성비로 혼합되어 발광 지속시간(잔광시간), 잔광휘도 및 내광성 등의 축광 성능이 매우 우수한 효과를 갖는다.

아울러, 상기 합성수지가 아크릴 수지나 페놀 수지가 사용되는 경우 내열성, 내구성, 충격강도 등의 기계적 강도가 우수하여 옥내는 물론 옥외의 발광 표시구로서 매우 유용하다.

Claims (6)

1. 장축광 안료가 함유된 발광층(A)과 상기 발광층(A)의 이면에 불투명 백색 반사층(B)이 형성된 것을 특징으로 하는 발광 표시구(10).
2. 제1항에 있어서, 장축광 안료가 함유된 발광층(A)이 산화 스트론튬(SrO) 45 ~ 65중량%, 산화 알루미늄(Al₂O₃) 30 ~ 50중량%, 산화 디스프로슘(Dy₂O₃) 2 ~ 5중량%, 산화 유로퓸(EU₂O₃) 0.1 ~ 2중량%로 이루어지고, 평균입도가 10 ~ 90㎛인 장축광 안료 조성물을 졸 상태의 합성수지에 3 ~ 15중량% 혼합하여 성형한 것임을 특징으로 하는 발광 표시구(10).
3. 제2항에 있어서, 상기 합성수지는 아크릴 수지 또는 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 발광 표시구(10).
4. 제1항에 있어서, 반사층(B)이 백색도료의 도포층인 것을 특징으로 하는 발광 표시구(10).
5. 제1항에 있어서, 반사층(B)이 백색 합성수지필름을 합지시켜 형성된 것임을 특징으로 하는 발광 표시구(10).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 발광 표시구(10)가 판상으로 성형된 비상구 표지판인 것임을 특징으로 하는 발광 표시구(10).