KR20060091805A

KR20060091805A - 표면 발광층을 가진 형광판넬조성물 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20060091805A
Application number: KR1020050012244A
Authority: KR
Inventors: 이영기; 김미소; 이유기
Original assignee: 이영기; 김미소; 이유기
Priority date: 2005-02-15
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2006-08-22

Abstract

본 발명은 각종 광고판 및 간판류 등뿐만 아니라 주택, 건물, 공공시설 등의 내·외장재와 주방, 목욕탕, 가구 등의 주택설비부재로서 폭 넓게 사용할 수 있도록 고안된 형광판넬조성물의 기재(Matrix)를 구성하는 주성분인 고분자 수지에 형광체 및 보조첨가제를 혼입하여 제조한 표면 발광층을 가진 형광판넬조성물과 이것의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 형광판넬조성물의 기재(20)를 구성하는 주성분인 고분자 수지와 경화속도 조절을 위해 첨가하는 경화제의 비율을 바람직하게 조절하여 고체상태의 형광체분말과 액체상태인 고분자 수지와의 비중차에 의한 침강현상을 이용함으로써 형광판넬조성물에 있어서 기재(20)와 함께 일체형으로 형성된 발광층(Luminescent Layer)이 형광판넬조성물의 일부분, 더욱 상세하게는 전체 조성물 두께 대비 50% 이하의 발광층을 표면 상판위에만 형성시킨, 즉 발광층(10)/기재(20)의 적층구조를 완성도가 높은 단일공정으로 제조할 수 있게 고안하였으며, 또한 본 발명은 형광체 분말을 단독으로 이용하거나 또는 형광판넬조성물의 광학적 특성 향상을 위하여 상기 형광체분말과 함께 부가적으로 유리비드 등의 보조 첨가제를 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

형광판넬조성물, 광고판, 간판류, 내 ·외설비재, 형광체, 고분자 수지, 경화제, 표면, 발광층(Luminescent Layer), 기재(Matrix), 보조첨가제, 유리비드, 형광안료

Description

표면 발광층을 가진 형광판넬조성물 및 그 제조방법{omitted}

도 1a는 본 발명의 표면 상판위에만 형광체분말을 분산시켜 단일공정으로 기재(20)와 함께 일체형으로 형성된 표면 발광층(10)을 채용한 형광판넬조성물A의 측면구조를 나타낸 도면.

도 1b는 형광체분말을 형광판넬조성물 전체에 균일하게 분산시켜 제조한 기존 형광판넬조성물의 측면구조를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 표면 상판위에만 형광체분말과 보조첨가제인 유리 비드를 혼합/분산시켜 단일공정으로 기재(20)와 함께 일체형으로 형성된 표면 발광층(10)을 채용한 형광판넬조성물B의 측면구조를 나타낸 도면.

도 3은 도 1a의 형광판넬조성물A와 도 1b의 형광판넬조성물의 시간 변화에 따른 발광강도 변화를 측정한 도면.

도 4는 도 1a의 형광판넬조성물A와 도 2의 형광판넬조성물B의 시간 변화에 따른 발광강도 변화를 측정한 도면.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 발광층(Luminescent Layer) 20 : 기재(Matrix)

D : 형광판넬조성물의 전체 두께 t : 표면 발광층의 두께

본 발명은 형광판넬조성물의 기재(Matrix)를 구성하는 주성분인 고분자 수지에 형광체 및 보조첨가제를 혼입하여 고체상태의 형광체분말과 액체상태인 고분자 수지와의 비중차에 의한 침강현상을 이용함으로써 형광판넬조성물에 있어시 기재(20)와 함께 일체형으로 형성된 발광층(Luminescent Layer)을 형광판넬조성물의 표면 상판위에만 형성시킨 형광판넬조성물과 이것의 제조방법에 관한 것이다.

기존의 형광판넬 및 이와 관련된 조성물에서는 형광판넬조성물의 두께 전체에 형광체등이 고르게 분산되어 있는 형태이거나, 형광체를 코팅(Coating)하는 방법이나 또는 얇은 형광 시트(Sheet)를 조성물의 표면상에 부착하는 형태로 제조하여 이용되고 있다. 그러나 상기의 방법들은 여러 가지 문제점들을 내포하고 있으며, 특히 형광판넬조성물의 두께 전체에 형광체를 균일하게 분산시켜 제조하는 방법은 제조공정중에 형광체의 균일한 분산을 도모하기 위한 물질, 즉 분산제나 계면활성제 등을 사용하여야 하며, 또한 코팅(Coating) 방법은 제조 공정의 난이도와 고가의 장비사용에 따른 제조비용 상승, 그리고 얇은 형광시트(Sheet)를 이용하는 방법은 형광 판넬조성물을 단일공정으로 제조할 수 없다는 점과 조성물의 표면에서 박리되기 쉽다는 단점 등을 내포하고 있다.

종래의 각종 간판은 사출 및 압출 등의 방법으로 제조된 PVC 시트(Sheet)를 절단/가공한 조형물이 널리 이용되고 있으나, 현재까지 장잔광 형광체분말을 포함하는 고휘도 형광판넬조성물을 야간에 사용할 수 있도록 고안된 것은 흔치 않으며, 대부분이 프린터용 축광(형광)Sheet, 야광 썬팅필름, 발광화상을 갖는 전사지 등의 얇은 판지의 형태 조성물과, 야광성 또는 축광성의 인조석 조성물, 인조석 성형체,내외 설재 등의 조성물들이 개시되어 있으나, 본 발명의 표면 발광층을 채용한 형광판넬조성물과는 제조방법 등에서 현저하게 다르다.

이에 본 발명은 기존 방법들의 여러 가지 단점들을 보완하고 자 고안된 것으로서, 형광판넬조성물의 기재를 구성하는 주성분인 고분자 수지와 경화속도 조절을 위해 첨가하는 경화제의 비율을 바람직하게 조절하여 고체상태의 형광체분말과 액체상태인 고분자 수지와의 비중차에 의한 침강현상을 이용함으로써 형광판넬조성물에 있어서 기재(20)와 함께 일체형으로 형성된 발광층(Luminescent Layer)을 형광 판넬조성물의 표면 상판위에만 형성시킨, 즉 발광층(10)/기재(20)의 적층구조를 단일공정으로 제조할 수 있게 하여 제조공정의 완성도를 높이고자 하였을 뿐만 아니라 고가인 형광체를 절감하고자 하였으며, 또한 본 발명은 형광체분말을 단독으로 이용하거나 또는 상기 형광체분말과 함께 유리비드 등과 같이 형광체의 광학적 특성을 향상시킬 수 있는 보조 첨가제를 혼용하여 각종 광고판 및 간판류 등뿐만 아니라 주택, 건물, 공공시설 등의 내 ·외장재와 주방, 목욕탕, 가구 등의 주택설비부재로서 폭 넓게 사용하고자 하였다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명을 첨부도면에 의거하여 좀 더 상세하게 설명하면 더욱 명백해질 것이다.

본 발명의 표면 발광층을 가진 형광판넬조성물은 기재(20)를 구성하는 주성분인 고분자 수지와 경화속도 조절을 위해 첨가하는 경화제의 비율을 바람직하게 조절하여 고체상태의 형광체분말과 액체상태인 고분자 수지와의 비중차에 의한 침강현상을 이용함으로써 형광판넬조성물에 있어서 기재(20)와 함께 일체형으로 형성된 발광층(10)이 형광판넬조성물의 일부분, 더욱 상세하게는 전체 조성물 대비 50% 이하의 발광층을 표면 상판위에만 형성시킨, 즉 발광층(10)/기재(20)의 적층구조를 완성도가 높은 단일공정으로 제조할 수 있게 하였고, 또한 형광체분말을 단독으로 이용하거나 또는 형광판넬조성물의 광학적 특성 향상을 위하여 상기 형광체분말과 함께 부가적으로 유리비드 등의 보조 첨가제를 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 표면 발광층을 가진 형광판넬조성물의 제조방법은 :

(a) 형광체분말 및 보조 첨가제 등을 유동성이 있는 액체상태의 고분자 수지와 혼합시키는 단계,

(b) 상기 혼합물에 바람직한 경화속도 조절을 위하여 일정량의 경화제를 첨가하는 단계,

(c) 상기 혼합물을 판상 또는 특정 형상의 틀(Mould)에 캐스팅하거나 주입하는 단계를 거쳐,

(d) 고체상태인 형광체분말 또는 보조 첨가제와 액체상태인 고분자 수지와의 비중차에 의한 침강현상을 이용함으로써 형광판넬조성물에 있어서 기재(20)와 함께 일체형으로 형성된 발광층(10)이 형광판넬조성물의 일부분, 더욱 상세하게는 전체 조성물 대비 50% 이하의 발광층을 표면 상판위에만 형성시킨, 즉 발광층(10)/기재(20)의 적층구조를 완성도가 높은 단일공정으로 제조하는 것을 특징으로 한다.

상기 단계들에 의해 제조된 본 발명의 형광판넬조성물은 형광판넬의 표면 상판 위에만 형광체분말(도 1a의 형광판넬조성물A의 측면도) 또는 형광체분말과 보조첨가제(도 2의 형광판넬조성물B의 단면도)를 포함하는 발광층(10)을 형성시킴으로써 형광체 절감 및 휘도 향상을 꾀할 수 있도록 한 것이다.

이하, 본 발명의 형광판넬조성물을 구성하는 각 성분에 대하여 그 작용과 관련하여 더욱 상세하게 살펴보도록 한다.

우선, 본 발명의 형광판넬조성물 중 발광층(10)에서 결합제로서의 역할과 기재(20)를 구성하는 주성분인 고분자 수지에 관하여 살펴보면, 일반적으로 액체형태인 고분자 수지는 일정량의 경화제를 섞어서 사용하며, 수지와 경화제의 혼합비에 따라 경화속도 조절이 가능하므로 형광체 분말 및 각종 보조첨가제의 특성에 무관하게 경화속도만을 조절함으로써 도 1a 및 도 2와 같은 표면 발광층을 가진 형광판넬 조성물을 단일공정으로 제조할 수 있다.

상기 수지 성분의 구체적인 예로는 열경화성의 것 중에서 광범위하게 선택할 수 있으며, 예를 물어 에폭시수지, 메타크릴수지, 페놀수지, 멜라민수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 퓨란수지, 우레아수지, 디알릴프탈레이트수지, 석유수지, 플루오로카본수지, 폴리우레탄수지, 폴리에스테르수지 등을 들 수 있고, 이중에서도 투명성, 경도, 강도면에서 에폭시수지, 메타크릴수지, 멜라린수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 형광판넬조성물에 있어서 발광층(10)을 구성하는 형광체분말은 산화물계 형광체 및 황화물계 형광체 중에서 목적하는 색상이나, 구입 여건 등을 고려하여 1종만을 선택하여 사용하거나, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기의 형광체분말의 입도는 광학적·물리적 특성에 커다란 영향을 미치므로 입자 선택이 중요하며, 본 발명에서는 50∼400 메쉬 크기의 것들이 사용 가능하고, 100 메쉬 이하의 분말을 사용하는 것이 바람직하다.

또한 형광판넬조성물의 광학적 특성 향상을 위하여 상기 형광체분말과 함께 부가적으로 첨가하는 보조 첨가제는 유리 비드(Glass Bead), 백색안료, 형광안료 및 광변색 색소(Photorome) 등을 사용할 수 있으며, 특히 상기 보조 첨가제 중 유리 비드는 화학적으로 안정하여 내수성, 내알카리성, 내산성, 내약품성 및 내열성이 우수할 뿐만 아니라 외형이 둥근 구슬형태이므로 고분자 수지내에서의 유동성과 분산성 향상, 조성물의 치수 안정화와 고충진에 따른 형광판넬 표면의 강도 증가 및 내구성 향상을 꾀할 수 있고, 특히 재귀반사 특성으로 인하여 도로표지용 도료에서와 같이 형광판넬에 적용하였을 경우 발광강도 및 여기강도를 증가시킬 수 있다. 본 발명에서 유리비드의 입자크기는 50∼400 메쉬 크기의 것들이 사용 가능하며, 100 메쉬 이하의 구형입자를 사용하는 것이 바람직하다.

상기에서 예시한 보조 첨가제이외에도, 본 발명에 따른 보조 첨가제는 형광판넬 조성물의 광학적 · 물리적 특성을 개선할 수 있는 보조재라면 어떠한 것도 사용이 가능하다.

이하, 본 발명에 따른 형광판넬조성물의 제조 과정과 이에 대한 물리적 특성 을 중심으로 한 실시예로서 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 예시하고 설명하기 위해 제공된 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예로만 한정되는 것으로 이해해서는 안된다.

＜실시예1＞

본 실시예에서는 [표 1]에 제시된 혼합비로 -200 메쉬의 스트론티움 알루미네이트(Sr-Al-O)계 장잔광 형광체분말과 에폭시수지를 통상의 교반기를 사용하여 10분 동안 교반시킨 후, 여기에 경화제를 첨가하여 액상의 슬러리를 제조한 후, 판상의 틀(Mould)에 주입하여 상온에서 120분간 정도 경화시켜 형광판넬의 전체 두께(T) 5mm, 표면 발광층(10) 두께(t) 1mm인 도 1의 형광판넬조성물A를 제조하였다. 그리고 이렇게 제조된 형광판넬조성물의 시간에 따른 발광강도 변화는 20mm×20mm 크기로 절단한 형광판넬조성물을 25W의 형광등으로 20분간 빛을 투사(여기)한 후, 빛이 완전히 차단된 상태(암상태)에서 시간 변화에 따른 발광강도를 측정하였다.

도 3은 [표 1] 에 제시된 조성비로 제조한 형광판넬조성물A의 시간 경과에 따른 발광강도 변화와, 또한 형광판넬조성물A과의 상호비교를 위하여 동일한 조성비의 형광체를 형광판넬조성물 전체에 균일하게 분산시켜 제조한 기존 방법의 형광판넬조성물의 발광강도 변화를 각각 나타낸 도면이다. 도면에서와 같이 본 발명을 통하여 제조된 형광판넬조성물A와 기존 방법의 형광판넬조성물의 발광강도 변화는 시간에 따라 지수함수적으로 감소하는 스트론티움 알루미네이트(Sr-Al-O)계 장잔광 형광체의 일반적인 특성을 나타내었다. 그러나 본 발명을 통하여 제조된 형광판넬조성물A는 동일한 조성비의 형광체를 형광판넬조성물 전체에 균일하게 분산시켜 제 조한 기존 방법의 형광판넬조성물에 비해 초기 발광강도가 10%정도 증가되었을 뿐만 아니라 본 발명에서 측정한 모든 시간 범위에서 뛰어난 발광특성을 나타내었다. 이러한 본 발명에 있어서 발광효율 개선 효과는 형광판넬조성물 제조시 동일한 비율(조성비)의 형광체분말을 혼입하였다고 할지라도 발광층(10)이 형광판넬조성물의 표면 상판위에만 형성된 형광판넬조성물A의 경우, 표면 발광층내의 형광체 밀도 증가에 따른 발광효율의 극대화로 인하여 초기 발광강도뿐만 아니라 본 발명에서 측정한 모든 시간 범위에서 뛰어난 발광효율 개선 효과를 나타낸 것으로 인식된다.

[표 1]

＜실시예 2＞

본 실시예는 하기 [표 2] 에 제시된 조성비의 스트론티움 알루미네이트(Sr-Al-O)계 장잔광 형광체분말, 에폭시수지, 경화제 및 유리비드를 이용하여 상기 ＜실시예 1＞과 동일한 공정으로 액상의 슬러리를 제조한 후, 판상의 틀(Mould)에 주입하여 상온에서 120분간 정도 경화시켜 형광판넬의 전체 두께(T) 5mm, 표면 발광층(10) 두께(t) 1.7mm인 도 2의 형광판넬조성물B를 제조하여, 상기의 ＜실시예 1＞과 동일한 측정 조건에서 형광판넬조성물B의 시간 변화에 따른 발광강도를 측정하였다.

도 4는 스트론티움 알루미네이트(Sr-Al-O)계 장잔광 형광체이외에 보조 첨가제로 첨가한 유리비드의 영향을 검토하기 위한 형광판넬조성물B의 시간 변화에 따른 발광강도 변화를 나타낸 도면이며, 또한 유리비드가 첨가되지 않은 형광판넬조성물A의 발광강도 변화를 상호 비교하여 나타내었다. 도면에서와 알 수 있는 바와 같이 본 실시예를 통하여 제조된 형광판넬조성물B는 형광판넬조성물A에 비하여 암상태에서 측정한 초기 발광강도가 3.5% 정도 향상되었을 뿐만 아니라, 본 발명에서 측정한 모든 시간 범위에서 뛰어난 발광특성을 나타내었는데, 이는 보조첨가제로 첨가한 유리비드가 발광효율 및 발광강도의 증대에 기여했기 때문이다.

[표 2]

또한 상기에서 예시한 유리비드의 보조 첨가제이외에 백색안료, 형광안료 및 광변색 색소(Photorome) 등의 실시예를 제시하지는 않았으나, 이러한 보조 첨가제 또한 형광판넬조성물의 광학적·물리적 특성을 개선할 수 있으므로 어떠한 것도 사용이 가능한 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 형광판넬조성물의 기재를 구성하는 주성분인 고분자수지와 경화속도 조절을 위해 첨가하는 경화제의 비율을 바람직하게 조절하여 고체상태의 형광체분말 및 보조첨가제와 액체상태인 고분자 수지와의 비중차에 의한 침강현상을 이용함으로써 형광판넬조성물에 있어서 기재(20)와 함께 일체형으로 형성된 발광층(10)을 현광판넬조성물의 표면 상판위에만 형성시킨, 즉 발광층(10)/기재(20)의 적층구조를 단일공정으로 제조하여 제조공정의 완성도를 높였을 뿐만 아니라 고가인 형광체 절감 및 발강강도 향상을 꾀하였으며, 또한 본 발명은 형광체분말을 단독으로 이용하거나 또는 상기 형광체분말과 함께 유리비드 등과 같은 형광체의 광학적 특성을 향상시킬 수 있는 보조 첨가제를 혼용함으로써 형광판넬조성물의 특성을 배가시켰다.

Claims

고분자 수지에 형광체 및 보조첨가제를 혼재시켜 제조한 형광판넬조성물에 있어서,

기재와 함께 일체형으로 형성된 발광층을 형광판넬조성물의 표면 상판위에만 형성시킨 발광층/기재의 적층구조인 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물.
청구항 제 1항에 있어서,

상기 발광층이 전체 형광판넬조성물 두께 대비 50% 이하인 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물.
청구항 제 1항에 있어서,

상기 발광층이 형광체분말 단독 또는 형광체분말과 보조첨가제가 혼재된 상태인 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물.
고분자 수지에 형광체 및 보조첨가제를 혼재시켜 표면 발광층을 가진 형광판넬조성물을 제조하는 방법에 있어서,

(a) 형광체분말 및 보조 첨가제 등을 고분자 수지와 혼합시키는 단계,

(b) 상기 혼합물에 바람직한 경화속도 조절을 위하여 일정량의 경화제를 첨가하는 단계,

(c) 상기 혼합물을 판상 또는 특정 형상의 틀(Mould)에 캐스팅하거나 주입하는 단계를 거쳐,

(d) 고체상태인 형광체분말 또는 보조 첨가제와 액체상태인 고분자 수지와의 비중차에 의한 침강현상을 이용함으로써 기재와 함께 일체형으로 형성된 발광층이 형광판넬조성물의 표면 상판위에만 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물의 제조방법.
청구항 제 3항에 있어서,

상기 형광체분말이 산화물계 및 황화물계 형광체 중에서 목적하는 색상이나, 구입 여건 등을 고려하여 1종만을 선택하여 사용하거나, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물의 제조방법.
청구항 제 3항에 있어서,

상기의 고분자 수지가 에폭시수지, 메타크릴수지, 페놀수지, 멜라민수지, 아크릴수지, 실리콘수지, 퓨란수지, 우레아수지, 디알릴프탈레이트수지, 석유수지, 플루오로카본수지, 폴리우레탄수지 및 폴리에스테르수지 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물의 제조방법.
청구항 제 3항에 있어서,

상기의 보조 첨가제가 유리비드(Glass Bead), 백색안료, 형광안료, 염료 및 광변색 색소 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물의 제조방법.
청구항 제 7항에 있어서,

상기 유리비드(Glass Bead)의 입자크기는 50∼400 메쉬의 것들을 사용하는 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물의 제조방법.
청구항 제 7항에 있어서,

상기 백색안료가 이산화티타늄(TiO₂), 산화아연(ZnO), 알루미나(Al₂O₃), 실리케이트(SiO₂), 지르코니아(ZrO₂) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 형광판넬조성물의 제조방법.