KR20090021105A - 광변색성 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 광변색 염료를 포함하는 광변색성 조성물을 경화하여 형성된 광변색성 필름, 이를 포함하는 제품, 및 상기 광변색성 필름의 제조방법을 제공한다.
광변색성 필름

Description

광변색성 필름 및 이의 제조방법{PHOTOCHROMIC FILMS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 광변색성 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 투명성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 두께 편차가 작고, 필름 표면 불량이 적으며, 밀도가 비교적 큰 광변색성 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 출원은 2007년 8월 24일에 한국 특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2007-0085336호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
일반적으로 차량이나 건물의 유리 등과 같이 광투과성이고 용도상 직사광선을 장기간 직접 받아야 하는 물품에, 빛의 일부을 차단시키기 위하여 유색의 필름을 도포하거나, 표면에 금속성분을 진공증착한 유리를 사용하는 방법이 사용되고 있다. 그러나, 이들 방법에 의하면 광량에 상관없이 언제나 일정비율의 가시광선을 차단하게 되어 야간이나 흐린 날에는 시야가 어두워지는 결점이 있다.
기존에 광변색성 필름으로 명칭된 제품들이 몇몇 있었으나, 대부분 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, ABS 등의 수지를 마스터배치화하여 성형 압출한 필 름들이었다. 이러한 필름들은 대부분 투명성이 좋지 못하여 농업용 필름 등과 같이 투명성이 요구되지 않는 곳에 사용되었으며, 고도의 시야 확보가 필요한 자동자용 광변색성 필름으로는 사용이 불가능하였다.
대한민국 특허공개공보 제2003-0089544호에는 폴리에스테르(PET) 필름을 기초 필름으로 하고, 그 필름에 적당한 두께로 광변색성 아크릴계 점착제를 코팅하여 제조한 광변색성 필름을 차량용 선팅 필름으로 사용하고자 한 시도가 기재되어 있으나, 이 경우 광변색성 필름의 내구성이 좋지 못하여 쉽게 손상되는 문제점이 있다.
한편, 광변색성 필름을 비롯한 필름의 제조 방법 중 캐스팅 방법은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유리 등으로 이루어진 2장의 셀 캐스팅 판 사이에 필름의 두께 조절을 위한 연질 또는 경질의 개스킷을 넣어 봉합한 뒤 중합성 원료를 채우고, 이를 항온수조나 오븐에서 경화시킨 후 필름을 분리하는 방식으로 수행된다.
상기와 같은 캐스팅 방법에 의하여 두께가 1 mm를 초과하는 필름을 제조하는 데는 특별히 문제가 없으나, 두께가 1 mm 이하인 박형의 필름을 제조시에는 경화도중 필름에 주름이 형성되거나, 필름 표면에 불량이 발생되는 등 필름이 변형되는 문제가 있다. 특히, 필름을 형성하기 위한 재료로서 고분자 자체를 용매에 용해시켜 사용하는 경우에 비하여, 단량체를 직접 주형에 주입하여 캐스팅하는 경우에는 필름이 중합 및 경화되면서 수축하기 때문에 두께의 균일도를 달성하기가 더욱 어렵다. 그러나, 고분자 자체를 사용하는 경우보다 단량체를 이용하여 필름을 성형하는 경우 필름의 밀도를 높일 수 있는 장점이 있어, 상기와 같은 문제 없이 단량체 를 이용하여 두께가 1mm 이하인 필름을 제조하기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 자동차나 건물용 유리에 적용될 수 있도록 투명성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 두께 편차가 작고, 필름 표면 불량이 적으며, 밀도가 상대적으로 큰 광변색성 필름 및 이를 포함하는 제품을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 하나의 목적은 상기와 같은 광변색성 필름을 두께 1mm 이하의 박형으로 제조하는 경우에도 두께 편차가 적고, 표면 불량이 적은 광변색성 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 광변색 염료를 포함하는 광변색성 조성물을 경화하여 형성된 광변색성 필름을 제공한다.
또한, 본 발명은 투명 기판 및 상기 투명 기판의 적어도 1면에 구비된 상기 광변색성 필름을 포함하는 투명 제품을 제공한다.
또한, 본 발명은 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판 사이에 배치되는 개스킷으로부터 형성되는 공간부에 광변색성 조성물을 주입하고, 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 경화 단계를 거친 후의 상기 개스킷의 수축율이 10% 이상인 것을 특징으로 하는 광변색성 필름의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판 사이에 배치되는 개스킷으로부터 형성되는 공간부에 광변색성 조성물을 주입하고, 경화시키는 단계를 포함하 고, 상기 경화 단계를 거친 후의 상기 개스킷의 수축율이 상기 광변색성 조성물의 수축율과 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 광변색성 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 광변색성 필름은 투명성 및 내구성이 우수할 뿐만 아니라, 두께 편차가 작고, 표면 불량이 적으며, 밀도가 상대적으로 크다. 또한, 본 발명에 따른 광변색성 필름의 제조방법은 필름을 두께 1mm 이하의 박형으로 제조하는 경우에도 두께 편차가 적고, 표면 불량이 적은 필름을 제공할 수 있다.
이하에서 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 광변색성 필름은 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 광변색 염료를 포함하는 광변색성 조성물을 경화하여 형성된 것을 특징으로 한다. 본 명세서에 있어서 (메타)아크릴레이트는 아크릴레이트와 메타크릴레이트를 모두 포함하는 것으로 해석된다.
본 발명에 따른 광변색성 필름은 상기와 같이 광변색 염료와 함께 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체를 포함하는 광변색성 조성물로부터 형성되기 때문에 낮은 산소 투과율을 나타내고, 이에 의하여 내구성이 우수하다. 구체적으로 설명하면, 광변색성 필름에서 광변색 염료로는 스피로-옥사진이나 나프토피란 계열의 유기화합물이 사용되는데, 이들 염료들은 UV 광 조사에 의하여 개환(ring opening)되어 착색(coloration)되었다가, UV 광의 조사를 멈추면 폐환(ring closing)이 일어나 탈색(decoloration)된다. 상기 광변색 염료는 색상을 띠고 있는 개환 상태에서는 산소에 의하여 형성된 과산화 라디칼(peroxi radical)에 의하여 광산화(photo-oxidation)가 일어나 화합물의 분해가 시작된다. 따라서, 광변색성 필름의 산수 투과도를 낮추는 것은 필름의 내구성을 향상시키는데 중요한 역할을 한다. 본 발명에서는 광변색성 조성물의 성분으로서 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체를 사용하는데, 이 단량체는 광변색 염료의 구조 변화가 일어날 수 있는 자유 용적(free volume)을 제공함과 동시에 산소투과도가 낮은 구조를 제공한다. 본 발명에 따른 광변색성 필름은 산소투과도가 300cc/m2·day·atm 이하, 더욱 바람직하게는 100cc/m2·day·atm 이하이다. 또한, 본 발명에 따른 광변색성 필름은 투명성이 우수하며 변색시 광학 밀도(optical density, transmittance at λmin)가 35% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하이다.
또한, 본 발명에서는 광변색성 필름의 형성 재료가 고분자가 아니고 단량체이기 때문에 용매를 사용하지 않고 필름을 형성할 수 있고, 이에 의하여 고분자에 용매를 첨가하여 필름을 형성하는 경우에 비하여 필름 형성 공정상 발생할 수 있는 매트릭스 포어(matrix pore)의 발생을 줄일 수 있다. 이에 의하여 본 발명에 따른 광변색성 필름은 상대적으로 밀도가 크다.
또한, 본 발명에 따른 광변색성 필름이 이하에서 더욱 상세하게 설명할 본 발명에 따른 광변색성 필름의 제조방법에 의하여 제조되는 경우에는 두께가 1mm 이하의 박형으로 제조되는 경우에도 두께편차가 30% 이내일 수 있으며, 바람직하게는 10% 이내일 수 있고, 더욱 바람직하게는 5% 이내일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변색성 필름은 내후성의 척도로서 λmin(transmittance 값이 가장 작은 파장값)에서의 투과도가 초기의 변색시 투과도의 절반까지 증가하는 데 걸리는 시간이 1,000 시간 이상, 바람직하게는 1,500 내지 2,000 시간이다. 상기 λmin에서의 투과도가 초기의 변색시 투과도의 절반까지 증가하는 데 걸리는 시간을 측정하기 위하여, 촉진 내후성 시험기인 ATLAS UV 2000에서 UVA 형광 램프를 사용하여 340 nm의 광량 0.77W/m2, 60℃인 조건으로 8시간 조사, 50℃에서 4시간 컨덴세이션(condensation)을 반복하는 사이클(cycle)에 샘플을 노출시켜 광학밀도를 측정하는 방법을 이용할 수 있다(ASTM G 154-99).
본 발명에 있어서, 상기 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체로는 비스페놀 A계 아크릴레이트 모노머; 폴리알킬렌 글리콜계 디(메타)아크릴레이트 및 그 외의 다관능성 아크릴레이트 모노머 등을 사용할 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체는 본 발명의 광변색성 필름을 형성하기 위한 광변색성 조성물 중 50중량% 이상, 바람직하게는 70중량% 이상, 더욱 바람직하게는 80중량% 이상 포함될 수 있다.
상기 비스페놀 A계 아크릴레이트 모노머로는 바람직하게는 디(메타)아크릴레이트를 사용할 수 있으며, 구체적으로 BP4PA(Diacrylate of propylene oxide modified bisphenol A, KYOEISHA Chemical Co. Ltd.) 등이 있다.
상기 폴리알킬렌 글리콜계 디(메타)아크릴레이트로는 예를 들면 반복단위 2 내지 20개의 에톡시기를 함유하는 비스페놀 A 에톡실레이트 디(메타)아크릴레이트, 반복단위 2 내지 20개의 프로폭시기를 함유하는 비스페놀 A 프로폭실레이트 디(메타)아크릴레이트, 반복단위 2 내지 20개의 에폭시기 및 프로폭시기를 함유하는 비스페놀 A 알콕실레이트 디(메타)아크릴레이트, 비스페놀 A 글리세롤레이트 디메타크릴레이트, 비스페놀 A 글리세롤레이트(1 글리세롤/페놀) 디메타크릴레이트, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
그외 다관능성 아크릴레이트 모노머로는 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA, dipentaerythritol hexa acrylate), 디펜타에리스리톨 하이드록시 펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트(TMPTA), 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트, 트리메틸프로판 에톡시 트리아크릴레이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
더욱 구체적으로, 상기 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체로서 BP4PA, EGDA(ethlyeneglycoldiacrylate), EGDMA(ethyleneglycoldimethacrylate), DPHA(dipentaerythritol hexa acrylate), TMPTA(trimethylene propyl triacrylate)를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 BP4PA, EGDA(ethlyeneglycoldiacrylate) 및 EGDMA(ethyleneglycoldimethacrylate)의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 광변색성 조성물에 방향족 고리를 포함하는 비닐계 단량체를 추가로 첨가할 수 있으며, 예컨대 스티렌(styrene), 디비닐벤 젠(divinylbenzene) 등을 사용할 수 있다. 상기 방향족 고리를 포함하는 비닐계 단량체는 광변색 염료를 녹이는 역할을 할 수도 있다. 본 발명에 있어서, 상기 방향족 고리를 포함하는 비닐계 단량체를 사용하는 경우 이는 본 발명의 광변색성 필름을 형성하기 위한 광변색성 조성물 중 30 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 쇄(chain)의 길이가 짧은 디비닐벤젠(divinylbenzene) 및 EGDMA(ethyleneglycoldimethacrylate) 사용하는 경우, 이들 성분의 양을 조절함으로써 필름 형성시 적절한 가교 정도와 구조를 달성할 수 있다. 이에 의하여 필름이 산소 투과도가 낮은 구조를 갖도록 할 수 있어 광변색성 필름의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 광변색성 필름을 형성하기 위한 광변색성 조성물에는 관능기들의 이중결합 사이에 위치하는 C-C 결합 개수가 15개 이상인 장쇄 단량체가 총단량체중 50중량% 이상, 바람직하게는 70중량% 이상, 더욱 바람직하게는 80중량% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 장쇄 단량체로는 BP4PA, 9-EGDA 등이 있다. 또한, 본 발명에 따른 광변색성 필름을 형성하기 위한 광변색성 조성물에는 관능기들의 이중결합 사이에 위치하는 C-C 결합 개수가 15개 미만인 단쇄 단량체가 총단량체중 50중량% 미만인 것이 바람직하다. 단쇄 단량체로는 EGDMA, DVB, 헥사아크릴레이트, 펜타아크릴레이트, 트리아크릴레이트 등이 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광변색 염료로는 당기술분야에 알려져 있는 것들을 사용할 수 있으며, 예컨대 스파이로피란(spiropyran) 계열, 펄지드(fulgide) 계열, 펄지미드(fulgimide) 계열, 아조-벤젠(azo-benzene) 계열, 바이올로겐(viologen) 계열, 스피로-옥사진(spiro-oxazine) 계열, 또는 나프토피란(naphtopyran) 계열의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 특정 화학구조 계열의 화합물이란 그 화학 구조를 코어 구조로 포함하는 화합물로서, 그 화학 구조만으로 이루어진 화합물 및 그 유도체를 모두 포함한다. 본 발명에서는 스피로-옥사진 계열이나 나프토피란 계열 화합물을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 광변색 염료는 0.01중량% ~ 5중량%, 바람직하게는 0.1중량% ~ 3중량%로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 광변색성 필름을 형성하기 위한 광변색성 조성물에는 당기술분야에 알려져 있는 첨가제를 최종 용도를 위한 물성을 저해하지 않는 범위내에서 첨가할 수 있다. 예컨대, 중합개시제, 안정화제, 자외선 흡수제, 산화방지제, 연쇄이동제, IR 흡수제, 소포제, 대전방지제, 이형제 등을 첨가할 수 있다. 이들 첨가제는 각각 0.01중량% ~ 5중량%로 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 단량체들을 중합시키기 위하여 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-(2,4-디메틸이소발레로니트릴), 2,2'-아조비스(4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴), 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카르보니트릴) 등의 아조계 중합개시제나, 라우로일퍼옥사이드, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디이소프로필퍼옥시디카보네이트, 디시클로헥산퍼옥시디카보네이트 등의 과산화물계 중합개시제를 사용할 수 있다.
산화방지제로는 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)로서 페놀(phenol) 계열, 히드록시아민(hydroxylamine) 계열, 락톤(lactone) 계열 등을 들 수 있고, 자 외선 흡수제로는 트리아진(triazine) 계열, 벤조트리아졸(benzotriazole) 계열, 벤조페논(benzophenone) 계열 등을 들 수 있다. 안정화제로는 힌더드 아민 광 안정제(hindered amine light stabilizer)를 들 수 있다. 상기 이형제로는 PDMS(polydimethylsiloxanes), 폴리실록산 폴리에테르 공중합물, 불소계 표면처리제 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 광변색성 필름은 두께가 1mm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 광변색성 필름은 압출성형, 캐스팅, 블레이드, 스핀 코팅 법 등에 의하여 형성될 수 있으나, 후술하는 본 발명에 따른 방법에 따라 캐스팅에 의하여 제조되는 것이 가장 바람직하다.
본 발명에 따른 광변색성 필름은 특별히 제한되지 않고 당기술분야에 알려져 있는 용도로 사용될 수 있다. 예컨대 차량용 또는 건축용 유리, 고내구성 스키 고글, 기능성 간판 등에 사용될 수 있다.
본 발명의 하나의 실시상태에 따르면, 본 발명에 따른 광변색성 필름은 2장의 투명 기판 사이에 삽입된 상태로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 광변색성 필름을 형성한 후 상기 투명 기판에 접착층을 이용하여 접착할 수도 있고, 상기 투명 기판에 직접 코팅하여 광변색성 필름으로 형성할 수도 있으며, 2장의 투명 기판 사이에 광변색성 조성물을 채우고 열과 압력을 가하여 2장의 투명 기판 사이에 삽입할 수도 있다.
상기 투명 기판은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있으며, 상기 유리로는 안전유리 또는 강화유리일 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 광변색성 필름을 포함하는 제품의 일 예를 나타낸 단면도이다. 도 3에 도시된 제품(10)은 투명 기판(11, 15) 사이에 본 발명에 따른 광변색성 필름(13)이 삽입된 구조를 갖는다. 도 4는 2장의 투명 기판(21, 25)과 그 사이에 구비된 광변색성 필름(23)이 접착층(22, 24)에 의하여 접착된 구조의 제품(20)의 단면도를 예시한 것이다.
본 발명은 또한 전술한 광변색성 필름을 두께 1mm 이하의 박형으로 제조하는 경우에도 두께 편차가 적고, 표면 불량이 적은 필름을 제공할 수 있는 광변색성 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 실시상태에 따르면, 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판 사이에 배치되는 개스킷으로부터 형성되는 공간부에 광변색성 조성물을 주입하고, 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 경화 단계를 거친 후의 상기 개스킷의 수축율이 10% 이상인 것을 특징으로 하는 광변색성 필름의 제조방법을 제공한다. 구체적으로 설명하면, 상기 광변색성 필름을 캐스팅 방법으로 제조하는 경우 외부공기 유입을 차단하고 닫힌 상태에서 라디칼 중합을 통하여 경화되어 제조된다. 이 경화단계에서 아크릴의 수축이 일어나게 되며, 현재 공정 시스템에서는 약 10%의 수축이 일어난다. 두께가 1mm 이하인 박형 필름의 경우는 상기와 같은 아크릴의 수축을 개스킷의 수축율로 보상하지 않는다면 필름의 표면에 주름이 잡히게 된다. 따라서, 수축율이 10% 이상인 개스킷을 사용하여야 표면 상태가 양호한 두께 1mm 이하의 광변색성 필름을 얻을 수 있다. 하지만 수축율이 50%를 초과하는 개스킷을 사용하게 되면 중합시 개스킷에 함유된 공기 기포들이 아크릴 사이로 침투함으로써 아크릴 중합을 저해할 수 있고 기포의 유입 통로들이 아크릴 표면에 나타남으로써 표면 불량이 생길 수 있다. 또한 아크릴 모노머가 새어나갈 수 있다.
또한, 본 발명의 또 하나의 실시상태에 따르면, 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판 사이에 배치되는 개스킷으로부터 형성되는 공간부에 광변색성 조성물을 주입하고, 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 경화 단계를 거친 후의 상기 개스킷의 수축율이 상기 광변색성 조성물의 수축율과 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 광변색성 필름의 제조방법을 제공한다. 구체적으로 설명하면, 경화된 아크릴 시트는 경화가 일어날 때 수축이 일어나면서 빈 공간에 진공압이 발생하게 되는데, 이것은 상 하부 유리판에 인력으로 작용하게 된다. 만약, 개스킷의 수축율이 광변색성 조성물의 수축율보다 낮으면, 진공압이 발생하여 유리판 사이의 공간이 포물선 형으로 줄어들게 되어 중앙에 가까울수록 필름 두께가 얇아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 광변색성 조성물의 수축율과 같거나 더 큰 수축율을 갖는 개스킷을 사용함으로써 표면 상태가 양호하고 두께가 일정한 두께 1mm 이하의 광변색성 필름을 얻을 수 있다. 이 때 사용하는 개스킷의 수축율은 광변색성 조성물의 그것보다 최소 1배에서 최대 10배까지이다.
본 발명에 따른 광변색성 필름의 제조방법에 있어서, 상기 개스킷 재료는 광변색성 조성물에 용해되지 않으면서 전술한 바와 같은 경화에 따른 수축율을 갖는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예컨대 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리비닐클로라이드, 발포 PDMS(polydimethylsiloxanes), 발포 폴리스티렌, 발포 우레탄 등을 이용할 수 있다. 상기 개스킷은 내부가 비어 있는 중공 형태일 수도 있고, 내부가 채워져 있는 형태일 수도 있다. 또한, 그 단면은 원형, 직사각형, 사다리꼴 등일 수 있고, 이들은 뿔 모양일 수도 있다. 당 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자는 원하는 필름 두께에 따라 개스킷의 두께를 정할 수 있으며, 개스킷의 크기는 얻고자 하는 필름의 크기에 맞추어 정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기판 재료는 당 기술분야에 알려져 있는 것이라면 제한되지 않고 사용할 수 있다. 예컨대, 유리, 금속, 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있으나, 유리가 가장 바람직하다. 또한, 상기 기판은 표면이 편평할 수도 있으나, 필요에 따라 표면에 특정 형상을 갖는 것일 수도 있다. 바람직한 기판의 두께는 기판의 크기와 종류에 따라 다른데, 개스킷과 기판이 접착되었을 때 기판이 휘어지지 않을 정도의 두께를 가지고 있어야 한다. 예를 들어 1m2 면적의 유리기판인 경우 두께가 5mm 이상인 것이 바람직하다.
필요에 따라, 상기 개스킷과 기판을 접착하기 위한 접착시트가 상기 개스킷과 기판 사이에 구비될 수 있으며, 또는 상기 개스킷과 기판을 봉합하기 위한 실링필름이 사용될 수도 있다.
본 발명에 있어서, 추가로 상기 광변색성 조성물을 주입하기 전에 상기 개스킷과 기판의 표면에 표면 이형제를 도포하거나, 상기 광변색성 조성물에 표면이형제를 첨가할 수 있다. 표면이형제로는 PDMS(polydimethylsiloxanes), 폴리실록산 폴리에테르 공중합물, 불소계 표면처리제 등이 사용될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 광변색성 조성물을 경화하기 위한 조건은 다음과 같이 할 수 있다. 상압조건하에 25℃에서 시작하여 2~5시간에 걸쳐 100℃까지 점차 적으로 온도를 높인다. 100℃에서 1~3시간 유지한 후 2~5시간에 걸쳐 25℃까지 온도를 내려 필름을 경화한다. 다만, 상기 조건에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 당기술분야에 알려져 있는 경화조건을 이용할 수도 있다.
본 발명에 따른 방법은 경화단계 후 기판 및 개스킷을 분리하고 아크릴 필름을 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면 20cm X 20cm 이상의 필름을 두께 1mm 이하, 바람직하게는 0.1 내지 0.5mm, 더욱 바람직하게는 약 0.3mm로 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 필름은 두께 편차가 적다. 두께 편차는 필름의 용도에 따라 다르지만, 바람직하게는 두께 편차가 30% 이하인 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 10% 미만인 것이 좋다.
이하에서 본 발명을 실시예 및 비교예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 이들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
3mm 두께의 유리판 두 장의 가장자리에 진공 압착하에서의 경화시 두께 500 ㎛(micrometer)에서 400 ㎛로 20%의 수축율을 나타내는 발포 PVC(폴리비닐클로라이드)로 이루어진 개스킷을 대었다. 이어서, 유리판 사이에 하기 표 1의 성분으로 이루어진 광변색성 조성물(수축율: 17%)을 채운 후, 상압조건하에 25℃에서 시작하여 4시간에 걸쳐 100℃까지 점차적으로 온도를 높이고, 100℃에서 2시간 유지한 후 4시간에 걸쳐 25℃까지 온도를 내려 경화시켰다. 경화 후 유리판 및 개스킷으로부터 분리한 필름의 두께 편차는 5% 이내로, 두께가 최고 410 ㎛ 최저 395 ㎛ 이었다. 또한, 상기 필름의 변색시 광학 밀도는 20% 미만이었고, 산소 투과도는 100 cc /m2·day·atm이었다. 촉진 내후성 시험기인 ATLAS UV 2000에서 UVA 형광 램프를 사용하여 340 nm 의 광량 0.77W/m2, 60℃인 조건으로 8시간 조사, 50℃에서 4시간 컨덴세이션(condensation)을 반복하는 사이클(cycle)에 샘플을 노출시켜 광학밀도를 측정하고, λmin에서의 투과도가 초기의 변색시 투과도의 절반까지 증가하는 데 걸리는 시간을 측정한 결과 1540 시간이었다.
[표 1]
성분 화합물 종류 함량 (중량비)
모노머 BP4PA(KYOEISHA사) 30.00
스티렌 8.00
디비닐벤젠(DVB) 20.00
9-EGDA(KYOEISHA사) 40.00
TMPTA(SK Cytech사) 2.00
중합개시제 V-65(Wacko사) 0.2
염료 James Robinson사의 Palatinate Purple 1.0
안정화제 HALS(hindered amine light stabilizer)[Tinuvin 144 (Ciba)] 2.0
실시예 2
캐스킷으로서 진공 압착하에서의 경화시 두께 400 ㎛에서 300 ㎛으로 25%의 수축율을 나타내는 발포 PE(폴리에틸렌)를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 경화 후 유리판 및 개스킷으로부터 분리한 필름의 두께 편차는 8% 이내로, 두께는 최고 330 ㎛ 최저 305 ㎛ 이었다. 또한, 상기 필름의 변색시 광학 밀도는 20% 미만이었고, 산소 투과도는 100 cc /m2·day·atm이었다. 촉 진 내후성 시험기인 ATLAS UV 2000에서 UVA 형광 램프를 사용하여 340 nm 의 광량 0.77W/m2, 60℃인 조건으로 8시간 조사, 50℃에서 4시간 컨덴세이션(condensation)을 반복하는 사이클(cycle)에 샘플을 노출시켜 광학밀도를 측정하고, λmin에서의 투과도가 초기의 변색시 투과도의 절반까지 증가하는 데 걸리는 시간을 측정한 결과 1550 시간이었다.
실시예 3
캐스킷으로서 진공 압착하에서의 경화시 두께 300 ㎛에서 299 ㎛ 이상으로 0.1%의 수축율을 나타내는 발포되지 않은 PVC를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 필름을 제조하였다. 경화 후 유리판 및 개스킷으로부터 분리한 필름의 두께 편차는 56% 이내로, 두께는 최고 350 ㎛ 최저 180 ㎛ 이었다. 또한, 상기 필름의 변색시 광학 밀도는 22% 미만이었고, 산소 투과도는 100 cc /m2·day·atm이었다. 촉진 내후성 시험기인 ATLAS UV 2000에서 UVA 형광 램프를 사용하여 340 nm의 광량 0.77W/m2, 60℃인 조건으로 8시간 조사, 50℃에서 4시간 컨덴세이션(condensation)을 반복하는 사이클(cycle)에 샘플을 노출시켜 광학밀도를 측정하고, λmin에서의 투과도가 초기의 변색시 투과도의 절반까지 증가하는 데 걸리는 시간을 측정한 결과 1400 시간이었다.
비교예
폴리카보네이트 필름 상에 하기 표 2의 성분으로 이루어진 열경화형 폴리우 레탄 수지 조성물을 코팅하여 광변색층을 형성한 필름의 산소 투과율 및 내구성을 측정하였다. 얻어진 필름의 코팅의 두께 편차는 18% 이었고, 변색시 광학밀도는 31%이었으며, 실시예에서와 같은 방법으로 λmin에서의 투과도가 초기의 변색시 투과도의 절반까지 증가하는 데 걸리는 시간을 측정한 결과 170시간이었다.
[표 2]
성분 화합물 종류 중량(g) 중량%
폴리우레탄 Estane 5701 (NOVEON사) 500 10.31
용 매 Cyclohexanone 2833 58.43
IPA 1490 30.73
염 료 James Robinson사의 Palatinate Purple 25.7 0.53
총 계 4848.7 100.00
도 1은 광변색성 필름을 캐스팅하기 위한 2장의 기판과, 2장의 기판 사이에 배치되는 개스킷(gasket)의 배치 순서를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 광변색성 필름을 캐스팅하기 위한 2장의 기판과, 2장의 기판 사이에 배치되는 개스킷이 적층된 상태의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광변색성 필름을 포함하는 제품의 일 예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 광변색성 필름과 접착층을 포함하는 제품의 일 예를 나타낸 단면도이다.

Claims (20)

  1. 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 광변색 염료를 포함하는 광변색성 조성물을 경화하여 형성된 광변색성 필름.
  2. 청구항 1에 있어서, 변색시 광학 밀도(optical density)가 35% 이하이고, 산소투과도가 300cc/m2·day·atm 이하이며, λmin(transmittance 값이 가장 작은 파장값)에서의 투과도가 초기의 변색시 투과도의 절반까지 증가하는 데 걸리는 시간이 1,000 시간 이상인 것인 광변색성 필름.
  3. 청구항 1에 있어서, 두께가 1mm 이하이고, 두께편차가 30% 이내인 광변색성 필름.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체는 비스페놀 A계 아크릴레이트 모노머 및 폴리알킬렌 글리콜계 디(메타)아크릴레이트 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것인 광변색성 필름.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레 이트계 단량체는 BP4PA, EGDA(ethlyeneglycoldiacrylate) 및 EGDMA(ethyleneglycoldimethacrylate)를 포함하는 것인 광변색성 필름.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체는 디펜타에리스리톨 헥사아크릴레이트(DPHA, dipentaerythritol hexa acrylate), 디펜타에리스리톨 하이드록시 펜타아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리스리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸렌 프로필 트리아크릴레이트(TMPTA), 프로폭시레이티드 글리세롤 트리아크릴레이트 및 트리메틸프로판 에톡시 트리아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 포함하는 것인 광변색성 필름.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 2 이상의 관능기를 갖는 다관능성 (메타)아크릴레이트계 단량체는 상기 광변색성 조성물 중 50중량% 이상 포함되는 것인 광변색성 필름.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 광변색성 조성물은 방향족 고리를 포함하는 비닐계 단량체를 30 중량% 이하로 포함하는 것인 광변색성 필름.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 방향족 고리를 포함하는 비닐계 단량체는 스티렌(styrene) 및 디비닐벤젠(divinylbenzene)을 포함하는 것인 광변색성 필름.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 광변색성 조성물은 관능기들의 이중결합 사이에 위치하는 C-C 결합 개수가 15개 이상인 장쇄 단량체를 총단량체중 50 중량% 이상 포함하고, 관능기들의 이중결합 사이에 위치하는 C-C 결합 개수가 15개 미만인 단쇄 단량체가 총단량체중 50 중량% 미만 포함하는 것인 광변색성 필름.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 광변색 염료로는 스피로-옥사진 계열이나 나프토피란 계열의 유기 화합물인 것인 광변색성 필름.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 광변색성 조성물은 중합개시제, 안정화제, 자외선 흡수제, 산화방지제, 연쇄이동제, IR 흡수제, 소포제, 대전방지제 및 이형제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것인 광변색성 필름.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 광변색성 필름은 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판 사이에 배치되는 개스킷으로부터 형성되는 공간부에 광변색성 조성물을 주입하고, 경화시켜 형성된 것으로서, 상기 개스킷은 경화 단계를 거친 후의 수축율이 10% 이상인 것을 특징으로 하는 광변색성 필름.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 광변색성 필름은 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판 사 이에 배치되는 개스킷으로부터 형성되는 공간부에 광변색성 조성물을 주입하고, 경화시켜 형성된 것으로서, 상기 개스킷은 경화 단계를 거친 후의 수축율이 상기 광변색성 조성물의 수축율과 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 광변색성 필름.
  15. 투명 기판 및 상기 투명 기판의 적어도 1면에 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 하나의 항에 따른 광변색성 필름이 구비된 투명 제품.
  16. 청구항 15에 있어서, 2장의 투명 기판 사이에 상기 광변색성 필름이 삽입된 구조를 갖는 투명 제품.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 투명 기판과 상기 광변색성 필름 사이에 접착층이 구비된 투명 제품.
  18. 청구항 15에 있어서, 상기 투명 제품은 건축용 또는 차량용 유리, 고내구성 스키 고글 또는 기능성 간판인 것인 투명 제품.
  19. 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판 사이에 배치되는 개스킷으로부터 형성되는 공간부에 광변색성 조성물을 주입하고, 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 경화 단계를 거친 후의 상기 개스킷의 수축율이 10% 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 하나의 항에 따른 광변색성 필름의 제조방법.
  20. 1쌍의 기판과 상기 1쌍의 기판 사이에 배치되는 개스킷으로부터 형성되는 공간부에 광변색성 조성물을 주입하고, 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 경화 단계를 거친 후의 상기 개스킷의 수축율이 상기 광변색성 조성물의 수축율과 같거나 더 큰 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 하나의 항에 따른 광변색성 필름의 제조방법.
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