KR20130013225A - 광변색 필름을 이용한 자동차용 유리 - Google Patents

광변색 필름을 이용한 자동차용 유리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자외선 조명에 의해 변색되는 광변색 필름을 이용한 자동차용 접합 유리에 관한 것으로, 자동차에 설치되는 각종 유리가 햇빛이나 외부차량의 빛 등 자외선 조명에 의해 동으로 변색될 수 있도록 함으로써 외부조건에 따라 색이 변하면서 외부 빛을 적절히 차단하고 외부 빛이 제거된 상태에서는 다시 원래의 색을 갖도록 하여 안전운행에 기여함과 동시에 편의성을 제공하는 자외선 조명에 의해 변색되는 광변색 필름이 자동차용 유리이다.

Description

광변색 필름을 이용한 자동차용 유리{Glass of Automobile using Color Changeable Film}
본 발명은 자외선과 반응하여 변색되는 광변색 필름을 사용한 자동차용 유리에 관한 것이다.
본 발명은 자외선 조명에 의해 변색되는 자동차용 유리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차에 설치되는 각종 유리가 햇빛이나 외부차량의 빛 등 자외선 조명에 의해 자동으로 변색될 수 있도록 함으로써 외부조건에 따라 색이 변하면서 외부 빛을 적절히 차단하고 외부 빛이 제거된 상태에서는 다시 원래의 색을 갖도록 하여 안전운행에 기여함과 동시에 편의성을 제공하는 자외선 조명에 의해 변색되는 필름을 접합 유리에 부착한 자동차용 유리에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 앞뒤의 시계를 확보하기 위한 프런트/리어 윈도우 글라스와, 좌우의 시계 확보를 위한 도어의 사이드 윈도우 글라스 등 많은 유리가 설치되어 있다.
이와 같이 자동차에 설치되는 유리들은 햇빛을 그대로 통과시키기 때문에 자동차의 실내에 햇빛이 입사되어 차내 온도가 급격히 상승됨과 아울러 운전자 및 탑승객이 직사광선으로 인하여 명확한 시야를 확보할 수 없게 된다.
따라서 이를 조금이라도 방지하기 위해 차 유리에 선팅을 하여 차내로 입사되는 햇빛을 차단하거나, 또는 운전석과 조수석에 선바이저를 부착하여 필요에 따라 적절히 사용토록 하였다.
그러나, 상기 선바이저는 상, 하, 좌, 우로 회동되게끔 설치되어 있어서 운전자 또는 탑승객이 태양의 위치에 따라 선바이저를 옮겨가며 햇빛에 시선이 노출되지 않도록 해야 하는 번거로움이 있었고, 선바이저의 회동범위와 그 크기가 한정되어 있어 햇빛을 완전히 차단할 수 없었다.
그러므로, 차 유리에 선팅을 하게되면 그러한 불편을 해소 시킬수가 있으나, 종래에는 한번 차 유리에 선팅을 하게되면 정해진 일정한 색상이 항상 고정되어 있어 야간에는 오히려 밖의 시야를 가려 교통사고를 유발하는 등의 문제점이 있었다.
또한 광변색 필름 자체는 공기 중의 산소와 수분에 취약하여, 광변색 필름을 대기 중에 노출시키는 경우에는 장기간 사용하지 못하는 문제점이 있어 광변색 필름을 밀폐할 수 있는 구조가 필요하다는 문제가 있었다.
본 발명은 1) 주행 시에는 태양광의 자외선에 의해 자동 변색되어 선팅 효과를 가지고, 2) 자외선이 없는 야간 주행 또는 실내 주차장 등에서는 자동 소색되어 시인성이 회복되는 듀얼 펑션 기능을 가지는 자외선에 감도를 가지는 광변색 필름을 2장 이상의 접합유리 사이에 밀폐하는 광변색 자동차용 유리에 관한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 자외선 조사에 의해 색상이 변화되는 광변색 필름이 두 겹 이상의 유리 기판 사이에 끼워지는 자동차용 자외선 조사 광변색용 유리를 제공한다.
본원 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다.
(i) 본 발명의 광변색 필름이 끼워진 자동차용 광변색 유리는 자외선에 변색되며 그 강도에 비례하여 자외선의 투과율이 낮아져 선팅 효과 및 차폐 효과를 제공하며, 실내 온도 저감 효과가 있고, 냉방 성능 및 연비를 향상시킨다.
(ii) 또한 야간 시에는 변색이 회복되어 빛의 투과율이 높아져 시인성이 확보되어 야간 운전 및 실내 주차장 주차의 안정성이 겸비된다.
(iii) 본 발명의 광변색 필름이 끼워진 자동차용 광변색 유리는 필름이 대기 중 산소와 수분에 취약하다는 단점을 극복하여 장시간 사용할 수 있다는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에서 광변색 필름 및 접합 필름의 접합 구조에 대한 그림이다.
도 2는 주야간 일사량 측정 실험으로 측정된 일사량 데이터로 좌측 패널 및 우측 패널은 각각 겨울과 여름에 일사량을 측정하였다. 일사량의 단위는 μW/cm2이다. 주간시 일반 유리에 비해 광변색 유리가 일사량을 적게 받고 야간시 동등한 일사량을 가지는 것을 보여준다.
도 3은 주야간의 온도 차이 실험으로 주간시 자외선에 의해 어둡게 변색된 광변색 유리는 일반유리보다 열차단 효과가 크다는 것을 보여준다.
도 4는 본 발명의 광변색 필름이 두 장의 유리 사이에 접합 PVB 필름에 끼워져 자외선을 흡수하고 시인성을 확보하는 원리를 보여주는 그림이다. 각 유리, 광변색 필름, 접합 PVB 필름의 두께 수치가 언급되어 있다.
도 5는 본 발명의 광변색 필름 내에 포함되어 있는 광변색 물질이 변색되는 메커니즘을 보여주고 있으며, 각각 스파이로-나프토사진(위) 및 나프토파이란(아래)의 변색 전 및 변색 후의 구조의 변화를 보여준다.
도 6은 주간의 광변색 유리(운전석) 및 선팅 유리(뒷좌석)의 옆유리의 헤드레스트 은폐 정도를 시험한 사진으로, 각 유리에서 원으로 표시된 부분에서 헤드레스트 식별이 불가한 결과로 나타났다.
도 7은 야간의 광변색 유리(운전석) 및 선팅 유리(뒷좌석)의 옆유리의 시인성 정도를 시험한 사진으로, 선팅 유리는 실내 시인성이 낮은데 반하여, 광변색 유리는 실내 내부가 뚜렷이 잘 보이게 시인성이 높게 나타났다.
도 8은 야간에 자동차 실내에서 광변색 유리를 통해 실외 시인성 정도를 알아보기 위한 사진으로, 광변색 유리는 야간에 실외 시인성이 매우 높으며 미러를 통한 후방의 시야 확보가 용이한 것으로 나타났다.
도 9는 야간에 자동차 실내에서 선팅 유리를 통해 실외 시인성 정도를 알아보기 위한 사진으로, 야간에는 실외의 사물 인식이 어려운 것으로 나타났다.
이하 본 발명을 더욱 자세하게 설명하겠다.
본 발명기술은 자외선을 조사하면 광변색 물질의 구조가 변화하는 것에 의해 색상이 변색되는 광변색 물질을 포함하는 광변색 필름이 두 겹 이상의 유리 기판 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 자동차용 광변색 유리에 관한 것이다.
보다 바람직하게는 광변색 필름이 두 겹의 유리 기판 사이에 끼워지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 광변색 필름 및 유리 기판 사이를 접합하는데 접합 필름을 사용한다.
광변색 필름을 유리 기판에 접합시키기 위해 접합 필름을 사용하는데, 상기 접합 필름에는 예컨대, 접합 PVB(polyvinyl butyral) 필름 또는 EVA(ethyl vinyl acetate) 필름을 이용하여 광변색 필름과 유리 기판을 연결하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 접합 필름의 두께는 0.1 1 mm인 것을 이용하는 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게는 접합 필름의 두께는 0.1 0.5 mm인 것을 이용한다. 접합 필름은 접합성을 높여주고, 차음 및 열차단의 기능을 수행한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 광변색 필름은 0.1 5000 μW/cm2의 외부 자외선 강도의 범위에서 자외선의 강도가 커질수록 광변색 필름의 변색량이 증가하는 것을 특징으로 하는 자동차용 광변색 유리이다.
보다 바람직하게는 외부 자외선 강도의 범위는 10 4000 μW/cm2이며, 가장 바람직하게는 100 - 3000 μW/cm2에서 광변색 필름은 자외선의 파장을 잘 흡수하여 광변색 필름의 변색이 잘 일어난다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 광변색 물질은 스파이로-나프토사진(spiro-naphthoxazine), 나프토파이란(naphthopyran), 트라이아릴메테인, 스틸벤, 아자스틸벤, 나이트론, 펄자이드(fulgide), 스파이로-옥사진, 퀴논, 아조벤젠 또는 다이아릴에텐이 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 공지의 광변색 물질 모두를 포함한다. 보다 바람직하게는 본 발명에서 상기 광변색 물질은 스파이로-나프토사진(spiro-naphthoxazine), 나프토파이란 (naphthopyran)이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 광변색 필름은 그 두께가 0.1 mm 10 mm인 것을 특징으로 하는 자동차용 광변색 유리이다. 보다 바람직하게는 상기 광변색 필름의 두께는 0.1 2 mm이며, 가장 바람직하게는 0.1 0.5 mm이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 광변색 필름에 매트릭스용 모노머, 가교제, 중합개시제, 광변색 염료, 광안정제 또는 기타 첨가제를 단독 또는 2종 이상 혼합하는 것을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 광변색 유리이다.
상기 광변색 필름에 사용되는 매트릭스용 모노머는 아크릴계 수지 유도체를 사용할 수 있으며, BP-4PA(PO- modified 비스페놀 A 디아크릴레이트), 메틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트 등이 있이 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 광변색 필름에 사용되는 가교제는 고분자 결합을 강화시켜 내후성과 투명성을 향상시키는 역할을 하며, p,p’ -비스(아크릴로일옥시)벤조페논이 대표적이다. 상기 중합 개시제는 매트릭스용 모노머를 고분자로 중합 시키기 위한 촉매로 V-65(2,2-아조비스(2,4-디메틸 발레노나이트릴))을 사용한다. 상기 광변색 염료는 색상을 조절하기 위한 역할을 하며, 팔라티네이트 퍼플 등을 사용한다. 상기 광안정제는 고분자의 자외선에 의한 황변 현상을 방지하는 역할을 하며, 티누빈 144(Tnuvin 144)를 사용한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
제조예 1 : 광변색 필름 조성비
본 발명에서 사용될 광변색 필름은 기출원된 대한민국 특허 출원(10-2008-0031353)된 광변색 필름의 제조 방법을 통해 제조 하였다. 하기 표 1에서 광변색 필름을 구성하는 성분을 조성비와 함께 표시하였다.
Figure pat00001
제조예 2 : 광변색 유리의 접합구조 설계
도 1에서 표시하는 것과 같이 상부 유리(도 1의 ①)는 두께가 2.1 mm 또는 1.8 mm인 클리어 유리 기판을 사용하였으며, 변색 속도 및 변색 농도를 고려하여 자외선 투과가 좋은 클리어 유리를 사용하였다. 상부 접합 필름은 0.19 mm 또는 0.38 mm의 EVA (도1의 ②) 을 사용하였고, 상기 제조예 1에서 제조된 광변색 필름(도1의 ③)을 가운데 두고 하부 접합 필름은 0.38 mm의 EVA 또는 PVB를 사용하였으며, 차음 또는 열차단을 고려하여 0.76 mm의 PVB을 사용하였다(도 1의 ④). 하부 유리(도 1의 ⑤)는 2.1 mm 또는 1.8 mm의 Solar(Green, Privacy) 유리 또는 적외선 반사 코팅된 2.1 mm의 Clear(Green) 유리를 사용하였다. 100℃, 압력 0.8 Bar에서 12분 동안 예비 접합 단계를 거쳐, 140℃, 14 Bar, 90분 동안 본 접합 단계를 거쳐 도 1의 자동차용 광변색 유리를 제작하였다.
실시예 1 : 주야간 일사량 측정 실험(겨울)
주간 일사량 측정 실험을 위해 에쿠스(Hyundai) 차량 앞유리 위에 광변색 유리를 장착하여 실험을 진행하였다. 광변색 유리 및 일반 유리를 대조군으로 하여 일사계센서를 사용하여 측정하였다. 상기 일사계센서는 차량 앞유리와 측정하고자 하는 유리 사이에 위치시켰다. 하기 표 2는 본 발명의 실시예에서 사용된 일반 유리 및 광변색 유리의 종류 및 두께를 표시하였다.
구 분 일반 유리 광변색 유리
유리 종류 색 상 CLEAR / 색상
유리 두께( mm ) 5 2.1/2.1
도 2에서 보여주듯이, 실외 조건과 비교하여 일반 유리 및 광변색 유리를 설치하여 자동차 실내에서 측정한 일사량이 적게 측정되었고, 이 중 광변색 유리(청색)가 일반유리(적색)에 비해 일사량이 적게 측정되었다.
실시예 2 : 주야간 일사량 측정 실험(여름)
실시예 1과 동일한 차량 및 일사계센서를 사용하여 여름철 주야간 일사량 측정 실험을 실시하였다. 유리는 상기 실시예 1의 표2의 유리를 동일하게 사용하였다. 도 2에서 보여주듯이, 주간에 광변색 유리를 사용하였을 때, 일반유리에서 보다 큰 일사량의 차이를 보여주었으며, 야간에는 광변색 유리와 일반유리 모두 동등한 일사량을 보여주었다. 이는 주간에는 자외선에 의해 변색된 유리가 일사량을 차단하여 낮은 일사량 수치로 측정되었지만 야간에는 자외선이 없어 유리가 자동 소색 되었기 때문에 일반유리와 같은 정도의 빛의 투과성으로 측정된 것이다. 이에 광변색 유리를 설치 시 주간에는 도 5에서 보여주는 광변색 물질의 변색 메커니즘에 의해 어둡게 변색 되어 외부의 빛의 투과가 현저하게 줄어들게 되어 자동차 실내의 은폐성이 향상되었고, 야간에는 자외선이 없어져 다시 본래의 구조로 자동 소색 되어 일반유리와 거의 동등한 빛의 투과성에 의하여 시인성이 향상되는 결과로 측정 결과가 나타났다.
실시예 3 : 주야간 온도 차이 실험
실시예 1과 동일한 차량 및 온도계를 사용하여 여름철 주야간 온도 측정 실험을 실시하였다. 유리는 상기 실시예 1의 표2의 유리를 동일하게 사용하였다. 실험 결과 도 3에서 보여주듯이, 주간에는 일반유리와 광변색 유리를 설치한 자동차 실내의 온도 차이가 크게는 10도 이상 차이 만큼 광변색 유리를 설치한 자동차의 실내 온도가 낮게 측정되었다. 야간에는 일사량이 적어 실내 온도의 차이가 적었으나, 광변색 유리를 설치한 자동차의 실내 온도가 낮게 측정되었다. 이에 광변색 유리는 일반유리보다 열차단 효과가 크다는 사실이 입증되었다.
실시예 4 : 선팅 유리 대비 광변색 유리의 주야간 시인성 실험
실시예 1과 동일한 차량을 이용하였고, 도 6(주간) 및 도 7(야간)에서 보여주듯이, 운전석 옆유리에는 광변색 유리를 설치하였고, 뒷좌석 옆유리는 선팅유리를 설치하여 실외에서 자동차 실내로의 주야간 시인성 실험을 실시하였다. 도 6에서 보여주듯이, 운전석 좌석 및 뒷좌석의 헤드레스트 식별이 불가한 결과가 나타났다. 이는 광변색 유리의 광변색 효과에 의하여 주간에 실내 내부로의 빛의 투과가 차단되어 주간 은폐성이 선팅유리를 사용한 경우와 비교하여 동등한 정도로 나타났다는 것을 보여주는 것이다.
야간의 시인성 실험시에 도 7에서 보여주듯이, 광변색 유리가 설치된 운전석의 헤드레스트가 식별되었던 것에 반하여, 선팅유리가 설치된 뒷좌석의 헤드레스트는 여전히 식별이 불가하였다. 이는 야간에 자동 소색에 의해 일반 유리와 거의 동일한 빛의 투과성에 의해 시인성이 향상되었기 때문이다.
동일한 시인성 실험을 자동차 실내에서도 실시하였고, 도 8 및 도 9에서 보여주듯이, 야간의 자동차 실내에서 광변색 유리 및 선팅 유리를 통한 실외 시인성 실험에서 광변색 유리를 통해서는 실외 사물 인식 및 미러의 후방 시야 확보에 용이한 결과가 나타난 반면에, 선팅 유리를 통해서는 실외 사물 인식을 하기 어려운 관찰 결과가 나타나 광변색 유리가 야간에는 뛰어난 야간 시인성을 갖추고 있음이 증명되었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일뿐, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (4)

  1. 자외선을 조사하면 광변색 물질의 구조가 변화하는 것에 의해 색상이 변색되고, 0.1 - 5000 μW/cm2의 자외선 강도의 범위에서 자외선의 강도가 커질수록 광변색 필름의 변색량이 증가하는 것을 특징으로 하는 광변색 물질을 포함하는, 두께가 0.1 mm - 10 mm인 광변색 필름이 두 겹 이상의 유리 기판 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 자동차용 광변색 유리.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 광변색 물질은 스파이로-나프토사진(spiro-naphthoxazine), 나프토파이란(naphthopyran), 트라이아릴메테인, 스틸벤, 아자스틸벤, 나이트론, 펄자이드(fulgide), 스파이로-옥사진, 퀴논, 아조벤젠 또는 다이아릴에텐인 것을 특징으로 하는 자동차용 광변색 유리.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 자동차용 광변색 유리는 상기 광변색 필름 및 상기 유리 기판들 사이에 접합 필름이 사이에 부착되어 접합 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 광변색 유리.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 광변색 필름에 매트릭스용 모노머, 가교제, 중합개시제, 광변색 염료, 광안정제 또는 기타 첨가제를 단독 또는 2종 이상 혼합하는 것을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 광변색 유리.
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KR20220102278A (ko) 2021-01-13 2022-07-20 주식회사 네스포유 변색성능이 우수한 광 변색시트와 그 제조방법
KR20220102348A (ko) 2021-01-13 2022-07-20 주식회사 네스포유 향상된 변색속도를 가지는 광 변색시트
KR20230166228A (ko) 2022-05-30 2023-12-07 (주)대한솔루션 사생활 보호 기능이 강화된 자동차용 글라스 장치

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