KR20160127900A - 변광필름 수지 조성물, 변광필름 및 변광렌즈 - Google Patents

변광필름 수지 조성물, 변광필름 및 변광렌즈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변광필름 수지 조성물 및 변광 물품에 관한 것으로써, 우수한 물성을 제공할 수 있는 장점이 있다.
나아가, 이상에서와 같은 본 발명의 변광필름 수지 조성물로 제조된 변광 물품은 내열성 및 내광성이 우수하면서도, 종래기술로 제조된 변광 물품 보다 긴 수명을 갖는 변광 물품을 제공할 수 있도록 한다.

Description

변광필름 수지 조성물, 변광필름 및 변광렌즈{Resin composition of photochromic film, Photochromic film and Photochromic lenz}
본 발명은 변광필름 수지 조성물 및 변광 물품에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 종래기술로 제조된 변광 물품보다 우수한 물성 및 긴 수명을 제공할 수 있는 변광필름 수지 조성물 및 변광렌즈에 관한 것이다.
평소에는 보통 투명하다가 자외선을 받으면 특정한 색으로 바뀌는 현상을 광변색이라 하는데, 이러한 광변색을 일으키는 물질을 포토크로믹(Photochromic, 광 가역성 변색 화합물 또는 광변색화합물)이라 한다. 광변색 화합물은 크게 안료형태와 염료형태 또는 무기물형태와 유기물 형태로 구분한다. 용액이나 분산액 형태의 광변색 화합물은 태양광선이나 자외선에 노출되었을 때 무색으로부터 금방 청색으로 변하며, 어두운 곳에 두거나 강한 자외선조사가 없는 상태에서는 원래의 색으로 돌아온다. 광변색 현상이 발견된 것은 1840년경이었지만 상업적인 연구가 시작된 것은 비교적 최근 들어서이다.
광변색은 300 ~ 400nm의 자외선이 포함된 일반 태양광선을 받아 색조가 변화되며, 현재 건축현장, 산업현장, 광고산업, 안경렌즈 등에 이용되고 있다.
광변색을 나타내는 화합물은 많이 알려져 있으며 할로겐화은과 같은 무기화합물과 스파이로피란(spiropyran), 스파이로옥사진(spiroxazine), 풀기드(fulguide), 아조(azo), 디아릴에텐(diarylethene) 등의 유기화합물이 알려져 있다. 많은 광변색 화합물 중에서 가장 많이 연구의 대상이 되고 있는 것은 인돌리노 스파이로벤조피란(indolino spirobenzopyran)이지만, 반복안정성에 문제가 있으므로 실용화되지 못했다. 그러나, 최근 들어 미국, 일본, 독일, 이스라엘 등 세계 여러 나라에서 각종 광변색 화합물이 개발되어 상업적으로 판매되고 있으며, 이를 활용한 제품들, 예를 들어, 광변색 외장 장식효과를 가진 신발, 휴대용 전화기, 어린이용품 등 각종 제품이 상업적으로 판매되고 있다. 스파이로(인돌린)나프토옥사진계를 광 가역성 변색 제품으로 이용한 예로는 고분자 재료화해서 광량 조절목적으로 필름 또는 얇은 판상의 재료를 플라스틱 선글라스, 스키용 안경, 햇빛 가리개, 자동차나 건물창에 사용한 예가 있다.
광변색 화합물을 안경렌즈에 적용하면, 광 조사 전·후의 색이 다르게 변화되는 특성을 갖는 광변색 렌즈(조광렌즈)를 만들 수 있다. 광변색 렌즈의 재질로는 유리와 플라스틱을 사용할 수 있는데, 유리가 플라스틱에 비해 농도 변화 현상이 더욱 잘 나타난다. 종래 광변색 렌즈들은 광조사에 의해 대부분 투명에서 칼라로 변색되는데, 갈색과 검은 회색으로 바뀌는 것이 가장 많다. 실외에서 햇빛을 많이 받을수록 색농도가 진해지고 실내와 같이 농도가 줄어들면 색농도가 옅어진다. 햇빛에서와 같이 자외선 및 단파장의 가시광선 분포가 많을 때는 광변색 물질의 포화농도가 높아져서 반응속도가 빨라지고 형광등처럼 적외선과 장파장의 가시광선의 분포가 많을 때는 포화농도가 낮아져 농도가 옅어지고 반응속도 또한 느려진다. 또한, 겨울과 같이 주위의 온도가 낮을수록 농도가 진해지고, 온도가 높은 여름에는 같은 광변색렌즈라도 반응속도가 느려진다. 현재까지는 미국의 코닝사가 투명한 광변색렌즈 제품을 상업적으로 판매하고 있다.
그러나 종래의 기술로 제조된 광변색 물품은 내열성 및 내광성에 문제가 있으며, 수명은 3년 정도밖에 되지 않는다는 문제점이 있었다. 또한, 광변색 물품 제조시에는 압출온도가 200℃ 이상의 온도에서만 가능하였고, 이로 인해서 광변색 염료의 상당수가 손실된다는 문제점도 있었다.
대한민국 특허공개공보 2003-0089544호(2003.11.22)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 고온에 의한 변광필름의 변광 특성을 상실을 방지하여, 우수한 물성과 장기수명안정성을 확보할 수 있는 변광필름을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 변광필름 수지 조성물에 관한 것으로서, 고분자 수지, 바인더 수지, 변광안료, 가교촉진제 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물은 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여 바인더 수지 5 ~ 20 중량부, 변광안료 1 ~ 5 중량부, 가교촉진제 0.001 ~ 0.05 중량부 및 용매 50 ~ 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물에 있어서, 상기 고분자 수지는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 2-에틸 헤틸 아크릴레이트/아이소보닐아크릴레이트(2-Ethyl Hethyl Acrylate/isobonyl Acrylate) 공중합체 수지, 2-에틸헤틸/아이소보닐아크릴레이트/헤틸에틸아크릴레이트 (2-Ethyl Hethyl Acrylate /isobonyl Acrylate/Hethyl Ethyl Acrylate) 공중합체 수지, 부틸아크릴레이트/ 폴리메틸메타크릴레이트(Butyl Acrylate/PMMA) 공중합체 수지 및 2-에틸헤틸 아크릴레이트/ 폴리메틸메타크릴레이트(2-Ethyl Hethyl Acrylate/ PMMA) 공중합체 수지 및 2-에틸헤틸/실리콘아크릴레이트/헤틸에틸아크릴레이트 (2-Ethyl Hethyl Acrylate /Silicone Acrylate/Hethyl Ethyl Acrylate) 공중합체 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 상기 바인더 수지는 (C1 ~ C3알킬)메타크릴레이트과 C4 ~ C6의 알킬디엔(alkyldiene)의 공중합체, 폴리비닐 부티랄(Polyvinyl Butyral), 4-(1-메틸에틸리덴)비스폴리머/클로로메틸옥시레인(4,4'-(1-methylethylidene)bispolymer with (chloromethyl) oxirane), 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(Cellulose Acetate Propionate), 알케인다이올다이알킬아크릴레이트(alkanediol dialkylacrylate), 트리알킬올(C2 ~ C5의 알케인)트리아크릴레이트(Trialkylol(C2 ~ C5 alkane triacrylate) 및 셀룰로오스 아세테이트부티레이트(Cellulose Acetate Butyrate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 상기 변광안료는 스파이로옥사진(spirooxazine), 벤조피란(benzopyran), 나프토피란 (napthopyran), 크로멤(chromeme) 및 아조 화합물(azo compound) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 상기 용매는 메틸메타아크릴레이트(Methyl Metha Acrylate), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone), 아세톤(Acetone), 아세틸 아세톤(Acethyl Acetone), 사이클로헥세인(Cyclohexane), 사이클로헥사논(Cyclohexanone), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 메틸 셀루솔브(Methyl cellusolve), 이소프로필 알코올(Isoprophyl alcohol) 및 톨루엔(Toluene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 상기 가교촉진제는 (C4 ~ C10의 알킬)페록사이드((C4 ~ C10 alkyl)peroxide) 및 AIBN(Azobis Isobutyro Nitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물은 레벨링제 및 소포제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있으며, 상기 레벨링제는 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 5 ~ 20 중량부로 포함하고, 상기 소포제는 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 2 ~ 10 중량부로 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물은 광 개시제, 열 개시제, 중합 억제제, 열 안정화제, 자외선 차단제, 레올로지 조절제, 평탄화제, 자유 라디칼 소거제, 접착촉진제, 광 안정화제, 이형제 및 결합방지제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물은 pH 6.0 ~ 9.0인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 상기 변광필름 수지 조성물을 이용하여 변광필름을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 앞서 설명한 다양한 형태의 변광필름 수지 조성물을 60℃ ~ 160℃에서 열풍 경화를 수행하여 변광필름을 제조하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름의 제조방법은 일면에 상기 조성물을 포함하는 변광필름을 이형필름의 일면에 코팅하는 단계; 및 상기 코팅 후, 열풍 경화시켜서 변광필름층을 형성하는 단계;를 수행하여 변광필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름의 제조방법은 상기 변광필름층 일면에 보호필름을 적층하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광필름의 제조방법에 있어서, 상기 코팅하는 단계는 스핀 코팅, 롤 코팅, 분무 코팅, 커튼 코팅, 코마 코팅, 슬롯 다이 코팅, 그라비어 코팅 또는 주형내 캐스팅 중에서 선택된 방법으로 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양은 앞서 설명한 변광필름 수지 조성물 및 제조방법으로 제조한 변광필름에 관한 것으로서, 본 발명의 변광필름은 광투과율(Light Transmittance) 90.0% ~ 97.0%이고, KS M 3001에 의거하여 측정시, 인장강도 2.0 kg/㎠ ~ 12.8 kg/㎠ 및 인장변형율(Tensile strain) 0.2% ~ 8.2%일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 변광필름은 변광필름의 일면 또는 양면에 이형필름 및 보호필름 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 이형필름은 실리콘이 코팅된 이형 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 및 불소가 코팅된 이형 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 보호필름은 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 및 고무 필름 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양은 앞서 설명한 변광필름으로 제조한 변광물품에 관한 것으로서, 상기 변광물품은 변광렌즈인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광렌즈는 기재; 무산 UV 접착제; 및 앞서 설명한 다양한 형태의 변광필름;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광렌즈는 상기 변광필름의 일면 또는 양면에 무산 UV 접착제층을 포함하며, 상기 무산 UV 접착제층의 일면에 상기 기재가 적층된 형태인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광렌즈는 상기 기재의 일면 또는 양면에 무산 UV 접착제층을 적층시키고, 상기 무산 UV 접착제층의 일면에 상기 변광필름이 적층된 형태인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 변광렌즈는 상기 무산 UV접착제층은 아크릴레이트계 UV 점착제 또는 디이소시아네이트계 UV 접착제를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 무산 UV접착제층의 상기 아크릴레이트계 UV 점착제는 6 관능 우레탄아크릴레이트, 7관능 우레탄아크릴레이트, 8관능 우레탄아크릴레이트, 9관능 우레탄아크릴레이트 및 10관능 우레탄아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 무산 UV접착제층의 상기 상기 디이소시아네이트계 UV 접착제는 이소포론 디이소시아네이트, 4,4-디사이클로 헥실 메탄-디이소시아네이트, 트리메틸-헥사메틸렌-디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-사이클로 헥실렌 디이소시아네이트 및 이들의 올리고머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 본 발명의 변광렌즈에 있어서, 상기 무산 UV 접착제는 평균두께 5 ~ 15㎛로 상기 기재와 변광필름 사이에 형성시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 상기 기재는 폴리우레탄(PU), 폴리메틸메타아크릴레이트, 유리 및 폴리카보네이트(PC) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예로서, 상기 기재는 평균두께 50 ~ 700 ㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예로서, 앞서 설명한 본 발명의 변광렌즈는 헤이즈(haze)가 0.2% ~ 0.8% (±0.1%)인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 변광렌즈는 하기 수학식 1에 의거하여 측정시, 환원율이 85 ~ 95%인 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 1]
환원율(%) = (Ti/Tt)×100(%)
상기 수학식 1에서, Ti는 광조사 직후 렌즈의 순간 광투과율이며, Tt는 광조사에 의한 렌즈의 변광 완료 후의 순간 광투과율이다.
또한, 상기 변광렌즈는 광투과율(Light Transmittance)이 65% ~ 85%일 수 있다.
본 발명의 변광필름 수지 조성물로 제조한 변광필름 및 이를 이용한 변광렌즈는 내열성 및 내광성이 우수하면서도, 긴 수명을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 변광필름은 고온 압출성형으로 제조하여 광변색 염료가 손실된 종래의 변광필름과는 달리 저온에서 제조함으로써, 광변색 염료 손실을 최소화 및/또는 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변광필름 수지가 코머코팅기의 호퍼에 담겨져 있는 모습이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 변광필름의 열적 경화 전 단계의 공정 사진이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 변광필름 수지의 열적 경화 후 단계의 공정 사진이다.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 롤 형태로 권취된 변광필름 사진이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변광필름의 단면을 개략도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 변광렌즈의 단면을 개략도로 나타낸 것이다.
도 7은 제조예 1 ~ 2 및 비교제조예 1에서 제조한 변광렌즈 및 편광렌즈의 시간에 따른 광투과율 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
도 8은 비교제조예 9에서 제조한 변광렌즈의 시간에 따른 광투과율 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명에서 사용하는 용어인 “변광”은 어떤 종류의 물질이 고체 또는 용액 상태에서 자외선의 조사에 의해 변색하고, 자외선이 차단된 곳에서 다시 본래의 색으로 환원하는 특성을 변광이라고 한다.
본 발명에서 사용하는 용어인 "C1 ~ C3" 등은 탄소수 1 ~ 3을 의미한다.
또한, 본 발명에서 사용하는 용어인 접착은 점착 및 접착을 모두 포함하는 의미이며, 접착제는 점착제 및 접착제를 포함하는 의미이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 변광필름 및 변광 물품은 내열성 및 내광성에 문제가 있으며, 수명이 길어야 3년 정도 밖에 되지 않는다는 문제점과 광변색 물품 제조시, 고온으로 인해 광변색 염료의 상당수가 손실된다는 문제점이 있었다.
본 발명의 최적 조성 및 조성비로 구성된 변광필름 수지를 이용하여 변광필름을 저온에서 제조함으로써, 광변색 염료의 손실 방지, 내열성, 내광성 등의 우수한 물성과 장기수명안정성을 확보할 수 있는 발명으로서, 본 발명의 변광필름 수지 조성물은 고분자 수지 100 중량부에 대하여 바인더 수지 10 ~ 90 중량부, 변광안료 0.1 ~ 5 중량부, 가교촉진제 0.001 ~ 0.05 중량부 및 용매 10 ~ 100 중량부를 포함한다.
본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 하나인 상기 고분자 수지는 변광안료의 적정 분산 및 변광필름의 기재역할을 하는 것으로서, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 2-에틸 헤틸 아크릴레이트/아이소보닐아크릴레이트(2-Ethyl Hethyl Acrylate/isobonyl Acrylate) 공중합체 수지, 2-에틸헤틸/아이소보닐아크릴레이트/헤틸에틸아크릴레이트 (2-Ethyl Hethyl Acrylate /isobonyl Acrylate/Hethyl Ethyl Acrylate) 공중합체 수지, 부틸아크릴레이트/ 폴리메틸메타크릴레이트(Butyl Acrylate/PMMA) 공중합체 수지 및 2-에틸헤틸 아크릴레이트/ 폴리메틸메타크릴레이트(2-Ethyl Hethyl Acrylate/ PMMA) 공중합체 수지 및 2-에틸헤틸/실리콘아크릴레이트/헤틸에틸아크릴레이트 (2-Ethyl Hethyl Acrylate /Silicone Acrylate/Hethyl Ethyl Acrylate) 공중합체 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 2-에틸 헤틸 아크릴레이트/아이소보닐아크릴레이트 공중합 수지 및 부틸아크릴레이트/ 폴리메틸메타크릴레이트 공중합 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 폴리메틸메타크릴레이트 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 하나인 바인더 수지는 상기 고분자 수지와 블렌딩(Blending)되어 성막(필름)의 형성을 돕는 역할을 하며, 본 발명에서 상기 바인더 수지는 (C1 ~ C3알킬)메타크릴레이트과 C4 ~ C6의 알킬디엔(alkyldiene)의 공중합체, 폴리비닐 부티랄(Polyvinyl Butyral), 4-(1-메틸에틸리덴)비스폴리머/클로로메틸옥시레인(4,4'-(1-methylethylidene)bispolymer with (chloromethyl) oxirane), 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(Cellulose Acetate Propionate), 알케인다이올다이알킬아크릴레이트(alkanediol dialkylacrylate), 트리알킬올(C2 ~ C5의 알케인)트리아크릴레이트(Trialkylol(C2 ~ C5 alkane triacrylate) 및 셀룰로오스 아세테이트부티레이트(Cellulose Acetate Butyrate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 (C1 ~ C3알킬)메타크릴레이트와 C4 ~ C6의 알킬디엔(alkyldiene)의 공중합체, 알케인다이올다이알킬아크릴레이트 및 트리알킬올(C2 ~ C5의 알케인)트리아크릴레이트를 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 메틸메타크릴레이트와 1,3 부타디엔의 공중합체 및 메틸메타크릴레이트와 이소프렌의 공중합체, 1,3-프로페인다이올다이메틸아크릴레이트(1,4-propanediol dimethylacrylate), 1,4-부테인다이올다이메틸아크릴레이트(1,4-butanediol dimethylacrylate), 1,3-프로페인다이올다이에틸아크릴레이트(1,4-propanediol diethylacrylate),1,4-부테인다이올다이에틸아크릴레이트(1,4-butanediol diethylacrylate) 트리메틸올프로페인트리아크릴레이트(Trimethylolpropane triacrylate), 트리에틸올프로페인트리아크릴레이트(Triethylolpropane triacrylate) 및 트리메틸올부테인트리아크릴레이트(Trimethylolbutanee triacrylate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 바인더 수지의 사용량은 상기 고분자 수지 100중량부에 대하여, 5 ~ 20 중량부를, 바람직하게는 5 ~ 15 중량부를, 더욱 바람직하게는 6 ~ 10 중량부로 사용할 수 있는데, 만약 바인더 수지의 사용량이 5중량부 미만이면, 변광 안료의 변광 속도가 너무 빨라지고 변광 후 환원 속도 역시 빨라지는 문제가 있을 수 있으며, 또한 성막 형성이 어려워지며, 성막이 되더라도 변광필름의 인장강도가 0.6 kg/㎠ 이하의 연약한 막이 형성되는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 바인더 수지를 20중량부 초과하여 사용하면, 성막은 쉽게 형성되나 변광 안료의 변광 속도가 늦어지거나 변광 후 환원 속도가 늦어지는 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 또 다른 하나인 상기 변광안료는 변광필름이 자외선의 조사에 의해 변색되고, 자외선이 차단된 곳에서 다시 본래의 색으로 환원하게 하는 역할을 하는 것으로서, 이러한 광변색 현상이 일어나는 원인으로는 수소원자의 이동에 의한 광이성화, 해리에 의한 유리기의 생성, 환의 개열 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 변광안료는 스파이로옥사진(spirooxazine), 벤조피란(benzopyran), 나프토피란 (napthopyran), 크로멤(chromeme) 및 아조 화합물(azo compound) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 그리고, 변광안료의 사용량은 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 1 ~ 5 중량부로, 바람직하게는 1.2 ~ 4 중량부를, 더욱 바람직하게는 1.5 ~ 3.5 중량부로 포함할 수 있는데, 변광안료가 1중량부 미만이면, 변광 현상이 미약한 문제가 있을 수 있고, 5 중량부를 초과하면 변광안료의 용해도 한계로 안료가 석출되는 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 상기 가교촉진제는 바인더 수지와 고분자 수지의 가교를 촉진시키는 역할을 하며, 상기 가교촉진제는 (C4 ~ C10의 알킬)페록사이드((C4 ~ C10 alkyl)peroxide) 및 AIBN(Azobis Isobutyro Nitrile) 중에서 선택된 1종 이상을, 바람직하게는 (C4 ~ C10의 알킬)페록사이드를, 더욱 바람직하게는 (C4 ~ C6의 알킬)페록사이드를 사용할 수 있다. 그리고, 가교촉진제의 사용량은 상기 고분자 수지 100중량부에 대하여, 0.001 ~ 0.1 중량부를, 바람직하게는0.001 ~ 0.05 중량부를, 더욱 바람직하게는 0.01 ~ 0.05 중량부를 사용할 수 있으며, 가교촉진제의 사용량이 0.001 중량부 미만이면 충분한 가교효과를 볼 수 없어서 변광필름의 인장강도 등의 기계적 강도가 약해지는 문제가 있을 수 있고, 0.1 중량부를 초과하여 사용하면 변광필름 수지의 점도가 너무 높아져서 성형성이 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 변광필름 수지 조성물 중 또 다른 하나인 상기 용매는 고분자 수지, 바인더 수지 및 변광안료 등과 같은 조성을 혼합시켜주는 역할을 하며, 메틸메타아크릴레이트(Methyl Metha Acrylate), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone), 아세톤(Acetone), 아세틸 아세톤(Acethyl Acetone), 사이클로헥세인(Cyclohexane), 사이클로헥사논(Cyclohexanone), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 메틸 셀루솔브(Methyl cellusolve), 이소프로필 알코올(Isoprophyl alcohol) 및 톨루엔(Toluene) 중에서 선택된 1종 이상을, 바람직하게는 메틸메타아크릴레이트, 메틸에틸케톤, 아세톤, 아세틸 아세톤 및 사이클로헥사논 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 그리고, 그 사용량은 고분자 수지 100중량부에 대하여 50 ~ 100 중량부를, 바람직하게는 70 ~ 100 중량부를, 더욱 바람직하게는 80 ~ 95 중량부로 사용할 수 있으며, 그 사용량이 50 중량부 미만이면 박막형성이 어려울 수 있고 막(필름)의 면이 평활해지기 어려운 문제가 있을 수 있으며, 용매 사용량이 100 중량부를 초과하면 열풍 건조에서 많은 유기용매를 휘발시켜야 하는 바, 생산성이 낮아지고 막(필름)중에 미건조 유기용매가 잔류할 가능성이 있는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 변광필름 수지 조성물은 레벨링제(leveling agent) 및 소포제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 레벨링제는 수지의 평활성 증대를 증대 및 이형필름의 박리력을 감소시키기 위한 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 레벨링제를 사용할 수 있으며, 일례를 들면, 하이드록시기를 관능기로 갖는 실리콘변성 폴리아크릴레이트를 사용할 수 있다. 그리고, 그 사용량은 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 5 ~ 20 중량부로, 바람직하게는 10 ~ 15 중량부로 사용할 수 있으며, 이때, 그 사용량이 5 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 레벨링제 투입으로 인한 효과를 볼 수 없는 문제가 있을 수 있고, 20 중량부를 초과하여 사용하면 변광필름의 기계적 물성이 감소하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 소포제는 변광필름의 표면에 이물질이 묻는 것을 최소화 및/또는 방지하는 역할을 하며, 당업계에서 사용하는 일반적인 소포제를 사용할 수 있으나, 바람직하게는 디메틸폴리실록산, 유기변성 폴리실록산 등의 실리콘계 소포제 및 불소 변성 폴리실록산 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 그리고, 그 사용량은 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 2 ~ 10 중량부로, 바람직하게는 4 ~ 8 중량부로, 더욱 바람직하게는 5 ~ 7 중량부로 사용할 수 있으며, 이때, 그 사용량이 2 중량부 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 이를 첨가하는 효과를 볼 수 없는 있을 수 있고, 10 중량부를 초과하여 사용하면 헤이즈(haze)가 증가하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 변광필름 수지 조성물은 추가적으로 얻고자 하는 물성에 따라 광 개시제, 열 개시제, 중합 억제제, 용매, 광 안정화제, 열 안정화제, 산화방지제, 자외선흡수제, 레올로지 조절제, 평탄화제, 자유 라디칼 소거제, 접착촉진제안정화제, 이형제 및 결합방지제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 첨가제의 전체 사용량은 변광필림의 성막 황변이나 변광특성 등에 영향을 주지 않는 범위 내에서 고분자 수지 100 중량부에 대하여 0.02 ~ 10 중량부를, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 8 중량부로, 더욱 바람직하게는 0.5 ~ 5 중량부로 사용하는 것이 좋다.
산화방지제로는 라디칼 스캐빈져(radical scavenger)로서 페놀계열, 하이드록시아민(hydroxylamine) 계열, 락톤(lactone) 계열 등을 들 수 있고, 자외선 흡수제로는 트리아진(triazine) 계열, 벤조트리아졸(benzotriazole) 계열, 벤조페논(benzophenone) 계열 등을 들 수 있다. 광 안정화제로는 힌더드 아민 광 안정제(hindered amine light stabilizer)를 들 수 있다. 상기 이형제로는 PDMS(polydimethylsiloxanes), 폴리실록산폴리에테르 공중합물, 불소계 표면처리제 등을 사용될 수 있다.
그리고, 본 발명의 변광필름 수지 조성물을 혼합한 변광필름 수지는 pH 6.0 ~ 9.0을 갖을 수 있으며, 이때, pH가 6.0 미만 또는 pH가 9.0을 초과하면 변광안료의 변형을 가져올 수 있으므로 상기 범위 내의 pH를 갖는 것이 좋다.
종래의 변광필름 제조방법에서는 200℃ 이상의 온도에서 압출성형하여, 이로 인해 다량의 염료를 손실한다는 문제점이 있었으나, 본 발명의 변광필름은 앞서 설명한 변광필름 수지를 낮은 온도에서 경화시켜서 변광필름을 제조하는 바, 광변색염료인 변광안료의 손실을 최소화할 수 있다.
이러한, 본 발명의 변광필름의 제조방법을 좀 더 구체적으로 설명하면, (1) 이형필름(102) 일면에 앞서 설명한 다양한 형태의 변광필름 수지 조성물을 코팅하는 단계; 및 (2) 상기 코팅 후, 60℃ ~ 160℃ 열풍 경화를 수행하여 변광필름층을 형성하는 단계;를 포함하는 공정을 수행하여 변광필름을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 변광필름층 일면에 보호필름(103)을 적층하는 단계;를 더 포함하는 공정을 수행하여 변광필름을 제조할 수 있다.
상기 코팅하는 단계는 도 1에 나타낸 바와 같이 변광필름 수지 조성물을 이형필름의 일면에 코팅시키는 공정으로서, 상기 코팅하는 단계의 코팅은 스핀 코팅, 롤 코팅, 분무 코팅, 커튼 코팅, 코마 코팅, 슬롯 다이 코팅, 그라비어 코팅 또는 주형내 캐스팅을, 바람직하게는 코마 코팅, 스핀 코팅 또는 슬롯 다이 코팅을 수행할 수 있다.
또한, 상기 이형필름(102)은 당업계에서 사용하는 일반적인 필름을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을, 더 바람직하게는 실리콘이 코팅된 이형 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 및 불소가 코팅된 이형 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 중에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 좋다.
그리고, 상기 열풍 경화는 코팅된 변광필름 수지 조성물을 경화시켜서 성막을 형성시키는 것으로서, 60℃ ~ 160℃에서, 바람직하게는 70℃ ~ 130℃에서, 더욱 바람직하게는 80℃ ~ 120℃에서 수행할 수 있는데, 이때, 열풍 경화 온도가 60℃ 미만이면 경화시간이 너무 길어져서 생산성이 떨어지는 문제 및 미휘발된 용매가 잔류하는 문제가 있을 수 있으며, 160℃를 초과하는 경우, 변광안료가 열변성이 일어나서 고유의 변광특성이 감소하는 문제, 즉, 재환원되지 않는 문제가 있을 수 있으므로 상기 온도 범위 내에서 열풍 경화를 수행하는 것이 좋다. 그리고, 도 2는 변광필름 수지 조성물이 코팅된 이형필름을 오븐에 도입하는 사진이고, 도 3은 오븐에서 열풍 경화되어 이형필름 일면에 성막이 형성된 변광필름의 사진이다.
다음으로 보호필름(102)을 적층하는 단계에 대해 설명하면, 상기 이형필름의 일면에 형성된 변광필름의 상단면에 보호필름을 적층시킬 수 있다. 이때, 상기 보호필름은 당업계에서 사용하는 일반적인 소재의 필름을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 PP(Polyprophylene) 필름, PE(Polyethylene) 필름, PET(Polyethylene Terephtalate) 필름 및 고무(Rubber) 필름 중에서 선택된 1종 이상일 수 있고, 더 바람직하게는 폴리프로필렌 필름 또는 폴리에틸렌 필름일 수 있다.
그리고, 제조된 변광필름은 롤 형태로 권취하거나 플레이트(Plate)형태로 절단할 수 있으며, 도 4의 사진은 롤 형태로 권취된 변광필름을 찍은 것이다
앞서 설명한 변광필름 수지 조성물 및 제조방법으로 제조한 본 발명의 변광필름은 이형필름 및 보호필름을 제외한 변광필름의 평균두께가 10㎛ ~ 100㎛, 바람직하게는 평균두께가 20㎛ ~ 80㎛일 수 있다.
그리고, 본 발명의 변광필름(기재필름 및 보호필름 제외된 변광필름)은 광투과율(Light Transmittance) 90.0% ~ 97.0%, 인장강도 2.0 kg/㎠ ~ 12.8 kg/㎠ 및 인장변형율(Tensile strain) 0.2% ~ 8.2%인 것을 특징으로 할 수 있다.
이러한, 물성을 갖는 본 발명의 변광필름을 이용하여 고글, 선글라스, 보호안경, 차량 유리, 차량 썬팅필름 등의 변광 물품을 제조할 수 있다.
이러한 변광 물품은 상기 변광필름을 기재의 일면 또는 양면에 코팅 또는 접착시켜서 제조하거나, 또는 변광필름의 일면 또는 양면에 기재를 코팅 또는 접착시켜서 제조할 수 있는데, 변광필름과 기재를 코팅 또는 접착시킬 때 기존에는 산(Acid) UV 접착제를 사용하여 제조하여, 변광 안료의 변광 특성을 저하시키고 장기 사용시 황변을 일으키는 문제점이 있었다. 그런데 본 발명에서는 이러한 문제를 방지하고자, 무산 UV 접착제를 사용하여 기재에 변광필름을 코팅 또는 제조함으로써, 변광 특성 저하 방지 및 황변이 없는 변광물품을 제공할 수 있다.
본 발명의 일구현예로서, 도 6은 변광렌즈(200)의 단면도로서, 변광필름(201)의 양면에 무산 UV접착제층(202, 203)이 형성시킨 후, 상기 무산 UV접착제층의 일면에 기재층(204, 205)이 형성시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기재(또는 기재층)는 변광렌즈의 피착면 역할을 하며, 폴리우레탄(PU), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 유리 및 폴리카보네이트(PC)에서 선택된 1종 이상을, 바람직하게는 유리 및 폴리카보네이트(PC) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 기재(또는 기재층)의 평균두께는 특별히 한정하지 않으며, 변광제품에 따라 즉, 용도에 따라 달라질 수 있으며, 변광렌즈의 경우, 기재는 50 ~ 700 ㎛, 바람직하게는 50 ~ 300 ㎛, 더욱 바람직하게는 50 ~ 200 ㎛일 수 있다. 만약 기재층의 두께가 100 ㎛미만이면, 가공성형 중 기재층이 파괴가 되는 문제가 있을 수 있고, 700 ㎛를 초과하면 가공성형성이 나빠지는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 무산 UV 접착제는 150℃ 및 10분 이상의 조건 하에서 피착면으로부터 발생하는 기포를 억제하는 성질을 가지고 있어서 기재와 변광필름이 접착할 수 있게 하는 역할을 하며, 아크릴레이트계 UV 점착제 또는 디이소시아네이트계 UV 접착제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 상기 아크릴레이트계 UV 점착제는 6 관능 우레탄아크릴레이트, 7관능 우레탄아크릴레이트, 8관능 우레탄아크릴레이트, 9관능 우레탄아크릴레이트 및 10관능 우레탄아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 디이소시아네이트계 UV 접착제는 이소포론 디이소시아네이트, 4,4-디사이클로 헥실 메탄-디이소시아네이트, 트리메틸-헥사메틸렌-디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-사이클로 헥실렌 디이소시아네이트 및 이들의 올리고머 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 무산 UV 접착제는 평균두께는 5 ~ 15㎛로, 바람직하게는 8 ~ 12㎛로 적용시켜서 무산 UV 접착제층을 형성시킬수 있으며, 이때, 5㎛ 미만으로 적용시, 접착력 또는 점착력이 낮아지는 문제가 있을 수 있고, 15㎛ 초과되도록 적용시, 변광렌즈의 타발공정시 버(Bur) 발생이 우려된다.
본 발명의 변광렌즈는 헤이즈(Haze)가 0.2%(±0.1%) ~ 0.8%(±0.1%)을 갖을 수 있으며, 종래의 변광렌즈는 헤이즈가 3.0 ~ 7.0(%) 및 변광 경시변화가 3분 후 20 ~ 30(%)인 물성을 동시에 만족시킬 수 없었으나, 본 발명의 변광렌즈는 헤이즈가 0.15%(±0.1%) ~ 1.0%(±0.1%), 바람직하게는 0.2%(±0.1%) ~ 0.8%(±0.1%), 더욱 바람직하게는 0.2%(±0.1%) ~ 0.4%(±0.1%)이면서, 경시변화가 3분 후 40% ~ 50%를 동시에 만족시킬 수 있는 바, 장기수명안정성을 갖는 변광렌즈를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 변광렌즈는 광투과율(Light Transmittance) 65% ~ 85%, 바람직하게는 68% ~ 80%일 수 있다. 또한, 상기 변광렌즈는 하기 수학식 1에 의거하여 측정시, 환원율이 85% ~ 95%, 바람직하게는 89% ~ 93%인 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 1]
환원율(%) = (Ti/Tt)×100(%)
상기 수학식 1에서, Ti는 광조사 직후 렌즈의 순간 광투과율이며, Tt는 광조사에 의한 렌즈의 변광 완료 후의 순간 광투과율이다.
그리고, 상기 수학식 1의 순간 광투과율은 하기 수학식 2에 의거하여 측정한 값일 수 있다.
[수학식 2]
순간 광투과율(T, %) = [(1-R)2/{1-(n-1/n+1)2}2]×100(%)
수학식 2에 있어서, T=순간 광투과율, R=반사율, n=소재 굴절율
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
[ 실시예 ]
실시예 1
(1) 변광필름 수지 조성물 제조
PMMA 고분자(㈜나기의 P-05) 수지 100 중량부, 바인더 수지로서, TMTPA(trimethylolpropane triacrylate) 12.4 중량부, 변광안료로서 스파이로옥사진계 변광안료(㈜vivimed.co.Ltd.UK의 Ruby Red) 1.8 중량부, 메틸에틸케톤(MEK) 97 중량부 및 다이-t-아밀페록사이드(di-tert-amyl peroxide)를 0.022 중량부를 혼합하여 변광필름 수지(pH 7.7 ~ 7.9)를 제조하였다.
(2) 변광필름 제조
이형필름(실리콘 코팅된 PET 필름, 평균두께 50㎛) 일면에 코마코팅방법으로 제조한 변광필름 수지를 50㎛의 평균두께로 코팅한 다음, 110℃의 오븐(ESPEC, PH201)에서 50분 동안 열풍 경화시켜서, 변광필름층을 형성시켰다.
다음으로, 경화된 변광필름층의 일면에 폴리에틸렌(PE) 보호필름(평균두께 50㎛)을 권취하여 평균두께 150㎛인 도 5의 개략도와 같은 형태의 변광필름을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 바인더 수지로서, TMTPA 대신 1,4-BDDMA(1,4-butanediol dimethylacrylate) 16.3 중량부 및 상기 변광안료 2.3 중량부를 사용하여 변광필름을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 145℃에서 50분 동안 열풍 경화를 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변광필름을 제조하였다.
실시예 4
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 65℃에서 50분 동안 열풍 경화를 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변광필름을 제조하였다.
실시예 5 ~ 실시예 6
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1과 같은 조성비를 갖도록 하여 변광필름을 제조함으로써, 실시예 5 ~ 실시예 6을 각각 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 변광안료가 아닌 편광안료(제조사:Vivimed Labs, 상품명:Rubby Red)을 사용하여 편광필름을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 170℃에서 50분 동안 열풍 경화를 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변광필름을 제조하였다
비교예 3
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 50℃에서 50분 동안 열풍 경화를 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여, 변광필름을 제조하였다.
비교예 4 ~ 비교예 8
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1과 같은 조성비를 갖도록 하여 변광필름을 제조함으로써, 비교예 4 ~ 비교예 8을 각각 실시하였다.
구분
(중량부) 		PMMA
수지 		바인더 수지 안료 가교
촉진제 		용매
TMTPA 1,4-
BDDMA		 변광
안료		 편광
안료		 다이-t-아밀
페록사이드		 메틸에틸
케톤
실시예1 100 12.4 - 1.8 - 0.022 97
실시예2 100 - 16.3 2.3 - 0.023 97
실시예3 100 12.4 - 1.8 - 0.022 97
실시예4 100 12.4 - 1.8 - 0.022 97
실시예5 100 18.8 - 2.5 - 0.036 95
실시예6 100 - 14.6 3.0 - 0.036 88
비교예1 100 12.4 - - 1.5 0.050 97
비교예2 100 12.4 - - 1.5 0.050 97
비교예3 100 12.4 - - 1.5 0.050 97
비교예4 100 3 - 1.8 - 0.022 97
비교예5 100 - 23 1.8 - 0.022 97
비교예6 100 12.4 - 5.7 - 0.021 98
비교예7 100 12.4 - 1.8 - 0.0003 98
비교예8 100 12.4 - 1.8 - 0.060 98
제조예 1 ~ 6 및 비교제조예 1 ~ 8 : 변광렌즈의 제조
(1) 상기 실시예 1에서 제조한 변광필름으로부터 이형필름과 보호필름을 제거한 후, 변광필름의 양면에 무산 UV 점착제인 9관능 우레탄아크릴레이트 점착제(Daciel사 제품)를 사용하여 평균두께 10㎛의 무산 UV 접착제층을 형성하였다. 다음으로, 무산 UV 접착제층 각각의 일면에 100 ㎛ 두께의 폴리카보네이트(PC) 시트(기재층)를 접착시켜서 도 6의 개략도와 같은 형태의 변광렌즈를 제조하여 제조예 1을 실시하였다.
(2) 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 변광렌즈를 제조하되, 실시예 1의 변광필름 대신 상기 실시예 2 ~ 6 및 비교예 2 ~ 8에서 제조한 변광필름을 각각 사용하여 변광렌즈를 각각 제조하여 제조예 2 ~ 6 및 비교제조예 2 ~ 9을 각각 실시하였다. 또한, 비교예 1에서 제조한 편광필름을 사용하여 편광렌즈를 제조하여 비교제조예 1을 실시하였다.
비교제조예 9 : 사출코팅렌즈의 제조
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1과 같은 조성비를 갖도록 하여 변광필름 수지를 제조한 후, 이 수지를 콤마코터(Comma coater)의 호퍼(Hopper)에 저장한 후, 이를 이형필름 위에 콤마코팅법으로 도포한 다음, 90℃ ~ 100℃에서 열풍건조를 수행하는 방법으로 변광 필름을 성막화하였다.
다음으로, 무산 UV 접착제가 도포된 폴리카보네이트(PC) 시트(기재층)을 성막화된 변광 필름 상하에 합판시킨 후, UV 광조사시켜서 경화하는 방식으로 변광렌즈를 제조하였다.
실험예1 : 필름의 광투과율 , 환원율, 인장강도 , 헤이즈 측정
상기 제조예 및 비교제조예에서 제조한 변광렌즈에 15W의 BL(SANKYO DENKI)로 5초간 빛을 투사한 후, 빛이 완전히 차단된 상태에서 시간 변화에 따른 순간 광투과율(MURAKAMI COLOR RESEARCH LAB MH-150, Haze & Transmittance Meter 기기), 환원율을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 환원율은 하기 수학식 1에 의해 계산한 값이다.
[수학식 1]
환원율(%) = (Ti/Tt)×100(%)
상기 수학식 1에서, Ti는 광조사 직후 렌즈의 순간 광투과율이며, Tt는 광조사에 의한 렌즈의 변광 완료 후의 순간 광투과율이다.
[수학식 2]
순간 광투과율(T, %) = [(1-R)2/{1-(n-1/n+1)2}2]×100(%)
상기 수학식 2에서, T는 순간 광투과율, R은 반사율, n은 소재 굴절율이다.
또한, 상기 제조예 및 비교제조예에서 제조한 변광렌즈의 인장강도를 KS M 3001에 의거하여 측정하였으며 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
또한, 변광렌즈의 헤이즈(Haze)를 Haze & Transmittance Meter(MURAKAMI COLOR RESEARCH LAB MH-150)로 측정하여, 하기 수학식 3에 의거하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[수학식 3]
Haze(%)={확산투과율(Diffuse Transmittance)/전광선투과율(Total Transmittance) ×100%
그리고, 도 7에 제조예 1, 제조예 2 및 비교제조예 1에서 제조한 변광렌즈 및 편광렌즈의 시간변화(초)에 따른 광투과율(%) 변화 그래프를 나타냈으며, 도 8에는 비교제조예 9에서 제조한 사출변광렌즈의 시간변화(초)에 따른 광투과율(%) 변화 그래프를 나타냈다.
구분 최대
광투과율 (%)		 최소
광투과율 (%)		 △T(%, 최대 광투과율-최소 광투과율) 최종측정 광투과율
(%)		 환원율
(%)
제조예 1 76 31 45 68 89
제조예 2 77 29 48 70 91
제조예 3 74 29 43 67 88
제조예 4 75 31 44 68 91
제조예 5 75 30 45 67 92
제조예 6 74 28 46 71 87
비교제조예 1 81 34 47 73 90
비교제조예 2 76 30 46 68 65
비교제조예 3 68 24 44 59 84
비교제조예 4 74 26 48 66 87
비교제조예 5 72 25 47 63 73
비교제조예 6 72 32 40 62 75
비교제조예 7 75 32 43 65 81
비교제조예 8 71 28 43 62 78
비교제조예 9 74.5 12.7 61.8 61.7 83
구분 인장강도
(kgf/㎠)		 Haze
(%)
제조예 1 2.2 0.20
제조예 2 4.4 0.20
제조예 3 2.5 0.22
제조예 4 2.0 0.21
제조예 5 2.7 0.24
제조예 6 4.1 0.21
비교제조예 1 2.4 0.20
비교제조예 2 2.5 0.38
비교제조예 3 1.8 0.43
비교제조예 4 0.6 0.32
비교제조예 5 4.8 0.84
비교제조예 6 2.3 1.23
비교제조예 7 1.3 0.32
비교제조예 8 6.5 0.92
상기 표 2의 실험결과를 살펴보면, 제조예 1 ~ 제조예 6은 65% 이상의 광투과율 및 85% 이상의 높은 환원율을 보였다.
이에 반해 160℃ 이상에서 열풍경화시켜 제조한 비교제조예 2의 변광렌즈의 경우, 환원율이 크게 떨어졌는데, 이는 변광안료의 열변성 발생하여 변광안료가 재환원성이 떨어졌기 때문인 것으로 판단된다.
그리고, 비교제조예 3의 경우, 미휘발된 용매 잔류 문제 발생하여, 광투과율이 60% 미만으로 좋지 않은 결과를 보였다.
또한, 바인더 수지를 5 중량부 미만으로 사용한 비교제조예 4의 경우, 제조예 1 ~ 제조예 5와 비교할 때, 인장강도가 크게 감소하여 기계적 물성이 좋지 않은 문제가 있었으며, 바인더 수지를 20 중량부 초과 사용하여 제조한 비교제조예 5의 경우, 인장강도가 우수하나, 환원율이 떨어지고, 헤이즈가 높아지는 문제가 있었다.
또한, 변광안료를 5 중량부 초과하여 사용한 비교제조예 6의 경우, 오히려 환원율이 떨어지고, 헤이즈가 너무 높은 문제가 있었다.
그리고, 가교촉진제 0.001 중량부 미만으로 사용하여 제조한 비교제조예 7의 변광렌즈의 경우, 환원율이 우수했으나, 바인더 수지간 가교가 떨어져서 성막화가 잘 되지 않은 결과, 인장강도가 떨어지는 문제를 보였으며, 가교촉진제를 0.050 중량부를 초과하여 제조한 비교제조예 8의 경우, 광투과율 및 환원율이 좋지 않았는데, 이는 변광렌즈의 성형성에 문제가 발생했기 때문인 것으로 판단된다.
기존의 방법으로 제조한 비교제조예 9의 변광렌즈의 경우, 최대 및 최소 광투과율 변화가 매우 큰 문제가 있었으며, 제조예 1 ~ 제조예 6 보다 상대적으로 광투과율이 떨어지는 결과를 보였다.
상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 변광필름이 우수한 광변색강도, 광투과율 및 기계적 물성을 갖는 것을 확인할 수 있었으며, 이로 제조한 변광렌즈의 경우, 우수한 헤이즈 및 경시변화를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 이러한, 본 발명의 변광필름을 이용하여 고글, 선글라스, 보호안경, 차량 유리, 차량 썬팅필름 등의 우수한 변광 물품을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
100 : 변광필름 101 : 변광필름층 102: 이형필름
103 : 보호필름 200 : 변광렌즈 201 : 변광필름층
202, 203 :무산 UV접착제층 204,205 : 기재층

Claims (24)

  1. 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 바인더 수지 5 ~ 20 중량부, 변광안료 1 ~ 5 중량부, 가교촉진제 0.001 ~ 0.05 중량부 및 용매 50 ~ 100 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고분자 수지는
    폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지, 2-에틸 헤틸 아크릴레이트/아이소보닐아크릴레이트(2-Ethyl Hethyl Acrylate/isobonyl Acrylate) 공중합체 수지, 2-에틸헤틸/아이소보닐아크릴레이트/헤틸에틸아크릴레이트 (2-Ethyl Hethyl Acrylate /isobonyl Acrylate/Hethyl Ethyl Acrylate) 공중합체 수지, 부틸아크릴레이트/ 폴리메틸메타크릴레이트(Butyl Acrylate/PMMA) 공중합체 수지 및 2-에틸헤틸 아크릴레이트/ 폴리메틸메타크릴레이트(2-Ethyl Hethyl Acrylate/ PMMA) 공중합체 수지 및 2-에틸헤틸/실리콘아크릴레이트/헤틸에틸아크릴레이트 (2-Ethyl Hethyl Acrylate /Silicone Acrylate/Hethyl Ethyl Acrylate) 공중합체 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 바인더 수지는
    (C1 ~ C3알킬)메타크릴레이트과 C4 ~ C6의 알킬디엔(alkyldiene)의 공중합체, 폴리비닐 부티랄(Polyvinyl Butyral), 4-(1-메틸에틸리덴)비스폴리머/클로로메틸옥시레인(4,4'-(1-methylethylidene)bispolymer with (chloromethyl) oxirane), 셀룰로오스아세테이트프로피오네이트(Cellulose Acetate Propionate), 알케인다이올다이알킬아크릴레이트(alkanediol dialkylacrylate), 트리알킬올(C2 ~ C5의 알케인)트리아크릴레이트(Trialkylol(C2 ~ C5 alkane triacrylate) 및 셀룰로오스 아세테이트부티레이트(Cellulose Acetate Butyrate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 변광안료는
    스파이로옥사진(spirooxazine), 벤조피란(benzopyran), 나프토피란 (napthopyran), 크로멤(chromeme) 및 아조 화합물(azo compound) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 용매는
    메틸메타아크릴레이트(Methyl Metha Acrylate), 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone), 아세톤(Acetone), 아세틸 아세톤(Acethyl Acetone), 사이클로헥세인(Cyclohexane), 사이클로헥사논(Cyclohexanone), 에틸아세테이트(Ethyl Acetate), 메틸 셀루솔브(Methyl cellusolve), 이소프로필 알코올(Isoprophyl alcohol) 및 톨루엔(Toluene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가교촉진제는 (C4 ~ C10의 알킬)페록사이드((C4 ~ C10 alkyl)peroxide) 및 AIBN(Azobis Isobutyro Nitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 레벨링제 및 소포제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하며,
    상기 레벨링제는 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 5 ~ 20 중량부로 포함하고,
    상기 소포제는 상기 고분자 수지 100 중량부에 대하여, 2 ~ 10 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  8. 제 1항에 있어서,
    광 개시제, 열 개시제, 중합 억제제, 용매, 광 안정화제, 열 안정화제, 산화방지제, 자외선흡수제, 레올로지 조절제, 평탄화제, 자유 라디칼 소거제, 접착촉진제, 광 안정화제, 이형제 및 결합방지제 중에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  9. 제1항 내지 제8항에 있어서, pH 6.0 ~ 9.0인 것을 특징으로 하는 변광필름 수지 조성물.
  10. (1) 이형필름 일면에 제8항 중에서 선택된 어느 한 항의 조성물을 포함하는 변광필름 수지로 이형필름의 일면을 코팅하는 단계; 및
    (2) 상기 코팅 후, 60℃ ~ 160℃로 열풍 경화를 수행하여 변광필름층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 변광필름층 일면에 보호필름을 적층하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 코팅하는 단계는 스핀 코팅, 롤 코팅, 분무 코팅, 커튼 코팅, 코마 코팅, 슬롯 다이 코팅, 그라비어 코팅 또는 주형내 캐스팅 중에서 선택된 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 변광필름의 제조방법.
  13. 광투과율(Light Transmittance) 90.0% ~ 97.0%이고, KS M 3001에 의거하여 측정시, 인장강도 2.0 kg/㎠ ~ 12.8 kg/㎠이며, 인장변형율(Tensile strain) 0.2% ~ 8.2%인 것을 특징으로 하는 변광필름.
  14. 제13항에 있어서,
    변광필름의 일면 또는 양면에 이형필름 및 보호필름 중에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 이형필름은 실리콘이 코팅된 이형 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 및 불소가 코팅된 이형 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 보호필름은 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 및 고무 필름 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광필름.
  17. 폴리우레탄(PU), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 유리 및 폴리카보네이트(PC) 중에서 선택된 1종 이상을 기재;
    무산 UV 접착제; 및
    제13항 내지 제16항 중에서 선택된 어느 한 항의 변광필름;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광렌즈.
  18. 제17항에 있어서, 상기 변광필름의 일면 또는 양면에 무산 UV 접착제층을 포함하며, 상기 무산 UV 접착제층의 일면에 상기 기재가 적층된 것을 특징으로 하는 변광렌즈.
  19. 제17항에 있어서, 상기 기재의 일면 또는 양면에 무산 UV 접착제층을 적층시키고, 상기 무산 UV 접착제층의 일면에 상기 변광필름이 적층된 것을 특징으로 하는 변광렌즈.
  20. 제17항에 있어서, 상기 무산 UV접착제층은 아크릴레이트계 UV 점착제 또는 디이소시아네이트계 UV 접착제를 포함하고,
    상기 아크릴레이트계 UV 점착제는 6 관능 우레탄아크릴레이트, 7관능 우레탄아크릴레이트, 8관능 우레탄아크릴레이트, 9관능 우레탄아크릴레이트 및 10관능 우레탄아크릴레이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 디이소시아네이트계 UV 접착제는 이소포론 디이소시아네이트, 4,4-디사이클로 헥실 메탄-디이소시아네이트, 트리메틸-헥사메틸렌-디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-사이클로 헥실렌 디이소시아네이트 및 이들의 올리고머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 변광렌즈.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 무산 UV 접착제는 평균두께 5㎛ ~ 15㎛로 상기 기재와 변광필름 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 변광렌즈.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 기재의 평균두께는 50㎛ ~ 700㎛인 것을 특징으로 하는 변광렌즈.
  23. 제 17항에 있어서,
    헤이즈(haze)가 0.2% ~ 0.8% (±0.1%)이고, 광투과율이 65% ~ 85%인 것을 특징으로 하는 변광렌즈.
  24. 제23항에 있어서, 하기 수학식 1에 의거하여 측정시, 환원율이 85% ~ 95%인 것을 특징으로 하는 변광렌즈;
    [수학식 1]
    환원율(%) = (Ti/Tt)×100(%)
    상기 수학식 1에서, Ti는 광조사 직후 렌즈의 순간 광투과율이며, Tt는 광조사에 의한 렌즈의 변광 완료 후의 순간 광투과율이다.
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