KR20210042494A - 유연성 및 가공성이 우수한 블랙아이스 표시용 대면적 광학필름 및 롤투롤 연속공정을 이용한 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차아염소산나트륨과 산성물질을 혼합한 다음, 촉매 필터에 통과시키는 것으로 중성에 가까운 탈취 살균수를 제조할 수 있는 촉매필터를 이용한 중성 차아염소산 탈취 살균수 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 공급수에 차아염소산나트륨(NaOCl)을 공급하는 단계; (b) 상기 차아염소산나트륨이 혼합된 공급수에 산성물질을 공급하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 제조된 혼합수를 촉매필터에 통과시켜 차아염소산나트륨을 차아염소산(HOCl)로 전환하여 탈취 살균수를 제조하는 단계를 포함하는 촉매필터를 이용한 중성 차아염소산 탈취 살균수 제조방법을 제공한다.

Description

유연성 및 가공성이 우수한 블랙아이스 표시용 대면적 광학필름 및 롤투롤 연속공정을 이용한 이의 제조방법{Large area optical film for black ice display with excellent flexibility and processability and manufacturing the same using continuous roll to roll process}

본 발명은 유연성 및 가공성이 우수한 블랙아이스 표시용 대면적 광학필름 및 롤투롤 연속공정을 이용한 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도에 따라 색상이 변화하는 액정을 주입하여 블랙아이스의 존재를 시각적으로 확인할 수 있는 대면적 광학 필름 및 롤투롤 연속공정을 이용하여 이러한 대면적 광학필름을 연속적으로 제조할 수 있는 유연성 및 가공성이 우수한 블랙아이스 표시용 대면적 광학필름 및 롤투롤 연속공정을 이용한 이의 제조방법에 관한 것이다.

눈이 녹은 후 기온이 다시 내려가면 눈이 녹은 물이 다시 얼어붙어 얼음이 되는데, 이러한 과정에 의하여 도로 위에 생성된 살얼음 빙판을 블랙아이스라 말한다. 도로 위에 생성되는 경우 검은색의 아스팔트 때문에 검은색으로 보이는데, 두께도 아주 얇고 아스팔트와 육안으로 구분이 잘 되지 않아 겨울철 교통사고의 원인이 된다. 일반적으로 이러한 블랙아이스는 산 그늘이 도로를 덮은 곳, 터널의 출입구에 흔히 생긴다.

또한 기온이 충분히 낮으면 눈이 오지 않더라도 습도가 높고 그늘진 곳에서는 노면에 붙은 물방울(이슬)이 복사 냉각 또는 날씨로 인해 얼어붙어서 블랙아이스가 형성될 수 있다. 아울러 눈보라가 약하게 발생하는 경우에도 이로 인해 만들어지는 얼음의 두께가 얇기 때문에 형성될 수 있다.

하지만 상술한 바와 같이 블랙아이스는 하부의 아스팔트의 존재로 인하여 아주 가까운 거리까지 접근하기 전에는 인식하기 매우 어려우며, 기온의 변화에 의하여 자연적으로 발생하는 것이 대부분이어서 운전자들의 안전운행에 큰 위협이 되고 있다.

이를 해결하기 위하여 도로에 염수를 분사하거나 도로의 하부에 열선을 매설하는 것으로 얼음의 생성을 방지하는 기술이 흔히 사용되고 있지만, 염수분사의 경우 아스팔트 및 차량의 부식문제를 발생시킬 수 있으며, 열선의 경우 시공비 및 유지비가 매우 상승함에 따라 제한적으로만 사용되고 있다. 이에 따라 블랙아이스가 형성된 구간을 미리 경고하여 블랙아이스 구간을 서행하거나 회피하기 위한 방법이 연구되고는 있지만 대부분 지리정보 또는 위성정보를 이용하여 취약구간을 일률적으로 경고하는 수준에 그치고 있어 실질적인 블랙아이스의 경고는 되기 있지 못하는 실정이다.

반면 액정 광학필름의 경우 주입되는 액정 혼합물에 따라 다양한 온도에서 상전이를 통하여 색상이 변경될 수 있다. 이때 주입되는 액정 혼합물은 액정과 도펀트로 구성되며, 색상 및 온도변화 특성을 나타내기 위한 소량의 불순물을 포함한다.

이러한 액정 광학 필름의 경우 온도변화에 따른 색상변화를 통하여 얼음의 존재를 알려주는 표지로 사용될 가능성을 가지고 있다. 다만 기존의 광학필름의 경우 각 필름을 독립적으로 제작함에 따라 대면적화에는 한계를 가지고 있었으며, 대량 생산시 그 제조원가가 상승하는 단점을 가지고 있어 이에 대한 개선이 필요하다.

(0001) 대한민국 등록특허 제10-1528711호 (0002) 대한민국 공개특허 제10-2019-0064736호

전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 온도에 따라 액정의 상변화를 이용하여 블랙아이스의 존재를 시각적으로 확인할 수 있는 대면적 광학 필름 및 롤투롤 연속공정을 이용하여 이러한 대면적 광학필름을 연속적으로 제조할 수 있는 유연성 및 가공성이 우수한 블랙아이스 표시용 대면적 광학필름 및 롤투롤 연속공정을 이용한 이의 제조방법을 제공하고자 한다.

상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 고분자 상판; 고분자 하판; 상기 고분자 상판과 고분자 하판사이에 위치하는 다공성 스페이서; 및 상기 다공성 스페이서의 공극부에 주입된 액정 혼합물을 포함하는 광학필름에 있어서, 상기 액정 혼합물은 온도의 하강에 따라 상전이에 의하여 투과율 및 색상이 변화하는 것을 특징으로 하는 블랙아이스 표시용 광학필름을 제공한다.

상기 스페이서는 평면방향에 수직 방향으로 타공되어 공극을 형성하며, 상기 타공은 직경 8~12mm의 원형이고, 타공의 중심간격은 9~17mm일 수 있다.

상기 액정 화합물은 하기의 화학식 1의 구조를 가지는 액정, 하기 화합물 2의 구조를 가지는 키랄 도펀트 및 하기 화학식 3의 구조를 가지는 불순물(impurity)로 구성될 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

상기 액정 혼합물은 -5~5℃에서 상전이 할 수 있다.

상기 고분자 상판 및 고분자 하판은 두께 0.05 ~ 0.2 mm이며, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐클로라이드로 제작될 수 있다.

상기 다공성 스페이서는 두께 0.005~0.02mm이며, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐클로라이드로 제작될 수 있다.

본 발명은 또한 (a) 롤에 권취되어 있는 스페이서를 공급하는 단계; (b) 상기 스페이서를 한 쌍의 천공롤 사이로 통과시키면서 스페이서에 일정간격으로 천공하여 다공성 스페이서를 제작하는 단계; (c) 롤에 권취되어 있는 고분자 하판을 상기 다공성 스페이서의 하면방향으로 공급하면서 하판 접착용 롤을 이용하여 상기 다공성 스페이서의 하면에 고분자 하판을 접착하는 단계; (d) 고분자 하판이 접착된 스페이서의 상부에서 액정 혼합물을 공급하여 스페이서 천공부에 액정 혼합물을 주입하는 단계; (e) 롤에 권취되어 있는 고분자 상판을 상기 다공성 스페이서의 상면 방향으로 공급하면서 상판 접착용 롤을 이용하여 액정 혼합물이 주입된 스페이서의 상면에 고분자 상판을 접착하여 광학필름을 제조하는 단계; (f) 제조된 광학필름을 일정 간격으로 절단하는 단계; (g) 절단된 광학필름의 외측면을 따라 보호필름을 부착하는 단계; 및 (h) 상기 보호필름이 부착된 광학필름을 설치용 보호필름의 사이에 일정간격으로 부착하는 단계를 포함하는 상기 블랙아이스 표시용 광학필름의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의한 블랙아이스 표시용 대면적 광학 필름 및 롤투롤 공정을 이용한 이 제조방법은 기존의 블랙아이스 표ㅅ방법에 비하여 블랙아이스가 발생된 지역을 시각적인 변화에 의하여 즉각적으로 표시할 수 있어 블랙아이스에 의한 사고를 방지할 수 있을 뿐 만 아니라 대면적의 광학필름을 롤투롤 공정을 이용하여 대면적으로 생산 가능하므로 저렴한 비용으로 블랙아이스 표시용 광학필름을 공급하여 블랙아이스에 의한 교통사고 및 물류정체 현상을 최소화 할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학필름의 구조를 간략히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 롤투롤 공정을 이용한 광학필름의 제조방법을 간략히 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 액정, 키랄 도펀트 및 불순물의 혼합비와 그에 따른 영하의 온도에서 시간의 견과에 의한 액정색의 변화를 나타낸 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 혼합물의 혼합비에 따른 상전이점을 측정한 결과이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 불순물 양에 따른 시인성을 비교한 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학필름의 실제 적용을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 광학필름과 기존의 필름의 압력 변화에 따른 액정의 누출을 간략히 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학필름과 기존의 필름의 절단에 따른 액정의 누출을 간략히 도시한 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

블랙아이스는 도로 및 노면상에 얇은 두께로 결빙된 얼음을 의미하는 것으로 얇은 두께로 인하여 하부 도로의 색상이 그대로 투과되므로 가까운 거리로 접근하기 전에는 육안으로 식별이 불가능하다. 하지만 이러한 블랙아이스는 도로의 마찰계수를 극단적으로 감소시켜 차량 및 사람의 이동시 미끌어짐을 발생시키므로 안전 운전 및 보행이 큰 장애가 되고 있다. 따라서 이러한 블랙아이스를 먼 거리에서 식별하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 온도에 따라 상전이하는 액정을 최적의 비율로 혼합하여 블랙아이스 발생시 시각적인 표시를 하는 것으로 블랙아이스의 발생을 먼거리에서 감지할 수 있도록 하였다.

이하 본 발명을 구성 및 그 제조방법을 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 고분자 상판; 고분자 하판; 상기 고분자 상판과 고분자 하판사이에 위치하는 다공성 스페이서; 및 상기 다공성 스페이서의 공극부에 주입된 액정 혼합물을 포함하는 광학필름에 있어서, 상기 액정 혼합물은 온도의 하강에 따라 상전이에 의하여 투과율 및 색상이 변화하는 것을 특징으로 하는 블랙아이스 표시용 광학필름에 관한 것이다.

상기 고분자 상판 및 하판의 경우 상기 다공성 스페이서의 상부 및 하부에 부착되어 상기 액정 혼합물의 유실을 방지함과 동시에 외부와 다공성 스페이서 및 액정 혼합물의 접촉을 차단하여 다공성 스페이서 및 액정 혼합물의 손상을 방지하기 위하여 사용되는 것으로, 상기 블랙아이스 표시용 광학필름의 유연성을 위하여 탄성을 가지는 필름을 사용하는 것이 바람직하다.

이때 상기 고분자 상판 및 하판은 두께 0.05 ~0.2 mm이며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐클로라이드로 제작될 수 있다. 두께가 0.05 mm미만인 경우 내구성이 떨어져 다공성 스페이서 및 액정 혼합물의 보호효과가 떨어짐과 동시에 외력에 의하여 쉽게 손상됨에 따라 액정 혼합물이 유실될 수 있으며, 0.2 mm를 초과하는 경우 보호효과는 높일 수 있지만 필름의 탄성이 떨어져 외력에 의한 손상이 있을 수 있다. 또한 상기 고분자 상판 및 하판은 내부에 존재하는 액정 혼합물의 색상변화를 시각적으로 표시하기 때문에 투명한 재질의 상판 및 검은색으로 염색된 고분자(하판)로 제작되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐클로라이드, 가장 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제작될 수 있다.

상기 다공성 스페이서는 공극부에 액정 혼합물을 포함하는 것으로 온도의 변화에 따라 다양한 색상을 나타내는 부분이다. 기존의 광학필름의 경우 도 9에 나타난 바와 같이 수직방향으로 압력을 받는 경우 내부에 위치하는 액정이 압력에 의하여 누출될 수 있지만 본원 발명의 경우 액정 혼합물이 다공성 스페이서의 각 셀(공극) 내부에 위치하므로, 압력에 의한 액정 혼합물의 누출을 최소화 할 수 있다. 또한 도 10에 나타난 바와 같이 기존의 광학필름의 경우 제작시 접착성 필름을 붙이거나 열압착등의 처리를 통하여 테두리 부분으로 액정이 누출되지 않기 위한 처리가 필요할 뿐만 아니라 제작된 필름을 절단하여 사용 시 액정의 누출이 발생할 수 있다. 하지만 본원 발명의 경우 다공성 스페이서의 각 셀에 액정이 위치하게 되므로, 추가적인 테두리 누출 방지 보강이 필요하지 않음과 더불어 절단 시에도 테두리 부분의 액정 혼합액 만이 유출되므로 추가적인 후처리 없이도 절단하여 사용할 수 있다.

상기 스페이서는 평면방향에 수직 방향으로 타공되어 공극을 형성(도 1 및 2참조)하며, 상기 타공은 직경 8~12mm의 원형이고, 타공의 중심간격은 9~17mm일 수 있다.상기 타공은 스페이서의 내부에 액정 혼합물을 포함하는 셀을 형성하기 위하여 제작되는 것으로 평면방향에 수직 방향으로 타공하여 색상의 변화를 외부에 쉽게 나타낼 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 아울러 상기 타공은 직경 8~12mm의 원형으로 하는 것이 바람직하다. 상기 타공의 직경이 8 mm미만인 경우 단위면적당 타공량이 많아져 제작 비용이 상승할 수 있으며, 12mm를 초과하는 경우 단위 셀 당 함유되는 액정 혼합물의 양이 늘어나게 되어 절단 또는 파손시 누출되는 액정 혼합물의 양이 증가하게 된다. 아울러 상기 타공의 중심간격은 9~17mm 인 것이 바람직하며, 이에 따라 각 셀사이에는 최소 1mm 최대 9mm의 간격이 존재할 수 있다.

상기 다공성 스페이서는 두께 0.005~0.02mm이며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐클로라이드로 제작될 수 있다. 상기 다공성 스페이서는 공극부(셀)에 액정 혼합물이 채워질 수 있으며, 필름형으로 제작되기 위하여 두께 0.005~0.02mm의 투명 고분자로 제작되는 것이 바람직하다. 두께가 0.005mm미만인 경우 액정 혼합물의 양이 줄어들어 변색시 시각적인 효과가 떨어질 수 있으며, 0.02mm를 초과하는 두께를 가지는 경우 탄성이 떨어져 충격에 쉽게 파손될 수 있다. 또한 상기 다공성 스페이서는 투명 고분자를 사용하여 제작되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐클로라이드로 제작될 수 있다.

상기 액정 화합물은 하기의 화학식 1의 구조를 가지는 액정, 하기 화합물 2의 구조를 가지는 키랄 도펀트 및 하기 화학식 3의 구조를 가지는 불순물(impurity)로 구성될 수 있다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

영하(0℃ 이하)의 온도에서 도로 노면에 발생하는 블랙아이스를 표시하기 위해서는 -5~5℃ 바람직하게는 0~4℃에서 변색되는 콜레스테릭 액정 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 상기 화학식 1구조를 가지는 액정과 화학식 2구조를 가지는 키랄 도펀트 및 상전이 온도와 색상을 조절할 수 있는 불순물을 혼합하여 콜레스테릭 액정을 제조하는 것이 바람직하다. 이때 상기 액정 혼합물은 -5~5℃ 바람직하게는 0~4℃의 온도에서 상전이를 일으키게 되며 5℃를 초과하는 온도에서는 isotropic상태를 유지하여 빛의 산란이나 반사를 전혀 못하는 투명한 상태를 유지한다. 또한 -5℃미만의 온도에서는 상전이를 통하여 키랄 네마틱(chiral nematic) 액정상으로 변화되고, 액정의 피치(pitch)변화에 따라 일정색으로 변색되어 온도를 시각적으로 표시할 수 있다. 이때 상기 불순물은 상기 액정 및 도펀트와 혼합되어 액정의 상전이 온도를 조절함과 동시에 상전이 후 색상을 나타내는 효과를 가진다.

상기 액정과 도펀트의 혼합비는 6:4~8:2인 것이 바람직하며, 상기 액정과 도펀트의 혼합물 대비 불순물의 혼합비는 6:4~8:2인 것이 바람직하다. 따라서 상기 액정 60~80중량부, 도펀트 20~40중량부 및 불순물 10~20중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 불순물의 함량이 10중량부 미만인 경우 4℃를 초과하는 온도에서 상전이가 발생하여 블랙아이스의 경고를 할 수 없으며, 20중량부를 초과하여 포함하는 경우 변색이 원활하지 않아 상전이온도를 표시하지 못할 수 있다.

상기 액정 혼합물은 -5~5℃, 바람직하게는 0~4℃에서 상전이 할 수 있다. 상기에서 살펴본 바와 같이, 블랙아이스를 경고하기 위해서는 블랙아이스가 생성되는 온도에서 성전이 되어 변색되는 것이 바람직하다. 따라서 상기 액정 혼합물은 -5~5℃, 바람직하게는 0~4℃에서 상전이 될 수 있다. -5℃미만에서 상전이 되는 경우 빙점 이하에서 상전이 되므로 블랙아이스가 형성되는 온도보다 낮은 온도에서 변색이 이루어지며, 이에 따라 모든 블랙아이스를 경고할 수 없으며, 5℃를 초과하는 온도에서 상전이 되는 경우 고온에서 상전이 됨에 따라 블랙아이스가 발생하지 않는 구간에서도 변색이 일어나게 되어 통행에 방해를 줄 수 있다.

일반적으로 광학필름은 제조시 액정이 중심부에 삽입되는 구조를 가짐에 따라 절단시 액정이 흘러나오는 구조를 가지고 있어 각 필름을 일정 크기로 절단한 다음, 액정을 주입하는 공정으로 제조되는 것이 일반적이다. 이러한 광학 필름 제조공정은 각 사용처에 따라 필름의 크기를 미리 재단하여 제작하기 때문에 제작비용이 많이 소요됨과 동시에 제작시 많은 시간을 필요로 한다. 하지만 롤투롤 공정의 경우 필름을 연속적으로 제작할 수 있으며, 대면적의 필름을 생산 가능하기 때문에 제작시산 및 비용을 크게 감소시킬 수 있다(도 3참조).

따라서 본 발명은 또한 (a) 롤에 권취되어 있는 스페이서를 공급하는 단계; (b) 상기 스페이서를 한 쌍의 천공롤 사이로 통과시키면서 스페이서에 일정간격으로 천공하여 다공성 스페이서를 제작하는 단계; (c) 롤에 권취되어 있는 고분자 하판을 상기 다공성 스페이서의 하면방향으로 공급하면서 하판 접착용 롤을 이용하여 상기 다공성 스페이서의 하면에 고분자 하판을 접착하는 단계; (d) 고분자 하판이 접착된 스페이서의 상부에서 액정 혼합물을 공급하여 스페이서 천공부에 액정 혼합물을 주입하는 단계; (e) 롤에 권취되어 있는 고분자 상판을 상기 다공성 스페이서의 상면 방향으로 공급하면서 상판 접착용 롤을 이용하여 액정 혼합물이 주입된 스페이서의 상면에 고분자 상판을 접착하여 광학필름을 제조하는 단계; (f) 제조된 광학필름을 일정 간격으로 절단하는 단계; (g) 절단된 광학필름의 외측면을 따라 보호필름을 부착하는 단계; 및 (h) 상기 보호필름이 부착된 광학필름을 설치용 보호필름의 사이에 일정간격으로 부착하는 단계를 포함하는 상기 블랙아이스 표시용 광학필름의 제조방법에 관한 것이다.

상기 (a) 단계는 롤에 권취되어 있는 스페이서를 공급하는 단계로 필름형상으로 제작되어 롤에 권취되어 있는 스페이서를 일정속도로 공급하는 단계이다. 이 시점에서 상기 스페이서는 아직 공극부(셀)이 형성되어 있지 않은 필름의 형상을 가지고 있다.

상기 (b) 단계는 상기 스페이서를 한 쌍의 천공롤 사이로 통과시키면서 스페이서에 일정간격으로 천공하여 다공성 스페이서를 제작하는 단계로, 필름형상의 스페이서를 천공롤 사이로 공급함과 동시에 천공롤 표면에 형성된 펀치를 이용하여 스페이서에 일정간격으로 천공하여 공극을 형성하는 단계이다. 이때 상기 천공롤은 표면에 다수개의 펀치가 형성되어 있으며, 천공롤의 회전에 따라 펀치가 연속적으로 천공하게 되므로, 상기 스페이서는 일정간격으로 천공되어 다음 단계로 공급될 수 있다.

상기 (c) 단계는 롤에 권취되어 있는 고분자 하판을 상기 다공성 스페이서의 하면방향으로 공급하면서 하판 접착용 롤을 이용하여 상기 다공성 스페이서의 하면에 고분자 하판을 접착하는 단계로 다공성 스페이서의 하부에 고분자 하판을 부착하여 셀의 하부를 막음으로서 셀의 내부에 액정 혼합물이 공급될 수 있도록 하는 단계이다. 이때 상기 고분자 하판은 상기 다공성 스페이서와 접착제를 이용하여 부착하는 것도 가능하지만 타공부위(셀)에 접착제가 잔류하여 액정의 작동을 방해할 가능성이 있으므로, 초음파 접착 또는 열접착을 이용하여 상기 고분자 하판과 다공성 스페이서를 접착하는 것이 바람직하다.

상기 (d) 단계는 고분자 하판이 접착된 스페이서의 상부에서 액정 혼합물을 공급하여 스페이서 천공부에 액정 혼합물을 주입하는 단계로 다공성 스페이서 및 고분자 하판의 접착으로 형성된 셀의 내부에 액정 혼합물을 주입하는 단계이다. 이때 상기 액정 혼합물의 주입은 각 셀에 일정량의 액정을 주입하는 수단을 이용하여 각 셀마다 주입하는 것도 가능하지만, 상기 다공성 스페이서의 상부에서 일정량의 액정을 무작위적으로 분무 또는 주입한 다음, 아래에 기술할 고분자 상판을 접착하는 것으로 액정 혼합물의 주입을 완료할 수도 있다. 이때 여분의 액정 혼합물은 접착용 롤의 회전에 따라 후방으로 밀려나게 되므로 적절한 회수수단을 구비하여 여분의 액정혼합물을 회수 및 재활용하는 것이 바람직하다. 이밖에도 액정 주입용 롤을 이용하여 그라비아 인쇄 방식으로 액정을 주입할 수도 있으며, 이 경우 상기 액정주입용 롤은 상기 하판 접착용 롤과 한 쌍으로 설치되어 하판의 접착 및 액정 혼합물의 주입을 동시에 진행할 수도 있다.

상기 (e) 단계는 롤에 권취되어 있는 고분자 상판을 상기 다공성 스페이서의 상면 방향으로 공급하면서 상판 접착용 롤을 이용하여 액정 혼합물이 주입된 스페이서의 상면에 고분자 상판을 접착하여 광학필름을 제조하는 단계로 액정 혼합물이 주입된 다공성 스페이서의 상부에 고분자 상판을 덮어 광학필름의 제조를 완료하는 단계이다. 이때 상기 고분자 상판은 상기 고분자 하판과 동일하게 접착제를 이용하여 부착하는 것도 가능하지만 타공부위(셀)에 접착제가 잔류하여 액정의 작동을 방해할 가능성이 있으므로, 초음파 접착 또는 열접착을 이용하여 접착하는 것이 바람직하다. 또한 상기 고분자 상판의 접착 시 사용되는 상판 접착용 롤의 경우 상기 다공성 스페이서에 주입되고 남는 여분의 액정 혼합물을 후면을 밀어내는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위하여 상기 상판 접착용 롤은 상부롤과 하부롤의 한 쌍으로 구성되어 여분의 액정을 후방으로 밀어내어 적절한 양의 액정 혼합물이 상기 타공부에 주입되도록 할 수 있다.

상기 (f) 단계는 제조된 광학필름을 일정 간격으로 절단하는 단계로 기존의 광학 필름과는 달리 액정 혼합물이 타공부(셀)의 내부에 위치하므로 원하는 크기로 자유롭게 절단하여 사용가능하다.

상기 (g) 단계는 절단된 광학필름의 외측면을 따라 보호필름을 부착하는 단계로 본 발명에서 제작된 광학 필름의 경우 테두리(외측면) 부분으로 액정이 흘러나올 가능성은 낮지만 제작된 광학 필름의 모서리 부분이 손상되는 경우 필름간의 박리가 시작될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 보호필름을 외측면을 따라 부착하는 것이 바람직하다. 아울러 상기 보호필름은 제작상의 편의를 위하여 일면에 접착제가 도포된 필름을 사용하여 접착하는 것이 바람직하며, 필름의 재질 및 접착재의 구성은 상기 광학필름과 접착되어 필름의 테두리를 보호할 수 있는 것이라면 적절히 선택하여 사용할 수 있다.

상기 (h) 단계는 상기 보호필름이 부착된 광학필름을 설치용 보호필름의 사이에 일정간격으로 부착하는 단계로 상기와 같이 절단된 광학필름을 설치용 보호필름에 적절한 간격으로 배치하여 블랙아이스 표시용 광학필름을 제조하는 단계이다. 상기 블랙아이스 표시용 광학필름이 표지판형식으로 사용되는 경우 원형 또는 각형의 설치용 보호필름과 거의 동일한 사이즈의 광학필름을 사용하거나 5~50개의 광학필름을 수평면상에 배치하여 변색시 일정한 형상이 나타나도록 제작할 수 있으며, 바닥에 접착 또는 매설되어 사용되는 경우 3~100개의 광학필름을 직선 또는 일정한 형상을 가지도록 배치하여 운전자에게 시각적인 경고를 줄 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

실시예 1

화학식 1의 구조를 가지는 액정(5CB) 75중량부와 화학식 2의 구조를 가지는 키랄 도펀트(S811) 25중량부를 혼합한 다음, 불순물(5BP)의 혼합비에 따른 액정색의 변화를 확인하였다.

[화학식 1]

[화학식 2]

[화학식 3]

이때 사용된 불순물은 화학식 3의 구조를 가지고 있으며 상기 액정 및 키랄 도펀트 혼합물 100중량부에 대하여 1중량부, 5중량부, 10중량부를 각각 혼합하고 시간에 따른 색상의 변화(0℃에서)를 관찰하였다

도 4에 나타난 바와 같이, 충분한 시간이 지난 후(약 335초) 불순물의 함량에 따라 각기 상이한 색상을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2

본원 발명의 블랙아이스 표시용 광학필름은 -5~5℃ 바람직하게는 0~4℃에서 상전이 하여 변색되어야 하기 때문에 이를 만족시키기 위한 조성을 착지위한 실험을 실시하였다. 실시예 1과 동일하게 화학식 1의 구조를 가지는 액정 75중량부와 화학식 2의 구조를 가지는 키랄 도펀트 25중량부를 혼합한 다음, 불순물의 혼합비에 따른 액정색의 변화온도를 측정하였으며, 액정 70중량부와 키랄 도펀트 30중량부를 혼합한 다음 불순물에 따른 상전이점을 확인하였다.

도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이, 불순물의 함량이 높아질수록 상전이점이 낮아지는 것을 확인할 수 있었으며, 액정 70중량부와 키랄 도펀트 30중량부를 혼합하여 사용하는 경우 더욱 낮은 상전이점을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3

상기 실시예 2를 바탕으로 불순물의 양에 따른 시인성을 한번 더 확인하였다. 도 7에 나타난 바와 같이, 불순물(5BP)의 양이 높아질수록 시인성이 높아지는 것을 확인할 수 있었으며, 이에따라 액정 70중량부와 키랄 도펀트 30중량부의 혼합물 100중량부에 대하여 20중량부 이상의 불순물을 혼합하여 사용하는 것이 최적의 조합인 것을 확인하였다. 다만 25중량부 이상의 불순물을 혼합하는 경우 액정의 작동잉 원활하지 않았다.

실시예 4

70중량부와 키랄 도펀트 30중량부의 혼합물 100중량부에 대하여 25중량부의 불순물 혼합한 다음, 이를 광학필름에 주입하여 블랙아이스 표시용 광학필름을 실제로 제작하였다. 이때 다공성 스페이서는 도 8에 나타난 바와 같이 직경 12mm의 원형이 일정간격으로 타공되어 있으며, 상기 타공부에 액정 혼합물을 주입하여 필름을 제조한 다음, 0℃의 온도에 방치하여 색상의 변화를 관찰하였다. 도 8에 나타난 바와 같이 형광을 가지는 녹색으로 변색되는 것을 확인할 수 있었으며, 이에따라 본 발명에 의한 광학 필름은 블랙아이스 표시용으로 사용될 수 있다는 것을 확인하였다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 형태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (7)

1. 고분자 상판;
   고분자 하판;
   상기 고분자 상판과 고분자 하판사이에 위치하는 다공성 스페이서; 및
   상기 다공성 스페이서의 공극부에 주입된 액정 혼합물;
   을 포함하는 광학필름에 있어서
   상기 액정 혼합물은 온도의 하강에 따라 상전이에 의하여 투과율 및 색상이 변화하는 것을 특징으로 하는 블랙아이스 표시용 광학필름.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스페이서는 평면방향에 수직 방향으로 타공되어 공극을 형성하며, 상기 타공은 직경 8~12mm의 원형이고, 타공의 중심간격은 9~17mm인 것을 특징으로 하는 블랙아이스 표시용 광학필름.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 액정 화합물은 하기의 화학식 1의 구조를 가지는 액정, 하기 화합물 2의 구조를 가지는 키랄 도펀트 및 하기 화학식 3의 구조를 가지는 불순물(impurity)로 구성된 것을 특징으로 하는 블랙아이스 표시용 광학필름.
   [화학식 1]
   

   

   
   
   [화학식 2]
   

   

   
   
   [화학식 3]
   

   

   
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 액정 혼합물은 -5~5℃에서 상전이하는 것을 특징으로 하는 블랙아이스 표시용 광학필름.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 고분자 상판 및 고분자 하판은 두께 0.05~0.2mm이며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리비닐클로라이드로 제작된 것을 특징으로 하는 블랙아이스 표시용 광학필름.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 다공성 스페이서는 두께 0.005~0.02mm이며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐클로라이드로 제작된 것을 특징으로 하는 블랙아이스 표시용 광학필름.
   
7. (a) 롤에 권취되어 있는 스페이서를 공급하는 단계;
   (b) 상기 스페이서를 한 쌍의 천공롤 사이로 통과시키면서 스페이서에 일정간격으로 천공하여 다공성 스페이서를 제작하는 단계;
   (c) 롤에 권취되어 있는 고분자 하판을 상기 다공성 스페이서의 하면방향으로 공급하면서 하판 접착용 롤을 이용하여 상기 다공성 스페이서의 하면에 고분자 하판을 접착하는 단계;
   (d) 고분자 하판이 접착된 스페이서의 상부에서 액정 혼합물을 공급하여 스페이서 천공부에 액정 혼합물을 주입하는 단계;
   (e) 롤에 권취되어 있는 고분자 상판을 상기 다공성 스페이서의 상면 방향으로 공급하면서 상판 접착용 롤을 이용하여 액정 혼합물이 주입된 스페이서의 상면에 고분자 상판을 접착하여 광학필름을 제조하는 단계;
   (f) 제조된 광학필름을 일정 간격으로 절단하는 단계;
   (g) 절단된 광학필름의 외측면을 따라 보호필름을 부착하는 단계; 및
   (h) 상기 보호필름이 부착된 광학필름을 설치용 보호필름의 사이에 일정간격으로 부착하는 단계;
   를 포함하는 제1항 내제 제6항 중 어느 한 항의 블랙아이스 표시용 광학필름의 제조방법.

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