KR20220068459A - 축광 타일, 이의 제조방법, 및 축광성 유약 파우더를 이용한 축광 구조물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축광 타일에 관한 것으로, 기재 타일과; 기재 타일의 일면 상에 축광성 유약 파우더를 도포하여 소성 접합된 축광층;으로 이루어지는데, 축광성 유약 파우더는 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+, Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 중 하나의 축광성 형광체를 포함한다.
또한, 본 발명은 전술된 축성광 형광체를 포함한 축광층을 기재 타일 상에 소성 접합하는 축광 타일의 제조방법을 포함한다.
또한, 본 발명은 전술된 축성광 형광체를 포함한 축광층을 기재 타일 상에 소성 접합하는 축광 타일의 제조방법을 포함한다.
Description
본 발명은 축광 타일, 축광 타일의 제조방법, 및 축광 타일에 적용된 축광성 유약 파우더를 이용한 축광 구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 타일은 점토와 바인더를 혼합하여 일정한 크기의 평판상으로 성형한 소성제품이다. 이러한 타일은 방습 및 방수 기능이 뛰어나면서 세척이 간편하여 실내 바닥/측면을 피복하는 마감부재로 많이 활용되고 있다.
최근에는 타일에 축광 기능을 부가한 축광 타일에 대한 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 축광 타일을 통해 야간/정전 등과 같이 외부의 빛이 차단된 어두운 상황에서도 스스로 빛을 장시간 발산하여 어두운 시계 하에서도 방향 지시나 위치 안내 등을 용이하게 인식하도록 돕는 한편 다양한 발광 문양을 통한 심미감 효과를 제공할 수 있게 되었다.
시중에서 구매가능한 축광 타일은 특허문헌 1에 개시된 탄산스트론튬(SrCO3)을 형광 모체(host)로 하여 축광 기능을 제공하고 있다. 하지만, 탄산스트론튬을 포함한 축광 안료는 기재 타일 상에 도포되어 소성 가공 중에 (탄산)가스를 배출하여 타일의 유약층에 상당한 기포를 형성하게 된다. 이러한 기포는 축광 타일의 축광층에 크랙(crack)을 유발시키는 원인으로 작용하게 되며, 축광층의 결정구조가 균질하지 못해 발광 강도 등을 저해하는 문제점을 갖는다.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 장잔광 특성이 우수하면서 화학적·환경적으로도 안정한 축광성 형광체를 채용한 축광 타일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 SrAl2O4, Sr4Al14O25, Sr2MgSi2O7 를 형광 모체로 하는 축광 타일의 제조방법을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 축광 타일은 기재 타일과; 기재 타일의 일면 상에 축광성 유약 파우더를 도포하여 소성 접합된 축광층;으로 이루어지는데, 축광성 유약 파우더는 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+, Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 중 하나의 축광성 형광체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로, 축광성 유약 파우더는 유약 75 ~ 95 중량%와 축광안료 5 ~ 25 중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 는 Al2O3 45 ~ 55 중량부, SrO 45 ~ 55 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부를 포함한 황록색의 축광성 형광체이고, Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ 는 Al2O3 58 ~ 68 중량부, SrO 32 ~ 42 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부를 포함한 청록색의 축광성 형광체이며, Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 는 SiO2 28 ~ 38 중량부, SrO 51 ~ 61 중량부, MgO 6 ~ 16 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부를 포함한 하늘색의 축광성 형광체일 수 있다.
선택가능하기로, 본 발명은 축광층의 상면에 투명한 보호 코팅층을 추가로 적층형성할 수 있다.
덧붙여서, 본 발명은 기재 타일의 상면에서 하면을 향해 두께방향으로 수용홈을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 축광 타일의 제조방법은 기재 타일을 준비하는 단계(S100)와; 축광성 유약 파우더를 준비하는 단계(S200); 및 축광층의 소성 단계(S300);를 포함하는데, 여기서 축광성 유약 파우더의 준비 단계(S200)는 유약 준비 단계(S210)와, SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+, Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 중 하나의 축광성 형광체를 포함한 축광안료 준비 단계(S220), 및 유약과 축광안료의 혼합 단계(S230)를 포함할 수 있다.
선택가능하기로, 본 발명은 보호 코팅층의 소성 단계(S400)를 추가로 포함할 수 있다.
유약 준비 단계(S210)에서, 유약은 SiO2 50.2 중량%, Al2O3 12.1 중량%, Na2O 0.5 중량%, K20 1.4 중량%, Li2O 1.2 중량%, CaO 9.0 중량%, MgO 1.2 중량%, BaO 5.4 중량%, B2O3 18.0 중량%, SrO 1.0 중량%을 포함할 수 있다.
축광안료 준비 단계(S220)에서, SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 은 Al2O3 45 ~ 55 중량부, SrO 45 ~ 55 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 환원 분위기 하에서 900 ~ 1,450℃의 소성 온도로 2 ~ 5 시간 동안 소성하여 황록색의 축광성 형광체를 제공할 수 있다.
축광안료 준비 단계(S220)에서, Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ 은 Al2O3 58 ~ 68 중량부, SrO 32 ~ 42 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 환원 분위기 하에서 900 ~ 1,450℃의 소성 온도로 2 ~ 5 시간 동안 소성하여 청록색의 축광성 형광체를 제공할 수 있다.
축광안료 준비 단계(S220)에서, Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 은 SiO2 28 ~ 38 중량부, SrO 51 ~ 61 중량부, MgO 6 ~ 16 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 환원 분위기 하에서 900 ~ 1,450℃의 소성 온도로 2 ~ 5 시간 동안 소성하여 하늘색의 축광성 형광체를 제공할 수 있다.
바람직하기로, 혼합 단계(S230)는 유약 75 ~ 95 중량%와 축광안료 5 ~ 25 중량%를 포함할 수 있다.
덧붙여서, 축광층의 소성 단계(S300)는 기재 타일의 일면 상에 축광성 유약 파우더를 도포하여 축광성 형광체의 소성 온도보다 낮은 온도로 소성하여 축광층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 축광 구조물은 철재 구조체로 이루어진 패널과; 전술된 축광성 유약 파우더를 함유하고, 패널의 일면 상에 배치된 축광층;을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에서, 패널은 스테인레스 재질로 제작될 수 있으며, 바람직하기로 축광층의 소성 온도보다 높은 용융점을 갖는 철재로 이루어질 수 있다.
추가로, 패널은 철(凸)자 단면형상의 안착홈을 구비할 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 자연광 혹은 인공광을 흡수하여 수 초에서 수 시간까지 장시간 자체 발광할 수 있는 축광 타일을 제공한다.
본 발명은 융제를 첨가하여 축광 타일의 발광 강도, 발광의 감쇠속도 등의 발광효율을 개선할 수 있다.
덧붙여서, 본 발명은 화학적·환경적으로 안정한 축광성 형광체에 의해 무독성, 비방사성, 내부식성을 갖는 축광 타일을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축광 타일을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축광 타일을 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 축광 타일의 제조방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 4는 축광성 형광체의 소성 가공시 사용되는 트레이 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 축광 구조물의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 축광 구조물의 다양한 실례를 도해한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축광 타일을 개략적으로 도시한 종단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 축광 타일의 제조방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 4는 축광성 형광체의 소성 가공시 사용되는 트레이 형상을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 축광 구조물의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 축광 구조물의 다양한 실례를 도해한 정면도이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 첨부 도면에 있어서, 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축광 타일은 기재 타일의 표면 강화(보호), 및 투광성을 유지하는 유약 기능과 함께 다양한 색상으로 축광 및 발광 기능을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.
특히, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축광 타일은 탄산스트론튬을 대신하여 알루미늄산 스트론튬계 형광 모체 또는 규산 마그네슘 스트론튬계 형광 모체를 축광성 유약 파우더에 혼합하어 타일 소성시 유기물의 분해/기포 발생을 방지하여 신뢰할 수 있는 내구성을 가지면서 탁월한 축광 기능을 제공할 수 있다.
이를 위해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 축광 타일(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 기재 타일(11)과 기재 타일(11)의 일면 상에 적층배열된 축광층(12)으로 구성될 수 있다.
기재 타일(11)은 점토 등의 세라믹스로 형성되고 소정의 크기를 갖는 직방체 형상으로 형성될 수 있으며, 당해분야의 숙련자들에게 널리 알려져 있듯이 점토 등의 소지 원료를 혼합하여 성형하고 대략 1,100℃ 정도에서 소성하여 초벌구이 제품으로 획득하게 된다.
기재 타일(11)은 축광 휘도를 높이기 위해서 백색의 기재 타일을 적용하는 것이 선호될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 기재타일은 작은 크기, 예컨대 5 ~ 100 mm 정도의 정사각형으로 형성되어 그물(미도시)에 일정한 간격으로 이격되어 부착된 모자이크 타일에도 적용 가능하며, 다양한 입체 구조물과 다양한 모양의 타일에 적용가능하고 크기와 두께의 제약을 받지 않으며 기타 상이한 재질에도 적용이 가능하다.
축광층(12)은 기재 타일(11)의 일면 상에 축광성 유약 파우더를 도포하고 다시 소성하여 형성된다. 축광층(12)은 축광성 형광체를 통해 빛 에너지를 흡수하여 다양한 색상의 빛을 발광함으로써 타일에 감성적 디자인과 시인성을 제공할 수 있다.
앞서 기술되었듯이, 축광층(12)은 소성시 유기물의 분해 뿐만 아니라 기포 발생을 방지하고 기재 타일(11) 상에 2 ~ 5 mm의 소정 두께로 적층 접합되어 축광 타일의 표면을 강화하는 한편 축광층의 내오염성을 높여 축광 기능을 유지할 수 있다.
축광성 유약 파우더는 유약(기본 유약)과 축광안료를 일정 비율로 배합하여 마련되는데, 이에 대한 배합 비율에 대해서는 제조방법을 통해 상세하게 후술하기로 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축광 타일을 개략적으로 도시한 종단면도이다. 도 2에 도해된 축광 타일은 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 축광 타일의 변형예로서, 축광층(12)의 상면에 투명하게 피막을 형성한 것을 제외하고는 매우 유사한 구조로 이루어져 있기 때문에, 본 발명의 명료한 이해를 돕기 위해서 유사하거나 동일한 구성에 대한 설명은 여기서 배제할 것이다.
전술되었듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 축광 타일은 축광층(12)을 보호하는 동시에 축광층으로부터 발산되는 빛의 투광성을 유지하기 위하여 예컨대 무기질 코팅제에 바인더를 섞어 축광층의 상면에 도포한 후 소성하여 형성시킬 수 있다. 보호 코팅층(13)은 축광층(12)의 소성 온도보다 낮은 약 700℃로 소성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 기재 타일(11)과 축광층(12) 간의 융착성을 향상시키기 위해 기재 타일(11)의 상면에서 하면을 향해 두께방향으로 소정의 깊이를 갖는 수용홈(11a)을 형성할 수 있다. 수용홈(11a)은 기재 타일의 상면과 축광층의 하면 사이에 접촉 면적을 증가시켜 축광층(12)이 박리되는 현상을 방지한다. 선택가능하기로, 수용홈(11a)은 도브테일(dovetail) 형상으로 형성될 수 있으며, 이외에도 기재 타일의 상면에서 하면까지 관통구조로 이루어질 수도 있다.
앞서 기술되었듯이, 본 발명은 기포 자국이나 크랙없이 미려한 외측면을 갖는 축광 타일을 제작하는 것을 특징으로 한다. 이하는 알루미늄산 스트론튬계 형광 모체 또는 규산 마그네슘 스트론튬계 형광 모체를 적용한 축광 타일의 제조방법에 대한 설명이다.
도 3을 참조로, 본 발명은 우선적으로 기재 타일(11)을 준비한다(S100). 기재 타일(11)은 앞서 기술된 바와 같이 축광층으로부터 발산되는 빛의 축광 휘도를 높이기 위해 백색의 기재 타일을 적용할 수 있다.
그런 다음에, 본 발명은 유약과 축광안료로 구성된 축광성 유약 파우더를 준비하는 단계(S200)를 포함한다. 축광성 유약 파우더의 준비 단계(S200)는 유약을 파우더 형태로 준비하는 단계(S210)와, 축광안료를 파우더 형태로 준비하는 단계(S220), 및 유약과 축광안료를 일정 비율로 배합하는 단계(S230)를 포함한다.
유약의 준비 단계(S210)에서, 유약은 후술될 축광층의 소성 단계(S300)에서 기재 타일과 축광성 유약 파우더 간의 열팽창을 일치되게 하고 축광성 유약 파우더의 유동성을 확보하기 위해 SiO2 50.2 중량%, Al2O3 12.1 중량%, Na2O 0.5 중량%, K20 1.4 중량%, Li2O 1.2 중량%, CaO 9.0 중량%, MgO 1.2 중량%, BaO 5.4 중량%, B2O3 18.0 중량%, SrO 1.0 중량%을 포함한 조성물일 수 있다. 물론, 유약(기본 유약)은 타일 제조 분야에서 널리 이용되는 유약을 사용하여도 되나, 상기 조성은 후술할 축광 안료와 혼합되어 열팽창의 일치 및 유동성 확보에 있어서 유리한 점을 가진다.
이러한 유약 조성물은 고온으로 소성하여 파우더 형태로 가공처리한다.
축광안료의 준비 단계(S220)에서, 축광안료는 SrAl2O4, Sr4Al14O25, Sr2MgSi2O7를 형광 모체(host)로 하여 희토류 원소를 도핑(doping)한 축광성 형광체를 포함하는데, 모체의 입자성장과 함께 부활제(activator) 및 공부활제(co-activator)의 확산을 촉진시켜 발광효율을 개선하는 융제(flux)를 포함한다.
더우기, 축광안료는 축광성 형광체의 조성에 따라 발광 색상을 제어할 수 있다. 예컨대, 축광층(12)은 황록색(yellow green) 계열의 발광을 나타내는 알루미늄산 스트론튬계(SrAl2O4) 형광 모체를, 청록색(blue green) 계열의 발광을 나타내는 알루미늄산 스트론튬계(Sr4Al14O25) 형광 모체를, 그리고 하늘색(sky blue) 계열의 발광을 나타내는 규산 마그네슘 스트론튬계(Sr2MgSi2O7) 형광 모체를 축광성 형광체의 구성 성분으로 할 수 있다. 여기서, 알루미늄산 스트론튬계 형광 모체는 스트론튬(Sr), 알루미늄(Al), 및 규소(Si)를 모체의 구성 성분으로 포함하는 복합 산화물을 의미하며, 규산 마그네슘 스트론튬계 형광 모체는 스트론튬(Sr), 마그네슘(Mg), 및 규소(Si)를 모체의 구성 성분으로 포함하는 복합 산화물을 의미한다.
황록색 발광
축광성 형광체는 모체 물질 SrAl2O4 에 부활제로 Eu2+를 사용한 형광체에 공부활제로 Dy3+를 첨가하여 Eu2+/Dy3+ 이온이 도핑된 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 로 제조되어, 우수한 잔광특성과 화학적 안정성을 갖춰 축광층을 황록색으로 발광할 수 있다.
당해분야의 숙련자들에게 알려져 있듯이, Eu2+ 이온의 농도가 증가할수록 발광 강도가 증가하는데, Eu2+ 이온의 농도가 특정 범위 이상으로 증가하는 경우에는 농도소광효과(concentration quenching effect)로 인하여 발광 강도가 점차 감소하게 된다. 또한, 태양광이나 전등 등에 의한 여기에너지를 차단 후(다시 말하자면, 어두운 환경)에 공부활제로 첨가된 Dy3+ 에 의하여 정공의 포획(trap) 현상에 의해 모체에 첨가된 부활제인 Eu2+ 이온의 에너지 전이에 기인하여 장잔광 특성에 영향을 미친다. 즉, Eu2+ 와 Dy3+ 를 동시에 도핑한 축광성 형광체는 긴 잔광시간을 갖는 인광 특성을 갖게 된다.
구체적으로, SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 는 알루미나(Al2O3) 45 ~ 55 중량부, 산화스트론튬(SrO) 45 ~ 55 중량부, 붕산(H3BO3) 5 ~ 8 중량부, 유로퓸 산화물(Eu2O3) 2 ~ 5 중량부, 디스프로슘 산화물(Dy2O3) 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 포함하는 것이 선호된다.
또한, 축광성 형광체는 온도, 시간, 분위기 등의 합성 조건 뿐만 아니라 모체에 첨가되는 부활제, 공부활제, 융제 등에 따라 그 특성에 영향을 미치게 된다. 여기서, 융제는 소성 중에 모체의 입상성장 그리고 모체에 부활제 및 공부활제의 확산을 촉진시킬 수 있도록 붕산을 사용하여 소량의 부활제와 소량의 공부활제로도 축광 타일의 발광 강도와 발광의 감쇠속도 등의 고효율의 발광 성능을 구현하도록 돕는다.
청록색 발광
축광성 형광체는 모체 물질 Sr4Al14O25 에 부활제로 Eu2+를 사용한 형광체에 공부활제로 Dy3+를 첨가하여 Eu2+/Dy3+ 이온이 도핑된 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ 로 제조되어, 우수한 잔광특성과 화학적 안정성을 갖춰 축광층을 청록색으로 발광할 수 있다.
구체적으로, Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ 는 알루미나(Al2O3) 58 ~ 68 중량부, 산화스트론튬(SrO) 32 ~ 42 중량부, 붕산(H3BO3) 5 ~ 8 중량부, 유로퓸 산화물(Eu2O3) 2 ~ 5 중량부, 디스프로슘 산화물(Dy2O3) 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 포함하는 것이 선호된다.
하늘색 발광
축광성 형광체는 모체 물질 Sr2MgSi2O7 에 부활제로 Eu2+를 사용한 형광체에 공부활제로 Dy3+를 첨가하여 Eu2+/Dy3+ 이온이 도핑된 Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 로 제조되어, 우수한 잔광특성과 화학적 안정성을 갖춰 축광층을 하늘색(또는 연청록색)으로 발광할 수 있다.
구체적으로, Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 는 이산화규소(SiO2) 28 ~ 38 중량부, 산화스트론튬(SrO) 51 ~ 61 중량부, 산화마그네슘(MgO) 6 ~ 16 중량부, 붕산(H3BO3) 5 ~ 8 중량부, 유로퓸 산화물(Eu2O3) 2 ~ 5 중량부, 디스프로슘 산화물(Dy2O3) 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 포함하는 것이 선호된다.
본 발명의 단계(S220)에서, 알루미늄산 스트론튬계 형광체(SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+)의 제조를 위해 형광체 원인물질은 알루미나, 산화스트론튬, 유로퓸 산화물, 및 디스프로슘 산화물을 사용하였으며, 용제로서 H3BO3 수용액을 일정량 첨가한다. 물론, 규산 마그네슘 스트론튬계 형광체(Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+)의 제조를 위해 형광체 원인물질은 이산화규소, 산화스트론튬, 산화마그네슘, 유로퓸 산화물, 및 디스프로슘 산화물을 사용하였으며, 용제로서 H3BO3 수용액을 일정량 첨가한다.
작업자는 축광부의 발광 색상을 고려하여 채택된 조성재를 트레이(2;도 4 참조)의 저면(21)에 적재하고 소성로에 장입하여 환원분위기 하에서 900 ~ 1,450℃의 소성 온도로 2 ~ 5 시간 동안 소성하여 축광성 형광체를 제조한다. 그런 다음에, 벌크 형태의 축광성 형광체는 80 ~ 180 메쉬(mesh)의 소결체로 분쇄한다.
본 발명은 트레이 내에 적재된 조성재의 원활한 소성 과정을 유도하기 위해 편평한 저면(21)과 저면의 가장자리를 따라 배치된 측면(22)으로 수납 공간을 형성하는 받침접시 형상의 트레이(2)를 사용할 수 있다. 도시되었듯이, 측면(22)은 양 돌출단부보다 낮은 높이 크기를 갖는 내측 상부를 통해 트레이의 수납공간에 편평하게 적재된 축광성 형광체의 조성재에 균일하게 열원을 공급하여 균질한 형광체를 생산해 낼 수 있다. 트레이(2)는 전술되었듯이 측면(22)의 양 돌출단부(22a)를 내측 상부보다 높게 뻗어 있어 하나 이상의 트레이를 소성로 내에 스택 상태로 적층하여도 돌출단부(22a)에 의해 수직방향으로 인접하게 배치된 측면(22)의 내측 상부와 저면(21) 사이를 이격시켜 열원의 이동 경로로 제공할 수 있다.
본 발명은 유약 준비 단계(S210)로 공급된 유약 파우더와 축광안료 준비 단계(S220)로 공급된 축광안료 파우더를 일정 비율로 배합하는 단계(S230)를 포함한다. 즉, 축광성 유약 파우더는 유약 75 ~ 95 중량%와 축광안료 5 ~ 25 중량%를 포함한다. 이에 국한되지 않고, 본 발명은 축광 타일의 적용 분야에 따라 유약과 축광안료의 배합 비율을 달리할 수 있다. 예컨대, 모자이크 타일에 적용될 축광성 유약 파우더는 유약 90 ~ 95 중량%와 축광안료 5 ~ 10 중량%를 포함한다.
축광성 유약 파우더가 준비 완료되면, 본 발명은 기재 타일(11)의 일면 상에 축광성 유약 파우더를 도포하여 소성한다(S300). 다시 말하자면, 축광층(12)은 유약과 축광안료를 혼합한 파우더 형태의 도포제를 기재 타일의 상면에 도포하여 소성함으로써 접합된다.
축광층의 소성 단계(S300)는 롤러 킬른로(roller kiln)에서 축광성 형광체의 소성 온도보다 낮은 800 ~ 1,050℃, 바람직하기로 850 ~ 950℃로 60 ~ 120 분간 통과시켜 알루미늄산 스트론튬계 형광 모체 또는 규산 마그네슘 스트론튬계 형광 모체를 포함한 축광성 형광체로 인해 축광층에 기포와 크랙의 생성을 억제하여 고품질의 축광 타일을 제작할 수 있다. 소성로의 소성 온도가 800℃ 이하이면, 기재 타일(11)과 축광층(12) 간의 융착성이 현저하게 떨어진다. 이와 달리, 소성로의 소성 온도가 1,050℃ 이상인 경우에는, 축광안료의 발광물질이 재반응하여 모체 결정구조와 발광성능을 파괴하여 발광 강도와 잔광시간을 감소시킨다.
덧붙여서, 본 발명은 축광 타일(1)의 일면, 다시 말하자면 축광층(12)의 상면에 축광층에서 발광된 빛의 투과성을 유지할 수 있는 투명한 보호 코팅층(13)을 추가로 형성하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
본 발명은 축광층(12)의 소성 단계(S300) 혹은 보호 코팅층(13)의 소성 단계(S400) 이후에 쿨링존에서 서냉공정을 거친 후 폴리싱하여 완제품을 만들어낼 수 있다.
도 5 내지 도 6은 앞서 기술된 축광성 유약 파우더를 이용한 사용예를 개략적으로 도시하고 있다. 이하에서는 설명의 간소화를 위해 축광성 유약 파우더의 조성과 이의 제조방법에 대해 반복적인 설명을 생략하도록 한다.
본 발명은 축광성 유약 파우더를 소성하여 형성되는 축광층(12)을 도 1 또는 도 2에 도시된 세라믹스의 기재 타일(11) 이외에도 패널(110)과 같은 철재 구조체에도 배치할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 축광 구조물은 패널(110)의 일면에 축광성 유약 파우더를 도포하여 소성 접합된 축광층(12)을 적층배열한다.
선택가능하기로, 패널(110)은 일면의 내부영역에 두께방향으로 오목하게 형성된 안착홈(110a)을 형성할 수 있다. 안착홈(110a)은 축광층과의 신뢰할 수 있는 결합 상태를 제공하기 위해 철(凸)자 단면형상으로 형성될 수 있다.
축광층(12)의 소성 단계에서, 본 발명은 황록색의 발광을 위해 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, 청록색의 발광을 위해 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+, 하늘색의 발광을 위해 Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 중 하나의 축광성 형광체를 포함한 축광성 유약 파우더를 패널의 일면 상에 도포하고 소성공정을 통해 패널의 일면, 구체적으로 안착홈(110a) 내에서 축광층 일부를 외부 노출되게 일체로 접합할 수 있다. 이로써, 축광층(12)은 패널(110)의 안착홈(110a)에 위치고정된다. 이때, 패널(110)은 800 ~ 1,050℃의 소성 온도 하에서 용융되지 않는 철재 구조체, 바람직하기로는 스테인레스 재질로 구성될 수 있다.
이에 국한되지 않고, 본 발명은 임의의 패턴으로 기 소성된 축광층(12)을 본딩체결, 볼팅체결 등의 다양한 접합방식을 동원하여 패널의 일면에 결합될 수도 있다. 덧붙여서, 본 발명의 축광 구조물은 인테리어, 방향 지시나 위치 안내를 위해 다양한 발광색을 구현할 수 있는 축광성 형광체를 사용할 수 있다.
본 발명의 축광 구조물은 도 6(a)와 도 6(b)에 도시되었듯이 물결 모양과 같이 다양한 모양, 다양한 패턴으로 축광층(12)을 패널의 일면에 배치할 수 있고, 하나 이상의 모듈화된 패널(110)을 예컨대 플랜지 결합방식으로 연결하여 시공할 수 있다.
상기에서는 축광층이 기재타일 또는 패널과 결합되는 것으로 하였으나, 철재틀에 축광층을 형성된 후 철재틀로부터 분리되어 다른 기재, 패널 또는 구조물 등과 부착 또는 결합되는 것으로 하여도 된다. 이경우 철재틀과 축광성 유약 파우더 사이에 이형제가 더 도포됨으로써 소성후의 분리가 더 용이하게 되도록 할 수도 있다.
이상 본 발명은 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 축광 타일, 이의 제조방법, 및 축광성 유약 파우더를 이용한 축광 구조물은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 ----- 축광 타일,
11 ----- 기재 타일,
12 ----- 축광층,
13 ----- 보호 코팅층,
110 ----- 패널.
11 ----- 기재 타일,
12 ----- 축광층,
13 ----- 보호 코팅층,
110 ----- 패널.
Claims (16)
- 기재 타일(11)과;
상기 기재 타일(11)의 일면 상에 축광성 유약 파우더를 도포하여 소성 접합된 축광층(12);을 포함하여 구성되는데,
상기 축광성 유약 파우더는 Yellow Green의 발광을 위한 축광성 형광체로서 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, Blue Green 의 발광을 위한 축광성 형광체로서 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+, Sky Blue의 발광을 위한 축광성 형광체로서 Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 가 각각 사용되는 것을 특징으로 하는 축광 타일. - 청구항 1에 있어서,
상기 축광성 유약 파우더는 유약 75 ~ 95 중량%와 축광안료 5 ~ 25 중량%를 포함하는 축광 타일.
- 청구항 1에 있어서,
상기 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 는 Al2O3 45 ~ 55 중량부, SrO 45 ~ 55 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부를 포함한 황록색의 축광성 형광체이고,
상기 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ 는 Al2O3 58 ~ 68 중량부, SrO 32 ~ 42 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부를 포함한 청록색의 축광성 형광체이며,
상기 Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 는 SiO2 28 ~ 38 중량부, SrO 51 ~ 61 중량부, MgO 6 ~ 16 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부를 포함한 하늘색의 축광성 형광체인 축광 타일.
- 청구항 1에 있어서,
상기 축광 타일은 상기 축광층(12)의 상면에 투명한 보호 코팅층(13)을 추가로 형성하는 축광 타일.
- 청구항 1에 있어서,
상기 기재 타일(11)은 상기 기재 타일의 상면에서 하면을 향해 두께방향으로 수용홈(11a)을 형성하는 축광 타일.
- 기재 타일(11)을 준비하는 단계(S100)와;
축광성 유약 파우더를 준비하는 단계(S200); 및
축광층(12)의 소성 단계(S300);를 포함하고,
상기 축광성 유약 파우더의 준비 단계(S200)는 유약 준비 단계(S210)와, Yellow Green의 발광을 위한 축광성 형광체로서 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, Blue Green 의 발광을 위한 축광성 형광체로서 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+, Sky Blue의 발광을 위한 축광성 형광체로서 Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 가 포함된 축광안료를 각각 준비하는 축광안료 준비 단계(S220), 및 유약과 축광안료의 혼합 단계(S230)를 포함하는 축광 타일의 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
보호 코팅층(13)의 소성 단계(S400)를 추가로 포함하는 축광 타일의 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 유약 준비 단계(S210)에서,
상기 유약은 SiO2 50.2 중량%, Al2O3 12.1 중량%, Na2O 0.5 중량%, K20 1.4 중량%, Li2O 1.2 중량%, CaO 9.0 중량%, MgO 1.2 중량%, BaO 5.4 중량%, B2O3 18.0 중량%, SrO 1.0 중량%을 포함하는 축광 타일의 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 축광안료 준비 단계(S220)에서,
상기 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+ 은 Al2O3 45 ~ 55 중량부, SrO 45 ~ 55 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 환원 분위기 하에서 900 ~ 1,450℃의 소성 온도로 2 ~ 5 시간 동안 소성하여 황록색의 축광성 형광체를 형성하는 축광 타일의 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 축광안료 준비 단계(S220)에서,
상기 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+ 은 Al2O3 58 ~ 68 중량부, SrO 32 ~ 42 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 환원 분위기 하에서 900 ~ 1,450℃의 소성 온도로 2 ~ 5 시간 동안 소성하여 청록색의 축광성 형광체를 형성하는 축광 타일의 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 축광안료 준비 단계(S220)에서,
상기 Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 은 SiO2 28 ~ 38 중량부, SrO 51 ~ 61 중량부, MgO 6 ~ 16 중량부, H3BO3 5 ~ 8 중량부, Eu2O3 2 ~ 5 중량부, Dy2O3 0.5 ~ 2 중량부의 조성재를 환원 분위기 하에서 900 ~ 1,450℃의 소성 온도로 2 ~ 5 시간 동안 소성하여 하늘색의 축광성 형광체를 형성하는 축광 타일의 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 혼합 단계(S230)는 유약 75 ~ 95 중량%와 축광안료 5 ~ 25 중량%를 포함하는 축광 타일의 제조방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 축광층의 소성 단계(S300)는 상기 기재 타일(11)의 일면 상에 상기 축광성 유약 파우더를 도포하여 800 ~ 1,050℃, 바람직하기로 850 ~ 950℃로 60 ~ 120 분간 소성하는 축광 타일의 제조 방법.
- 철재 구조체로 이루어진 패널(110)과;
상기 패널(110)의 일면 상에 축광성 유약 파우더를 도포하여 소성 접합된 축광층(12);을 포함하여 구성되는데,
상기 축광성 유약 파우더는 Yellow Green의 발광을 위한 축광성 형광체로서 SrAl2O4:Eu2+,Dy3+, Blue Green 의 발광을 위한 축광성 형광체로서 Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+, 또는 Sky Blue의 발광을 위한 축광성 형광체로서 Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+ 가 사용되는 축광성 유약 파우더를 이용한 축광 구조물.
- 청구항 14에 있어서,
상기 패널(110)은 상기 축광층의 소성 온도보다 높은 용융점을 갖는 철재로 이루어진 축광성 유약 파우더를 이용한 축광 구조물.
- 청구항 14에 있어서,
상기 패널(110)은 철(凸)자 단면형상의 안착홈(110a)을 구비하는 축광성 유약 파우더를 이용한 축광 구조물.
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| KR1020200155258A KR20220068459A (ko) | 2020-11-19 | 2020-11-19 | 축광 타일, 이의 제조방법, 및 축광성 유약 파우더를 이용한 축광 구조물 |
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Publications (1)
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| KR20220068459A true KR20220068459A (ko) | 2022-05-26 |
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ID=81808221
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20030055484A (ko) | 2001-12-26 | 2003-07-04 | 한국전자통신연구원 | 형광 디스플레이용 청색 형광체 및 그 제조 방법 |
-
2020
- 2020-11-19 KR KR1020200155258A patent/KR20220068459A/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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