KR20240079023A - 온도감응형 기능성 스마트필름 제조 기술 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)의 중합반응에 의해 고유의 굴절률이 제어 가능한 나노입자를 제조하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계로부터 수득한 나노입자를 EVA 수지와 복합화하는 제2 단계를 포함하고, 상기 중합반응은 상기 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)을 공중합시키는 반응 또는 각각 중합시키는 반응이고, 상기 중합반응이 공중합인 경우 온도가 증가하면 투과도가 감소하고, 상기 중합반응이 각각 중합시키는 반응인 경우 온도가 증가하면 투과도가 증가하는 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법이 제공된다.
Description
본 발명은 스마트필름 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
스마트 필름은 외부에서 유입되는 태양광을 필름 표면의 투과율을 조절하여 선택적으로 투과 또는 산란시켜 에너지 손실을 줄이고 냉난방 효율을 높여주는 역할을 한다. 스마트 필름은 자동차, 버스, 항공기, 기차 등 수송분야뿐만 아니라 주택, 인테리어, 건축분야, 디스플레이, 반도체, 태양전지, 농수산 산업에 이르는 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
특히 농업용 필름의 경우 계절별 일조량이 다르기 때문에 태양광량이 농작물 생장에 큰 영향을 미친다. 스마트필름은 국내외 기후 및 주변 온도에 맞추어 그린하우스 내부로 유입되는 광량을 능동적으로 제어해 식물 생장에 긍정적인 영향을 주기 때문에 농업인들에게 큰 관심을 받고 있다.
스마트 필름 제조 방법으로는 크게 전기변색(Electrochromic)과 온도변색(Thermochromic)을 이용한 방법으로 나뉘며, 각각의 장단점이 존재하지만 농업용 필름의 경우 계절의 영향을 많이 받고, 전자시스템 없이 자동 변색이 가능한 능동적 스마트 필름의 온도변색 방법이 선호된다. 최근까지 온도변색에 의한 스마트필름에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 현재 이를 제조하는 대표적인 방법으론 Vanadium dioxide(VO2) 및 Lower critical solution temperature (LCST) 등 일정온도에서 성질이 바뀌어 표면산란을 야기하는 물질을 사용하는 방법이 지배적이며, 이는 아직 연구 단계에 있고 높은 가격, 추가적인 개질공정, 높은 필수조건온도 등 농가에 적용하기에는 문제점이 다수 존재하였다.
본 발명의 하나의 목적은 고분자 나노입자 및 EVA 수지를 포함하고 온도에 따라 투과도를 능동적으로 조절할 수 있는 스마트 필름의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 하나의 목적은 고분자 나노입자 및 EVA 수지를 포함하고 온도에 따라 투과도를 능동적으로 조절할 수 있는 스마트 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)의 중합반응에 의해 고유의 굴절률이 제어 가능한 나노입자를 제조하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계로부터 수득한 나노입자를 EVA 수지와 복합화하는 제2 단계를 포함하고, 상기 중합반응은 상기 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)을 공중합시키는 반응 또는 각각 중합시키는 반응이고, 상기 중합반응이 공중합인 경우 온도가 증가하면 투과도가 감소하고, 상기 중합반응이 각각 중합시키는 반응인 경우 온도가 증가하면 투과도가 증가하는 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 복합화는 사출성형 방식을 이용하여 수행되는 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노입자는 1 μm 내지 10 μm의 크기를 갖는 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 EVA 수지는 비닐 아세테이트(vinyl acetate, VA)의 함량이 4 % 내지 41 %인 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 나노입자 및 EVA 수지를 포함하고, 상기 고분자 나노입자는 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)이 중합된 것인, 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 나노입자는 EVA 수지 내부에 복합화 되어 있는 것인, 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 나노입자는 1 μm 내지 10 μm의 크기를 갖는 것인, 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 EVA 수지는 비닐 아세테이트(vinyl acetate, VA)의 함량이 4 % 내지 41 %인 것인, 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중합은 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)이 공중합된 것인, 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중합은 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)을 각각 중합시킨 것인, 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스마트 필름은 고분자 나노입자 및 EVA 수지의 굴절률 변화속도의 차이로 인해 능동적으로 투과도를 조절할 수 있는 것인, 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따라 온도가 증가하면 투과도를 능동적으로 감소시키거나 증가시키는 스마트 필름을 제조할 수 있으며, 본 발명의 스마트 필름 소재는 종래의 기술과는 달리 추가적인 개질 공정이 불필요 하여 제조 공정이 간단하여 경제적이고 그 활용도가 높다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 1 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 5 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 10 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 20 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비에 따른 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 각각 중합된 나노입자의 중량비가 10 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 중합반응이 공중합인 경우와 각각 중합시킨 경우의 온도 증가에 따른 광투과도 온도 변화 경향을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 1 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 5 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 10 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 20 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비에 따른 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 각각 중합된 나노입자의 중량비가 10 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 중합반응이 공중합인 경우와 각각 중합시킨 경우의 온도 증가에 따른 광투과도 온도 변화 경향을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서. “포함하다” 또는 “가지다”등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “상에” 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 어느 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상(on)에 형성되었다고 할 경우, 상기 형성된 방향은 상부 방향만 한정되지 않으며 측면이나 하부 방향으로 형성된 것을 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “아래에” 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 “바로 아래에” 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 '상면'과 '하면'은 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상대적인 개념으로 사용된 것이다. 따라서, '상면'과 '하면'은 특정한 방향, 위치 또는 구성 요소를 지칭하는 것이 아니고 서로 호환될 수 있다. 예를 들어, '상면'이 '하면'이라고 해석될 수도 있고 '하면'이 '상면'으로 해석될 수도 있다. 따라서, '상면'을 '제1'이라고 표현하고 '하면'을 '제2'라고 표현할 수도 있고, '하면'을 '제1'로 표현하고 '상면'을 '제2'라고 표현할 수도 있다. 그러나, 하나의 실시예 내에서는 '상면'과 '하면'이 혼용되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)의 중합반응에 의해 고유의 굴절률이 제어 가능한 나노입자를 제조하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계로부터 수득한 나노입자를 EVA 수지와 복합화하는 제2 단계를 포함하고, 상기 중합반응은 상기 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)을 공중합시키는 반응 또는 각각 중합시키는 반응이고, 상기 중합반응이 공중합인 경우 온도가 증가하면 투과도가 감소하고, 상기 중합반응이 각각 중합시키는 반응인 경우 온도가 증가하면 투과도가 증가하는 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름용 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 제조방법은 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)를 중합시켜 고분자 나노입자를 제조하는 제1 단계(S100); 나노입자를 EVA 수지와 복합화하는 제2 단계(S200)를 포함한다.
이하에서는 상기 제조방법의 각 단계에 대하여 더 자세히 살펴보고자 한다.
먼저, 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)를 중합시켜 고분자 나노입자를 제조하는 제1 단계(S100)가 수행된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노입자는 1 μm 내지 10 μm의 크기를 갖는 것일 수 있다. 나노입자의 크기가 1 μm 미만일 경우, 비표면적의 증가로 나노입자의 분산도가 떨어질 수 있다. 나노입자의 크기가 10 μm를 초과할 경우, 인장강도의 감소로 공정이 용이하지 않을 수 있다.
상기 나노입자는 구형일 수 있으나, 타원구, 정육면체, 직육면체 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 EVA 수지는 비닐 아세테이트(vinyl acetate, VA)의 함량이 4 % 내지 41 %일 수 있다.
상기 EVA 수지는 에틸렌(ethylene)과 비닐 아세테이트(vinyl acetate, VA )가 공중합된 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 수지(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer)로 투명성, 유연성, 저온취성 등이 우수하여 농업용 필름에서부터 라미네이팅 필름, 태양전지 시트 소재 등으로 사용된다.
비닐 아세테이트(vinyl acetate, VA)의 함량이 4 % 미만일 경우, 유연성 및 인장 신장률이 낮을 수 있고, 41 %를 초과할 경우, 결정화도가 감소하여 차단성이 떨어질 수 있으며, 분해 온도의 감소로 내열성이 미흡할 수 있다.
제 1단계(S100)에서 수행되는 중합반응은 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)을 공중합시키는 반응 또는 각각 중합시키는 반응이다.
상기 중합반응이 공중합인 경우 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)을 공중합시키는 경우 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)을 동시에 반응시켜 중합시키는 것으로, 이루어진 고분자사슬은 두 종류의 모노머인 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)가 섞여서 결합되어 있다. 이 경우 제조된 스마트 필름용 조성물은 온도가 증가하면 투과도가 감소할 수 있다.
상기 공중합은 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 8 : 2의 비율로 중합된 것일 수 있다.
메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)을 각각 중합시키는 경우, 각 반응은 서로 독립적으로 수행될 수 있으며, 순서 관계가 한정되어 있는 것은 아니다. 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA)의 중합반응으로 폴리메틸 메타크릴레이트(Poly(methyl methacrylate), PMMA)가 생성되고 스타이렌(styrene)의 중합반응으로 폴리스타이렌(Poly styrene, PS)가 각각 생성된다. 이 경우 제조된 스마트 필름용 조성물은 온도가 증가하면 투과도가 증가할 수 있다.
제 2단계(S200) 나노입자를 EVA 수지와 복합화하는 단계가 수행된다.
상기 복합화는 상기 제1 단계에서 제조된 나노입자가 첨가형 입자로 EVA 필름 내부에 컴파운딩 될 수 있다. 컴파운딩이란 고분자원재료에 여러 종류의 첨가제나 보강재 등을 가하여 사용목적에 적합하게 압출, 사출등의 성형가공이 가능한 중간제품을 제조하는 공정을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 복합화는 사출성형 방식을 이용하여 수행되는 것일 수 있다. 사출성형은 용해된 물질을 주형에 주입시켜 제조하는 공정이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름에 대하여 살펴보고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고분자 나노입자 및 EVA 수지를 포함하고, 상기 고분자 나노입자는 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)이 중합된 것인 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 나노입자는 EVA 수지 내부에 복합화 되어 있는 것인 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 나노입자는 1 μm 내지 10 μm의 크기를 갖는 것인 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 EVA 수지는 비닐 아세테이트(vinyl acetate, VA)의 함량이 4 % 내지 41 %인 것인 스마트 필름이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 중합은 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)이 공중합된 것인 스마트 필름이 제공된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 1 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 5 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 10 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비가 20 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 2 내지 5을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 나노입자가 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합하여 제조된 경우, 온도가 증가할수록 광투과도가 감소하는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합된 나노입자의 중량비에 따른 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 6을 참고하면, 공중합된 나노입자의 중량비가 증가할수록 투과도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중합은 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)을 각각 중합시킨 것인 스마트 필름이 제공된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 각각 중합된 나노입자의 중량비가 10 wt%인 경우에 UV-vis spectroscopy로 측정한 EVA 필름의 온도 증가와 광투과도를 분석한 그래프이다.
도 7을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 나노입자가 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 각각 중합하여 제조된 경우, 온도가 증가할수록 광투과도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스마트 필름은 고분자 나노입자 및 EVA 수지의 굴절률 변화속도의 차이로 인해 능동적으로 투과도를 조절할 수 있는 것인, 스마트 필름이 제공된다.
상기 나노입자는 상기 필름과 굴절률을 동일하게 설정하여 투과율에 영향을 최소화하였으며, 온도가 증가함에 따라 굴절률의 차이가 발생하고 서로 다른 굴절률로 표면 산란이 발생한다. 따라서, 각 물질이 가지고 있는 열팽창계수가 다르기 때문에 온도에 의한 부피증가의 차이로 굴절률 감소의 속도가 달라지는 종래 기술에 비해 필름과 고분자 입자의 굴절률을 동일하게 설정하여 투과율에 미치는 영향을 최소화하였다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름의 중합반응이 공중합인 경우와 각각 중합시킨 경우의 온도 증가에 따른 광투과도 온도 변화 경향을 비교한 결과를 나타낸 것이다.
도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 필름에서 나노입자가 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)이 공중합되어 제조된 경우와 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)가 각각 중합되어 제조된 경우 온도 증가에 의해 서로 다른 투과도의 경향성을 보이는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 온도가 증가하면 투과도가 능동적으로 감소하거나 증가하는 필름을 선택적으로 제조할 수 있다.
식물의 생장에 있어서 태양광량은 중요한 인자로 취급되고 있다. 그렇기 때문에 농업용 필름은 식물 생장에 필요한 광량을 조절할 필요성이 있다. 그러나 여름철과 겨울철의 태양광의 광량이 달라 일반 농업용 필름의 사용에는 문제점이 많다. 예를 들어, 여름철 투과도가 높은 일반 필름의 경우 강한 광량으로 인해 식물의 화상이나 생장 저하를 발생시키기 때문에 차광망 등 빛을 차단할 수 있는 추가적인 시스템이 필요하다. 이러한 문제점을 개선한 투과도를 제어한 필름의 경우 겨울철 유입되는 광량이 적어 식물에게 필요한 적절한 빛을 전달하기 어려울 수 있다. 이에 투과도를 제품에 부여할 필요성이 있었으며, 종래의 전기적 신호가 필요한 전기변색 및 온도에 의한 온도변색 방법은 특정한 지점에서 필름 내부의 빛을 산란시킬 수 있는 인자를 부여해 선택적으로 투과도를 가역적으로 제어할 수 있었으나, 모두 가격이 높고 추가적인 개질공정이 필요하였으며, 높은 필수 조건 온도로 인해 농가에 적용하기에는 문제점이 많았다.
그러나 본 발명의 스마트필름은 종래 기술에 비해 추가적인 개질 공정이 필요 없어 경제적이고 공정이 간단하다. 따라서, 4계절 광량 조절 조광필름, 스마트 윈도우, 광학센서 및 렌즈, 항공우주 소재, 태양광 패널 등 다양한 분야에 응용이 가능하다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (11)
- 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)의 중합반응에 의해 고유의 굴절률이 제어 가능한 나노입자를 제조하는 제1 단계; 및
상기 제1 단계로부터 수득한 나노입자를 EVA 수지와 복합화하는 제2 단계를 포함하고,
상기 중합반응은 상기 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate, MMA) 및 스타이렌(styrene)을 공중합시키는 반응 또는 각각 중합시키는 반응이고,
상기 중합반응이 공중합인 경우 온도가 증가하면 투과도가 감소하고,
상기 중합반응이 각각 중합시키는 반응인 경우 온도가 증가하면 투과도가 증가하는 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 복합화는 사출성형 방식을 이용하여 수행되는 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 나노입자는 1 μm 내지 10 μm의 크기를 갖는 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 EVA 수지는 비닐 아세테이트(vinyl acetate, VA)의 함량이 4 % 내지 41 %인 것인, 스마트 필름용 조성물 제조방법.
- 고분자 나노입자 및 EVA 수지를 포함하고, 상기 고분자 나노입자는 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)이 중합된 것인, 스마트 필름.
- 제5항에 있어서, 상기 고분자 나노입자는 EVA 수지 내부에 복합화 되어 있는 것인, 스마트 필름.
- 제5항에 있어서, 상기 고분자 나노입자는 1 μm 내지 10 μm의 크기를 갖는 것인, 스마트 필름.
- 제5항에 있어서, 상기 EVA 수지는 비닐 아세테이트(vinyl acetate, VA)의 함량이 4 % 내지 41 %인 것인, 스마트 필름
- 제5항에 있어서, 상기 중합은 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)이 공중합된 것인, 스마트 필름.
- 제5항에 있어서, 상기 중합은 메타크릴레이트 (methyl methacrylate, MMA), 스타일렌 (styrene)을 각각 중합시킨 것인, 스마트 필름.
- 제9항 및 제10항에 있어서, 상기 스마트 필름은 고분자 나노입자 및 EVA 수지의 굴절률 변화속도의 차이로 인해 능동적으로 투과도를 조절할 수 있는 것인, 스마트 필름
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