WO2019231029A1 - 글래스 비드 및 이의 제조방법 - Google Patents

글래스 비드 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2019231029A1
WO2019231029A1 PCT/KR2018/006326 KR2018006326W WO2019231029A1 WO 2019231029 A1 WO2019231029 A1 WO 2019231029A1 KR 2018006326 W KR2018006326 W KR 2018006326W WO 2019231029 A1 WO2019231029 A1 WO 2019231029A1
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WO
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glass
particles
glass bead
phosphor
phosphor particles
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PCT/KR2018/006326
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English (en)
French (fr)
Inventor
김재필
김완호
전시욱
장인석
Original Assignee
한국광기술원
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00—Other methods of shaping glass
    • C03B19/10—Forming beads
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
    • C03C12/02—Reflective beads
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form

Definitions

  • the present invention relates to a glass bead comprising the phosphor and a method for producing the same.
  • Road traffic markings are well identified to drivers and pedestrians during the day to help prevent traffic accidents, while they are not well identified at night, during rainy weather or when it snows, causing many traffic accidents.
  • the reason why the display of the road surface is difficult to identify at night or in rainy weather is because light emitted from the headlight of the vehicle is incident at a very low angle to the road marking line and is reflected back in the opposite direction to the driver without returning to the light source of the vehicle.
  • Retroreflective road marking paints are typically prepared comprising glass beads such as transparent glass particles or ceramic particles.
  • Figure 1 is an exemplary view showing the configuration of a general road surface display material
  • Figure 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a glass bead according to the prior art.
  • the glass beads 10 are mixed with a dye 20 such as paint and applied to the road surface 30.
  • Glass beads 10 act like spherical lenses. When the incident light output from the headlamp of the vehicle is received, the glass bead refracts the incident light using a high refractive index to retroreflect the reflected light toward the light source. As a result, the glass beads can ensure visibility at night and in rainy weather.
  • the phosphor particles 12 are disposed around the bead particles 11 so that the brightness of the glass beads 10 can be improved.
  • the glass beads 10 according to the related art are manufactured by simply mixing the phosphor particles 12 after the bead particles 11 are manufactured, the phosphor particles 12 are irregularly dispersed around the bead particles 11. Attached. Accordingly, the conventional glass bead 10 has a problem that the reflection of the glass bead 10 is not uniform and does not provide an appropriate brightness improvement effect by the phosphor.
  • the phosphor particles 12 may not be located at the center of the glass beads 10, and the bead particles 11 may be used.
  • the phosphor particles 12 are not evenly dispersed and attached.
  • the glass beads 10 are required to have a high refractive index between 2.2 and 2.4 in order to provide the optimum retroreflectivity, the refractive index of the general glass beads is only about 1.5, and the high refractive glass beads are high. Has a manufacturing price. Accordingly, the glass beads 10 having a high refractive index are not used in general road marking paints, and are limited to runways, highway centerlines, and the like.
  • the glass beads of high refractive index are weak in moisture and hardness, and have low durability, and thus, there is a problem in that a work such as painting should be performed at regular intervals.
  • the object of the present embodiment is to provide a glass bead and a method for manufacturing the same, which include phosphor particles therein to dramatically improve brightness and refractive index.
  • a glass bead comprising the phosphor particles in the interior of the glass bead particles.
  • the glass bead particles are characterized in that it has a predetermined particle size.
  • the phosphor particles have a relatively high refractive index and brightness compared to the glass bead particles.
  • the phosphor particles are characterized in that it has a refractive index value of 1.8 to 2.2.
  • the coating process of coating an adhesive material on the surface of the phosphor particles and the mixing process and heating of the phosphor particles and glass frit powder, by heating It provides a glass bead manufacturing method comprising a curing process for curing the frit powder to be glass bead particles.
  • the glass bead particles are characterized in that it has a predetermined particle size.
  • the phosphor particles have a relatively high refractive index and brightness compared to the glass bead particles.
  • the phosphor particles are characterized in that it has a refractive index value of 1.8 to 2.2.
  • the brightness and the refractive index are remarkably improved by including the phosphor particles in the glass beads.
  • the present invention is included in a device or configuration that requires a retroreflective or fluorescent function, thereby improving the visibility and visibility of the user of the device or configuration.
  • 1 is a view showing the configuration of a conventional road surface display material.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional glass bead.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the glass bead according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of phosphor particles coated with an adhesive material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a phosphor having glass frit powder attached to an adhesive material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the glass beads according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing glass beads according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the glass bead according to an embodiment of the present invention.
  • the glass bead 300 includes glass bead particles 310 and phosphor particles 320.
  • the glass bead 300 has a high brightness and a high refractive index, and is included in a device or a configuration requiring a retroreflective or fluorescent function such as a dye.
  • the glass beads 300 include the phosphor particles 320, and thus have high brightness and high refractive index.
  • the paint may retroreflect light even when light is incident on the paint at various angles.
  • the garment including the dye may emit more light.
  • the glass beads 300 are included as components of various devices or components, thereby improving retroreflective or fluorescence efficiency of the devices or components.
  • the glass beads 300 may have particle sizes of a predetermined size according to the type of device or configuration to be included. If the glass bead 300 has a particle size too large, there is a problem that the surface of the device or configuration including the glass bead 300 is bumpy, if the glass bead 300 has a particle size too small, within the device or configuration There is a problem of low luminous efficiency. Accordingly, the glass bead 300 has a predetermined particle size according to the type of device or configuration to be included. For example, the glass beads to be included in the road marking paint may have a particle size of 100 ⁇ m to 850 ⁇ m, and the glass beads to be included in the reflecting paper dye may have a particle size of 45 ⁇ m to 90 ⁇ m.
  • the glass bead particles 310 may be composed of glass particles or ceramic particles, and include phosphor particles 320 inside, particularly, in the center portion.
  • the glass bead particle 310 is composed of SiO 2 or Na 2 O as a main component to maintain durability, but is not necessarily limited thereto, and may be replaced with any material capable of maintaining durability.
  • Glass bead particles 310 is PbO, BaO to compensate for the weakness of the high dispersion of PbO itself to improve the refractive index, K 2 O to maintain the gloss, Al 2 O 3 to act as a stabilizer and workability and resistance R 2 O, which enhances chemical properties, may be formulated and formulated in an appropriate blending ratio.
  • the glass bead particle 310 is made of glass particles having a relatively low refractive index value of 1.5 ⁇ 1.6 optical refractive index (Optical Refractive Index).
  • the glass bead particles 310 may be manufactured to have a high refractive index. Accordingly, the glass bead particles 310 may be manufactured at a significantly lower cost than conventional glass particles having a high refractive index of 2.2 to 2.4 by increasing the content of titanium dioxide or the like.
  • the glass bead particles 310 include phosphor particles 320 therein, they have stronger hardness and higher durability than conventional glass particles.
  • the manufacturing process of the glass bead particles 310 will be described later with reference to FIGS. 4 to 6.
  • the phosphor particles 320 are included in the glass bead particles 310 to provide high luminance and refractive index.
  • the phosphor particle 320 may be formed of any one of a ceramic phosphor, a quantum dot phosphor, a garnet phosphor, a silicate phosphor, a nitride phosphor, or an oxynitride phosphor.
  • the glass bead particles 310 may be composed of garnet-based YAG phosphors that can be used at high temperatures so as not to be damaged in the process of heating and melting the glass bead particles 310.
  • the phosphor particles 320 have high refractive index values of 1.8 to 2.2.
  • the phosphor particles 320 may be included in an amount of 0.1 wt% to 2 wt%, and preferably 1 wt% or less, based on the total weight of the glass beads 300.
  • the phosphor particles 320 may be included in an amount of 0.1 wt% to 2 wt% based on the total weight of the glass beads 300.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of phosphor particles coated with an adhesive material according to an embodiment of the present invention.
  • An adhesive material 410 is applied to the surface of the phosphor particles 320.
  • the adhesive material 410 allows the glass frit powder constituting the glass bead particle 310 to adhere to the surface of the phosphor particle 320.
  • the adhesive material 410 is made of a compound having adhesive strength, such as sol-gel, and may be implemented as a transparent material for improving aesthetics.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a phosphor having glass frit powder attached to an adhesive material according to an embodiment of the present invention.
  • the phosphor particles 320 coated with the adhesive material 410 and the glass frit powder 510 are mixed. As described above, since the viscous adhesive material 410 is applied to the phosphor particles 320, the glass frit powder 510 is firmly adhered to the surface of the phosphor particles 320.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the glass beads according to an embodiment of the present invention.
  • the process of melting the glass pet powder 510 may be performed by various methods such as plasma heating, melting, or hot air blowing.
  • the glass frit powder 510 is manufactured in the form of glass bead particles 310 after undergoing the above-described process and undergoing a process of being cured to become glass bead particles 310.
  • the glass beads 300 including the phosphor particles 320 inside the glass bead particles 310, particularly, the center are manufactured.
  • the glass bead 300 may be manufactured with only one phosphor particle 320 in the process of melting the glass frit powder 510, as shown in FIG.
  • the glass beads 300 may be manufactured in a state in which the plurality of phosphor particles 320 are aggregated in the process of melting the glass frit powder 510. That is, the glass bead 300 may include a single phosphor particle 320 or a plurality of phosphor particles 320 according to a manufacturing process.
  • the glass beads 300 manufactured through such a process may include phosphor particles 320 therein, thereby improving luminance and retroreflectivity to provide high brightness and high refractive index, and have high durability as hardness increases. have.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing glass beads according to an embodiment of the present invention.
  • An adhesive material is coated on the surface of the phosphor particle 320 (S710).
  • the phosphor particles 320 coated with the adhesive material 410 and the glass frit powder 510 are mixed (S720). Since the viscous adhesive material 410 is applied to the phosphor particles 320, the glass frit powder 510 is adhered to the surface of the phosphor particles 320.
  • the glass frit powder 510 is heated and cured to be glass bead particles 310 (S730). As heat is applied to the glass frit powder 510, the glass frit powder 510 is melted, and then, the glass frit powder 510 undergoes a curing process to become the glass bead particles 310. 310). Accordingly, glass bead particles 310 including one or more phosphor particles 320 are manufactured therein.
  • FIG. 7 each process is described as being sequentially executed, but this is merely illustrative of the technical idea of an embodiment of the present invention.
  • one of ordinary skill in the art to which an embodiment of the present invention belongs may execute the process described in FIG. 7 by changing the order of one or more of each process without departing from the essential characteristics of the embodiment of the present invention. Since various modifications and variations may be applicable to the execution in parallel, FIG. 7 is not limited to the time series order.
  • the processes shown in FIG. 7 may be implemented as computer readable codes on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. That is, the computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (for example, a CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (for example, the Internet Storage medium).
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

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Abstract

글래스 비드 및 이의 제조방법을 개시한다. 본 발명의 일 측면에 의하면, 글래스 비드 입자의 내부에 형광체 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 비드를 제공한다.

Description

글래스 비드 및 이의 제조방법
본 발명은 형광체를 포함하는 글래스 비드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
도로의 노면 교통표시는 운전자들과 보행자들에게 주간에는 잘 식별되어 교통사고 예방에 도움이 되는 반면, 야간이나 우천시 또는 눈이 내릴 시에는 잘 식별이 되지 않아 많은 교통사고가 유발되고 있다.
야간이나 우천시에 노면의 표시를 식별하기 어려운 이유는, 차량의 전조등에서 나오는 빛이 도로 표시선에 매우 낮은 각도로 입사되어, 차량의 광원으로 되돌아오지 않고 운전자 반대 방향으로 반사되기 때문이다.
즉, 85도 이상의 고 입사각을 갖는 빛은 대부분 원래 광원으로 되돌아와서 식별되기 용이하다. 반면, 차량 전조등의 빛은 노면 표시선에 30 내지 40도의 낮은 각도로 입사하기 때문에, 광원으로의 재귀현상이 거의 발생하지 않는다.
특히, 우천시에는 도로 표시선 위에 물방울이 존재하여 전조등 빛을 표면 산란시키기 때문에 표시선 식별이 더욱더 어려워진다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 여러 가지 기능성 도로용 도료가 개발되어왔지만, 빛의 역반사율을 개선하지 못하고 있는 실정이다.
통상 역반사 도로 표시 페인트는 투명한 유리 입자 또는 세라믹 입자 등의 글래스 비드를 포함하여 제조된다.
도 1은 일반적인 노면 표시재의 구성을 나타낸 예시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 글래스 비드의 구성을 나타낸 단면도이다.
글래스 비드(10)는 페인트 등의 염료(20)와 혼합되어 노면(30)에 도포된다.
글래스 비드(10)는 구형 렌즈와 같이 작용한다. 차량의 전조등에서 출력된 입사광이 수광되면, 글래스 비드는 높은 굴절률을 이용하여 입사광을 굴절시켜 광원 쪽으로 반사광을 재귀반사시킨다. 이에 따라, 글래스 비드는 야간 및 우천시에 시인성을 확보할 수 있도록 한다.
또한, 글래스 비드(10)의 휘도가 개선될 수 있도록, 비드 입자(11)의 주변에 형광체 입자(12)가 설치된다.
그러나 종래 기술에 따른 글래스 비드(10)는 비드 입자(11)가 제조된 후 형광체 입자(12)가 단순히 혼합되어 제조되기 때문에, 비드 입자(11)의 주변에 형광체 입자(12)가 불규칙적으로 분산 부착된다. 이에 따라, 종래의 글래스 비드(10)는 글래스 비드(10)의 반사가 균일하지 못하고, 형광체에 의한 적절한 휘도 개선 효과를 제공하지 못하는 문제점이 있다.
즉, 글래스 비드(10)가 비드 입자(11)와 형광체 입자(12)가 임의로 혼합되며 제조될 경우, 형광체 입자(12)가 글래스 비드(10)의 중앙에 위치하지 못하고, 비드 입자(11)의 주변에 위치하게 되거나 또는 형광체 입자(12)가 균일하게 분산 부착되지 못하게 된다.
또한, 글래스 비드(10)가 최적의 재귀반사율을 제공하기 위해서 유리 비드가 2.2 ~ 2.4 사이의 고굴절률을 가질 것이 요구되지만, 일반적인 유리 비드의 굴절률은 1.5 정도에 그치고, 고굴절률의 유리 비드는 높은 제조가격을 갖는다. 이에 따라, 고 굴절률을 갖는 글래스 비드(10)는 일반 도로 표시 페인트 내에는 사용되지 못하고, 활주로, 고속도로 중앙선 등에 제한적으로 사용되고 있다.
또한, 고굴절률의 유리 비드는 습기와 경도 등이 약하고 내구성이 낮아, 일정 주기마다 새롭게 도색 등의 작업이 이루어져야 하는 문제점이 있다.
본 실시예는 형광체 입자를 내부에 포함하여 휘도와 굴절률을 비약적으로 향상시킨 글래스 비드 및 이의 제조방법을 제공하는데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 글래스 비드 입자의 내부에 형광체 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 비드를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 글래스 비드 입자는 기 설정된 입도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 형광체 입자는 상기 글래스 비드 입자에 비해 상대적으로 높은 굴절률과 휘도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 형광체 입자는 1.8 내지 2.2의 굴절률 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 글래스 비드의 제조 방법에 있어서, 형광체 입자의 표면에 접착물질을 코팅하는 코팅과정과 상기 형광체 입자와 글래스 프릿(Frit) 파우더를 혼합하는 혼합과정 및 가열하여, 상기 글래스 프릿 파우더가 글래스 비드 입자가 되도록 경화하는 경화과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 비드 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 글래스 비드 입자는 기 설정된 입도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 형광체 입자는 상기 글래스 비드 입자에 비해 상대적으로 높은 굴절률과 휘도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 형광체 입자는 1.8 내지 2.2의 굴절률 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 글래스 비드 내에 형광체 입자를 포함함으로써, 휘도와 굴절률을 비약적으로 향상시킨 장점이 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 재귀반사 또는 형광기능이 필요한 장치나 구성에 포함시켜, 해당 장치나 구성의 사용자의 시인성과 시감성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 노면 표시재의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 글래스 비드의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 비드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착물질이 도포된 형광체 입자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착물질에 글래스 프릿 파우더가 부착된 형광체의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 비드의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 비드의 제조방법을 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 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.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 비드의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 비드(300)는 글래스 비드 입자(310) 및 형광체 입자(320)를 포함한다.
글래스 비드(300)는 고휘도 및 고굴절률을 가져, 염료 등 재귀반사 또는 형광기능이 필요한 장치나 구성에 포함된다. 글래스 비드(300)는 형광체 입자(320)를 포함함으로써, 고휘도 및 고굴절률을 갖는다. 이러한 글래스 비드(300)가 도료 등에 설치되는 경우, 해당 도료는 빛이 도료에 다양한 각도로 입사되더라도 빛을 재귀반사시킬 수 있다. 글래스 비드(300)가 염료 등에 포함되는 경우, 해당 염료를 포함한 의류 등은 빛을 보다 많이 발광할 수 있다. 이처럼, 글래스 비드(300)는 다양한 장치나 구성의 성분으로 포함됨으로써, 해당 장치나 구성의 재귀반사 또는 형광 효율을 증진시킨다.
글래스 비드(300)는 포함될 장치나 구성의 종류에 따라 각각 설정된 크기의 입도를 가질 수 있다. 글래스 비드(300)가 너무 큰 입도를 가지면, 글래스 비드(300)를 포함하는 장치나 구성의 표면이 울퉁불퉁해지는 문제가 있으며, 글래스 비드(300)가 너무 작은 입도를 가지면, 해당 장치나 구성 내에서 발광효율이 떨어지는 문제가 있다. 이에 따라, 글래스 비드(300)는 포함될 장치나 구성의 종류에 따라 기 설정된 입도를 갖는다. 예를 들어, 노면 표지용 도료에 포함될 글래스 비드는 100㎛ ~ 850㎛의 입도를 가질 수 있고, 반사지용 염료에 포함될 글래스 비드는 45㎛ ~ 90㎛의 입도를 가질 수 있다.
글래스 비드 입자(310)는 유리 입자 또는 세라믹 입자로 구성될 수 있으며, 내부, 특히, 중앙부에 형광체 입자(320)를 포함한다. 글래스 비드 입자(310)는 SiO2 또는 Na2O를 주성분으로 이루어져 내구성을 유지할 수 있도록 하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 내구성을 유지할 수 있는 재료라면 어떠한 것으로 대체될 수 있다.
글래스 비드 입자(310)는 굴절율을 향상시키기 위하여 PbO, PbO 자체의 고분산성을 갖는 약점을 보완하여 주는 BaO, 광택을 유지하는 K2O, 안정기의 역할을 하는 Al2O3 및 작업성 및 내약품성을 높혀주는 R2O가 적정한 배합비로 배합되어 조성될 수 있다.
또한, 글래스 비드 입자(310)는 광학 굴절지수(Optical Refractive Index)가 1.5 ~ 1.6 사이의 상대적으로 낮은 굴절률 값을 갖는 유리 입자로 이루어진다. 그러나 전술한 바와 같이, 내부에 1.8 내지 2.2의 굴절률 값을 갖는 형광체 입자(320)를 포함하기 때문에, 글래스 비드 입자(310)는 높은 굴절률을 갖도록 제작될 수 있다. 이에 따라, 글래스 비드 입자(310)는 이산화티타늄 등의 함량을 높여서 광학 굴절지수가 2.2 ~ 2.4 사이의 고굴절률을 갖는 종래의 유리 입자에 비해 월등히 낮은 비용으로 제조될 수 있다. 또한, 글래스 비드 입자(310)는 내부에 형광체 입자(320)를 포함함으로써, 종래의 유리 입자보다 강한 경도 및 높은 내구성을 갖는다.
글래스 비드 입자(310)의 제조 공정은 도 4 내지 6을 참조하여 후술하기로 한다.
형광체 입자(320)는 글래스 비드 입자(310) 내부에 포함되어, 높은 휘도와 굴절률을 제공한다. 형광체 입자(320)는 세라믹계 형광체, 양자점 형광체, 가넷(Garnet)계 형광체, 실리케이트(Silicate)계 형광체, 니트라이드(Nitride)계 형광체, 또는 옥시니트라이드(Oxynitride)계 형광체 중 어느 하나로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 글래스 비드 입자(310)를 가열하여 용융시키는 과정에서 파손되지 않도록, 고온에서도 사용할 수 있는 가넷계의 YAG 형광체로 구성될 수 있다. 또한, 형광체 입자(320)는 1.8 내지 2.2의 높은 굴절률 값을 갖는다.
형광체 입자(320)는 글래스 비드(300)의 전체 중량 대비 0.1 중량% 내지 2 중량%로 포함되고, 바람직하게는 1 중량% 이하로 포함될 수 있다.
형광체 입자(320)가 2 중량%를 초과하면, 재귀반사율과 휘도를 개선할 수 있지만 제조비용이 증가하는 문제점이 있고, 0.1 중량 % 이하면 재귀반사율과 휘도가 낮아지게 된다. 따라서 형광체 입자(320)는 글래스 비드(300)의 전체 중량 대비 0.1 중량% 내지 2 중량%로 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착물질이 도포된 형광체 입자의 단면도이다.
형광체 입자(320)의 표면에 접착물질(410)이 도포된다. 접착물질(410)은 형광체 입자(320) 표면에 글래스 비드 입자(310)를 구성하는 글래스 프릿(Frit) 파우더가 접착되도록 한다. 접착물질(410)은 졸-겔(Sol-Gel) 등 접착력을 갖는 화합물로 이루어지며, 심미감 상승을 위하여 투명한 물질로 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 접착물질에 글래스 프릿 파우더가 부착된 형광체의 단면도이다.
접착물질(410)이 도포된 형광체 입자(320)와 글래스 프릿 파우더(510)가 혼합된다. 전술한 바와 같이, 점성을 갖는 접착물질(410)이 형광체 입자(320)에 도포되어 있기 때문에, 글래스 프릿 파우더(510)는 형광체 입자(320)의 표면에 빼곡히 접착된다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 비드의 단면도이다.
이후, 글래스 프릿 파우더(510)가 접착된 형광체 입자(410)에 열을 가하여, 글래스 프릿 파우더(510)를 녹이는 공정이 수행된다. 글래스 프밋 파우더(510)를 녹이는 공정은 플라즈마 가열, 용융 또는 열풍 블로잉(Blowing) 등 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 글래스 프릿 파우더(510)는 전술한 공정을 거친 후, 글래스 비드 입자(310)가 되도록 경화되는 공정을 거치며 글래스 비드 입자(310)의 형태로 제조된다. 이러한 공정을 거치며, 글래스 비드 입자(310) 내부, 특히, 중앙부에 형광체 입자(320)를 포함하는 글래스 비드(300)가 제조된다. 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 글래스 프릿 파우더(510)가 녹는 공정에서 하나의 형광체 입자(320)만이 포함된 채로 글래스 비드(300)가 제조될 수도 있고, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 글래스 프릿 파우더(510)가 녹는 공정에서 복수의 형광체 입자(320)가 뭉친 상태에서 글래스 비드(300)가 제조될 수도 있다. 즉, 글래스 비드(300)는 제조 공정에 따라 단일의 형광체 입자(320)를 포함할 수도 있고, 복수의 형광체 입자(320)들을 포함할 수도 있다.
이러한 공정을 거쳐 제조된 글래스 비드(300)는 내부에 형광체 입자(320)를 포함함으로써, 휘도 및 재귀반사율을 개선하여 고휘도 및 고굴절률을 제공할 수 있고, 경도가 증가함에 따라 높은 내구성을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 비드의 제조방법을 도시한 순서도이다.
형광체 입자(320)의 표면에 접착물질이 코팅된다(S710).
접착물질(410)이 도포된 형광체 입자(320)와 글래스 프릿 파우더(510)가 혼합된다(S720). 점성을 갖는 접착물질(410)이 형광체 입자(320)에 도포되어 있기 때문에, 글래스 프릿 파우더(510)는 형광체 입자(320)의 표면에 빼곡히 접착된다.
글래스 프릿 파우더(510)를 가열하여, 글래스 비드 입자(310)가 되도록 경화한다(S730). 글래스 프릿 파우더(510)에 열이 가해짐에 따라, 글래스 프릿 파우더(510)가 녹게 되며, 이후, 글래스 비드 입자(310)가 되도록 경화되는 공정을 거치며 글래스 프릿 파우더(510)는 글래스 비드 입자(310)의 형태로 제조된다. 이에 따라, 내부에 하나 이상의 형광체 입자(320)를 포함하는 글래스 비드 입자(310)가 제조된다.
도 7에서는 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 7에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 글래스 비드 입자의 내부에 형광체 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 비드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 글래스 비드 입자는,
    기 설정된 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 비드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 형광체 입자는,
    상기 글래스 비드 입자에 비해 상대적으로 높은 굴절률과 휘도를 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 비드.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 형광체 입자는,
    1.8 내지 2.2의 굴절률 값을 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 비드.
  5. 글래스 비드의 제조 방법에 있어서,
    형광체 입자의 표면에 접착물질을 코팅하는 코팅과정;
    상기 형광체 입자와 글래스 프릿(Frit) 파우더를 혼합하는 혼합과정; 및
    가열하여, 상기 글래스 프릿 파우더가 글래스 비드 입자가 되도록 경화하는 경화과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 비드 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 글래스 비드 입자는,
    기 설정된 입도를 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 비드 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 형광체 입자는,
    상기 글래스 비드 입자에 비해 상대적으로 높은 굴절률과 휘도를 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 비드 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 형광체 입자는,
    1.8 내지 2.2의 굴절률 값을 갖는 것을 특징으로 하는 글래스 비드 제조 방법.
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