KR100802891B1 - 광변색 필름 또는 판 제조방법 - Google Patents

광변색 필름 또는 판 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광변색 필름 또는 판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기재의 일부 또는 전체에 광변색 물질을 독립된 점 단위로 인쇄하는 단계 및 광변색 물질을 보호하기 위하여 상기 인쇄된 기재에 보호층을 형성시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기의 광변색 필름 또는 판 제조방법을 이용하여 광변색 물질을 다양한 인쇄 방법으로 독립된 점 단위로 인쇄하여 단위 점들을 서로 격리시킴으로써 광변색 물질의 수명을 향상시키는 효과가 있는 광변색 필름 또는 판에 관한 것이다.
광변색 물질, 광변색 필름, 광변색 판, 코팅, 광투과도, 인쇄

Description

광변색 필름 또는 판 제조방법{METHOD FOR THE PREPARATION OF PHOTOCHROMIC FILM OR PLATE}
도 1은 종래의 코아/쉘 타입의 나노 캡슐을 TEM으로 관찰한 사진이다.
도 2는 종래의 광변색 유리를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 광변색 필름 또는 판 구조의 한 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 점 단위로 인쇄된 광변색 물질의 다양한 모양을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 기재의 일부에 광변색 문자 또는 도안을 인쇄한 한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 광변색 필름 또는 판 구조의 다른 한 예를 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 광변색 필름 또는 판 구조의 또 다른 한 예를 도시한 단면도이다.
*도면의 주요 부호에 대한 설명*
20: 유리 21:광변색 용액
31, 41, 51, 61 71:코팅 기재 32, 42, 52, 62, 72:광변색 물질
63:점착제 또는 접착제 73, 74:가스 및 수분 차단 박막
33, 64, 75:보호층 또는 보호필름
본 발명은 광변색 필름 또는 판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광변색 물질의 수명을 향상시키기 위하여 기재의 일부 또는 전체에 광변색 물질을 독립된 점 단위로 인쇄한 후 광변색 물질을 보호하기 위하여 상기 인쇄된 기재에 보호층을 형성시키는 광변색 필름 또는 판 제조방법에 관한 것이다.
광변색 물질은 유리나 플라스틱과 같은 기재에 널리 적용되어 안경 렌즈, 광학용 렌즈, 선글라스, 썬캡, 스키 고글, 장난감, 거울, 유리, 필름, 건축용 외장재, 광고재, 광디스크 등에 사용되고 있다.
유기 광변색 물질은 많은 논문이나 특허에 공지되어 있다. 이들은 광변색성 염료를 포함하는 중합체 매트릭스를 포함한다. 이들 대분분의 물질이 갖는 단점은 이들의 광변색 물질이 너무 빨리 분해되어, 광변색 수명이 충분하지 않기 때문에, 이들로부터 상업적으로 유용한 제품을 제조하기가 어렵다는 것이다. 상기 광변색 특성의 분해는 빛에 의해 발생된 광변색 염료의 약화에 기인한 것이다. 결과적으로, 안정한 유기 광변색 물질에 대한 요구가 수년 동안 계속되고 있다.
이러한 제품을 생산하기 위해 몇몇 방법들이 제시되었다. 예를 들면, 결과적으로 형성된 중합체에 광변색 특성을 부여하기 위해, 중합 가능한 조성물에 광변색 염료를 삽입하는 것이 제시되었다. 이러한 접근법에 있어서의 난점은 중합반응동안 에 상기 광변색성 염료가 때때로 파괴된다는 점이다. 이러한 문제를 완화시키기 위한 몇몇 새로운 제안이 미국특허 출원 제60/000,829호, 제60/001,677호 및 제60/011,429호에 개시하고 있다.
유럽특허 공개 제A0195898호 및 이의 대응 미국특허 제4,720,356호는 일반적으로 HALS라 불려지는 광안정제로서 입체장애화된 아민의 중합 가능한 매트릭스의 조성물에의 삽입을 개시하고 있다. 이러한 기술로써 대한 민국 공개특허 특2000-0067988호에는 이소시아네이트 기와 반응할 수 있는 기능화된 입체장애화된 아민 광안정제를 그라프트된 구조를 형성하는 공유 결합에 의해 중합체 골격에 연결한 매트릭스를 이용하여 광변색 염료, 특히, 스피록사진에 대한 안정한 효과를 보여줌을 개시하고 있다.
한편으로 광변색 물질의 안정성을 증가시키기 위해 대한민국 공개특허 특1995-0009349호에는 스피로계 광변색 물질에 첨가제, 오일 및 젤라틴을 이용하여 캡슐화된 광변색 조성물을 개시하고 있다. 또한 대한민국 공개특허 특2003-0024335호에는 디아릴에텐계 광변색 화합물이 고분자에 의해 둘러싸인 도 1과 같은 코아/쉘 타입의 나노 캡슐을 만듦으로써 열안정성이 높으며 우수한 광변색 특성을 나타냄을 개시하고 있다.
최근에는 도 2와 같이 광변색 용액을 두겹의 유리기판 사이에 충진시켜 자외선에 의해 변색되는 자동차용 유리에 대한 발명이 대한민국 공개특허 10-2004-0073217호에 기술되어 있다.
그러나 상기와 같이 광변색 물질을 캡슐로 만드는 방법은 비록 상기 광변색 염료의 약화에 대한 내성을 상당히 향상시킬 지라도, 대량 생산의 문제와 그 생산비용이 상당히 상승함으로써 상업화가 어려운 단점이 있다. 또한 두겹의 기판 사이에 광변색 물질을 충진시키는 방법은 수명을 상당량 증가시킬 수 있으나 외부의 수분이나 산소가 침투하거나 내부에 미량 존재하는 수분, 산소, 불순물에 의해 자외선 조사시 광변색 물질이 분해 또는 변질 될 수 있으며, 분해된 라디칼 물질은 인접한 광변색 물질을 또 분해하기 때문에 수명이 급격하게 감소하게 된다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 기재에 광변색 물질을 독립된 점 단위로 인쇄하여 단위 점들을 서로 격리시킴으로써 광변색 물질의 수명을 향상시키는 광변색 필름 또는 판 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기의 제조방법을 이용하여 제조한 광변색 필름 또는 판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
기재의 일부 또는 전체에 광변색 물질을 독립된 점 단위로 인쇄하는 단계, 및
상기 인쇄된 기재에 보호층을 형성시키는 단계
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법 을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 광변색 필름 또는 판의 제조방법을 이용하여 제조한 광변색 필름 또는 판을 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
상기 광변색 물질이 코팅될 기재 또는 보호층은 유리 및 각종 플라스틱 기재를 포함하여 무기막, 유기막 또는 유/무기 하이브리드 코팅막이 입혀진 기재, 세라믹, 금속, 섬유 또는 종이 등을 포함 할 수 있다.
상기 광변색 물질은 열경화 또는 광경화형 모노머, 올리고머 및 개시제를 포함하는 것일 수 있다. 또한 상기 광변색 물질은 고분자와 함께 용매에 용해된 것일 수 있으며, 적적한 용매에 단독으로 용해된 것일 수 있다.
상기 광변색 물질을 기재에 인쇄하는 단계 전 및/또는 후에 가스나 수분 투과도를 낮추기 위해 무기막, 유기막, 유무기 하이브리드 코팅막 또는 그들의 다층막을 추가적으로 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 무기막의 재료로는 금속 박막, 금속 산화물(metal oxides), 금속 질화물(metal nitrides) 또는 금속 플로로화합물(metal florides) 등을 사용할 수 있으며, 유기막의 재료로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이미드, 불소를 함유한 유기물 또는 탄소 함유 물질 등을 사용할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 광변색 물질의 코팅방법 및 광변색 필름 또는 판 제조방법에 의해 제조된 광변색 필름 또는 판의 한 예가 도시되어 있다.
상기 기재(31)에 광변색 물질을 점 단위로 인쇄하는 단계에 있어서 당 업계에 알려진 잉크젯 프린팅(ink jet printing), 롤 프린팅(roll printing), 마이크로 접촉 프린팅(microcontact printing), 열전이 프린팅(thermal transfer printing) 또는 스크린 프린팅(screen printing) 등의 방법으로 인쇄할 수 있으며, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 인쇄된 광변색 물질의 점(32)의 크기는 사용 용도에 따라 5 nm 내지 1 mm가 바람직하다. 상기 크기가 5 nm 미만이면 점으로 인쇄하기 어려운 문제점이 있으며, 1 mm를 초과하는 경우에는 단위 점의 결함이 있거나 단위 점의 광변색 물질이 변질되었을 경우 사람의 눈의 띌 수 있으므로 실용가치가 떨어지는 문제점이 있다.
상기 인쇄된 광변색 물질의 점은 도 4에 예시한 바와 같이 직선 배열 원형, 사선 배열 원형, 사각형, 삼각형 또는 이들의 혼합 형태 등으로 인쇄할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 인쇄는 기재 전체에 인쇄하거나 또는 도 5와 같이 기재의 일부에 문자, 도안, 그림 등을 인쇄하여 광고에 사용하거나 미적 감각을 높인 광변색 필름이나 판으로 사용할 수 있다.
상기 인쇄된 광변색 물질을 보호하기 위하여 보호층을 형성시킬 수 있다.
상기 보호층은 도 3의 33과 같이 코팅액을 경화하는 방법, 도 6과 같이 보호 필름(64)을 점착제 또는 접착제(63)를 사용하여 겹붙이는 방법, 및 도 7의 72 또는 74와 같이 요철 기재에 광변색 물질을 코팅 전 및/또는 후에 있어서 가스나 수분 투과성이 낮은 물질을 추가적으로 박막으로 증착 또는 코팅하는 방법 등을 사용하여 형성시킬 수 있다.
또한 상기 보호층은 김서림 방지 코팅, 저반사 코팅 또는 내오염 코팅 등의 기능성 코팅의 방법 등을 사용하여 형성시킬 수 있다.
상기 형성된 보호층은 그 위에 상기의 기능성 코팅 방법으로 형성된 코팅층을 추가적으로 더 포함할 수 있다.
상기 코팅액은 아크릴계열 하드 코팅 도료 또는 실리콘 계열 하드 코팅 도료 등을 포함한 열경화 또는 UV 경화형 코팅액을 사용할 수 있다.
상기 코팅액을 경화하는 방법은 UV(Ultraviolet) 경화, EB(Electronbeam) 경화, 열 경화 또는 자연 건조 경화 방법을 사용할 수 있
상기 광변색 필름 또는 판 제조방법에 의하여 제조된 광변색 필름 또는 판은 안경 렌즈, 광학용 렌즈, 선글라스, 썬캡, 스키 고글, 장난감, 거울, 유리, 필름, 건축용 외장재, 광고재 또는 광디스크 등에 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예 에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
PET 필름 기재에 잉크젯 프린팅 시스템(Jetlab, Microfab Technologies사 제조)을 이용하여 광경화형 광변색 코팅액(AU11PC, LG 화학 제조)을 직경이 25 ㎛인 원형 모양의 독립된 점으로 인쇄한 후 광경화하였다. 상기 인쇄된 기재에 접착제를 이용하여 광변색 코팅액이 인쇄된 면에 PET 필름을 부착하여 보호층을 형성시켰다.
상기 제조된 광변색 필름의 내구성을 Quick UV tester(Atlas UV2000)를 이용하여 측정하였다. 테스트 직전 광변색 필름이 착색되었을 때의 광투과도를 기준으로 하여 Quick UV 테스트 후 착색이 초기 값의 50 %로 줄어들 때의 시간(t1/2)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 2
상기 실시예 1에서 보호층 형성시 광경화형 하드 코팅액(AU104GN, LG 화학 제조)을 코팅하고 경화한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광변색 필름을 제조하였으며, 제조된 광변색 필름의 내구성을 상기 실시예 1에 기술한 방법으로 측정하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서 한 변의 길이가 50 ㎛인 정사각형 모양의 점으로 광경화형 광변색 코팅액을 인쇄하여 광경화한 것을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광변색 필름을 제조하였으며, 제조된 광변색 필름의 내구성을 상기 실시예 1에 기술한 방법으로 측정하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서 광변색 코팅액을 인쇄할 기재로써 PC 필름을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광변색 필름을 제조하였으며, 제조된 광변색 필름의 내구성을 상기 실시예 1에 기술한 방법으로 측정하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서 광변색 코팅액을 인쇄할 기재로써 2 mm 두께의 유리판을 사용하고, 보호층으로 접착제를 이용하여 광변색 코팅된 면에 2 mm 두께의 유리판을 부착하여 형성시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광변색 판을 제조하였으며, 제조된 광변색 필름의 내구성을 상기 실시예 1에 기술한 방법으로 측정하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서 광변색 코팅액을 인쇄하기 전 기재에 SiO2를 스퍼터링하여 20 nm 두께로 코팅하였으며 광변색 코팅액 인쇄 후 다시 SiO2를 스퍼터링하여 20 nm 두께로 코팅한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광변색 필름을 제조하였으며, 제조된 광변색 필름의 내구성을 상기 실시예 1에 기술한 방법으로 측정하였다.
실시예 7
상기 실시예 1에서 광변색 코팅액을 롤 프린팅(roll printing) 방법으로 인쇄한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광변색 필름을 제조하였으며, 제조된 광변색 필름의 내구성을 상기 실시예 1에 기술한 방법으로 측정하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 PET 필름에 광변색 코팅액을 독립된 점으로 인쇄하지 않 고 연속된 얇은 막으로 코팅한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 광변색 필름을 제조하였으며, 제조된 광변색 필름의 내구성을 상기 실시예 1에 기술한 방법으로 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 비교예 1
내구성 (t1/2, hours) 720 580 810 670 1530 940 730 310
상기 표 1을 통하여, 본 발명의 광변색 필름 또는 판 제조방법에 의해 제조한 실시예 1 내지 7은 광변색층이 연속된 코팅층으로 이루어져 어느 한 부분이 수분이나 산소에 의해 비활성화되는 영역이 발생하면 그 주변에 바로 영향을 주어서 곧 필름 전 영역으로 비활성화 되기 때문에 내구성이 현저히 낮은 비교예 1과 비교하여 기재에 광변색 코팅액을 독립된 점으로 인쇄하여 단위 점 간에 광변색 물질이 격리되어 있어 인근의 비활성화 되는 영역의 영향을 비교적 적게 받아 내구성이 2배 이상 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한 필름 기재보다 유리 기재가 공기나 수분 투과성이 낮으므로 내구성이 더욱 우수하며, 공기나 가스 투과성을 낮출 수 있는 SiO2 박막을 광변색 코팅 전후에 코팅할 경우 내구성이 더욱 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 광변색 필름 또는 판 제조방법은 기존의 방법으로 제조하였을 때보다 광변색 물질의 수명이 향상되어 내구성을 현저히 향상시킬 수 있는 광변색 필름 또는 판을 제공하는 효과가 있다.
상기에서 본 발명의 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (10)

  1. 기재의 일부 또는 전체에 광변색 물질을 독립된 점 단위로 인쇄하는 단계, 및
    상기 인쇄된 기재에 보호층을 형성시키는 단계
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기재는 유리 및 각종 플라스틱 기재를 포함하여 무기막, 유기막 또는 유/무기 하이브리드 코팅막이 입혀진 기재, 세라믹, 금속, 섬유 또는 종을 사용하는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광변색 필름 또는 판 제조방법은 상기 광변색 물질을 기재에 독립된 점 단위로 인쇄하는 단계 전 및/또는 후에 무기막, 유기막, 유/무기 하이브리드 코팅막 또는 그들의 다층막을 추가적으로 코팅하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광변색 물질을 점 단위로 인쇄하는 단계는 잉크젯 프린팅(ink jet printing), 롤 프린팅(roll printing), 마이크로 접촉 프린팅(microcontact printing), 열전이 프린팅(thermal transfer printing) 또는 스크린 프린팅(screen printing)의 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄된 광변색 물질의 점의 크기는 사용 용도에 따라 5 nm 내지 1 mm인 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층은 아크릴계열 하드 코팅 도료 또는 실리콘 계열 하드 코팅 도료 등을 사용하여 코팅 및 경화하는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층은 UV(Ultraviolet) 경화, EB(Electronbeam) 경화, 열 경화 또는 자연 건조 경화 방법으로 코팅 및 경화하는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 보호층은 김서림 방지 코팅, 저반사 코팅 또는 내오염 코팅의 기능성 코팅을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판 제조방법.
  9. 제 1항 내지 8항의 광변색 필름 또는 판 제조방법 중 어느 한 항에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광변색 필름 또는 판은 안경 렌즈, 광학용 렌즈, 선글라스, 썬캡, 스키 고글, 장난감, 거울, 유리, 필름, 건축용 외장재, 광고재 또는 광디스크에 적용되는 것을 특징으로 하는 광변색 필름 또는 판.
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