KR102113225B1 - 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 종래의 스마트 윈도우 필름보다 얇은 두께를 가져 시공비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 태양열 취득율 및 방사율이 낮아 냉방비 및 난방비를 절약할 수 있는 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법{smart window film and manufacturing method thereof}
본 발명은 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 종래의 스마트 윈도우 필름보다 얇은 두께를 가져 시공비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 태양열 취득율 및 방사율이 낮아 냉방비 및 난방비를 절약할 수 있는 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 자원 고갈 문제 및 삶의 질에 대한 관심이 증가함에 따라 에너지 절감 효과와 친환경성 그리고 편의성이 중요한 화두이며 이를 충족시키기 위해 능동적인 투과도 조절 및 적외선 차단 효과를 통해 에너지 효율을 증대시키고 감성 및 기능성 등을 동시에 만족시키는 스마트 윈도우(Smart window) 기술에 주목하고 있다.
일반적으로, 스마트 윈도우(smart windows)은 켜고 끌 수 있도록 형성된 것으로, 전압이 걸리면 빛의 투과성을 변화시켜서 통과하는 빛 또는 열의 양이 제어되는 창을 뜻한다. 즉, 스마트 윈도우는 전압에 의해서 투명, 불투명 또는 반투명 상태로 변화될 수 있게 구비되며 투과도 가변유리, 조광유리 또는 스마트 글래스(smart glass)로도 불리운다.
또한, 스마트 윈도우는 실내 공간의 칸막이로 활용되거나 건축물의 개구부에 배치된 채광창으로 활용될 수 있고, 고속도로 표지판, 게시판, 점수판, 시계 또는 광고스크린으로도 활용될 수 있으며, 자동차, 버스, 항공기, 선박 또는 기차의 창(windows) 또는 선루프로도 활용가능하다.
이러한 스마트 윈도우의 대표적인 예로 고분자 분산 액정(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 기반 스마트 윈도우를 들 수 있다.
고분자 분산 액정(PDLC) 기반 스마트 윈도우는 고분자 접착제(binder) 안에 액정 방울이 분산된 형태로 전기장이 없는 상태(Off state)에선 고분자와 분산된 액정의 굴절률 차이로 빛이 산란되어 뿌옇게 보이고 반대로 전기장이 존재할 경우(On state) 분산된 액정의 굴절률이 변하며 두 물질의 굴절률이 일치하게 됨으로써 투명하게 보이는 스마트 윈도우를 뜻한다.
한편, 스마트 윈도우 기술을 적용함에 있어서, 최근, 환경 및 에너지에 대한 관심이 높아짐에 따라서, 에너지 절약 공업 제품에 대한 요구가 높아지고, 그 하나로서 주택, 건물, 자동차 등의 유리 등 차폐부재의 차열, 즉 태양광으로부터의 열부하를 감소시키는데 효과가 있는 유리 또는 필름가 요구되고 있다. 통상적으로 건물의 경우 건물에너지 손실의 35%이상의 원인은 건물의 창호성능이며, 창호성능이 저하될 경우 건물의 냉, 난방 공조효율이 같이 저하될 수 있다.
따라서, 태양열 취득율 및 방사율이 낮아 냉방비 및/또는 난방비를 절감할 수 있는 스마트 윈도우 필름의 개발이 시급한 실정이다.
한국 등록특허번호 10-1335663호(공개일 : 2013.05.27)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 종래의 스마트 윈도우 필름보다 얇은 두께를 가져 시공비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 태양열 취득율 및 방사율이 낮아 냉방비 및 난방비를 절약할 수 있는 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 내후성 색차 변화, 열 관류율 및 헤이즈가 적은 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 반사필름기재층, 제1금속산화물층, 반사금속층, 제2금속산화물층 및 투명보호층이 순차적으로 적층된 반사필름부 및 제1전극층, 액정층, 제2전극층, 액정필름기재층 및 점착제층이 순차적으로 적층된 액정필름부를 포함하고, 상기 반사필름부의 반사필름기재층 일면에는 상기 액정필름부의 제1전극층이 적층되어 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 100 ~ 400㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 반사필름부 및 액정필름부는 1 : 1.41 ~ 4.16의 두께비를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 반사필름기재층은 제1금속산화물층 및 제1전극층과 물리적으로 접촉될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제1금속산화물층 및 제2금속산화물층은 각각 15 ~ 50㎚의 두께를 가지고, 상기 반사금속층은 5 ~ 25nm의 두께를 가지며, 하기 조건 (1) 및 (2)을 모두 만족할 수 있다.
(1)
Figure 112018071908413-pat00001
(2)
Figure 112018071908413-pat00002
상기 조건 (1) 및 (2)에 있어서, a는 제1금속산화물층의 두께, b는 제2금속산화물층의 두께, c는 반사금속층의 두께이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 반사필름기재층은 10 ~ 100㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 액정필름기재층은 10 ~ 190㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 투명보호층은 0.5 ~ 2.5㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제1전극층 및 제2전극층을 각각 15 ~ 40nm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 액정층은 5 ~ 35㎛의 두께를 가질 수있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 점착제층은 10 ~ 30㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 투명보호층은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진의 공중합체를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 공중합체는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진이 1 : 0.2 ~ 3.5 : 0.05 ~ 2.5의 중량비로 공중합하고, 중량평균분자량이 800 ~ 15,000이며, 산가가 12 이하이고, 아민가가 7 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제1금속산화물층 및 제2금속산화물층은 각각 산화아연(ZnO) 25 ~ 45 중량% 및 산화주석(SnO2) 55 ~ 75 중량%을 포함하는 아연주석산화물(Zinc Tin Oxide, ZTO)을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 반사금속층은 은-팔라듐-구리 합금(Ag-Pd-Cu alloy, APC)을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 반사필름기재층 및 액정필름기재층은 각각 유리 및 PET(Polyethylene terephthalate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제1전극층 및 제2전극층은 각각 아연주석화합물(indium tin oxide, ITO) 및 도전성 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 액정층은 액정 및 고분자 매트릭스를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 점착제층은 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 및 이들의 유도체를 포함하는 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 제1전극층 및 제2전극층은 각각 면저항이 30 ~ 200 Ω/□일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 태양열 취득율(SHGC, Solar Heat Gain Coefficient)이 0.5% 이하일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 방사율이 0.3 이하일 수 있다.
한편, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법은 반사필름부의 반사필름기재층 일면에 제1전극층이 증착된 제1필름부, 액정필름기재층 일면에 제2전극층이 증착된 제2필름부 및 액정층을 준비하는 제1단계, 상기 제1필름부와 제2필름부 사이에 액정층이 위치되도록 라미네이트(laminate)한 후, 경화하여 제3필름부를 제조하는 제2단계 및 상기 제3필름부의 액정필름기재층 일면에 점착제층을 형성시켜 스마트 윈도우 필름을 제조하는 제3단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 제2단계는 상기 제1필름부의 제1전극층과 제2필름부의 제2전극층이 마주보도록 위치시키는 제2-1단계, 상기 제1 및 제2필름부 사이에 액정층이 위치되도록 하는 제2-2단계 및 상기 제1 및 제2필름부를 라이네이트하여 경화하는 제2-3단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 제1필름부는 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사필름기재층 일면에 제1금속산화물층, 상기 제1금속산화물층 일면에 반사금속층, 상기 반사금속층 일면에 제2금속산화물층, 상기 반사필름기재층 타면에 제1전극층을 순차적으로 증착하는 제1-1단계 및 상기 제2금속산화물층 일면에 투명보호층 형성 조성물을 코팅하고, 경화하여 투명보호층을 형성하는 제1-2단계를 통해 제조될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 투명보호층 형성 조성물은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진을 포함하는 공중합체 형성 조성물 및 용매를 포함하고, 상기 용매는 메틸이소부틸케톤(MIBK), 메틸에틸케톤(MEK), 에틸아세테이트, 메틸아세테이트, 부틸아세테이트, 자이렌, 아세트산, 에틸알코올, 메틸알코올, 부틸알코올 및 이소프로필알코올 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 있어서, 상기 공중합체 형성 조성물 100 중량부에 대하여 용매 40 ~ 85 중량부를 포함할 수 있다.
나아가, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법은 (1) 반사필름부의 반사필름기재층 일면에 제1전극층이 증착된 제1필름부, 액정필름기재층 일면에 제2전극층이 증착되고 액정필름기재층 타면에 점착제층이 증착된 제2필름부 및 액정층을 준비하는 단계 및 (2) 상기 제1필름부와 제2필름부 사이에 액정층이 위치되도록 라미네이트(laminate)한 후, 경화하여 스마트 윈도우 필름을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법은 종래의 스마트 윈도우 필름보다 얇은 두께를 가져 시공비용을 절약할 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법은 태양열 취득율 및 방사율이 낮아 냉난방 에너지 절감 특성이 우수하다.
또한, 본 발명의 스마트 윈도우 필름 및 이의 제조방법은 내후성 색차 변화가 적으며, 내구성, 단열성능 및 강도가 우수하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 스마트 윈도우 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 제1필름부를 제조하는데 있어서, 제1-1단계를 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 제1필름부를 제조하는데 있어서, 제1-2단계를 나타낸 공정도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 제2필름부를 제조하는 공정을 나타낸 공정도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 스마트 윈도우 필름의 제조방법의 제2단계를 나타낸 공정도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 스마트 윈도우 필름의 제조방법의 제3단계를 나타낸 공정도이다.
도 8은 비교예 1 ~ 3에서 제조된 스마트 윈도우 필름의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 반사필름부 및 액정필름부를 포함한다.
먼저, 본 발명의 반사필름부는 적외선을 반사할 수 있는 부분으로서, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 구성으로 포함되어 태양열 취득율 및 방사율을 낮출 수 있다. 또한, 내후성 색차 변화가 적게할 수 있고, 내구성, 단열성능 및 강도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 액정필름부는 전압, 열, 빛 등의 외부 자극을 가하여 스마트 윈도우 필름의 빛 투과율을 가변적으로 제어할 수 있는 부분으로서, 높은 투과도와 낮은 면저항, 그리고 빠른 응답속도를 가질 수 있다.
본 발명의 반사필름부 및 액정필름부는 1 : 1.41 ~ 4.16의 두께비, 바람직하게는 1 : 1.58 ~ 1.95의 두께비, 더욱 바람직하게는 1 : 1.67 ~ 1.86의 두께비를 가질 수 있으며, 만일, 두께비가 1 : 1.41 미만이면 반사필름부의 반사필름기재층과 액정필름부의 제1전극층 또는 제2전극층을 제작할 시, 스퍼터링 공정에서 열변형의 문제가 있을 수 있고, 1 : 4.16를 초과하면 스마트 윈도우 필름 제조시 반사필름부와 액정필름부의 텐션의 차이로 찢어지는 불량이 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 종래의 스마트 윈도우 필름보다 얇은 두께를 가질 수 있으며, 이와 같이 얇은 두께를 가져 시공비용을 절약할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 100 ~ 400㎛의 두께, 바람직하게는 120 ~ 160㎛의 두께, 더욱 바람직하게는 130 ~ 150㎛의 두께를 가질 수 있으며, 구체적으로, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 100 ~ 400㎛의 두께, 바람직하게는 100 ~ 200㎛의 두께, 더욱 바람직하게는 100 ~ 150㎛의 두께를 가질 수 있으며, 만일 두께가 100㎛ 미만이면 양면 기재 제작 시 열변형으로 제품의 생산이 불가 할 수 있고, 480㎛의 두께를 초과하면 종래 스마트 윈도우 필름과 같은 두께로 긴 시공 시간의 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 반사필름부를 구체적으로 설명하면, 반사필름부는 반사필름기재층(50), 제1금속산화물층(40), 반사금속층(30), 제2금속산화물층(20) 및 투명보호층(10)이 순차적으로 적층될 수 있다.
이 때, 반사필름부는 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사필름기재층(50) 일면에 제1금속산화물층(40)이 적층될 수 있고, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 제1금속산화물층(40) 일면에 반사금속층(30)이 적층될 수 있으며, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사금속층(30) 일면에 제2금속산화물층(20)이 적층될 수 있다.
먼저, 본 발명의 투명보호층(10)은 본 발명의 스마트 윈도우 필름, 특히 제1금속산화물층(40), 반사금속층(30) 및 제2금속산화물층(20)을 보호하는 기능을 하고, 방사율 유지 내구성을 현저히 향상시키는 기능을 수행하는 층으로, 0.5 ~ 2.5㎛의 두께, 바람직하게는 0.96 ~ 1.44㎛의 두께, 더욱 바람직하게는 1.08 ~ 1.32㎛의 두께를 가질 수 있다. 만일 투명보호층(10)의 두께가 0.5㎛ 미만이면 방사율의 유지 내구성 및 표면 내구성이 저하될 수 있고 내후성 색차변화가 증가할 수 있으며, 두께가 2.5㎛를 초과하면 방사율이 상승하는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 투명보호층(10)은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진의 공중합체를 포함할 수 있다. 이 때, 우레탄 아크릴레이트와 에폭시 변성 아크릴레이트는 올리고머 또는 레진일 수 있으며, 바람직하게는 올리고머일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 투명보호층(10)은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진이 1 : 0.2 ~ 3.5 : 0.05 ~ 2.5의 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.3 ~ 3 : 0.06 ~ 2의 중량비로 공중합한 공중합체를 포함할 수 있다. 이 때, 우레탄 아크릴레이트 및 에폭시변성 아크릴레이트의 중량비가 1 : 0.2 미만이면 표면 경도가 낮아져 스마트 윈도우 필름 시공 시 스크래치가 발생할 문제가 있을 수 있고, 중량비가 1 : 2.5를 초과하면 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 유연성이 저하되어 표면에 크랙이 발생할 수 있다. 또한, 우레탄 아크릴레이트 및 아크릴 레진의 중량비가 1 : 0.05 미만이면 가교도가 저하되어 충분한 경화가 이루어지지 않을 수 있으며, 원하는 경도에 도달하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 중량비가 1 : 2.5를 초과하면 가교도가 상승하여 표면에 크랙이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명보호층(10)에 포함할 수 있는 공중합체는 중량평균분자량이 800 ~ 15,000일 수 있고, 바람직하게는 1,000 ~ 10,000일 수 있다. 만일 중량평균분자량이 800 미만이면 투명보호층(10)이 지나치게 딱딱해져 크랙이 발생할 수 있고, 중량평균분자량이 15,000을 초과하면 충분한 가교가 일어나지 않아 완전 경화가 되지않는 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 투명보호층(10)에 포함할 수 있는 공중합체는 산가가 12 이하이고, 바람직하게는 산가가 10이하일 수 있으며, 아민가가 7 이하일 수 있고, 바람직하게는 아민가가 5 이하일 수 있다. 만일, 산가가 12를 초과하면 금속 표면의 빛에 의한 라디칼 반응에 의해 내구성 저하에 대한 문제 및 내후성 색차변화가 큰 문제가 있을 수 있고, 아민가가 7을 초과하면 자외선에 의한 황변 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1금속산화물층(40) 및 제2금속산화물층(20)은 각각 우수한 방사율 유지 내구성, 투과율 및 단열성능을 발현하고, 내후성 색차변화를 방지하며, 반사금속층(30)을 보호하는 기능을 수행하는 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 금속산화물이라면 제한 없이 포함할 수 있고, 바람직하게는 아연주석산화물(Zinc Tin Oxide, ZTO)을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 전체 중량%에 대하여, 산화아연(ZnO) 25 ~ 45 중량% 및 산화주석(SnO2) 55 ~ 75 중량%로 포함하는 아연주석산화물을 포함할 수 있다. 만일, 산화아연(ZnO)의 중량%가 범위 미만이고, 산화주석의 중량%가 범위를 초과하면 내구성이 저하될 수 있고, 산화아연의 중량%가 범위를 초과하고 산화주석의 중량%가 범위 미만이면 단열성능이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명의 제1금속산화물층(40) 및 제2금속산화물층(20)은 각각 15 ~ 50㎚, 바람직하게는 25 ~ 45nm, 더욱 바람직하게는 30 ~ 40nm의 두께를 가질 수 있으며, 만일 두께가 15nm 미만이면 후술하는 반사금속층(30)을 보호하지 못할 수 있고, 방사율 및 내후성 색차변화가 증가할 수 있으며, 내구성이 저하될 수 있으며, 두께가 50㎚를 초과하면 방사율의 증가로 단열성능이 저하될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 반사금속층(30)은 당업계에서 통상적으로 반사금속층에 사용할 수 있는 물질이라면 제한 없이 포함할 수 있으며, 바람직하게는 은-팔라듐-구리 합금(Ag-Pd-Cu alloy, APC)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 반사금속층(30)은 5 ~ 25nm, 바람직하게는 12 ~ 18nm, 더욱 바라직하게는 13.5 ~ 16.5의 두께를 가질 수 있으며, 만일 두께가 5㎚ 미만이면 단열성능이 저하되고, 태양열 취득율이 높아질 수 있고, 두께가 25㎚를 초과하면 가시광선 투과율이 낮아지며 스마트 윈도우 필름의 반사율이 현저히 높아질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제1금속산화물층(40), 반사금속층(30) 및 제2금속산화물층(20)은 하기 조건 (1) 및 (2)을 모두 만족할 수 있다.
(1)
Figure 112018071908413-pat00003
, 바람직하게는
Figure 112018071908413-pat00004
, 더욱 바람직하게는
Figure 112018071908413-pat00005
(2)
Figure 112018071908413-pat00006
, 바람직하게는
Figure 112018071908413-pat00007
, 더욱 바람직하게는
Figure 112018071908413-pat00008
상기 조건 (1) 및 (2)에 있어서, a는 제1금속산화물층(40)의 두께, b는 제2금속산화물층(20)의 두께, c는 반사금속층(30)의 두께이다.
이는 반사금속층(30)의 두께가 얇은 경우 단열성능이 좋지 않을 수 있고, 태양열 취득률이 높아져 실내 온도가 상승하는 문제가 있을 수 있으며, 두께가 두꺼운 경우 가시광선 투과율이 낮아지며 스마트 윈도우 필름의 반사율이 현저히 높아질 수 있다. 또한, 제1, 제2금속산화물층(20, 40)의 두께가 얇은 경우 반사금속층(30)을 보호하지 못할 수 있고, 내구성이 저하될 수 있으며, 두께가 두꺼운 경우, 방사율이 높아져 단열성능이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
따라서, 스마트 윈도우 필름에 포함할 수 있는 제1금속산화물층(40), 반사금속층(30) 및 제2금속산화물층(20)은 적정 두께를 나타내야 하며, 조건 (1) 및 조건 (2)를 모두 만족하여, 앞서 언급한 문제점을 해결할 수 있는 것이다.
만일, 상기 조건 (1)에서
Figure 112018071908413-pat00009
이 21 미만이면 내구성 및 단열성능이 좋지 않을 수 있고, 방사율 및 내후성 색차변화가 증가할 수 있으며, 태양열 차단 성능이 저하되어 태양열 취득율이 상승하는 문제가 있을 수 있다. 또한, 만일 상기 조건 (2)에서
Figure 112018071908413-pat00010
가 1.0 미만이면 내구성이 저하될 수 있고, 내후성 색차변화가 증가할 수 있으며, 가시광선 투과율이 낮아지고 스마트 윈도우 필름의 반사율이 현저히 높아질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 반사필름기재층(50)은 반사필름부의 지지층 역할을 수행하는 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 재질이라면 제한 없이 포함할 수 있고, 바람직하게는 유리 및 PET(Polyethylene terephthalate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 플라즈마 또는 코로나 표면 처리된 PET을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 반사필름기재층(50)은 10 ~ 100㎛의 두께, 바람직하게는 40 ~ 60㎛의 두께, 더욱 바람직하게는 45 ~ 55㎛의 두께를 가질 수 있으며, 만일 두께가 10 ㎛ 미만이면 스마트 윈도우 필름을 제조하는데 있어서, 건조 및 경화시 발생되는 열로 인한 기재의 변형을 초래할 수 있고, 롤투롤 공정 중 기재에 가해지는 텐션에 의해 찢어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 두께가 100 ㎛를 초과하면 원재료 비용상승 및 한 롤에 감을 수 있는 길이가 짧아져 롤의 교체시간 증가로 인한 공정 시간 증가의 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 액정필름부를 구체적으로 설명하면, 액정필름부는 제1전극층(60), 액정층(70), 제2전극층(80), 액정필름기재층(90) 및 점착제층(100)이 순차적으로 적층될 수 있다. 이 때, 반사필름부의 반사필름기재층(50) 일면에는 상기 액정필름부의 제1전극층(60)이 적층되어 있을 수 있다. 달리 말하면, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 투명보호층(10), 제2금속산화물층(20), 반사금속층(30), 제1금속산화물층(40), 반사필름기재층(50), 제1전극층(60), 액정층(70), 제2전극층(80), 액정필름기재층(90) 및 점착제층(100)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
또한, 반사필름부의 반사필름기재층(50) 일면에는 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 액정필름부의 제1전극층(60)이 적층되어 있을 수 있다. 또한, 반사필름기재층(50)은 제1금속산화물층(40) 및 제1전극층(60)과 물리적으로 접촉될 수 있다.
먼저, 본 발명의 제1전극층(60) 및 제2전극층(70)은 구동 전원이 인가되어, 인가된 구동 전원을 액정층(70)으로 공급하는 역할을 한다. 본 발명의 제1전극층(60) 및 제2전극층(70)은 각각 전도성을 갖는 다양한 금속, 금속산화물 및 도전성 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 아연주석화합물(indium tin oxide, ITO) 및 도전성 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 아연주석화합물(indium tin oxide, ITO)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1전극층(60) 및 제2전극층(70)은 각각 15 ~ 40nm의 두께, 바람직하게는 20 ~ 30nm의 두께, 더욱 바람직하게는 22.5 ~ 27.5nm의 두께를 가질 수 있으며, 만일 두께가 15nm 미만이면 저항이 높아서 반응 속도가 저하되는 문제가 있을 수 있고, 40nm를 초과하면 기재의 투과율이 낮아져서 시인성의 문제가 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 제1전극층(60) 및 제2전극층(70)은 각각 면저항이 30 ~ 200 Ω/□, 바람직하게는 80 ~ 180 Ω/□, 더욱 바람직하게는 면저항이 135 ~ 165 Ω/□일 수 있으며, 만일 면저항이 30 Ω/□ 미만이면 기재의 투과율이 낮아져서 시인성의 문제가 있을 수 있고, 200 Ω/□를 초과하면 반응 속도가 저하되는 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 액정층(70)은 외부에서 인가되는 구동 전압에 의해서 투명, 반투명 또는 불투명한 상태가 변화하는 역할을 하며, 고분자 분산형 액정으로서, 액정 및 고분자 매트릭스를 포함하며, 상기 고분자 매트릭스는 모노머, 광개시제, 커플링제, 올리고머 및 스페이서를 포함하되, 자외선(UV)조사에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 액정층(70)은 네마틱 액정 화합물, 우레 탄올리고머 및 싸이올계 프리폴리머 혼합물, 헥산디올디아크릴레이트 모노머 및 자외선 광개시제(=380 nm 범위의 파장대 영역에서 흡광피크 형성하는 광개시제)를 포함하는 액정 분산 조성물이 UV 경화하여 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 액정층(70)의 구체적인 설명은 한국 등록특허 제10-0171558호 및 특허공개공보 제10-2011-0053642호에 상세히 나와 있으므로, 이에 대한 설명은 본 명세서에서 생략하기로 한다.
또한, 본 발명의 액정층(70)은 5 ~ 35㎛의 두께, 바람직하게는 16 ~ 24㎛의 두께, 더욱 바람직하게는 18 ~ 22㎛의 두께를 가질 수 있으며, 만일 두께가 5㎛ 미만이면 제품의 균일도가 떨어져서 무라(mura) 불량이 발생하는 문제가 있을 수 있고, 35㎛를 초과하면 구동 전력의 상승, 시약각 저하 그리고 헤이즈(haze) 증가의 문제가 있을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 액정필름기재층(90)은 역정필름부의 지지층 역할을 수행하는 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 재질이라면 제한 없이 포함할 수 있고, 바람직하게는 유리 및 PET(Polyethylene terephthalate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 플라즈마 또는 코로나 표면 처리된 PET을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 액정필름기재층(90)은 10 ~ 190㎛의 두께, 바람직하게는 40 ~ 60㎛의 두께, 더욱 바람직하게는 45 ~ 55㎛의 두께를 가질 수 있으며, 만일 두께가 10 ㎛ 미만이면 스마트 윈도우 필름을 제조하는데 있어서, 건조 및 경화시 발생되는 열로 인한 기재의 변형을 초래할 수 있고, 롤투롤 공정 중 기재에 가해지는 텐션에 의해 찢어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 두께가 190 ㎛를 초과하면 원재료 비용상승 및 한 롤에 감을 수 있는 길이가 짧아져 롤의 교체시간 증가로 인한 공정 시간 증가의 문제가 있을 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 점착제층(100)은 스마트 윈도우 필름을 유리에 점착시키는 기능을 하는 것으로, 통상적으로 스마트 윈도우 필름에 사용할 수 있는 점착제층의 성분이라면 제한 없이 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지 및 이들의 유도체를 포함하는 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 아크릴 수지를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 점착제층(100)은 10 ~ 30 ㎛, 바람직하게는 16 ~ 24㎛, 더욱 바람직하게는 18 ~ 22㎛의 두께를 가질 수 있으며, 만일 두께가 10 ㎛ 미만이면 점착력이 저하될 수 있고, 두께가 30 ㎛를 초과하면 원재료 비용 상승과 경화시간이 길어져 생산속도 저하 및 많은 열량이 필요하게 되어 에너지 소모가 커지는 문제가 있을 수 있다.
한편, 본 발명의 점착제층(100)은 더욱 우수한 자외선 및 근적외선 차단성능을 부여하기 위하여 자외선/근적외선 차단제를 더 포함할 수 있다. 자외선/근적외선 차단제는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 자외선/근적외선 차단제라면 제한 없이 포함할 수 있으며, 바람직하게는 삼산화텅스텐, 안티몬 주석 산화물(antimony tin oxide, ATO), 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide), 세슘텅스텐옥사이드(Cesium Tungstate Oxide, CTO) 및 아연 산화물(Zinc Oxide, ZnO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 이 때, 자외선/근적외선 차단제는 졸(sol) 형태로 구비될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 칸막이, 건축물 개구부의 채광창, 고속도로 표지판, 게시판, 점수판, 시계 또는 광고스크린에 적용되어 사용되거나, 자동차, 버스, 항공기, 선박 또는 기차의 창(windows) 또는 선루프로 적용되어 사용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 태양열 취득율(SHGC, Solar Heat Gain Coefficient)이 0.5% 이하, 바람직하게는 0.1 ~ 0.4%, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 0.3%일 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 방사율이 0.3 이하, 바람직하게는 0.1 ~ 0.3, 더욱 바람직하게는 0.15 ~ 0.25일 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 방사율 유지 내구성이 0.3 이하, 바람직하게는 0.05 ~ 0.3, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.2일 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 내후성 색차 변화가 5 이하, 바람직하게는 3 이하, 더욱 바람직하게는 0.05 ~ 0.15일 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 열 관률율이 1.0 ~ 5.0 W/㎡K, 바람직하게는 2 ~ 4 W/㎡K, 더욱 바람직하게는 3 ~ 4 W/㎡K일 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 윈도우 필름은 헤이즈가 5 ~ 7%, 바람직하게는 5.5 ~ 6.8%, 더욱 바람직하게는 6 ~ 6.7%일 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법은 제1단계 내지 제3단계를 포함한다.
본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법의 제1단계는 반사필름부의 반사필름기재층 일면에 제1전극층(60)이 증착된 제1필름부, 액정필름기재층(90) 일면에 제2전극층이 증착된 제2필름부 및 액정층(90)을 준비할 수 있다.
본 발명의 제1필름부는 제1-1단계 및 제1-2단계를 통해 제조될 수 있다. 구체적으로, 도 2를 참조하여 설명하면, 제1-1단계는 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사필름기재층(50) 일면에 제1금속산화물층(40), 상기 제1금속산화물층(40) 일면에 반사금속층(30), 상기 반사금속층(30) 일면에 제2금속산화물층(20), 상기 반사필름기재층(50) 타면에 제1전극층(60)을 순차적으로 증착할 수 있다.
이 때, 스퍼터링 공정은 150kHz ~ 250 kHz 펄스로 1 ~ 3kW의 전력을 적용하여, 1.5 × 10-5 ~ 3.5 × 10-5torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 150 ~ 350sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 3중량% ~ 7중량%의 비율의 질소가스 조건에서 수행할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 설명하면, 제1-2단계는 제2금속산화물층(20) 일면에 투명보호층 형성 조성물을 코팅하고, 경화하여 투명보호층(10)을 형성할 수 있다.
이 때, 투명보호층 형성 조성물은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진을 포함하는 공중합체 형성 조성물 및 용매를 포함할 수 있다. 또한, 우레탄 아크릴레이트와 에폭시 변성 아크릴레이트는 올리고머 또는 레진일 수 있으며, 바람직하게는 올리고머일 수 있다.
용매는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 용매라면 제한 없이 포함할 수 있고, 바람직하게는 메틸이소부틸케톤(MIBK), 메틸에틸케톤(MEK), 에틸아세테이트, 메틸아세테이트, 부틸아세테이트, 자이렌, 아세트산, 에틸알코올, 메틸알코올, 부틸알코올 및 이소프로필알코올 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 메틸이소부틸케톤(MIBK)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 투명보호층 형성 조성물은 상기 공중합체 형성 조성물 100 중량부에 대하여 용매 40 ~ 85 중량부, 바람직하게는 50 ~ 80 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 제1-2단계의 코팅은 마이크로 그라비아 방법을 통해서 수행할 수 있고, 경화는 30 ~ 90℃, 바람직하게는 45 ~ 75℃에서 1 ~ 10분, 바람직하게는 1 ~ 5분동안 열경화를 수행하고, 100 ~ 600mJ/cm2, 바람직하게는 200 ~5 00mJ/cm2의 강도로 UV 경화를 수행할 수 있다.
본 발명의 제2필름부는 도 4를 참조하여 설명하면, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 액정필름기재층(90) 일면에 제2전극층(80)을 증착하여 제조될 수 있다.
이 때, 스퍼터링 공정은 150kHz ~ 250 kHz 펄스로 1 ~ 3kW의 전력을 적용하여, 1.5 × 10-5 ~ 3.5 × 10-5torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 150 ~ 350sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 3중량% ~ 7중량%의 비율의 질소가스 조건에서 수행할 수 있다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법의 제2단계는 제1필름부와 제2필름부 사이에 액정층(70)이 위치되도록 라미네이트(laminate)한 후, 경화하여 제3필름부를 제조할 수 있다.
구체적으로, 제2단계는 제1필름부의 제1전극층(60)과 제2필름부의 제2전극층(80)이 마주보도록 위치시키는 제2-1단계, 제1 및 제2필름부 사이에 액정층(70)이 위치되도록 하는 제2-2단계 및 상기 제1 및 제2필름부를 라이네이트하여 경화하는 제2-3단계를 포함할 수 있다. 달리 말하면, 라미네이트는 갭 롤러(Gap roller)를 통해 수행될 수 있는데, 갭 롤러를 통과하기 전에, 액정층(70)을 제1필름부의 제1전극층(60)과 제2필름부의 제2전극층(80) 사이에 위치시키고 갭 롤러에 투입함으로서, 라미네이트를 수행하여 제3필름부를 제조할 수 있는 것이다. 이 때, 15m/분 ~ 60m/분의 속도로 수행할 수 있다. 또한, 경화 조건으로 Black BLB 램프로 약 1 ~ 6mW의 강도로 수행할 수 있다.
마지막으로, 도 7을 참조하여 설명하면, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법의 제3단계는 제3필름부의 액정필름기재층(90) 일면에 점착제층(100)을 형성시켜 스마트 윈도우 필름을 제조할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법의 제3단계는 제3필름부의 액정필름기재층(90) 일면에 점착제층 형성 조성물을 도포하고, 콤마코팅방법을 통해 점착층을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법은 또다른 일실시예로서, (1)단계 및 (2)단계를 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법의 또다른 일실시예로서, (1)단계는 반사필름부의 반사필름기재층 일면에 제1전극층이 증착된 제1필름부, 액정필름기재층 일면에 제2전극층이 증착되고 액정필름기재층 타면에 점착제층이 증착된 제2필름부 및 액정층을 준비할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 스마트 윈도우 필름의 제조방법의 다른 일실시예로서, (2)단계는 제1필름부와 제2필름부 사이에 액정층이 위치되도록 라미네이트(laminate)한 후, 경화하여 스마트 윈도우 필름을 제조할 수 있다. 구체적으로, 제1필름부의 제1전극층과 제2필름부의 제2전극층이 마주보도록 위치시키고, 제1 및 제2필름부 사이에 액정층이 위치되도록 하며, 그 후 제1 및 제2필름부를 라이네이트하고 경화하여 스마트 윈도우 필름을 제조할 수 있다.
달리 말하면, 본 발명의 스마트 윈도우 필름을 제조하는데 있어서, 점착제층은 앞서 언급한 것처럼, 마지막 단계(제3단계)에서 형성될 수도 있고, 또다른 일실시예로서, (1)단계에서 액정필름기재층 타면에 점착제층을 증착시키고, 추후 (2)단계에서 스마트 윈도우 필름이 제조될 수도 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예 1 : 스마트 윈도우 필름의 제조
(1) 제1필름부 제조
반사필름기재층(50)으로 플라즈마 표면 처리된 두께 50㎛의 PET를 사용하고, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사필름기재층(50) 일면에 제1금속산화물층(40)을 두께 35nm로 증착시켰다. 이 때, 제1금속산화물층(40)으로 아연주석산화물을 사용하였고, 아연주석산화물은 전체 중량%에 대하여, 산화아연 35 중량% 및 산화주석 65중량%로 포함하는 것을 사용하였다. 이 때, 스퍼터링 공정의 조건으로 200kHz 펄스로 2kW의 전력을 적용하여, 2.5×10-5 torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 250sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 5 중량% 비율의 질소가스 조건에서 수행하였다.(도 2 참조)
반사금속층(30)으로 은-팔라듐-구리 합금(APC)을 사용하고, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 제1금속산화물층(40) 일면에 반사금속층(30)을 두께 15nm로 증착시켰다. 이 때, 스퍼터링 공정의 조건으로 200kHz 펄스로 2kW의 전력을 적용하여, 2.5×10-5 torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 250sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 5 중량% 비율의 질소가스 조건에서 수행하였다.(도 2 참조)
제2금속산화물층(20)으로 아연주석산화물을 사용하였고, 아연주석산화물은 전체 중량%에 대하여, 산화아연 35 중량% 및 산화주석 65중량%로 포함하는 것을 사용하였으며, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사금속층(30) 일면에 제2금속산화물층(30)을 두께 35nm로 증착시켰다. 이 때, 스퍼터링 공정의 조건으로 200kHz 펄스로 2kW의 전력을 적용하여, 2.5×10-5 torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 250sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 5 중량% 비율의 질소가스 조건에서 수행하였다.(도 2 참조)
제1전극층(60)으로 150 Ω/□의 면저항을 가지는 아연주석화합물(indium tin oxide, ITO) 을 사용하고, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사필름기재층(50) 타면에 제1전극층(60)을 두께 25nm로 증착시켰다. 이 때, 스퍼터링 공정의 조건으로 200kHz 펄스로 2kW의 전력을 적용하여, 2.5×10-5 torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 250sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 5 중량% 비율의 질소가스 조건에서 수행하였다.(도 2 참조)
제1금속산화물층(20) 일면에 투명보호층 형성 조성물을 마이크로 그라비아 방법을 통해서 코팅하고, 60℃에서 3분 동안 열경화한 후, 300mJ/cm2 의 강도로 UV 경화를 수행하여, 두께 1.2㎛의 투명보호층(10)을 형성하였다.(도 3 참조)
투명보호층 형성 조성물은 공중합체 형성 조성물 및 메틸이소부틸케톤(MIBK)을 혼합한 조성물이고, 상기 공중합체 형성 조성물은 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시변성 아크릴레이트 올리고머 및 아크릴 레진을 1 : 1 : 0.5의 중량비로 포함하는 조성물이다. 또한, 투명보호층 형성 조성물은 공중합체 형성 조성물 100 중량부에 대하여 메틸이소부틸케톤(MIBK) 75 중량부를 포함하였다. 또한, 상기 공중합체 형성 조성물이 공중합하여 제조된 공중합체는 중량평균분자량이 2,500, 산가가 3 mgKOH/g이며, 아민가를 포함하지 않는다.
(2) 제2필름부의 제조
액정필름기재층(90)으로 플라즈마 표면 처리된 두께 50㎛의 PET를 사용하고, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 액정필름기재층(90) 일면에 제2전극층(80)을 두께 25nm로 증착시켰다. 이 때, 제2전극층(80)으로 150 Ω/□의 면저항을 가지는 아연주석화합물(indium tin oxide, ITO) 을 사용하였다. 이 때, 스퍼터링 공정의 조건으로 200kHz 펄스로 2kW의 전력을 적용하여, 2.5×10-5 torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 250sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 5 중량% 비율의 질소가스 조건에서 수행하였다.(도 4 참조)
(3) 제3필름부의 제조
제1필름부의 제1전극층(60)과 제2필름부의 제2전극층(80)을 마주보도록 위치시키고, 제1필름부의 제1전극층(60)과 제2필름부의 제2전극층(80) 사이에 20㎛의 두께를 가지는 액정층(70)을 위치시킨 다음, 갭 롤러(Gap roller)에 투입하여, 15m/분의 속도로 라미네이트(laminate)시켰다.(도 5 참조)
그 후, UV 경화를 수행하여 제3필름부를 제조하였다. 이 때, UV 경화는 Black BLB 램프를 이용하여 6mW의 강도로 수행하였다.(도 6 참조)
이 때, 액정층(70)은 네마틱 액정 화합물, 우레 탄올리고머 및 싸이올계 프리폴리머 혼합물, 헥산디올디아크릴레이트 모노머 및 자외선 광개시제(=380 nm 범위의 파장대 영역에서 흡광피크 형성하는 광개시제)를 포함하는 액정 분산 조성물이 UV 경화하여 형성된다.
(4) 스마트 윈도우 필름의 제조
앞서 제조된 제3필름부의 액정필름기재층(90) 일면에 점착제층 형성 조성물을도포하고, 콤마코팅방법을 통해 20㎛의 두께의 점착제층(100)을 형성하여 스마트 윈도우 필름을 제조하였다.(도 7 참조)
이 때, 점착제층 형성 조성물은 메타아크릴레이트 및 삼산화텅스텐을 혼합한 조성물이다.
실시예 2 : 스마트 윈도우 필름의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 스마트 윈도우 필름을 제조하였다. 실시예 1과 달리 반사필름기재층(50)으로 플라즈마 표면 처리된 두께 100㎛의 PET를 사용하고, 액정필름기재층(90)으로 플라즈마 표면 처리된 두께 100㎛의 PET를 사용하였다.
실시예 3 : 스마트 윈도우 필름의 제조
실시예 1과 동일한 방법으로 스마트 윈도우 필름을 제조하였다. 실시예 1과 달리 반사필름기재층(50)으로 플라즈마 표면 처리된 두께 188㎛의 PET를 사용하고, 액정필름기재층(90)으로 플라즈마 표면 처리된 두께 188㎛의 PET를 사용하였다.
비교예 1 : 스마트 윈도우 필름의 제조(도 8 참조)
(1) 제1필름부 제조
반사필름기재층(50')으로 플라즈마 표면 처리된 두께 50㎛의 PET를 준비하고, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사필름기재층(50') 일면에 제1전극층(60')을 두께 25nm로 증착시켰다. 이 때, 스퍼터링 공정의 조건으로 200kHz 펄스로 2kW의 전력을 적용하여, 2.5×10-5 torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 250sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 5 중량% 비율의 질소가스 조건에서 수행하였다. 또한, 제1전극층(60)으로 150 Ω/□의 면저항을 가지는 아연주석화합물(indium tin oxide, ITO) 을 사용하였다.
(2) 제2필름부의 제조
액정필름기재층(90')으로 플라즈마 표면 처리된 두께 50㎛의 PET를 사용하고, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 액정필름기재층(90') 일면에 제2전극층(80')을 두께 25nm로 증착시켰다. 이 때, 제2전극층(80')으로 150 Ω/□의 면저항을 가지는 아연주석화합물(indium tin oxide, ITO) 을 사용하였다. 이 때, 스퍼터링 공정의 조건으로 200kHz 펄스로 2kW의 전력을 적용하여, 2.5×10-5 torr로 베이스 진공을 확보한 다음 아르곤 가스 250sccm(standard cubic centimeter per minute) 기준에서 5 중량% 비율의 질소가스 조건에서 수행하였다.
(3) 제3필름부의 제조
제1필름부의 제1전극층(60')과 제2필름부의 제2전극층(80')을 마주보도록 위치시키고, 제1필름부의 제1전극층(60')과 제2필름부의 제2전극층(80') 사이에 20㎛의 두께를 가지는 액정층(70')을 위치시킨 다음, 갭 롤러(Gap roller)에 투입하여, 15m/분의 속도로 라미네이트(laminate)시켰다.
그 후, UV 경화를 수행하여 제3필름부를 제조하였다. 이 때, UV 경화는 Black BLB 램프를 이용하여 6mW의 강도로 수행하였다.
이 때, 액정층(70)은 네마틱 액정 화합물, 우레 탄올리고머 및 싸이올계 프리폴리머 혼합물, 헥산디올디아크릴레이트 모노머 및 자외선 광개시제(=380 nm 범위의 파장대 영역에서 흡광피크 형성하는 광개시제)를 포함하는 액정 분산 조성물이 UV 경화하여 형성된다.
(4) 스마트 윈도우 필름의 제조
앞서 제조된 제3필름부의 액정필름기재층(90') 일면에 점착제층 형성 조성물을도포하고, 콤마코팅방법을 통해 20㎛의 두께의 점착제층(100')을 형성하여 스마트 윈도우 필름을 제조하였다.
이 때, 점착제층 형성 조성물은 메타아크릴레이트 및 삼산화텅스텐을 혼합한 조성물이다.
비교예 2 : 스마트 윈도우 필름의 제조
비교예 1과 동일한 방법으로 스마트 윈도우 필름을 제조하였다. 비교예 1과 달리 반사필름기재층(50')으로 플라즈마 표면 처리된 두께 100㎛의 PET를 사용하고, 액정필름기재층(90')으로 플라즈마 표면 처리된 두께 100㎛의 PET를 사용하였다.
비교예 3 : 스마트 윈도우 필름의 제조
비교예 1과 동일한 방법으로 스마트 윈도우 필름을 제조하였다. 비교예 1과 달리 반사필름기재층(50')으로 플라즈마 표면 처리된 두께 188㎛의 PET를 사용하고, 액정필름기재층(90')으로 플라즈마 표면 처리된 두께 188㎛의 PET를 사용하였다.
실험예 : 스마트 윈도우 필름의 물성 측정
실시예 및 비교예에서 제조된 스마트 윈도우 필름 각각을 하기 기재된 실험을 실시하고, 이를 통해 측정된 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
1. 방사율 측정
유리판이 공간에 방사하는 열방사 방사력의 같은 온도의 흑체가 방사하는 열방사 방사력에 대한 비율로, 상온의 열방사 파장영역 5 ~ 50㎛ 중 적어도 5 ~ 25㎛를 측정할 수 있는 분광 측정기로 측정한 분광 반사율을 이용하여 KS L2514에 명시된 방법으로 계산한 수직 방사율 값(수정 방사율)을 나타내었다.
2. 태양열 취득율 측정
창유리면에 수직으로 입사하는 태양방사에 대하여 유리 부분을 투과하는 태양방사의 방사속과 유리에 흡수되어 실내 쪽으로 전달되는 열류속을 합한 것의, 입사하는 태양방사의 방사속에 대한 비율로, KS L 2514의 시험 방법으로 태양열 취득율을 측정하였다.
3. 방사율 유지 내구성 평가
온도 85℃, 상대습도 85%에서 500시간 동안 방치시킨 후, 상기 방사율 측정방법과 동일한 방법으로 방사율을 측정하였다.
4. 내후성 색차 변화 평가
KS L 2016 방법 중 내후성 측정방법으로 색차 변화를 평가하였다.
5. 열 관류율 평가
KS L 2016 창 유리용 필름의 측정방법으로 열 관류율을 측정하였다.
6. 헤이즈(haze) 측정
BYK社 haze-gard plus 모델로 스마트 윈도우 필름에 빛을 투과하여 반사 또는 흡수 외에 확산으로 인한 불투명한 상태를 측정하였다.
Figure 112018071908413-pat00011
표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1 ~ 3에서 제조된 스마트 윈도우 필름은 비교예 1 ~ 3에서 제조된 스마트 윈도우 필름보다 방사율, 태양열 취득율, 방사율 유지 내구성, 내후성 색차 변화, 열관류율 및 헤이즈가 현저히 낮음을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1에서 제조된 스마트 윈도우 필름은 실시예 2 ~ 3에서 제조된 스마트 윈도우 필름보다 헤이즈가 낮음을 확인할 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형이나 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10 : 투명보호층
20 : 제2금속산화물층
30 : 반사금속층
40 : 제1금속산화물층
50 : 반사필름기재층
60 : 제1전극층
70 : 액정층
80 : 제2전극층
90 : 액정필름기재층
100 : 점착제층

Claims (15)

  1. 반사필름기재층, 제1금속산화물층, 반사금속층, 제2금속산화물층 및 투명보호층이 순차적으로 적층된 반사필름부; 및
    제1전극층, 액정층, 제2전극층, 액정필름기재층 및 점착제층이 순차적으로 적층된 액정필름부; 를 포함하는 100 ~ 400㎛의 두께를 가지는 스마트 윈도우 필름이고,
    상기 반사필름부의 반사필름기재층 일면에는 상기 액정필름부의 제1전극층이 적층되어 있으며,
    상기 반사필름부 및 액정필름부는 1 : 1.41 ~ 4.16의 두께비를 가지고,
    상기 반사필름기재층은 40 ~ 100㎛의 두께, 상기 액정필름기재층은 40 ~ 100㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사필름기재층은 제1금속산화물층 및 제1전극층과 물리적으로 접촉된 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1금속산화물층 및 제2금속산화물층은 각각 15 ~ 50㎚의 두께를 가지고,
    상기 반사금속층은 5 ~ 25nm의 두께를 가지며,
    하기 조건 (1) 및 (2)을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
    (1)
    Figure 112018071908413-pat00012

    (2)
    Figure 112018071908413-pat00013

    상기 조건 (1) 및 (2)에 있어서, a는 제1금속산화물층의 두께, b는 제2금속산화물층의 두께, c는 반사금속층의 두께이다.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명보호층은 0.5 ~ 2.5㎛의 두께를 가지고,
    상기 제1전극층 및 제2전극층을 각각 15 ~ 40nm의 두께를 가지며,
    상기 액정층은 5 ~ 35㎛의 두께를 가지고,
    상기 점착제층은 10 ~ 30㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투명보호층은 우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진의 공중합체를 포함하고,
    상기 공중합체는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진이 1 : 0.2 ~ 3.5 : 0.05 ~ 2.5의 중량비로 공중합하고, 중량평균분자량이 800 ~ 15,000이며, 산가가 12 이하이고, 아민가가 7 이하이며,
    상기 제1금속산화물층 및 제2금속산화물층은 각각 산화아연(ZnO) 25 ~ 45 중량% 및 산화주석(SnO2) 55 ~ 75 중량%을 포함하는 아연주석산화물(Zinc Tin Oxide, ZTO)을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사금속층은 은-팔라듐-구리 합금(Ag-Pd-Cu alloy, APC)을 포함하고,
    상기 반사필름기재층 및 액정필름기재층은 각각 유리 및 PET(Polyethylene terephthalate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 제1전극층 및 제2전극층은 각각 아연주석화합물(indium tin oxide, ITO) 및 도전성 폴리머 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 액정층은 액정 및 고분자 매트릭스를 포함하며,
    상기 점착제층은 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 및 이들의 유도체를 포함하는 수지 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극층 및 제2전극층은 각각 면저항이 30 ~ 200 Ω/□인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 윈도우 필름은 태양열 취득율(SHGC, Solar Heat Gain Coefficient)이 0.5% 이하인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스마트 윈도우 필름은 방사율이 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름.
  11. 반사필름부의 반사필름기재층 일면에 제1전극층이 증착된 제1필름부, 액정필름기재층 일면에 제2전극층이 증착된 제2필름부 및 액정층을 준비하는 제1단계;
    상기 제1필름부와 제2필름부 사이에 액정층이 위치되도록 라미네이트(laminate)한 후, 경화하여 제3필름부를 제조하는 제2단계; 및
    상기 제3필름부의 액정필름기재층 일면에 점착제층을 형성시켜 100 ~ 400㎛의 두께를 가지는 스마트 윈도우 필름을 제조하는 제3단계; 를 포함하고,
    액정필름부는 제1전극층, 액정층, 제2전극층, 액정필름기재층 및 점착제층을 포함하며, 상기 반사필름부 및 액정필름부는 1 : 1.41 ~ 4.16의 두께비를 가지고,
    상기 반사필름기재층은 40 ~ 100㎛의 두께, 상기 액정필름기재층은 40 ~ 100㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2단계는
    상기 제1필름부의 제1전극층과 제2필름부의 제2전극층이 마주보도록 위치시키는 제2-1단계;
    상기 제1 및 제2필름부 사이에 액정층이 위치되도록 하는 제2-2단계; 및
    상기 제1 및 제2필름부를 라이네이트하여 경화하는 제2-3단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름의 제조방법
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1필름부는
    스퍼터링(Sputtering) 공정으로 반사필름기재층 일면에 제1금속산화물층, 상기 제1금속산화물층 일면에 반사금속층, 상기 반사금속층 일면에 제2금속산화물층, 상기 반사필름기재층 타면에 제1전극층을 순차적으로 증착하는 제1-1단계; 및
    상기 제2금속산화물층 일면에 투명보호층 형성 조성물을 코팅하고, 경화하여 투명보호층을 형성하는 제1-2단계;
    를 통해 제조되는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 투명보호층 형성 조성물은
    우레탄 아크릴레이트, 에폭시변성 아크릴레이트 및 아크릴 레진을 포함하는 공중합체 형성 조성물 및 용매를 포함하고,
    상기 용매는 메틸이소부틸케톤(MIBK), 메틸에틸케톤(MEK), 에틸아세테이트, 메틸아세테이트, 부틸아세테이트, 자이렌, 아세트산, 에틸알코올, 메틸알코올, 부틸알코올 및 이소프로필알코올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
    상기 공중합체 형성 조성물 100 중량부에 대하여 용매 40 ~ 85 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름의 제조방법.
  15. (1) 반사필름부의 반사필름기재층 일면에 제1전극층이 증착된 제1필름부, 액정필름기재층 일면에 제2전극층이 증착되고 액정필름기재층 타면에 점착제층이 증착된 제2필름부 및 액정층을 준비하는 단계; 및
    (2) 상기 제1필름부와 제2필름부 사이에 액정층이 위치되도록 라미네이트(laminate)한 후, 경화하여 100 ~ 400㎛의 두께를 가지는 스마트 윈도우 필름을 제조하는 단계; 를 포함하고,
    액정필름부는 제1전극층, 액정층, 제2전극층, 액정필름기재층 및 점착제층을 포함하며, 상기 반사필름부 및 액정필름부는 1 : 1.41 ~ 4.16의 두께비를 가지고,
    상기 반사필름기재층은 40 ~ 100㎛의 두께, 상기 액정필름기재층은 40 ~ 100㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 스마트 윈도우 필름의 제조방법.
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