KR102160747B1 - 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질, 이를 포함하는 수지 조성물, 이의 제조 방법 및 이의 광 조사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 증폭된 단파장광에 대한 높은 흡수율을 가지는 변색 물질에 관한 것으로서, 수지 조성물 내에 포함되어 성형된 수지 조성물에 선명한 마킹이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

증폭된 단파장광에 의한 변색 물질, 이를 포함하는 수지 조성물, 이의 제조 방법 및 이의 광 조사 방법 {Color changing material by amplified single wavelength light, resin composion containing this material, manufacturing method thereof, and lighting method thereof}

본 발명은 증폭된 단파장광에 의하여 색상이 변하는 변색 물질에 관한 것으로서, 특히 수지 조성물에 포함되어 사용되는 변색 물질에 관한 발명이다.

제품의 라벨링(labeling)은 거의 모든 산업 분야에서 중요성이 커지고 있다. 제품에 제조일, 만료일, 바코드(barcode), 회사 로고, 제조 번호 등을 제품에 표기하는 것은 매우 중요하며, 레이저라고도 불리우는 증폭된 단파장광에 의하여 수지 제품에 이러한 라벨링을 표기하는 기술은 더욱 발전하고 있다. 또한, 단순 라벨링을 넘어서서 소비자의 감성을 만족시키고 기존 제품과의 차별성을 가지도록 하기 위한 제품의 표면 처리에 대한 중요성도 높아지고 있다.

이를 위하여 다양한 재료들이 수지, 즉 플라스틱에 포함되어 사용되어 왔으나, 기존의 재료들은 라벨링 또는 마킹시의 변색 과정에서 만족스러운 선명도를 제공하지 못하는 문제가 있었다. 또한, 광증폭된 단파장이 조사되는 영역 외에도 변색 또는 착색이 일어나서 제품의 깔끔한 표면 처리에서도 문제가 있었다. 그리고, 환경 오염이나 독성 면에서도 문제가 있었다. 더 나아가, 기존의 플라스틱 마킹을 위하여 첨가되는 물질들은 단순 명도 조절에 의한 표기 정도 밖에 지원이 안되어, 생산자 및 소비자의 다양한 니즈를 반영하지 못하는 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 기존의 변색 물질에 비하여 증폭된 단파장광에 대한 흡수율이 더 커서 선명한 마킹이 가능한 변색 물질을 제공하고자 한다.

또한, 증폭된 단파장광에 대한 감도는 증가되나 광 산란은 감소되어, 증폭된 단파장광을 흡수한 부분과 그렇지 않은 부분 사이에 높은 콘트라스트비를 달성할 수 있는 변색 물질을 제공하고자 한다.

또한, 독성이 매우 낮은 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공하고자 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 열가소성 중합체, 무기 산화물, 감광성 물질, 무기 화합물, 비스무트 화합물,

로 표현되는 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 열가소성 중합체는 폴리아세탈, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리아릴렌 에테르, 폴리아릴렌 설파이드, 폴리에테르 설폰, 폴리설폰, 폴리아릴 에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴레이트, 액정 중합체 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 열가소성 중합체는 1 내지 90 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 열가소성 중합체의 입자 크기는 0.1 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 무기 산화물은 300 nm 미만의 평균 입자 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 무기 산화물은 산화알루미늄, 이산화규소, 산화규소, 알리미노실리카, 실리카유리, 이산화타이타늄, 산화아연, 이산화아연, 산화주석, 삼산화안티모니, 오산화안티모니 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 감광성 물질은 필로실리케이트, 천연 운모, 합성 운모, 금속 니트레이트, 금속 설페이트, 금속 설파이드, 금속 옥시드 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 감광성 물질은 0.1 내지 50 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 무기 화합물은 무수 금속 붕산염, 염기성 탄산 아연, 염기성 탄산 마그네슘 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 무수 금속 붕산염은 무수 붕산 아연, 무수 붕산 알루미늄, 무수 붕산 리튬, 무수 붕산 칼슘 중의 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 무수 금속 붕산염은 경화 후 굴절률이 1.43 내지 1.70인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

으로 표현되는 화합물에서, A는 바나듐, 마그네슘, 베릴륨, 알루미늄, 바륨, 나트륨, 칼륨, 게르마늄, 칼슘, 인듐 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

으로 표현되는 화합물에서, x는 1 내지 18인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

으로 표현되는 화합물에서, y는 1 내지 12인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

으로 표현되는 화합물에서, z는 0 내지 12인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

으로 표현되는 화합물은 0.001 내지 10 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 비스무트 화합물은

로 표현되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

로 표현되는 화합물에서, C는 알루미늄, 스트론튬, 칼슘, 마그네슘, 바륨, 아연, 지르코늄 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

로 표현되는 화합물에서, w는 0.2 내지 71인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

로 표현되는 화합물에서, v는 0.04 내지 9인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

로 표현되는 화합물에서, u는 0.1 내지 101인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 본 발명의 변색 물질이 0.1 내지 10 중량%로 함유하는 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 열가소성 중합체, 무기 산화물, 감광성 물질, 무기 화합물, 비스무트 화합물,

로 표현되는 화합물을 포함하며, 열가소성 중합체는 액정 중합체이며, 상기 액정 중합체는 p-하이드록시벤조산, 6-하이드록시-2-나프토산계 액정 코폴리에스터, 코폴리에스터아미드 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 무기 산화물의 굴절률은 상기 열가소성 중합체의 굴절률과 상이한 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 감광성 물질은 필로실리케이트, 천연 운모, 합성 운모, 금속 포스페이트, 금속 니트레이트, 금속 설페이트, 금속 설파이드, 금속 옥시드 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 천연 운모는 탈크 플레이트 또는 유리 플레이크인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한,

으로 표현되는 화합물의 입자 크기는 6 um 미만인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기 비스무트 화합물은

로 표현되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 상기

로 표현되는 화합물에서, v 대비 w의 비는 1.5보다 큰 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 결정화 조절 물질, 핵 형성제, 난연제, 충격 조절제, 충전제, 가소제, 착색제, 금형 이형제, 주형 제거 보조제, 빛에 대한 내성을 개선하기 위한 안정제, 열에 대한 내성을 개선하기 위한 안정제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 제공한다.

또한, 본 발명은 열가소성 중합체에 무기 산화물을 배합하여 제1 배합물을 제조하는 단계; 상기 제1 배합물에 감광성 물질을 배합하여 제2 배합물을 제조하는 단계; 상기 제2 배합물에 무기 화합물을 배합하여 제3 배합물을 제조하는 단계; 상기 제3 배합물에 비스무트 화합물을 배합하여 제4 배합물을 제조하는 단계; 상기 제4 배합물에 로 표현되는 화합물을 배합하여 제5 배합물을 제조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질의 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 열가소성 중합체는 액정 중합체이며, 상기 액정 중합체는 p-하이드록시벤조산, 6-하이드록시-2-나프토산계 액정 코폴리에스터, 코폴리에스터아미드 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 피사체가 워크 피스에 고정되는 단계; 상기 증폭된 단파장광이 출력되는 단계;가 포함되고, 상기 증폭된 단파장광은 나노미터대의 파장을 지니고, 상기 증폭된 단파장광의 출력은 0.75 내지 6 와트인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질에 대한 광 조사 방법을 제공한다.

또한, 상기 증폭된 단파장광이 출력되는 단계에서, 상기 증폭된 단파장광은 피사체 표면에서 15 내지 20 밀리미터 아래로 초점이 맞추어 출력되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질에 대한 광 조사 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질 및 이를 포함하는 수지 조성물은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 증폭된 단파장광에 대한 흡수율이 큰 변색 물질을 제공할 수 있는 효과가 있다. 특히, 300 내지 3,000 nm 의 파장의 광에 대한 흡수율이 높은 변색 물질을 제공할 수 있는 효과가 있다. 이를 통하여, 부가적으로 플라스틱에 대한 용접이 보다 잘 진행되도록 하는 효과도 달성할 수 있다.

둘째, 기존의 변색 물질에 비하여, 보다 선명한 마킹이 가능토록 하는 효과가 있다. 즉, 증폭된 단파장광을 흡수한 부분과 미흡수한 부분 사이의 명도 차이가 40 이상이 되도록 하여 선명한 마킹이 가능토록 하는 효과가 있다.

셋째, 증폭된 단파장광이 조사되지 않은 부분은 착색되지 않고, 본래의 색이나 투명한 색이 그대로 유지되도록 하는 효과가 있다.

넷째, 독성이 매우 낮은 변색 물질을 제공할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 조성물로 포함되는 무기 산화물을 통하여, 증폭된 단파장광에 대한 감도 증가와 함께 적은 광 산란이라는 효과를 달성할 수 있다. 또한, 빛을 흡수시 함께 포함되는 착색제 화합물의 형성을 촉진하는 효과도 달성할 수 있다.

여섯째, 추가적으로 본 발명에 따른 변색 물질이 수지 조성물에 포함되면 방염 성능이 향상되는 효과도 달성할 수 있다.

일곱째, 제품의 매끄러운 표면을 그대로 유지한 채로 마킹이 형성되도록 하는 효과가 있다.

여덟번째, 조사되는 증폭된 단파장광의 파장 및 출력을 적절히 조절함으로써, 변색 물질의 색상이 다양한 색으로 변화되도록 조절할 수 있는 효과도 있다. 이를 통하여서는 플라스틱 성형품에 칼라풀한 마킹을 제공할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

도면 1도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물에 증폭된 단파장광이 조사됨에 따라 변색이 일어나는 과정을 보여주는 도면이다.
도면 2도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플의 모습을 보여주는 도면이다.
도면 3도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 제1의 증폭된 단파장광을 조사한 상태를 보여주는 도면이다.
도면 4도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 제2의 증폭된 단파장광을 조사한 상태를 보여주는 도면이다.
도면 5도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 제3의 증폭된 단파장광을 조사한 상태를 보여주는 도면이다.
도면 6도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 제4의 증폭된 단파장광을 조사한 상태를 보여주는 도면이다.
도면 7도는 도면 4도의 'X1' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 8도는 도면 4도의 'X1' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 9도는 도면 4도의 'X1' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 10도는 도면 4도의 'X1' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 11도는 도면 4도의 'X2' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 12도는 도면 4도의 'X2' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 13도는 도면 4도의 'X2' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 14도는 도면 4도의 'X2' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 15도는 수지 조성물 샘플에 제2의 증폭된 단파장광의 출력의 세기와 초점을 조절하며 조사한 상태를 보여주는 도면이다.
도면 16도는 도면 15도의 'A6' 마킹의 표면을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 17도는 도면 15도의 'A8' 마킹의 표면을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 18도는 도면 15도의 'A2' 마킹의 표면을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 19도는 도면 15도의 'A1' 마킹의 표면을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 20도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 대하여 마킹 테스트를 진행한 다른 실험의 조건을 정리하여 보여주는 도면이다.
도면 21도는 도면 20도에 따라 정리된 조건에 따라 마킹 실험을 실시한 결과를 보여주는 도면이다.
도면 22도는 도면 21도의 'B1' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 23도는 'B2' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 24도는 'B3' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 25도는 'B4' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 26도는 'B5' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 27도는 'B6' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 28도는 증폭된 단파장광을 출력하는 기기의 반복율이 조절된 실험 조건을 정리하여 보여주는 도표이다.
도면 29도는 도면 28도의 실험 조건에 따라 실험이 실시된 수지 조성물 샘플의 모습을 보여주는 도면이다.
도면 30도는 도면 29도의 'C1' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도면 31도는 도면 29도의 'C2' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 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.

또한, 본 발명의 설명에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되는 것이며,어떠한 의미를 한정하기 위하여 사용되는 것이 아니다. 그리고, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며,"포함 하다" 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, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질은 열가소성 중합체, 무기 산화물, 감광성 물질, 무기 화합물, 비스무트 화합물,

로 표현되는 화합물을 포함하여 조성될 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 변색 물질에 포함되는 다양한 물질 중

로 표현되는 화합물을 살펴보고자 한다.

로 표현되는 화합물에서, A는 바나듐, 마그네슘, 베릴륨, 알루미늄, 바륨, 나트륨, 칼륨, 게르마늄, 칼슘, 인듐 중에서 선택되는 어느 하나가 될 수 있으며, x는 1 내지 18, y는 1 내지 12, z는 0 내지 12가 될 수 있다. 그리고, 이러한

로 표현되는 화합물은 6 ㎛ 미만의 입자 크기를 가질 수 있으며, 본 발명에 따른 변색 물질에 0.001 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.

로 표현되는 화합물은 증폭된 단파장광에 대한 높은 흡수도를 제공하는 역할을 수행한다. 즉,

로 표현되는 화합물은 100 내지 200 nm 파장대의 가시광선은 잘 흡수하지 않지만, 300 내지 3,000 nm 파장대의 광선에 대한 흡수도는 100 내지 200 nm 파장대의 가시광선에 대한 흡수도보다 2배 이상 커서 본 발명에 의한 변색 물질이 이 파장 대역에 있는 증폭된 단파장광을 잘 흡수하도록 하는 역할을 수행한다. 그리고, 이러한 효과는 부가적으로 레이저를 이용한 플라스틱 용접이 보다 효율적으로 일어나도록 하는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질에 포함되는 다른 물질인 비스무트 화합물은

로 표현될 수 있다. 여기서, C는 알루미늄, 스트론튬, 마그네슘, 바륨, 아연, 지르코늄 중에 하나일 수 있으며, w는 0.2 내지 71일 수 있으며, v는 0.04 내지 9, u는 0.1 내지 101 일 수 있다. 그리고, 더 나아가, v 대비 w의 비는 1.5 보다 더 클 수 있다.

로 표현되는 비스무트 화합물은 증폭된 단파장광, 다시 말하면 레이저에 대하여 선명하고 시인성이 높은 마킹이 가능토록 하는 화합물로서, 레이저가 조사된 부분과 미조사된 부분의 명도 차이(ΔL)가 40 이상 되도록 하는 역할을 수행한다.

또한, 본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질은 무기 화합물을 포함할 수 있는데, 무기 화합물로 염기성 탄산 마그네슘, 염기성 탄산 아연, 무수 금속 붕산염 중 어느 하나 이상이 선택하여 포함할 수 있다. 특히, 무수 금속 붕산염으로는 무수 붕산 아연, 무수 붕산 알루미늄, 무수 붕산 리튬, 무수 붕산 칼슘 중의 어느 하나가 선택되어 포함될 수 있다. 그리고, 무수 금속 붕산염은 경화 후 굴절률이 1.43 내지 1.70이 될 수 있다.

이러한 무기 산화물을 포함한 본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질을 포함한 수지 조성물에서는 증폭된 단파장광인 레이저 빔이 조사되는 영역만이 변색되고, 비조사되는 부분은 착색되지 않고 본래의 색이나 투명한 색을 그대로 유지된다.

본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질은 감광성 물질을 추가로 포함할 수 있는데, 추가되는 감광성 물질은 필로실리케이트, 천연 운모, 합성 운모, 금속 니트레이트, 금속 설파이드, 금속 옥시드 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성될 수 있다. 특히, 위에서 천연 운모는 탈크 플레이크 또는 유리 플레이크일 수 있다. 그리고, 이러한 감광성 물질은 본 발명에 따른 변색 물질 내에 0.1 내지 50 중량%로 포함될 수 있으며, 이렇게 추가되는 감광성 물질을 통하여 본 발명에 따른 변색 물질은 레이저 표시성의 개선이 향상되는 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질에 포함되는 다른 물질로는 열가소성 중합체가 있는데, 열가소성 중합체는 반 결정성으로 정의될 수 있으며, 1 내지 90 중량%로 함유될 수 있다. 사용될 수 있는 열가소성 중합체로는 폴리아세탈, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리아릴렌 에테르, 폴리아릴렌 설파이드, 폴리에테르 설폰, 폴리설폰, 폴리알리 에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴레이트, 액정 중합체가 될 수 있으며, 이들은 0.1 내지 90 중량%로 변색 물질에 함유될 수 있다. 또한, 바람직하게 열가소성 중합체의 입자 크기는 0.1 내지 100 ㎛가 될 수 있다. 특히, 액정 중합체로는 p-하이드록시벤조산- 및/또는 6-하이드록시-2-나프토산계 액정 코폴리에스터, 코폴리에스터아미드 중 어느 하나 이상이 포함되어 조성될 수 있다.

본 발명에 따른 변색 물질은 이러한 열가소성 중합체를 포함함으로써, 레이저 표시와 연관되어 높은 콘트라스트를 얻을 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질은 평균 입자 직경이 300 nm 미만인 무기 산화물을 포함할 수 있는데, 이러한 무기 산화물로는 산화알루미늄, 이산화규소, 산화규소, 알리미노실리카, 실리카유리, 이산화타이타늄, 산화아연, 이산화아연, 산화주석, 삼산화안티모니, 오산화안티모니 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것일 수 있다. 그리고, 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질에 포함되는 무기 산화물의 굴절률과 열가소성 중합체의 굴절률은 상이할 수 있다.

이러한 무기 산화물을 통하여, 본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질은 레이저 빔에 대한 감도 증가와 함께 적은 광 산란이라는 효과를 달성할 수 있다. 또한, 무기 산화물은 레이저 빔을 흡수시 함께 포함되는 착색제 화합물의 형성을 촉진하는 역할도 수행한다.

추가적으로, 본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질은 성능 개선을 위하여, 결정화 조절 물질, 핵 형성제, 난연제, 충격 조절제, 충전제, 가소제, 착색제, 금형 이형제, 주형 제거 보조제, 빛에 대한 내성을 개선하기 위한 안정제, 열에 대한 내성을 개선하기 위한 안정제 등을 더 포함할 수 있다. 빛에 대한 내성을 개선하기 위한 안정제로는 벤조트라이아졸 유도체, 벤조페논 유도체, 옥사닐리드 유도체, 방향족 벤조에이트, 예를 들어 살리실레이트, 시아노아크릴레이트, 레소르시놀 유도체, 입체 장애 아민 중 하나 이상의 물질이 선택될 수 있으며, 열에 대한 내성을 개선하기 위한 안정제로는 입체 장애 페놀, 페놀 에테르, 유기 또는 인 함유 산의 페놀 에스터, 예를 들어 펜타에리쓰리틸 테트라키스, 트라이에틸렌 글리콜 비스, 3,3'-비스 프로피오노하이드라지드, 헥사메틸렌 글리콜 비스프로피오네이트,3,5-다이3급-부틸-4-하이드록시톨루엔, 하이드로퀴논, 방향족 2 차 아민 중의 하나 이상의 물질이 선택될 수 있다. 그리고, 착색제로는 유기 또는 무기 안료, 그 밖의 안료가 선택될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질은 다양한 수지에 포함되어 사용될 수 있는데, 바람직하게는 0.1 내지 10 중량%로 포함되어 사용될 수 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질이 포함된 수지 조성물에 레이저가 조사됨으로써 마킹이 일어나는 과정을 도면을 통하여 살펴보도록 한다.

도면 1도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물에 증폭된 단파장광이 조사됨에 따라 변색이 일어나는 과정을 보여주는 도면이다.

도면을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물(10)에 증폭된 단파장광(B)인 레이저를 조사하면, 증폭된 단파장광을 흡수한 영역(11)은 선명한 콘트라스트를 지니며 변색되고, 비조사된 부분은 그대로 유지됨을 알 수 있다. 이를 이용하여, 본 발명에 따른 변색 물질을 포함한 수지 조성물에 다양한 문자, 도형 등을 마킹할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 변색 물질을 다양한 조건에 따라 실험한 결과를 도면과 함께 설명하도록 하겠다.

도면 2도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플의 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명에 따른 변색 물질의 성능을 확인하기 위하여 ABS(acrylonitrile butadiene styrene) 수지에 변색 물질의 함량을 변화시킨 샘플(sample)을 마련하였으며, 구체적으로는 변색 물질이 포함되지 않은 1번 조성물 샘플, ABS 수지 100 중량에 2 중량이 포함된(PHR, Parts per Hundred Resin) 2번 조성물 샘플, ABS 수지 100 중량에 3 중량이 포함된 3번 조성물 샘플, ABS 수지 100 중량에 5 중량이 포함된 조성물 샘플을 마련하였다.

도면 3도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 제1의 증폭된 단파장광을 조사한 상태를 보여주는 도면이다.

각각의 샘플에 조사한 제1의 증폭된 단파장광은 파장이 10 마이크로미터(㎛)이고 출력은 30 와트(W)인 단파장광이었으며, 각 조성물 샘플에 조사한 결과는 도면을 통하여 확인하는 바와 같았다. 보다 구체적으로는 제1의 증폭된 단파장광은 CO2 레이저 기기에 의하여 발생된 단파장광이었다.

1번 샘플의 경우에는 단파장광에 의하여 변색이 발생하지 않았으나, 나머지 샘플의 경우에는 미세하게 변색 물질이 증폭된 단파장광에 반응하여 변색이 발생한 것을 확인할 수 있었다. 이는 제1의 증폭된 단파장광의 경우에는 그 파장이 길어서 변색 물질의 변색이 활발히 진행되지 않은 것으로 예상되며, 이를 통하여 본 발명에 따른 변색 물질은 단파장광의 출력 보다는 파장 또는 주파수에 더 민감하게 작용함을 확인할 수 있었다.

참고로, 도면을 통하여서 육안으로 조성물 샘플을 확인하였을 때는 모든 샘플에서 변색이 발생되지 않은 것으로 보일 수도 있으나, 광학 현미경으로 수지 조성물 샘플의 표면을 확대하여 그 내부를 확인해본 결과 2번 내지 4번 수지 조성물 샘플에 포함된 변색 물질에서의 변색이 진행되었음을 확인할 수 있었다. 즉, 일반적인 마킹 방식은 표면을 태우거나 그을려서 제품 표면에 마킹이 진행되도록 하므로 육안으로는 마킹이 더 잘 진행된 것으로 보일 수 있으나, 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물에서는 제품의 표면을 태우거나 그을려서 마킹을 진행시키는 것이 아닌, 변색 물질의 활성화에 따른 마킹을 제공하므로 샘플의 표면을 육안으로 확인하는 것보다는 그 내부에서 변색 물질의 활성이 진행되었는지 여부에 중점을 두고 그 효과를 관측함을 유념할 필요가 있다. 이에 대해서는 이하 도면을 통하여 다른 실험들의 확인하면서 다시 한번 설명토록 하겠다.

도면 4도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 제2의 증폭된 단파장광을 조사한 상태를 보여주는 도면이다.

변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 파장이 나노미터(nm)급 파장을 가지고 출력은 6 와트인 제2 증폭된 단파장광을 조사하였으며, 그 결과는 도면과 같았다. 구체적으로, 제2의 증폭된 단파장광은 펨토초(femtosecond) 3파장 레이저 기기에 의하여 발생된 단파장광이었다.

도면을 통하여 확인할 수 있듯이, 도면 3도의 실시 예에 비하여서 육안으로는 ABS 수지 조성물의 표면에 마팅이 더 잘 진행되어 있는 것을 확인할 수 있었으며, 광학 현미경을 통하여서도 수지 조성물의 내부에 포함된 변색 물질의 활성이 진행된 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 이는 변색 물질이 더 많이 포함된 샘플일수록 변색에 의한 마킹(marking) 정도도 더 선명하게 진행된 것을 확인할 수 있었다. 즉, 제2의 증폭된 단파장광은 제1의 증폭된 단파장광에 비하여 그 세기는 작으나 파장은 짧은 단파장광이었는데 그 변색은 더 활발히 일어난 것으로 보아, 본 발명에 따른 변색 물질은 증폭된 단파장광의 출력 세기보다는 파장에 더 민감하게 반응하는 것을 다시 한번 확인할 수 있었다.

도면 5도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 제3의 증폭된 단파장광을 조사한 상태를 보여주는 도면이다.

제3의 증폭된 단파장광은 파장이 355 나노미터이었으며, 그 출력의 세기는 3 와트였다. 그리고, 이러한 제3의 증폭된 단파장광을 각 조성물 샘플에 조사한 결과는 앞서 실험한 결과에 비하여 더 선명한 마킹이 이루어진 것을 도면을 통하여 확인할 수 있었다. 즉, 수지 조성물 샘플에 포함된 변색 물질의 변색이 더 활발히 이루어진 것을 확인할 수 있었다. 또한, 증폭된 단파장광이 조사된 수지 조성물 샘플의 표면이 부풀어오르지않고 매끄러운 것을 확인할 수 있었는데, 이를 통하여 본 발명에 의한 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 대한 마킹은 변색 물질의 변색을 진행시킴으로써 이루어지는 것이지 레이저 기기를 통하여 수지 조성물 샘플의 표면이 태워짐으로써 이루어지는 것이 아님을 추가로 확인할 수 있었다. 그리고, 샘플의 표면이 매끄러운 정도는 증폭된 단파장광의 파워가 낮을수록, 파장이 짧을수록 더 매끄러운 것을 확인할 수 있었다. 참고로, 제3의 증폭된 단파장광은 UV(ultra violet) 레이저 기기에 의하여 발생된 단파장광이었다.

도면 6도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 제4의 증폭된 단파장광을 조사한 상태를 보여주는 도면이다.

제4의 증폭된 단파장광은 파장이 나노미터대, 주파수로는 킬로헤르츠(khz)대이며, 그 세기는 20 와트인 단파장광으로서, 해당 단파장광을 ABS 수지 조성물 표면에 조사한 결과는 도면과 같았다. 구체적으로, 제4의 증폭된 단파장광은 파이버(fiber) 레이저 기기에 의하여 발생된 단파장광이다. 실험 결과는 앞서 살펴본 다른 실험 예보다 더 향상된 변색 결과를 보여주었으며, 변색 물질이 더 많이 포함된 수지 조성물 샘플일수록 변색에 의한 마킹이 더 선명하게 진행된 것을 확인할 수 있었다. 참고로, 1번 조성물 샘플의 마킹은 변색에 이루어진 것이 아니라 레이저에 의하여 샘플의 표면이 그을려서 발생된 것으로, 금색으로 변한 다른 조성물 샘플과는 다르게 검정색으로 마킹된 것을 확인할 수 있었다. 그리고, 다른 수지 조성물 샘플에서도 약간씩 표면이 태워진 것이 확인되었는데, 이는 제4의 증폭된 단파장광의 세기가 20 와트 정도로 고출력이어서 발생된 것으로 확인되었다. 즉, 증폭된 단파장광의 출력이 커서 그에 따라 변색 물질의 활성도 잘 일어나기는 하였지만, 이의 부작용으로 수지 조성물 샘플의 표면이 그을리는 현상이 발생된 것이 확인되었다.

도면 7도 내지 도면 10도는 도면 4도의 'X1' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.

도면 7도 내지 도면 10도는 제2의 증폭된 단파장광의 출력을 변화시켜가며 그 표면을 확인한 것이며, 도면 7도는 최대 출력의 10%인 0.6 와트, 도면 8도는 최대 출력의 25%인 1.5 와트, 도면 9도는 최대 출력의 50 %인 3 와트, 도면 10도는 최대 출력인 6 와트를 조사한 뒤의 샘플의 표면을 확인한 결과이다.

본 발명에 따른 변색 물질은 증폭된 단파장광에 더 민감하게 반응하나 출력의 세기에 따라서도 변색이 발생하는 변색 물질의 양이 증가하는 것을 도면을 통하여 확인할 수 있었으며, 충분한 변색을 일으키는데는 6 와트 정도면 충분함을 확인할 수 있었다. 참고로, 본 발명은 제품의 표면을 레이저 등을 이용하여 그을리거나 안료를 부착하여 표시하는 기존의 방식이 아닌, 변색 물질의 활성에 따라 제품의 매끄러운 표면이 유지된 채로 마킹이 이루어지는 것을 목적으로 하는 발명이며, 이는 마킹이 진행된 표면을 광학 현미경을 이용하여 그 내부까지 확대하여 살펴봄으로써 확인할 수 있다. 또한, 마킹이 진행된 표면이 주변 표면에 비하여 부풀러 올리거나 깍이는 등의 단차가 발생하였는지 여부를 통하여서도 추가로 확인할 수 있다.

도면 11도 내지 도면 14도는 도면 4도의 'X2' 마킹의 표면 상태를 확대하여 보여주는 도면이다.

도면 11도는 나노미터급 파장대(주파수로는 킬로헤르츠대)의 제2의 증폭된 단파장광의 최대 출력의 10%인 0.6 와트를 조사한 결과를 보여주며, 도면 12도는 최대 출력의 25%인 1.5 와트를 조사한 결과를, 도면 13도는 최대 출력의 50%인 3 와트를 조사한 결과를, 도면 14도는 최대 출력인 6 와트를 조사한 결과를 보여주는 도면이다. 그리고, 각각의 샘플의 확인은 수지 조성물 샘플의 표면 모습을 광학 현미경을 통하여 확대하여 관찰하였으며, 증폭된 단파장광을 출력하는 레이저 기기의 출력 세기 및 Z축이 샘플의 표면 아래로 이동함에 따라 조성물 내부에 포함된 변색 물질의 반응이 활발해져서 변색의 정도, 범위가 더 활발히 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명에 의한 마킹은 증폭된 단파장광에 의하여 수지 조성물이 그을려서 발생되는 것이 아니라, 수지 조성물 내부에 포함되는 변색 물질의 색 변화에 의하여 발생되는 것을 확인할 수 있었다.

도면 15도는 수지 조성물 샘플에 제2의 증폭된 단파장광을 조사하는 기기의 출력의 세기와 Z축을 조절하며 조사한 상태를 보여주는 도면이다.

앞서 수지 조성물 내부의 변색 물질의 변화를 광학 현미경을 이용하여 관찰한 결과를 바탕으로 수지 조성물의 표면에 증폭된 단파장광을 조사하는 레이저 기기의 Z축을 조절하여 그 변색의 정도를 확인하였다. 또한, 출력의 세기를 조절하며 변색 물질의 변색의 정도도 함께 확인하였으며, 수지 조성물 샘플은 ABS 수지 100 중량에 변색 물질을 3 중량으로 배합한 샘플을 활용하였다.

먼저, 'A1' 마킹은 킬로헤르츠 주파수대의 제2의 증폭된 단파장광이 조사되는 기기의 Z축을 수지 조성물 표면을 기준으로 3 밀리미터(mm) 아래가 되도록 조절하여 테스트(test)한 결과이며, 출력은 2.5 와트의 90 %인 2.25 와트였다. 그리고, 'A2'마킹은 증폭된 단파장광이 조사되는 기기의 Z축을 3 밀리미터 아래로, 'A3' 마킹은 4 밀리미터 아래로, 'A5' 마킹은 5 밀리미터 아래로, 'A6' 마킹은 6 밀리미터 아래로 조절하여 테스트한 결과이다. 참고로, 'A2' 내지 'A5'에는 2.5 와트의 60% 출력인 1.5 와트의 증폭된 단파장광을 조사하였다.

이어서, 'A6' 마킹과 'A7' 마킹은 기기의 출력의 Z축을 수지 조성물 표면 아래 3 밀리미터로, 'A8' 마킹은 수지 조성물 표면에 초점을 맞추어(on focusing) 증폭된 단파장광을 조사한 결과를 보여주는 마킹이며, 조사되는 증폭된 단파장광의 세기는 'A6' 마킹과 'A8' 마킹의 경우에는 2.5 와트의 30%인 0.75 와트이고, 'A7' 마킹의 경우에는 2.5 와트의 20%인 0.5 와트였다. 참고로, 도면상 표시된 '-'는 수지 조성물 표면을 '0'으로 정의하였을 때, 증폭된 단파장광을 조사하는 기기, 즉 레이저 마킹 기기의 Z축을 수지 조성물 표면 아래로 조절하였다는 것을 의미하며, Z축은 높이 방향의 축으로 정의된다.

동일한 출력이 조사되고 기기의 Z축만 조절한 'A2' 마킹으로부터 'A5'마킹의 테스트 결과를 확인하면, 육안으로는 3 밀리미터 내지 5 밀리미터의 Z축 깊이를 가지고 조사된 마킹이 다른 마킹에 비하여 더 선명한 마킹이 이루어진 것으로 확인되나, 해당 샘플은 마킹된 부분에 단차가 발생하였는바 이러한 시인성은 수지 조성물 샘플의 표면에 그을림이 발생하여 이루어진 것으로 확인되었다. 그러나, 수지 조성물 표면에 초점을 맞춘 'A8' 마킹보다는 'A6'마킹이 변색이 더 잘 일어난 것으로 확인되는 것으로 보아, 증폭된 단파장광을 조사할때는 피사체의 표면보다는 그 아래로 초점을 조절하여 조사하는 것이 본 발명에 따른 변색 물질의 활성에 더 많은 기여를 하는 것으로 확인되었다.

보다 구체적으로, 기기의 출력의 Z축을 -3 밀리미터로 동일하게 하고 출력만 조절한 'A1', 'A2', 'A6' 마킹의 테스트 결과를 종합하면, 'A1', 'A2', 'A6'의 표면을 광학 현미경을 통하여 확인한 결과 내부에서 충분한 변색이 발생되지 않은 것으로 확인되었으며, 샘플의 표면이 증폭된 단파장광에 의하여 변색되거나 단차가 발생된 것이 확인되었다. 그리고, 각각의 테스트 결과를 종합한 결과, 수지 조성물 샘플 내부에 포함된 변색 물질이 활성화되기 위한 증폭된 단파장광의 세기는 최소한 0.75 와트는 되어야 하는 것으로 판단되었다.

도면 16도 내지 도면 19도는 도면 15도의 수지 조성물 샘플의 표면을 확대 관찰한 결과를 보여주는 도면이다. 참고로, 도면 16도는 도면 15도의 'A6' 마킹의 표면을 확대하여 보여주는 도면이고, 도면 17도는 도면 15도의 'A8' 마킹의 표면을 확대하여 보여주는 도면이며, 도면 18도는 도면 15도의 'A2' 마킹의 표면을 확대하여 보여주는 도면이고, 도면 19도는 도면 15도의 'A1' 마킹의 표면을 확대하여 보여주는 도면이다.

테스트의 결과를 종합하면, 마킹이 형성된 부분에서 모두 수지 조성물의 표면에서 변색이 진행된 것을 확인할 수 있었으나, 샘플들의 표면에서 단차가 확인되었는바, 변색 물질의 활성 뿐 아니라 증폭된 단파장광에 의한 그을림 등에 의하여 시인성이 확보된 것으로 판단되었다. 그리고, 광학 현미경을 통하여 확인한 결과는 증폭된 레이저의 출력의 세기가 다소 낮은 'A6' 마킹이 다른'A1', 'A2'에 비하여 변색 물질의 활성도 면에서는 더 바람직한 결과가 있었음이 확인되었다.

도면 20도는 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에 대하여 마킹 테스트를 진행한 다른 실험의 조건을 정리하여 보여주는 도면이다.

이번 실험은 증폭된 단파장광이 조사되는 초점의 깊이(Z축)을 조절함과 동시에 출력을 가변하여 진행하였으며, 구체적으로는 증폭된 단파장광을 출력하는 기기의 Z축을 수지 조성물 샘플의 표면으로부터 5 밀리미터 이상 더 깊게 조절하고, 출력은 최대 출력은 2.5 와트를 기준으로 30%인 0.75 와트, 40%인 1 와트, 50%인 1.25 와트로 조절하면서 테스트를 진행하였다. 그리고 증폭된 단파장광의 파장은 나노미터대인 단파장광을 이용하였다.

도면 21도는 도면 20도에 따라 정리된 조건에 따라 마킹 실험을 실시한 결과를 보여주는 도면이다.

광학 현미경을 통하여 수지 조성물 샘플의 표면을 투영하여 내부까지 확인한 결과, 내부의 변색 물질이 활성화되어 변색이 진행된 것이 확인되었으며, 이러한 변색이 진행됨에도 수지 조성물 샘플의 표면은 부풀러오르거나 깎이는 등의 단차가 발생되지 않은 것으로 확인되었다. 즉, 이를 통하여 해당 조건에서의 마킹은 수지 조성물 샘플의 표면을 태우는 등의 요구하지 않았던 효과를 배제하고서 본 발명에 따른 변색 물질의 변색 작용에 의해서만 마킹이 수행되었음을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 해당 실험에 사용된 증폭된 단파장광을 출력하는 기기의 Z축을 15 밀리미터 이상 더 깊게 조절되었을 뿐 아니라, 증폭된 단파장광의 출력이 1 와트 이하여서 그 세기가 변색 물질이 활성화되는데 충분하였던 것으로 파악되었다.

도면 15도의 결과와 대비하면, 'A6', 'B1', 'B2' 마킹은 증폭된 단파장광의 출력은 동일하고 Z축의 깊이만 다른 마킹인데, 'A6'가 육안으로 확인하기에는 시인성이 뛰어나기는 하나 이는 레이저에 의한 표면이 타거나 그을려서 변색된 결과에 기인한 것으로 확인되었다. 이에 반하여, 'B1', 'B2'는 그 내부에서 변색 물질이 활성화되어 마킹이 수행된 것으로 확인되었다. 따라서, 증폭된 단파장 광의 조사 깊이는 3 밀리미터 보다는 수지 조성물의 표면에서 더 아래로 조사하는 것이 바람직한 것으로 판단되었으며, 구체적으로는 -15 밀리미터 이하로 조절하는 것이 바람직한 것으로 파악되었다.

나머지 마킹에 대한 실험 결과를 종합하면, 본 발명에 따른 변색 물질은 0.75 와트의 조건에서도 활성화가 진행되어 변색이 이루어지는 것을 확인할 수 있었으며, 출력이 동일하고 Z축의 깊이만 다른 마킹인 'B3' 내지 'B6' 마킹을 통해서는 'B3, 'B4'는 약간의 표면 변색이 발생하였으나, 광학 현미경 등을 통하여 'B5', 'B6'는 표면 변색이 없이 완전히 내부 변색을 통하여서만 변색이 이루어진 것을 확인하였으므로 증폭된 단파장광을 출력하는 기기의 Z축은 -15밀리미터 이하가 되는 것이 적절한 것으로 파악할 수 있었다.

참고로, 해당 실험에 사용된 ABS 수지 조성물 샘플은 ABS 수지 100 중량에 본 발명에 따른 변색 물질을 3 중량 혼합하여 제작하였다.

도면 22도 내지 도면 27도는 도면 21도의 각 마킹 부분의 내부를 보여주는 도면으로서, 도면 22도는 'B1' 마킹 부분을, 도면 23도는 'B2' 마킹 부분을, 도면 24도는 'B3' 마킹 부분을, 도면 25도는 'B4' 마킹 부분을, 도면 26도는 'B5' 마킹 부분을, 도면 27도는 'B6' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

앞서 살펴본 도면 15도의 마킹들에 비해서는 레이저에 의한 그을림 등이 적으나 'B1' 내지 'B4'에서도 어느 정도의 레이저에 의한 외부 변색이 발생된 것이 확인되었으나, 'B5', 'B6'는 온전히 그 수지 조성물 내부에서만 변색 물질의 변색이 일어난 것이 광학 현미경 등을 통하여 확인할 수 있었다. 이를 통하여, 도면 21도의 실험 조건이 도면 15도의 실험 조건에 비하여는 본 발명이 원래 목적하는 변색 물질의 활성에 따른 마킹이라는 조건에는 보다 부합하는 조건임을 확인할 수 있었다. 특히, 기기에서 출력되는 증폭된 단파장광의 Z축을 -15 밀리미터 이상으로 깊게 조절할수록 변색 물질의 활성이 많이 진행되는 것을 광학 현미경 등을 통하여 확인할 수 있었다.

도면 28도는 증폭된 단파장광을 출력하는 기기의 반복율이 조절된 실험 조건을 정리하여 보여주는 도표이다.

이번 실험에서는 나노미터 파장대의 증폭된 단파장광을 출력하는 기기, 즉 레이저 마킹 기기의 반복율만 조절하였으며, 출력은 최대출력의 30%인 0.75 와트로, Z축은 수지 조성물 샘플의 표면에 맞추도록 조절하였다. 여기서 반복율(repetition rate)라 함은 증폭된 단파장광이 펄스 형태로 조사되는 경우 펄스가 반복되는 주기를 나타내는 것으로서, 반복율이 클수록 첨두 출력이 높아진다.

도면 29도는 도면 28도의 실험 조건에 따라 실험이 실시된 수지 조성물 샘플의 모습을 보여주는 도면이다.

테스트 결과 마킹 표면이 부풀어 오른 것이 확인되었는데, 이를 통하여 단순히 반복율 조절을 통하여 첨두 출력을 높이는 것보다는 증폭된 단파장광 자체의 출력을 본 발명에 따른 변색 물질의 활성화를 만족시킬 수 있는 조건으로 유지해야 g함이 중요함을 파악할 수 있었다. 참고로, ABS 수지 조성물 샘플은 ABS 수지 100 중량에 3 중량의 변색 물질을 포함하여 조성되었다.

도면 30도는 도면 29도의 'C1' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이고, 도면 31도는 도면 29도의 'C2' 마킹 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.

비록 ABS 수지 조성물 샘플의 표면에서는 변색의 결과가 육안으로 시인성있게 나타나지는 않았으나, 마킹이 형성된 부분을 절단하여 내부를 광학 현미경으로 확인한 결과 'C1'과 'C2' 모두 수지 조성물 내부의 변색 물질이 반응하여 활성이 이루어진 것을 확인할 수 있었으며, 활성 정도는 'C2' 마킹이 조금 더 활발히 진행된 것을 확인할 수 있었다. 다만, 표면이 일어나는 것이 확인되었는바, 해당 조건에 따른 실험 조건은 본 발명이 목적하는 바에 따른 변색 물질의 활성에는 다소 부적합한 것으로 판단되었다.

앞서 살펴본 모든 실험 결과를 종합한 결과, 본 발명에 따른 변색 물질이 미포함된 수지 조성물 샘플은 그 표면에서 변색이 제대로 확인되지 않았으나, 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물 샘플에서는 조사되는 증폭된 단파장광의 출력과 파장에 따라 다양한 색상의 변색이 이루어짐을 확인할 수 있었다. 그리고, 그 색상 변화의 정도는 수지 조성물에 포함되는 변색 물질의 양이 많을수록 색 변화의 정도도 좀 더 정확히 눈에 띔을 확인할 수 있었다.

위의 실험 결과들을 정리하면, 본 발명에 따른 변색 물질이 포함된 수지 조성물에서 색 변화에 따른 마킹을 최적으로 실행하기 위한 증폭된 단파장광, 즉 레이저 마킹 기기는 나노미터대의 파장, 보다 바람직하게는 300 내지 3,000 나노미터대의 파장을 지니고, 출력의 세기는 1.5 내지 6 와트인 증폭된 단파장광을 발생시키며 Z축을 -15 내지 -20 밀리미터 이하로 조절할 수 있는 기기임을 확인할 수 있었다. 그리고, 수지에 포함되는 변색 물질의 양은 0.1 내지 10 중량 %, 보다 바람직하게는 수지 100 중량에 변색 물질이 1 내지 5 중량으로 배합되는 것이 최적의 변색 결과를 가져옴을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 수지 조성물
11 : 증폭된 단파장광을 흡수한 영역

Claims (20)

1. 열가소성 중합체, 무기 산화물, 감광성 물질, 무기 화합물, 비스무트 화합물,

   

   로 표현되는 화합물을 포함하며,
   상기

   

   로 표현되는 화합물에서,
   A는 바나듐, 마그네슘, 베릴륨, 알루미늄, 바륨, 나트륨, 칼륨, 게르마늄, 칼슘, 인듐 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 열가소성 중합체는 폴리아세탈, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리아릴렌 에테르, 폴리아릴렌 설파이드, 폴리에테르 설폰, 폴리설폰, 폴리아릴 에테르 케톤, 폴리올레핀, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리아릴레이트, 액정 중합체 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 열가소성 중합체는 1 내지 90 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 열가소성 중합체의 입자 크기는 0.1 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 무기 산화물은 300 nm 미만의 평균 입자 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 무기 산화물은 산화알루미늄, 이산화규소, 산화규소, 알리미노실리카, 실리카유리, 이산화타이타늄, 산화아연, 이산화아연, 산화주석, 삼산화안티모니, 오산화안티모니 중에서 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 감광성 물질은 필로실리케이트, 천연 운모, 합성 운모, 금속 니트레이트, 금속 설페이트, 금속 설파이드, 금속 옥시드 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 감광성 물질은 0.1 내지 50 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 무기 화합물은 무수 금속 붕산염, 염기성 탄산 아연, 염기성 탄산 마그네슘 중 어느 하나 이상을 포함하여 조성되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 무수 금속 붕산염은 무수 붕산 아연, 무수 붕산 알루미늄, 무수 붕산 리튬, 무수 붕산 칼슘 중의 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 무수 금속 붕산염은 경화 후 굴절률이 1.43 내지 1.70인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
    
12. 제1항에 있어서,
    

    

    으로 표현되는 화합물은 0.001 내지 10 중량%로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 비스무트 화합물은

    

    로 표현되는 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
    
14. 제13항에 있어서,
    

    

    로 표현되는 화합물에서, C는 알루미늄, 스트론튬, 칼슘, 마그네슘, 바륨, 아연, 지르코늄 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
    
15. 제13항에 있어서,
    

    

    로 표현되는 화합물에서, w는 0.2 내지 71인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
    
16. 제13항에 있어서,
    

    

    로 표현되는 화합물에서, v는 0.04 내지 9인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
    
17. 제13항에 있어서,
    

    

    로 표현되는 화합물에서, u는 0.1 내지 101인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질.
    
18. 제1항의 변색 물질이 0.1 내지 10 중량%로 함유하는 수지 조성물.
    
19. 열가소성 중합체에 무기 산화물을 배합하여 제1 배합물을 제조하는 단계;
    상기 제1 배합물에 감광성 물질을 배합하여 제2 배합물을 제조하는 단계;
    상기 제2 배합물에 무기 화합물을 배합하여 제3 배합물을 제조하는 단계;
    상기 제3 배합물에 비스무트 화합물을 배합하여 제4 배합물을 제조하는 단계;
    상기 제4 배합물에

    

    로 표현되는 화합물을 배합하여 제5 배합물을 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기

    

    로 표현되는 화합물에서,
    A는 바나듐, 마그네슘, 베릴륨, 알루미늄, 바륨, 나트륨, 칼륨, 게르마늄, 칼슘, 인듐 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 증폭된 단파장광에 의한 변색 물질의 제조 방법.
    
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