KR100630484B1 - 광-반사 성형체 - Google Patents

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KR100630484B1
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Abstract

아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌-기초 매트릭스와 같은 열가소성플라스틱 또는 열경화성 중합체를 포함하며, 루틸 타이타니아 및 방염 물질과 같은 반산성 충진제 입자가 분산된, 400-700나노미터 파장범위의 빛에 대하여 예를 들어, 최소 약 95%의 평균 총 반사율을 갖는 광-반사 물품이 제공된다. 상기 방염제 물질은 예를 들어, 안티모니 트리옥사이드 또는 안티모니 펜톡사이드와 같은 특정 금속 산화물 상승제 및 예를들어, 비스(트리브로모페녹시)-에탄과 같은 브롬화 유기화합물과 같은 켄처를 포함할 수 있다. 상기 중합체 매트릭스 및 충진제는 이들 각각의 굴절율 및 충진제 입자의 크기 범위가 이들의 반사되는 광 범위의 평균 자유공간(진공) 파장을 함수로 하는 수학적 관계를 만족하도록 선택된다. 상기 물품은 발광 공급원(10)의 광-반사 엔클로저(4) 그 내부에 형성된 최소 하나의 선형 에퍼쳐(aperture)를 갖는 엔클로저(14) 및 둘러쌓는 선형 광 공급원(12)을 포함할 수 있다.
반사율, 반사입자, 광-반사 물품

Description

광-반사 성형체{Light-Reflecting Molded}
본 발명은 조명 공급원의 효율을 증가시키기에 충분히 높은 반사율을 갖는 광-반사 성형물 혹은 압출물 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 구조적으로 강도가 우수하고, 치수가 안정하고 다른 특성들로 인하여 이들을 광 공급원과 함께 사용되는 광-반사 포위물(light-reflecting enclosures)와 같은 광-반사 물품으로 사용하기에 적절하도록 하는 합성 유기 중합체("플라스틱")으로 제조된 광-반사 물품에 관한 것이다. 본 발명의 플라스틱 물품의 총 반사율(reflectivity)은 최소 약 93%, 바람직하게는 최소 약 94%, 보다 바람직하게는 최소 약 95% 그리고 가장 바람직하게는 최소 약 96%이며, 이는 반사 필름 혹은 금속 코팅제를 사용하지 않고 얻어진다.
1996. 12. 31일자로 발행된 Y. Ogita등의 미국특허 제 5,589,524는 평균입자 크기가 1-7미크롱인 탄산 칼슘 30-50중량% 및 평균입자 크기가 1-10미크롱인 마이카 8-25중량%를 함유하는 폴리페닐렌 술파이트 수지 40-60중량%를 포함하는 광-반사 성형 물품의 제조에 유용한 폴리페닐렌 술파이드 수지 조성물을 제공한다. (요 약서 참조). "본 발명에 의한 효과를 손상하지 않는 범주"내에서 조성물에 다른 충진제를 사용하는 것이 컬럼 4, 라인 38-48에 개시되어 있다. 이와 같은 다른 충진제로는 다른 여러가지 예들중 안티모니 트리옥사이드, 징크 옥사이트 및 티타늄 옥사이드를 포함한다.
1979. 1. 2일자로 발행된 Burke, Jr등의 미국 특허 제 4,132,563에는 인트라루코스페루로이드(intraleucospheruloid)/유기 착색 안료 조성물 및 이를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 특허의 요약서에 설명되어 있는 바와 같이, 인트라루코스페루로이드/유기 착색 안료 조성물은 평균 크기가 직경 4미크롱을 초과하지 않는 주요한 입자를 갖는 본질적으로 투명한 중합체 물질로된 스페루로이드(spheruloids) 및 이에 삽입된 특정한 루코 안료 조성물로 본질적으로 구성된다. 루코 안료 조성물은 반사율이 중합체의 굴절율과 다른 불투명한 백색 및/또는 투명한 백색 무기 안료물질 및 평균 크기 직경이 0.2미크롱을 초과하지 않는 주요 입자와 유기 안료 물질로 본질적으로 구성된다. 상기 유기 안료 물질은 평균 크기 직경이 0.2미크롱보다 작은 주요 입자를 갖는 유기 착색 안료 조성물로 구성된다. 상기 특허의 1컬럼, 38째줄의 시작부분에 개시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 안료 조성물은 이들이 사용되는 용도와 무관하게 광안정성이 매우 우수하며 저장 안정성, 취급 용이성 그리고 페인트 및 열가소성 물질과 같은 매개체(vehicles)내로의 편입 용이성등과 같은 물리적 특성이 또한 제공된다.
1997. 9. 30일자로 발행된 K. Miyakawa등의 미국 특허 제 5,672,409는 요약서에 알 수 있듯이, 표면 광공급원에 사용되는 백색 폴리에스테르 필름 반사체가 개시되어 있다. 백색 폴리에스테르 필름은 이에 형성된 미세한 공극을 갖으며 비중은 0.5-1.2범위이다. 폴리에스테르 필름의 반사율은 미세한 공극의 존재에 의해 증대된다. 상기 반사체에 대하여 알려져 있는 일용도는 예를들어, 액정표시장치의 밝기의 범위를 제공하도록 상기 광시스템을 갖는 표면 광공급원으로서의 용도이다.
F.J. McGarry의 미국 특허 제 5,428,105는 1995. 6. 27일자로 발행되었으며 1994. 12. 27일 U.S. 특허 제 5,376,721로 발행된 분할출원을 기초로한 것이다. 상기 특허는 조성물 전반에 형성되어 있는 공극을 갖는 고무상 입자에 분산되어 있는 탄성 저-프로파일 첨가제가 편입된 경화가능한 폴리에스테르 성형 조성물을 개시하고 있다. 매우 부드러운 광-반사 클래스 A 표면 및 예를들어 요약서에 기술한 다른 특성을 갖는 열경화성 성형물품을 형성하도록 첨가제와 함께 융화제(compatibilizing agent)가 사용된다.
E. I. DuPont de Nemours and Company의 1997 저작권 마크를 갖는 기술 브로셔에서 "Ti-Pureⓡ 티타늄 디옥사이드"로 보호받고 있다. 이 브로셔는 티타늄 디옥사이드의 광학적 특성 및 다른 특성을 기술하고 있으며, 티타니아 입자 크기의 투과된(transmitted) 빛의 색조에 대한 영향이 논의되어 있다. 예를들어, 브로셔 1페이지에서, 작은 티타니아 입자를 함유하는 채색된 혹은 백색의 투과된 외관이 입자 크기가 보다 큰 티타니아를 함유하는 비숫한 제품에 비하여 보다 황색을 띄는 것으로 기술되어 있다. 브로셔의 부록 C에는 티타니아 첨가제 입자크기의 이것이 사용된 제품의 와관 및 성능에 대한 영향이 기술되어 있다. 표 1은 루틸(rutile) 및 에너테이스 티타니아(anatase titania) 및 몇몇 일반적인 플라스틱을 포함하는 몇몇 백색 안료에 대한 굴절율이 기재되어 있다.
삭제
본 발명에 의하면, 방염(flame-retardant) 물질이 분산된 열가소성 혹은 열경화성 중합체 매트릭스 및 분산된 반사 충진제(reflective filler) 입자를 포함하는 광-반사(light-reflecting) 물품이 제공된다. 반사 충진제, 예를들어, 하나 또는 그 이상의 루틸 혹은 에너테이스 티타니아, 징크 술파이드 혹은 스트론튬 티타니아는 복합물의 총 반사율을 증가시키는 입자크기 및 반사특성을 갖는 유전물질을 포함한다. 상기 충진제는 나아가 복합물의 총 반사율(reflectivity)를 증대시키기에 충분한 정도로 복합물(composite)의 다른 성분의 유효 굴절율과 다른 굴절율을 갖는다. 충진제 및 방염물질은 평평한 시편으로 측정하여 가시광범위에서 물품의 평균 총 반사율이 최소 약 93%, 바람직하게는 최소 약 94%, 보다 바람직하게는 최소 95%이 될수 있는 양으로 존재하며 충분히 분산된다.
본 발명의 일 견지에 있어서, 물품은 최소 V-1, 즉, V-1 혹은 V-0의 UL-94 등급(rating)에 해당하는 방염정도를 갖는다. 다른 견지에 있어서, 방염물질은 (ⅰ) 금속 산화물 상승제 입자, 예를들어, 하나 또는 그 이상의 안티모니 트리옥사이드, 안티모니 펜톡사이드 및 소디움 안티모네이트 및 (ⅱ) 할로겐화된 유기 화합물 켄쳐(quencher), 예를들어, 비스(트리브로모-페녹시)에탄 혹은 유기 포스페이트 혹은 보레이트와 같은 브롬화된 유기 화합물을 포함한다. 방염물질(flame-retardant material)은 방염성(flame retardant)이 적은 동일한 물품에 비하여 물품의 가연성(flammability)이 충분히 감소, 예를들어, 가연성이 V-1 혹은 V-0 UL-94 등급과 같은 수준으로 감소되기에 충분한 양으로 존재한다. 나아가, 충진제 및 방염제 물질은 평평한 시편에서 측정한 총 반사율(정반사(specular)와 확산반사(diffuse))로 측정한 파장 약 400-700㎚인 빛에 대한 물품의 반사율이 최소 약 93%가 되는 양으로 존재한다.
본 발명의 다른 견지에 있어서, 충진제의 입자의 크기 범위는 다음과 같이 제공된다; 충진제가 티타니아를 포함하는 경우, 티타니아 입자의 최소 약 70중량%는 약 0.12-0.44미크롱의 직경을 갖으며; 충진제가 징크 술파이드를 포함하는 경우, 징크 술파이드 입자의 최소 약 70중량%는 약 0.17-0.65미크롱의 직경을 갖으며; 충진제가 스트론튬 티타네이트를 포함하는 경우, 스트론튬 티타네이트 입자의 최소 약 70중량%는 약 0.16-0.62미크롱의 직경을 갖는다.
본 발명의 또 다른 견지에 있어서, 전자 스펙트럼의 자외선 영역(파장 300㎚-400㎚)에서 방사에너지를 흡수하고 이 에너지를 스펙트럼의 청색영역(파장 400㎚-470㎚)에서 가시광으로 방출하는 형광(fluorescent) 물질로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 광택제(brightener) 함유물(inclusion)이 제공된다. 이와 같은 물질의 예로는 Eastman Chemical Corp.(Tennessee, Kingsport)에서 생산되는 Eastobriteⓡ OB-1 및 OB-3, Ciba Specialty Chemicals(Switzerland, Basel)에서 생산되는 Uvitexⓡ-OB 및 Uvitexⓡ-MD 및 Clariant(Switzerland, Muttenz)의 Leucopure ⓡ EGM, Hostalux KCB 및 Hostalux KSB를 포함한다.
본 발명은 또한 상기한 물품이 광-반사 포위물(enclosure)을 포함할 수 있음을 제공하며, 이때 포위물은 포위물내에 위치되는 광원으로 부터 빛을 수신하여 구멍을 통해 빛을 투과시킬 수 있는 크기 및 형태로 포위물에 형성된 최소 하나의 구멍을 갖는다.
본 발명에 의하면, 중합체 매트릭스는 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르, 에폭사이드, 폴리우레탄, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체, 폴리(메틸펜텐), 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리(비닐 클로라이드), 염소화 폴리에틸렌 및 이들의 치환된 유도체, 공중합체, 혼합물 및 합금으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 것과 같은 어떠한 실질적으로 투명한 혹은 백색 열가소성 혹은 열경화성 중합체일 수 있다. 본 발명의 바람직한 견지에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체와 폴리비닐 클로라이드 중합체의 혼합물 혹은 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체와 폴리카보네이트 중합체의 혼합물을 포함한다. 예를들어, 중합체 매트릭스는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체 약 10-50중량%와 폴리카보네이트 중합체 약 40-90중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 견지에 있어서, 굴절율 n1인 열가소성 혹은 열경화성 중합체를 포함하는 광-반사 물품이 제공되며, 중합체는 이에 분산되어 있는 굴절율이 n2인 반사 충진제 입자를 갖는다. 충진제 입자는 입자의 최소 약 60중량%, 예를들어 최소 약 70중량%가 약 D∼4D (단, D= λ。/πn1δ이며, λ。은 반사되는 광범위(light range)의 평균 자유-공간(mean free-space) 파장이며, δ= │n2-n1│이다.) 의 직경을 갖는 크기 범위를 갖는다. 충진제는 물품의 반사율이 평평한 시편에서의 총 반사율로 측정하여 약 400-700㎚의 파장범위의 빛에 대하여 최소 약 93%, 예를들어, 최소 약 94% 혹은 최소 약 95%가 되는 양으로 존재한다.
본 발명의 다른 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 예로서 선형 광원 및 광-반사 포위물을 포함하여 구성되는 선형 조명 공급원의 개략적인 사시도이며;
도 1A는 도 1의 세로축에 대하여 직각으로 취한 도 1 조명 공급원의 개략적인 교차단면도이며;
도 2는 본 발명의 다른 예로서 선형 광원 및 광-반사 포위물을 포함하여 구성되는 선형 조명 공급원의 개략적인 사시도이며;
도 2A는 도 2의 세로축에 대하여 직각으로 취한 도 2 조명 공급원의 개략적인 교차단면도이며;
도 3은 광원 전력효율 대 조명 공급원 내부 표면의 반사율을 나타내는 그래프이며,
도 4는 본 발명의 실시에 의한 물질로된 평평한 시편의 총 반사율을 이에 부가(loading)되어 있는 티타니아 충진제에 대한 함수로 나타낸 그래프이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시에 따른 편편한 시편의 총 반사율 대 다른 등급의 중합체 매트릭스를 포함하는 두 물질에 대하여 반사되는 빛의 파장을 나타내는 그래프이며,
도 6은 본 발명의 다른 실시에 따른 평평한 시편의 총 반사율 대 다른 두가지 방염 물질에 대하여 반사되는 빛의 파장을 나타내는 그래프이며,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시에 따른 평평한 시편의 총 반사율 대 광택제(brightener)을 갖는 그리고 광택제를 갖지 않는 두가지 물질에 대하여 반사되는 빛의 파장을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 물품은 빛에 대한 높은 반사율을 갖는 플라스틱 조성물이 요구되는 어떠한 곳에 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 물품은 포위물에 포함되어 있는 선형 광원과 같은 광원으로 부터의 빛이 방출될 수 있도록 포위물에 형성되어 있는 슬릿(slit) 혹은 다른 구멍을 갖는 형태의 광-반사 포위물(enclosures)로 사용될 수 있다. 방출된 빛은 광-반사 포위물의 내부 표면으로 부터 반사된 반사광 및 구멍을 통해 광원으로 부터 직접 방출되는 비반사광 모두를 포함한다. 이와 같은 기기는 예를들어, 사진복사기 및 광 스캐너에서 조명 공급원과 같은 많은 용도를 갖는다. 종종 좁은 슬롯-같은 구멍을 사용하는 이와 같은 적용에서, 포함되어 있는 광원으로 부터 방출되는 많은 양의 빛이 구멍에서 방출되기전에 수없이 많이 반사됨으로 효율에 악영향을 미친다. 사진복사기 및 광 스캐너와 같은 적용처에서, 스캔 혹은 사진복사되는 면적의 좁은 스트립이 조명(illuminate)되도록 큰 방사조도(irradiance) 출력이 요구된다. 평판 표시장치(flat panel displays)와 같은 다른 적용처에서는 두께가 매우 얇은 조명 시스템이 매우 바람직하고 현저한 깊이(두께) 감소는 방사조도 출력(output irradiance)이 큰 매유 효과적인 선형 조명 공급원을 제공함으로써 달성되며, 이는 얇은 평면 도파관과 효과적으로 결합된다.(방사조도(irradiance)는 단위 면적당 광 플럭스(flux)이며, 예를들어 평방 센티미터당 와트의 단위(watt/㎠)로 나타낼 수 있다. 복사휘도(radiance)는 빛의 밝기로서 예를들어, 1 스테라디안, 1 평방 센티미터당 와트의 단위(watt/㎠/steradian)로 나타낼 수 있으며, 스테라디안은 입체각(solid angle)의 단위이다.) 후술하는 바와 같이, 광-반사 포위물의 반사율은 조명 시스템의 효율에 현저한 영향을 미침으로, 플라스틱 조성물이 평평한(평판) 시편으로 측정한 경우, 400-700㎚ 파장범위의 빛에 대한 총 반사율이 최소 93%, 바람직하게는 최소 94%, 보다 바람직하게는 최소 약 95% 그리고 가장 바람직하게는 최소 약 96%인 것이 매우 바람직하다.
본 발명의 반사율이 큰 플라스틱 물품은 공차(tolerances)가 매우 가까워야 하고 치수 안정성이 매우 중요한 환경에 종종 사용된다. 따라서, 이와 같은 사용처에서, 물품이 매우 근소한 치수 공차로 사출 혹은 성형될 수 있고 이러한 공차가 기계적 응력(stress), 고온 및 습도 뿐만아니라 다양한 온도 및 습도변화하에서도 유지되는 것이 매우 바람직하다.
더욱이, 이와 같은 물품은 종종 고-전압, 고-강도(intensity) 광원에 매우 근접하여 사용됨으로, 물품은 심지어 높은 온도에서도 스크루우 및 다른 기계적 파 스너(fasteners)의 압력하에서도 내화성(fireproof)이어야 하고 내크리프성(creep-resistant)이어야 한다. 플라스틱 물품은 또한 많은 경우에, 장기간동안 여러가지 광원의 자외선 출력에 노출됨으로 많은 경우에 자외선에 대한 안정성이 요구된다.
플라스틱 물품에 요구되는 고-반사율을 부여하기위해 필요로하는 충진제가 종종 현저한 양으로 사용됨으로, 본 발명의 광-반사 물품이 사출 혹은 성형되는 플라스틱 조성물의 가공성 및 강도가 저하되는 경향이 있다. 따라서, 중합체 매트릭스는 가공하기 쉽고 즉, 비교적 높은 용융지수를 갖으면서 우수한 용융 탄성을 보유하며 바람직한 높은 내충격성 및 파괴연신율(elongation-to-break)를 갖는 중합체인 것이 바람직한다. 중합체 매트릭스의 높은 열 편향(deflection) 온도, 높은 굴곡 모듈러스 및 큰 강도는 본 발명의 광-반사 플라스틱 물품이 그 형태를 유지하고 굴곡 및 비틀림 스트레스하에서 변형되지 않도록 한다. 이러한 바람직한 특성은 본 발명에 의해 물품의 반사율에 부당한 불리한 영향 없이 수득될 수 있다. 본 발명의 특징은 플라스틱 물품을 반사필름 혹은 다른 금속코팅제로 코팅할 필요없이 성형 혹은 사출된 플라스틱 조성물로부터 요구되는 정도의 총 반사율이 얻어진다는 것이다. 마지막으로, 광-반사 물품이 제조되는 플라스틱 조성물은 통상의 기술로 사출 혹은 성형되기에 바람직하게 제조된다.
본 발명의 물품은 이와 같은 기준을 만족하는 것이다.
본 발명과 관련하여 한 가지 형태의 물품에 대하여 예시하고자, 본 발명의 일 견지에 의한 도 1 및 1A에 폭 W이고 광-반사 포위물 14에 의해 둘러싸인 선형 광원 12을 포함하는 선형 조명 공급원 10을 도시하였다. 광-반사 포위물(enclosure) 14는 내부 직경이 ID이고 광-반사 포위물에 형성되고 그 길이를 따라 신장되며 광-반사 포위물 14의 수직축(도시하지 않음)에 대하여 일반적으로 평행한 선형, 스롯-형 구멍 16을 갖는다. 선형 구멍 16의 폭은 W1이며 광-반사 포위물 14는 내부 표면 14a를 갖는다. 광-반사 포위물 14는 어떠한 형태의 교차-단면 형태를 갖을 수 있으며; 도 1 및 1A에 도시한 원형 교차-단면 형태 뿐만 아니라, 교차-단면 형태는 이로써 한정하는 것이 아니라 타원형, 첨두형 혹은 다각형(면이있는)일 수 있다.
이는 후술하는 바를 제외하고, 도 1 및 1A와 동일한 선형 조명 공급원 10'을 도시한 2 및 2A의 예에도 동일하게 적용된다. 광-반사 포위물 14의 세로축을 따라 지지(도 1 및 1A에는 나타내지 않은 통상의 수단)되는 광원 12에 대하여, 선형 광원 12'는 광-반사 포위물 14내에 삽입(embed)되어 지지되며 광-반사 포위물의 내부 표면 14a로 부터 돌출된다. 도 2 및 2A의 선형 조명 공원원 10'의 다른 모든 구성요소는 도 1 및 1A에 도시되어 있는 선형 조명 공급원 10의 구성요소와 동일하며 이에 상응하는 도면상의 부호 또한 동일하다. 따라서, 이들에 대하여 다시 기술하지 않는다.
선형 조명 공급원 10 및 10'는 방출되는 빛을 좁은 각도 범위내로 집중하여 조준하도록 이용되는 내부 슬롯을 갖는 형광램프의 사용과 관련하여 이와 같은 기기의 개선에 관한 미국 특허 출원 제 09/061,562(1998. 4.16일자로 출원)에 개시되어 있다. 선형 광 공급원 12 및 12'는 이로써 한정하는 것은 아니지만, 하나 또는 그 이상의 형광램프, 광-방출 다이오드, 레이져 다이오드, 유기 광-방출 다이오드, 전자 발광 스트립 및 고강도 방출 램프를 포함할 수 있다. 이와 같은 선형 광 공급원은 일체로 형성된 구조일 필요는 없으며, 예를들어 선형 어레이로 배열된 다수의 광-방출 다이오드로 구조될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "광(light)"은 가시광선, 자외선 및 선택된 넓은 그리고 좁은 파장범위, 예를들어 400-700㎚를 포함하는 여러가지 광 스펙트럼을 포함하는 의미로 사용된다.
선형 조명 공급원 10 및 10'와 같은 광 공급원의 에너지 효율은 선형 광원 12 혹은 12'로 부터 방출되는 빛의 대부분이 선형 구멍 16으로 부터 방출되기 전에 여러번 반사되는 것과 같이 광-반사 포위물 14의 반사율에 매우 큰 영향을 받는다. 예를들어, 도 1 및 1A의 선형 조명 공급원 10의 조명 효율은 선형 구멍 16을 통해 나오는 선형 광 공급원 12로 부터 방출되는 광의 퍼센트로 정의될 수 있다. 선형 구멍 16의 폭 w1가 광-반사 포위물 14 원주의 10분의 1이면, 선형 광 공급원 12로 부터 방출되는 광의 단지 10%만 선형 구멍 16을 통하여 직접 방출되며, 이는 내부 표면 14a에서 반사되지 않는 것이다. 선형 광 공급원 10로 부터의 광 출력의 나머지 90%는 선형 구멍 16을 통해 방출되기 전에 한 번이상 반사, 예들들어 10회이상 반사된다. 이와 같이 수많은 반사로 인하여 내부 표면 14a의 반사율이 가능한한 100%에 근접하도록 하는 것이 매우 중요하다. 내부 표면 14a 반사율의 선형 조명 공급원 10의 효율에 대한 현저한 영향은 선형 조명 공급원 내부 표면의 반사율 대 공급원의 효율을 비교한 일련의 시험에 의해 명백히 설명된다. 도 1 및 1A에 도시한 구조와 같은 일반적인 형태의 선형 조명 공급원으로 시험하였으며, 시험 공급원의 구성요소에 상응하는 구성요소의 번호를 괄호안에 표기하였다. 선형 조명 공급원(10)은 직경(W)이 2.6㎜이고 길이가 268㎜이며 내부직경(ID)이 6.4㎜이고 폭(w1)이 1.5㎜로 고정된 선형 구멍(16)을 갖는 아크릴 광-반사 포위물(14)내에 포함되어 있는 냉음극 형광램프(12)를 포함한다. 램프(12)는 입력(input) 전력 약 3.7 watts의 인버터로 구동하였다. 다섯가지의 반사율이 다른 물질로된 필름(본 발명에 의한 것이 아님)을 포위물(14)의 내부에 연속하여 놓았다. 필름 물질은: 폴리에테르술폰 필터 물질(Gelman Sciences, Port Washington, NY에서 구입), Spectraflect™ (Labsphere, North Sulton, NH에서 구입), Duraflect™(Labsphere에서 구입), Silverlux™(3M, Minneapolis, MN에서 구입) 및 Predator™(Pall Gelman Sciences에서 구입)이다. Silverlux™ 필름을 제외한 모든 반사물질은 확산 반사체(diffuse reflector)이다. 하기 표 A는 측정된 조명 공급원 효율(입력 에너지 와트당 출력 루멘)을 측정된 필름 물질의 총 반사율(정반사와 확산반사)에 대한 함수로 나타내었다.
[표 A]
반사물질 반사율 효율 폴리에테르술폰 97.7% 54.3% Spectraflect™ 97.5% 54.3% Duraflect™ 96% 48% Silverlux™ 92% 41.9% Predator™ 85% 31.3%
상기 표 A 로 부터 내부표면(도 1 및 1A의 내부표면 14a에 상응)의 반사율이 조금 변화됨으로써 선형 조명 공급원의 효율이 크게 변화됨을 알 수 있다. 도 3은 조명 공급원의 전력 효율을 세로축으로 그리고 시험한 필름의 반사율을 가로축으로 하여 표 A의 결과를 나타낸 그래프이다. 도 3은 반사율이 98% 및 그 이상일 때에도 효율이 현저하게 증가됨을 나타내는 것이다.
따라서, 예를들어, 도 1 및 1A의 조명 공급원 10에서 내부표면 14a의 반사율이 90%이고 빛이 선형 구멍 16을 통하여 방출되기 전에 표면으로 부터 평균 10회 반사되면, 총 반사효율은 (0.90)10 혹은 35%이다. 그러나, 내부표면 14a의 반사율이 90%에서 95%로 증가하고 빛이 표면에서 10회 반사되면, 총 반사효율은 (0.95)10 혹은 60%이다. 90%에서 95%로의 내부표면 14a의 반사율 증가로 인해 10회 반사되는 빛의 출력효율은 35%에서 60%로 증가됨을 알 수 있다. 나아가, 반사율의 95%이상의 증가는 총 반사효율이 이에 상응하여 보다 현저하게 증가되도록 한다. 따라서, 가능한한 최고의 반사율을 갖는 내부 표면 14a를 제공하는 것이 매우 중요한 것으로 이해된다. 본 발명의 실시에서 상기 목적은 광-반사 포위물 14를 제조하는 플라스틱의 반사율에 의해 달성되며, 따라서 내부 표면 14a에 반사 필름 라이너(liner)를 제공함에 따라 야기될 수 있는 비용 및 번잡한 문제가 제거된다. 상기 반사율이 큰 플라스틱 물질은 본 발명의 실시에 의해 얻어지며, 이와 동시에 반사율이 큰 플라스틱 물질은 광-반사 포위물 14에 우수한 물리적 특성을 부여한다. 상기한 바와 같이, 이들 물리적 특성으로는 허용가능한 높은 수준의 휨강도, 인장강도 및 압축강도, 공차가 적은 사출 및 성형성, 난연성, 내크리프성(creep resistance) 및 온도 및 습도가 크게 변하는 장기간동안의 고온에서의 치수안정성을 포함한다. 온도변화는 예를들어, 사진복사기, 광학 스캐너등의 사용시 접하게되는 고온과 이와 같은 장치가 사용되지 않는 기간동안의 주위 온도사이에서 계속된다.
상기한 바와 같이, 상기한 특성은 플라스틱 물품내에 반사 필름 혹은 금속 코팅 라이너를 제공할 필요없이 그 자체가 상기한 특성을 갖는 성형 혹은 사출된 열경화성 혹은 열가소성 물질이 충진된 물품에 의해 달성되며, 상기한 높은 총 반사율이 제공된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "총 반사율(total reflectivity)"은 가시광선 그리고 육안에 반응하는 파장범위에서의 평균적인 정반사 와 확산반사의 합을 의미한다. 상기 광-반사 물품은 수용가능한 작업성, 예를들어, 알려져 있는 기술로 쉽게 성형 혹은 사출할 수 있는 작업성을 갖는 플라스틱 조성물로 부터 제조될 수 있다. 이와 같은 플라스틱 물품은 적절한 열가소성 혹은 열경화성 중합체의 매트릭스에 중합체의 광학적 특성에 대한 상대적인 광학적 특성을 갖는 특정한 크기의 반사 입자를 분산시켜 제조할 수 있음을 발견하였다.
중합체 매트릭스
여러가지 열가소성 혹은 열경화성 중합체가 본 발명과 관련하여 사용될 수 있으나, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체들(이하, 단지 "ABS"이라 하기도 한다.), 이들의 치환된 유도체 및 합금 및 혼합물과 같은 중합체가 가격이 적절하고 무기 충전물질이 현저한 정도로 적하되는 경우에도 우수한 가공성을 갖음으로 특히 바람직하게 사용된다. 여러가지 등급의 ABS가 상분리에 의해 크기가 다른 도메인으로 부터의 빛의 산란에 의해 이들 각각의 반사율을 갖으나, ABS 중합체 대부분의 등급에 함유되어 있는 불순물로 인하여 중합체가 갈색으로 착색되며 이로 인하여 적어도 특정한 빛 파장범위의 반사율이 감소된다. 따라서, 특정한 적용에서는 깨끗하고, 투명한 황색을 띄지 않는 매트릭스 중합체를 사용하는 것이 이로우며, 투명한 등급의 ABS는 상업적으로 이용가능한 것이다. 이와 같이 투명한 ABS는 일반적으로 물품으로 부터 반사되는 빛의 파장 또는 파장범위보다 매우 작은 도메인 크기를 갖는 및/또는 고무에 그래프트된 상의 굴절율과 맞는 고무 분획(스티렌-부타디엔 혹은 부타디엔 고무)를 선택함으로써 제조된다. 또한, 이와 같이 투명한 특별한 ABS는 또한 원하는 연속 매트릭스 및 중합체내에 함유되어 있는 포함된 고무 입자의 굴절율이 맞도록 도와주는 메틸 메타크릴레이트를 기초로한 분획을 함유할 수 있다.
투명한, 비-황색 ABS를 사용하는 것이 특히 이로운 일 경우는 루틸형 티타니아가 충진제로 사용되는 경우이다. 루틸 티타니아는 420㎚미만의 광파장에서 매우 불투명하다. 이러한 특성은 루틸 티타니아를 최소 7%수준이상으로 함유하는 ABS시료가 420㎚미만에서 빛에 대한 반사율이 급격히 떨어지는 경향으로 부터 알 수 있다. 420㎚미만에서 ABS중 불순물과 루틸 티타니아의 불투명성에 의한 복합적인 영향으로 물품으로 부터 반사되는 빛은 가시광선 스펙트럼의 블루말단이 결핍된다. 이 문제는 깨끗하고 투명한 매트릭스 중합체와 관련하여 언급될 수 있다. 일반적으로, 황색내지는 갈색조를 띄는 큰 내충격성 ABS 중합체와는 달리 투명한 ABS를 사용하는 경우에는 동일한 반사율을 얻기위해 조금 높은 수준의 티타니아를 필요로한다. 예를들어, 투명한 ABS에 루틸 티타니아가 25중량%함유되어 있는 경우에는 내충격성이 큰 ABS에 루틸 티타니아가 18중량%함유되어 경우와 유사한 총 반사율을 나 타내었다. 매트릭스 중합체 그 자체는 더 이상 광산란에 기여하지 않으며 따라서 충진제에 의해서만 공급되어야 하는 산란위치 수가 감소되기 때문에 보다 많은 양을 필요로 한다. 이에 불구하고, 투명한 ABS 중합체는 티타니아만으로 조절되는 정반사에 의한 개선된 반사율을 이롭게 제공하며, 갈색을 흡수하는 일반적인 ABS 중합체의 종래 저하된 굴절성능을 나타내는 420-550㎚의 가시광선 스펙트럼의 청색말단에서의 반사율이 현저하게 증대된다. 가시광선 스펙트럼 전반에 걸쳐 반사율이 비교적 균일하게 되도록하기 위해서 중합체 매트릭스는 실질적으로 황색을 띄지 않는 것이 바람직하다.
투명한 플라스틱의 황화는 ASTM 플라스틱의 황화에 대한 표준시험방법으로 황화지수(yellowness index "YI")를 정의하고 있는 ASTM Designation D 1925-70(1988 재승인)에 따라 측정될 수 있다. 이 시험방법은 주로 균질하고 비-형광인, 거의 무색 투명한 혹은 거의 백색의 투명한 혹은 불투명한 플라스틱의 일광 조명하에서 황화정도 혹은 황화도의 변화를 측정하는 것이다. 일반적으로, 시험결과는 Hardy-GE-타입 스펙트로포토미터에서 얻어진 테이타로 계산한 삼자극치 값을 기준으로한 것이나, 상응하는 결과를 얻을 수 있다면 다른 장치를 사용할 수 있다. 황화지수("YI")는 CIE 공급원 C에서 산화마그네슘에 대한 상대적인 황화정도의 크기이다. 황화지수는 다음과 같이 표시된다:
YI = [100(1.28XCIE - 1.06CIE)]/YCIE
단, 상기 식에서 XCIE, YCIE 및 ZCIE = 공급원 C에 대한 시편의 삼자극치값(주 1).
주 1- 이 방법에서, 양성(+) 황화지수는 황화의 존재 및 그 크기를 나타내 며; 음성(-) 황화지수의 시편은 푸른빛을 띤다.
황화지수의 변화(ΔYI)는 초기 값, YI。과 플라스틱으로 처리한 후 측정한 YI의 차이이다.
ΔYI = YI - YI。
주 2 - 계산에 의하면, 양성(+) ΔYI 는 황색조가 증대됨을 그리고 음성(-) ΔYI 는 황색조가 감소되거나 혹은 청색조가 증가함을 나타낸다.
시험 요구사항으로는 평면 측정에 의해 불투명한 시편은 최소 하나의 평면을 그리고 투명한 시편은 실질적으로 평면이고 평행한 두면을 갖는 것이 요구된다. 평면을 갖지 않는 시편은 만약 이들이 같은 형태이고 측정시 비슷하게 위치되면 상대적으로 비교할 수 있다. 참고로, ASTM D 1925 시험절차의 페러그래프 6에 기술되어 있는 바와 같이, ASTM 권장절차 E 259에 따라 새로 제조한 산화마그네슘층에 대한 1차 표준 반사율에 대한 측정이 요구된다. 단락 6.2에는 탄산 마그네슘, 황산 바륨 혹은 Vitrolite로 알려진 유리로된 백색의 구조물의 보정된 시편으로 제조될 수 있는 기기 표준사항이 기술되어 있다. 시편을 시험하기 전에 21-25℃ 그리고 45-55% 상대습도에서 40시간미만으로 컨디셔닝하였으며 시험은 같은 온도 및 상대습도의 표준 시험실 대기조건에서 행하였다. 투명한 및 반투명한 플라스틱의 황화지수는 시험용 시료의 두께에 대한 함수이다. 따라서, 다른 시료와의 비교는 상응하는 두께의 시료들만으로 행하여야 한다.
본 발명에 유용한 중합체로는 YI 값이 약 10미만, 바람직하게는 약 5미만, 그리고 가장 바람직하게는 약 2 미만인 것들을 포함한다.
본 발명의 실시예서, 중합체 매트릭스는 어떠한 적절한 중합체일 수 있다. 다음의 열가소성 중합체가 본 발명의 실시에 특히 유용한 것들이다: 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET), 폴리(부틸렌 테레프탈레이트)(PBT), 폴리(메틸펜텐), 폴리프로필렌, 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC),폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리(비닐클로라이드)(PVC), 염소화된 폴리에틸렌(CPE) 및 이들의 치환된 유도체, 공중합체, 혼합물 및 합금. 일반적으로, 폴리아크릴레이트 및 폴리(메타크릴레이트) 및 폴리(메틸펜텐) 및 폴리프로필렌 같은 폴리올레핀은 방염성을 부여하기 어려운 것으로 다소 덜 바람직하다. 유용한 열경화성 중합체로는 에폭사이드, 우레탄, 아크릴레이트 및 열경화성 폴리에스테르를 포함한다. 바람직한 중합체 매트릭스는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체, 이들의 치환된 유도체 및 혼합물 및 합금으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 것들이다. 이와 같은 중합체 매트릭스류에 유용한 충진제로는 티타니아, 특히 루틸 티타니아를 포함한다. 상업적으로 이용가능한 유용한 중합체 합금 및 혼합물의 예로는 투명한 ABS로서 Terluxⓡ (BASF, Ludwigshafen FRG), 방염성을 갖는 것으로 이용가능한 ABS/PC 혼합물인 2500F(RTP Co., Winona, Minnesota), Bayblend FR2000(Bayer, Leverkusen, FRG) 혹은 Iupilon GP-3L(Mistubishi Gas Chemical, Tokyo, Japan), Cycovinⓡ(Geon, Cleveland, Ohio) 혹은 Suprelⓡ(Condea Vista Co., Houston, Texas)와 같은 방염 ABS/PVC 혼합물, Terblendⓡ S KR2864 혹은 KR2865wu(BASF, Ludwigshafen, Germany)와 같은 ABS/PC 아크릴레이트 혼합물 혹은 NuCycleⓡ(Sumitomo Dow Ltd, Osaka, Japan)과 같은 방염 실리콘-PC 복합물을 포함한다.
충진제
하기에 기술된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 중합체 및 충진제의 굴절율(refractive indices)은 차이가 나는 것이 바람직하다. 높은 산란력을 달성하기위해, 충진제 및 매트릭스의 지수의 차이의 절대값은 최소 약 0.5가 바람직하며, 보다 바람직하게 최소 약 0.75 그리고 가장 바람직하게는 최소 약 1이다. 예를 들어, 1.54의 굴절율을 갖는 ABS 중합체는 약 2.6-2.9의 굴절율을 갖는 적절한 양의 루틸 타이타니아 충진제와 혼합되는 경우 매우 성공적임을 알 수 있다. 상기 루틸 타이타니아는 약 1.48-1.60의 굴절율 범위를 갖는 본 명세서에 열거된 것과 같은 대부분의 어떠한 적절한 중합체를 이용하여 본 발명의 필요조건을 쉽게 만족시키는 굴절율을 갖는다. 충진제로서 가스-충진된 공극(굴절율=1.0)을 사용하는 것이 가능한 반면에, 이와 같은 공극은 본 발명의 물품 제조도중 형성 및 유지되기 어렵다. 결과적으로, 공극은 충진제로서 바람직하지 않다.
충진제의 입자 크기 및 분산은 얻을 수 있는 광 반사성에 영향을 주며 그리고 반사되는 빛의 평균 파장에 관련하여 특히 보다 낮은 한계이상 크기의 입자를 제공하고 그리고 채워진 매트릭스의 체적 유니트당 적절한, 바람직하게는 최대 수의 분산 입자를 제공하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 충진제 입자가 중합체 용융물내에 분산되면 충진제의 주요 입자 크기를 감소시키는 것은 일반적으로 혼합에 의해 이루어지지 않는다. 따라서, 중합체 용융물에 첨가된 충진제의 입자크기 분포는 중요하다. 타이타니아 분말은 응집체 또는 덩어리는 물론 주요 입자 크기보다 현저히 크며, 분말이 많은 수의 각 입자의 상기 응집체 또는 덩어리를 포함할 수 있음에도 불구하고 미크롱이하의 주요 입자 크기로 상업적으로 얻을 수 있다. 충분히 높은 정도의 광 반사율을 획득하기위해, 상기 입자는 반드시 반사되는 빛의 평균 파장(λ)과 비교시 떨어져서, 즉 최소 약 3λ의 간격으로 각각 서로 분리되어 분산되어야 한다. 상기 충진제의 입자 크기 및 분산물을 선택함으로써 광학 산란성 효율을 증강시키므로, 사용은 Principles of Optics(M.Born 및 E.Wolf, 6th edition, Pergamon, New York 1993, 657-664)에 보고된 바와 같이 Mie에 의해 개발된 이론으로 이루어진다. 단순화된 버젼의 Mie 식은 입자 크기를 선택하는데 유용하다. 입자가 반사되는 빛의 파장과 비교하여 작아지는 경우, 입자는 강하게 산란되는 것을 중단한다. Mie 산란은 주어진 최소 입자 크기에서 시작하며 입자 크기가 증가함에 따라 일련의 공명을 통해 이루어진다. 열가소성 또는 열경화성 중합체 매트릭스의 굴절율 및 충진제의 굴절율 간의 상관관계의 고찰과 함께 하기와 같이 충진제 입자 크기 및 빛의 파장이 다음과 같이 전개된다. n1의 굴절율을 가지며 내부에 n2의 굴절율을 갖는 반사 충진제의 분산된 입자를 갖는 중합체 매트릭스에 대하여, 상기 충진제의 입자는 충진제 입자의 일정한 비율이 예를 들어, 최소 약 60중량%, 바람직하게는 최소 약 70중량% 또는 가장 바람직하게는 최소 약 80중량%의 입자가 약 D-4D의 직경을 갖는 (여기서 D=λo/πn1δ이며, λo는 반사되는 빛 범위의 평균 자유-공간 파장(예, λo=녹색 광에 대한 530나노미터) 그리고 δ= ┃n2-n1┃을 의미함) 크기 범위를 가져야 한다. 보다 바람직하게 약 1.5-2.5D의 입자 직경 범위를 갖는다. 만일 더욱 파란색의 색조가 바람직한 경우, 입자 크기 범위는 예를 들어, D-2D와 같이 보다 약간 낮은 입자 크기로 쉬프트(shift)될 수 있다.
상기 충진제는 상기 물품이 약 400-700나노미터의 파장 범위에서 빛에 대하여 최소 약 93%, 예를 들어 최소 약 94% 그리고 바람직하게는 최소 약 95%의 반사율을 갖는 양으로 존재한다(상기 반사율은 평평한 시료에서 총 반사율로 측정된다.).
매트릭스 중합체와 충진제의 굴절율 사이의 절대치 차이가 커질수록, 주어진 빛의 파장에 대하여 보다 작은 것이 가장 유용한 입자 크기이다. 예를 들어, 루틸 타이타니아(굴절율=2.7)가 1.54의 굴절율을 갖는 투명한 ABS에 대하여 충진제로서 사용되는 경우, 최소 및 최적 충진제 입자 크기에 대한 값은 하기 표 A에 열거된 바와 같이 예측될 수 있다. 표 A의 데이타는 파장 범위에 대하여 높은 반사율이 바람직한 경우, 입자 크기는 예를 들어, 효율적으로 파란색, 녹색 및 빨간색의 빛을 반사하기위해, 원하는 파장 범위의 한계에서 빛에 대한 공명 산란 조건을 포함하는 범위에 걸쳐 분포되어야 한다. 루틸 타이타니아에 대한 입자 크기는 최소 약 160-239나노미터 범위에 걸쳐 분포되어야 한다.
[표 B - 루틸 타이타니아에 대한 최적 입자 크기]
파장(nm) 평균 입자 크기, D(nm) 일차 공명, 2D(nm)
450(파란색) 80 160
530(녹색) 94 189
670(빨간색) 119 239
최적 입자 크기 범위는 충진제의 굴절율이 변함에 따라 달라진다. 만일 알루미나 입자(굴절율 = 1.77)가 충진제로 사용되는 경우, 루틸 타이타니아에 대하여 상기 표 A에 주어진 최소 및 최적 입자 크기는 약 5배가 된다. 본 발명의 실시에 사용하기에 적절한 충진제는 하기 표 C에 주어진다.
[표 C]
충진제
재료 굴절율 밀도 주 용도
TiO2, 루틸(rutile) 2.616, 2.903 4.26 백색 안료
TiO2, 예추석(anatase) 2.554, 2.493 3.84 백색 안료
Al2O3, 알루미나 1.77 3.97 다양하게 사용됨
Sb2O3, 발렌티나이트 (valentinite) 2.18, 2.35, 2.35 5.67 FR, 안료
SrTiO3 2.409 5.18
BaSO4, 중정석 1.637, 1.638, 1.649 4.5 백색 안료
CaSO4, 무수석고 1.569 2.96 충진제, 백색 안료
CaCO3, 아라고나이트(aragonite) 1.530, 1.681, 1.685 2.93 충진제
CaCO3, 방해석 1.658, 1.486 2.71 충진제
ZnO, 홍아연석 2.008, 2.029 5.6 백색 안료
ZnS, 부르자이트(wurzite) 2.356, 2.378 3.98 백색 안료
ZnS, 스페알라이트(spheralte) 2.368 4.10 백색 안료
특히 유용한 충진제는 티타니아, 황화아연 및 스트론튬 타이타네이트로 구성된 그룹으로 부터 선택되는 것들이며, 그 이유는 이것들은 유용한 매트릭스 중합체와 비교하여 이들의 높은 굴절율 때문에 높은 산란도를 제공하기 때문이다. 이와 같은 경우, 충진제의 입자들은 바람직하게 크기 범위를 갖으며; 여기서 상기 충진제가 예를 들어, 루틸 타이타니아와 같은 타이타니아를 포함하는 경우, 상기 타이타니아 입자의 최소 약 60중량%는 약 0.12-0.44미크롱의 직경을 갖으며; 상기 충진제가 황화아연을 포함하는 경우, 상기 황화아연 입자의 최소 약 60중량%는 약 0.17-0.65미크롱의 직경을 갖으며; 그리고 상기 충진제가 스트론튬 타이타네이트를 포함하는 경우, 상기 스트론튬 타이타네이트 입자의 최소 약 60중량%는 약 0.16-0.62미크롱의 직경을 갖는다.
상기한 바와 같이, 충진제 및 매트릭스 중합체의 굴절율이 서로 접하는 경우, 상기 충진제는 효율적인 광 산란이 이루어지지 않아 따라서 전체 굴절도는 감소된다.
중합체 매트릭스에서 충진제의 산란성은 중요하다. 충진제의 중(heavy) 적재에 대하여, 충진제가 매우 고도로 적재된 상기 중합체 융해물의 마스터 배치 또는 농축물을 제조하는 것이 필요하거나 또는 바람직하다. 예를 들어, 농축물은 충진제와 중합체의 혼합중량의 50-60중량% 범위로 포함될 수 있다. 상기 농축물에서 충진제의 고 적재는 그 융해물의 점도를 증가시키고 고전단 혼합도중 많은 양의 산란 에너지가 융해물에 가해지도록 한다.
또한 바람직하게 중합체 매트릭스내에 충진제 입자의 분산을 증가시키는 분산 보조제가 사용된다. 일반적으로, 이러한 것들은 혼화제 또는 습윤제의 형태를 취한다. 실란 및 유기 타이타네이트 또는 지르코네이트는 충진제와 매트릭스 중합체 용융물 사이의 표면 상호작용을 증가시키는 결합제(coupling agent)로 사용되는 것으로 알려져 있다. 타이타니아를 이용한 타이타네이트의 사용은 적절한 선택이다. 혼화제 또는 습윤제는 혼합 전 또는 도중에 충진제 입자에 적용될 수 있다. 예를 들어, 타이타니아는 타이타니아 입자와 매트릭스 중합체 사이의 표면 에너지 오결합을 감소시키는 유기 소수성 결합제로 코팅된 예비-처리된 형태로 상업적으로 이용가능하다. 습윤제는 동일한 방식으로 작용한다. 여러가지 스테아레이트 및 이와 관련된 화합물들이 습윤제로 사용하는 것이 알려져 있다. 혼화제 또는 습윤제로 적절히 처리된 상업적으로 이용가능한 형태의 타이타니아는 Milennium Inorganic Chemicals of Hunt Valley, Maryland에서 상업적으로 이용가능한 TiONA
Figure 112005001269456-pct00001
RCL-4 및 TiONA
Figure 112005001269456-pct00002
RCL-188 또는 DuPont of Wilmington, Delaware로 부터 상업적으로 이용가능한 TiPure
Figure 112005001269456-pct00003
R-103 및 R-104를 포함한다. 상기 RCL-4 재료는 알루미나 및 유기 화합물인 TiPure
Figure 112005001269456-pct00004
R-103 및 R-104로 표면-처리되며, 그리고 상기 RCL-188 재료는 인산염 및 유기화합물로 표면-처리된다. ABS 및 ABS/PC 혼합물에 이러한 상업적으로 이용가능한 표면-처리된 타이타니아를 사용함으로써 얻어진 결과를 하기 표 D에 나타내었다. 광 스펙트럼의 파란 지역상에서 이들의 굴절율을 증가시키는 작은 평균 입자 크기의 이러한 특정 타이타니아 분말로 부터 청색 톤이 형성된다. 타이타니아 입자의 알루미나 코팅은 공정도중 온도에 의해 유발되거나 또는 후속적인 사용도중 자외선에 노출됨으로 유발된 매트릭스 중합체와 이들의 반응성을 감소시킨다. 플라스틱에서 타이타니아에 대한 가장 일반적인 적용은 옥외용 PVC이기때문에, 제조자는 PVC/타이타니아 복합체가 연장된 옥외 사용도중에 백악화되기 쉬운지에 따라 UV 안정성을 평가한다. 두꺼운 코팅의 알루미나는 타이타니아의 광반응성을 제한함으로써 백악현상을 방지할 수 있다. 표 C는 또한 시험된 타이타니아 제품 등급에 대한 UV 안정성에 대한 제조자의 지시를 포함한다. 현재 사용에 있어서, 조명 공급원의 휘도에 필요한 특정 요구 및 그 공급원의 유효 수명에 따라, 고 굴절성을 위해 UV 안정성에 필요한 요구에 균형을 맞추는 것이 바람직하다.
[표 D]
표면-처리된 타이타니아 분말 화합물
화합물 분산성 색조 강도 색조 톤 공정 레올로지 UV 안정성
TiONA RCL-4 뛰어남 높음 파란색 뛰어남 백악화됨
TiPure R-103 매우 우수 높음 가장 선명한 파란색(bluest) 매우 우수 백악화되지 않음
TiPure R-104 우수(superior) 매우 높음 가장 선명한 파란색(bluest) 우수 백악화됨
중합체 매트릭스 및 루틸 타이타니아중 하나 또는 모두의 양이 가연성을 감소시키기에 충분한 양으로 방염제 물질이 존재할 수 있도록 조절되며, 물품에서 충진제, 예를들어 루틸 타이타니아가 상기 물품의 6-50중량%의 양으로 존재하며, 상기 중합체 매트릭스는 상기 물품의 약 50-94중량%의 양으로 존재할 수 있다. 이러한 성분들의 양은 물론, 또한 광택제가 임의로 존재할 수 있도록 조절될 수 있다.
방염제 패키지
중합체의 방염은 조성물내에 연소 반응지연제를 포함함으로써 증강될 수 있음은 잘 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 연소 반응지연제의 포함은 종종 채워진 중합체 성분의 굴절율에 악영향을 미친다. 그러나, 상기 중합체와 켄처(quencher) 및 임의의 상승제(synergist)를 포함하는 반사 입자("충진제") 방염제 패키지를 혼합함으로써 전체 굴절율을 과도하게 희생시키지않고 본 발명의 플라스틱 광-반사 물품의 바람직한 내화성을 얻을 수 있다. 가장 일반적인 타입의 켄처-타입 연소 반응지연제는 기상에서 작용하여 연소 반응에서 중간물인 자유 래디컬을 소거시킬 수 있는 할로겐화 화합물이다. 이러한 이유로, 이와 같은 화합물들은 종종 "켄처(quenchers)"로 칭하여진다. 특히, 브롬화 유기 화합물들은 효율적인 방염 켄처로 작용되는 것으로 알려져 있다. 유용한 켄처들은 하나 또는 그 이상의 데카브로모디페닐옥사이드, 옥타브로모디페닐옥사이드, 테트라브로모비스페놀-A, 비스(트리브로모-페녹시)에탄, 브롬화 에폭시 테트라브로모비스페놀-A, 테트라브로모비스페놀-A 디글리시딜 에테르, 에틸렌비스테트라브로모프탈아미드, 셉타브로모트리메틸페닐 인단(indane) 및 옥타브로모트리메틸페놀 인단으로 구성된 그룹으로 부터 선택되는 것들이다. 상기 켄처 비스(트리브로모페녹시)에탄은 일부 적용처에 바람직하다. 다른 일반적인 켄처는 인산염 및 붕산염 화합물에 기초하며 이러한 것들은 본 발명에 덜 바람직하다.
중합체의 조성물에 포함되는 완전한 방염제 패키지는 증기화가능한 옥시할라이드 화합물 형성으로 인해 할로겐, 일반적으로 클로라이드 또는 브로마이드를 연소내로 운반작용을 하는 상승제(synergists)를 포함한다. 본 발명의 실시에 특히 유용한 것으로 발견되는 이와 같은 금속 산화물 상승제는 안티모니 트리옥사이드, 안티모니 펜톡사이드 및 소디움 안티모네이트이다. 따라서, 상기 상승제는 하나 또는 그 이상의 안티모니 트리옥사이드, 안티모니 펜톡사이드 및 소디움 안티모네이트로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있으며 그리고 상기 켄처(quencher)는 브롬화 유기 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 안티모니 트리옥사이드와 같은 상승제는 상기 상승제 입자의 최소 약 60중량%, 예를 들어, 최소 약 70중량%가 약 0.18-0.72미크롱의 직경을 갖는 크기 범위를 갖는다. Anzon, Inc. of Philadelphia, Pennsylvania의 Microfine AO/5와 같이 상업적으로 이용가능한 미세-입자 등급의 안티모니 트리옥사이드는 일반적으로 최적 입자 크기 분포보다 광범위하다. 결과적으로, 고 적재 수준으로 사용되는 경우(약 6중량%이상), 예를 들어 내충격성 및 파괴에 대한 신장율과 같은 중합체 물품의 공정성 및 기계적 특성은 현저히 저하된다. 따라서 상승제의 사용을 최소화하는 것이 이롭다. 상승제 및 켄처의 유용한 비율은, 상승제는 상기 물품의 약 4-12중량%의 양(그러나, 바람직하게는 약 6중량% 미만)으로 그리고 켄처는 상기 물품의 약 10-25중량%의 양으로 제공된다. 예를 들어, 본 발명의 물품에 유용한 조성물은 매트릭스 중합체로서 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 치환된 유도체 및 이들의 혼합물 및 합금 약 31-70중량%; 충진제로서 루틸 타이타니아 약 15-30중량%; 및 상승제로서 안티모니 트리옥사이드 약 3-5중량%를 포함한다. 켄처로서, 하나 또는 그 이상의 데카브로모디페닐옥사이드, 옥타브로모디페닐옥사이드, 테트라브로모비스페놀 A, 비스(트리브로모페녹시)에탄, 브롬화 에폭시, 셉타브로모트리메틸페닐 인단 및 옥타브로모트리메틸페닐 인단으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 브롬화 유기 화합물이 12-24중량%로 존재할 수 있다. 상기 매트릭스 중합체 및 충진제의 하나 또는 모두의 양은 상기 물품의 가연성을 감소시키는데 충분한 양으로 방염제 물질이 존재하도록 조절된다. 또한 광택제가 포함될 수 있으며 다른 성분들의 양은 이와 같은 광택제 및 어떠한 다른 임의의 부가 성분을 포함할 수 있도록 조절된다.
상승제의 사용은 기계적 특성 및 굴절율에 악영향을 줄 수 있으므로, 필요한 수준의 방염을 달성하기 위해 상승제를 필요로하지 않는 본질적으로 보다 낮은 가연성을 갖는 매트릭스 중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 높은 충진제 적재시 필요한 공정의 용이성을 갖으며 그리고 상승제를 사용할 필요없는 바람직한 혼합물은 ABS/PC 혼합물이다. 이와 같은 혼합물은 할로겐-계 유기 켄처 또는 인산염-계 유기 켄처를 단독으로 사용하여 방염제로 제공될 수 있다. 할로겐-계 켄처 및 인산염-계 켄처중에서 할로겐-계 켄처가 바람직하다.
방염제 특성은 또한 예를 들어, 중합체 매트릭스 또는 이들의 일부로서 염소화 폴리에틸렌 또는 폴리비닐 클로라이드를 사용하는 것과 같이, 중합체 매트릭스 혼합물 또는 합금의 일부로서 할로겐화 유기 화합물을 사용하여 증강될 수 있다. 예를 들어, 염소화 폴리에틸렌 및 폴리비닐 클로라이드 모두 ABS 중합체와 쉽게 합금되는 것과 같이, 적절한 매트릭스는 ABS 또는 ABS-계 중합체와 상기한 일종 혹은 두가지 할로겐화 유기 화합물과의 혼합물 또는 이들의 하나 또는 모두의 합금(alloy)이 될 수 있다. 만일 충분한 할로겐화 유기 화합물이 중합체 매트릭스 혼합물의 일부로서 사용되는 경우, 하나 또는 그 이상의 켄처 및/또는 상승제의 패키지를 필요로 하지않고 특정 적용처에서 충분한 연소 지연성을 얻을 수 있다.
본 발명의 일 구체화는 중합체 매트릭스로서 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌-기초 중합체, 반사성 충진제 물질로서 타이타니아(바람직하게 루틸 타이타니아) 및 금속 산화물 상승제의 입자와 할로겐화 유기 화합물 켄처, 바람직하게는 브롬화 유기 화합물 켄처를 포함하는 연소-지연제 물질을 제공한다.
광택제
본 발명의 다른 견지는 전자기 스펙트럼(300-400나노미터의 파장) 범위의 자외선 범위내의 방사 에너지를 흡수하고 이러한 에너지를 스펙트럼의 파란색 범위의 가시광선(400-470나노미터의 파장)으로 방출하는 형광 물질로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 광택제를 포함하는 것을 제공한다. 이와 같은 물질의 예로, Eastman Chemical Corp(Kingsport, Tennessee)에서 제조되는 Eastobrite
Figure 112005001269456-pct00005
OB-1 및 OB-3, Ciba Specialty Chemicals(Basel, Switzerland)에서 제조되는 Uvitex
Figure 112005001269456-pct00006
-OB, Uvitex
Figure 112005001269456-pct00007
-MD 및 Clariant(Muttenz, Switzerland)의 Leucopure
Figure 112005001269456-pct00008
EGM, Hostalux KCB 및 Hostalux KSB를 포함한다. 유용한 광학 광택제는 일반적으로 컨쥬게이션된 유기 분자 또는 올리고머에 기초한다. 유용한 화합물 부류의 예는 4,4'-비스(2-벤즈옥사졸일)스틸벤과 같은 스틸벤 단편 또는 그 유사물을 함유하고 있는 것들이다.
루틸 타이타니아가 충진제로서 사용되는 경우, 약 420나노미터이하의 파장에서 충진제의 광학적 흡수는 광택제의 작용을 방해할 수 있다. 상대적으로 표면 근처에 있는 광택제 부분은 상기 광택제의 발광을 활성화시키기에 충분한 자외선에 노출된다. 낮은 TiO2-적재 수준에 일반적으로 사용되는 것보다 다소 높은 수준의 광택제가 요구될 수 있다(예, 250ppm대신 1000ppm). 또한 상기 광택제의 최고 흡수 파장은 상대적으로 420나노미터 근처이며(예, 약 400나노미터) 그리고 최고 발광 파장은 420나노미터이상(예, 약 450나노미터)이 바람직하다.
여러가지 부가적인 임의의 첨가제가 또한 선택된 중합체의 필요조건 및 이들을 사용 환경에 따라 열가소성 또는 열경화성 조성물에 편입될 수 있다. 이러한 예는 항산화제, 광안정화제, 자유 래디컬 스캐빈져 및 UV 흡수제를 포함한다. 항산화제는 페놀 및 Ciba Specialty Chemicals (Basel, Switzerland)의 Irganox 1010을 포함하는 힌더드 페놀과 같은 화합물, 황화물, 오르가노보론 화합물, 오르가노포스포러스 화합물, 상품명 Irganox 1908인 Ciba Specialty Chemicals에서 이용가능한 N,N'-헥사메틸렌비스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시히드로신남아미드)를 포함한다. ABS와 함께 사용하기에 특별히 추천된 새로운 항산화제 제품은 Ciba Specialty Chemicals의 Irganox 1141이다. 광안정화제 및 보다 상세히 힌더드 아민 광 안정화제로 이에 한정하는 것은 아니지만 Cytec Industries of Kalamazoo, Michigan으로부터 이용가능한 상품명 Cyasorb UV3346, 폴리[6-모르폴리노-s-트리아진-2,4-디일)[2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)이미노]-헥사메틸린] 및 Clariant (Muttenz, Swizerland)로 부터 이용가능한 Hostavin N-30을 포함한다. 적절한 자유 래디컬 스케빈져는 산소, 힌더드 아민 광 안정화제, 힌더드 페놀, 2,2,6,6-테트라메티-1-피페리디닐옥시 자유 래디컬(TEMPO) 등을 포함한다. UV 흡수제는 벤조트리아졸, 히드록시벤조페논 등을 포함한다. 이러한 첨가제는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0-6% 및 바람직하게는 약 0.1-1%의 양으로 포함될 수 있다. 바람직하게 전체 조성물의 모든 성분들은 서로 혼합되어 존재하며 그리고 가장 바람직하게는 실질적으로 단일 혼합물로 존재한다.
하기 실시예는 본 발명의 특정 견지를 설명하는 여러가지 조성물 및 제조된 물품(시험 플래크(plaque))에서 성형 조성물의 특정 성분의 전체 반사성에 미치는 영향을 비교하여 나타낸다.
하기 실시예와 표 및 청구범위에 포함되는 본 명세서에 언급된 가연성 측정은 Underwriters Laboratory 표준 시험, UL 94에 따라 상기 조성물로 성형된 막대상에서 수행되었다. 시험 방법은 Underwriters Laboratories, Northbrook, Illinois에서 출판된 "UL 94 Standard for Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances", 4th Ed., 1991,6,18("UL 94 시험 방식")에 설명되어 있다.
UL 94 시험 방식중에서, Horizontal Burning Test(94HB)가 UL 94 시험 방식의 6 파트에 따른 특정 시간동안 특정 습도 및 온도에서 이루어짐으로써 예비조건화된 물질의 3개의 시료 막대에서 수행된다. 상기 시료는 길이 125mm 및 폭 13mm로 절단되고 한쪽 말단에 수평 위치로 종축으로 고정되며 다른 말단에서 메탄 가스 버너로 점화된다. 만일 3-13밀리미터("mm") 두께의 3 시료가 75mm 스팬에 걸쳐 분당 최대 40mm의 연소 속도를 갖는 경우 94HB의 분류(수평 연소)를 얻을 수 있다. 3.0mm 두께미만의 시료에 대하여, 94HB 분류에 대한 최대 허용 연소 속도는 75mm 스팬에 걸쳐 분당 75mm이다. 시료의 100mm 길이가 연소되기전에 연소가 중단되는 시료는 또한 94HB로 분류된다.
또한 UL 94 시험 방식은 5개의 예비조건화된(상기 Horizontal Burning Test) 길이 125mm 및 폭 13mm의 시험 막대에서 수행되는 Vertical Burning Test에 제공된다. 최대 두께는 13mm이며 최대 및 최소 두께의 시료가 시험된다. 상기 시료는 코튼 인디케이터위의 보다 낮은 말단부 300mm에 수직으로 배치된 종축에 위치하는 시편의 상부 6mm에 지지 클램프로 고정된다. 상기 코튼 인디케이터는 흡수제, 50×50㎣의 얇은 100% 코튼 0.08그램이하의 수평층이며 6mm의 최대 두께를 갖는 것이다. 메탄 버너 연소는 상기 시료의 바닥부 가장자리의 중간지점에 10초동안 적용된 다음 제거되고 그리고 후연소 시간(버너 연소의 제거후 계속되는 연소)이 측정된다. 후연소가 멈출때, 연소의 2차 적용은 10초동안 이루어지며 그 다음 후연소 및 후방열 시간은 연소가 제거된 시간으로 부터 측정된다.(후방열은 연소의 중단후 또는 만일 연소가 일어나지 않는 경우, 버너 연소의 제거후 물질이 지속적으로 방열하는 것이다.) 만일 후연소 시간 및 후방열 시간이 UL 94 시험 방식의 표 8.1의 일차 컬럼에 주어진 값을 초과하지 않는 경우, 그리고 만일 상기 시료가 지지 클램프까지 후연소 또는 후방열하지 않고 그리고 입자 또는 드립을 연소함으로써 상기 코튼 인디케이터가 점화되지 않는 경우, 94V-O 분류(불연성)가 얻어진다. Vertical Burning Test에 의해 94V-O, 94V-1 및 94V-2의 3가지 분류가 가능하다. 94V-O 분류에 대한 최대 허용 시간은 일차 또는 이차의 각 연소 적용후 어떠한 하나의 시료에 대하여 최대 10초의 후연소 시간("tAF"), 모두 5 시료에 대하여 총 50초의 후연소 시간("tAF-5") 및 어떠한 하나의 시료에 대하여 최대 30초의 총 후연소시간 및 후방열시간("tAF/AG")이며 시료의 상위 말단에 지지 클램프까지 어떠한 시료도 후연소 또는 후방열되지않고 그리고 시료의 입자 또는 드롭 연소에 의해 코튼 인디케이터의 점화가 이루어지지 않는다. 94V-1 분류에 필요한 조건은 최대 30초의 tAF, 최대 250초의 tAF-5, 최대 60초의 tAF/AG이며, 시료의 상부 말단에 지지 클램프까지 어떠한 시료도 후연소 또는 후방열되지않으며, 그리고 시료의 입자 또는 드롭 연소에 의해 코튼 인디케이터의 점화가 이루어지지 않는 것이다. 코튼 점화기의 점화가 상기 시료의 입자 또는 드롭을 연소시킴으로서 이루어지는 것을 제외하고, 만일 94V-1 분류화에 대한 모든 필요조건이 만족하는 경우에 94V-2 분류가 얻어진다.
상기 표 및 본 명세서 어느 부분 및 청구범위에서, 모두 UL94 시험방식에 따라 "HB"=94HB, "V-O"=94V-O, "V-1"=94V-1이며 "V-2"=94V-2이다. "최소 V-1"의 분류는 V-1 또는 V-0의 분류를 의미한다. 가연성 범위를 나타내는 하기 모든 표는 가장 높은 등급으로 여겨지는 V-O 등급인 시료에 의해 얻어진 가장 높은 분류(최상의 방염)를 나타낸다. 만일 등급 표시가 없는 경우("NR"), 시험된 시료는 특정 시험에서 어떠한 UL 등급도 얻지못한 것을 의미하며, 이는 실질적인 용어로 시험된 시료의 연소 및/또는 발광이 UL 시험 기준에 명시된 어떠한 것에 미달되는 시간동안 지속됨을 의미한다.
실시예 1
반사 ABS 조성물의 시료는 고 광택 ABS 수지와 분산을 돕는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 여러가지 양의 표면 개질된 루틸 타이타니아를 고-전단 혼합함으로써 제조된다. 상기 ABS 중합체는 Dow Chemical Company of Midland, Michigan의 Magnum 9010로서 HB(수평 연소)의 UL-94 표준에 따른 가연성을 갖는 고-광택 물질이었다. 상기 타이타니아는 Millenium Inorganic Chemicals Co. of Hunt Valley, Maryland의 TiONA
Figure 112001018830117-pct00009
RCL-4이었다. 상기 ABS 조성물의 플라크는 각각 광택 마감 및 무 광택 마감된 부분을 가진 주형으로 상기 혼합 수지로 부터 성형되었다. 반사율 측정은 Minolta 반사측정기, Model CM-508d를 이용하여 상기 플라크(1.9mm)의 광택 부분에서 이루어졌으며 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이러한 측정은 반사율에 대한 확산 반사 및 정 반사 기여도를 모두 합하였으며 인체 눈의 상대적인 반응으로 칭량되었다. 고 적재의 타이타니아가 이루어짐에 따라, 약 25중량%의 적재이상에서 반사율이 평등해지거나 또는 포화가 나타났다.
시료 번호 1-1 1-2 1-3
가연성 HB HB HB
타이타니아(중량%) 6.70% 18.00% 30.50%
총 반사율*(%) 92.28 95.26 96.33
* 시험 플라크의 광택 부분으로 부터 확산 반사 + 정 반사의 평균값
표 1의 데이타를 도 4로 도시화하였으며, 여기서 전체 반사율은 수직축에 나타내었으며 시료에서 티타늄의 중량%는 수평축에 나타내었다. 도 4는 타니타니아의 중량이 증가함에 따른 전체 반사율의 증가를 그래프로 보여준다.
실시예 2
방염 반사성 ABS 조성물의 3 시료를 실시예 1에 사용된 고 광택 ABS 수지와 표면처리된 루틸 타이타니아를 혼합함으로써 제조하였다. 시료중 2개는 2개의 방염 첨가제와 혼합되었으며, 그 중 1개(FR1)는 높은 착색력을 갖는 미세 분말 형태의 안티모니 트리옥사이드를 포함하는 상승제이었다. 다른 연소 반응지연제(FR2)는 Great Lakes Chemical Co. of Wilmington, Delaware의 FF680인 비스(트리브로모페녹시)에탄을 포함하는 브롬화 유기 화합물이었다. 그 다음 상기 방염제 혼합된 수지는 상기 루틸 타이타니아와 혼합되었다. 플라크는 각각 광택 마감 및 무 광택 마감된 부분을 가진 주형으로 상기 혼합 수지로 부터 성형되었다. 반사율 측정은 실시예 1에 기술된 Minolta 반사측정기를 이용하여 1.9mm의 두께를 갖는 상기 플라크의 광택 부분에서 이루어졌으며 그 결과를 표 2에 나타내었다. 이러한 측정은 반사율에 대한 확산 반사 및 정 반사 기여도를 모두 합하였다. 주어진 고정양의 타이타니아에서(18중량%) 상기 연소 반응지연제는 전체 반사율을 현저히 감퇴시켰음을 알 수 있었다. 95%에 가까운 값으로 반사율을 되돌리는데 현저히 보다 많은 타이타니아가 첨가되는 것이 요구되었다(30.5중량% 대 18중량%).
실시예 2의 시료에 대한 반사율 시험 결과 및 UL94 시험 방식 결과는 다음과 같다. 본 실시예에 보고된 반사 시험 및 하기 실시예는 달리 표기하지 않는한 실시예 1에 기술된 바와 같이 수행되었다.
시료 번호 2-1 2-2 2-3
가연성 HB V-0 V-0
타이타니아(중량%) 18.0% 18.0% 30.5%
FR1(Sb2O3, 중량%) 없음 4.9% 4.2%
FR2(FF680, 중량%) 없음 18.0% 15.3%
총 반사율* 95.26 93.96 94.62
* 시험 플라크의 광택 부분으로 부터 확산 반사 + 정 반사의 평균값
표 2는 시료 2-1은 94V-O 등급이 아닌 94HB 등급을 얻었지만, 반면에 시료 2-2 및 2-3은 94V-O 등급을 얻었다.
실시예 3
다른 매트릭스 수지를 이용한 반사 조성물의 시료가 혼합되었다. 시료 3-1은 실시예 1에 사용된 통상의 고-광택 ABS 수지(Dow Chemical's Magnum 9010)으로부터 혼합되었으며, 그리고 시료 3-2는 BASF Inc. of Ludwigshafen, Germany and Mount Olive, New Jersey의 ABS(Terlux 2802TR)의 스페셜 투명 등급으로부터 혼합되었다. 두개의 수지는 모두 분산을 돕는 표면-개질된 루틸 TiO2, Millennium Inorganic Chemicals Co.로 부터 얻은 TiONA
Figure 112001018830117-pct00010
RCL-4가 하기 표 3에 나타낸 양으로 혼합되었다. 플라크는 각각 광택 마감 및 무 광택 마감된 부분이 형성된 주형으로 상기 혼합 수지로 부터 성형되었다. 반사율 측정은 실시예 4에 정의된 MacBeth 반사측정기를 이용하여 상기 플라크의 1.9mm 두께의 광택 부분에서 이루어졌다. 이러한 시험으로 부터 얻은 결과를 도 5에 도시화하였으며, 여기서 총 반사율(시험 플라크의 광택 부분으로 부터 확산 반사 + 정 반사의 평균값)은 수직층에 그리고 반사된 광의 파장은 수평층에 도시하였다. 상기 파장범위에 걸친 평균 총 반사값을 가연성 시험 결과와 함께 표 3에 나타내었다. 표 3에 나타낸바와 같이, 가시광선범위에 걸친 평균 반사율에 대한 결과가 유사함에도 불구하고, 도 5에 나타낸 바와 같이 스펙트럼 결과는 시료 3-2의 투명 ABS 조성물에 대한 파장에 보다 일정함을 알 수 있었다. 보다 일정한 스펙트럼 반사는 이와 같은 반사물을 사용하는 광 고정물이 램 프의 색 온도에 보다 근접한 효과적인 색 온도로 광을 공급할 수 있도록 한다.
시료 번호 3-1 3-2
타이타니아(중량%) 18.0% 25.0%
총 반사율* 95.26 95.8
* 시험 플라크의 광택 부분으로 부터 확산 반사 + 정 반사의 평균값
실시예 4
실시예 2의 결과는 ABS에 대한 방염 첨가제가 상기 제조된 조성물의 반사율에 현저한 해로운 영향을 미침을 나타내었다. 따라서, 다수의 택일적인 방염 첨가제는 높은 순백, 우수한 열안정성, 우수한 UV 안정성 및 일부 예에서 우수한 흐름 및 충격-증강 성능을 갖는 것에 기초하여 가능한 선택물로 밝혀졌다. 일련의 이와 같은 조성물이 하기 표 4A에 열거된 바와 같이 선택된 브롬화 방염제 화합물과 함께 실시예 1에 기술된 ABS 수지와 표면-처리된 타이타니아의 고 전단 혼합에 의해 제조되었으며, 여기서 연소 반응지연제의 화학명 및 공급처는 하기 표 4에 주어진다.
FR 종류 화학명 공급처
FF-680 비스(트리브로모페녹시)에탄 Great Lakes Chemical Co. of Wilmington, DE
Saytex 8010 소유주의 방향족 브로마이드 Albernarle Co. of Baton Rouge, LA
F-2016 브롬화 에폭시(1600MW) AmeriBrom Co. of New York, NY
FR-1808 옥타브로모트리메틸페닐인데인 AmeriBrom Co.
연소 반응지연제는 중량 기준으로 브로민 함량에 대하여 매우 개략적으로 비례적이다. 흐름 증강은 방염제 물질이 공정도중에 매트릭스 중합체의 최소 하나의 상으로 융해 및 용해되거나 합금될 수 있는지에 따라 예측된다. 흐름 증강은 고 정된 양의 TiO2를 갖는 조성물에 대한 용융도 증강으로 측정될 수 있다. 저온 연화 온도(110℃)를 갖는 비결정형 물질인 F-2016은 ABS와 쉽게 혼합된다. 마찬가지로 이들의 용융점이상으로 가열하면 FF-680 및 FR-1808은 ABS와 혼합된다. 표 4A에 기재된 것 중에, 고 용융점을 갖는 Saytex 8010만이 일반 공정 조건하에서 ABS와 혼합된다. 모든 대체 브롬화 유기물은 FF-680보다 우수한 열안정성을 갖으며 이는 혼합된 수지의 열비중 분석(TGA)동안 5중량% 손실이 발생하는 온도에 의해 입증된다. 상기 TGA는 오븐내에 연소 반응지연제의 시료를 넣고 온븐 온도를 증가시켜 상기 시료를 가열시키고 이때 가열되는동안 상기 시료의 중량을 관찰하며, 그리고 상기 시료의 출발 중량의 5% 중량 손실이 일어나는 온도를 기록한다. 제조자에 의해 제공된 이러한 값을 표 4A에 나타내었다.
[표 4A]
FR 종류(1) 브로민 함량 색상 흐름 Mod** MP ℃ 5중량% 손실에서의 TGA, T V-0 배합*
FF-680 70% 회색이도는백색(off-white) + 225 290℃ 22/6
Saytex8010 82% 백색 - 345 344℃ 등급 없음
F-2016 51% 백색 + - 340℃ 24/12
FR-1808 73% 회색이도는백색 + 247 325℃ 16/8
* V-O 등급을 이루기위해 사용된 FR중량%/Sb2O3중량%. Saytex 8010에 대하여 16/8의 배합은 VO UL-94 등급을 생성하기에 불충분하였다(시료가 타버림).
** 첨가된 연소 반응지연제로 인한 성형 조성물 흐름의 감소는 "-"로 표시된다. 첨가된 연소 반응지연제에 의한 특성의 증강은 "+"로 표시된다.
(1) 표 4 참조
Dow Chemical의 상표 Magnum 9010하에서 ABS 중합체 매트릭스 고형물내에 분산된 여러가지 양의 상기 연소 반응지연제로 제조된 타이타니아-함유 성형 물질에 대한 반사율 결과를 하기 표 4B에 열거하였다. 반사율 측정은 본 실시예의 하기에 기술된 바와 같이 수행되었다. 비교 목적으로, Magnum 9010에 대한 제조자의 규격이 시료 4B-1과 같이 표 4B에 포함된다.
[표 4B - 1 파트]
시료 번호 4B-1 4B-2 4B-3 4B-4
가연성 HB V-0 <V-0 <V-0
반사율*(Minolta) - 94.62% 93.69 93.65
반사율**(MacBeth) - 94.28% 93.3 93.43
타이타니아(중량%) 0 30.50% 22.30% 22.60%
FR1/ATO*** (Microfine/AO5) 0 6% 8% 8%
총 무기물 0 35% 29% 29%
FR2 0 FF680 Saytex 8010 Saytex 8010
FR2중량%*** 0 22% 16% 16%
광택제 0 없음 없음 있음(0.85%)
신장율(%) 40 2.4-4.5 - -
노치드 IZOD 충격 4 4.9-6.5 - -
장력 강도(PSI) 5200 5197-5060 - -

[표 4B - 2 파트]
시료 번호 4B-5 4B-6 4B-7 4B-8
가연성 V-0 V-0 V-0 V-0
반사율*(Minolta) 94.54 94.35% 94.24 93.7
반사율**(MacBeth) 94.33 93.06% 93.8 93.19
타이타니아(중량%) 22.30% 22.60% 22.60% 27.20%
FR1/ATO*** (Microfine/AO5) 12% 12% 8% 8%
총 무기물 32% 32% 29% 33%
FR2 F-2016 F-2016 FR-1808 FR-1808
FR2중량%*** 24% 24% 16% 16%
광택제 없음 있음(0.085%) 없음 있음(0.85%)
신장율(%) 1.56 - - -
노치드 IZOD 충격 0.84 - - -
장력 강도(PSI) 5583 - - -
"-" = 측정하지 않음
* D65 공급원, 2도 각도를 이용한 Minolta로 부터 얻은 확산 + 반사, 평균값
** D65 공급원을 이용한 MacBeth로 부터 얻은 확산 + 반사, 평균값
*** ATO = 안티모니트리옥사이드, 퍼센트는 TiO2의 중량을 포함하지 않는 FR2 및 수지 중량에 기초한다.
**** 퍼센트는 TiO2의 중량을 포함하지 않는 ATO 및 FR2의 중량에 기초한다.
반사율 측정은 MacBeth 기기(Model 7000) 및 Minolta Model CM-508d를 모두 이용하여 이루어졌다. 상기 MacBeth 반사율 측정기는 파장의 작용에 따른 반사율 뿐만 아니라 인체 눈의 반응에 대하여 칭량된 가시광선 스펙트럼에 걸친 반사율의 평균값을 제공하였다. 상기 Minolta 및 MacBeth 기기는 동일한 평균 반사율을 제공하도록 분명히 고안된다. 표 4B에서 주어진 시료에 대하여 수집된 데이타의 차이는 상기 2 기기 및 이들의 교정에 있어서 미미한 차이에 기인한다. 측정은 광택 마감되고 약 1.9mm의 두께를 갖는 평평한 플라크상에서 이루어졌다. 도 6에 시료 4B-2 및 4B-5의 광택 시험 플라크의 총 반사율을 도시화하였다. FF680 연소 반응지연제와 비교시 F-2016 연소 반응지연제의 보다 높은 화이트니스(whiteness) 및 시료 4B-2와 비교시 시료 4B-5에서의 보다 높은 타이타니아 적재는 시료 4B-5에서 가시광선 스펙트럼을 지나는 보다 일정한 형태의 스펙트럼 반응을 제공하였다. 이것을 도 6에 나타내었다.
Saytex 8010(표 4B - 1 파트의 시료 4B-3)은 사용된 적재 수준에서 V-0 연소 반응지연제 등급을 나타내지 못하였다. 다른 모든 조성물은 V-O 가연성 등급을 이루었다. 안티모니 트리옥사이드양은 이것이 V-0 등급을 이루기에 필요한 브롬화 유기 화합물의 양에서 환원되기때문에, 시료 4B-2에 사용된 것이상으로 새로운 조성물에서 증가하였다. 유기 화합물은 열 불안정성, UV 불안정성 및 옐로우니스(yellowness)의 주 원인이기때문에, 필요량은 광학 성능을 향상시키기위해 최소화된다. 광학 성능의 일부 증강은 보다 높은 적재의 안티모니 트리옥사이드와 함께 연소 지연반응제 F-2016(표 4)의 보다 높은 화이트니스는 가시광선에 걸쳐 시료 4B-5에서 보다 시료 4B-5의 성형 물품에 보다 일정한 스펙트럼 반응을 제공하였다는 점에서 시료 4B-5에서 나타났다. 그러나, 4B-5 조성물로 부터 성형된 물품의 기계적 특성은 시료 4B-2에 대한 것만큼 우수하지 않았으며, 이는 표 4에 열거된 파괴에 대한 신장률 및 노치드 IZOD 충격 측정을 비교함으로써 나타난다.
실시예 5
광택제 첨가의 영향은 루틸 티타늄 디옥사이드 6.7중량%를 함유하는 ABS 시료(Magnum 9010)에서 광택제가 없는 것과 광택제 0.17중량%를 갖으며 상기 동일한 양의 루틸 티타늄 디옥사이드를 함유하는 것으로 부터 얻은 결과를 비교함으로써 시험되었다. 이러한 시료는 방염제 물질을 함유하지 않았다. 상기 광택제(Eastman Chemical의 OB-1)는 램프에 의해 방출된 빛에서 스펙트럼의 자외선 부분 및 보라색 부분을 흡수하고 이 빛을 파란 파장으로 재-방출시킨다. 도 7에 수평축상에 반사된 빛의 파장에 대한 총(확산 + 반사) 반사율(실시예 4에 기술된 MacBeth 기기로 측정된 바와 같음)을 수직축에 나타내었다. 반사율은 시험 플라크의 광택 부분으로 부 터 측정되었다. 도 7은 광택제를 함유하는 시료에 대한 파란 파장에서 반사율에 대한 최고 반응을 나타내지만 이것은 약 425나모미터("nm")이하의 빛을 제공하는 비용이 든다. 이러한 시험은 광택제의 첨가는 약 450nm에 집중된 파란 파장에서 반응을 증가시키는 것을 돕고 가시광선 스펙트럼에 걸쳐 반사된 광의 색 온도를 효과적으로 증가시킬 수 있음을 입증한다. 이것은 특정 적용처에 필요한 조건을 만족시키는데 바람직할 수 있다.
실시예 6
ABS/PC 혼합물을 이용한 반사성 조성물의 시료는 방염제 중합체 혼합물인 RTP 2500 FR A(RTP Co. of Winona, Minnesota로 부터 이용가능함)로 제조되었다. 이 혼합물은 폴리카보네이트(약 63중량%), ABS(약 21중량%), 브롬화 유기 연소 반응지연제(약 15중량%) 및 통상의 안정제(약 1중량%)를 함유하였으며 안티모니 트리옥사이드와 같은 상승제는 함유하지 않았다. 이러한 수지는 여러가지 양의 루틸 타이타니아, TiPure
Figure 112001018830117-pct00011
R-104(DuPont)와 혼합되었다. 가연성 측정은 각 조성물에 수직 연소에 대하여 UL-94 표준에 따라 막대 시편상에서 이루어졌다.
플라크는 이러한 타이타니아가 채워진 수지 화합물로 부터 광택 마감이 형성된 주형을 이용하여 성형되었다. 반사율 측정은 약 1.9밀리미터의 두께를 갖는 플라크의 절편상에서 Model 7000 MacBeth 반사율 측정기를 이용하여 이루어졌다. 이러한 측정 결과를 표 5에 나타내었다.
시료 번호 5-1 5-2 5-3
가연성 V-O V-2 등급 없음(NR)
타이타니아(중량%) 19.0% 27.0% 35.0%
총 반사율 95.1% 95.35% 95.4%
이러한 결과는 폴리카보네이트를 함유하지않으며 켄처 및 상승제를 포함하는 방염제 패키지를 사용하는 ABS 수지에 대하여 실시예 2의 표 2에 나타낸 것과 비교될 수 있다. 시료 2-2 및 5-1은 동일한 가연성 등급을 가지며 거의 동일한 타이타니아 함량을 가지지만 시료 5-1은 현저히 보다 높은 반사율(95.1%대 93.96%)을 갖는다. 또한 표 5의 시료는 상대적으로 보다 높은 파란색 반사율을 제공하며 결과적으로 가시광선 스펙트럼에 걸쳐 보다 일정한 반사율을 제공한다.
실시예 7
여러가지 반사성 화합물의 UV 안정성은 수지의 작용 및 TiO2의 타입 및 함량으로 조사되었다. 사용된 수지는 실시예 1의 아크릴로니트릴부타디엔-스티렌("ABS"), 실시예 6의 ABS/PC 및 ABS/폴리비닐클로라이드("ABS/PVC")이었다. 또한 3가지 타입의 루틸 TiO2, TiPure R-104 및 TiPure R-103(DuPont) 및 RCL-4(Millennium Chemicals)가 사용되었다. 이것들 모두 유사한 미세 입자 크기 및 유사한 파란 색조를 가졌다. R-103은 R-104 또는 RCL-4보다 무거운 알루미나 표면막을 가져, 결과적으로 R-103에서는 타이타니아가 제조자에 의해 비-백악 등급으로 지정되는 것이다. 시료중 7-1은 실시예 5에서와 같은 광택제(OB-1)을 포함하였다.
평균 반사율 및 옐로우니스의 초기 측정은 백색에 가까운 불투명 물질의 화이트니스 및 옐로우니스의 지수에 대한 ASTM 표준 시험 방법, ASTM 지정 E-313- 73(1993 재승인됨)에 따라 MacBeth 반사율측정기를 이용하여 성형된 시료의 광택 표면상에서 이루어졌다. 상기 ASTM 표준은 본 명세서에 참고문헌으로 편입되며 본 명세서 및 청구범위에서 "ASTM E-313 시험"으로 간주된다. 상기 ASTM E-313 시험은 플라스틱을 포함하는 특정 백색 및 백색에 가까운 표면의 옐로우니스 또는 화이트니스의 가시 등급과 관련된다. 시험 시료는 측정을 위해 제공되는 부분은 일정하게 착색되고 평평하여야하며(ASTM E-313 시험의 8.1) 그리고 시험 장치는 삼중자극 적분기(tristimulus integrator), 광전자 반사율측정기 또는 공급원, 필터 및 수용기 특성을 갖는 색도계가 장착된 스펙트로포토미터이어야 백색 및 백색에 가까운 시편의 반사율을 전체-스케일 리딩의 1.0%내로 정밀하게 측정하며 이와 같은 시편의 녹색-파란색 반사율 차이를 0.5±내로 정밀하게 측정한다. E-313 시험의 6 단락은 필요한 시험 장치의 내역을 제공한다.
ASTM E-313 시험의 7.1에 나타나 있는, 일차 시험 표준은 상세한 바와 같이 제조된 백색 분말의 반사율 표준 등급의 마그네슘 또는 바륨 술페이트의 정제일 수 있거나 또는 이상적이고 완전한 반사의 완전한 확산 백색 표준이 될 수 있다. ASTM E-313 시험의 7.2에 요구되는 기기 표준은 법랑 금속 플라크, 불투명 백색 유리 또는 상당히 지속적인 반사성 및 표면 단일성을 갖는 다른 이와 같은 재료를 포함한다.
ASTM E-313 시험의 10에 따라 화이트니스 지수("YI") 뿐만 아니라 옐로우니스 지수는 하기에 나타낸 바와 같이 획득된 시험 값으로 부터 계산될 수 있다.
1) 각 표준 및 시편의 리딩을 위해 평균 값을 요구되는 바와 같이 계산한다.
2) 만일 반사율측정기가 사용되는 경우, 그 기기 제조자의 지시에 따라 각 시편의 녹색, G 및 파란색, B 반사율을 계산한다. 보다 명확한 설명이 없는 경우, 시편 반사율은 하기와 같이 계산될 수 있다:
R=cx(Rs/e)
여기서:
R=사용된 필터에 대한 시편의 반사율,
c=상기 시편에 대한 평균 기기 리딩,
e=사용된 표준에 대한 평균 기기 리딩, 및
Rs=사용된 필터에 대한 표준에 부여된 반사율.
3) 그 다음 예로우니스는 다음과 같이 계산된다:
YI=100(1-B/G)
4) 화이트니스 지수는 다음과 같이 계산될 수 있다:
WI=4B-3G
시료 7-10중에 7-1은 상기 언급된 ABS, ABS/PC 및 ABS/PVC 수지 및 상기 언급된 타이타니아를 이용하여 제조되었으며, 상기 시료들의 조성은 하기 표 7B에 나타낸 바와 같다. 1.9mm 두께의 시험 플라크는 각각 광택 및 무 광택 마감된 부분을 갖는 주형으로 상기 화합 수지로 부터 셩형되었다.
그 다음 시료 7-10중에서 시료 7-1의 성형된 플라크는 표 7A에 상세한 바와 같이 웨더오미터(weatherometer)에서 UV에 노출되었다. 적절한 필터를 사용함으로 써, 태양의 스펙트럼 분포와 거의 동등한 UV 공급원이 선택되었다. 상기 플라크는 40℃의 주위 온도로 유지되었으나 표면온도는 60℃의 높은 온도에 이르렀다. 황색화의 시각적 증거는 본 명세서에서 인터벌 1이라고 칭하는 1차(2-파트) 노출 간격후에 모든 시료에서 얻어졌다. 발생된 반사율 및 옐로우니스 변화를 표 7B에 상세하게 나타내었다. 반사율 및 옐로우니스의 계산된 퍼센트 변화를 표 7C에 나타내었다. 측정된 반사율은 실시예 4에 기술된 바와 같은 MacBeth 반사율측정기에 의해 시료 플라크의 광택 부분으로 부터 측정된 총(반사+확산) 반사율이다. 측정된 옐로우니스는 상기 ASTM E-313 시험에 따라 MacBeth 기기에 의해 측정된 것이었다.
[표 7A]
반사성 물질에 대한 웨더오미터 조건
인터벌 1
조건 1 단계 2 단계
시험 챔버 Atlas Ci3000/Xenon Are Lamp Atlas Ci3000/Xenon Are Lamp
기간 72시간 168시간
램프 필터 타입(내부/외부) Borosilicate/Borosilicate 유리 Borosilicate/Borosilicate 유리
조사(340nm에서 W/㎡) 0.55 1.05
검은 판넬(최대, 시료)온도 설정온도 60℃, 실제온도 62℃ 설정온도 60℃, 실제온도 84℃
건구(시료) 온도 40℃(에어 히터 오프) 40℃(에어 히터 오프)
상대습도 30% 30%
싸이클 정보 연속적 노출, 물 분무 없음 연속적 노출, 물 분무 없음
총 노출(kJ) 140 627
시료 조성물이 UV 안정성에 얼마나 영향을 주는지 조사하기위해 다수의 관찰이 이루어졌다. 첫번째 UV 안정성은 ABS/PVC, ABS, ABS/PC의 순서로서 안정성이 낮은 것에서 높은 순서로 수지에 작용하였다. 타이타니아의 타입에 따라, 백악이 없는 등급의 TiO2(R-103)는 백악이 있는 등급(R-104 및 RCL-4)보다 다소 높은 안정성 을 나타내었다. 가장 낮은 정도의 옐로우니스 및 반사율의 최소 퍼센트 변화율이 R-103 TiO2에서 획득되었다. 단연 UV 안정성에 대한 가장 큰 영향은 TiO2의 적재 수준이었다. 보다 높은 수준의 적재가 형성될 수록 현저히 보다 안정한 화합물이 얻어졌으며 이는 표 7B 및 7C로 부터 높은 반사율의 보유 및 감소된 황색화 수준에 있어서 알 수 있다. 그러나, 방염 등급(표 7B)은 상기 조성물에 존재하는 TiO2의 양에 반비례하였다. HB보다 높은 것으로 여겨지는 V-O 및 V-1을 갖는 최상 등급을 획득하였으며 표 7B에 나타내었다. 시료 7-3은 V-O 분류를 갖는 높은 반사율(>95%) 및 황화가 적게 일어나는 경향을 나타내었다. 시료 7-7 및 7-8은 반사율에서 가장 작은 변화율을 나타내었으며, 이는 R-103 타이타니아의 사용은 R-104와 같은 백악이 있는 등급의 타이타니아를 사용하는 시료와 비교시 증가된 UV 안정성을 제공한다는 사실을 입증하는 것이다.
[표 7B]
데이타 요약
시료번호 수지 TiO2(중량%) FR 등급 초기 반사율 인터벌 1** 옐로우니스 초기* 옐로우니스 인터벌 1** 옐로우니스
7-1 ABS RCL-4(7%) HB 95.86 89.389 -12.659 19.088
7-2 ABS RCL-4(30.5%) V-0 94.29 90.927 2.859 12.924
7-3 ABS/PC(1) R-104(19%) V-0 95.02 92.576 2.424 11.773
7-4 ABS/PC(1) R-104(27%) V-2 95.2 93.147 2.384 9.669
7-5 ABS/PC(1) R-104(13%) V-1 93.87 90.901 2.551 13.912
7-6 ABS/PC(1) R-104(23%) V-1 93.86 91.451 2.433 10.268
7-7 ABS/PC(1) R-103(13%) V-1 93.36 91.776 2.7 10.154
7-8 ABS/PC(1) R-103(23%) 측정되 지않음 93.37 92.076 2.609 8.902
7-9 ABS/PVC(2) R-103(27%) - 91.58 87.097 2.75 14.139
7-10 ABS/PVC(2) R-104(27%) - 93.32 89.915 3.137 12.976
* 네가티브(-) 옐로우니스는 파란 색조를 나타낸다.
** 인터벌 1 = 표 7A에 나타낸 바와 같은 1단계 + 2단계
(1) 조성은 실시예 6에 나타내었다.
(2) 부가적인 방염제를 함유하는 PVC와 ABS의 혼합물.
본 발명은 이들의 특정 구체화와 관련되어 기술되었으나, 상기한 기술을 읽고 이해하는 경우 명확해질 것이며, 본 발명의 다른 구체화가 이 기술분야에 숙련된 자에의해 이루어질 수 있으며 그리고 이와 같은 구체화를 청구범위의 견지내에 포함시키는 것으로 의도된다.

Claims (35)

  1. 분산되어 있는 방염물질을 갖는 열가소성 혹은 열경화성 중합체 매트릭스와 분산된 반사 충진제 입자로된 복합물을 포함하여 구성되며,
    상기 반사 충진제는 티타니아, 징크 술파이트 및 스트론튬 티타네이트로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 유전물질을 포함하며, 상기 충진제 입자의 크기 범위는 충진제가 티타니아를 포함하는 경우, 상기 티타니아 입자의 최소 약 60중량%는 직경이 약 0.12-0.44미크롱이며; 충진제가 징크 술파이드를 포함하는 경우, 상기 징크 술파이드 입자의 최소 약 60중량%는 직경이 약 0.17-0.65미크롱이며; 충진제가 스트론튬 티타네이트를 포함하는 경우, 상기 스트론튬 티타네이트 입자의 최소 약 60중량%는 직경이 약 0.16-0.62미크롱이며, 상기 충진제는 복합물의 총 반사율을 증가시키기에 충분한 정도로 복합물의 다른 성분들의 유효 굴절율과 다른 굴절율을 갖으며;
    충진제와 방염물질은 평평한 시편으로 부터 측정한 가시광선 범위에서 물품의 평균 총 반사율이 최소 약 93%가 되는 양으로 존재하고 충분히 분산된 광-반사 물품.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 방염물질은 (ⅰ) 금속 산화물 상승제 입자 및 (ⅱ) 할로겐화된 유기 화합물 켄쳐(quencher)를 포함하며, 방염물질은 방염성 물질이 부족한 동일한 물품에 비하여 물품의 가연성을 감소시키기에 충분한 양으로 존재하며,
    충진제 및 방염물질은 평평한 시편에서 총 반사율로 측정한 약 400-700㎚ 파장범위에서의 물품의 빛에 대한 평균 반사율이 최소 약 93%가 되도록하는 양으로 존재함을 특징으로 하는 물품.
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 방염물질은 물품의 가연성이 UL-94 분류의 최소 V-1까지 감소되기에 충분한 양으로 존재함을 특징으로 하는 물품.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 상승제는 하나 또는 그 이상의 안티모니 트리옥사이드, 안티모니 펜톡사이드 및 소디움 안티모네이트로 구성되는 그룹으로 부터 선택되며, 상기 켄쳐는 브롬화된 유기 화합물을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 상승제는 안티모니 트리옥사이드를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  6. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 방염제는 하나 또는 그 이상으로 데카브로모디페닐옥사이드, 옥타브로모디페닐옥사이드, 테트라브로모비스페놀 A, 비스(트리브로모페녹시)에탄, 브롬화된 에폭시 테트라브로모비스페놀 A, 테트라브로모비스페놀 A 디글리시딜에테르, 에틸렌비스테트라브로모프탈아미드, 셉타브로모트리메틸페닐 인단 및 옥타브로모트리메틸페놀 인단으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 물품.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 켄쳐는 비스(트리브로모페녹시)에탄을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 2항에 있어서, 상기 상승제는 안티모니 트리옥사이드를 포함하며 상기 켄쳐는 비스(트리브로모페녹시)에탄을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  11. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 충진제는 루틸 티타니아를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 굴절율이 약 1.48-1.60인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체와 폴리카보네이트 중합체의 혼합물을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체 약 10-50중량% 및 폴리카보네이트 중합체 약 40-90중량%를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  15. 제 1항에 있어서, 나아가, 전자 스펙트럼의 자외선 영역(약 300㎚-400㎚파장)에서 방사에너지를 흡수하고 상기 방사 에너지를 전자 스펙트럼의 청색영역(약 400㎚-470㎚ 파장)에서 가시광으로 방출하는 형광(fluorescent)물질인 컨쥬게이션 된(conjugated) 혹은 부분적으로 컨쥬케이션된 유기 화합물로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 광택제(brightener)를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  16. 제 1항 또는 2항에 있어서, 포위물(enclosure)내에 위치되는 광원으로 부터 빛을 수신하고 구멍을 통해 빛을 방출하는 크기 및 형태로 포위물에 형성된 최소 하나의 구멍을 갖는 광-반사 포위물을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  17. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(메틸펜텐), 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리(비닐 클로라이드), 염소화 폴리에틸렌 및 이들의 치환된 유도체, 공중합체, 혼합물 및 합금으로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 물품.
  18. 제 16항에 있어서, 상기 충진제는 티타니아, 징크 술파이드 및 스트론튬 티타네이트로 구성되는 그룹으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 물품.
  19. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 삼중합체, 이들의 치환된 유도체, 혼합물 및 합금으로 구성되는 그룹으로 부터 선택되며, 상기 충진제는 티타니아를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 충진제는 루틸 티타니아를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 물품의 약 50-94중량%의양으로 그리고 상기 루틸 티타니아는 물품의 약 6-50중량%의 양으로 존재하며, 중합체 매트릭스 및 루틸 티타니아 각각 혹은 이들 모두의 양은 방염물질이 물품의 가연성을 감소시키기에 충분한 양으로 존재하도록 조절됨을 특징으로 하는 물품.
  22. 제 16항에 있어서, 상기 충진제 입자의 크기 범위는 충진제가 티타니아 입자를 포함하는 경우, 티타니아 입자의 최소 약 60중량%는 직경이 약 0.12-0.44미크롱이며; 충진제가 징크 술파이드 입자를 포함하는 경우, 징크 술파이드 입자의 최소 약 60중량%는 직경이 약 0.17-0.65미크롱이며; 충진제가 스트론튬 티타네이트 입자 를 포함하는 경우, 스트론튬 티타네이트 입자의 최소 약 60중량%는 직경이 약 0.16-0.62미크롱임을 특징으로 하는 물품.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 충진제는 필수적으로 루틸 티타니아로 구성되며, 물품의 약 6-50중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 물품.
  24. 제 2항 또는 4항에 있어서, 상기 상승제는 안티모니 트리옥사이드를 포함하며 상승제 입자의 최소 약 60중량%는 직경이 약 0.18-0.72미크롱이 되는 크기범위를 갖음을 특징으로 하는 물품.
  25. 제 2항 또는 4항에 있어서, 상기 상승제는 물품의 약 4-12중량%의 양으로 존재하며, 상기 켄쳐는 물품의 약 10-25중량%의 양으로 존재함을 특징으로 하는 물품.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 상승제는 안티모니 트리옥사이드를 포함함을 특징으로 하는 물품.
  27. 제 2항 또는 4항에 있어서, 상기 매트릭스 중합체로서 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌, 이들의 치환된 유도체, 혼합물 및 합금 약 31-70중량%;
    상기 충진제로서 루틸 티타니아 약 15-30중량%;
    상기 상승제로서 안티모니 트리옥사이드 약 3-5중량%;
    켄쳐로서 하나 또는 그 이상의 데카브로모디페닐옥사이드, 옥타브로모디페닐옥사이드, 테트라브로모비스페놀 A, 비스(트리브로모페녹시)에탄, 방향족 브로마이드, 브롬화된 에폭시, 셉타브로모트리메틸페닐 인단 및 옥타브로모트리메틸페닐 인단으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 브롬화된 유기 화합물 약 12-24중량%;
    를 포함하여 구성되며,
    이 때, 상기 매트릭스 중합체 및 충진제 각각 혹은 모두의 양은 방염물질이 물품의 가연성을 감소시키기에 충분한 양으로 존재하도록 조절됨을 특징으로 하는 물품.
  28. 제 1항, 2항 및 4항중 어느 한항에 있어서, 상기 물품은 반사율이 최소 약 94%임을 특징으로 하는 물품.
  29. 제 1항, 2항 및 4항중 어느 한항에 있어서, 상기 물품은 반사율이 최소 약 95%임을 특징으로 하는 물품.
  30. 유효 굴절율 n1인 열가소성 혹은 열경화성 중합체 및 임의로 유기 방염제를 함께 포함하며, 중합체 매트릭스에는 굴절율 n2인 반사 충진제 입자가 분산되며, 이때, 충진제 입자의 크기 범위는 입자의 최소 약 60중량%는 직경이 약 D-4D이며, 이때 D = λ。/πn1δ이고, λ。은 반사되는 광 범위의 평균 자유-공간 파장이며, δ= │n2-n1│인 매트릭스이고; 및
    평평한 시편에서 총 반사율로 측정한 약 400-700㎚ 파장범위에서의 물품의 빛에 대한 반사율이 최소 약 93%가 되도록하는 양으로 존재하는 충진제를 포함하여 구성되는 광-반사 물품.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 입자의 최소 약 80중량%는 입자직경이 약 D-4D임을 특징으로 하는 물품.
  32. 제 30항에 있어서, 상기 충진제 입자는 서로간의 평균거리 최소 약 3λ。로 매트릭스에 분산됨을 특징으로 하는 물품.
  33. 제 30항에 있어서, 상기 중합체 매트릭스는 UL-94 분류에 의한 최소 V-1의 가연성을 갖는 방염 열가소성 혹은 열경화성 화합물임을 특징으로 하는 물품.
  34. 제 30항에 있어서, 상기 열가소성 혹은 열경화성 화합물은 ASTM D 1925-70시험법에 따라 측정한 황화지수가 10미만으로 실질적으로 황색조를 띄지 않음을 특징으로 하는 물품.
  35. 제 30항에 있어서, δ는 약 0.5 이상임을 특징으로 하는 물품.
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