KR100858646B1 - 도광체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 입광면(light-entry surface)과 하나 이상의 출광면(light-exit surface)을 가지며, 입광면에 대한 출광면의 면적비가 4 이상이고, 두께가 2mm 이상인 도광층을 하나 이상 포함하며, 상기 도광층이, 이의 중량을 기준으로 하여, 폴리메틸 메타크릴레이트 60중량% 이상과 평균 직경 범위가 0.3 내지 20㎛인 구형 황산바륨 입자 0.001 내지 0.08중량%를 포함함을 특징으로 하는 도광체에 관한 것이다.
도광체, 도광층, 입광면, 출광면, 폴리메틸 메타크릴레이트, 구형 황산바륨 입자, 아크릴계 수지, 간접 조명장치.

Description

도광체 및 이의 제조방법{Light conducting body and method for the production thereof}
본 발명은 하나 이상의 입광면(light-entry surface)과 하나 이상의 출광면(light-exit surface) 및 두께 2mm의 도광층을 가지며, 입광면에 대한 출광면의 면적비가 4 이상인, 도광체에 관한 것이다.
이러한 도광체는 그 자체로 공지되어 있다. 예를 들면, 투명 기판에 다수의 노치(notch)가 제공될 수 있으며, 이들 노치에서 광이 전파 방향에 대하여 수직으로 추출된다. 이러한 도광체는 유럽 공개특허공보 제800 036호의 주제이다. 그러나, 노치의 적용에는 비용이 많이 들어 대안이 필요하다.
또한, 산란체로서 중합체 입자를 사용하는 도광체가 유럽 공개특허공보 제656 548호에 공지되어 있다. 이들 도광체는 내후성 문제를 갖는다. 특히, 강한 자외선이 가소성 입자들을 분해시켜 황색조로 유도한다. 이러한 황색조는 색상이 불균일하다는 인상을 주므로 도광체로서 사용하기에 매우 부적합하다.
추가로, 폴리메틸 메타크릴레이트로 이루어지고 입자를 함유하지 않는 도광층과, 이러한 도광층 위에 도포된, 확산 배열된 층을 갖는 도광체가 유럽 특허공보 제1 022 129호에 공지되어 있다. 확산 배열된 층은 두께가 10 내지 1500㎛의 범위이고 황산바륨 입자를 포함한다. 상기 원리에 따르면, 광은 PMMA 도광층을 통해 유도되고 확산 배열된 층을 통해 추출된다. 그러나, 확산 배열된 층과의 계면을 침투하여 전파 방향에 대하여 수직인 광만이 산란되기 때문에, 광 추출은 거의 조절될 수 없다. 따라서, 이는 도광층 내에 섭동을 수반하지는 않으나, 오히려 후방 반사를 확산시킨다. 또한, 상기 문헌의 실시예에 의해 실증되는 바와 같이, 광 강도 감소가 매우 크다.
이는 광원으로부터 먼 거리에서 낮은 휘도를 수반하여, 여러 용도에서 불충분하다.
또한, 유럽 특허공보 제1 022 129호에 따르는 도광체는 광원으로부터 먼 거리에서의 낮은 휘도로 인해 광에 대한 출광면 상의 스크래치 형성과 관련하여 매우 민감한 영향을 받는다. 이러한 스크래치는 풍화 작용 뿐만 아니라 기계적 작용에 의해서도 생성될 수 있다. 이들 스크래치가 광을 산란시킨다는 사실은 이 경우 문제가 된다. 유럽 공개특허공보 제800 036호의 교시는 이러한 원리에 기초한다. 이들 결함은 높은 수준의 광 추출에서는 특별히 주목되지 않는다. 그러나, 낮은 휘도에서는, 이들 결함은 섭동(perturbation)으로서 나타난다.
따라서, 본원에서 인용되거나 논의된 선행기술을 고려하면, 본 발명의 목적은 특정 내후성을 갖는 도광체를 제공하는 것이다. 이러한 경우에, 도광체는 노치가 판에 적용될 필요없이 요건에 적응될 수 있는 광 추출을 허용해야 한다.
더욱이, 휘도는 출광면의 전체 면적에 걸쳐서 가능한 한 일정해야 한다.
본 발명의 또 다른 목적은, 도광체가 높은 내구성, 특히 자외선에 대한 높은 내성을 갖는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 특히 간단한 방식으로 생성될 수 있는 도광체를 제공하는 것이다. 예를 들면, 특히 압출, 사출 성형 및 캐스팅 공정에 의해 도광체를 생성하는 것이 가능해야 한다.
따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 저렴한 비용으로 생성될 수 있는 도광체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 탁월한 기계적 특성을 나타내는 도광체를 제공하는 것이다. 이러한 특성은, 특히 도광체가 충격에 대하여 높은 안정성을 가질 필요가 있는 응용 분야에 대하여 중요하다.
본 발명의 또 다른 목적은 크기와 형태에 관한 요건에 용이하게 부합할 수 있는 도광체를 제공하는 것이다.
이들 목적, 및 실제로 명백하게 언급되지 않을지라도 본원에서 논의된 문맥 또는 이로부터의 필연적 결과로부터 명백한 것으로 추정될 수 있는 기타 목적은 청구의 범위 제1항에 기재된 도광체에 의해 성취된다. 본 발명에 따른 도광체의 적당한 요건은 청구의 범위 제1항을 언급하는 종속항에서 보호된다.
제조방법에 대하여, 청구의 범위 제11항 및 제12항은 기본 목적에 대한 해결책을 제공한다.
도광체의 도광층의 중량을 기준으로 하여, 폴리메틸 메타크릴레이트 60중량% 이상과 평균 직경 범위가 0.3 내지 20㎛인 구형 황산바륨 입자 0.001 내지 0.08중량%를 포함하고 두께가 2mm 이상인 도광층을 하나 이상 포함하는 도광체가 하나 이상의 입광면과 하나 이상의 출광면을 가지며, 입광면에 대한 출광면의 면적비가 4 이상이라는 사실은, 특히 내후성이 높은 도광체를 생성하는 것을 가능케 한다.
본 발명에 따른 측정은, 특히 이하의 이점을 제공한다:
- 본 발명의 도광체는 특히 간단한 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들면, 도광체는 압출, 사출 성형 및 캐스팅공정에 의해 생성될 수 있다.
- 본 발명에 따른 도광체는 자외선에 대하여 높은 내성을 나타낸다.
- 또한, 본 발명에 따른 도광체는 휘도 분포가 특히 균일하다. 이 경우, 상이한 크기의 도광체는 광 밀도 분포를 특정 범위로 결정짓지 않고 생성될 수 있다.
- 더욱이, 본 발명의 도광체는 특히 일정한 색상의 광을 나타내므로, 광원으로부터의 거리가 멀어져도 황색상의 인상을 전혀 주지 않는다.
- 도광체의 휘도가 요건에 부합할 수 있다.
- 본 발명의 도광체는 기계적 특성이 양호하다.
본 발명에 따른 도광체의 도광층은, 이의 중량을 기준으로 하여, 구형 황산바륨 입자를 0.001 내지 0.08중량%, 바람직하게는 0.001 내지 0.06중량%, 특히 바람직하게는 0.001 내지 0.04중량% 갖는다.
본 발명의 범위 내에서 "구형"이라는 용어는, 공(ball) 형태 이외의 다른 형태를 갖는 입자들이 상기 제조방법으로부터 수득될 수 있다는 점과 수득된 입자 형태가 이상적인 공 형태로부터 벗어날 수 있다는 점이 본 분야의 숙련가에게 명백하기는 하지만, 입자가 바람직하게는 공 형태임을 의미한다.
따라서, "구형"이라는 용어는 입자의 최소 치수에 대한 최대 치수의 비가 4 이하, 바람직하게는 2 이하임을 의미하며, 이들 치수는 각각 입자 덩어리의 중심을 통해 측정된다. 유리하게, 입자 수로 표현하여, 70% 이상, 특히 바람직하게는 90% 이상이 구형이다.
황산바륨 입자는 평균 직경(중량 평균) 범위가 0.3 내지 20㎛, 바람직하게는 0.7 내지 6㎛, 특히 1.4 내지 3.5㎛이다. 보다 유리하게는, 입자의 75%는 0.3 내지 6㎛의 범위이다. 입자 크기는 X-선 침강분석기에 의해 결정된다. 이 경우, 중력장에서의 황산바륨의 침강 거동은 X-선에 의해 연구된다. 입자 크기는 X-선 투명도의 도움을 받아 추론된다[X-선 흡수 원리는 액체 속의 입자가 스토크 법칙(Stokes' law)에 따라 침강되는 경우, 질량 농도의 변화를 직접적으로 측정하기 위해 사용된다].
상술한 특성을 갖는 황산바륨 입자는 그 자체로 공지되어 있으며, 이들은 특히, 독일 데-47184 뒤스부르크에 소재하는 자히틀레벤 케미 게엠베하(Sachtleben Chemie GmbH)가 시판한다. 게다가, 각종 제조방법이 공지되어 있다.
본 발명의 특정 양태에 따르면, 이들 입자는 황산바륨 입자의 현저한 응집 또는 엉김 없이 가소성 매트릭스 내에 균일하게 분포된다. "균일하게 분포된"은 가소성 매트릭스 내부의 황산바륨의 농도가 본질적으로 일정함을 의미한다. 가소체가 생성되는 방식에 따라서, 가소성 매트릭스 내의 입자의 상기 분포를 보장하기 위한 각종 방법이 본 기술분야의 숙련가에게 공지되어 있다. 도광층이 캐스팅방법에 따라 생성되는 경우, 예를 들면, 황산바륨의 침강을 방지하여 미세한 분포를 보장하는 제제가 첨가될 수 있다. 도광층이 열가소성으로 성형 가능한 폴리메틸 메타크릴레이트로부터 생성되는 경우, 이후 공지된 해교제가 성형 재료에 첨가될 수 있다.
본 발명에 따르면, 도광층은, 이의 중량을 기준으로 하여, 폴리메틸 메타크릴레이트를 60중량% 이상 포함한다.
이들 중합체는 일반적으로, 메틸 메타크릴레이트를 함유하는 혼합물의 라디칼 중합에 의해 수득된다. 일반적으로, 이들 혼합물은, 단량체의 중량을 기준으로 하여, 40중량% 이상, 바람직하게는 60중량% 이상, 특히 바람직하게는 80중량% 이상의 메틸 메타크릴레이트를 함유한다.
또한, 이들 혼합물은 메틸 메타크릴레이트와 공중합 가능한 (메트)아크릴레이트를 추가로 함유할 수 있다. "(메트)아크릴레이트"라는 표현은 메타크릴레이트, 아크릴레이트 및 이들의 혼합물을 포함한다.
이들 단량체는 광범위하게 공지되어 있다. 이들은 특히,
포화 알콜로부터 유도된 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 메틸 아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트, 3급-부틸 (메트)아크릴레이트, 펜틸 (메트)아크릴레이트 및 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트,
불포화 알콜로부터 유도된 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 올레일 (메트)아크릴레이트, 2-프로피닐 (메트)아크릴레이트, 알릴 (메트)아크릴레이트, 비닐 (메트)아크릴레이트,
아릴 라디칼이 치환되지 않거나 4회 이상 치환될 수 있는 아릴 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 벤질 (메트)아크릴레이트 또는 페닐 (메트)아크릴레이트,
사이클로알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 3-비닐-사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, 보닐 (메트)아크릴레이트,
하이드록시알킬 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 3-하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트, 3,4-디하이드록시부틸 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 (메트)아크릴레이트,
글리콜 디(메트)아크릴레이트, 예를 들면, 1,4-부탄디올 (메트)아크릴레이트, 에테르-알콜의 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 테트라하이드로푸르푸릴 (메트)아크릴레이트, 비닐옥시 에톡시에틸 (메트)아크릴레이트,
(메트)아크릴산의 아미드 및 니트릴, 예를 들면, N-(3-디메틸아미노프로필) (메트)아크릴아미드, N-(디에틸포스포노) (메트)아크릴아미드, 1-메타크릴로일아미도-2-메틸-2-프로판올,
황 함유 메타크릴레이트, 예를 들면, 에틸설피닐 (메트)아크릴레이트, 4-티오시아나토부틸 (메트)아크릴레이트, 에틸설포닐 에틸 (메트)아크릴레이트, 티오시아나토메틸 (메트)아크릴레이트, 메틸설피닐 메틸 (메트)아크릴레이트, 비스((메트)아크릴로일옥시에틸) 설파이드,
다가 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 트리메틸로일 프로판 트리(메트)아크릴레이트를 포함한다.
위에서 언급한 (메트)아크릴레이트 이외에, 중합될 조성물은 또한 메틸 메타크릴레이트 및 상술한 (메트)아크릴레이트와 공중합 가능한 기타 불포화 단량체를 가질 수도 있다.
이들은 특히, 1-알켄, 예를 들면, 헥스-1-엔, 헵트-1-엔, 측쇄 알켄, 예를 들면, 비닐 사이클로헥산, 3,3-디메틸-1-프로펜, 3-메틸-1-디이소부틸렌, 4-메틸펜트-1-엔,
아크릴로니트릴, 비닐 에스테르, 예를 들면, 비닐 아세테이트, 스티렌, 측 쇄 내에 알킬 치환체를 갖는 치환된 스티렌, 예를 들면, α-메틸 스티렌 및 α-에틸 스티렌, 환 내에 알킬 치환체를 갖는 치환된 스티렌, 예를 들면, 비닐 톨루엔 및 p-메틸 스티렌, 할로겐화된 스티렌, 예를 들면, 모노클로로 스티렌, 디클로로스티렌, 트리브로모스티렌 및 테트라브로모스티렌,
헤테로사이클릭 비닐 화합물, 예를 들면, 2-비닐피리딘, 3-비닐피리딘, 2-메틸-5-비닐피리딘, 3-에틸-4-비닐피리딘, 2,3-디메틸-5-비닐피리딘, 비닐 피리미딘, 비닐 피페리딘, 9-비닐카바졸, 3-비닐카바졸, 4-비닐카바졸, 1-비닐이미다졸, 2-메틸-1-비닐이미다졸, N-비닐피롤리돈, 2-비닐피롤리돈, N-비닐피롤리딘, 3-비닐피롤리딘, N-비닐카프로락탐, N-비닐부티로락탐, 비닐옥솔란, 비닐푸란, 비닐티오펜, 비닐티올란, 비닐티아졸 및 수소화 비닐티아졸, 비닐옥사졸 및 수소화 비닐옥사졸,
비닐 및 이소프레닐 에테르, 말레산 유도체, 예를 들면, 말레산 무수물, 메틸말레산 무수물, 말레이미드, 메틸말레이미드, 및 디엔, 예를 들면, 디비닐벤젠을 포함한다.
일반적으로, 이들 공단량체는, 단량체의 중량을 기준으로 하여, 0 내지 60중량%, 바람직하게는 0 내지 40중량%, 특히 바람직하게는 0 내지 20중량%의 양으로 사용될 것이며, 이들 화합물은 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.
중합반응은 일반적으로, 공지된 라디칼 개시제를 사용하여 개시된다. 바람직한 개시제는 특히, 전문가에게 익히 공지되어 있는 아조 개시제, 예를 들면, AIBN 및 1,1-아조비스사이클로헥산 카보니트릴, 및 퍼옥시 화합물, 예를 들면, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 아세틸아세톤 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 3급-부틸 퍼-2-에틸헥사노에이트, 케톤 퍼옥사이드, 메틸이소부틸 케톤 퍼옥사이드, 사이클로헥사논 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 3급-부틸 퍼옥시벤조에이트, 3급-부틸 퍼옥시이소프로필 카보네이트, 2,5-비스(2-에틸헥사노일퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, 3급-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 3급-부틸퍼옥시-3,5,5-트리메틸헥사노에이트, 디쿠밀 퍼옥사이드, 1-1-비스(3급-부틸퍼옥시)사이클로헥산, 1-1-비스(3급-부틸퍼옥시)3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 쿠밀하이드로퍼옥사이드, 3급-부틸 하이드로퍼옥사이드, 비스(4-3급-부틸사이클로헥실) 퍼옥시디카보네이트, 상술한 화합물 중 2개 이상의 혼합물, 및 상술한 화합물과 마찬가지로 라디칼을 형성할 수 있는 명명되지 않은 화합물과의 혼합물을 포함한다.
이들 화합물은 종종, 단량체의 중량을 기준으로 하여, 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3중량%의 양으로 사용된다.
이 경우, 예를 들면, 분자량 또는 단량체 조성물이 상이한 각종 폴리(메트)아크릴레이트를 사용하는 것이 가능하다.
또한, 성형 재료는 성질을 변경시키기 위해 추가로 중합체를 함유할 수 있다. 이들은, 특히 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 폴리비닐 클로라이드를 포함한다. 이들 중합체는 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있으며, 상술한 중합체로부터 유도된 공중합체는 또한 성형 재료에 첨가될 수도 있다.
이와 같이 특히 바람직한 성형 재료는 룀 게엠베하(Rohm GmbH)가 플렉시글라스(PLEXIGLAS)R라는 상품명으로 시판중이다.
본 발명에 따라 매트릭스 중합체로서 사용될 단독중합체 및/또는 공중합체의 분자량(Mw)의 중량 평균은 광범위하게 변화될 수 있으며, 분자량은 일반적으로 성형 재료의 가공 작업 및 가공방법에 부합된다. 그러나, 일반적으로 이는 20,000 내지 1,000,000g/mol, 바람직하게는 50,000 내지 500,000g/mol, 특히 바람직하게는 80,000 내지 300,000g/mol의 범위 내에 있으나, 이에 제한되는 것은 전혀 아니다.
황산바륨 입자의 첨가 후, 도광층은 통상의 열가소성 형성법에 의해 이들 성형 재료로부터 제조될 수 있다. 이들은 특히, 압출 및 사출 성형을 포함한다.
더욱이, 본 발명의 도광층은 캐스팅방법에 의해 제조될 수 있다. 이 경우에, 적당한 아크릴계 수지 혼합물을 금형에 넣고 중합시킨다.
적합한 아크릴계 수지는, 예를 들면,
(A) 평균 직경 범위가 0.7 내지 6㎛인 구형 황산바륨 입자 0.001 내지 0.08중량%,
(B) 메틸 메타크릴레이트 40 내지 99.999중량%,
(C) 공단량체 0 내지 59.999중량%,
(D) 성분(B) 또는 성분(C)에 가용성인 중합체 0 내지 59.999중량%를 포함하며, 성분(A) 내지 성분(D)는 총 합이 100%가 되도록 첨가된다.
게다가, 아크릴계 수지는 중합반응에 필요한 개시제를 갖는다. 성분(A) 내지 성분(D) 및 개시제는 적합한 폴리메틸 메타크릴레이트 성형 재료의 제조에 또한 사용되는 화합물에 상응한다.
경화를 위해, 예를 들면, 가소성 디스크의 중합반응이, 주변의 코드(cord)에 의해 밀봉된 두 개의 유리판 사이에서 발생하는 소위 캐스팅 챔버방법이 사용될 수 있다(예를 들면, 독일 공개특허공보 제25 44 245호, 유럽 공개특허공보 제570 782호 또는 유럽 공개특허공보 제656 548호 참조).
본 발명의 특정 양태에 따르면, 도광층은, 이의 중량을 기준으로 하여, 70중량% 이상, 바람직하게는 80중량% 이상, 특히 바람직하게는 90중량% 이상의 폴리메틸 메타크릴레이트를 갖는다.
본 발명의 특정 양태에 따르면, 도광층의 폴리(메트)아크릴레이트의 굴절률은 Na-D 라인(589nm), 20℃에서 측정되며, 1.48 내지 1.54의 범위 내에 있다.
성형 재료 및 아크릴계 수지는 모든 유형의 통상의 첨가제를 함유할 수 있다. 이들은 특히, 대전방지제, 산화방지제, 이형제, 내화제, 윤활제, 착색제, 유동 개선제, 충전제, 광 안정제 및 유기 인 화합물, 예를 들면, 포스파이트 및 포스포네이트, 안료, 내후제 및 가소제를 포함한다. 그러나, 첨가제의 양은 작업에 의해 제한된다. 예를 들면, 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 광 유도 특성이 첨가제에 의해 아주 크게 손상되어서는 안된다.
도광층의 투과도는 일반적으로 80 내지 92%, 바람직하게는 83 내지 92의 범위 내에 있으나, 이에 제한되는 것은 전혀 아니다. 투과도는 DIN 5036에 따라 측정될 수 있다.
도광체의 도광층은, 본 발명에 따라 두께가 2mm 이상이다. 바람직하게는, 도광층의 두께는 2 내지 100mm, 특히 바람직하게는 3 내지 20mm의 범위 내에 있다.
본 발명의 도광체는 하나 이상의 입광면과 하나 이상의 출광면을 갖는다.
이 경우에 출광면이라는 용어는 광을 방출하는 데 적합한 도광체의 표면을 의미한다. 입광면이 본체내에 광을 차례로 수용할 수 있어, 도광층이 출광면 전체에 걸쳐서 도입된 광을 분배시킬 수 있다. 도광층의 두께는 2mm 이상이다. 황산바륨 입자가 광의 추출을 초래하여 출광면 전체에 걸쳐서 광이 방출된다.
이 경우에, 입광면에 대한 출광면의 면적비는 4 이상, 바람직하게는 20 이상, 특히 바람직하게는 80 이상이다.
이의 효과는, 본 발명의 도광체가 조명 본체의 공지된 커버와 대부분 상이하다는 것이다. 이들 커버는 입광면이 출광면과 평행하게 형성되어 두 면이 모두 대략 동일한 크기를 갖는다는 사실에 의해 식별된다.
추출된 광의 양은 가소성 매트릭스 내의 황산바륨 입자의 양에 따라 달라진다. 이 양이 많을수록, 광 유도로부터 광이 추출될 가능성이 높아진다. 이의 효과는 황산바륨의 양이 출광면의 크기에 따라 달라진다는 것이다. 입광면에 수직인 도광체의 치수가 클수록, 도광층 내의 황산바륨 입자의 선택된 양이 적어질 것이다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 도광체는 슬래브(slab) 형태를 갖는 것으로 가정할 수 있으며, 상기 본체의 길이, 폭 및 두께의 치수는 서로 상이하다.
이러한 슬래브를, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 개략적으로 나타내었다. 이 경우, 참조번호 1은 각각 입광면으로서 사용될 수 있는 슬래브의 엣지(edge)를 나타낸다. 참조번호 2는 슬래브의 출광면을 기재한다.
이 경우에 최소 치수는 슬래브의 두께이다. 최대 치수가 길이로서 정의되어, 제3 치수는 폭을 나타낸다. 이의 효과는 상기 양태의 출광면이 길이와 폭의 곱에 상응하는 면적으로 정의되는 것이다. 길이와 두께 또는 폭과 두께의 곱으로 형성된 면적으로서 각각 정의된 슬래브의 엣지는 일반적으로 출광면으로서 사용될 수 있다. 입광면으로서 사용되는 엣지는 유리하게 연마된다.
바람직하게는, 이러한 도광체의 길이는, 25 내지 3000mm, 유리하게는 50 내지 2000mm, 특히 바람직하게는 200 내지 2000mm의 범위 내에 있다.
상기 특정 양태의 폭은 일반적으로, 25 내지 3000mm, 바람직하게는 50 내지 2000mm, 특히 바람직하게는 200 내지 2000mm의 범위 내에 있다.
이러한 도광체의 두께는 2mm 초과, 유리하게는 3 내지 100mm, 특히 바람직하게는 3 내지 20mm의 범위 내에 있다. 그러나, 이들 입방형 형태 이외에, 쐐기 형상을 갖고 한 측으로 가늘어지는 형태를 또한 고려할 수 있다. 쐐기 형상에 대하여, 광이 하나의 입광면에 걸쳐서만 입사된다.
광원의 배열에 따라서, 광은 이 경우에 모두 4개의 엣지에 걸쳐서 조사(照射)할 수 있다. 이는 특히, 매우 큰 도광체인 경우에 필요할 수 있다. 보다 작은 도광체에 대하여, 한 개나 두 개의 광원이면 일반적으로 충분하다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 출광면은 입광면에 대하여 수직이다.
사용되는 광 에너지를 보다 잘 이용하기 위해, 광원이 제공되지 않은 엣지가 반사되게 배열될 수 있다. 이러한 배열은, 예를 들면, 반사 접착 테이프를 사용함으로써 획득될 수 있다. 더욱이, 반사 피막이 이들 엣지에 적용될 수 있다.
본 발명의 특정 양태에 따르면, 도광체는 도광층으로 구성될 수 있으며, 이 경우에 도광층의 엣지는 임의로 반사되게 배열될 수 있다.
상기 도광체와 도광층은 기계적 특성과 열적 특성이 탁월하다. 이들 특성은, 특히 95℃ 이상의 ISO 306(B50)에 따른 비캣(Vicat) 연화점 및 2000MPa 이상의 ISO 527-2에 따른 영율(Young's modulus)을 포함한다.
본 발명의 도광체는 특히, LCD 디스플레이의 조명, 간판 및 광고 플래카드에 사용될 수 있다.
공지되어 있는 모든 광원은 입광면에 조사하기 위해 사용될 수 있다. 점형 백열 램프, 예를 들면, 저전압 할로겐 백열 램프, 하나 이상의 도광 단부, 하나 이상의 발광 다이오드, 및 관형 할로겐 램프 및 형광 튜브가 적합하다. 이들은, 예를 들면, 하나의 엣지 상의 프레임 또는 간접적으로 조사하는 표면의 측면에서 도광체의 엣지면 또는 단부면에 배열될 수 있다.
도광체를 더 잘 조사하기 위해, 광원에 반사체가 제공될 수 있다.
본 발명은 실시예 및 비교 실시예에 의해 이하에 상세하게 설명될 것이나, 본 발명을 이들 실시예에 한정하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
A) 백색 페이스트의 제조
n spec/C가 50 내지 55인 폴리메틸 메타크릴레이트 5중량부를 메틸 메타크릴레이트 94중량부에 용해시킨다. 독일 데-47184 뒤스부르크에 소재하는 자히트레벤 케미 게엠베하로부터의, 세척된 블랑크 픽스(Blanc fixe) N 1.0중량부를 상기 용액에 첨가한다. 상기 혼합물은 약 700rpm에서 55℃ 이하의 온도에서 회전자-고정자 분산기[프라이부르크에 소재하는 준케 앤드 쿤켈(Junke and Kunkel)로부터의 Ultra Turrax T 50]에서 분산된 후, 실온으로 냉각시킨다.
B) 중합 뱃치의 제조
백색 페이스트 1.8중량%를 약 25% 비율의 PMMA(75의 n spec/C)와 함께 MMA/PMMA 시럽 98.2중량%에 가한다. 2,2-아조비스-(이소부티로니트릴) 0.075% 및 2,2-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴) 0.015%를 이 뱃치에 가한다. 전체 뱃치를 약 30분 동안 패들 혼합기에서 교반한다. 이 후, 교반에 의해 도입된 공기 버블은 감압을 적용하여 뱃치에서 제거된다.
C) 세척된 블랑크 필스 N의 첨가를 이용한 PMMA 판의 제조
PVC 코드(직경 9.6mm)를 사용하여 2개의 실리케이트 유리 디스크(두께 6mm)로부터 챔버를 제조한다. 두 개의 실리케이트 유리 디스크 및 PVC 코드는 클램프(clamp)에 의해 함께 유지된다. 실리케이트 유리 챔버의 중간 공간을 기재된 중합 뱃치(B하에)로 충전시키고, 챔버를 밀폐시킨다. 충전된 챔버를 40 내지 50℃의 온도에서 물 욕에 넣고 10시간에 걸쳐서 경화시키는데, PVC 코드는 경화의 최종 상에서 제거되었다. 이어서, 115℃ 온도의 열 캐비넷에서 3시간에 걸쳐서 최종 중합을 수행한다. 이어서, 금형 이형을 실온에서 수행하고, 두께 8mm로 성형된 판을 제거한다.
길이 595mm, 폭 84mm 및 두께 8mm의 판 스트립이 판으로부터 절단되었다. 판 스트립은 4개의 엣지 상에서 높은 러스터를 이용하여 연마되었다. 두 개의 연마된 595mm 길이의 엣지에는 제조업자 쓰리엠(3M)(유형: Scotch Brand 850)으로부터의 반사 접착 테이프(9)가 제공되어 있어서, 이들 엣지에 충돌하는 광선이 판으로 반사된다.
판 스트립(5)은 특정 측정 장치에서 분석되었으며, 이를 도 3 및 도 4에 나타낸다. 측정 장치는 길이 708mm, 폭 535mm의 알루미늄 직사각형 프레임(3)으로 구성된다. 서로 평행하게 배열된 유형 필립스 티엘디(PHILIPS TLD) 15 W/4의 각각의 2개의 형광 튜브(4)는 각각의 경우에 폭이 535mm인 알루미늄 프레임의 엣지에 고정된다. 형광 튜브의 거리는 599mm이며, 이는 판 스트립이 형광 튜브들 사이의 중심에 위치할 수 있고, 광이 판 스트립의 84mm 폭의 엣지에 형광 튜브 광휘에 의해 방출되도록 구성된다. 백색의 반사 표면(10)을 갖는 판(7)이 판 스트립(5) 아래에 고정된다. 백색 표면은 관측자로부터 다른 측 상의 판 스트립(5)의 표면으로부터 방출되는 광을 관측자 쪽으로 반사시키고자 한다. 판 스트립(5) 위에서, 관측자를 향하여, 판 스트립에는 두께 0.5mm의 확산기 막(8)이 제공되는데, 이는 판 스트립으로부터 관측자 방향으로 방출되는 광을 균질화시킨다. 7개의 측정 지점(6)이 확산기 막 위에 표시되는데, 휘도는 유형 미놀타 루미넌스 메터(MINOLTA LUMINANCE METER) 1°의 휘도 측정기를 사용하여 측정된다. 측정 지점은 판 스트립의 84mm 길이의 엣지 중의 하나로부터 다음의 거리에 있다; 74mm, 149mm, 223mm, 298mm, 372mm, 446mm, 521mm. 다음의 휘도가 측정되었다.
판 엣지로부터의 거리[mm] 휘도(0.018% 황산바륨을 갖는 판 스트립) [cd/m2]
74 111
149 96
223 86
298 83
372 88
446 99
521 111

위에서 기재한 양태에 관하여, 도 3 및 도 4의 개략적 표시를 참조한다.

Claims (13)

  1. 하나 이상의 입광면(light-entry surface)과 하나 이상의 출광면(light-exit surface)을 가지며 입광면에 대한 출광면의 면적비가 4 이상이고 두께가 2mm 이상인 도광층을 하나 이상 포함하는 도광체로서,
    상기 도광층이, 이의 중량을 기준으로 하여, 폴리메틸 메타크릴레이트 60중량% 이상 및 평균 직경 범위가 0.3 내지 20㎛인 구형 황산바륨 입자 0.001 내지 0.08중량%를 포함함을 특징으로 하는 도광체.
  2. 제1항에 있어서, 입광면에 대한 출광면의 면적비가 20 이상임을 특징으로 하는 도광체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 도광층의 두께 범위가 3 내지 100mm임을 특징으로 하는 도광체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 도광층이, 이의 중량을 기준으로 하여, 폴리메틸 메타크릴레이트를 90중량% 이상 포함함을 특징으로 하는 도광체.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 황산바륨 입자의 평균 직경 범위가 1.4 내지 3.5㎛임을 특징으로 하는 도광체.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 도광층이, 이의 중량을 기준으로 하여, 구형 황산바륨 입자를 0.001 내지 0.04중량% 포함함을 특징으로 하는 도광체.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, Na-D 라인(589nm)에서 20℃하에 측정한 도광층의 폴리메틸 메타크릴레이트의 굴절률 범위가 1.48 내지 1.54임을 특징으로 하는 도광체.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, DIN 5036에 따르는 도광층의 투과율 범위가 75 내지 92%임을 특징으로 하는 도광체.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 출광면이 입광면에 대하여 수직임을 특징으로 하는 도광체.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 입광면과 평행한 하나 이상의 면이 반사 층과 함께 배열되어 있음을 특징으로 하는 도광체.
  11. 성형 재료의 중량을 기준으로 하여, 폴리메틸 메타크릴레이트 60중량% 이상과 평균 직경 범위가 0.7 내지 6㎛인 구형 황산바륨 입자 0.001 내지 0.08중량%를 포함하는 성형 재료를 열가소성 성형시킴을 특징으로 하는, 제1항 또는 제2항에 따르는 도광체의 제조방법.
  12. (A) 평균 직경 범위가 0.7 내지 6㎛인 구형 황산바륨 입자 0.001 내지 0.08중량%,
    (B) 메틸 메타크릴레이트 40 내지 99.999중량%,
    (C) 공단량체 0 내지 59.999중량%,
    (D) 성분(B) 또는 성분(C)에 가용성인 중합체 0 내지 59.999중량%를 포함하며, 성분(A) 내지 성분(D)가 총 합이 100%가 되도록 첨가된 아크릴계 수지를 라디칼 중합시킴을 특징으로 하는, 제1항 또는 제2항에 따르는 도광체의 제조방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 따르는 하나 이상의 도광체와 상기 도광체의 입광면에 조사(照射)할 수 있는 광원을 갖는 간접 조명장치.
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