KR100864201B1

KR100864201B1 - 반사시트

Info

Publication number: KR100864201B1
Application number: KR1020050085776A
Authority: KR
Inventors: 한병희; 이희정; 김동현; 손창희; 조윤희
Original assignee: 주식회사 코오롱
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2008-10-17
Also published as: KR20070031097A

Abstract

본 발명은 반사시트에 관한 것으로, 베이스 수지로서 폴리카보네이트계 수지를 사용하고 초임계 유체기술을 이용하여 평균 입경 50㎛ 이하의 미세기포를 형성함으로써 고은폐성과 고반사율을 갖는 백라이트 유닛용 반사시트를 제공한다.

반사시트, 폴리카보네이트계 수지, 초임계 유체, 미세기포

Description

반사시트{Reflection sheet}

본 발명은 반사시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정디스플레이의 백라이트 유닛용 반사시트에 관한 것이다.

최근 TV, 데스크탑 컴퓨터, 노트북, 휴대폰 등의 주요 부품으로 사용되고 있는 액정디스플레이는 비발광소재의 액정층을 사용하므로 별도의 광원을 설치하여야 하며, 광원의 측면 또는 배면에는 후면부로 방산되는 빛을 반사시키기 위하여 반사시트를 설치한다. 반사된 빛은 확산판, 도광판, 확산필름 및 휘도향상용 시트 등을 거치면서 전면으로 출사된다.

여기서 반사시트는 액정화면이 번쩍이지 않을 정도로 광원램프의 빛을 반사시켜 휘도의 향상을 도모하는 반사성과, 백라이트 유닛의 이면부에 배열되는 장치, 프레임 등이 확인되지 않도록 은폐성을 가져야 한다.

종래 반사시트로는 합성수지제의 시트 중 산화티탄 등의 백색안료가 분산된 것, 표면에 금속증착막을 적층한 것, 합성수지제의 시트 중에 빛을 산란시키기 위 하여 기포가 분산된 것 등이 사용되고 있다.

그러나 백색안료가 분산된 경우 배면으로 광의 누설을 억제하기 위하여 안료의 첨가량을 늘려야 하는데, 백색안료는 특정파장의 광을 흡수하기 때문에 그 첨가량이 많아지면 광손실이 증대되어 반사율이 저하되는 문제가 있다.

또한 표면에 금속증착 처리를 한 경우 우선 제조비용이 많이 드는 문제가 있고, 확산반사가 일어나기 어렵기 때문에 시트의 얼마되는 일그러짐에도 휘도얼룩이 발생하는 문제가 있으며 이를 개선하기 위하여 조면화한 필름에 금속을 증착시키는 경우, 금속의 종류에 따라 높은 휘도를 얻을 수 없거나, 내구성이 부족해 열화가 빨리 진행되어 휘도의 경시적 저하현상이 일어나는 문제가 있다.

한편, 합성수지제의 시트 중에 기포를 형성시키기 위해 연신 또는 발포의 방법을 사용하고 있다.

대한민국 등록특허 제200200호의 "광반사체 및 광반사장치"에는 폴리올레핀계 수지에 대하여 무기계 충전제가 첨가된 기재의 적어도 한쪽 표면에 UV보호층이 적층된 광반사체로서, 면적배율 1.5~20배 연신되고 파장 550㎚의 광선반사율이 95%인 것을 특징으로 하는 광반사체가 개시되어 있다.

일본국 특개평 4-239540호 공보에는 2~25 중량%의 폴리올레핀을 함유하는 폴리에스테르 필름을 연신한 다공성 필름 및 다공성 필름과 5~25%의 무기입자를 함유하는 폴리에스테르 필름을 연신한 다공성 필름을 적층한 백색폴리에스테르 필름이 개시되어 있다. 이 경우 무기 입자의 양이 5~25 중량%로 작기 때문에 무기입자에 의한 광의 반사가 적고 기포의 미분산성이 불충분하기 때문에 고반사율을 얻을 수 없다.

또한, 일본국 특개평 8-143692호에도 폴리에스테르 수지 중에 폴리올레핀과 폴리스티렌 수지를 2종 함유시킨 백색 반사필름이 개시되어 있지만, 이 경우에도 마찬가지로 고반사율을 얻을 수가 없다.

합성수지제의 시트 중에 기포를 형성시키기 위해 발포의 방법을 사용하는 경우 화학발포제나 물리적 발포제를 사용하여 발포체를 제조하는 방법이 알려져 있다.

화학발포법은 일반적으로 원료수지와 성형온도에 의해 분해해서 가스를 발생하는 저분자량의 유기발포제를 혼합하고, 이 발포제의 분해온도 이상으로 가열하여 발포 성형하는 방법이다. 이 방법은 가스의 발생이 분해온도에 대하여 예민하며, 분해온도도 발포보조제 등을 첨가하기 때문에 용이하게 조제될 뿐 아니라 독립 기포를 가진 발포체를 얻을 수 있다.

물리적 발포법인 가스발포법은 성형기에 의해 수지를 용융한 곳에 부탄, 펜탄, 디클로로디플로로메탄과 같은 저비점 유기화합물을 공급하고, 혼련한 후 저압영역으로 방출하여 성형하는 방법이다. 이 방법에 사용되는 저비점 유기화합물은 수지에 대하여 친화성이 있으므로 용해성이 뛰어나고, 유지성에도 뛰어나므로 고배율발포체를 얻을 수 있다고 하는 특징을 갖고 있다.

그러나 이와 같은 방법을 사용하면 코스트가 높아지고 화학발포체의 경우 발포체 속에 잔존하는 발포체의 분해 잔류물로 인하여 발포체의 변색, 악취 등의 문제가 발생되고, 물리적 발포법을 이용하여 제조한 발포체는 가연성이나 독성 등의 위험성을 가지고 있고 대기오염문제를 발생시킬 가능성이 있다. 또한 이와 같은 방법은 반사율을 극대화할 수 있는 수준의 기포를 미세하게 제조하는 데는 한계가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 미국특허등록 제4473665호에는 2~25㎛의 직경을 가진 미세한 셀을 균일하게 분산시킨 발포성형체를 얻기 위한 제조방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는 먼저 가압하에서 불활성 가스를 열가소성 수지제 시트 속에 포화할 때까지 함침시키고 열가소성수지의 유리전이온도까지 가열하고 감압하여 수지에 함침되고 있는 가스를 과포화상태로 하여 셀핵을 생성하고 급랭하여 셀의 성장을 제어한다. 이 방법으로 미세하고 다수의 셀을 가진 발포체를 얻을 수 있으나 불활성 가스는 수지와의 친화성이 낮기 때문에 수지 속에 가스를 완전 함침시키는데 10수시간을 요하게 되어 생산성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.

이에 본 발명자들은 생산성이 우수하면서도 미세한 다수의 기포를 균일하게 형성시키고 기포 직경을 자유로이 제어할 수 있는 고반사율의 반사시트를 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서 본 발명은 생산성이 우수하면서도 미세한 다수의 기포를 균일하게 형성시켜, 우수한 반사율을 가지는 반사시트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 베이스 수지로서 폴리카보네이트계 수지를 포함하고, 평균 입경 50㎛ 이하의 미세기포가 형성된 것을 특징으로 하는 반사시트를 제공한다.

상기 반사시트는 두께가 0.5㎜ 이상임을 특징으로 한다.

상기 반사시트는 비중이 0.2~0.8 임을 특징으로 한다.

상기 미세기포는 초임계 유체 발포에 의하여 형성된 것임을 특징으로 한다.

상기 초임계 유체는 N₂ 또는 CO₂의 초임계 유체임을 특징으로 한다.

상기 반사시트는 베이스 수지 100중량부에 대하여 40중량부 이하의 무기계 충전제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 무기계 충전제는 황산바륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 탄산바륨, 탄산칼슘, 염화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 산화아연, 이산화티탄, 알루미나, 실리카, 탈크, 제올라이트 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 무기계 충전제는 그 평균 입경이 10㎛ 이하인 것임을 특징으로 한다.

상기 반사시트는 자외선 흡수제 또는 자외선 안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 반사시트는 발포가 가능한 백색합성수지로서 폴리카보네이트계 수지를 베이스 수지로 사용한다. 폴리카보네이트계 수지는 비중이 1.2 정도의 플라스틱이며, 내충격성, 내열성, 내후성, 투명성 등의 특징이 있으며 강화유리의 약 150배 이상의 충격도를 갖고 있어, 유연성 및 가공성이 우수하다. 따라서 잘 깨지고 변형되기 쉬운 아크릴의 대용재이자 일반 판유리의 보완재로 여러 분야에서 활용되고 있으며, 또한 폴리메틸메타크릴레이트와 폴리프로필렌 수지에 비해 접힘성이 훨씬 우수한 특징이 있다.

본 발명에서의 폴리카보네이트계 수지로는 디하이드록시 페놀과 포스겐을 반응시키거나 디하이드록시 페놀과 카보네이트 전구체의 반응에 의하여 제조된 선형 및 가지달린(branched) 방향족 폴리카보네이트 단일 중합체; 폴리에스터 공중합체; 또는 이들 1종 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 미세기포는 평균 입경을 50㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 평균입경이 50㎛를 초과하는 경우엔 입사광이 반사시트의 내부까지 침투하거나 기포계면에서의 난반사의 횟수가 감소하기 때문에 반사율이 저하하게 된다.

한편 반사시트는 비중이 0.2~0.8 인 것이 바람직하며, 비중이 0.8을 초과하면, 즉 기포율이 작아지고 다른 요건을 만족하고 있더라도 발포하고 있지 않은 수지 부분에 있어서의 광흡수나 반사시트의 투명화에 의한 광투과 등에 의한 광손실이 커지므로 반사율이 저하된다. 비중이 0.2 미만이면 강성이 뚜렷히 저하되어 형상유지가 어려운 문제점을 나타낸다.

상기 반사시트는 두께를 0.5~1.5㎜가 되도록 하는 것이 좋다. 두께가 0.5㎜ 미만이면 후가공시 다루기 어렵고 형상유지성이 떨어지는 단점이 있고, 또한 누설되는 광이 많아져 반사율이 저하된다. 또한 두께가 1.5㎜를 초과하면 백라이트 유닛의 두께가 두꺼워져 액정디스플레이의 박형화 추세에 반하게 된다.

상기 반사시트에 미세기포를 형성하기 위하여 본 발명에서는 초임계 유체기술을 사용하였다. 즉, 2단 템덤형 압출기의 1단 압출기에 베이스 수지를 투입하고 180~210℃에서 용융시킨 후, 초임계 상태의 N₂ 또는 CO₂ 가스를 투입한 후 2단 압출기에서 160~175℃의 조건에서 스크류를 이용한 혼련 및 냉각 과정을 거쳐 발포상태로 만들고 다이 및 압착롤을 통과시켜 반사시트를 형성한다.

본 발명의 반사시트는 무기계 충전제, 광안정제 또는 산화방지제를 더 포함할 수도 있는데, 이들을 첨가하는 경우는 상기의 베이스 수지를 더 첨가되는 물질과 함께 텀블러 믹서를 사용하여 혼합한 후 2축 압출기를 이용하여 펠릿형상으로 가공하여 2단 템덤형 압출기에 투입한다.

상기 반사율 증대를 위한 무기계 충전제로는 황산바륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 탄산바륨, 탄산칼슘, 염화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 이산화티탄, 알루미나, 실리카, 탈크, 제올라이트 등을 들 수 있다. 특히 폴리카보네이트와의 분산성 및 광학특성이 우수한 황산바륨과 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반사율 증대를 위한 무기계 충전제는 평균 입경이 10㎛ 이하인 것이 좋은데, 그 이유는 평균 입경이 10㎛를 초과하면 표면특성이 저하되는 단점을 나타낸다. 한편 그 첨가량은 베이스 수지 100중량부에 대하여 40 중량부 이하인 것이 바람직하며, 40 중량부를 초과하면 마찬가지로 표면특성이 저하되는 문 제가 있다.

본 발명의 반사시트는 광안정제로써 자외선 흡수제와 자외선 안정제를 더 포함할 수 있다. 상기 자외선 흡수제로는 2-히드록시-4-메톡시-2′-카르복시벤조페논, 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-n-옥톡시벤조페논, 2,2′,4,4′-테트라히드록시벤조페논, 4-도데실옥시-2-히드록시벤조페논, 비스(5-벤조일-4-히드록시-2-메톡시페닐)메탄, 2,2′-디히드록시-4-메톡시벤조페논 등의 벤조페논계 화합물, 2-2′-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀], 2-(2′-히드록시-5′-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2′-히드록시-3′,5′-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 등의 벤조트리아졸계 화합물 등이 있다. 자외선 흡수제의 함량으로는 1 중량% 미만이 적당하다.

자외선 흡수제 외에 수지의 열화를 억제하기 위하여 자외선 안정제를 보충하는 것이 바람직하다. 자외선 안정제로서는 힌더드 아민계 안정제 등을 들 수 있고 첨가량으로서는 베이스 수지에 대해서 1 중량% 미만이 적당하다.

또한 본 발명의 반사시트는 산화방지제를 더 포함할 수 있는데, 상기 산화방지제로는 힌더드 페놀계 유도체와 방향족 아민계 유도체 등의 1차 산화방지제가 효과적이지만, 고온 내열성에 효과를 보이는 인계 유도체 또는 황계 유도체 등의 2차 산화방지제를 병용하는 것이 바람직하다. 1차 산화방지제는 고분자 물질에 생성된 자유라디칼을 탈취하여 고분자를 안정화시키는 라디칼 포착제로서의 기능을 수행하 며, 2차 산화방지제는 과산화물 분해제의 기능을 수행하며 1차 산화방지제의 보조 역할을 하는 것이다. 첨가하는 산화방지제 양은 기재 수지에 대하여 1 중량% 미만이 적당하다.

이하, 본 발명의 실시예로 더욱 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예의 조성 및 조성비는 하기 표 1과 같다.

하기 제조방법의 초임계 유체기술 및 화학적 발포기술은 각각 다음과 같은 방법으로 제조한 것이다.

(1) 초임계 유체기술

압출기에 용융지수가 1.2g/10min (250℃, 1.2kg _f )인 폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여, 벤조페논계 자외선 흡수제 0.2 중량부와 페놀계 산화방지제 0.1 중량부를 투입하고 270℃에서 용융시킨 후, 약 1%의 초임계 유체상태의 N₂ 가스를 투입한 후, 220℃의 조건에서 스크류를 이용하여 투입된 초임계 유체와 베이스 수지를 혼련시킨다. 이후, 초임계 유체를 압출 직전에 발포상태로 만들고 압착롤을 통과시켜 반사시트를 형성한다.

평균입자가 1.5㎛인 탄산칼슘을 첨가하는 경우는 상기의 폴리카보네이트 수지 및 첨가제들을 탄산칼슘과 함께 압출기에 투입하였다.

(2) 화학적 발포기술

용융지수가 1.2g/10min (250℃, 1.2kg _f )인 폴리카보네이트 수지 100 중량부와 유기과산화물로서 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산 0.2 중량부 다관능성 모노머인 디비닐벤젠 1 중량부 및 페놀계 산화방지제 0.1 중량부를 50kg/h로 65mm 텐덤형 압출기에 공급하고, 제1단 압출기(구경 65mm)속에서 270℃로 가소화한 후, 발포제로서 이소부탄을 상기 수지 100 중량부에 대하여 5 중량부 압입한 다음, 제2단 압출기 속에서 수지 온도를 230℃로 냉각시키고 압착롤 및 가이드롤을 지나가게 하여 두께 2mm의 시트를 얻었다.

삭제

한편 상기와 같이 제조된 반사시트 내에 형성된 기포의 평균입경은 단면의 SEM 사진을 촬영하고, 일정 단면적 내에 포함되는 기포의 입경을 측정해서 평균함으로써 구한다.

비중은 수중치환법에 의해 측정하고 측정조건은 온도 23℃, 상대습도 65%에서 실시한다. 두께는 버어니어 캘리퍼스를 이용하여 구한다.

반사율은 분광광도계 (UV spectrophotometer, Varian사)를 이용하여 380 ~ 780nm의 파장영역에서 측정하고 파장 550nm의 반사율을 대표치로 측정한다.

황변은 자외선 노광후 황색도의 변화를 이용하여 내후성을 측정하는 것으로, ASTM D1925 규격에 의해 FS-40 313/280 램프를 장착한 Q-UV 촉진내후성 시험기에서 240시간 행한 후, ASTM D1003 규격에 따라 노광 전후의 YI 값의 변화량을 구하여 나타낸다.

접힘성은 10cm × 10cm 시편을 90도로 꺾었을 때, 부러지지 않으면 ○, 부러지면 ×로 표시한다.

구분	수지 (100중량부)	탄산 칼슘 (중량부)	자외선흡수제 (중량부)	산화 방지제 (중량부)	제조방법			기포 입경 (㎛)	비중	두께 (㎜)	반사율 (%)	황변	접힘성
구분	수지 (100중량부)	탄산 칼슘 (중량부)	자외선흡수제 (중량부)	산화 방지제 (중량부)	초임계 유체	화학적 발포	연신	기포 입경 (㎛)	비중	두께 (㎜)	반사율 (%)	황변	접힘성
실시예1	PC	0	0.2	0.1	○	×	×	19	0.6	0.5	95	6.1	○
실시예2	PC	10	0.2	0.1	○	×	×	18	0.6	1	98	6.2	○
실시예3	PC	20	0.2	0.1	○	×	×	20	0.6	1	98	6.1	○
실시예4	PC	0	0.2	0.1	○	×	×	20	0.6	1	95	6.7	○
실시예5	PC	0	0.2	0.1	○	×	×	18	0.6	1.5	95	5.9	○
실시예6	PC	0	0.2	0.1	○	×	×	19	0.6	2	95	5.8	○
비교예1	PC	0	0.2	0.1	×	○	×	251	0.4	1	74	6.5	○
비교예2	PC	10	0.2	0.1	×	○	×	250	0.4	1	77	6.5	○
비교예3	PC	20	0.2	0.1	×	○	×	248	0.4	1	91	6.4	○
비교예4	PC	0	0.2	0.1	○	×	×	52	0.5	1	92	6.1	○
비교예5	PC	0	0.2	0.1	○	×	×	74	0.4	1	89	6.1	○
비교예6	PC	0	0.2	0.1	○	×	×	88	0.2	1	93	6.2	○
비교예7	PMMA	20	0.2	0.1	○	×	×	20	0.6	1	97	5.8	×
* PC : 폴리카보네이트 (GE company, LEXAN* Resin OQ1020C, MI: 1.2 (250℃/1.2kgf)) * PMMA : 폴리메틸메타크릴레이트 (Kuraray, EH) * 자외선흡수제 : 벤조페논계 자외선흡수제 * 산화방지제 : 페놀계 산화방지제 * 탄산칼슘 : 중질탄산칼슘 (시라이시칼슘, 소프톤1800, 평균입경 1.5㎛)

상기 실험 결과, 실시예 1 내지 6에서는 양호한 고반사율의 반사시트를 얻을 수 있었고, 탄산칼슘의 양이 증가함에 따라 약간의 반사율 상승효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

반면, 비교예 1 내지 3에서는 일반적인 화학 발포법을 적용하여서 기포입경의 크기가 상대적으로 크게 형성되어 낮은 반사율을 나타낸 것을 볼 수 있다.

삭제

비교예 4 내지 6에서는 기포의 입경이 증가함에 따라 반사율이 떨어짐을 확인할 수 있다.

실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 6에서는 폴리카보네이트 수지로 반사시트를 구성하여 접힘성이 우수한 반면, 비교예 7에서는 반사율 및 내후성은 우수하나, 폴리메틸메타크릴레이트 수지로 반사시트를 구성하여 접힘성이 우수하지 못한 것을 볼 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 생산성이 우수하고 기포의 직경을 자유로이 제어할 수 있는 압출발포식의 초임계 유체기술을 반사시트에 적용하여 미세한 다수의 기포를 균일하게 형성시킴으로서 반사율을 향상시키고, 내후성이 우수하며 접힘성이 우수한 반사시트를 제공할 수 있다.

Claims

베이스 수지로서 폴리카보네이트계 수지를 포함하며,

초임계 유체 발포에 의하여 형성된 평균 입경 50㎛ 이하의 미세기포를 포함하고,

비중이 0.2~0.8인 것임을 특징으로 하는 반사시트.
제 1 항 있어서,

상기 반사시트는 두께가 0.5㎜ 이상임을 특징으로 하는 반사시트.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 초임계 유체는 N₂ 또는 CO₂의 초임계 유체임을 특징으로 하는 반사시트.
제 1 항에 있어서,

상기 반사시트는 베이스 수지 100중량부에 대하여 40중량부 이하의 무기계 충전제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사시트.
제 6 항에 있어서,

상기 무기계 충전제는 황산바륨, 황산칼슘, 황산마그네슘, 탄산바륨, 탄산칼슘, 염화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 산화아연, 이산화티탄, 알루미나, 실리카, 탈크, 제올라이트 중 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 반사시트.
제 6 항에 있어서,

상기 무기계 충전제는 그 평균 입경이 10㎛ 이하인 것임을 특징으로 하는 반사시트.
제 1 항에 있어서,

상기 반사시트는 자외선 흡수제 또는 자외선 안정제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사시트.