KR101611009B1 - 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름 - Google Patents

코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름 Download PDF

Info

Publication number
KR101611009B1
KR101611009B1 KR1020130134691A KR20130134691A KR101611009B1 KR 101611009 B1 KR101611009 B1 KR 101611009B1 KR 1020130134691 A KR1020130134691 A KR 1020130134691A KR 20130134691 A KR20130134691 A KR 20130134691A KR 101611009 B1 KR101611009 B1 KR 101611009B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
core
shell
weight
layer
binder
Prior art date
Application number
KR1020130134691A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150053029A (ko
Inventor
김주성
김현유
신선희
이윤규
주정규
Original Assignee
제일모직주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제일모직주식회사 filed Critical 제일모직주식회사
Priority to KR1020130134691A priority Critical patent/KR101611009B1/ko
Publication of KR20150053029A publication Critical patent/KR20150053029A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101611009B1 publication Critical patent/KR101611009B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0226—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures having particles on the surface
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/04—Coating
    • C08J7/042—Coating with two or more layers, where at least one layer of a composition contains a polymer binder
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0268—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the fabrication or manufacturing method

Abstract

본 발명은 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열가소성 수지로 형성되는 코어층과 오가노실리콘으로 형성되는 쉘층을 미립자 바인더로 결합시킴으로써, 미립자의 계면에서 굴절률 구배를 증가시켜 광확산 효율을 극대화 할 수 있는 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름에 관한 것이다.

Description

코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름{CORE-SHELL FINE PARTICLE, METHOD FOR PREPARING THE SAME AND DIFFUSION FILM USING THEREOF}
본 발명은 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중합성 단량체로부터 중합되어 형성되는 코어층과 오가노실리콘으로 형성되는 쉘층을 바인더로 결합시킴으로써, 미립자의 계면에서 굴절률 구배를 증가시켜 광확산 효율을 극대화할 수 있는 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름에 관한 것이다.
확산필름은 광을 투과/산란시켜 선상 광원의 형상, 특히 광원의 윤곽이 드러나는 현상이나 광원과 광원 사이의 명암 차 등을 없애기 위한 것이 그 주된 역할이다. 즉, 화면상의 밝기 불균일성을 최소화하고 균일하게 하는 것이지만, 광을 확산시키는 확산 성능만 우수하면 오히려 투과광 자체의 밝기가 약해져 액정 TV의 선명성을 저하시킬 수 있다. 즉, 확산필름은 빛의 투과율이 높으면서도 빛을 고르게 퍼뜨려야 하는, 다소 상반된 광학 특성을 동시에 내재하고 있어야 한다.
상기에서 언급된 확산필름의 성능을 얻기 위하여, 미립자 등의 광확산제를 분산시킨 바인더를 기재 시트의 표면에 도포하거나, 광확산층을 기재시트에 적층시키는 방법을 적용하였다. 또한, 기재 시트 형성시 엠보싱 처리 등의 가공에 의하여 표면에 다수의 규칙적 또는 불규칙적 패턴이나 요철을 형성하는 방법을 적용하였다.
그러나, 가장 일반적인 방법은, 베이스 수지의 굴절률과 일정 이상의 굴절률 차이를 갖는 광확산제를 베이스 수지 내부에 분산시킨 형태가 가장 많이 적용되고 있다.
광확산제는 주로 폴리스티렌 또는 폴리메틸메타크릴레이트, 또는 스티렌-아크릴레이트 공중합체로 이루어져 있는, 3 내지 20 ㎛의 크기를 갖는 수지 미립자이다. 이러한 통상의 광확산제는 투명한 고분자 수지, 예를 들어 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 또는 폴리카보네이트 수지와 함께 높은 온도 및 압력 하에서 용융 공정을 거치며 시트 형태로 성형된다. 이러한 공정을 거치며 광확산제는 매우 높은 열이력과 압력을 동시에 받기 때문에 적절한 첨가제 등을 시트의 성형 공정 내에 첨가하지 않으면 황변에 의한 휘도 저하 등의 단점이 있고, 광확산제의 분산이 효과적으로 달성되지 못하면 확산시트 내의 국부적인 휘도 불균일 등을 초래하여, 결과적으로는 광확산 기능 및 휘도 저하, 광원 은폐성 저하 등의 악영향을 초래할 수 있다.
대한민국 공개특허 제1993-0008494호(특허문헌 1)에는 크기가 다른 투명한 아크릴 등의 고분자 입자가 포함된 수지를 포함하는 광확산층이 구비된 광확산판에 관하여 개시하고 있으나, 고분자 입자가 서로 응집되어 휘도특성이 감소하는 문제 및 유기용제에 대한 내용제성이 약하거나 압출이나 사출가공시 황변이 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 미립자의 내용제성 및 응집을 방지하고, 확산필름의 광확산 효율 및 휘도를 향상시킨 새로운 미립자의 개발이 요구되는 실정이다.
대한민국 공개특허 제1993-0008494호
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 확산효율 및 휘도가 향상된 코어-쉘 미립자 및 이를 이용한 확산필름을 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로 중합성 단량체로부터 중합되어 형성되는 코어층과 오가노실리콘으로 형성되는 쉘층을 미립자 바인더로 결합시킴으로써, 미립자의 계면에서 굴절률 구배를 증가시켜 광확산 효율을 극대화 할 수 있는 코어-쉘 미립자 및 이를 이용한 확산필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 코어-쉘 미립자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (A) 중합성 단량체로부터 중합되어 형성되는 코어층; (B) 오가노실리콘으로 형성되는 쉘층; 및 (C) 상기 코어층과 쉘층을 결합시키는 미립자 바인더를 포함하는 미립자 바인더 코팅층;을 포함하는 코어-쉘 미립자에 관한 것이다.
상기 오가노실리콘은 알킬트리알콕시실란으로 하기 화학식 1의 반복단위를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013101498393-pat00001
(상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬 및 (C3-C10)시클로알킬에서 선택될 수 있으며, R4는 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬 및 치환 또는 비치환된 (C3-C10)시클로알킬에서 선택될 수 있다.)
상기 중합성 단량체는 스티렌계 단량체, 무기 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
상기 미립자 바인더는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중에서 1종 또는 2종이 선택될 수 있으며, 중량평균분자량이 1,000 내지 50,000g/mol일 수 있다.
본 발명의 코어-쉘 미립자는 평균입경이 1.0 내지 7.0㎛일 수 있다. 또한, 상기 코어층 굴절률(nc)이 1.48이상이고, 상기 쉘층 굴절률(ns)이 1.40 내지 1.50이며, 상기 코어층과 쉘층의 굴절률 차이(nc-ns)가 0.02 내지 0.2일 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 (1)중합성 단량체를 포함하는 혼합액을 중합시켜 코어층 비드를 제조하는 단계; (2)상기 코어층 비드 표면에 미립자 바인더를 코팅하는 단계; 및 (3)상기 미립자 바인더 코팅층 표면에 오가노실리콘을 이용하여 쉘층을 형성하는 단계;를 포함하는 코어-쉘 미립자 제조방법에 관한 것이다.
상기 중합성 단량체는 스티렌계 단량체, 무기 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있으며, 상기 오가노실리콘은 알킬트리알콕시실란일 수 있다.
상기 미립자 바인더는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
상기 (2)단계는 상기 (1)단계에서 제조된 코어층 비드를 0.3 내지 5중량% 농도의 미립자 바인더 용액으로 코팅한 후, 12 내지 48시간 건조하여 분체로 제조할 수 있다.
상기 (3)단계는 상기 (2)단계 후 미립자 바인더가 코팅된 코어층 비드 100중량부를 이온수 400 중량부에 분산시킨 분산액에 오가노실리콘 분산매 1 내지 20중량부를 혼합하여 중축합할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상술한 코어-쉘 미립자를 포함하는 확산필름에 관한 것이다.
상기 확산필름은 기재 시트 및 매트릭스 바인더 코팅층을 포함하며, 상기 매트릭스 바인더 코팅층은 매트릭스 바인더 수지와 용매가 1:9 내지 5:5의 중량비로 혼합된 매트릭스 바인더 수지 용액 100중량부에 대하여, 상기 코어-쉘 미립자를 0.5 내지 25 중량부 포함할 수 있다.
상기 매트릭스 바인더 수지는 아크릴레이트계 수지 및 우레탄계 수지 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
또한, 상기 확산필름은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
ns ≤ nm ≤ nc [식 1]
(상기 식 1에서, nm은 매트릭스 바인더 수지의 굴절률이며, ns는 쉘층의 굴절률이고, nc는 코어층의 굴절률이다.)
상기 확산필름은 휘도가 1,600내지 2,000 cd/㎡이고 투과율이 70 내지 95% 일 수 있다.
본 발명에 따른 코어-쉘 미립자 및 이를 이용한 확산필름은 코어-쉘 미립자의 계면에서 굴절률 구배를 증가시켜 광확산 효율 및 휘도 향상 특성을 극대화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 미립자 바인더를 사용함으로써 코어층 표면에 쉘층을 견고하고 균일하게 형성시킬 수 있어, 코어-쉘 미립자의 내용제성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 코어-쉘 미립자를 제조함에 있어서, 간단한 코팅과 같은 방법으로 미립자 바인더 코팅층 및 쉘층을 형성할 수 있어 종래의 복잡한 반응성 유-무기 하이브리드 미립자 제조방법에 비하여 간단하고 효율적인 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 코어-쉘 미립자의 표면을 전자주사현미경(SEM)으로 촬영한 사진이다.
본 발명의 일실시예는 중합성 단량체로부터 중합되어 형성되는 코어층과 오가노실리콘으로 형성되는 쉘층을 미립자 바인더로 결합시킨 코어-쉘 미립자에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일실시예는 (1)코어층 비드 제조단계, (2)미립자 바인더 코팅층 형성단계 및 (3)쉘층 형성단계를 포함하여 제조되는 코어-쉘 미립자 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일실시예는 상술한 코어-쉘 미립자를 포함하는 확산필름에 관한 것이다.
이하, 각 구성성분에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
코어-쉘 미립자
본 발명의 코어-쉘 미립자는 중합성 단량체로부터 중합된 열가소성 수지를 코어층으로 하고, 상기 코어층 표면에 오가노실리콘을 쉘로 형성시키되, 미립자 바인더를 이용하여 코어층과 쉘층을 결합시킨 유-무기 하이브리드 코어-쉘 구조를 갖는 미립자이다.
본 발명의 중합성 단량체는 유화중합 또는 현탁중합으로 구형 비드를 형성할 수 있는 당해 기술분야에 자명하게 공지된 중합성 단량체이면 제한되지 않는다. 일 예로, 스티렌계 단량체, 무기 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
보다 구체적으로 상기 무기 (메타)아크릴레이트계 단량체는 아연 아크릴레이트, 아연 메타크릴레이트, 지르코늄 아크릴레이트, 지르코늄 메타크릴레이트, 티타늄 아크릴레이트 및 티타늄 메타크릴레이트 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
본 발명의 오가노실리콘은 알킬트리알콕시실란으로 하기 화학식 1의 반복단위를 가질 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112013101498393-pat00002
(상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬 및 (C3-C10)시클로알킬에서 선택될 수 있으며, R4는 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬 및 치환 또는 비치환된 (C3-C10)시클로알킬에서 선택될 수 있다.)
보다 구체적으로 상기 R1내지 R4는 각각 독립적으로 메틸(C1) 또는 에틸(C2) 인 것이 반응성 및 비용측면에서 바람직하다.
본 발명의 미립자 바인더는 코어층의 표면에 웨팅(wetting)성을 부여하여 견고하고 균일한 오가노실리콘 쉘을 형성할 수 있게 한다. 바인더로 사용할 수 있는 화합물은 수용성 고분자이면 제한되지 않으며, 일 예로, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
상기 미립자 바인더의 중량평균분자량은 1,000 내지 50,000g/mol일 수 있으며, 보다 구체적으로 10,000 내지 40,000g/mol일 수 있다. 미립자 바인더의 중량평균분자량이 1,000g/mol 미만일 경우에는 코어층과 쉘층을 결합시켜주는 역할을 충분히 할 수 없으며, 50,000g/mol 초과일 경우에는 확산필름에서 결점으로 나타나는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 코어-쉘 미립자는 평균입경이 1.0 내지 7.0㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로 3.0 내지 6.0㎛일 수 있다. 또한, 변동계수(coefficient of variation; C.V)가 40% 미만으로 균일한 입자분포를 나타낼 수 있다.
코어-쉘 미립자의 평균입경이 1.0㎛ 미만일 경우에는 Mie scattering영역을 벗어나 Rayleigh scattering 효과 발현영역으로 되어 확산 능력이 떨어져 차폐성능에 문제를 일으킬 수 있으며, 7.0㎛ 초과일 경우에는 Mie scattering 영역에서의 전방산란의 저하로 헤이즈(haze) 및 휘도 저하 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 코어-쉘 미립자는 상기 코어층 굴절률(nc)이 1.48 이상이고, 상기 쉘층 굴절률(ns)이 1.40 내지 1.50으로, 상기 코어층과 쉘층의 굴절률 차이(nc-ns)가 0.02 내지 0.2일 수 있다.
상기 코어층과 쉘층의 굴절률 차이가 상기 범위 미만일 경우, 코어-쉘 미립자의 계면에서 발생하는 굴절률 구배가 작게 형성되어 광확산 및 휘도 향상이 미미해지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상술한 범위의 굴절률 차이를 가짐으로써 코어-쉘 미립자의 계면에서 굴절률 구배를 증가시켜 광확산 효율 및 휘도 향상 특성을 극대화 할 수 있다.
코어-쉘 미립자의 제조방법
본 발명의 코어-쉘 미립자의 제조방법은 (1)코어층 비드 제조단계, (2)미립자 바인더 코팅층 형성단계 및 (3)쉘층 형성단계를 포함할 수 있다.
상기 (1)코어층 비드 제조단계는 통상의 방법으로 중합하여 제조될 수 있다. 일 예로 괴상중합, 용액중합, 유화중합, 현탁중합 등이 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게 현탁중합일 수 있다.
보다 구체적으로 (1)코어층 비드 제조단계는 중합성 단량체, 개시제, 가교제, 이온교환수, 분산제 및 현탁안정제를 투입하여 혼합액을 제조한 다음, 이 혼합액을 고속교반기(homogeneizer)로 균질화하여 안정한 입자형성 용액을 만든다. 이를 반응기에 투입하여 30 내지 120℃ 온도에서, 좋게는50 내지 90℃ 온도에서 3 내지 24시간 동안 중합시켜 비드를 제조할 수 있다.
상기 혼합액을 균질화하지 않으면, 일정한 구형의 입자가 생성되기 어려우며, 입자간 응집이 발생하거나, 50㎛ 이상의 입자가 생성되어 변동계수(C.V)값이 상승할 우려가 있으므로, 상기 혼합액을 1 내지 10분간 균질화하는 것이 바람직하다.
상기 중합성 단량체는 스티렌계 단량체, 무기 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
상기 무기 (메타)아크릴레이트계 단량체는 아연 아크릴레이트, 아연 메타크릴레이트, 지르코늄 아크릴레이트, 지르코늄 메타크릴레이트, 티타늄 메타크릴레이트 및 티타늄 메타크릴레이트 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
상기 개시제는 벤조일 퍼옥시드, 라우릴 퍼옥시드, o-클로로벤조일 퍼옥시드, o-메톡시벤조일 퍼옥시드, t-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸 퍼옥시이소부틸레이트, 1,1,3-3-테트라메틸부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 디옥타노일 퍼옥시드, 디데카노일 퍼옥시드 등과 같은 퍼옥시드계의 화합물과 2,2'-아조비스(이소부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 아조 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 가교제는 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디비닐벤젠, 프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,3-프로판디올디(메타)아크릴레이트 및 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다.
상기 분산제 또는 현탁안정제는 당해 기술분야에서 자명하게 공지된 것이면 제한되지 않으며, 예를 들면, 젤라틴, 스타치, 메틸셀룰로오즈, 에틸셀룰로오즈, 히드록시에틸셀룰로오즈, 카르복시메틸셀룰로오즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐 알킬 에테르, 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아미드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리메타크릴산 나트륨, 폴리디메틸실록산/폴리스티렌 블록공중합체 등의 수용성 고분자, 황산 바륨, 유산 칼슘, 탄산 칼슘, 인산 칼슘, 유산 알루미늄, 탈크, 실리카, 점토, 규조토, 및 금속 산화물 분말 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다.
상기 (2)미립자 바인더 코팅층 형성단계는 상기 (1)단계에서 제조된 코어층 비드의 표면에 미립자 바인더를 코팅하는 단계이다. 상기 미립자 바인더는 수용성 고분자이면 제한되지 않으며, 일 예로, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
보다 구체적으로 (2)미립자 바인더 코팅층 형성단계는 (1)단계에서 제조된 코어층 비드를 0.3 내지 5중량% 농도의 미립자 바인더 용액으로 코팅한 후, 12 내지 48시간 건조하여 분체로 제조하는 단계이다.
상기 미립자 바인더 용액의 농도가 0.3중량% 미만일 경우에는 코어층과 쉘층과의 결합력이 약해 쉘의 형성이 어려운 문제가 발생할 수 있으며, 5중량% 초과일 경우에는 더 이상 효과가 향상되지 않고 자체 침적으로 인한 코팅 효율을 저하시키고 더하여 제조비용을 상승하는 문제가 발생할 수 있다.
상기 (3)쉘층 형성단계는 상기 (2)단계를 통해 미립자 바인더 코팅층이 형성된 코어층 비드의 표면에 오가노실리콘을 이용하여 쉘층을 형성하는 단계이다.
보다 구체적으로 (3)쉘층 형성단계는 (2)단계 후 미립자 바인더가 코팅된 코어층 비드 100중량부를 이온수 400중량부에 분산시킨 분산액에 오가노실리콘 분산매 1 내지 20중량부를 혼합하여 졸-겔 반응으로 중축합하는 단계이다.
상기 오가노실리콘은 알킬트리알콕시실란이며, 상기 오가노실리콘 분산매는 알킬트리알콕시실란 화합물과 물을 1 : 6 내지 1 : 12 중량비로 혼합하여 제조한 투명한 졸(sol) 상태의 용액이다. 상기 알킬트리알콕시실란 화합물은 구체적으로 메틸트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 프로필트리에톡시실란 또는 부틸트리메톡시실란 중에서 1종 또는 2종 이상 선택될 수 있다. 특히, 반응성 및 제조단가를 고려했을 때 메틸트리메톡시실란 또는 에틸트리메톡시실란을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 분산액과 오가노실리콘 분산매를 혼합한 다음 pH를 8 내지 11로 조절하여 중축합함으로써, 코어층 표면에 균일하고 견고한 쉘을 형성할 수 있다. 코어층 표면에 균일하고 견고한 쉘을 형성함으로써, 코어-쉘 미립자의 내용제성이 우수해질 수 있으며, 확산필름 제조 공정 중에서 발생하는 황변 등의 불량을 감소시킬 수 있다.
상기 pH가 8 미만일 경우에는 쉘 형성에 오랜 시간이 소요되거나, 불균일한 쉘이 형성될 우려가 있으며, pH가 11초과일 경우에는 쉘이 아닌 부정형 겔이 형성되거나, 쉘 형성 후 다시 용해되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 pH를 조절하기 위해서는 당해 분야에서 자명하게 공지된 염기성 수용액을 제한 없이 사용할 수 있다.
상술한 제조방법으로 제조된 코어-쉘 미립자를 여과 분리하여 이온교환수를 사용하여 다수 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, 세척 후 탈수하여 30 내지 80℃ 온도에서 3 내지 48시간 건조하는 단계를 더 포함하여 최종적인 코어-쉘 미립자를 제조할 수 있다. 상기 세척단계 및 건조단계는 당해 기술분야에 자명하게 공지된 방법으로 제한 없이 적용될 수 있다.
확산필름
본 발명의 일실시예에 따른 확산필름은 상술한 제조방법으로 제조된 코어-쉘 미립자를 포함한다.
상기 확산필름은 기재 시트 및 매트릭스 바인더 코팅층을 포함하며, 상기 매트릭스 바인더 코팅층은 매트릭스 바인더 수지와 용매가 1:9 내지 5:5의 중량비로 혼합된 매트릭스 바인더 수지 용액 100중량부에 대하여, 상기 코어-쉘 미립자를 0.5 내지 25 중량부 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로 0.5 내지 15중량부 포함할 수 있다.
상기 매트릭스 바인더 수지 용액 내에 코어-쉘 미립자의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우에는 확산 효율이 낮은 문제가 발생할 수 있으며, 25 중량부 초과일 경우에는 높은 헤이즈에 의한 휘도 저하의 문제가 발생할 우려가 있다.
상기 매트릭스 바인더 수지는 당해 기술분야에서 자명하게 사용되는 광학필름 또는 확산필름 코팅용 바인더 수지이면 제한되지 않으나, 보다 구체적으로 아크릴레이트계 수지 및 우레탄계 수지 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
상기 매트릭스 바인더 수지는 하기 식 1을 만족하는 것이 코어-쉘 미립자의 계면에서 발생하는 굴절률 구배를 증가시켜 확산 효율 및 휘도 향상에 바람직하다.
ns ≤ nm ≤ nc [식 1]
(상기 식 1에서, nm은 매트릭스 바인더 수지의 굴절률이며, ns는 쉘층의 굴절률이고, nc는 코어층의 굴절률이다.)
상기 기재 시트용 수지는 당해 기술분야에서 자명하게 사용되는 광학필름 또는 확산필름용 수지이면 제한되지 않으나, 보다 구체적으로 염화비닐계 수지, 스티렌계 수지, 스티렌-아크릴로니트릴계 수지, 아크릴계 수지, 아크릴-스티렌계 수지, 에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지 중에서 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있다.
상기 확산필름은 본 발명의 코어-쉘 미립자를 포함함으로써, 투과율이 70 내지 95%로 향상되고, 상대 휘도가 높은 특성을 구현함에 따라 확산 효율이 증가되는 것을 알 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이다.
물성측정
(1)평균입경 및 변동계수 측정
Beckman coulter社의 LS 14320을 이용하여 굴절률 1.49, 25℃에서 측정한 후 하기 식 3에 따라 변동계수를 계산하였다.
[식 3]
Figure 112013101498393-pat00003
(상기 식 3에서, M은 입자의 평균입경이고, σ는 표준편차이다.)
(2)모폴로지 측정
본 발명의 일실시예에 따른 코어-쉘 미립자를 전자주사현미경(SEM)으로 측정하였다.
(3) 광학 물성 측정
코어-쉘 미립자를 이용하여 코팅된 필름에 대해 Nippon Denshoku社 NDH-2000 기기를 사용하여 투과율을 측정하였고, Nippon Denshoku社 BM-7 기기를 사용하여 휘도를 측정하였다.
[실시예 1]
코어-쉘 미립자 제조
스티렌 모노머(SM, Aldrich社) 70중량%, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(EGDMA, Aldrich社) 5중량% 및 디비닐벤젠(DVB, Aldrich社) 25중량%를 혼합하고, 이에 대하여 중합개시제로 벤조일퍼옥사이드(BPO, Aldrich社) 1중량부를 투입하여 단량체 혼합용액을 제조하였다. 이온수를 분산매로 하여 이온수 100중량부에 대하여 분산제 및 현탁안정제로 폴리비닐피롤리돈(PVP K30, Aldrich社) 0.2중량부 및 콜로이드 실리카(Ludox SM, Aldrich社) 11중량부를 용해하고, 이 용액에 상기 단량체 혼합용액을 투입하여 현탁액을 제조하였다. 이 현탁액을 고속교반기(homogeneizer)를 이용하여 8,000rpm에서 5분간 균질화하였다. 이후 질소 분위기하의 4구 플라스크 반응기에서 65℃에서 6시간 동안 반응시킨 다음, 75℃로 승온하여 4시간 더 중합하여 코어층 비드를 제조하였다.
3중량% 폴리비닐피롤리돈(PVP, 중량평균분자량(Mw) 30,000g/mol) 수용액에 상기 제조된 코어층 비드를 30분간 교반 후 여과하였다. 여과물을 80℃ 오븐에서 24시간 건조하여 백색 무취의 구형의 입자를 수득하였다.
이렇게 제조된 구형의 입자 100중량부를 이온수 400중량부에 분산시켜 분산액(미립자 바인더 코팅층)을 제조하였다. 메틸트리메톡시실란(MTMS, Aldrich社)과 이온수를 1:9 중량비로 혼합하여 30분간 교반시킨 알킬트리알콕시실란 용액(sol) 10중량부를 상기 분산액(미립자 바인더 코팅층)에 첨가하였다. 상기 알킬트리알콕시실란 분산매(sol)의 중축합(gelation)을 유도하기 위하여 염기성 수용액(암모니아수, 순도97%) 1중량부를 첨가하여 코어-쉘 구조의 미립자를 제조하였다. 제조된 코어-쉘 미립자의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
확산필름 제조
확산필름을 제조하기 위하여 매트릭스 바인더 수지로 아크릴 폴리올 수지(A-814, 애경화학社) 18 중량% 및 폴리이소시아네이트(AK-75, 애경화학社) 2 중량%를 혼합하여 사용하고, 희석할 용매로 메틸에틸케톤(MEK) 35 중량%, 부틸아세테이트(BA) 35 중량% 및 사이클로헥사논(ANONE) 10 중량%를 각각 혼합 후 매트릭스 바인더 수지와 혼합하여 매트릭스 바인더 수지 용액을 제조하였다. 이렇게 제조된 매트릭스 바인더 수지 용액 100중량부에 상기 제조된 코어-쉘 미립자 10중량부를 혼합 후 광학용 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름(두께 188㎛, Toyobo社)위에 코팅하여 확산필름을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 1]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 3중량% 폴리비닐피롤리돈 코팅층(바인더 코팅층) 형성을 하지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하여 코어-쉘 미립자 및 확산필름을 제조하였다. 이들의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 2]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 12중량% 폴리비닐피롤리돈 수용액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 코어-쉘 미립자 및 확산필름을 제조하였다. 이들의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 3]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 미립자 바인더 코팅층을 형성하는 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량이 500g/mol인 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 코어-쉘 미립자 및 확산필름을 제조하였다. 이들의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 4]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 미립자 바인더 코팅층을 형성하는 폴리비닐피롤리돈의 중량평균분자량이 80,000g/mol인 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 코어-쉘 미립자 및 확산필름을 제조하였다. 이들의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 5]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 코어층 비드로 굴절률이 1.47인 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)(AL-050M, 제일모직社)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하여 코어-쉘 미립자 및 확산필름을 제조하였다. 이들의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[표 1]
Figure 112013101498393-pat00004
[표 2]
Figure 112013101498393-pat00005
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1에 의한 확산필름은 휘도 및 투과율이 우수한 것을 알 수 있었다.
반면에 코어-쉘 미립자 제조시 미립자 바인더 코팅층을 형성하는 폴리비닐피롤리돈을 사용하지 않거나, 폴리비닐피롤리돈의 분자량 또는 농도가 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예 1 내지 4의 경우 미립자의 평균입경과 변동계수가 실시예 1과 유사하더라도 이를 이용한 확산필름의 휘도 및 투과율은 실시예 1 대비 좋지 않음을 알 수 있었다. 또한, 코어층 비드로 실시예 1 보다 굴절률이 낮은 PMMA를 사용한 비교예 5의 경우 코어층과 쉘층의 굴절률 차이((nc-ns)가 0.02 미만이어서 이를 이용한 확산필름의 휘도 및 투과율은 실시예 1 대비 좋지 않음을 알 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따른 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 사용한 확산필름은 코어-쉘 미립자의 계면에서 굴절률의 구배를 향상시켜 투과율 및 휘도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (18)

  1. (A) 중합성 단량체로부터 중합되어 형성되는 코어층;
    (B) 오가노실리콘으로 형성되는 쉘층; 및
    (C) 상기 코어층과 쉘층을 결합시키는 미립자 바인더를 포함하는 미립자 바인더 코팅층;을 포함하고,
    상기 미립자 바인더는 중량평균분자량이 1,000 내지 50,000g/mol인 코어-쉘 미립자.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 오가노실리콘은 알킬트리알콕시실란으로 하기 화학식 1의 반복단위를 갖는 코어-쉘 미립자.
    [화학식 1]
    Figure 112013101498393-pat00006

    (상기 화학식 1에서, R1 내지 R3은 각각 독립적으로 (C1-C10)알킬 및 (C3-C10)시클로알킬에서 선택될 수 있으며, R4는 치환 또는 비치환된 (C1-C10)알킬 및 치환 또는 비치환된 (C3-C10)시클로알킬에서 선택될 수 있다.)
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 R1내지 R4는 각각 독립적으로 메틸(C1) 또는 에틸(C2) 코어-쉘 미립자.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 중합성 단량체는 스티렌계 단량체, 무기 (메타)아크릴레이트계 단량체 및 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체 중에서 1종 또는 2종 이상 선택되는 코어-쉘 미립자.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 미립자 바인더는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 코어-쉘 미립자.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 코어-쉘 미립자는 평균입경이 1.0 내지 7.0㎛인 코어-쉘 미립자.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 코어층 굴절률(nc)이 1.48 이상이고,
    상기 쉘층 굴절률(ns)이 1.40 내지 1.50이며,
    상기 코어층과 쉘층의 굴절률 차이(nc-ns)가 0.02 내지 0.2인 코어-쉘 미립자.
  9. (1)중합성 단량체를 포함하는 혼합액을 중합시켜 코어층 비드를 제조하는 단계;
    (2)상기 코어층 비드 표면에 미립자 바인더 코팅층을 형성하는 단계; 및
    (3)상기 미립자 바인더 코팅층 표면에 오가노실리콘을 이용하여 쉘층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 미립자 바인더는 중량평균분자량이 1,000 내지 50,000g/mol인 코어-쉘 미립자 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 중합성 단량체는 스티렌계 단량체, 무기 아크릴레이트계 단량체 및 (메타)아크릴산 알킬 에스테르 단량체 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상이며, 상기 오가노실리콘은 알킬트리알콕시실란인 코어-쉘 미립자 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 미립자 바인더는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌아민, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트, 에틸셀룰로오스 및 히드록시프로필셀룰로오스 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 코어-쉘 미립자 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 (2)단계는 상기 (1)단계에서 제조된 코어층 비드를 0.3 내지 5중량% 농도의 미립자 바인더 용액으로 코팅한 후, 12 내지 48시간 건조하여 분체로 제조하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 미립자 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 (3)단계는 상기 (2)단계 후 미립자 바인더가 코팅된 코어층 비드 100중량부를 이온수 400중량부에 분산시킨 분산액에 오가노실리콘 분산매 1 내지 20중량부를 혼합하여 중축합하는 코어-쉘 미립자 제조방법.
  14. 제 1항 내지 제 5항, 및 제 7항 내지 제 8항 중에서 선택되는 어느 한 항의 코어-쉘 미립자를 포함하는 확산필름.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 확산필름은 기재 시트 및 매트릭스 바인더 코팅층을 포함하며, 상기 매트릭스 바인더 코팅층은 매트릭스 바인더 수지와 용매가 1:9 내지 5:5의 중량비로 혼합된 매트릭스 바인더 수지 용액 100중량부에 대하여, 상기 코어-쉘 미립자를 0.5내지 25 중량부 포함하는 확산필름.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 매트릭스 바인더 수지는 아크릴레이트계 수지 및 우레탄계 수지 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 확산필름.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 확산필름은 하기 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 확산필름.
    ns ≤ nm ≤ nc [식 1]
    (상기 식 1에서, nm은 매트릭스 바인더 수지의 굴절률이며, ns는 쉘층의 굴절률이고, nc는 코어층의 굴절률이다.)
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 확산필름은 투과율이 70 내지 95%이며, 휘도가 1,600 내지 2,000 cd/㎡인 것을 특징으로 하는 확산필름.

KR1020130134691A 2013-11-07 2013-11-07 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름 KR101611009B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130134691A KR101611009B1 (ko) 2013-11-07 2013-11-07 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130134691A KR101611009B1 (ko) 2013-11-07 2013-11-07 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150053029A KR20150053029A (ko) 2015-05-15
KR101611009B1 true KR101611009B1 (ko) 2016-04-08

Family

ID=53389719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130134691A KR101611009B1 (ko) 2013-11-07 2013-11-07 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101611009B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003128922A (ja) 2001-10-19 2003-05-08 Dow Corning Toray Silicone Co Ltd 硬化性オルガノポリシロキサン組成物および半導体装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003128922A (ja) 2001-10-19 2003-05-08 Dow Corning Toray Silicone Co Ltd 硬化性オルガノポリシロキサン組成物および半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150053029A (ko) 2015-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110078872B (zh) 包含聚合物基体和核壳纳米颗粒的复合材料系统、其制备方法及其应用
JP4002320B2 (ja) シリカ複合樹脂粒子、その製造方法
US7741378B2 (en) Porous monodispersed particles and method for production thereof, and use thereof
JP5419625B2 (ja) コアシェル型粒子、光拡散剤、および光拡散媒体
JP2010032719A (ja) 光学シート及びバックライトユニット
JP5304048B2 (ja) 異形粒子、組成物、及び光学材料用成型品
KR101611009B1 (ko) 코어-쉘 미립자, 그 제조방법 및 이를 이용한 확산필름
JP5452978B2 (ja) 光拡散性有機微粒子の製造法及び光拡散フィルム又は成形体
JP4634184B2 (ja) 光拡散剤及びそれを用いた光拡散性樹脂組成物
JP5463005B2 (ja) 架橋樹脂粒子及びそれを用いた光学シート
JP2006084927A (ja) 光拡散剤およびその製造法
JP5522957B2 (ja) 重合体粒子集合体、その製造方法、光拡散剤及び光拡散性樹脂組成物
JP5308779B2 (ja) 重合体粒子集合体、その製造方法、光拡散剤及び光拡散性樹脂組成物
JP2011094119A (ja) 光拡散性複合樹脂粒子、その製造方法、光拡散性樹脂組成物および照明カバー
KR101422666B1 (ko) 아크릴계 미립자 및 이를 포함하는 확산필름
JP2010237565A (ja) 光学シート及びバックライトユニット
KR100837090B1 (ko) 광확산용 미립자, 그 제조 방법 및 이를 이용한 광확산판
JP6249924B2 (ja) 高分子カプセルを含む透明断熱材及びその製造方法
KR20090039475A (ko) 요철형 단분산 광확산제의 제조방법
JP2007114331A (ja) 光拡散性有機微粒子とそれを用いた光拡散樹脂成形体
TWI582154B (zh) Composite agglomerated resin particles and compositions containing the particles
JP2012140616A (ja) アクリル系微粒子およびこれを含む拡散フィルム
TWI476233B (zh) 球形聚合物珠粒及其製備方法
KR100673550B1 (ko) 폴리메틸메타아크릴레이트 비드의 제조방법
KR20160119936A (ko) 아크릴계 미립자 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190306

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 5