KR101650200B1 - 내변색성이 개선된 반사체 및 이를 구비하는 발광장치 - Google Patents

Abstract

내변색성이 개선된 반사체 및 이를 구비하는 발광장치가 개시된다. 개시된 반사체는 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를 포함한다.

Description

내변색성이 개선된 반사체 및 이를 구비하는 발광장치{Reflector having improved anti-discoloration and light emitting device having the same}

내변색성이 개선된 반사체 및 이를 구비하는 발광장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를 포함하는 반사체 및 이를 구비하는 발광장치가 개시된다.

LED(light emitting diode) 반사체 등 각종 반사체에는 사출성형이 용이한 폴리아미드계 수지가 널리 사용되고 있다. 그러나, 이러한 폴리아미드계 수지는 고전압에서 작동되는 LED 등 발광장치의 빛과 열에 장시간 노출되면 변색되어 반사체로서의 역할을 제대로 수행하지 못하고, 발광장치의 발광기능과 수명을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명의 일 구현예는 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를 포함하는 반사체를 제공한다.

본 발명의 다른 구현예는 상기 반사체를 구비하는 발광장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면은,

전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를 포함하고,

상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는 백색 무기충전제를 포함하는 반사체를 제공한다.

상기 백색 무기충전제는 산화티탄을 포함할 수 있다.

상기 산화티탄은 알루미나로 코팅된 것일 수 있다.

상기 백색 무기충전제의 함량은 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부일 수 있다.

상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는 유리섬유를 추가로 포함할 수 있다.

상기 유리섬유의 함량은 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부일 수 있다.

본 발명의 다른 측면은,

상기 반사체를 구비하는 발광장치를 제공한다.

상기 발광장치는 LED(light emitting diode)일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 의하면, 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를 포함함으로써 빛과 열로 인한 변색이 방지되는 반사체가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 반사체를 구비함으로써 발광기능이 향상되고 수명이 연장될 수 있는 발광장치가 제공될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 구현예에 따른 반사체에 관하여 상세히 설명한다.

본 명세서에서, 반사체란 빛의 반사를 이용하여 LED(light emitting diode)와 같은 발광장치로부터 방출되는 빛의 밝기를 조절하는 물체를 지칭한다.

상기 반사체는 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를 포함한다. 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는 주원료인 전방향족 액정 폴리에스테르 수지가 지니는 고유한 특성으로 인해 빛과 열에 장시간 노출되더라도 변색이 일어나지 않는다. 따라서, 이를 포함하는 반사체는 내구성이 향상되며, 상기 반사체를 구비하는 발광장치는 발광기능이 장시간 유지되어 그 수명이 연장될 수 있다.

상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드의 제조에 사용되는 전방향족 액정폴리에스테르 수지는 하기 단계를 거쳐 제조될 수 있다:

(a) 1종 이상의 단량체를 축중합함으로써 전방향족 액정 폴리에스테르 프리폴리머를 합성하는 단계; 및

(b) 상기 프리폴리머를 고상 축중합함으로써 전방향족 액정 폴리에스테르 수지를 합성하는 단계.

상기 (a) 단계에서 사용되는 단량체는 방향족 디올, 방향족 디아민, 방향족 히드록시아민, 방향족 디카르복실산, 방향족 히드록시 카르복실산 및 방향족 아미노 카르복실산으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.

상기 (a) 단계의 합성 방법으로는 용액 축중합법 또는 괴상 축중합법(bulk condensation polymerization)이 사용될 수 있다. 또한, 상기 (a) 단계에서 축합 반응을 촉진하기 위하여 아실화제(특히, 아세틸화제) 등의 화학 물질로 전처리되어 반응성이 증가된 단량체(즉, 아실화된 단량체)를 사용할 수 있다.

상기 (b) 단계의 고상축중합 반응을 위해서는 상기 프리폴리머에 적당한 열이 제공되어야 하며, 이러한 열 제공방법으로는 가열판을 이용하는 방법, 열풍을 이용하는 방법, 고온의 유체를 이용하는 방법 등이 있다. 고상축중합 반응시 발생되는 부산물을 제거하기 위하여 불활성 기체를 이용한 퍼지나 진공에 의한 제거를 실시할 수 있다.

또한, 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지는 다양한 반복단위를 사슬 내에 포함하게 되며, 예를 들어 다음과 같은 반복단위를 포함할 수 있다:

(1) 방향족 디올에서 유래하는 반복단위:

-O-Ar-O-

(2) 방향족 디아민에서 유래하는 반복단위:

-HN-Ar-NH-

(3) 방향족 히드록시아민에서 유래하는 반복단위:

-HN-Ar-O-

(4) 방향족 디카르복실산에서 유래하는 반복단위:

-OC-Ar-CO-

(5) 방향족 히드록시 카르복실산에서 유래하는 반복단위:

-O-Ar-CO-

(6) 방향족 아미노 카르복실산에서 유래하는 반복단위:

-HN-Ar-CO-

상기 화학식들에서, Ar은 페닐렌, 바이페닐렌, 나프탈렌 또는 2개의 페닐렌이 탄소 또는 탄소가 아닌 원소로 결합된 방향족 화합물이거나, 또는 페닐렌, 바이페닐렌, 나프탈렌 또는 2개의 페닐렌이 탄소 또는 탄소가 아닌 원소로 결합된 방향족 화합물 중 1개 이상의 수소가 다른 원소로 치환된 방향족 화합물일 수 있다.

상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는 첨가제로서 백색 무기충전제를 포함한다. 또한, 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는 유리섬유를 추가로 포함할 수 있다. 상기 백색 무기충전제는 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드의 백색도를 증가시켜 상기 수지 컴파운드를 포함하는 반사체의 반사기능을 향상시키는 역할을 수행한다. 또한, 상기 유리섬유는 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를 포함하는 반사체의 반사기능을 저하시키지 않으면서 그 기계적 강도를 향상시키는 역할을 수행한다.

상기 백색 무기충전제는 산화티탄, 예를 들어, 이산화티탄을 포함할 수 있다. 또한, 상기 산화티탄은 실리카계 화합물(ex. Al₂O₃)을 함유하여 산화방지 기능을 갖는 것일 수도 있다.

또한, 상기 백색 무기충전제의 함량은 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부일 수 있다. 상기 상기 백색 무기충전제의 함량이 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 100중량부에 대하여 10중량부 미만이면 사출성형품의 백색도 향상에 영향을 주지 못하고, 40중량부를 초과하면 사출성형품의 백색도는 향상되나, 인장강도 및 굴곡강도의 손실이 커진다.

상기 유리섬유의 함량은 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부일 수 있다. 상기 유리섬유의 함량이 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 100중량부에 대하여 10중량부 미만이면 사출후 사출성형품의 구조를 지지할 수 있는 지지력이 없어 형태가 불안정하며 인장강도 및 굴곡강도가 낮고, 40중량부를 초과하면 사출후 사출성형품의 탄성률이 과다하게 높아 사출성형품이 부스러지기 쉽고, 사출성형품내 유리섬유의 몰림 현상으로 인한 미성형(未成形)이 발생할 수 있으며, 제품의 강도가 일정하지 못하다.

상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는, 전술한 전방향족 액정 폴리에스테르 수지, 백색 무기충전제 및 선택적으로 유리섬유 등을 소정 비율로 혼합하여 용융혼련한 다음, 건조함으로써 제조될 수 있다. 이러한 용융혼련을 위하여 회분식 혼련기, 2축 압출기 또는 믹싱 롤 등이 사용될 수 있다. 또한, 원활한 용융혼련을 위하여 용융혼련시 플루오로계 활제와 같은 활제를 사용할 수 있다.

상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는, 전동 사출기를 사용하여 두께 1mm 내지 100mm의 원형, 판 또는 전등갓과 같은 다양한 형태의 반사체로 사출성형될 수 있다. 이러한 사출성형시, 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는 프레임에 인서트 사출되거나, 또는 단독으로 사출될 수 있다. 이렇게 제조된 반사체는 LED(light emitting diode)와 같은 발광장치에 사용될 수 있다.

이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.

실시예

제조예 1: 전방향족 액정 폴리에스테르 수지의 제조

온도 조절이 가능한 100리터 용량의 회분식 반응기에, 파라 히드록시 벤조산 22.2kg, 바이페놀 9.6kg, 테레프탈산 6.9kg 및 이소프탈산 2.2kg을 투입하고 질소가스를 주입하여 상기 반응기의 내부 공간을 불활성 상태로 만든 다음 상기 반응기에 무수초산 39kg을 더 첨가하였다. 이후, 반응기 온도를　30분에 걸쳐 150℃까지 승온시키고 상기 온도에서 3시간 동안 상기 단량체들의 알코올 기능기를 아세틸화하였다. 이어서, 상기 아세틸화 반응에서 생성된 초산을 제거하면서　반응기 온도를 6시간에 걸쳐 330℃까지 승온시켜 단량체의 중축합 반응에 의해 전방향족 액정 폴리에스테르 프리폴리머를 제조하였다. 또한, 상기 프리폴리머 제조시 부산물로 초산이 더 생성되는데, 이 초산도 상기 아세틸화 반응에서 생성된 초산과 함께 상기 프리폴리머 제조 동안 연속적으로 제거하였다. 다음에, 상기 프리폴리머를 반응기로부터 회수하여 냉각 고화시켰다.

이후, 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 프리폴리머를 평균 입경 1mm로 분쇄한 후, 상기 분쇄된 전방향족 액정 폴리에스테르 프리폴리머 20kg을 100리터 용량의 로터리킬른 반응기에 투입하고, 질소를 1N㎥/시간의 유속으로 계속 흘려주면서 무게 감량 시작 온도인 200℃까지 1시간에 걸쳐 승온시킨 후, 다시 320℃까지 10시간에 걸쳐 승온시켜 3시간 동안 유지함으로써 전방향족 액정 폴리에스테르 수지를 제조하였다. 이어서, 상기 반응기를 상온으로 1시간에 걸쳐 냉각시킨 후 상기 반응기로부터 전방향족 액정 폴리에스테르 수지를 회수하였다.

제조예 2-1: 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드(1)의 제조

상기 제조예 1에서 제조한 전방향족 액정 폴리에스테르 수지, 길이가 100~300㎛이고 직경이 10±1㎛인 유리섬유(Asahi glass fiber, MF20 JH1-20) 및 UV 안정성을 갖는 알루미나로 코팅된 산화티탄(Dupont T-Pure R-104)을 중량 기준으로 6:1:3의 비율로 혼합하여 회분식 혼합기(제일산업기기 제품)를 사용하여 30분간 혼합하였다. 이후, 오븐 건조기(아성 PLANT 제품)에서 130℃에서 4시간 이상 건조하여 수분 함유율을 200wtppm 이하로 낮춘 후, 이축 압출기(L/D: 40, 직경: 25mm)를 사용하여 시간당 20kg의 공급속도로 정량 피딩하면서 용융혼련하여 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드(1)를 제조하였다. 상기 용융혼련시 발생하는 가스 및 부산물의 제거를 위해 1개의 오픈 벤트부와 1개의 진공 벤트부를 상기 이축 압출기의 3번 및 7번 배럴부에 각각 설치하였다. 이렇게 제조한 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드(1)를 냉각 설비(세원엠텍, 메시컨베이어 벨트)를 사용하여 냉각 및 수분 제거를 한 후 펠렛화하였다. 이어서, 상기 제조된 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드의 펠렛을 자동 건조기(제일산업기기 제품)를 사용하여 2시간 동안 건조 및 혼합하였다.

제조예 2-2: 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드(2)의 제조

전방향족 액정 폴리에스테르 수지, 유리섬유 및 산화티탄의 사용 중량비를 6:2:2로 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드(2)를 제조하였다.

제조예 3: 폴리아미드계 수지 컴파운드(3)의 제조

상기 제조예 1에서 제조한 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 대신에 폴리아미드계 수지(Solvay사, Amodel WH118(PA6T/66))를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드(3)를 제조하였다.

실시예 1~2: LED 용 반사체(1)~(2)의 제조

제조예 2-1~2-2에서 제조한 각 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를, 오븐 건조기(아성 PLANT 제품)를 사용하여 130℃에서 4시간 이상 건조하여 수분 함유율을 200wtppm 이하로 낮춘 후, 전동 사출기(Sodick社, TR30EH2)를 사용하여 두께 0.3mm 및 2mm의 직사각형 타입의 (50 x 50mm) 판상의 반사체(1)~(2)를 각각 제조하였다. 이 경우, 200회의 사출을 통해 사출기 내부를 소제한 후, 각 반사체당 100개씩의 샘플을 취하였다.

비교예 1: LED 용 반사체(3)의 제조

제조예 2-1~2-2에서 제조한 각 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 대신에 상기 제조예 3에서 제조한 폴리아미드계 수지 컴파운드를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1~2와 동일한 방법으로 LED용 반사체(3)를 제조하였다.

평가예

LED 용 반사체(1)~(3)의 성능 평가

상기 실시예 1~2 및 비교예 1에서 제조한 LED용 반사체(1)~(3)의 내변색성을 하기와 같은 방법으로 평가하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

(내변색성의 평가)

색차계(Konica Minolta社, CM-3700d)를 사용하여 사출 직후의 각 반사체의 반사율을 측정한 후, 200℃의 온도로 유지되는 오븐건조기(아성 PLANT 제품)에 상기 각 반사체 샘플을 넣어 사출후 1,000시간까지 매 200시간 마다 반사율의 변화를 측정하여, 내변색성을 평가하였다. 시간 경과에 따른 반사율의 변화가 작을수록 내변색성이 높은 것을 의미한다. 즉, 색차계를 사용하여 360nm~740nm의 파장범위에 걸쳐 10nm의 파장간격으로 각 LED용 반사체당 100개의 샘플에 대한 반사율을 측정한 후 이의 평균값을 각 반사체의 반사율로 하였다. 이때, 반사율의 측정범위는 0~100%이었으며, 반사율 표준편차는 0.05%이내인 것으로 나타났다.

사출후 경과시간(hr)	반사율(%)
	실시예 1-1	실시예 1-2	비교예 1-1
0	89	82	95
200	86	81	65
400	82	77	35
600	79	75	25
800	78	72	21
1000	77	70	21

상기 표 2를 참조하면, 실시예 2-1~2-2에서 제조한 LED용 반사체는 비교예 2-1에서 제조한 LED용 반사체에 비해 초기 반사율은 낮지만, 내변색성은 우수한 것으로 나타났다.

본 발명은 구현예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드를 포함하고,
   상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는 백색 무기충전제를 포함하며, 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지는 하기의 반복단위 중 적어도 하나를 포함하는 반사체.
   (1) 방향족 디아민에서 유래하는 반복단위:
   -HN-Ar-NH-
   (2) 방향족 히드록시아민에서 유래하는 반복단위:
   -HN-Ar-O-
   (3) 방향족 아미노 카르복실산에서 유래하는 반복단위:
   -HN-Ar-CO-
   단, Ar은 페닐렌, 바이페닐렌, 나프탈렌 또는 2개의 페닐렌이 탄소 또는 탄소가 아닌 원소로 결합된 방향족 화합물이거나, 또는 페닐렌, 바이페닐렌, 나프탈렌 또는 2개의 페닐렌이 탄소 또는 탄소가 아닌 원소로 결합된 방향족 화합물 중 1개 이상의 수소가 다른 원소로 치환된 방향족 화합물이다.
2. 제1항에 있어서,
   상기 백색 무기충전제는 산화티탄을 포함하는 반사체.
3. 제2항에 있어서,
   상기 산화티탄은 알루미나로 코팅된 것인 반사체.
4. 제1항에 있어서,
   상기 백색 무기충전제의 함량은 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부인 반사체.
5. 제1항에 있어서,
   상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드는 유리섬유를 추가로 포함하는 반사체.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유리섬유의 함량은 상기 전방향족 액정 폴리에스테르 수지 컴파운드 100중량부에 대하여 10 내지 40중량부인 반사체.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 반사체를 구비하는 발광장치.
8. 제7항에 있어서,
   LED(light emitting diode)인 발광장치.