KR20050084754A - 후면 투사식 스크린 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20050084754A
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룀 게엠베하 운트 콤파니 카게
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Abstract

본 발명은, 구형 플라스틱 입자를 포함하는 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층을 포함하는 후면 투사식 스크린에 관한 것으로, 당해 스크린에서 구형 플라스틱 입자는 입자 크기가 5 내지 35㎛이고, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 총 중량을 기준으로 하여, 농도가 2 내지 60중량%이며, 구형 플라스틱 입자의 굴절률과 폴리메틸 메타크릴레이트 매트릭스의 굴절률과의 차이는 0.02 내지 0.2이고, 두께가 0.05 내지 4mm인 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층을 1개 이상 포함한다. 구형 플라스틱 입자의 농도(cP), 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS) 및 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)는 cP ×dS/DP 3의 비가 0.0015 내지 0.015[중량% ×mm/㎛3]인 범위에서 선택되고, 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)에 대한 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 평균 표면 조도(Ra)의 비는 0.05 내지 0.4이다. 본 발명의 후면 투사식 스크린은 스크린에 투사되는 영상의 품질이 특히 우수하다는 점이 특징이다.

Description

후면 투사식 스크린 및 이의 제조방법{Rear projection screen and method for the production thereof}
본 발명은 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층을 1개 이상 포함하는 후면 투사식 스크린(rear projection screen) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
후면 투사 기술을 사용하여 폭넓은 수요자들이 정보를 입수할 수 있다. 대체로, 이러한 유형의 시스템의 구조는 투사기(projector)에 의해 후면으로부터 방사(放射)된 영상(image) 표면으로 이루어져 있으며, 이에 따라 당해 시스템이 정보를 제공하게 된다.
이러한 기술 사용의 예는 발전소와 철로 등의 관제실에서 발견되는데, 여기서 당해 기술은 이들의 책임하에 있는 복합 공정의 감독을 용이하게 하여 제어 오류를 방지할 수 있게 한다. 이러한 기술의 또 다른 적용이, 예를 들면, 스포츠 경기장의 디스플레이 패널과 자동차 경주 시합에서의 디스플레이 패널에 의해 제공된다. 여기서, 관객은 그들이 관람하는 경기 자체로부터 상당히 멀리 떨어져 있어도 경기 상황과 시합에 관한 정보를 제공받는다.
이들 영상 표면들은 상당히 크다. 수 년에 걸친 지속적인 기술 향상(투사기 기술)에 의해 다른 적용 분야들이 추가되었다.
또한, 예를 들면, 이러한 정보 제공 형태는, 예를 들면, TV 장치, 대규모 극장 및 가정용 극장에서 사용되고, 전시회에서의 판촉 매체로서 사용되며, 쇼윈도 전시와 상점 전시에서 사용된다.
게다가, 이러한 기술은 또한 구두 발표 과정에서 정보를 제공하는 데에 사용되고, 최대한 사실적으로 시뮬레이션된 가상 환경이 조종석 스크린에 나타나는 비행 시뮬레이터에서 사용된다.
이러한 기술의 다수의 이점의 근원은, 투사기가 시야에서 벗어나 있다는 점이다. 이는, 투사면의 전방에 위치한 임의의 관측자에 의해 투사가 방해되지 않고, 투사기로부터의 시끄러운 잡음이 제거되었으며, 실내를 멋있게 설계할 수 있음을 의미한다.
현재, 후면 투사 기술에서 사용되는 플라스틱 시트와 호일의 종류는 광범위하다. 시트는 빈번하게 변형되어, 후면에 위치한 프레스넬 렌즈 시스템 및 관측자측에 위치한 수직 배열 렌티큘러 렌즈 시스템의 형태로 구성된 표면 구조가 제공된다. 따라서, 이들 후면 투사 패널의 제조 가격은 비싸다. 게다가, 표면 구조는 기계적 하중에 매우 민감하다. 표면이 손상되면, 투사되는 영상의 외관이 상당히 손상된다.
또한, 산란 매체들을 포함하는 후면 투사 시트와 호일이 공지되어 있는데, 이들 시트는 굴절률이 매트릭스의 굴절률과 상이한 입자를 포함한다. 마찬가지로, 당해 시트와 호일은 후면 투사에 적합하지만, 이들 각각은 요구 사항 전체를 포함하지 못하기 때문에, 스크린에 대한 요구 사항의 일부만을 충족시킨다.
각각 상이한 가능한 활용 범위가 상당히 많기 때문에, 매우 광범위한 요구 사항의 가변성이 투사면에 존재한다. 실례를 들면, 하나의 적용 과정에서 투사면은 매우 일정하고 투명하며 해상도가 높은 영상을 재현시키는데, 이는 관측자가 연장된 기간에 걸쳐 투사면에서 정보를 취해야 하기 때문이다(예: 관제실, 가정용 극장 등).
이들 투사면이 구두 발표와 판촉의 목적(예: 전시회 스탠드)으로 사용되는 경우, 표면은 특히, 투사 품질에 대한 요구 사항이 그다지 높지 않더라도 기계적 하중과 오염에 대한 내성이 있어야 한다.
실례를 들면, 높은 광-산란 각을 제공하는 시트와 필름을 공지된 산란 매체들(예: 황산바륨과 이산화 티탄)을 사용하여 제조할 수 있다. 마찬가지로, 당해 투사 해상도는 높다. 마찬가지로, 이에 상응하여, 영상의 시야각이 넓다. 그러나, 두께가 얇은 경우에도 투사 시트 상의 영상은 번지고 불투명한 것으로 밝혀졌으며, 품질의 달성 정도 또는 제공 능력 및 다른 요구 사항(예: 양호한 표면 마감)은 부재하거나 부분적으로만 존재함이 밝혀졌다.
산란 매체들로서 플라스틱 입자를 포함하는 스크린이 공지되어 있다. 예를 들면, 일본 특허원 제11179856호에는, 폴리메틸 메타크릴레이트 매트릭스를 포함하고, 산란제/소광제로서 가교결합된 폴리메틸 메타크릴레이트 비드(여기서, 비드의 비율은 0.5 내지 25중량%이다)를 포함하는 층을 1개 이상 갖는 다층 시트가 기재되어 있다. 비드의 크기는 3 내지 30㎛이며, 당해 문헌에는 크기가 약 6㎛인 산란 비드를 약 3중량% 포함하는, 두께가 2mm인 시트만이 기재되어 있다. 광 투과율과 표면 광택은 기재되어 있으나, 시트의 영상화 특성은 이상적이지 않다.
일본 공개특허원 제07234304호에는 투명한 플라스틱인 가교결합된 아크릴레이트-스티렌 비드(14㎛)의 혼합물이 기재되어 있다. 표면 조도에 대해 기재되어 있지 않지만, 당해 문헌에 기재된 시트는 사출 성형으로 제조되므로, 시트 상에 매우 높은 압력이 가해지며, 일반적으로 이러한 압력에 의해 표면 조도가 매우 낮아진다. 당해 예에서와 같이 제조된 시트는 이상적인 영상화 성능을 나타내지 않는다.
유럽 특허공보 0 561 551호에는 투명한 중합체와 구형 입자(2 내지 15㎛)의 혼합물로 이루어진 산란층을 포함하는 다층 시트가 기재되어 있다. 입자의 농도는 0.1 내지 40중량%이다. 당해 문헌에서 다층 시트는 약 5㎛인 입자를 20중량% 포함하는, 두께가 0.64mm인 광-산란층으로 제조된다. 역시, 당해 시트는 이상적인 화면(picture)을 제공하지 않는다.
따라서, 산란 매체들을 포함하는 공지된 후면 투사식 스크린의 문제점은, 영상화 특성이 이상적이지 않다는 점이다. 특히, 공지된 스크린의 영상 선명도(sharpness)가 비교적 낮거나, 휘도 분포가 비교적 부족하다. 또한, 색 정확도에도 문제가 있다. 또한, 다수의 스크린이 기계적인 요구 사항에 대해 동일하지 않으며, 특히 스크린 상의 스크래치는 불리한 광학적 효과를 초래한다.
따라서, 본원에 언급되고 기재된 당해 기술분야의 광에서, 본 발명의 목적은 화면 품질이 특히 우수한 후면 투사식 스크린을 제공하는 것이다. 특히, 스크린의 영상 선명도가 높아야 하고, 투사되는 화면의 해상도가 높아야 한다.
게다가, 후면 투사식 스크린의 영상은 특수한 색 정확도를 갖고 있어야 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 휘도 분포가 특히 균일한 후면 투사식 스크린을 제공하는 것이다.
또한, 후면 투사식 스크린의 기계적 안정성이 최대여야 한다. 스크린 위의 스크래치가 보이지 않거나 아주 적게 보여야 한다. 특히, 스크린의 영상 재현 능력에 영향을 미치는 손상(damage)이 없거나 아주 적어야 한다.
본 발명을 기초로 하는 또 다른 목적은 특히 단순하게 제조할 수 있는 후면 투사식 스크린을 제공하는 것이다. 따라서, 특히, 후면 투사식 스크린은 압출에 의해 제조할 수 있어야 한다.
따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 화면 안정성(steadiness)이 높은 후면 투사식 스크린을 제공하는 것이다. 이는, 제공되는 정보를 피로감 없이 장기간에 걸쳐 관측할 수 있음을 의미한다.
본 발명의 또 다른 목적은 크기와 모양이 요구 사항에 용이하게 적응되는 후면 투사식 스크린을 제공하는 것이다.
또한, 후면 투사식 스크린 상의 영상은 콘트라스트(contrast)가 특히 양호해야 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 내구성이 높은, 특히 UV 조사에 대한 내성 또는 내후성이 높은 후면 투사식 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명을 기초로 하는 또 다른 목적은 스크린의 영상 특성의, 반사도에 대한 연관성이 적은 후면 투사식 스크린을 제공하는 것이다.
또한, 제조된 후면 투사식 스크린은 스크래치에 대한 민감성이 적어야 한다.
청구항 1에 기술된 후면 투사식 스크린이 이들 목적을 달성하였고 다른 목적들 또한 달성하였으며, 이들 목적은 특별히 언급되지는 않았지만, 이는 본원에 논의된 문제점들에 대한 명백하거나 필요한 결과이다. 본 발명의 후면 투사식 스크린의 유용한 변형은 청구항 1에 의존하는 종속항들에 의해 보호된다.
청구항 18에서는 후면 투사식 스크린의 제조방법과 연관된 근본적인 목적을 달성하였다.
화면 품질이 특히 우수한 후면 투사식 스크린은, 구형 플라스틱 입자의 농도(cP), 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS) 및 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)가, "cP ×dS/DP 3"의 비가 0.0015 내지 0.015[중량% ×mm/㎛3]인 범위에서 선택되고, 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)에 대한 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 평균 표면 조도(Ra)의 비가 0.05 내지 0.4인 경우에 제공될 수 있으며; 당해 후면 투사식 스크린이, 크기가 5 내지 35㎛이고, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 총 중량을 기준으로 농도가 2 내지 60중량%이며, 굴절률과 폴리메틸 메타크릴레이트 매트릭스의 굴절률과의 차이가 0.02 내지 0.2이고 구형 플라스틱 입자를 함유하는, 두께가 0.05 내지 4mm인 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층 1개 이상을 포함하는 경우에 제공될 수 있다.
본 발명에 의해 특히, 다음의 특정한 이점이 달성되었다.
-. 본 발명의 후면 투사식 스크린은 화면 선명도가 높고, 투사되는 화면의 해상도가 우수하다.
-. 본 발명의 후면 투사식 스크린상의 영상은 특수한 색 정확도를 갖고, 콘트라스트가 특히 양호하다.
-. 본 발명에 따라 제공되는 후면 투사식 스크린은 휘도 분포가 특히 균일하다.
-. 또한, 본 발명의 후면 투사식 스크린은 기계적 안정성이 높다. 스크린 상의 스크래치는 보이지 않거나 아주 작게 보인다.
-. 게다가, 본 발명의 후면 투사식 스크린에 투사되는 화면은 화면 안정성이 높다. 이는, 제공되는 정보를 피로감 없이 장기간에 걸쳐 관측할 수 있음을 의미한다.
-. 또한, 본 발명의 후면 투사식 스크린은 광택이 없는, 무광택 표면 프로파일을 나타낸다. 적절한 경우, 광택 이외의 광학 파라메터에 영향을 미치지 않고 표면 구조를 변화시킬 수 있다. 이에 따라, 스크린 상의 영상에 불리하게 작용하는 반사량을 감소시킬 수 있다.
-. 또한, 본 발명의 후면 투사식 스크린은 특히 용이하게 제조될 수 있다. 예를 들면, 특히, 후면 투사식 스크린은 압출에 의해 제조될 수 있다.
-. 본 발명의 후면 투사 시트는 내후성, 특히 UV 조사에 대한 내성이 높다.
-.후면 투사식 스크린의 크기와 모양이 요구 사항에 적응될 수 있다.
본 발명에 따른 후면 투사식 스크린의 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층에는 구형 플라스틱 입자를 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 중량을 기준으로 2 내지 60중량%, 특히 3 내지 55중량%, 바람직하게는 6 내지 48중량% 포함된다.
본 발명의 목적을 위해, "구형"은, 플라스틱 입자가 바람직하게는 구형 모양임을 의미하지만, 당해 기술분야의 숙련가들에게는 제조방법에 따라 다른 모양을 갖는 플라스틱 입자 또한 가능하거나, 플라스틱 입자의 모양이 이상적인 구형 모양으로부터 유도될 수 있음이 명백하다.
따라서, "구형"은 가장 작은 플라스틱 입자에 대한 가장 큰 플라스틱 입자의 비가 4 이하, 바람직하게는 2 이하임을 의미하며, 이들의 크기는 플라스틱 입자의 무게 중심을 통해 측정한다. 구형 입자는, 플라스틱 입자의 갯수를 기준으로 바람직하게는 70% 이상, 특히 90% 이상이다.
플라스틱 입자의 평균(중량-평균) 직경은 5 내지 35㎛, 바람직하게는 8 내지 25㎛이다. 플라스틱 입자의 75%가 유리하게 5 내지 35㎛의 크기를 갖는다.
입자 크기와 입자 크기 분포는 레이저 소광법을 사용하여 측정할 수 있다. 이를 위해, 엘.오.피. 게엠베하(L.O.T. GmbH)에서 제조한 Galai-CIS-1을 사용하며, 입자의 크기를 측정하는 방법은 사용자 지침서에 기재되어 있다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 플라스틱 입자에는 어떠한 제한도 없다. 따라서, 플라스틱 입자를 구성하는 플라스틱의 특징은 실질적으로 중요하지 않지만, 광의 굴절은 플라스틱 비드와 매트릭스 플라스틱 사이의 상 경계에서 발생한다.
따라서, 20℃에서 나트륨 D선(589nm)으로 측정한 플라스틱 입자 굴절률은 매트릭스 플라스틱의 굴절률(n0)과 0.02 내지 0.2유니트만큼 상이하다.
구형 플라스틱 입자에는 바람직하게는 가교결합된 폴리스티렌 및/또는 가교결합된 폴리(메트)아크릴레이트가 포함된다.
바람직한 플라스틱 입자의 구조에는,
b1) 치환체로서 방향족 그룹을 갖는 단량체[예: 스티렌, α-메틸스티렌, 환-치환된 스티렌, 페닐(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 2-페닐에틸(메트)아크릴레이트, 3-페닐프로필(메트)아크릴레이트 또는 비닐 벤조에이트] 25 내지 99.9중량부;
b2) 단량체 b1)과 공중합할 수 있고, 지방족 에스테르 라디칼 중에서 탄소수가 1 내지 12인 아크릴 에스테르 및/또는 메타크릴 에스테르[예: 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, n-프로필(메트)아크릴레이트, 이소프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, 이소부틸(메트)아크릴레이트, 3급-부틸(메트)아크릴레이트, 사이클로헥실 (메트)아크릴레이트, 3,3,5-트리메틸사이클로헥실(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, 노르보닐(메트)아크릴레이트 또는 이소보닐(메트)아크릴레이트] 0 내지 60중량부; 및
b3) 자유-라디칼 경로에 의해 b1)과 공중합할 수 있고, 적절한 경우 b2)와 공중합할 수 있으며, 에틸렌성 불포화 그룹 2개 이상을 갖는 가교결합 공단량체[예: 디비닐벤젠, 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디(메트)아크릴레이트, 알릴(메트)아크릴레이트, 트리알릴 사아누레이트, 디알릴 프탈레이트, 디알릴 숙시네이트, 펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트 또는 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트] 0.1 내지 15중량부가 포함되고, 여기서, 공단량체 b1), b2) 및 b3)의 양은 총 100중량부이다.
플라스틱 입자가 제조된 혼합물에는 특히 바람직하게는 스티렌이 80중량% 이상, 디비닐벤젠이 0.5중량% 이상 포함된다.
가교결합된 플라스틱 입자의 제조는 당해 기술분야의 숙련가들에게 공지되어 있다. 예를 들면, 산란 입자는, 예를 들면, 유럽 특허원 제342 283호 또는 유럽 특허원 제269 324호에 기재된 바와 같이 유화 중합으로 제조할 수 있고, 매우 특히 바람직하게는, 예를 들면, 독일 특허원 제43 27 464.1호에 기재된 바와 같은 유기상 중합으로 제조할 수 있다. 상기한 유기상 중합 기술에서는 입자 크기 분포가 특히 좁다(다시 말하면, 평균 입자 직경으로부터의 입자 직경 편차가 특히 적다).
내열성이 200℃ 이상, 특히 250℃ 이상으로 확장된 플라스틱 입자를 사용하는 것이 특히 바람직하지만, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다. "내열성"은 실질적으로 입자가 임의로 열분해되지 않음을 의미한다. 열분해는 목적하지 않은 변색을 일으키며, 이는 플라스틱 물질을 쓸모없게 만든다. 특히 바람직한 입자는, 특히, 세키수이(Sekisui)에서 상표명 ®Techpolymer SBX-6, ®Techpolymer SBX-8 및 ®Techpolymer SBX-12로 제조하는 입자이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 양태에서, 구형 입자의 크기는 15 내지 35㎛이다. 당해 양태에서, 특히 바람직하게는, 구형 입자의 60% 이상이 직경이 15㎛ 이상이고, 특히 바람직하게는, 산란 비드의 30% 이하가 직경이 25㎛ 이상이다. 하나의 특정한 관점에 따라, 이들 구형 입자의 80% 이하는 크기가 15 내지 25㎛이다.
본 발명의 특정한 관점에서, 플라스틱 매트릭스 내에서 이들 입자는, 현저하게 응집(aggregation)되거나 집적(agglomeration)되지 않고 균일하게 분포되어 있다. "균일하게 분포된"은, 플라스틱 매트릭스 내에서 입자의 농도가 실질적으로 일정함을 의미한다.
광-산란층에는 구형 입자 뿐만 아니라 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)가 함유된 플라스틱 매트릭스가 포함된다. 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층에는 바람직하게는 폴리메틸 메타크릴레이트가 광-산란층의 중량을 기준으로 30중량% 이상 포함된다.
폴리메틸 메타크릴레이트는 일반적으로, 메틸 메타크릴레이트를 함유하는 혼합물의 자유-라디칼 중합에 의해 수득된다. 이들 혼합물에는 일반적으로 메틸 메타크릴레이트가 단량체의 중량을 기준으로 40중량% 이상, 바람직하게는 60중량% 이상, 특히 바람직하게는 80중량% 이상 포함된다.
또한, 폴리메틸 메타크릴레이트를 제조하기 위한 이들 혼합물에는 메틸 메타크릴레이트와 공중합할 수 있는 다른 (메트)아크릴레이트가 포함된다. "(메트)아크릴레이트"에는 메타크릴레이트, 아크릴레이트 및 당해 두 물질의 혼합물이 포함된다.
이들 단량체는 널리 공지되어 있다. 이들 단량체에는 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 및 비닐(메트)아크릴레이트; 아릴(메트)아크릴레이트, 예를 들면, 벤질(메트)아크릴레이트 또는 페닐(메트)아크릴레이트(여기서, 각각의 경우 아릴 라디칼은 치환되지 않거나 치환체를 4개 이하 가질 수 있다); 사이클로알킬(메트)아크릴레이트, 예를 들면, 3-비닐사이클로헥실(메트)아크릴레이트, 보닐(메트)아크릴레이트; 하이드록시알킬(메트)아크릴레이트, 예를 들면, 3-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트, 3,4-디하이드록시부틸(메트)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트 및 2-하이드록시프로필(메트)아크릴레이트; 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 예를 들면, 1,4-부탄디올(메트)아크릴레이트; 에테르 알콜의 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 테트라하이드로프루푸릴(메트)아크릴레이트, 비닐옥시에톡시에틸(메트)아크릴레이트; (메트)아크릴산의 아미드와 니트릴, 예를 들면, N-(3-디메틸아미노프로필)(메트)아크릴아미드, N-(디에틸포스포노)(메트)아크릴아미드, 1-메타크릴로일아미도-2-메틸-2-프로판올; 황이 함유된 메타크릴레이트, 예를 들면, 에틸설피닐에틸(메트)아크릴레이트, 4-티오시아나토부틸(메트)아크릴레이트, 에틸설포닐에틸(메트)아크릴레이트, 티오시아나토메틸(메트)아크릴레이트, 메틸설피닐메틸(메트)아크릴레이트, 비스((메트)아크릴로일옥시에틸)설파이드; 및 다관능성 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 트리메틸로일프로판 트리(메트)아크릴레이트가 포함된다.
상기 언급한 (메트)아크릴레이트 이외에, 중합되는 조성물에는 메틸 메타크릴레이트 및 상기 언급한 (메트)아크릴레이트와 공중합할 수 있는 다른 불포화 단량체가 포함될 수 있다.
상기한 단량체에는 1-알켄, 예를 들면, 1-헥센, 1-헵텐; 분지된 알켄, 예를 들면, 비닐사이클로헥산, 3,3-디메틸-1-프로판, 3-메틸-1-디이소부틸렌, 4-메틸-1-펜텐; 아크릴로니트릴; 비닐 에스테르, 예를 들면, 비닐 아세테이트; 스티렌, 측쇄에 알킬 치환체를 갖는 치환된 스티렌(예: α-메틸스티렌과 α-에틸스티렌), 환 상에 알킬 치환체를 갖는 치환된 스티렌(예: 비닐톨루엔과 p-메틸스티렌) 및 할로겐화 스티렌(예: 모노클로로스티렌, 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, 비닐피리미딘, 비닐피페리딘, 9-비닐카바졸, 3-비닐카바졸, 4-비닐카바졸, 1-비닐이미다졸, 2-메틸-1-비닐이미다졸, N-비닐피롤리돈, 2-비닐피롤리돈, N-비닐피롤리딘, 3-비닐피롤리딘, N-비닐카프로락탐, N-비닐부티롤락탐, 비닐옥소란, 비닐푸란, 비닐티오펜, 비닐티올란, 비닐티아졸, 수소화 비닐티아졸, 비닐옥사졸 및 수소화 비닐옥사졸; 비닐 에스테르와 이소프레닐 에스테르; 말산 유도체, 예를 들면, 말산 무수물, 메틸말산 무수물, 말레이미드, 메틸말레이미드; 및 디엔, 예를 들면, 디비닐벤젠이 포함된다.
일반적으로 사용되는 이들 공단량체의 양은 단량체의 중량을 기준으로 0 내지 60중량%, 바람직하게는 0 내지 40중량%, 특히 바람직하게는 0 내지 20중량%이고, 이들 화합물은 개별적으로 사용되거나 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
중합은 일반적으로 알려진 자유-라디칼 개시제로 개시된다. 바람직한 개시제들 중에서 특히 아조 개시제는 당해 기술분야의 숙련가에게 널리 공지되어 있는데, 예를 들면, AIBN과 1,1-아조비스사이클로헥산카보니트릴이 있고; 또한 퍼옥시 화합물, 예를 들면, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 아세틸아세톤 퍼옥사이드, 디라우릴 퍼옥사이드, 3급-부틸 2-에틸퍼헥사노에이트, 케톤 퍼옥사이드, 메틸 이소부틸 케톤 퍼옥사이드, 사이클로헥산온퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 3급-부틸 퍼옥시벤조에이트, 3급-부틸퍼옥시 이소프로필 카보네이트, 2,5-비스(2-에틸헥사노일퍼옥시)-2,5-디메틸헥산, 3급-부틸 2-에틸퍼옥시헥사노에이트, 3급-부틸 3,5,5-트리메틸퍼옥시헥사노에이트, 디쿠밀 퍼옥사이드, 1,1-비스(3급-부틸퍼옥시)사이클로헥산, 1,1-비스(3급-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 쿠밀 하이드로퍼옥사이드, 3급-부틸 하이드로퍼옥사이드, 비스(4-3급-부틸사이클로헥실)퍼옥시디카보네이트, 상기 언급한 화합물 2개 이상과 또 다른 화합물의 혼합물 및 상기 언급한 화합물과 언급되지 않았지만 마찬가지로 자유 라디칼을 형성할 수 있는 화합물의 혼합물이 있다.
이들 화합물의 빈번하게 사용되는 양은 단량체의 중량을 기준으로 0.01 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 3중량%이다.
본원에서, 예를 들면, 분자량 또는 단량체 구성이 상이한 각종 폴리(메트)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
게다가, 광-산란층의 매트릭스에 다른 중합체를 함유시켜, 매트릭스의 특징을 변형시킬 수 있다. 당해 중합체에는, 특히, 폴리아크릴로니트릴, 폴리스티렌, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 및 폴리비닐 클로라이드가 있다. 이들 중합체는 개별적으로 사용되거나 혼합물의 형태로 사용될 수 있고, 상기 언급한 중합체로부터 유도된 공중합체를 사용할 수도 있다.
매트릭스 중합체로서 사용되는 단독중합체 및/또는 공중합체의 중량 평균 몰 질량(Mw)은 폭넓은 범위내에서 가변적일 수 있는데, 이러한 몰 질량은 일반적으로 의도된 용도와 성형 조성물의 가공방식에 일치된다. 그러나, 당해 몰 질량은 일반적으로 20,000 내지 1,000,000g/mol, 바람직하게는 50,000 내지 500,000g/mol, 특히 바람직하게는 80,000 내지 300,000g/mol이지만, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다.
본 발명의 특정한 양태에서, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 매트릭스에는 폴리메틸 메타크릴레이트가 광-산란층의 매트릭스의 중량을 기준으로 70중량% 이상, 바람직하게는 80중량% 이상, 특히 바람직하게는 90중량% 이상 포함된다.
본 발명의 특정한 한가지 관점에서, 20℃에서 나트륨 D선(589nm)으로 측정한 광-산란층의 매트릭스의 폴리(메트)아크릴레이트의 굴절률은 1.46 내지 1.54이다.
광-산란층을 제조하기 위한 성형 조성물에는 임의의 유형의 통상의 첨가제가 포함될 수 있다. 이들 중에는 대전 방지제, 산화방지제, 이형제, 내연제, 윤활제, 염료, 유동성 향상제, 충전제, 광 안정제, UV 흡수제 및 유기 인 화합물(예: 포스파이트 또는 포스포네이트), 안료, 내후성 안정제 및 가소제가 있다. 그러나, 첨가제의 양은 의도된 용도에 대해 제한된다. 예를 들면, 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 광-산란 특성이 첨가제에 의해 과도하게 손상되지 않아야 하고, 이의 투명도가 손상되지 않아야 한다.
본 발명의 특정한 한가지 관점에서, 성형 조성물은 적절한 경우, 내충격성 개질제에 의해 기계적 안정성이 향상될 수 있다. 폴리메타크릴레이트용 내충격성 개질제가 널리 공지되어 있으며, 특히, 유럽 특허원 제0 113 924호, 제0 522 351호, 제0 465 049호 및 제0 683 028호에는 내충격성-개질된 폴리메타크릴레이트 성형 조성물의 제조와 이의 구조가 기재되어 있다.
매트릭스의 제조에 사용될 수 있는 바람직한 내충격성-개질된 성형 조성물에는 폴리메틸 메타크릴레이트가 70 내지 99중량% 포함된다. 이들 폴리메틸 메타크릴레이트는 상기에 기술되어 있다.
본 발명의 특정한 한가지 관점에서, 내충격성-개질된 성형 조성물의 제조에 사용되는 폴리메틸 메타크릴레이트는, 메틸 메타크릴레이트가 80 내지 100중량%, 바람직하게는 90 내지 98중량% 포함되고, 적절한 경우, 자유-라디칼 중합할 수 있는 다른 공단량체가 0 내지 20중량%, 바람직하게는 2 내지 10중량% 포함된 혼합물(이들 물질은 마찬가지로 상기에 기술되어 있다)의 자유-라디칼 중합을 통해 수득할 수 있다. 특히 바람직한 공단량체는, 특히, C1-C4-알킬(메트)아크릴레이트이고, 특히 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 또는 부틸 메타크릴레이트이다.
내충격성-개질된 매트릭스의 제조를 위해 제공되는 폴리메틸 메타크릴레이트의 평균 몰 질량(Mw)은 바람직하게는 90,000 내지 200,000g/mol, 특히 100,000 내지 150,000g/mol이다.
매트릭스의 제조를 위해 제공되는 바람직한 내충격성 성형 조성물에는 내충격성 개질제가 1 내지 30중량%, 바람직하게는 2 내지 20중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 15중량%, 특히 5 내지 12중량% 포함되고, 가교결합된 중합체 입자로 이루어진 탄성 중합체 상이다.
매트릭스의 제조를 위해 제공되는 바람직한 내충격성 성형 조성물에는 내충격성 개질제가 0.5 내지 55중량%, 바람직하게는 1 내지 45중량%, 특히 바람직하게는 2 내지 40중량%, 특히 3 내지 35중량% 포함되고, 이는 가교결합된 중합체 입자로 이루어진 탄성중합체 상이다.
충격 개질제는 비드 중합 또는 유화 중합을 통해 공지된 방식 그 자체로 수득할 수 있다.
바람직한 내충격성 개질제는 평균 입자 크기가 50 내지 1,000nm, 바람직하게는 60 내지 500nm, 특히 바람직하게는 80 내지 120nm인 가교결합된 입자이다.
실례를 들면, 이들 입자는, 일반적으로 메틸 메타크릴레이트를 40중량% 이상, 바람직하게는 50 내지 70중량% 포함하고, 부틸 아크릴레이트를 20 내지 80중량%, 바람직하게는 25 내지 35중량% 포함하며, 가교결합 단량체[예: 다관능성 (메트)아크릴레이트, 예를 들면, 알릴 메타크릴레이트]를 0.1 내지 2중량%, 바람직하게는 0.5 내지 1중량% 포함하고, 상기 언급한 비닐 화합물과 공중합될 수 있는 공단량체를 포함하는 혼합물의 자유-라디칼 중합을 통해 수득할 수 있다.
바람직한 공단량체 중에는, 특히, C1-C4-알킬(메트)아크릴레이트[예: 에틸 아크릴레이트 또는 부틸 메타크릴레이트, 바람직하게는 메틸 아크릴레이트], 또는 중합할 수 있는 비닐 그룹(예: 스티렌)을 포함하는 다른 단량체가 있다. 바람직하게는, 상기 언급한 입자를 제조하기 위한 혼합물은 공단량체를 0 내지 10중량%, 바람직하게는 0.5 내지 5중량% 포함한다.
특히 바람직한 내충격성 개질제는 2층이거나, 특히 바람직하게는 3층인 코어-쉘 구조를 갖는 중합체 입자이다. 특히, 이들 코어-쉘 중합체는 유럽 특허원 제0 113 924호, 제0 522 351호, 제0 465 049호 및 제0 683 028호에 기재되어 있다.
아크릴레이트 고무를 기초로 하는 특히 바람직한 내충격성 개질제는 특히 다음의 구조를 갖는다.
ㆍ 코어: 코어의 중량을 기준으로 메틸 메타크릴레이트 함량이 90중량% 이상인 중합체.
ㆍ 쉘 1: 쉘 1의 중량을 기준으로 부틸 아크릴레이트 함량이 80중량% 이상인 중합체.
ㆍ 쉘 2: 쉘 2의 중량을 기준으로 메틸 메타크릴레이트 함량이 90중량% 이상인 중합체.
코어와 각각의 쉘에는 언급된 단량체 뿐만 아니라 다른 단량체가 포함될 수 있다. 이들은 이전에, 가교결합 작용을 갖는 특히 바람직한 공단량체와 함께 언급되었다.
실례를 들면, 바람직한 아크릴레이트 고무 개질제는 다음의 구조를 가질 수 있다.
ㆍ 코어: 메틸 메타크릴레이트(95.7중량%), 에틸 아크릴레이트(4중량%) 및 알릴 메타크릴레이트(0.3중량%) 로 이루어진 공중합체.
ㆍ 쉘 1: 부틸 아크릴레이트(81.2중량%), 스티렌(17.5중량%) 및 알릴 메타크릴레이트(1.3중량%)로 이루어진 공중합체.
ㆍ 쉘 2: 메틸 메타크릴레이트(96중량%)와 에틸 아크릴레이트(4중량%)로 이루어진 공중합체.
아크릴레이트 고무 개질제의 "코어: 쉘(들)" 비는 광범위한 범위 내에서 가변적이다. 바람직하게는, 개질제에 쉘이 1개 포함되는 경우에 "코어:쉘" 비(C/S)는 20:80 내지 80:20, 바람직하게는 30:70 내지 70:30이고, 개질제에 쉘이 2개 포함되는 경우에 "코어:쉘 1:쉘 2" 비(C/S1/S2)는 바람직하게는 10:80:10 내지 40:20:40, 특히 바람직하게는 20:60:20 내지 30:40:30이다.
코어-쉘 개질제의 입자 크기는 일반적으로 50 내지 1,000nm, 바람직하게는 100 내지 500nm, 특히 바람직하게는 150 내지 450nm이지만, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다.
이러한 유형의 내충격성 개질제에는 미츠비시(Mitsubishi)에서 상표명 METABLEN®IR 441로 시판하는 개질제가 있다. 내충격성-개질된 성형 조성물을 구입할 수도 있다.
플라스틱 매트릭스를 제조하기 위한 특히 바람직한 성형 조성물에는 룀 게엠베하 운트 콤파니 카게(Rohm GmbH & Co. KG.)에서 시판하는 조성물이 있다.
광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께는 일반적으로 0.05 내지 4mm이다.
본 발명에 따라, 구형 입자의 농도(cP), 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS), 및 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)는 [구형 플라스틱 입자의 크기(DP)]3에 대한 [구형 입자의 농도(cP) ×광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS)]의 비, 즉 cP ×dS/DP 3에 의해 선택되는데, 이는 0.0015 내지 0.015[중량% ×mm/㎛3], 바람직하게는 0.0025 내지 0.009[중량% ×mm/㎛3]이다.
구형 플라스틱 입자의 크기(DP)에 대한 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 평균 표면 조도(Ra)의 비는 0.05 내지 0.4, 특히 0.05 내지 0.3이고, 바람직하게는 0.06 내지 0.2이다.
본 발명의 스크린의 하나의 특정한 양태에서, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS)에 대한 구형 입자의 농도(cP)의 비(cP/dS)는 2.5[중량%/mm] 이상, 특히 4[중량%/mm] 이상이다.
광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 광택도(R85 °)는 바람직하게는 60 이하, 특히 50 이하이다.
광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS)와 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)의 비(dS/DP)는 바람직하게는 5 내지 1500, 특히 5 내지 500이고, 바람직하게는 5 내지 250이며, 특히 바람직하게는 5 내지 150 이고 10 내지 300이지만, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다.
본 발명의 하나의 특정한 양태에 따라, 시트의 평균 표면 조도(Ra)는 바람직하게는 0.4 내지 6㎛, 특히 0.4 내지 2㎛이고, 바람직하게는 0.5 내지 1.5㎛, 특히 0.8 내지 5㎛이며, 특히 바람직하게는 1 내지 3.5㎛이다.
이러한 범위 내에서, 광-산란층의 표면 상의 스크래치의 가시성은 특히 낮은 수준으로 한정된다. 스크래치에 대한 이러한 낮은 식별성은 손상된 표면의 육안 검사를 통해 DIN 53799와 DIN EN 438로 측정할 수 있는데, 이러한 손상은 다양한 힘으로 표면에 작용하는 다이아몬드에 의한 것이다.
시트의 표면 조도(Ra)는 각종 파라메터의 변화에 영향을 받을 수 있는데, 당해 파라메터는 제조방법에 좌우된다. 이들 파라메터 중에는 압출 공정 과정에서의 용융물의 온도가 있는데, 더 거친 표면은 용융물의 온도보다 더 높은 온도에서 발생한다. 그러나, 본원에서 고려되어야 하는 인자는, 용융물의 온도가 성형 조성물의 정확한 조성에 좌우된다는 점이다. 용융물의 온도는 일반적으로 150 내지 300℃, 바람직하게는 200 내지 290℃이다. 이들 온도는 다이(die)로부터 배출되는 용융물의 온도를 기초로 한다.
표면 조도는 시트를 연마시키는 데에 사용되는 롤러들 사이의 간격에 영향을 받을 수 있다. 예를 들면, 연마 장치(polishing stack)에 롤러 3개가 "L" 배치에 포함되는 경우(여기서, 성형 조성물은 다이로부터 롤러 1과 롤러 2 사이의 간격으로 도입되고, 당해 조성물은 롤러 2 둘레에 60 내지 180°의 외피(wrap)로서 존재한다), 롤러 2와 롤러 3 사이의 간격에서 표면이 연마된다. 롤러 2와 롤러 3 사이의 간격이 시트의 두께에 조절되는 경우, 시트 표면상의 산란 입자가 매트릭스 내로 가압되어 표면이 더 연마된다. 표면을 더 거칠게 하기 위해, 당해 간격은 일반적으로 제조되어야 하는 시트의 두께보다 다소 크게 조절되는데, 적절한 간격은 시트의 두께보다 0.1 내지 2mm 크고, 바람직하게는 시트의 두께보다 0.1 내지 1.5mm 큰 간격이지만, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다. 또한 표면 조도는 입자 크기와 시트의 두께에 영향을 받을 수 있는데, 이러한 영향의 정도는 실시예에 기술된다.
광-산란층은 공지된 공정을 통해 제조될 수 있는데, 바람직하게는 열가소성 형성 공정(thermoplastic shaping process)을 통해 제조될 수 있다. 입자를 첨가하여, 광-산란층은 통상의 열가소성 형성 공정을 통해 상기 기술한 성형 조성물로부터 제조될 수 있다.
하나의 특정한 양태에 따라, 이축 압출기가 압출 공정에 사용되거나, 산란 비드를 함유하는 성형 조성물의 펠렛의 제조에 사용된다. 이들 공정에서, 플라스틱 입자는 바람직하게는, 당해 압출기에서 용융물로 전환된다. 이러한 방식에 의해, 투과율이 특히 높은 스크린을 제공할 수 있는 용융물이 수득될 수 있다.
본원에서 후면 투사식 스크린은 2단계 공정을 통해 제조될 수 있는데, 당해 공정에서, 일축 압출기에서 호일 또는 시트를 압출시키는 것은, 이축 압출기 내에서의 본 발명의 측면 공급기(side feeder) 배합 공정과 중간 펠렛화 공정의 다운스트림에서 수행된다. 이축 압출기를 통해 제조된 펠렛은 산란 비드의 비율이 특히 높은 펠렛으로 제공되며, 이는 산란 비드가 없는 성형 조성물과의 블렌딩을 통해 산란 비드의 함량을 변화시키면서 투사 스크린을 제조하는 것을 단순하게 한다.
또한, 1단계 공정을 수행할 수도 있는데, 당해 공정에서 용융물 중의 구형 플라스틱 입자의 배합은 기술한 바와 같이, 적절한 경우, 바로 뒤에 시트 생성물을 압출시키는 압출 다이가 설치된 다운스트림 압력-증가 유니트(예: 용융 펌프)를 갖는 이축 압출기에서 실시된다. 놀랍게도, 상기 기술한 공정에 의해 황변 지수(yellowness index)가 특히 낮은 후면 투사식 스크린이 제공될 수 있다.
게다가, 스크린은 사출 성형으로도 제조될 수 있지만, 이 경우 공정 파라메터 또는 사출 금형의 선택은 본 발명의 범위 내의 표면 조도를 제공할 수 있어야 한다.
산란 입자를 함유하는 매트릭스의 배합은 바람직하게는 이축 압출기를 통해 수행되고, 또한 실제 시트 압출에는 일축 압출기를 사용할 수 있으나, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다.
적용되는 용도의 특성에 따라, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층이 스크린으로 사용될 수 있다. 본원에서 비교적 얇은 층은 권취할 수 있는 호일 형태로 사용될 수 있다. 특히 바람직한 호일에는 상이 기술된 방법에 의해 내충격성이 부가된다.
또한, 얇은 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층을 플라스틱 시트에 도포하여, 시트의 기계적 안정성을 향상시킬 수 있다. 이러한 플라스틱 시트에는 일반적으로 구형 입자가 포함되지 않는다. 이러한 플라스틱 시트에는 바람직하게는 폴리아크릴계 중합체가 포함된다
본 발명의 하나의 특정한 관점에 따라, 스크린의 투과율은 25% 이상, 특히 40% 이상이고, 특히 바람직하게는 55% 이상이다.
본 발명의 하나의 특정한 관점에 따라, 성형 조성물은 착색될 수 있다. 놀랍게도, 그 결과 콘트라스트가 향상된다. 특히 착색 공정에 적합한 물질은 공지된 염료 자체 및/또는 카본 블랙이다. 특히 바람직한 염료는 시판중인 염료이다. 이들 중에는 클라리안트(Clariant)에서 제조한 ®Sandoplast Red G와 ®Sandoplast Yellow 2G, 바이엘(Bayer)에서 제조한 ®Macroplex Green 5B와 ®Macroplex Violet 3R이 있다. 이들 염료의 농도는 목적하는 인지되는 색 및 시트의 두께에 좌우된다. 당해 농도는 일반적으로 산란 비드가 함유되지 않은 착색되어야 하는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로, 염료 당 0 내지 0.8중량%, 바람직하게는 0.000001 내지 0.4중량%이지만, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다. 총 염료 농도는, 산란 비드가 함유되지 않은 착색되어야 하는 성형 조성물의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0 내지 1중량%, 바람직하게는 0.0001 내지 0.6중량%이다. 투과율의 손실은, 적어도 보다 고성능의 투사기를 통해 보상되는 정도일 수 있다.
스크린의 황변 지수는 바람직하게는 12 이하이고, 특히 10 이하이지만, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다.
본 발명의 스크린의 하나의 특정한 양태의 반감된-세기 각(halved-intensity angle)은 15°이상이고, 특히 25°이상이다.
본 발명의 하나의 특정한 관점에 따라, 스크린의 산란은 0.15 이상이고, 특히 0.35 이상이지만, 이에 따르는 의도적인 제한은 없다.
하나의 바람직한 양태에 따라, 본 발명의 폴리메틸 메타크릴레이트 시트의 표면은 반사되는 광에 대한 광택이 없다. 반사율 측정기 DIN 67530를 사용한 광택도 측정치는 본 발명의 시트의 특징으로 활용될 수 있다. 각도 85°에서 시트의 광택도는 바람직하게는 50 미만, 특히 바람직하게는 40 미만이고, 매우 특히 바람직하게는 30 미만이다.
본 발명의 후면 투사식 스크린의 크기와 모양에 제한은 없다. 그러나, 스크린은 일반적으로 직사각형 패널 모양인데, 이는 직사각형이 화면을 나타내는 일반적인 형식이기 때문이다.
이러한 유형의 후면 투사식 스크린의 길이는 바람직하게는 25 내지 10,000mm이고, 바람직하게는 50 내지 3000mm이며, 특히 바람직하게는 200 내지 2000mm이다. 당해 특정한 양태의 넓이는 일반적으로 25 내지 10,000mm이고, 바람직하게는 50 내지 3000mm이며, 특히 바람직하게는 200 내지 2000mm이다. 이들 스크린이 2개 이상 포함되어, 특히 넓은 투사면을 제공할 수 있다.
하나의 특정한 양태에 따라, 스크린의 내후성이 특히 높다[참조: DIN EN ISO 4892, Part 2 - 실험실 광원에 대한 노출방법: 제논 아크 광원].
하기의 실시예와 비교 실시예는 본 발명을 더 상세히 설명하기 위해 사용되었으며, 이들 실시예로 본 발명을 제한하려는 의도는 없다.
(A) 시험 방법
평균 조도(Ra)를 DIN 4768에 따라 Taylor Hobson Talysurf 50 시험 장치를 사용하여 측정하였다.
투과율(τD65/2 °)을 DIN 5036에 따라 Perkin Elmer Lambda 19 시험 장치를 사용하여 측정하였다.
황변 지수(τD65/10 °)를 DIN 6167에 따라 Perkin Elmer Lambda 19 시험 장치를 사용하여 측정하였다.
85°에서의 광택도(R85 °)를 DIN 67530에 따라 데알. 랑게(Dr. Lange)에서 제조한 실험실 반사율 측정기를 사용하여 측정하였다.
산란과 반감된-세기 각을 DIN 5036에 따라 GO-T-1500 LMT 측각기(goniometer) 시험 유니트를 사용하여 측정하였다.
또한, 각종 후면 투사식 스크린을, 표 1에 기재한 평가 기준에 기초하여 육안으로 평가하였다.
본원에서 사용한 투사기는 Epson EMP-713이었다. 시험 화면은 영상으로부터 약 1 내지 1.5㎛ 거리에서 다양한 시야각[0°(투사 영상에 대해 수직), 30°및 60°]에 대해 평가하였다. 투사 시트로부터의 투사기의 거리는 약 85cm이고 영상의 크기는 대각선 방향으로 약 50cm이었다.
Epson EMP 713 투사기의 기술 데이터:
투사 시스템: 다이크로틱 미러(dichroitic mirror) 및 렌즈 시스템
화소: 2,359,296화소[(1024 ×768) ×3]
휘도: 1200 ANSI lumens
콘트라스트: 400:1
화면 밝기: 85%
색 출력: 24bit, 1670만 색
H: 15 내지 92kHz
V: 50 내지 85Hz
램프: 150watt UHE
비디오 해상도: 750 TV 라인
평가 기준 특성
핫 스팟(Hot spot) 핫 스팟은 투사 조명 시스템의 광의 원뿔형 빔(conical beam)과 연관된 광 분포이다. 따라서 핫 스팟은, 영상의 중심부의 휘도가 영상의 가장자리의 휘도보다 상당히 더 높은 광의 원뿔형 빔이다. 핫 스팟이 매우 뚜렷한 경우, 투사기 램프를 육안으로 검출할 수 있다.
휘도 분포 마찬가지로, 휘도 분포는 영상 표면 상의 광의 분포를 통해 평가하였으며, 따라서 당해 휘도 분포는 영상의 조도가 영상의 중심부로부터 가장자리까지 확장된 정도를 특징으로 한다.
화면 선명도 화면 선명도는 시험 화면의 인지되는 투명도이다.
해상도 영상의 해상도는 미세 구조가 평가 대상 시트 상에서 왜곡된 정도를 제공한다.
화면 안정성 화면 안정성은 관측자가 투사되는 정보를 눈의 피로감 없이 장기간에 걸쳐 수용할 수 있는 정도이다.
표 1에서, 매우 양호한 특성은 ++, 양호한 특성은 +, 만족스러운 특성은 0, 만족스럽지 않은 특성은 -, 매우 만족스럽지 않은 특성은 - - 및 부적합한 특성은 - - -로 표시한다.
(B) 플라스틱 입자의 제조
실제로 중합을 개시하기 전에, 황산알루미늄과 소다 용액으로부터 침강시켜 직접 제조한 수산화알루미늄 피커링(Pickering) 안정제를 사용하여 구형 플라스틱 입자를 제조하였다. 입자를 제조하기 위해, Al2(SO4)3 16g, 착제(Trilon A) 0.032g 및 유화제[바이엘 아게(Bayer AG)에서 구입할 수 있는 유화제 K 30; C15 파라핀설폰산염의 나트륨염] 0.16g을 우선 증류수 0.8ℓ에 용해시켰다. 이어서, 용액을 교반시키면서, 약 40℃에서 1N 나트륨 카보네이트 용액을 물에 용해된 황산알루미늄에 가하여, pH를 5 내지 5.5로 조절하였다. 그 결과, 물 속에서 안정제가 콜로이드 분산되었다.
안정제를 침강시킨 뒤, 수성 상을 유리 비리커로 옮겨 담았다. 메틸 메타크릴레이트 110g, 벤질 메타크릴레이트 80g, 알릴 메타크릴레이트 10g, 다라우릴 퍼옥사이드 4g 및 3급-부틸 2-에틸퍼헥사노에이트 0.4g을 비이커에 가하였다. 당해 혼합물을 분산기[슈타우펜에 소재하는 얀케 운드 쿤켈(Janke and Kunkel)에서 제조한 UltraTurrax S50N-G45MF]를 사용하여 15분 동안 7,000rpm으로 분산시켰다.
상기 혼합물을 전단시킨 뒤, 반응 혼합물을 적절한 반응 온도(80℃)로 예열된 반응기에 충전시키고, 600rpm으로 교반시키면서 약 80℃(중합 온도)에서 45분(중합 시간) 동안 중합시켰다. 이어서, 후-반응 상을 내부 온도(약 85℃)에서 1시간 동안 중합시켰다. 45℃로 냉각시킨 뒤, 50% 농도 황산을 가하여 안정제를 수용성 황산알루미늄으로 전환시켰다. 생성된 현탁액을 시판하는 섬유 여과지를 통해 여과시키고 가열된 캐비넷 속에서 50℃에서 24시간 동안 건조시켜, 비드를 후처리하였다.
크기 분포는 레이저 감광으로 측정하였다. 입자의 평균 크기(V50)는 19.66㎛이었다. 비드는 구형이었고, 섬유는 검출되지 않았다. 응고물은 생성되지 않았다. 당해 생성된 입자를 "플라스틱 입자 A"라고 명명한다.
(C) 본 발명의 실시예 1 내지 6 및 비교 실시예 1 내지 3
각종 후면 투사식 스크린을 압출 공정으로 제조하였다. 스크린을 제조하기 위해 우선, 산란 비드를 함유하는 각종 배합 물질을 룀 게엠베하 운트 콤파니 카게에서 구입할 수 있는 PMMA 성형 조성물(메틸 메타크릴레이트 97중량%와 메틸 아크릴레이트 3중량%의 공중합체)과 플라스틱 입자 A로부터, 측면 공급 기술(즉, 배출부의 용융물 다운스트림으로 직접 공급하는 기술)을 사용하는 ZSK 30 Werner & Pfleiderer 이축 압출기에서 제조하였다.
플라스틱 시트의 연속 제조에 기초하여 수득한 펠렛을 당해 실시예에 기술하였다. 각종 블렌드 물질의 압출-가공을 위한 연속 가공에 당해 농축물을 사용하여, 기술한 산란 입자의 함량을 변화시켰다. BREYER θ60mm 압출기를 사용하였다. 다이로부터 배출되는 용융물의 온도는 일반적으로 270℃이지만, 비교 실시예 2에서 다이 배출 온도는 260℃이었다. 연마 장치는 일반적으로, 특히 당해 실시예에서, 최대 표면 조도를 수득할 수 있는 정도로 조절하였다.
폴리메틸 메타크릴레이트 매트릭스 중의 플라스틱 입자의 비율을, 시트의 두께를 사용하여 표 2에 기재하였다. 상기 언급한 방법으로 수득한 시험 결과를 표 3, 4, 5 및 6에 기재하였다.
(D) 본 발명의 실시예 7 내지 14 및 비교 실시예 4 내지 6
본질적으로는 본 발명의 실시예 1 내지 6에 기술한 제조방법을 반복하지만, 세키수이에서 제조한 ®Techpolymer SBX-8과 룀 게엠베하 운트 콤파니 카게에서 구입할 수 있는 PMMA 성형 조성물(메틸 메타크릴레이트 97중량%와 메틸 아크릴레이트 3중량%의 공중합체)을 압출시켜 플라스틱 시트를 수득하였다.
폴리메틸 메타크릴레이트 매트릭스 중의 플라스틱 입자의 비율을, 시트의 두께를 사용하여 표 2에 기재하였다. 상기 언급한 방법으로 수득한 시험 결과를 표 3, 4, 5 및 6에 기재하였다.
플라스틱 입자의크기[㎛] 시트의 두께[mm] 함량[중량%]
비교 실시예 1 20 3 6
본 발명의 실시예 1 20 3 12
본 발명의 실시예 2 20 3 24
비교 실시예 2 20 1 12
본 발명의 실시예 3 20 1 24
본 발명의 실시예 4 20 0.5 24
본 발명의 실시예 5 20 0.5 48
비교 실시예 3 20 0.25 24
본 발명의 실시예 6 20 0.25 48
비교 실시예 4 8 3 1
비교 실시예 5 8 3 3
비교 실시예 6 8 1 1
본 발명의 실시예 7 8 1 3
본 발명의 실시예 8 8 1 6
본 발명의 실시예 9 8 0.5 3
본 발명의 실시예 10 8 0.5 6
본 발명의 실시예 11 8 0.5 12
본 발명의 실시예 12 8 0.25 6
본 발명의 실시예 13 8 0.25 12
본 발명의 실시예 14 8 0.25 24
cP ×dS/DP 3 [중량% ×mm/㎛3] Ra [㎛] Ra/DP
비교 실시예 1 0.00225 0.9 0.045
본 발명의 실시예 1 0.0045 1.5 0.075
본 발명의 실시예 2 0.009 2.5 0.125
비교 실시예 2 0.0015 0.8 0.04
본 발명의 실시예 3 0.003 2.5 0.125
본 발명의 실시예 4 0.0015 3.2 0.16
본 발명의 실시예 5 0.003 4.9 0.245
비교 실시예 3 0.00075 4.8 0.24
본 발명의 실시예 6 0.0015 6.6 0.33
비교 실시예 4 0.00586 0.24 0.03
비교 실시예 5 0.01758 0.29 0.03625
비교 실시예 6 0.00195 0.18 0.0225
본 발명의 실시예 7 0.00586 0.4 0.05
본 발명의 실시예 8 0.01172 0.62 0.0775
본 발명의 실시예 9 0.00293 0.48 0.06
본 발명의 실시예 10 0.00586 0.66 0.0825
본 발명의 실시예 11 0.01172 0.81 0.10125
본 발명의 실시예 12 0.00293 0.8 0.1
본 발명의 실시예 13 0.00586 1.07 0.13375
본 발명의 실시예 14 0.01172 1.48 0.185
투과율[%] 황변 지수YI (τD65/10 °) 산란 능력σ
비교 실시예 1 90.75 3.16 0.25
본 발명의 실시예 1 75.22 9.16 0.48
본 발명의 실시예 2 60.62 10.74 0.65
비교 실시예 2 93.78 0.81 0.16
본 발명의 실시예 3 86.73 3.81 0.35
본 발명의 실시예 4 88.81 1.64 0.26
본 발명의 실시예 5 78.42 3.18 0.41
비교 실시예 3 88.33 0.32 0.19
본 발명의 실시예 6 78.04 0.99 0.20
비교 실시예 4 60.71 6.75 0.63
비교 실시예 5 47.72 5.35 0.88
비교 실시예 6 88.65 2.35 0.11
본 발명의 실시예 7 69.05 5.82 0.62
본 발명의 실시예 8 58.06 6.55 0.84
본 발명의 실시예 9 82.04 3.73 0.35
본 발명의 실시예 10 71.62 5.35 0.61
본 발명의 실시예 11 61.82 6.05 0.81
본 발명의 실시예 12 83.64 3.43 0.31
본 발명의 실시예 13 73.52 5.17 0.56
본 발명의 실시예 14 61.33 6.04 0.82
광택도(R85 °)측정치 핫 스팟 휘도 분포
비교 실시예 1 35.0 - -
본 발명의 실시예 1 8.6 + +
본 발명의 실시예 2 2.3 ++ ++
비교 실시예 2 10.1 - -
본 발명의 실시예 3 1.6 0 0
본 발명의 실시예 4 1.3 0 0
본 발명의 실시예 5 0.5 ++ +
비교 실시예 3 0.9 --- ---
본 발명의 실시예 6 0.3 0 0
비교 실시예 4 84.7 ++ ++
비교 실시예 5 77.2 ++ ++
비교 실시예 6 86.9 --- ---
본 발명의 실시예 7 47.2 ++ +
본 발명의 실시예 8 29.4 ++ ++
본 발명의 실시예 9 55.1 + +
본 발명의 실시예 10 36.9 ++ ++
본 발명의 실시예 11 26.4 ++ ++
본 발명의 실시예 12 17.6 0 0
본 발명의 실시예 13 7.3 ++ +
본 발명의 실시예 14 2.1 ++ +
화면 선명도 해상도 화면 안정성
비교 실시예 1 + 미세함 +
본 발명의 실시예 1 + 미세함 +
본 발명의 실시예 2 0 미세함 +
비교 실시예 2 + 미세함 -
본 발명의 실시예 3 + 미세함 0
본 발명의 실시예 4 + 미세함 0
본 발명의 실시예 5 + 미세함 +
비교 실시예 3 0 미세함 -
본 발명의 실시예 6 0 미세함 -
비교 실시예 4 - 미세함 +
비교 실시예 5 -- 미세함 -
비교 실시예 6 ++ 매우 미세함 -
본 발명의 실시예 7 + 매우 미세함 +
본 발명의 실시예 8 0 미세함 +
본 발명의 실시예 9 ++ 매우 미세함 +
본 발명의 실시예 10 ++ 매우 미세함 +
본 발명의 실시예 11 0 미세함 +
본 발명의 실시예 12 ++ 매우 미세함 +
본 발명의 실시예 13 ++ 매우 미세함 +
본 발명의 실시예 14 0 미세함 +
광학적 스크래치 가시성 측정의 예
본 발명의 실시예 1, 4, 5, 6 및 11에서 제조한 후면 투과 스크린을 사용하여, 압출물의 스크래치가 육안으로 식별할 수 있는지 조사하였다.
스크래치에 대한 가시성을, 다이아몬드의 침투 깊이, tR = f (하중)을 통해, DIN 53799과 DIN EN 438에 기초하여, 타블러 인더스트리즈 203(Taber Industries 203) 스크래치 시험기를 사용하여 시험하였다[원뿔각이 90°인 다이아몬드 홈(gouge), 피크 반경 90㎛, 반시계 방향으로 회전]. 적용된 하중을 표 7에 기재하였다.
흑색 기판을 육안 검사(반사 시험)에 사용하였다. 시험 압출물의 상측면에서 당해 시험(조도, 광택)을 실시하였다.
시험 결과를 표 7에 기재하였다.
다이아몬드에 대한 하중 본 발명의 실시예 1 본 발명의 실시예 4 본 발명의 실시예 5
0.4 N 식별할 수 있는손상 없음 식별할 수 있는손상 없음 식별할 수 있는손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사)
0.7 N 식별할 수 있는손상 없음 식별할 수 있는 손상거의 없음(상당히 각도-의존적인 추가의 반사) 식별할 수 있는손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사)
1.0 N 식별할 수 있는손상 없음 식별할 수 있는 손상거의 없음(각도-의존적인 추가의 반사) 식별할 수 있는손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사)
1.5 N 약간의 식별할 수있는 손상 있음(상당히 각도-의존적인 추가의 반사) 약간의 식별할 수있는 손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사) 식별할 수 있는손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사)
2.0 N 약간의 식별할 수있는 손상 있음(상당히 각도-의존적인 추가의 반사) 식별할 수 있는손상 있음 식별할 수 있는손상 있음
다이아몬드에 대한 하중 본 발명의 실시예 6 본 발명의 실시예 11
0.4 N 식별할 수 있는 손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사) 식별할 수 있는 손상 없음
0.7 N 식별할 수 있는 손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사) 식별할 수 있는 손상 거의 없음(상당히 각도-의존적인 추가의 반사)
1.0 N 식별할 수 있는 손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사) 약간의 식별할 수 있는 손상 있음(각도-의존적인 추가의 반사)
1.5 N 식별할 수 있는 손상 있음 약간의 식별할 수 있는 손상있음(각도-의존적인 추가의 반사)
2.0 N 식별할 수 있는 손상 있음 식별할 수 있는 손상 있음
본 발명의 실시예와 비교 실시예는, 이상적인 화면 품질을 제공하는 후면 투사식 스크린이 특정한 좁은 범위의 상대 표면 조도(Ra)/DP 비와 cP ×d S/DP 3 비의 배합에 의해서만 수득됨을 명백하게 보여준다.
입자가 용융물에 직접 도입되는 양태가, 플라스틱 입자와 같은 제2 성분이 포함된 펠렛 또는 성형물의 제조에 성공적으로 사용될 수 있다(측면 공급기 공정). 따라서, 당해 기술은 본 발명에 제한되지 않는다.
측면 공급 공정의 특징은, 배합되는 성형 조성물이 공급 존을 통해 동시에 공급되지 않고, 모(母; parent) 성형 조성물이 용융된 뒤에 제2 성분이 용융물로 공급되는 동안 모성분만이 공급 존을 통과한다는 점이다. 이어서, 용융물은 혼합 색션과 전단 섹션을 통해 균질화되며, 이들 섹션의 배열(즉, 작동 방식)은 혼합되는 물질에 대한 임의의 부작용을 방지하기 위해 개조될 수 있다.
이어서, 균질화된 용융물은 표준 펠렛화 공정 또는 물 중에서의 다이면(die-face) 절단계 공정을 통해 가공되어, 균일한 크기의 펠렛을 제공한다(도 1 참조).
도 1은 이축 압출기를 통한 배합(측면 공급기 기술)의 도식도이다. 도 1의 각 부위의 번호에 대한 설명은 다음과 같다.
1. 공급 존을 통한 성형 조성물의 첨가
2. 용융된 성형 조성물(예: 룀 게엠베하 운트 콤파니 카게에서 구입할 수 있는 PMMA)
3. 산란제(예: Techpolymer SBX8)의 뜨거운 플라스틱 용융물에의 첨가
4. 성형 조성물 중의 산란 비드의 균질한 용융물
5. 압출물[예: 성형 조성물 중의 산란 비드의 48% 농도 마스터배치(균일한 크기의 펠렛)]
DF 성형 조성물이, 제 2성분의 약간의 분해(degradation)를 동반하며, 각종 제품의 제조를 위한 출발 물질로서 제2 단계에 제공된다. 이는 상당한 이점을 제공할 수 있다. 비드의 경우 이들 중에는 제품(예: 광-산란 시트 또는 광-전도 시트)이 낮은 수준으로 변색되고(황변 지수) 투과율이 높다는 점이 있다.
하나의 특정한 양태에 따라, 이축 압출기를 배합 공정에 사용할 수 있다.
게다가, 측면 공급 공정은 분말의 제조를 위해 특별히 고안된 일축 압출기를 사용하고, 측면 공급 기술을 사용하여, 배합 공정에 유사하게 양호한 생성물을 제공할 수도 있다.

Claims (20)

  1. 구형 플라스틱 입자를 포함하는 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층을 포함하는 후면 투사식 스크린으로서,
    구형 플라스틱 입자가 입자 크기가 5 내지 35㎛이고, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 총 중량을 기준으로 하여, 농도가 2 내지 60중량%이며, 구형 플라스틱 입자의 굴절률과 폴리메틸 메타크릴레이트 매트릭스의 굴절률과의 차이가 0.02 내지 0.2이고, 두께가 0.05 내지 4mm인 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층을 1개 이상 포함하고,
    구형 플라스틱 입자의 농도(cP), 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS) 및 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)가 cP ×dS/DP 3의 비가 0.0015 내지 0.015[중량% ×mm/㎛3]인 범위에서 선택되고, 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)에 대한 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 평균 표면 조도(Ra)의 비가 0.05 내지 0.4임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  2. 제1항에 있어서, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS)에 대한 구형 플라스틱 입자의 농도(cP)의 비(cP/dS)가 2.5[중량%/mm] 이상임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 광택도(R85°)가 60 이하임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, cP ×dS/DP 3의 비가 0.0025 내지 0.009[중량% ×mm/㎛3]임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 두께(dS)와 구형 플라스틱 입자의 크기(DP)로부터 유도된 비(dS/D P)가 5 내지 1500임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  6. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 구형 플라스틱 입자가, 가교결합된 폴리스티렌 및/또는 가교결합된 폴리(메트)아크릴레이트를 포함함을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  7. 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층이 착색됨을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 20℃에서 나트륨 D선(589nm)으로 측정한 광-산란 폴리메틸 메타크릴레이트 층의 매트릭스의 굴절률이 1.46 내지 1.54임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 시트의 평균 표면 조도(Ra)가 0.4 내지 6㎛임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  10. 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 구형 플라스틱 입자의 크기가 15 내지 35㎛임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  11. 제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 구형 플라스틱 입자의 60% 이상이 직경이 15㎛ 이상이고, 산란 비드의 30% 이하가 직경이 22㎛ 이상임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  12. 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 스크린이 산란 비드가 함유되지 않은 플라스틱 시트도 포함함을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  13. 제12항에 있어서, 플라스틱 시트가 폴리아크릴계 중합체를 포함함을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  14. 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서, 스크린의 투과율이 25% 이상임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  15. 제1항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 스크린의 황변 지수가 12 이하임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  16. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 스크린의 반감된-세기 각(halved-intensity angle)이 15°이상임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  17. 제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 스크린의 산란이 0.15 이상임을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린.
  18. 성형 조성물을 압출함을 특징으로 하는, 제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 따르는 후면 투사식 스크린의 제조방법.
  19. 제18항에 있어서, 구형 플라스틱 입자의 비응집 혼입에 측면 공급 장치가 장착된 이축 압출기가 사용됨을 특징으로 하는 후면 투사식 스크린의 제조방법.
  20. 제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 따르는 투사식 스크린의 제조에서의, 크기가 5 내지 35㎛인 구형 입자의 용도.
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