KR20080105477A - 광확산판용 수지 조성물 및 광확산판 - Google Patents
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Abstract
저급수, 고경도이면서 내열성에 뛰어난 광확산판 및 그것에 사용되는 수지 조성물에 관한 것이다.
메타크릴산메틸 단위 5~40중량%, α-메틸스티렌 단위 5~55중량% 및 스티렌 단위 20~90중량%의 비율로 구성되며, 중량평균분자량의 범위가 80000~300000인 공중합수지 100부에 대해, 부분적으로 가교한 실록산계 중합입자, 아크릴계 중합입자 또는 탄산칼슘 0.1~2.0부를 분산시켜서 이루어지는 광확산판용 수지 조성물 및 그것을 성형해서 얻어지는 광확산판.
광확산판, 휘도얼룩, 두께얼룩, 수지 조성물
Description
본 발명은 고경도, 고내열, 저흡수, 고휘도, 고광확산인 광확산판 및 그것에 사용되는 수지 조성물에 관한다.
수지를 주재료로 하는 광확산 투과성을 가지는 광확산판을 균일한 휘도면이 얻어진다. 이 때문에, 광확산판을 조명커버, 내부조명식 간판, 투과형 디스플레이 등의 용도로 널리 이용되고 있다. 최근에는 액정디스플레이 혹은 액정텔레비젼의 직하형 백라이트용의 면광원체로서의 광확산판의 수용가 증가하고 있다.
광확산판은 상기의 기능을 호적하게 발휘하기 위해서, 광선을 가능한 한 직진시키지 않고 산란시킴과 동시에, 가능한 한 산란에 의한 광투과 손실을 억제하는 것이 요구된다.
이와 같은 요구특성을 발현시키는 광확산판을 얻기 위해서, 투명수지에 탄산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 산화규소, 탤크, 마이카, 수산화알루미늄, 산화마그네슘 등의 무기계 입자를 첨가하는 방법, 스티렌계 중합체 입자, 아크릴계 중합체 입자, 실록산계 중합체 입자 등의 부분적으로 가교한 폴리머 미립자를 첨가하는 방 법, 혹은 이들을 병용하는 방법에 의해 첨가물에 의해서 광을 산란시키는 수법이 채용되어 왔다(예를 들면 특허문헌 1~3 참조).
광산란판에 이용되는 투명수지로서 아크릴수지, 폴리카보네이트, 그리고 메타크릴산메틸-스티렌공중합수지를 들 수 있는데, 이들은 내열성, 경도, 흡수성의 면에서 만족하는 물성을 가지고 있지 않다. 특허문헌 4에서는 메타크릴산메틸, 스티렌, α-메틸스티렌의 공중합수지에 대해서 개시되어 있고, 나아가서는 내열성의 향상에 관해서도 개시되어 있지만, 용도에 대해서는 기재되어 있지 않다.
특허문헌 1: 특허3195543호 공보
특허문헌 2: 특허3195544호 공보
특허문헌 3: 특허2512544호 공보
특허문헌 4: 특허공개 평4-300908호 공보
최근 액정디스플레이 혹은 액정텔레비전의 부재특성의 향상이 꾀해지고 있는 가운데, 아크릴수지를 이용한 광확산판은 고흡수성을 가지기 때문에, 백라이트점등 시의 휘어짐이 문제가 되고 있다.
또한 디스플레이 사용 중, 백라이트가 발열하기 때문에, 그 직상(直上)에 있는 광확산판에는 내열성도 요구된다. 그러나 종래의 아크릴 수지는 그 특성을 만족하는 것은 아니다.
광확산판은 두께가 있는 부재이기 때문에, 수지의 유동성이 높으면 두께얼룩이 발생하기 쉽다. 두께얼룩이 발생하면 휘도얼룩이 일어나기 때문에, 화면상에 균 일한 광을 공급할 수 없다.
상기와 같이 종래의 광확산판을 고휘도, 고광확산, 저흡수, 고경도를 필요로 하는 광확산판으로서의 기능을 충분하게 만족하는 것은 아니다.
본 발명은 상기의 과제에 감안하여 이루어진 것이며, 고내열, 고저흡수, 고경도, 고휘도, 고광확산인 광확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 예의 검토한 결과, 특정의 조성을 가지는 메타크릴산메틸/α-메틸스티렌/스티렌공중합수지와 확산제로 이루어지는 광확산판용 수지 조성물을 성형해서 얻어지는 광확산판이 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에 관한 광확산판용 수지 조성물은 메타크릴산메틸 단위 5~40중량%, α-메틸스티렌 단위 5~55중량%, 스티렌 단위 20~90중량%의 비율로 구성된 공중합체로 이루어지며, 중량평균분자량의 범위가 80000~300000인 공중합수지와 공중합수지 100중량부에 대해 광확산제 0.1~2.0중량부 배합해서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 상기 광확산판용 수지 조성물을 용융압출성형 또는 사출성형에 의해 두께 0.5~3mm의 판상으로 성형된 광확산판에 관한 것이다.
본 발명의 광확산판용 수지 조성물에 사용하는 공중합체(공중합수지라고도 함)의 제조법은 완전 혼합형 반응기를 이용한 연속괴상중합법 또는 연속용액중합법을 이용하는 것이 조성이나 분자량의 균일성과 양호한 외관을 유지하는 점에서 바 람직하지만, 배치식의 괴상 또는 용액중합으로도 가능하다. 중합시에는 개시제를 존재시키는 것이 바람직하고, 개시제로서는 통상의 라디컬 중합에 사용하는 과산화물 및/또는 아조화합물이 사용 가능하다. 또한 분자량을 조절하기 위해서 알킬메르캅탄과 같은 연쇄이동제를 적량 첨가해도 지장이 없다. 중합종료 후는 상법에 따라 탈휘, 펠릿화 등의 처리를 행하여 본 발명의 광확산판용 수지 조성물에 사용하는 공중합수지를 얻을 수 있다.
공중합수지는 상기 수지를 구성하는 단량체로서 메타크릴산메틸 단위를 5~40중량%, 바람직하게는 10~35중량% 포함하고, α-메틸스티렌 단위를 5~55중량%, 바람직하게는 10~50중량% 포함하고, 스티렌 단위를 20~90중량%, 바람직하게는 30~80중량% 포함하는 것이다. 메타크릴산메틸 단위의 비율이 5중량%미만이면 중합하기 어렵고, 저분자량체밖에 얻을 수 없기 때문에, 성형이 곤란해지며, 40중량%를 초과하면 고흡습성을 가지기 때문에 휘어짐이 일어나는 재료가 된다. α-메틸스티렌 단위의 비율이 5중량%마만이면 내열성이 지나치게 낮고, 50중량%를 초과하면 중합하기 어렵고 저분자량체밖에 얻을 수 없기 때문에, 유동성이 크고, 두께얼룩이 있는 시트가 되어버린다. 또한 스티렌 단위의 비율이 20중량%미만이면 중합하기 어렵고, 저분자량체밖에 얻을 수 없기 때문에, 유동성이 높고, 두께얼룩이 있는 시트가 되며, 90중량%를 초과하면 연필경도와 내열성이 지나치게 낮아진다.
공중합수지의 분자량은 중량평균분자량으로서 80000~300000의 범위로 한다. 중량평균분자량이 80000미만이면 유동성이 지나치게 높기 때문에, 두께얼룩이 있는 시트가 되어버린다. 또한 중량평균분자량이 300000이상이 되면 유동성 지나치게 낮 기 때문에 성형 곤란하게 된다.
또한 이 공중합수지의 멜트플로우레이트는 0.5~2.0g/10min의 범위로 하는 것이 좋다. 바람직하게는 0.5~1.8g/10min이다. 멜트플로우레이트 2.0g/10min보다 높아지면 두께얼룩이 있는 시트가 되어버린다. 멜트플로우레이트 0.5g/10min미만이 되면 유동성이 지나치게 낮기 때문에, 성형곤란이 된다.
또한 이 공중합수지의 비캣연화온도((vicat softening temperature)는 105℃이상, 바람직하게는 105~130℃인 것이 좋다. 비캣연화연도 105℃미만이면 백라이트의 발열에 대한 내열성이 낮기 때문에, 기재의 변형 등이 발생하기 쉬워진다.
이 공중합수지의 연필경도는 3H이상인 것이 좋고, 3H미만이면 상처나 표면결함이 다발하고, 확산판으로서 적합한 재료가 되지 않는다.
또한 이 공중합수지는 흡수율 0.15%이하, 바람직하게는 0.13%이하인 것이 좋다. 흡수율 0.15%를 초과하면 흡수에 의한 휘어짐의 문제가 발생하기 쉬워진다.
원료 모노머로서는 메타크릴산메틸, α-메틸스티렌 및 스티렌을 포함하는원료가 사용된다. 이들의 사용비율은 메타크릴산메틸 단위, α-메틸스티렌 단위 및 스티렌 단위가 상기 비율이 되는 공중합수지가 얻어지게끔 사용하는데, 중합성에 차이가 있기 때문에, 목적으로 하는 구성단위 조성에 대하여 메타크릴산메틸을 5~40중량%보다 수% 많고, α-메틸스티렌을 5~55중량%보다 수% 많고 및 스티렌 20~90중량%보다 수% 적게 사용하는 것이 좋다. 또한 공중합수지는 투명도를 높게 하도록 제조한다.
본 발명에 관한 광확산판용 수지 조성물은 공중합수지 100부(중량부)에 대하 여 광확산제를 0.1~2.0부, 바람직하게는 0.2~1.0부 존재시키도록 배합해서 얻어진다. 배합량이 0.1부 미만이면 광원의 음폐성에 결여되므로, 백라이트 광원의 이미지에 기인하는 휘도얼룩이 눈에 띄는 광확산판이 된다. 2.0부를 초과하면 투과광량이 불충분한 때문에, 밝기가 부족한 광확산판이 된다.
광확산제로서는 공지의 미립자를 사용할 수 있는데, 바람직하게는 입경 1~10㎛의 부분적으로 가교한 실록산계 중합입자, 아크릴계 중합입자 또는 탄산칼슘이다. 이들의 확산제는 1종만을 사용해도 수종을 사용해도 좋다. 또한 기타의 확산제로서는 황산바륨, 산화티탄, 산화규소, 탤크, 마이카, 수소화알루미늄, 산화마그네슘 등의 무기계 입자나 스티렌계 중합체 입자를 병용하는 것도 가능하지만, 전확산제의 50중량%미만으로 해 두는 것이 좋다.
공중합수지와 확산제의 혼합은 공지의 방법으로 균일혼합물이 되게끔 행할 수 있다. 이와 같이 해서 얻어지는 광확산판용 수지 조성물은 용융압출성형 또는 사출성형해서 두께 0.5~3mm의 판상으로 성형한다. 두께가 0.5mm미만이면, 백라이트용 확산판으로서의 강도를 확보할 수 없다. 또한 두께가 3mm를 초과하면 확산판 중량이 커지기 때문에, 대형화, 박형화에 대응할 수 없다. 이것을 그대로 또는 소정 사이즈로 절단 또는 표면처리 등을 해서 본 발명에 관한 광확산판으로 한다. 그러나 그 제조방법은 본 발명의 목적을 만족할 수 있으면 특히 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 광확산판은 상기 광확산판용 수지 조성물로 구성되어 있으면 단일의 층으로 구성되어도 좋고, 2층 이상의 다층으로 구성되어도 좋다.
본 발명의 광확산판은 소량의 확산제를 첨가함으로써 고내열, 고저흡수, 고 경도, 고휘도, 고광확산 등의 물성을 실현하는 것인데, 이 목적을 현저하게 저해하지 않는 범위이면, 필요에 따라서 대전방지제, 산화방지제, 난연제, 광안정제, 자외선흡수제, 현광증백제 등의 각종의 첨가제를 사용할 수 있다.
본 발명의 광확산판은 광확산성과 광투과성의 밸런스가 요구되는 용도, 주된 것으로서 액정디스플레이 혹은 액정텔레비전의 직하형 백라이트용 확산판으로서 이용되며, 특히 대형화에 수반하여, 내열성, 고경도가 요구되는 용도에 호적하다. 그리고 본 발명에 관한 광확산판용 수지 조성물에서 얻어지는 광확산판은 고내열, 저흡수이며, 경도에 뛰어나다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구제적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
광확산판용 수지 조성물에 사용되는 공중합수지의 물성의 측정은 이하의 방법에 따라 행하였다.
(1)분자량
겔투과크로마토그래피를 사용해 폴리스티렌 환산의 중량평균분자량을 측정하였다.
(2)공중합체 중의 각 단위조성
열분해형 가스크로마토그래피의 모노머의 면적비로부터 각 모노머 단위조성을 산출하였다.
(3)멜트플로우레이트(MFR)
JIS K-7210에 준거해서 200℃, 5kg 하중으로 행하였다.
(4)비캣연화온도(VST)
JIS K-7206에 준거하여 행하였다.
(5)연필경도
JIS K-5401에 준거하여 측정하였다.
(6)흡수율
JIS K-7209에 준거하여 측정하였다.
광확산판의 물성평가는 이하의 방법에 따라 행하였다.
(1)전광선투과율
JIS K7105의 B법에 준거하여 행하였다.
(2)광확산성
2cm간격으로 냉음극관 4개를 나열하고, 10mm상에 광확산판 샘플을 평행하게 고정하고, 목시로 의해 광원인 냉음극관이 비쳐지지 않는 것을 ○, 비쳐지는 것을 ×로 나타내었다.
(3)휘도얼룩
2cm간격으로 냉음극관 4개를 나열하고, 10mm상에 광확산판 샘플을 평행하게 고정하고, 목시로 의해 화면상에서 휘도가 균일한 것은 ○, 휘도얼룩이 있는 것은 ×로 나타내었다.
또한 실시예 및 비교예 중에서 사용하는 약호는 다음의 의미를 가진다.
MMA: 메타크릴산메틸
aMSt: α-메틸스티렌
St: 스티렌
개시제: Perkadox 12-EB20
참고예 1~12
표 1에 기재의 비율로 원료모노머 및 중합개시제를 집어넣고, 반응온도 120℃, 5시간 대류조건하에서, 1조형 완전혼합 반응기와 휘발조를 연결한 설비를 이용하여 연속괴상중합, 탈휘, 펠릿화하고, 목적으로 하는 투명한 공중합수지를 얻었다. 상기 수지를 75t 성형기(Mitsubishi Heavy Industries사 제품)에 의해 수지온도 240℃에서 사출성형을 행하고, 세로50×가로75mm×두께4mm의 흡수율 측정 및 연필경도 측정용 플레이트, 세로10×가로10mm×두께4mm의 VST 측정용 시험편을 얻었다. 얻어진 수지의 조성을 표 1에 기재한다. 표 1에 있어서, 원료모노머비는 MMA/αMSt/St이며, 폴리머 조성은 MMA단위/αMSt단위/St단위이다.
또한 얻어진 수지의 분자량 및 각종의 물성에 대해서 측정한 결과를 표 2에 나타낸다.
실시예 1~3 및 비교예 1~3
참고예로 제작한 공중합수지와 표 3에 나타내는 광확산제를 2축압출기로 혼련, 펠릿화한 수지 조성물로 하였다. 이 수지 조성물을 수지온도 220℃에서 압출성형하여 두께 2mm의 광확산판을 제작하였다. 얻어진 광확산판의 전광선투과율, 광확산성, 휘도얼룩에 대해서 표 3에 기재한다. 여기서 광확산제로서 사용한 실록산계 중합입자는 Dow Corning Toray(주) 제품의 E-600(입경 2㎛), 아크릴계 중합입자는 Soken Chemical & Engineering(주) 제품의 MX-1000(입경 10㎛), 탄산칼슘은 Maruo Calcium(주) CUBE-18BHS(입경 1.8㎛)이다.
Claims (3)
- 메타크릴산메틸 단위 5~40중량%, α-메틸스티렌 단위 5~55중량% 및 스티렌 단위 20~90중량%의 비율로 구성되며, 중량평균분자량의 범위가 80000~300000인 공중합수지 100중량부에 대해서 광확산제를 0.1~2.0중량부 배합해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 광확산판용 수지 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 광확산제가, 부분적으로 가교한 실록산계 중합입자, 아크릴계 중합입자 또는 탄산칼슘이며, 입경이 1~10㎛인 것을 특징으로 하는 광확산판용 수지 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 기재의 광확산판용 수지 조성물을 용융압출성형 또는 사출성형에 의해 두께 0.5~3mm의 판상으로 성형한 것을 특징으로 하는 광확산판.
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| US10633528B2 (en) | 2014-12-19 | 2020-04-28 | Ineos Styrolution Group Gmbh | Light diffusing styrene copolymer compositions |
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