KR20100015719A - 폴리올레핀계 수지 발포체를 포함하는 광반사 부재, 및 그 제조 방법 - Google Patents

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도모히로 다루노
마코토 사이토우
다키오 이토우
이츠히로 하타나카
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 발포 성형시켜 얻어지는 폴리올레핀계 수지 발포체를 광반사층으로서 포함하는 광반사 부재, 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 광반사 부재에 의하면, 상기 구성을 갖고 있기 때문에 광반사성, 충격 흡수성 및 경량성이 우수하다. 또한, 본 발명의 광반사 부재의 제조 방법에 의하면, 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용하여 광반사성, 충격 흡수성 및 경량화가 우수한 광반사 부재를 제공할 수 있다.

Description

폴리올레핀계 수지 발포체를 포함하는 광반사 부재, 및 그 제조 방법{LIGHT-REFLECTING MEMBER CONTAINING POLYOLEFIN RESIN FOAM, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용한 광반사 부재에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 광반사율이 높고, 경량이고도 충격 흡수성이 뛰어나며, 나아가 액정 표시 장치 백라이트용 광반사 부재나 전식(電飾) 게시판용 광반사 부재의 용도에 적합한 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용한 광반사 부재에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 스스로 발광하지 않기 때문에 별도의 백라이트 유닛을 필요로 한다. 상기 백라이트 유닛은 화면의 밝기 및 외관에 중요한 역할을 하는 부품이다. 특히, 휘도 증감에 중요한 역할을 한다. 또한, 광을 반사하는 반사 부재는 액정 표시 장치의 백라이트 유닛에서 램프 주변에 배치되기 때문에 상당히 중요한 역할을 한다.
이러한 반사 부재로서는, 예컨대 (i) 발포 약품을 혼합하여 형성된 마이크로거품을 포함하는 폴리에스터 필름으로 이루어지는 중간층 및 탄산 칼슘을 포함하는 최외층으로 구성되는 3층 구조의 광반사 부재, (ii) 발포체로 이루어지는 중간층 및 황산 바륨을 포함하여 반사 효율을 증가시키는 최외층으로 구성되는 3층 구조의 광반사 부재, (iii) 불활성 가스에 의한 배치(batch) 발포로 형성되고, 발포 배율이 2배 이상인 마이크로거품을 포함하는 광반사 부재 등이 알려져 있다. 또한, 일반적인 반사 부재로서, 은을 코팅하여 광을 정반사할 수 있는 구조를 갖는 부재가 알려져 있다.
그러나, 상기 반사 부재(광반사 부재)는 모두 발포 배율이 매우 작고, 충격 흡수 성능이 낮다고 하는 단점을 갖고 있었다.
한편, 엘라스토머 발포체는 우수한 쿠션성을 갖고, 시일재, 쿠션재, 패드재 등에 유용하게 이용되고 있다. 예컨대 휴대 전화나 디지털 카메라 등의 전기·전자 기기의 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 방진재, 완충재 등으로서 사용되고 있다(특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 특허공개 2005-68203호 공보
발명의 개시
따라서, 본 발명의 목적은 광반사성, 충격 흡수성 및 경량성이 우수한 광반사 부재, 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 발포 성형시켜 얻어지는 폴리올레핀계 수지 발포체를 광반사층으로서 포함하면, 광반사성, 충격 흡수성 및 경량성이 우수한 광반사 부재를 얻을 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 발포 성형시켜 얻어지는 폴리올레핀계 수지 발포체를 광반사층으로서 포함하는 광반사 부재를 제공한다.
상기 수지 조성물은 분말(powder) 입자를 더 포함하는 것이 바람직하고, 또한 상기 수지 조성물은 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여 분말 입자를 5 내지 150중량부 포함하는 것이 바람직하다.
분말 입자는 평균 입경이 0.1 내지 10㎛인 것이 바람직하다.
폴리올레핀계 수지 발포체의 발포 배율은 5배 이상인 것이 바람직하다.
또한, 300 내지 700nm의 광의 파장역의 평균 반사율은 80% 이상인 것이 바람직하다.
상기 광반사 부재의 밀도는 0.02 내지 0.3g/cm3인 것이 바람직하다.
또한, 상기 광반사 부재는 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층만으로 구성된 단층체, 또는 상기 발포층과 이 발포층의 적어도 한 면에 설치된 무발포층으로 구성된 적층체인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 광반사층으로서, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 발포 성형시켜 폴리올레핀계 수지 발포체를 형성시키는 것을 포함하는 광반사 부재의 제조 방법을 제공한다.
상기 광반사 부재의 제조 방법에서는, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 고압 가스로 발포시키는 것이 바람직하다.
고압 가스는 이산화 탄소 또는 질소인 것이 바람직하고, 또한 고압 가스로서 초임계 상태의 유체를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 광반사 부재에 의하면, 상기 구성을 갖고 있기 때문에 광반사성, 충격 흡수성 및 경량성이 우수하다. 또한, 본 발명의 광반사 부재의 제조 방법에 의하면, 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용하여 광반사성, 충격 흡수성 및 경량화가 우수한 광반사 부재를 제공할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 광반사 부재는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 발포 성형시켜 얻어지는 폴리올레핀계 수지 발포체를 광반사층으로서 포함하고 있다. 즉, 광반사 부재에 있어서의 광반사층은, 광반사 부재의 전부 또는 그 일부의 층을 구성하는 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층이다.
(수지 조성물)
수지 조성물(폴리올레핀계 수지 발포체용 조성물)은 본 발명의 광반사 부재에서 광반사층으로서 포함되는 폴리올레핀계 수지 발포체(발포체)의 소재인 폴리올레핀계 수지를 적어도 함유하고 있고, 폴리올레핀계 수지 발포체의 원료가 되는 조성물이다. 수지 조성물은 폴리올레핀계 수지를 적어도 함유하고, 필요에 따라 분말 입자나 첨가제 등을 혼합함으로써 얻을 수 있다. 한편, 수지 조성물을 성형함으로써 미발포 수지 성형체를 얻을 수 있다.
수지 조성물에 폴리머 성분으로서 포함되는 폴리올레핀계 수지로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 프로필렌의 공중합체, 에틸렌 또는 프로필렌과 다른 α-올레핀(예컨대, 뷰텐-1, 펜텐-1, 헥센-1, 4-메틸펜텐-1 등)의 공중합체, 에틸렌과 다른 에틸렌성 불포화 단량체(예컨대, 아세트산 바이닐, 아크릴산, 아크릴산 에스터, 메타크릴산, 메타크릴산 에스터, 바이닐알코올 등)의 공중합체 등을 들 수 있다. 또한, 폴리올레핀계 수지는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 한편, 폴리올레핀계 수지가 공중합체인 경우, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 중 어느 형태의 공중합체이어도 좋다.
폴리올레핀계 수지로서는, 분자량 분포가 넓고 또한 고분자량측에 숄더부를 가지는 타입의 수지, 미가교 타입의 수지(약간 가교된 타입의 수지), 장쇄 분기 타입의 수지 등을 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 수지 조성물에 폴리올레핀계 수지와 함께 고무 성분 및/또는 열가소성 엘라스토머 성분이 이용되고 있어도 좋다. 고무 성분 및/또는 열가소성 엘라스토머 성분의 비율은 특별히 제한되지 않는다. 폴리올레핀계 수지와, 고무 성분 및/또는 열가소성 엘라스토머 성분의 혼합물의 혼합 비율(중량%)은, 예컨대 전자/후자=1/99 내지 99/1(바람직하게는 10/90 내지 90/10, 더 바람직하게는 20/80 내지 80/20)이다. 폴리올레핀계 수지와, 고무 성분 및/또는 열가소성 엘라스토머 성분의 혼합물에 있어서, 고무 성분 및/또는 열가소성 엘라스토머 성분의 비율이 1중량% 미만이면, 폴리올레핀계 수지 발포체의 쿠션성이 저하되기 쉽고, 한편 99중량%를 초과하면, 발포시에 가스 빠짐이 생기기 쉬워져 고발포성의 발포체를 얻기 곤란해진다.
고무 성분 또는 열가소성 엘라스토머 성분으로서는, 고무 탄성을 갖고 발포 가능한 것이면 특별히 제한은 없고, 예컨대 천연 고무, 폴리아이소뷰틸렌, 폴리아이소프렌, 클로로프렌 고무, 뷰틸 고무, 나이트릴뷰틸 고무 등의 천연 또는 합성 고무; 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-프로필렌-다이엔 공중합체, 에틸렌-아세트산 바이닐 공중합체, 폴리뷰텐, 염소화 폴리에틸렌 등의 올레핀계 엘라스토머; 스타이렌-뷰타다이엔-스타이렌 공중합체, 스타이렌-아이소프렌-스타이렌 공중합체, 및 그들의 수소첨가물 등의 스타이렌계 엘라스토머; 폴리에스터계 엘라스토머; 폴리아마이드계 엘라스토머; 폴리우레탄계 엘라스토머 등의 각종 열가소성 엘라스토머 등을 들 수 있다. 이들 고무 성분 또는 열가소성 엘라스토머 성분은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 이들 고무 성분이나 열가소성 엘라스토머 성분은, 예컨대 유리 전이 온도가 실온 이하(예컨대 20℃ 이하)이기 때문에, 광반사 부재에 고무 성분이나 열가소성 엘라스토머 성분을 갖는 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용하면, 유연성 및 형상 추종성을 현저히 향상시킬 수 있다.
고무 성분 및/또는 열가소성 엘라스토머 성분으로서는, 올레핀계 엘라스토머를 적합하게 이용할 수 있다. 한편, 올레핀계 엘라스토머는 통상 올레핀계 수지 성분과 에틸렌-프로필렌 고무가 마이크로 상분리된 구조를 갖고 있어, 폴리올레핀계 수지와의 상용성이 양호하다.
본 발명에서는, 광반사 부재의 형성에 사용되는 폴리올레핀계 수지 발포체는 분말 입자를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 폴리올레핀계 수지 발포체의 발포 성형에 이용되는 수지 조성물에는, 폴리올레핀계 수지 및 분말 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 분말 입자는 발포 성형시의 발포 핵제로서 기능할 수 있다. 그 때문에, 분말 입자를 배합함으로써 양호한 발포 상태의 폴리올레핀계 수지 발포체를 얻을 수 있다. 한편, 수지 조성물에 분말 입자를 사용하고, 폴리올레핀계 수지의 발포에 이용하는 발포제인 고압 가스로서 초임계 상태의 유체를 더 이용하면, 특히 미세하고 균일한 기포를 갖는 폴리올레핀계 수지 발포체를 얻을 수 있다.
이러한 분말 입자로서는, 예컨대 탈크, 실리카, 알루미나, 제올라이트, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 황산 바륨, 산화 아연, 산화 타이타늄, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 마이카, 몬모릴로나이트 등의 클레이, 카본 입자, 유리 섬유, 카본 튜브 등을 이용할 수 있다. 분말 입자는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
분말 입자의 배합량으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 수지 조성물에 있어서의 폴리올레핀계 수지(폴리머 성분) 100중량부에 대하여 5 내지 150중량부(바람직하게는 10 내지 130중량부, 더 바람직하게는 20 내지 120중량부)의 범위로부터 적절히 선택할 수 있다. 분말 입자의 배합량이 폴리올레핀계 수지(폴리머 성분) 100중량부에 대하여 5중량부 미만이면, 균일한 발포체를 얻기 곤란해지고, 한편 150중량부를 초과하면, 수지 조성물로서의 점도가 현저히 상승함과 더불어, 발포 형성시에 가스 빠짐이 생겨 버려 발포 특성을 손상시킬 우려가 있다.
분말 입자의 평균 입경으로서는, 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 0.1 내지 10㎛(바람직하게는 0.5 내지 5㎛) 정도이다. 분말 입자의 평균 입경이 0.1㎛ 미만이면 핵제로서 충분히 기능하지 않는 경우가 있고, 평균 입경이 10㎛를 초과하면 발포 성형시에 가스 빠짐의 원인이 되는 경우가 있다.
또한, 폴리올레핀계 수지 발포체는 폴리올레핀계 수지에 의해 구성되어 있기 때문에, 불타기 쉽다고 하는 특성(물론 결점이기도 함)을 갖고 있다. 그 때문에, 폴리올레핀계 수지 발포체가 이용되고 있는 광반사 부재를 전기·전자 기기 용도(예컨대, 액정 표시 장치 백라이트용 광반사 부재나 전식 게시판용 광반사 부재의 용도 등) 등의 난연성의 부여가 불가결한 용도에 이용하는 경우, 분말 입자로서 난연성을 갖고 있는 분말 입자(예컨대, 분말상의 각종 난연제 등)를 배합하는 것이 바람직하다. 한편, 난연제는 난연제 이외의 분말 입자와 함께 이용할 수 있다.
이러한 난연제로서는, 무기 난연제가 적합하다. 무기 난연제로서는, 예컨대 브롬계 난연제, 염소계 난연제, 인계 난연제, 안티몬계 난연제 등이어도 좋지만, 염소계 난연제나 브롬계 난연제는 연소시에 인체에 대하여 유해하고 기기류에 대하여 부식성을 갖는 가스 성분을 발생하며, 또한 인계 난연제나 안티몬계 난연제는 유해성이나 폭발성 등의 문제가 있기 때문에, 비할로젠-비안티몬계 무기 난연제를 적합하게 이용할 수 있다. 비할로젠-비안티몬계 무기 난연제로서는, 예컨대 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 산화 마그네슘·산화 니켈의 수화물, 산화 마그네슘·산화 아연의 수화물 등의 수화 금속 화합물 등을 들 수 있다. 한편, 수화 금속 산화물은 표면 처리되어 있어도 좋다. 난연제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
난연제를 이용하는 경우 난연제의 사용량으로서는, 특별히 제한되지 않고, 예컨대 수지 조성물 전량에 대하여 10 내지 70중량%(바람직하게는 25 내지 65중량%)의 범위로부터 적절히 선택할 수 있다. 난연제의 사용량이 지나치게 적으면 난연화 효과가 작아지고, 반대로 지나치게 많으면 고발포의 발포체를 얻기 곤란해진다.
본 발명의 광반사 부재에 이용되는 폴리올레핀계 수지 발포체에는, 필요에 따라 각종 첨가제를 함유하고 있어도 좋다. 첨가제의 종류는 특별히 한정되지 않고, 발포 성형에 통상 사용되는 각종 첨가제를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 첨가제로서, 예컨대 기포 핵제, 결정 핵제, 가소제, 윤활제, 착색제(안료, 염료 등), 자외선 흡수제, 산화방지제, 노화방지제, 충전제, 보강제, 대전방지제, 계면활성제, 장력 개질제, 수축방지제, 유동성 개질제, 클레이, 가황제, 표면 처리제, 분말상 이외의 각종 형태의 난연제, 분산 조제, 폴리올레핀용 수지 개질제 등을 들 수 있다. 첨가제의 첨가량은 기포의 형성 등을 손상시키지 않는 범위에서 적절히 선택할 수 있고, 통상의 열가소성 수지의 성형시에 이용되는 첨가량을 채용할 수 있다.
(폴리올레핀계 수지 발포체)
폴리올레핀계 수지 발포체는 본 발명의 광반사 부재의 광반사층으로서 이용되는 발포체로서, 단층 구조의 광반사 부재의 모든 부분이나, 적층 구조의 광반사 부재의 일부의 층을 발포층(발포 부분, 발포부)으로서 구성하는 발포체이다. 폴리올레핀계 수지 발포체는 상기 수지 조성물을 원료로 하여 상기 수지 조성물을 발포 성형함으로써 형성할 수 있다.
폴리올레핀계 수지 발포체의 제조 방법은 특별히 제한되지 않지만, 발포 방법으로서 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 고압 가스를 이용하여 발포시키는 방법[발포제로서의 고압 가스를 함침시킨 후, 감압하는(압력을 해방하는) 발포 방법]을 이용하는 것이 바람직하다. 물리적 발포 방법(물리적 방법에 의한 발포 방법)에서는, 발포제로서 이용되는 물질의 가연성이나 독성, 및 오존층 파괴 등의 환경에의 영향이 우려되지만, 고압 가스를 이용한 발포 방법은, 이러한 발포제를 사용하지 않는 점에서 환경을 배려한 방법이다. 또한, 화학적 발포 방법(화학적 방법에 의한 발포 방법)에서는, 발포 가스의 잔사가 발포체 중에 잔존하기 때문에, 특히 저오염성의 요구가 높은 전자 기기 용도에 있어서는 부식성 가스나 가스 중의 불순물에 의한 오염이 문제가 되는 경우가 있지만, 고압 가스를 이용한 발포 방법에서는, 이러한 불순물 등이 없는 깨끗한 발포체를 얻을 수 있다. 또한, 물리적 발포 방법 및 화학적 발포 방법에서는, 어느 것에 있어서도 미세한 기포 구조를 형성하는 것은 어렵고, 특히 300㎛ 이하의 미세 기포를 형성하는 것은 매우 곤란하다고 말해지고 있다.
고압 가스로서는, 폴리올레핀계 수지에 대하여 불활성이고 또한 함침 가능한 것이면 특별히 제한되지 않고, 예컨대 공기, 불활성 가스[예컨대, 이산화 탄소(탄산 가스), 질소, 헬륨 등] 등을 들 수 있다. 이들 가스는 혼합하여 이용하여도 좋다. 이들 중, 함침량이 많고 함침 속도가 빠른 점에서 불활성 가스를 적합하게 이용할 수 있고, 불활성 가스 중에서도 이산화 탄소나 질소를 특히 적합하게 이용할 수 있다.
또한, 함침 속도를 빠르게 한다고 하는 관점에서 상기 고압 가스(특히, 이산화 탄소)는 초임계 상태의 유체인 것이 바람직하다. 초임계 상태에서는, 폴리올레핀계 수지에의 가스의 용해도가 증대하여 고농도의 혼입이 가능하다. 또한, 함침 후의 급격한 압력 강하시에는, 상기와 같이 고농도로 함침하는 것이 가능하기 때문에 기포 핵의 발생이 많아지고, 그 기포 핵이 성장하여 생기는 기포의 밀도는 기공률이 동일하더라도 커지기 때문에 미세한 기포를 얻을 수 있다. 한편, 이산화 탄소의 임계 온도는 31℃, 임계 압력은 7.4MPa이다.
폴리올레핀계 수지 발포체를 제조하는 데 있어서는, 미리 수지 조성물을, 예컨대 시트상 등의 적당한 형상으로 성형하여 미발포 수지 성형체(미발포 성형물)로 한 후, 이 미발포 수지 성형체에 고압 가스를 함침시키고, 압력을 해방함으로써 발포시키는 배치 방식으로 행하여도 좋고, 수지 조성물을 가압하에 고압 가스와 함께 혼련하고, 성형함과 동시에 압력을 해방하여 성형과 발포를 동시에 행하는 연속 방식으로 행하여도 좋다. 이와 같이, 미리 성형한 미발포 수지 성형체를 불활성 가스에 함침시켜도 좋고, 또한 용융한 수지 조성물에 불활성 가스를 가압 상태하에서 함침시킨 후, 감압시에 성형하여도 좋다.
구체적으로는, 배치 방식으로 폴리올레핀계 수지 발포체를 제조할 때 미발포 수지 성형체를 제조하는 방법으로서는, 예컨대 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기를 이용하여 성형하는 방법, 수지 조성물을, 롤러, 캠, 니더, 밴버리형 등의 날개를 설치한 혼련기를 사용하여 균일하게 혼련해 두고, 열판의 프레스 등을 이용하여 소정의 두께로 프레스 성형하는 방법, 사출 성형기를 이용하여 성형하는 방법 등을 들 수 있다. 원하는 형상이나 두께의 성형체가 얻어지는 적당한 방법에 의해 성형하면 된다. 이렇게 하여 얻어진 미발포 수지 발포체를 내압 용기(고압 용기) 중에 넣고, 고압 가스(예컨대 이산화 탄소 등)를 주입(도입)하여 미발포 수지 성형체 중에 고압 가스를 함침시키는 가스 함침 공정, 충분히 고압 가스를 함침시킨 시점에서 압력을 해방하여 (통상, 대기압까지) 폴리올레핀계 수지 중에 기포 핵을 발생시키는 감압 공정, 경우에 따라서는(필요에 따라), 가열함으로써 기포 핵을 성장시키는 가열 공정을 거쳐서 폴리올레핀계 수지 중에 기포를 형성시킨다. 한편, 가열 공정을 마련하지 않고서 실온에서 기포 핵을 성장시켜도 좋다. 이렇게 하여 기포를 성장시킨 후, 필요에 따라 냉수 등에 의해 급격히 냉각하여 형상을 고정화함으로써 폴리올레핀계 수지 발포체를 얻을 수 있다. 또한, 고압 가스의 도입은 연속적으로 행하여도 좋고 불연속적으로 행하여도 좋다. 또한, 기포 핵을 성장시킬 때의 가열 방법으로서는, 수욕(water bath), 오일욕(oil bath), 열 롤, 열풍 오븐, 원적외선, 근적외선, 마이크로파 등의 공지 내지 관용의 방법을 채용할 수 있다. 또한, 미발포 수지 성형체(미발포 성형물)는 시트상의 것에 한하지 않고, 용도에 따른 여러 가지 형상의 것을 사용할 수 있다. 또한, 미발포 수지 성형체는 압출 성형, 프레스 성형, 사출 성형 이외에 다른 성형 방법에 의해 제작할 수도 있다.
한편, 연속 방식으로 폴리올레핀계 수지 발포체를 제조하는 경우는, 예컨대 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 단축 압출기, 2축 압출기 등의 압출기를 사용하여 혼련하면서, 고압 가스(이산화 탄소 등)를 주입(도입)하여 충분히 고압 가스를 폴리올레핀계 수지 중에 함침시키는 혼련 함침 공정, 압출기의 선단에 설치된 다이스 등을 통해서 수지 조성물을 압출함으로써 압력을 해방하여(통상, 대기압까지) 성형과 발포를 동시에 행하는 성형 감압 공정에 의해 제조할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는(필요에 따라), 가열함으로써 기포를 성장시키는 가열 공정을 마련하여도 좋다. 이렇게 하여 기포를 성장시킨 후, 필요에 따라 냉수 등에 의해 급격히 냉각하여 형상을 고정화함으로써 폴리올레핀계 수지 발포체를 얻을 수 있다. 한편, 상기 혼련 함침 공정 및 성형 감압 공정에서는, 압출기 외에 사출 성형기 등을 이용하여 행할 수도 있다. 또한, 시트상, 각기둥상, 그 밖의 임의의 형상의 폴리올레핀계 수지 발포체를 얻을 수 있는 방법을 적절히 선택하면 된다.
고압 가스의 혼합량은 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 수지 조성물에 있어서의 폴리올레핀계 수지 성분 전량에 대하여 2 내지 10중량% 정도이다. 원하는 밀도나 발포 배율이 얻어지도록 적절히 조절하여 혼합하면 된다.
배치 방식에 있어서의 가스 함침 공정이나 연속 방식에 있어서의 혼련 함침 공정에서, 고압 가스를 미발포 수지 성형체나 수지 조성물에 함침시킬 때의 압력은 가스의 종류나 조작성 등을 고려하여 적절히 선택할 수 있지만, 예컨대 가스로서 이산화 탄소를 이용하는 경우에는 3MPa 이상(예컨대, 3 내지 100MPa 정도), 바람직하게는 4MPa 이상(예컨대, 4 내지 100MPa 정도)으로 하는 것이 좋다. 가스의 압력이 3MPa보다 낮은 경우에는, 발포시의 기포 성장이 현저하여 기포 직경이 지나치게 커져, 예컨대 반사율이 저하되는 등의 불량이 생기기 쉬워져 바람직하지 않다. 이는, 압력이 낮으면 가스의 함침량이 고압시와 비교하여 상대적으로 적고, 기포 핵 형성 속도가 저하되어 형성되는 기포 핵수가 적어지므로, 1기포당의 가스량이 반대로 늘어나거나 기포 직경이 극단적으로 커지기 때문이다. 또한, 3MPa보다 낮은 압력 영역에서는, 함침 압력을 조금 변화시키는 것만으로 기포 직경, 기포 밀도가 크게 변하기 때문에, 기포 직경 및 기포 밀도의 제어가 곤란해지기 쉽다.
또한, 배치 방식에 있어서의 가스 함침 공정이나 연속 방식에 있어서의 혼련 함침 공정에서, 고압 가스를 미발포 수지 성형체나 수지 조성물에 함침시킬 때의 온도는 이용하는 고압 가스나 열가소성 수지의 종류 등에 따라서 다르고, 넓은 범위에서 선택할 수 있지만, 조작성 등을 고려한 경우, 예컨대 10 내지 350℃ 정도이다. 예컨대, 배치 방식에 있어서, 시트상의 미발포 수지 성형체에 고압 가스를 함침시키는 경우의 함침 온도는 10 내지 200℃(바람직하게는 40 내지 200℃) 정도이다. 또한, 연속 방식에 있어서, 수지 조성물에 고압 가스를 주입하여 혼련할 때의 온도는 60 내지 350℃ 정도가 일반적이다. 한편, 고압 가스로서 이산화 탄소를 이용하는 경우에는, 초임계 상태를 유지하기 위해 함침시의 온도(함침 온도)는 32℃ 이상(특히 40℃ 이상)인 것이 바람직하다.
한편, 상기 감압 공정에 있어서, 감압 속도는 특별히 한정되지 않지만 균일한 미세 기포를 얻기 위해, 바람직하게는 5 내지 300MPa/s 정도이다. 또한, 상기 가열 공정에 있어서의 가열 온도는, 예컨대 40 내지 250℃(바람직하게는 60 내지 250℃) 정도이다.
또한, 이러한 폴리올레핀계 수지 발포체의 제조 방법에 의하면, 고발포 배율의 폴리올레핀계 수지 발포체를 제조할 수 있기 때문에, 두꺼운 열가소성 수지 발포체를 제조할 수 있다고 하는 이점을 갖는다. 예컨대, 연속 방식으로 폴리올레핀계 수지 발포체를 제조하는 경우, 혼련 함침 공정에 있어서 압출기 내부에서의 압력을 유지하기 위해서는, 압출기 선단에 부착하는 다이스의 갭을 가능한 한 좁게(통상 0.1 내지 1.0mm) 할 필요가 있다. 따라서, 두꺼운 폴리올레핀계 수지 발포체를 얻기 위해서는, 좁은 갭을 통해서 압출된 수지 조성물을 높은 배율로 발포시켜야 하지만, 종래에는 높은 발포 배율이 얻어지지 않으므로, 형성되는 발포체의 두께는 얇은 것(예컨대 0.5 내지 2.0mm 정도)으로 한정되어 버리고 있었다.
이에 반하여, 고압 가스를 이용하여 제조되는 폴리올레핀계 수지 발포체는 최종적인 두께로 0.50 내지 5.00mm의 발포체를 연속하여 얻는 것이 가능하다. 한편, 이러한 두꺼운 폴리올레핀계 수지 발포체를 얻기 위해서는, 폴리올레핀계 수지 발포체의 상대 밀도(발포 후의 밀도/미발포 상태에서의 밀도)가 0.02 내지 0.3(바람직하게는 0.025 내지 0.28, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.25)인 것이 바람직하다. 상기 상대 밀도가 0.3을 초과하면 발포가 불충분하며, 또한 0.02 미만이면 발포체의 강도가 현저히 저하되는 경우가 있어 바람직하지 않다.
상기 발포 후의 밀도 및 미발포 상태에서의 밀도에 있어서의 밀도(겉보기 밀도)는 미발포 수지 성형체 또는 발포체를 펀칭하여 시험편으로 하고, 이 시험편의 부피 및 질량을 구하여 다음 식으로부터 구한다.
밀도(g/cm3)=시험편의 질량/시험편의 부피
또한, 폴리올레핀계 수지 발포체의 발포 배율은 특별히 제한되지 않지만, 폴리올레핀계 수지 발포체가 이용되는 광반사 부재에서 우수한 광반사성, 충격 흡수성 및 경량성을 얻는 관점에서 5배 이상(예컨대 5 내지 50배)[바람직하게는 20배 이상(예컨대 20 내지 40배)]인 것이 바람직하다. 발포 배율이 5배 미만이면, 폴리올레핀계 수지 발포체를 포함하는 광반사 부재에서 충분한 광반사율이나 충격 흡수율을 얻기 어려워지는 경우가 있고, 또한 발포 배율이 50배를 초과하면, 발포체의 강도가 현저히 저하되는 경우가 있다.
한편, 폴리올레핀계 수지 발포체의 발포 배율은 하기 식으로부터 산출한다.
발포 배율(배)=미발포 상태에서의 밀도(미발포 수지 성형체의 밀도)(g/cm3)/발포체의 밀도(g/cm3)
광반사 부재 중의 발포층으로서 이용할 때의 폴리올레핀계 수지 발포체의 두께로서는, 특별히 제한되지 않고, 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용하는 광반사 부재의 용도나 형상, 형태 등에 따라 적절히 선택되지만, 예컨대 0.5 내지 5mm(바람직하게는 0.5 내지 2mm)이다. 또한, 폴리올레핀계 수지 발포체의 형상으로서는, 특별히 제한되지 않고, 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용하는 광반사 부재의 용도나 형상, 형태 등에 따라 적절히 선택되지만, 예컨대 필름상, 시트상, 각기둥상, 이형상 등이다.
한편, 이러한 폴리올레핀계 수지 발포체에 있어서, 기포 구조로서는 독립 기포 구조, 반연속 반독립 기포 구조(독립 기포 구조와 연속 기포 구조가 혼재하고 있는 기포 구조이며, 그 비율은 특별히 제한되지 않음)가 바람직하고, 특히 폴리올레핀계 수지 발포체 중에 독립 기포 구조가 80% 이상(그 중에서도 90% 이상)으로 되어 있는 기포 구조가 적합하다.
폴리올레핀계 수지 발포체의 기포 구조는 매우 미세(기포 직경: 1 내지 50㎛ 정도)하고 또한 균일하기 때문에, 폴리올레핀계 수지 발포체는 단위 부피당 많은 미세 기포를 갖는다. 이 때문에, 폴리올레핀계 수지 발포체는 광반사성이 우수하다.
폴리올레핀계 수지 발포체의 두께, 상대 밀도, 발포 배율, 기포 구조 등은 이용하는 고압 가스, 폴리올레핀계 수지 등의 종류에 따라, 예컨대 가스 함침 공정이나 혼련 함침 공정에 있어서의 온도, 압력, 시간 등의 조작 조건, 감압 공정이나 성형 감압 공정에 있어서의 감압 속도, 온도, 압력 등의 조작 조건, 감압 후 또는 성형 감압 후의 가열 공정에 있어서의 가열 온도 등을 적절히 선택, 설정함으로써 조정할 수 있다.
폴리올레핀계 수지 발포체는 이와 같이 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 발포 성형함으로써 제조되기 때문에, 충분한 두께를 갖고, 나아가 매우 많은 미세 기포를 갖는 고발포의 수지 발포체이다. 이 때문에, 광반사 부재에 광반사층으로서 포함되는 폴리올레핀계 수지 발포체는 형상의 고정성이 우수하여, 발포시의 원하는 발포 배율을 유지하며 발포 후에 수축하는 일은 없고, 높은 쿠션성을 유지하고, 나아가 유연성, 경량성 및 광반사성이 우수하다.
(광반사 부재)
본 발명의 광반사 부재는 폴리올레핀계 수지 발포체를, 전부 또는 그 일부분에 광반사층으로서 포함하고 있다. 즉, 본 발명의 광반사 부재에는, 쿠션성, 유연성, 경량성 및 광반사성이 우수한 상기 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층이 광반사층으로서 이용되고 있다. 한편, 본 발명의 광반사 부재는 상기 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용하여 제작되는 부재인 한, 그 구조나 두께, 형상 등은 특별히 제한되지 않는다. 또한, 부재란 필름과 시트의 총칭을 포함한다.
광반사 부재의 형상으로서는, 특별히 제한되지 않고 임의의 형상을 선택할 수 있으며, 예컨대 필름상, 시트상, 판상, 각기둥상 등이다. 또한, 권회체상, 굴곡상, 만곡상 등의 구부러진 모양을 포함하는 형상이어도 좋다.
광반사 부재의 구조로서는, 특별히 제한되지 않고, 단층 구조이어도 좋고 적층 구조이어도 좋다.
광반사 부재의 구조가 단층 구조인 경우, 광반사 부재는 광반사층으로서의 상기 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층만으로 이루어진다. 즉, 광반사 부재는 상기 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층만으로 구성되는 단층체이어도 좋다.
단층 구조의 광반사 부재는 상기 폴리올레핀계 수지 발포체를 그대로 발포층으로서 이용하는 것이나, 필요에 따라 원하는 형상이나 두께로 상기 폴리올레핀계 수지 발포체를 절단 가공하는 것에 의해 얻을 수 있다.
또한, 광반사 부재의 구조가 적층 구조인 경우, 광반사 부재는 광반사층으로서 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층을 포함하는 한, 그 구조에 관하여 특별히 제한되지 않고, 예컨대 상기 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층의 적층 구조에 의해 구성되어 있어도 좋고, 상기 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층 및 무발포층의 적층 구조에 의해 구성되어 있어도 좋다. 한편, 적층 구조의 광반사 부재에 있어서, 층의 총수, 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층의 수, 무발포층의 수, 각각의 층의 두께 등은 용도에 따라 적절히 선택된다.
무발포층으로서는, 층 내에 발포 구조(기포 구조)를 갖지 않는 층이면 특별히 제한되지 않지만, 예컨대 상기 수지 조성물을 적당한 형상(예컨대, 시트상, 필름상 등)으로 성형함으로써 제작되는 미발포 수지 성형체로 이루어지는 층, 플라스틱 기재 등의 기재로 이루어지는 층, 각종 점착제(예컨대, 아크릴계 점착제나 고무계 점착제 등)로 이루어지는 점착층 등을 들 수 있다. 한편, 무발포층은 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다.
적층 구조의 광반사 부재로서는, 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층과 이 발포층의 적어도 한 면에 설치된 무발포층으로 구성된 적층체가 적합하게 이용된다. 또한, 이 적층체에 있어서의 무발포층으로서는, 수지 조성물의 성형에 의해 얻어지는 미발포 수지 성형체에 의한 층이 바람직하다.
적층 구조의 광반사 부재는 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층과 무발포층을 적층함으로써 제조할 수 있다. 예컨대, 광반사 부재가, 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층과, 이 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층의 한 면 또는 양면에 설치된, 수지 조성물을 성형함으로써 얻어지는 미발포 수지 성형체로 이루어지는 무발포층으로 구성된 적층체인 경우, 폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층의 한 면 또는 양면에, 수지 조성물을 성형함으로써 얻어지는 미발포 수지 성형체로 이루어지는 무발포층을 설치함으로써 제조할 수 있다.
광반사 부재의 두께는 특별히 제한되지 않고 광반사 부재의 용도나 형상, 형태 등에 따라 적절히 선택되지만, 예컨대 0.5 내지 5mm(바람직하게는 0.5 내지 2mm)이다.
광반사 부재의 밀도(겉보기 밀도)는, 예컨대 0.02 내지 0.3g/cm3(바람직하게는 0.03 내지 0.2g/cm3)이다. 밀도가 0.02g/cm3 미만이면 광반사 부재의 강도가 현저히 저하되는 경우가 있고, 한편 0.3g/cm3를 초과하면 광반사 부재에 있어서의 발포성이 불충분해져 반사율이나 충격 흡수성이 저하되는 경우가 있다.
한편, 광반사 부재의 밀도는 이하와 같이 하여 구한다. 광반사 부재를 펀칭하여 시험편으로 하고, 이 시험편의 부피 및 질량을 구한다. 그리고, 다음 식으로부터 광반사 부재의 밀도를 구한다.
광반사 부재의 밀도(g/cm3)=시험편의 질량/시험편의 부피
광반사 부재에 있어서의 광의 반사율은, 예컨대 300 내지 700nm의 광의 파장역의 평균 반사율로 80% 이상(바람직하게는 85% 이상)이다. 한편, 광반사 부재에 있어서 300 내지 700nm의 광의 파장역의 반사율은 황산 바륨의 미분말을 굳힌 백색 고형물에 있어서 300 내지 700nm의 광의 파장역의 각각의 파장의 확산 반사율을 100%로 하는 경우의 각각의 파장의 상대치이다.
본 발명의 광반사 부재는 광반사성, 충격 흡수성 및 경량성이 우수하다. 또한, 본 발명의 광반사 부재는 전기·전자 기기로의 용도, 특히 액정 표시 장치 백라이트용 광반사 부재나 전식 게시판용 광반사 부재의 용도에 적합하게 이용할 수 있다.
이하에, 실시예에 기초하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 하등 한정되는 것이 아니다.
(수지 조성물의 조제예)
폴리프로필렌[200℃의 용융 유동 속도(MFR): 0.20g/10min] 80중량부, 수산화 마그네슘(평균 입경: 0.7㎛) 20중량부를 혼합함으로써 조제하였다.
(미발포 수지 성형체의 제조예)
상기 수지 조성물을, 롤러형의 날개를 설치한 혼련기(상품명 「라보플라스토밀」: 도요정기 주식회사제)에 의해 180℃의 온도에서 혼련한 후, 200℃로 가열한 열판 프레스를 이용하여 두께 2.0mm의 시트상으로 성형하여 미발포 수지 성형체를 얻었다.
(수지 발포체의 제조예)
상기 수지 조성물을, 일본제강소(JSW)사제의 2축 혼련기로 200℃의 온도에서 혼련한 후, 스트랜드상으로 압출하고, 수냉 후 펠렛상으로 절단하여 성형하였다. 한편, 시차 주사 열량계[에스아이아이 나노테크놀로지 주식회사제]를 이용하여 이 펠렛상의 성형체(컴파운드)의 융점을 측정한 바, 170℃이었다.
이 펠렛을 일본제강소사제의 단축 압출기에 투입하고, 220℃의 분위기 중, 22(주입 후 19)MPa/cm3의 압력으로 이산화 탄소 가스를 주입하였다. 이산화 탄소 가스를 충분히 포화시킨 후, 발포에 적합한 온도까지 냉각 후, 다이로부터 압출하여 수지 발포체(수지 발포 구조체)(두께: 3.0mm)를 얻었다.
한편, 발포 전의 펠렛상의 성형체의 밀도는 1.0g/cm3이며, 발포체의 밀도는 0.035g/cm3이었다. 또한, 발포 배율[발포 배율(배)=발포 전의 펠렛상의 성형체의 밀도/수지 발포체의 밀도]은 29배이었다.
실시예 1
상기 수지 발포체를 슬라이싱함으로써 두께 1.0mm의 단층 구조의 광반사 부재를 얻었다.
실시예 2
상기 수지 발포체를 슬라이싱함으로써 두께 0.9mm의 발포 구조체를 제작하고, 이 발포 구조체의 한 면에 상기 미발포 수지 성형체를 슬라이싱한 것(두께: 0.1mm)을 적층시킴으로써 적층 구조의 광반사 부재(두께: 1.0mm)를 얻었다.
비교예 1
광반사 부재로서 백색 PET 필름(상품명 「MCPET」 후루가와전기공업 주식회 사제)을 이용하였다.
비교예 2
광반사 부재로서 백색 PET 필름(상품명 「루미러 188-60L」 도레이 주식회사제)을 이용하였다.
(평가)
실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2에 따른 광반사 부재에 대하여, 하기 평균 반사율의 측정 방법, 밀도의 측정 방법, 충격 흡수성의 측정 방법에 의해 평균 반사율, 밀도, 충격 흡수성을 측정하였다. 또한, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
(평균 반사율의 측정 방법)
분광 광도계(상품명 「U4100」 주식회사 히타치 하이테크놀로지스제)를 이용하여 300 내지 700nm의 광의 파장역에 있어서의 반사율을 측정하고, 얻어진 챠트로부터 50nm 간격으로 반사율을 9개 읽고, 각각의 반사율의 값을 평균하여 평균 반사율을 구하였다. 한편, 광반사 부재에 있어서 300 내지 700nm의 광의 파장역의 반사율(확산 반사율)은 황산 바륨의 미분말을 굳힌 백색 고형물에 있어서 300 내지 700nm의 광의 파장역의 각각의 파장의 확산 반사율을 100%로 하는 경우의 각각의 파장의 상대치이다.
(밀도의 측정 방법)
광반사 부재의 밀도는 광반사 부재를 100mm×100mm 크기로 펀칭하여 시험편으로 하고, 이 시험편의 치수를 노기스로 측정한 후, 전자 천칭으로 질량을 측정하여 다음 식으로부터 구하였다.
밀도(g/cm3)=시험편의 질량/시험편의 부피
(충격 흡수성의 측정 방법)
철구에 의해 주어진 충격 에너지(20mJ)를 압력 센서로 계측하는 장치를 이용하여, 광반사 부재를 개재하지 않는 경우의 충격력(F0)과 광반사 부재를 개재하는 경우의 충격력(F1)을 측정하고, 하기 식으로부터 충격 흡수성을 구하였다.
충격 흡수성(%)=(F0-F1)/F0×100
Figure 112009064119082-PCT00001
실시예의 광반사 부재는 광반사성, 충격 흡수성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 밀도의 값으로부터, 경량성이 우수한 것도 확인할 수 있었다.
본 발명을 특정 태양을 참조하여 상세히 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 수정이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.
한편, 본 출원은 2007년 4월 26일자로 출원된 일본 특허출원(특허출원 2007-116582)에 기초하고 있고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
또한, 여기에 인용되는 모든 참조는 전체로서 취입된다.
본 발명의 광반사 부재에 의하면, 상기 구성을 갖고 있기 때문에 광반사성, 충격 흡수성 및 경량성이 우수하다. 또한, 본 발명의 광반사 부재의 제조 방법에 의하면, 폴리올레핀계 수지 발포체를 이용하여 광반사성, 충격 흡수성 및 경량화가 우수한 광반사 부재를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 발포 성형시켜 얻어지는 폴리올레핀계 수지 발포체를 광반사층으로서 포함하는 광반사 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수지 조성물이 분말 입자를 더 포함하는 광반사 부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    수지 조성물이 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여 분말 입자를 5 내지 150중량부 포함하는 광반사 부재.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    분말 입자의 평균 입경이 0.1 내지 10㎛인 광반사 부재.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리올레핀계 수지 발포체의 발포 배율이 5배 이상인 광반사 부재.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    300 내지 700nm의 광의 파장역의 평균 반사율이 80% 이상인 광반사 부재.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀도가 0.02 내지 0.3g/cm3인 광반사 부재.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    폴리올레핀계 수지 발포체로 이루어지는 발포층만으로 구성된 단층체, 또는 상기 발포층과 이 발포층의 적어도 한 면에 설치된 무발포층으로 구성된 적층체인 광반사 부재.
  9. 광반사층으로서, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을 발포 성형시켜 폴리올레핀계 수지 발포체를 형성시키는 것을 포함하는 광반사 부재의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    폴리올레핀계 수지를 포함하는 수지 조성물을, 고압 가스를 이용하여 발포시키는 광반사 부재의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    고압 가스가 이산화 탄소 또는 질소인 광반사 부재의 제조 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    고압 가스로서 초임계 상태의 유체를 이용하는 광반사 부재의 제조 방법.
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