KR20130090362A

KR20130090362A - 열가소성 수지 조성물 및 상기 수지 조성물을 이용하여 제조된 도광판

Info

Publication number: KR20130090362A
Application number: KR1020130011771A
Authority: KR
Inventors: 반형민; 홍무호; 황영영; 김민정; 박정준; 류현중
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2013-08-13
Also published as: KR101452086B1

Abstract

본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 상기 수지 조성물을 이용하여 제조된 도광판에 관한 것으로, 폴리카보네이트 기재수지에 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 적정량 포함하여 광 투과율이 개선되면서도 열안정성, 기계적 강도 및 가공 밸런스는 우수하게 유지하여 백화 현상이 발생하는 않는 도광판을 제공할 수 있다.

Description

열가소성 수지 조성물 및 상기 수지 조성물을 이용하여 제조된 도광판 {Thermoplastic Resin Composition And Light Guide Plate Using Thereof}

본 발명은 열가소성 수지 조성물 및 상기 수지 조성물을 이용하여 제조된 도광판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액정 표시장치의 백라이트의 주요 부품 중 하나인 도광판의 원료로 사용할 수 있는 열가소성 수지 조성물에 있어 광 투과성이 개선된 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 도광판에 관한 것이다.

백라이트용 도광판(Light Guide Plate)이란, 도광판의 측면에서 출사된 선광원을 판의 전면 전체에서 빛이 출사되는 면광원으로 변환시켜 줄 수 있도록 빛을 전달하는 기능을 가진 판상의 성형체이다. 따라서 광의 투과 길이가 비교적 길게 되므로, 투과율이 높아 빛의 손실이 적은 소재를 사용하여야 한다.

도광판용 원료로는 주로 폴리메틸메타크릴레이트가 사용되어 왔다. 폴리메틸메타크릴레이트는 가시광선 영역에서의 광투과율이 매우 높으며 복굴절이 작고 내광성이 우수하여 여러 가지 광학 부품의 원료로 사용되고 있다.

그러나 폴리메틸메타크릴레이트로 이루어진 도광판의 경우 내열성 및 충격강도가 낮아 박막화 되고 있는 전자전기 장비에 적용하기에는 그 한계점이 있다.

위와 같은 흡습에 의한 휨 발생 및 백화 현상 등을 해결하기 위하여 메타크릴산메틸과 방향족 비닐 화합물을 공중합하여 도광판에 적용한다는 것이 제시되었지만(대한민국특허공개번호 제2001-0095111호), 충격강도 및 내열성에 대한 개선도가 부족하여 도광판에 적용하기에는 불충분한 상황이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리카보네이트 기재수지에 메틸메타크릴레이트와 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물을 특정 비율로 공중합하여 제조한 수지(이하, 'MSAN'이라 한다)를 적정량 혼합함으로써, 광 투과성이 개선되고 열 안정성, 기계적 강도 및 가공 밸런스가 우수한 수지 조성물, 및 상기 수지 조성물을 이용하여 제조된 도광판을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로, 폴리카보네이트 기재수지에 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기의 수지 조성물을 이용하여 제조된 도광판을 제공한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 폴리카보네이트 수지에 아크릴레이트계 수지를 배합하되, 상기 아크릴레이트계 수지로는 MSAN 수지(메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체)를 사용한 것에 기술적 특징을 갖는다.

상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 폴리카보네이트 기재 수지 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 2 중량부, 혹은 0.1 내지 1 중량부 범위 내로 배합되는 것이 광 투과율을 개선할 뿐 아니라, 색조 안정성과 충격 강도를 유지할 수 있다. 참고로, MSAN의 사용량이 0.05 중량부 미만시 광 투과율이 개선되지 않을 수 있고, 2 중량부 초과시 충격 강도가 불량할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체의 중량평균분자량(Mw)은 30,000 내지 150,000 g/mol, 혹은 50,000 내지 100,000 g/mol인 것이 광 투과율을 개선시키기에 효과적이다.

상기 MSAN 수지는 일례로 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 구성하는 화합물 총 100 중량% 중 (메트)아크릴산 알킬에스테르 화합물 40 내지 77 중량%, 방향족 비닐 화합물 20 내지 57 중량%, 및 비닐시안 화합물 3 내지 20 중량%로 구성된 공중합체일 수 있다. 특히, 비닐시안 화합물의 사용량이 3중량부 미만시 내화학성, 내스크래치성 및 충격강도가 저하될 수 있고, 20중량부 초과시 황변 현상을 일으킬 수 있다.

다른 일례로, 상기 MSAN 수지는 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 구성하는 화합물 총 100 중량% 중 (메트)아크릴산 알킬에스테르 화합물 60 내지 77 중량%, 방향족 비닐 화합물 20 내지 40 중량%, 및 비닐시안 화합물 3 내지 15 중량%로 구성된 공중합체일 수 있다.

상기 MSAN 수지는 이에 한정하는 것은 아니나, 현탁중합 혹은 괴상중합으로 제조할 수 있으며, 특히 제조원가를 고려할 때 연속괴상중합이 바람직할 수 있다.

참고로, 괴상중합으로 중합하면 비닐시안 화합물 함량을 높일 수 있다. 이는 유화중합 혹은 현탁중합과 같은 수상에서 중합을 하는 경우, 친수성 모노머인 비닐시안 화합물의 함량을 높일 경우 수상에서 호모 폴리머를 많이 생성하여 황변 현상을 일으킬 수 있다. 반면, 괴상중합에서는 호모폴리머 생성이 적으므로 황변 현상이 저감될 수 있어 비닐시안 화합물의 함량을 높일 수 있는 것으로, 결과적으로 내화학성 및 내충격성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 사용하는 방향족 비닐 화합물은 일례로, 스티렌, α-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 및 p-메톡시스티렌 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

상기 비닐시안 화합물은 일례로 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 또는 에타크릴로니트릴 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

상기 (메트)아크릴산 알킬에스테르 화합물은 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 및 부틸 메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

본 발명에서 사용하는 상기 폴리카보네이트 기재수지로는 이에 한정하는 것은 아니나, 계면 중합법이나 용융 축합 중합법으로 제조된 종류를 사용할 수 있으며, 상기 폴리카보네이트 기재 수지의 중량평균분자량(Mw)은 일례로 14,000 내지 30,000 g/mol, 혹은 15,000 내지 25,000 g/mol인 것을 사용할 수 있다.

나아가, 상기 폴리카보네이트 기재수지에 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 배합하는 것이외에 벤조트리아졸계 화합물을 자외선 흡수제 역할을 수행하도록 추가 투입할 수 있으며, 또한 힌더드 아민계 화합물을 광안정제로서 추가 투입할 수 있다.

이때 상기 벤조트리아졸계 화합물은 이에 한정하는 것은 아니나, 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-p-크레졸, 2-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)페놀, 또는 2,2'-메틸렌비스(6-(2H-벤조트리아졸-2-일)-4-1,1,3,3-테트라메틸부틸)페놀로부터 선택할 수 있으며, 그 함량은 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체100중량부에 대하여 0.05 ~ 1.0중량부 범위 내인 것이 자외선 흡수 효과를 극대화할 수 있어 바람직하다.

또한, 상기 힌더드 아민계 화합물로는 이에 한정하는 것은 아니나, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 데칸-2-산비스

(2,2,6,6-테트라메틸-1(옥틸옥시)-4-피페리디닐)에스테르, 1,1-디메틸에틸히드로퍼옥시드, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜[[3,5-비스(1,1디메틸에틸)-4-히드록시페닐]메틸]부틸말로에니트, 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)-세바케이트, 또는 메틸-1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜세바케이트로부터 선택할 수 있으며, 그 함량은 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 100중량부에 대하여 0.05 ~1.0중량부인 것이 광 안정화 효과를 극대화할 수 있어 바람직하다.

또한, 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체에 메타크릴산알킬에스테르, 아크릴산알킬에스테르, 메타크릴산시클로알킬에스테르, 아크릴산시클로알킬에스테르, 메타크릴산아릴에스테르, 아크릴로니트릴,

말레이미드, 아크릴산아릴에스테르 또는 그 산무수물, 아크릴산, 아크릴산의 산무수물, 메타크릴산, 메타크릴산의 산무수물, 말레인산, 및 말레인산의 산무수물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 단량체가 함께 공중합될 수도 있다. 이들 단량체들은 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위 내에서 필요에 따라 소량 첨가하여 공중합할 수 있으며 그 첨가량은 통상적으로 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체에 대하여 10 중량부 이하 일 수 있다.

상기 수지 조성물은 산화방지제, 열안정제, 가소제, 대전방지제, 핵제, 난연제, 활제, 충격 보강제, 형광증백제로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 수지 조성물을 이용하여 제조된 도광판을 제공한다. 이같이 제조된 도광판은 광 투과율을 개선하고 우수한 색조 안정성 및 충격 강도를 제공할 수 있다.

본 발명의 수지 조성물에 따르면, 우수한 광특성을 유지하면서도 색조 안정성과 충격 강도가 우수한 도광판을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1-2 및 비교예 1-4 각각에서 측정한 광 투과율(%)를 대비한 그래프이다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[제조예1-4]

제조예1

< 아크릴레이트계 수지 제조>

반응조에 메틸메타아크릴레이트 63.4 중량부, 스티렌 24.6 중량부, 아크릴로니트릴 12 중량부, 톨루엔 용매 30 중량부, 분자량조절제로서 디터셔리 도데실 메르캅탄 0.15 중량부를 혼합한 원료를 평균 반응시간이 3시간 되도록 연속 투입하고 148 ℃로 유지하였다.

상기 반응조에서 배출된 중합액을 예비 가열조에서 가열하고 휘발조에서 미반응 단량체는 휘발시킨 다음 폴리머의 온도 210℃를 유지하면서 폴리머 이송펌프 및 압출가공기를 이용하여 공중합체 수지를 펠렛 형태로 가공 후 분쇄하여 분말상의 수지를 얻었다.

수득한 수지는 PS Standard로 검량하여 GPC(Agilent 1200 Series)로 중량평균분자량을 측정하였고, 측정된 중량평균분자량(Mw)은 70,000 g/mol이었다.

제조예 2-4

상기 제조예1과 동일한 방법을 반복하되, 하기 표에 기재한 수치에 따라 해당 성분 함량을 대체하면서 수지를 수득하였다. 각각의 수지별 측정된 중량평균분자량을 표 1에 함께 정리하였다.

	제조예1	제조예2	제조예3	제조예4
메틸메타아크릴레이트	63.4	63.4	70	100
스티렌	24.6	24.6	30
아크릴로니트릴	12	12	0
tert-dodecyl mercaptan	0.15	0.08	0.15	0.15
중량평균분자량(g/mol)	70,000	200,000	75,000	80,000

[실시예 1-2, 비교예 1-4]

실시예 1

기재수지로 폴리카보네이트 수지(제품명: LUPOY PC 1080-70, 중량평균분자량 19,000 g/mol) 100 중량부에 제조예 1에 의해 수득된 아크릴레이트계 수지 0.1 중량부, 1 중량부, 또는 3 중량부를 배합하고, 동방향 이축 압출기(스크류 직경 27mm, L/D=48)로 용융혼련하여 펠렛 상태의 혼합 조성물을 제조하였다. 제조된 펠렛을 건조시킨 뒤 사출 성형기를 이용하여 시편을 제작하였다.

그런 다음 광 투과율, 색조 안정성 및 충격 강도를 다음과 같은 측정 항목을 통하여 실험하고 결과를 표 2 및 도 1에 정리하였다.

<측정 항목>

평균 광 투과율(%): 광 전도성의 일 평가로서, 가로 150mm, 세로 100mm, 두께 3mm의 사출 시편을 제작하여 분광광도계(U-4100, Hitachi社)로 세로 방향으로 광을 조사하여 380nm에서 780nm 범위에서 5nm 단위로 측정하였다. 참고로, 광 투과율은 90% 이상이면 도광판으로 사용 가능하며, 92% 이상일 경우 매우 양호한 수준으로 판단할 수 있다.

색조 안정성( Yellow Index ): ASTM D1925에 의거하여 YI값을 측정하였다.

충격 강도(J/m): ASTM D256(23℃)에 의거하여 1/8인치 두께의 Notched 시편을 제작하여 측정하였다.

실시예 2, 비교예 1-4

상기 실시예 1에서 아크릴레이트계 수지를 하기 표에 제시한 제조예에 따른 종류 및 함량으로 대체하고 실시예 1과 동일한 공정을 반복하고, 측정된 물성을 하기 표 2에 함께 정리하였다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
PC	100	100	100	100	100	100
제조예 1	0.1	1	3
제조예 2
제조예 3				0.1
제조예 4					0.1
산화방지제 (Irganox 168)	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
물 성
색조 안정성(YI)	0.68	0.71	0.88	0.82	0.92	0.75
충격강도(J/m)	270	260	180	210	190	270
평균 광 투과율(%)	94.2	92.9	89.3	86.4	83.5	90.4

상기 표 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2 대비 MSAN 수지 첨가량이 과다한 비교예 1은 충격 강도가 낮았고, 비닐시안 화합물을 미사용한 비교예 2, 방향족 비닐 화합물과 비닐시안 화합물을 모두 미사용한 비교예 3은 광 투과율이 저하되었다.

한편, 어떠한 아크릴레이트계 수지도 사용하지 않은 비교예 4는 광 투과율 및 색조 안정성이 모두 저하되었다.

나아가, 제조예 2와 같이 중량평균 분자량을 달리한 경우 미치는 효과를 다음 추가 실험예로서 살펴보았다.

추가 실험예

상기 실시예 1에서, 제조예 1의 MSAN 수지(Mw: 70,000 g/mol) 대신 제조예 2의 MSAN 수지(Mw: 200,000 g/mol)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 반복하였으며, 동일한 측정 방법으로 색조안정성, 충격강도 및 평균 광 투과율을 측정하였다.

결과 수득된 색조 안정성(YI)는 1.60이었고, 충격강도는 170 J/m이었으며, 평균 광 투과율은 77.8%로서 광 투과율의 저하를 확인하였다.

Claims

폴리카보네이트 기재수지에 아크릴레이트계 수지를 배합하되,
상기 아크릴레이트계 수지로는 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 폴리카보네이트 기재수지 100 중량부 기준으로 0.05 내지 2 중량부 범위 내로 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 중량평균분자량(Mw)이 30,000-150,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리카보네이트 기재수지는 중량평균분자량(Mw)이 14,000-30,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체중 방향족 비닐 화합물의 함량은 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 구성하는 화합물 총 100 중량% 중 20 ~ 57 중량%인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체중 비닐시안 화합물의 함량은 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 구성하는 화합물 총 100 중량% 중 3 ~ 20 중량%인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체중 (메트)아크릴산 알킬에스테르 화합물의 함량은 상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체를 구성하는 화합물 총 100 중량% 중 40 ~ 77 중량%인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제1항에 있어서,
상기 메틸메타크릴레이트-스티렌-아크릴로니트릴 공중합체는 괴상 중합체인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제4항에 있어서,
상기 방향족 비닐 화합물은 스티렌, a-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 및 p-메톡시스티렌 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제5항에 있어서,
상기 비닐시안 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 또는 에타크릴로니트릴 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제6항에 있어서,
상기 (메트)아크릴산 알킬에스테르 화합물은 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 및 부틸 메타크릴레이트 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도광판용 열가소성 수지 조성물.
제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 수지 조성물을 이용하여 제조된 도광판.