KR20140042561A - 고굴절 폴리머 복합 분체 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고은폐 확산필름 및 확산판 등의 디스플레이 제품에 적용 가능한 구형의 고굴절율 폴리머 비드에 관한 것으로, 특히, 소정의 함량으로 나노 크기의 무기 분체를 이용하여 메카노퓨전 건식 코팅되어 있는 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체와 그의 제조 방법, 및 이를 포함하는 광학산용 디스플레이 제품을 제공한다.

Description

고굴절 폴리머 복합 분체 및 그의 제조방법 {POLYMER COMPOSIT POWDER WITH HIGH REFRACTIVE INDEX AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 고은폐 확산 필름과 확산판에 적용 가능한 구형의 고굴절율 폴리머 비드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존 고굴절 폴리머 비드에 비하여 굴절율이 매우 높고 공정 효율과 제품 수율을 향상시킬 수 있으며, 상업적으로 유용하도록 굴절율이 높으며 구형의 형태를 유지하는 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
구형의 폴리머 비드는 구형의 형상으로 레올로지(rheology)가 우수한 특성이 있어 현재 광학용 물품, 간판, 디스플레이, 조명기구, 화장품, 도료, 플라스틱 성형품 등 다양한 산업분야에 적용되어 광범위하게 사용되고 있다.
특히, LCD 백라이트 유닛(BLU, backlight unit)의 핵심 부품인 광확산 필름과 광확산판의 광확산제로 사용되는 폴리머 비드는 일반적으로 필름이나 바인더, 광확산판의 매트릭스 수지와의 굴절율 차이에 의한 광확산 효과를 위해 폴리메틸메타크릴레이트나 폴리스티렌 등이 주로 사용이 되어 왔다. 또한 최근 다양한 광학 특성을 나타내기 위해서, 사용되는 광확산제의 굴절율이 매우 다양해지고 있는데, 예를 들면 폴리메틸메타크릴레이트의 굴절율인 1.49 보다 높은 굴절율을 갖는 유물리 광확산제와 상기 1.49보다 낮은 저굴절율을 가지는 무물리 입자의 사용이 증가되고 있다.
특히, 최근 LED 광원을 이용한 BLU의 등장으로 직진성이 강한 LED 광원의 은폐 문제를 해결하기 위해 고은폐 확산필름과 확산판의 사용 요구가 증가되고 있으며, 더불어 고은폐 광학 특성을 부과하기 위한 고굴절 광확산제에 대한 요구가 증가되고 있다.
상기 굴절율이 높은 유물리 광확산제는 굴절율을 높이기 위해 방향족 고리(aromatic ring) 구조를 가지는 원료를 혼합하여 굴절율을 높이는데, 상기 물질은 특정 용제에 대한 내용제성이 저하되고 고온 압출, 사출 과정에서의 변색 문제로 사용에 제한이 되고 있다.
또한, 고굴절율을 가지는 TiO2, ZnO 등의 무기계 입자는 굴절율은 높지만, 판상형태의 구조를 가지고 있어서 구형 입자에 비해 난반사 특성이 높아 확산필름과 확산판에서 광학적으로 주요한 특성인 헤이즈(Haze)와 총투과율(Total Transmittance, TT) 성능이 저하되는 문제가 있고, 입경이 서브마이크론 크기로 유물리 바인더, 용제와 수지에서 상용성 저하로 분산이 힘들어 응집물이 발생하는 등 균일한 분산상을 형성하지 못하는 문제가 있어 사용에 제한이 되고 있다.
따라서, 굴절율이 높으면서도 표면 상태가 양호하고 불순물의 함량을 최소화하며 균일한 크기의 구형을 이루어 광학특성, 분체 흐름성, 가공성 및 강도 등의 물성이 우수한 폴리머 비드 개발에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 굴절율이 매우 높아 확산필름과 확산판에 사용되어 고은폐 성능을 만족시키며, 유물리 바인더, 수지와의 상용성도 우수하고 가공성, 내용제성, 내화학성, 내열성 등의 물성이 모두 고르게 우수한 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 상기 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한, 상기 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 포함하는 광확산용 디스플레이 제품을 제공하고자 한다.
본 발명은 폴리머 입자에 무기 분체 나노 입자가 메카노퓨전(mechanofusion)에 의해 물리화학적으로 결합되고, 상기 폴리머 입자 표면에 상기 무기 분체 나노 입자가 코팅되어 있으며, 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 포함되고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 포함되는 고굴절 폴리머 복합 분체를 제공한다.
본 발명은 또한, 건식 고에너지형 혼합기에 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 넣고 메카노퓨전(mechanofusion)시켜, 상기 폴리머 입자 표면에 상기 무기 분체 나노 입자를 물리화학적 결합으로 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 사용하고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 사용하는 고굴절 폴리머 복합 분체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 바람직하게는, 원통형의 내부 용기와, 상기 내부 용기의 내벽과 일정 거리 이격된 채 상기 내부 용기와는 별도로 고정되어 있으며 상기 내부 용기의 내벽과 마주보는 부분이 상기 내부 용기의 곡률 반경보다 큰 아머를 구비하는 건식 고에너지형 혼합기의 상기 내부 용기 내에 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 넣는 단계; 및 상기 내부 용기를 회전시켜 원심력에 의해 상기 내부 용기의 내벽쪽으로 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 모이게 하면서, 상기 내부 용기의 내벽과 상기 아머 사이의 공간에 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 통과시켜 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자에 전단력 및 압축력을 가함으로써, 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자 사이에 메카노퓨전(mechanofusion)에 의한 물리화학적 결합이 일어나게 하는 단계;를 포함하고, 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 사용하고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 사용하는 고굴절 폴리머 복합 분체의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 고굴절 폴리머 복합 분체를 포함하는 광확산 디스플레이 제품을 제공한다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체 및 그의 제조 방법에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 하나의 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 발명의 권리범위 내에서 구현예에 대한 다양한 변형이 가능함은 당업자에게 자명하다.
추가적으로, 본 명세서 전체에서 특별한 언급이 없는 한 "포함" 또는 "함유"라 함은 어떤 구성 요소(또는 구성 성분)를 별다른 제한 없이 포함함을 지칭하며, 다른 구성 요소(또는 구성 성분)의 부가를 제외하는 것으로 해석될 수 없다.
종래 기술에 있어서, 고굴절율의 무기 분체는 유물리 바인더, 수지와의 상용성이 떨어져 조액이나 컴파운딩 제조시 응집물이 많이 발생하고, 판상의 구조로 인한 난반사 효과로 광학 특성이 저하되어 상업적으로 적용되기에는 어려운 단점이 있었다.
또한, 나노 크기의 무기 분체를 유기 폴리머 분체의 내부에 캡슐하는 방법으로 소개가 되고 있으나, 중합 단계에서 내부에 캡슐하기 위해서 무기 분체를 혼합할 경우 비중 차이가 많이 발생하여 폴리머 분체의 내부에 캡슐되지 못하고 비드 외부에 독립적으로 응집되는 경우가 많이 발생하는 문제가 있어 10% 이상의 무기 분체를 혼합할 수 없는 제한이 있으며, 10% 이상 무기 분체를 캡슐하기 위해서는 무기 분체의 전처리가 필요하여 제조 공정이 매우 복잡해지는 단점이 있다.
이에, 본 발명자들은 굴절율이 높은 나노 크기의 무기 분체를 건식 코팅 방법으로 폴리머 분체 표면에 코팅하는 방법이 코팅양의 조절이 용이하고 공정이 간단하여 매우 효과적으로 고굴절의 폴리머 복합 분체를 제조할 수 있음을 확인하였다. 더욱이, 본 발명에서는 고은폐 확산필름과 확산판용 광확산제로 뛰어난 전광 특성과 함께 고은폐 특성을 부여함으로써 LED 광원을 효과적으로 은폐함을 확인하였다.
특히, 본 발명에서는 제조 공정을 단순화하고 고굴절율을 확보하는 동시에 조액 시스템에서의 내용제성을 만족하며, 컴파운딩 제조시 분산성을 개선하여 고은폐 확산 필름과 확산판에 단독으로 사용 가능하거나, 또는 기존 광확산제와 혼합하여 사용함으로써 기존 제품의 투입량을 줄여 사용이 가능한 고굴절율의 폴리머 복합 분체를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이에 발명의 일 구현예에 따라, 본 발명은 소정의 특성을 갖는 구형의 고굴절 폴리머 복합 분체가 제공된다. 이러한 고굴절 폴리머 복합 분체는 폴리머 입자에 무기 분체 나노 입자가 메카노퓨전(mechanofusion)에 의해 물리화학적으로 결합되고, 상기 폴리머 입자 표면에 상기 무기 분체 나노 입자가 코팅되어 있으며, 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 구형의 폴리머 복합 분체는 굴절율이 매우 높아 확산필름과 확산판에 사용되어 고은폐 성능을 만족시키며, 유물리 바인더, 수지와의 상용성도 우수하고 가공성, 내용제성, 내화학성, 내열성 등의 물성이 모두 고르게 우수한 특성을 갖는다.
상기 구형의 폴리머 복합 분체에서 폴리머 입자는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸실세스큐옥산, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 이 중에서, 원가적인 측면과 제품 물성 측면에서 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸실세스큐옥산 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리머 입자는 비닐계 단량체, 알콕시 실란계 단량체,및 우레탄계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 단량체 성분으로 사용하여 제조되는 것일 수 있다. 상기 비닐계 단량체는 메틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트 등이 1종 이상 사용될 수 있다. 또한, 상기 폴리머 입자의 단량체로서 적용 가능한 알콕시 실란은 메톡시실란, 에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 에틸트리메톡시실란 등이 1종 이상 사용될 수 있다.
다만, 종래 고굴절 비드 입자의 경우 벤젠 고리 구조를 가지는 폴리스티렌 입자를 사용하였으나, 벤젠 고리 구조의 이중 결합에 의한 황변 문제와 극성 용매에 대한 내용제성이 부족하여 사용에 제한이 있을 수 있다. 특히, 굴절율이 높은 무기 분체의 경우 조액과 수지에서의 분산 문제와 판상 구조로 인한 난반사 효과로 전광 특성이 떨어질 수 있으며, 이에 따라 고은폐 확산 필름과 확산판 사용에 제한이 있을 수 있다. 또한, 내부에 캡슐화하여 굴절율을 높이는 복합 분체의 경우 공정이 복잡하고 내부에 캡슐할 수 있는 나노 무기 분체가 제한되어 효과적인 고굴절 특성을 나타내지 못할 수도 있다.
이러한 측면에서, 특히 비닐계 단량체 및 알콕시 실란 단량체로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상 단량체의 폴리머 입자는 기존의 폴리스티렌 입자 등과 같이 벤젠 고리를 포함하지 않으므로, 황변 문제 및 극성 용매에 대한 내용제성 등에 따른 문제를 방지할 수 있어 더욱 바람직하다.
한편, 본 발명의 폴리머 복합 분체는 상기 무기 분체 나노 입자가 표면에 코팅되어 충분한 고굴절 효과를 나타낼 수 있도록 유기 폴리머 미립자의 평균 입경에 따라, 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량 100 중량부에 대하여 70 내지 98 중량부, 바람직하게는 75 내지 95 중량부, 좀더 바람직하게는 80 내지 90 중량부를 기준으로 사용할 수 있다. 이 때, 상기 폴리머 입자 함량은 굴절율 확보 측면에서 98 중량부 이하가 되어야 한다. 또한, 상기 폴리머 입자의 함량이 충분치 않으면 무기 입자의 과량 사용으로 총투과율(TT) 등의 광학특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있기 때문에, 70 중량부 이상으로 사용해야 한다.
또한, 상기 폴리머 입자는 무기 분체 나노 입자가 코팅된 폴리머 복합 분체의 크기가 바람직한 범위로 유지될 수 있는 범위에서 선택될 수 있다. 이 때, 상기 폴리머 입자의 평균입경은 2 내지 200 ㎛, 바람직하게는 2 내지 100 ㎛, 좀더 바람직하게는 2 내지 50 ㎛가 될 수 있다. 상기 폴리머 입자의 평균 입경은 분체 취급성 측면에서 2 ㎛ 이상이 될 수 있으며, 광학특성 제어 측면에서 200 ㎛ 이하가 될 수 있다.
본 발명에 따른 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체는 상기 폴리머 입자 표면에 무기 분체 나노 입자가 메카노퓨전(mechanofusion)에 의해 결합되어 코팅되어 있는 것이 될 수 있다.
상기 무기 분체 나노 입자는 이산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화안티몬(Sb2O3) 및 황산바륨(BaSO4)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 될 수 있으며, 원가 측면과 광특성 효율 측면에서 이산화티타늄, 산화아연(ZnO) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 폴리머 복합 분체가 고굴절율을 확보하는 동시에 조액 시스템에서의 내용제성을 만족하며, 컴파운딩 제조시 분산성을 개선하여 고은폐 확산필름과 확산판에 효과적으로 사용되기 위해서는 폴리머 입자에 코팅되는 나노크기의 무기 분체는 고굴절율 특성을 유지하는 것이 바람직하다. 이러한 고굴절율 특성을 만족하기 위해서는 특히, 상기 무기 분체 나노 입자는 루타일 타입(Rutile type)의 결정 구조를 갖는 것이 될 수 있으며, 바람직하게는 루타일 타입(Rutile type)의 TiO2이 될 수 있다. 예컨대, TiO2의 구조에 따른 분류로 아나타지(Anatage), 루타일(Rutile), 브룩카이트(Brookite)가 있으나, 고온에서의 안정성과 높은 굴절율을 가지고 있는 루타일(Rutile) 형태의 TiO2가 가장 유용하게 표면 처리 나노 분체로 이용될 수 있다.
상기 무기 분체 나노 입자는 1차 입자 기준으로 2 내지 200 nm, 바람직하게는 10 내지 150 nm, 좀더 바람직하게는 20 내지 100 nm의 크기가 될 수 있다. 상기 무기 분체 나노 입자의 크기는 원가와 분산 측면에서 2 nm 이상이 될 수 있으며, 표면 특성 제어 측면에서 200 nm 이하가 될 수 있다. 특히, 200 nm를 초과하여 크기가 큰 입자를 사용할 경우, 유기 폴리머 미립자에 코팅이 되더라도 그 형상이 크기 때문에 표면에 요철 구조를 형성하게 되어 난반사 특성이 나타나 전광 특성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 무기 분체 나노 입자는 상술한 바와 같이, 상기 폴리머 입자의 표면에 메카노퓨전(mechanofusion)에 의해 결합되어 코팅되어 있는 것을 특징으로 한다. 특히, 메카노퓨전(mechanofusion)을 이용한 건식 코팅 방법으로 유기 폴리머 미립자 표면에 무기 분체 나노 입자를 고르게 코팅할 수 있다. 여기서, 메카노퓨전(mechanofusion)은 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자 사이에 물리화학적 결합을 생성시킴으로써, 분체 상태에서 직접 복합화를 할 수 있는 특징을 갖는 것이다. 본 발명에서 이러한 건식 표면 코팅에 사용된 장비는 메카노퓨전(mechanofusion) 원리를 이용한 일본 호소가와사 제품의 노빌타(Nobilta) NOB-130 등을 들 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리머 복합 분체는 상기 무기 분체 나노 입자가 표면에 코팅되어 충분한 고굴절 효과를 나타낼 수 있도록 유기 폴리머 미립자의 평균 입경에 따라 폴리머 복합 분체의 총중량 100 중량부에 대하여 2 내지 30 중량부, 바람직하게는 5 내지 25 중량부, 좀더 바람직하게는 10 내지 20 중량부를 기준으로 사용할 수 있다. 이 때, 상기 무기 분체 나노 입자의 함량은 굴절율 확보 측면에서 2 중량부 이상이 되어야 한다. 또한, 상기 무기 분체 나노 입자의 함량이 30 중량부를 초과하게 되면 유기 폴리머 미립자의 표면적을 초과하여 나노크기의 무기 분체상이 응집되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 구형의 폴리머 복합 분체는 평균입경이 2 내지 200 ㎛, 바람직하게는 2 내지 100 ㎛, 좀더 바람직하게는 2 내지 50 ㎛가 될 수 있다. 본 발명의 폴리머 복합 분체의 평균 입경은 분체 취급성 측면에서 2 ㎛ 이상이 될 수 있으며, 광학특성 효율 측면에서 200 ㎛ 이하가 될 수 있다.
상기 폴리머 복합 분체는 쿨터카운터 입도분석기로 측정한 변동계수(C.V) 값이 30% 이하 또는 5% 내지 30%, 바람직하게는 25% 이하 또는 10% 내지 25%, 좀더 바람직하게는 20% 이하 또는 15% 내지 20%가 될 수 있다. 상기 변동계수(C.V) 값은 전광특성 제어 측면에서 30% 이하가 될 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리머 복합 분체는 자외선 스펙트로미터(UV Spectrometer) 를 이용한 굴절율 측정방법으로 측정한 굴절율 값이 2.5 이상, 바람직하게는 2.6 이상, 좀더 바람직하게는 2.7 이상이 될 수 있다. 상기 굴절율 값은 광특성 효율 측면에서 2.5 이상이 될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체는 소정의 함량으로 나노 크기의 무기 분체를 이용하여 메카노퓨전(Mechanofusion) 건식 코팅 방법으로 제조됨으로써, 기존 고굴절율 광확산제인 폴리스티렌(PS) 분체 등에 비해 굴절율이 높으며 내용제성을 향상시켜 공정 효율과 제품 수율을 향상시키는 우수한 효과를 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 바와 같은 발명의 일 구현예에 따른 구형의 폴리머 복합 분체를 제조하는 방법을 제공한다.
상기 구형의 폴리머 복합 분체의 제조 방법은 건식 고에너지형 혼합기에 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 넣고 메카노퓨전(mechanofusion)시켜, 상기 폴리머 입자 표면에 상기 무기 분체 나노 입자를 물리화학적 결합으로 코팅하는 단계를 포함하며, 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 사용될 수 있고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
또한, 상기 구형의 폴리머 복합 분체의 제조 방법은 원통형의 내부 용기와, 상기 내부 용기의 내벽과 일정 거리 이격된 채 상기 내부 용기와는 별도로 고정되어 있으며 상기 내부 용기의 내벽과 마주보는 부분이 상기 내부 용기의 곡률 반경보다 큰 아머를 구비하는 건식 고에너지형 혼합기의 상기 내부 용기 내에 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 넣는 단계; 및 상기 내부 용기를 회전시켜 원심력에 의해 상기 내부 용기의 내벽쪽으로 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 모이게 하면서, 상기 내부 용기의 내벽과 상기 아머 사이의 공간에 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 통과시켜 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자에 전단력 및 압축력을 가함으로써, 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자 사이에 메카노퓨전(mechanofusion)에 의한 물리화학적 결합이 일어나게 하는 단계;를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구형의 폴리머 복합 분체의 제조 방법은 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 사용될 수 있고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 사용될 수 있다.
본 발명은 구형의 폴리머 분체와 나노 크기의 무기 분체를 메카노퓨전(mechanofusion)에 의한 물리적인 혼합 공정을 이용해 폴리머 분체 표면에 나노 크기의 무기 분체를 균일하게 코팅하여 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 발명에서는 제조 공정을 단순화하고 고굴절율을 확보하는 동시에 조액 시스템에서의 내용제성을 만족하며, 컴파운딩 제조시 분산성을 개선하여 고은폐 확산 필름과 확산판에 단독으로 사용하거나 기존 광확산제와 혼합하여 사용함으로써 기존 제품의 투입량을 줄여 사용이 가능한 고굴절율의 폴리머 복합 분체를 효과적으로 제조할 수 있다.
먼저, 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명에 사용 가능한 건식 고에너지형 혼합기 형태를 간략히 설명할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라, 상기 건식 고에너지형 혼합기의 개략적인 구조를 도시한 개략도이다. 상기 건식 고에너지형 혼합기는 회전 가능한 내부 용기(A), 정지상의 외부 용기(B), 정지상의 스크레이퍼(C) 및 아머(D)를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 내부 용기(A)는 원통형인 것이 바람직하다. 또한, 상기 아머(D)는 상기 내부 용기(A)의 내벽과 일정 거리 이격된 채 상기 내부 용기(A)와는 별도로 고정되어 있다. 이 경우, 상기 아머(D) 중 상기 내부 용기(A)의 내벽과 마주보는 부분은, 도시된 바와 같이, 상기 내부 용기(A)의 곡률 반경보다 큰 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 제조하기 위해, 먼저 상기 건식 고에너지형 혼합기의 내부 용기(A) 내에 상기 폴리머 입자들과 무기 분체 나노 입자들을 넣는다. 그 다음, 상기 내부 용기(A)를 회전시켜 원심력에 의해 상기 내부 용기(A)의 내벽쪽으로 상기 폴리머 입자들과 무기 분체 나노 입자들을 모이게 하면서, 상기 내부 용기(A)의 내벽과 상기 아머(D) 사이의 공간에 상기 폴리머 입자들과 무기 분체 나노 입자들을 통과시켜 상기 폴리머 입자들과 무기 분체 나노 입자들에 강한 전단력 및 압축력을 가한다. 이에 의해, 상기 폴리머 입자들 각각과 상기 무기 분체 나노 입자들 사이에는 메카노퓨전(mechanofusion)을 일으키기에 충분한 열에너지가 발생하게 되고, 이에 따라 상기 상기 폴리머 입자들 각각과 상기 무기 분체 나노 입자들 간에 강한 물리화학적 결합이 일어나게 된다. 참고로, 상기 스크레이퍼(C)는 상기 내부 용기(A)와 상기 아머(D) 사이를 통과한 상기 폴리머 입자들과 상기 무기 분체 나노 입자들 중 상기 내부 용기(A)의 내벽에 물리적 압착에 의해 붙어 있는 물질들을 긁어내어 다시 메카노퓨전 반응에 참여하도록 도와준다.
상기 건식 고에너지형 혼합기의 사용에 있어서, 공정 시간은 1 분 내지 수 시간, 바람직하게는 5분 내지 60분, 좀더 바람직하게는 10분 내지 30분까지 조절 가능하며, 이에 따라 제조되는 폴리머 복합 분체의 구조 제어가 가능하다.
또한, 상기 내부 용기(A)의 회전 속도는 500 rpm 내지 5,000 rpm, 바람직하게는 1,000 rpm 내지 4,000 rpm, 좀더 바람직하게 1,500 rpm 내지 3,500 rpm가 될 수 있다. 회전 속도에 따라 상기 폴리머 입자들과 상기 무기 분체 나노 입자들이 받는 물리적 힘의 세기가 조절되므로, 회전 속도의 제어를 통해 폴리머 복합 분체의 모폴로지 및 구조 제어가 가능하다.
또한, 상기 내부 용기(A)의 내벽과 상기 아머(D) 사이의 간극은 0.1 mm 내지 3 mm, 바람직하게는 0.5 mm 내지 2 mm, 좀더 바람직하게 1 mm 내지 1.5 mm가 될 수 있다. 간극 크기는 충돌 횟수에 영향을 주어 폴리머 복합 분체의 모폴로지 제어가 가능하다.
또한, 상기 건식 고에너지형 혼합기의 사용에 있어서, 처리 분위기 또한 공기, 질소 또는 아르곤 등으로 조절 가능하다.
본 발명에 따른 촉매 복합체의 제조 방법에서 폴리머 입자 및 무기 분체 나노 입자 등은 상술한 바와 같으며, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다만, 본 발명의 폴리머 복합 분체는 상기 무기 분체 나노 입자가 표면에 코팅되어 충분한 고굴절 효과를 나타낼 수 있도록 유기 폴리머 미립자의 평균 입경에 따라, 폴리머 입자 및 무기 분체 나노 입자의 함량을 최적화하여 사용할 수 있다. 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량 100 중량부에 대하여 70 내지 98 중량부, 바람직하게는 75 내지 95 중량부, 좀더 바람직하게는 80 내지 90 중량부를 기준으로 사용할 수 있다. 이 때, 상기 폴리머 입자 함량은 굴절율 확보 측면에서 98 중량부 이하가 되어야 한다. 또한, 상기 상기 폴리머 입자의 함량은 무기입자의 과량 사용으로 광학 특성 저하를 방지하는 측면에서 70 중량부 이상으로 사용해야 한다. 또한, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량 100 중량부에 대하여 2 내지 30 중량부, 바람직하게는 5 내지 25 중량부, 좀더 바람직하게는 10 내지 20 중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 이 때, 상기 무기 분체 나노 입자는 굴절율 확보 측면에서 2 중량부 이상으로 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기 분체 나노 입자가 30 중량부를 초과하여 사용되면 상기 폴리머 입자의 표면적을 초과하여 나노 크기의 무기 분체상이 응집되는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 본 발명에 따라 제조된 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체는 수율이 90% 이상, 바람직하게는 93% 이상, 좀더 바람직하게는 95% 이상으로 제조 공정이 매우 효과적이며 조액 안정성이 매우 우수하고 황변 문제가 제어되어 고온 특성이 우수하다. 또한, 본 발명은 고굴절의 무기 분체에 비해 매우 효과적으로 전광 특성을 제어할 수 있어 TFT-LCD의 확산 필름, 광확산판의 광확산제, 그리고 각종 플라스틱 성형물의 첨가제 등 광학 특성을 제어할 수 있는 재료로 사용하기에 특히 적합하다.
이에 발명의 또 다른 구현예에 따라, 상술한 바와 같은 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 포함하는 광확산 디스플레이 제품이 제공되며, 예컨대, 광확산 필름 또는 광확산판 등이 될 수 있다.
본 발명에 따른 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 포함하는 광확산 필름 또는 광확산판은 상기 폴리머 분체가 굴절율이 높으면서도 균일한 크기의 구형을 이루어 광학 특성, 가공성 및 강도 등의 물성이 우수한 특징을 갖는다. 특히, 상기 광확산 필름 또는 광확산판은 헤이즈미터 장비로 측정한 헤이즈(Haze)가 95% 이상, 바람직하게는 97% 이상, 좀더 바람직하게는 99% 이상이 될 수 있다. 상기 광확산 필름 또는 광확산판의 헤이즈는 고은폐 광학 특성 측면에서 95% 이상이 될 수 있다. 또한, 상기 광확산 필름 또는 광확산판의 총투과율(Total Transmittance, TT) 40% 이상, 바람직하게는 45% 이상, 좀더 바람직하게는 50% 이상이 될 수 있다. 상기 광확산 필름 또는 광확산판의 총투과율은 전광 특성의 효율 측면에서 45% 이상이 될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 광확산 필름 또는 광확산판은 단독으로 사용하여서도 상술한 바와 같이 높은 헤이즈(Haze)와 함께 동시에 총투과율(Total Transmittance, TT)을 높은 수준으로 얻을 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 있어서 상기 기재된 내용 이외의 사항은 필요에 따라 가감이 가능한 것이므로, 본 발명에서는 특별히 한정하지 아니한다.
본 발명은 폴리머 입자 표면에 소정의 함량 범위로 무기 분체 나노 입자를 메카노퓨전(mechanofusion)에 의해 건식 코팅함으로써, 고은폐 확산필름 및 확산판 등의 디스플레이 제품에 적용 가능한 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 폴리머 복합 분체는 굴절율이 매우 높으면서 표면 상태도 매우 양호하고 불순물의 함량이 거의 없으며 균일한 크기의 구형을 이루어 광학 특성, 분체 흐름성, 가공성 및 강도 등의 물성이 우수한 특징을 갖는다. 이로써, 상기 폴리머 복합 분체는 광학필름과 광확산판 등의 광확산제, 플라스틱 성형물, 각종 필름의 첨가제 등으로 사용하기에 매우 적합하다.
더욱이, 본 발명은 보다 편리한 방법으로 수지 분산성과 제품 수율도 우수한 폴리머 복합 분체를 효과적으로 제조함으로써, 상업적으로 유용한 방법을 제공하며 산업상 이용 가능성이 매우 크다고 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 건식 고에너지형 혼합기의 개략적인 구조도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 폴리머 복합 분체에 대한 전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 폴리머 복합 분체에 대한 전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 4은 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 폴리머 복합 분체에 대한 전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 폴리머 복합 분체에 대한 전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1에 따라 제조된 폴리머 복합 분체에 대한 전자현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 비교예 3에 따라 습식코팅 방법으로 제조한 복합 분체에 대한 전자 현미경 사진을 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 4에 따라 제조된 폴리머 복합 분체를 이용하여 제조된 확산판의 광학특성 그래프로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 실험예를 제시하나, 하기 실시예와 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
유기 폴리머 미립자로서 평균입경 5 ㎛의 폴리메틸메타크릴레이트 입자를 사용하고, 무기 분체 나노 입자로서 평균입경 30 nm의 루타일 타입 TiO2를 사용하여 고굴절율의 폴리머 복합 분체를 제조하였다.
건식 고에너지형 혼합기(노빌타: Nobilta NOA 103, 제조사: HOSOKAWA MICRON CORPORATION)의 사용에 있어서, 혼합기의 간극은 1.0 ㎜로 고정하였으며, 내부용기 회전속도는 3,000 rpm으로 조절하여, 공정시간 2분으로 하여 메카노퓨전(Mechnofusion)을 하여 고굴절율의 폴리머 복합 분체를 제조하였다. 이 때, 상기 폴리메틸메타크릴레이트 입자 100 중량부에 대하여 TiO2 10 중량부를 사용하였다.
실시예 2
유기 폴리머 미립자로서 상기 폴리메틸메타크릴레이트 입자 대신에 평균입경 2 ㎛의 폴리메틸실세스큐옥산 입자를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 메카노퓨전(Mechnofusion)을 실시하여 구형의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 제조하였다.
실시예 3
상기 폴리메틸메타크릴레이트 입자 100 중량부에 대하여 TiO2 5 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 메카노퓨전(Mechnofusion)을 실시하여 폴리머 복합 분체를 제조하였다.
실시예 4
상기 폴리메틸실세스퀴옥산 입자 100 중량부에 대하여 TiO2 15 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 메카노퓨전(Mechnofusion)을 실시하여 폴리머 복합 분체를 제조하였다.
비교예 1
상기 폴리메틸메타크릴레이트 입자 100 중량부에 대하여 TiO2 40 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 메카노퓨전(Mechnofusion)을 실시하여 폴리머 복합 분체를 제조하였다.
비교예 2
상기 폴리메틸메타크릴레이트 입자 100 중량부에 대하여 TiO2 1.5 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 메카노퓨전(Mechnofusion)을 실시하여 폴리머 복합 분체를 제조하였다.
비교예 3
건식 고에너지형 혼합기를 사용한 메카노퓨전(Mechanofusion) 방법을 적용하지 않고, 평균입경 30 nm의 루타일 타입 TiO2 10 중량부를 비닐계 단량체 메틸메타크릴레이트(MMA) 100 중량부에 분산시킨 후 현탁 중합하여 복합 분체를 제조하는 습식 코팅 방법을 적용하여 폴리머 복합 분체를 제조하였다.
비교예 4
건식 고에너지형 혼합기 대신에 헨쉘 믹서기를 사용하여 기존의 건식 혼합 코팅 방법을 적용한 것으로 제외하고는, 실시예 1과 동일한 성분 및 조성으로 폴리머 복합 분체를 제조하였다.
비교예 5
유기 폴리머 입자로 별도의 표면처리 없이 평균입경 2 ㎛ 폴리메틸실세스큐옥산 입자를 사용하였다.
비교예 6
유기 폴리머 입자로 별도의 표면처리 없이 평균입경 5 ㎛ 폴리스티렌 폴리머 비드를 사용하였다.
비교예 7
유기 폴리머 입자로 별도의 표면처리 없이 평균입경 10 ㎛ 폴리메틸메타크릴레이트 폴리머 비드를 사용하였다.
비교예 8
유기 폴리머 입자 대신에 무기 분체 입자로 평균입경 20 nm의 루타일 타입 TiO2를 사용하였다.
상기 실시예 1~4 및 비교예 1~8에 따라 제조된 폴리머 복합 분체, 유기 폴리머 입자, 무기 분체 입자 등에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성 평가를 수행하였다. 특히, 상기 폴리머 복합 분체, 유기 폴리머 입자, 무기 분체 입자 각각의 샘플에 대해 SEM 측정, 제품 수율 측정, 평균 입경, 굴절율 등을 측정하였다.
- SEM 측정: Hitachi S-4300를 사용하여 측정하고, 표면 상태를 관찰하여 폴리머 입자 표면에 무기 입자가 고르게 코팅되어 표면이 완만하고 고른 경우(smooth한 상태)에 "양호"로 평가하였으며, 표면에 불순물 및 응집물이 많으며 완만하지 않고 거칠고 요철이 있는 경우에는 "불량"으로 평가함.
- 제품 수율 측정: 필터링 후 수득량과 표면 처리 후 수득량을 측정.
- 평균 입경: 쿨터 측정기(Coulter Multisizer M3)를 사용하여 측정.
- 굴절율: 특정 용제 분산후 총투과율(TT, Total Transmittance) 평가로 간접 측정.
- 내용제성: 용제와 비드를 동량 혼합하여 시간 경시별 점도 측정하고, 24시간 교반 후 초기 점도 대비 100% 이하인 경우에 "양호"로 평가하였으며, 100%를 초과하는 경우에는 "불량"으로 평가함.
- 폴리머 분체의 변동계수(C.V., %)를 하기 계산식 1에 따라 측정.
[계산식 1]
C.V.(%) = [(비드 입경의 표준편차)/(비드 입자의 평균입경)] × 100
상기 실시예 1~4 및 비교예 1~8에 따른 폴리머 복합 분체, 유기 폴리머 입자, 무기 분체 입자 등에 대한 물성 측정 결과를 하기의 표 1에 나타내었으며, 투입량 대비 최종 제품의 수득량을 수율(%)로 나타내었다.
구 분 SEM 평균입경
(㎛)		 굴절율 내용제성 C.V.(%) 제품수율
(%)
실시예 1 양호 5.4 2.71 양호 15.5 99.5
실시예 2 양호 2.2 2.71 양호 12.2 99.6
실시예 3 양호 5.4 2.05 양호 15.6 99.6
실시예 4 양호 2.3 2.73 양호 12.3 99.4
비교예 1 불량 6.7 2.71 양호 32.1 99.4
비교예 2 양호 5.4 1.8 양호 15.4 99.7
비교예 3 불량 5.5 2.3 양호 34.6 91
비교예 4 불량 2.1 1.7 불량 86 99
비교예 5 양호 2.2 1.425 양호 12.1 98.2
비교예 6 양호 5.2 1.592 불량 18.2 90.5
비교예 7 양호 10.4 1.49 양호 14.8 98.0
비교예 8 양호 0.02 2.75 양호 36.0 -
먼저, 표 1에서, 제품 수율(%)는 투입량 대비 최종 제품의 수득량을 나타낸 거승로, 비교예 8은 무기 분체 자체이기 때문에 별도의 제품 수율을 표시하지 않았다.
또한, 실시예 1~4와 비교예 1, 3에서 제조된 폴리머 비드에 대한 전자현미경 사진을 각각 도 2~5 및 도 6~7에 나타내었다. 특히, 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1, 2의 폴리머 복합 분체는 불순물이 거의 없이 구형을 나타내면서 그 표면상태가 우수함을 확인할 수 있다. 반면에, 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 비교예 1, 3의 폴리머 복합 분체는 다수의 불순물이 나타나 그의 표면 상태가 매우 불량함을 확인할 수 있다.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예 1~2에서 제조된 구형의 고굴절 폴리머 복합 분체는 모두 2.71의 굴절율을 나타냄으로써, 비교예 5의 메틸메타아크릴레이트를 주쇄로 하여 제조된 분체가 1.425에 불과한 굴절율을 나타내는 것에 비하여 매우 높은 굴절율을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 폴리머 복합 분체는 건식 코팅과정에서 정상적으로 코팅되어 제품 수율도 우수하였으며, 평균 입경도 동일하였다. 그러나, 비교예 1로 제조한 폴리머 복합 분체는 무기분체의 사용량이 과다하여 나노 크기의 무기분체가 응집되는 형상이 발생하고 표면 상태가 매우 불량함을 확인할 수 있었다. 한편, 비교예 6의 폴리스티렌 분체는 굴절율은 높으나 내부 주쇄의 구조적인 문제로 인해 용제가 손쉽게 침투하여 내용제성이 현저히 떨어져 "불량"함을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1~2의 구형의 고굴절 폴리머 복합 분체는, 굴절율이 높아 중량 기준으로 처방할 경우에 기존 광확산제의 사용량을 절감할 수 있어 광학 필름과 광확산판 등의 고굴절율 광확산제로 사용하기에 적합한 물성을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 구형의 고굴절 폴리머 복합 분체는 플라스틱의 각종 성형 첨가제로 유용하게 사용될 수 있다.
제조예 1
실시예 4의 폴리머 복합 분체를 확산제로 적용하여, 전체 확산판 조성에서 1.2%의 조성으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다(실시예 4, 1.2%).
제조예 2
실시예 4의 폴리머 복합 분체의 함량을 달리한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다 (실시예 4, 2%).
제조예 3
실시예 4의 폴리머 복합 분체 0.2%와 함께 폴리메틸실세스큐옥산 분체 1.2%의 함량을 추가로 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다 (실시예 4, 0.2% 및 폴리메틸실세스큐옥산 분체, 1.2%).
제조예 4
실시예 4의 폴리머 복합 분체 0.3%와 함께 폴리메틸실세스큐옥산 분체 1.2%의 함량을 추가로 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다 (실시예 4, 0.3% 및 폴리메틸실세스큐옥산 분체, 1.2%).
제조예 5
실시예 4의 폴리머 복합 분체 0.4%와 함께 폴리메틸실세스큐옥산 분체 1.2%의 함량을 추가로 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다 (실시예 4, 0.4% 및 폴리메틸실세스큐옥산 분체, 1.2%).
제조예 6
실시예 4의 폴리머 복합 분체 0.5%와 함께 폴리메틸실세스큐옥산 분체 1.2%의 함량을 추가로 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다 (실시예 4, 0.5% 및 폴리메틸실세스큐옥산 분체, 1.2%).
비교 제조예 1
비교예 5의 폴리메틸실세스큐옥산 분체를 확산제로 적용하여, 전체 확산판 조성에서 1.2%의 조성으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다(비교예 5, 1.2%).
비교 제조예 2
비교예 5의 폴리메틸실세스큐옥산 분체의 함량을 달리한 것을 제외하고는, 비교 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다(비교예 5, 2%).
비교 제조예 3
비교예 7의 폴리메틸메타크릴레이트 폴리머 비드를 확산제로 적용하여, 전체 확산판 조성에서 1.0%의 조성으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다(비교예 7, 1.0%).
비교 제조예 4
비교예 8의 TiO2 무기 분체 입자를 확산제로 적용하여, 전체 확산판 조성에서 0.5 %의 조성으로 폴리스티렌 광확산판을 제조하였다(비교예 8, 0.5%).
상기 제조예 1~6 및 비교제조예 1~4에 따라 제조된 광확산판에 대하여 다음과 같은 방법으로 물성 평가를 수행하였다.
- 헤이즈(Haze): 헤이즈미터 장비(Nippon Denshoku 제조사 또는 장치 명칭)를 사용하여 측정함.
- 총투과율(Total Transmittance, TT): Nippon Denshoku 장비를 사용하여 측정함.
상기 제조예 1~6 및 비교제조예 1~4에 따라 제조된 광확산판에 대한 물성 측정 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.
구 분 확산제 성분 확산제 함량
(wt% )		 Hz TT
제조예 1 실시예 4 (1.2) 98.8 45.2
제조예 2 실시예 4 (2) 99.1 42.3
제조예 3 실시예 4/
폴리메틸실세스큐옥산 분체		 (0.2/1.2) (98.31) (58.02)
제조예 4 실시예 4/
폴리메틸실세스큐옥산 분체		 (0.3/1.2) (98.3) (56.94)
제조예 5 실시예 4/
폴리메틸실세스큐옥산 분체		 (0.4/1.2) (98.38) (56.01)
제조예 6 실시예 4/
폴리메틸실세스큐옥산 분체		 (0.5/1.2) 98.39 54.6
비교제조예 1 비교예 5 (1.2) 98.3 59.78
비교제조예 2 비교예 5 (2) 98.32 54.97
비교제조예 3 비교예 7 1.0 85.75 85.59
비교제조예 4 비교예 8 0.5 84.20 60.60
또한, 제조예 3~5와 비교제조예 1~2 에 따라 제조된 광확산판에 대한 광학특성 측정 그래프를 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 비교제조예 2를 단독으로 처방한 경우보다 제조예 5의 경우에 동일한 광학특성을 구현하면서 처방량은 감소하는 것을 알 수 있다.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 굴절율이 높은 폴리머 복합분체를 사용한 제조예 3~5의 경우에, 기존의 방식으로 유기 폴리머 비드 또는 무기 분체를 사용한 비교제조예 1~4의 경우에 비해 은폐 특성과 광학특성이 현저히 우수함을 알 수 있다. 기본적으로 본 발명에서 제조한 복합 분체의 특성은 고굴절 제품이며, 단독으로 사용할 경우 동일 처방에서 비교예 5와 비교하여서는 제조예 1과 2에서 볼 수 있듯이 확연하게 총투과율(TT) 특성이 낮은 결과를 확인할 수 있다. 따라서, 그 자체로도 즉 낮은 총투과율(TT)와 높은 헤이즈(haze)를 원하는 경우에는 단독으로 사용하여도 효과가 있다고 할 수 있으나, 상기 제조예 3~6에서와같이 특정한 특성을 요구하는 최종 제품을 제조하기 위해서는 단독으로 사용하기 어려운 상황이다. 즉, 헤이즈(Haze) 특성은 맞출수 있지만 총투과율(TT) 특성이 너무 낮게 되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명은 기존 제품에 복합 분체를 일정량 혼합하여 처방하는 방법이 가장 효과적이며, 처방량을 적게 적용하면서 동등한 총투과율(TT)와 헤이즈(Haze)특성을 나타낼 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 실시예 4의 고굴절율 폴리머 복합 분체를 사용한 경우에 높은 헤이즈 및 높은 총투과율(TT) 등을 동시에 확보하며 우수한 광학 특성을 나타냄을 알 수 있었다.

Claims (16)

  1. 폴리머 입자에 무기 분체 나노 입자가 메카노퓨전에 의해 물리화학적으로 결합되고, 상기 폴리머 입자 표면에 상기 무기 분체 나노 입자가 코팅되어 있으며, 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 포함되고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 포함되는 고굴절 폴리머 복합 분체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 입자는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸실세스큐옥산, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 및 폴리우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 입자는 비닐계 단량체, 알콕시 실란계 단량체, 및 우레탄계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 단량체로부터 제조된 것인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 입자는 메틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 메톡시실란, 에톡시실란, 프로필트리메톡시실란, 및 에틸트리메톡시실란, 및 우레탄으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 단량체로부터 제조된 것인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머 입자는 평균입경이 2 내지 200 ㎛인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무기 분체 나노 입자는 이산화티타늄, 산화아연, 산화안티몬, 황산바륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무기 분체 나노 입자는 루타일 타입의 결정 구조를 갖는 것인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무기 분체 나노 입자는 평균입경이 2 내지 200 nm인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  9. 제1항에 있어서,
    쿨터 카운터 입도분석 방법으로 측정한 변동계수(C.V) 값이 30% 이하인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  10. 제1항에 있어서,
    자외선 스펙트로미터로 측정한 굴절율 값이 2.5 이상인 고굴절 폴리머 복합 분체.
  11. 건식 고에너지형 혼합기에 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 넣고 메카노퓨전시켜, 상기 폴리머 입자 표면에 상기 무기 분체 나노 입자를 물리화학적 결합으로 코팅하는 단계를 포함하며,
    상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 사용하고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 사용하는 고굴절 폴리머 복합 분체의 제조 방법.
  12. 원통형의 내부 용기와, 상기 내부 용기의 내벽과 일정 거리 이격된 채 상기 내부 용기와는 별도로 고정되어 있으며 상기 내부 용기의 내벽과 마주보는 부분이 상기 내부 용기의 곡률 반경보다 큰 아머를 구비하는 건식 고에너지형 혼합기의 상기 내부 용기 내에 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 넣는 단계; 및
    상기 내부 용기를 회전시켜 원심력에 의해 상기 내부 용기의 내벽쪽으로 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 모이게 하면서, 상기 내부 용기의 내벽과 상기 아머 사이의 공간에 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자를 통과시켜 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자에 전단력 및 압축력을 가함으로써, 상기 폴리머 입자와 무기 분체 나노 입자 사이에 메카노퓨전에 의한 물리화학적 결합이 일어나게 하는 단계;
    를 포함하고, 상기 폴리머 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 70 내지 98 중량부의 함량으로 사용하고, 상기 무기 분체 나노 입자는 폴리머 복합 분체의 총중량을 기준으로 2 내지 30 중량부의 함량으로 사용하는 고굴절 폴리머 복합 분체의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내부 용기의 회전 속도는 500 rpm 내지 5,000 rpm인 고굴절 폴리머 복합 분체의 제조 방법.　
  14. 제12항에 있어서,
    상기 내부 용기의 내벽과 상기 아머 사이의 간극은 1 mm 내지 3 mm인 고굴절 폴리머 복합 분체의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 메카노퓨전에 의한 물리화학적 결합은 공기, 질소 또는 아르곤 분위기 하에서 수행되는 것인 고굴절 폴리머 복합 분체의 제조 방법.　
  16. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 고굴절 폴리머 복합 분체를 포함하는 광확산 디스플레이 제품.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20230055156A (ko) * 2021-10-18 2023-04-25 티에스엠카본 주식회사 차광필름용 조성물 및 이를 이용한 차광필름

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