KR20140109492A - 확산 반사기 - Google Patents

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얀 반 메르벨드
존 씨. 존스톤
디. 크레이그 아미스
패트릭 헨리 영
제이미 더블유. 루디실
마틴 조한 올로프 위덴브란트
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Abstract

섬유들의 부직 시트의 확산 반사기이며, 상기 부직 시트는 약 97.0% 이상의 반사율 및 약 1.80.18 N/cm㎏/m 이상의 탈층력, 약 96.0% 이상의 반사율 및 약 5.00.49 N/cm㎏/m 이상의 탈층력, 및 약 95.0% 이상의 반사율 및 약 7.10.70 N/cm㎏/m 이상의 탈층력으로 이루어진 군으로부터 선택되는 반사율 및 탈층력을 갖는다.

Description

확산 반사기{Diffuse reflector}
본 발명은 시트 탈층(delamination)을 견디면서 고반사율을 필요로 하는 조명 장치 및 텔레비전과 같은 제품에 사용하기 위한 부직 시트를 포함하는 확산 반사기에 관한 것이다.
고반사율을 갖는 부직 시트가 광 반사 최종 용도에서 사용될 수 있다. 부직 시트는 구조적 완전성을 위해 그리고 탈층을 방지하기 위해 접합되어야만 한다. 그러나, 접합 공정은 반사율을 저하시킨다. 접합된 부직물에 코팅을 적용하여 반사율을 증가시킬 수 있다.
코팅에 대한 필요성 없이 그리고 시트 탈층을 견디면서 고반사율을 갖는 부직 시트로 확산 반사기를 제조하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 섬유들의 부직 시트를 포함하는 확산 반사기에 관한 것이며, 상기 부직 시트는 광학 증백제(optical brightener) 코팅을 갖지 않고, 약 30 gsm(제곱미터당 그램) 내지 약 100 gsm의 평량을 갖고, 약 97.0% 이상의 반사율 및 약 0.18 N/cm 이상의 탈층력, 약 96.0% 이상의 반사율 및 약 0.49 N/cm 이상의 탈층력, 그리고 약 95.0% 이상의 반사율 및 약 0.70 N/cm 이상의 탈층력으로 이루어진 군으로부터 선택되는 반사율 및 탈층력을 갖는다.
용어의 정의
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "부직물" 또는 "웨브(web)"는 편직 천(knitted fabric)에서와 같은 식별가능한 패턴을 갖지 않고서, 평면 재료를 형성하도록 랜덤 방식으로 위치된 개별 섬유들 또는 실(thread)들의 구조물을 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "플렉시필라멘트성 섬유(plexifilamentary fiber)"는, 랜덤한 길이를 갖고 약 4 마이크로미터 미만의 평균 필름 두께 및 약 25 마이크로미터 미만의 중위(median) 피브릴 폭을 갖는 다수의 얇은 리본형 필름-피브릴 요소들의 3차원 일체형 망상체(network) 또는 웨브를 의미한다. 평균 필름-피브릴 단면적은, 원 면적으로 수학적으로 변환된다면, 약 1 마이크로미터 내지 25 마이크로미터의 유효 직경을 나타낼 것이다. 플렉시필라멘트성 구조물에서, 필름-피브릴 요소들은 연속적인 3차원 망상체를 형성하기 위해, 구조물의 길이, 폭 및 두께 전반에 걸쳐 다양한 장소에서 불규칙한 간격으로 단속적으로 결합 및 분리된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "중합체"는 일반적으로 단일중합체, 공중합체(예를 들어, 블록, 그래프트, 랜덤 및 교호 공중합체), 삼원공중합체 등, 및 이들의 블렌드 및 개질물을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 더욱이, 달리 구체적으로 제한되지 않는다면, 용어 "중합체"는 물질의 모든 가능한 기하학적 구성을 포함할 것이다. 이들 구성은 아이소택틱, 신디오택틱, 및 랜덤 대칭을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "폴리올레핀"은 탄소와 수소만으로 구성된 일련의 대체로 포화된 중합체성 탄화수소들 중 임의의 것을 의미하고자 한다. 전형적인 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 및 단량체 에틸렌, 프로필렌 및 메틸펜텐의 다양한 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "폴리에틸렌"은 에틸렌의 단일중합체뿐만 아니라, 반복 단위(recurring unit)들 중 85% 이상이 에틸렌 및 알파-올레핀의 공중합체와 같은 에틸렌 단위인 공중합체도 포함하고자 한다. 바람직한 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 및 선형 고밀도 폴리에틸렌을 포함한다. 바람직한 선형 고밀도 폴리에틸렌은 약 130℃ 내지 140℃의 상한 용융 범위, 세제곱센티미터당 약 0.941 내지 0.980 그램 범위의 밀도, 및 0.1 내지 100, 바람직하게는 4 미만의 용융 지수(melt index)(ASTM D-1238-57T 조건 E에 의해 규정된 바와 같음)를 갖는다.
본 발명은 섬유들의 부직 시트를 포함하는 확산 반사기에 관한 것이며, 상기 부직 시트는 고반사율 및 우수한 내탈층성의 조합을 갖는다.
본 발명의 확산 반사기는, 전반적으로 블라데스(Blades) 등의 미국 특허 제3,081,519호, 앤더슨(Anderson) 등의 미국 특허 제3,227,794호 및 브레타우어(Brethauer) 등의 미국 특허 제3,860,369호를 사용함으로써 플렉시필라멘트성 섬유를 플래시 방사(flash spin)하여 결과적으로 부직 시트를 생성함으로써 제조될 수 있다. 플래시 방사 공정은 플렉시필라멘트성 섬유들의 플래시 방사된 부직 시트를 제조한다. 그러나, 낮은 방사 온도에서의 플래시 방사는 예기치 않게 높은 표면적을 갖는 플렉시필라멘트성 섬유들을 생성하며, 결과적으로 생성되는 접합된 부직 시트는 우수한 내탈층성과 함께 고반사율을 갖는다는 것을 알아내었다.
플래시 방사된 플렉시필라멘트성 섬유의 형성 방법은 12 중량% 내지 24 중량% 폴리에틸렌 용액 및 68 중량%의 노르말 펜탄과 32 중량%의 사이클로펜탄; 또는 75 중량% 노르말 펜탄 및 25 중량%의 사이클로펜탄의 혼합물로 이루어진 방사제(spin agent)를 제공하는 단계 및 약 165℃ 내지 약 175℃의 방사 온도에서 용액을 플래시 방사하여 플래시 방사된 플렉시필라멘트성 섬유를 형성하는 단계를 포함한다.
플래시 방사된 플렉시필라멘트성 섬유는 플래시 방사를 위한 방사제 및 중합체의 임의의 적합한 조합으로 제조될 수 있다. 유용한 중합체는 폴리올레핀 중합체, 바람직하게는 폴리에틸렌이다.
플래시 방사된 플렉시필라멘트성 섬유들을 수집하여 시트를 형성한 후 접합함으로써 부직 시트를 제조하였다.
부직 시트는 약 97.0% 이상의 반사율 및 약 0.18 N/cm 이상의 탈층력, 약 96% 이상의 반사율 및 약 0.49 N/cm 이상의 탈층력, 그리고 약 95.0% 이상의 반사율 및 약 0.70 N/cm 이상의 탈층력으로 이루어진 군으로부터 선택되는 반사율 및 탈층력을 갖는다. 광학 증백제를 갖지 않는 것이 바람직하지만, 반사율을 개선시키기 위해 광학 증백제를 갖는 코팅이 부직 시트에 부가될 수 있다. 예를 들어, 결합제와 함께 이산화티타늄이 부직 시트 상에 코팅될 수 있다.
본 발명의 부직 시트는 약 30 gsm 내지 약 100 gsm의 바람직한 평량을 갖는다. 평량의 증가는 반사율의 증가를 야기할 수 있다.
시험 방법
하기의 비제한적인 실시예에서는, 기록된 다양한 특성 및 성질을 결정하기 위해 하기의 시험 방법을 사용하였다. ASTM은 미국재료시험협회(American Society of Testing Materials)를 말한다.
단일 부직 시트로부터 반사율을 얻었다. 미국 미시간주 49512 그랜드 래피즈 4300 44th St SE 소재의 엑스-라이트, 인코포레이티드(X-Rite, Incorporated)로부터 입수가능한 모델 SP64 미터를 샘플 상에 놓고 판독치를 얻는다. 출력은 550 nm의 파장에서의 %반사율이다.
인스트론(Instron) 테이블 모델 시험기와 같은 일정 속도의 신장 인장 시험 기계를 사용하여 시트 샘플의 탈층 강도를 측정한다. 2.54 cm x 20.32 cm 샘플을 그의 장방향이 기계 방향과 평행하도록 자르고, 피크를 샘플의 단면 내로 삽입함으로써 대략 3.18 cm를 탈층시켜 수작업으로 분리 및 탈층을 개시한다. 탈층된 샘플 면을 2.54 cm 떨어져서 설정된 시험기의 클램프들 내에 장착한다. 시험기를 시동하고 5.08 cm/min의 크로스-헤드 속도로 진행한다. 약 1.3 cm의 크로스헤드 이동에서 슬랙(slack)을 제거한 후, 컴퓨터가 힘 판독치를 얻기 시작한다. 샘플을 약 14 cm 탈층시키며, 그 동안 힘 판독치를 취하고 평균을 낸다. 평균 탈층 강도는 평균 힘을 샘플 폭으로 나눈 값이며, N/cm 단위로 표현된다. 이 시험은 일반적으로 ASTM D 2724의 방법을 따른다.
ASTM D-3776에 따라 평량을 결정하고 gsm 단위로 기록하였다.
실시예
이하, 하기의 실시예에서 본 발명을 더 상세히 설명할 것이다.
실시예 1
실시예 1은 본 발명의 플렉시필라멘트성 섬유 및 결과적으로 생성되는 부직 시트의 제조 방법을 나타낸다. 블라데스 등의 미국 특허 제3,081,519호, 앤더슨 등의 미국 특허 제3,227,794호 및 브레타우어 등의 미국 특허 제3,860,369호에 전반적으로 개시된 바와 같은 플래시 방사 기술로부터 플렉시필라멘트성 섬유 및 결과적으로 생성되는 부직 시트를 제조하였다. 175℃의 용액 온도에서 68 중량%의 노르말 펜탄 및 32 중량%의 사이클로펜탄의 스핀제 중 3.5% TiO2, 및 (190℃ 및 2.16 ㎏ 하중에서 ASTM D-1238에 따라 측정된) 용융 지수가 0.7 g/10 min인 19 중량% 농도의 고밀도 폴리에틸렌으로부터 플렉시필라멘트성 섬유를 플래시 방사하였다. 플렉시필라멘트성 섬유들을 시트로 수집하고, 132.2℃의 2개의 예열된 롤들과, 133.3℃의 두 쌍의 본드 롤들 - 시트의 각각의 면에 대해 하나의 롤이 있고 (3.45 MPa(34.5 bar) 수압에 대해) 85 내지 90의 쇼어 A 경도계를 충족시키는 제형화된 고무에 의해 제조된 백업 롤들을 가짐 - 과, 2개의 냉각 롤들 사이에서 시트를 전체 표면 접합하여 접합된 부직 시트를 형성함으로써 부직 시트를 제조하였다. 이 부직 시트(평량, 90.2 gsm)는 97.2%의 반사율 및 0.49 N/cm의 탈층력을 가졌다.
실시예 2
플렉시필라멘트성 섬유들을 시트 형상으로 수집하고, 126.7℃ 및 121.1℃의 2개의 예열된 롤들과, 133.3℃ 및 137.8℃의 두 쌍의 본드 롤들 - 시트의 각각의 면에 대해 하나의 롤이 있고 (3.45 MPa(34.5 bar) 수압에 대해) 85 내지 90의 쇼어 A 경도계를 충족시키는 제형화된 고무에 의해 제조된 백업 롤들을 가짐 - 과, 2개의 냉각 롤들 사이에서 시트를 전체 표면 접합하여 접합된 부직 시트를 형성함으로써 부직 시트를 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시예 2를 제조하였다. 이 부직 시트(평량, 89.2 gsm)는 97.1%의 반사율 및 0.30 N/cm의 탈층력을 가졌다.
실시예 3
175℃의 용액 온도에서 75 중량%의 노르말 펜탄 및 25 중량%의 사이클로펜탄의 스핀제 중 5.0% TiO2, 및 (190℃ 및 2.16 ㎏ 하중에서 ASTM D-1238에 따라 측정된) 용융 지수가 0.7 g/10 min인 19 중량% 농도의 고밀도 폴리에틸렌으로부터 플렉시필라멘트성 섬유를 플래시 방사한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 실시예 3을 제조하였다. 플렉시필라멘트성 섬유들을 시트로 수집하고, 126.7℃ 및 132.2℃의 2개의 예열된 롤들과, 142.2℃ 및 137.8℃의 두 쌍의 본드 롤들 - 시트의 각각의 면에 대해 하나의 롤이 있고 (3.45 MPa(34.5 bar) 수압에 대해) 85 내지 90의 쇼어 A 경도계를 충족시키는 제형화된 고무에 의해 제조된 백업 롤들을 가짐 - 과, 2개의 냉각 롤들 사이에서 시트를 전체 표면 접합하여 접합된 부직 시트를 형성함으로써 부직 시트를 제조하였다. 이 부직 시트(평량, 119.4 gsm)는 97.2%의 반사율 및 0.32 N/cm의 탈층력을 가졌다.

Claims (5)

  1. 섬유들의 적어도 하나의 부직 시트를 포함하며, 상기 부직 시트는 광학 증백제(optical brightener) 코팅을 갖지 않고, 30 gsm 내지 약 100 gsm의 평량을 갖고,
    97.0% 이상의 반사율 및 0.18 N/cm 이상의 탈층력(delamination),
    96.0% 이상의 반사율 및 0.49 N/cm 이상의 탈층력, 및
    95.0% 이상의 반사율 및 0.70 N/cm 이상의 탈층력으로 이루어진 군으로부터 선택되는 반사율 및 탈층력을 갖는 확산 반사기.
  2. 제1항에 있어서, 섬유들은 폴리올레핀 중합체를 포함하는 확산 반사기.
  3. 제2항에 있어서, 폴리올레핀 중합체는 폴리에틸렌인 확산 반사기.
  4. 제1항에 있어서, 섬유들은 플래시 방사된 플렉시필라멘트성 섬유(flash spun plexifilamentary fiber)인 확산 반사기.
  5. 제1항에 있어서, 부직 시트는 광학 증백제(optical brightener) 코팅을 갖는 확산 반사기.
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