KR20220166586A - 유기 가교 입자를 포함하는 pmma 광확산판 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 가교 입자를 포함하는 PMMA 광확산판 및 이의 제조방법 에 관한 기술이다. 보다 상세하게 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 및 유기 가교 입자를 포함하는 PMMA 광확산판을 제조하여, 열변형 온도가 높고 내황변성이 좋으면서 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 우수한 PMMA 광확산판을 제공할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 PMMA 광확산판은 열변형 온도가 높고 내황변성이 좋으면서 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 우수하다. 상기 PMMA 광확산판은 광원에서 발산되는 높은 열에 장시간 노출되어도 휨, 뒤틀림과 같은 불량 및 고장 발생도 억제할 수 있고, 화면 전체적으로 색상 및 밝기가 균일하게 발현될 수 있어, 이를 초고화질 및 초대형 디스플레이용 백라이트 유닛에 적용하여 고품질의 디스플레이 제품을 소비자들에게 제공할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 PMMA 광확산판은 열변형 온도가 높고 내황변성이 좋으면서 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 우수하다. 상기 PMMA 광확산판은 광원에서 발산되는 높은 열에 장시간 노출되어도 휨, 뒤틀림과 같은 불량 및 고장 발생도 억제할 수 있고, 화면 전체적으로 색상 및 밝기가 균일하게 발현될 수 있어, 이를 초고화질 및 초대형 디스플레이용 백라이트 유닛에 적용하여 고품질의 디스플레이 제품을 소비자들에게 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 유기 가교 입자를 포함하는 PMMA 광확산판 및 이의 제조방법 에 관한 기술이다.
최근 영상관련 컨텐츠 문화의 확산과 더불어 디스플레이 시장이 급격히 확대되고, 특히 초고화질 및 초대형 디스플레이에 대한 수요가 증가하고 있다. 이에 따라 디스플레이용 백라이트 유닛(BLU, Backlight Unit)의 광원에서 발생하는 빛의 세기가 점점 강해지고 램프의 개수도 점점 증가하는 추세이다.
이렇게 광확산판에 영향을 주는 온도가 높아지면 휨, 얼룩 및 황변 등의 심각한 문제가 발생할 수 있으며, 장시간 사용시 제품의 불량발생 및 고장의 원인이 되기도 한다. 때문에 광원에서 발산되는 높은 열에 장시간 노출되어도 열변형 및 얼룩현상이 발생하지 않고 내황변성이 있으며, 동시에 우수한 광학특성을 발현하는 고품질의 광확산판이 요구되고 있다.
종래의 기술에서는 다양한 수지를 광확산판에 적용하고 있다. 일본특허 JP 2008-532058에서 폴리카보네이트 수지와 폴리스티렌 수지를 5:1~9:1의 질량비로 혼합하여, 치수안정성이 우수한 광확산판을 제조하였다. 하지만 이는 높은 온도에 장시간 노출될 경우, 내황변성이 좋지 않고, 래티스 무라 현상(Lattice Mura) 및 광확산계수의 측면에서 미흡하여 고품질의 백라이트 유닛을 제조하기에 여전히 문제점이 존재한다.
한국특허 KR 10-2007-0049276 A에서는 폴리카보네이트 수지와 폴리스티렌 수지를 혼합한 기재층과 아크릴계 수지와 불소계 수지 입자를 포함하는 표면층으로 구성된 광확산판을 제조하였다. 이는 높은 치수안정성 및 내황변성을 갖는 광확산판이지만, 불소계 수지를 사용한다는 점과 고사양의 디스플레이용 백라이트 유닛을 제조하기에 래티스 무라(Lattice Mura)가 좋지 않고, 미흡한 광확산계수를 갖는다는 단점이 있다.
따라서 장시간 고온 환경에서도 품질저하가 발생하지 않도록, 열변형 온도가 높고 내황변성이 좋으면서 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 우수한 광확산판의 개발이 절실히 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 열변형 온도가 높고 내황변성이 좋으면서 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 우수한 PMMA 광확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명자는 높은 열변형 온도, 우수한 내황변성 및 우수한 광학특성을 갖는 PMMA 광확산판의 제조를 위해 끊임없이 연구한 결과, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 0.1 내지 5 중량부 및 유기 가교 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 PMMA 광확산판을 제조할 경우, 놀랍게도 열변형 온도가 높고 내황변성이 좋으면서 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 현저하게 우수해지는 효과를 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태에서, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 0.1 내지 5 중량부 및 유기 가교 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 상기 PMMA 광확산판을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 아크릴계 가교 입자, 스티렌계 가교 입자, 메타크릴산메틸-스티렌계 공중합체 가교 입자 및 실리콘계 입자 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 평균입경이 0.1 내지 10 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 PMMA 광확산판은 ASTM D648에 따른 열변형온도가 85℃이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 PMMA 광확산판은 광확산 계수가 35이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 PMMA 광확산판은 230℃에서의 내황변성 테스트 결과값이 8시간 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 PMMA 광확산판은 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 열안정제, 활제 및 이들 혼합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 일 양태에 따른 PMMA 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 0.1 내지 100 중량부 및 유기 가교 입자 0.1 내지 45 중량부를 포함하는 마스터 배치 칩(Master Batch Chip)을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 아크릴계 가교 입자, 스티렌계 가교 입자, 메타크릴산메틸-스티렌계 공중합체 가교 입자 및 실리콘계 입자 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 평균입경이 0.1 내지 10 ㎛인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 마스터 배치 칩은 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 열안정제, 활제 및 이들 혼합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, (A)폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 및 유기 가교 입자를 포함하여 마스터 배치 칩(Master Batch Chip)을 제조하는 단계,
(B)압출기에서 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 상기 마스터 배치 칩을 투입하여 함께 용융 혼련시킨 후, 압출하여 성형용 펠렛을 제조하는 단계 및
(C)상기 성형용 펠렛을 가공온도 210 내지 260℃에서 사출하여 광확산판을 제조하는 단계를 포함하는 PMMA 광확산판의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 아크릴계 가교 입자, 스티렌계 가교 입자, 메타크릴산메틸-스티렌계 공중합체 가교 입자 및 실리콘계 입자 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것인 PMMA 광확산판의 제조방법일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 평균입경이 0.1 내지 10 ㎛인 것인 PMMA 광확산판의 제조방법일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 마스터 배치 칩은 상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 35 중량부가 포함되는 것인 PMMA 광확산판의 제조방법일 수 있다.
본 발명에 따라 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 및 유기 가교 입자를 포함하여 PMMA 광확산판을 제조함으로써, 열변형 온도가 높고 내황변성이 좋으면서 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 현저하게 우수한 PMMA 광확산판을 제공할 수 있다. 특히, 광원에서 발산되는 높은 열에 장시간 노출되어도 열변형 및 얼룩현상이 발생하지 않고 우수한 광학특성을 발현하는 고품질의 PMMA 광확산판 제조하고, 이를 초고화질 및 초대형 디스플레이용 백라이트 유닛에 적용하여, 고품질의 디스플레이 제품을 소비자들에게 제공할 수 있다.
도 1은 래티스 무라(Lattice Mura) 지수가 5인 PMMA 광확산판의 사진이다.
도 2는 래티스 무라(Lattice Mura) 지수가 3인 PMMA 광확산판의 사진이다.
도 2는 래티스 무라(Lattice Mura) 지수가 3인 PMMA 광확산판의 사진이다.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 유기 가교 입자를 포함하는 PMMA 광확산판 및 이의 제조방법에 대하여 바람직한 실시형태 및 물성측정 방법을 상세히 설명한다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태는 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 0.1 내지 5 중량부 및 유기 가교 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 PMMA 광확산판을 제공한다. 구체적으로는 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 0.3 내지 3 중량부 및 유기 가교 입자 0.4 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. 상기 범위를 만족하도록 PMMA 광확산판을 제조할 경우, 특히 열변형온도가 우수하고 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 향상될 수 있어 매우 좋다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 아크릴계 가교 입자, 스티렌계 가교 입자, 메타크릴산메틸-스티렌계 공중합체 가교 입자 및 실리콘계 입자 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로 스티렌계 가교 입자를 사용할 수 있다.
상기 유기 가교 입자는 평균입경이 0.1 내지 10 ㎛인 것일 수 있다. 좋게는 0.5 내지 8 ㎛인 것일 수 있고, 더 좋게는 0.8 내지 5 ㎛일 수 있다. 상기 범위의 평균입경을 갖는 유기 가교 입자를 사용하여 PMMA 광확산판을 제조할 경우, 광확산특성 및 차폐도가 개선되어 래티스 무라(Lattice Mura) 및 광확산계수와 같은 광학특성이 매우 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 PMMA 광확산판은 ASTM D648에 따른 열변형온도가 85℃ 이상인 것일 수 있다. 구체적으로 88℃ 내지 95℃ 일 수 있고, 더 구체적으로는 90℃ 내지 95℃ 일 수 있다. 상기 범위의 PMMA 광확산판의 경우, 장기간 동안 높은 온도를 방출하는 광원에서도 휨, 뒤틀림과 같은 불량 및 고장 발생이 줄어들어 초대형 디스플레이용 백라이트 유닛에 적용하기 적합할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 PMMA 광확산판은 광확산 계수가 35이상인 것일 수 있다. 좋게는 38 내지 45 일 수 있고, 더 좋게는 40 내지 45 일 수 있다. 상기 범위의 광확산 계수를 갖는 PMMA 광확산판의 경우, 화면 전체적으로 색상 및 밝기가 균일하게 발현되어 고사양, 고품질의 디스플레이용 백라이트 유닛을 제조하는데 적합할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 PMMA 광확산판은 230℃에서의 내황변성 테스트 결과값이 8시간 이상인 것일 수 있다. 좋게는 10시간 이상일 수 있고, 특별히 상한이 제한되지 않는다. 상기 범위의 내황변성을 갖는 PMMA 광확산판의 경우, 고온을 발생시키는 강한 세기의 광원에서 장시간 작동하여도 일정한 품질의 색상을 구현할 수 있어 매우 좋다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 PMMA 광확산판은 목적 및 용도에 따라, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 열안정제, 활제 및 이들 혼합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다. 이 때, 상기 첨가제들은 상기 PMMA 광확산판의 물성을 해하지 않는 범위 내에서 적절한 함량으로 포함될 수 있다.
상기 자외선 흡수제는 벤조페논계 자외선 흡수제, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제 및 포름아미딘계 자외선 흡수제 등을 들 수 있다. 구체적으로 벤조페놀계 자외선 흡수제는 2,4-디히드록시벤조페논, 2-히드록시-4-메톡시벤조페논, 2-히드록시-4-옥톡시벤조페논, 2-히드록시-4-벤질옥시벤조페논 및 2,2'-디히드록시-4-메톡시벤조페논 등이 있고, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제는 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-5-tert-옥틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디쿠밀페닐)페닐벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3-tert-부틸-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2,2'-메틸렌비스[4-(1,1,3,3-테트라메틸부틸)-6-(2H-벤조트리아졸-2-일)페놀], 2-(2-히드록시-3,5-디tert-부틸페닐)벤조트리아졸 및 2-(2-히드록시-3,5-디-tert-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 등이 있으며, 포름아미딘계 자외선 흡수제는 N-(4-에톡시카보닐페닐)-N-메틸-N-페닐포름아미딘, N,N-비스(4-에톡시카보닐페닐)-N-벤질포름아미딘, N-3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질-N'-4-에톡시카보닐페닐-N-페닐포름아미딘, N,N-비스(4-에톡시카보닐페닐)-N-3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질포름아미딘 및 N-4-부톡시카보닐페닐-N'-4-에톡시카보닐페닐-N-3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질포름아미딘 등이 있으며, 그 함량이 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 산화방지제는 페놀계 산화 방지제, 인계 산화 방지제 및 황계 산화 방지제 등을 사용할 수 있으며, 상기 페놀계 산화 방지제는 n-옥타데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-프로피오네이트, n-옥타데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)-아세테이트, n-옥타데실3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤조에이트, n-헥실3,5-디-t-부틸4-히드록시페닐벤조에이트, n-도데실3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐벤조에이트, 네오-도데실3-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 및 도데실β(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트 등이 있고, 상기 인계 산화 방지제는 트리스노닐페닐포스파이트, 트리페닐포스파이트 및 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트 등이 있고, 상기 황계 산화 방지제는 디라우릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 디밀리스틸-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴-3,3'-티오디프로피오네이트 및 펜타에리트리톨테트라키스(3-라우릴티오프로피오네이트) 등이 있으며, 그 함량이 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 열안정제는 피페리디닐에스터류, 옥사졸리딘과 피페리디노옥사졸리딘류, 피레리디스피로아세탈류 및 디아자사이클로알카논류 등의 화합물 및 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 것일 수 있지만, 이들의 종류와 함량은 PMMA 광확산판의 물성을 해하지 않는다면 그 함량이 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 활제는 압출 성형시 유동성을 좋게하고 마찰열을 억제해주는 역할을 하는 것으로 탄화수소계, 카르복실산계, 알코올계, 아미드계, 에스테르 계열 등의 화합물 및 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 것일 수 있지만, 이들의 종류와 함량은 PMMA 광확산판의 물성을 해하지 않는다면 그 함량이 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 일 양태에 따른 PMMA 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 PMMA 광확산판을 사용하여 백라이트 유닛을 제조할 경우, 장기간동안 높은 온도를 방출하는 광원에서 휨, 뒤틀림 및 황변과 같은 불량을 억제할 수 있고, 화면 전체적으로 색상 및 밝기가 균일하게 발현되어 초대형, 고사양, 고품질의 디스플레이를 제조할 수 있어 매우 좋다.
본 발명의 일 양태에서, 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 0.1 내지 100 중량부 및 유기 가교 입자 0.1 내지 45 중량부를 포함하는 마스터 배치 칩(Master Batch Chip)을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 아크릴계 가교 입자, 스티렌계 가교 입자, 메타크릴산메틸-스티렌계 공중합체 가교 입자 및 실리콘계 입자 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 유기 가교 입자는 평균입경이 0.1 내지 10 ㎛인 것일 수 있고, 구체적인 설명은 앞서 상술한 바와 동일하다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 마스터 배치 칩은 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 열안정제, 활제 및 이들 혼합물 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 첨가제의 구체적인 화합물의 예는 앞서 상술한 바와 동일하다.
본 발명의 일 양태에서, (A)폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 및 유기 가교 입자를 포함하여 마스터 배치 칩(Master Batch Chip)을 제조하는 단계,
(B)압출기에서 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 상기 마스터 배치 칩을 투입하여 함께 용융 혼련시킨 후, 압출하여 성형용 펠렛을 제조하는 단계 및
(C)상기 성형용 펠렛을 가공온도 210 내지 260℃에서 사출하여 광확산판을 제조하는 단계를 포함하는 PMMA 광확산판의 제조방법을 제공한다.
상기 압출기는 통상적인 일축 압출기, 별도의 혼련구간이 있는 일축 및 이축 압출기 등에서 선택되는 하나의 압출기를 사용할 수 있으며, 사용하는 압출기의 종류에 따라 마스터 배치 칩의 혼련성에 영향을 미칠 수 있다. 구체적으로 혼련성이 높은 압출기를 사용할 경우 적은 함량의 마스터 배치 칩을 투입하여도 첨가제가 균일하게 분포되어 광학성능 및 외관이 더욱 우수하게 될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 마스터 배치 칩은 상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 35 중량부가 포함되는 것일 수 있다. 구체적으로 통상적인 압출기를 사용할 경우에는 5 내지 35 중량부를 투입할 수 있고, 별도의 혼련구간이 있는 일축 압출기의 경우에는 1 내지 35 중량부를, 이축 압출기의 경우에는 0.5 내지 35 중량부를 투입하는 것이 바람직하다. 상기 마스터 배치 칩의 투입량을 조절하여 최종적으로 제조되는 PMMA 광확산판의 첨가제 함유량을 결정할 수 있다.
이하, 본 발명의 유기 가교 입자를 포함하는 PMMA 광확산판 및 이의 제조방법의 바람직한 실시형태 및 물성측정방법에 관하여 상세히 설명한다.
<물성측정방법>
1) 광투과율(Light Transmission, LT)
실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ASTM D1003에 의거하여 광투과율을 측정하였다.
2) 광확산 계수(Diffusion factor)
실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판 시편을 고니오포토미터 (Goniophotometer, GP-5, Murakami Color Research Laboratory)를 이용하여 모든 방향(-90 내지 +90도)에서 산란광 분포를 측정하고 아래와 같이 광확산 계수를 계산하였다.
D : 광확산 계수
I(n) : n도의 산란광 측정값(luminous intensity)
3) 열변형온도(Heat Deflection Temperature, HDT)
실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ASTM D648에 의거하여 열변형온도를 측정하였다.
4) 래티스 무라(Lattice Mura) 지수
래티스 무라는 광확산제에 의한 광확산 정도 및 차폐도를 의미한다. 측정방법은 실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 간이 직하형 LED 장비 위에 장치하고, 광확산판에 나타나는 출사광의 래티스 무라를 육안으로 관찰하여 우세함과 열세함을 5(우세) 내지 1(열세)로 기록하였다. 래티스 무라 지수를 도 1 및 도 2에 나타내었다. 도 1은 래티스 무라 지수가 5인 경우, 도 2는 래티스 무라 지수가 3인 경우의 사진이고, 래티스 무라 지수가 4 내지 5인 경우 양품으로 판단할 수 있다.
5) 내황변성
실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 230℃ 오븐에 방치하고 일정 시간마다 꺼내어, 기존 시료 대비 황변의 유무를 육안으로 관찰하고 해당 시간(hr)을 기록하였다.
6) 연필경도 테스트
실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ASTM D3363에 의거하여 연필경도를 측정하였다.
7) 로크웰경도 테스트(Rockwell Hardness Test)
실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ISO 2037-2에 의거하여 로크웰경도를 측정하였다. 로크웰경도시험기(Rockwell Hardness Tester, Instron B2000)를 사용하였다.
8) 내스크래치성 테스트
실시예 및 비교예에서 제조된 광확산판을 ISO 2409(에릭슨 스크래치 테스트, OPEL GME 60 280)에 의거하여 내스크래치성을 측정하였으며, 스크래치 정도를 하기의 기준에 따라 ◎, ○, △, ×로 평가하였다.
◎(우수) : 긁힘 없음
○(보통) : 1㎛ 이상 4㎛ 미만
△(미흡) : 4㎛ 이상 10㎛ 미만
×(나쁨) : 10㎛ 이상
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
폴리메틸메타크릴레이트 수지 (HP202, LG MMA) 100 중량부에 대하여 폴리카보네이트 수지(1300-10, LG화학) 12 중량부, 확산제로 평균입경 2.5㎛인 가교 폴리스티렌 입자(MS-3FHC, ASP) 14 중량부를 텀블러를 이용하여 믹싱하여 압출기를 통해 펠렛을 얻고 충분히 건조시켜 마스터 배치 칩을 제조하였다.
이축 압출기의 1 호퍼에 폴리메틸메타크릴레이트 수지 (HP202, LG MMA) 95wt%를 이송한 후, 2 호퍼에 상기 마스터 배치 칩을 5wt%를 투입하여 충분한 시간동안 용융 혼련하여 압출기를 통해 성형용 펠렛을 얻고, 상기 성형용 펠렛을 충분히 건조한 후 가공온도 220℃에서 사출하여 세로 및 두께가 70mm x 75mm x 2.5mm의 광확산판을 제조하였다. 제조한 광확산판의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 폴리카보네이트 수지 20 중량부, 확산제로 평균입경 2.5㎛인 가교 폴리스티렌 입자 8 중량부를 텀블러를 이용하여 믹싱하여 압출기를 통해 펠렛을 얻고 충분히 건조시켜 마스터 배치 칩을 제조하였다. 이후의 과정은 실시예 1의 과정과 동일하게 진행하였다. 제조한 광확산판의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 폴리카보네이트 수지 90 중량부, 확산제로 평균입경 2.5㎛인 가교 폴리스티렌 입자 4 중량부를 텀블러를 이용하여 믹싱하여 압출기를 통해 펠렛을 얻고 충분히 건조시켜 마스터 배치 칩을 제조하였다. 이후의 과정은 실시예 1의 과정과 동일하게 진행하였다. 제조한 광확산판의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 폴리스티렌 수지(현대EP사, Solarene® G116) 6 중량부, 확산제로 평균입경 2.5㎛인 가교 폴리스티렌 입자 18 중량부를 텀블러를 이용하여 믹싱하여 압출기를 통해 펠렛을 얻고 충분히 건조시켜 마스터 배치 칩을 제조하였다. 이후의 과정은 실시예 1의 과정과 동일하게 진행하였다. 제조한 PMMA 광확산판의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 폴리카보네이트 수지 110 중량부, 확산제로 평균입경 2.5㎛인 가교 폴리스티렌 입자 4 중량부를 텀블러를 이용하여 믹싱하여 압출기를 통해 펠렛을 얻고 충분히 건조시켜 마스터 배치 칩을 제조하였다. 이후의 과정은 실시예 1의 과정과 동일하게 진행하였다. 제조한 PMMA 광확산판의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 확산제로 평균입경 0.8㎛인 SiO2 광확산 입자(E+ 508, ABC nanotech) 48 중량부를 텀블러를 이용하여 믹싱하여 압출기를 통해 펠렛을 얻고 충분히 건조시켜 마스터 배치 칩을 제조하였다. 이후의 과정은 실시예 1의 과정과 동일하게 진행하였다. 제조한 PMMA 광확산판의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
폴리스티렌 수지 100 중량부에 대하여 확산제로 평균입경 0.8㎛인 SiO2 광확산 입자 24 중량부를 텀블러를 이용하여 믹싱하여 압출기를 통해 펠렛을 얻고 충분히 건조시켜 마스터 배치 칩을 제조하였다. 이후의 과정은 실시예 1의 과정과 동일하게 진행하였다. 제조한 PMMA 광확산판의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 4]
폴리카보네이트 수지 100 중량부에 대하여 확산제로 평균입경 0.8㎛인 SiO2 광확산 입자 24 중량부를 텀블러를 이용하여 믹싱하여 압출기를 통해 펠렛을 얻고 충분히 건조시켜 마스터 배치 칩을 제조하였다. 이후의 과정은 실시예 1의 과정과 동일하게 진행하였다. 제조한 PMMA 광확산판의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
| (중량부) | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | |
| PMMA | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | - | - | |
| PC | 0.6 | 1.0 | 4.5 | - | 5.5 | - | - | 100 | |
| PS | - | - | - | 0.3 | - | - | 100 | - | |
| 광확산제 | 종류 | PS 가교입자 |
PS 가교입자 |
PS 가교입자 |
PS 가교입자 |
PS 가교입자 |
SiO2 | SiO2 | SiO2 |
| 함량 | 0.7 | 0.4 | 0.2 | 0.9 | 0.2 | 2.4 | 1.2 | 1.2 | |
| Lattice Mura | 5 | 5 | 5 | 4 | 3 | 2 | 3 | 3 | |
| 내황변성(hr) | 10 | 10 | 10 | 10 | 9 | 10 | 0.5 | 2 | |
| 광확산계수 | 40.1 | 39.2 | 39.1 | 36.8 | 29.7 | 26.7 | 25.0 | 28.6 | |
| 열변형온도 (℃) |
90.8 | 91.7 | 94.7 | 90.2 | 95.1 | 88.4 | 82.3 | 98 | |
| 연필경도 | 4H | 4H | 4H | 4H | 4H | 4H | F | 4B | |
| 로크웰경도 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 55 | 37 | |
| 내스크래치성 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | △ | △ | |
PMMA : 폴리메틸메타아크릴레이트 수지
PC : 폴리카보네이트 수지
PS : 폴리스티렌 수지
상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 실시예 1 내지 4에서 폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지와 유기 가교 입자를 소량 사용함으로써 열변형 온도의 상승과 동시에 래티스 무라 지수 및 광확산 계수가 현저하게 향상되는 것을 확인하였다. 특히, 실시예 3과 비교예 1에서 폴리메틸메타크릴레이트 100 중량부에 대하여 폴리카보네이트를 4.5 중량부 사용할 경우와 5.5 중량부를 사용하는 경우를 비교하였을 때, 도 1 내지 2에서 보는 바와 같이 실시예 3의 래티스 무라 지수와 광확산 계수가 비교예 1보다 현저하게 우수하여 본 발명의 효과를 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (16)
- (a)폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, (b)폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 0.1 내지 5 중량부 및 (c)유기 가교 입자 0.1 내지 5 중량부를 포함하는 PMMA 광확산판.
- 제1항에 있어서,
상기 유기 가교 입자는 아크릴계 가교 입자, 스티렌계 가교 입자, 메타크릴산메틸-스티렌계 공중합체 가교 입자 및 실리콘계 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것인 PMMA 광확산판. - 제1항에 있어서,
상기 유기 가교 입자는 평균입경이 0.1 내지 10 ㎛인 것인 PMMA 광확산판. - 제1항에 있어서,
상기 PMMA 광확산판은 ASTM D648에 따른 열변형온도가 85℃ 이상인 것인 PMMA 광확산판. - 제1항에 있어서,
상기 PMMA 광확산판은 광확산 계수가 35이상인 것인 PMMA 광확산판. - 제1항에 있어서,
상기 PMMA 광확산판은 230℃에서의 내황변성 테스트 결과값이 8시간 이상인 것인 PMMA 광확산판. - 제1항에 있어서,
상기 PMMA 광확산판은 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 열안정제, 활제 및 이들 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 PMMA 광확산판. - 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 PMMA 광확산판을 포함하는 백라이트 유닛(Backlight Unit).
- (a)폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여, (b)폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 0.1 내지 100 중량부 및 (c)유기 가교 입자 0.1 내지 45 중량부를 포함하는 마스터 배치 칩(Master Batch Chip).
- 제9항에 있어서,
상기 유기 가교 입자는 아크릴계 가교 입자, 스티렌계 가교 입자, 메타크릴산메틸-스티렌계 공중합체 가교 입자 및 실리콘계 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것인 마스터 배치 칩. - 제9항에 있어서,
상기 유기 가교 입자는 평균입경이 0.1 내지 10 ㎛인 것인 마스터 배치 칩. - 제9항에 있어서,
상기 마스터 배치 칩은 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 열안정제, 활제 및 이들 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 첨가제를 더 포함하는 마스터 배치 칩. - (A)(a)폴리메틸메타크릴레이트 수지, (b)폴리카보네이트 및 폴리스티렌에서 선택되는 하나 이상의 수지 및 (c)유기 가교 입자를 포함하여 마스터 배치 칩(Master Batch Chip)을 제조하는 단계;
(B)압출기에서 폴리메틸메타크릴레이트 수지 및 상기 마스터 배치 칩을 투입하여 함께 용융 혼련시킨 후, 압출하여 성형용 펠렛을 제조하는 단계; 및
(C)상기 성형용 펠렛을 가공온도 210 내지 260℃에서 사출하여 광확산판을 제조하는 단계;를 포함하는 PMMA 광확산판의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 유기 가교 입자는 아크릴계 가교 입자, 스티렌계 가교 입자, 메타크릴산메틸-스티렌계 공중합체 가교 입자 및 실리콘계 입자로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것인 PMMA 광확산판의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 유기 가교 입자는 평균입경이 0.1 내지 10 ㎛인 것인 PMMA 광확산판의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 마스터 배치 칩은 상기 폴리메틸메타크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 35 중량부가 포함되는 것인 PMMA 광확산판의 제조방법.
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| KR1020210075515A KR102553243B1 (ko) | 2021-06-10 | 2021-06-10 | 유기 가교 입자를 포함하는 pmma 광확산판 및 이의 제조방법 |
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- 2021-06-10 KR KR1020210075515A patent/KR102553243B1/ko active IP Right Grant
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