WO2013115443A1 - 다색성 발현 착색용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 수지 성형품 - Google Patents

다색성 발현 착색용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 수지 성형품 Download PDF

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resin
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molded article
coloring
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정형주
김재경
송은주
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    • C09B67/006—Preparation of organic pigments
    • C09B67/0061—Preparation of organic pigments by grinding a dyed resin

Definitions

  • the present invention relates to a resin composition for polychromatic expression coloring. More specifically, the present invention relates to a resin composition for coloring for producing a molded article in which the expression color of transmitted light differs depending on the thickness of the molded article when the light source of the same wavelength is irradiated.
  • LEDs all-color light-emitting diodes
  • the method of controlling the color of light using the LED light source is largely expressed by giving characteristics to the light source itself such as color temperature, color rendering, and power efficiency of the light source, or by combining phosphors on the encapsulant on the LED package. There may be a method for imparting, the LED light source may pass through the color filter, there may be a method for adjusting the color, size, etc. of the light according to the characteristics of the color filter.
  • LEDs used for lighting are classified into Pure White series, Natural white series, and Warm White series, which have a color temperature between 5,000 K and 8,000 K. When it is light, it emits light with a color temperature, which refers to the temperature of a black body that shows the same light as this light, and the main white LED emits light with a color temperature between 3,500 K and 4,500 K, and warm white
  • the series LEDs emit light with color temperatures between 2,500 K and 3,500 K.
  • These LEDs are mainly implemented by combining YAG series yellow phosphors with blue LEDs emitting blue light in the 450 nm to 480 nm band, and have the highest peak power near the blue spectral region (450 nm to 480 nm). In the green (520 nm to 580 nm) and the red (610 nm to 680 nm) bands, the spectral characteristics with high peak power are shown sequentially.
  • the phosphor basically converts blue light into green light or red light, so the LED has the highest daylight color and the lowest white light efficiency.
  • the white LED has about 85% light power of the daylight LED, and the warm white LED has about 75% lower power efficiency than the daylight LED.
  • the concentration of the phosphor used in the LED should be sufficiently controlled to secure as much red light as possible.
  • the color rendering index should be warm white between 70 and 80. It is about 10-15% less power efficient than Warm White or Natural White.
  • the conventional LED lighting device in order to selectively implement various color temperatures such as daylight, daylight, and warm white, three types of LED arrays are installed in the LED lamp and daylight color is required. It has been used to turn off white and warm white, turn off daylight and warm white when you need day white, and turn off daylight and day white when you need warm white.
  • the quantity of the LED used in the lighting device is increased by three times compared to the LED lighting device that emits a single color, there is a problem in that high cost is required.
  • the blue region Not only (420 nm to 480 nm) but also the amount of light between the vicinity of the green (500 nm to 550 nm) having the largest specific gravity of the total amount of light decreases as well, resulting in a decrease in power efficiency of the lighting apparatus.
  • An object of the present invention is to provide a resin composition for polychromatic expression coloring in which the expression color of transmitted light differs depending on the thickness of the molded article when the light source of the same wavelength is irradiated.
  • Another object of the present invention is to provide a resin composition for multicolor expression coloring excellent in concealability and aesthetics, and molded articles thereof.
  • the present invention provides a resin molded article in which the transmitted light satisfies the following Equation 1 or 2 when irradiating a light source having the same wavelength:
  • X 1 ⁇ value of CIE 1931 color space of a resin molded part with a thickness of 1.0 mm
  • X 2 ⁇ value of CIE 1931 color space of resin molded part with thickness of 1.5 mm
  • Y 1 y value of the CIE 1931 color space of a resin molded article with a thickness of 1.0 mm
  • Y 2 y value of CIE 1931 color space of a resin molded part with a thickness of 1.5 mm
  • the resin molded article is a transparent thermoplastic resin; 1 type of resin coloring dye (B) selected from the group consisting of an azo dye (b1), an anthraquinone dye (b2), and a methine dye (b3); And a functional black dye (C) formed by mixing an anthraquinone-based dye (c1) and a perion-based dye (c).
  • the coloring resin composition may include 0.01 to 0.10 parts by weight of one resin coloring dye (B) selected from the group consisting of azo dyes (b1), anthraquinone dyes (b2), and methine dyes (b3); And 0.1 to 1.0 parts by weight of a functional black dye (C) formed by mixing an anthraquinone dye (c1) and a perion dye (c).
  • one resin coloring dye B
  • azo dyes b1
  • anthraquinone dyes b2
  • methine dyes b3
  • C functional black dye formed by mixing an anthraquinone dye (c1) and a perion dye (c).
  • a transmittance of 85% or more may be used.
  • the azo dye (b1) may be a compound including the chemical structure of Formula 1 below:
  • the anthraquinone series dye (b2) may be a compound including the chemical structure of Formula 2 below:
  • the methine-based dye (b3) may be a compound including the chemical structure of Formula 3:
  • the andhraquinone series dye (c1) may be a compound including the chemical structure of Formula 4 below:
  • the perion-based dye (c2) may be a compound including the chemical structure of Formula 5 below:
  • the functional black dye (C) may be made by mixing 20 to 70% by weight of anthraquinone-based dye (c1), and 30 to 80% by weight of perion-based dye (c2).
  • the resin molded article may be a resin molded article characterized in that one or more steps are formed so that the thickness of the molded article is changed stepwise.
  • the resin molded article may be a resin molded article, characterized in that the width between one side of the molded article and the facing surface is continuously changed.
  • the coloring resin composition and the molded article according to the present invention have a polychromaticity in which the expression color of transmitted light differs depending on the thickness of the molded article when the light source of the same wavelength is irradiated, and has an excellent effect of concealment and aesthetics.
  • 1 is a photograph showing the appearance of multi-colored according to the thickness of the resin molded article prepared by the coloring resin composition of the present invention.
  • Figure 2 (a), (b), (c) shows the appearance of a resin molded article that is expressed in a variety of colors from a light source of the same wavelength when azo dyes, anthraquinone dyes, methine dyes are used as the resin coloring dye, respectively It is a photograph.
  • FIG. 4 is a perspective view of a molded article manufactured by using the resin composition for coloring of the present invention, wherein one or more curved portions are formed on one side of the molded article to form a cross-section of the molded article in a wavy pattern.
  • the present invention is 100 parts by weight of a transparent thermoplastic resin (A); 0.01 to 0.10 weight of one resin coloring dye (B) selected from the group consisting of azo dyes (b1), anthraquinone dyes (b2), and methine dyes (b3) part; And 0.1 to 1.0 parts by weight of a functional black dye (C) formed by mixing an anthraquinone series dye (c1) and a perion series dye (c2).
  • the resin molded article prepared from the resin composition for multichromatic expression coloring of the present invention is characterized in that the color of light expressed according to the thickness of the molded article is different when the light source of the same wavelength is irradiated.
  • the resin molded article of FIG. 1 sequentially shows five types of resin molded articles having different thicknesses, which are manufactured from the same resin composition only with different thicknesses of the molded article, and have the same physical properties, but are optical. As shown in FIG. 1, even when the same LED light source (750 mA, 1 / T time: 500 ms ⁇ 1 ) is irradiated, it can be seen that the expression color of transmitted light is different depending on the thickness of the resin molded article.
  • a transparent thermoplastic resin can be used for the basic resin of the resin composition for polychromatic expression coloring of this invention.
  • the transparent thermoplastic resins include acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), acrylonitrile-styrene (SAN), polycarbonate, polymethyl methacrylate, and the like.
  • ABS acrylonitrile-butadiene-styrene
  • SAN acrylonitrile-styrene
  • polycarbonate polymethyl methacrylate
  • a suitable thermoplastic resin may be selected and variously applied to secure the physical properties of the desired resin molded article.
  • thermoplastic resin for example, in the case of a display filter such as a flat panel computer monitor, a cathode ray tube (CRT) display, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), polyethylene terephthalate (PET) to secure heat resistance and electrical characteristics
  • a display filter such as a flat panel computer monitor, a cathode ray tube (CRT) display, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), polyethylene terephthalate (PET) to secure heat resistance and electrical characteristics
  • a display filter such as a flat panel computer monitor, a cathode ray tube (CRT) display, a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), polyethylene terephthalate (PET) to secure heat resistance and electrical characteristics
  • a variety of thermoplastic resins may be selected to secure glossiness, wear resistance, and scratch resistance of the molded article, but the selected thermoplastic resin is preferably a transparent thermoplastic resin having a
  • Azo dye (b1), anthraquinone dye (b2), and methine dye (b3) can be used as the dye for resin coloring of the present invention.
  • the azo dye (b1) is preferably a compound containing a chemical structure of the formula (1).
  • the anthraquinone series dye (b2) is preferably a compound containing a chemical structure of the following formula (2).
  • the methine-based dye (b3) is preferably a compound containing the chemical structure of formula (3).
  • the resin coloring dye (B) is preferably included in an amount of 0.01 to 0.10, preferably 0.01 to 0.03 parts by weight, and more preferably 0.015 to 0.025 parts by weight, based on 100 parts by weight of the transparent thermoplastic resin.
  • the coloring dye is included in the content outside the range may have a problem that the color expression and multicolor expression is not easy.
  • the functional black dye is used by mixing an anthraquinone dye (c1) and a perion dye (c2).
  • the functional black dye is composed of 20 to 70 wt% of anthraquinone dye (c1), and 30 to 80 wt% of perion dye (c2).
  • the andhraquinone-based dye (c1) is preferably a compound containing a structure of formula (4)
  • the perion-based dye (c2) preferably comprises a structure of formula (5) Do.
  • the functional black dye (C) may be used in an amount of 0.1 to 1.0 parts by weight, preferably 0.1 to 0.3 parts by weight, and more preferably 0.15 to 0.25 parts by weight, based on 100 parts by weight of the transparent thermoplastic resin (A).
  • the functional black dye is included in an amount outside the above range according to the thickness of the resin molded article, color development and multicolor expression may not be easy.
  • the molded article manufactured from the resin composition for multichromic expression coloring of the present invention When the molded article manufactured from the resin composition for multichromic expression coloring of the present invention is irradiated with a light source having the same wavelength, it may exhibit various colors according to the thickness, and as an embodiment, may satisfy the following Equation 1, and as another embodiment Equation 2 may be satisfied.
  • the greater the Abs ( ⁇ X) or Abs ( ⁇ Y) value the larger the difference in the expressed color may appear.
  • the Abs ( ⁇ X) or Abs ( ⁇ Y) value of the following Equations 1 and 2 is greater than 0.05, preferably at least 0.10, more preferably at least 0.15, the expression of the polychromatic desired in the present invention is It is possible.
  • X 1 ⁇ value of CIE 1931 color space of a molded part with a thickness of 1.0 mm
  • X 2 ⁇ value of CIE 1931 color space of a molded part with a thickness of 1.5 mm
  • Y 1 y value of the CIE 1931 color space of a molded part with a thickness of 1.0 mm
  • Y 2 y value of the CIE 1931 color space of a molded part with a thickness of 1.5 mm
  • the resin molded article prepared from the coloring resin composition of the present invention can be produced into a product having various shapes according to the intended use.
  • the present invention is excellent in economy in that it can change the color of the transmitted light according to the thickness of the molded article even when using the resin composition for coloring of the same composition, and various applications are possible.
  • it is preferable to manufacture so that the thickness of the molded article is changed continuously or discontinuously in terms of multicolor expression.
  • the resin molded article manufactured from the coloring resin composition of the present invention may be a flat molded article having one or more steps formed therein and varying in thickness stepwise.
  • the thickness of the flat molded article is changed stepwise to 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, and 3.0 mm, it can be seen that various colors are expressed depending on the thickness even when using the same point light source.
  • a surface light source other than the point light source it can bring a surface light emitting effect of various colors.
  • the resin molded article of the present invention may be a molded article in which the width between one side and the hit side changes continuously.
  • the thickness of the molded article is continuously changed, so even when a light source having the same wavelength is used, a gradation effect is obtained. It can bring a color change of the transmitted light indicating.
  • thermoplastic resin (A) thermoplastic resin
  • a polycarbonate resin (Cheil Industries SC-1120UR) having a light transmittance of 91% was measured using a haze meter.
  • the mixture was prepared by pelletizing the resin composition through an extruder, a specimen was prepared using a 3 oz injection machine at an injection temperature of 230 ° C., and the resin molded products of Examples 1 to 4 having a thickness difference in 0.5 mm units were prepared. .
  • FIG. 3 (b) shows the color coordinates of the transmitted light passing through the specimens of Examples 1 to 4 in the CIE 1931 color space. Examples 1 (1.0T), Example 2 (1.5T), and Example 3 (2.0) T), it can be seen that the color space color of FIG. 4 corresponding to the color coordinates of Example 4 (2.5T) is the color of the transmitted light of the specimen.
  • the specimen prepared using the coloring resin composition of the present invention is expressed in various colors depending on the thickness of the specimen even though the light source having the same wavelength and characteristics.
  • the present invention may have a number of cases where there are a myriad of combinations of colors expressed according to the composition of the resin composition, the characteristics of the light source, the thickness of the specimen, etc. There is no
  • the resin composition for multi-chromic expression coloring of the present invention has the optical properties exhibiting the multi-color as described above, it can be used without limitation by various applications in any technical field in which lighting such as computer monitor bezel, mobile phone, automobile headlight, etc. are used. There is a characteristic that can be expressed in a variety of colors depending on the thickness of the molded article without being largely dependent on the characteristics of the light source.

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Abstract

본 발명은 투명 열가소성 수지(A) 100 중량부; 아조계열(Azo) 염료(b1), 안트라퀴논계열(Anthraquinone) 염료(b2), 및 메틴계열(Methine) 염료(b3)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 수지 착색용 염료(B) 0.01 내지 0.03 중량부; 및 안트라퀴논 계열 염료(c1) 및 페리온 계열 염료(c2)를 혼합하여 이루어진 기능성 블랙 염료(C) 0.1 내지 0.3 중량부;를 포함하는 다색성 발현 착색용 수지 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 다색성 발현 착색용 수지 조성물로 제조된 수지 성형품은 동일한 파장의 광원을 조사하여도 두께에 따라 발현되는 빛의 색상이 상이한 것을 특징으로 한다.

Description

다색성 발현 착색용 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 수지 성형품
본 발명은 다색성 발현 착색용 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 동일한 파장의 광원을 조사한 경우에 성형품의 두께에 따라 투과광의 발현 색상이 상이한 성형품을 제조하기 위한 착색용 수지 조성물에 관한 것이다.
빛의 혁명으로 불리는 전색 발광 다이오드(LED)의 시대가 도래하면서 이의 응용범위가 날로 새로운 영역으로 넓혀지고 있다. 특히, 광원으로서 LED가 컴퓨터, 휴대폰, 자동차 등의 광범위한 기술분야에 적용됨으로서 그와 관련된 컬러필터의 소재분야에 대한 관심 역시 높아지고 있다.
LED 광원을 이용하여 빛의 색상을 조절하는 방법은 크게, 광원의 색온도/연색성/전력효율 등의 광원 자체에 특성을 부여하여 색상을 발현하거나, LED 패키지상에 봉지재에 형광체를 조합하여 특정 색상을 부여하는 방법이 있을 수 있으며, LED 광원이 컬러필터를 투과하고, 컬러필터의 특성에 따라 빛의 색상, 크기 등을 조절하는 방법이 있을 수 있다.
통상적으로 조명에 사용되는 LED는 주광색(Pure White) 계열, 주백색(Natural white) 계열, 및 온백색(Warm White) 계열로 분류되는데, 주광색 계열 LED는 5,000 K에서 8,000 K 사이의 색온도(어떤 물체가 빛을 띄고 있을 때, 이 빛과 같은 빛을 띄는 흑체의 온도를 가리킴, color temperature)를 가지는 빛을 방출하고, 주백색 계열 LED는 3,500 K∼4,500 K 사이의 색온도를 가지는 빛을 방출하며, 온백색 계열의 LED는 2,500 K∼3,500 K 사이의 색온도를 가지는 빛을 방출한다. 이러한 LED들은 주로 450 ㎚∼480 ㎚ 대역의 청색 빛을 방출하는 청색 LED에 YAG 계열의 노란색 형광체를 조합하여 구현되는데, 청색 분광영역(450 ㎚∼480 ㎚) 부근에서 제일 높은 피크 전력(Peak power)을 가지며, 녹색(520 ㎚∼580 ㎚)과 붉은색(610 ㎚∼680 ㎚) 영역 대에서 순차적으로 높은 피크 전력(Peak power)을 가지는 분광 특성을 보인다.
형광체는 기본적으로 청색 빛을 녹색 빛 또는 붉은색 빛으로 변환시켜주는 역할을 하기 때문에 LED의 전력효율은 주광색 LED가 가장 높고 온백색 LED의 전력효율이 가장 낮다. 일반적으로 주백색 LED는 주광색 LED의 85% 정도의 광 전력을 가지며, 온백색 LED는 주광색 LED 대비 약 75% 정도의 낮은 전력효율을 가진다.
한편, 조명 광의 색 재현 충실도를 나타내어 주는 연색지수를 높이기 위해 붉은색 분광 영역의 빛을 늘리는 방향으로 형광체의 농도를 조절할 경우 전력효율이 떨어지기도 한다. 일반적으로 온백색 LED의 연색지수를 85∼90 이상으로 구현하기 위해서는 LED에 사용되는 형광체의 농도를 충분히 조절하여 붉은색 영역의 빛을 가급적 많이 확보하여야 하는데, 이 경우 연색지수가 70∼80 사이의 온백색(Warm White) 또는 주백색(Natural White) 보다 10∼15% 정도 전력효율이 떨어지게 된다.
또한, 종래 LED 조명장치의 경우 주광색/주백색/온백색 등 다양한 색온도를 선택적으로 구현하기 위해서 LED 램프에 주광색/주백색/온백색 세 가지 종류의 LED 배열을 설치하고 사용자가 주광색을 필요로 하는 경우 주백색과 온백색을 끄고, 주백색을 필요로 하는 경우 주광색과 온백색을 끄고, 온백색을 필요로 하는 경우 주광색과 주백색을 끄는 방식으로 사용되어 왔다. 그러나, 이 경우 조명장치에 사용되는 LED의 수량은 단일 색상을 내는 LED 조명장치에 비해 세배로 늘어나게 되어 고비용이 소요되는 문제점이 있다. 또한, 높은 연색지수와 LED 조명의 선택적인 색온도를 구현하기 위해 통상의 하이패스 필터(Hi-pass Filter)를 사용하여 청색 영역의 광을 감소시키고 붉은색 영역의 광량을 상대적으로 높여주는 경우 청색영역(420 ㎚∼480 ㎚)뿐만 아니라 전체 광량 중 가장 큰 비중을 가지는 녹색 부근(500 ㎚∼550 ㎚) 사이의 광량도 함께 감소하여 조명장치의 전력효율이 떨어지는 문제가 있다.
LED 광원의 파장, 빛의 세기 등의 광 특성을 조절 및 변환시켜 빛의 색을 변화시키는 방법으로는 봉지재에 형광체를 조합하거나, 컬러필터를 조합하는 방법이 있을 수 있다. 상기 형광체 또는 상기 컬러필터의 착색용 염료로는 한국특허공개 제2006-55631호 및 한국특허공개 제2010-121494호에서와 같이 안트라퀴논 염료를 도입하여 광 특성을 변화시키고 있으나, 이 역시 빛의 색을 전환한다는 점에 있어서, 광원의 세기를 낮추거나, 그라데이션(gradation)을 통하여 명암비를 조절하거나, 광원 고유의 빛의 색상을 다른 색상으로 전환시키더라도 특정한 단일한 색상에 그친다는 점에서 여전히 그 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 목적은 동일한 파장의 광원을 조사한 경우에 성형품의 두께에 따라 투과광의 발현 색상이 상이한 다색성 발현 착색용 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 은폐성 및 심미감이 뛰어난 다색성 발현 착색용 수지 조성물 및 그 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명은 동일한 파장의 광원을 조사하는 경우, 투과광이 하기 수학식 1 또는 수학식 2를 만족하는 수지 성형품을 제공한다:
[수학식 1]
Abs(△X) = │X1-X2│ > 0.05
X1 = 두께가 1.0 mm인 수지 성형품의 CIE 1931 색 공간의 χ값
X2 = 두께가 1.5 mm인 수지 성형품의 CIE 1931 색 공간의 χ값
[수학식 2]
Abs(△Y) = │Y1-Y2│ > 0.05
Y1 = 두께가 1.0 mm인 수지 성형품의 CIE 1931 색 공간의 y값
Y2 = 두께가 1.5 mm인 수지 성형품의 CIE 1931 색 공간의 y값
본 발명의 일 구체예로서, 수지 성형품은, 투명 열가소성 수지; 아조계열 염료(b1), 안트라퀴논계열 염료(b2), 및 메틴계열 염료(b3)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 수지 착색용 염료(B); 및 안트라퀴논 계열 염료(c1)와 페리온 계열 염료(c)를 혼합하여 이루어진 기능성 블랙 염료(C);를 포함하는 착색용 수지 조성물로 제조될 수 있다.
상기 착색용 수지 조성물은 아조계열 염료(b1), 안트라퀴논계열 염료(b2), 및 메틴계열 염료(b3)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 수지 착색용 염료(B) 0.01 내지 0.10 중량부; 및 안트라퀴논 계열 염료(c1)와 페리온 계열 염료(c)를 혼합하여 이루어진 기능성 블랙 염료(C) 0.1 내지 1.0 중량부를 포함할 수 있다.
상기 투명 열가소성 수지는 투과율이 85% 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 아조계열 염료(b1)는 하기 화학식 1의 화학구조를 포함하는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000001
상기 안트라퀴논계열 염료(b2)는 하기 화학식 2의 화학구조를 포함하는 화합물일 수 있다:
[화학식 2]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000002
상기 메틴계열 염료(b3)는 하기 화학식 3의 화학구조를 포함하는 화합물일 수 있다:
[화학식 3]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000003
상기 안드라퀴논 계열 염료(c1)는 하기 화학식 4의 화학구조를 포함하는 화합물일 수 있다:
[화학식 4]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000004
상기 페리온 계열 염료(c2)는 하기 화학식 5의 화학구조를 포함하는 화합물일 수 있다:
[화학식 5]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000005
상기 기능성 블랙 염료(C)는 안트라퀴논 계열 염료(c1) 20 내지 70 중량%, 및 페리온 계열 염료(c2) 30 내지 80 중량%를 혼합하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 구체예로서, 수지 성형품은 하나 이상의 단차가 형성되어 계단식으로 성형품의 두께가 변하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품일 수 있다.
본 발명의 다른 구체예로서, 수지 성형품은 성형품의 한 면과 맞은 면 사이의 너비가 연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품일 수 있다.
기타 본 발명의 구체예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 착색용 수지 조성물 및 성형품은 동일한 파장의 광원을 조사한 경우에 성형품의 두께에 따라 투과광의 발현 색상이 상이한 다색성을 가지며, 은폐효과 및 심미감이 뛰어난 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 착색용 수지 조성물로 제조한 수지 성형품의 두께에 따라 다색성이 발현된 모습을 나타낸 사진이다.
도 2(a), (b), (c)는 수지 착색용 염료로서 아조계열 염료, 안트라퀴논염료, 메틴계열 염료를 각각 사용한 경우 동일 파장의 광원으로부터 다양한 색상이 발현되는 수지 성형품의 모습을 나타낸 사진이다.
도 3(a)는 CIE 1931 XYZ 색 공간(혹은 CIE 1931 색 공간)을 도시한 것이고, (b)는 실시예 1 내지 4의 시편을 통과한 투과광의 색좌표를 CIE 1931 색 공간에 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 착색용 수지 조성물로 제조한 수지 성형품의 일 구체예로서, 성형품의 한 면에 하나 이상의 굴곡부를 형성하여 성형품의 단면이 물결무늬 모양을 이루는 성형품 사시도를 도시한 것이다.
본 발명은 투명 열가소성 수지(A) 100 중량부; 아조계열(Azo) 염료(b1), 안트라퀴논계열(Anthraquinone) 염료(b2), 및 메틴계열(Methine) 염료(b3)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 수지 착색용 염료(B) 0.01 내지 0.10 중량부; 및 안트라퀴논 계열 염료(c1) 및 페리온 계열 염료(c2)를 혼합하여 이루어진 기능성 블랙 염료(C) 0.1 내지 1.0 중량부를 포함하는 다색성 발현 착색용 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다색성 발현 착색용 수지 조성물로 제조된 수지 성형품은 동일한 파장의 광원을 조사한 경우에 성형품의 두께에 따라 발현되는 빛의 색상이 상이한 것을 특징으로 한다. 도 1을 참고하여 설명하면, 도 1의 수지 성형품은 두께가 상이한 5종류의 수지 성형품을 순차적으로 도시한 것으로 성형품의 두께만 상이할 뿐 동일한 수지 조성물로부터 제조된 것으로, 물리적 특성은 동일하나, 광학적 특성은 도 1에서 보듯이 동일한 LED 광원(750 mA, 1/T time : 500 ms-1)을 조사한 경우에도 수지 성형품의 두께에 따라 투과광의 발현색상이 판이하게 상이한 것을 알 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.
(A) 투명 열가소성 수지
본 발명의 다색성 발현 착색용 수지 조성물의 기초수지는 투명 열가소성 수지가 사용될 수 있다. 상기 투명 열가소성 수지로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS), 아크릴로니트릴-스티렌(SAN), 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등을 예시할 수 있다. 또한, 함께 사용되는 착색용, 기능성 블랙 염료가 기초수지의 본래적 물성에 영향을 미치지 않으므로 목적하고자 하는 수지 성형품의 물성을 확보하기 위하여 적합한 열가소성 수지를 선택하여 다양하게 응용할 수 있다.
일 예로서, 완전 평면 컴퓨터 모니터, CRT(Cathode Ray Tube) 디스플레이, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel) 등의 디스플레이 필터의 경우에는 내열성 및 전기적 특성을 확보하기 위하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 투명 열가소성 수지로서 선택하여 사용할 수 있다. 이외에도, 성형품의 광택도, 마모성, 내스크래치성 확보를 위하여 다양한 열가소성 수지의 선택이 가능하나, 선택된 열가소성 수지는 투과율이 85% 이상인 투명 열가소성 수지일 것이 바람직하다. 투과율이 85% 이하인 경우에는 본 발명이 목적하는 다색성을 발현하기 어려운 문제점이 나타날 수 있다.
(B) 수지 착색용 염료
본 발명의 수지 착색용 염료는 크게 아조계열(Azo) 염료(b1), 안트라퀴논계열(Anthraquinone) 염료(b2), 메틴계열(Methine) 염료(b3)를 사용할 수 있다.
상기 아조계열 염료(b1)는 하기 화학식 1의 화학구조를 포함하는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000006
상기 안트라퀴논계열 염료(b2)는 하기 화학식 2의 화학구조를 포함하는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000007
상기 메틴계열 염료(b3)는 하기 화학식 3의 화학구조를 포함하는 화합물인 것이 바람직하다.
[화학식 3]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000008
도 2(a), (b), (c)는 수지 착색용 염료로서 상기 아조계열 염료(b1), 안트라퀴논염료(b2), 메틴계열 염료(b3)를 각각 사용한 경우 동일 파장의 광원으로부터 다양한 색상이 발현되는 수지 성형품의 모습을 도시한 것이다.
상기 수지 착색용 염료(B)의 함량은 상기 투명 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.10, 바람직하게는 0.01 내지 0.03 중량부, 더욱 바람직하게는 0.015 내지 0.025 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 착색용 염료가 상기 범위를 벗어난 함량으로 포함되는 경우 색상 발현 및 다색 발현이 용이하지 않은 문제점을 가질 수 있다.
(C) 기능성 블랙 염료
본 발명에서 기능성 블랙 염료는 안트라퀴논 계열 염료(c1)와 페리온 계열 염료(c2)가 혼합되어 사용된다. 상기 기능성 블랙 염료의 조성은 안트라퀴논 계열 염료(c1) 20 내지 70 중량%, 및 페리온 계열 염료(c2) 30 내지 80 중량%를 혼합하여 이루어진다.
본 발명의 기능성 블랙 염료에 있어서, 상기 안드라퀴논 계열 염료(c1)는 하기 화학식 4의 구조를 포함하는 화합물인 것이 바람직하며, 상기 페리온 계열 염료(c2)는 하기 화학식 5의 구조를 포함하는 것이 바람직하다.
[화학식 4]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000009
[화학식 5]
Figure PCTKR2012006183-appb-I000010
상기 기능성 블랙 염료(C)는 상기 투명 열가소성 수지(A) 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1.0 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 중량부, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.25 중량부로 사용할 수 있다. 수지 성형품의 두께에 따라 기능성 블랙 염료가 상기 범위를 벗어난 함량으로 포함되는 경우 색상 발현 및 다색 발현이 용이하지 않은 문제점을 가질 수 있다.
본 발명의 다색성 발현 착색용 수지 조성물로 제조된 성형품은 동일한 파장의 광원을 조사하는 경우, 두께에 따라 다양한 색상을 나타낼 수 있으며, 일 구체예로서 하기 수학식 1을 만족할 수 있으며, 다른 구체예로서 하기 수학식 2를 만족할 수 있다. 하기 Abs(△X) 또는 Abs(△Y) 값이 클수록 발현되는 색상의 차이가 시각적으로 크게 나타날 수 있다. 특히, 하기 수학식 1 및 2의 Abs(△X) 또는 Abs(△Y) 값이 0.05를 초과하거나, 바람직하게는 0.10 이상, 더욱 바람직하게는 0.15 이상인 경우, 본 발명이 목적하는 다색성의 발현이 가능하다.
[수학식 1]
Abs(△X) = │X1-X2│ > 0.05
X1 = 두께가 1.0 mm인 성형품의 CIE 1931 색 공간의 χ값
X2 = 두께가 1.5 mm인 성형품의 CIE 1931 색 공간의 χ값
[수학식 2]
Abs(△Y) = │Y1-Y2│ > 0.05
Y1 = 두께가 1.0 mm인 성형품의 CIE 1931 색 공간의 y값
Y2 = 두께가 1.5 mm인 성형품의 CIE 1931 색 공간의 y값
본 발명의 착색용 수지 조성물로 제조된 수지 성형품은 목적하는 용도에 따라 다양한 형상을 가진 제품으로 제조할 수 있다. 본 발명은 동일한 조성의 착색용 수지 조성물을 사용하더라도 성형품 두께에 따라 투과광의 색상에 변화를 줄 수 있다는 점에서 경제성이 우수하며, 다양한 응용이 가능하다. 다만, 동일한 파장의 광원으로 투과광의 색상을 다양하게 변화시키기 위해서는, 즉, 다색성 발현이라는 측면에서는 성형품의 두께가 연속적 또는 불연속적으로 변하도록 제조하는 것이 바람직하다.
일 구체예로서, 본 발명의 착색용 수지 조성물로 제조된 수지 성형품은 하나 이상의 단차가 형성되어 계단식으로 두께가 변하는 평판형 성형품일 수 있다. 도 1을 참고하면, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 mm로 평판형 성형품의 두께가 계단식으로 변하는 경우, 동일한 점광원을 사용하더라도 두께에 따라 다양한 색상이 발현되는 것을 알 수 있다. 또한, 필요에 따라 점광원이 아닌 면광원을 사용하는 경우에는 다양한 색상의 면발광 효과를 가져올 수 있다.
다른 구체예로서, 본 발명의 수지 성형품은 한 면과 맞은 면 사이의 너비가 연속적으로 변하는 성형품일 수 있다. 도 4를 참고하면, 성형품의 한 면에 하나 이상의 굴곡부를 형성하여 성형품의 단면이 물결무늬 모양을 이루도록 제조하는 경우, 성형품의 두께가 연속적으로 변하게 되므로 동일한 파장의 광원을 사용하더라도 그라데이션(gradation) 효과를 나타내는 투과광의 색상변화를 가져올 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예에서 사용한 각 성분의 정의
(A) 열가소성 수지
헤이즈미터(Haze meter)를 이용하여 측정한 광투과율이 91%인 폴리카보네이트 수지(제일모직 SC-1120UR)를 사용하였다.
(B) 수지 착색용 염료
(b3) 메틴 계열 염료
- 화학식 ; Methyl-2-[(1,5-Dihydro-3-methyl-5-oxo-1
-phenyl-4H-pyrazol-4-yidene)-ehylidene]
-1,3,3-trimethylindoline-5-carboxylate
- CAS No ; 5718-26-3
- Color Index ; Solvent Orange 107
(C) 기능성 블랙 염료
(c1) 안트라퀴논 계열 염료
- 화학식 ; 1,4-Bis(p-tolylamino)anthraquinone
- CAS No ; 128-80-3
- Color Index ; Solvent Green 3
(c2) 페리온 계열 염료
- 화학식 ; 14H-Benz[4,5]isoquino[2,1-a]perimidin-14-one
- CAS No ; 6829-22-7
- Color Index ; Solvent Red 179
실시예 1 내지 4
상기 각 성분을 하기 표 1의 조성으로 혼합하여 블렌딩한 후에, L/D=32, Φ=30 ㎜인 이축 압출기에 투입하였다. 상기 혼합물을 압출기를 통하여 펠렛 형태의 수지 조성물을 제조하고 사출 온도 230 ℃에서 3 oz 사출기를 이용하여 시편을 제작한 다음, 0.5 mm 단위로 두께 차이를 갖는 실시예 1 내지 4의 수지 성형품을 제조하였다. 상기 제조된 컬러 필터에 LED 광원(750 mA, 1/T time : 500 ms-1)을 조사한 후 CAS(Compact Array Spectrometer) 장비를 이용하여 CD 방식(일정면적에 들어오는 광량측정) 조건에서 수지 성형품인 시편을 통과한 투과광의 CIE 1931 색 공간의 좌표값을 5회 반복 측정하여 평균값을 구하였다. 상기 색좌표의 평균값은 하기 표 2에 나타내었다.
표 1
Figure PCTKR2012006183-appb-T000001
표 2
Figure PCTKR2012006183-appb-T000002
본 발명의 다색성 발현 착색용 수지 조성물의 다색성 발현여부를 가늠하기 위하여, 본 발명자는 도 3(a)에 도시된 CIE 1931 XYZ 색 공간(혹은 CIE 1931 색 공간)을 그 객관적 기준으로 삼았다. 상기 CIE 1931 색 공간은 인간의 색채 인지에 대한 연구를 바탕으로 수학적으로 정의된 최초의 색 공간 가운데 하나로서 본 발명의 수지 조성물이 발현하는 다색성을 수치적으로 나타낼 수 있다. 도 3(b)는 상기 실시예 1 내지 4의 시편을 통과한 투과광의 색좌표를 CIE 1931 색 공간에 나타낸 것으로서, 실시예 1(1.0T), 실시예 2(1.5T), 실시예 3(2.0T), 실시예 4(2.5T)의 색 좌표와 상응하는 도 4의 색 공간 색상이 시편의 투과광이 발현하는 색상인 것을 확인할 수 있다.
상기 실시예 1 내지 4를 통하여 본 발명의 착색용 수지 조성물을 이용하여 제조한 시편은 동일한 파장 및 특성을 가지는 광원을 투과하더라도 시편의 두께에 따라 다양한 색상이 발현되는 것을 알 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 하나의 구체예로서, 본 발명은 수지 조성물의 조성, 광원의 특성, 시편의 두께 등에 따라 발현되는 색상의 조합이 무수히 많은 경우의 수를 가질 수 있으며, 응용범위에는 제한이 없다.
본 발명의 다색성 발현 착색용 수지 조성물은 상기와 같은 다색성을 나타내는 광학적 특성을 가지고 있으므로, 컴퓨터 모니터 베젤, 휴대폰, 자동차 헤드라이트 등 조명이 사용되는 어떠한 기술분야에서도 다양하게 응용하여 제한없이 사용이 가능한 장점이 있으며 광원의 특성에 크게 구애받지 않고서 성형품의 두께에 따라 다양한 색상의 발현이 가능한 특성을 가진다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (17)

  1. 동일한 파장을 가진 광원을 조사하는 경우, 투과광이 하기 수학식 1 또는 수학식 2를 만족하는 수지 성형품:
    [수학식 1]
    Abs(△X) = │X1-X2│ > 0.05
    X1 = 두께가 1.0 mm인 수지 성형품의 CIE 1931 색 공간의 χ값
    X2 = 두께가 1.5 mm인 수지 성형품의 CIE 1931 색 공간의 χ값
    [수학식 2]
    Abs(△Y) = │Y1-Y2│ > 0.05
    Y1 = 두께가 1.0 mm인 수지 성형품의 CIE 1931 색 공간의 y값
    Y2 = 두께가 1.5 mm인 수지 성형품의 CIE 1931 색 공간의 y값.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수지 성형품은
    투명 열가소성 수지;
    수지 착색용 염료(B); 및
    안트라퀴논 계열 염료(c1)와 페리온 계열 염료(c2)를 혼합하여 이루어진 기능성 블랙 염료(C);
    를 포함하는 착색용 수지 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 착색용 수지 조성물은
    상기 투명 열가소성 수지 100 중량부에 대하여,
    상기 수지 착색용 염료(B) 0.01 내지 0.10 중량부; 및 상기 기능성 블랙 염료(C) 0.1 내지 1.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
  4. 제2항에 있어서, 상기 투명 열가소성 수지는 투과율이 85% 이상인 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
  5. 제2항에 있어서, 상기 수지 착색용 염료(B)는 아조계열 염료(b1), 안트라퀴논계열 염료(b2), 및 메틴계열 염료(b3)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
  6. 제5항에 있어서, 상기 아조계열 염료(b1)는 하기 화학식 1의 화학구조를 포함하는 화합물이고, 상기 안트라퀴논계열 염료(b2)는 하기 화학식 2의 화학구조를 포함하는 화합물이며, 상기 메틴계열 염료(b3)는 하기 화학식 3의 화학구조를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 수지 성형품:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000011
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000012
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000013
    .
  7. 제2항에 있어서, 상기 기능성 블랙 염료(C)는 안트라퀴논 계열 염료(c1) 20 내지 70 중량%, 및 페리온 계열 염료(c2) 30 내지 80 중량%를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
  8. 제7항에 있어서, 상기 안드라퀴논 계열 염료(c1)는 하기 화학식 4의 화학구조를 포함하는 화합물이며, 상기 페리온 계열 염료(c2)는 하기 화학식 5의 화학구조를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 수지 성형품:
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000014
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000015
    .
  9. 제1항에 있어서, 상기 성형품은 하나 이상의 단차가 형성되어 계단식으로 성형품의 두께가 변하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 성형품은 성형품의 한 면과 맞은 면 사이의 너비가 연속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 성형품.
  11. 투명 열가소성 수지;
    수지 착색용 염료(B); 및
    안트라퀴논 계열 염료(c1)와 페리온 계열 염료(c2)를 혼합하여 이루어진 기능성 블랙 염료(C);
    를 포함하는 착색용 수지 조성물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 투명 열가소성 수지 100 중량부에 대하여,
    상기 수지 착색용 염료(B) 0.01 내지 0.10 중량부; 및
    상기 기능성 블랙 염료(C) 0.1 내지 1.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 착색용 수지 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 상기 투명 열가소성 수지는 투과율이 85% 이상인 것을 특징으로 하는 착색용 수지 조성물.
  14. 제11항에 있어서, 상기 수지 착색용 염료(B)는 아조계열 염료(b1), 안트라퀴논계열 염료(b2), 및 메틴계열 염료(b3)로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 착색용 수지 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 아조계열 염료(b1)는 하기 화학식 1의 화학구조를 포함하는 화합물이고, 상기 안트라퀴논계열 염료(b2)는 하기 화학식 2의 화학구조를 포함하는 화합물이며, 상기 메틴계열 염료(b3)는 하기 화학식 3의 화학구조를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 착색용 수지 조성물:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000016
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000017
    [화학식 3]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000018
    .
  16. 제12항에 있어서, 상기 기능성 블랙 염료(C)는 안트라퀴논 계열 염료(c1) 20 내지 70 중량%, 및 페리온 계열 염료(c2) 30 내지 80 중량%를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 착색용 수지 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 안드라퀴논 계열 염료(c1)는 하기 화학식 4의 화학구조를 포함하는 화합물이며, 상기 페리온 계열 염료(c2)는 하기 화학식 5의 화학구조를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 착색용 수지 조성물:
    [화학식 4]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000019
    [화학식 5]
    Figure PCTKR2012006183-appb-I000020
    .
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