KR100786495B1

KR100786495B1 - 내열성 광확산 수지 조성물

Info

Publication number: KR100786495B1
Application number: KR1020050100738A
Authority: KR
Inventors: 김서화; 이주화; 이봉근; 박재찬; 양현석
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-12-17
Also published as: US20070123626A1; WO2007049877A1; KR20070044624A; TW200716704A

Abstract

본 발명은 내열 광확산 수지 조성물에 관한 것으로, 특히 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지 및 폴리메틸메타크릴레이트계 수지를 혼합(blending)한 기재수지에 평균입경이 1∼20 ㎛인 아크릴계 유기입자 또는 평균입경이 0.5∼20 ㎛인 실리콘계 유기입자를 단독 또는 혼합한 광확산제를 첨가함으로써 높은 확산도 및 휘도를 동시에 지니며, 광확산 시트로의 취급이 용이할 뿐만 아니라, 동시에 수분 흡수율이 낮고, 내열성, 치수안정성, 및 기계적 강도가 우수하여 액정디스플레이용 백라이트, 조명장치, 간판, 또는 유리진열장 등에 적용하기 적합한 내열 광확산 수지 조성물에 관한 것이다.

내열 광확산 수지, 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지, 폴리메틸메타크릴레이트계 수지, 광확산제, 아크릴계 유기입자, 실리콘계 유기입자, 수분흡수율, 내열성, 치수안정성

Description

내열성 광확산 수지 조성물 {HEAT RESISTANT LIGHT DIFFUSION BLEND COMPOSITION}

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 내열 광확산 수지가 적용된 광확산판, 기재수지 함량을 벗어난 비교예 1과 폴리메틸메타크릴레이트계 수지만을 사용한 비교예 2에 따라 제조한 광확산 수지가 적용된 광확산판의 저장탄성률을 나타낸 그래프이다.

본 발명은 내열 광확산 수지 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 확산도 및 휘도를 동시에 지니며, 광확산 시트로의 취급이 용이할 뿐만 아니라, 동시에 수분흡수율이 낮고, 내열성, 치수안정성, 및 기계적 강도가 우수하여 액정디스플레이용 백라이트, 조명장치, 간판, 또는 유리진열장 등에 적용하기 적합한 내열 광확산 수지 조성물에 관한 것이다.

광학소재는 우수한 광학특성을 가지고 있어도 적용되는 주변환경의 조건에 만족할 수 있는 열적?기계적 특성을 가지고 있어야 한다. 폴리메틸메타크릴레이트는 우수한 광선 투과율과 낮은 헤이즈(haze)에 의해 광학 소재로 널리 사용되어 왔 으며, 특히 최근의 경우 액정 디스플레이의 백라이트 중 광확산판에 사용되어 왔다.

일반적으로 광확산판은 점 광원 또는 선 광원을 균일한 면 광원으로 나타나게 하기 위한 시트이다. 이러한 광확산 시트는 후면의 조명등 또는 내용물이 외부에서 보이지 않으며 균일한 밝기를 나타내도록 하기 위해 높은 확산도가 요구되며 동시에 광효율(고휘도, 저소비전력)을 높이기 위해 출사광 면의 높은 휘도를 구현하는 것이 요구된다. 그러나, 폴리메틸메타크릴레이트계 수지는 수분흡수율이 높아 열적 기계적 성질이 저하되며, 고온에서의 저장 탄성율이 낮아 광확산판으로 사용시 광원의 온도 상승에 의한 광확산 소재의 휨 현상이 발생하는 경우가 종종 발생한다.

종래 사용되는 광확산 시트로는 일본공개특허공보 평1-172801호에 기재된 투명 열가소성 수지인 폴리메틸메타크릴레이트에 실리콘 입자를 분산시켜 광확산도 및 광투과도를 향상시킨 광확산 시트에 대하여 개시하고 있다. 상기 특허는 실리콘 입자를 사용하여 광투과도와 확산도를 동시에 증가시켰으나, 기재 소재인 폴리메틸메타크릴레이트의 수분흡수에 의한 기계적 강도 및 내열성이 감소한다는 문제점이 있었다.

또한 대한민국 특허출원 제2003-36078호, 일본공개특허공보 평11-5241호, 및 일본공개특허공보 평7-100985호는 메틸메타크릴레이트와 스티렌의 공중합체를 제조하고, 이들 수지에 광확산제 함량이 서로 다른 2 층 이상의 수지 적층판을 제조하여 광확산판에 적용하는 것에 대하여 개시하고 있다. 상기 특허들은 수분흡수율이 적은 스티렌 수지를 공중합하여 수분흡수에 의한 변형을 억제하는 수지 적층판에 대한 것이나, 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체 제조 공정에서 비용이 증가한다는 문제점이 있었으며, 스티렌 수지의 경우 내열성이 감소하여 메틸메타크릴레이트-스티렌 공중합체의 고온 저장 탄성율이 저하된다는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, Suzuki와 그의 공동 연구자들은 60 ℃, 상대습도 95 %의 조건에서 액정 디스플레이의 광확산판에 휨 특성이 나타나는 것에 대하여 연구하였으며, 특히 광확산판의 소재로 사용되는 폴리메틸메타크릴레이트는 습도의 함량과 내열 특성에 따라 휨 특성이 크게 변화함을 발견하였다.

한편, 종래 광확산판에 사용되는 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트를 단독으로 사용하거나, 스티렌을 단독으로 사용하거나, 상기 폴리메틸메타크릴레이트와 스티렌을 중합한 코폴리머(copolymer) 형태의 수지를 기재수지로 사용하였다.

그러나, 상기 폴리메틸메타크릴레이트를 단독으로 사용할 경우에는 상기 기재한 바와 같은 문제점이 있었으며, 스티렌을 단독으로 사용할 경우에는 내열성이 감소하여 고온 저장탄성율을 저하시키고, 비용이 증가한다는 문제점이 있었다. 또한, 폴리메틸메타크릴레이트와 스티렌을 중합한 코폴리머 형태의 수지는 수지 분자 내 폴리메틸메타크릴레이트 단량체와 스티렌 단량체가 랜덤 또는 블록으로 결합하여 체인을 형성한 메틸메타크릴레이트-스티렌 코폴리머(MMA-Styrene copolymer) 수지로, 이는 폴리메틸메타크릴레이트의 단점인 수분흡수율을 스티렌 단량체를 이용하여 감소시켰으나, 내열성은 향상시킬 수 없으므로 백라이트를 장시간 사용시 광확산판의 내열 특성에 문제가 되었다. 뿐만 아니라, 메틸메타크릴레이트-스티렌 코폴리머(MMA-Styrene copolymer) 수지의 경우 메틸메타크릴레이트와 스티렌 단량체를 이용하여 공중합하는 것으로 중합공정이 복잡하여 경제적이지는 못하다는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 높은 확산도 및 휘도를 동시에 지니며, 광확산 시트로의 취급이 용이한 내열 광확산 수지 조성물 및 이를 적용한 광확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 수분흡수율이 낮고, 내열성, 치수안정성, 및 기계적 강도가 우수한 내열 광확산 수지 조성물 및 이를 적용한 광확산판을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 액정디스플레이용 백라이트, 조명장치, 간판, 또는 유리진열장 등에 적용하기 적합한 내열 광확산 수지 조성물 및 이를 적용한 광확산판을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내열 광확산 수지 조성물에 있어서,

a)ⅰ) 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지 20 내지 90 중량%; 및

ⅱ) 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 10 내지 80 중량%

를 혼합(blending)한 기재수지 100 중량부; 및

b)ⅰ) 평균입경이 1∼20 ㎛인 아크릴계 유기입자 0.05 내지 10 중량부 또는

ⅱ) 평균입경이 0.5∼20 ㎛인 실리콘계 유기입자 0.05 내지 10 중량부

를 단독 또는 혼합한 광확산제

를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 내열 광확산 수지 조성물이 적용된 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 폴리메틸메타크릴레이트계 수지에 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지를 믹싱(mixing) 등의 방법으로 단순 혼합(blending)한 혼합수지를 기재수지로 사용한 결과, 내열성, 광확산 수지의 물성 등이 현저히 향상되고, 광확산판용 시트로 사용시 높은 확산도와 휘도를 동시에 지님을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 내열 광확산 수지 조성물은 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지 20 내지 90 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 10 내지 80 중량%를 혼합(blending)한 기재수지 100 중량부와 평균입경이 1∼20 ㎛인 아크릴계 유기입자 0.05 내지 10 중량부 또는 평균입경이 0.5∼20 ㎛인 실리콘계 유기입자 0.05 내지 10 중량부를 단독 또는 혼합한 광확산제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 사용되는 상기 a)ⅰ)의 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지는 스티렌계 단량체와 무수 말레인산 단량체를 공중합하여 제조할 수 있다.

상기 스티렌(styrene)계 단량체는 스티렌, α-메틸 스티렌(α-methyl styrene), p-브로모 스티렌(p-bromo styrene), p-메틸 스티렌(p-methyl styrene), 또는 p-클로로 스티렌(p-chloro styrene) 등을 사용할 수 있다.

상기 스티렌계 단량체는 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지의 제조에 사용되 는 단량체에 70 내지 96 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 80 내지 94 중량%로 포함되는 것이다.

상기 무수 말레인산(meleic anhydride, MAH) 단량체는 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 불포화 단량체로서 티렌-무수 말레인산 공중합 수지의 제조에 사용되는 단량체에 4 내지 30 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 6 내지 20 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 4 중량% 미만일 경우에는 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지의 내열 특성이 향상되지 않는다는 문제점이 있으며, 30 중량%를 초과할 경우에는 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지의 충격강도가 저하되어 투명 수지에 적합하지 않다는 문제점이 있다.

상기 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지는 기재수지 혼합물에 20 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 내지 85 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 20 중량% 미만일 경우에는 수분흡수율의 증가에 의한 내열성 및 기계적 특성이 저하된다는 문제점이 있으며, 90 중량%를 초과할 경우에는 최종 수지 조성물의 충격강도가 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 a)ⅱ)의 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate))계 수지는 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate)를 최소 50 중량%으로 포함하는 중합체인 것이 좋다.

구체적으로, 상기 폴리메틸메타크릴레이트계 수지는 메틸메타크릴레이트를 단독으로 중합한 중합체를 사용하거나, 메틸메타크릴레이트 50 중량% 이상과 이와 공중합 가능한 불포화 단량체 50 중량% 이하를 공중합한 공중합체를 사용할 수 있다.

상기 메틸메타크릴레이트와 공중합 가능한 불포화 단량체는 에틸 메타크릴산(ethyl methacrylic acid), 부틸 메타크릴산(butyl methacrylic acid), 시클로헥실 메타크릴산(cyclohexyl methacrylic acid), 페닐 메타크릴산(phenyl methacrylic acid), 벤질 메타크릴산(benzyl methacrylic acid), 2-에틸헥실 메타크릴산(2-ethylhexyl methacrylic acid), 또는 2-하이드록시에틸 메타크릴산(2-hydroxyethyl methacrylic acid) 등의 에스테르(ester)계 메타크릴산류, 메틸 아크릴산(methyl acrylic acid), 에틸 아크릴산(ethyl acrylic acid), 부틸 아크릴산(butyl acrylic acid), 시클로헥실 아크릴산(cyclohexyl acrylic acid), 페닐 아크릴산(phenyl acrylic acid), 벤질 아크릴산(benzyl acrylic acid), 2-에틸헥실 아크릴산(2-ethylhexyl acrylic acid), 또는 2-하이드록시에틸 아크릴산(2-hydroxyethyl acrylic acid) 등의 에스테르계 아크릴산류, 스티렌, α-메틸 스티렌, 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 페닐 말레이미드(phenyl maleimide), 또는 시클로헥실 말레이미드(cyclohexyl maleimide) 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 폴리메틸메타크릴레이트계 수지는 기재수지 혼합물에 10 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 50 중량%로 포함되는 것이다. 그 함량이 10 중량% 미만일 경우에는 최종 수지 조성물의 충격강도가 저하된다는 문제점이 있으며, 80 중량%를 초과할 경우에는 수분흡수율의 증가에 의한 내열성 및 기계적 특성이 저하된다는 문제점이 있다.

상기와 같이 각각 별도로 중합하여 제조한 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지와 폴리메틸메타크릴레이트계 수지를 단순 혼합(blending)한 혼합 수지를 기재수지로 사용할 경우 종래 폴리메틸메타크릴레이트와 스티렌을 중합하여 제조한 코폴리머 형태의 수지를 사용할 경우와 비교하여 내열성 및 광확산 수지로서의 물성이 향상되고, 내열성이 향상되어 휨특성이 감소할 것이며, 동시에 광확산판에의 적용이 더욱 용이하며, 높은 확산도와 휘도를 동시에 지닐 수 있는 효과가 있다.

즉, 종래 사용되던 메틸메타크릴레이트-스티렌 코폴리머(MMA-Styrene copolymer) 수지의 경우 폴리메틸메타크릴레이트에 스티렌이 포함되어 있으므로 수분흡수율을 감소시키는 장점은 있으나, 폴리메틸메타크릴레이트와 스티렌이 거의 유사한 내열성을 가져 내열성 향상의 효과를 얻기는 어려웠다. 또한, 광확산판의 경우 백라이트에 장시간 노출될 경우 백라이트의 열기에 의한 소재의 치수가 변화할 수 있는데 메틸메타크릴레이트-스티렌 코폴리머(MMA-Styrene copolymer) 수지의 경우 내열성이 낮아 치수안정성에 문제가 생길 수 있었다. 반면, 본 발명에서 사용하는 스티렌-무수말레인산 공중합 수지와 폴리메틸메타크릴레이트 수지의 블렌드 수지는 내열성 및 기계적 물성이 우수하여 백라이트 유닛의 광확산판 소재로 사용하기 적합하다는 잇점이 있다.

본 발명의 내열 광확산 수지 조성물은 상기와 같은 기재수지에 상기 수지 혼합물과 굴절율이 다른 b)의 무기계 또는 유기계의 투명 미립자를 광확산제로 첨가할 수 있다.

본 발명에 사용되는 상기 b)ⅰ)의 평균입경이 1∼20 ㎛인 아크릴계 유기입자는 ㉠ 아크릴(acryl)계 단량체를 단독으로 중합하여 얻은 고분자량의 수지 입자, ㉡ 50 중량% 이상의 아크릴계 단량체 및 라디칼 중합이 가능한 이중 결합을 분자내 에 1 개 가지는 단량체를 중합하여 얻은 고분자량의 수지 입자, ㉢ 아크릴계 단량체 및 라디칼 중합이 가능한 이중결합을 분자내에 적어도 2 개 가지는 단량체를 중합하여 얻은 가교 수지 입자, 또는 ㉣ 50 중량% 이상의 아크릴계 단량체, 라디칼 중합이 가능한 이중 결합을 분자내에 1 개 가지는 단량체, 및 라디칼 중합이 가능한 이중 결합을 분자내에 적어도 2 개 이상 가지는 단량체를 중합하여 얻은 가교 수지 입자 등을 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 아크릴계 단량체는 메틸 메타크릴산(methyl methacrylic acid), 에틸 메타크릴산(ethyl methacrylic acid), 부틸 메타크릴산(butyl methacrylic acid), 시클로헥실 메타크릴산(cyclohexyl methacrylic acid), 페닐 메타크릴산(phenyl methacrylic acid), 벤질 메타크릴산(benzyl methacrylic acid), 2-에틸헥실 메타크릴산(2-ethylhexyl methacrylic acid), 또는 2-하이드록시에틸 메타크릴산(2-hydroxyethyl methacrylic acid) 등의 에스테르계 메타크릴산류 메틸 아크릴산(methyl acrylic acid), 에틸 아크릴산(ethyl acrylic acid), 부틸 아크릴산(butyl acrylic acid), 시클로헥실 아크릴산(cyclohexyl acrylic acid), 페닐 아크릴산(phenyl acrylic acid), 벤질 아크릴산(benzyl acrylic acid), 2-에틸헥실 아크릴산(2-ethylhexyl acrylic acid), 또는 2-하이드록시에틸 아크릴산(2-hydroxyethyl acrylic acid) 등의 에스테르계 아크릴산류 등을 단독 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 라디칼 중합이 가능한 이중 결합을 분자내에 1 개 가지는 단량체는 특별히 제한되지는 않으나, 특히 스티렌 α-메틸 스티렌, α-에틸 스티렌, 또는 α- 클로로 스티렌 등의 α-치환 스티렌 또는 플루오르 스티렌, 클로로 스티렌, 브로모 스티렌, 또는 클로로메틸 스티렌 등의 치환 스티렌 등의 스티렌 및 그 유도체를 사용할 수 있다.

상기 라디칼 중합이 가능한 이중결합을 분자내에 2 개 가지고 있는 단량체로서는 알릴 아크릴레이트, 또는 알릴 메타크릴레이트 등의 단량체를 사용할 수 있다.

상기와 같은 아크릴계 유기입자의 입자크기는 1 내지 20 ㎛인 것이 바람직하며, 입자크기가 1 ㎛ 미만일 경우에는 광확산 효과가 극히 저하된다는 문제점이 있으며, 20 ㎛를 초과할 경우에는 입자의 크기가 커서 광확산 효과를 크게하기 위하여 다량의 함량으로 첨가되어야 한다는 문제점이 있다.

상기 아크릴계 유기 입자는 a)의 기재수지 100 중량부에 대하여 0.05 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 0.05 중량부 미만일 경우에는 충분한 광확산 효과를 나타낼 수 없다는 문제점이 있으며, 10 중량부를 초과할 경우에는 최종 내열 광확산 수지의 충격강도가 저하되며, 광확산판으로 제조되었을 때 휘도가 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명에 사용되는 상기 b)ⅱ)의 평균입경이 0.5∼20 ㎛인 실리콘계 유기입자는 이관능 실록산(siloxane) 단위 또는 3관능 실록산 단위의 골격으로 이루어지며, 표면에 유기 관능기가 존재하는 실리콘계 유기입자를 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 실리콘계 유기입자는 디메틸디클로로실란, 디페닐클로로실 란, 페닐메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란, 또는 페닐트리클로로실란 등과 같은 클로로실란을 가수분해 및 축합시켜 제조할 수 있다. 또한 상기와 같이하여 얻어진 중합체는 벤조일 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, p-클로로벤조일 퍼옥사이드, 디큐밀 퍼옥사이드, 디-tert-부틸 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(tert-부틸퍼옥시)헥산 등과 같은 퍼옥사이드와 반응시켜 가교 중합체를 형성할 수도 있다. 또한, 중합체가 실란올 말단기를 갖는 경우에는 임의의 알콕시실란과 반응하여 축합 및 가교시킬 수 있다.

상기와 같은 실리콘계 유기입자는 하나의 규소 원자 당 2 내지 3 개의 유기기를 갖는 가교 중합체인 것이 바람직하다.

상기 실리콘계 유기입자가 규소원자에 직접 연결된 유기기 또는 페닐기를 많이 포함하면 입자의 굴절률이 일반적으로 높아지는데, 본 발명의 실리콘계 유기입자의 굴절율은 입자의 구성성분에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 특히 약 1.39 내지 1.47인 것이 바람직하다.

상기 실리콘계 유기입자의 평균입경은 0.5 내지 20 ㎛인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 ㎛인 것이다. 그 평균입경이 0.5 ㎛ 미만일 경우에는 입경이 빛의 파장보다 작아지기 때문에 빛이 확산하기 어렵다는 문제점이 있으며, 20 ㎛를 초과할 경우에는 광확산 성능이 저하된다는 문제점이 있다.

상기 실리콘계 유기입자는 a)의 기재수지 100 중량부에 대하여 0.05 내지 10 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 0.05 중량부 미만일 경우에는 충분한 광확산 효과를 나타 낼 수 없다는 문제점이 있으며, 10 중량부를 초과할 경우에는 최종 내열 광확산 수지의 충격강도가 저하되며, 광확산판으로 제조되었을 때 휘도가 저하된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 아크릴계 유기입자 또는 실리콘계 유기입자는 각각 단독으로 사용될 수도 있으며, 혼합하여 사용할 수도 있다.

또한 상기 아크릴계 유기입자 또는 실리콘계 유기입자 이외에 탄산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 수산화알미늄, 실리카(silica), 유리비드, 활석(talc), 마이카(mica), 화이트 카본(white carbon), 산화마그네슘, 또는 산화아연 등의 무기계 입자를 추가로 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기와 같은 성분으로 이루어지는 본 발명의 내열 광확산 수지 조성물은 상기 성분 이외에 필요에 따라 자외선 안정제, 형광 증백제, 충격보강제, 대전방지제, 산화방지제, 난연제, 윤활제, 또는 염료 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.

또한 본 발명은 상기와 같은 내열 광확산 수지 조성물이 적용된 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.

상기 내열 광확산 수지 조성물을 압출성형, 압축성형, 또는 사출성형 등을 통하여 디스플레이 백라이트, 조명장치, 간판, 유리진열장 등에 적용할 수 있으며, 구체적으로 냉음극 형광 램프 및 LED와 같은 광원을 갖는 광원 장치를 각각 구성하는 조명 간판, 조명 커버용 광확산판, 또는 액정 디스플레이의 다이렉트 백라이트(direct backlight) 또는 에지라이트형 백라이트(edge lit configuration backlight) 등의 디스플레이용 광확산판에 적용할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 내열 광확산 수지 조성물은 높은 확산도 및 휘도를 동시에 지니며, 광확산 시트로의 취급이 용이할 뿐만 아니라, 수분흡수율이 낮고, 내열성, 치수안정성, 및 기계적 강도가 우수하여 액정디스플레이용 백라이트, 조명장치, 간판, 또는 유리진열장 등에 적용하기 적합하다.

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

[실시예]

실시예 1

투명 수지인 스티렌-무수 말레인산 공중합체(SMA, Dylark332, MAH=15 중량%, NOVA Chemical.) 90 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, IG840, LG Chem.) 10 중량%를 혼합(blending)한 기재 수지 100 중량부에 광확산제로 아크릴계 유기입자(MA1002, Nippon Shokubai) 1.0 중량부 및 실리콘계 유기입지(DY33-719, Dow-corning) 0.2 중량부를 혼합 첨가하여 헨셸 믹서로 혼합한 후, 압출기(Leistritz, 27φ, L/D=48)를 이용하여 펠렛 형태의 수지를 수득하였다. 상기 제조된 펠렛은 건조시킨 후 시트 압출기를 이용하여 광확산판으로 가공하였다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 스티렌-무수 말레인산 공중합체(Dylark232, MAH=8 중량%, NOVA Chemical.) 80 중량% 및 폴리메틸메타크릴레 이트 20 중량%를 혼합(blending)한 기재 수지 100 중량부에 광확산제로 아크릴계 입자 1.4 중량부만 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 3

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 스티렌-무수 말레인산 공중합체(Dylark332, MAH=15 중량%, NOVA Chemical.) 80 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 20 중량%를 혼합(blending)한 기재 수지 100 중량부에 광확산제로 아크릴계 유기입자 1.4 중량부 및 실리콘계 유기입자 0.1 중량부를 혼합 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 4

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 스티렌-무수 말레인산 공중합체(Dylark332, MAH=15 중량%, NOVA Chemical.) 70 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 30 중량%를 혼합(blending)한 기재 수지 100 중량부에 광확산제로 실리콘계 유기입자(DY33-719, Dow-corning) 0.4 중량부만을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 5

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 스티렌-무수 말레인산 공중합체(Dylark332, MAH=15 중량%,NOVA Chemical.) 60 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 40 중량%를 혼합(blending)한 기재 수지 100 중량부에 광확산제로 실리콘계 유기입자(DY33-719, Dow-corning) 0.4 중량부만을 첨가한 것을 제외하고는 상기 실 시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 6

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 스티렌-무수 말레인산 공중합체(Dylark332, MAH=15 중량%, NOVA Chemical.) 50 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 50 중량%를 혼합(blending)한 기재 수지 100 중량부에 광확산제로 아크릴계 유기입자 1.0 중량부 및 실리콘계 유기입자 0.3 중량부를 혼합 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 7

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 스티렌-무수 말레인산 공중합체(Dylark332, MAH=15 중량%, NOVA Chemical.) 25 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 75 중량%를 혼합(blending)한 기재 수지 100 중량부에 광확산제로 아크릴계 유기입자 0.8 중량부 및 실리콘계 유기입자 0.3 중량부를 혼합 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

비교예 1

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 스티렌-무수 말레인산 공중합체(Dylark332, MAH=15 중량%, NOVA Chemical.) 10 중량% 및 폴리메틸메타크릴레이트 90 중량%의 기재 수지 100 중량부에 광확산제로 아크릴계 유기입자 1.0 중량부 및 실리콘계 유기입자 1.0 중량부를 혼합 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

비교예 2

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 폴리메틸메타크릴레이트 100 중량%로 이루어진 기재 수지 100 중량부에 실리콘계 유기입자 1.0 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

비교예 3

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 폴리메틸메타크릴레이트 100 중량%에 유리비드 입자 5.0 중량부를 첨가한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

구분	기재수지		아크릴계 유기입자	실리콘계 유기입자	유리비드 입자
구분	SMA	PMMA	아크릴계 유기입자	실리콘계 유기입자	유리비드 입자
실시예 1	90 중량%	10 중량%	1.0 중량부	0.2 중량부	-
실시예 2	80 중량%	20 중량%	1.4 중량부	-	-
실시예 3	80 중량%	20 중량%	1.4 중량부	0.1 중량부	-
실시예 4	70 중량%	30 중량%	-	0.4 중량부	-
실시예 5	60 중량%	40 중량%	-	0.4 중량부	-
실시예 6	50 중량%	50 중량%	1.0 중량부	0.3 중량부	-
실시예 7	25 중량%	75 중량%	0.8 중량부	0.3 중량부	-
비교예 1	10 중량%	90 중량%	1.0 중량부	1.0 중량부	-
비교예 2	-	100 중량%	-	1.0 중량부	-
비교예 3	-	100 중량%	-	-	5.0 중량부

상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 광확산판을 이용하여 하기와 같은 방법으로 전광선투과율, 광확산도, 휘도, 수분흡수율, 휨 특성, 고온탄성률, 유리전이온도, 및 저장탄성률을 측정하고, 그 결과를 도 1, 하기 표 2 및 표 3에 나타내었다.

ㄱ) 전광선투과율 및 광확산도(haze) - JIS K 7105에 의해 헤이즈 투과율계(HR-100, Murakami Color Research Laboratory)를 이용하여 측정하였다.

ㄴ) 휘도 - 32인치 LG-Philips LCD에서 제조한 다이렉트 백라이트에 제조된 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 광확산판을 결합하고, 상기 광확산판으로부터 50 ㎝ 위에서 휘도를 BM-7을 이용하여 측정하였다.

ㄷ) 수분흡수율 - 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 광확산판을 5 ㎝ × 15 ㎝의 시편으로 절단하고, 80 ℃의 오븐에서 24 시간 동안 건조시킨 후, 건조 시편의 중량(Wo)을 측정하고 이 건조 시편을 상온의 증류수에 10 일간 침적시킨 후, 시편의 중량(W)을 측정하여 수분 흡수율(Wab = (W-Wo)/Wo × 100(%))을 계산하였다.

ㄹ) 휨 특성 - 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3에서 제조한 광확산판을 30 ㎝ × 2 ㎝의 크기로 절단하고, 이를 80 ℃ 온도의 강판사이에서 5 시간 동안 가열한 후, 24 시간 동안 냉각하여 시편을 평평하게 한 다음, 25 ㎝ × 30 ㎝의 용기에 거치하고 시편의 아래부분에 물이 침지할 수 있게 물을 부어 24 시간 동안 방치한 후, 시편의 양 모서리에서 휨 정도(㎜)를 측정하였다.

ㅁ) 고온탄성률 및 저장탄성률 - Dynamic mechanical analyzer DMA Q800을 이용하여 frequency 1hz, ampitude 30 ㎛, 승온속도 2 ℃/min의 조건하에서 측정하였다.

ㅂ) 유리전이온도 - DSC(Differential scanning calorimeter, TA DSC 2010)기기를 이용하여 5 ℃/min의 속도로 25∼250 ℃의 구간에서 측정하였다.

구분	전광선투과율 (Tt)	광확산도 (Haze)	휘도	수분흡수율 (%)	휨 정도 (㎜)
실시예 1	78.6	84.5	5,290	0.18	1.07
실시예 2	76.1	84.5	5,360	0.32	1.21
실시예 3	73.3	84.6	5,220	0.31	1.20
실시예 4	71.2	84.5	5,80	0.45	1.95
실시예 5	69.9	84.5	5,260	0.64	2.02
실시예 6	70.6	84.6	5,310	0.71	2.26
실시예 7	70.4	84.5	5,140	0.88	2.32
비교예 1	64.1	84.2	5,100	1.10	2.99
비교예 2	62.0	84.3	5,070	1.15	3.08
비교예 3	77.5	78.9	4,990	0.95	2.59

구분	기재수지	유리전이온도 (℃)	저장탄성률 (Mpa at 100 ℃)
실시예 3	SMA/PMMA = 80:20	137	2,381
비교예 1	SMA/PMMA = 10:90	113	1,650
비교예 2	PMMA = 100	110	1,223

도 1과 상기 표 2 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 내열 광확산 수지를 이용하여 제조한 실시예 1 내지 7의 광확산판은 비교예 1 내지 3과 비교하여 전광선투과율, 광확산도, 휘도, 수분흡수율, 휨 특성, 고온탄성률, 유리전이온도, 및 저장탄성률이 우수함을 확인할 수 있었다.

특히, 상기 표 2를 통하여 폴리메틸메타크릴레이트를 기재수지의 주성분으로 함유하는 비교예 1, 2, 3의 경우에는 수분흡수율이 매우 높게 관찰되었으며, 이에 따라 광확산판이 휨 정도가 크게 나타남을 확인할 수 있었다. 또한, 광확산제로 유리비드 입자를 사용한 비교예 3의 경우에는 전광선투과율은 개선되나 광확산도인 헤이즈(haze)가 급격히 감소하여 확산판에 적용될 수 없으며, 휘도를 저하시킴을 확인할 수 있었다.

반면, 본 발명에 따른 실시예에서 보는 바와 같이 폴리메틸메타크릴레이트의 함량이 감소함에 따라 수분흡수율이 감소하여 광확산판의 휨 정도가 크지 않음을 확인할 수 있었다.

또한, 도 1 및 표 3에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 3의 경우에는 유리전이온도가 137 ℃이고, 저장탄성률이 2,381 MPa인데 반하여, 기재수지 함량 범위를 벗어난 비교예 1의 경우와 폴리메틸메타크릴레이트계 수지만을 사용한 비교예 2의 경우에는 유리전이온도 및 저장탄성률이 저하됨을 확인할 수 있었다.

본 발명에 따른 내열 광확산 수지 조성물은 높은 확산도 및 휘도를 동시에 지니며, 광확산 시트로의 취급이 용이할 뿐만 아니라, 수분흡수율이 낮고, 내열성, 치수안정성, 및 기계적 강도가 우수하여 액정디스플레이용 백라이트, 조명장치, 간판, 또는 유리진열장 등에 적용하기 적합한 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

내열 광확산 수지 조성물에 있어서,

a)ⅰ) 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지 20 내지 90 중량%; 및

ⅱ) 폴리메틸메타크릴레이트계 수지 10 내지 80 중량%

를 혼합(blending)한 기재수지 100 중량부; 및

b)ⅰ) 평균입경이 1∼20 ㎛인 아크릴계 유기입자 0.05 내지 10 중량부 또는

ⅱ) 평균입경이 0.5∼20 ㎛인 실리콘계 유기입자 0.05 내지 10 중량부

를 단독 또는 혼합한 광확산제

를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제1항에 있어서,

상기 a)ⅰ)의 스티렌-무수 말레인산 공중합 수지가 스티렌계 단량체 70 내지 96 중량% 및 무수 말레인산 단량체 4 내지 30 중량%를 공중합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제1항에 있어서,

상기 a)ⅱ)의 폴리메틸메타크릴레이트(poly(methyl methacrylate))계 수지가 메틸메타크릴레이트(methylmethacrylate)를 최소 50 중량%로 포함하는 중합체인 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제1항에 있어서,

상기 a)ⅱ)의 폴리메틸메타크릴레이트계 수지가 메틸메타크릴레이트를 단독으로 중합한 중합체이거나 메틸메타크릴레이트 적어도 50 중량%와 이와 공중합 가능한 불포화 단량체 최대 50 중량%를 공중합한 공중합체인 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제4항에 있어서,

상기 공중합 가능한 불포화 단량체가 에틸 메타크릴산(ethyl methacrylic acid), 부틸 메타크릴산(butyl methacrylic acid), 시클로헥실 메타크릴산(cyclohexyl methacrylic acid), 페닐 메타크릴산(phenyl methacrylic acid), 벤질 메타크릴산(benzyl methacrylic acid), 2-에틸헥실 메타크릴산(2-ethylhexyl methacrylic acid), 2-하이드록시에틸 메타크릴산(2-hydroxyethyl methacrylic acid), 메틸 아크릴산(methyl acrylic acid), 에틸 아크릴산(ethyl acrylic acid), 부틸 아크릴산(butyl acrylic acid), 시클로헥실 아크릴산(cyclohexyl acrylic acid), 페닐 아크릴산(phenyl acrylic acid), 벤질 아크릴산(benzyl acrylic acid), 2-에틸헥실 아크릴산(2-ethylhexyl acrylic acid), 2-하이드록시에틸 아크릴산(2-hydroxyethyl acrylic acid), 스티렌, α-메틸 스티렌, 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 페닐 말레이미드(phenyl maleimide), 및 시클로헥실 말레이미드(cyclohexyl maleimide)로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으 로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제1항에 있어서,

상기 b)ⅰ)의 평균입경이 1∼20 ㎛인 아크릴계 유기입자가 ㉠ 아크릴(acryl)계 단량체를 단독으로 중합하여 얻은 고분자량의 수지 입자, ㉡ 적어도 50 중량%의 아크릴계 단량체 및 라디칼 중합이 가능한 이중 결합을 분자내에 1 개 가지는 단량체를 중합하여 얻은 고분자량의 수지 입자, ㉢ 아크릴계 단량체 및 라디칼 중합이 가능한 이중결합을 분자내에 적어도 2 개 가지는 단량체를 중합하여 얻은 가교 수지 입자, 및 ㉣ 적어도 50 중량%의 아크릴계 단량체, 라디칼 중합이 가능한 이중 결합을 분자내에 1 개 가지는 단량체, 및 라디칼 중합이 가능한 이중 결합을 분자내에 적어도 2 개 이상 가지는 단량체를 중합하여 얻은 가교 수지 입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제1항에 있어서,

상기 b)ⅱ)의 평균입경이 0.5∼20 ㎛인 실리콘계 유기입자가 이관능 실록산(siloxane) 단위 또는 3관능 실록산 단위의 골격으로 이루어지며, 표면에 유기 관능기가 존재하는 실리콘계 유기입자인 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제1항에 있어서,

상기 b)의 광확산제가 탄산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 수산화알미늄, 실리카(silica), 유리비드, 활석(talc), 마이카(mica), 화이트 카본(white carbon), 산화마그네슘, 및 산화아연으로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 무기계 입자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제1항에 있어서,

상기 내열 광확산 수지 조성물이 자외선 안정제, 형광 증백제, 충격보강제, 대전방지제, 산화방지제, 난연제, 윤활제, 및 염료로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 내열 광확산 수지 조성물.
제1항 기재의 내열 광확산 수지 조성물이 적용된 것을 특징으로 하는 광확산판.
제10항에 있어서,

상기 광확산판이 디스플레이용 백라이트, 조명장치, 간판, 또는 유리진열장에 적용되는 것을 특징으로 하는 광확산판.