KR101653849B1 - 광학용 성형체 및 그것을 이용한 도광판 및 광 확산체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 흡습성이 낮고, 휘어짐이나 치수 변화가 적고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 내광성이 양호한 광학용 성형체, 및 이것을 이용한 도광판 및 광 확산체를 제공한다. 본 발명에 따르면, 중합 금지제가 10 ppm 미만이며 페닐아세틸렌계 화합물이 50 ppm 이하인 스티렌계 단량체를 중합 반응시킴으로써 얻어지는 스티렌계 수지를 성형하여 이루어지는 광학용 성형체, 및 이것을 이용한 도광판 및 광 확산체가 제공된다.
Description
본 발명은 광학용 성형체 및 그것을 이용한 도광판 및 광 확산체에 관한 것이다.
아크릴 수지는 투명성이 우수하기 때문에, 도광판, 확산판, 렌즈 등의 광학용 성형체로서 널리 사용되어 왔다. 또한, 최근에는, 아크릴 수지 대신에, 광학용 성형체로서는 다양한 스티렌계 수지도 제안되어 사용되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에서는 메타크릴산메틸과 스티렌계 단량체를 주성분으로 하는 공중합체로 이루어지는 수지 성형체가, 또한 특허문헌 2에서는 스티렌-(메트)아크릴산에스테르계 공중합 수지로 이루어지는 도광판이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 3 및 4에서는 방향족 비닐계 단량체와 메타크릴산메틸 단량체를 포함하는 공중합체를 포함하는 수지 조성물이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 5에는 스티렌계 중합체나 스티렌계 단량체-메타크릴산메틸 공중합체의 다층 확산판이 제안되어 있다.
아크릴 수지는 광학용 성형체로서 널리 사용되고 있지만, 흡습성이 높기 때문에, 휘어짐이나 치수 변화가 생기기 쉽다는 문제가 있다. 또한, 아크릴 수지는 성형 시의 열 분해성이 높기 때문에, 고온에서 성형하는 경우, 성형체에 외관 불량이 발생하기 쉽다는 문제가 있다.
이들 문제에 대하여, 상기한 바와 같이 다양한 스티렌계 수지가 제안되어 사용되고 있지만, 스티렌계 수지는 아크릴 수지에 비하여 투명성이나 내광성이 떨어지기 때문에, 사용에 제한이 있었다.
특히, 광학용 성형체 중에서 광선 투과 거리가 긴(이하 「장광로」) 용도에 있어서의 성형체, 예를 들면 20인치 이상의 중형 내지 대형 디스플레이의 도광판에는, 광투과율이 낮은 스티렌계 수지를 사용할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 디스플레이 광원에는 일반적으로는 형광관(FL관), 외부 전극관(EEFL관), 냉음극관(CCFL관)이 사용되고 있는데, 최근에는 LED의 기술 혁신을 배경으로, LED광에 적합한 새로운 광학용 성형체가 요망되고 있다.
본 발명의 목적은, 흡습성이 낮고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 내광성이 우수한 광학용 성형체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 액정 디스플레이용의 도광판이나 조명용의 도광판 또는 다양한 광 확산체로서 유용한 광학용 성형체, 특히 LED를 광원으로 하는 중형 내지 대형 액정 디스플레이용의 도광판으로서 유용한 도광판, 또는 조명 등의 용도에 유용한 광 확산체를 제공하는 것이다.
본 발명자는 상기한 과제에 대해서 예의 검토를 행한 결과, 중합 금지제가 적으며 페닐아세틸렌계 화합물 함량이 적은 스티렌계 단량체를 중합시킴으로써 얻어진 스티렌계 수지를 성형하여 이루어지는 광학용 성형체가, 흡습성이 낮고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 내광성이 우수하고, 또한 이 광학용 성형체가 도광판이나 광 확산체에 유용한 것을 발견하여 본 발명에 이르렀다.
본 발명에 따른 광학용 성형체는 중합 금지제가 10 ppm 미만이며 페닐아세틸렌계 화합물이 50 ppm 이하인 스티렌계 단량체를 중합 반응시킴으로써 얻어지는 스티렌계 수지를 성형하여 이루어지는 광학용 성형체이다.
본 발명에 따른 광학용 성형체, 특히 도광판 및 광 확산체는 흡습성이 낮기 때문에 휘어짐이나 치수 변화가 적고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 내광성이 양호하다. 또한, 광 확산체는 전체 광선 투과율이나 확산율도 양호하다.
<용어의 설명>
본원 명세서에 있어서, 「내지」라는 용어는 「이상」 및 「이하」를 의미한다. 예를 들면, 「A 내지 B」라는 기재는 A 이상이고 B 이하인 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 「광학용 성형체」란 예를 들면, 도광판, 확산판, 렌즈 등의 광학 용도에 이용하는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에 있어서는, (메트)아크릴산에스테르계 단량체란 아크릴산에스테르 단량체 및 메타크릴산에스테르 단량체의 총칭이다.
또한, 본 명세서에 있어서 「광 확산체」란 확산판이나 확산커버로 대표되는, 광을 확산하여 평면이나 곡면에 면발광시키는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 광학용 성형체, 특히 도광판 및 광 확산체의 실시 형태를 상세히 설명한다.
본 실시 형태에 따른 광학용 성형체는 중합 금지제가 10 ppm 미만이며 페닐아세틸렌계 화합물이 50 ppm 이하인 스티렌계 단량체를 중합 반응시킴으로써 얻어지는 스티렌계 수지를 성형하여 이루어지는 광학용 성형체이다.
상기 구성으로 이루어지는 광학용 성형체는 흡습성이 낮기 때문에 휘어짐이나 치수 변화가 적고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 내광성이 양호하다. 또한, 광 확산체는 전체 광선 투과율이나 확산율도 양호하다.
[스티렌계 수지]
스티렌계 수지는 스티렌계 단량체를 중합하여 이루어지는 중합체이다.
스티렌계 단량체로서는 스티렌, α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, 에틸스티렌, p-t-부틸스티렌 등을 들 수 있는데, 바람직하게는 스티렌이다. 이들 스티렌계 단량체는 단독이거나 2종 이상 혼합한 것일 수도 있다.
스티렌계 수지는, 스티렌계 단량체 및 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체와의 공중합체일 수도 있고, 스티렌계 단량체 및 (메트)아크릴산에스테르계 단량체를 공중합하여 이루어지는 스티렌-(메트)아크릴산에스테르계 공중합체가 바람직하다.
상기 스티렌계 수지가 스티렌-(메트)아크릴산에스테르계 공중합체인 것에 의해 내광성이 좋다는 효과를 얻을 수 있다.
(메트)아크릴산에스테르계 단량체로서는, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메트)아크릴레이트, 부틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트의 메타크릴산에스테르, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, 2-메틸헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 데실아크릴레이트 등의 아크릴산에스테르를 들 수 있는데, 특히 바람직하게는 메틸메타크릴레이트를 들 수 있다. 이들 (메트)아크릴산에스테르계 단량체는 단독이거나 2종 이상 혼합한 것이어도 지장이 없다.
스티렌계 수지 중의 스티렌계 단량체 단위의 비는 3 질량％ 이상이고, 바람직하게는 6 질량％ 내지 90 질량％, 더욱 바람직하게는 10 내지 60 질량％이다.
스티렌계 단량체 단위의 비가 3 질량％ 이상이면 광학용 성형체의 흡습성이 낮아져서 열 안정성이 양호해진다. 스티렌계 단량체 단위의 비가 6 질량％ 내지 90 질량％이면, 광학용 성형체의 흡습성이 낮아져서, 열 안정성이 양호해질 뿐만 아니라, 장광로의 광투과율의 손실이 적다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 스티렌계 수지 중의 (메트)아크릴산에스테르계 단량체 단위의 비는 97 질량％ 이하이고, 바람직하게는 10 질량％ 내지 94 질량％, 더욱 바람직하게는 40 질량％ 내지 90 질량％이다.
(메트)아크릴산에스테르계 단량체 단위의 비가 97 질량％ 이하이면, 광학용 성형체의 흡습성이 낮아져서, 열 안정성이 양호해진다. (메트)아크릴산에스테르계 단량체 단위의 비가 10 질량％ 내지 94 질량％이면, 광학용 성형체의 흡습성이 낮아져서, 열 안정성이 양호해질 뿐만 아니라, 장광로의 광투과율의 손실이 적다는 효과를 얻을 수 있다.
스티렌계 수지는, 필요에 따라서, 스티렌계 단량체 및 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 에틸렌계 불포화 단량체의 공중합체일 수도 있고, 이러한 에틸렌계 불포화 단량체로서는, 예를 들면 아크릴로니트릴, (메트)아크릴산, (메트)아크릴산염, 무수 말레산 등을 들 수 있다. 도광판의 내열성을 향상시키는 경우, 메타크릴산이나 무수 말레산이 바람직하다. 에틸렌계 불포화 단량체는 2종 이상 혼합한 것이어도 지장이 없다.
여기서, 스티렌계 수지 중의 에틸렌계 불포화 단량체 단위의 비는 35 질량％ 이하이고, 바람직하게는 25 질량％ 이하, 더욱 바람직하게는 20 질량％ 이하이다.
에틸렌계 불포화 단량체 단위의 비가 35 질량％ 이하이면, 스티렌계 수지의 특징인 저흡습성이나 성형 가공성을 잃는 일없이 내열성 등을 향상할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
(스티렌계 수지의 분자량)
스티렌계 수지의 분자량으로서는, GPC(겔 투과 크로마토그래피)로 측정되는 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량 Mw가 7 내지 45만인 것이 바람직하고, 분자량 분포(중량 평균 분자량 Mw/수 평균 분자량 Mn)은 1.7 내지 2.3인 것이 바람직하다.
Mw가 7만 이상이면 강한 성형체가 얻어지고, 45만 이하이면 사출성형 시의 가공성이 양호해진다. 또한, Mw/Mn이 1.7 이상이면 압출성형 시의 가공성이 양호해지고, 2.3 이하이면 강한 성형체를 얻을 수 있다. 또한, Mw나 Mw/Mn은 중합 시의 온도나 중합 개시제량 등으로 조정할 수 있다.
(스티렌계 수지의 광 탄성 계수)
스티렌계 수지의 광 탄성 계수는, -6×10-12 내지 6×10-12/Pa인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, -4×10-12 내지 4×10-12/Pa이다.
광 탄성 계수가 -6×10-12 내지 6×10-12/Pa인 경우에는, 도광판으로 한 경우에 휘도 불균일이 적어져서 바람직하다. 또한, 광 탄성 계수는 중합 시의 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체의 비율로 조정할 수 있다.
(스티렌계 수지의 용융 질량 유량)
스티렌계 수지의 용융 질량 유량(MFR, JIS K7210에 기초하여, 온도 200℃, 하중 49 N에서 측정한 것)는 바람직하게는 0.5 내지 30 g/10분, 더욱 바람직하게는 3 내지 20 g/10분이다.
MFR이 0.5 g/10분 이상이면 사출성형성이 양호하고, 30 g/10분 이하에서는 압출 성형성이 양호하여 바람직하다. MFR은 분자량, 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체의 종류나 중합 시의 그 비율로 조정할 수 있다.
(스티렌계 수지의 형상)
스티렌계 수지의 형상은 펠릿 형상인 것이 바람직하다. 펠릿화의 방법은 공지된 방법을 채용할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 다이스 노즐로부터 직경이 2 내지 5 mm인 스트랜드를 용융압출하고, 또한 냉각수조에 통과시켜서 냉각한 스트랜드를 길이 2 내지 4 mm로 절단함으로써 얻어진다.
여기서, 펠릿 중에 포함되는 절삭분은 300 ppm 미만인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 200 ppm이다. 절삭분이 300 ppm 미만이면, 장광로에서의 광투과율이 높아진다. 또한, 절삭분은 제조 공정 상, 펠릿 중에 1 ppm 이상 포함되는 경우가 많다.
또한, 절삭분은 예를 들면 타일러-20 메쉬의 철망체를 이용하여, 스티렌계 수지 100 g을 5분간 체로 거른 때의 철망을 통과한 절삭분량을 계측함으로써 산출할 수 있다. 절삭분량은 스트랜드 절단 조건이나 분급 등에 따라 조정할 수 있다.
스티렌계 수지 중에 잔존하는 단량체와 용제의 합계량은 1000 ppm 미만인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 800 ppm이다. 또한, 스티렌계 수지 중에 잔존하는 단량체와 용제의 양은 제조 공정 상, 10 ppm 이상 포함되는 경우가 많다.
스티렌계 수지 중에 잔존하는 단량체와 용제의 합계량이 1000 ppm 미만인 경우에는, 성형 시의 악취나 장기간 사용에 있어서의 변색을 적게 할 수 있다. 잔존하는 단량체나 잔용제는 탈휘에 있어서의 온도나 압력 조건 등으로 조정할 수 있다.
스티렌계 수지 중의 올리고머량은 특별히 제한은 없지만, 올리고머량을 감소하기 위해 다량의 중합 개시제를 첨가하면, 장광로의 광투과율이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
스티렌계 수지에는 스티렌계 수지 100 질량부에 대하여 공지된 산화 방지제, 내광 안정제, 윤활제, 가소제, 대전 방지제를 0.5 질량부 미만 첨가할 수 있는데, 특히, 도광판인 경우, 첨가하지 않는 것이 바람직하다. 상기 첨가제가 0.5 질량부 미만이면, 장광로의 광투과율의 저하가 적다.
[중합 금지제]
본 실시 형태에 따른 광학용 성형체는 스티렌계 단량체 중의 중합 금지제의 함유량이 10 ppm 미만인 것을 특징으로 한다. 중합 금지제를 10 ppm 미만으로 함으로써 장광로에서의 광투과율이 높아져서, 내광성이 양호한 것으로 된다.
또한, 중합 금지제의 함유량은 바람직하게는 5 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 1 ppm 미만이다. 중합 금지제의 함유량이 5 ppm 미만인 것에 의해, 장광로에서의 광투과율이 더욱 높아져서, 내광성이 양호한 것으로 된다는 효과를 얻을 수 있다.
중합 금지제로서는, 히드로퀴논류나 카테콜류 등을 들 수 있다.
통상, 시장에서 입수할 수 있는 스티렌계 단량체에는 10 내지 30 ppm 정도의 중합 금지제가 포함되어 있기 때문에, 제거 또는 감소시킬 필요가 있다. 제거 또는 감소시키는 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 증류나 흡착 등의 공지된 수법이 채용할 수 있다. 이 방법으로서는 감압 증류가 바람직하다.
또한, 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체를 공중합하는 경우, 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체 중의 중합 금지제도 각각 10 ppm 미만으로 하는 것이 바람직하다.
[페닐아세틸렌계 화합물]
본 실시 형태에 따른 광학용 성형체는 스티렌계 단량체 중의 페닐아세틸렌계 화합물의 함유량이 50 ppm 이하인 것을 특징으로 한다. 페닐아세틸렌계 화합물을 50 ppm 이하로 함으로써 장광로에서의 광투과율이 높아져서, 내광성이 양호한 것으로 된다.
페닐아세틸렌계 화합물의 함유량은 바람직하게는 40 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 20 ppm 미만이다. 페닐아세틸렌계 화합물의 함유량이 40 ppm 미만인 것에 의해, 또한 장광로에서의 광투과율이 높아져서, 내광성이 양호한 것으로 된다는 효과를 얻을 수 있다.
통상, 스티렌에 있어서의 페닐아세틸렌은 비점이 가까워 분리가 곤란하기 때문에, 시장에서 입수할 수 있는 스티렌에는 150 ppm 정도의 페닐아세틸렌이 포함되어 있어, 제거 또는 감소시킬 필요가 있다. 제거 또는 감소시키는 방법으로서는, 특별히 제한은 없고, 수소화 처리나 흡착 등의 공지된 수법을 채용할 수 있다. 이 방법으로서는, 수소화 촉매의 존재 하에서 행하는 수소화 처리가 바람직하다.
[중합 반응]
본 실시 형태에 따른 광학용 성형체에 사용하는 스티렌계 수지는, 중합 반응 중에서도, 특히 용액 중합에 의해 얻는 것이 바람직하다.
용액 중합의 용제로서는 공지된 용제, 예를 들면 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 헥산, 시클로헥산, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등을 사용할 수 있다.
용제의 사용량은, 사용하는 단량체의 합계 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 1 내지 70 질량부, 더욱 바람직하게는 2 내지 30 질량부이다.
용제의 사용량이 사용하는 단량체의 합계 100 질량부에 대하여 1 내지 70 질량부이면, 용액 중합에 의해 중합 시의 점도 제어가 용이할 뿐만 아니라, 공중합하는 경우, 공중합 조성 분포가 좁아져서 장광로의 광투과율의 손실이 적은 것으로 된다.
또한, 중합 반응으로서는, 특히 라디칼 용액 중합인 것이 바람직하다. 라디칼 용액 중합으로서는, 음이온 중합이나 양이온 중합, 배위 중합에 비교하여, 스티렌계 수지 중에 잔존하는 개시제나 보조제의 영향이 적고, 장광로의 광투과율이나 내광성이 높다.
(중합 개시제)
라디칼 중합 시에, 라디칼 발생원으로서, 유기 과산화물이나 아조 화합물 등공지된 중합 개시제를 첨가할 수 있다.
중합 개시제로서는, 1시간 반감기 온도가 95 내지 140℃이고, 수소 방출능이 낮고, 벤젠환을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 수소 방출능이 낮은 것은, 미세한 겔 성분이 발생하기 어렵기 때문에, 장광로의 광투과율의 손실이 적은 것으로 된다. 또한, 벤젠환을 포함하지 않는 것은, 착색 성분이 생성되기 어려워, 장광로의 광투과율의 손실이 적은 것으로 된다.
바람직한 중합 개시제의 예로서는, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)-시클로헥산, t-헥실퍼옥시이소프로필모노카보네이트, 디-t-헥실퍼옥시드 등이다.
또한, 중합 개시제의 첨가량은 단량체의 합계 100 질량부에 대하여, 0.01 내지 0.5 질량부인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 0.02 내지 0.2 질량부이다. 중합 개시제의 첨가량이 0.01 내지 0.5 질량부이면 장광로의 광투과율과 내광성이 양호한 것으로 된다.
(연쇄 이동제)
또한, 라디칼 중합 시에, n-도데실머캅탄, t-도데실머캅탄이나 2,4-디페닐-4-메틸-1-펜텐 등의 공지된 연쇄 이동제를 첨가할 수도 있다.
연쇄 이동제의 첨가량은, 바람직하게는 단량체의 합계 100 질량부에 대하여, 0.001 내지 0.5 질량부, 더욱 바람직하게는 0.005 내지 0.2 질량부이다. 연쇄 이동제의 첨가량이 0.001 내지 0.5 질량부이면 장광로에서의 광투과율이 높아져서 내광성이 양호한 것으로 된다.
스티렌계 수지의 중합 시에 있어서의 중합 온도는 바람직하게는 90 내지 180℃, 더욱 바람직하게는 95 내지 170℃이다. 90 내지 180℃이면 장광로의 광투과율과 내광성이 양호한 것으로 된다.
(용존 산소의 제거)
본 실시 형태에 따른 광학용 성형체에 사용하는 스티렌계 단량체 및 용제는, 용존 산소를 제거한 후에 중합에 제공하는 것이 바람직하다. 용존 산소를 제거하는 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 질소 가스를 사용하여 버블링 처리하는 방법 등을 채용할 수 있다.
용존 산소를 제거하면, 성형체의 색이 무색으로서 광학 용도에 대하여 양호한 것으로 되는 경우가 있다. 또한, 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체를 공중합하는 경우, 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체의 용존 산소도 제거한 후에 중합에 제공하는 것이 바람직하다.
(이물의 제거)
또한, 본 실시 형태에 따른 광학용 성형체에 사용하는 스티렌계 단량체 및 용제는 이물을 제거한 후에 중합에 제공하는 것이 바람직하다. 이물을 제거하는 방법으로서는 특별히 제한은 없고, 필터로 여과하는 방법 등을 채용할 수 있다.
이물을 제거하면, 장광로의 광투과율이 높아지는 경우가 있다. 또한, 스티렌계 단량체와 공중합 가능한 단량체를 공중합하는 경우, 스티렌계 수지와 공중합 가능한 단량체의 이물도 제거한 후에 중합에 제공하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 스티렌계 수지에 있어서는, 스티렌계 수지를 사출성형법, 압출성형법, 용제 캐스팅법 등 공지된 방법으로 성형하여 광학용 성형체로 할 수 있다. 특히, 사출성형법 또는 압출성형법이 바람직하다.
성형 조건에는 특별히 제한은 없지만, 200 내지 300℃에서 성형하는 것이 바람직하다.
[도광판]
본 실시 형태에 따른 광학용 성형체의 용도로서는, 도광판, 확산판, 렌즈 등을 들 수 있다. 특히, 본 실시 형태에 따른 광학용 성형체는 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 특히 400 nm 이상의 파장의 광에 대한 내광성이 양호하기 때문에, 액정 디스플레이용의 도광판이나 조명용의 도광판으로서 유용하고, 특히, LED를 광원으로 하는 중형 내지 대형 액정 디스플레이용의 도광판으로서 유용하다.
본 실시 형태의 도광판의 두께는, 바람직하게는 0.3 내지 8 mm, 더욱 바람직하게는 0.4 내지 5 mm이다. 이러한 두께로 이루어지는 도광판은 20인치 이상의 중형 내지 대형 디스플레이용의 도광판으로서 충분히 광을 도입할 수 있고, 또한 취급하는 데에 있어서 충분한 강성을 갖는다는 점에서 효과가 있다.
본 실시 형태에 따른 도광판에는, 본 실시 형태의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 그 밖의 성분으로서 가교 아크릴계 입자, 가교 스티렌계 입자, 실록산 수지 입자 등의 유기계 광 확산제, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화티탄 등의 무기계 광 확산제를 배합할 수 있다.
[광 확산체]
또한, 본 실시 형태에 따른 광학용 성형체의 용도로서 광 확산체인 경우에도, 전체 광선 투과율(또는 광투과율)이나 확산율 등의 광학 물성이 양호한 것으로 된다. 그 때문에, 조명 등 다양한 용도에 이용되는 광 확산체로서 유용하다.
광 확산체로서 광을 확산시키는 방법으로서, 광 확산제를 이겨서 속에 넣는 방법이나, 표면에의 부형에 의한 방법, 광 확산제의 표면에의 도포 등 다양한 방법을 채용할 수 있다.
광 확산제로서, 가교 아크릴계 입자, 가교 스티렌계 입자, 실록산 수지 입자 등의 유기계 광 확산제, 황산바륨, 탄산칼슘, 산화티탄 등의 무기계 광 확산제를 이용할 수 있다. 가교 아크릴계 입자나 가교 스티렌계 입자, 실록산 수지 입자, 탄산칼슘이, 광 확산체로 했을 때에, 전체 광선 투과율이나 확산율 등의 광학 물성의 균형이 좋아 바람직하다.
광 확산체 내의 광 확산제의 함유량에 특별히 제한은 없지만, 0.1 질량％ 이상, 10 질량％ 이하의 범위에서 함유하면, 전체 광선 투과율과 확산율 각각이 또는 양쪽의 균형이 우수한 광 확산체를 얻을 수 있다. 광 확산제를 0.1 질량％ 이상 함유함으로써 높은 확산 성능을 갖게 할 수 있고, 10 질량％ 이하로 함으로써 전체 광선 투과율의 저하가 적다.
광 확산체 내에 광 확산제를 함유시키는 수단으로서, 압출 성형 등의 공지된 수법을 채용할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 광 확산체에는 스티렌계 수지 100 질량부에 대하여, 공지된 산화 방지제, 내광 안정제, 윤활제, 가소제, 대전 방지제, 형광증백제, 형광 재료, 축광 재료를 0.5 질량부 미만 첨가할 수 있다. 상기 첨가제가 0.5 질량부 미만이면, 전체 광선 투과율(또는 광투과율)이나 확산율 등의 광학 물성의 저하가 작다.
〈작용 효과〉
이하, 상기 실시 형태에 따른 광학용 성형체, 특히 도광판 및 광 확산체의 작용 효과에 대해서 설명한다.
상기 실시 형태에 따른 광학용 성형체는 중합 금지제가 10 ppm 미만이며 페닐아세틸렌계 화합물이 50 ppm 이하인 스티렌계 단량체를 중합 반응시킴으로써 얻어지는 스티렌계 수지를 성형하여 이루어지는 광학용 성형체이다.
상기 실시 형태에 따른 광학용 성형체는 흡습성이 낮기 때문에 휘어짐이나 치수 변화가 적고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 내광성이 양호하다.
특히, 상기 스티렌계 수지가 스티렌-(메트)아크릴산에스테르계 공중합체인 것에 의해, 휘어짐이나 치수 변화, 장광로에서의 광투과율, 내광성의 균형이 더욱 양호해진다는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 중합 반응이 라디칼 용액 중합 반응인 것에 의해, 스티렌계 수지 중에 잔존하는 개시제나 보조제의 영향이 적고, 장광로의 광투과율이나 내광성이 높아진다는 효과를 얻을 수 있다.
상기 실시 형태에 따른 광학용 성형체는 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 특히, 400 nm 이상의 파장의 광에 대한 내광성이 양호하기 때문에, 액정 디스플레이용의 도광판이나 조명용의 도광판으로서 유용하고, 특히, LED를 광원으로 하는 중형 내지 대형 액정 디스플레이용의 도광판으로서 유용하다.
또한, 상기 실시 형태에 따른 광학용 성형체는 전체 광선 투과율(또는 광투과율)이나 확산율 등의 광학 물성도 양호한 것으로 된다. 그 때문에, 조명 등 다양한 용도에 이용되는 광 확산체로서 유용하다.
이상, 본 발명에 따른 광학용 성형체, 특히 도광판 및 광 확산체에 대해서 실시 형태를 예를 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
예를 들면, 본 발명에 따른 광학용 성형체는 휘어짐이나 치수 변화가 적기 때문에, 중형 내지 대형 디스플레이뿐만 아니라, 정밀한 크기 조정이 요구되는 소형의 디스플레이에도 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 디스플레이 이외의 조명 기구나 표시 기구 용도에도 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광학용 성형체는 다음 공정을 포함하는 제조 방법에 의해서 얻어질 수도 있다.
스티렌계 단량체를 준비하는 공정과, 스티렌계 단량체에 포함되는 중합 금지제를 10 ppm 미만으로 감소시키는 공정과, 스티렌계 단량체에 포함되는 페닐아세틸렌계 화합물을 50 ppm 이하로 감소시키는 공정과, 스티렌계 단량체를 중합 반응시켜 스티렌계 수지를 얻는 중합 반응 공정과, 스티렌계 수지를 성형하는 성형 공정을 포함하는 광학용 성형체의 제조 방법.
상기 제조 방법에 의해서 얻어지는 광학용 성형체는 흡습성이 낮기 때문에 휘어짐이나 치수 변화가 적고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 내광성이 양호하다.
[실시예]
이하, 본 발명에 따른 광학용 성형체, 특히 도광판 및 광 확산체의 상세한 내용에 대해서 실시예를 이용하여 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[스티렌계 단량체]
우선, 실시예 및 비교예에서 이용하는 스티렌계 단량체에 대해서 설명한다.
(스티렌-1)
공업적인 스티렌을 준비한 바, 중합 금지제로서 4-t-부틸카테콜이 12 ppm, 불순물로서 페닐아세틸렌이 130 ppm 포함되어 있는 것을 알 수 있었다. 이 공업적인 스티렌을 수소화 촉매의 존재 하에서 수소화 처리하여, 함유하는 페닐아세틸렌을 선택적으로 수소화하고, 그 후 감압 증류하여, 4-t-부틸카테콜이 0.1 ppm 미만이고, 페닐아세틸렌이 10 ppm 포함되는 스티렌-1을 얻었다.
(스티렌-2)
스티렌-1에 4-t-부틸카테콜을 첨가하여, 4-t-부틸카테콜이 7 ppm 포함되는 스티렌-2를 얻었다.
(스티렌-3)
스티렌-1에 4-t-부틸카테콜을 첨가하여, 4-t-부틸카테콜이 12 ppm 포함되는 스티렌-3을 얻었다.
(스티렌-4)
스티렌-1에 페닐아세틸렌을 첨가하여, 페닐아세틸렌이 43 ppm 포함되는 스티렌-4를 얻었다.
(스티렌-5)
스티렌-1에 페닐아세틸렌을 첨가하여, 페닐아세틸렌이 130 ppm 포함되는 스티렌-5를 얻었다.
[(메트)아크릴산에스테르계 단량체]
(MMA-1)
다음으로, (메트)아크릴산에스테르계 단량체에 대해서 설명한다.
공업적인 메타크릴산메틸을 준비한 바, 중합 금지제로서 토파놀이 5 ppm 포함되는 것을 알 수 있었다. 이것을 MMA-1로 한다.
[실시예 1]
상기 스티렌-1을 52 질량부, 상기 MMA-1을 48 질량부, 용제로서 에틸벤젠을 12 질량부 혼합하고, 질소로 1시간 버블링하여 용존 산소를 제거한 후, 상청액을 1 ㎛의 필터로 여과하여 원료 용액으로 하였다.
그리고, 교반기가 있는 용적 약 5 리터의 제1 완전 혼합형 반응기, 용적 약 15 리터의 제2 완전 혼합형 반응기, 용적 약 40 리터의 탑식 플러그플로우형 반응기, 예열기가 있는 탈휘조를 직렬로 접속하여 구성하였다.
원료 용액에 1,1-디(t-헥실퍼옥시)-시클로헥산(닛본 유시사 제조의 퍼헥사 HC) 0.03 질량부, n-도데실머캅탄(카오사 제조의 티오알코올 20) 0.015 질량부를 혼합하고, 시간당 6 kg으로 온도 95℃로 제어한 제1 완전 혼합형 반응기에 도입하였다.
또한, 제1 완전 혼합형 반응기의 교반기의 회전 속도는 300 rpm에서 실시하였다. 제1 완전 혼합형 반응기로부터 반응액을 연속적으로 추출하고, 온도 125℃로 제어한 제2 완전 혼합형 반응기에 도입하였다.
또한, 제2 완전 혼합형 반응기의 교반기의 회전 속도는 180 rpm에서 실시하였다. 제2 완전 혼합형 반응기로부터 반응액을 연속적으로 추출하여, 흐름의 방향으로 향해서 온도 125℃부터 160℃의 경사가 생기도록 조정한 탑식 플러그플로우형 반응기에 도입하였다.
이 반응액을 예열기로 가온하면서, 온도 240℃에서 압력 1.0 kPa로 제어한 탈휘조에 도입하여, 용제나 미반응 단량체 등의 휘발분을 제거하였다.
그리고, 이 수지액을 기어 펌프로 추출하여 스트랜드형으로 압출하고, 냉각하면서 절단함으로써 펠릿 형상의 스티렌계 수지를 얻었다. 또한, 펠릿 중에 포함되는 미분은 분급에 의해 제거하였다.
얻어진 스티렌계 수지는 Mw=18만, Mw/Mn=1.8이고, 스티렌계 수지 중에 잔존하는 단량체와 용제의 합계량이 1000 ppm 미만, 절삭분 300 ppm 미만인 것을 확인하였다.
또한, 절삭분은 타일러-20메쉬의 철망체를 이용하여, 스티렌계 수지 100 g을 5분간 체로 거른 때의 철망을 통과한 절삭분량을 계측함으로써 산출하였다.
펠릿을 전동 사출성형기 (주)닛본 세이꼬우쇼사 제조의 J350 ELIII에 의해, 성형 온도 270℃에서 세로 292.5 mm, 가로 220 mm, 두께 2 mm의 성형체를 얻었다. 얻어진 성형체의 광학 특성 평가를 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
스티렌-1을 40 질량부, MMA-1을 60 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
스티렌-1을 11 질량부, MMA-1을 89 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
스티렌-1을 100 질량부, MMA-1을 0 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 5]
스티렌-1 대신에, 스티렌-2를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[실시예 6]
스티렌-1 대신에, 스티렌-4를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
또한, 상기 성형체의 특성 평가는 하기의 방법에 의해 행하였다.
(1) 중합 금지제(4-t-부틸카테콜)
시료에 수산화나트륨을 가하여 교반하고, 착색한 액을 분광광도계로 흡광도를 측정(파장 486 nm)하고, 미리 작성하여 둔 검량선으로부터 농도를 산출하였다.
(2) 잔존 단량체, 잔존 용제, 페닐아세틸렌
하기에 기재된 GC 측정 조건으로 측정하였다.
장치명: 시마즈 세이사꾸쇼사 제조의 GC12A FID 검출기
칼럼: 유리 칼럼 φ3 mm×3 m
충전제: 폴리에틸렌글리콜
캐리어: 질소
온도: 칼럼 115℃, 주입구 220℃
시료 펠릿 0.5 g, 시클로펜탄 0.001 g, N,N-디메틸포름아미드를 용해시키고, 시클로펜탄을 내부표준으로 하여 측정하였다.
(3) 흡습성
성형한 플레이트를 이용하여, JIS K7209에 기초하여, A법으로 포화 흡수율(단위: ％)을 구하였다. 1.5％ 미만을 합격으로 하였다.
(4) 헤이즈
성형한 플레이트의 2 mm 두께부를, JIS K7105에 기초하여, 헤이즈미터(닛본 덴쇼꾸 고교사 제조의 NDH2000)를 이용하여 헤이즈(단위: ％)를 측정하였다. 0.3％ 미만을 합격으로 하였다.
(5) 장광로의 투명성(광투과율)
성형한 플레이트의 단부면을 메가로테크니카(주)사 제조의 게이트 가공기 GCPB를 이용하여 연마하였다. 닛본 덴쇼꾸 고교(주)사 제조의 장광로 측정기 ASA-300A를 이용하여, 연마한 면을 수직으로 투과하는 광의 투과율(단위: ％)을 측정하였다.
(6) 굴절률
성형한 플레이트의 2 mm 두께부를 아베 굴절계((주)아타고사 제조의 아베 굴절계 2-T)를 이용하여 굴절률을 측정하였다.
(7) 반사율
하기 식을 이용하여, (6)에서 측정한 굴절률을 이용하여, 반사율(단위: ％)을 산출하였다.
(8) 장광로의 투명 손실률
하기 식을 이용하여, (5)에서 측정한 장광로의 광투과율과, (7)에서 산출한 반사율을 이용하여, 투명 손실률(단위: ％)을 산출하였다. 또한, 반사율을 2배하고 있는 것은, 입광면과 출광면의 2면을 나타낸다. 8％ 미만을 합격으로 하였다.
(9) 내광성
IKG사 제조의 단축 압출기 PMS40을 이용하여, 실린더 온도 230℃의 조건으로, 미츠비시레이온(주)사 제조의 PMMA VH5, 시바 스페셜티 케미컬즈(주)사 제조의 자외선 흡수제 티누빈(Tinuvin) P, 클라리안트재팬(주)사 제조의 광 안정제 호스타빈(Hostavin) PR-25를 99:0.5:0.5의 질량비로 용융혼련하여 자외광 필터용 수지를 얻었다. 이 수지를 전동 사출성형기(주) 닛본 세이꼬우쇼사 제조의 J350 ELIII에 의해, 성형 온도 270℃에서 세로 292.5 mm, 가로 220 mm, 두께 2 mm의 자외광 필터를 얻었다. 이 자외광 필터는 파장이 400 nm 미만인 광은 거의 투과하지 않는 것을 확인하였다.
실시예·비교예에서 얻은 스티렌계 수지의 성형체와 자외광 필터를 중첩하고, 아틀라스사 제조의 웨더-오-미터 Ci65A를 이용하여, 온도 63℃, 조사 강도 0.35 W/m2(340 nm에서의 강도)의 조건으로 자외광 필터측으로부터 크세논 광원의 광을 200시간 조사하였다. 즉, 스티렌계 수지의 성형체에는 자외광 필터를 투과한 400 nm 이상의 광이 닿도록 하였다. 광 조사한 성형체의 2 mm부에서의 b값(단위: -)를 닛본 덴쇼꾸 고교(주)사 제조의 색차계 Σ80을 이용하여, JIS K7105에 준거하여 측정하여, 하기의 식에 의해 Δb를 산출하였다. Δb가 1 미만을 합격으로 하였다.
Δb=200 시간 조사 후의 b값-조사 전의 b값
표 1을 보면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 광학용 성형체는 흡습성이 낮고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 내광성이 양호하였다.
[비교예 1]
스티렌-1을 0 질량부, MMA-1을 100 질량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
스티렌-1 대신에, 스티렌-3을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
스티렌-1 대신에, 스티렌-5를 이용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 행하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
〈고찰〉
본 발명에 따른 실시예의 광학용 성형체는 흡습성이 낮기 때문에 휘어짐이나 치수 변화가 적고, 장광로에서의 광투과율의 손실이 적고, 400 nm 이상의 내광성이 양호하였다.
비교예 1에서는 아크릴 수지만을 사용하고 있기 때문에, 현저하게 흡습성이 높다.
또한, 비교예 2에서는 장광로의 광투과율이 낮고, 장광로의 광투과율 손실이 크다. 게다가, Δb의 값이 커서 내광성이 나쁜 것을 알 수 있다. 이것은, 중합 금지제의 함유량이 10 ppm 이상이기 때문이라고 생각된다.
또한, 비교예 3에서는 장광로의 투명 손실이 크고, 특히, Δb의 값이 현저하게 커서 내광성이 나쁜 것을 알 수 있다. 이것은, 페닐아세틸렌계 화합물의 함유량이 50 ppm 이상이기 때문이라고 생각된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 광학용 성형체는 흡습성이 낮기 때문에 휘어짐이나 치수 변화가 적고, 장광로에서의 광투과율이 높고, 내광성이 양호하다.
또한, 본 발명에 따른 광학용 성형체를 도광판으로서 이용한 경우, 액정 디스플레이용의 도광판이나 조명용의 도광판으로서 유용하고, 특히, 400 nm 이상의 파장의 광에 대한 내광성이 양호하기 때문에, LED를 광원으로 하는 중형 내지 대형 액정 디스플레이용의 도광판으로서 유용하다.
[광 확산체]
본 발명에 따른 광 확산체의 상세한 내용에 대해서, 실시예를 이용하여 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[스티렌계 수지]
실시예 및 비교예에서 이용하는 스티렌계 수지에 대해서 설명한다.
실시예 1의 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 1이라 칭한다. 실시예 2의 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 2라 칭한다. 실시예 3의 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 3이라 칭한다. 실시예 4의 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 4라 칭한다.
스티렌 2를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 5라 칭한다. 스티렌 2를 이용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 6이라 칭한다. 스티렌 2를 이용하여 실시예 3과 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 7이라 칭한다. 스티렌 2를 이용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 8이라 칭한다.
스티렌 3을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 9라 칭한다. 스티렌 3을 이용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 10이라 칭한다. 스티렌 3을 이용하여 실시예 3과 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 11이라 칭한다. 스티렌 3을 이용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 12라 칭한다.
스티렌 4를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 13이라 칭한다. 스티렌 4를 이용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 14라 칭한다. 스티렌 4를 이용하여 실시예 3과 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 15라 칭한다. 스티렌 4를 이용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 16이라 칭한다.
스티렌 5를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 17이라 칭한다. 스티렌 5를 이용하여 실시예 2와 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 18이라 칭한다. 스티렌 5를 이용하여 실시예 3과 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 19라 칭한다. 스티렌 5를 이용하여 실시예 4와 동일한 방법으로 얻은 스티렌계 수지를 스티렌계 수지 20이라 칭한다.
[실시예 7]
도시바 기카이(주) 제조, 이축 압출기 TEM-35B를 이용하여, 선단 온도 230℃의 조건으로 스티렌계 수지 1을 96 질량％, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)를 4 질량％의 혼합비가 되도록 혼련 혼합하여 펠릿 형상의 수지 조성물을 얻었다. 이 펠릿 형상의 수지 조성물을 (주)닛본 세이꼬우쇼 제조의 사출성형기 J140 AD-180H를 이용하여, 실린더 온도 230℃, 금형 온도 60℃의 조건으로 성형하여, 세로 90 mm, 가로 90 mm, 두께 2 mm의 성형체를 얻었다.
[실시예 8]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 1, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 9]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 1을 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 10]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 2, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 11]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 2, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 12]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 2를 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 13]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 3, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 14]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 3, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 15]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 4, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 16]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 5, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 17]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 5, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 18]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 5를 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 19]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 6, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 20]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 6, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 21]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 6을 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 22]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 7, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 23]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 7, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 24]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 8, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 25]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 13, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 26]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 13, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 27]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 13을 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 28]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 14, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 29]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 14, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 30]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 14를 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 31]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 15, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 32]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 15, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[실시예 33]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 16, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 4]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 9, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 5]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 9, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 6]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 9를 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 7]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 10, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 8]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 10, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 9]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 10을 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 10]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 11, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 11]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 11, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 12]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 12, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 13]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 17, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 14]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 17, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 15]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 17을 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 16]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 18, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 17]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 18, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 18]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 18을 98 질량％, 광 확산제로서 모멘티브 퍼포먼스 머터리얼즈사 제조의 실록산 수지 입자(제품명: 토스펄 120)를 2 질량％ 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 19]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 19, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 스티렌 입자(제품명: 테크폴리머 SBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 20]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 19, 광 확산제로서 곤뽄 토꾸슈 가가꾸(주) 제조의 탄산칼슘(제품명: 루미펄 DSN-7)을 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
[비교예 21]
스티렌계 수지로서 스티렌계 수지 20, 광 확산제로서 세키스이 플라스틱(주) 제조의 가교 아크릴 입자(제품명: 테크폴리머 MBX-8)를 이용한 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 행하였다.
실시예 7 내지 실시예 33 및 비교예 4 내지 비교예 21의 각 성형체에 대해서 이하의 평가를 행하였다.
(10) 전체 광선 투과율, 헤이즈
JIS K7105에 기초하여, 헤이즈미터(닛본 덴쇼꾸 고교사 제조, NDH5000)를 이용하여 성형체의 전체 광선 투과율 및 헤이즈(단위: ％)를 측정하였다.
(11) 확산율
변각 광도계(닛본 덴쇼꾸 고교사 제조, GC5000L)를 이용하여, 성형체의 각 각도에 있어서의 광투과율을 측정하였다. 특정한 각도에 있어서의 광투과율의 수치를 이용하여 이하의 식으로 정의되는 확산율(％)을 계산하였다(확산율: JIS Z8113 번호 04100).
(12) 조도의 분산
조도계(도꾜 옵티컬 제조, IM-3)를 이용하여 JIS C7612에 기초하여, 이하에 나타내는 방법으로 조도 측정을 하였다. 조명에 부착된 성형체로부터의 수직 거리가 1 m인 수평면에 있어서의 조도 분포로, 반값폭(단위:cm)을 조도의 분산으로 하였다.
[조도 측정 방법]
LED 조명(도시바 라이테크 제조, 미지트 리플렉터형, LEL-SL5N-F 40W)에 비치된 커버를 벗기고, 각 성형체를 첩부하였다(LED칩과 성형체의 거리는 8 mm). 이것을 암소에서 점등하고, 30분 이상 방치하여 광원을 안정시킨 후, 소정의 장소의 조도를 측정하였다.
(13) 내광성
시험품에 실시예 7 내지 실시예 33 및 비교예 4 내지 비교예 21의 각 성형체를 이용한 것 이외에는 「(9) 내광성」시험과 동일하게 행하였다.
이상의 실시예 및 비교예의 결과를 표 2 내지 표 6에 나타내었다.
〈고찰〉
표 2 내지 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 광학용 성형체는 전체 광선 투과율이나 확산율이 양호하고, 400 nm 이상의 내광성이 양호하였다.
비교예에서 확산율이 낮아져 있는 것은, 금지제의 양이 10 ppm 이상, 또는 페닐아세틸렌계 화합물의 양이 50 ppm 이상이기 때문이라고 생각된다. 내광성을 나타내는 Δb값이 비교예에서 큰 것은, 중합 금지제의 양이 10 ppm 이상이고, 페닐아세틸렌계 화합물의 함유량이 50 ppm 이상이기 때문이라고 생각된다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 광 확산체는 전체 광선 투과율이나 확산율이 양호하고, 내광성이 양호하다. 따라서, 조명 등 다양한 용도에 이용되는 광 확산체로서 유용하다.
또한, 400 nm 이상의 파장의 광에 대한 내광성이 양호하기 때문에, LED를 광원으로서 이용한 광 확산체(확산판이나 확산커버 등)로서도 유용하다.
Claims (6)
- 중합 금지제가 10 ppm 미만이며 페닐아세틸렌계 화합물이 50 ppm 이하인 스티렌계 단량체를 중합 반응시킴으로써 얻어지는 스티렌계 수지를 성형하여 이루어지는 광학용 성형체.
- 제1항에 있어서, 상기 스티렌계 수지가 스티렌-(메트)아크릴산에스테르계 공중합체인 광학용 성형체.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중합 반응이 라디칼 용액 중합 반응인 광학용 성형체.
- 제1항 또는 제2항에 기재된 광학용 성형체를 이용한 도광판.
- 제1항 또는 제2항에 기재된 광학용 성형체를 이용한 광 확산체.
- 제5항에 있어서, 가교 아크릴계 입자, 가교 스티렌계 입자, 실록산 수지 입자, 탄산칼슘의 군에서 선택되는 적어도 1종의 광 확산제를 0.1 질량％ 이상 10 질량％ 이하 포함하는 광 확산체.
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