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KR101842858B1 - 도광판용 메타크릴레이트 공중합체 및 이를 이용한 도광판 - Google Patents

도광판용 메타크릴레이트 공중합체 및 이를 이용한 도광판 Download PDF

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KR101842858B1
KR101842858B1 KR1020160145720A KR20160145720A KR101842858B1 KR 101842858 B1 KR101842858 B1 KR 101842858B1 KR 1020160145720 A KR1020160145720 A KR 1020160145720A KR 20160145720 A KR20160145720 A KR 20160145720A KR 101842858 B1 KR101842858 B1 KR 101842858B1
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KR
South Korea
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guide plate
light guide
methacrylate copolymer
weight
methylstyrene
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박성일
전성장
박상석
이철
전은진
나상업
Original Assignee
엘지엠엠에이 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 LED 광원이 장착된 액정 디스플레이용 백 라이트를 구성하는 도광판을 제조하기 위해 사용되는 메타크릴레이트 공중합체에 관한 발명으로, 내열성이 우수하며, 흡습성이 낮고, 고온고습 팽창율이 낮아 박막의 도광판에 적용이 가능한 메타크릴레이트 공중합체 및 이를 이용한 도광판에 관한 발명이다.

Description

도광판용 메타크릴레이트 공중합체 및 이를 이용한 도광판{METHACRYLATE COPOLYMER FOR LIGHT GUIDE PLATE AND LIGHT GUIDE PLATE USING THEREOF}
본 발명은 LED 광원이 장착된 액정 디스플레이용 백 라이트를 구성하는 도광판을 제조하기 위해 사용되는 메타크릴레이트 공중합체에 관한 발명으로, 내열성이 우수하며, 흡습성이 낮고, 고온고습 팽창율이 낮아 박막의 도광판에 적용이 가능한 메타크릴레이트 공중합체 및 이를 이용한 도광판에 관한 발명이다.
도광판은 각종 액정 디스플레이에 사용되며, 도광판의 배면에 배치된 광원으로부터의 광을 가이드하여 액정 디스플레이 표면으로 보내는 역할을 하는 광학부재로서 알려져 있다.
최근에, 액정 디스플레이에 대한 광원으로서 LED(발광 다이오드) 어레이가 사용되고 있다. LED 광원이 이용되는 경우, LED의 발열로 인해 디스플레이 내부의 온도가 높아져서 도광판이 장시간 고온에 노출된다.
이러한 이유로, 도광판에는 내열, 내습성이 요구되고 있으며, 이러한 내습성을 위해 메틸메타크릴레이트와 다양한 종류의 단량체를 공중합하는 연구가 진행되고 있으며, 그 중에서 내습성을 향상시키기 위해 스티렌(styrene)을 공단량체로 사용할 수 있음이 알려졌다. 그러나 최근 디스플레이가 박막화 됨에 따라 도광판의 두께가 얇아지고 있으며, 더욱 얇은 두께에서도 내열성을 유지하기 위해서는 기존의 수지에 비하여 내열성이 더욱 향상된 메타크릴계 수지가 요구되고 있다.
또한 도광판을 제조하는 공정 및 이송 중 발생할 수 있는 고온고습 조건에서 변형이 일어나지 않는 물성이 요구되고 있다.
본 발명은 LED 광원이 장착된 액정 디스플레이용 백 라이트를 구성하는 도광판을 제조하기 위한 메타크릴레이트 공중합체를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 박막의 도광판에 적용가능하도록 내열성이 더욱 향상되며, 흡습성이 낮고, 고온고습 팽창율이 낮은 메타크릴레이트 공중합체를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 메타크릴레이트 공중합체를 사용하여 광학 물성이 우수하며, 내열성이 우수하고, 흡습성이 낮고, 고온고습 팽창율이 낮은 도광판을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 메틸메타크릴레이트, 스티렌 및 공단량체의 공중합체로써,
상기 공단량체는 a-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌 및 p-메톡시스티렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 방향족 비닐 화합물;
하기 화학식 1로 표시되는 산 무수물계 단량체;
[화학식 1]
Figure 112016107517259-pat00001
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
N-페닐 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-부틸 말레이미드 및 N-시클로헥실 말레이미드에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 이미드계 화합물;로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,
유리전이온도가 110 ℃이상이고, KS M ISO 62에 따른 수분흡습율이 0.2%이하인 도광판용 메타크릴레이트 공중합체에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 도광판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 도광판용 메타크릴레이트 공중합체는 연속 벌크중합으로 제조되어 광학물성이 우수할 뿐만 아니라, 유리전이온도가 110 ℃이상으로 내열성이 우수하고, 고온고습 조건에서의 팽창율이 낮아 LED광원이 장착된 액정 디스플레이에 적용이 가능하며, 박막의 도광판을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 도광판용 메타크릴레이트 공중합체를 이용한 도광판은 팽창과 휨이 적으며 치수 안정성이 뛰어난 효과가 있다.
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.
본 발명의 발명자들은 기존의 도광판에 사용되던 아크릴계 중합체로는 박막의 도광판을 제조 시 LED 광원의 고온에 의해 변형이 발생하는 문제를 해소하기 위하여 연구한 결과, 메틸메타크릴레이트, 스티렌과 함께 본 발명의 특정의 공단량체를 사용하여 연속 벌크중합으로 제조함으로써, 광학 물성 즉, 장광투과율이 85%이상으로 도광판에서 요구되는 물성을 만족할 수 있으며, 60℃, 90%RH에서 24시간 후 측정된 고온고습 팽창율이 0.3%이하인 물성을 만족할 수 있고, 유리전이 온도가 110 ℃이상으로 내열성이 더욱 향상될 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태는 메틸메타크릴레이트, 스티렌 및 공단량체의 공중합체로써,
상기 공단량체는 a-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌 및 p-메톡시스티렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 방향족 비닐 화합물;
하기 화학식 1로 표시되는 산 무수물계 단량체;
[화학식 1]
Figure 112016107517259-pat00002
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
N-페닐 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-부틸 말레이미드 및 N-시클로헥실 말레이미드에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 이미드계 화합물;로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,
유리전이온도가 110 ℃이상이고, KS M ISO 62에 따른 수분흡습율이 0.2%이하인 도광판용 메타크릴레이트 공중합체이다.
본 발명의 일 양태에서 상기 메타크릴레이트 공중합체는 메틸메타크릴레이트 65 ~ 80 중량%, 스티렌 15 ~ 25 중량% 및 공단량체 5 ~ 10 중량%를 포함하는 공중합체인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서 상기 메타크릴레이트 공중합체는 연속 벌크중합으로 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서 상기 메타크릴레이트 공중합체는 중합 전환율이 40 ~ 55%인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서 상기 메타크릴레이트 공중합체는 중량평균분자량이 110,000 ~ 150,000 g/mol인 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서 상기 메타크릴레이트 공중합체는 230℃, 3.8kg에서 측정된 용융지수가 7 ~ 15 g/10분인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 도광판이다.
본 발명의 도광판의 일 양태에서 상기 도광판은 LED광원이 장착된 액정 디스플레이에 사용되는 것일 수 있다.
본 발명의 도광판의 일 양태에서 상기 도광판은 ISO 13468-1에 따른 장광투과율이 85% 이상인 것일 수 있다.
본 발명의 도광판의 일 양태에서 상기 도광판은 60℃, 90%RH에서 24시간 후 측정된 고온고습 팽창율이 0.3%이하인 것일 수 있다.
이하는 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 양태에서 상기 메타크릴레이트 공중합체는 메틸메타크릴레이트와 스티렌 및 공단량체의 조합에 특징이 있으며, 이때, 메틸메타크릴레이트 65 ~ 80 중량%, 스티렌 15 ~ 25 중량% 및 공단량체 5 ~ 10 중량%를 공중합하는 것이 바람직하다.
메틸메타크릴레이트의 함량이 65 ~ 80 중량%를 사용함으로써 광학특성이 우수하여 성형성이 우수한 도광판을 제공할 수 있으며, 스티렌의 함량이 15 ~ 25 중량%의 범위에서 내습성이 향상된 공중합체를 제공할 수 있다. 상기 공단량체는 내열성을 더욱 향상시키기 위하여 공중합체의 유리전이 온도를 높이고, 흡습성을 낮추고, 고온고습 팽창율을 낮추기 위하여 첨가되는 것으로 그 함량은 5 ~ 10 중량%인 범위에서 상기 물성을 모두 만족할 수 있으므로 바람직하다. 상기 공단량체는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용하는 것이 가능하며, 혼합하여 사용하는 경우에도 사용되는 공단량체들의 총 함량이 5 ~ 10 중량%를 만족하는 것이 광학물성을 저하시키지 않으므로 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서 상기 공단량체로는 a-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌 및 p-메톡시스티렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 방향족 비닐 화합물;
하기 화학식 1로 표시되는 산 무수물계 단량체;
[화학식 1]
Figure 112016107517259-pat00003
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
N-페닐 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-부틸 말레이미드 및 N-시클로헥실 말레이미드에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 이미드계 화합물;로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 공단량체를 사용함으로써, 유리전이온도가 110 ℃이상, 더욱 구체적으로 110 ~ 120 ℃의 물성을 만족할 수 있으며, 공단량체를 사용하지 않는 경우에 비하여 유리전이 온도가 5 ℃이상 향상되는 효과가 있다. 또한, KS M ISO 62에 따른 수분흡습율이 0.2%이하인 물성을 만족할 수 있으며, 이에 따라 박막의 도광판 제조 시 60℃, 90%RH에서 24시간 후 측정된 고온고습 팽창율이 0.3%이하인 물성을 달성할 수 있다.
또한, 상기 공단량체 중 수분흡습율을 더욱 낮추고, 고온고습팽창율을 더욱 낮추며, 유리전이온도를 더욱 높이기 위한 관점에서, a-메틸스티렌, 무수말레산, N-시클로헥실 말레이미드에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 공단량체를 혼합하여 사용하는 경우, 각각의 단량체를 1 : 10 ~ 10 : 1 중량비로 혼합하거나, 1 ~ 3 : 1 ~ 3 : 1 ~ 3 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
전술한 단량체 성분들을 중합하기 위한 중합 방법에 대해서는 특별히 제한하지 않고 벌크 중합, 용액 중합 및 현탁 중합과 같은 공지된 방법이 사용될 수 있으나, 이물 첨가에 따른 광학물성이 저하되는 것을 방지하고 높은 중량평균분자량 및 성형성이 우수한 용융지수를 갖는 공중합체를 제조하기 위한 관점에서 연속 벌크중합에 의해 제조되는 것일 수 있다.
연속 벌크 중합은 단량체 성분 및 중합 개시제가 반응 용기 안에 연속적으로 공급되면서, 반응 용기 내에 소정 시간 동안의 성분들의 체류에 의해 획득되는 부분 중합체가 연속적으로 방출되는 중합방법이다. 연속 벌크 중합은 고생산성을 갖는 중합체를 제조하게 할 수 있다.
상기 연속 벌크 중합 시 중합온도는 제한되는 것은 아니나 120 ~ 160 ℃인 것일 수 있으며, 반응기 체류시간은 0.5 ~ 5시간인 것일 수 있다.
상기 연속 벌크 중합에 사용되는 중합 개시제는 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로 예를 들어, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산니트릴, 1,1＇-아조비스(1-아세톡시-1-페닐에탄), 디메틸 2,2＇-아조비스 이소부티레이트, 4,4＇-아조비스-4-시아노발레산 등과 같은 아조 화합물; 벤조일 퍼옥시드, 라우로일 퍼옥시드, 아세틸 퍼옥시드, 카프릴릴 퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥시드, 이소부틸 퍼옥시드, 아세틸시클로헥실 술포닐 퍼옥시드, t-부틸 퍼옥시피발레이트, t-부틸 퍼옥시네오데카노에이트, t-부틸 퍼옥시네오헵타노에이트, t-부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)시클로헥산, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 1,1-디(t-헥실퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산, 이소프로필 퍼옥시디카보네이트, 이소부틸 퍼옥시디카보네이트, s-부틸 퍼옥시디카보네니트, n-부틸 퍼옥시디카보네이트, 2-에틸헥실 퍼옥시디카르보네이트, 비스(4-t-부틸시클로헥실)퍼옥시디카르보네이트, t-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 1,1,2-트리메틸프로필 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, t-부틸 퍼옥시이소프로필 모노카보네이트, t-아밀 이소프로필 모노퍼옥시카보네이트, t-부틸-2-에틸헥실 퍼옥시카보네이트, t-부틸 퍼옥시알릴카보네이트, t-부틸 퍼옥시이소프로필카보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸부틸 퍼옥시이소프로필 모노카보네이트, 1,1,2-트리메틸프로필 퍼옥시 이소프로필 모노카보네이트, 1,1,3,3-테트라메틸 부틸 퍼옥시 이소노나노에이트, 1,1,2-트리메틸프로필 퍼옥시 이소노나노에이트, t-부틸 퍼옥시벤조에이트와 같은 유기 퍼옥시드 등을 포함한다. 한 종류의 중합 개시제가 이용될 수도 있고, 또는 2 종류 이상의 중합 개시제가 이용될 수도 있다. 상기 개시제는 전체 모노머 함량 100 중량부에 대하여, 0.02 내지 0.05 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 원하는 분자량을 얻을 수 있으며, 반응기의 반응열 제어가 용이하므로 바람직하며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명의 연속 벌크중합에서 필요에 따라 사슬전이이동제(chain transfer agent)가 이용될 수도 있다. 사슬전이이동제는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, n-프로필 머캅탄, 이소프로필 머캅탄, n-부틸 머캅탄, t-부틸 머캅탄, n-헥실 머캅탄, n-옥틸 머캅탄, n-도데실 머캅탄, t-도데실 머캅탄, 2-에틸헥실 티오글리콜레이트, 페닐 머캅탄, 티오크레졸, 에틸렌 티오글리콜 등과 같은 머캅탄이 바람직하다. 한 종류의 연쇄 이동제가 이용될 수도 있고, 2 종류 이상의 연쇄 이동제가 이용될 수도 있다. 그 함량은 단량체 전체 중량 100 중량부에 대하여 0.01 ~ 1.0 중량부를 사용하는 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
나아가, 상기 아크릴계 중합체 제조 시 필요에 따라, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 다양한 첨가제들, 예를 들면, 가소제, 산화방지제, UV안정제, 열안정제 등을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 첨가제들은 아크릴계 중합체의 물성을 해하지 않는 범위 내에서 적절한 함량으로 포함될 수 있으며, 예를 들면, 단량체 전체 함량 100 중량부에 대하여, 0.1 내지 5 중량부 정도로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 연속 벌크중합으로 제조된 메타크릴레이트 공중합체는 중합 전환율이 40 ~ 55%인 것일 수 있으며, 상기 범위에서 생산성이 좋으므로 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 중합 전환율은 모노머의 전환으로 인한 전체 고형분 함량(total solid content)을 의미한다.
또한, 본 발명의 메타크릴레이트 공중합체는 중량평균분자량이 110,000 ~ 150,000 g/mol인 것이 도광판에 적용하기에 적합하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 메타크릴레이트 공중합체는 230℃, 3.8kg에서 측정된 용융지수가 7 ~ 15 g/10분인 범위에서 도광판으로 성형하기에 유리하나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서 도광판은 압출 또는 사출 방법으로 제조될 수 있으며, 상기 메타크릴레이트 공중합체 외에 필요에 따라 첨가제를 더욱 포함하여 조성물로 제조할 수 있다. 상기 첨가제로는 이형제, 열안정제, 광확산제, 자외선 흡수제, 산화 방지제, 광안정화제 등의 각종 첨가제가 본 발명의 효과를 해치지 않는 한 함유될 수도 있다. 첨가제가 조성물에 첨가되는 경우, 그 함량은 조성물 총량에 대한 상기 메타크릴레이트 공중합체의 함량이 95 ~ 99.9 중량% 가 되도록, 첨가제를 첨가하는 것이 바람직하다.
상기 이형제로는 예를 들면, 고급 지방산 에스테르, 고급 지방족 알코올, 고급 지방산, 고급 지방산 아미드, 고급 지방산 금속염 등을 사용할 수 있다.
더욱 구체적으로, 전술한 고급 지방산 에스테르로서는, 메틸 라우레이트, 에틸 라우레이트, 프로필 라우레이트, 부틸 라우레이트, 옥틸 라우레이트, 메틸 팔미테이트, 에틸 팔미테이트, 프로필 팔미테이트, 부틸 팔미테이트, 옥틸 팔미테이트, 메틸 스테아레이트, 에틸 스테아레이트, 프로필 스테아레이트, 부틸 스테아레이트, 옥틸 스테아레이트, 스테아릴 스테아레이트, 미리스틸 미리스테이트, 메틸 베헤네이트, 에틸 베헤네이트, 프로필 베헤네이트, 부틸 베헤네이트, 옥틸 베헤네이트와 같은 포화 지방산 알킬 에스테르; 메틸 올레이트, 에틸 올레이트, 프로필 올레이트, 부틸 올레이트, 옥틸 올레이트, 메틸 리놀레이트, 에틸 리놀레이트, 프로필 리놀레이트, 부틸리놀레이트, 옥틸 리놀레이트와 같은 불포화 지방산 알킬 에스테르; 라우릭 모노글리세리드, 라우릭 디글리세리드, 라우릭 트리글리세리드, 팔미틱 모노글리세리드, 팔미틱 디글리세리드, 팔미틱 트리글리세리드, 스테아르산모노글리세리드, 스테아르산 디글리세리드, 스테아르산 트리글리세리드, 베헤닉 모노글리세리드, 베헤닉 디글리세리드, 베헤닉 트리글리세리드와 같은 포화 지방산 글리세리드; 올레익 모노글리세리드, 올레익 디글리세리드, 올레익 트리글리세리드, 리놀릭 모노글리세리드, 리놀릭 디글리세리드, 리놀릭 트리글리세리드와 같은 불포화지방산 글리세리드 등을 들 수 있다.
전술한 고급 지방족알코올로서는, 구체적으로는, 라우릴 알코올, 팔미틸 알코올, 스테아릴 알코올, 이소스테아릴 알코올, 베헤닐 알코올, 미리스틸 알코올, 세틸 알코올과 같은 포화 지방 (또는 지방족) 알코올; 올레일 알코올, 리놀릴 알코올 등과 같은 불포화 지방 (지방족) 알코올 등을 들 수 있다.
전술한 고급 지방산으로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 미리스트산, 팔미트산, 스테아르산, 아라키드산, 베헨산, 리그노세르산, 12-히드록시옥타데칸산과 같은 포화 지방산; 팔미톨레산, 올레산, 리놀레산, 리놀렌산, 세톨레산, 에루크산 (erucic acid), 리시놀레산과 같은 불포화 지방산 등을 들 수 있다.
전술한 고급 지방산 아미드로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 라우르산 아미드, 팔미트산 아미드, 스테아르산 아미드, 베헨산 아미드와 같은 포화 지방산 아미드; 올레산 아미드, 리놀레산 아미드, 에루크산 아미드와 같은 불포화 지방산 아미드; 에틸렌-비스-라우르산 아미드, 에틸렌-비스-팔미트산 아미드, 에틸렌-비스-스테아르산 아미드, N-올레일 스테아르아미드와 같은 아미드 등을 들 수 있다.
전술한 고급 지방산 금속염으로서는, 예를 들면, 전술한 고급 지방산의 나트륨염, 칼륨염, 칼슘염 및 바륨염 등 을 들 수 있다.
상기 열안정제로는 인계 열안정화제 및 유기 디술피드 화합물이 사용될 수 있으며, 전술한 인계 열안정화제로서, 예를 들면, 트리스(2,4-디-t-부틸페닐)포스파이트, 2-[[2,4,8,10-테트라키스(1,1-디메틸에틸)디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀-6-일]옥시]-N,N-비스[2-[[2,4,8,10-테트라키스(1,1-디메틸에틸)디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스페핀-6-일]옥시]-에틸]에타나민, 디페닐 트리데실 포스파이트, 트리페닐 포스파이트, 2,2-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)옥틸포스파이트, 비스(2,6-디-tert-부틸-4-메틸페닐)펜타에리트리톨디포스파이트 등을 들 수 있다.
전술한 유기 디술피드 화합물로서는, 예를 들면, 디메틸 디술피드, 디에틸 디술피드, 디-n-프로필 디술피드, 디-n-부틸 디술피드, 디-sec-부틸 디술피드, 디-tert-부틸 디술피드, 디-tert-아밀 디술피드, 디시클로헥실 디술피드, 디-tert-옥틸 디술피드, 디-n-도데실 디술피드, 디-tert-도데실 디술피드 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 양태에서 상기 도광판의 두께는 0.1 ~ 5 mm, 더욱 좋게는 0.4 ~ 3mm인 것일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
통상적으로 LED광원이 장착된 액정디스플레이에 사용되는 경우 도광판의 내구성을 위하여 두께가 2mm 이상, 구체적으로 2 ~ 3mm인 것이 요구되며, 본 발명은 상기 내열성이 우수한 메타크릴레이트 공중합체를 사용함으로써 2mm이상의 두께에서 뿐만 아니라, 2mm 미만의 두께에도 적용이 가능하다.
LED 광원이 장착된 액정 디스플레이는, 텔레비전, 퍼스널 컴퓨터의 모니터, 휴대 전화 및 디지털 카메라의 액정 스크린을 포함한다. 본 발명의 도광판은 텔레비전과 같은 LED 광원이 장착된 대형 액정 디스플레이에 매우 적합하게 사용될 수 있다.
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.
이하 필름의 물성은 다음의 측정방법에 의하여 측정하였다.
1. 유리전이온도(Tg): 시차주사 열량계(DSC)를 이용하여 10℃/min 승온 조건으로 측정하였다.
2. 중량 평균 분자량 : 제조된 공중합체를 테트라하이드로 퓨란에 녹여 겔 삼투 크로마토그래피 (GPC)를 이용하여 측정하였다.
중량평균분자량은 워터스(Waters)사 제품 겔침투크로마토그래피(GPC) 장비를 이용하여 측정하였다. 장비는 이동상 펌프(M515 Pump), 컬럼히터(ALLCOLHTRB), 검출기(2414 R.I. Detector), 주입기(2695 EB 자동주입기)로 구성되며 분석 컬럼은 WATERS사의 Styragel HR을 사용하였으며 표준물질로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) American polymer standard corporation STD를 사용하였다. 이동상 용매로는 HPLC급 테트라하이드로퓨란(THF)를 사용하고 컬럼히터 온도 40℃, 이동상 용매 흐름속도 1.0 mL/min의 조건으로 측정한다. 시료 분석을 위해 준비된 수지를 이동상 용매인 테트라하이드로퓨란(THF)에 용해시킨 후 GPC 장비에 주입하여 중량평균분자량을 측정하였다.
3. 용융지수
ASTM 1238 방법에 따라 일정한 내경의 오리피스(orifice)에서 온도 230℃, 하중 3.8kg으로 10분간 압출하여 나온 수지 시료의 중량을 측정하였다.
4. 중합 전환율
중합 후 샘플 5g을 아세톤 20g에 완전히 용해한 용액을 준비하였다. 상기 용액을 다시 메탄올 200g에 천천히 적하하며 non-solvent 처리를 하였다. 이 때 적하된 용액의 총 무게를 측정하고, 상기 적하된 용액의 무게 중 미반응된 모노머 무게는 다음과 같이 계산되었다.
미반응 모노머의 무게 = 적하된 용액의 총 무게 × (5/20)
또한, 상기 메탄올에 적하된 용액을 필터링하여 고형분인 폴리머를 얻었으며 120℃에서, 24시간 진공 건조한 후 그 무게를 측정하여 고형분 함량으로 하였다.
중합 전환율은 아래 식과 같이 계산되었다.
중합 전환율(%)=(고형분의 무게 / 미반응 모노머의 무게) × 100
5. 수분 흡습율
KSM ISO 62 방법에 의거하여 측정하였다. 시편은 가로, 세로 각각 5cm, 5cm에 두께는 3mm로 제작하여 순수에 침지한 후 측정하였다.
수분 흡습율 = (침지 후 무게 침지 전 무게) / 침지 전 무게 × 100
6. 고온고습 팽창율
압출로 제작된 가로 95cm, 세로 55cm, 두께 3mm의 도광판을 밀폐된 챔버 내 60℃, 90%RH의 조건하에서 24시간 후의 팽창량 변화를 측정하여 초기의 길이와 비교하여 평가하였다.
고온고습 팽창율 = (처리 후 가로 길이 초기 가로길이) / 초기 가로 길이 × 100
상기 처리 후 가로 길이는 60℃, 90%RH의 조건하에서 24시간 후 측정된 시편의 가로 길이를 의미한다.
7. 장광 투과율
압출로 제작된 가로 150mm, 세로 80cm, 두께 4mm의 시편을 ISO 13468-1 방법으로 측정하였다.
[실시예 1]
메틸 메타크릴레이트 70 중량%, 스티렌 20 중량%, 알파메틸스티렌 10중량%를 혼합한 단량체 혼합액 100중량부에 대하여, 개시제로서 tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate (Luperox 26) 0.03 중량부, 사슬전이이동제로 노말옥틸머캡탄 0.2 중량부를 첨가하여 중합용액을 준비하였다.
준비된 중합용액을 140℃의 온도에서 2시간 체류시켜 공중합을 실시하였다.
이후 이축 압출기에서 250℃, 10분간 체류하면서 미반응 단량체를 제거함과 동시에 펠렛 형태의 메타크릴레이트 공중합체를 제조하였다. 전환율은 42%이었다.
상기 펠렛을 압출기(독일 브라이어사)를 통해 250℃의 온도에서 압출하여 시편을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2 ~ 7]
하기 표 1과 같이 단량체의 종류 및 함량을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 형태의 메타크릴레이트 공중합체를 제조하고, 이를 이용하여 시편을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 1 ~ 2]
하기 표 1과 같이 단량체의 종류 및 함량을 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 펠렛 형태의 메타크릴레이트 공중합체를 제조하고, 이를 이용하여 시편을 제조하였으며, 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7 비교예1 비교예2
단량체
조성		 MMA 70 70 70 70 70 70 70 97 70
SM 20 23 25 27 20 20 24 - 30
AMS 10 7 - - 5 5 - - -
MAH - - 5 - 5 - 3 - -
CHMI - - - 3 - 5 3 - -
MA - - - - - - - 3 -
반응온도 (℃) 140 140 150 150 140 140 140 170 150

수지
물성

 Tg(℃) 113 112 114 113 112 113 116 112 106
중량평균분자량 132,000 134,000 142,000 139,000 135,000 140,000 141,000 116,000 125,000
MI 7.6 7.3 8.6 8.1 8.5 8.6 8.7 2.3 8.4
전환율(%) 42 45 49 48 48 48 49 53 50
수분 흡습율(%) 0.19 0.2 0.19 0.19 0.18 0.16 0.14 0.29 0.23
고온고습팽창율 (%) 0.28 0.29 0.29 0.27 0.25 0.24 0.22 0.45 0.33
장광투과율(%) 88.0 88.1 87.9 87.7 88.0 87.5 86.4 89.5 87.5
MMA : 메틸 메타크릴레이트
SM : 스티렌
AMS : 알파 메틸 스티렌
MAH : 무수말레산
CHMI : 사이클로헥실말레이미드
MA : 메틸 아크릴레이트
상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 실시예 1 ~ 7의 경우 비교예 1 및 2에 비하여 내열성이 우수하며, 수분 흡습율이 낮고, 고온고습팽창율이 낮은 것을 확인하였다. 또한, 실시예 3, 4 및 7에서 보이는 바와 같이 무수말레산 및 N-시클로헥실 말레이미드에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 사용함으로써 공단량체의 함량을 더욱 소량으로 사용하여도 내열성이 더욱 향상될 수 있음을 확인하였다.

Claims (10)

  1. 메틸메타크릴레이트 65 ~ 80 중량%, 스티렌 15 ~ 25 중량% 및 공단량체 5 ~ 10 중량%의 공중합체로써,
    상기 공단량체는 a-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌 및 p-메톡시스티렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 방향족 비닐 화합물;
    하기 화학식 1로 표시되는 산 무수물계 단량체;
    [화학식 1]
    Figure 112017109618287-pat00004

    상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기이다.
    N-페닐 말레이미드, N-메틸 말레이미드, N-에틸 말레이미드, N-부틸 말레이미드 및 N-시클로헥실 말레이미드에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 이미드계 화합물;로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,
    유리전이온도가 110 ℃이상이고, KS M ISO 62에 따른 수분흡습율이 0.2%이하인 도광판용 메타크릴레이트 공중합체.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메타크릴레이트 공중합체는 연속 벌크중합으로 제조된 것인 도광판용 메타크릴레이트 공중합체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 메타크릴레이트 공중합체는 중합 전환율이 40 ~ 55%인 것인 도광판용 메타크릴레이트 공중합체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 메타크릴레이트 공중합체는 중량평균분자량이 110,000 ~ 150,000 g/mol인 것인 도광판용 메타크릴레이트 공중합체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 메타크릴레이트 공중합체는 230℃, 3.8kg에서 측정된 용융지수가 7 ~ 15 g/10분인 도광판용 메타크릴레이트 공중합체.
  7. 제 1항, 제 3항 내지 제 6항에서 선택되는 어느 한 항의 메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 도광판.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 도광판은 LED광원이 장착된 액정 디스플레이에 사용되는 도광판.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 도광판은 ISO 13468-1에 따른 장광투과율이 85% 이상인 도광판.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 도광판은 60℃, 90%RH에서 24시간 후 측정된 고온고습 팽창율이 0.3%이하인 것인 도광판.
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