專利名稱：一種同時提高透光率及霧度的光擴散板及其配套工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種光擴散板及其配套制備工藝，屬于照明及光顯示領域，特別是一種通過添加新型光擴散劑，同時提高透光率及霧度的光擴散板及其配套生產工藝。
背景技術：
在廣告牌、顯示板和傳統照明器具中常使用光擴散板，隨著國家大力發展LED產業，LED應用于照明領域越來越廣泛，所以發展優異的光擴散板越發顯得重要。對光擴散板而言，在增大其霧度的同時，應該盡量不增加光經過擴散板時的損失，即要同時保證高透光率和較高的霧度。為此，人們進行了大量的有益研究。CN200680055637和專利CN101684922A公開了一種光擴散板的制造方法，專利公 開了無機擴散劑，如碳酸鈣、二氧化硅、硅氧烷、硫化鋅、氧化鈦、磷酸鈦、鈦酸鎂、云母、玻璃填料、硫酸鋇、粘土、滑石；硅橡膠類彈性體、聚甲基硅氧烷噁烷等和有機物如丙烯酸、苯乙烯、聚酯型、聚烯烴型、脲烷型、尼龍型、甲基丙烯酸苯乙烯型、氟型、降冰板烯型等作為擴散劑的方案。專利中提到的無機粒子如二氧化硅，已經是市場上一種常用的光擴散劑，這些無機粒子加入到樹脂中雖然可以增加樹脂的霧度，但是會大幅度降低透光率，一般地，加入這種無機粒子的擴散板的透光率(I. 2mm聚碳酸酯PC)不會大于70%。專利中提到的有機類光擴散劑可以降低光透過擴散板時的損失，但是也不能徹底避免光線的損失，在霧度合適的情況下，添加有機光擴散劑獲得的光擴散板的透光率一般不大于80% (I. 2mm聚碳酸酯PC)。目前公布的專利中提到的無機和有機光擴散劑還有一些值得關注的缺陷是，這些光擴散劑加入到樹脂中會吸收水分，使光擴散板在長期使用過程中發生翹曲；在戶外使用中這些光擴散板耐紫外線、抗黃變和阻燃性能比較差，因為加工時往往不加入或者添加極少的如抗黃變劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、阻燃劑等加工助劑，因為，極低量的抗黃變劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、阻燃劑都會大幅地降低擴散板的透光性。因此如何解決既要增加光擴散板的霧度及阻燃性，又要保證其較高的透光率成為本領域亟待解決的技術難題。
發明內容
本發明要解決在光擴散板中添加光擴散劑及阻燃劑會嚴重影響光擴散板本身的透光率的技術問題，設計了一種同時提高透光率及霧度的光擴散板及其配套工藝，通過改善光擴散板原料中光擴散劑的成分，解決了光擴散板不能在提高霧度的同時又保證較高透光率的技術問題。本發明為實現發明目的采用的技術方案是，一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，以上光擴散板的原料配方組份中包括由透明樹脂構成的基料、以及光擴散劑，其關鍵在于所述的光擴散劑是鈦的氮化物、或鋅的氮化物、或錫的氮化物、或鐵的氮化物、或銅的氮化物、或銅的磷化物、或鐵的磷化物，或采取以上兩種或兩種以上物質的混合物混配而成，以上光擴散劑占透明樹脂的重量百分比是0. 01 5%。一種采用上述的光擴散板配方制備光擴散板的工藝，其關鍵在于本工藝的具體步驟包括A、按照權利要求I中提到的光擴散板的原料配方組分配比，并借助混料機混合均勻，配方中光擴散劑占透明樹脂的重量百分比是0. 01 5% ;B、將上述混合均勻的原料引入三輥擠出設備，在三輥擠出設備中經熔融均化成熔體，熔體由下而上入輥、在設備出口處擠出成板，其中各工藝參數包括輥間距為I I. 5mm，三輥溫度依次為115 125°〇、135 1451、155 1651，三輥擠出機中螺桿七個區的溫度依次為 280 287O、288 295O、288 295O、288 295O、288 295O、288 295O、275 285O ；C、包裝出廠。其中三輥溫度優選為120°C、140°C、160°C，三輥擠出機中螺桿七個區的優選溫度依次為 285 O、290 0C、290 °C、290 °C、290 °C > 290 °C > 280 °C。現有技術需要將有機或無機粉末作為光擴散劑添加到透明樹脂中以便形成霧度。其霧度形成原理是添加的光擴散劑和樹脂基體的折射率不同，所以可見光進入樹脂后會發生無數次的折射與反射，導致其霧度增加，也就是常說的看起來霧蒙蒙的。現有技術為了使產品阻燃需要添加阻燃劑，為了使產品抗黃變需要加入抗黃變劑，為了使產品耐紫外線需要加入抗紫外線劑，這些助劑都會使塑料板的透光率降低。因此，經過深入研究如何加入一種助劑既使霧度增加又盡量不損失透光性，在經過無數次實驗后，得出采用本專利中的光擴散劑添加到透明樹脂中，很好的解決了這些難題。本專利中采用的光擴散劑添加到透明樹脂經過加工，形成具有較高透光率及霧度的原理是本發明中的光擴散劑在生產設備的成品出口，在光擴散板擠出經過三輥冷卻時，會使板異相成核進而結晶從而形成很多晶體微球，這些晶體微球的光折射率與未成核的區域不同。所以光線進入光擴散板后，發生不斷的折射和反射而形成霧度。晶體微球其實質與樹脂本身材料相同，只是密度有所不同，所以發生光線在光擴散板中發生折射和反射時不會發生損失。而傳統的光擴散板中添加的光擴散劑往往不透射光或者材料本質與樹脂本身不同，所以光通過光擴散板時會發生損失。本發明的有益效果是采用新型光擴散劑代替現有技術中的有機或無機添加劑，并經過配套的工藝手段制備的光擴散板，在增大霧度時由保證了較高的透光率，而且本發明中的光擴散板具有極低的吸水性，較高的反射紫外線性能、阻燃性和增加樹脂基體強度的性能，因此這種光擴散板在使用過程中發生翹曲的概率極低，室外使用時耐紫外線性能非常優良。
具體實施例方式一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，以上光擴散板的原料配方組份中包括由透明樹脂構成的基料、以及光擴散劑，其關鍵在于所述的光擴散劑是鈦的氮化物、或鋅的氮化物、或錫的氮化物、或鐵的氮化物、或銅的氮化物、或銅的磷化物、或鐵的磷化物，或采取以上兩種或兩種以上物質的混合物混配而成，以上光擴散劑占透明樹脂的重量百分比是0. 01 5%。
上述的光擴散劑的平均顆粒細度為I 50nm。上述的鈦的氮化物是TiN、鋅的氮化物是Zn3N2、錫的氮化物是Sn3N4、鐵的氮化物是Fe3N、銅的氮化物是Cu3N、銅的磷化物是Cu3P、鐵的磷化物是Fe3P。上述的透明樹脂的組份中包括聚甲基丙烯酸甲酯、或聚碳酸酯、或聚苯乙烯、或環狀烯烴共聚物、或等規聚丙烯、或聚乙烯、或環氧樹脂，或采取以上某兩種或兩種以上物質的混合物。上述的光擴散劑采用TiN，TiN占透明樹脂的重量百分比為O. 01 O. 1%。上述的光擴散劑采用Fe3N、或Fe3P，或采用以上兩種物質的混合物，光擴散劑占透明樹脂的重量百分比為O. I 2%。上述的光擴散劑采用Cu3N、或Cu3P，或采用以上兩種物質的混合物，光擴散劑占透 明樹脂的重量百分比為2 3%。上述的光擴散劑采用Zn3N2，光擴散劑占透明樹脂的重量百分比為3 4%。上述的光擴散劑采用Sn3N4，光擴散劑占透明樹脂的重量百分比為4 5%。一種采用上述的光擴散板配方制備光擴散板的工藝，其關鍵在于本工藝的具體步驟包括A、按照權利要求I中提到的光擴散板的原料配方組分配比，并借助混料機混合均勻，配方中光擴散劑占透明樹脂的重量百分比是0. 01 5% ;B、將上述混合均勻的原料引入三輥擠出設備，在三輥擠出設備中經熔融均化成熔體，熔體由下而上入輥、在設備出口處擠出成板，其中各工藝參數包括輥間距為I
I.5mm，三輥溫度依次為115 125°〇、135 1451、155 1651，三輥擠出機中螺桿七個區的溫度依次為 280 287O、288 295O、288 295O、288 295O、288 295O、288 295O、275 285O ；C、包裝出廠。其中三輥溫度優選為120°C、140°C、160°C，三輥擠出機中螺桿七個區的優選溫度依次為 285O、290O、290O、290O、290O、290O、280O ；現有技術需要將有機或無機粉末作為光擴散劑添加到透明樹脂中以便形成霧度。其霧度形成原理是添加的光擴散劑和樹脂基體的折射率不同，所以可見光進入樹脂后會發生無數次的折射與反射，導致其霧度增加，也就是常說的看起來霧蒙蒙的。現有技術為了使產品阻燃需要添加阻燃劑，為了使產品抗黃變需要加入抗黃變劑，為了使產品耐紫外線需要加入抗紫外線劑，這些助劑都會使塑料板的透光率降低。因此，經過深入研究如何加入一種助劑既使霧度增加又盡量不損失透光性，在經過無數次實驗后，得出采用本專利中的光擴散劑添加到透明樹脂中，很好的解決了這些難題。本專利中采用的光擴散劑添加到透明樹脂經過加工，形成具有較高透光率及霧度的原理是本發明中的光擴散劑在生產設備的成品出口，在光擴散板擠出經過三輥冷卻時，會使板異相成核進而結晶從而形成很多晶體微球，這些晶體微球的光折射率與未成核的區域不同。所以光線進入光擴散板后，發生不斷的折射和反射而形成霧度。晶體微球其實質與樹脂本身材料相同，只是密度有所不同，所以發生光線在光擴散板中發生折射和反射時不會發生損失。而傳統的光擴散板中添加的光擴散劑往往不透射光或者材料本質與樹脂本身不同，所以光通過光擴散板時會發生損失。
本發明的有益效果是采用新型光擴散劑代替現有技術中的有機或無機添加劑，并經過配套的工藝手段制備的光擴散板，在增大霧度時由保證了較高的透光率，而且本發明中的光擴散板具有極低的吸水性，較高的反射紫外線性能、阻燃性和增加樹脂基體強度的性能，因此這種光擴散板在使用過程中發生翹曲的概率極低，室外使用時耐紫外線性能非常優良。本發明中的光擴散劑可以采用公知的方法與樹脂混合，也可以在合成樹脂的時候加入，采用公知的方法和樹脂混合時用高混設備混合然后成型，還可以用密煉機、單螺桿或雙螺桿擠出機、混料機等常用塑料混配機械制備樹脂組合物，然后經過注塑、擠出設備，制造各種厚度的光擴散板。光擴散板的厚度可以為O. 5mm 5mm,優選Imm 3mm。本發明光擴散板的霧度值優選大于98%，其透光率會受到樹脂基體的影響，但是不會比原樹脂的透光率低3%。本發明透光率和霧度的測試方法參考ASTM D-1003規范。可以采用艾德諾儀器公司WGW型透光率儀來測試透光率，采用北京丹貝爾儀器有限公司的M57D霧度儀來測試霧度。 本發明阻燃性測試采用UL 94標準。評定方法為V-2級別火焰移走后每個試樣兩次明燃時間小于30S，5個試樣10次明燃總時間不超過250S ;H火源移走后每個試件第二次施焰后明燃時間和陰燃時間不大于60S，熔滴點燃棉花；V-I級別無熔地點燃棉花，其他條件和V-2 —致；V-O級別火焰移走后每個試樣兩次明燃時間小于10S，5個試樣10次明燃總時間不超過50S ;H火源移走后每個試件第二次施焰后明燃時間和陰燃時間不大于30S，無熔滴點燃棉花；下面列舉幾個由于光擴散板原料組分配比不同，導致成品光擴散板的測試數據也發生變化的具體實施例，以TiN與聚碳酸酯混合為例
TiN~mm.~mk^IMS^
___重量的百分比____
實施例一0.0〗88%90%V2 實施例二 0.185%98%VO 實施例三0.0586%94%Vl 實施例四0.02587%94%Vl 實施例五0.07587%96%VO
權利要求
1.一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，以上光擴散板的原料配方組份中包括由透明樹脂構成的基料、以及光擴散劑，其特征在于所述的光擴散劑是鈦的氮化物、或鋅的氮化物、或錫的氮化物、或鐵的氮化物、或銅的氮化物、或銅的磷化物、或鐵的磷化物，或采取以上兩種或兩種以上物質的混合物混配而成，以上光擴散劑占透明樹脂的重量百分比是O.Ol 5%。
2.根據權利要求I所述的一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，其特征在于所述的光擴散劑的平均顆粒細度為I 50nm。
3.根據權利要求I所述的一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，其特征在于所述的鈦的氮化物是TiN、鋅的氮化物是Zn3N2、錫的氮化物是Sn3N4、鐵的氮化物是Fe3N、銅的氮化物是Cu3N、銅的磷化物是Cu3P、鐵的磷化物是Fe3P。
4.根據權利要求I所述的一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，其特征在于所述的透明樹脂的組份中包括聚甲基丙烯酸甲酯、或聚碳酸酯、或聚苯乙烯、或環狀烯烴共聚物、或等規聚丙烯、或聚乙烯、或環氧樹脂，或采取以上某兩種或兩種以上物質的混合物。
5.根據權利要求3所述的一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，其特征在于所述的光擴散劑采用TiN，TiN占透明樹脂的重量百分比為O. 01 O. 1%。
6.根據權利要求3所述的一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，其特征在于所述的光擴散劑采用Fe3N、或Fe3P,或采用以上兩種物質的混合物，光擴散劑占透明樹脂的重量百分比為O. I 2%。
7.根據權利要求3所述的一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，其特征在于所述的光擴散劑采用Cu3N、或Cu3P,或采用以上兩種物質的混合物，光擴散劑占透明樹脂的重量百分比為2 3%。
8.根據權利要求3所述的一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，其特征在于所述的光擴散劑采用Zn3N2，光擴散劑占透明樹脂的重量百分比為3 4%。
9.根據權利要求3所述的一種同時提高透光率及霧度的光擴散板，其特征在于所述的光擴散劑采用Sn3N4，光擴散劑占透明樹脂的重量百分比為4 5%。
10.一種米用權利要求I所述的光擴散板配方制備光擴散板的工藝，其特征在于本工藝的具體步驟包括 A、按照權利要求I中提到的光擴散板的原料配方組分配比，并借助混料機混合均勻，配方中光擴散劑占透明樹脂的重量百分比是0. 01 5% ; B、將上述混合均勻的原料引入三輥擠出設備，在三輥擠出設備中經熔融均化成熔體，熔體由下而上入輥、在設備出口處擠出成板，其中各工藝參數包括輥間距為I I. 5mm，三輥溫度分別為115 125°C、135 145°C、155 165°C，三輥擠出機中螺桿七個區的溫度分別為 280 287 °C、288 295 °C、288 295 °C、288 295 °C、288 295 °C、288 295 °C、275 285 ； C、包裝出廠。
全文摘要
一種同時提高透光率及霧度的光擴散板及其配套工藝，解決了在光擴散板中添加光擴散劑及阻燃劑會嚴重影響光擴散板本身的透光率的技術問題，采用的技術方案是，以上光擴散板的原料配方組份中包括由透明樹脂構成的基料、以及光擴散劑，其關鍵在于所述的光擴散劑是鈦的氮化物、或鋅的氮化物、或錫的氮化物、或鐵的氮化物、或銅的氮化物、或銅的磷化物、或鐵的磷化物，或采取以上兩種或兩種以上物質的混合物混配而成，以上光擴散劑占透明樹脂的重量百分比是0.01～5％。本發明的有益效果是采用本發明制備的光擴散板具有低吸濕性、耐翹曲性、阻燃性、抗紫外線老化性和抗黃變性。
文檔編號C08L33/12GK102775709SQ20111012480
公開日2012年11月14日 申請日期2011年5月13日 優先權日2011年5月13日
發明者李敏, 王田軍, 胡延超 申請人:惠州市富濟電子材料有限公司