專利名稱：具有高光強(qiáng)度和高透明性的光導(dǎo)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的光強(qiáng)度和透明性的光導(dǎo)體，涉及其制備方法和涉及其用途。
背景技術(shù)：
基于如下原理的光導(dǎo)體是已知的，所述原理是將散射粒子包埋在透明熱塑性塑料基體中。例如從EP 656 548已知使用聚合物粒子作為散射粒子的光導(dǎo)體。超過98%的所述聚合物粒子具有至少7微米的尺寸，并且將O. 01wt% (100重量ppm)至lwt% (10000重量ppm)的所述聚合物粒子添加到基體塑料中。這些光導(dǎo)體具有如下缺點(diǎn)它們的耐候性不夠并且它們?cè)贗mm厚度下，特別是在自2mm起的厚度下就已經(jīng)表現(xiàn)出由“霧度”值表示的混 濁。EP1453900 描述了含有濃度為 O. 001wt% (10 重量 ppm) -O. 08wt% (800 重量 ppm)的平均粒子尺寸為O. 3-20微米的硫酸鋇作為散射粒子的光導(dǎo)體。這些光導(dǎo)體也具有如下缺點(diǎn)它們?cè)贗mm厚度下,特別是在自2mm起的厚度下就已經(jīng)表現(xiàn)出混池。上述現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)體還具有如下缺點(diǎn)在垂直于光出射面觀察的情況下，獲得了低的亮度。只有在關(guān)于所述光出射面的面法線測(cè)量的大的角度下(為此參見

圖1)，所述亮度才顯著増加。在圖2中顯示了對(duì)于各種散射粒子的這種效應(yīng)。除了包含散射粒子的光導(dǎo)體外，還存在通過在表面上機(jī)械弓I入缺陷或通過在表面上印刷而制備的光導(dǎo)體。然而這些光導(dǎo)體的制備與大得多的生產(chǎn)成本相關(guān)聯(lián)。另外，印刷尤其導(dǎo)致差的透明性并因此限制了這些光導(dǎo)體可能的應(yīng)用。相反，具有包埋的散射粒子的光導(dǎo)體可以通過擠出、注塑或通過澆鋳工藝經(jīng)濟(jì)地制備，而無需后處理。這種印刷的光導(dǎo)體的例子可以在 JP2004351649、TO 2007/058060、TO2009/137053、US 2005/272879 中找到。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于如上討論的現(xiàn)有技木，本發(fā)明的目的因此是提供光導(dǎo)體及其制備方法，所述光導(dǎo)體不具有現(xiàn)有技術(shù)光導(dǎo)體的缺點(diǎn)，或者僅具有降低程度的這些缺點(diǎn)。特定的目的是提供如下光導(dǎo)體，其在透視下，即在面法線方向，表現(xiàn)出低混濁，并且因此可用于對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)光導(dǎo)體而言由于光學(xué)規(guī)定而不能達(dá)到的應(yīng)用領(lǐng)域。另ー個(gè)特定目的是提供如下光導(dǎo)體，其在相對(duì)于所述光出射面的面法線測(cè)量的低角度下具有高的亮度。本發(fā)明的又ー個(gè)目的是提供如下光導(dǎo)體，其可以特別簡單地制備，例如通過擠出、注塑或通過澆鑄方法制備。本發(fā)明的再ー個(gè)目的是提供如下光導(dǎo)體，其可以被經(jīng)濟(jì)地制備。最后，本發(fā)明的目的還在于提供如下光導(dǎo)體，其可以簡單方式在尺寸和形狀方面適應(yīng)所述要求。
其它未明確提及的目的從如下說明書、實(shí)施例和權(quán)利要求書的整體關(guān)聯(lián)得出。這些目的通過描述于權(quán)利要求I中的光導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的光導(dǎo)體的適宜變化方案在引用權(quán)利要求I的從屬權(quán)利要求中要求保護(hù)。關(guān)于制備本發(fā)明的光導(dǎo)體的方法，權(quán)利要求10至12和如下說明書提供了所基于的目的的解決方案。在詳細(xì)描述本發(fā)明之前，如下將定義ー些重要的術(shù)語(為此也參見圖I和3):術(shù)語“光出射面”是指所述光導(dǎo)體的預(yù)定要發(fā)出光的面。反之，“光入射面”能夠?qū)⒐饨邮杖胨龉鈱?dǎo)體中，使得所述光導(dǎo)體能夠?qū)?dǎo)入的光基本上均勻地分布在一個(gè)或多個(gè)所述光出射面上。根據(jù)本發(fā)明的“光導(dǎo)體”優(yōu)選具有至少Imm的厚度。所述厚度特別優(yōu)選在2至25mm 外的層，例如鏡面層或反射層。令人驚奇地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以通過包埋平均粒子尺寸為150至500nm的ニ氧化鈦散射粒子而克服常規(guī)光導(dǎo)體的缺點(diǎn)。例如，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含有具有這種特定平均粒子尺寸的ニ氧化鈦粒子的本發(fā)明光導(dǎo)體與具有例如BaSO4散射粒子的光導(dǎo)體相比是顯著更透明的，盡管在相對(duì)于所述光出射面的面法線小的角度下具有顯著更高的光強(qiáng)度。本發(fā)明的光導(dǎo)體優(yōu)選具有在最薄位置處測(cè)量的至少1_，特別優(yōu)選2至25_和更特別優(yōu)選3至20mm的厚度。本發(fā)明的光導(dǎo)體的另外的特點(diǎn)在于非常低的混濁，其作為霧度根據(jù)ASTMD1003測(cè)量，其為小于4%，優(yōu)選小于2%，特別優(yōu)選O. 2至2%。與現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)體相對(duì)照，本發(fā)明的光導(dǎo)體因此對(duì)人眼顯示出基本上透明的，并且也可以在對(duì)于光學(xué)性質(zhì)具有高要求的應(yīng)用領(lǐng)域中使用。本發(fā)明的光導(dǎo)體特別優(yōu)選的特點(diǎn)在于它們對(duì)人眼在Im的觀察距離下沒有可察覺到的印刷物，并且優(yōu)選根本沒有印刷物，特別是用染料，在所述成形體的表面或在另外的層上的印刷物。在另ー個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的光導(dǎo)體在所述表面或在一個(gè)層中還不具有任何其它光學(xué)缺陷。與現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)體相反，因此可能首次實(shí)現(xiàn)獲得在整個(gè)光導(dǎo)體上非常均勻的光輸出與其非常高透明性的組合，而不必實(shí)施另外的施加印刷物或缺陷的加工步驟。此外，能夠放棄印刷物和缺陷的可能性使得本發(fā)明的光導(dǎo)體還能夠被構(gòu)造為具有任何理想空間構(gòu)造的自由形式體。與其中所述缺陷或印刷物的圖案可以被簡單計(jì)算的現(xiàn)有技術(shù)的板狀光導(dǎo)體不同，這在復(fù)雜構(gòu)造的情況下是不可能的。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的光導(dǎo)體因此是具有高透明性和均一光輸出的自由形式體，由此實(shí)現(xiàn)了迄今為止不可能的構(gòu)造自由度。透明的光導(dǎo)體提供多樣的實(shí)際的，但是也是裝飾性的應(yīng)用。例如可以構(gòu)造玻璃板，當(dāng)將光源關(guān)閉時(shí)，所述玻璃板確保清晰的、無扭曲的和不間斷的透視。當(dāng)將所述光源接通時(shí)，所述玻璃板起到均勻平面光源的作用，所述平面光源可用于通常的或環(huán)境的照明。含有平均粒子尺寸為150至500nm的ニ氧化鈦散射粒子的光導(dǎo)體在相對(duì)于所述光導(dǎo)體的面法線測(cè)量的所有角度上都比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光導(dǎo)體，例如EP 1453900的那些，更加均勻得多地發(fā)光。這在圖4和圖5中顯示。因此在垂直觀察下，本發(fā)明的光導(dǎo)體的亮度比當(dāng)使用常規(guī)散射粒子時(shí)顯著更高。ニ氧化鈦粒子在光導(dǎo)體中作為散射粒子的使用自身是已知的。JP2002148443描述了例如含有粒子尺寸小于IOOnm的ニ氧化鈦的光導(dǎo)體。然而本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在粒子尺寸為150至500nm的情況下，ニ氧化鈦在本發(fā)明的散射體中具有其最高的散射效率，幾乎與所述光的波長無關(guān)。這在圖6中借助于在聚甲基丙烯酸甲酯中的ニ氧化鈦(金紅石變體)的Mie散射模擬顯示。在150nm以下，即根據(jù)JP2002148443的那些，ニ氧化鈦粒子的散射以波長選擇性的方式増加。即，藍(lán)光(波長450nm)比綠光(550nm)更顯著地散射，并且比紅光(650nm)甚至更顯著。這導(dǎo)致在所述光入射面處供給到所述光導(dǎo)體的白光在其進(jìn)入所述光導(dǎo)體的路徑中分解。在距離所述光入射面的短距離處，從所述光出射面射出的光因此是帶藍(lán)色的，而在距離所述光入射面的遠(yuǎn)距離處，其不斷地變成為帯黃色的直至帶紅色的。這導(dǎo)致干擾性的波長色散，也就是說供給光在所述光出射面處再次在顔色失真的情況下出射。該問題由本發(fā)明得到解決。根據(jù)本發(fā)明使用的ニ氧化鈦粒子因此優(yōu)選具有150至500nm的平均粒子尺寸，特別優(yōu)選160至450nm，更 特別優(yōu)選170至450nm，尤其優(yōu)選200至400nm,和更尤其優(yōu)選220至400nm。具有上述性質(zhì)的ニ氧化鈦粒子是可商購的(例如得自 Kronos Titan 的 KRONOS 2220 或得自 Sachtleben Chemie 的 HOMBI TAN R 610K)。生產(chǎn)它們的多種方法是已知的。在所述光導(dǎo)體中ニ氧化鈦粒子的比例為O. 1-100重量ppm，優(yōu)選O. I至50重量ppm，和特別優(yōu)選O. I至10重量ppm，在每種情況下都基于所述光導(dǎo)體重量計(jì)。由此，盡管光強(qiáng)度改進(jìn)，仍還可能實(shí)現(xiàn)散射粒子比例的顯著降低，并且因此實(shí)現(xiàn)成本益處。該降低的比例還對(duì)透明性具有正面作用，使得甚至可以制備厚度為至少Imm,優(yōu)選至少2_的具有高透明性和散射強(qiáng)度的光導(dǎo)體。另外，可以實(shí)現(xiàn)至少為4，優(yōu)選至少為10，特別優(yōu)選至少為20，和更特別優(yōu)選至少為80的所述光出射面與所述光導(dǎo)入面的高比例。由此得出，本發(fā)明的光導(dǎo)體與已知的用于發(fā)光體的覆蓋物具有很大程度的差異。也就是說，已知的覆蓋物的特點(diǎn)是所述光導(dǎo)入面與所述光出射面平行地形成，因此兩個(gè)面具有近似相同的尺寸。本發(fā)明的光導(dǎo)體優(yōu)選具有25mm至3000mm，優(yōu)選50至2000mm和特別優(yōu)選200至2000mm范圍內(nèi)的長度。寬度優(yōu)選在25至3000mm，優(yōu)選50至2000mm和特別優(yōu)選200至2000mm范圍內(nèi)。立方體設(shè)計(jì)是可想到的，但還有具有楔形形狀的向一側(cè)逐漸變細(xì)的設(shè)計(jì)。在楔形形狀的情況下，光優(yōu)選僅通過ー個(gè)光入射面輸入。所述光優(yōu)選垂直于所述光出射面進(jìn)入所述光導(dǎo)體，即所述光入射面垂直于所述光出射面。這種實(shí)施方式的例子可在圖I和3中找到。然而，在另外可選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的光導(dǎo)體還允許所述光入射面不垂直于所述光出射面，然而仍實(shí)現(xiàn)高光強(qiáng)度。這在例如當(dāng)所述光導(dǎo)體的構(gòu)造使得進(jìn)入的光通過在特定層處的相應(yīng)折射或反射而被引導(dǎo)到所述光導(dǎo)面中時(shí)是可能的。其例子在圖7中表示。本發(fā)明的光導(dǎo)體因此允許對(duì)于使用者或設(shè)計(jì)者而言的構(gòu)造空間顯著改進(jìn)。作為照射本發(fā)明光導(dǎo)體的光入射面的光源，可以使用熒光燈、發(fā)光二極管、白熾燈和鹵素?zé)?。取決于光源的布置，所述光可以通過所有四個(gè)邊射入。這尤其對(duì)于非常大的光導(dǎo)體可能是必要的。在較小的光導(dǎo)體的情況下，照射所述光導(dǎo)體的ー個(gè)或兩個(gè)邊通常是足夠的。為了更好地利用所用的光能，沒有被提供光源的那些邊可以被構(gòu)造為是反射性的。這種構(gòu)造可以例如通過反射性粘合劑帶實(shí)現(xiàn)。另外，可以將反射性涂層施加到這些邊上。JP 7020459描述了含有作為散射粒子的ニ氧化鈦的光導(dǎo)體，所述ニ氧化鈦為銳鈦礦變體形式。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有高比例銳鈦礦的ニ氧化鈦與濕氣和氧氣的共同作用可能導(dǎo)致所述光導(dǎo)體的加速分解。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的光導(dǎo)體因此包含金紅石變體比例為至少50wt%,優(yōu)選至少60wt%,特別優(yōu)選至少70wt%和更特別至少90wt%的
ニ氧化鈦粒子。為了制備本發(fā)明的光導(dǎo)體，也就是說作為用于包埋所述ニ氧化鈦粒子的透明的熱塑性或熱彈性塑料，適合的是透明的聚碳酸酷、環(huán)烯烴共聚物、聚苯こ烯、聚酯和特別是(甲基)丙烯酸酯聚合物。這些(甲基)丙烯酸酯聚合物通常通過單體混合物的自由基聚合獲得。所述單體混合物更特別優(yōu)選含有甲基丙烯酸甲酷，特別是基于所述単體混合物的重量計(jì)的至少40wt%,優(yōu)選至少60wt%和特別優(yōu)選至少80wt%的甲基丙烯酸甲酷。除此以外，這些單體混合物可以包含另外的能夠與甲基丙烯酸甲酯共聚的(甲基)丙烯酸酷。表述“(甲基)丙烯酸酷”涵蓋甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯以及二者的混合 物。這些單體是公知的。它們尤其包括衍生自飽和醇的(甲基)丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酷、(甲基)丙烯酸こ酷、(甲基)丙烯酸丙酷、(甲基)丙烯酸正丁酷、(甲基)丙烯酸叔丁酷、(甲基)丙烯酸戊酯和(甲基)丙烯酸2-こ基己酷；衍生自不飽和醇的(甲基)丙烯酸酷，例如(甲基)丙烯酸油基酷、(甲基)丙烯酸2-丙炔基酯、(甲基)丙烯酸烯丙基酷、(甲基)丙烯酸こ烯基酷；(甲基)丙烯酸芳基酷，例如(甲基)丙烯酸芐基酯或(甲基)丙烯酸苯基酷，在這種情況下，所述芳基基團(tuán)可各自是未取代的或最高四取代的；(甲基)丙烯酸環(huán)烷基酯，例如(甲基)丙烯酸3-こ烯基環(huán)己酷、(甲基)丙烯酸冰片基酷；(甲基)丙烯酸羥烷基酯，例如(甲基)丙烯酸3-羥丙酷，(甲基)丙烯酸3，4- ニ羥丁酷，(甲基)丙烯酸2-羥こ酯，(甲基)丙烯酸2-羥丙酷；ニ醇ニ(甲基)丙烯酸酯，例如1，4-丁ニ醇(甲基)丙烯酸酯，醚醇的(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸四氫糠基酷、(甲基)丙烯酸こ烯基氧基こ氧基こ酯；(甲基)丙烯酸的酰胺和腈，例如N-(3-ニ甲基氨基丙基)(甲基)丙烯酰胺、N-(ニこ基膦?；?(甲基)丙烯酰胺、I-甲基丙烯酰氨基-2-甲基-2-丙醇；含硫甲基丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸こ基亞磺酰基こ酷、(甲基)丙烯酸4-氰硫基丁酷、(甲基)丙烯酸こ基磺?；晨?、(甲基)丙烯酸氰硫基甲酷、(甲基)丙烯酸甲基亞磺?；卓?、雙((甲基)丙烯?；趸郴?硫化物；多官能(甲基)丙烯酸酯，例如三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酷。除了上述(甲基)丙烯酸酯外，待聚合的組合物還可以包含另外的能夠與甲基丙烯酸甲酯和上述的(甲基)丙烯酸酯共聚的不飽和單體。這些尤其包括I-烯烴，例如I-己烯、I-庚烯；支化烯烴，例如こ烯基環(huán)己烷、3，3-ニ甲基-1-丙烯、3-甲基-1-ニ異丁烯、4-甲基-1-戍烯；丙烯臆；こ烯基酯，例如こ酸こ烯酷；苯こ烯，在側(cè)鏈中具有烷基取代基的取代的苯こ烯，例如α-甲基苯こ烯和a-乙基苯こ稀，在環(huán)上具有燒基取代基的取代的苯こ稀，例如こ稀基甲苯和對(duì)甲基苯こ稀，齒代苯こ烯,例如單氯苯こ烯、ニ氯苯こ烯、三溴苯こ烯和四溴苯こ烯；雜環(huán)こ烯基化合物，例如2-こ烯基吡啶、3-こ烯基吡啶、2-甲基-5-こ烯基吡啶、3-こ基-4-こ烯基吡啶、2，3-ニ甲基-5-こ烯基吡啶、こ烯基嘧啶、こ烯基哌啶、9-こ烯基咔唑、3-こ烯基咔唑、4-こ烯基咔唑、I-こ烯基咪唑、2-甲基-1-こ烯基咪唑、N-こ烯基吡咯烷酮、2-こ烯基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷、3-こ烯基吡咯烷、N-こ烯基己內(nèi)酰胺、N-こ烯基丁內(nèi)酰胺、こ烯基氧雜環(huán)戊烷、こ烯基呋喃、こ烯基噻吩、こ烯基硫雜環(huán)戊烷、こ烯基噻唑和氫化的こ烯基噻唑、こ烯基K惡唑和氫化的こ烯基5惡唑；こ烯基和異戊ニ烯基醚；馬來酸衍生物，例如馬來酸酐、甲基馬來酸酐、馬來酰亞胺、甲基馬來酰亞胺；和ニ烯，例如ニこ烯基苯。通常，這些共聚單體的用量為基于所述單體重量計(jì)的O至60wt%，優(yōu)選O至40wt%和特別優(yōu)選O至20wt%，在這種情況下，所述化合物可以單獨(dú)使用或者作為混合物形式使用。聚合通常使用已知的自由基引發(fā)劑引發(fā)。優(yōu)選的引發(fā)劑尤其包括本專業(yè)領(lǐng)域中廣泛公知的偶氮引發(fā)劑，例如AIBN和1，I-偶氮ニ環(huán)己烷腈，和過氧化物，例如甲基こ基酮過氧化物、こ酰丙酮過氧化物、二月桂基過氧化物、過-2-こ基己酸叔丁基酷、酮過氧化物、甲基異丁基酮過氧化物、環(huán)己酮過氧化物、ニ苯甲?；^氧化物、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧基異丙基碳酸叔丁基酷、2，5-雙(2-こ基己?；^氧基)-2，5- ニ甲基己烷、過氧-2-こ基己酸叔丁基酷、過氧_3，5，5-三甲基己酸叔丁基酷、ニ枯基過氧化物、1，I-雙(叔丁基過氧基)環(huán)己烷、1，I-雙(叔丁基過氧基)-3，3，5-三甲基環(huán)己烷、枯基氫過氧化物、叔丁基氫過 氧化物、過氧化ニ碳酸雙(4-叔丁基環(huán)己基)酷、兩種或更多種上述化合物彼此之間的混合物和上述化合物與未提及的同樣可以形成自由基的化合物的混合物。這些化合物的用量經(jīng)常為基于所述單體重量計(jì)的O. 01至10wt%，優(yōu)選O. 5至3wt%0可以使用例如在分子量或單體組成方面不同的多種聚(甲基)丙烯酸酷。為了制備本發(fā)明的光導(dǎo)體，可以將所述單體混合物澆鑄成希望的形狀，并然后聚合。作為澆鑄方法，可以使用不連續(xù)的或連續(xù)的澆鑄方法。然而，還可以首先制備模塑料，并由此形成所述光導(dǎo)體。這種特別優(yōu)選的模塑料可以商標(biāo)名PLEXIGLAS 商購自Rdhm GmbH0所述模塑料的重均分子量Mw可以在寬范圍內(nèi)變化，其中所述分子量通常被調(diào)節(jié)以適應(yīng)于應(yīng)用目的和所述模塑料的加工方式。然而通常，其范圍為20，000至1，000，OOOg/mo I，優(yōu)選50，000至500，000g/mol和特別優(yōu)選80，000至300，000g/mol，但不希望由此進(jìn)行任何限制。在已經(jīng)添加了所述ニ氧化鈦粒子后，可以通過常規(guī)熱塑性成型方法從這些模塑料制備光導(dǎo)體。這些成型方法特別包括擠出和注塑。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明的光導(dǎo)體通過多組分注塑，優(yōu)選雙組分注塑而制備，其中僅ー種組分(模塑料)含有所述ニ氧化鈦粒子和其它組分不含有任何散射粒子。以此方式，可以制備光導(dǎo)體，其中含有ニ氧化鈦的組分表現(xiàn)出特定的圖案。在關(guān)閉狀態(tài)下，就是說沒有光進(jìn)入的情況下，所述成形體看起來是均勻透明的成形體，并且所述圖案不可見。然而在接通之后，所述圖案是可見的，因?yàn)橹挥兴龀尚误w的含有所述ニ氧化鈦粒子的部分輸出光。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，本發(fā)明因此還包括如下光導(dǎo)體，其僅在特定的區(qū)域中具有權(quán)利要求I所述的光散射劑和霧度。其余的區(qū)域特別優(yōu)選被設(shè)計(jì)為不是光散射的。以此方式，例如可以制備警告牌，或者還有例如車輛座艙的覆蓋物，其中警告符號(hào)在亮起之后以三維方式突出顯示(“浮動(dòng)符號(hào)”)。本發(fā)明的自由形式體可優(yōu)選通過注塑或通過將預(yù)先制備的光導(dǎo)板熱成形而制備。特別是，可以制備通過熱塑性塑料基底照明的自由形式體。例如，在汽車內(nèi)部或洗衣機(jī)的輪廓中的曲線照明顯示器可以使用熱成型板制備或直接通過注塑制備。由于放棄了印刷物，在此可避免另外的エ藝步驟和隨之出現(xiàn)的額外的成本。與通過在結(jié)構(gòu)化模具中進(jìn)行注塑而制備的光導(dǎo)體相比，包含散射體的本發(fā)明的模塑料使得可以放棄昂貴的將注塑模具結(jié)構(gòu)化的步驟，并且此外還使得周期時(shí)間較短，因?yàn)椴槐鼐_成型微結(jié)構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)更高收率。另外，在自由形式表面中以光技術(shù)方式設(shè)置微結(jié)構(gòu)是明顯復(fù)雜的。如已經(jīng)說明的那樣，本發(fā)明的光導(dǎo)體還可以通過澆鑄方法制備。在這種情況下，優(yōu)選將丙烯酸系樹脂混合物放到模具中并進(jìn)行聚合。優(yōu)選的丙烯酸系樹脂例如包含A)0. 1-100重量ppm的平均直徑在150至500nm范圍內(nèi)的ニ氧化鈦粒子，B) 40-99. 999wt%的甲基丙烯酸甲酷， C) 0-59. 999wt%的如上定義的共聚單體，D)0-59. 999wt%的可溶于(B)或(C)中的聚合物，其中組分A)至D)總計(jì)100wt%。所述丙烯酸系樹脂還包含所述聚合所必需的引發(fā)劑。組分A至D和所述引發(fā)劑對(duì)應(yīng)于也用于制備合適的聚甲基丙烯酸甲酯模塑料的化合物。所述模塑料和所述丙烯酸系樹脂可以含有所有類型的常規(guī)添加剤。這些尤其包括抗靜電劑，抗氧化劑，脫模劑，防火劑，潤滑剤，染料，流動(dòng)改進(jìn)劑，填料，光穩(wěn)定劑和有機(jī)磷化合物，例如亞磷酸酯或膦酸酷，顔料，氣候老化防護(hù)劑和增塑劑。然而，添加劑的量受到應(yīng)用目的的限制。例如，聚甲基丙烯酸甲酯光導(dǎo)體的光導(dǎo)性能不應(yīng)被添加劑過大地?fù)p害。本發(fā)明的光導(dǎo)體可用于照明LCD顯示器、信息牌和廣告板。本發(fā)明的光導(dǎo)體特別優(yōu)選用作透明的玻璃板元件，其可通過將安裝在所述光入射面上的光源接通而用作平面發(fā)光體。本發(fā)明的光導(dǎo)體可以進(jìn)一歩用于制備牌子、顯示器元件、廣告物體等，其使得特定的符號(hào)或標(biāo)記僅在接通之后才可見。測(cè)量方法TlO2在所述光導(dǎo)體中的比例將所述光導(dǎo)體灰化。殘留的灰的質(zhì)量與所述光導(dǎo)體的質(zhì)量成比例。在這種情況下，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述灰的整個(gè)質(zhì)量與TiO2含量等同看待。TiO2粒子在所述光導(dǎo)體中的平均粒子尺寸采用透射電子顯微鏡記錄所述光導(dǎo)體的圖像。包埋在所述光導(dǎo)體中的ニ氧化鈦粒子的粒子直徑通過考慮所述ニ氧化鈦粒子的最大和最小尺寸的平均值確定。所述平均粒子尺寸由50個(gè)ニ氧化鈦粒子直徑確定。用于所述電子顯微鏡研究的光導(dǎo)體的樣品制備是根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)方法進(jìn)行的。TiO2粒子的金紅石變體的比例ニ氧化鈦粒子的變體通過拉曼光譜測(cè)定。然后確定金紅石粒子與總體上測(cè)量的粒子相比的比例。優(yōu)選分析至少100個(gè)ニ氧化鈦粒子。為了增加測(cè)量準(zhǔn)確性，如果必要可以研究甚至更多的粒子。亮度使用可商購的亮度測(cè)量儀(例如得自LMT或Minolta公司)測(cè)量所述亮度。
具體實(shí)施例方式如下實(shí)施例用于說明和進(jìn)ー步解釋本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。對(duì)比例I :在單螺桿擠出機(jī)中，將聚甲基丙烯酸甲酯模塑料與含有硫酸鋇的母料混合并熔融。所形成的熔體含有基于所述聚甲基丙烯酸甲酯重量計(jì)的160重量ppm的硫酸鋇，其平均粒子尺寸為3微米。將所述熔體通過寬狹縫模頭從擠出機(jī)中送出并在平整機(jī)構(gòu)中成型為聚甲基丙烯酸甲酯板。從所述聚甲基丙烯酸甲酯板切割長度為900mm、寬度為500mm和厚 度為4mm的矩形光導(dǎo)體。在所有4mm厚邊(光入射面)處給該光導(dǎo)體提供發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管將光供給到所述邊內(nèi)。將漫反射性白色片材布置在所述光導(dǎo)體的ー個(gè)表面(光出射面I)上。在所述光導(dǎo)體的相對(duì)表面(光出射面2)上的中心,在相對(duì)于所述光導(dǎo)體的光出射面2的面法線的多個(gè)角度下測(cè)量亮度。從相同的擠出光導(dǎo)體切割長度為100_、寬度為IOOmm和厚度為4_的試件,并測(cè)量4_厚試件的混池。實(shí)施例I:如在對(duì)比例I中那樣形成4mm厚的板，其含有I. 2重量ppm的粒子尺寸為200nm的ニ氧化鈦替代硫酸鋇。如在對(duì)比例I中那樣測(cè)定在多個(gè)角度下的亮度和混濁。圖4顯示了其中摻混了ニ氧化鈦的光導(dǎo)體的亮度，與其中摻混了硫酸鋇的光導(dǎo)體的亮度相比，更均勻地在相對(duì)于面法線的角度上分布。另外，可以看出在面法線的方向，即在0°角下的亮度，在包含ニ氧化鈦的板的情況下，比在包含硫酸鋇的板的情況下更高。另外，所述ニ氧化鈦光導(dǎo)體的混濁比其中摻混硫酸鋇的光導(dǎo)體的混濁明顯更低。實(shí)施例2 向聚甲基丙烯酸甲酯在甲基丙烯酸甲酯中的可聚合溶液中，添加基于所述溶液重量計(jì)的I. 2重量ppm的平均粒子尺寸為200nm的ニ氧化鈦粒子。向所述溶液中添加自由基聚合引發(fā)劑、UV吸收劑和脫模劑。將所述溶液引入到周圍帶有密封繩的由兩個(gè)硅酸鹽玻璃板組成的隔槽中，填充，并在60°C下預(yù)聚合，然后在120下最終聚合。從以此方式獲得的4mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯板切割下長度為900mm和寬度為500mm的光導(dǎo)體。將所述光導(dǎo)體在所有側(cè)面上提供發(fā)光二極管，該發(fā)光二極管將光供給到所述光導(dǎo)體的所有4mm厚邊(光入射面)中。將漫反射性白色片材布置在所述光導(dǎo)體的ー個(gè)表面(光出射面I)上。在所述板的相對(duì)表面(光出射面2)上，在相對(duì)于所述光導(dǎo)體的表面的面法線的多個(gè)角度下測(cè)量亮度。從相同的板上切割下長度為100mm、寬度為IOOmm和厚度為4mm的試件，并作為霧度值測(cè)量4mm厚試件的混池。圖5顯示，在使用澆鑄方法通過自由基聚合制備的光導(dǎo)體情況下，其中摻混了ニ氧化鈦的光導(dǎo)體的亮度同樣在相對(duì)于面法線的角度上是均勻的。另外可見的是，如在實(shí)施例I中那樣，包含ニ氧化鈦的光導(dǎo)體的亮度在面法線的方向上比包含硫酸鋇的光導(dǎo)體情況下更高。表I將得自對(duì)比例I的包含3微米硫酸鋇散射粒子的擠出的光導(dǎo)體與得自實(shí)施例I的包含200nm的ニ氧化鈦散射粒子的擠出的光導(dǎo)體和得自實(shí)施例2的包含200nm的ニ氧化鈦散射粒子的澆鑄(自由基聚合的)光導(dǎo)體的亮度進(jìn)行了對(duì)照。 表2將得自實(shí)施例I的包含3微米硫酸鋇散射粒子的擠出的光導(dǎo)體與得自實(shí)施例I的包含200nm的ニ氧化鈦散射粒子的擠出的光導(dǎo)體和得自實(shí)施例2的包含200nm的ニ氧化鈦散射粒子的澆鑄(自由基聚合的)光導(dǎo)體的混濁進(jìn)行了對(duì)照。在相同的厚度下，采用ニ氧化鈦散射粒子制備的光導(dǎo)體具有顯著更低的作為霧度測(cè)量的混濁，并且當(dāng)目測(cè)觀察時(shí)是透明的。表I
權(quán)利要求
1.光導(dǎo)體，其具有至少一個(gè)光入射面和至少一個(gè)光出射面， 其特征在于 所述光出射面與所述光入射面的比率是至少4， 所述光導(dǎo)體具有小于4%的根據(jù)ASTM D1003測(cè)量的霧度，和 將基于所述光導(dǎo)體的重量計(jì)的濃度為O. 1-100重量ppm的平均粒子尺寸為150-500nm的二氧化鈦粒子用作光散射劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的光導(dǎo)體， 其特征在于 所述二氧化鈦粒子的至少50%以金紅石變體形式存在。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的光導(dǎo)體， 其特征在于 所述光出射面與所述光入射面的比率是至少20。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的光導(dǎo)體， 其特征在于 所述光導(dǎo)體由至少一個(gè)透明的熱塑性或熱彈性塑料組成，和/或所述光導(dǎo)體僅在特定區(qū)域內(nèi)具有根據(jù)權(quán)利要求I的光散射劑和霧度，和/或其具有未被構(gòu)造為是光散射性的區(qū)域。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的光導(dǎo)體， 其特征在于 將基于所述光導(dǎo)體的重量計(jì)的濃度為O. 1-50重量ppm,優(yōu)選O. 1-10重量ppm的二氧化鈦粒子用作光散射劑，和/或所述二氧化鈦粒子的平均粒子尺寸為160至450nm，和特別優(yōu)選170至400nm，和/或所述霧度在O. 2至2%范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)的光導(dǎo)體， 其特征在于 所述光導(dǎo)體不具有任何印刷物和/或任何光散射性缺陷。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的光導(dǎo)體， 其特征在于 所述光出射面垂直于所述光入射面。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至6中一項(xiàng)或多項(xiàng)的光導(dǎo)體， 其特征在于 所述光出射面不垂直于所述光入射面，和/或所述光導(dǎo)體為自由形式體。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)的光導(dǎo)體， 其特征在于 所述光導(dǎo)體包含基于所述光導(dǎo)體重量計(jì)的至少40wt%,優(yōu)選至少60wt%的聚甲基丙烯酸甲酯。
10.制備根據(jù)權(quán)利要求I至9的光導(dǎo)體的方法， 其特征在于 光導(dǎo)體由如下模塑料形成，所述模塑料具有基于所述模塑料的重量計(jì)的至少40wt%，優(yōu)選至少60wt%的聚甲基丙烯酸甲酯，和基于所述模塑料重量計(jì)的O. I至100重量ppm的平均直徑在150至500nm范圍內(nèi)的二氧化鈦粒子。
11.制備根據(jù)權(quán)利要求I至9的光導(dǎo)體的方法， 其特征在于 將包含如下組分的丙烯酸系樹脂進(jìn)行自由基聚合，并由此獲得光導(dǎo)體 A)O. 1-100重量ppm的平均直徑在150至500nm范圍內(nèi)的二氧化鈦粒子， B)40-99. 999wt%的甲基丙烯酸甲酯， C)0-59. 999wt%的共聚單體， D)0-59. 999wt%的可溶于B)或C)中的聚合物， 其中組分A)至D)總計(jì)100wt%o
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中任一項(xiàng)的制備光導(dǎo)體的方法， 其特征在于 通過澆鑄法、注塑、多組分注塑或通過擠出制備成形體。
13.根據(jù)權(quán)利要求I至9中一項(xiàng)或多項(xiàng)的光導(dǎo)體用作透明玻璃板元件的用途，所述玻璃板元件可通過將安裝在所述光入射面上的光源接通而用作平面發(fā)光體。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至9中一項(xiàng)或多項(xiàng)的光導(dǎo)體用作牌子、顯示器元件、廣告物體等的用途，這些使得特定的符號(hào)或標(biāo)記僅在接通后可見。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的光強(qiáng)度和透明性的光導(dǎo)體，其制備方法以及其用途。
文檔編號(hào)F21V8/00GK102834752SQ201180017685
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者J·施密特, W·皮蘇拉, P·施泰因, C·羅特, S·施瓦茨-巴拉克, H·洛克霍茲, A·鮑姆 申請(qǐng)人:贏創(chuàng)羅姆有限公司