专利名称：：具有高尺寸稳定性的用于各向异性光散射的挤出聚合物片材的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种透明塑料摸塑组合物，向其中配混入散射体和/或玻璃纤维，以便随后以夸威品形式桥出塑料模塑件具有带有优逸散射方向的优弄的光散射能力，网时具有良好的机械性能。
背景技术：
：为了实现各向异性的光散射，已经应用各种不同的原理。关于本发明而言最—f要的在.此乏如下L得一种聚合物基体，4含,由另一种聚合物材料形咸的球形散射珠ii,以机織力式透行羊轴扯付、并B2.玻璃lf维，其在聚会物基ff申彼此冲疗地取向。主要由3M公司研究并提A—种构型，其中球状散射驟粒配混入一种聚合物基体中，在此it^散射颗枉異有％基体不一致的折射芈。然后，将整个聚合物片材蓉轴拉伸，逸「口]时辱致球状颗粒的拉伸变形，所述球状顆粒因此呈现禰圆形状，乏种形状然后导致整个材料的各向异性的散射行为。曹002/057384(3M)描述了一种聚合物组合物，其由轱合剂和包埋入其中的纵向結构组咸该li合剂是光学各向同性的并且所途两种材料的折射率相差至少0,01。所述纵向结构由塑料組咸。TO02/Q7114g(3M)掘述了一种显示屏，在其上施加有一种粒合剂，在该轱合剂中分散'^教向结构。该纵向结构是与，02/057384中相同的那*需2關4/i069P(E^tmanKodak)猫述了一种由,种最合物组成的聚合物薄膜，其具有各向异性的光学性能。除了通过紙向部分的加权平均的光折射以外，通过位于薄膜表面上的三维錄构的光折射效果也得到增强。US-OS2GQ5/GG36199(3M)描述了一种屏》在其上存在有一种#合剂，在该#合剂中存在有一定数量的稍f长形的結构。所途粗合剂和稍帶长形的結构的折射率相差至少0,01。非必要地，还可以存在有起偏振器、Fres.nei透镜或反射器。US-PS5940211(USPhilipsCorp.)描述了一种光学体系，其将透射的光偏振化并因此实现光强度的各向丼性分布。US-PS6123877(NaskiaCorporation)描述了一种制备各向异性光束的方法，其中将光束通过具有不同折射率的聚合物基体而导过》折射率差通辻球形颗粒,生。US-OS2003/0175466(SughrueMion)描述了一种l有各向异性光折射的薄膜，像各向弄性光折射通过在聚合物基体中布置小棒状的结构而实现小棒向一个方向取向，并丑小棒的沿轴向的折射率与基体的沿相应方由的#射率不同小棒具有的直径小于200pm并且具有的长度为大亍800pmB所述小棒由液晶型芳族聚酯组威8在现有抆水中并没有讨论各向弄性塑料模塑件的机械性能的改透。EuropeanPolymerJournal41(2005)1729-17370〖im描述了热-物理性能、空气湿度和剛性对由基体材料PMMA构咸的漫射体片材的影响，所述基体^料经采用破璃纤维改性《Hm发现，玻璃lf维的添加在所述环境奈件的影响下^著降低翘曲(弯曲)B在此他只能察觉到对光学性能的很低的影响，特別是他没有发现备向异性的散射性能。他发现了如下机械性能1.隨着玻璃纤维含堡的提高，储能摸量增加(2.2—3,2GPa，在T:25。C下)2.玻璃化转变温度向上移动，Tg为111,7—113,3°C(20%GF比例)3.水吸收显箸下降(24h:0,4%—0,2%)4.翘曲下降。目的和解决方案鉴于所讨论的现有技术，本发明的目的是提供具有改进的散射行为的另一种光学散射体，恭此外还具有良好的机械性能并固此可以没有问题地加工。本发明6;「4—个目的是，提供一种用于制备各由丼性的塑料模塑件的简羊并S艰价的方法。本发明國的通过根扭H利要求1的光f:射体而实现，所述光散射体可根据杈利要求8的#仏方法获得途用的透明塑料有，，l丙婦酸甲l旨(P醒A)、聚碳酸酯(PC)、聚对笨二甲酸乙二醇gUPH)、环缔錄共聚物(COC)、聚笨乙婦(PS)和以上述羊体的任意組^ft成的共聚物。非必要地，塑料摸塑组会物还可以被提供有抗沖击性。特别优逸使用透明P麗A摸塑組合物。所用的玻璃纤维由A玻墒、C玻璃、D玻璃、E玻璃、AR玻璃、BC且玻璃和R玻璃組威，它们在組威和园此在其折射率方面彼此不同。在市场上可购得的产品另外iift，t维长复和直径方面不同，以及在特定的涂层(上莱料)方面不同，所述涂层,保与备种不同的聚合物基体的相容性，玻璃叶,例如可以从PPGIndustriesGlass&FiberG跳固公'司或从Sidn〖G()bairi获得。用亍制备谷向异性塑料橫塑件的可能的制备方法fc括将预定量的玻璃纤维与各自对应的窗料模塑组合物混合，并偕助市售的桥出机在匹配于各自对应的塑料的条件下进行挤出。用亍制备各向弄性的塑料摸塑件的另一种可能的制备方法包括通过两阶段法将预定量的玻璃纤维与一部分塑料模塑组合物单独配混以制备母料，并在第二阶段申将预定量的母料与各自对应的塑料模塑組合物混合并借助市售桥A机在戮配亍各自对应的塑料的条件下透行桥出。在优选的实施方案中，在制备母料时将玻璃纤维通过倒面填塞装置(Stopfwerk)计量加入到热的塑料熔体中，这相应亍特别温和的加工。所述各向异性地发生光散射的塑料混合物还可以至少单层地作为共桥A物在桥A工艺中施加到塑料模塑件上。本发明的有益效果各向异性光教射片材的主要益处在亍提高能量敛率。在下面的应用中将举例阐述，通过这种各向异性的光散射以何种方式提高了能量效率。l.用于大平面的显示器应用(大型号平面显示屏，例如电视机)的背光设备大的BLU通常直接从背后w明，因为边緣照明通过大的平面不能输出耦合必要的亮度。所述直接背面照明装置经常由所谓的CCFL(冷阴极變光灯)組成，H为这些是廉价并比较結实的。这些灯本身具有圆柱形(拉长的)结构，例如30cm长度对应2ram直径，并且在BLU中彼此平行地沿垂直线(垂直于观察平面)装配。为获得均匀照明的图像，还必须将散光片放置在CCFL光源布置之前。与光源之阔的距离(和在另一侧面上与真正的显示器之间的距离)必须保持是小的,因为在平面显示屏中只有很有限的結构空间可供使用。同样，散光片应该是薄的(通常2謹厚)6由于光源与散光片之间距离小，所以必要的对经调制的亮度分布曲线的"均匀化"只可通过使用很厚的散光片实现。但是，这具有的缺点i，总的光透射率只为40-60%(画=70-86"，即发生高的损耗量。到目前为止，在此只使用各向同性的散光片，其向所有的空间方向上散射光。各向异性的散光片在此具有的优点是，它们将光优选歡射到观察者的平面内，即垂直于灯的方向。这恰好是用于将照明场均匀化的所需散射方向。向上或向下(在此反正不存在观察者)的散射在此是根本不需要的，园为光源通过其长度(基本上)均匀地辐射。因此,高的光散射必定只在一个主轴(垂直亍灯布置的方向)上是有效的，在另一个主轴的方向(平行于光源的走向)上比在各向同性的散光片的情况下散射明显更少的光(="消耗")。为了因此实现在观察者平面内的相同的亮度,在各向异性的散光片的情况下比具有亮度增强薄膜(BEF)的布置需要更少的辆合输入的光能。2.各向异性散射的背投盘在背面投影方面，,像借助射束器(Be謹er)从后面(即在观察者对面的侧面上)投影到屏幕上。与前面投影相反，背面投影是基亍光的透射。对亍这样的屏幕重要的是，S像在各种不同的观察角下具有尽可能相同的亮度。为此，光必顆相应地散射入空间中。由f(Wg,)屏幕的尺寸，在此也不需要光向上或向下散射，而在水平面上的散射是非常希堡的。在背面投影领域中，这种效果通过在面向观察者的艮面上使用双凸透镜而实现。园为光織准目樣地散射入观察者平面内.所以在相同的输入l禺合的功率下，实现较高的光输A和观察者平面内的均匈性。在桥出机的加热区域中的温度例如对于PLEXIGLAS7N(P國A模塑组合物，可在R德mGmM貌得》为T48G。C至T=23(TC，熔体从喷嘴中排A的温度为约T=240°C物料通过量不允许逸择得太高(约10kg/h),螺軒粉数为175min入所述桥出机是Breyei^司的異有直径为D=60mnu螺距为60m纖和长度为33D=1Q8Omm的排气碌軒的待出机，其李引是采用带稽的轴套而实施《流场场，其通过塑料溶体的流幼产生，使得玻璃纤维在聚合物基体内部基本上平行地取向。该流动场在桥出机喷嘴内部具有抛物线型速度分布型，这又导致一种线性的剪切场，其导致玻璃叶维旋转并平行于桥A机喷嘴的壁而排列《使用两种类型的玻璃纤维，它们主要在直径方面彼此不同。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>无机玻璃纤维的平均纵横比是1-'10，优逸为1-20，并非常特别优选1-50。力求玻璃纤维的高取向为此需要在挤出过程中如下的工艺条件高剪切速度窄的模唇间隙较高的熔体粘度玻璃纤维在聚合物中的取向通常通过取向分布函数表示。在此，描绘出围绕(原则上任意选择的)主轴方向的每个取向方向上的玻璃纤维数目；有意义的主轴选择是挤出方向，该方向由于流动分布型而是取向的主轴。高斯分布曲线(GauP，scheVerteilungskurve)随着玻璃纤维取向度的增加而变得较狭窄，即其半值宽降低。在理想的分布情况下，即所有的玻璃纤维恰好在平行于挤出的方向上。但是，取向分布函数不能直接确定，或其可能是相当复杂的。但是，对于取向度的非常好的量度是测量的散光片的光学各向异性。为此，借助于相应的测量结构，BTDF(双向透射分布函数)。为了表征取向的主要作用，测定沿两个取向主轴的二维散射分布曲线就足够。区分所述两个曲线的半值角以及散射能力，这可以视为对于取向的各向异性的良好量度。一般，选择对塑料混合物的温和加工，由此不将玻璃纤维剪切碎并由此产生高的细料比例。所谓温和的加工是指玻璃纤维不受到通过剪切引起的高负荷，由此它们尽可能不被切碎成小的部分。这通过如下方式实现它们在配混时刚好在挤出喷嘴之前不久才通过所谓的侧面填塞装置(侧向进料器)掺混入加热的液体聚合物中。由此，GF没有遭受在加热聚合物时通过整个螺杆路径的剪切作用。图l显示玻璃纤维比例为10w"/。时的各向异性。图2显示玻璃纤维比例为20wtM时的各向异性。图3显示玻璃纤维比例为30w"时的各向异性。图4显示玻璃纤维比例为40wtW时的各向异性。图5显示随着玻璃纤维比例的增加而出现的半值角的增加。图6显示随着玻璃纤维比例的增加而出现的各向异性因子的变化。图7显示随着玻璃纤维比例的增加而出现的光透射率的降低。图8显示随着玻璃纤维比例的增加而出现的黄度指数的增加。实施例1:具有玻璃纤维短切原丝EC144.5mm-914的PLEXIGLAS⑧7N(P腿A)在挤出试验中，将各种不同重量比例的玻璃纤雄(10、20、30和40%)添加到PMMA模塑组合物PLEXIGLAS7N中，并挤出成2mm厚的片材。光学表征的结果总结在表l中玻璃纤维比例[%]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>光学表征的重要方面是借助于测角法光密度测量而测量光散射性能。散射能力和强度半值角根据DIN5036采用LMT公司的测量仪LMT-测角计测试台GO-T-1500测定。这些测量对于本发明试件在每种情况下在挤出方向上或与挤出方向成横向地进行，以检测散射性能的各向异性。图1-4显示随着增加的玻璃纤维比例的这种各向异性。在图1-4中可以看出，散射的各向异性在玻璃纤维比例为20%下最强地出现。在极限范围，10%和40%玻璃纤维比例内，曲线彼此接近。在如下各图中显示结果图5显示随着玻璃纤维比例的增加而出现的半值角的增加。在此可以观察到，在10wt%GF比例和20wt%GF比例之间的与挤出方向成横向的半值角比与挤出方向成纵向的半值角更显著得多地升高。图1这也在各向异性因子A-HWW(q):HWW(l)，半值角的商方面是明显的，其在约20wt。/。下具有最大值。图2从这些结果可以得出的结论是，a.10-20wt。/。玻璃纤维比例实现光散射的显著增加和b.在该范围内玻璃纤维的平均取向的增加值显著增加，在此在较高玻璃纤维比例下的排列不再显著改进。图7显示随玻璃纤维比例的增加而出现的光透射率的降低。透射率t。65/1。。/反射率p。65/1。。根据DIN(德国工业标准)5036，釆用测量仪，PerkinElmer/>司的Lambda19(或VarianInc乂A司的VarianCary5000)测定。在此，使用光类型D65(钠光)的辐射源。在10wt。/。GF-40wt。/。GF范围内，光透射率从75%降低到39%，在此轨迹几乎是线性的。图8显示随着玻璃纤维比例的提高而出现的黄度指数的增加。可能的解释是玻璃纤维的添加剂(上浆料)，其通过加工过程而溶解/分解，并因此在材料中形成相应低分子量的级分，该级分产生黄色效杲。黄度指数[T。柳。。或pD65n。。]根据DIN6167，采用测量仪，PerkinElmer公司的Lambda19(或VarianInc乂〉司的VarianCary5000)测定。从所有测量结果得出的结论是，在约20wt。/。玻璃纤维比例下得到最优的情况，因为在此光透射率的损失以及黄度指数(不希望的效果)还不是太高，而另一方面光散射以及其各向异性已经显现得很显著。权利要求1漫射体，其由透明聚合物和玻璃纟f维构威。2.权利要求1的漫射体，其特征在于，所用透明聚合物是聚甲基丙烯酸曱酯、聚碳酸酯、聚酯或聚烯烃。3.权利要求1的漫射体，其特征在于，象合物与有机玻璃纤维之间的折射率差为i少ioi。4.权利要求3的漫射体，其特征在于，聚合物与有机玻璃纤维之间的折射率差为至少0.05。5.前述权利要求申任一项的漫射体，其特征在亍，无机A璃叶维的直《亚为1.0-100|ii6.前述权利要求中任一项的:變射体，其特征在于，无机A璃纤维的平均纵横比为1-10。7.前述权利要求中任一项的漫射体，其特征在亍，无机坡璃叶维的平均纵横比是1-208.前述权利要求中任一项的漫射体，其特征在于，无机破璃纤维的平均纵橫比是1-50。9.前述权利要求中任一项的漫射体，其特征在于，玻璃纤维偏离优先方向的平均偏羞为0°-45°。10.制备前述权利要求中任一项的漫射体的方法，其特征在于，将无机玻璃纤维与聚合物以潘量比例为i:10至1:10,000混合并桥出。11.权利要求8的方法，其特征在亍，将无机玻璃纤维以母料形式添加到聚合物中。12.母料，其特征在于，无机玻璃与聚合物之间的质量比例为1:5至1=500。13.前述权利要求中任一项的漫射体，其特征在于，各向异性比例为至少1.1814.前述权利要求中任一项的漫射体用作用于发光器材的外罩的用途。15.前述权利要求中任一项的漫射体用作用于平面嚴示屏的結构元件的用途。全文摘要本发明涉及一种具有各向异性光散射的漫射体，其由透明聚合物和玻璃纤维构成，还涉及该漫射体的制备方法，及该漫射体用作用于发光器材的外罩和用于平面显示屏的结构元件的用途。文档编号G02B1/00GK101122643SQ200610110790公开日2008年2月13日申请日期2006年8月8日优先权日2006年7月3日发明者A·拉其施,H·格罗特蒂斯,M·帕鲁泽尔,M·迈耶－凯泽,V·蒙德申请人:罗姆有限公司