CN104053722A - 光散射聚碳酸酯片作为灯罩的用途 - Google Patents

Abstract

本发明的主题因此是光散射聚碳酸酯片用作灯罩，优选在LED照明应用中的用途，所述聚碳酸酯片基于包含下述组分的组合物：A)99.9-80重量%的聚碳酸酯，和B)0.1-20重量%的选自有机硅树脂和丙烯酸酯树脂中的至少一种的散光颜料。

Description

光散射聚碳酸酯片作为灯罩的用途

本发明涉及光散射聚碳酸酯片作为灯罩，优选在LED照明应用中，例如在LED灯或LED光板中的用途，和涉及包含所述光散射聚碳酸酯片的照明装置，优选LED照明应用(具有LED作为光源的照明装置)。

由现有技术已知由具有不同的光散射添加剂的透明聚合物制成的光散射制品和由其生产的成型件。

WO2007/039130和WO2007/039131描述了PC组合物，其具有Techpolymer作为散光颜料。

JP05257002中描述了光散射PC片，其具有二氧化硅的散光颜料。

JP10046022中描述了PC片，其具有聚有机硅氧烷的散光颜料。

JP08220311中描述了双层片，其具有5-25μm的散射体共挤出层，其包含丙烯酸散光颜料。这里所用的散光颜料的尺寸是0.1-20μm。

JP10046018中要求保护一种聚碳酸酯，其含有0.01-1%的交联的球形聚丙烯酸酯。

JP2004/029091中描述了PC散射体片，其含有0.3-20%的散光颜料和0.0005-0.1%的荧光增白剂。

US2004/0066645A1在通常的方面要求保护含有0.2-5%光散射颗粒的光散射材料，并且其透光率大于70%和雾度（Haze）是至少10%。该散光添加剂的平均直径是3-10μm。

JP07-090167中要求保护一种光散射塑料，其由1-10%的具有折射率小于1.5和粒度为1-50μm的颗粒和90-99%的芳族聚碳酸酯构成，其中所述颗粒基本不溶于所述芳族聚碳酸酯中。所用的散光添加剂是丙烯酸酯-、聚苯乙烯-、玻璃-、二氧化钛-或者碳酸钙颗粒。

EP0269324B1描述了散光添加剂组合物，以及光散射热塑性聚合物组合物，其具有0.1-10%的散光添加剂。

在EP0634445B1中，Paraloid EXL 5137与聚碳酸酯中的无机颗粒等组合作为散光添加剂，其中0.001-0.3%的这些颗粒例如二氧化钛有助于改进耐老化性和因此改进颜色稳定性。

JP2004-053998中描述了具有厚度为30-200μm的光散射聚碳酸酯膜，其由多于90%的聚碳酸酯构成，透光率大于90%，该膜表面的至少一侧具有凹凸结构，雾度是至少50%和光程差小于30nm。要求保护在背光装置中的散射体膜作为这些光学膜的用途。该申请中描述和要求保护具有低的双折射(光程差<30nm，更优甚至<20nm)的散射体膜，因为它们在BLU中带来了更高的亮度。作为散光添加剂使用1-10%的无机颗粒，例如硅酸盐，碳酸钙或滑石，或者有机颗粒例如交联的丙烯酸酯或聚苯乙烯，具有平均直径为1-25μm，优选2-20μm。

JP08-146207中描述了光学散射体膜，其中通过在至少一侧上的成形加工使该表面结构化。此外要求保护的是一种膜，在其中通过仅使用一种透明的散光添加剂，并且其不均匀的分布到所述膜的厚度上。如果使用两种或更多种的散光添加剂，则它们可以均匀分布到所述膜的厚度上。在该散光添加剂不均匀分布的情况中，在膜表面处发生了富集。所用的散光添加剂可以是丙烯酸酯-、聚乙烯-、聚丙烯-、聚苯乙烯-、玻璃-、氧化铝-或二氧化硅颗粒，其具有1-25μm的平均粒径。该膜的厚度可以是100-500μm。

JP2004-272189中描述了厚度为0.3-3mm的光学散射体片，其中使用了粒径为1-50μm的散光添加剂。另外要求保护的是在5000-6000Cd/m2的亮度范围内亮度差小于3%。

WO2004/090587中描述了用于LCD中的厚度为20-200μm的散射体膜，其包含0.2-10%的散光添加剂并在至少一侧上具有20-70%的辉度。将交联的有机硅、丙烯酸酯或滑石配混（eincompoundieren）为作为具有5-30μm的粒径的散光添加剂。

DE102009025123描述了一种辐射发射装置，其具有有机辐射发射功能层和辐射输出层。

WO2006/127367描述了一种背光显示装置，其散射体膜，该膜包含聚碳酸酯和散光颜料，其中该膜是密实的。

US2010/328925A1描述一种特殊照明装置。

由US2007/0060704已知包含散光颜料的聚碳酸酯组合物在散射体片中的用途。

JP06-123802描述了用于LCD的厚度为100-500μm的散射体膜，其中在透明的基底材料和透明的光散射颗粒之间的折射率差异是至少0.05。该膜的一侧是光滑的，而在另一侧上，散光添加剂由该表面突出和形成结构化的表面。该散光添加剂的粒径是10-120μm。

本发明的目的是赋予LED灯适意的“更温暖”的光感觉的灯，尽管使用冷白色LED，和/或在使用RGB(红色/绿色/蓝色)LED的情况中产生尽可能好的颜色真实性(Farbechtheit)或者轻微淡蓝色的“新鲜的”视觉印象，无论该LED是接通还是关掉的。为此使用的PC片，也称作散射体片或者散射片，在此应具有尽可能高的光透射率和尽可能好的光散射。此外，这种聚碳酸酯散射体片具有比丙烯酸片明显更好的阻燃性和冲击韧性。此外，该聚碳酸酯散射体片可以深拉(包括锐边)，而不完全失去散光能力。

已经发现下面所述的光散射聚碳酸酯片满足这些要求。

上面引用的文献无一描述了在下文中描述的光散射PC片作为灯罩，尤其是以15mm，优选20mm，特别是30mm-100mm，优选80mm的距光源的距离，优选用于LED应用的用途。在距离小于30mm的情况中，光点通常是可见的。如果期望这种效果，则可保持光散射片距光源的合适距离。另一优选的距离是50mm-80mm。由所述文献未表明所述的PC片用于实现上述需求。

本发明因此提供光散射聚碳酸酯片用作灯罩，优选在LED灯应用中的用途，所述聚碳酸酯片基于包含下面组分的组合物：

A)99.9-80重量%的聚碳酸酯，和

B)0.1-20重量%的选自有机硅树脂和丙烯酸酯树脂中至少一种的散光颜料。

组分A)

合适的聚碳酸酯A)是所有已知的聚碳酸酯，如在WO2007/039130和WO2007/039131中描述的。它们是均聚碳酸酯，共聚碳酸酯和热塑性聚酯碳酸酯。聚碳酸酯优选根据相界面法由二羟基芳基化合物(下文也称作二酚)和光气来制备，或者通过熔融酯交换法由二酚和碳酸二芳基酯衍生物来制备。

优选的二酚选自间苯二酚，4,4'-二羟基联苯，双-(4-羟基苯基)二苯基甲烷，1,1-双-(4-羟基苯基)-1-苯基乙烷，双-(4-羟基苯基)-1-(1-萘基)乙烷，双-(4-羟基苯基)-1-(2-萘基)乙烷，2,2-双-(4-羟基苯基)丙烷，2,2-双-(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙烷，1,1-双-(4-羟基苯基)环己烷，1,1-双-(3,5-二甲基-4-羟基苯基)环己烷，1,1-双-(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷，1,1'-双-(4-羟基苯基)-3-二异丙基苯和1,1'-双-(4-羟基苯基)-4-二异丙基苯。也可以使用这些二酚的混合物。

特别优选的是4,4'-二羟基联苯，2,2-双-(4-羟基苯基)丙烷或者双-(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷或其混合物。

为制备共聚碳酸酯还可以使用1-25重量%，优选2.5-25重量%(基于待使用的二酚的总量计)的具有羟基-芳基氧基-端基的聚二有机硅氧烷。

此外合适的是聚酯碳酸酯和嵌段共聚酯碳酸酯，特别是如WO2000/26275中所述的。用于制备芳族聚酯碳酸酯的芳族二羧酰卤优选是间苯二酸、对苯二酸、二苯基醚-4,4'-二甲酸和萘-2,6-二甲酸的二酰氯。

聚二有机硅氧烷-聚碳酸酯-嵌段共聚物的特征在于，一方面，它们在聚合物链中包含芳族碳酸酯结构单元(1)，和另一方面其含有含芳基氧基端基的聚二有机硅氧烷(2)(例如 US-PS 3189662，US- PS 3821325和US- PS 3832419)。

合适的聚碳酸酯优选具有的平均分子量                                                 _w是18000-40000，优选20000-36000和特别是23000-33000。重均分子量Mw分别通过凝胶渗透色谱法来测定，并用聚碳酸酯标准物进行校正。

该聚碳酸酯通常具有2-60g/10min，优选2-40g/10min，特别优选3-18g/10min，特别是5-13g/10min的MFR(熔体流动速率)值，其是基于 ISO1133在300℃的温度和1.2 kg的负荷下测量的。

组分B)

作为散光颜料可以使用具有足够高的直至至少300℃的热稳定性，以在聚碳酸酯的加工温度下不分解的所有丙烯酸酯树脂。此外，颜料必须不具有任何导致聚碳酸酯的聚合物链降解的官能团。优选的丙烯酸酯树脂是这样的聚丙烯酸烷基酯，其优选具有2-8个在烷基中的碳原子，具有0.5μm-80μm，优选2μm-40μm，特别是3μm-15μm，特别是3μm-9μm的平均粒度(数均)。同样可以使用丙烯酸烷基酯的混合物(均聚物或共聚物)。所述丙烯酸酯树脂优选是交联的。合适的交联剂是已知的用于丙烯酸酯的交联剂。优选的交联剂是二醇基交联剂，例如尤其是乙二醇二甲基丙烯酸酯。

特别优选的是交联的聚甲基丙烯酸甲酯，特别是用乙二醇二甲基丙烯酸酯交联的。

市售的合适的聚丙烯酸烷基酯例如是来自于日本Sekisui的Techpolymer?产品组的产品，Techpolymer? MBX-5或MBX-8。

所述有机硅树脂优选具有0.5μm-100μm，优选0.5μm-20μm，特别是1μm-6μm的平均粒度(数均)。

在一个优选的实施方案中，该有机硅树脂是倍半硅氧烷，这里优选选自烷基倍半硅氧烷，优选 C1-C4-烷基倍半硅氧烷，特别优选甲基倍半硅氧烷。

市售的合适的倍半硅氧烷例如是来自于美国Momentive的Tospearl?产品组的产品，Tospearl? TSR9000或者120S。

母料通常包含75-99.9重量%，优选82-99%，特别优选87-98重量%的聚碳酸酯和25-0.1重量%，优选18-1重量%，特别优选10-2重量%的散光颜料B-1)，在每种情况中基于母料的组合物计。

所述散光颜料通常以母料形式来使用，优选在聚碳酸酯中。适合用于生产母料的聚碳酸酯是上述的聚碳酸酯。

组分B-1-丙烯酸酯

该母料通常包含60-99.9重量%，优选70-99%，特别优选77-98重量%的聚碳酸酯和40-0.1重量%，优选30-1重量%，特别优选20-2重量%的散光颜料B-1)，在每种情况中基于母料的组合物计。

组分B-2-有机硅树脂

该母料通常包含75-99.9重量%，优选82-99%，特别优选87-98重量%的聚碳酸酯和25-0.1重量%，优选18-1重量%，特别优选10-2重量%的散光颜料 B-2)，在每种情况中基于母料的组合物计。

所述母料根据公知的方法来生产，例如通过混合所述组分，然后在捏合机-挤出机(单螺杆或双螺杆挤出机)或者常规挤出机上配混。

用于LED灯应用的PC片的厚度通常是0.5mm-10mm，优选0.8mm-8mm，特别优选1mm-5mm和特别是1mm-3.5mm。

如果优选淡蓝色和因此冷光感，则使用有机硅树脂基母料，其优选与荧光增白剂一起使用。用于这种应用形式的有机硅树脂的量优选是0.1-1重量%，基于组分A)和B)计。

因此，所述PC片在另一实施方案中可以另外包含0.001-2重量%，特别优选0.003-0.8重量%，特别优选0.004-0.2重量%，0.005-0.015重量%，特别优选0.005-0.01重量%(基于整个组合物计)的荧光增白剂。合适的荧光增白剂是双苯并噁唑类、苯基香豆素类或者双苯乙烯基联苯类的结构种类的那些。

一种优选的荧光增白剂是2,5-噻吩亚基双-(5-叔丁基-1,3-苯并噁唑)，其例如可在商标名Uvitex OB下得自BASF SE，路德维希港或者在商标名Eastobrite OB下得自Eastman Chemical Comp.。

另外，该PC片的组合物可以包含0.01-10重量%的UV吸收剂。合适的UV吸收剂例如是苯并三唑衍生物，二聚的苯并三唑衍生物，三嗪衍生物，二聚的三嗪衍生物和二芳基氰基丙烯酸酯。它们优选的用量是0.01-1重量%，基于总组合物计。

苯并三唑类型的UV吸收剂例如和优选是2-(3',5'-双-(1,1-二甲基苄基)-2'-羟基苯基)苯并三唑(Tinuvin?234，BASF SE，路德维希港)，2-(2'-羟基-5'-(叔辛基)苯基)苯并三唑(Tinuvin?329，BASF SE，路德维希港)，2-(2'-羟基-3'-(2-丁基)-5'-(叔丁基)苯基)苯并三唑(Tinuvin?350，BASF SE，路德维希港)和双-(3-(2H-苯并三唑基)-2-羟基-5-叔辛基)甲烷，(Tinuvin?360，BASF SE，路德维希港)。

三嗪类型的UV吸收剂例如和优选是(2-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-5-(己基氧基)苯酚(Tinuvin?1577，BASF SE，路德维希港)和2-[2-羟基-4-(2-乙基己基)氧]苯基-4,6-二(4-苯基)苯基-1,3,5-三嗪(CGX UVA006，BASF SE，路德维希港)。

苯甲酮类型的UV吸收剂例如和优选是2,4-二羟基苯甲酮(Chimasorb?22，BASF SE，路德维希港)和2-羟基-4-(辛氧基)苯甲酮(Chimasorb?81，BASF SE，路德维希港)。

另外，可以使用选自氰基丙烯酸酯和丙二酸酯类的UV吸收剂，例如和优选是1,3-双-[(2'-氰基-3',3'-二苯基丙烯酰)氧]-2,2-双-{[(2'-氰基-3',3'-二苯基丙烯酰)氧]甲基}丙烷(Uvinul?3030，BASF SE 路德维希港)，或者2,2'-(1,4-亚苯基二亚甲基)双丙二酸四乙酯(Hostavin? B-Cap，Clariant AG)。

作为另外的添加剂和加工助剂，可以加入稳定剂、脱模剂和/或抗静电剂。合适的稳定剂例如是膦类、亚磷酸酯或者含Si的稳定剂，和描述在EP-A0500496中的另外的化合物。实例可提及亚磷酸三苯酯，亚磷酸二苯基烷基酯，亚磷酸苯基二烷基酯，亚磷酸三(壬基苯基)酯，四(2,4-二叔丁基苯基)4,4'-二亚苯基二亚膦酸酯，双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯和三芳基亚磷酸酯。特别优选的是三苯基膦和三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。

合适的脱模剂例如是一到六元醇的酯或者偏酯，特别是甘油、季戊四醇或Guerbet醇的酯或者偏酯。

一元醇例如是硬脂醇，棕榈醇和Guerbet醇，二元醇例如是乙二醇，三元醇例如是甘油，四元醇例如是季戊四醇和内赤藓糖醇（Mesoerythrit），五元醇例如是阿拉伯糖醇，核糖醇和木糖醇，六元醇例如是甘露醇，葡萄糖醇(山梨糖醇)和己六醇。

所述酯优选是饱和脂肪族C₁₀-C₃₆-单羧酸和任选的羟基单羧酸，优选饱和脂肪族C₁₄-C₃₂-单羧酸和任选的羟基单羧酸的单酯、二酯、三酯、四酯、五酯和六酯或其混合物，特别是无规混合物。

商购可得的脂肪酸酯，特别是季戊四醇和甘油的脂肪酸酯，由于制备造成地，可以包含<60%的不同的偏酯。

具有10-36个碳原子的饱和脂肪族单羧酸例如是癸酸，月桂酸，肉豆蔻酸，棕榈酸，硬脂酸，羟基硬脂酸，花生酸，山嵛酸，二十四烷酸，蜡酸和褐煤酸。

合适的抗静电剂的例子是阳离子活性化合物，例如季铵-、鏻-或者锍盐，阴离子活性化合物，例如碱金属或者碱土金属盐形式的烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基磷酸盐、羧酸盐，非离子化合物，例如聚乙二醇酯，聚乙二醇醚，脂肪酸酯，乙氧基化的脂肪胺。优选的抗静电剂是非离子化合物。

所述组合物可以包含另外的颜料例如黄色颜料或二氧化钛。以此方式可加深色调。

所述PC片可以在一面或两面上提供有UV保护层，例如含有UV吸收剂的PC，或者含有UV吸收剂的涂层。合适的UV吸收剂是上述的那些。

将组分A和B和任选的另外的添加剂以常规方式混合、配混并加工成粒料。通过已知的挤出方法由该粒料制备PC片。

为挤出，将聚碳酸酯粒料供给到挤出机并在该挤出机的塑化系统中熔融。挤压该聚合物熔体通宽缝喷嘴并由此成形，在轧光机的轧辊间隙中形成期望的最终形状并通过在轧光辊上和用环境空气交替冷却来定形。通常在260-320℃，优选270-300℃的熔融温度下加工该用于挤出的具有高熔体粘度的聚碳酸酯，相应设定了塑化料筒的料筒温度和喷嘴温度。

通过使用共挤出机，可以叠置不同组成的聚碳酸酯熔体。借助共挤出，例如可以施加UV保护层。

所述PC散光片充当照明装置，优选具有LED作为光源的照明装置的所谓的遮光板或者灯罩。

本发明因此还提供包含上述PC片的照明装置，优选LED照明装置。该散光片优选具有距光源，优选距LED 50-80mm的距离。以此距离，实现了最佳的散射和因此优异的光感。

在暖白光的情况中，与LED的光温度相比，通过使用所述聚碳酸酯片作为灯罩使光温度降低了至少150到最大500K，优选200-400K。在冷白色/淡蓝色光的情况中，降低了至少80K和最大150K。光温度的差值(即，降低)在这里是在厚度为3mm的聚碳酸酯片上测量的。光温度是借助分光光度计(DIN5033)来测定的。包含这些散光片的灯或照明装置，特别是LED灯或LED照明装置可以例如用作办公室照明，街道照明，地面照明等，在广告牌中使用和用作广告牌。它们还适用于装饰目的，以及作为立面照明和用于冰箱中。

下面的实施例意在说明本发明，而非限制它。

实施例

组分A)

A1)Makrolon? 2600，来自Bayer Material Science AG，一种基于双酚A的聚碳酸酯，其具有11.5g/10min的MVR(根据DIN EN ISO1133，在1.2kg负荷和300℃下测量)

A2)Makrolon? 2805MAS 152，来自Bayer Material Science AG，一种基于双酚A的聚碳酸酯，其具有10g/10min的MVR(根据DIN EN ISO1133，在1.2kg负荷和300℃下测量)

组分B)

B1)Techpolymer MBX-5，来自日本Sekisui，一种丙烯酸酯树脂(甲基丙烯酸甲酯/乙二醇二甲基丙烯酸酯共聚物)，具有粒度为2-15μm和平均粒度为5μm。

B2)Tospearl TRS 9000，来自德国的Momentive Performance Materials，一种平均粒度为2μm的有机硅树脂。

母料(MB)1由下面的组分制备：

· 77.9重量%的Makrolon? 2600

· 20重量%的根据B1)的Techpolymer

· 0.10重量%的三苯基膦和2重量%的亚磷酸酯作为另一种热稳定剂

母料(MB)2是由下面的组分生产的：

· 88.35重量%的Makrolon? 2805MAS 152

· 10重量%的根据B2)的Tospearl 9000，和

· 1.10重量%的Eastobrite OB

· 0.55重量%的抗氧化剂。

实施例1：

制备下述组成的化合物：

· 93.5重量%的聚碳酸酯 A1)

· 6.5重量%的母料B1)(相当于组合物中1.3重量%的根据B1的Techpolymer)。

实施例2：

制备下述组成的化合物：

· 97重量%的聚碳酸酯A2

· 3重量%的母料B2(相当于组合物中0.3重量%的根据B2的Tospearl)

通过混合所述组分并挤出成片，由实施例1和2的组合物制备片。

由实施例1的组合物制备的片1的厚度是3mm。

测定了CIE标准光源A和D65的透光率τ_(A)和τ_(D65)和光散射因子σ。

透光率是根据CIE130-1998，用直径1.5m的球形光度计，在可见光波长范围内测量的。

片1的透光率τ_(A)是0.72；对比值τ(_D65)是0.72。

光散射因子是根据DIN5036，用旋转臂设备，使用L类光密度测量计(来自LMT)和A类光密度测量计(来自Czibula & Grundmann GmbH)来测量的。

片1在60°的半值角γ下的光散射因子σ是0.65。

另外，测量了光温度(借助分光光度计)。该LED的光温度是5940oK，用片1(厚度3mm)覆盖的LED是5718K。差值是222K。

覆盖有片1的LED因此具有比LED更适意的光辐射。

Claims (14)

1.光散射聚碳酸酯片用作灯罩的用途，所述聚碳酸酯片基于包含下述组分的组合物：

A)99.9-80重量%的聚碳酸酯，和

B)0.1-20重量%的选自有机硅树脂和丙烯酸酯树脂中的至少一种的散光颜料。

2.根据权利要求1的光散射聚碳酸酯片在LED照明应用中作为灯罩的用途。

3.根据权利要求1的光散射聚碳酸酯片的用途，其中所述聚碳酸酯片具有15mm-80mm的距光源的距离。

4.根据权利要求1的光散射聚碳酸酯片的用途，其中所述组合物包含0.1-20重量%的有机硅树脂和0.005-0.01重量%的荧光增白剂，和至100重量%的余量是聚碳酸酯。

5.根据权利要求1和4的用途，其中有机硅树脂的量是0.1-1重量%，基于组分A)和B)计。

6.根据权利要求4的用途，其中有机硅树脂的量是0.1-1重量%，基于组分A)和B)和荧光增白剂计。

7.根据权利要求3的用途，其中所述片具有30mm-80mm的距离。

8.根据权利要求5的用途，其中以0.005-0.015重量%的量包含所述荧光增白剂。

9.根据权利要求1的用途，其中所述聚碳酸酯片的厚度是0.5mm-12mm。

10.根据权利要求1的用途，其中所述聚碳酸酯片的厚度是1mm-6mm。

11.根据权利要求1的用途，其中所述聚碳酸酯片的厚度是1mm-3.5mm。

12.照明装置，其包含根据权利要求1的聚碳酸酯片。

13.根据权利要求10的照明装置，其包含聚碳酸酯片和LED。

14.根据权利要求1的用途，其用于产生暖白色或冷白色淡蓝色光，其中所述聚碳酸酯片安装在距离光源50mm-80mm处。