TWI394790B - 反射材料及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種反射材料及其製造方法。
應用於LED照明用、照明器具等的顯示或照明裝置的光反射板,目前係以例如鋁的金屬材料為主流。金屬反射板的製造方法係以繡鋼板為基材,於基材的表面上電鍍鋁金屬層。然而,在形成金屬層後,還需要進行例如拋光、蝕刻或其他改質的後續加工製程,方能得到具有符合市場需求之反射特性的反射板,繁複的加工製程並不符合經濟效益。再者,金屬本身即為高成本的材料及使用壽命,因此反射板的製造成本改善的空間有限。
此外,金屬反射板並無法回收再利用而不符合環保要求。
由以上說明可知,由於目前金屬反射材料的製造成本高且不具環保特性,因此亟需發展符合市場期望的反射材料。
本發明提供一種反射材料之製造方法,包括:混煉一混合物以得到一熔融物,其中該混合物包括聚五溴苯基甲
酯(poly(pentabromophenyl methacrylate))、聚乙烯萘(poly(2-vinylnaphthalene))、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚氟環氧丙烷(polyhexafluoropylene oxide)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚丙烯(polypropylene,PP)或聚乙烯(Polyethylene,PE)中至少兩個具有不同折射率的物質,混煉之溫度介於160℃至280℃;以及冷卻該熔融物以得到一反射材料。
本發明也提供一種由上述方法所製成之反射材料。
本發明還提供另外一種反射材料之製造方法,包括:混煉一混合物以得到一熔融物,其中該混合物包括結晶性高分子及韌化劑,該結晶性高分子包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或尼龍(NYLON),該韌化劑的添加量為10至40重量份,以100重量份的該混合物為基準,混煉之溫度介於230℃至300℃;以及冷卻該熔融物以得到一反射材料。
本發明也還提供一種由上述方法所製成之反射材料。
本發明提供一種反射材料及其製造方法。上述反射材料之製造方法包括混煉一混合物以得到一熔融物。接著,可將上述熔融物冷卻以得到一反射材料。上述混合物包括聚五溴苯基甲酯(poly(pentabromophenyl methacrylate))、聚
乙烯萘(poly(2-vinylnaphthalene))、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚苯乙烯(polystyrene,PS)、聚氟環氧丙烷(polyhexafluoropylene oxide)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚乙烯(Polyethylene,PE)中至少兩個具有不同折射率的物質。混煉之溫度可介於160℃至280℃。混煉之混合轉速可介於50 rpm至200 rpm。
本發明之反射材料的反射特性是由高折射率高分子及低折射率高分子之間的折射率差異所造成。例如,於混合物中的高折射率高分子包括聚碳酸酯,低折射率高分子包括聚甲基丙烯酸甲酯之實施例中,雖然聚甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯本質上並不具有反射率(皆為透明且反射率約為0的材料),而無法用作反射材料,然而,由於聚甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯具有不同的折射率(聚甲基丙烯酸甲酯之折射率約為1.49;聚碳酸酯之折射率約為1.59),當將聚甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯混煉後,可製得一具有反射性質的反射材料。由上述說明可知,本發明之“高折射率高分子”或“低折射率高分子”係指兩高分子材料之相對折射率高低關係,而非指特定之絕對值。在較佳實施例中,混合物中具有不同折射率之材料的折射率差異大於約0.1。再者,於混合物包括聚碳酸酯及聚甲基丙烯酸甲酯之實施例中,由上述混合比例所製得之反射性合金材料的顏色為珍珠白色,此特性也可增加材料的反射效果。此外,由於本發明所使用之高分子材料可為熱塑性材料,於混煉過程中
能夠均勻混合,且所製得的反射材料亦具有熱塑特性,因此可回收再被利用,符合環保目的。
本實施例所製得之反射材料對可見光(波長約介於430nm至800nm)的反射率可大於約70%,係反射效能佳的材料。
本實施例之混煉步驟的混煉時間可介於約30秒至10分鐘。
本實施例之混煉步驟可於雙螺桿擠出機中進行。
本實施例之熔融物的射出流動性可介於約6 g/10min至12 g/10min,押出流動性可介於約2 g/10min至6 g/10 min,因此流動性高且射出效果好。
本實施例中的混合物可更包括無機粉體,包括TiO2
、ZnO、ZrO2
、CaCO3
、PbS、SnO2
、SiO2
...等或其組合,粒徑可介於約100 nm至1000 nm。由於無機粉體的折射率(約介於1.5-2.7)明顯高於高分子材料,因此能增加反射材料中之材料折射率的差異性。再者,分佈於反射材料表面的無機粉體亦能造成粗糙度,使反射材料具有分散光線的作用,因而提高反射效果。於實施例中,由包括無機粉體之混合物所製得的反射材料其對可見光(波長約介於430nm至800nm)的反射率大於90%。
上述無機粉體的添加量,以100重量份的該混合物為基準,可為0.1至20重量份,較佳為5至10重量份。由於所使用的無機粉體量少,因此熔融物之流動性幾乎可相似於未添加無機粉體之實施例,例如射出流動性可介於約
6 g/10min至12 g/10min,押出流動性可介於約2 g/10min至6 g/10 min,因此能維持良好的射出效果,且熔融物中之高反射性高分子、低反射性高分子及無機粉體能均勻混合。
在本發明另一實施例中,反射材料之製造方法包括混煉一包含結晶性(分子有序排列)高分子及韌化劑的混合物以得到一熔融物。接著,可將上述熔融物冷卻以得到上述反射材料。上述混合物可包括。上述結晶性高分子可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或尼龍(NYLON)。上述韌化劑的添加量可為10至40重量份,以100重量份的該混合物為基準。上述韌化劑可包甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)或其它適合的壓克力系材料、帶環氧官能基-乙烯共聚合物、縮水甘油丙烯酸甲酯-乙酸乙烯(GMA-VA)共聚物、甲基丙烯酸乙二醇酯-丙烯酸(EGMA-AA)共聚物,或帶馬來酐官能機之苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)。混煉之溫度可介於230℃至380℃,混合轉速可介於50 rpm至400rpm。
結晶性高分子之分子有序排列的結構特性使其具有反射光的特性,然而,結晶性結構亦同時使高分子的脆性高,因此不易加工成型且抗衝擊性低,難以用來製成符合商業期望的反射產品。本發明係將結晶性高分子與韌化劑混合以進行混煉,所得到之熔融物的射出流動性可介於約6
g/10min至12 g/10min,押出流動性可介於約2 g/10min至6 g/10 min,因此流動性高且射出效果好,易加工成型並產品化,且熔融物中之結晶性高分子及韌化劑能均勻混合。
本實施例所製得之反射材料對可見光(波長約介於430nm至800nm)的反射率可大於約75%,係反射效能佳的材料。反射材料之抗衝擊強度可介於12-90kg-cm/cm,較佳介於50-100kg-cm/cm,為高抗衝擊性的材料。
本實施例之混煉步驟的混煉時間可介於約30秒至10分鐘。
本實施例之混煉步驟可於雙螺桿擠出機中進行。可在介於160℃至280℃的溫度下押出熔融物。
本實施例中的混合物可更包括無機粉體,包括TiO2
、ZnO、ZrO2
、CaCO3
、PbS、SnO2
、SiO2
或其組合,粒徑可介於約100 nm至1000 nm。由於無機粉體的折射率(介於約1.5至2.7)明顯高於高分子材料,因此能增加反射材料中之材料折射率的差異性。再者,分佈於反射材料表面的無機粉體亦能造成粗操度,使反射材料具有分散光線的作用,因而提高反射效果。於實施例中,由包括無機粉體之混合物所製得的反射材料其對可見光(波長約介於430nm至800nm)的反射率大於90%。
上述無機粉體的添加量,以100重量份的該混合物為基準,可為0.1至20重量份,較佳為5至10重量份。由於所使用的無機粉體量少,因此熔融物之流動性幾乎可相似於未添加無機粉體之實施例,例如射出流動性可介於6
g/10min至12 g/10min,押出流動性可介於2 g/10min至6 g/10 min,因此能維持良好的射出效果,且熔融物中之結晶性高分子、韌化劑及無機粉體能均勻混合。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂,下文特舉出較佳實施例,作詳細說明如下:
將重量比約為90:10的甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯所組成之混合物進料至雙螺桿擠出機中並進行混煉。混煉的溫度約230℃,螺桿轉速約為200 rpm,混煉的時間約4分鐘。接著,將經由混煉步驟所得的熔融物以約230℃的溫度押出雙螺桿擠出機。然後,將熔融物冷卻定形以得到反射材料。
相同於實施例1的流程步驟,其中混合物除了重量比約為90:10的甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯外,更添加了5重量份的TiO2
粉體,其中TiO2
粉體的添加量係以100重量份的混合物為基準。所添加之TiO2
粉體的平均粒徑約為500nm。
相同於實施例2的流程步驟,其中混合物係添加了10重量份的TiO2
粉體,TiO2
粉體的添加量係以100重量份的混合物為基準。所添加之TiO2
粉體的平均粒徑約為500nm。
【材料反射性質測試1】
根據JIS-R3106的測試規範,將甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯的材料,以及於實施例1、2及3中所製得的反射材料,進行對可見光(波長約介於430nm至800nm)之反射率的測試。測試結果如表1所示。
由測試結果可知,本質上不具有反射特性的甲基丙烯酸甲酯及聚碳酸酯,在經混煉處理後,具有反射特性。若於混合物中添加無機粉體,則可大幅提升所製得的反射材料其反射率(90%以上)。
【材料機械性質測試1】
根據ASTM D256、648及638的測試規範,將甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯的材料,以及於實施例1、2及3中所製得的反射材料,進行機械性質測試。測試結果如表2所示。
由測試結果可知,實施例1、2及3中所製得的反射材料在進行射出成品後能維持適當的機械性質,成品沒有易脆裂或剛性不佳的問題。
將重量比約為70:30的聚對苯二甲酸乙二酯及EGMA之韌化劑進料至雙螺桿擠出機中進行混煉。混煉的溫度約250℃,螺桿轉速約為200 rpm,接著,將經由混煉步驟所得的熔融物以約250℃的溫度押出雙螺桿擠出機。然後,將熔融物冷卻定形以得到反射材料。
【材料機械性質測試2】
根據ASTM D256、648及638的測試規範,將PET材料,以及於實施例4中所製得的反射材料,進行機械性質測試。測試結果如表3所示。
由測試結果可知,實施例所製得之反射材料的抗衝擊強度明顯大於聚對苯二甲酸乙二酯,表示反射材料中的聚對苯二甲酸乙二酯與韌化劑彼此相容性佳,且係均勻混合的。
相同於實施例4的流程步驟,其中係將重量比約為100:5的聚對苯二甲酸乙二酯及TiO2
粉體進料至雙螺桿擠出機中進行混煉。所添加之TiO2
粉體的平均粒徑約為500nm。
相同於實施例4的流程步驟,其中係將重量比約為100:10的聚對苯二甲酸乙二酯及TiO2
粉體進料至雙螺桿擠出機中進行混煉。所添加之TiO2
粉體的平均粒徑約為500nm。
【材料反射性質測試2】
根據JIS-R3106的測試規範,將聚對苯二甲酸乙二酯的材料,以及於實施例4、5及6中所製得的反射材料,進行對可見光(波長約介於430nm至800nm)之反射率的測試。測試結果如表4所示。
由測試結果可知,藉由與韌化劑混煉的方法可控制PET材料的結晶性,使反射材料的反射率增加至75%以上。而當PET材料與無機粉體混合後,則可大幅提升所製得的反射材料其反射率(90%以上)。
相同於實施例4的流程步驟,其中混合物係由重量比約為75:25之聚對苯二甲酸乙二酯及K-1901X(Aldrich公司製造)之韌化劑所組成。
相同於實施例4的流程步驟,其中混合物係由重量比約為70:30之聚對苯二甲酸乙二酯及EGMA-E(Aldrich公司製造)之韌化劑所組成。
相同於實施例4的流程步驟,其中混合物係由重量比約為70:30之聚對苯二甲酸乙二酯及EGMA-7L(Aldrich公司製造)之韌化劑所組成。
相同於實施例4的流程步驟,其中混合物係由重量比約為70:30:5之聚對苯二甲酸乙二酯、EGMA-7L(Aldrich公司製造)及MAE-120(Aldrich公司製造)所組成。
【材料機械性質測試3】
根據ASTM D256、648及638的測試規範,將聚對苯二甲酸乙二酯,以及於實施例7至10中所製得的反射材料,進行機械性質測試。測試結果如表5-1及5-2所示。
於測試結果中,實施例所製得之反射材料其於室溫環境下的抗衝擊強度明顯大於聚對苯二甲酸乙二酯,表示反射材料中的聚對苯二甲酸乙二酯與韌化劑彼此相容性佳,
且係均勻混合的。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作任意之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (31)
- 一種反射材料之製造方法,包括:混煉一混合物以得到一熔融物,其中該混合物包括無機粉體及聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)與聚碳酸酯兩個具有不同折射率的物質,其中,該聚甲基丙烯酸甲酯與該聚碳酸酯的重量比為90:10,混煉之溫度介於160℃至280℃;以及冷卻該熔融物以得到一反射材料。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該混煉步驟係於雙螺桿擠出機中進行。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該混煉步驟之混煉時間介於30秒至10分鐘。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該反射材料對波長介於430nm至800nm光線的反射率大於70%。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該熔融物之射出流動性介於6 g/10 min至12 g/10 min。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該熔融物之押出流動性介於2 g/10 min至6 g/10 min。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該無機粉體的添加量為0.1至20重量份,以100 重量份的該混合物為基準。
- 如申請專利範圍第7項所述之反射材料之製造方法,其中該無機粉體的添加量為5至10重量份,以100重量份的該混合物為基準。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該反射材料對波長介於430nm至800nm光線的反射率大於90%。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該無機粉體包括TiO2 、ZnO、ZrO2 、CaCO3 、PbS、SnO2 、SiO2 或其組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該無機粉體之粒徑介於100nm至1000nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該熔融物之射出流動性介於6 g/10 min至12 g/10 min。
- 如申請專利範圍第1項所述之反射材料之製造方法,其中該熔融物之押出流動性介於2 g/10 min至6 g/10 min。
- 一種反射材料,其係由申請專利範圍第1至13項中之任一項製造方法所製得者。
- 一種反射材料之製造方法,包括:混煉一混合物以得到一熔融物,其中該混合物包括結晶性高分子及韌化劑,該結晶性高分子包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或尼龍 (NYLON),該韌化劑的添加量為10至40重量份,以100重量份的該混合物為基準,混煉之溫度介於230℃至300℃;以及冷卻該熔融物以得到一反射材料,其中,該韌化劑為甲基丙烯酸乙二醇酯-丙烯酸(EGMA-AA)共聚物。
- 如申請專利範圍第15項所述之反射材料之製造方法,其中該混煉步驟之混煉時間介於30秒至10分鐘。
- 如申請專利範圍第15項所述之反射材料之製造方法,其中該混煉步驟係於雙螺桿擠出機中進行。
- 如申請專利範圍第15項所述之反射材料之製造方法,其中該熔融物之射出流動性介於6 g/10 min至12 g/10 min。
- 如申請專利範圍第15項所述之反射材料之製造方法,其中該熔融物之押出流動性介於2 g/10 min至6 g/10 min。
- 如申請專利範圍第15項所述之反射材料之製造方法,其中該反射材料之抗衝擊強度大於12kg-cm/cm。
- 如申請專利範圍第20項所述之反射材料之製造方法,其中該反射材料之抗衝擊強度介於12-90kg-cm/cm。
- 如申請專利範圍第15項所述之反射材料之製造方法,其中該反射材料對波長介於430nm至800nm光線的反射率大於75%。
- 如申請專利範圍第15項所述之反射材料之製造方 法,其中該混合物更包括無機粉體。
- 如申請專利範圍第23項所述之反射材料之製造方法,其中該無機粉體的添加量為0.1至20重量份,以100重量份的該混合物為基準。
- 如申請專利範圍第24項所述之反射材料之製造方法,其中該無機粉體的添加量為5至10重量份,以100重量份的該混合物為基準。
- 如申請專利範圍第23項所述之反射材料之製造方法,其中該反射材料之抗衝擊強度大於12kg-cm/cm。
- 如申請專利範圍第26項所述之反射材料之製造方法,其中該反射材料之抗衝擊強度介於12-90kg-cm/cm。
- 如申請專利範圍第23項所述之反射材料之製造方法,其中該反射材料對波長介於430nm至800nm光線的反射率大於90%。
- 如申請專利範圍第23項所述之反射材料之製造方法,其中該無機粉體包括TiO2 、ZnO、ZrO2 、CaCO3 、PbS、SnO2 、SiO2 或其組合。
- 如申請專利範圍第23項所述之反射材料之製造方法,其中該無機粉體之粒徑介於100nm至1000nm。
- 一種反射材料,其係由申請專利範圍第15至30項中之任一項製造方法所製得者。
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TW97151202A TWI394790B (zh) | 2008-12-29 | 2008-12-29 | 反射材料及其製造方法 |
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- 2008-12-29 TW TW97151202A patent/TWI394790B/zh active
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TW201024366A (en) | 2010-07-01 |
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