一种光扩散板及其制造方法和应用与流程

1.本发明属于光扩散板技术领域，具体涉及一种光扩散板及其制造方法和应用。


背景技术：

2.光扩散板又称匀光板，扩光板，具有光扩散性、透光和遮挡光源的作用，是灯罩或液晶显示器显示器中重要的组件材料。光扩散板一般通过在基材中添加光扩散剂的方法制备得到，光扩散剂能够使光产生衍射、绕射、散射、折射及反射等效果或者上述效果的综合，从而获得光扩散的效果。
3.常见的光扩散剂可以分为无机光扩散剂及有机光扩散剂。传统的灯罩材料一般加入无机光扩散剂，如硫酸钡、二氧化硅等无机纳米粒子，当加入这些无机纳米粒子时，光会通过无机纳米粒子的表面向各个方向折射达到光扩散即匀光的作用，但光线无法穿透无机纳米粒子，导致光能损耗很大，光透过率低，其只能改变光的柔和性，但增亮效果不佳。有机光扩散剂，例如亚克力(pmma)微球，其耐温性相对较差，长时间受热会导致材料黄化严重，使光扩散板的使用寿命变短。
4.cn110105510a公开了一种pc光扩散板，所述pc光扩散板的组成及质量百分含量为：pc:96％-99％，微球光扩散剂1％～4％，所述的微球光扩散剂是由纳米sio2颗粒均匀分散到ps微球中形成的多核壳结构，且ps微球中均匀分散有多孔结构。该技术方案通过有机材料包裹无机材料的方法制备了一种无机-有机复合微球，解决了无机sio2微球因与有机树脂相容性较差造成的光扩散板透光率较低的问题，使制得的光扩散板具有良好的光扩散性能，提高了光扩散板的雾度。
5.cn109265959a公开了一种塑料灯罩，所述塑料灯罩，按重量份计，由纳米二氧化硅0.5-1份、纳米氮化铝2-4份、二丁基锡二月桂酸酯0.5-1份、二苯基联苯二胺0.1-0.3份、光稳定剂0.1-0.3份、led光扩散剂6-10份、纳米级光散射粒子4-8份、热塑性基材30-50份制成。该技术方案提供的塑料灯罩具有耐高温、性能好、色质稳定、光透过率高、导光效果好、光效损失少，能扩大平面排布的led灯板的发光角度的特点。
6.cn112831172a公开了一种pc磨砂材料，所述pc磨砂材料由包括如下重量份的原料制得:聚碳酸酯80-90份、复合光扩散剂6-16份、阻燃剂0.5-0.6份、抗氧剂0.4-2份、润滑剂0.3-0.6份；所述复合光扩散剂由pmma微球、有机硅微球和纳米硫酸钡复配而成。该技术方案通过采用pmma微球、有机硅微球和纳米硫酸钡进行复配形成的复合光扩散剂对改善聚碳酸酯的雾度和透光性具有协同作用，同时能提高pc磨砂材料的雾度和透光性。
7.采用有机光扩散剂或无机光扩散剂制备光扩散板共同的不足之处是需要添加大量的扩散剂来实现高雾效果，使光扩散板的光透过率不高，同时还会导致成本与材料重量增加。
8.因此，需要开发一种高雾度、高光透过率、成本低、质量轻的光扩散板。


技术实现要素：

9.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光扩散板及其制造方法和应用。本发明提供的光扩散板通过第一光扩散层、微发泡层和第二光扩散层结构的设置，降低了光扩散板的整体重量，减少了板材的翘曲及收缩，使所述光扩散板具有高光透过率、高雾度的特点。
10.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
11.第一方面，本发明提供一种光扩散板，所述光扩散板包括依次层叠设置的第一光扩散层、微发泡层和第二光扩散层。
12.所述第一光扩散层和第二光扩散层的制备原料各自独立地包括树脂、光扩散剂、抗氧剂和分散剂。
13.所述微发泡层包括树脂、微发泡剂、抗氧剂和分散剂。
14.优选地，所述树脂包括聚碳酸酯。
15.在本发明中，所述聚碳酸酯具有良好的透光性(透光率达90％左右)、优异的抗冲击性能、高耐温性、良好的阻燃特性、无毒等性能。聚碳酸酯板材的抗冲击强度是同等厚度普通玻璃的250-300倍，是亚克力板的30倍，具有良好安全性能，可以替代玻璃材料，广泛应用于照明灯具的外罩材料，尤其是大尺寸灯箱的外罩材料等方面。
16.优选地，所述聚碳酸酯的熔融指数为3-10g/10min,例如3g/10min、4g/10min、5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、9g/10min或10g/10min等。
17.优选地，所述微发泡剂为闭孔发泡剂。
18.优选地，所述微发泡剂包括hydrocerol xh-901。
19.优选地，所述抗氧剂包括苯并呋喃酮、羟胺类抗氧剂或亚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合。
20.优选地，所述分散剂包括聚乙二醇类分散剂、聚丙烯酸类分散剂或聚乙烯基吡咯烷酮的任意一种或至少两种的组合。
21.优选地，所述光扩散剂包括有机硅微球和/或亚克力微球。
22.优选地，所述有机硅微球的粒径为1μm-5μm，例如1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm等。
23.优选地，所述亚克力微球的粒径为1μm-10μm，例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm等。
24.本发明中，所述光扩散板采用依次层叠设置的第一光扩散层、微发泡层和第二光扩散层结构，第一光扩散层和第二光扩散层通过添加光扩散剂实现光扩散，微发泡层通过添加微发泡剂，但不添加任何光扩散剂，形成微孔，实现光线的扩散与传递，即降低了扩散板的整体重量，又使光扩散板通过添加少量的光扩散剂实现了高的光透过率、高雾度的效果。
25.优选地，所述第一光扩散层和第二光扩散层的制备原料各自独立地包括按照质量百分比计的如下组分：
[0026][0027]
所述第一光扩散层和第二光扩散层中树脂的质量百分比各自独立地可以为93.7％、93.85％、94.6％、95.2％、96.4％、97.8％、97.9％、98％或98.9％等。
[0028]
所述第一光扩散层和第二光扩散层中光扩散剂的质量百分比各自独立地可以为0.5％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等。
[0029]
所述第一光扩散层和第二光扩散层中抗氧剂的质量百分比各自独立地可以为0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.7％或0.8％等。
[0030]
所述第一光扩散层和第二光扩散层中分散剂的质量百分比各自独立地可以为0.3％、0.32％、0.35％、0.38％、0.4％、0.42％、0.45％、0.48％或0.5％等。
[0031]
优选地，所述微发泡层的制备原料包括按照质量百分比计的如下组分：
[0032][0033][0034]
所述微发泡层中树脂的质量百分比可以为93.7％、94％、94.5％、95％、95.5％、95.8％、96％或96.4％等。
[0035]
所述微发泡层中微发泡剂的质量百分比可以为3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％或5％等。
[0036]
所述微发泡层中抗氧剂的质量百分比可以为0.3％、0.35％、0.4％、0.45％、0.5％、0.55％、0.6％、0.7％或0.8％等。
[0037]
优选地，所述微发泡层中分散剂的质量百分比可以为0.3％、0.32％、0.35％、0.38％、0.4％、0.42％、0.45％、0.48％或0.5％等。
[0038]
优选地，所述光扩散板的厚度为1mm-5mm，例如1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等。
[0039]
优选地，以所述光扩散板的厚度为100％计，所述第一光扩散层的厚度的百分比为10-15％，例如10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％或15％等。
[0040]
优选地，所述微发泡层的厚度的百分比为70-80％，例如70％、70.5％、71％、71.5％、72％、72.5％、73％、73.5％、74％、74.5％或75％等。
[0041]
优选地，所述第二光扩散层的厚度的百分比为10-15％，例如10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％或15％等。
[0042]
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的光扩散板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0043]
将第一光扩散层的制备原料、微发泡层的制备原料和第二光扩散层的制备原料依次层叠的共挤，压延，得到光扩散板。
[0044]
优选地，所述第一光扩散层的制备原料和第二光扩散层的制备原料各自独立地为树脂、光扩散剂、抗氧剂和分散剂混合，挤出，切粒，得到的光扩散树脂颗粒。
[0045]
优选地，所述微发泡层的制备原料为树脂、微发泡剂、抗氧剂和分散剂混合，挤出，切粒，得到的微发泡树脂颗粒。
[0046]
优选地，所述混合为高速预分散混合。
[0047]
优选地，所述挤出的设备为双螺杆挤出机。
[0048]
优选地，所述双螺杆挤出机的温度为250-285℃(例如250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、275℃、280℃或285℃等)，螺杆转速为550-750r/min，例如550r/min、570r/min、590r/min、600r/min、620r/min、650r/min、680r/min、700r/min、720r/min或750r/min等。
[0049]
优选地，所述挤出后还包括水冷和除湿。
[0050]
优选地，所述压延的设备为三辊压延共挤成型机。
[0051]
本发明所述制备方法为通过共混改性得到第一光扩散层的制备原料、微发泡层的制备原料和第二光扩散层的制备原料，通过多层共挤得到所述光扩散板。
[0052]
第三方面本发明提供一种光扩散组件，所述光扩散组件包括如第一方面所述的光扩散板。
[0053]
第四方面本发明提供一种液晶显示器，所述液晶显示器包括如第一方面所述的光扩散板或如第三方面所述的光扩散组件。
[0054]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0055]
本发明通过采用依次层叠设置的第一光扩散层、微发泡层和第二光扩散层结构，所述第一光扩散层和第二光扩散层通过添加光扩散剂，实现光扩散板的高遮盖率，高雾度，防止直下式背光源的透光；所述微发泡层采用微发泡技术，发泡成形，与第一光扩散层和第二光扩散层共挤出形成光扩散板，降低了光扩散板的重量，减少了光扩散板的翘曲与收缩，同时提高了光线的扩散与透过率。所述光扩散板的光透过率≥85％，雾度值≥90％，收缩率≤0.02％，与传统的光扩散板相比，重量减轻。
附图说明
[0056]
图1为实施例1所述光扩散板的结构示意图；
[0057]
其中，1-第一光扩散层；2-微发泡层；3-第二光扩散层。
具体实施方式
[0058]
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0059]
实施例和对比例中各组分的含量以质量百分比计。
[0060]
实施例1
[0061]
本实施例提供一种光扩散板及其制备方法，所述光扩散板包括依次层叠设置的第
一光扩散层、微发泡层和第二光扩散层。
[0062]
第一光扩散层的制备原料包括94.4％聚碳酸酯(熔融指数为3g/10min，型号k-1300y)、5％光扩散剂(有机硅微球，粒径2μm，型号sl-200m)、0.3％抗氧剂(苯并呋喃酮)和0.3％分散剂(聚乙二醇类分散剂，peg400)；
[0063]
微发泡层的制备原料包括96.2％聚碳酸酯(熔融指数为3g/10min，型号k-1300y)、3％微发泡剂(hydrocerol xh-901)、0.3％抗氧剂(苯并呋喃酮)和0.5％分散剂(聚乙烯基吡咯烷酮，pvpk15)；
[0064]
第二光扩散层的制备原料包括94.4％聚碳酸酯(熔融指数为3g/10min，型号k-1300y)、5％光扩散剂(有机硅微球，粒径2μm，型号sl-200m)、0.3％抗氧剂(苯并呋喃酮)和0.3％分散剂(聚乙二醇类分散剂，peg400)。
[0065]
所述光扩散板的制备方法如下：
[0066]
(1)将聚碳酸酯、光扩散剂、抗氧剂和分散剂高速预分散混合，经双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机的温度设置：第一区至第九区各段温度分别为250℃、270℃、280℃、280℃、280℃、285℃、285℃、280℃、280℃，模头温度为280℃，主机螺杆转速为750r/min，经过水冷，除湿，切粒，得到的第一光扩散层的光扩散树脂颗粒。
[0067]
(2)将聚碳酸酯、光扩散剂、抗氧剂和分散剂高速预分散混合，经双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机的温度设置：第一区至第九区各段温度分别为250℃、270℃、280℃、280℃、280℃、285℃、285℃、280℃、280℃，模头温度为280℃，主机螺杆转速为550r/min，经过水冷，除湿，切粒，得到的第二光扩散层的光扩散树脂颗粒。
[0068]
(3)将聚碳酸酯、微发泡剂、抗氧剂和分散剂高速预分散混合，经双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机的温度设置：第一区至第九区各段温度分别为250℃、270℃、280℃、280℃、280℃、285℃、285℃、280℃、280℃，模头温度为280℃，主机螺杆转速为600r/min，经过水冷，除湿，切粒，得到的微发泡层的微发泡树脂颗粒。
[0069]
(4)将第一光扩散层的光扩散树脂颗粒加入到挤出机a、微发泡树脂颗粒加入到挤出机b和第二光扩散层的光扩散树脂颗粒加入到挤出机c中，在挤出机塑化熔融，熔融后的第一光扩散层的光扩散树脂颗粒、熔融后的微发泡树脂颗粒和熔融后的第二光扩散层的光扩散树脂颗粒在三层吹膜机的模头依次层叠排列挤出，挤出机a、挤出机b和挤出机c的螺杆转速比为15:70:15，经三辊压延共挤成型机压延，调整三辊压延辊的转速使光扩散板的厚度为1mm，得到光扩散板。
[0070]
实施例2～5采用与实施例1相同的制备方法，不同之处在于原料的种类和含量，具体见表1。
[0071]
表1
[0072][0073]
[0074]
实施例6
[0075]
本对比例提供一种光扩散板及其制备方法，与实施例1的区别仅在于调整三辊压延辊的转速使光扩散板的厚度为2mm，其他与实施例1相同。
[0076]
实施例7
[0077]
本对比例提供一种光扩散板及其制备方法，与实施例1的区别仅在于调整三辊压延辊的转速使光扩散板的厚度为5mm，其他与实施例1相同。
[0078]
对比例1
[0079]
本对比例提供一种光扩散板及其制备方法，与实施例1的区别仅在于微发泡层树脂中不添加微发泡剂，其他与实施例1相同。
[0080]
对比例2
[0081]
本对比例提供一种光扩散板及其制备方法，与实施例1的区别仅在于第一层的光扩散树脂颗粒和第二光扩散层的光扩散树脂颗粒中都不添加光扩散剂，其他与实施例1相同。
[0082]
对比例3
[0083]
本对比例提供一种光扩散板及其制备方法，与实施例1的区别第一层的光扩散树脂颗粒中不添加光扩散剂，其他与实施例1相同。
[0084]
对比例4
[0085]
本对比例提供一种光扩散板及其制备方法，所述光扩散板的制备方法如下：
[0086]
将91.2％聚碳酸酯(熔融指数为3g/10min，型号k-1300y)、5％光扩散剂(有机硅微球，粒径2μm，型号sl-200m)、3％微发泡剂(hydrocerol xh-901)、0.3％抗氧剂(羟胺类抗氧剂revonox 420和亚磷酸酯的混合物，质量比为1:1)和0.5％分散剂(聚乙烯基吡咯烷酮，pvpk15)高速预分散混合，经双螺杆挤出机挤出，双螺杆挤出机的温度设置：第一区至第九区各段温度分别为250℃、270℃、280℃、280℃、280℃、285℃、285℃、280℃、280℃，模头温度为280℃，主机螺杆转速为750r/min，经过水冷，除湿，切粒，得到树脂颗粒，经挤出，压延，得到光扩散板。
[0087]
对比例5
[0088]
本对比例提供一种光扩散板及其制备方法，与实施例1的区别仅在于微发泡树脂颗粒中微发泡剂(hydrocerol xh-901)替换成微发泡剂(w3835)，其他与实施例1相同。
[0089]
实施例1～7和对比例1～5提供的光扩散板进行如下性能测试。
[0090]
(1)雾度：参照gb/t2410-2008进行测试。
[0091]
(2)光透过率：参照gb/t2410-2008进行测试。
[0092]
(3)收缩率：参照astm d1204进行测试。
[0093]
(4)厚度：采用显微镜观察光扩散板断层测得。
[0094]
(5)密度：参照iso 1183进行测试。
[0095]
测试结果如表2所示
[0096]
表2
[0097][0098]
根据表2中测试结果可知，实施例1～7提供的光扩散板的光透过率≥85％，雾度值≥90％，收缩率≤0.02％。
[0099]
与实施例1相比，若不添加微发泡剂(对比例1)，制得的光扩散板的密度会增大，同时雾度与透光率均出现下降。
[0100]
与实施例1相比，若第一层的光扩散树脂颗粒和第二光扩散层的光扩散树脂颗粒中都不添加光扩散剂(对比例2)，则制得的光扩散板的雾度明显下降，在应用中无法达到光雾化的效果，影响使用。
[0101]
与实施例1相比，若第一层的光扩散树脂颗粒中不添加光扩散剂(对比例3)，则制得的光扩散板的雾度会有所下降，在应用中无法达到光雾化的效果，影响使用。
[0102]
与实施例1相比，若树脂、光扩散剂、微发泡剂、抗氧剂和分散剂混合制成一层结构的光扩散板(对比例4)，则制得的光扩散板的雾度与透光率均下降，不能达到多层的效果，同时光扩散板的尺寸的收缩率也会增加，导致光扩散板在应用时，由于收缩率的增加使结构的稳定性下降。
[0103]
与实施例1相比，若微发泡树脂颗粒中微发泡剂(hydrocerol xh-901)替换成微发泡剂(w3835)(对比例6)，则制得的光扩散板的并不能很好的起到发泡效果，最终制得的光扩散板的雾度与透光率均明显下降，收缩率也明显增大，说明发泡的状况很不均匀，导致产品的尺寸不稳定。
[0104]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术特征：
1.一种光扩散板，其特征在于，所述光扩散板包括依次层叠设置的第一光扩散层、微发泡层和第二光扩散层；所述第一光扩散层和第二光扩散层的制备原料各自独立地包括树脂、光扩散剂、抗氧剂和分散剂；所述微发泡层的制备原料包括树脂、微发泡剂、抗氧剂和分散剂。2.根据权利要求1所述的光扩散板，其特征在于，所述树脂包括聚碳酸酯；优选地，所述聚碳酸酯的熔融指数为3-10g/10min。3.根据权利要求1或2所述的光扩散板，其特征在于，所述微发泡剂为闭孔发泡剂；优选地，所述微发泡剂包括hydrocerol xh-901；优选地，所述抗氧剂包括苯并呋喃酮、羟胺类抗氧剂或亚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述分散剂包括聚乙二醇类分散剂、聚丙烯酸类分散剂或聚乙烯基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求1～3中任一项所述的光扩散板，其特征在于，所述光扩散剂包括有机硅微球和/或亚克力微球；优选地，所述有机硅微球的粒径为1μm-5μm；优选地，所述亚克力微球的粒径为1μm-10μm。5.根据权利要求1～4中任一项所述的光扩散板，其特征在于，所述第一光扩散层和第二光扩散层的制备原料各自独立地包括按照质量百分比计的如下组分：二光扩散层的制备原料各自独立地包括按照质量百分比计的如下组分：优选地，所述微发泡层的制备原料包括按照质量百分比计的如下组分：6.根据权利要求1～5中任一项所述的光扩散板，其特征在于，所述光扩散板的厚度为1mm-5mm；优选地，以所述光扩散板的厚度为100％计，所述第一光扩散层的厚度的百分比为10-15％；优选地，所述微发泡层的厚度的百分比为70-80％；优选地，所述第二光扩散层的厚度的百分比为10-15％。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的光扩散板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将第一光扩散层的制备原料、微发泡层的制备原料和第二光扩散层的制备原料依次层叠的共挤，压延，得到光扩散板。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一光扩散层的制备原料和第二光扩散层的制备原料各自独立地为树脂、光扩散剂、抗氧剂和分散剂混合，挤出，切粒，得到的光扩散树脂颗粒；优选地，所述微发泡层的制备原料为树脂、微发泡剂、抗氧剂和分散剂混合，挤出，切粒，得到的微发泡树脂颗粒；优选地，所述混合为高速预分散混合；优选地，所述挤出的设备为双螺杆挤出机；优选地，所述双螺杆挤出机的温度为250-285℃，螺杆转速为550-750r/min；优选地，所述挤出后还包括水冷和除湿；优选地，所述压延的设备为三辊压延共挤成型机。9.一种光扩散组件，其特征在于，所述光扩散组件包括如权利要求1～6中任一项所述的光扩散板。10.一种液晶显示器，其特征在于，所述液晶显示器包括如权利要求1～6中任一项所述的光扩散板或如权利要求9所述的光扩散组件。

技术总结
本发明提供一种光扩散板及其制备方法和应用，所述光扩散板包括依次层叠设置的第一光扩散层、微发泡层和第二光扩散层；所述第一光扩散层和第二光扩散层的制备原料各自独立地包括树脂、光扩散剂、抗氧剂和分散剂；所述微发泡层包括树脂、微发泡剂、抗氧剂和分散剂。本发明所述光扩散板通过设置微发泡层，降低了光扩散板的整体重量，减少了板材的翘曲及收缩，使所述光扩散板具有高光透过率、高雾度的特点。高雾度的特点。高雾度的特点。


技术研发人员：罗伟 任月璋
受保护的技术使用者：苏州奥美材料科技有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/25