驚きだ！光拡散のヘイズを効果的に改善するだけでなく、高い透過率も維持できる素材を発見したのだ。

序文1

第4世代の光源として、発光ダイオード（LED）は、低エネルギー消費、小型、高速応答、高信頼性、長寿命など、一連の利点を持っています。

近年、省エネと環境保護の開発理念により、LED照明は急速な発展を遂げ、従来の照明光源に取って代わり、ディスプレイ、照明、信号表示などの分野で広く使用されている。しかし、LED光源の熱は深刻で、ランプシェードやランプホルダーなどの周辺材料の耐熱性がより高く要求されている。ポリカーボネート（PC）材料は、光学特性、機械特性、耐熱性、誘電特性に優れており、LEDランプやランタンの材料として理想的である。発光効率が高く、指向性が強いため、LEDランプビーズとそのアレイで構成される光源は強く、人の目に損傷を与えやすいため、LED光源の前面カバーとして光拡散材料を使用し、より均一で柔らかい面光源に変える必要がある。光拡散材料は一般的に、透明なポリマーマトリックス中に光拡散粒子を分散させることによって調製され、高い光透過率とヘイズを持ち、光強度損失が小さい条件下で良好なレベリング効果を達成することができる[3]。光拡散PC材料としては、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリカなどが一般的に使用されているが、これらの材料は比較的高価であるため、その応用範囲はある程度限られている。本論文では、PCの性能に対するベーマイトの効果について研究した。その結果、ベーマイトはPCの優れた機械的特性を維持できるだけでなく、良好な光拡散効果と加工流動性を提供することができ、大型LED照明装置により費用対効果の高いソリューションを提供することが期待される。

2.実験パート

2.1 主要原材料と設備
PC樹脂：工業用グレード、メルトフローレートは3g 10分、三菱株式会社；ベーマイト：粒径2μm、安徽易石通有限公司。その他の助剤：市販品二軸押出機二軸押出機：STS-35、南京Kobelong Machinery Co：HTF86/TJ, China Haitian plastic Machinery Co., Ltd.; 万能試験機：CMT6103, Shenzhen New Sansi material testing Co., Ltd.; 衝撃試験機：BPI-5.5STAC、Zwick/Roell、ドイツ；メルトフローレート試験機：BMF-003、ドイツZwick/Roell；可視光透過率計：可視光透過率計：BTR-1S、河北仙和科技有限公司。走査型電子顕微鏡走査型電子顕微鏡：Smur3400N、北京天美（中国）科学器械有限公司。

2.2 光拡散PCの準備。
光拡散PCの実験式を表1に示す。式に従い、成分を完全に混合し、押出機ホッパーに添加する。第1ゾーンから第10ゾーンまでの押出温度は140,270,270,260,260,250,250,270℃、スクリュー速度は300r/min、供給量は30kg/hである。押出ストリップがスライスされ、乾燥された後、射出成形機構によって力学と角板が準備される。射出温度は300℃、射出圧力は800.144MPa、射出速度は55%～99%である。スプラインを25℃、湿度50%で24時間調整した後、関連試験を実施した。

2.3 パフォーマンステスト
光線透過率とヘイズは、厚さ2.0mmの正方形プレートで測定した。メルトインデックスの試験条件は300℃1.2kgである。機械的性質はASTM試験標準によって試験される。引張試験速度は50mm/min、曲げ試験速度は2mm/minである。

3 結果と考察
3.1 PCの光学特性に及ぼすベーマイトの影響

ベーマイトの組成はγ-AlOOHであり、その結晶は室温で白色である。ブエマイトの形態は、SEMで粒径2μm程度の立方晶であり、その形状と大きさは規則的で均一である（図1a）。ブエーマイトをPC樹脂に添加した場合、良好に分散させることができ、大きなサイズの凝集物はなく、凝集のために系内の光散乱粒子の数が減少することはなく、相互作用がないため、ブエーマイトとPC樹脂の間の結合は弱く、両者の間には一定の隙間があり（図1b）、これも界面での光の散乱効果を高める[6]。

PCの光透過率とヘイズに対するベーマイトの影響を図2に示す。ベーマイト含有量の増加に伴い、PCの光線透過率は直線的に減少した。ベーマイトの含有量が3.0%に達すると、光線透過率は純PCの89.1%から58.8%に減少し、高いレベルを維持した。これはボーマイトの屈折率が1.63～1.67とPCに近いためである。ヘイズに関しては、ベーマイトの含有量が0.5%の場合、ヘイズは純PCの5.0%から74.7%まで急激に増加する。ベーマイトの含有量が2.0%の場合、ヘイズは90%以上（93.2%）であるが、含有量をさらに3.0%まで増加させると、ヘイズは94.5%までしか増加しない。この分野での対応製品の実用化はあまり意味がない。

PCの分子構造において、カーボネート結合の安定性は低い。加工環境では、水酸化物の一種であるベーマイトが炭酸塩結合の加水分解を触媒し、PCの分子量が低下する。図3からわかるように、ベーマイト含有量の増加に伴い、PCの融解指数は3.5 g 10 minから20.0 g 10 minへと急速に増加する。靭性に関しては、PCのノッチ付き衝撃強さは、3.0%のベーマイトの添加により935.7Jagoから725.0Jagoに低下したが、依然として高いレベルを維持している。PC中に分散しているベーマイト粒子は欠陥点であり，衝撃強度に悪影響を及ぼすはずであることを考慮すると，PCの分子量の低下と靭性への影響は限定的であり，系の流動性の実質的な増加は，主としてPCの加水分解によって生成する低分子量生成物の可塑化効果に依存すると推測される。一方、ベーマイトはPCをある程度強化することができ、3.0%添加によりPCの曲げ強さおよび弾性率は、それぞれ100.5MPaおよび2471MPaから106.5MPaおよび2701MPaに増加させることができる（図4）。

4 結論

PCにベーマイトを添加することで、ヘイズを効果的に改善し、高い光透過率を維持することができ、良好な光拡散効果を得ることができる。ベーマイトはPCを強化することができるが、ある程度PCの炭酸結合の加水分解と分子量の減少につながり、PCの流動性を大幅に向上させ、靭性をわずかに低下させる。ベーマイトの含有量が2.0%の場合、材料特性は光拡散効果、機械特性、加工流動性において理想的であり、良好な総合特性を有する。