PC光拡散材料の特性に及ぼす混合光拡散剤の影響

人々の省エネ意識の向上に伴い、発光ダイオード（LED）光源の生産・生活における利用率は徐々に高まり、自動車、家庭用照明などの分野で広く使用されている。しかし、LED光源の独特な発光特性により、単一光源の光度が高く、人の目に障害グレアを発生しやすい。車同士がぶつかると、通信事故が起きやすくなる。そのため、LED光源を平らにする必要があり、光拡散材料はLED光源を柔らかくすることができる、つまり、LED光源の前に光拡散材料を追加する。

ポリカーボネート（PC）は理想的な光拡散剤である。市場で一般的な光拡散材料は、ポリメチルメタクリレート（P M M A）架橋微小球、ポリフェニレン（PS）架橋微小球、有機シリコン微小球である。PS光拡散板を使用する場合、PC光拡散板のヘイズが小さく、良好な光拡散効果を発揮できない。シリコン光拡散板を単独で使用する場合、光透過率が小さく、PC光拡散板の輝度要求を満たせない。この問題を解決するため、3種類の一般的な光拡散板を配合し、相乗効果を利用することで、光透過率が高く、曇りが少ないPC光拡散板を開発した。

1 テスト部品

1.1 原材料をテストする。
P C; P M M 架橋微小球光拡散剤、粒子径3.0μm、PS架橋微小球光拡散剤、粒子径3.0μm、ワンダシリコーン微小球、WD-103、粒子径2.8μm；

1.2 試験機器および装置
電熱式恒温送風乾燥ボックス、GZX-9070B；高速ミキサー、GH200DY；二軸押出機、SHJ-35；プラスチック射出成形機、HY600；マイコン制御電子万能材料試験機、NQT-10；電子分析天秤、TG3213A。紫外可視分光光度計、UV2450、日本島津製作所；積分球（ISR-2200）、日本島津製作所。

1.3 試料の調製
PCと光拡散板を正確に秤量し、光拡散板の質量分率を10%とした。電気恒温槽で100℃で12時間乾燥した後、高速ミキサーで5分間高速混合し、3分間待機後、二軸押出機で溶融混練した。押出機の温度

温度は次のように設定される：ゾーン1、215℃、2、225℃、3、235℃、4、245℃、5、250℃、6、255℃、ヘッドは250℃、スクリューの速度は80r/min。光拡散マスターバッチは、押出成形によって調製した。
光拡散マスターバッチとPC基材の準精密質量分率は400g（光拡散剤の質量分率は1.5%）である。これを高速ミキサーで3分間高速混合した後、射出成形機で成形する。

PCライトはシート材を拡散させる。射出成形機の温度は次のように設定されている：5セグメント220℃、4セグメント240℃、3セグメント270℃、2セグメント280℃、1セクション285℃、インジェクター280℃。スクリューの回転速度は30r/min。PC光拡散板材料は電熱恒温乾燥に置かれる。箱の中で4時間後にテストされる。

1.4 パフォーマンステスト
GB/T 2410 Mel 2008に従って、光拡散材料の光透過率（Tt）、有効光拡散係数（Td）、ヘイズ（Td/Tt）を測定した。光拡散率の数値が大きいほど、光源拡散の効果が高い。
GB/T 1040.1 Mel 2006に従って、引張強さおよび曲がる強さはテストされた。GB/T 1043.1 Mel 2008 のテストに従って、ノッチの衝撃強度。

2 結果と考察

2.1 複合システムの光エネルギーと影の応答に関する研究。PMMA、PS、シリコーン微小球の3種類の光拡散板を用い、単独使用時のPC光拡散板光42と2種類の複合体を用いた。2016 28 (3) modern plastics processing and applications.学習性能の影響を表 1 に示す。

光拡散剤	透過率	ヘイズ	有効光拡散係数
未追加	85.7	2.5	2.14
PMMA	75.0	92.9	69.7
追記	74.5	23.5	17.5
PMMA/PS(1:3)	83.0	29.0	24.1
PMMA/PS(1:1)	62.6	96.6	60.5
PMMA/PS(3:1)	74.1	94.1	69.7
シリコーン・ベース	37.3	98.9	36.9
PMMA/ シリコーン・ベース( 1:3 )	61.6	95.5	58.8
PMMA/ シリコーンベース( 1:1 )	71.3	89.5	63.8
PMMA/ シリコーンベース( 3:1 )	80.9	65.1	52.7
追記 シリコーン・ベース( 1:3 )	60.9	96.9	59.0
追記 シリコーンベース( 1:1 )	74.9	83.3	62.4
追記 シリコーンベース( 3:1 )	77.5	41.3	32.0

表1からわかるように、PMMAとPSの質量比が1：3の場合、光線透過率は83%と高い値に達している。これは、PSとPMMAの相乗効果により、光拡散板全体の粒子径が大きくなり、光拡散板の光透過率が向上したためである。
PMMAとPSの質量比が1：1の場合、ヘイズは96.6%と高い値に達する。これは、PMMAの含有量がPSの含有量と一致しているためである。屈折率の異なる2種類の光拡散板が系内に存在するため、PC光拡散板内での光の屈折・反射の確率が高くなり、ヘイズが高くなる。PMMAとPSの質量比が3：1である場合、有効光拡散係数は最大値69.7%に達し、より良好な光拡散効果を達成することができる。これは、PSの屈折率がPC基板の屈折率に近く、少量のPSが光透過率にほとんど影響を与えない一方で、少量のPSの添加はPC光拡散板のヘイズに影響を与えるほど十分でないためと考えられる。

PC光拡散板にPMMA/シリコーン系を加えると、シリコーンの割合が増えるにつれて、光透過率が低下し、ヘイズが増加する。これは、シリコーン光拡散板が「コア-シェル」構造を持つ光拡散板の一種であるためである。また、PC光拡散板を通過する光の反射・屈折の確率を高め、ヘイズを増加させることができる。光の反射と屈折はそれぞれエネルギーの損失を必要とするため、光の透過率は低下する。PMMAと有機シリコンの質量比が3：1の場合、光線透過率は80.9%となり、PMMAと有機シリコンの質量比が3：1の場合、光線透過率は80.9%となる。また、PMMAと有機シリコンの質量比が1：1の場合、有効光拡散率は63.8%であり、有機シリコン光拡散板単独より優れている。

PSとシリコーンを単独で使用した場合、1.5%の質量分率は光学特性の要求を満たすことができない。PSは光透過率を増加させ、有機シリコンはヘイズを増加させることがわかった。複合システム中のPSの割合が増加すると、PC光拡散板の光透過率は徐々に増加し、ヘイズは急速に減少する。PSとシリコーンの質量比が1：1の場合、有効光拡散係数は62.4%とPSとシリコーン単体の光拡散板より大きく、光拡散効果は良好である。PSの光透過率が向上する理由は、屈折率がPC基板の屈折率に近く、光の屈折の偏向角が小さいためであり、有機シリコンのヘイズが向上する理由は、「コア-シェル」構造の存在により、光の反射・屈折の確率が高くなるためである。

2.2 機械的特性に及ぼす配合系の影響。

表2に示すように、PC光拡散板材料の引張強さ、曲げ強さ、ノッチ付き衝撃強さ、および特性に及ぼす光拡散板の配合の影響。

表2から、PC光拡散板の機械的特性は、単一光拡散板を添加したPC光拡散板の位相比と比べてあまり変化せず、PC光拡散板の機械的特性は、複合光拡散板の割合が異なっても影響を受けないことが分かる。複合光拡散剤の含有量と粒径は基本的に同じであるため、PC光拡散板の機械的特性にはほとんど影響しない。

3 結論

A）PMMA架橋微小球、PS架橋微小球、シリコーン架橋微小球の配合は、相乗効果によりPC光拡散板の要求を満たすことができる。

B)PMMA-PS複合材料系において、複合材料の質量比が程度、曲げ強さ、ノッチ付き衝撃強さ、および表23：1に示すような特性の影響である場合、PC材料の有効光拡散率は、より高い値に達する。
このようにヘイズは69.7%であり、PMMAのみのPC光拡散板よりも高い値を示した。表2 PC材料の機械的特性に及ぼす光拡散板の影響 PMMAと有機シリコンの複合系では、複合体の質量が1：1の場合、有効光拡散率は63.8%と大きくなり、光拡散板を1枚使用した場合よりも優れている。PSとシリコーンの複合システムでは、1:1での有効光拡散率は62.4%、光透過率は74.9%、ヘイズは83.3%である。これは、実際の用途の要件を満たし、PSとシリコーン単体の光拡散板よりも大きく、光拡散の効果は良好である。

C) 複合光拡散板を使用したPCライトディフューザーの機械的特性は、単一光拡散板を使用した場合と同様である。