TWI486245B - 塑料母粒及其製造方法 - Google Patents
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Description
一種塑料母粒及其製造方法，尤指一種可同時使光線均勻擴散，及吸收、阻隔藍光的塑料母粒及其製造方法。
光線分成可見光與不可見光，紅外線與紫外線屬於不可見光，而紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫光屬於可見光；紫外線(Ultraviolet，UV)又稱紫外光，可分為近紫外線(Near UV或UVC)、中紫外線(Mid UV或UVB)與遠紫外線(Far UV或UVA)，其中，近紫外線的波長範圍約在190-280nm間，大部分都會被大氣層被臭氧層吸收，而中紫外線(波長範圍約在280-315nm間)與遠紫外線(波長範圍約在315-380nm間)，會傷害人體皮膚，造成皮膚起紅斑、黑色素沉澱，甚至引起皮膚癌等，故日常生活中常須利用帽子、袖套與陽傘等遮蔽物或塗抹防曬乳來防曬，避免皮膚長期曝曬於紫外線下。
可見光在電磁波譜中的波長範圍約在380nm~700nm間，此波長範圍即是電磁波譜中人眼可以感知
的部分；其中，藍光屬於能量較強的可見光，藍光在電磁波譜中的波長範圍約在390nm~500nm間，過強的藍光會穿透人眼之角膜與水晶體，並直射入黃斑部造成黃斑部感光細胞的損傷，又，藍光照射視網膜會產生自由基，而自由基會導致視網膜色素上皮細胞衰亡，進而使光敏感細胞缺乏養分，再者，因藍光的波長較短，散射情況較其他可見光嚴重，眼睛長時間聚焦注視下，易會疲勞而形成假性近視。
承上，藍光不僅存在於一般光線，其更普遍存在於各種電子產品所發出的光線中，如智慧型手機螢幕、電腦螢幕與液晶電視螢幕或其它LED相關產品等，其為了維持高亮度，通常會使用比傳統映像管強度更強的藍光；再者，目前市場上白光LED生產技術主要分為兩大主流，第一類為利用黃光螢光粉，將藍光LED所產生的藍光分別轉換為白光，此項技術稱之為螢光粉轉換白光LED(Phosphor Converted-LED)，又，第二類則為多晶片型白光LED，經由組合兩種(或以上)不同色光的LED組合以形成白光，然，目前市場上之白光LED商品，以藍光LED晶片搭配黃光螢光粉最為普遍，故日常生活中常用於照明的LED光源，亦會發出高強度的藍光，而隨著政府預計於未來幾年內，將全面淘汰白熾燈泡改用LED省電照明，越來越多人購買具備抗藍光功能的產品，如抗藍光鏡片、抗藍光螢幕及抗藍光燈罩等，以防止藍光傷害人體眼睛，造成眼部病變(如視網膜黃斑病變等)；為了解決上述的問題，目前習知的技術係以
塑膠原粒作為主要原料，透過射出、擠壓或押出及拉擠技術加工成型照明燈具之外罩，然，因其原料本身不具備吸收與阻隔藍光的功能，故需在產品上再添加抗藍光層，或透過鍍膜法(Coating process)在產品上鍍上抗藍光膜才能達成，如中華民國專利公告號第M463663號「抗藍光保護貼組成」，其係揭露在一基材上覆設一功能層及一保護膜，其中所述之功能層為含有藍光阻隔劑，使該組成的保護貼能有效降低物件在使用時存在的藍光對眼睛的傷害，然，其在製作工序上較為繁雜，再者，鍍膜後的產品會降低光亮度，造成視覺亮度上的差異，是以，如何提供一種不需要進行二度加工，即透過鍍膜法鍍上抗藍光膜，就能達到抗藍光功能的產品，是亟需解決的問題。
有鑒於上述的問題，本發明者係依據多年來從事相關行業及製造塑料母粒的經驗，針對塑料母粒進行研究及改良，期能設計出可解決上述問題的實體產品；緣此，本發明主要目的在於提供一種可供加工成型為直接具有使光均勻擴散，及吸收、阻隔藍光之塑料成品的塑料母粒，及所述之塑料母粒的製造方法。
為達上述目的，本發明之一塑料母粒，係由一塑膠粉體、一光擴散粉體與一抗藍光粉體所組成，其中，所述之塑膠粉體為一高分子聚合物，如聚碳酸酯
(Polycarbonate)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate)、聚苯乙烯(Polystyrene)與聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)等，又，所述之光擴散粉體為一矽氧樹脂(Silicone resin)，再者，所述之抗藍光粉體為一黃色色粉(Pigment yellow)；首先將85~95重量%的塑膠粉體、0.1~10重量%的光擴散粉體及2~14.5重量%的抗藍光粉體均勻混合，並加熱使其熔融成半固態狀或液態狀之一熔體，再進行拉絲作業，待其冷卻與乾燥固化後，以切粒機進行切粒，完成塑料母粒的製造。
為使 貴審查委員能清楚了解本發明之內容，僅以下列說明搭配圖示，敬請參閱。
10‧‧‧塑料母粒
101‧‧‧塑膠粉體
102‧‧‧光擴散粉體
103‧‧‧抗藍光粉體
104‧‧‧抗紫外光粉體
S1‧‧‧原料混合與熔融步驟
S2‧‧‧冷卻固化步驟
S3‧‧‧造粒加工步驟
第1圖，為本發明之塑料母粒的成份組成示意圖。
第2圖，為本發明之塑料母粒的另一實施例示意圖。
第3圖，為本發明之塑料母粒之製造方法的流程圖。
請參閱「第1圖」，為本發明之塑料母粒的成份組成示意圖，如圖中所示的一塑料母粒10，其主要由一塑膠粉體101、一光擴散粉體102與一抗藍光粉體103所組成，其中，塑膠粉體101(亦可稱粒徑較小的塑膠粒子)為一種高分子聚合物，是塑料成品時的主要原料，若依照材料分子之物理與化學性質區分，可分為熱塑性塑料(Thermo plastics)與熱固性塑料(Thermoset plastics)二類，其中，加熱後呈流動性，冷卻後再變成固態狀者為熱塑性塑料，可利用其加熱時之可塑性反覆加工成型，而熱固性塑料在製造時其分子受熱起化學變化，分子結構改變，最後失去其塑性，而不能重新融化或軟化；本發明所述之高分子聚合物的塑膠粉體101即為熱塑性之高分子聚合物，更具體而言，其可為聚碳酸酯(Polycarbonate)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate)、聚苯乙烯(Polystyrene)或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)：(1)聚碳酸酯(Polycarbonate)：簡稱PC，是分子鏈中含有碳酸酯基(分子式之通式為RO-CO-OH或RO-CO-OR')的高分子聚合物，其為無色透明、具有較高耐衝擊性、耐磨耗性與耐熱性(熔點約為220~230℃)的特性，在普通使用溫度內皆有良好的機械性能，又，透光率約為88%，有良好的透光度，再者，光折射率為1.59，具有高光折射率；
(2)聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate)：簡稱PET，由對苯二甲酸(Benzenedicarboxylic acid，PBT)與乙二醇(Ethylene glycol,EG)經過酯化(Esterification)與縮聚回應(Condensation polymerization)而製得，其具有良好的機械性能、可耐大多數溶劑，又，其熱變形溫度和長期使用溫度是熱塑性塑料中最高的，另，其透光率約為88%，有良好的透光度，再者，光折射率為1.58，亦具有高光折射率；(3)聚苯乙烯(Polystyrene)：簡稱PS，是由苯乙烯單體(Styrene monomer,SM)聚合而成，具有高於攝氏100度的玻璃轉化溫度，故常被用於製作需承受高溫熱水的一次性容器，另，其透光率約為88%，有良好的透光度，且光折射率為1.59，亦具有高光折射率，然，有衝擊強度低與易出現應力開裂等缺點；(4)聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)：簡稱PMMA，即俗稱之壓克力，由甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate,PMMA)單體聚合而成，具有高機械強度，另，其光折射率為1.49，雖較前述三種高分子聚合物低，然，透光率可達92%以上，是目前最優良的高分子透光材料。
承上，本發明之塑料母粒10為使光線更均勻擴散
使光線散佈均勻且柔和，明暗反差減弱，故添加光擴散粉體102；光擴散效率取決於不同介質間的折射率之差異，介質間之折射率的差別越大，光線偏轉的角度就越大，換言之，光線的霧度與均勻度就越高；所述之光擴散粉體102係為矽氧樹脂(Silicone resin)，其係一種具有高熱安定性、抗氧化性、電絕緣性、耐候性佳及良好光學透光性的材料，又，目前常用之矽氧樹脂大致可分為以甲基為側鏈或以苯基為側鏈的矽氧烷長鏈結構，其中，以甲基為側鏈的矽氧樹脂，具有極佳的熱安定性，且光折射率之範圍約為1.41~1.42間，與前述之塑膠粉體101的光折射率(PMMA為1.49、PET為1.58、PC為1.59)之差異大，故混合以甲基為側鏈之矽氧樹脂，所製作而成的塑料母粒10，可大幅提高光線的霧度與均勻度；另，只要所述之光擴散粉體102的添加能產生所需之光擴散效果，則可不特別限制光擴散粉體102的粒子直徑，然而，理想的平均粒徑介於2~10μm間。
再承上，本發明之塑料母粒10為能吸收與阻隔藍光，尤指波長範圍為390nm~500nm間的藍光，故添加抗藍光粉體103，根據色彩學而言，色相環上之相對位置的兩種顏色為互補色，常見的互補色有紅色和青色、綠色和品紅色及藍色和黃色，又，互補色的重要特性即一種色光照射到其補色的物體上，則會被吸收，故本發明所述之抗藍光粉體103即為黃色色粉(Pigment yellow)，更具體而言，為Color index number(C.I.number)是C.I.11680(C.I.Pigment yellow
1)、C.I.11665(C.I.Pigment yellow 4)、C.I.21090(C.I.Pigment yellow 12)或C.I.73462(C.I.Pigment yellow 13)的黃色色粉；另，只要所述之抗藍光粉體103的添加能產生所需之吸收與阻隔藍光效果，則可不特別限制抗藍光粉體103的粒子直徑，然而，理想的平均粒徑為介於3~8μm間。
請參閱「第2圖」，為本發明之塑料母粒的另一實施例示意圖，如圖所示，本發明之塑料母粒10的成分組成，除塑膠粉體101、光擴散粉體102與抗藍光粉體103外，更可添加一抗紫外光粉體104，以達到同時使光均勻擴散，及吸收與阻隔紫外光和藍光的功能；其中，所述之紫外光粉體104，為紫外光吸收劑，其是一種光穩定劑，能吸收陽光及螢光光源中的紫外光(尤指波長範圍為280nm~380nm間的紫外光)而本身不發生變化，又，其化學穩定性良好，不會和製品中之其他材料發生不利反應，再者，其混溶性良好，可均勻地分散在材料中；本發明所述之紫外光粉體104可為水楊酸苯酯(Phenyl salicylate)、2,4-二羥基二苯甲酮(2,4-Dihydroxybenzophenone)或2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(2-Hydroxy-4-Methoxybenzophenone)：(1)水楊酸苯酯(Phenyl salicylate)：又稱鄰羥基苯甲酸苯酯，可由水楊酸(Salicylic acid)與苯酚(Phenol)在五氯化磷(Phosphorus pentachloride)等脫水劑存在下加熱而製得，為白色結晶粉末，是一種紫外光吸收劑，能吸收紫外光，最大吸收波長為290nm~330nm間；
(2)2,4-二羥基二苯甲酮(2,4-Dihydroxybenzophenone)：以間苯二酚(Benzene-1,3-diol)為原料，與苯甲醯氯(Benzoyl chloride)進行縮合反應後經精製而得，為淡黄色針狀結晶粉末或白色粉末，是一種紫外光吸收劑，能吸收紫外光，最大吸收波長為280nm~340nm間；(3)2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮(2-Hydroxy-4-Methoxybenzophenone)：以間苯二酚為原料，在氫氧化鈉(NaOH)催化劑存在下與硫酸二甲酯(Dimethy sulfate)進行甲基化反應後經精製而得，為淡黄色結晶粉末，是一種紫外光吸收劑，能吸收紫外光，最大吸收波長為290nm~380nm間。
接續，請參閱「第3圖」，為本發明之塑料母粒之製造方法的流程圖，如圖所示，其係包含：(1)原料混合與熔融步驟S1：將85~95重量%的一塑膠粉體、0.1~10重量%的一光擴散粉體及2~14.5重量%的一抗藍光粉體，透過一混合機攪拌使其均勻混合，並加熱到一定溫度使其熔融成半固態狀或液態狀的一熔體；(2)冷卻固化步驟S2：將半固態狀或液態狀之熔體進行拉絲作業後，透過水冷或風冷方式，如一鼓風機，將其冷卻至固化點溫度，使其固化與乾燥成一條狀體；
(3)造粒加工步驟S3：以一切粒機對條狀體進行剪切，將其精確地切成所需粒徑長度，即完成塑料母粒的製造。
承上，本發明所述之塑料母粒，可進一步再施以射出成型(Injection molding)、擠出或押出成型(Extrusion molding)技術與拉擠成型(Pultrusion molding)等加工技術(圖未示)，加工成型為直接能使光均勻擴散，且可吸收與阻隔藍光或包含紫外光的塑料成品，如照明用燈具，如燈管與燈泡之燈罩、建築業用之採光罩、電子產品之螢幕及眼鏡鏡片等。
由上所述可知，本發明所稱的塑料母粒，其係以塑膠粉體為主要原料，均勻混合光擴散粉體與抗藍光粉體後，加熱使其熔融，再待其冷卻與乾燥固化後，進行切粒作業；依此，本發明其據以實施後，確實可達到提供一種可供加工成型為直接具有使光均勻擴散，及吸收與阻隔藍光之塑料成品的塑料母粒，及所述之塑料母粒的製造方法的目的。
唯，以上所述者，僅為本發明之較佳之實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本發明之專利範圍內。
10‧‧‧塑料母粒
101‧‧‧塑膠粉體
102‧‧‧光擴散粉體
103‧‧‧抗藍光粉體
Claims (6)
- 一種塑料母粒，用以加工成型為一具光擴散、吸收與阻隔藍光的塑料成品，其係由85~95重量%的一塑膠粉體、0.1~10重量%的一光擴散粉體及2~14.5重量%的一抗藍光粉體所組成，其中，該塑膠粉體為一熱塑性的高分子聚合物，該光擴散粉體為以甲基為側鏈的一矽氧樹脂，該抗藍光粉體為一黃色色粉。
- 如申請專利範圍第1項所述的塑料母粒，其中，該塑膠粉體為一聚碳酸酯(Polycarbonate)、一聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate)、一聚苯乙烯(Polystyrene)或一聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)之任一種。
- 如申請專利範圍第1項所述的塑料母粒，其中，該黃色色粉為color index 11680、color index 11665、color index 21090或color index 73462之任一種或其混合。
- 如申請專利範圍第1項所述的塑料母粒，其中，該光擴散粉體的平均粒徑係介於2~10μm。
- 如申請專利範圍第1項所述的塑料母粒，其中，該抗藍光粉體的平均粒徑係介於3~8μm。
- 一種塑料母料的製造方法，包括下列步驟：一原料混合與熔融步驟：以85~95重量%的一塑膠粉體為主要原料，加入0.1~10重量%的一光擴散粉體與2~14.5重量%的一抗藍光粉體，使其均勻混合後，加熱使其熔融成半固態狀或液態狀的一熔體；一冷卻固化步驟：將該半固態狀或液態狀之熔體進行拉 絲作業後，待其冷卻與乾燥固化；一造粒加工步驟：以一切粒機進行切粒作業，成型為一塑料母粒。
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