專利名稱：一種發(fā)光透光的塑料燈罩及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種塑料燈罩，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種發(fā)光透光的塑料燈罩，屬于應(yīng)急照明或疏散指示領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)光顏料及發(fā)光產(chǎn)品具有亮處吸光暗處發(fā)光的功能，這種功能可多次重復(fù)使用。20世紀(jì)60年代，硫化鋅發(fā)光材料開(kāi)始應(yīng)用在鐘表、玩具等領(lǐng)域。90年代開(kāi)始，稀土激發(fā)的鋁酸鍶鹽發(fā)光產(chǎn)品因其亮度高余輝長(zhǎng)，而被越來(lái)越的多應(yīng)用在應(yīng)急照明或疏散指示領(lǐng)域。國(guó)際海事組織頂0 Resolution A.752 (18)規(guī)定乘坐25人以上的船只必須安裝發(fā)光產(chǎn)品，發(fā)光產(chǎn)品的最低亮度要求為10分鐘15mcd/m2，60分鐘2.8mcd/m2 ;美國(guó)公共交通協(xié)會(huì)APTA SS-PS-004-99規(guī)定載人的火車必須裝備發(fā)光產(chǎn)品，最低的亮度要求為90分鐘
7.5mcd/m2 ;國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織IS016069-2004規(guī)定，建筑物中的發(fā)光產(chǎn)品的最低亮度要求是10分鐘20mcd/m2，60分鐘2.8mcd/m2，余輝時(shí)間340分鐘。作為一款發(fā)光產(chǎn)品，發(fā)光亮度是一個(gè)很重要的指標(biāo)。對(duì)高亮度的追求始終是發(fā)光行業(yè)不懈的目標(biāo)。一般而言，發(fā)光顏料的粒徑越大，添加量越高，其制成品的發(fā)光亮度越高。日本NEC公司申請(qǐng)的歐洲專利EP1580251，提供了一種熒光燈，將發(fā)光顏料和熒光粉分別涂在熒光燈管的內(nèi)壁，在斷電的情況下，該熒光燈會(huì)發(fā)出淡淡的殘光，因此也叫殘光燈。在照明時(shí)，殘光燈內(nèi)的發(fā)光顏料吸光，在非照明時(shí)，殘光燈內(nèi)的發(fā)光顏料發(fā)光。該殘光燈很好地將照明功能和發(fā)光功能融合在一起。該發(fā)明采用的發(fā)光顏料為稀土激發(fā)的鋁酸鍶鹽，粒徑為2 12 ii m，添加量為20 60克/平方米。OSRAM SYLVANIA INC申請(qǐng)的歐洲專利EP1783191，提供了一種長(zhǎng)余輝電致發(fā)光燈，是將發(fā)光顏料和電致熒光粉混合在一起涂在燈管的內(nèi)壁，在斷電后該燈具也具有殘光(發(fā)光)效果。該燈具同樣選用了稀土激發(fā)的鋁酸鍶鹽發(fā)光顏料，而且明確了發(fā)光顏料的化學(xué)式為SrAl2O4 = Eu, Dy或Sr4Al14O25 = Eu, Dy.該專利進(jìn)一步指出了 10分鐘的發(fā)光亮度不低于3mcd/m2,60分鐘的發(fā)光亮度不低于0.5mcd/m2。無(wú)論是將發(fā)光顏料和熒光粉分開(kāi)涂于燈管內(nèi)壁，還是將發(fā)光顏料與電致熒光粉混合涂在燈管內(nèi)壁，因?yàn)榘l(fā)光顏料是不透光的無(wú)機(jī)顏料，所以發(fā)光顏料的添加量不能太多，這直接導(dǎo)致了殘光燈的殘光(發(fā)光)效果不好。如何才能夠獲得較好的發(fā)光效果呢？發(fā)光燈罩是一個(gè)簡(jiǎn)單又實(shí)用的解決方案。美國(guó)專利US7，312，566提供一種長(zhǎng)余輝燈罩及燈具，它將發(fā)光顏料添加到燈罩基體中，該長(zhǎng)余輝燈罩及燈具將殘光燈的發(fā)光功能和照明功能分開(kāi)，燈罩執(zhí)行的是發(fā)光功能，燈具執(zhí)行的僅僅是照明功能。將發(fā)光顏料涂在燈管表面上受工藝影響不能涂的太多，涂多了就會(huì)降低燈管的透光性并降低照度，而將發(fā)光顏料添加到燈罩基體中就可以加的多一些。該方案為提高發(fā)光燈罩的亮度提供了可能。美國(guó)專利US2005/0110387A1，提供了一種光致發(fā)光燈罩，選用透明或半透明的熱塑性塑料和發(fā)光顏料。該專利要求燈罩的透光率不低于60%，但是該專利沒(méi)有對(duì)燈罩的亮度提出要求。對(duì)于一款燈罩,透光性是一個(gè)很重要的指標(biāo)。對(duì)于一款發(fā)光燈罩，因添加了發(fā)光顏料具有發(fā)光性，但是發(fā)光顏料是不透明的，添加的發(fā)光顏料反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致透光性降低，因此發(fā)光燈罩即要有透光性又要有發(fā)光性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，旨在通過(guò)選用有機(jī)包覆的、平均粒徑30 120 μ m、添加量10 30%、稀土激發(fā)的鋁酸鍶鹽發(fā)光顏料和透明或半透明的熱塑性基材樹(shù)脂，經(jīng)擠出、注塑、吹塑加工方法，制成I 3mm厚度的燈罩。該發(fā)光燈罩即具有較好的透光性，又具有較高的發(fā)光亮度。稀土激發(fā)的鋁酸鍶鹽發(fā)光顏料為不透光的、不規(guī)則的、硬度高的無(wú)機(jī)顏料，為了改善發(fā)光顏料在有機(jī)塑料中的加工性，通常選用平均粒徑較小的發(fā)光顏料。本發(fā)明選用平均粒徑較大的發(fā)光顏料，因?yàn)樵谔砑恿肯嗤那疤嵯拢l(fā)光顏料的粒徑越大，發(fā)光顏料之間的間隙越大，燈罩的透光性越好:發(fā)光顏料的粒徑越大，發(fā)光顏料的亮度越高，燈罩的發(fā)光亮度也越高。但是隨著發(fā)光顏料的粒徑變大，發(fā)光顏料在塑料中的加工性越差，摩擦和剪切作用更加強(qiáng)烈，發(fā)光晶格更容易被破壞，使燈罩變黑，又降低了發(fā)光亮度和透光性。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，平均粒徑為30 120 μ m的發(fā)光顏料能夠兼顧發(fā)光亮度和透光性，進(jìn)一步優(yōu)選平均粒徑為60 90 μ m的發(fā)光顏料。為了改善發(fā)光顏料在有機(jī)樹(shù)脂中的加工性，發(fā)光顏料先要經(jīng)過(guò)有機(jī)包覆。發(fā)光顏料的有機(jī)包覆的方法很多，表面活性劑包覆法、聚合物直接包覆法、表面聚合包覆、界面配位化學(xué)反應(yīng)法等，本發(fā)明優(yōu)選表面聚合包覆法。所用聚合物可以是丙烯酸類樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)月旨、聚苯乙烯樹(shù)脂等，本發(fā)明優(yōu)選聚甲基丙烯酸甲酯樹(shù)脂。表面聚合包覆可以參考文獻(xiàn):應(yīng)用化學(xué)，2005，22卷(第6期):638-641頁(yè)。聚合物層為致密的透明膜，厚度為容易獲得的0.1 I μ m。發(fā)光顏料經(jīng)過(guò)有機(jī)包覆，改善了在熱塑性樹(shù)脂中的加工性，摩擦和剪切作用減輕，發(fā)光晶格的破壞減少，相當(dāng)于變相的提高了燈罩的發(fā)光亮度；同時(shí)發(fā)光顏料包覆了有機(jī)透明膜，當(dāng)可見(jiàn)光照射到發(fā)光顏料表面時(shí)，產(chǎn)生了更多的反射和折射，提高了燈罩的透光性。稀土激發(fā)的鋁酸鍶鹽發(fā)光顏料的添加量越多，燈罩的發(fā)光亮度越高，但是燈罩的透光性就會(huì)越低而不能用于日常照明。添加量越低，透光性越高，但是發(fā)光亮度越低，又不適合應(yīng)急照明。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，10 30%的添加量的能夠保證良好的發(fā)光亮度和透光性。即發(fā)光顏料占燈罩的重量百分比為10 30%。進(jìn)一步優(yōu)選15 25%的發(fā)光顏料添加量。本發(fā)明選用的發(fā)光顏料為稀土銪離子和鏑離子激發(fā)的鋁酸鍶鹽，其化學(xué)式為SrAl2O4 = Eu2+, Dy3+或Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+，在現(xiàn)有技術(shù)下，這類發(fā)光顏料有著較高的發(fā)光亮度。本發(fā)明選用的是透明或半透明的熱塑性基材樹(shù)脂，只要透明性較好又可以熔融共混的熱塑性基材樹(shù)脂即可。優(yōu)先選自聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯晴-苯乙烯、聚酰胺樹(shù)脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的至少一種熱塑性基材樹(shù)脂。
本發(fā)明的發(fā)光透光燈罩可以含有樹(shù)脂加工過(guò)程中常用的一些助劑，如阻燃劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、抗靜電劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、分散劑、溶劑、填料、著色劑、色母等，根據(jù)需要使用其中的一種或多種，其用量為常規(guī)用量或根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。燈罩的厚度越厚，透光性越低，發(fā)光亮度越高。燈罩的厚度越薄，透光性越高，發(fā)光亮度也越低。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明，厚度為I 3mm的燈罩能夠兼顧透光性和發(fā)光亮度。本發(fā)明的制造方法包括燈罩的制造方法和各種配件的制造方法，其中燈罩的制造方法是本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)。下面詳細(xì)說(shuō)明燈罩的制造方法。燈罩的制造方法的配方如下(重量百分比％ ):
發(fā)光顏料10 30
基材樹(shù)脂89 58
助劑I 12如果選用發(fā)光塑料母粒來(lái)代替發(fā)光顏料，配方如下(重量百分比％ ):
發(fā)光塑料母粒M
基材樹(shù)脂(88-M) (99-M)
助劑12 I
發(fā)光塑料母粒添加量M，發(fā)光塑料母粒中發(fā)光顏料含量^^%，其中N > 10，88,30 ≥ MXN%≥ 10。制造方法如下:a.稱量
將透明或半透明的基材樹(shù)脂、助劑、發(fā)光顏料(或發(fā)光塑料母粒)等原料按需要的比例稱量。b.干燥
有些熱塑性基材樹(shù)脂，在加工前還要進(jìn)行干燥，如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯樹(shù)脂等，按照通常干燥方式加工即可。
如果添加的是發(fā)光塑料母粒，發(fā)光塑料母粒也要干燥，干燥方法與基材樹(shù)脂的干燥方法相同。c.混合
如果添加發(fā)光顏料，混料時(shí)先混基材樹(shù)脂和助劑，采用高速混合機(jī)分散，轉(zhuǎn)速860r/min，分散時(shí)間在10分鐘以內(nèi)。
在與發(fā)光顏料混合時(shí)，混料設(shè)備的轉(zhuǎn)速不易太快，混料時(shí)間要稍短，混勻即可，轉(zhuǎn)速30 120r/min，分散時(shí)間 30 60min。
在與發(fā)光顏料混合時(shí)，盡量選擇內(nèi)襯陶瓷材料或塑料材料的混料設(shè)備，以減少剪切和摩擦作用。
在與發(fā)光顏料混合時(shí)，助劑中盡量含有液態(tài)高粘度的分散劑，如液體石蠟、二甲基硅油等，使發(fā)光顏料粘附在基材樹(shù)脂的表面。
如果添加的是發(fā)光塑料母粒，發(fā)光塑料母?？梢院蜆?shù)脂、助劑一起高速混合。d.成型本發(fā)明的燈罩的成型方法有三類，第一類是用擠出成型制成一定厚度的發(fā)光燈罩型材；第二類是用注射成型制成一定厚度的發(fā)光燈罩；第三類是用吹塑成型制成一定厚度的發(fā)光燈罩。dl.第一類，擠出工藝加工燈罩。
雙螺桿和多螺桿的剪切和摩擦作用更加強(qiáng)烈，本發(fā)明采用35型單螺桿擠出機(jī)。
螺桿的轉(zhuǎn)速不要太快，10 30轉(zhuǎn)/min為宜。
發(fā)光物料的熔融共混溫度要高于熱塑性塑料通常加工溫度10 20°C，有利于改善熔融發(fā)光物料的流動(dòng)性。
熔融物料依據(jù)不同的模具，經(jīng)擠出、真空、冷卻，最后裁切成一定長(zhǎng)度的燈罩。如

圖1，2。d2.第二類，注射工藝加工燈罩。
柱塞式注射機(jī)容易引起物料滯留,本發(fā)明采用45型螺桿式注射機(jī)。
熔融發(fā)光物料的加工溫度通常要高于熱塑性塑料加工溫度10 20°C，注射壓力也要加大，一般為100 140MPa。
熔融物料經(jīng)噴嘴注射到模具內(nèi)，經(jīng)保壓、冷卻成型，即得燈罩。d3.第三類，吹塑工藝加工燈罩。物料中添加了 10 30%的發(fā)光顏料，物料的拉伸性能下降，不適合拉伸吹塑。本發(fā)明采用擠出吹塑和注塑吹塑，下面分別說(shuō)明擠出吹塑和注塑吹塑制造工藝。擠出吹塑機(jī)的吹脹壓力能在0.2MPa 1.0MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
熔融物料經(jīng)機(jī)頭口模擠出形成型坯，型坯趁熱放入模具內(nèi)，通入一定壓力的空氣吹脹，與模具型腔內(nèi)表面緊密接觸，經(jīng)冷卻定型后獲得燈罩。注射吹塑機(jī)要嚴(yán)格控制熔融物料、型坯、型芯和型坯模具的溫度，其中型坯的溫度是關(guān)鍵因數(shù)，過(guò)高壁厚不均，過(guò)低燈罩的內(nèi)應(yīng)力大。對(duì)于非晶型樹(shù)脂，吹塑模溫在30°C以下；而結(jié)晶型樹(shù)脂則應(yīng)在20 60°C。冷卻水的溫度要盡量低一些，通常為5 10°C。
吹脹比一般為1.5 3。
塑化壓力應(yīng)在保證制品優(yōu)質(zhì)條件下越低越好，大約不超過(guò)2MPa。注射壓力可控制在60 120MPa。吹脹壓力一般控制在0.8 IMPa范圍。另外還需要維持足夠的保壓壓力。
熔融物料從注塑機(jī)注入，由分瓣式鋼制型坯模具生產(chǎn)型坯，然后調(diào)節(jié)溫度，并在吹塑模具中吹塑成型燈罩。有些燈罩可以通過(guò)承插、螺紋、鏈接、粘合等方式直接使用，有些需要通過(guò)配件固定在燈具上。燈罩配件的制造可以采用公知的技術(shù)，如塑料加工、機(jī)械加工等。本發(fā)明的燈罩可以通過(guò)如下方式使用在各式燈具上，
發(fā)光透光燈罩可以直接插入燈座內(nèi)，成為燈體的一部分。如圖1，T8LED燈罩。上部分是塑料燈罩，下部分是鋁制型材。
發(fā)光透光燈罩也可以通過(guò)塑料配件，固定在熒光燈管的外部。如圖2，T5熒光燈罩。燈罩通過(guò)塑料支架固定在T5熒光燈燈管外部。
發(fā)光透光燈罩也可以通過(guò)螺栓配件，固定在節(jié)能燈的外部。如圖3。
發(fā)光透光燈罩也可以通過(guò)螺栓配件，固定在節(jié)能燈的外部。如圖4。
發(fā)光透光燈罩也可以通過(guò)螺紋配合，固定在白熾燈的外部。如圖5。
發(fā)光透光燈罩可以直接插入燈座內(nèi)，固定在節(jié)能燈的外部。如圖6。本發(fā)明的發(fā)光透光燈罩可以根據(jù)的燈具外觀形狀，采用與燈具匹配的外形，并不限于上述的幾種外觀形狀。本發(fā)明因選用了較大粒徑的發(fā)光顏料并進(jìn)行了有機(jī)包覆，合理的確定了發(fā)光顏料的添加量和燈罩的厚度，從而制造出了兼具透光性和發(fā)光性的燈罩。該燈罩的透光率在65%以上，10分鐘亮度超過(guò)80mcd/m2，60分鐘的亮度超過(guò)10mcd/m2。該燈罩既能保證日常照明功能又能在黑暗情況下提供應(yīng)急照明和疏散指示功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本優(yōu)勢(shì)明顯。
具體實(shí)施例方式以下以實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明發(fā)光透光燈罩的制造方法實(shí)例一:本實(shí)例是應(yīng)用擠出成型制造發(fā)光燈罩。
發(fā)光塑料母粒PC-30發(fā)光塑料母粒IOkg
基材樹(shù)脂PC 樹(shù)脂(Bayer 2805)8.34kg
助劑磷酸三酯(美國(guó)FMC Kroitex PB-460) 1.4kg
二甲基硅油0.1kg
抗氧劑 10760.12kg
光穩(wěn)定劑UV-2340.04kg
其中PC-30發(fā)光塑料母粒含有30%的SrAl2O4:Eu2+，Dy3+發(fā)光顏料，發(fā)光顏料平均粒徑30 μ m, 10 分鐘亮度 340mcd/m2。取IOkg發(fā)光塑料母粒PC-30和8.34kg的PC2805樹(shù)脂在80度下干燥8小時(shí)。將樹(shù)脂與其它材料加入高速混合機(jī)中攪拌8min，轉(zhuǎn)速860轉(zhuǎn)/min，高速分布均勻。將混合好的原材料在240 270°C經(jīng)擠出成型制成厚度為1.35mm厚的發(fā)光燈罩。加工溫度如下:
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光透光的塑料燈罩，含有平均粒徑為30μπι 120 μ m、重量百分比為10% 30%、稀土激發(fā)的鋁酸鍶鹽發(fā)光顏料和至少一種透明或半透明的熱塑性基材樹(shù)脂，該發(fā)光顏料在與基材樹(shù)脂復(fù)合前，先經(jīng)厚度在0.1 Iym聚合物層包覆處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，發(fā)光顏料的平均粒徑在30 μ m M 120 μ m t|、S]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，發(fā)光顏料的平均粒徑在60 μ m M 90 μ m 111]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，發(fā)光顏料占整個(gè)燈罩的重量百分比在10%至30%之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，發(fā)光顏料占整個(gè)燈罩的重量百分比在15%至25%之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，發(fā)光顏料為稀土銪離子和鏑離子激發(fā)的鋁酸鍶鹽發(fā)光顏料，其化學(xué)式可以表示為SrAl2O4:Eu2+，Dy3+或Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，聚合物層為聚甲基丙烯酸甲酯，聚合物層厚度為0.1 I μ m，聚合物是通過(guò)表面聚合包覆法包覆在發(fā)光顏料表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，至少含有透明或半透明的聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、丙烯晴-苯乙烯、聚酰胺樹(shù)脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中一種熱塑性基材樹(shù)脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，燈罩的制造方法包括稱量，干燥，混合和成型，其中成型方法為擠出，注塑，擠出吹塑和注塑吹塑。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光透光塑料燈罩，其特征在于，燈罩的厚度在Imm 3mm之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠發(fā)光透光的塑料燈罩。以一種或幾種透明或半透明的熱塑性樹(shù)脂做基材樹(shù)脂，含有重量百分比10％～30％的、粒徑在30μm～120μm的、稀土銪離子和鏑離子激發(fā)的鋁酸鍶鹽發(fā)光顏料。該發(fā)光顏料的化學(xué)式可以表示為SrAl204:Eu2+，Dy3+或Sr4Al14025:Eu2+，Dy3+。該發(fā)光顏料在與基材樹(shù)脂復(fù)合前，先經(jīng)厚度在0.1～1μm聚甲基丙烯酸甲酯包覆處理。燈罩的成型方法為擠出、注塑和吹塑，燈罩的厚度在1mm至3mm之間。該燈罩兼具良好的透光性和發(fā)光亮度，透光率在65％以上，10分鐘亮度超過(guò)80mcd/m2，60分鐘的亮度超過(guò)10mcd/m2。不僅能保證日常照明功能又能在黑暗情況下提供應(yīng)急照明和疏散指示功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本優(yōu)勢(shì)明顯。
文檔編號(hào)F21V3/04GK103148438SQ20131003100
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者張海峰 申請(qǐng)人:張海峰