專利名稱：光導板的制作方法
技術領域：
本發明涉及用透明塑料制的光導板，它用于借助于日光改善室內的照明。
節能和保護現有資源是極為重要的技術任務。有關這方面的研究除了節省產生能量的礦產資源外還針對減少電能的消耗。
在借助日光為較深的室內照明時存在的問題是，尤其在太陽處于陡立位置時，室內背對窗戶的后部區沒有得到適當的照明(參見

圖1)。這一情況導致室內的這些部分即使在白天也已經必須借助于人工照明，這不僅不利于節能而且也不利于人體健康。圖1表示了一個典型的內室。針對圖1適用下列符號S=射入的陽光H=比較亮的區域F=窗戶 D=比較暗的區域T=門本發明的目的是在這里提供補救措施。為達到此目的采用所謂光導元件。光導元件聚集通過部分窗戶面積的日光并將其導向空間的深處或朝向天花板(圖2)。因此，光導元件促使從外面陡立地射入室內的日光偏轉。
圖2表示在圖1中所畫的房間現在已在部分窗戶面積內配備了按本發明的光導元件。符號LLP是指光導板。其余符號與圖1中的那些符號一致。
為了獲得所期望的偏轉，建議光導板LLP具有下列結構(圖3)在一塊通常是平的用具有折射率nA的透明塑料A制造的板內，嵌入最好是擠壓入一些用具有折射率nB的塑料B制造的薄條，但條件是，塑料A與塑料B不相容以及塑料A與塑料B分離。這種分離最好借助于塑料B中可利用的彈性極限。
例如可考慮將下列塑料用作塑料B含氟聚合物，例如熱塑性的含氟聚合物，如3M公司的產品THV500G；聚丙烯類型，例如BASF股份公司的Lupolen類型；聚乙烯類型，例如聚酰胺類型，例如Huels股份公司的Vestamid類型。
由于兩者有不同的特征故可以獲得光導效果。因此材料的分離面或材料的過渡區，或只是由于折射率不同而易于看到，或在形成分離間隙的情況下它作為鏡面而可以很明顯地看出。
擠壓進去的用塑料B制造的條在冷卻過程中或冷卻之后便與塑料A制的板脫開，并可輕易地從此板中抽出。這可以手工完成或借助于卷繞設備進行。
用塑料B制造的條既可以垂直于板表面也可以相對于板表面成一角度γ＜90°地排列。
當光線射在所述類型的光導板LPP上時，便在塑料A與空氣間隙之間的界面上適用全反射定律。全反射的極限角αG只取決于這兩種塑料的折射率。
αG=arcsinnA/nB對于塑料B已與塑料A脫開并因而在條與圍繞條的母體之間存在間隙的情況則適用下式αG=arcsinnA/1若光線射在界面上的角度αF小于極限角αG，便進行全反射(圖4中的情況Ⅰ)。陡立地射入的光線沿一個較平的軌跡或向上偏轉。采用一種通過空氣時折射率不同的塑料A代替在DE19543687.3中所說明的用塑料B制造的塑料條，可獲得最大可能的折射率差別。
若角度αE大于αG(圖4中的情況Ⅱ)，則射入的光線穿過界面。因為光導板LLP優先的制造模式是板連同嵌入的薄條共擠塑，所以首先要提供能共擠塑的透明的熱塑性塑料，它與板的塑料A不相容。折射率的差別越大，極限角αG并因而系統的效力也就越大。通過將塑料制的條斜置(γ＜90°)，即使極限角αG較小也能使系統達到足夠的效力。由于條被斜置，所以在界面上的入射角αG變小(圖4中的情況Ⅱ)。
可例如使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA和異分子聚合物)或聚碳酸酯(PC)作為此類塑料A，作為塑料B則可考慮使用前面已提及的聚合物。在試制如上面所說明的那些光導板時業已證明，還有另一個特征導致未曾料到的光導效果。人們發現，在塑料B與塑料A不相容的條件下，也就是說當塑料B制的薄條與母體即塑料A不粘附并通過一個窄的間隙與之分離時，提高了光導效果。用塑料B制造的塑料條與母體聚合物A的這種分離，在視覺上容易看出塑料條看起來好象有一個鏡面。這表明沿條表面的窄間隙引起明顯的全反射。空氣和母體塑料A的折射率的差別，根據上面已給出的解釋高的全反射的公式，比塑料B與母體塑料A的折射率之差大得多。
迄今還不能確定，間隙是否本來已充滿空氣，或多多少少是真空的。但在塑料B與塑料A脫開后可以認為，隨著時間的推移由于空氣穿過塑料A補充擴散而使間隙中充滿空氣。
兩種塑料A和B的分離最好借助于不同的熱膨脹系數。這種分離在擠壓物質冷卻時進行。在這種情況下，條最好應比母體有更大的收縮量，換句話說，塑料B應具有比塑料A更大的熱膨脹系數。當熱膨脹系數的差別較小為≥0.001％時，便已經能導致按本發明的效果。
在塑料A和B之間形成分離間隙時，這兩種塑料在折射率方面和在開始所述的意義方面是否有區別便無關緊要。塑料A的折射率最好能較高，但也可以等于或低于塑料B的折射率。由于形成分離點而引起的全反射，在任何情況下均強到足以造成令人印象深刻的光導效果。分離間隙的寬度必須大于1μm。
光導板LLP的厚度通常在2至20mm范圍內。嵌入的最好擠壓入的用塑料B制的條的厚度通常為0.05-0.5mm，其寬度為用A制造的板的厚度的50至95％。用塑料B制造的條通常按彼此間隔2至40mm的距離有規律地排列在塑料板A內。
光導板LLP其他尺寸應與裝玻璃的裝置尤其是窗或門的規格相匹配。由于所采用的擠壓工藝引起對尺寸的限制在一般情況下不會發生，在擠壓設備內借助于多個材料噴嘴采用擠壓的制造技術與先有技術的一致(DE-A4326232)。
借助于圖3可以說明按本發明的光導板LLP。圖中符號的意義是(1)=塑料A制造的光導板LLP(2)=嵌入的塑料B制造的薄條(3)=通過抽出塑料后形成的空腔之間的距離(4)=空腔為了固定按本發明的光導板，可使用已知用于有機玻璃板的固定型材。
按本發明的光導板可以成功地使用于改善空間的照明，例如車間、大廳、地下室、拱頂地窖、豎井，必要時還可用于交通工具如船舶等。它的應用不僅能有助于節省能量，而且能有助于使工作間有更有利于人體健康的造型設計。
權利要求
1．透明塑料制的光導板，其特征為在用一種具有折射率nA的透明塑料A制造的板中嵌入許多用一種具有折射率nB的塑料B制造的薄條，但須是，塑料A和塑料B互不相容以及用塑料B制的條從板內除去。
2．按照權利要求1所述的光導板，其特征為用塑料B制的條垂直于板表面布置。
3．按照權利要求1所述的光導板，其特征為用塑料B制的條以相對于板表面成一個角度r＜90排列。
4．按照權利要求1至3所述的光導板，其特征為塑料A和B由熱塑性材料制成。
5．按照權利要求1至4所述的光導板，其特征為它們按共擠塑法制造。
6．按照權利要求1至5所述的光導板，其特征為它們的厚度在2至30mm范圍內。
7．按照權利要求1至6所述的光導板，其特征為條形的空腔的厚度為0.05至0.5mm。
8．按照權利要求1至7所述的光導板，其特征為它們的尺寸與現有裝玻璃的裝置的規格相匹配。
9．含按照權利要求1-8所述光導板的裝玻璃的裝置。
10．制造按權利要求1-7所述光導板的方法，其特征為在光導板共擠塑后將用塑料B制造的薄條從用塑料A制造的母體中取出。
11．按照權利要求1-7之一所述的光導板，其特征為作為塑料A的是聚甲基丙烯酸酯或聚碳酸酯。
12．按照權利要求1-7之一所述的光導板，其特征為作為塑料B采用一種與聚碳酸酯或與聚甲基丙烯酸酯不相容的塑料。
13．按照權利要求1-7之一所述的光導板，其特征為作為塑料B采用一種熱塑性含氟聚合物、聚丙烯、聚乙烯或聚酰胺。
全文摘要
本發明涉及用透明塑料如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸酯制造的光導板(1)。其中,在用透明塑料A制造的板(1)內嵌入許多用塑料B制造的薄條(2),但條件是,A和B互不相容以及接著將用塑料B制造的條(2)抽出。在用塑料B制造的板(1)內形成的空腔(4)用于光偏轉。
文檔編號F21S11/00GK1234091SQ97198998
公開日1999年11月3日 申請日期1997年9月25日 優先權日1996年10月21日
發明者邁克爾·米勒, 福爾克·本茨, 邁克爾·邁耶－凱澤, 漢斯·洛倫佐, 福爾克·門德, 赫爾穆特·黑林, 貝特霍爾德·舍尼格 申請人:羅姆有限公司