PL220978B1 - Materiał fotoluminescencyjny i sposób wytwarzania materiału fotoluminescencyjnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest materiał fotoluminescencyjny i sposób wytwarzania materiału fotoluminescencyjnego, który przeznaczony jest do stosowania głównie w postaci płyt, folii, taśm i znaków fotoluminescencyjnych.

W stanie techniki znane są zarówno wyroby fotoluminescencyjne wykonane z materiału fotoluminescencyjnego jak i sposoby ich wykonania.

Przykładowo z patentu PL 196 855 znana jest płyta fotoluminescencyjna stosowana jako materiał wyjściowy na znaki ostrzegawcze, informacyjne, zwłaszcza znaki ewakuacyjne, która stanowi dwustronną strukturę wielowarstwową na bazie sztywnego podłoża. Na podłożu z jednej strony znajduje się warstwa luminoforu o grubości od 0,3 mm do 0,5 mm połączona z podłożem warstwą kleju i osłonięta cienką przeźroczystą folią. Natomiast z drugiej strony podłoża znajduje się warstwa samoprzylepna pokryta folią zabezpieczającą z tworzywa sztucznego. Płyta zawiera warstwę fotoluminescencyjną, w której pigment fotoluminescencyjny w postaci proszkowej rozmieszczony jest w całej objętości lepiszcza jednakowo. Sposób wytwarzania takiej płyty fotoluminescencyjnej polega na tym, że na cienką przeźroczystą folię nanosi się zawiesinę zawierającą luminofor, którą po wyschnięciu pokrywa się wodnym roztworem kleju, korzystnie akrylowego o stężeniu 50% i suszy w temperaturze od 60°C do 80°C przy nadmuchu powietrza. Tak otrzymaną powłokę samoprzylepną zabezpiecza się folią z tworzywa sztucznego.

Innym przykładem wyrobu fotoluminescencyjnego jest znak informacji wizualnej znany z patentu PL-197 652, który składa się z płyty podłoża, barwnej warstwy obrazu oraz warstwy fotoluminescencyjnej, przy czym podłoże znaku wyposażone jest w co najmniej jedną powierzchnię refleksyjną, korzystnie barwy białej, naświetlającą powtórnie światłem odbitym warstwę fotoluminescencyjną znaku.

Z patentu PL 200 803 znany jest materiał świecący złożony z matrycy wykonanej z tworzywa sztucznego, kauczuku lub szkła i rozproszonego w tej matrycy materiału luminescencyjnego zawierającego metal ziem rzadkich, w ilości od 4% do 32,5% wagowych względem matrycy, oraz materiału koloryzującego zawierającego dwutlenek tytanu o wielkości cząsteczek mniejszych od jednego mikrometra, w ilości od 0,005% do 3% wagowych względem matrycy, przy czym materiał koloryzujący zachowuje znaczną transmisję światła emitowanego przez materiał luminescencyjny. Z tego samego patentu znany jest sposób otrzymywania materiału fotoluminescencyjnego, który polega na mieszaniu powyższych materiałów za pomocą maszyn o niewielkim ścinaniu.

Z kolei z opisu patentowego nr 173 588 znany jest sposób wykonania materiału fotoluminescencyjnego polegający na tym, że na powierzchnię podłoża, zazwyczaj płyty z mlecznego szkła akrylowego, nakłada się co najmniej jedną warstwę barwioną, a następnie nanosi się na nią warstwę fotoluminescencyjną, stanowiącą zestaw nośnika lepiszcza i pigmentu fotoluminescencyjnego, połączonych ze sobą w stosunku od 0,5 : 1,0 do 1,0 : 0,5.

W zgłoszeniu patentowym P-350012 przedstawiony jest sposób wytwarzania fotoluminescencyjnych znaków informacji wizualnej, który polega na tym, że na powierzchnię podłoża nanosi się metodą sitodruku kolorowe warstwy, zgodnie z ustalonym wzorem znaku, stosując suszenie każdej z warstw. Następnie miejsca nie zadrukowane pokrywa się warstwą fotoluminescencyjną i suszy. W przypadku podłoża przeźroczystego nanosi się od strony wewnętrznej białą warstwę lub nakleja ekran odblaskowy.

Z kolei w zgłoszenia wynalazku P-390533 ujawniono sposób otrzymywania płytek ceramicznych z warstwą o właściwościach fotoluminescencyjnych. W metodzie tej do otrzymywania warstwy fotoluminescencyjnej użyto proszku fotoluminescencyjnego (pigmentu) zmieszanego z żywicą poliestrową przeźroczystą, a następnie tak przygotowaną mieszankę naniesiono na podłoże metodą sitodruku.

Przytoczone ze stanu techniki wyroby fotoluminescencyjne zawierają materiał fotoluminescencyjny, który ma postać warstwy powstałej poprzez zmieszanie lepiszcza z materiałem fotoluminescencyjnym, na skutek czego poszczególne ziarna są otoczone grubszą warstwą lepiszcza i na całej grubości warstwy są rozmieszczone jednakowo (pos. I), a odłamki, pył, drobne ukraszone ziarna, powstałe na skutek mieszania z dużą siłą powodują tłumienie światła fotoluminescencji kryształków proszku. Taka struktura warstwy powoduje, że duża część ziaren jest oddalona od bezpośredniej strefy świecenia to jest od powierzchni warstwy. Najsilniejszy efekt luminescencyjny dają bowiem ziarna fotoluminescencyjne znajdujące się najbliżej powierzchni i te których największe płaszczyzny są równoległe do górnej powierzchni. Otoczenie tych ziaren lepiszczem, poprzez ich zmieszanie powoduje, że nie można uzyskać odpowiedniego zagęszczenia ziaren w wierzchniej warstwie, nawet przy dużym udziaPL 220 978 B1 le proszku fotoluminescencyjnego. Ponadto podkreślenia wymaga fakt, że w dotychczasowych wyrobach fotoluminescencyjnych, w których warstwa fotoluminescencyjna wykonana jest według dotychczas znanych technik, warstwa ta zawsze wykazuje niższe parametry świecenia od użytych do wytworzenia tej warstwy proszków fotoluminescencyjnych.

Duże ziarno proszków fotoluminescencyjnych przy dotychczasowych metodach znanych ze stanu techniki było bardzo trudne do przerobu, albowiem dodawane do lepiszcza i mieszane powodowało zagęszczenie masy już w ilości 34% objętościowo do tego stopnia, iż wymagało przyłożenia dużej siły do mieszania i rozprowadzenia gotowej masy na podłożu. Powodowało to niszczenie ziaren proszku, jego kruszenie i odrywanie pyłu, oraz takie zwiększenie gęstości, przy jednoczesnym zmniejszeniu kleistości tej masy, iż nie przyklejała się ona do podłoża. Ogólnie powodowało to zmniejszenie w znacznym stopniu własności świecących tej masy.

Celem wynalazku jest opracowanie materiału fotoluminescencyjnego w postaci warstwy o dużej gęstości ziaren przy powierzchni warstwy i o dużym udziale proszku fotoluminescencyjnego w całej objętości warstwy oraz sposób wykonania materiału fotoluminescencyjnego o takich właściwościach.

Materiał fotoluminescencyjny w postaci warstwy fotoluminescencyjnej, zabezpieczonej ewentualnie od góry i od dołu warstwą ochronną, która to warstwa zawiera co najmniej proszek (pigment) fotoluminescencyjny oraz przezroczyste lepiszcze, korzystnie w postaci żywicy, kleju lub tworzywa polimerowego, oraz ewentualnie zawiera dodatki w postaci barwników i/lub środków wzmacniających efekt luminescencji, według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwa fotoluminescencyjna zawiera proszek fotoluminescencyjny w ilości od 75% do 97% objętościowo i lepiszcze w ilości od 3% do 25% objętościowo, przy czym największe skoncentrowanie ziaren proszku fotoluminescencyjnego występuje tuż przy górnej powierzchni warstwy fotoluminescencyjnej, a największe płaskie powierzchnie ziaren ułożone są obok siebie i stanowią płaszczyznę górnej warstwy.

Materiał fotoluminescencyjny charakteryzuje się tym, że lepiszcze może zawierać dodatki w postaci katalizatorów.

Sposób wytwarzania materiału fotoluminescencyjnego z udziałem proszku fotoluminescencyjnego, przezroczystego lepiszcza i ewentualnie dodatków, według wynalazku charakteryzuje się tym, że na podłoże nanosi się warstwę przezroczystego płynnego lepiszcza o dowolnym kolorze, które zasypuje się w całości lub miejscowo warstwą proszku fotoluminescencyjnego i tak przygotowaną powierzchnię walcuje się z naciskiem nie powodującym zgniatania ziaren proszku, po czym sezonuje się, usuwa się nadmiar proszku, a powstałą powierzchnię korzystnie gładzi się poprzez walcowanie z małym naciskiem, po czym powtórnie sezonuje się, a następnie na powierzchnię nanosi się kolejną cienką warstwę lepiszcza i ponownie poddaje się sezonowaniu.

Sposób charakteryzuje się tym, że grubość nasypanej warstwy proszku fotoluminescencyjnego jest znacznie większa od grubości warstwy lepiszcza.

Sposób charakteryzuje się tym, że jako dodatek lepiszcze zawiera katalizator, który korzystnie miesza się z lepiszczem i odpowietrza próżniowo.

Sposób charakteryzuje się tym, że siła nacisku w procesie walcowania korzystnie wynosi 300 hPa/cm².

₂

Sposób charakteryzuje się tym, że siła nacisku w procesie gładzenia korzystnie wynosi 100 hPa/cm².

Nieoczekiwanie okazało się, że materiał fotoluminescencyjny wykonany zgodnie z wynalazkiem, wykazuje lepsze parametry świecenia aniżeli proszki fotoluminescencyjne użyte do wytworzenia tej warstwy. Sposób umożliwia również zastosowanie proszków o grubym ziarnie, które dają lepszy efekt fotoluminescencyjny.

Wynalazek został pokazany na rysunku w celu objaśnienia przykładów wykonania, na którym fig. 1 przedstawia materiał fotoluminescencyjny według wynalazku w postaci warstwy pokazanej w przekroju przy znacznym powiększeniu, zaś fig. 2 i 3 przedstawia materiał fotoluminescencyjny według wynalazku zastosowany w znaku fotoluminescencyjnym.

Wynalazek został pokazany w przykładach wykonania, które nie ograniczają zakresu jego ochrony.

P r z y k ł a d 1. Materiał w postaci płyty fotoluminescencyjnej i sposób wytwarzania takiej płyty.

Na gładkiej powierzchni przykładowo na powierzchni szyby naniesiono spray kleju permanentnego, na który przyklejona została warstwa przezroczystej folii poliestrowej o grubości 0,08 mm. Na tak przygotowane podłoże naniesiono warstwę przeźroczystej żywicy poliestrowej o grubości 0,35 mm o lepkości 200 mPa-s wcześniej zmieszanej z katalizatorem w postaci nadtlenku metyloetyloketonu w ilości 1% wagowo i odpowietrzonej próżniowo. Na tę powierzchnię nasypano równomiernie, na przy4

PL 220 978 B1 kład za pomocą sita wibracyjnego, proszek (pigment) fotoluminescencyjny z nadmiarem to jest warstwę o grubości około 0,9 mm. W przykładzie wykonania użyto proszek fotoluminescencyjny o rozmiarze ziarna i 0,15 do 0,3 mm i sile luminancji mierzonej po 1 minucie i naświetleniu strumieniem ₂ świetlnym 1000 lux przez 10 minut, równej 6400 mcd/m². Następnie tak przygotowaną powierzchnię ₂ poddano kilkakrotnemu walcowaniu wałkiem teflonowym z naciskiem 300 hPa/cm². Warstwa proszku fotoluminescencyjnego musi być na tyle gruba, aby podczas nacisku nie następowało przesiąkanie żywicy do powierzchni górnej warstwy. Pod wpływem walcowania ziarna proszku ostrymi powierzchniami zostały wciśnięte w wolne przestrzenie pomiędzy ziarnami, zaś duże powierzchnie tych ziaren ułożyły się płasko przy powierzchni. Po zakończeniu walcowania materiał poddano sezonowaniu w temperaturze około 25°C i w czasie około 3 godz., to jest do częściowego usieciowania żywicy. Po tym czasie nadmiar proszku usunięto, a powierzchnia wyrobu ponownie została poddana walcowaniu wy₂ gładzającemu z siłą nacisku około 100 hPa/cm². W trakcie wygładzania dodatkowo wciśnięte zostały ziarna, które jeszcze nie miały właściwego, płaskiego ułożenia. W kolejnym etapie wyrób został ponownie poddany sezonowaniu na czas około 2 godz. w tej samej temperaturze. Następnie powierzchnię pokryto warstwą płynnej żywicy o grubości 0,7 mm i pozostawiono usieciowaniu na czas co najmniej 48 godz. w takiej samej temperaturze. Po usieciowaniu gotową płytę o grubości 1,6 mm ode₂ rwano od szyby. Płyta wykazywała luminancje 7410 mcd/m² po 1 min i naświetleniu 2 min lampą halogen. Czas świecenia wynosił ponad 16 godz. Wyniki pomiaru luminancji przedstawiono poniżej.

Wyniki pomiaru luminancji szkła fotoluminescencyjnego.

Czas naświetlania około 2 min (lampa halogenowa).

Czas [min]	Luminancja [mcd/m2]
0:01	7410
0:03	2890
0:06	1530
0:08	1010
0:10	743
0:13	581
0:15	470
0:17	403

P r z y k ł a d 2. Materiał w postaci folii fotoluminescencyjnej i sposób wytworzenia takiej folii.

Na gładkiej powierzchni przykładowo na powierzchni szyby naniesiono spray kleju permanentnego na przykład akrylowego, na który przyklejona została warstwa przezroczystej folii poliestrowej o grubości 0,08 mm. Na tak przygotowane podłoże naniesiono warstwę przeźroczystej, elastycznej

PL 220 978 B1 żywicy epoksydowej o grubości 0,3 mm o lepkości 200 mPa-s wcześniej zmieszanej z utwardzaczem aminowym w proporcji 50 części/50 części wagowo i odpowietrzonej próżniowo. Na tę powierzchnię nasypano równomiernie, na przykład za pomocą sita wibracyjnego, proszek (pigment) fotoluminescencyjny z nadmiarem, to jest warstwę o grubości około 0,9 mm. W przykładzie wykonania użyto proszek fotoluminescencyjny o rozmiarze ziarna od 0,15 do 0,3 mm i sile luminancji mierzonej po ₂ minucie i naświetleniu strumieniem świetlnym 1000 lux przez 10 minut równej 6400 mcd/m². Następnie tak przygotowaną powierzchnię poddano kilkakrotnemu walcowaniu wałkiem teflonowym ₂ z naciskiem 300 hPa/cm². Warstwa proszku fotoluminescencyjnego musi być na tyle gruba, aby podczas nacisku nie następowało przesiąkanie żywicy do powierzchni górnej warstwy. Pod wpływem walcowania ziarna proszku ostrymi powierzchniami zostały wciśnięte w wolne przestrzenie pomiędzy ziarnami, zaś duże powierzchnie tych ziaren ułożyły się płasko przy powierzchni. Po zakończeniu walcowania warstwa poddawana jest sezonowaniu w temperaturze około 25°C i w czasie około 48 godz., kiedy nastąpi częściowe usieciowanie żywicy. Po tym czasie nadmiar proszku został usunięty, a powierzchnia materiału ponownie została poddana walcowaniu wygładzającemu z siłą nacisku ₂ około 100 hPa/cm². W trakcie wygładzania dodatkowo wciśnięte zostały ziarna, które jeszcze nie miały właściwego, płaskiego ułożenia. W kolejnym etapie materiał został ponownie poddany sezonowaniu na czas około 2 godz. W temperaturze około 30°C. Następnie powierzchnia została pokryta warstwą płynnej żywicy o grubości 0,4 mm i pozostawiona usieciowaniu na czas co najmniej 24 godz. w temperaturze około 30°C. Następnie powierzchnia została pokryta folią poliestrową o grubości 0,08 mm i całość poddana sezonowaniu w temperaturze około 35°C. Po usieciowaniu gotową folię oderwano ₂ od szyby. Folia wykazywała luminancje 7410 mcd/m² po 1 min i naświetleniu przez 2 min lampą halogen. Czas świecenia wynosił ponad 16 godz. Wyniki pomiaru luminancji przedstawiono poniżej.

Wyniki pomiaru luminancji szkła fotoluminescencyjnego.

Czas naświetlania około 2 min (lampa halogenowa).

Czas [min]	Luminancja [mcd/m2]
0:01	7410
0:03	2890
0:06	1530
0:08	1010
0:10	743
0:13	581
0:15	470
0:17	403

8000 γ

PL 220 978 B1

P r z y k ł a d 3. Zastosowanie materiału fotoluminescencyjnego do wykonania znaku fotoluminescencyjnego i sposób wytworzenia takiego znaku.

Na gładką powierzchnię sztywnej płyty 1 na przykład z duroplastów (rezoteks, rezokard, płyty HPL) naniesiono cienką warstwę kleju permanentnego 2 np. akrylowego, a następnie na klej nałożono płytę 3 grubości 2 mm z poliwęglanu (PC) przeźroczystą i bezbarwną. Na płycie 3 naklejono litery lub znaki 4 informacji wizualnej, wcześniej wycięte z folii odblaskowej pryzmatycznej. Całość pokryto materiałem fotoluminescencyjnym 5 wykonanym zgodnie z wynalazkiem to jest przygotowaną powierzchnię pokryto lepiszczem bezbarwnym i przeźroczystym o grubości warstwy 0,3 do 0,4 mm np. żywicą epoksydową o korzystnie małej lepkości np. 200-500 mP-s. Lepiszcze wcześniej odpowietrzono. Po nałożeniu warstwy lepiszcza zdjęto papier przebitkowy z liter (znaków), zaś całą płytę zasypano proszkiem (pigmentem) fotolumine₂ scencyjnym o korzystnie dużym ziarnie np. > = 3 mm i sile świecenia ponad 120 mcd/m² mierzonym po czasie 60 min od naświetlenia lampą standard D65, 1000 lux przez 10 min. Grubość warstwy proszku wynosiła od 0,9-1,1 mm. Następnie powierzchnie proszku walcowano kilka razy wałkiem teflonowym ₂ z naciskiem około 300 hPa/cm² i wyrób odstawiono do częściowego utwardzenia lepiszcza w temp.

25-45°C w czasie około 3 godzin. Po tym czasie nadmiar proszku fotoluminescencyjnego usunięto i wy₂ gładzono poprzez walcowanie z siłą nacisku około 100 hPa/cm² wałkiem teflonowym. Ponownie płytę odstawiono na czas 2-3 h w temp. 25-45°C w celu dalszego utwardzenia lepiszcza, a następnie na tak przygotowaną powierzchnię nałożono warstwę przeźroczystego bezbarwnego lepiszcza 6 na przykład żywicy epoksydowej w celu ochrony warstwy fotoluminescencyjnej. Następnie odstawiono dla odpowietrzenia i utwardzenia na około 5 h w temp. 35-50°C, a do jeszcze klejącej powierzchni przyklejono folię samoprzylepną 7.

W przedstawionych przykładach wykonania warstwa fotoluminescencyjna ma korzystnie budowę taką, iż ziarna proszku fotoluminescencyjnego są ułożone bardzo ściśle obok siebie, większymi płaszczyznami drobin równolegle do płaszczyzny płyty podkładowej PC, oraz warstwy górnej lepiszcza zabezpieczającego, a tym samym równolegle do powierzchni folii samoprzylepnej. Takie zagęszczenie ziaren nie jest możliwe w dotychczas znanych metodach aplikacji proszków - pigmentów fotoluminescencyjnych. Te płaszczyzny ziaren i sposób ich ułożenia, gęstość upakowania w warstwie jest korzystny dla uzyskania maksymalnej siły świecenia.

Claims (7)

1. Materiał fotoluminescencyjny w postaci warstwy fotoluminescencyjnej zabezpieczonej ewentualnie od góry i od dołu warstwą ochronną, która to warstwa zawiera co najmniej proszek (pigment) fotoluminescencyjny oraz przezroczyste lepiszcze, korzystnie w postaci żywicy, kleju lub tworzywa polimerowego, oraz ewentualnie zawiera dodatki w postaci barwników i/lub środków wzmacniających efekt luminescencji, znamienny tym, że warstwa fotoluminescencyjna (5) zawiera proszek fotoluminescencyjny w ilości od 75% do 97% objętościowo i lepiszcze w ilości od 3% do 25% objętościowo, przy czym największe skoncentrowanie ziaren proszku fotoluminescencyjnego występuje tuż przy górnej powierzchni warstwy fotoluminescencyjnej (5), a największe płaskie powierzchnie ziaren ułożone są obok siebie i stanowią płaszczyznę górną warstwy fotoluminescencyjnej (5).

2. Materiał fotoluminescencyjny według zastrz. 1, znamienny tym, że lepiszcze może zawierać dodatki w postaci katalizatorów.

3. Sposób wytwarzania materiału fotoluminescencyjnego z udziałem proszku fotoluminescencyjnego, przezroczystego lepiszcza i ewentualnie dodatków, znamienny tym, że na podłoże nanosi się warstwę przezroczystego płynnego lepiszcza o dowolnym kolorze, które zasypuje się w całości lub miejscowo warstwą proszku fotoluminescencyjnego i tak przygotowaną powierzchnię walcuje się z naciskiem nie powodującym zgniatania ziaren proszku, po czym sezonuje się, usuwa się nadmiar proszku, a powstałą powierzchnię korzystnie gładzi się poprzez walcowanie, po czym powtórnie sezonuje się, a następnie powierzchnię pokrywa się kolejną cienką warstwę lepiszcza i ponownie poddaje się sezonowaniu.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że grubość warstwy zasypanego proszku fotoluminescencyjnego jest znacznie większa od grubości warstwy lepiszcza.

5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że jako dodatek lepiszcze zawiera katalizator, który korzystnie miesza się z lepiszczem i odpowietrza próżniowo.

PL 220 978 B1

6. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że siła nacisku w procesie walcowania korzystnie ₂ wynosi 300 hPa/cm².

7. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że siła nacisku w procesie gładzenia korzystnie ₂ wynosi 100 hPa/cm².