ФЛУОРЕСЦЕНТНОЕ ИЗДЕЛИЕ, ИМЕЮЩЕЕ МНОЖЕСТВО СЛОЕВ
MULTILAYERED FLUORESCENT ARTICLE

Родственные заявки
Настоящее изобретение притязает на приоритет на основании предварительной заявки на патент США №60/730616, поданной 27 октября 2005, целиком включенной в описание настоящего изобретения путем ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к флуоресцентному изделию, более конкретно к флуоресцентному светоотражающему (световозвращающему) изделию, имеющему множество флуоресцентных слоев.
Предшествующий уровень техники
Изделия, содержащие флуоресцентные красители в полимерных матрицах, могут иметь широкую сферу применения в области сигнализации, маркировки транспортных средств, дорожной маркировки и других областях применения, требующих хорошей видимости, как, например, распространение информации, наблюдение, визуальная передача сигналов и быстрое обнаружение. Именно необычайная яркость флуоресцентных материалов обеспечивает эту улучшенную видимость, что особенно явно выражается на рассвете и в сумерках.
Флуоресцентные красители, которые можно использовать для наружной сигнализации, могут иметь слабую устойчивость к ультрафиолетовому излучению и выцветать под действием видимого излучения с определенными длинами волн. Это может снизить долговечность сигнальных средств при их долговременном наружном использовании. Для того чтобы снизить воздействие ультрафиолетового света и повысить долговечность при наружном использовании, на базовом слое флуоресцентной полимерной матрицы может быть размещен слой, отражающий ультрафиолетовый свет. Слой, отражающий УФ-свет, может быть изготовлен посредством растворения УФ-поглощающих соединений в прозрачной полимерной матрице. Патент США №5387458 и патентная публикация Японии №2-16042 (заявка №63-165914) раскрывают флуоресцентные изделия, состоящие из слоя, отражающего ультрафиолетовые лучи, расположенного перед слоем флуоресцентного красителя. Отражающий слой содержит поглощающие ультрафиолет соединения, которые поглощают УФ-свет в определенном диапазоне (например, длину волны от приблизительно 290 нм до приблизительно 400 нм). Однако отражающий слой по существу не блокирует видимый свет, который может вызвать значительное выцветание флуоресцентных красителей в полимерной матрице.
На сегодняшний день существует лишь ограниченный диапазон расцветок флуоресцентных красителей. Например, коммерчески доступными являются флуоресцентные красители таких цветов, как флуоресцентный красный, флуоресцентный оранжевый, флуоресцентный розовый и флуоресцентный желто-зеленый. Флуоресцентный желтый, удовлетворяющий требованиям к цветности Международной комиссии по освещению (МКО) и Федерального управления автомобильных дорог (FHWA), труднодоступен.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к флуоресцентному изделию, имеющему флуоресцентно окрашенную пленку подслоя и флуоресцентно окрашенную пленку оверлейного (верхнего) слоя, расположенную над флуоресцентно окрашенной пленкой подслоя. Флуоресцентно окрашенная пленка подслоя содержит первый флуоресцентный краситель в полимерной матрице подслоя. Флуоресцентно окрашенная пленка оверлейного слоя содержит второй флуоресцентный краситель в полимерной матрице оверлейного слоя. Второй флуоресцентный краситель в пленке оверлейного слоя, по меньшей мере, частично блокирует свет в первом диапазоне длин волн, в то же время пропуская свет во втором диапазоне длин волн в количестве, достаточном для флуоресцирования первого флуоресцентного красителя.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения цветостойкость флуоресцентного красителя пленки подслоя может быть выше, чем пленки оверлейного слоя.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения первый флуоресцентный краситель может иметь первый химический состав, а второй флуоресцентный краситель может иметь второй химический состав, отличный от первого. Второй химический состав второго флуоресцентного красителя значительно лучше совместим с полимерной матрицей оверлейного слоя, чем первый химический состав первого флуоресцентного красителя.
В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения второй флуоресцентный краситель может в основном блокировать видимый свет с длинами волн от приблизительно 450 нм до приблизительно 540 нм и в основном пропускать видимый свет с длинами волн, превышающими приблизительно 540 нм. Количество видимого света, блокируемого вторым флуоресцентным красителем, может быть достаточным, чтобы, по меньшей мере, частично ослабить деградацию флуоресцентно окрашенной пленки подслоя.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения флуоресцентное изделие может также содержать светоотражающие (световозвращающие) элементы. Светоотражающие элементы могут быть включены в поверхность флуоресцентно окрашенной пленки подслоя, противоположной флуоресцентной пленке оверлейного слоя.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения флуоресцентное изделие может содержать защитный слой, который может находиться над флуоресцентно окрашенной пленкой оверлейного слоя.
Следующий аспект настоящего изобретения относится к флуоресцентному желтому светоотражающему изделию, имеющему флуоресцентную желто-зеленую пленку подслоя и флуоресцентную оранжевую пленку оверлейного слоя, расположенную над флуоресцентной желто-зеленой пленкой подслоя. Флуоресцентная желто-зеленая пленка подслоя содержит, по меньшей мере, одну флуоресцентную краску, растворенную в полимерной матрице подслоя. Полимерная матрица подслоя может содержать поликарбонат. Флуоресцентная оранжевая пленка оверлейного слоя содержит, по меньшей мере, одну флуоресцентную краску, растворенную в полимерной матрице оверлейного слоя. Полимерная матрица оверлейного слоя может содержать акриловую смолу.
Флуоресцентную желто-зеленую окраску подслоя флуоресцентной желто-зеленой пленки может давать флуоресцентная краска, содержащая, по меньшей мере, одну желто-зеленую флуоресцентную краску, выбранную из группы, включающей бензотиазин, тиоксантин и бензоксантин. Флуоресцентную оранжевую окраску оверлейного слоя флуоресцентной оранжевой пленки может давать флуоресцентная краска, содержащая, по меньшей мере, одну флуоресцентную краску оранжевого оттенка и/или периленовую краску красного оттенка.
Краткое описание графических материалов
Указанные и другие варианты осуществления настоящего изобретения станут понятны специалистам из последующего описания со ссылками на прилагаемые графические материалы.
На Фиг.1 представлено поперечное сечение флуоресцентного листового материала, имеющего несколько слоев окрашенной пленки в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения.
На Фиг.2 представлен график величины пропускания света в зависимости от длины волны для флуоресцентной оранжевой акриловой пленки.
На Фиг.3 представлено поперечное сечение флуоресцентного листового материала, имеющего несколько слоев окрашенной пленки над прозрачными микропризматическими светоотражающими элементами в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения.
На Фиг.4 представлено поперечное сечение флуоресцентного листового материала, имеющего несколько слоев пленки и содержащего наружный дополнительный защитный слой в соответствии с другим аспектом осуществления настоящего изобретения.
На Фиг.5 представлено поперечное сечение светоотражающего листового материала с закрытыми линзами, в котором флуоресцентный листовой материал, содержащий несколько слоев пленки, расположен над закрытой линзовой структурой в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения.
На Фиг.6 представлено поперечное сечение линзового светоотражающего листового материала с инкапсулированными линзами, в котором флуоресцентный листовой материал, содержащий несколько слоев пленки, расположен над инкапсулированной линзовой структурой в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения.
На Фиг.7 представлен в координатах «х» и «у» график значений цветности в соответствии со стандартной колориметрической системой Международной комиссии по освещению (МКО) 1931 для пленочных структур применительно к заданным значениям флуоресцентного желтого цвета в соответствии с аспектом настоящего изобретения.
На Фиг.8 представлен в координатах «х» и «у» график значений цветности в соответствии со стандартной колориметрической системой МКО 1931 для пленочных структур применительно к заданным значениям флуоресцентного желтого цвета в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Настоящее изобретение относится к флуоресцентному изделию, такому как флуоресцентный светоотражающий листовой материал, имеющий множество слоев пленки (или листового материала), обеспечивающих превосходную светостойкость и заданные параметры флуоресцентной окраски. Различные варианты осуществления настоящего изобретения проиллюстрированы чертежами. В каждом случае флуоресцентно окрашенная пленка оверлейного слоя, имеющая вторую окраску, сочетается с флуоресцентно окрашенной пленкой подслоя, имеющей первую окраску, отличную от второй, образуя флуоресцентно окрашенный листовой материал, или пленку с заданной окраской и превосходной цветостойкостью флуоресцентной окраски после продолжительного пребывания на открытом воздухе.
Если изделие должно обладать светоотражающими свойствами, в нем могут быть предусмотрены светоотражающие элементы, обычно используемые в производстве светоотражающих листовых материалов, такие как микропризматические уголковые отражательные элементы или стеклянные микросферы. Если светоотражающее флуоресцентное изделие вмонтировано, например, в дорожный знак, свет от фар приближающихся машин попадает в многослойное флуоресцентное изделие через его переднюю поверхность, флуоресцентно окрашенные пленки оверлейного слоя и подслоя к светоотражающим элементам и возвращается обратно к водителю машины.
На Фиг.1 представлен многослойный флуоресцентный светоотражающий листовой материал 10 в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения. Флуоресцентный светоотражающий листовой материал 10 может быть флуоресцентным желтым светоотражающим листовым материалом, используемым в таких областях, как сигнализация, маркировка транспортных средств, дорожная маркировка и других, где необходима хорошая видимость. Под флуоресцентным желтым понимается цвет, находящийся в области, ограниченной четырьмя парами координат цветности Международной комиссии по освещению (МКО): (х=0,479, у=0,520), (х=0,446, у=0,483), (х=0,512, у=0,421) и (х=0,557, у=0,442). Любой цвет, имеющий координаты цветности, попадающие в область, определенную этими четырьмя парами координат цветности, определяется как «флуоресцентный желтый» в системе МКО.
Флуоресцентный светоотражающий листовой материал 10 содержит флуоресцентно окрашенную пленку 12 подслоя, флуоресцентно окрашенную пленку 14 оверлейного слоя и несколько светоотражающих элементов 16. Под «оверлейным слоем» и «подслоем» понимается положение пленок по отношению к падению света на флуоресцентный светоотражающий листовой материал 10. Флуоресцентно окрашенная пленка 14 оверлейного слоя расположена над флуоресцентно окрашенной пленкой 12 подслоя таким образом, что свет, падающий на флуоресцентный светоотражающий листовой материал 10, проходит через флуоресцентно окрашенную пленку 14 оверлейного слоя перед прохождением через флуоресцентно окрашенную пленку 12 подслоя.
Светоотражающие элементы 16 могут быть вмонтированы в поверхность 20 флуоресцентно окрашенной пленки 12 подслоя, противоположную и поперечно смещенную относительно поверхности 22 флуоресцентно окрашенной пленки 12 подслоя, на которой расположена флуоресцентно окрашенная пленка 14 оверлейного слоя. В качестве светоотражающих элементов 16 могут использоваться, например, микропризматические уголковые отражательные элементы и сферы, такие, как описаны в патенте США №4588258 и патенте США №4775219, целиком включенных в описание настоящего изобретения путем ссылок. Эти призматические конструкции могут изготавливаться в соответствии со способами изготовления призматических конструкций, раскрытыми, например, в патенте США №3810804, патенте США №4486363 и патенте США №4601861, целиком включенных в описание настоящего изобретения путем ссылок. Следует заметить, что любой способ и оборудование могут использоваться для встраивания микропризматических светоотражающих элементов или другого способа их размещения на флуоресцентно окрашенной пленке 12 подслоя.
Светоотражающие свойства, обеспечиваемые светоотражающими элементами 16, представлены на Фиг.1 линией прохождения света, обозначенной стрелками. Для простоты иллюстрации показаны только два измерения этого трехмерного отражения. Это позволяет проще показать падающий луч, дважды отраженный флуоресцентным светоотражающим листовым материалом 10 с получением параллельного отраженного луча.
Флуоресцентно окрашенная пленка 12 подслоя содержит полимерную матрицу подслоя и первый флуоресцентный краситель (например, пигмент и/или краску), находящийся (например, диспергированный или растворенный) в полимерной матрице подслоя. Флуоресцентно окрашенная пленка 14 оверлейного слоя содержит полимерную матрицу оверлейного слоя и второй флуоресцентный краситель (например, пигмент и/или краску), находящийся (например, диспергированный или растворенный) в полимерной матрице оверлейного слоя. Первый флуоресцентный краситель и второй флуоресцентный краситель обеспечивают флуоресцентную окраску соответственно флуоресцентно окрашенной пленки 12 подслоя и флуоресцентно окрашенной пленки 14 оверлейного слоя.
Первый флуоресцентный краситель и второй флуоресцентный краситель, внедренные соответственно в полимерную матрицу подслоя и в полимерную матрицу оверлейного слоя, отличаются друг от друга, для создания многослойного флуоресцентного листового материала (или пленки), имеющего флуоресцентную окраску, необходимую для конкретного применения, без необходимости физического размещения флуоресцентных красителей в одной и той же полимерной матрице. Размещение соответствующих флуоресцентных красителей в отдельных полимерных матрицах исключает любое отрицательное взаимодействие, которого в противном случае можно было бы ожидать при смешении двух флуоресцентных красителей (например, флуоресцентных красок). Комбинация флуоресцентно окрашенной пленки 14 оверлейного слоя и флуоресцентно окрашенной пленки 12 подслоя в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить изделие из флуоресцентного листового материала 10, обладающее превосходной светостойкостью, с флуоресцентным цветом, таким как флуоресцентный желтый цвет, который может отличаться от флуоресцентных цветов, обычно предлагаемых изготовителями флуоресцентных красителей (например, флуоресцентных красок), и который нельзя получить при использовании каждой пленки в отдельности.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения флуоресцентно окрашенная пленка 12 подслоя может иметь флуоресцентную желто-зеленую окраску, обеспеченную, по меньшей мере, одной флуоресцентной желто-зеленой краской, растворенной в полимерной матрице подслоя. Флуоресцентная желто-зеленая краска может иметь первый химический состав, обусловленный, по меньшей мере, одной флуоресцентной краской, выбранной из группы, состоящей из бензотиазиновой краски, бензоксантиновой краски, тиоксантиновой краски и их комбинаций.
Флуоресцентные желто-зеленые краски включают в себя, например, краски, продающиеся под торговым наименованием «Huron Yellow» и «Lumofast Yellow» от компании Day-Glo Color. Сюда относятся «Huron Yellow D-417» и «Lumofast Yellow D-150». Может иметься множество вариантов. Такая флуоресцентная краска, включенная в полимерную матрицу подслоя флуоресцентной пленки 12 в соответствии с изобретением, дает превосходную яркость в дневное время.
Флуоресцентные желто-зеленые краски могут быть включены в полимерную матрицу подслоя в количестве от приблизительно 0,02% до приблизительно 1,5% по массе (например, от приблизительно 0,03% до приблизительно 1,3% по массе), исходя из общей массы матричной композиции. Массовое содержание флуоресцентной краски зависит от толщины флуоресцентно окрашенной пленки 12 подслоя и интенсивности цвета, необходимой для конкретного использования. Например, для светоотражающих изделий обычно требуется достаточно прозрачная флуоресцентная краска, не снижающая существенно светоотражающую способность изделия.
Флуоресцентно окрашенная пленка 14 оверлейного слоя может иметь флуоресцентную оранжевую окраску, обеспечиваемую, по меньшей мере, одной флуоресцентной оранжевой краской или сочетанием флуоресцентной красной и/или флуоресцентной оранжевой красок, растворенных в полимерной матрице оверлейного слоя. Флуоресцентная оранжевая и/или флуоресцентная красная краски могут содержать флуоресцентную краску со вторым химическим составом, отличающимся от химического состава первой флуоресцентной краски (т.е. первого химического состава) и лучше совместимым с полимерной матрицей оверлейного слоя, чем флуоресцентная краска, имеющая первый химический состав. Под лучшей совместимостью понимается то, что флуоресцентная краска, имеющая второй химический состав, имеет более высокую долговечность (или стабильность) под воздействием ультрафиолетового и видимого света (например, менее подвержена выцветанию под воздействием ультрафиолетового и видимого света) при ее размещении в матрице оверлейного слоя, чем флуоресцентная краска с первым химическим составом.
Флуоресцентная краска со вторым химическим составом может включать в себя, по меньшей мере, одну периленовую краску, такую как периленимидная. Примерами периленовых красок являются краски от компании BASF, поставляемые под торговым наименованием «Lumogen», например «Lumogen F Orange 240» и «Lumogen F Red 300».
Флуоресцентная оранжевая и/или флуоресцентная красная краски могут быть включены в полимерную матрицу 14 оверлейного слоя в количестве от приблизительно 0,005% до приблизительно 1,5% по массе (например, от приблизительно 0,007% до приблизительно 1,3% по массе), исходя из общей массы матричной композиции. Массовое содержание флуоресцентной оранжевой и/или флуоресцентной красной красок зависит от толщины флуоресцентной оранжевой пленки 14 оверлейного слоя и желаемой интенсивности цвета для конкретного конечного использования.
Предпочтительно флуоресцентная оранжевая и/или сочетание флуоресцентной оранжевой и флуоресцентной красной красок, используемые в флуоресцентной оранжевой пленке 14 оверлейного слоя, может ослабить деградацию (и/или выцветание) флуоресцентной желто-зеленой пленки 12. Флуоресцентная оранжевая и/или сочетание флуоресцентной оранжевой и флуоресцентной красной красок, используемые в флуоресцентной оранжевой пленке 14 оверлейного слоя, способны, по меньшей мере, частично блокировать или поглощать видимый свет в первом диапазоне длин волн, который может стать причиной деградации флуоресцентной желто-зеленой пленки, пропуская при этом видимый свет во втором диапазоне длин волн в количестве, достаточном для флуоресцирования флуоресцентной желто-зеленой краски.
Например, на Фиг.2 представлен график 100, иллюстрирующий пропускание света образцом флуоресцентной оранжевой пленки, которая может использоваться в качестве флуоресцентной оранжевой пленки 14 оверлейного слоя в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения. Флуоресцентная оранжевая пленка в основном поглощает (или блокирует) видимый свет с длинами волн от приблизительно 450 нм до приблизительно 540 нм, при этом пропуская свет с длинами волн, превышающими приблизительно 540 нм. Это может ослабить деградацию флуоресцентной желто-зеленой пленки подслоя, подверженной деградации от воздействия видимого света в диапазоне длин волн от 450 нм до приблизительно 540 нм.
Сочетание флуоресцентной оранжевой и/или флуоресцентной красной красок в флуоресцентной оранжевой пленке 14 оверлейного слоя и флуоресцентной желто-зеленой краски в флуоресцентной желто-зеленой пленке 12 подслоя обеспечивает значения окраски и цветности, хорошо согласующиеся с промышленными стандартами на флуоресцентный желтый листовой материал.
Полимерная матрица подслоя и полимерная матрица оверлейного слоя могут содержать один или более полимеров, которые могут быть хорошо совместимы с соответствующими флуоресцентными красителями, используемыми в каждой из соответствующих полимерных матриц, а также обеспечивать долговременную стабильность этих красителей. Поскольку полимерная матрица оверлейного слоя и полимерная матрица подслоя могут подвергаться разным световым условиям и/или условиям окружающей среды, они могут иметь разный состав, чтобы соответствовать этим разным условиям. Например, полимерная матрица оверлейного слоя может иметь химический состав, делающий ее более долговечной и/или стойкой к атмосферным явлениям, чем полимерная матрица подслоя. Кроме того, поскольку в полимерной матрице оверлейного слоя и в полимерной матрице подслоя используются разные флуоресцентные красители, имеющие соответственно разный химический состав, полимерная матрица оверлейного слоя и полимерная матрица подслоя могут содержать разные полимеры.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения полимерная матрица оверлейного слоя может содержать один или более полимеров и обладать более высокой стойкостью к атмосферным явлениям, а также более высокой долговечностью (или стабильностью) под воздействием ультрафиолетового и видимого света, чем полимерная матрица подслоя. Например, полимерная матрица оверлейного слоя может содержать акриловую смолу. В акриловую смолу можно легко ввести одну или более флуоресцентную оранжевую и/или флуоресцентную красную краски (например, периленимидные флуоресцентная оранжевая и/или флуоресцентная красная краски), и она обладает высокой стойкостью к атмосферным явлениям, по сравнению с другими полимерами (например, поликарбонатом), который может использоваться во флуоресцентном листовом материале. Акриловой смолой, отвечающей этим требованиям, может быть, например, полиметилметакрилат (ПММА). Особого внимания заслуживает акриловая смола, поставляемая под торговым наименованием «PSR-9» от компании Arkema.
Полимерная матрица оверлейного слоя может включать в себя другие полимеры в дополнение к акриловой смоле или вместо нее. Эти другие полимеры могут включать в себя, например, поликарбонаты, полиэфиры, полистиролы, стирол-акрилонитриловые сополимеры, полиуретаны, поливинилхлориды, полиарилаты, такие как описаны в патенте США №6514594 (целиком включенном в описание настоящего изобретения путем ссылки), и сополимеры и их комбинации. При использовании этих других полимеров в полимерной матрице оверлейного слоя они могут включать в себя УФ-стабилизатор и/или стабилизатор видимого света, придающий полимерной матрице оверлейного слоя повышенную стойкость к УФ- и видимому свету, по сравнению с полимерной матрицей подслоя.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения полимерная матрица подслоя может содержать один или более полимеров и содержать флуоресцентный краситель, обладающий повышенной стойкостью цвета (стабильностью) по сравнению с полимерной матрицей оверлейного слоя. Например, полимерная матрица подслоя может содержать поликарбонатный полимер, такой как поликарбонат Makrolon 3108 от компании Bayer Inc. Поликарбонаты обеспечивают превосходную стабильность флуоресцентного красителя и имеют более высокий показатель преломления, чем другие полимеры (например, акриловые смолы), обычно применяемые во флуоресцентном листовом материале. Использование поликарбоната в полимерной матрице подслоя может обеспечить флуоресцентно окрашенную пленку 12 подслоя более высоким показателем преломления, чем у флуоресцентно окрашенной пленки оверлейного слоя 14. Наличие у флуоресцентно окрашенной пленки подслоя 12 более высокого показателя преломления, чем у флуоресцентной пленки 14 оверлейного слоя, позволяет получить флуоресцентный светоотражающий листовой материал 10 с превосходными оптическими свойствами, касающимися отражательной способности на большом и малом расстояниях.
Кроме того, поликарбонат является относительно прочным полимером с исключительной ударопрочностью и может быть легко объединен со светоотражающими элементами 16, например, светоотражающими микропризматическими уголковыми отражателями. Однако поликарбонат не так устойчив к воздействию света, как акриловая смола. При использовании поликарбоната в качестве полимера полимерной матрицы подслоя и акриловой смолы в качестве полимера полимерной матрицы оверлейного слоя полученный флуоресцентный листовой материал 10 сочетает в себе механическую прочность поликарбоната и светостойкость акриловой смолы. Это сообщает полученному флуоресцентному полотну 10 значительно лучшие ударопрочность и светостойкость, чем можно достичь при использовании акриловой смолы или поликарбоната по отдельности. Эта ударопрочность и светостойкость желательны при применении для наружных знаков, там, где камни или другие предметы могут ударяться о поверхность знака при прохождении автомобилей.
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, когда флуоресцентный желтый светоотражающий листовой материал требуется для конкретных случаев применения, таких как дорожные или предупреждающие знаки повышенной видимости, флуоресцентно окрашенная пленка 12 подслоя может содержать поликарбонатную матрицу и иметь флуоресцентную желто-зеленую окраску, обеспеченную бензотиазиновой или безоксантиновой флуоресцентной желто-зеленой краской. Флуоресцентно окрашенная пленка 14 оверлейного слоя может содержать акриловую матрицу и иметь флуоресцентную оранжевую окраску, обеспеченную периленимидной флуоресцентной оранжевой и/или флуоресцентной красной краской. Соединенные в единое изделие эти слои создают флуоресцентный желтый знак, имеющий высокую износостойкость и необходимую цветность.
Следует заметить, что хотя в полимерной матрице подслоя может использоваться поликарбонат, могут использоваться и другие полимеры. Например, полимерная матрица подслоя может содержать акриловые полимеры, полиарилаты, а также сополимеры и их сочетания.
Необязательно в обе полимерные матрицы - оверлейного слоя и подслоя - или в одну из них могут быть включены другие известные компоненты флуоресцентной пленки. Эти другие компоненты могу включать, например, поглотители ультрафиолета и светостабилизаторы из стерически затрудненных аминов (HALS). Один или более из этих компонентов или оба компонента могут быть включены в состав любой заданной полимерной матрицы. Предполагается, что включение УФ-поглотителей в полимерные матрицы может замедлить деградацию флуоресцентного цветного изделия. В особенности предполагается, что УФ-поглотителями, которые могут замедлить выцветание флуоресцентного окрашенного изделия и повысить долговечность флуоресценции, являются бензотриазолы, бензофеноны и оксаланилиды.
Бензотриазольные УФ-поглотители могут использоваться во флуоресцентно окрашенных поликарбонатных матричных системах, в особенности во флуоресцентно окрашенной пленке 12 подслоя настоящих многослойных изделий. УФ-поглотители, демонстрирующие хорошую совместимость с бензотиазиновыми красками, полезны, когда такие краски внедряются в полимерную матрицу. Примеры имеющихся бензотриазольных УФ-поглотителей включают в себя 2-(2Н-бензотриазол-2-ил)-4,6-бис-(1-метил-1-фенилэтил)фенол, продаваемый под торговым наименованием «Tinuvin 234» от компании Ciba-Geigy, и 2-(4,6-дифенил-1,3,5-триазин-2-ил)-5-(гексил)оксифенол, продаваемый компанией Ciba-Geigy под названием «Tinuvin 1577».
Примеры коммерчески доступных бензофеноновых УФ-поглотителей включают в себя 2-гидрокси-4-н-октоксибензофенон, поставляемый компанией Great Lakes Chemical Corporation под торговым наименованием «Lowilite 22», 2,2-дигидрокси-4,4-диметоксибензофенон, поставляемый под торговым наименованием «Uvinul 3049» компанией BASF, и 2,2′,2,4′-тетрагидроксибензофенон, поставляемый под торговым наименованием «Uvinul 3050» компанией BASF. Было обнаружено, что эти бензофеноновые типы УФ-поглотителей особенно подходят для флуоресцентно окрашенной акриловой матрицы.
Специалистам известно, что существует множество других УФ-поглотителей, которые также могут быть пригодны для использования в соответствии с настоящим изобретением.
В общем, обнаружено, что светостабилизаторы из стерически затрудненных аминов (HALS) полезны для замедления выцветания флуоресцентных красок. Олигомерные и полимерные соединения HALS с молекулярной массой от приблизительно 1500 и более обеспечивают повышенную долговечность флуоресценции. Сочетание УФ-поглотителя и соединения HALS обычно еще лучше помогает предотвратить выцветание краски и повысить ее долговечность. Примерами соединений HALS являются соединения олигомерных затрудненных аминов от компании Great Lakes Chemical под торговым наименованием «Lowilite 62» или «Tinuvin 622» от компании Ciba-Geigy.
Соединения HALS могут включать в себя, например, полимер диметилсукцината с 4-гидрокси-2,2,6,6-тетраметил-1-пиперидинэтанолом, поставляемый на рынок компанией Ciba Specialty Additives под названием «Tinuvin 622»; поли[[6-[(1,1,3,3-тетраметилбутил)амино]-s-триазин-2,4-диил][[(2,2,6,6,-тетраметил-4-пиперидил)имино]гексаметилен[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидил) имино]], коммерчески доступный от компании Ciba Specialty Additives под торговым наименованием Chimassorb 944; «Tinuvin 791» от компании Ciba Specialty Additives представляет собой смесь поли[[6-1,1,3,3-тетраметилбутил)амино]-s-триазин-2,4-диил][[(2,2,6,6,-тетраметил-4-пиперидил)имино]гексаметилен[(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидил)]имино]] и бис(2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинил)себакат; и «Hostavin N30» от компании Clariant. Специалистам известно, что существует множество других светостабилизаторов из стерически затрудненных аминов, и они также могут быть пригодны для использования в соответствии с настоящим изобретением.
Полимерный компонент полимерной матрицы оверлейного слоя и полимерной матрицы подслоя составляет существенный процент по массе от каждой полимерной матрицы. Полимерный компонент составляет от приблизительно 90 и до приблизительно 99,99 процентов по массе от композиции каждой из полимерных матриц, например от 95 до 99 процентов по массе. При наличии УФ-поглотителя он составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 5 процентов по массе, например от приблизительно 0,3 до приблизительно 3 процентов по массе, исходя из общей массы композиции полимерной матрицы. При наличии компонента HALS он может составлять от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 процентов по массе, например от приблизительно 0,3 до приблизительно 1,5 процентов по массе, исходя из общей массы композиции каждой из полимерных матриц.
Толщина флуоресцентно окрашенной пленки 14 оверлейного слоя и толщина флуоресцентно окрашенной пленки 12 подслоя могут несколько варьироваться в зависимости от конкретного изготавливаемого флуоресцентного изделия. Обычно флуоресцентно окрашенная пленка 14 оверлейного слоя может иметь толщину от 0,05 мм до 0,5 мм, в частности от 0,075 мм до 0,25 мм. В характерном случае флуоресцентно окрашенная пленка 12 подслоя имеет толщину от 0,05 мм до 0,5 мм, чаще от 0,075 мм до 0,25 мм.
Флуоресцентный светоотражающий листовой материал 10 в соответствии с настоящим изобретением может быть изготовлен путем ламинирования флуоресцентно окрашенной пленки подслоя 12 и флуоресцентно окрашенной пленки оверлейного слоя 14, например, посредством нагревания и/или нанесения под давлением с использованием обычного оборудования. В зависимости от конкретного использования флуоресцентного светоотражающего листового материала в соответствии с настоящим изобретением, необязательно, между флуоресцентно окрашенной пленкой 12 подслоя и флуоресцентно окрашенной пленкой 14 оверлейного слоя могут иметься связующие слои. Ламинирующий клей также может быть включен в предполагаемый объем, необходимый для конкретной конструкции или для конечной цели использования. Любой такой связующий слой или клеевые (адгезивные) слои, включенные таким образом, выбираются так, чтобы существенно не ухудшались свойства, для обеспечения которых предназначено изделие из многослойного флуоресцентного светоотражающего листового материала в соответствии с настоящим изобретением.
Необязательно на поверхности одной или более пленок 12 и 14 может быть предварительно отпечатано желаемое изображение, так чтобы внутренняя поверхность готовой ламинатной или многослойной структуры содержала желаемое изображение, как описано в патентах США №5213872 и №5310436, целиком включенных в описание настоящего изобретения путем ссылки.
На Фиг.3 представлен многослойный флуоресцентный светоотражающий листовой материал 120 в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения. Многослойный флуоресцентный светоотражающий листовой материал 120 в соответствии с этим аспектом настоящего изобретения содержит флуоресцентно окрашенную пленку 122 подслоя и флуоресцентно окрашенную пленку 124 оверлейного слоя, подобные флуоресцентно окрашенной пленке 12 подслоя и флуоресцентно окрашенной пленке 14 оверлейного слоя по Фиг.1, также, как светоотражающий слой 126, содержащий несколько светоотражающих элементов 128. Светоотражающий слой 126 может быть изготовлен из прозрачного полимера, пригодного для тиснения или штамповки светоотражающих элементов 128, таких как микропризматические уголковые отражатели. При такой конструкции множество слоев флуоресцентного полимера, т.е. флуоресцентно окрашенная пленка 122 подслоя и флуоресцентно окрашенная пленка 124 оверлейного слоя, не содержат светоотражающих элементов 128.
Светоотражающие свойства, обеспечиваемые светоотражающими элементами 128, представлены линией прохождения света, обозначенной стрелками. Для простоты иллюстрации изображены только два измерения этого трехмерного отражения. Это позволяет проще показать падающий луч, дважды отраженный флуоресцентным светоотражающим листовым материалом 120 с получением параллельного отраженного луча.
На Фиг.4 представлен многослойный флуоресцентный светоотражающий листовой материал 150 в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения, сходный с флуоресцентным светоотражающим листовым материалом 10. Многослойный флуоресцентный светоотражающий листовой материал 150 в соответствии с этим аспектом настоящего изобретения содержит флуоресцентно окрашенную пленку 152 подслоя и флуоресцентно окрашенную пленку 154 оверлейного слоя, несколько светоотражающих элементов 156 и защитный или покровный слой 158. Защитный или покровный слой 158 может придавать различные свойства флуоресцентному светоотражающему листовому материалу 150. Эти свойства могут включать в себя, например, способность к отражению УФ-излучения для замедления помутнения и потускнения полимеров (например, поликарбоната), используемых в флуоресцентном светоотражающем листовом материале 150. Отражение УФ-излучения может обеспечиваться путем включения в защитный или покровный слой 158 соединения или соединений, поглощающих ультрафиолет. Альтернативно УФ-отражение может обеспечивать включение в защитный или покровный слой 158 полимера, который сам по себе является поглотителем ультрафиолетового излучения. Как уже говорилось, в этом отношении пригодной является полиакрилатная матрица. Защитный или покровный слой 158 может также использоваться для повышения устойчивости к образованию царапин и для защиты изображения. Например, защитный или покровный слой 158 может содержать полимер на основе твердого силикона, такой как коммерчески доступный от компании GE Silicones, Нью-Йорк. Кроме того, может быть выбран защитный или покровный слой 158, имеющий другие свойства, желательные для передней поверхности знака или другого подобного изделия, такие как стойкость к оседанию влаги (запотеванию) и/или легкость печати.
Толщина защитного или покровного слоя 158 может находиться в пределах от 0,025 мм до 0,25 мм. Например, толщина защитного или покровного слоя может составлять от 0,05 мм до 0,125 мм, в частности от 0,05 мм до приблизительно 0,100 мм.
На Фиг.5 показано, что флуоресцентный светоотражающий листовой материал в соответствии с настоящим изобретением может быть встроен в изделие 200 из светоотражающего полотна с закрытыми линзами. Светоотражающий листовой материал с закрытыми линзами хорошо известен. Одна из ранних идей в этом отношении раскрыта в патенте США №2407680, целиком включенном в описание настоящего изобретения путем ссылки, который описывает линзы, такие как стеклянные микросферы, внедренные в структуру полотна с матовой прозрачной покровной пленкой. На Фиг.5 стеклянные микросферы 202 внедрены во флуоресцентно окрашенную пленку 204 подслоя, расположенную под флуоресцентно окрашенной пленкой 206 оверлейного слоя. В соответствии с известным уровнем техники может иметься зеркально отражающий слой 210 (например, осажденный в вакууме алюминий). Светоотражающие свойства этой закрытой линзовой структуры проиллюстрированы при помощи обозначенного стрелками упрощенного двумерного пути светового луча, проходящего через флуоресцентно окрашенную пленку 206 оверлейного слоя, флуоресцентно окрашенную пленку 204 подслоя в микросферы 202, через них и обратно.
Также могут иметься флуоресцентно окрашенная пленка 206 оверлейного слоя и флуоресцентно окрашенная пленка 204 подслоя, ламинированные друг с другом, и прозрачный клеевой слой (не показан) для соединения микросфер 202 и флуоресцентно окрашенной пленки 204 подслоя. В этом случае микросферы 202 значительно внедряются в связующее (клей), поскольку флуоресцентно окрашенная пленка 204 подслоя покрывает верхушки микросфер по Фиг.5.
На Фиг.6 представлено, как флуоресцентный светоотражающий листовой материал в соответствии с настоящим изобретением может быть встроен в изделие из светоотражающего листового материала с закрытыми линзами. Изделие 250 из флуоресцентного светоотражающего листового материала содержит флуоресцентно окрашенную пленку 252 подслоя и флуоресцентно окрашенную пленку 254 оверлейного слоя. Монослой линз 256, таких как стеклянные микросферы, по меньшей мере, частично погружен в связующий слой 258. Флуоресцентно окрашенная пленка 252 подслоя скреплена со связующим слоем, герметически закрывая линзы 256. Изображенные линзы 256 имеют собственную отражающую поверхность 260, обеспечивающую отражение в соответствии с линией прохождения света, обозначенной стрелками.
Описание примеров осуществления изобретения
Следующие примеры предназначены для иллюстрации и объяснения. Пленки, используемые в этих примерах, были изготовлены при помощи одношнекового экструдера с тремя зонами нагрева лаборатории Killion или при помощи смесителя Брабендера. В одношнековом экструдере смесь указанных полимерных смол, указанной краски и других добавок, таких как УФ-стабилизатор и/или HALS, была экструдирована в пленку толщиной приблизительно 0,15 мм. В качестве примера для пленки с акриловой матрицей установки температуры в зонах нагрева составляли обычно 254°С, 238°С и 226°С. Для поликарбонатной пленки установки температуры в зонах нагрева составляли обычно 277°С, 282°С и 287°С. Скорость вращения экструзионного шнека составляла 27 об/мин.
В качестве смесителя использовался агрегат Plasti-Corder Prep-Mixer компании C.W. Brabender Instruments. Материал смешивался путем смешения в расплаве полимерных смол и других компонентов, и затем из него изготавливали пленки толщиной приблизительно 0,150 мм при помощи нагретого плиточного пресса. Температуры смешения составляли от приблизительно 220°С до приблизительно 270°С, в зависимости от конкретной полимерной смолы, а скорость смешения составляла 100 об/мин при времени смешения от приблизительно 3 до приблизительно 6 мин. Изготовленные таким образом разные пленки ламинировали друг с другом при температуре приблизительно 185°С при помощи агрегата Hot Roll Laminator M от компании Cheminstruments.
2
Каждый из изготовленных образцов был помещен в устройство для ускоренных испытаний на атмосферостойкость Xenon Arc, и измерения цвета проводились по стандартной методике. Методика испытаний, использованная для устройства Xenon Arc, соответствовала стандарту ASTM (Американское общество специалистов по испытаниям материалов) G26-90, раздел 1.3.1. Были использованы боросиликатные внутренний и наружный фильтры, уровень интенсивности излучения был задан 0,35 Вт/м на длине волны 340 нм. Измерения цвета проводились на инструменте Hunter Lab LS6000 с использованием источника света D65, угла наблюдения 2° и геометрической конфигурации 0/45. Для определения уровня выцветания и изменения цвета показатель цветового различия МКО ΔЕ* был рассчитан для сравнения цветовых измерений после ускоренных испытаний на атмосферостойкость с первоначальными измерениями, сделанными до проведения этих испытаний. Малое значение показателя цветового различия МКО ΔЕ* означает малые различия в цвете. Значение, равное приблизительно 2 или 3 единицам, едва различимо для человеческого глаза.
Пример 1
Флуоресцентная желто-зеленая (ФЖЗ) поликарбонатная пленка была ламинирована с другими флуоресцентными оранжевыми акриловыми пленками. Флуоресцентная желто-зеленая поликарбонатная пленка была изготовлена путем смешивания поликарбонатных гранул Makrolon 3108 от компании Bayer с 0,18% Huron Yellow D-417 от компании Day-Glo Color (образец 1-1). Образец 1-2-1 является флуоресцентной оранжевой (ФО) акриловой пленкой, представляющей собой смесь акриловой смолы PSR-9 (от компании Arkema) и 0,175% Limogen F Orange 240 (от компании BASF). Образец 1-2-2 представляет собой ламинированную пленку, содержащую образцы 1-1 и 1-2-1. Образец 1-3-1 является флуоресцентной оранжевой акриловой пленкой, представляющей собой смесь акриловой смолы PSR-9, 0,136% Lumogen F Orange 240, 0,0025% Lumogen F Red 300 (от компании BASF) и 0,0624% Oracet Yellow GHS (от компании Ciba). Образец 1-3-2 представляет собой ламинированную пленку, содержащую образцы 1-1 и 1-3-1. Полученные значения цветности отдельных и соединенных пленок представлены в Таблице 1 и на Фиг.7.
Таблица 1
Хроматические координаты
Образец
Структура пленки
х
у
Y
1-1
Одинарная ФЖЗ поликарбонатная пленка
0,4476
0,5313
86,75
1-2-1
Одинарная ФО акриловая пленка
0,4547
0,3970
74,39
1-2-2
Ламинированная пленка из образцов 1-1 и 1-2-1
0,5167
0,4783
67,41
1-3-1
Одинарная ФО акриловая пленка
0,4991
0,4419
65,21
1-3-2
Ламинированная пленка из образцов 1-1 и 1-3-1
0,5205
0,4754
60,02
Результаты, представленные в Таблице 1 и на Фиг.7 показывают, что желаемый флуоресцентный желтый цвет достигается при помощи комбинации флуоресцентной желто-зеленой пленки и флуоресцентной оранжевой пленки. Ни один одинарный флуоресцентный цветной слой не может обеспечить необходимый флуоресцентный желтый цвет.
Пример 2
Пример 2 демонстрирует превращение ламинированной пленки во флуоресцентный желтый светоотражающий листовой материал. Посредством использования хорошо известной техники тиснения указанные ламинированные исходные пленки были преобразованы в светоотражающее покрытие дорожного знака. В процессе тиснения множество микропризматических уголковых отражательных элементов было вмонтировано непосредственно в заднюю поверхность флуоресцентной пленки. Затем готовый светоотражающий листовой материал был изготовлен посредством ламинирования белой защитной пленки с тисненой пленкой. Цвет и коэффициент яркости Y готового флуоресцентного желтого светоотражающего листового материала, полученные при использовании тех же пленок, что и в образцах 1-2-2 и 1-3-2 с белой защитной пленкой, представлены в Таблице 2 и на Фиг.8.
Таблица 2
Хроматические координаты
Образец
Тип светоотражающего покрытия
х
у
Y
1-1
Готовое светоотражающее покрытие на основе пленки образца 1-2-2
0,5175
0,4782
77,85
2-2
Готовое светоотражающее покрытие на основе пленки образца 1-3-2
0,5238
0,4727
68,69
Результаты, представленные в Таблице 2 и на Фиг.8, показывают, что светоотражающий листовой материал желаемого флуоресцентного желтого цвета получен с применением технологии в соответствии с настоящим изобретением.
Пример 3
Пример 3 демонстрирует долговечность полученного флуоресцентного желтого светоотражающего листового материала, изготовленного посредством ламинирования флуоресцентного желто-зеленого поликарбоната в качестве подслоя и флуоресцентной оранжевой акриловой пленки в качестве оверлейного слоя. Известно, что поликарбонат не является светостойким полимером. Посредством использования прочного светоотражающего флуоресцентного акрилового слоя поверх поликарбонатного слоя было создано флуоресцентное желтое покрытие, обладающее превосходной долговечностью. При необходимости еще одна прочная акриловая пленка может быть использована для придания структуре в целом улучшенных характеристик в других аспектах, таких как устойчивость к образованию царапин. Результаты испытаний на устойчивость к атмосферным воздействиям приведены в Таблице 3.
Таблица 3
Образец
Структура пленки
ΔЕ* испытанных образцов за указанный период времени (часы)
500
1500
2500
3-1
HBS 1 мил = 0,025 мм (акриловый) поверх образца 2-1
1,68
6,30
11,1
3-2
HBS 1 мил = 0,025 мм (акриловый) поверх образца 2-2
1,23
3,55
11,07
Результаты, представленные в Таблице 3, показывают, что полученные флуоресцентные желтые светоотражающие листовые материалы имеют исключительную светостойкость.
Приведенные примеры показывают, что технология двух флуоресцентных цветных слоев превосходно работает в системе поликарбонат/акрил. Та же концепция может использоваться с другими полимерами, такими как полиэфир, полистирол, поливинилхлорид, полиуретан и стиролакрилонитриловый сополимер, и другими флуоресцентными красками, такими как периленимид, тиоксантиновые краски, тиоксантин, тиоиндигоид, нафталимид и кумарин, для создания других цветов, в зависимости от применения и выбранных полимеров.
Следует понимать, что приведенное описание настоящего изобретения допускает различные модификации, изменения и приспособления, и они должны рассматриваться как не выходящие за рамки прилагаемой формулы изобретения. Раскрытые здесь варианты осуществления настоящего изобретения приведены в качестве примеров и ни в коей мере не являются ограничивающими.