Флуоресцирующие изделия, имеющие множество пленочных слоев

Флуоресцирующие изделия, имеющие множество пленочных слоев

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к полимерам, содержащим флуоресцирующие пигменты. Более конкретно, настоящее изобретение относится к изделиям, обладающим флуоресцентными свойствами и состоящим из множества слоев, которые совместно обладают важными свойствами. Такие свойства обеспечивают требуемую яркость и цветность, обладающие прекрасной стойкостью к воздействию погодных условий и/или общей стойкостью цвета.

Описание предшествующего уровня техники

Изделия, в которых флуоресцентные красители внедрены в полимерные матрицы, широко известны и применяются для решения различных задач, включая изготовление вывесок, номерных знаков автомобилей, дорожных знаков и пр., где хорошая видимость требуется по ряду причин, включая, правила техники безопасности, необходимость распространения информации, необходимость хорошей видимости, необходимость подачи визуальных сигналов и необходимость в быстром обнаружении. В некоторых случаях важно выполнять требования определенных стандартов на цвет и/или на надежность.

Часто такие полимерные системы, содержащие флуоресцирующие пигменты, структурированы в форме листов, обладающих свойствами свечения. Пленки такого типа, содержащие флуоресцирующие пигменты, особенно пригодны для решения таких задач, где основной функцией изделия является подача сигналов. Обычно они имеют форму знаков, приобретающих дополнительные преимущества за счет своей флуоресценции. Известны дорожные и информационные знаки, содержащие листовой материал, в котором имеются флуоресцирующие пигменты, которые улучшают видимость знаков. К ним относятся различные дорожные знаки для разных видов транспорта, изделия визуальной сигнализации, обеспечивающие безопасность дорожного движения, отражатели, дорожные маркеры, автомагистральные маркеры, уличные вывески и прочие изделия, которые могут приобрести дополнительную полезность за счет улучшенной видимости. Определенные виды таких знаков требуют повышенной износостойкости, что является серьезной проблемой, поскольку большинство флуоресцирующих пигментов быстро разлагаются под воздействием ультрафиолетового излучения. Некоторые из таких изделий обладают световозвращающими свойствами.

Со временем, в области световозвращающих изделий возникло несколько направлений. В общих чертах, существует три основных типа световозвращающих пленок, применяемых в области обустройства дорог, а именно пленки с защищенными линзами, пленки с герметизированными линзами и пленки с призмами. Патент США № 2407680 (Palmquist) иллюстрирует так называемые пленочные световозвращающие изделия с защищенными линзами. Известно, что изделия такого типа делятся на три сорта: строительные, бытовые и суперстроительные - и при угле падения -4°, и при угле отражения 0,2° имеют типичный коэффициент световозвращения 50-160 кд/люкс/м² для белой пленки, в зависимости от конкретного изделия.

В патенте США № 3190178 (McKenzie) в общем виде иллюстрируются так называемые световозвращающие изделия с герметизированными линзами. К ним относятся пленки с внедренными в полимер шариками, которые иногда называют "изделия высокой яркости". Для белых пленок типичный коэффициент световозвращения составляет приблизительно 300 кд/люкс/м².

Третья общая категория световозвращающих пленок содержит оптические элементы, имеющие форму микропризм, которые обеспечивают исключительную отражающую способность, обычно составляющую от 400 до 1600 кд/люкс/м², в зависимости от конструкции конкретного изделия и геометрии уголковых отражателей. Световозвращающие листовые материалы с уголковыми отражателями описаны в патентах США № 3684348 (Rowland), 4588258 (Hoopman), 5605761 (Burns) и 6110566 (White). В таких публикациях, как патенты США № 3810804 (Rowland) и 4601861 и 4486363 (Pricone), показан способ изготовления изделий такого типа. Следует отметить, что к этой области относятся световозвращающие листовые материалы, посредством которых термопластичные материалы подвергаются операции тиснения для получения призматических листовых материалов. Настоящее изобретение находит применение в изделиях, имеющих эти основные конструкции, обеспечивающие световозвращение.

В других источниках описано применение слоя, защищающего от ультрафиолетового (УФ) излучения, который расположен поверх или перед флуоресцентным слоем. К таким источникам относятся патентная публикация Японии № 2-16042 (заявка № 63-165914) Koshiji, публикации РСТ № WO99/48961 и WO00/47407 (Phillips) и патент США № 5387458 (Pavelka). В японской публикации указано, что для защиты флуоресцентного листового материала можно использовать УФ-рисадки. Публикации РСТ относятся к флуоресцентной поливинилхлоридной (ПВХ) пленке со слоем, экранирующим от УФ-злучения, имеющим УФ-присадки, который экранирует излучение с длиной волны 425 нм и ниже. В патенте США № 5387458 говорится об использовании слоя, экранирующего УФ-излучение, на пленке из выбранных полимеров, содержащей выбранные флуоресцентные красители.

Известны другие способы повышения долговечности флуоресцентных цветов с использованием пространственно затрудненных аминовых светостабилизаторов (HALS - hindered amine light stabilizer). К источникам в этой области относятся патенты США № 5605761 (Burns) и 6110566 (White). Первый из них предлагает комбинацию конкретных флуоресцентных красителей и HALS в поликарбонатной матрице. Последний предлагает HALS с низкой молекулярной массой и тиоксантеновый краситель в не содержащем растворителя ПВХ.

Все указанные патенты, источники и патентные публикации включены в настоящее описание в качестве ссылок.

В определенной степени во всех этих источниках признается, что придание световозвращающим знакам свойства флуоресценции позволяет улучшить их видимость в большинстве условий освещения. Отличительный яркий цвет и/или характеристики свечения флуоресцентного материала привлекают взгляд к светящемуся знаку или другому изделию. Например, изделия, предназначенные для наружных вывесок и окрашенные флуоресцирующими пигментами, имеют повышенный визуальный контраст, что делает эти материалы более заметными, чем материалы с несветящимися цветами. Если такие вывески предназначены для использования вне помещений, возникают два основных препятствия. Одно из них - долговечность при наружном использовании, а второе - доступность конкретных цветов.

Обычная практика повышения долговечности изделий, предназначенных для наружного использования, заключается в применении слоя, экранирующего УФ-излучение, например такого, который описан в указанных выше источниках, в попытке защитить базовый слой флуоресцентной полимерной матрицы. Традиционно такой слой, экранирующий УФ-излучение, изготавливают, растворяя составы, поглощающие УФ-излучение, в прозрачной полимерной матрице. Известны флуоресцентные изделия, состоящие из слоя, экранирующего УФ-излучение, нанесенного перед флуоресцентным цветным слоем. Слой, экранирующий УФ-излучение, предназначен для поглощения определенного диапазона длин волн ультрафиолетового диапазона. Ультрафиолетовое излучение имеет длину волн от 290 до 380 нм. Некоторые источники предлагают захватывать некоторую область видимого спектра, например до около 400 или 410 нм и ниже. Часто при таких подходах не учитывается и/или не решается проблема потенциального взаимодействия между веществом, поглощающим УФ-излучение в экранирующем слое, и флуоресцентным красителем в подлежащем цветном слое.

Большинство флуоресцентных пигментов имеют слабую стабильность под воздействием УФ-излучения. В некоторых случаях выцветание флуоресцентного листового материала под воздействием ультрафиолета резко сокращает полезный срок службы таких изделий, как флуоресцентные дорожные знаки и указатели. Несмотря на то, что экранирование ультрафиолета направлено на решение проблемы долговечности изделий при наружном применении, могут возникнуть несколько трудностей. Одной из них является возможность постепенного выщелачивания или диффузии или миграции веществ, поглощающих ультрафиолет из таких экранирующих слоев в подлежащий флуоресцентный слой. Такая диффузия в определенных случаях может ускорить выцветание флуоресцентного пигмента.

В таких источниках, как патент США № 5605761 (Burns) и 6110566 (White), предлагаются флуоресцентные пленочные изделия, которые не обязательно содержат отдельный слой, экранирующий УФ-злучение. В этих источниках говорится о типичных конкретных комбинациях полимеров и флуоресцентных красителей, часто совместно с материалами HALS, в одной и той же пленке. В частности, в первом патенте раскрываются флуоресцентные изделия, содержащие флуоресцентный краситель и HALS внутри поликарбонатной матрицы. В последнем патенте говорится, что комбинация флуоресцентного тиоксантенового красителя и материала HALS в матрице из не содержащего растворителя ПВХ повышает светостойкость флуоресцентных цветов в этой системе ПВХ.

Акриловые полимеры имеют преимущества по сравнению с такими полимерами, как поликарбонат. Типичным в этом отношении является полиметилметакрилат (ПММА). По сравнению с другими полимерами, например с поликарбонатом, такие акрилаты недороги, проще в обработке и менее подвержены деградации под воздействием УФ-злучения. Например, через несколько лет нахождения вне помещения поликарбонат может затуманиться и/или пожелтеть. Акрилаты, однако, могут выдерживать такие погодные условия существенно дольше, прежде чем появятся такие дефекты.

В некоторых источниках указано, что акриловые полимеры не пригодны для внедрения флуоресцентных красителей. Например, в патенте США № 5387458 (Pavelka) описаны флуоресцентные изделия, содержащие флуоресцентные красители, диспергированные в различных полимерных матрицах. Там указано, что долговечность свечения флуоресцентных красителей в ПММА невелика даже при применении листового материала, экранирующего УФ-излучение. В патенте США № 5605761 (Burns) раскрываются флуоресцентные изделия, содержащие конкретные флуоресцентные красители и состав HALS как в поликарбонате, так и в ПММА. В этом патенте указано, что введение вещества HALS в поликарбонатную матрицу существенно повышает долговечность свечения конечных изделий, но не оказывает такого же эффекта на ПММА. В подобных источниках делается вывод, что ПММА не пригоден для полимерной матрицы для флуоресцентных красителей, поскольку изделия на основе такого акрила не обладают хорошей долговечностью свечения при длительном нахождении вне помещений.

На текущем этапе развития этой области техники, несмотря на то, что флуоресцентные акриловые изделия обладают некоторыми перспективами, вопросы, относящиеся к стабилизации цвета и/или стабилизации свечения под воздействием ультрафиолетового излучения, представляют существенную проблему. В идеале, если можно найти решение, не требующее использования на изделии отдельного слоя, экранирующего и/или поглощающего ультрафиолет, такое решение будет тем более важным и ценным. Решение этих проблем особенно важно для изделий, предназначенных для использования вне помещений и подвергающихся длительному воздействию солнечного света.

Обращаясь теперь к проблеме создания изделий, отвечающих требованиям стандартов, нормативов или пожеланий в отношении цветности, вопросы цветности являются труднопреодолимой проблемой для поставщиков флуоресцентных изделий, особенно таких, которые должны быть очень долговечными. Это относится и к государственным нормативам, относящимся к расцветке, и к отраслевым стандартам.

В этом отношении здесь считается, что существуют три основных подхода к получению требуемого флуоресцентного цвета в типичном случае, когда данный набор доступных флуоресцентных красителей не обеспечивают нужный флуоресцентный цвет. Один подход заключается в регулировании вводимого количества пигмента. Часто такое решение просто неадекватно.

Второй подход заключается в смешивании множества флуоресцентных красителей. Такой подход влечет серьезные проблемы совместимости как между самими красителями, так и между одним или обоими красителями и полимерной матрицей, в которой они размещены. Проблемой остается и устойчивость к выцветанию. Разные красители имеют разную совместимость с разными полимерами из-за различий между химическими структурами. Долговечность данного флуоресцентного пигмента различна в разных полимерных матрицах. Один пигмент может оказывать вредное влияние на другой в полимерной матрице. Кроме того, один и тот же краситель может иметь разную устойчивость к выцветанию в разных полимерных матрицах.

Третьим возможным подходом является введение в полимерную матрицу смеси нефлуоресцентного красителя с флуоресцентным красителем. Те проблемы, которые выше были отмечены для смесей нескольких флуоресцентных красителей в полимерной матрице, остаются актуальными и для этого подхода. Эти проблемы могут стать еще более острыми из-за больших химических различий между флуоресцентным красителем и нефлуоресцентным красителем. Кроме того, есть шанс, что нефлуоресцентный краситель может ухудшить свечение флуоресцентного красителя, что резко понизит яркость листового материала. Нефлуоресцентный краситель может погасить общее свечение флуоресцентного красителя.

Соответственно, современное состояние этой области техники нуждается в решении этой проблемы окраски. Обычно поставщик таких изделий не имеет возможности решить проблему окраски, диктуя свои решения в области цвета. Обычно окраску заказывает пользователь, а доступность цветных красителей ограничивается поставщиками красителей.

Очевидно, что попытка решить обе основные проблемы устойчивости к выцветанию и окраски в одном и том же изделии приводит к увеличению трудностей, связанных с этими проблемами. Тем не менее, решение этих проблем будет тем более ценным, когда обе эти проблемы будут решены в одном и том же изделии.

Краткое описание изобретения

Согласно настоящему изобретению предлагаются изделия, которые имеют флуоресцентную окраску, которой можно манипулировать для получения заданного цвета, и которые в то же время являются устойчивыми к выцветанию, особенно под воздействием ультрафиолетового излучения. В изобретении используется принцип многослойности. Берутся по меньшей мере два слоя, например, пленки, одна поверх другой. Каждая содержит краситель или пигмент. Для многих применений каждый из множества слоев содержит флуоресцентный краситель. Один из слоев содержит полимер, обладающий высокой стойкостью и долговечностью под воздействием ультрафиолетового излучения, например акрилат или полиарилат. Предпочтительно, этот слой расположен поверх другого слоя, то есть этот первый слой расположен между вторым слоем и средой или источником ультрафиолетового излучения. С точки зрения окружающей среды окраска, создаваемая комбинированными окрашенными слоями, обеспечивает цветовые параметры, необходимые для получения заданного цвета, диктуемого конкретным стандартом.

Задачей настоящего изобретения является создание изделий или предметов, которые обладают светостойкостью к ультрафиолету и имеют требуемую окраску, а также способа изготовления таких изделий или предметов.

Одним объектом настоящего изобретения являются изделия с улучшенной флуоресцентной окраской, которые обладают требуемыми значениями цвета, обладая при этом свойствами долговечности, которые очень хорошо позволяют использовать предмет вне помещений, в разных погодных условиях.

Другим объектом настоящего изобретения является улучшенное изделие и способ, которые включают применение множества пленочных слоев, пригодных для использования в качестве флуоресцентного ламината для световозвращающего листового материала для различного применения.

Другим объектом настоящего изобретения является улучшенный флуоресцентный окрашенный световозвращающий листовой материал, пригодный для использования при производстве дорожных знаков и указателей.

Другим объектом настоящего изобретения является возможность создания светостойкого флуоресцентного желто-зеленого световозвращающего листового материала для знаков, предупреждающих о пешеходных переходах, и знаков пересечения зоны школ и т.п., которые обладают окраской, желательной для знаков такого типа.

Другим объектом настоящего изобретения является создание подхода для использования устойчивых к воздействию погодных условий полимеров, таких как акриловые полимерные матрицы, в флуоресцентной системе, которая является и светостойкой и достаточно прочной для продолжительного использования в неблагоприятных условиях окружающей среды, например в таких, которым подвержены знаки, предназначенные для использования вне помещений.

Другим объектом настоящего изобретения являются изделия, которые состоят из множества слоев, каждый из которых не пригоден, но совместно они пригодны для создания светостойкого и правильно раскрашенного изделия.

Другим объектом настоящего изобретения является двойная пленка, обладающая флуоресцентной раскраской, для световозвращающих листовых материалов, имеющих необходимую долговечность и цвет, когда два листа соединены, но не когда они используются раздельно.

Другим объектом настоящего изобретения является двойная пленка, имеющая флуоресцентный желто-зеленый цвет для световозвращающего листового материала, имеющего необходимую долговечность и окраску, когда два листа соединены, но не когда они используются раздельно.

Другие объекты, цели и преимущества настоящего изобретения будут понятны из нижеследующего описания предпочтительных вариантов его реализации со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - поперечное сечение флуоресцентного листового материала, имеющего множество цветных пленочных слоев, показывающее верхний слой, содержащий флуоресцентный краситель и подслой, имеющий пигмент и сформированные в этом слое микропризматические световозвращающие элементы;

Фиг.1А - поперечное сечение флуоресцентного листового материала, имеющего множество цветных пленочных слоев на прозрачных микропризматических световозвращающих элементах;

Фиг.2 - поперечное сечение флуоресцентного листового материала, имеющего множество пленочных слоев и содержащего внешний дополнительный защитный слой;

Фиг.3 - поперечное сечение световозвращающего листового материала с вложенными линзами по настоящему изобретению, где флуоресцентный листовой материал, имеющий множество пленочных слоев, размещен над структурой вложенных линз;

Фиг.4 - поперечное сечение световозвращающего листового материала с герметизированными линзами по настоящему изобретению, где флуоресцентный листовой материал, имеющий множество пленочных слоев, размещен над структурой герметизированных линз;

Фиг.5 - кривая величин цветности "х" и "y" по стандартной колориметрической системе CIE 1931 для пленочных структур в отношении наложения заданных величин флуоресцентного желто-зеленого цвета;

Фиг. 6 - кривая величин цветности "х" и "y" по стандартной колориметрической системе CIE 1931 для разных типов световозвращающего листового материала в отношении наложения заданных величин флуоресцентного желто-зеленого цвета;

Фиг.7 - кривая светопропускания, иллюстрирующая эффект блокирования света компонентом пленки по настоящему изобретению;

Фиг.8 - график цветового сдвига в зависимости от времени ускоренного или искусственного испытания на погодостойкость, иллюстрирующий различные эффекты воздействия для конкретной пленки и для этой же пленки с наложением флуоресцентной полимерной матрицы;

Фиг.9 - график цветового сдвига в зависимости от времени ускоренного или искусственного испытания на погодостойкость, иллюстрирующий различные эффекты воздействия для конкретной пленки и для этой же пленки с наложением флуоресцентной полимерной матрицы, при этом подлежащая пленка содержит поглотитель ультрафиолета;

Фиг.10 - график цветового сдвига в зависимости от времени ускоренного или искусственного старения, иллюстрирующий различные эффекты воздействия для конкретной пленки и для этой же пленки с наложением флуоресцентной полимерной матрицы, при этом подлежащая пленка содержит поглотитель ультрафиолета и компонент HALS;

Фиг.11 - график цветового сдвига в зависимости от времени ускоренного или искусственного старения, иллюстрирующий различные эффекты воздействия для конкретной пленки и для этой же пленки с наложением флуоресцентной полимерной матрицы, при этом подлежащая пленка содержит компонент HALS;

Фиг.12 - график цветового сдвига в зависимости от времени ускоренного или искусственного старения для однослойной желто-зеленой флуоресцентной акриловой пленки и для листового материала, содержащего такую пленку в качестве верхнего слоя на полимерной матрице, содержащей оранжевый краситель, и

Фиг.13 - график цветового сдвига в зависимости от времени ускоренного или искусственного старения для однослойной желто-зеленой флуоресцентной акриловой пленки и для листового материала, содержащего такую пленку в качестве верхнего слоя на полимерной матрице, содержащей оранжевый краситель, отличающийся от красителя по фиг.12.

Описание предпочтительных вариантов

Настоящее изобретение относится к флуоресцентным листовым материалам, имеющим множество пленочных слоев, которые обеспечивают улучшенную светостойкость и заданные параметры флуоресцентной окраски. На чертежах показаны различные варианты настоящего изобретения. В каждом случае полимер верхнего слоя, содержащий флуоресцентный краситель, комбинируется с подслоем в форме полимерной матрицы, имеющей атрибуты цвета, которые комбинируются с верхним слоем для получения заданного цвета и повышенную светостойкость.

На фиг.1 показан многослойный пленочный листовой материал, в целом обозначенный позицией 21. Этот листовой материал воплощен в световозвращающей форме. Показаны верхний слой 22 и подслой 23. Каждый слой содержит краситель, предпочтительно, флуоресцентный краситель. В этом варианте сам окрашенный подслой 23 имеет световозвращающие элементы.

В других вариантах световозвращающие элементы, подобные тем, которые показаны в этом варианте, могут быть неокрашенными или прозрачными. Например, на фиг.1А имеется световозвращающий слой 23а, выполненный из прозрачного полимера, пригодного для тиснения или формирования уголковых отражателей. При такой конструкции множество слоев окрашенного полимера образуют отдельный верхний слой 22а и подслой 22b, которые не имеют никаких отражательных элементов.

Подслой 23 или слой 23а имеет множество микропризматических световозвращающих элементов, размещенных на нижней поверхности этого слоя. Эти световозвращающие элементы известны и описаны в таких источниках, как патенты США № 4588258 (Hoopman) и № 4775219 (Appledorn). Такую призматическую конструкцию можно изготавливать, например, по патентам США № 3810804 (Rowland) и №№ 4486363 и 4601861 (Pricone). Для формирования микропризматических элементов 24 на подслое 23 или в слое 23а можно использовать любые подходящие процессы и оборудование или их можно внедрять в этот слой иным способом.

Свойство световозвращения, создаваемое этими микропризматическими элементами 24, показано стрелками на фиг.1 и 1А. Для упрощения показаны только две размерности этого трехмерного отражения. Эта упрощенная иллюстрация светового потока показывает падающий луч, дважды отраженный изделием для создания параллельного отраженного луча.

На фиг.2 показана аналогичная световозвращающая многослойная пленка. В этом варианте добавлен верхний или закрывающий слой 25. Он добавляется в тех случаях, если необходимо повысить устойчивость к появлению царапин, защиту от граффити и/или экранирование ультрафиолета. В общем этот закрывающий слой 25 имеет обычный состав и способ применения. Такой верхний или закрывающий слой может выбираться так, чтобы он имел свойства, необходимые для лицевой поверхности знака или подобного изделия, например сопротивление к запотеванию и/или простота печати.

Обычно слои ламинируют друг с другом, например, теплом и/или под давлением на обычном оборудовании. В зависимости от конкретных потребностей или пожеланий к многослойному пленочному листовому материалу между слоями могут присутствовать дополнительные связующие слои. В зависимости от конкретной конструкции или потребностей конечного пользователя можно использовать ламинирующий клей. При использовании таких связующих слоев или слоя, они должны выбираться так, чтобы не очень мешать тем свойствам, на достижение которых направлено многослойное флуоресцентное изделие по настоящему изобретению.

На поверхности одного или более слоев могут быть заранее нанесены необходимые обозначения так, чтобы готовый ламинат или готовая многослойная структура имела необходимые обозначения на внутренней поверхности, как раскрыто в патентах США №№ 5213872 и 5310436. Специалистам в области световозвращающих листовых материалов очевидны и другие подобные изменения или другие альтернативные конструктивные варианты, которые могут применяться к изделиям по настоящему изобретению.

Один такой другой вариант конструкции показан на фиг.3. Здесь показано, как настоящее изобретение может быть применено к световозвращающему листовому материалу, содержащему вложенные линзы. Световозвращающие листовые материалы с вложенными линзами известны, в частности, из патента США № 2407680 (Palmquist). Эта технология позволяет использовать линзы, например стеклянные микросферы, внедренные в структуру листового материала с плоской прозрачной покрывающей пленкой. В варианте по фиг.3 стеклянные микросферы 26 внедрены в подслой 23. В соответствии с известными способами имеется зеркально отражающий слой 27, который может наноситься напылением алюминия в вакууме. Световозвращающий характер такой структуры с вложенными линзами проиллюстрирован упрощенной двухмерной схемой светового потока, обозначенного стрелками, который проходит сквозь верхний слой 22, подслой 23, в микросферы и сквозь них, в атмосферу 28 и сквозь нее и обратно.

Можно также ламинировать друг с другом верхний слой 22 и подслой 23 и использовать прозрачный клеевой слой (не показан) для соединения шариков 26 и подслоя. В этом случае шарики внедряются в клей так же, как подслой 23 удерживает вершины шариков на фиг.3.

На фиг.4 показано, как настоящее изобретение может быть использовано в световозвращающем изделии с герметизированными линзами. Световозвращающие свойства и конструкция листового материала с герметизированными линзами хорошо известны. Монослой линз, таких как стеклянные микросферы, частично внедряют в связывающий слой и пленки склеивают со связывающим слоем так, что линзы оказываются инкапсулированы в герметично закрытых ячейках. В показанном варианте стеклянные микросферы 31 внедрены в связывающий слой 32. Подслой 23 крепится герметично к связующему слою для герметизации линз. Линзы 31, показанные на чертеже, имеют свои собственные отражающие поверхности 33 для обеспечения отражения в направлении, показанном стрелками на фиг.4.

Флуоресцентное изделие по настоящему изобретению содержит множество полимерных матриц. Флуоресцентный краситель присутствует в одном из слоев или в обоих слоях - в верхнем слое и в подслое. Предпочтительно, флуоресцентный краситель присутствует в полимерной матрице верхнего слоя 22 и в полимерной матрице подслоя 23. В типичном изделии в каждом отдельном слое присутствует разный краситель. Это обеспечивает наличие важного признака настоящего изобретения, согласно которому получают многослойную пленку, обладающую флуоресцентным цветом, необходимым для конкретной задачи без необходимости физического размещения красителей в одной и той же матрице.

Полимеры матрицы могут быть разными. К примерам относятся поликарбонаты, сложные полиэфиры, полистиролы, стиролакрилонитриловые сополимеры, полиуретаны, поливинилхлорид, полимеры, сформированные из акриловой смолы, полиарилаты, сополиэфиркарбонаты, их сополимеры и их комбинации. Верхний слой и подслой могут быть выполнены из различных полимеров. Верхний слой представляет собой стойкий к атмосферным условиям полимер, включающий акриловые полимеры, полиарилаты, сополиэфиркарбонаты и их сополимеры и их комбинации.

В предпочтительном аспекте изобретения полимер верхнего слоя образуется из акриловой смолы. Подслой не требует особой стойкости к воздействию погодных условий и может относиться к типу, требующему защиты от погоды в более суровых условиях. Предпочтительным полимером подслоя является поликарбонат. Помимо создания структуры матрицы для верхнего слоя акриловые смолы могут быть использованы для создания подслоя.

Полимеры, включая полиарилаты и другие типы матриц, и содержащиеся в них компоненты более подробно описаны в находящихся на рассмотрении заявках на патент США № 09/710510 и 09/710560 на имя автора, обе из которых поданы 9 ноября 2000 г. Эти источники включены в настоящее описание в качестве отсылки.

В верхний слой и/или в подслой могут быть включены другие известные компоненты. К ним относятся компоненты, поглощающие ультрафиолет, и компоненты HALS. В любой данный полимер матрицы можно включать один или более видов обоих этих компонентов совместно или порознь.

Полимерная матрица занимает существенную часть массы слоев. Полимерный компонент составляет от приблизительно 90 до приблизительно 99,99 процентов по весу от состава, образующего каждую полимерную матрицу, предпочтительно от приблизительно 95 до приблизительно 99 мас.%. Каждый краситель присутствует в количестве от приблизительно 0,01 до приблизительно 1,5 мас.% от общей массы каждого состава матрицы, предпочтительно от приблизительно 0,02 до приблизительно 1,0 мас.%. Если используется поглотитель ультрафиолета, он присутствует в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 5 мас.%, предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 3 мас.% от общей массы состава полимерной матрицы. Если используется компонент HALS, он присутствует в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 мас.%, предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 1,5 мас.% от общей массы состава каждой матрицы.

При использовании акриловой матрицы в целом предпочтительно, чтобы акриловая смола имела состав такой, чтобы минимизировать количества веществ, повышающих характеристики, таких как эластификаторы, внутренняя смазка и т.п. Также считается полезным свести к минимуму количество присутствующего акрилового мономера. Без привязки к какой-либо конкретной теории в настоящее время считается, что такие вещества, повышающие характеристики, или остаточные мономеры могут отрицательно повлиять на флуоресцентные пигменты в акриловой матрице, тем самым потенциально ускоряя деградацию флуоресценции под воздействием света, в первую очередь, ультрафиолета. В настоящее время считается, что этот эффект усиливается в комбинации с влагой, тепловыми циклами и ультрафиолетовым излучением. Полиметилметакрилат является предпочтительно акриловой смолой. Конкретная акриловая смола, которая отвечает этим требованиям, производится под торговым наименованием "ZRV-001E" компанией Cyro Industries. Существуют и другие применимые смолы, например Plexiglas PSR-9 компании Atofina.

Предпочтительно, цветность и верхнего слоя и подслоя задается флуоресцентным красителем. К таким красителям относятся бензоксантены, бензотиазины, периленимиды, тиоксантены, тиоиндигоиды, нафталимиды и кумарины. Соединение пленок с красителями, имеющими разные окрашивающие свойства, было найдено полезным, согласно настоящему изобретению для создания изделия флуоресцентного цвета, которое может быть приспособлено для удовлетворения реальных или ожидаемых потребностей отрасли.

Было обнаружено, что красители бензоксантенового типа особенно хорошо подходят для введения в компонент верхнего слоя по настоящему изобретению. Особенно предпочтительным флуоресцентным бензоксантеновым красителем является желто-зеленый краситель, выпускающийся под торговым наименованием Lumofast Yellow 3G компанией DayGlo Color Corporation. Могут существовать многочисленные варианты этого красителя. При включении в полиметилметакрилатную матрицу верхнего слоя по настоящему изобретению такой краситель дает прекрасную яркость в дневное время. Его можно применять в количестве от приблизительно 0,2 до приблизительно 1,5 мас.%, предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 1,3 мас.% от общей массы состава матрицы. Масса закладки флуоресцентного красителя зависит от толщины листа и требуемой интенсивности цвета для конкретного применения. Например, световозвращающие изделия обычно требуют, чтобы флуоресцентный краситель обладал достаточной прозрачностью, чтобы не ухудшать в значительной степени световозвращающие свойства изделия.

Другой класс красителей, который находит конкретное применение в изделиях по настоящему изобретению, это - бензотиазиновые красители. Было обнаружено, что очень полезный желто-зеленый флуоресцентный цвет и его насыщенность получаются в многослойных изделиях при использовании красителя Huron Yellow D-417 компании DayGlo Color Corporation. Комбинация этого красителя в подслое и бензоксантенового желто-зеленого красителя в верхнем слое дает такие величины цветности и насыщенности цвета, которые полностью соответствуют отраслевым стандартам для желто-зеленых листовых материалов.

Используя различные красители, можно получить не только желто-зеленый цвет. Например, подслой может иметь флуоресцентный оранжевый и/или красный цвет. Для этого используют тиоксантеновый краситель Marigold Orange D-315 компании DayGlo Color Corporation. К другим красителям относятся Lumogen F Orange 240 и Lumogen F Red 300, каждый из которых является периленовым имидом и выпускается фирмой BASF. Другим является Lumogen F Yellow 170 от фирмы BASF. Можно использовать флуоресцентные синие и зеленые красители. К другим красителям относятся периленовые эфиры и тиоиндигоидные красители.

Считается, что включение в слои поглотителя ультрафиолета может задержать или предотвратить деградацию компонента, относящегося к флуоресцентным красителям. В частности, считается, что подходящие бензотриазолы, бензофеноны и оксаланилиды являются поглотителями ультрафиолета, которые могут задерживать выцветание флуоресцентных красителей и увеличивать долговечность флуоресценции.

Бензотриазоловые поглотители ультрафиолета полезны в системах флуоресцентных окрашенных поликарбонатных матриц, особенно в подслое многослойного изделия. Поглотители ультрафиолета, имеющие хорошую совместимость с бензотиазиновыми красителями, полезны, когда такие красители вводят в слой полимерной матрицы. К примерам выпускаемых бензотриазоловых поглотителей ультрафиолетового излучения относятся 2-(2Н-бензотриазол-2-ил)-4,6-бис(1-метил-1-хенилэтил)фенол, выпускающийся под торговым наименованием "Tinuvin 234" компанией Ciba-Geigy; и 2-(4,6-дифенил-1,3,5-триазин-2-ил)-5(гексил)оксифенол, доступный от компании Ciba-Geigy как "Tinuvin 1577".

К примерам коммерчески доступных бензофеноновых поглотителей ультрафиолетового излучения относятся 2-гидрокси-4-н-октоксибензофенон, доступный от компании Great Lakes Chemical Corporation под торговым наименованием "Lowilite 22"; 2,2-игидрокси-4,4-диметоксибензофенон, выпускающийся под торговым наименованием "Uvinul 3049" концерном BASF; и 2,2',2,4'-етрагидроксибензофенон, выпускающийся под торговым наименованием "Uvinul 3050" концерном BASF. Было обнаружено, что эти поглотители ультрафиолета бензофенонового типа особенно пригодны для флуоресцентной окрашенной акриловой матрицы.

К примерам оксаланилидовых поглотителей ультрафиолета относится 2-этил, 2'-этокси-оксаланилид, выпускаемый под торговым наименованием "Sanduvor VSU" компанией Clariant. Имеются и другие оксаланилидовые поглотители ультрафиолета. Специалистам понятно, что существует много типов поглотителей ультрафиолетового излучения, которые могут использоваться в настоящем изобретении.

В целом пространственно затрудненные аминовые светостабилизаторы (HALS) оказались полезными для задержки выцветания флуоресцентных красителей. Олигомерные