ЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ КРАСКА Российский патент 2008 года по МПК C09D5/22 C09D127/24 

Изобретение относится к лакокрасочной промышленности и может быть использовано для нанесения покрытий в системах автономного аварийного освещения и сигнализации, в эвакуационных, пожарных, предупреждающих, указывающих и других светознаках, знаках безопасности в помещениях различного назначения, аэропортах, на автодорогах, стоянках и т.п.

Известна печатная люминофорная краска, содержащая следующие компоненты, вес.ч.: пигмент - 100-125; люминофор - 380-400; смесь поликонденсатов канифоли с малеиновым ангидридом и фталевого ангидрида с пентаэритритом с льняным полимеризованным маслом - 360-390; нефтяную фракцию с Т_кип=350-380°С - 25-45; раствор пентаэритритового эфира малеинизированной канифоли в смеси льняного и трансформаторного масел - 15-25; раствор фенолформальдегидной смолы в льняном масле - 10-20; полиэтилен - 20-30; нафтенатно-кобальтовый сиккатив - 10-20 (SU 852921).

Недостатками этой краски являются низкая интенсивность и малое время люминесценции под воздействием электромагнитного излучения (ЭМИ) в диапазоне длин волн 0,3-0,76 мкм.

Известна водно-дисперсионная дневная флуоресцентная краска, содержащая пленкообразующее, флуоресцентный пигмент, загуститель, диспергатор и воду, в которой в качестве пленкообразующего использована 50%-ная стиролакрилатная дисперсия, в качестве загустителя - акриловый загуститель, в качестве пигмента - флуоресцентный пигмент на основе термопластичной меламиноформальдегидсульфамидной смолы, в качестве диспергатора - 30%-ный водный раствор аммониевой соли полиакриловых кислот и гидрофобный силиконсодержащий антивспениватель и дополнительно ультрафиолетовый абсорбент - производное дигидроксибензофенона, 30% которого от рецептурного количества вводят в пленкообразующее, а оставшиеся 70% - в общую смесь (RU 2218375, кл. C09D 5/22, 10.12.2003 г.).

Недостатком данной краски является сложность ее приготовления и наличие большого количества компонентов, в частности необходимость введения ультрафиолетового сорбента для повышения ее свето- и атмосферостойкости.

Известна печатная краска, содержащая люминофор и полимерное связующее, в качестве люминофора использован алюмосиликат стронция-кальция эмпирической формулы SrCa₂[2(Al₂O₃Si₄)], активированный европием и неодимом, при следующем соотношении компонентов мас.%: алюмосиликат стронция-кальция - 30-70; европий - 0,3-3,7; неодим - 25-70; полимерное связующее - 25-70 (RU 2179565, кл. C09D 5/22, 20.02.2002 г.).

Краска имеет высокую начальную яркость и длительное послесвечение, однако она обладает низкой жизнеспособностью. Вязкость фаски значительно нарастает в течение 2-3 суток, что делает невозможным ее использование.

Аналогом предлагаемого состава люминесцентной краски является краска марки АК-583 (ТУ 6-21-11-011-337-97), состав которой содержит в качестве пленкообразующего компонента 15%-ный раствор сополимера бутилметакрилата и метакриловой кислоты (БМК-5) в смеси органических растворителей, состоящей из бутанола, бутилацетата, толуола и этанола в соотношении 2:5:2:1 соответственно, фотолюминофор на основе сульфида цинка, активированного медью (марка ФВ-540-1) при следующем соотношении компонентов, мас.%:

раствор БМК-5 (15%) - 68,06

фотолюминофор (ФВ-540-1) - 10,21

аэросил - 1,02

светостабилизатор тинувин - 0,20

γ-аминопропилтриэтоксисилан - 0,05

органический растворитель - 20,46

Краска характеризуется высокой начальной яркостью свечения и послесвечения, но длительность послесвечения очень мала.

Наиболее близким по составу предлагаемой люминесцентной краски, ее прототипом, является краска АК-587 на основе пленкообразующего - сополимера бутилметакрилата и метакриловой кислоты (БМК-5). Сополимер БМК-5 используется в виде 15%-ный раствора в смеси органических растворителей, состоящей из бутанола, бутилацетата, толуола и этанола в соотношении 2:5:2:1 соответственно. В качестве люминофора краска АК-587 содержит фотолюминофор-алюминат стронция, активированный европием, диспрозием, иттрием при следующем соотношении компонентов в мас.%:

сополимер БМК-5 (15% раствор) - 56,66

аэросил - 0,85

фотолюминофор - 42,49 (Ту 6-21-11-023-337-97)

Данная краска не обладает достаточной интенсивностью люминесценции при воздействии на нее ультрафиолетового и видимого излучения (0,3-0,76 мкм) и длительностью послесвечения.

Техническая задача, решаемая в настоящем изобретении, состоит в создании люминесцентной краски, обладающей повышенной прочностью покрытия на удар и способной не просто отражать свет, но и накапливать его за день, а затем светиться всю ночь.

Технический результат, достигаемый при реализации указанного изобретения, состоит в обеспечении возможности использования люминесцентной краски данного состава для рекламных и предупредительных нужд с увеличенной прочностью покрытия и длительным послесвечением.

Указанный технический результат достигается за счет предлагаемого соотношения компонентов состава люминесцентной краски, содержащей пленкообразующий компонент хлорированный поливинилхлорид (ПСХ-ЛС) в органическом растворителе, фотолюминофор на основе алюмината стронция, активированного европием, диспрозием и иттрием, наполнитель, в которой фотолюминофор и пленкообразующий компонент присутствует в соотношении 1:1,3-2 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пленкообразующий компонент42,0-56,0фотолюминофор21,0-39,0наполнитель0,7-2,1органический растворительостальное

В качестве пленкообразующего компонента состав предлагаемой люминесцентной краски содержит - 15%-ный раствор хлорированного поливинилхлорида (ПСХ-ЛС) в смеси органических растворителей, состоящей из бутилацетата, ацетона и толуола, взятых в соотношении 1:2:5 соответственно. В отличие прототипа для приготовления раствора пленкообразующего компонента - смолы ПСХ-ЛС используется смесь растворителей без этанола.

В качестве фотолюминофора применен фотолюминофор на основе алюмината стронция, активированного европием, диспрозием и иттрием (люминофор марки ЛДП).

Пример получения люминесцентной краски.

Изготовление краски осуществляют в емкости с подвесной бытроходной мешалкой типа фреза со скоростью 900-1200 об./мин (в диссольвере). В диссольвер загружают часть предварительно приготовленного раствора смолы ПСХ-ЛС, рецептурное количество аэросила, фотолюминофора и перемешивают до получения однородной массы (15-20 мин). Затем при включенной мешалке загружают остальную часть 15%-ный раствора смолы ПСХ-ЛС и вновь диспергируют содержимое диссольвера до однородной массы еще 10-15 минут.

Готовность краски определяют наливом на стекло. Если краска содержит еще достаточно большое количество неразбитых кусочков фотолюминофора и аэросила, то диспергирование продолжают еще 10-15 минут. Чрезвычайно высокая дисперсность люминесцентной краски на уровне 20-30 мкм по «клину» позволяет обеспечить хорошую красящую способность и очень низкий расход краски на единицу поверхности изделия.

Получаемая краска в виде дисперсии наносится на изделия краскораспылителями или кистью.

В таблице 1 приведены рецептуры предлагаемой люминесцентной краски, исследованные с целью выбора оптимального соотношения основных компонентов для обеспечения возможности получения заявленного технического результата (прочности покрытия и длительного послесвечения).

Интенсивность люминесценции определяли визуально в темноте. С этой целью окрашенную пластину помещали по электрическую лампочку накаливания мощностью 100 Вт (источник возбуждения) и выдерживали в течение 10 мин. После чего электрическую лампочку выключали, а пластину помещали в темную комнату. Относительную яркость послесвечения определяли сравнением с действующим контрольным образцом, наработанным и аттестованным в установленном порядке. Измерения проводили яркомером ФПЧ-1 в соответствии с инструкцией на прибор испытательной лаборатории отдела материаловедения ФГУП «НИИ Платан». Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Составы по примерам 1-3 соответствуют заявляемому составу и имеют высокую начальную яркость и длительное послесвечение, обладают высокими малярно-техническими и эксплуатационными характеристиками. Состав по примеру 4 имеет в своем составе большее количество пленкообразующего компонента по сравнению с предлагаемым составом, что является причиной недостаточно начальной яркости свечения и послесвечения.

Состав по примеру 5 при наличии фотолюминофора более 38 мас.% и при нижнем пределе пленкообразующего компонента дает хрупкое покрытие, отслаивается от подложки при нанесении.

Как показывают данные результатов испытаний, приведенные в табл.2, предлагаемая люминесцентная краска при выбранном соотношении основных компонентов, в котором на 1 часть фотолюминофора приходится от 1,3 до 2 частей пленкообразующего компонента, выгодно отличается от прототипа по прочности на удар и яркости послесвечения.

Это позволяет применять люминесцентную краску заявляемого состава для обработки поверхности изделий, в том числе различных указателей, особенно дорожных знаков, покрытия на которых должны обладать повышенной прочностью на удар и светиться ночью за счет аккумулирования светоэнергии в дневное время.

Таблица 1
Примеры составов краскиНаименование компонентов составаСостав, мас.% по примерам12345Хлорированный поливинилхлорид42,048,056,060,042,0Фотолюминофор21,038,039,021,042,0Наполнитель0,71,12,10,70,7Органический растворитель36,3012,92,918,315,3Итого:100,0100,0100,0100,0100,0Таблица 2
Сравнительные характеристики свойств краскиНаименование показателяПримеры составов по табл.1Краска АК-587 (прототип)123451. Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре (20,0±0,5)°С, с30-5030-5030-5030-5030-5015-452. Массовая доля нелетучих веществ краски, %47±347±347±347±347±324±23. Время высыхания до степени 3 при температуре (20±2)°С, ч2222224. Относительная яркость свечения и послесвечения. Отношение начальной яркости свечения образца краски к яркости свечения эталонного образца через 5 мин, %10010010090100-5. Относительная яркость послесвечения через интервал времени, %,      0,25 ч100100100100100-1,0 ч1001001001001001012 ч100100100100100-6. Адгезия покрытия, баллы, не более1111227. Прочность покрытия при ударе по прибору У-1, см5050505040408. Степень перетира, мкм2020202020409. Эластичность пленки при изгибе, мм111133

Люминесцентная краска для обработки поверхности изделий, в том числе различных указателей, особенно дорожных знаков, покрытия на которых должны обладать повышенной прочностью на удар и длительным послесвечением, содержащая пленкообразующий компонент в смеси органических растворителей, фотолюминофор и наполнитель. В качестве фотолюминофора использован алюминат стронция, активированного европием, диспрозием и иттрием, в качестве пленкообразующего компонента - 15%-ный раствор хлорированного поливинилхлорида (ПСХ-ЛС), взятых соответственно в соотношении 1:1,3-2. Для приготовления раствора ПСХ-ЛС применена смесь растворителей, содержащая бутилацетат, ацетона и толуола при их соотношении 1:2:5 соответственно. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Люминесцентная краска, содержащая пленкообразующий компонент хлорированный поливинилхлорид (ПСХ-ЛС) в органическом растворителе, фотолюминофор на основе алюмината стронция, активированного европием, диспрозием и иттрием, наполнитель, в которой фотолюминофор и пленкообразующий компонент присутствует в соотношении 1:1,3-2 соответственно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

пленкообразующий компонент42,0÷56,0фотолюминофор21,0÷39,0наполнитель0,7÷2,1органический растворительостальное