DE102012016759A1

DE102012016759A1 - Leuchtelement mit einer Leuchtschicht, die Elektrolumineszenzteilchen aufweist

Info

Publication number: DE102012016759A1
Application number: DE102012016759.8A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schmidt; Arno Schmuck
Original assignee: Inoviscoat GmbH
Current assignee: Inoviscoat GmbH
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2012-08-27
Publication date: 2014-02-27
Also published as: DE112013004200A5; WO2014032642A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leuchtelement mit einer Leuchtschicht, die Elektrolumineszenzteilchen aufweist, und einer Rückelektrodenschicht, die Ruß aufweist. Vorzugsweise weisen Leuchtschicht und Rückelektrodenschicht Gelatine auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leuchtelement mit einer Leuchtschicht, die Elektrolumineszenzteilchen aufweist, und einer Rückelektrode. Derartige Leuchtelemente sind beispielsweise aus der WO 2009/030 701 A1 bekannt.
Bei den bekannten Leuchtelementen erschweren schwermetallhaltige Substanzen die Entsorgung und wirken sich somit negativ auf die Nachhaltigkeit aus. Die Zukunft der Produktentwicklung kann nur auf dem Prinzip geschlossener Kreisläufe basieren (Vergl. Michael Braungart http://de.wikipedia.orglwiki/Michael_Braungart und das von ihm erarbeitete Konzept „Cradle To Cradle” und siehe auch: http://www.brandeins.de/magazinlwieder-was-geschafft/abfall-ist-nahrung.html)
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein umweltfreundliches Leuchtelement bereitzustellen, das nachhaltig ist und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird mit einem gattungsgemäßen Leuchtelement gelöst, bei dem die Rückelektrodenschicht Ruß aufweist.
Es hat sich herausgestellt, dass bei einem Leuchtelement auf silberhaltige Verbindungen als Elektrodenschicht vollständig verzichtet werden kann. Die Verwendung von Ruß ermöglicht es, fast schwermetallfreie Leuchtelemente herzustellen, die leicht entsorgbar und dadurch besonders nachhaltig sind.
Vorteilhaft ist es, wenn darüber hinaus die für die Herstellung des Leuchtelementes benötigten Schichten frei von organischen Lösungsmitteln sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rückelektrodenschicht ein in Wasser dispergierbares oder in Wasser lösliches Schutzkolloid aufweist. Dies ermöglicht es, den Ruß in dieser Schutzkolloidschicht bereitzustellen und zu verarbeiten.
Die Verarbeitbarkeit und eine spätere Entsorgung werden stark vereinfacht, wenn auch die Leuchtschicht ein in Wasser dispergierbares oder in Wasser lösliches Schutzkolloid aufweist.
Obwohl derartige Schutzkolloidschichten eher als dielektrische oder isolierende Materialien eingesetzt werden, hat sich herausgestellt, dass ein solches auch in der leitfähigen Rückelektrode eingesetzt werden kann.
Wenn eine oder mehrere Schichten wenigstens ein in Wasser dispergierbares oder in Wasser lösliches Schutzkolloid aufweisen, werden dadurch derartige Leuchtelemente besonders einfach herstellbar.
Damit die wässrige Dispersion eine für das jeweilige Herstellungsverfahren ausreichende Dispersionsstabilität besitzt, wird vorgeschlagen, dass das in Wasser dispergierbare oder in Wasser lösliche Schutzkolloid eine Viskosität von weniger als 400 mPas hat.
Um eine hohe Dispersionsstabilität zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass das Schutzkolloid Gelatine aufweist. Als Schutzkolloid kann auch reine Gelatine verwendet werden. Als Beispiel können 10 bis 30 Gewichtsprozent Gelatine in der Leuchtschicht enthalten sein.
Beim Trocknen derartiger Schichten kann es zu einer starken Schrumpfung kommen, wodurch der gesamte Schichtverband zerstört werden kann. Es wird daher vorgeschlagen, dass mindestens eine der Schichten einen Weichmacher aufweist.
Der Weichmacher sollte in den Schichten und insbesondere in der Leuchtschicht in einer Menge enthalten sein, die eine unerwünschte Brüchigkeit, Sprödigkeit und Deformation des Leuchtelements beim Trocknen verhindert. Die einzelnen Komponenten sollten daher so aufeinander abgestimmt sein, dass das Leuchtelement bei einem Biegeradius von 0,5 cm nicht bricht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Schichten und insbesondere die Leuchtschicht bezogen auf ihr Trockengewicht mindestens 10 Gewichtsprozent Schutzkolloid auf.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Schichten und insbesondere die Leuchtschicht bezogen auf ihr Trockengewicht maximal 0,1 Gewichtsprozent Wasser enthalten.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Leuchtelement bezogen auf das Trockengewicht maximal 0,05 Gewichtsprozent organische Lösungsmittel mit Ausnahme von Ethanol enthält.
Die Leuchtschicht ist vorzugsweise auf einem Träger angeordnet. Dieser Träger sollte flexibel sein und er kann auch ein Textil sein. Insbesondere bei der Verwendung von Textilien als Träger ist es vorteilhaft, wenn der Träger eine Schicht mit einem thermoplastischen Polyurethan aufweist. Diese Schicht ist vorzugsweise wasserverdünnbar.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Leuchtschicht eine Dicke von weniger als 40 μm aufweist.
Das Leuchtelement kann eine wasser- oder alkohollösliche, transparente, leitfähige Frontelektrode aufweisen. Diese Frontelektrodenschicht sollte vorzugsweise eine Dicke von weniger als 20 μm aufweisen.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Leuchtelementes beinhaltet den Verfahrensschritt, dass ein Teil der Schichten und insbesondere die Leuchtschicht in einem Gussverfahren hergestellt werden. Vorzugsweise werden die gesamte Leuchtschicht und die Rückelektrodenschicht jeweils als einzelne Schicht oder in Form von mehreren Schichten in einem Gussverfahren auf einen Träger aufgebracht. Die Leuchtschicht und die Rückelektrodenschicht können aber auch mit einer Rakel auf einen Träger bzw. eine andere Schicht aufgebracht werden.
Derartige Leuchtelemente eignen sich als Zelt- oder Fahrzeugplane und können auch als Innenverkleidung eines Fahrzeugs Verwendung finden.
Ein beispielhaftes Rezept zur Herstellung einer Lösung für den Guss einer Leuchtpigmentschicht besteht aus den folgenden Substanzen: 4,16 g/m² Photogelatine, 19,02 g/m² destilliertes Wasser und 11,83 g/m² Leuchtpigment GTP GG44.
Die Photogelatine wird in destilliertes Wasser bei 20°C eingerührt. Das Gemisch muss 1 h quellen.
Bei 45°C wird das Gelatine-Wassergemisch langsam digeriert bis die Gelatine vollständig geschmolzen ist.
Das Leuchtpigment wird 20 min vor Beguss der wässrigen Gelatinelösung zugesetzt und die Dispersion 15 min digeriert. Es schießt sich eine Ultraschallentgasung von 5 min an.
Die Dispersion wird mit einem Nassauftrag von 25 μm per Rakel-, Rollen- oder Kaskadenguss auf den substrierten Träger aufgebracht. Die Trocknungszeit beträgt ca. 30 min bei 40°C.
Diese Leuchtschicht ist nur ein Teil eines Leuchtelementes, das üblicherweise aus Haftschicht, Frontelektrodenschicht, Leuchtpigmentschicht, Dielektrikum und Rückelektrodenschicht besteht.
Das folgende Ausführungsbeispiel zeigt nur beispielhaft eine Möglichkeit zur Herstellung eines besonders bevorzugten Leuchtelementes:
Ein wasserbasiertes Leuchtelement wird hergestellt, in dem auf eine Polyesterunterlage (Hersteller: Agfa Gevaert N. V., Dicke: 125 μm, Handelsname Astera 125, einseitig substriert) nacheinander folgende Schichten aufgebracht werden.

Die Aufträge der verwendeten Substanzen sind in g/m² angegeben. Die verwendeten Bausteine sind kommerziell erhältlich.

Produkt	Hersteller/Bezugsquelle
Gelatine, Imagel AP	Gelita
Proxel U5	Arch Chemicals, Inc.
Clevios SV4	Haeraeus
Leuchtpigment GG44	GT&P
CMC Carboxymethylcellulose	Evonik
Dynasylan F8815	Evonik
Tubicoat MEA	CHT R. Breitlich GmbH
Titandioxid	Agfa Gevaert N. V.
Ruß (Carbon Black)	Evonik Carbon Black GmbH
Aquatix 8421	BYK-Chemie GmbH

Die einzelnen Schichtbestandteile werden emulgiert oder dispergiert und in eine für wasserhaltige Gießlösungen verwendbare Zubereitung überführt. Es kommt ausschließlich demineralisiertes entkeimtes Wasser zum Einsatz. Die Konzentrationen der Lösungen hängen vom gewählten Auftragsverfahren ab und variieren in Abhängigkeit vom gewählten Nassauftrag. Die Gießlösungen werden mit einem dem Stand der Technik entsprechenden Auftragsverfahren aufgetragen.
Die im Folgenden angeführten Aufträge der Schichtbestandteile sind in g/m² angegeben. Die Werte in den geschweiften Klammern geben einen sinnvollen Mengenbereich an und die Werte in den eckigen Klammern bezeichnen Mengenbereiche für ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel. So werden in der Haftschicht 1,5 g/m² bis 3,2 g/m² Gelatine eingesetzt und besonders bevorzugt 1,8 g/m² bis 2,8 g/m².

Die Zusammensetzung der einzelnen Schichten und die Gesamtmengen einzelner Substanzen im gesamten Leuchtelement sind jeweils erfindungswesentlich, da es von besonderer Bedeutung ist, wie diese fünf übereinander liegenden Schichten zusammengesetzt werden und welche Mengen bei der Herstellung verwendet werden. Schicht 1 (Haftschicht)

Gelatine	{1,5[1,8–2,8]3,2}
1,2-Benzisothiazol-3(2H)-on	{0,003[0,005–0,008]0,015}
Polyethylacrylat	{0,15[0,18–0,28]0,32}
Natrium-2-[methyloleoylamino]ethan-1-sulfonat	{0,095[0,72–0,11]0,13}
Nonylphenol-polyethylenglykolether	{0,05[0,05–0,2]0,3}

Schicht 2 (Frontelektrode)

Clevios SV4	{18,0[19,0–28,0]36,0}
Nonylphenol-polyethylenglykolether	{0,10[0,12–0,18]0,20}

Schicht 3 (Leuchtpigmentschicht)

Gelatine	{1,0[1,2–3,2]3,4}
Leuchtpigment GG44	{10,0[16,0–24,0}28,0
Carboxymethylcellulose	{0,10[0,12–0,32]0,34}
Polyethylacrylat	{0,27[0,32–0,85]0,90}
Natrium-2-[methyloleoylamino]ethan-1-sulfonat	{0,11[0,13–0,33]0,35]
Dynasylan F8815	{0,01[0,02–0,25]0,26}

Schicht 4 (Dielektrikum)

Tubicoat MEA	{20,0[25,0–35,0]75,0}
Titandioxid	{0,50[0,60–10,0]30,0}
Gelatine	{0,60[0,60–0,80]1,5}

Schicht 5 (Rückelektrode)

Proxel U5	{0,01[0,02–0,08]0,16}
Gelatine	{4,0[5,0–9,0]9,2}
Ruß (Carbon Black)	{7,0[7,2–10,0]14,0}
Nonylphenol-polyethylenglykolether	{0,04[0,042–0,08]0,10}
Aquatix 8421	{15,0[17,0–23,0]25,0}

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/030701 A1 [0001]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Michael Braungart http://de.wikipedia.orglwiki/Michael_Braungart [0002]
http://www.brandeins.de/magazinlwieder-was-geschafft/abfall-ist-nahrung.html [0002]

Claims

Leuchtelement mit einer Leuchtschicht, die Elektrolumineszenzteilchen aufweist, und einer Rückelektrodenschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückelektrodenschicht Ruß aufweist.
Leuchtelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückelektrodenschicht ein in Wasser dispergierbares oder in Wasser lösliches Schutzkolloid aufweist.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht ein in Wasser dispergierbares oder in Wasser lösliches Schutzkolloid aufweist.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Leuchtschicht und Rückelektrodenschicht eine Isolierschicht angeordnet ist, die ein in Wasser dispergierbares oder in Wasser lösliches Schutzkolloid aufweist.
Leuchtelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das in Wasser dispergierbare oder in Wasser lösliche Schutzkolloid eine Viskosität von weniger als 400 mPas hat.
Leuchtelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzkolloid Gelatine aufweist.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückelektrodenschicht kein Schwermetall und insbesondere kein Silber und keine Silberverbindungen aufweist.
Leuchtelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement bezogen auf das Trockengewicht maximal 0,005 Gew.-% organische Lösungsmittel mit Ausnahme von Ethanol enthält.
Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es bei einem Biegeradius von 0,5 cm nicht bricht.
Leuchtelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es eine alkohollösliche, transparente, leitfähige Frontelektrodenschicht aufweist.
Leuchtelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontelektrodenschicht eine Dicke von weniger als 20 μm aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Leuchtelementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Leuchtschicht in einem Gussverfahren hergestellt wird.