DE202009006379U1

DE202009006379U1 - Nachleuchtende Filamente

Info

Publication number: DE202009006379U1
Application number: DE200920006379
Authority: DE
Original assignee: Teijin Monofilament Germany GmbH
Current assignee: Teijin Monofilament Germany GmbH
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2019-05-01
Also published as: DE102009036638A1

Abstract

Nachleuchtende Filamente aus schmelzgesponnenen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 15 Gew.-% bis 35 Gew.-%, an phosphoreszierenden, mit Erdalkalisalzen dotierte Aluminate enthalten, deren größte Kristallitdimension im Mittel nicht größer als 6 μm ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf die Zusammensetzung und Verwendung von synthetischen, nachleuchtenden Filamenten.
Stand der Technik
Nachleuchtende polymere Körper, z. B. aus Spritzgußteilen, sind dem Fachmann bekannt. Die Leuchtdauer wird in erster Linie durch Zudosierung sogenannter „phosphoreszierender Stoffe” erzielt.
Weißer Phosphor selbst ist zwar nachleuchtend, jedoch handelt es sich bei dieser Leuchterscheinung um die chemische Umwandlung von Phosphor mit Luftsauerstoff (Chemolumineszenz).
Bei der „echten” Lumineszenz handelt es sich um einen Vorgang, bei dem Elektronen durch Bestrahlung mit sichtbarem Licht oder UV-Licht in ein höheres Energieniveau gehoben werden. Nach Ende der Bestrahlung fallen die Elektronen wieder in ein niedrigeres Energieniveau zurück, wobei sie die Energiedifferenz als Strahlung abgeben. Je nach physikalischem Mechanismus kann dieser Übergang spontan erfolgen, d. h. innerhalb eines Bruchteils von Sekunden – man spricht dann von Fluoreszenz. Ein anderer Übergang führt zunächst zu einem metastabilen Zustand und geht dann in den Grundzustand unter Aussendung der Strahlung zurück. Dieser „behinderte” Energieübergang kann von Sekunden bis zu vielen Stunden betragen und wird als Phosphoreszenz bezeichnet. Sowohl Fluoreszenz als auch Phosphoreszenz sind reversible Vorgänge im Gegensatz zur Chemolumineszenz.
Die Fluoreszenz, also das kurzzeitige Nachleuchten bei Bestrahlung, wird in der Praxis gern als optischer Aufheller benutzt. Fluoreszierende Stoffe werden in Polymere eingearbeitet, mittels Schmelzspinnen zu Fasern oder Filamenten umgeformt und zu textilen Flächen weiterverarbeitet. Bei Bestrahlung mit „Schwarzlicht” (UV-Licht) scheinen diese Stoffe im Dunkeln zu Leuchten. Diese Erscheinung wird als Effekt z. B. in Diskotheken benutzt. Wird die UV-Bestrahlung abgeschaltet ist der Effekt „sofort” weg.
Im Gegensatz dazu werden phosphoreszierende Stoffe z. B. bei Fluchtwegmarkierungen oder Notausgangsschildern verwendet. Nach Bestrahlung leuchten sie meist mehrere Stunden nach und ermöglichen die Orientierung im Dunkeln. Phosphoreszierende Stoffe erhält man z. B. aus Kristallen, die durch Metallsalze gebildet und mit Schwermetallen dotiert werden, etwa Zinksulfid mit geringen Mengen Salzen von Schwermetallen. In anderen Ausführungsformen werden Aluminate verwendet, die mit Erdalkalisalzen dotiert einen Photolumineszenzeffekt aufweisen. Entsprechende Zusammensetzungen werden beispielsweise in der EP 622 440 A1 , der DE 199 59 519 A1 und der JP 2007306831 AA beschrieben.
Der Nachteil dieser Kristalle ist ihre relative Größe. In Spritzgußkörpern, dickeren Folien und auf Folien aufgepressten Pasten spielt dies keine Rolle. Ein Schmelzspinnen zu feinen Filamenten ist dagegen kaum möglich, da die Kristalle Abmessungen in der Größenordnung des Durchmessers der Filamente haben und zu Fadenbrüchen führen. Bei dickeren Filamenten (Durchmesser ≥ 100 μm) ist ein Verspinnen zwar möglich, die großen Kristallite führen aber zu einer sehr rauen, abrasiven Oberfläche. Solche Filamente können meist nur mit einer zusätzlichen, transparenten Schutzschicht verwendet werden. Dadurch wird der Durchmesser nochmals erhöht.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, Filamente mit geringen Durchmessern ohne abrasive Oberflächen und ohne zusätzliche transparente Schutzschichten herzustellen.
Gelöst wird die Aufgabe durch Verwendung von Aluminaten, die mit Erdalkalisalzen dotiert sind und von deren Kristalliten nur diejenigen verwendet werden, deren größte Abmessung im Mittel nicht mehr als 5 μm beträgt. Diese Teilchen sind für die Herstellung von nachleuchtenden Mono- oder Multifilamenten geeignet. Trotz der ausgeprägten Kristallstruktur führen diese Kristallite nicht zu rauen Oberflächen der Filamente. Die so gewonnenen Filamente sind nicht abrasiv und können auch ohne Schutzhülle zu textilen Flächengebilden verarbeitet werden.
Beispiel:
Angeboten werden die Teilchen unter der Bezeichnung NLP phosphorescent Pigment Yellow Green mit einer Teilchengröße von 5 μm D50 des Herstellers Next Generation B. V., Hannemanstraat 204, 2526 VK Den Haag/Niederlande. Die Firma Lifocolor Farben GmbH & Co KG, Reundorfer Str. 18, 96215 Lichtenfels/Deutschland, hat für die Erfinder hieraus ein Compound auf Basis PBT hergestellt, Bezeichnung: LIFOCOMP-HL 3026 PBT/Neon. Das Compound enthält zu 20 Gew-% phosphoreszierende Kristalle.
Das Compound wurde auf bekannte Weise schmelzextrudiert, mittels einer Zahnradpumpe in ein beheiztes Spinnpack gepresst, durch Feinbohrungen schmelzgesponnen, mehrfach unter Wärmeeinwirkung verstreckt und einzeln auf Scheibenspulen aufgespult. Der Herstellprozess für Filamente ist Stand der Technik, so dass hierauf nicht näher eingegangen werden muss.
Die Filamente haben einen Durchmesser von ca. 200 μm und tragen die interne Bezeichnung 0,20 mm 910B V8385 phosphoreszierend. Das Kraft-Dehnungs-Diagramm, die Schrumpfkraft-Temperatur-Kurve und die Längenänderungs-Temperaturkurve sind als Abbildungen beigefügt.
Die Abrasivität wird durch den „Metallstegtest” beurteilt: Das Filament wird unter einer Vorspannung von 0,5 cN/tex über ein Kupferrohr von 10 mm Durchmesser geführt (90°-Umschlingung). Das andere Ende wird in einer Klemme fixiert. Die Klemme mit dem Filament wird über eine Mechanik vor- und zurück bewegt (50 mm Hub). Nach 1000 Zyklen wird der Einschnitt ins Metallrohr optisch mit einem Mikroskop ausgemessen:

Referenz-Filament 0,20 mm PBT mit ZnS: Einschnitttiefe ca. 0,15 mm

0,20 mm 910 B V8385 phosphoreszierend: Einschnitttiefe < 0,02 mm
Auch haptisch ist das erfindungsgemäße Filament wesentlich glatter als das raue Referenzmuster, das als PBT-Filament mit 0,20 mm und einem klassischen Zinksulfid als Leuchtmittel zum Vergleich diente.
Ergebnis der lichttechnischen Vermessung des Musters 0,20 mm 910B V8385 phosphoreszierend nach DIN 67510 Teil 1:

Leuchtdichte nach 10 min Abklingdauer: 32 mcd/m²

Leuchtdichte nach 60 min Abklingdauer: 4 mcd/m²

Abklingdauer bis zur Restleuchtdichte von 0,3 mcd/m²: 494 min
Verwendet wird das erfindungsgemäße Filament als nachleuchtender Faden in Warnwesten, als Markierfaden in Schutzbekleidung (Radfahrer, Fußgänger, Bauarbeiter, Mitglieder von Hilfsdiensten, etc.) sowie in modischen Effektstoffen. Technische Daten – 0,20 mm Time 910B phosphoreszierend – V8385

Ist-werte

Durchmesser (μm) 194 (189–204)

Titer (dtex) 393

Feinheitsfestigkeit (cN/tex) 11,3

Festigkeit (N) 4,6

Bruchdehnung (%) 9

Thermoschrumpf bei 160°C (%) 12,3
KD-Diagramm
Schrumpfkraft-Temperatur-Mittelwertkurve
Längenänderungs-Temperatur-Kurve
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

- EP 622440 A1 [0006]
- DE 19959519 A1 [0006]
- JP 2007306831 AA [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN 67510 [0015]

Claims

Nachleuchtende Filamente aus schmelzgesponnenen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, dass sie 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 15 Gew.-% bis 35 Gew.-%, an phosphoreszierenden, mit Erdalkalisalzen dotierte Aluminate enthalten, deren größte Kristallitdimension im Mittel nicht größer als 6 μm ist.
Nachleuchtende Filamente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die phosphoreszierenden, mit Erdalkalisalzen dotierten Aluminate eine maximale Kristallitdimension zwischen 50 nm und 5 μm besitzen.
Nachleuchtende Filamente nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzspinnbaren Polymere aus der Gruppe der Polyester, Polyamide oder Polyolefine stammen.
Nachleuchtende Filamente nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachleuchtende Filamente einen Durchmesser von ≥ 10 μm oder eine Querschnittsfläche haben, die einem runden Durchmesser von ≥ 10 μm aus der gleichen Materialzusammensetzung entspricht.
Nachleuchtende Filamente nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen nicht runden Querschnitt aufweisen, insbesondere ein regelmäßiges n-Eck mit n ≥ 3 oder einen Punkt- oder achsensymmetrischen Querschnitt.
Nachleuchtende Filamente nach den Ansprüchen 1 bis 5, die in Geweben, Gewirken, Gelegen, Gestricken oder Geflechten eingesetzt und in Anwendungsbereichen verwendet werden, in denen nach Einstrahlung von sichtbarem Licht oder UV-Licht nach DIN 67510 Teil 1 die Nachleuchtdichte nach 10 Minuten mindestens noch 30 mcd/m², nach 60 Minuten mindestens noch 3 mcd/m² und die Abklingdauer bis zu einer Restlichtdichte von 0,3 mcd/m² mindestens 400 Minuten beträgt.
Eine textile Fläche nach Anspruch 6, die insbesondere in Sicherheitsbekleidungen verwendet wird.
Eine textile Fläche nach Anspruch 6, die für Dekorationszwecke verwendet wird.