ES2320807T3 - Articulo fluorescente que tiene multiples capas. - Google Patents
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Abstract
Artículo fluorescente que comprende: una película inferior de color fluorescente que incluye un primer colorante fluorescente en una matriz inferior de polímero; y una película superior de color fluorescente proporcionada sobre la película inferior, incluyendo la película superior un segundo colorante fluorescente en una matriz superior de polímero, bloqueando el segundo colorante fluorescente al menos parcialmente la luz en un primer intervalo de longitud de onda al tiempo que permite la transmisión de una cantidad de luz en un segundo intervalo de longitud de onda eficaz para hacer que fluorezca el primer colorante fluorescente.
Description
Artículo fluorescente que tiene múltiples
capas.
\global\parskip0.930000\baselineskip
La presente invención reivindica la prioridad de
la solicitud de patente provisional estadounidense número
60/730.616, presentada el 27 de octubre de 2005, que se incorpora en su totalidad en el presente documento por referencia.
60/730.616, presentada el 27 de octubre de 2005, que se incorpora en su totalidad en el presente documento por referencia.
La presente invención se refiere a un artículo
fluorescente, y, más particularmente, a un artículo
retrorreflectante fluorescente que comprende múltiples capas
fluorescentes.
Pueden usarse artículos que incorporan
colorantes fluorescentes en matrices poliméricas para diversas
aplicaciones que incluyen señalización, marcado de vehículos,
marcas sobre el pavimento y otras aplicaciones en las que se desea
alta visibilidad, tales como difusión de información, visibilidad,
señalización visual y rápida detección. El aspecto
extraordinariamente brillante de los materiales fluorescentes es lo
que proporciona esta visibilidad potenciada, que se manifiesta
especialmente al amanecer y al anochecer.
Colorantes fluorescentes que pueden usarse
potencialmente en la señalización exterior pueden tener mala
estabilidad frente a la luz UV y pueden perder intensidad tras la
exposición a ciertas longitudes de onda de luz visible. Esto puede
degradar potencialmente la durabilidad en el exterior a largo plazo
de la señalización. Puede proporcionarse una capa de
apantallamiento de luz UV sobre una capa de matriz de polímero
fluorescente de base para atenuar la exposición a luz UV y
potenciar la durabilidad en el exterior. La capa de apantallamiento
de luz UV puede prepararse disolviendo compuestos que absorben luz
UV en una matriz de polímero transparente. La patente estadounidense
número 5.387.458 y la publicación de patente japonesa número
2-16042 (solicitud número 63-165914)
dan a conocer artículos fluorescentes que consisten en una capa de
pantalla frente a la luz ultravioleta dispuesta en frente de una
capa de color fluorescente. La capa de pantalla contiene compuestos
absorbentes de UV que absorben un intervalo definido de luz UV (por
ejemplo, longitud de onda de aproximadamente 290 nm a
aproximadamente 400 nm). Sin embargo, la capa de pantalla no
bloquea sustancialmente la luz visible que puede hacer que los
colorantes fluorescentes en la matriz de polímero pierdan
sustancialmente la intensidad.
Hasta el momento, sólo están disponibles
colorantes fluorescentes en una gama limitada de tonos. Por ejemplo,
están disponibles comercialmente colorantes fluorescentes en tonos,
tales como rojo fluorescente, naranja fluorescente, rosa
fluorescente y verde amarillento fluorescente. No está disponible
fácilmente un amarillo fluorescente que cumple los requisitos de
cromaticidad de la Commission Internationale de l'eclairage
(CIE, Comisión Internacional de Iluminación) y la Federal Highway
Administration (FHWA, Administración Federal de Carreteras).
La presente invención se refiere a un artículo
fluorescente que incluye una película inferior de color fluorescente
y una película superior de color fluorescente, que se proporciona
sobre la película inferior de color fluorescente. La película
inferior de color fluorescente incluye un primer colorante
fluorescente en una matriz inferior de polímero. La película
superior de color fluorescente incluye un segundo colorante
fluorescente en una matriz superior de polímero. El segundo
colorante fluorescente en la película superior bloquea al menos
parcialmente la luz en un primer intervalo de longitud de onda al
tiempo que permite la transmisión de una cantidad de luz en un
segundo intervalo de longitud de onda eficaz para hacer que
fluorezca el primer colorante fluorescente.
En un aspecto de la invención, la película
inferior puede tener una estabilidad de color fluorescente mayor
que la película superior.
En otro aspecto de la invención, el primer
colorante fluorescente puede tener una primera química y el segundo
colorante fluorescente puede tener una segunda química diferente de
la primera química. La segunda química del segundo colorante
fluorescente es sustancialmente más compatible con la matriz
superior de polímero que la primera química del primer colorante
fluorescente.
En un aspecto adicional de la invención, el
segundo colorante fluorescente puede bloquear sustancialmente la
luz visible desde aproximadamente 450 nm hasta aproximadamente 540
nm y permitir la transmisión sustancial de luz visible con una
longitud de onda mayor de aproximadamente 540 nm. La cantidad de luz
visible que se bloquea por el segundo colorante fluorescente puede
ser eficaz para atenuar al menos parcialmente la degradación de la
película inferior de color fluorescente.
En otro aspecto de la invención, el artículo
fluorescente puede comprender además elementos retrorreflectantes.
Los elementos retrorreflectantes pueden formarse en una superficie
de la película inferior de color fluorescente opuesta a la película
superior de color fluorescente.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Aún en otro aspecto de la invención, el artículo
fluorescente puede comprender una capa de tapa que puede recubrir
la película superior de color fluorescente.
Un aspecto adicional de la invención se refiere
a un artículo retrorreflectante amarillo fluorescente que incluye
una película inferior verde amarillento fluorescente y una película
superior naranja fluorescente proporcionada sobre la película
inferior verde amarillento fluorescente. La película inferior verde
amarillento fluorescente incluye al menos un tinte fluorescente
disuelto dentro de una matriz inferior de polímero. La matriz
inferior de polímero puede incluir un policarbonato. La película
superior naranja fluorescente incluye al menos un tinte
fluorescente disuelto dentro de una matriz superior de polímero. La
matriz superior de polímero puede incluir una resina acrílica.
La coloración verde amarillento fluorescente de
la película inferior verde amarillento fluorescente puede
proporcionarse por un tinte fluorescente que comprende al menos un
tinte fluorescente de tono verde amarillento seleccionado del grupo
que consiste en benzotiazina, tioxanteno y benzoxanteno. La
coloración naranja fluorescente de la película superior naranja
fluorescente puede proporcionarse por un tinte fluorescente que
comprende al menos uno de un tinte fluorescente de tono anaranjado
y/o un tinte de perileno de tono rojizo.
Las anteriores y otras realizaciones resultarán
evidentes para los expertos en la técnica tras la lectura de la
siguiente descripción con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 ilustra una vista en sección
transversal de un laminado fluorescente que tiene múltiples capas
de película coloreadas según un aspecto de la invención.
La figura 2 ilustra un gráfico de la transmisión
de luz como una función de longitud de onda para una película
acrílica naranja fluorescente.
La figura 3 ilustra una vista en sección
transversal de un laminado fluorescente que tiene múltiples capas
de película coloreadas sobre elementos retrorreflectantes
microprismáticos transparentes según otro aspecto de la
invención.
La figura 4 ilustra una vista en sección
transversal de un laminado fluorescente que tiene múltiples capas
de película y que incluye una capa protectora suplementaria externa
según otro aspecto de la invención.
La figura 5 ilustra una vista en sección
transversal de un material de laminado retrorreflectante con lentes
encerradas en el que el laminado fluorescente que tiene múltiples
capas de película está dispuesto sobre una estructura con lentes
encerradas según otro aspecto de la invención.
La figura 6 es una ilustración en sección
transversal de un material de laminado retrorreflectante con lentes
encapsuladas en el que el laminado fluorescente que tiene múltiples
capas de película está dispuesto sobre una estructura con lentes
encapsuladas según otro aspecto de la invención.
La figura 7 es un gráfico de valores de
cromaticidad de color "x" e "y" en cuanto al Sistema
Colorimétrico Estándar de la CIE 1931 para estructuras de película
con respecto a valores amarillo fluorescente objetivo según un
aspecto de la invención.
La figura 8 es un gráfico de valores de
cromaticidad de color "x" e "y" en cuanto al Sistema
Colorimétrico Estándar de la CIE 1931 para estructuras de película
con respecto a valores amarillo fluorescente objetivo según otro
aspecto de la invención.
La presente invención se refiere a un artículo
fluorescente, tal como un laminado retrorreflectante fluorescente,
que incluye múltiples capas de película (o laminado), que
proporcionan estabilidad frente a la luz superior y parámetros de
coloración fluorescente objetivo. En los dibujos se ilustran
diversas realizaciones de la invención. En cada caso, se combina
una película superior de color fluorescente que tiene una primera
coloración con una película inferior de color fluorescente que
tiene una segunda coloración diferente a la primera coloración para
proporcionar una película o laminado de color fluorescente con una
coloración objetivo y estabilidad del color fluorescente superior
tras la exposición exterior prolongada.
Si se desean propiedades retrorreflectantes,
pueden concebirse en el artículo elementos retrorreflectantes
comúnmente usados en la industria de laminados retrorreflectantes,
tales como microesferas de vidrio o elementos triédricos
microprismáticos. Cuando se fabrica un artículo fluorescente
retrorreflectante, por ejemplo, para dar una señal de carretera, la
luz de los faros de los vehículos que se aproximan entra en el
artículo fluorescente de múltiples capas, a través de la cara
delantera del mismo, las películas superior e inferior de color
fluorescente, hasta los elementos retrorreflectantes y se
retrorrefleja de nuevo hacia el conductor del vehículo.
La figura 1 ilustra un laminado 10
retrorreflectante fluorescente de múltiples capas según un aspecto
de la invención. El laminado 10 retrorreflectante fluorescente
puede ser un laminado retroreflectante amarillo fluorescente que se
usa en aplicaciones, tales como señalización, marcado de vehículos,
marcas sobre el pavimento y otras aplicaciones en las que se desea
alta visibilidad. Por amarillo fluorescente se quiere decir un color
que se encuentra dentro de la zona definida por cuatro conjuntos de
coordenadas de cromaticidad de la Commission Internationale de
l'eclairage (CIE): (x=0,479, y=0,520), (x=0,446, y=0,483), (x=0,512,
y=0,421) y (x=0,557, y=0,442). Cualquier color que tiene
coordenadas de cromaticidad que se encuentran dentro de la zona
definida por estos cuatro conjuntos de coordenadas de cromaticidad
se define como "amarillo fluorescente" en el sistema de la
CIE.
El laminado 10 retrorreflectante fluorescente
incluye una película 12 inferior de color fluorescente, una
película 14 superior de color fluorescente y una pluralidad de
elementos 16 retrorreflectantes. Por "superior" e
"inferior" se quiere decir la posición de las películas con
respecto a la luz incidente en el laminado 10 retrorreflectante
fluorescente. La película 14 superior de color fluorescente se
proporciona sobre la película 12 inferior de color fluorescente de
modo que la luz incidente en el laminado 10 retrorreflectante
fluorescente pasa a través de la película 14 superior de color
fluorescente antes de pasar a través de la película 12 inferior de
color fluorescente.
Los elementos 16 retrorreflectantes pueden
incorporarse en una superficie 20 de la película 12 inferior de
color fluorescente que es opuesta a, y está lateralmente desplazada
de, una superficie 22 de la película 12 inferior de color
fluorescente sobre la que está dispuesta la película 14 superior de
color fluorescente. Ejemplos de elementos 16 retrorreflectantes que
se usan incluyen esferas y elementos cúbicos microprismáticos, tal
como se describen en la patente estadounidense número 4.588.258 y la
patente estadounidense número 4.775.219, incorporadas en su
totalidad en el presente documento por referencia. Estas
construcciones prismáticas pueden fabricarse según procedimientos
de construcción prismática dados a conocer, por ejemplo, en la
patente estadounidense número 3.810.804, la patente estadounidense
número 4.486.363 y la patente estadounidense número 4.601.861,
incorporadas en su totalidad en el presente documento por
referencia. Se apreciará que puede usarse cualquier procedimiento y
equipo para incorporar los elementos retrorreflectantes
microprismáticos en, o de otro modo proporcionarlos sobre, la
película 12 inferior de color fluorescente.
La característica retrorreflectante
proporcionada por los elementos 16 retrorreflectantes se ilustra
mediante el modelo de luz por flechas mostrado en la figura 1. Para
simplificar la ilustración, sólo se ilustran dos dimensiones de
esta reflexión tridimensional. Este modelo de luz simplificado
muestra un haz incidente reflejado dos veces por el laminado 10
retrorreflectante fluorescente para proporcionar un haz reflejado
paralelo.
La película 12 inferior de color fluorescente
incluye una matriz inferior de polímero y un primer colorante
fluorescente (por ejemplo, pigmento y/o tinte) que se proporciona
(por ejemplo, se dispersa o se disuelve) en la matriz inferior de
polímero. La película 14 superior de color fluorescente incluye una
matriz superior de polímero y un segundo colorante fluorescente
(por ejemplo, pigmento y/o tinte) que se proporciona (por ejemplo,
se dispersa o se disuelve) en la matriz superior de polímero. El
primer colorante fluorescente y el segundo colorante fluorescente
proporcionan coloración fluorescente, respectivamente, a la película
12 inferior de color fluorescente y a la película 14 superior de
color fluorescente.
El primer colorante fluorescente y el segundo
colorante fluorescente incorporados respectivamente en la matriz
inferior de polímero y la matriz superior de polímero son diferentes
para proporcionar un laminado (o película) fluorescente de
múltiples capas, que muestra el color fluorescente necesario para
una aplicación particular sin tener que colocar físicamente los
colorantes fluorescentes en la misma matriz de polímero. Con los
respectivos colorantes fluorescentes dentro de matrices de polímero
separadas se elimina cualquier interacción negativa que se
esperaría de otro modo debido a la combinación de dos colorantes
fluorescentes (por ejemplo, tintes fluorescentes) entre sí. La
combinación de la película 14 superior de color fluorescente y la
película 12 inferior de color fluorescente según la invención
proporciona un artículo 10 de laminado fluorescente estable frente
a la luz superior con un color fluorescente, tal como amarillo
fluorescente, que puede adaptarse para que varíe desde colores
fluorescentes comúnmente disponibles a partir de fabricantes de
colorantes fluorescentes (por ejemplo, tinte fluorescente), lo que
cada película individual sola no puede lograr.
Según un aspecto de la invención, la película 12
inferior de color fluorescente puede tener una coloración verde
amarillento fluorescente que se proporciona por al menos un tinte
verde amarillento fluorescente que está disuelto en la matriz
inferior de polímero. El tinte verde amarillento fluorescente puede
tener una primera química que se proporciona por al menos un tinte
fluorescente seleccionado del grupo que consiste en tinte de
benzotiazina, tinte de benzoxanteno, tinte de tioxanteno y
combinaciones de los mismas.
Tintes verde amarillento fluorescentes a modo de
ejemplo incluyen los disponibles con los nombres comerciales
"Huron Yellow" y "Lumofast Yellow" de DayGlo Color
Corporation, Cleveland, OH. Se incluyen "Huron Yellow
D-417" y "Lumofast Yellow
D-150". Pueden existir múltiples versiones.
Cuando se incluyen dentro de la matriz inferior de polímero de la
película 12 inferior fluorescente según la invención, un tinte
fluorescente de este tipo proporciona una luminosidad diurna
excelente.
Los tintes verde amarillento fluorescentes
pueden incluirse en la matriz inferior de polímero en un intervalo
de aproximadamente el 0,02 a aproximadamente el 1,5 por ciento en
peso (por ejemplo, entre aproximadamente el 0,03 y aproximadamente
el 1,3 por ciento en peso) basándose en el peso total de la
formulación de la matriz. La carga de peso del tinte fluorescente
dependerá del espesor de la película 12 inferior de color
fluorescente y de la intensidad de color deseada para un uso final
particular. Por ejemplo, los artículos retrorreflectantes requieren
generalmente que este tinte fluorescente debe tener transparencia
suficiente de manera que la función retrorreflectante del artículo
no se vea alterada significativamente.
La película 14 superior de color fluorescente
puede tener una coloración naranja fluorescente que se proporciona
por al menos un tinte naranja fluorescente o una combinación de
tintes naranja fluorescente y/o rojo fluorescente que están
disueltos en la matriz superior de polímero. El tinte naranja
fluorescente y/o los tintes rojo fluorescentes pueden comprender un
tinte fluorescente con una segunda química que es diferente de la
química del primer tinte fluorescente (es decir, la primera
química) y que es más compatible con la matriz superior de polímero
que un tinte fluorescente que tiene la primera química. Por más
compatible, se quiere decir que un tinte fluorescente que tiene una
segunda química tiene una durabilidad (o estabilidad) frente a la
luz visible y UV mayor (por ejemplo, menos propensa a perder
intensidad cuando se expone a luz visible y UV) cuando se
proporciona en la matriz superior que un tinte fluorescente con una
primera química.
El tinte fluorescente con la segunda química
puede incluir al menos un tinte de perileno, tal como un tinte de
perilenoimida. Tintes de perileno a modo de ejemplo están
disponibles de BASF (Rennselaer, NY) con el nombre comercial
"Lumogen". Ejemplos incluyen "Lumogen F Orange 240" y
"Lumogen F Red 300".
Los tintes naranja fluorescente y/o rojo
fluorescente pueden incluirse en la matriz 14 superior de polímero
en un intervalo de aproximadamente el 0,005 a aproximadamente el 1,5
por ciento en peso (por ejemplo, entre aproximadamente el 0,007 y
aproximadamente el 1,3 por ciento en peso) basándose en el peso
total de la formulación de matriz. La carga de peso de los tintes
naranja fluorescente y/o rojo fluorescente dependerá del espesor de
la película 14 superior naranja fluorescente y la intensidad de
color deseada para un uso final particular.
De manera ventajosa, el tinte naranja
fluorescente y/o la combinación de tintes naranja fluorescente y
rojo fluorescente usados en la película 14 superior naranja
fluorescente puede atenuar la degradación (y/o la pérdida de
intensidad) de la película 12 verde amarillento fluorescente. El
tinte naranja fluorescente y/o la combinación de tintes naranja
fluorescente y rojo fluorescente usados en la película 14 superior
naranja fluorescente puede absorber o bloquear al menos
parcialmente luz visible en un primer intervalo de longitud de onda
que puede producir potencialmente la degradación de la película
verde amarillento fluorescente al tiempo que permite la transmisión
de una cantidad de luz visible en un segundo intervalo de longitud
de onda eficaz para hacer que fluorezca el tinte verde amarillento
fluorescente.
Por ejemplo, la figura 2 es un gráfico 100 que
ilustra la transmisión de luz de una película naranja fluorescente
a modo de ejemplo que puede usarse como película 14 superior naranja
fluorescente según un aspecto de la presente invención. La película
naranja fluorescente absorbe (o bloquea) sustancialmente luz visible
desde una longitud de onda de aproximadamente 450 nm hasta
aproximadamente 540 nm al tiempo que permite la transmisión de luz
con una longitud de onda mayor de aproximadamente 540 nm. Esto puede
atenuar la degradación de una película inferior verde amarillento
fluorescente que es sensible a la degradación mediante la luz
visible en el intervalo de 450 nm a aproximadamente 540 nm.
La combinación de tales tintes naranja
fluorescente y/o rojo fluorescente en la película 14 superior
naranja fluorescente y un tinte verde amarillento fluorescente en
la película 12 inferior amarillo fluorescente da como resultado
valores de cromaticidad y coloración, que se encuentran bien dentro
de las normas industriales para obtener laminados amarillo
fluorescentes.
La matriz inferior de polímero y la matriz
superior de polímero pueden comprender uno o más polímeros que
pueden ser fácilmente compatibles con, así como proporcionar
estabilidad a largo plazo frente a, los respectivos colorantes
fluorescentes empleados en cada matriz de polímero respectiva. Ya
que la matriz superior de polímero y la matriz inferior de polímero
pueden someterse a condición ambiental y/o luz diferente, pueden
tener diferentes composiciones para adaptarse a tales diferentes
condiciones. Por ejemplo, la matriz superior de polímero puede
formularse de modo que sea más duradera y/o resistente a la
intemperie que la matriz inferior de polímero. Además, ya que se
emplean diferentes colorantes fluorescentes que tienen,
respectivamente, diferentes químicas en la matriz superior de
polímero y la matriz inferior de polímero, los polímeros usados en
la matriz superior de polímero y la matriz inferior de polímero
pueden comprender diferentes polímeros.
En un aspecto de la invención, la matriz
superior de polímero puede comprender uno o más polímeros y puede
ser más resistente a la intemperie así como tener una estabilidad (o
durabilidad) frente a la luz visible y/o UV mayor que la matriz
inferior de polímero. A modo de ejemplo, la matriz superior de
polímero puede comprender una resina acrílica. La resina acrílica
puede incorporar fácilmente uno o más tintes de tono naranja
fluorescente y/o rojo fluorescente (por ejemplo, tintes naranja
fluorescente y/o rojo fluorescente de perilenoimida) y es muy
resistente a la intemperie en comparación con otros polímeros (por
ejemplo, policarbonato), que pueden emplearse en laminados
fluorescentes. Una resina acrílica a modo de ejemplo que responde a
estos objetivos es poli(metacrilato de metilo) (PMMA). Una
resina acrílica particular se vende con el nombre comercial
"PSR-9" de Arkema.
La matriz superior de polímero puede incluir
otros polímeros además o aparte de una resina acrílica. Estos otros
polímeros pueden incluir, por ejemplo, policarbarbonatos,
poliésteres, poliestirenos, copolímeros de
estireno-acrilonitrilos, poliuretanos,
poli(cloruros de vinilo), poliarilatos, tales como se dan a
conocer en la patente estadounidense número 6.514.594 (incorporada
en su totalidad en el presente documento por referencia), y
copolímeros y combinaciones de los mismos. Estos otros polímeros
cuando se usan en la matriz superior de polímero pueden formularse
con un estabilizador frente a la luz visible y/o UV que sea eficaz
para dotar a la matriz superior de polímero de una estabilidad
frente a la luz visible y/o UV potenciada en comparación con la
matriz inferior de polímero.
En otro aspecto de la invención, la matriz
inferior de polímero puede comprender uno o más polímeros y puede
tener una estabilidad de color fluorescente potenciada en
comparación con la matriz superior de polímero. A modo de ejemplo,
la matriz inferior de polímero puede comprender un polímero de
policarbonato, tal como policarbonato Makrolon 3108, que está
disponible comercialmente de Bayer Inc. Los policarbonatos
proporcionan una estabilidad de color fluorescente superior y
tienen un índice de refracción superior en comparación con otros
polímeros (por ejemplo, resinas acrílicas) empleadas normalmente en
laminados fluorescentes. El uso de un policarbonato en la matriz
inferior de polímero puede dotar a la película 12 inferior de color
fluorescente de un índice de refracción superior al de la película
14 superior de color fluorescente. Dotar a la película 12 inferior
de color fluorescente de un índice de refracción superior al de la
película 14 superior de color fluorescente puede dotar al laminado
10 retrorreflectante fluorescente de rendimiento óptico superior en
cuanto a la reflectividad a larga y corta distancia.
Adicionalmente, el policarbonato es un polímero
relativamente fuerte con resistencia al impacto excepcional y puede
incorporar fácilmente los elementos 16 retrorreflectantes, por
ejemplo cubos microprismáticos retrorreflectantes. Sin embargo, el
policarbonato no es tan duradero frente a la luz como una resina
acrílica. Usando un policarbonato como polímero de la matriz
inferior de polímero y una resina acrílica como polímero de la
matriz superior de polímero, el laminado 10 fluorescente resultante
combina la resistencia mecánica de policarbonato y la durabilidad
frente a la luz de un acrílico. Esto dota al laminado 10
fluorescente resultante de una durabilidad frente a la luz y una
resistencia al impacto mucho más fuerte que la que puede lograr por
si mismo el acrílico o policarbonato. Esta resistencia al impacto y
durabilidad frente a la luz es deseable para aplicaciones de
señalización exterior en las que rocas u otros objetos pueden
impactar en una cara de la señal al pasar los automóviles.
En un aspecto de la invención, cuando se
requiere un laminado retrorreflectante amarillo fluorescente para
usos particulares, tales como señales de aviso o de carreteras
extremadamente visibles, la película 12 inferior de color
fluorescente puede incluir una matriz de policarbonato y tener una
coloración verde amarillento fluorescente que se proporciona por un
tinte verde amarillento fluorescente de benzotiazina o de
benzoxanteno. La película 14 superior de color fluorescente puede
incluir una matriz acrílica y tener una coloración naranja que se
proporciona por un tinte naranja fluorescente y/o rojo fluorescente
de perilenoimida. Cuando se ensambla como un artículo individual,
puede proporcionarse un artículo de señalización amarillo
fluorescente sumamente duradero con cromaticidad necesaria.
Se apreciará que aunque la matriz inferior de
polímero puede emplear un policarbonato, pueden emplearse otros
polímeros. Por ejemplo, la matriz inferior de polímero puede incluir
polímeros acrílicos, poliarilatos, y copolímeros y combinaciones de
los mismos.
Opcionalmente, pueden incluirse otros
componentes de película fluorescente generalmente conocidos en una
cualquiera o en ambas de la matriz superior de polímero y la matriz
inferior de polímero. Estos otros componentes pueden incluir, por
ejemplo, absorbedores UV y estabilizadores frente a la luz de amina
impedida (HALS, hindered amine light stabilizers). Una o más
de una cualquiera o ambas pueden incluirse en cualquier matriz de
polímero dada. Se cree que la inclusión de los absorbedores UV en
las matrices de polímero puede ralentizar la degradación del
artículo de color fluorescente. Particularmente, se cree que
benzotriazoles, benzofenonas y oxalanilidas son absorbedores UV,
que pueden retrasar la pérdida de intensidad del artículo de color
fluorescente y potenciar la durabilidad fluorescente.
Pueden usarse absorbedores UV de benzotriazol
dentro de sistemas de matriz de policarbonato de color fluorescente,
particularmente en la película 12 inferior de color fluorescente de
los presentes artículos de múltiples capas. Absorbedores UV que
muestran buena compatibilidad con tintes de benzotiazina son útiles
cuando tales tintes se incorporan dentro de una matriz de polímero.
Los ejemplos de absorbedores de luz UV de benzotriazol disponibles
incluyen
2-(2H-benzotriazol-2-il)-4,6-bis-(1-metil-1-feniletil)fenol,
vendido con el nombre comercial "Tinuvin 234" por
Ciba-Geigy, y
2-(4,6-difenil-l,3,5-triazin-2-il)-5(hexil)oxifenol,
vendido comercialmente por Ciba-Geigy como
"Tinuvin 1577".
Ejemplos de absorbedores de luz UV de
benzofenona disponibles comercialmente incluyen
2-hidroxi-4-n-octoxibenzofenona
disponible comercialmente de Great Lakes Chemical Corporation con
el nombre comercial "Lowilite 22",
2,2-dihidroxi-4,4-dimetoxibenzofenona
disponible con el nombre comercial "Uvinul 3049" de BASF, y
2,2',2,4'-tetrahidroxibenzofenona disponible con el
nombre comercial "Uvinul 3050" de BASF. Se ha encontrado que
estos tipos de absorbedores UV de benzofenona son particularmente
útiles para una matriz acrílica de color fluorescente.
Expertos en la técnica reconocerán que existen
muchos otros absorbedores de luz UV y pueden ser adecuados para su
uso en la presente invención.
En general, se ha encontrado que los
estabilizadores frente a la luz de amina impedida (HALS) son útiles
para retrasar la pérdida de intensidad de tintes fluorescentes.
Compuestos HALS oligoméricos o poliméricos que tienen pesos
moleculares de aproximadamente 1500 y superiores proporcionan una
durabilidad de fluorescencia potenciada. Una combinación de
absorbedor UV y compuesto HALS generalmente ayuda a evitar
adicionalmente la pérdida de intensidad del color y potencia la
durabilidad de color. Ejemplos de compuestos HALS son compuestos de
amina impedida oligoméricos de Great Lakes Chemical con el nombre
comercial "Lowilite 62", o "Tinuvin 622" disponible de
Ciba-Geigy.
Los compuestos HALS pueden incluir, por ejemplo:
polímero de succinato de dimetilo con
4-hidroxi-2,2,6,6-tetrametil-1-piperidinetanol,
disponible comercialmente de Ciba Specialty Additives como
"Tinuvin 622";
poli[[6-[(1,1,3,3,-tetrametilbutil)amino]-s-triazin-2,4-diil][[(2,2,6,6,-tetrametil-4-piperidil-)imino]hexametilen[(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)imino]]
disponible comercialmente de Ciba Specialty Additives con el nombre
comercial Chimassorb 944; "Tinuvin 791" que está disponible de
Ciba Specialty Additives y es una combinación de
poli[[6-1,1,3,3-tetrametilbutil)amino]-s-triazin-2,4-diil][[(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)imino]hexametilen[(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidil)]
imino]] y sebacato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinilo); y "Hostavin N30" disponible de Clariant. Los expertos en la técnica reconocerán que existen muchos otros estabilizadores frente a la luz de amina impedida y pueden ser adecuados para su uso en la presente invención.
imino]] y sebacato de bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinilo); y "Hostavin N30" disponible de Clariant. Los expertos en la técnica reconocerán que existen muchos otros estabilizadores frente a la luz de amina impedida y pueden ser adecuados para su uso en la presente invención.
El componente de polímero de la matriz superior
de polímero y la matriz inferior de polímero constituye un
porcentaje en peso sustancial de cada matriz de polímero. El
componente de polímero oscila entre aproximadamente el 90 y
aproximadamente el 99,99 por ciento en peso de la formulación que
constituye cada matriz de polímero, por ejemplo, entre
aproximadamente el 95 y aproximadamente el 99 por ciento en peso.
Cuando está presente, un absorbedor UV se proporciona a niveles de
entre aproximadamente el 0,1 y aproximadamente el 5 por ciento en
peso, por ejemplo, entre aproximadamente el 0,3 y aproximadamente el
3 por ciento en peso, basándose en el peso total de la formulación
de matriz de polímero. Cuando un componente HALS está presente,
puede proporcionarse a entre aproximadamente el 0,1 y
aproximadamente el 2 por ciento en peso, por ejemplo, entre
aproximadamente el 0,3 y aproximadamente el 1,5 por ciento en peso,
basándose en el peso total de la formulación que constituye cada
matriz de polímero.
El espesor de la película 14 superior de color
fluorescente y el espesor de la película 12 inferior de color
fluorescente pueden variar algo dependiendo del artículo
fluorescente particular que está preparándose. Normalmente, la
película 14 superior de color fluorescente puede tener un espesor de
entre aproximadamente 2 milipulgadas y aproximadamente 20
milipulgadas (de 0,05 mm a 0,5 mm), más normalmente entre
aproximadamente 3 milipulgadas y aproximadamente 10 milipulgadas
(de 0,075 mm a 0,25 mm). Una película 12 inferior de color
fluorescente típica tendrá un espesor de entre aproximadamente 2
milipulgadas y aproximadamente 20 milipulgadas (de 0,05 mm a 0,5
mm), más normalmente de entre aproximadamente 3 milipulgadas y
aproximadamente 10 milipulgadas (de 0,075 mm a 0,25 mm).
El laminado 10 retrorreflectante fluorescente
según la invención puede formarse laminando la película 12 inferior
de color fluorescente y la película 14 superior de color
fluorescente, tal como aplicando calor y/o presión usando un equipo
convencional. Dependiendo del uso particular del laminado
retrorreflectante fluorescente según la invención, pueden
proporcionarse capas de conexión opcionales entre la película 12
inferior de color fluorescente y la película 14 superior de color
fluorescente. También puede incluirse un adhesivo de laminación
hasta el grado que se considere necesario para una construcción
particular o las necesidades de uso final. Cualquier capa de
conexión o capas adhesivas de este tipo incluida así puede
seleccionarse de modo que no disminuya significativamente las
propiedades a las que se refiere el artículo de laminado
retrorreflectante fluorescente de múltiples capas según la
invención.
Opcionalmente, una superficie de una o más de
las películas 12 y 14 puede imprimirse previamente con marcas de
identificación deseadas de modo que una estructura de múltiples
capas o laminar acabada tiene las marcas de identificación deseadas
sobre una superficie interna, tal como se da a conocer en la patente
estadounidense número 5.213.872 y la patente estadounidense número
5.310.436, incorporadas en su totalidad en el presente documento por
referencia.
La figura 3 ilustra un laminado 120
retrorreflectante fluorescente de múltiples capas según otro aspecto
de la invención. El laminado 120 retrorreflectante fluorescente de
múltiples capas según este aspecto comprende una película 122
inferior de color fluorescente y una película 124 superior de color
fluorescente, similares a la película 12 inferior de color
fluorescente y a la película 14 superior de color fluorescente
ilustradas en la figura 1, así como una capa 126 retrorreflectante
que incluye una pluralidad de elementos 128 retrorreflectantes. La
capa 126 retrorreflectante puede prepararse de un polímero
transparente que es adecuado para grabar o formar elementos 128
retrorreflectantes, tales como triedros microprismáticos. Con esta
disposición, las múltiples capas de polímero fluorescente, es
decir, la película 122 inferior de color fluorescente y la película
124 superior de color fluorescente, no incluyen ningún elemento 128
retrorreflectante.
La característica retrorreflectante
proporcionada por los elementos 128 retrorreflectantes se ilustra
por el modelo de luz por flechas mostrado. Para simplificar la
ilustración, sólo se ilustran dos dimensiones de esta reflexión
tridimensional. Este modelo de luz simplificado muestra un haz
incidente reflejado dos veces por el laminado 120 retrorreflectante
fluorescente para proporcionar el haz reflejado paralelo.
La figura 4 muestra un laminado 150
retrorreflectante fluorescente según otro aspecto de la invención
similar al laminado 10 retrorreflectante fluorescente. El laminado
150 retrorreflectante fluorescente incluye una película 152
inferior de color fluorescente, una película 154 superior de color
fluorescente, una pluralidad de elementos 156 retrorreflectantes y
una capa 158 de tapa o cubierta. La capa 158 de tapa o cubierta
puede proporcionar potencialmente diversas funciones o propiedades
al laminado 150 retrorreflectante fluorescente. Estas funciones o
propiedades pueden incluir, por ejemplo, proporcionar
apantallamiento de UV para ralentizar la desintegración en polvo y
la formación de turbidez de polímeros (por ejemplo, policarbonato)
usados en el laminado 150 retrorreflectante fluorescente. Puede
proporcionarse apantallamiento de UV incluyendo un compuesto o unos
compuestos que absorbe(n) luz ultravioleta en la capa 158 de
tapa o cubierta. Alternativamente, puede proporcionarse
apantallamiento de UV incluyendo un polímero en la capa 158 de tapa
o cubierta, que es por sí mismo un absorbedor de luz ultravioleta.
Una matriz de poliarilato es adecuada a este respecto tal como se
hizo referencia anteriormente en el presente documento. La capa 158
de tapa o cubierta también puede usarse para potenciar resistencia
al rayado y protección frente a graffitis. Por ejemplo, la capa 158
de tapa o cubierta, puede comprender un polímero a base de silicona
con recubrimiento duro, tal como está disponible comercialmente de
GE Silicones, NY. Adicionalmente, la capa 158 de tapa o cubierta
puede seleccionarse para que tenga otras propiedades deseables para
la superficie frontal de una señal o similar, tal como resistencia
al rocío y/o facilidad de impresión.
El espesor de la capa 158 de tapa o cubierta
puede oscilar entre aproximadamente 1 milipulgada y aproximadamente
10 milipulgadas (de 0,025 mm a 0,25 mm). Por ejemplo, el espesor de
la capa de tapa o cubierta puede oscilar entre aproximadamente 2
milipulgadas y aproximadamente 5 milipulgadas (de 0,05 mm a 0,125
mm), y particularmente entre aproximadamente 2 milipulgadas y
aproximadamente 4 milipulgadas (de aproximadamente 0,05 mm a
aproximadamente 0,100 mm).
La figura 5 ilustra que un laminado
retrorreflectante fluorescente según la invención puede incorporarse
en un artículo 200 de laminado retrorreflectante con lentes
encerradas. El laminado retrorreflectante con lentes encerradas se
conoce bien en la técnica. Una enseñanza anterior a este respecto es
la patente estadounidense número 2.407.680, incorporada en su
totalidad en el presente documento por referencia, que da a conocer
lentes, tales como microesferas de vidrio incrustadas en una
estructura de laminado con una película de cubierta transparente,
plana. En la figura 5, las microesferas 202 están incrustadas en una
película 204 inferior de color fluorescente que se proporciona por
debajo de una película 206 superior de color fluorescente. Puede
proporcionarse una capa 210 reflectante especular (por ejemplo,
aluminio depositado a vacío) según la técnica conocida. La
naturaleza retrorreflectante de esta estructura con lentes
encerradas se ilustra mediante el recorrido del haz de luz por
flechas bidimensional simplificado que se muestra que pasa a través
de la película 206 superior de color fluorescente, la película 204
inferior de color fluorescente, hacia y a través de las microesferas
206 y vuelve.
También es posible laminar entre sí la película
206 superior de color fluorescente y la película 204 inferior de
color fluorescente y tener una capa adhesiva (no mostrada) que es
transparente para unir las microesferas 202 y la película 204
inferior de color fluorescente. En este caso, las microesferas 202
están incrustadas en el adhesivo al igual que la película 202
inferior de color fluorescente incrusta las partes superiores de las
microesferas en la figura 5.
La figura 6 ilustra cómo un laminado
retrorreflectante fluorescente según la presente invención puede
incorporarse en un artículo de laminado retrorreflectante con
lentes encapsuladas. El artículo 250 de laminado retrorreflectante
fluorescente incluye una película 252 inferior de color
fluorescente, una película 254 superior de color fluorescente. Una
monocapa de lentes 256, tales como microesferas de vidrio, está
incrustada al menos parcialmente en una capa 258 aglutinante. La
película 252 inferior de color fluorescente está sellada a la capa
aglutinante para sellar herméticamente las lentes 256. Las lentes
256 ilustradas tienen sus propias superficies 260 reflectantes para
proporcionar reflexión según el modelo indicado mediante el
recorrido de luz por flechas.
\vskip1.000000\baselineskip
Los siguientes ejemplos se proporcionan para
fines de ilustración y explicación. Las películas usadas en estos
ejemplos se prepararon usando una prensa extrusora de un solo
husillo de laboratorio Killion con tres zonas de calentamiento o
con el uso de una mezcladora Brabender. En el sistema de prensa
extrusora de un solo husillo se extruyó una mezcla de las resinas
de polímero indicadas, el tinte indicado y otros aditivos tales como
estabilizador frente a la luz UV y/o HALS para obtener una película
de aproximadamente 6 milipulgadas (0,15 mm) de espesor. Como
ejemplo, para la película de matriz acrílica, los ajustes de zona de
temperatura eran normalmente a 254ºC, 238ºFC y 226ºC. Para la
película de policarbonato, los ajustes de zona de temperatura eran
normalmente a 277ºC, 282ºC y 287ºC. La velocidad del husillo de
extrusión era de 27 rpm.
Cuando se usó la mezcladora, el equipo era una
mezcladora C. W. Brabender Plasti-Corder
Prep-Mixer (fabricada por C. W. Brabender
Instruments, Inc. de Hackensack, NJ). Se combinó el material a
través del mezclado en fundido de resinas de polímero y otros
componentes y entonces se convirtió en películas de aproximadamente
4 a aproximadamente 6 milipulgadas (aproximadamente 0,150 mm) usando
una prensa de placas calentadas. Las temperaturas de mezclado
estaban en el intervalo de entre aproximadamente 220ºC y
aproximadamente 270ºC, dependiendo de la resina de polímero
particular, y la velocidad de mezclado era de 100 rpm durante un
tiempo de mezclado de entre aproximadamente 3 y aproximadamente 6
minutos. Se laminaron entre sí las diferentes películas así
preparadas a aproximadamente 185ºC usando un laminador M de rodillos
calientes de Cheminstruments.
Tras preparar las muestras, se colocó cada una
en una unidad de alteración a la intemperie acelerada con arco de
xenón y se midieron rutinariamente mediciones de color. La
metodología de prueba usada para la alteración a la intemperie con
arco de xenón se resume en la norma ASTM G26-90,
sección 1.3.1. Se usaron filtros internos y externos de
borosilicato, y se fijó el nivel de irradiancia a 0,35 W/m^{2} a
340 nm. Se tomaron mediciones de color en un instrumento LS6000 de
Hunter Lab usando una fuente de luz D65, observador de 2º y una
configuración geométrica de 0/45. Para determinar el grado de
pérdida de intensidad y los desplazamientos de color se calculó el
factor de diferencia de color \DeltaE* de la CIE para comparar las
mediciones de color tras la exposición a la alteración a la
intemperie acelerada realizando mediciones iniciales antes de la
alteración a la intemperie. Un valor pequeño del factor de
diferencia de color \DeltaE* de la CIE indica pequeñas diferencias
del color. Un valor de aproximadamente 2 ó 3 apenas puede
detectarse por el ojo humano.
Se laminó una capa de policarbonato verde
amarillento fluorescente con diferentes películas acrílicas naranja
fluorescentes. Se preparó la película de policarbonato verde
amarillento fluorescente combinando gránulos de policarbonato
Makrolon 3108 (disponible de Bayer) con el 0,18% de Huron Yellow
D-417 (disponible de Day-Glo Color)
(muestra 1-1). La muestra
1-2-1 es una película acrílica
naranja fluorescente, que es una combinación de
PSR-9 acrílico (disponible de Arkema) y el 0,175% de
Lumogen F Orange 240 (disponible de BASF). La muestra
1-2-2 es una película laminada de la
muestra 1-1 y la muestra
1-2-1. La muestra
1-3-1 es una película acrílica
naranja fluorescente, que es una combinación de
PSR-9 acrílico, el 0,136% de Lumogen F Orange 240,
el 0,0025% de Lumogen F Red 300 (disponibles de BASF) y el 0,0624
de Oracet Yellow GHS (disponible de Ciba). La muestra
1-3-2 es una película laminada de la
muestra 1-1 y la muestra
1-3-1. La cromaticidad resultante de
las películas individuales y combinadas se muestra en la tabla 1 y
en la figura 7.
Los resultados en la tabla 1 y en la figura 7
ilustran que se ha conseguido el color amarillo fluorescente
deseable mediante la combinación de una película verde amarillento
fluorescente y una película naranja fluorescente. Cualquier capa de
color fluorescente individual no puede conseguir el color amarillo
fluorescente deseado.
El ejemplo 2 demuestra la conversión de película
laminada en laminado retrorreflectante amarillo fluorescente.
Usando una técnica de grabado bien conocida, se convirtieron las
películas de partida laminadas anteriores en laminados de señales
de carretera retrorreflectantes. A través de un proceso de grabado,
se formó una pluralidad de elementos triédricos microprismáticos
directamente en la superficie posterior de la película fluorescente.
Entonces, se preparó un laminado retrorreflectante acabado
laminando una película de soporte blanca sobre la película grabada.
El color y la Y del laminado retrorreflectante amarillo fluorescente
acabado preparado usando las mismas películas que las muestras
1-2-2 y
1-3-2 con una película de soporte
blanca se muestran en la tabla 2 y en la figura 8.
Los resultados en la tabla 2 y la figura 8
muestran que se ha conseguido el laminado retrorreflectante con
color amarillo fluorescente deseable mediante la técnica de la
presente invención.
El ejemplo 3 demuestra la durabilidad del
laminado retrorreflectante amarillo fluorescente resultante
preparado laminando un policarbonato verde amarillento fluorescente
como capa inferior y una película acrílica naranja fluorescente
como capa superior. Se conoce bien en la técnica que el
policarbonato no es un polímero duradero frente a la luz. Usando
una fuerte capa acrílica fluorescente de apantallamiento de la luz
fuerte sobre la parte superior de la capa de policarbonato, se creó
un laminado amarillo fluorescente duradero superior. Si es
necesario, podría usarse otra película acrílica duradera para
preparar la estructura global con mejor rendimiento en otros
aspectos, tales como resistencia al rayado. Los resultados de la
alteración a la intemperie se muestran en la tabla 3.
Los resultados en la tabla 3 ilustran que los
laminados retrorreflectantes amarillo fluorescentes resultantes
tienen una durabilidad frente a la luz excepcional.
Los ejemplos anteriores muestran que la
tecnología de dos capas de color fluorescente funciona
extremadamente bien en un sistema policarbonato/acrílico. El mismo
concepto puede usarse con otros polímeros tales como poliéster,
poliestireno, poli(cloruro de vinilo), poliuretano y
copolímero de estireno -acrilonitrilo, y otros tintes fluorescentes
tales como perilenoimida, tintes de tioxanteno, tioxanteno,
tioindigoide, naftalimida y cumarina para crear otros colores
dependiendo de las aplicaciones y los polímeros seleccionados.
Se entenderá que la descripción anterior de la
presente invención es susceptible de diversas modificaciones,
cambios y adaptaciones, y se pretende abarcar los mismos dentro del
significado e intervalo de equivalentes de las reivindicaciones
adjuntas. Se considera que las realizaciones dadas a conocer en este
momento son ilustrativas en todo sentido y no limitativas. El
alcance de la invención se indica por las reivindicaciones adjuntas,
en lugar de la descripción anterior y se pretende abarcar en el
mismo todos los cambios que proceden del significado e intervalo de
equivalencia de la misma.
Claims (12)
1. Artículo fluorescente que comprende:
una película inferior de color fluorescente que
incluye un primer colorante fluorescente en una matriz inferior de
polímero; y
una película superior de color fluorescente
proporcionada sobre la película inferior, incluyendo la película
superior un segundo colorante fluorescente en una matriz superior de
polímero, bloqueando el segundo colorante fluorescente al menos
parcialmente la luz en un primer intervalo de longitud de onda al
tiempo que permite la transmisión de una cantidad de luz en un
segundo intervalo de longitud de onda eficaz para hacer que
fluorezca el primer colorante fluorescente.
2. Artículo fluorescente según la reivindicación
1, teniendo el primer colorante fluorescente una primera química y
teniendo el segundo colorante fluorescente una segunda química
diferente de la primera química.
3. Artículo fluorescente según la reivindicación
1, comprendiendo el segundo colorante fluorescente un tinte de
perileno fluorescente.
4. Artículo fluorescente según la reivindicación
1, teniendo la película superior de color fluorescente una
coloración naranja fluorescente proporcionada por el segundo
colorante fluorescente, comprendiendo el segundo colorante
fluorescente al menos uno de un tinte fluorescente de tono rojizo o
un tinte fluorescente de tono anaranjado.
5. Artículo fluorescente según la reivindicación
1, comprendiendo el primer colorante fluorescente un tinte
fluorescente seleccionado del grupo que consiste en benzotiazina,
tioxanteno y benzoxanteno.
6. Artículo fluorescente según la reivindicación
1, teniendo la película inferior de color fluorescente una
coloración verde amarillento fluorescente proporcionada por el
primer colorante fluorescente, comprendiendo el primer colorante
fluorescente un tinte fluorescente de tono verde amarillento.
7. Artículo fluorescente según la reivindicación
1, siendo la coloración fluorescente del artículo amarillo
fluorescente.
8. Artículo fluorescente según la reivindicación
1, comprendiendo la matriz superior de polímero al menos una resina
acrílica o un polímero estabilizado frente a UV.
9. Artículo fluorescente según la reivindicación
1, comprendiendo la matriz inferior de polímero un polímero de
policarbonato.
10. Artículo fluorescente según la
reivindicación 1, que comprende además elementos retrorreflectantes,
proporcionándose la película inferior de color fluorescente entre
la película superior de color fluorescente y los elementos
retrorreflectantes.
11. Artículo fluorescente según la
reivindicación 10, formándose los elementos retrorreflectantes en
una superficie de la película inferior de color fluorescente
opuesta a la película superior de color fluorescente.
12. Artículo fluorescente según la
reivindicación 11, que comprende además una capa de tapa que recubre
la película superior de color fluorescente.
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