FR2909096A1

FR2909096A1 - Photoluminescent material such as fluorescent or phosphorescent material for fabricating an object e.g. bottle or container, comprises a support material with glass bar, and strontium aluminate doped with europium

Info

Publication number: FR2909096A1
Application number: FR0610378A
Authority: FR
Inventors: Marcel Fily
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-11-28
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2008-05-30

Abstract

The photoluminescent material such as fluorescent or phosphorescent material for fabricating an object e.g. bottle or container, comprises a support material with glass bar, and strontium aluminate doped with europium (3-100% per kg). The strontium aluminate doped with europium has a powder of granulometry of 5-75 mu m. The support material is polymer, composite, ceramic, paint, ink and textile. An independent claim is included for a photoluminescent object.

Description

1 La présente invention concerne une matière photoluminescente pour laThe present invention relates to a photoluminescent material for

fabrication d'objets photoluminescents, ainsi qu'un objet photoluminescent obtenu avec cette matière. Une matière photoluminescente est une matière qui par son exposition à la lumière passe d'un état stable dit fondamental à un état excité. manufacture of photoluminescent objects, and a photoluminescent object obtained with this material. A photoluminescent material is a material which by its exposure to light passes from a so-called fundamental stable state to an excited state.

Cet état excité est maintenu tant que la matière est exposée à la lumière. Lorsque cette lumière s'amenuise ou disparaît, la matière passe plus ou moins rapidement de l'état excité où elle se trouvait à l'état fondamental. Lors de ce passage entre l'état excité et l'état fondamental, un rayonnement lumineux est émis. C'est ce rayonnement qui donne à la matière sa capacité à être vue dans l'obscurité. This excited state is maintained as long as the material is exposed to light. When this light diminishes or disappears, the matter passes more or less quickly from the excited state where it was in the ground state. During this passage between the excited state and the ground state, light radiation is emitted. It is this radiation that gives matter its capacity to be seen in the dark.

Une telle matière photoluminescente est habituellement utilisée pour revêtir des surfaces ou fabriquer des objets que l'on souhaite pouvoir continuer à voir lorsque la luminosité diminue, voir disparaît complètement. Les matières photoluminescentes connues telles que les matières fluorescentes ou phosphorescentes comportent des inconvénients. Such a photoluminescent material is usually used for coating surfaces or making objects that one wishes to be able to continue to see when the brightness decreases, or disappears completely. Photoluminescent materials known as fluorescent or phosphorescent materials have drawbacks.

Les matières fluorescentes ne sont pas visibles dans l'obscurité totale et les matières phosphorescentes ont une durée d'émission lumineuse limitée. En outre, ces matières sont souvent radioactives, ce qui réduit leurs possibilités d' applications. Le but de l'invention est donc de fournir une matière photoluminescence et un objet fabriqué avec cette matière pouvant être utilisés sans danger et ayant une durée d'émission lumineuse importante. Fluorescent materials are not visible in total darkness and phosphorescent materials have a limited light emission time. In addition, these materials are often radioactive, which reduces their potential for applications. The object of the invention is therefore to provide a photoluminescence material and an object manufactured with this material that can be used safely and having a significant light emission duration.

A cet effet, la présente invention concerne une matière photoluminescente pour la fabrication d'objets photoluminescents. La matière photoluminescente selon l'invention se caractérise en ce qu'elle se compose d'un matériau support mélangé à de l'aluminate de strontium dopé à l'europium. La matière selon l'invention est avantageusement à la fois photoluminescente et non cancérigène. 25 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'aluminate de strontium dopé à l'europium est une poudre de granulométrie comprise entre 5 et 75 pm. La formulation en poudre et la granulométrie permet d'obtenir une matière homogène et transparente. Selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, la concentration en aluminate de strontium 30 dopé à l'europium dans le mélange varie, en fonction du matériau support utilisé et de l'effet souhaité, entre 3 % et 100 % par kilogramme de matériau support. Avec ces proportions, la matière photoluminescente réalisée rayonne suffisamment dans l'obscurité pour que l'objet qu'elle forme ou recouvre soit vu distinctement. 2909096 2 Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau support est un matériau polymère. Ce matériau permet de former des objets de tailles et de formes différentes. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau support est un matériau 5 comportant des fibres synthétiques. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau support est un matériau composite. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau support comporte des fibres d'un matériau naturel. 10 Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau support est une céramique. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau support est une silicone. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau support est une peinture. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le matériau support est une encre. L'invention concerne également un objet photoluminescent constitué d'une matière 15 photoluminescente composée d'un matériau support et d'aluminate de strontium dopé à l'europium selon la description précédente. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation. Une matière photoluminescente selon l'invention comprend un mélange d'un matériau support avec 20 un pigment. Ide manière préférée, ce matériau support est choisi soit parmi les matériaux polymères suivants : un matériau thermoplastique tel que du Polychlorure de vinyle PVC, du polypropylène PP, du polyamide PA, du polycarbonate PC, du polyéther éther cétone PEEK, du polysulfure PS, du polyméthacrylate de méthyle PMMA, du polyéthylène PE, du polystyrène PS, du polyacrylonitrile PAN, le copolymère éthylène alcool vinylique EVOH, du polyester, du polyphénylène oxyde du polyacétal, du nylon ; 2909096 3 - un matériau thermodurcissable tel que de la résine polyester insaturé, de la résine époxyde, de la résine vinyl ester, la résine phénolique, la résine polyimide ; - un élastomère naturel (caoutchouc, latex) ou synthétique (polybutadiène, polyisobutylène, polychloroprène, silicones) ; une fibre synthétique, tel qu'une fibre de carbone, de 5 polyparaphenylène terephthalamide (Kevlar), de polyéthylène, de polypropylène, de nylon, de polyester, de polyacrylonitrile, de polyuréthane ; - un matériau composite réalisé avec les matériaux précédents. soit parmi les matériaux non polymères suivants : - des céramiques ; 10 - du silicone ; - des fibres de matériaux naturels : fibre de verre, des fibres de cellulose ; - des émaux ; - un alliage métallique non ferreux : réalisé à partir de cuivre, d'argent ou de plomb, par exemple sous forme de poudre. 15 On notera que le matériau support pourrait être un mélange de plusieurs matériaux cités précédemment. Par exemple, la matière photoluminescente pourrait être fabriquée en mélangeant un alliage métallique avec le pigment, puis en introduisant ce mélange dans du verre, ainsi le matériau support est constitué de l'alliage métallique et de verre. 20 On notera également que le matériau support pourrait également être une peinture, un vernis ou une encre. Toutes les peintures glycérophtaliques et acryliques, ainsi que les peintures industrielles sont également envisagées. Tous les vernis et notamment les vernis cellulosiques, polyuréthanes, aminés et polyesters sont 25 envisagés. De manière avantageuse, on regroupera les peintures et les vernis précités sous le terme plus général de peinture. L'application de la matière photoluminescente obtenue à l'aide de ce matériau support pouvant notamment être réalisée sur un objet à l'aide d'une bombe aérosol. For this purpose, the present invention relates to a photoluminescent material for the manufacture of photoluminescent objects. The photoluminescent material according to the invention is characterized in that it consists of a support material mixed with strontium aluminate doped with europium. The material according to the invention is advantageously both photoluminescent and non-carcinogenic. According to a preferred embodiment of the invention, europium doped strontium aluminate is a powder with a particle size of between 5 and 75 μm. The powder formulation and the granulometry makes it possible to obtain a homogeneous and transparent material. According to another preferred embodiment of the invention, the concentration of europium-doped strontium aluminate in the mixture varies, depending on the support material used and the desired effect, between 3% and 100% per kilogram. of support material. With these proportions, the photoluminescent material produced radiates sufficiently in the darkness for the object that it forms or covers to be seen distinctly. According to an advantageous embodiment of the invention, the support material is a polymeric material. This material makes it possible to form objects of different sizes and shapes. According to an advantageous embodiment of the invention, the support material is a material comprising synthetic fibers. According to an advantageous embodiment of the invention, the support material is a composite material. According to an advantageous embodiment of the invention, the support material comprises fibers of a natural material. According to an advantageous embodiment of the invention, the support material is a ceramic. According to an advantageous embodiment of the invention, the support material is a silicone. According to an advantageous embodiment of the invention, the support material is a paint. According to an advantageous embodiment of the invention, the support material is an ink. The invention also relates to a photoluminescent object consisting of a photoluminescent material composed of a support material and strontium aluminate doped with europium as described above. The characteristics of the invention mentioned above as well as others will appear more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment. A photoluminescent material according to the invention comprises a mixture of a carrier material with a pigment. Preferably, this support material is chosen from among the following polymeric materials: a thermoplastic material such as PVC polyvinyl chloride, polypropylene PP, polyamide PA, polycarbonate PC, polyether ether ketone PEEK, PS polysulfide, polymethyl methacrylate PMMA, polyethylene PE, polystyrene PS, polyacrylonitrile PAN, the ethylene vinyl alcohol copolymer EVOH, polyester, polyphenylene oxide polyacetal, nylon; A thermosetting material such as unsaturated polyester resin, epoxy resin, vinyl ester resin, phenolic resin, polyimide resin; a natural (rubber, latex) or synthetic elastomer (polybutadiene, polyisobutylene, polychloroprene, silicones); synthetic fiber such as carbon fiber, polyparaphenylene terephthalamide (Kevlar), polyethylene, polypropylene, nylon, polyester, polyacrylonitrile, polyurethane; a composite material made with the preceding materials. among the following non-polymeric materials: - ceramics; Silicone; - fibers of natural materials: fiberglass, cellulose fibers; - enamels; a non-ferrous metal alloy: made from copper, silver or lead, for example in powder form. It will be appreciated that the support material could be a mixture of several materials mentioned above. For example, the photoluminescent material could be made by mixing a metal alloy with the pigment and then introducing this mixture into glass, thus the support material is made of metal alloy and glass. It will also be appreciated that the support material could also be a paint, varnish or ink. All glycerophthalic and acrylic paints as well as industrial paints are also contemplated. All varnishes and in particular cellulose, polyurethane, amine and polyester varnishes are envisaged. Advantageously, the above-mentioned paints and varnishes will be grouped under the more general term of paint. The application of the photoluminescent material obtained using this support material may in particular be carried out on an object using an aerosol spray.

Le pigment dans la matière photoluminescente selon l'invention utilisé est de l'aluminate de strontium dopé à l'europium de formule chimique SrAl2Od.IEr 2+. Ce pigment est photoluminescent, c'est-à-dire que lorsqu'il se trouve dans un endroit de faible luminosité, il rayonne une lumière visible. Ce rayonnement permet de rendre lumineux l'objet pourvu de ce pigment. 2909096 4 L'aluminate de strontium dopé à l'europium se présente sous forme de poudres de différentes couleurs et différentes granulométries. Ces couleurs sont notamment le blanc, le vert, le jaune, le bleu, le marron, le rouge, le rose, le saumon,le orange, le violet. 5 Ces couleurs sont dues à la présence de traces d'oxydes. Dans l'obscurité, le pigment rayonne notamment dans le vert, le jaune, le rouge, le pourpre, etc. La couleur rayonnée dans l'obscurité est indépendante de la couleur perçue à la lumière. Le pigment utilisé est stable à température ambiante et non cancérigène. Plus la granulométrie du pigment est importante, plus ce pigment rayonnera. 10 L'augmentation de la granulométrie est cependant réalisée au dépend de la transparence, car plus les pigments sont gros plus ils se voient dans le matériau support. Il faut ainsi déterminer la granulométrie optimale pour obtenir un rayonnement acceptable tout en maintenant la transparence du matériau support lorsque celui-ci est transparent. De préférence, le diamètre des grains de pigment sera compris entre 5 et 75 m. 15 Par exemple, on choisira une granulométrie de 20 m pour fabriquer une matière photoluminescente dans laquelle le matériau support est une peinture. La concentration du pigment dans le matériau support possède également une importance sur l'effet produit par la matière photoluminescente selon l'invention. Cette concentration est déterminée en fonction du matériau support choisi et de l'effet désiré. 20 Ainsi, plus la concentration en pigment est importante, plus le rayonnement émis sera important. De même, plus le matériau support sera opaque et plus la quantité de pigment dans ce matériau support devra être importante pour produire l'effet désiré. De manière préférée, on choisira une concentration en pigment de 3% à 100% par kilogramme de matière photoluminescente. 25 La matière photoluminescente selon l'invention permet de fabriquer un produit selon le procédé suivant. D'abord, un matériau support est choisi et une quantité de ce matériau support est prélevée. Ensuite, une quantité de pigment est mélangée au matériau support choisi. Enfin, le mélange ainsi obtenu est mis en forme et laissé dans cette forme pendant sa 30solidification. 30 Après solidification, on obtient un produit photoluminescent selon l'invention. Si on prend l'exemple de la résine polyester comme matériau support, le procédé de fabrication d'un objet photoluminescent sera le suivant. Au cours d'une première étape une quantité déterminée de résine de polyester de préférence thixotrope et pré-accélérée est prélevée. The pigment in the photoluminescent material according to the invention used is europium doped strontium aluminate of the chemical formula SrAl2Od.IEr 2+. This pigment is photoluminescent, that is to say that when it is in a place of low light, it radiates a visible light. This radiation makes it possible to illuminate the object provided with this pigment. 2909096 4 Strontium aluminate doped with europium is in the form of powders of different colors and different granulometries. These colors include white, green, yellow, blue, brown, red, pink, salmon, orange, purple. These colors are due to the presence of traces of oxides. In the dark, the pigment radiates especially in green, yellow, red, purple, etc. The color radiated in the dark is independent of the color perceived in the light. The pigment used is stable at room temperature and non-carcinogenic. The larger the particle size of the pigment, the more this pigment will radiate. The increase of the particle size is however carried out at the expense of transparency, because the larger the pigments, the more they are seen in the support material. It is thus necessary to determine the optimum particle size to obtain acceptable radiation while maintaining the transparency of the support material when it is transparent. Preferably, the diameter of the pigment grains will be between 5 and 75 m. For example, a particle size of 20 m will be selected to make a photoluminescent material in which the carrier material is a paint. The concentration of the pigment in the support material also has an importance on the effect produced by the photoluminescent material according to the invention. This concentration is determined according to the support material chosen and the desired effect. Thus, the higher the pigment concentration, the greater the radiation emitted. Likewise, the more opaque the support material, the greater the amount of pigment in this support material will be to produce the desired effect. Preferably, a pigment concentration of 3% to 100% per kilogram of photoluminescent material will be selected. The photoluminescent material according to the invention makes it possible to manufacture a product according to the following method. First, a support material is selected and a quantity of this support material is taken. Then, a quantity of pigment is mixed with the selected support material. Finally, the mixture thus obtained is shaped and left in this form during its solidification. After solidification, a photoluminescent product according to the invention is obtained. If we take the example of the polyester resin as a support material, the method of manufacturing a photoluminescent object will be as follows. During a first step a predetermined quantity of polyester resin preferably thixotropic and pre-accelerated is taken.

Cette quantité est déterminée en fonction du volume de l'objet à fabriquer et doit être au moins égale à ce volume. This quantity is determined according to the volume of the object to be manufactured and must be at least equal to this volume.

2909096 5 La résine est de préférence pré-accélérée, c'est-à-dire qu'elle contient un accélérateur chimique permettant d'augmenter la vitesse de polymérisation de la résine. Au cours d'une seconde étape, une quantité d'un catalyseur est mélangé à la résine polyester. Ce catalyseur à pour but de polymériser la résine.The resin is preferably pre-accelerated, i.e. it contains a chemical accelerator to increase the rate of polymerization of the resin. In a second step, a quantity of a catalyst is mixed with the polyester resin. This catalyst is intended to polymerize the resin.

5 La quantité de catalyseur ajouté dépend de la température à laquelle est effectuée la réaction de polymérisation. De préférence, 3% de catalyseur sont ajoutés à température ambiante. Un tel catalyseur est par exemple du peroxyde de méthyéthylcétone. Au cours d'une troisième étape, une quantité déterminée d'aluminate de strontium dopé à I O l'europium est rajoutée. La quantité de pigment ajoutée dépend de l'effet souhaité. Par exemple on pourra ajouter une quantité de pigment suffisante pour obtenir un produit contenant 5% du pigment. Au cours, d'une quatrième étape, la résine polyester, le catalyseur et le pigment sont mélangés de 15 manière à obtenir une pâte homogène. Au cours d'une cinquième étape, la pâte obtenue au cours de l'étape précédente est mise en forme et laissée sous cette forme pendant la polymérisation qui conduit à la solidification de la matière photoluminescente. La mise en forme peut être opérée selon différentes méthodes connues telles que le moulage.The amount of catalyst added depends on the temperature at which the polymerization reaction is carried out. Preferably, 3% of catalyst is added at room temperature. Such a catalyst is, for example, methyl ethyl ketone peroxide. During a third step, a determined amount of europium-doped strontium aluminate is added. The amount of pigment added depends on the desired effect. For example, it will be possible to add a sufficient amount of pigment to obtain a product containing 5% of the pigment. In the course of a fourth step, the polyester resin, the catalyst and the pigment are mixed so as to obtain a homogeneous paste. During a fifth step, the paste obtained in the previous step is shaped and left in this form during the polymerization which leads to the solidification of the photoluminescent material. The shaping can be performed according to various known methods such as molding.

20 En fonction de la technique de mise en forme utilisée et du verre choisi, le refroidissement pourra par exemple être effectué à l'air libre ou dans un four par diminution progressive de la température. A l'issu des étapes du procédé, on obtient un produit qui peut être un objet constitué de la matière photoluminescente selon l'invention ou une couche de matière photoluminescente pouvant recouvrir un objet constitué par une ou plusieurs matières distinctes de la matière photolumiinescente selon 25 l'invention.Depending on the shaping technique used and the glass chosen, the cooling may for example be carried out in the open air or in an oven by gradually decreasing the temperature. At the end of the process steps, there is obtained a product which may be an object consisting of the photoluminescent material according to the invention or a layer of photoluminescent material which can cover an object constituted by one or more materials distinct from the photoluminescent material according to the invention.

2909096 6 La matière photoluminescente selon l'invention trouve application dans des domaines divers. La matière peut également permettre de fabriquer des objets décoratifs tels que des plateaux, des meubles, des étagères, etc, La matière photoluminescente selon l'invention trouve également application dans la fabrication de 5 sculpture ou d'objets publicitaires. Elle peut également être mise en oeuvre pour la fabrication d'objets courants tels que des bouteilles, des récipients, etc. Dans ces dernières applications, l'absence de nocivité des pigments utilisés est essentielle. Le produit fabriqué à l'aide de la matière photoluminescente selon l'invention a la capacité de passer 10 d'un état fondamental à un état excité de manière très rapide par son exposition à des sources mineuses rayonnant aussi bien dans le visible, que dans l'Ultraviolet ou que 4 ans l'Infrarouge. Le produit selon l'invention peut rayonner entre 6 et 20 heures selon sa durée d'er:position à la source de lumière et l'énergie dégagée par cette source. En moyenne, le produit rayonnera environ 12 heures sans interruption.The photoluminescent material according to the invention finds application in various fields. The material may also make it possible to manufacture decorative objects such as trays, furniture, shelves, etc. The photoluminescent material according to the invention is also applicable in the manufacture of sculpture or advertising objects. It can also be used for the manufacture of everyday objects such as bottles, containers, etc. In these latter applications, the absence of harmfulness of the pigments used is essential. The product made with the photoluminescent material according to the invention has the ability to switch from a ground state to an excited state very rapidly by its exposure to light sources radiating both in the visible and in the Ultraviolet or 4 years Infrared. The product according to the invention can radiate between 6 and 20 hours depending on its duration of er: position at the light source and the energy released by this source. On average, the product will radiate about 12 hours continuously.

15 Un produit selon l'invention a une durée de vie moyenne de 20 années environ.A product according to the invention has an average life of about 20 years.

Claims

1) Photoluminescent material for the manufacture of photoluminescent objects, characterized in that it consists of a support material excluding glass, mixed with strontium aluminate doped with europium.

2) Material according to claim 1, characterized in that the strontium aluminate doped with europium is a powder of particle size between 5 and 75 m.

3) Material according to one of claims I or 2, characterized in that the concentration of europium doped strontium aluminate in the mixture varies, depending on the support material used and the desired effect, between 3% and 100% per kilogram of support material.

4) Material according to one of the preceding claims, characterized in that the support material is a polymeric material.

5) The material of claim 4, characterized in that the support material is a composite material.

6) Material according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support material is a ceramic.

7) Material according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support material is a paint.

8) Material according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support material is an ink.

9) Material according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support material is a textile.

10) Photoluminescent object, characterized in that it consists of a photoluminescent material composed of a support material and strontium aluminate doped with europium according to one of the preceding claims.