JP2001520293A - ヒンダードアミン光安定剤を使用したビニル製品中の螢光染料の安定化 - Google Patents

ヒンダードアミン光安定剤を使用したビニル製品中の螢光染料の安定化

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Abstract

(57)【要約】 実質的に無溶剤のポリ塩化ビニルマトリックス、チオキサンテン螢光染料、および約1000g/モル未満の分子量を有する二級または三級ヒンダードアミン光安定剤を含む螢光特性を有する耐久性のある着色製品。発明は、耐久性のある蛍光色を示す柔軟なポリ塩化ビニルフィルムを提供する利点を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 技術分野 本発明は、選択されたヒンダードアミン光安定剤の使用により耐久性のある蛍
光色を示すポリ塩化ビニル製品に関する。
【0002】 背景 着色剤を含有する製品を長期間太陽放射線に暴露すると、それらの色は失われ
る。例えば夏中屋外に置かれた製品は、秋になるとそれらの原色の退色したバー
ジョンを示すことが覆い。この退色は従来の着色剤および蛍光着色剤の双方で起
きるが、問題は蛍光着色剤でより重大である。
【0003】 毎日の太陽放射線に曝される蛍光着色剤を含有する製品の寿命が、典型的に数
ヶ月の範囲であるのに対し、従来の着色剤を使用する製品の寿命は、数年の範囲
である。蛍光着色剤は安定性が一般に低いにも関わらず、製品の可視性を増大さ
せる能力のために頻繁に使用される。蛍光着色剤は従来の着色剤とは異なり、不
可視スペクトル中の光(例えば紫外線)を取り込んで、それを可視スペクトル中
に再放射できる。この固有特性によって螢光製品は、着色製品とその周囲環境と
の間に、向上した視覚的コントラストを示せるようになる。
【0004】 再帰反射性技術の研究者らは、様々な手段を使用して蛍光着色剤を含有する製
品を安定化させることを試みてきた。例えばBurnsらは、米国特許番号第5
,605,761号で、ポリカーボネートポリマーマトリックス中に螢光染料を
含有する製品の耐久性をヒンダードアミン光安定剤(HALS)を使用して保持
することを教示する。文献は螢光染料が、チオキサンテン、ペリレンイミド、ま
たはチオインジゴイド染料でも良く、HALSが2,2,6,6−テトラアルキ
ルピペリジン類化合物からの化合物でも良いことをさらに開示する。これらの製
品は、蛍光色の安定性を保持するのに非常に有用である一方、それらはポリカー
ボネートマトリックスに固有の剛性のためにあまり柔軟ではない。
【0005】 米国特許番号第5,387,458のPavelkaらなどの他の研究者らは
、340〜400nmの範囲の紫外線(UV)放射を遮蔽する紫外線スクリーニ
ング層を使用して、蛍光色を保持することを試みている。蛍光色は、スクリーニ
ング層とは別の層中にある。これらの製品は、安定した蛍光色のために高度に有
益であるが、構造物に追加的コストを加える2つの別個の層を有する必要性を呈
示する。さらにスクリーニング層は、染料による可視光線吸収が引き起こす螢光
染料劣化を低減させるのには、効果的でないかもしれない。
【0006】 ポリ塩化ビニル(PVC)フィルムは、それらの柔軟性および商業的入手性の
ために多くの用途で有用である。UV安定剤は一般にポリ塩化ビニル製品中で使
用されて、ポリマーを光安定化する。例えばMarice McMurrerの Update:UV Stabilizers、Plastics Compou
nding 40(1985年1月/2月)を参照されたい。しかし蛍光安定剤は
、マトリックス中の蛍光染料を安定化させるのには効果的でない。
【0007】 螢光染料を含有するPVCフィルムは今日広く流通しているが、それらは色の
保留性に劣る傾向がある。色の退色に寄与する要素としては、PVCホストマト
リックス中での染料溶解性の欠如、染料の移行、および光分解に対して樹脂が提
供する保護が最小であることなどが挙げられる。
【0008】 技術文献は、分子構造中にアミン基を有するHALSが、PVCと相溶性でな
い可能性を示唆している。例えばT.HjertbergおよびE.M.Sor
vikは、E.D.Owen(編)「Degradation and Stab
ilisation of PVC」の「Thermal Degradatio n of PVC」21、69(1984)で、アミンが「高温でPVCの脱塩酸
を誘発して」PVCマトリックスの劣化を招くと述べた。さらに二級または三級
ピペリジニルアミンをベースとするHALSは、塩基性が非常に高い化合物であ
る。例えば水中で測定した際にアンモニアのpkbが4.7であるのに対し、2,
2,6,6−テトラメチルピペリジンは2.9のpkbを有する。Can Zha ngらのHindered Amine Light Stabilizers: Effects of Acid Exposure、Journal of Po lymer Science第24巻:パートC:Polymer Letter
s 453、453(1986)を参照されたい。HALSはそのアルカリ性の ために、塩化水素(HCl)などの揮発性酸の存在下で塩を形成する。塩化水素
は「PVCフィルムの光誘発性老化」に起因する劣化および酸化反応によって生
成される。MartinezらのPrediction of Photoage
ing Stabilization of Plasticized PVC F ilms Containing UV−Stabilisers、Polyme
r Degradation and Stability第54巻、49、49 (1996)を参照されたい。容易に利用できるHCl源と組合さった塩基性の
HALSの存在は、PVCマトリックスを劣化させる酸塩基反応を誘発する。
【0009】 PVCフィルムの柔軟な性質と、多くの製品中で蛍光着色剤を使用することの
望ましさのために、これらの組合せを有する耐久性の着色製品に対する必要性が
ある。
【0010】 発明の要約 本発明は、特定種類のHALSを組み込んで螢光染料種を安定化させることに
より、無溶剤のPVCホストマトリックス中で耐久性のある螢光特性を示す着色
製品を初めて提供する。HALSがPVCと相溶性でないかもしれないという既
知の教示に反して、この発明は、PVCホストマトリックス中でのHALSと螢
光染料の新しい組合せが、着色螢光製品の優れた安定化を示すという発見を含む
。PVCホストマトリックスは良好な機械的特性および熱特性を有するために、
発明の製品は、衣料品、交通管制標識および装置(例えば巻き上げ式標識)、バ
ックパック、および水浮揚性安全装置での使用をはじめとするが、これに限定さ
れるものではない多くの用途において有用であろう。
【0011】 簡単に要約すると、発明の製品は耐久性のある色および螢光特性を示し、(a
)実質的に無溶剤のポリ塩化ビニル樹脂を含有するポリマーマトリックス、(b
)チオキサンテン螢光染料、および(c)少なくとも1つの二級または三級アミ
ン基を含有し、約1000g/モル未満の分子量を有するヒンダードアミン光安 定剤を含む。発明の製品は、これらの構成成分を混合物に組み合わせて、混合物
から製品を形成して製造できる。
【0012】 実質的に無溶剤のポリ塩化ビニル樹脂の加工は、樹脂を高温に曝すので、耐用
性のある蛍光色の製品が生成することは予期されなかった。上で示したように、
アミンは高温でポリ塩化ビニルの脱塩酸を引き起こし、それがポリ塩化ビニルマ
トリックスの劣化を引き起こすかもしれない。この概念にも関わらず、発明の製
品は驚くほど耐久性がある。したがって実質的に無用剤のポリ塩化ビニルの使用
とHALSの組み合わせにより、耐久性のある蛍光着色PCV製品を形成するという
技術分野で提案されなかった利点が提供される。
【0013】 本発明は、保護的オーバーレイを使用する必要なしに耐久性のある色特性およ
び蛍光を示すという利点を有する。しかし所望するならば、保護的オーバーレイ
を使用して、発明の製品の耐久性をさらに増大させることもできる。発明の製品
はそれらの色を保持し、直射日光に曝された場合でも、常態で予期されるより長
期にわたり蛍光を発することができる。したがって発明の製品は、再帰反射要素
と共に使用するのに良い候補である。
【0014】 別の利点はポリマー、染料、およびHALSが無溶剤システム中で加工でき、
大気中への溶剤排出を本質的になくすだけでなく、使用する溶剤を完全になくす
ことで製造経費を削減できることである。
【0015】 定義 ここでの用法では、 「着色剤」とは、製品に色相および彩度を付与するのに使用される顔料または
染料またはその他の物質を意味し、 「従来の着色剤」とは、可視光および/または紫外光に暴露した際に顕著に螢
光を発せず、肉眼に螢光特性を示さない着色剤を意味し、 「キューブフィルム」とは、その1つの表面から突出するキューブコーナ要素
を有する単一再帰反射性フィルムを意味し、 「キューブコーナシート」とは、キューブコーナ要素を含有する多層再帰反射
性シートを意味し、 「耐久性のある」とは、風化暴露時の向上した色または蛍光の保持を意味し、 「包埋レンズ」再帰反射性ベースシートは、(a)空隙層を有する微小球の単
層、および(b)微小球裏面およびその中に微小球前面が包埋された結合層と光
学的関連にある反射層を有し、 「カプセルレンズ」再帰反射性ベースシートは、(a)微小球裏面と結びつい
た反射層を有する微小球の単層、および(b)セルを形作る微小球前面に配置さ
れたカバー層を含み、 「露出レンズ」再帰反射性ベースシートは、結合層内に包埋された微小球裏面
と結びついた反射層を有する微小球単層を含み、 「ヒンダードアミン光安定剤」とは、螢光染料を光安定化させるのに使用され
る二級または三級アミン基を有する添加剤を意味し、 「ポリマーマトリックス」とは、その中に螢光染料およびヒンダードアミン光
安定剤がある主要なポリマー材料を意味し、 「二級アミン基」とは、窒素(N)を含有し、窒素原子に結合した1個の水素
(H)原子を有する基を意味し、 「三級アミン基」とは、窒素(N)を含有し、窒素原子に結合した水素(H)
原子を有さない基を意味し、 「実質的に無溶剤のポリ塩化ビニル樹脂」とは、溶剤を使用することなく押出
、または圧延によって加工できる重合ポリ塩化ビニル樹脂を意味し、 「チオキサンテン螢光染料」とは、その分子構造の一部としてチオキサンテン
単位を有する螢光染料を意味し、 「風化」とは、例えば熱、光、湿気、および紫外線放射をはじめとする天然ま
たは人工環境のいずれかに、製品を暴露することを意味する。
【0016】 実証的な実施態様の詳細な説明 本発明は、ポリ塩化ビニルホストマトリックスを螢光染料およびヒンダードア
ミン光安定剤に組み合わせて、耐久性のある着色螢光製品を生成する。
【0017】 図1は、発明のキューブコーナベースの再帰反射性製品10を示す。製品10
(一般に「キューブフィルム」と称される)は、多数のキューブコーナ要素12
およびランド層14を含む。螢光染料およびヒンダードアミン光安定剤は、図に
は示されない。光は、前または第1の主要面15を通ってキューブフィルム10
に入る。次に光はランド層14を通過し、キューブコーナ要素12の平らな面1
1に当たって、矢印18で示されるようにもと来た方向に戻る。
【0018】 図2は、発明のキューブコーナベースの再帰反射性製品20を示す。製品20
は、キューブフィルム21の前または第1の主要面25上に配置されたボディ層
26を含む。キューブフィルム21は多数のキューブコーナ要素22を含み、ラ
ンド層24を任意に含むことができる。好ましい実施態様では、ボディ層26は
ポリ塩化ビニルマトリックス、螢光染料およびヒンダードアミン光安定剤(全て
図示せず)を含み、製品20の最外層である。ランド層24は、キューブコーナ
要素のベースに隣接して配置される層であることで、ボディ層26から区別され
る。所望するならば、存在する場合はランド層24、および/またはキューブコ
ーナ要素22は、実質的に溶剤を含まないポリ塩化ビニルマトリックス、螢光染
料およびヒンダードアミン光安定剤を含むことができる。
【0019】 図3は、発明の微小球ベースの再帰反射性製品30を示す。製品30は、包埋
レンズ再帰反射性ベースシート31の前または第1の主要面35上に配置された
ボディ層36を含む。包埋レンズシートの実例については、米国特許番号第4,
505,967号(Bailey)を参照されたい。ベースシート31は空隙層
34、正反射層38、および任意の接着層40と共に、結合層33に包埋された
微小球32の単層を含む。光は、再帰反射性製品30にその前面41を通じて入
る。次に光はボディ層36および結合層33を通過し、微小球32に当たって空
隙層34を通過し、正反射層38に当たり矢印37で示されるようにもと来た方
向に戻る。
【0020】 再起反射ベースシートは、露出レンズまたはカプセルレンズでも良い。このよ
うなシートの例については、米国特許番号第5,316,838号(Crand
all)および第4,025,159号をそれぞれ参照されたい。好ましい実施
様態では、ボディ層36は実質的に無溶剤のポリ塩化ビニルマトリックス、蛍光
染料、およびヒンダードアミン光安定剤を含む。
【0021】 必要ではないが発明の製品は、紫外線吸収剤を含んでも含まなくても良い保護
的オーバーレイを任意に含んでも良い。オーバーレイは好ましくは可視光に対し
実質的に透過性であり、入射紫外線放射のかなりの部分をスクリーンする手段を
含む。図4は、キューブフィルム51を有する再帰反射性の実施態様50を示す
。ボディ層56は、キューブフィルム51の前または第1の主要面55上に配置
される。ボディ層56の第1の面57上に、オーバーレイ58が配置される。好
ましい実施態様では、ボディ層56は可塑化ポリ塩化ビニルマトリックス、螢光
染料、およびヒンダードアミン光安定剤を含む。オーバーレイ58は、好ましく
は最大の保護を提供できるようにボディ層56と同一の広がりを持つ。
【0022】 本発明中で使用されるポリマーマトリックスは、ホストマトリックスとして実
質的に無溶剤のポリ塩化ビニルを含む。ポリマーマトリックスは、良好な耐久性
を与えるためにその他のポリマー(例えばアクリルポリマー)を有する必要がな
く、従って本質的に無溶剤のポリ塩化ビニルから成っても良い。可塑剤をマトリ
ックスに組み込んで、柔軟性などの望ましい物理特性を与えても良い。有用な可
塑剤の実例としては、Aristech Chemical Corp.からDO Pとして市販されるジ−2−エチルヘキシルフタレート、およびExxon C orp.からJAYFLEX DINPとして市販されるジイソノニルフタレート
が挙げられる。ヒドロキシベンゾフェノンなどのUV安定剤を添加して、PVC
を紫外線光劣化から安定化させることもできる。加工助剤として添加しても良い
その他の添加剤としては、充填剤、熱安定剤、および潤滑剤などが挙げられる。
【0023】 可塑化PVCは優れた柔軟性を有し、布帛からトラフィックバレルなどのよう
な複雑な曲線のある基材に及ぶ多種多様の基材に対して順応性があることで有利
である。発明の製品は、室温で割れることなく直径3mmを有するマンドレルの
周囲に巻くことができる十分な柔軟性を有する。可塑化PVCは、接着剤手段ま
たは機械的手段によって容易に基材に付着することもできる。実例的な機械的手
段は、発明の製品を布帛基材上に縫いつけることを伴う。
【0024】 螢光染料およびHALSと組み合わせたPVC樹脂を、約0.025mm(0.
001インチ)〜約3.2mm(0.125インチ)、好ましくは約0.076m m(0.003インチ)〜約0.5mm(0.02インチ)の呼び厚さ有するフィ ルムまたはキューブフィルムに押出または圧延することで、実質的に無溶剤のP
VCフィルムを作成することもできる。後者の範囲が、再帰反射性シートのため
により有用なので好ましい。フィルムの厚さは、特定用途のために異なっても良
い。例えば用途が高耐久性を要求する場合、典型的に約0.75mm(0.030
インチ)程度のより厚いフィルムがさらに有用かもしれない。PVCフィルムま
たはキューブフィルムの厚さは、フィルム中に添加できる螢光染料およびヒンダ
ードアミン光安定剤の量に対して影響を及ぼす。
【0025】 この発明に有用な螢光特性を有する染料は、チオキサンテン属の化合物からの
染料である。単一染料または染料の組合せも使用できる。本発明で有用である実
例的な市販されるチオキサンテン螢光染料としては、HOSTASOLR RED
GG、HOSTASOLR 黄色3G、DAY−GLOR D−304、およびD AY−GLOR D−315が挙げられる。
【0026】 有用な螢光橙色染料は、Hoescht CelaneseからC.I.溶剤橙 色63(HOSTASOLR RED GG)として市販され、以下の化学構造を 有する14H−アントラ[2,1,9−ムナ]チオキサンテン−14−オンであ
る。
【化1】
【0027】 有用な黄色螢光染料は、Hoescht CelaneseからC.I.溶剤黄 色98(HOSTASOLR 黄色3G)として市販され、以下の化学構造を有す
るN−オクタデシル−ベンゾ[k,1]チオキサンテン−3,4−ジカルボキシ
イミドである。
【化2】
【0028】 別の有用な黄色螢光染料は、オハイオ州クリーブランドのDay−Glo C olorCorp.から入手できるチオキサンテン化合物のDAY−GLOR
−304である。別の有用な橙色螢光染料は、これもDay−Glo Colo rCorp.から入手できるチオキサンテン化合物のDAY−GLOR D−31
5である。
【0029】 典型的に,最高2重量%そして好ましくは約0.01重量%〜約1.0重量%の
染料が発明のフィルム中に存在する。重量%は発明のフィルムの総重量を基準と
する。発明に従ってこの範囲外の染料添加量を使用して、望ましい色を達成する
こともできる。例えばより厚いフィルムに染料を添加する場合、より低い染料添
加量で同一の視覚上の効果を与えられる。より高い染料添加量を有する製品は、
一般に同一染料のより低い染料添加量を有する製品よりも、さらに明るい蛍光と
濃い色を示す。しかしより高い染料添加量を有する製品は、染料分子が隣接染料
分子から放出されるエネルギーを吸収して起きる自己消光現象を示すこともある
。この自己消光は、螢光輝度の望ましくない低下を引き起こすこともある。
【0030】 過剰な染料を有する製品は、おそらくは過剰な染料のいくらかが溶解しないた
めに不透明になる。再帰反射が必要な用途など、発明の製品が光透過性であるこ
とが要求される用途のためには、当業者は実質的に全ての染料がポリマーマトリ
ックス中に溶解するように、適当な染料添加量を選択するよう注意を払わなくて
はならない。装飾用途などの光透過性が要求されない用途のためには、不透明性
は問題ではないので、染料添加量はそれほど重要でない。
【0031】 その他の染料および顔料(螢光または非螢光に関わらず)を本発明に添加して
、製品の色および外見を調節することもできる。しかし製品中の螢光染料の性能
に顕著に干渉しないよう、染料および顔料、並びにそれらの添加量を選択するよ
うに注意を払わなくてはならない。再帰反射性要素が発明の製品中に含まれる場
合、染料または顔料は、製品の透明性を望ましくないほど損なってはならない。
発明の製品が低下した透明性を有する場合、その再帰反射性性能もまた望ましく
ない程度に低下することもある。
【0032】 既述したように多数の工業技術に関する論文が、アミン化学基を持つヒンダー
ドアミン光安定剤(HALS)は、ポリ塩化ビニルと相溶性でないことを示唆し
ている。したがって発明の着色PVC製品を光安定化させる特定のHALSの使
用法は、非常に意外である。
【0033】 理論による拘束は意図しないが、本発明中の選択されたHALS、無溶剤ポリ
塩化ビニルホストマトリックス、および選択された螢光染料の組合せは、さもな
ければ生じる未定義の劣化および/または染料とポリ塩化ビニルとの反応を防止
すると思われる。我々が知る限り本発明の利点は、ここで述べた無溶剤のポリ塩
化ビニルマトリックス、チオキサンテン螢光染料、およびヒンダードアミン光安
定剤の組合せを通じて得られる。
【0034】 典型的に約2重量%までの、そして好ましくは約0.05〜約1.0重量%のH
ALSが発明の製品中に含有される。使用されるHALSの重量%は、発明のフ
ィルムの総重量を基準とする。
【0035】 本発明で有用な実証的な市販されるHALSとしては、TINUVINR 77
0、TINUVINR 144、およびSANDUVORR PR−31が挙げられ
る。
【0036】 ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケートの化
学式と約480g/モルの分子量を有し、二級アミンを含有するHALSは、C
iba−Geigy Corp.からTINUVINTM770として市販され、以
下の化学構造を有する。
【化3】
【0037】 このHALSは、窒素原子が2個の炭素原子および1個の水素原子に結合する
2個の二級アミン基を有する。
【0038】 ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)−2−n−
ブチル−2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロ
ネートの化学式と約685g/モルの分子量を有し、三級アミンを含有するHA
LSは、Ciba−Geigy Corp.からTINUVINR 144として市
販され、以下の化学構造を有する。
【化4】
【0039】 プロパン二酸[(4−メトキシフェニル)−メチレン]−ビス−(1,2,2
,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)エステルの化学式と約529g/
モルの分子量を有し、三級アミンを含有するHALSは、Clariant C orp.からSANDUVORR PR−31として市販され、以下の化学構造を 有する。
【化5】
【0040】 TINUVINR 144およびSANDUVORR PR−31は、窒素原子が
3個の炭素原子に結合する2個の三級アミン基をそれぞれ有する。
【0041】 製造方法 発明のフィルムは、押出または圧延方法を使用して製造できる。どちらの方法
も実質的に平面のフィルムを製造するのに有用であるが、それぞれ異なる工程に
よってそれを実行する。押出は、粘稠な溶融物を加圧下で加工して成形型を通し
て連続ストリームに押出て、フィルムを形成することを伴う。圧延は、溶融した
粘稠な材料を連続する同時回転平行ロールの間に供給して、フィルムを形成する
。押出はキューブフィルムが望ましい場合、押出機から出てくる供給材料をキュ
ーブコーナ溝を有する型に直接ニップできる利点を有する。他方圧延は、この工
程を使用して柔軟なPVCフィルムが経済的に製造できる利点を有する。
【0042】 耐久性のある色および螢光特性を示す製品を製造する方法は、(a)実質的に
無溶剤のポリ塩化ビニル樹脂、チオキサンテン螢光染料、および少なくとも1つ
の二級または三級アミン基を含み、1000g/モル未満の分子量を有するヒン
ダードアミン光安定剤を混合物に組み合わせるステップ、および(b)混合物か
ら製品を形成するステップを含むことができる。
【0043】 典型的に押出工程では、重合体樹脂/染料/HALSの混合物が最初に回転混
合される。重合体樹脂は、典型的に小さな顆粒の形態である。混合物は押出機内
に供給され、そこで熱の存在とスクリューの回転作用によって、混合物が混合さ
れて粘稠な溶融物に変化する。典型的に複数の加熱領域がある押出機が使用され
る。押出温度は、構成成分を溶融するがそれらを劣化させるほど高くはないよう
に選択すべきである。上述の螢光染料およびHALSを使用する場合、適切な押
出温度は約175℃〜約205℃である。典型的に押出型から出てくる溶融物を
クロムロールまたは磨きキャスチングロールに接触させて、実質的に平面のフィ
ルムを形成する。
【0044】 所望するならば、押出型から出てくる溶融物をキューブコーナ溝を有する鋳型
または成形型に接触させる。溶融物を鋳型内にニップすると、好ましくは最小限
のランド層と、その底面がランド層に隣接する多数のキューブコーナ要素を有す
るキューブコーナフィルムが形成する。キューブコーナシートを製造する方法の
明細については、例えば米国特許番号第5,450,235号(Smithら)
および国際広報番号第WO 95/11464号(Bensonら)を参照され たい。押出が発明のキューブフィルムを製造する好ましい方法である。
【0045】 所望するならば、キューブコーナ要素を蒸着アルミニウムまたは銀などの金属
層で蒸気コーティングして、再帰反射性性能を増大させることもできる。しかし
キューブコーナ要素の蒸気コーティングにより、螢光キューブフィルムが灰色の
外見を呈するかもしれず、これは用途によっては望ましくないかもしれない。
【0046】 圧延工程では、ポリ塩化ビニル樹脂(典型的に粉末形態)、螢光染料、および
ヒンダードアミン光安定剤が、徹底的な混合のために混合装置に入れられる。望
ましい物理特性のため、および/または加工助剤として、可塑剤、安定剤、充填
剤、および潤滑剤などのその他の添加剤を添加して良い。典型的に混合装置はリ
ボンタイプブレードを有し、加熱および冷却のために被覆されても良い。混合中
にPVC粉末は、染料およびHALSをはじめとする添加剤を吸収して粉末混合
物を形成する。金属粒子が存在するとカレンダーロールの表面が破損するので、
徹底的な混合の後に典型的に粉末を冷却し、ふるいを通して供給して金属を除去
する。ふるい掛けした粉末混合物を典型的に溶融装置内に供給し連続混合するこ
とで、混合物を溶融した粘稠な塊にしてカレンダーロールへの供給材料にする。
典型的に四本ロール構成であるカレンダーロールは、加熱できる。発明の製品の
製造に際し、カレンダーロールは表面温度範囲が約170℃〜約180℃(34
0〜355°F)になるように加熱される。ロールの配置も重要な要素になり得
る。粘稠な溶融供給材料はカレンダーに供給され、そこで最終ロール間のギャッ
プによって制御されるフィルム厚さのフィルムまたはシートが形成する。
【0047】 この順序は圧延工程に典型的なものであるが、所望の最終製品次第で多くの変
動が可能である。圧延は経済効率の理由から、発明のフィルムを製造するのに好
ましい方法である。
【0048】 高温におけるPCVの脱塩酸をはじめとするアミンの技術分野で既知の事項に
関わらず、発明はここで例によって示されるように、205℃(355°F)程
度の高温で圧延または押出によって製造されたPCV製品が、耐久性であること
を発見した。
【0049】 実質的に平面のフィルムは、押出または圧延のどちらで製造されても、キュー
ブコーナベースまたは微小球ベースのシートなどの既存の再帰反射性ベースシー
トにラミネートできる。典型的にフィルムは、再帰反射性ベースシートの前また
は第1の主要面にラミネートされて、本発明に従った新しい再帰反射性製品が製
造される。例えば図2に示すように、典型的に実質的に平面のフィルムであるボ
ディ層26は、キューブフィルム21の前または第1の主要面25にラミネート
されて、発明の再帰反射性製品20が製造される。同様に図3では、典型的に実
質的に平面のフィルムであるボディ層36が、微小球ベースの再帰反射性ベース
シート31の前または第1の主要面35にラミネートされて発明の再帰反射性製
品30が製造される。
【0050】 好ましい実施態様では発明のフィルムが、放射線硬化キューブコーナ要素のた
めのキャリアとして使用される。これらのキューブコーナ要素は、例えば電子線
、紫外線光、または可視光などの化学線に暴露することで、フリーラジカル重合
機構によって架橋できる反応性樹脂を含む。このような反応性樹脂の例について
は、米国特許番号第5,450,235号(Smithら)を参照されたい。反
応性樹脂は、好ましくは発明のフィルム上の現場で硬化される。図5は、199
5年4月27日発行の「Ultra−Flexible Retrorefle ctive Cube Corner Composite Sheetings and Methods of Manufacture」と題された国際広報番 号第WO95/11464号で開示された発明の原理に従って製造された、発明 のキューブコーナベースの再帰反射性製品70を示す。図5の実施態様は、波形
および/または柔軟な表面に従わせるのに適した高度に柔軟な再帰反射性シート
になるように設計されている。
【0051】 図5に示すように、再帰反射性製品70は多数の実質的に独立したキューブコ
ーナ要素72、および2つの主要面71および73を有するボディ層76を含み
、キューブコーナ要素は第1の主要面73から突出し、皆無から最小限のランド
を有する。したがってこの実施態様は本質的にランド層がなく、キューブコーナ
要素の前面75は表面73に近接して並んでいる。好ましい実施態様では、ボデ
ィ層76は可塑化ポリ塩化ビニルマトリックス、螢光染料、およびヒンダードア
ミン光安定剤(全て図示せず)を含み、製品70の最外層である。
【0052】 実施例 以下の実施例は、異なる実施態様および発明の詳細を説明するために提供され
る。実施例はこの目的を果たしながら、使用される特定の成分および量、並びに
その他の条件および詳細は、この発明の範囲を不当に制限するものではない。特
に断りのない限り、百分率は全て重量%である。
【0053】 促進風化 太陽光への屋外暴露を加速してシミュレートするために、いくつかのサンプル
をASTM G−26タイプB、方法Aによって定義される周期に従って促進風 化に暴露した。光源は、ホウケイ酸塩内部および外部フィルターを有する650
0Wの水冷式キセノンアーク装置であった。光源は約0.55W/m2の照射量を
示す。風化周期は、(試験方法で定義される)ブラックパネル温度約63℃の光
102分間、それに続くサンプルを脱イオン水噴霧に曝しながらの暴露18分間
から成った。
【0054】 紫外線−可視光(UV−Vis)吸光分析 サンプル中に保持される螢光染料の量は、サンプルを風化に暴露する前後にU
V−Vis分光分析を使用して、主要染料吸収帯(456nm)を測定すること
で求められた。使用した実証的なUV−Vis分光光度計は、Shimadzu UV2101−PC型であった。
【0055】 ベールの法則に従って吸光度の低減は、染料濃度の減少に関連する。「染料保
持%」は、元の風化していないサンプルのピーク吸光度に対する風化したサンプ ル中のピーク吸光度の比率として計算された。
【0056】 実施例では以下の略語を使用する 略語 意味 PVC ポリ塩化ビニルホストマトリックス T−770 ヒンダードアミン光安定剤TINUVINR 770 ビス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニ ル)セバケート 分子量約480g/モル ニューヨーク州ホーソーンのCiba−Geigy Co rp.から入手できる T−144 ヒンダードアミン光安定剤TINUVINR 144 ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリ ジニル)−2−n−ブチル−2−(3,5−ジ−tert −ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロネート 分子量約685g/モル Ciba−Geigy Corp.から入手できる PR−31 ヒンダードアミン光安定剤 プロパン二酸[(4−メトキシフェニル)−メチレン]− ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリ ジニル)エステル 分子量約529g/モル ノースカロライナ州シャーロットのClariant C orp.から入手できる T−622 ヒンダードアミン光安定剤TINUVINR 622 4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピ ペリジンエタノールのコハク酸ジメチルポリマー 分子量(Mn)約2,500g/モル以上 Ciba−Geigy Corp.から入手できる C−944 ヒンダードアミン光安定剤CHIMASORBR 944F L ポリ[6−[(1,1,3,3−テトラメチルブチル)ア ミノ]−s−トリアジン−2,4−ジイル][2,2,6 ,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]ヘキサメ チレン[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジ ル)イミノ)] 分子量(Mn)約2,500g/モル以上 Ciba−Geigy Corp.から入手できる T−440 ヒンダードアミン光安定剤TINUVINR 440 低分子量アセチル化ヒンダードアミン 分子量約435g/モル Ciba−Geigy Corp.から入手できる C−3346ヒンダードアミン光安定剤CYASORBR 3346 オリゴマーヒンダードアミン 分子量(Mn)約1,600g/モル以上 American Cyanamid Corp.から入手 できる SO63 チオキサンテン橙色螢光染料HOSTASOLR RED GG 14H−アントラ[2,1,9−ムナ]チオキサンテン− 14−オン ノースカロライナ州シャーロットのHoechst Ce laneseから入手できる SY98 チオキサンテン黄色螢光染料HOSTASOLR YELL OW 3G N−オクタデシル−ベンゾ[k,1]チオキサンテン−3 ,4−ジカルボキシイミド Hoechst Celaneseから入手できる D−304 チオキサンテン黄色螢光染料DAY−GLOR 304 オハイオ州クリーブランドのDay−Glo ColorC orp.から入手できる D−315 チオキサンテン橙色螢光染料DAY−GLOR 315 Day−Glo Color Corp.から入手できる D−838 クマリン螢光POTOMAC YELLOWTMD−838 染料 Day−Glo Color Corp.から入手できる RED FB アントラピリドン螢光赤色染料KEYSTONE REDF BTM イリノイ州シカゴのKeystone Aniline C orp.から入手できる RED 5B チオインジゴイド螢光赤色染料HOSTASOLR RED 5B C.I.(色素指数)Vat Red 41 Hoechst Celaneseから入手できる
【0057】 実施例1 厚さ約0.089mm(0.0035インチ)〜約0.11mm(0.0045イ
ンチ)を有するポリ塩化ビニルフィルムを以下のようにして製造した。PVC樹
脂(Alpha Chemical and Plastics Corp.からの 配合S00354)を約0.2%のSO63螢光染料および約0.5%のT−77
0 HALSと混合した。樹脂/染料/HALSの混合物を回転混合した。次に これを約175、205、205、175、および175℃に設定した5つの加
熱領域と、約180℃に設定したフィルム押型を有する単一スクリュー押出機を
使用して、実質的に平面のフィルムに押出た。押出機は、磨きクロムロールの付
いた4分の3インチ単一スクリューブラベンダー押出機であった。
【0058】 サンプルを100時間の風化にさらし、データを表1および2に報告する。
【0059】 実施例2および3、および比較実施例A〜Eは、表1に述べるように異なるH
ALSを使用してあるいはHALSを使用せずに、全て実施例1に従って製造し
た。サンプルを100時間の促進風化に曝し、データを表1に報告する。
【0060】
【表1】
【0061】 表1の結果から分かるように、HALSを含まないサンプル(比較E)は性能
が悪く、ほとんど全ての染料がフィルムからなくなった。1000g/モルを超
える分子量を有するHALS(比較A、BおよびD)は、螢光染料の安定化に劣
った。分子量435g/モルを有する比較Cは、少なくとも1つの二級または三
級アミン基を含まないので性能が悪かった。
【0062】 実施例4〜6は、表2に示すように異なる螢光染料を使用したこと以外は、実
施例1に従って製造した。特に断りのない限り、サンプルを100時間の促進風
化に曝し、データを表2に報告する。
【0063】 比較実施例E〜Nは実施例1に従って製造したが、表2に示すようにHALS
ありまたはなしで異なる螢光染料を使用した。特に断りのない限り、サンプルを
100時間の促進風化に曝し、データを表2に報告する。
【0064】
【表2】
【0065】 表2に示すように、T−770HALSと共にチオキサンテン螢光染料を含有
する発明のサンプル(実施例1、4、5、および6)は、T−770 HALS で安定化されたチオキサンテン螢光染料を含有しないその他のサンプル(比較I
、J、およびK)よりも性能が優れていた。チオキサンテン 螢光染料を含有す るがHALSを含まないサンプル(比較E、F、G、およびH)は、HALSを
含有するもの(実施例1、4、5、および6)ほどには染料を保持しない。最後
に比較I、J、およびKを比較L、MおよびNと比較すると、非チオキサンテン
螢光染料サンプルは、HALSを使用してもそれらの色を保持しないことが示さ
れる。したがってこの場合、それが好ましいHALSであっても、HALSの使
用は効果的でない。
【0066】 実施例7 以下のようにパイロット規模の圧延工程を使用して、ポリ塩化ビニルフィルム
を製造した。PVCの粉末を約0.2%のSY98螢光染料および約0.5%のT
−770HALSと混合した。例えば可塑剤、潤滑剤、および充填剤などのその
他の添加剤を加工助剤として、または柔軟なPVCフィルムを製造する一助とし
て添加した。存在する場合は濾過器を通して金属を除去し、混合物を供給した。
混合物を連続的に混合して溶融塊を形成し粉砕して、全て約177℃(350°
F)に加熱したロールを通して供給し、厚さ約0.13mm〜約0.15mm(0
.005〜0.006インチ)の発明のフィルムを形成した。サンプルを400時
間の促進風化に暴露し、データを下の表3に報告する。
【0067】 比較O HALSをPVC 粉末に添加しなかったこと以外は実施例7に従って、圧延 PVCフィルムをに製造した。サンプルを400時間の促進風化に曝して、デー
タを表3に報告する。
【0068】
【表3】
【0069】 表3に示すように、螢光染料およびHALSを含有する発明の圧延PVCフィ
ルムは、HALSを含有しないサンプルよりも明らかに性能が優れていた。
【0070】 実施例4およびその対応比較である比較Eは、どちらも400時間の促進風化
に曝し、データを表4に報告する。
【0071】
【表4】
【0072】 表4に示されるように、螢光染料およびHALSを含有する発明の押出PVC
フィルムは、HALSを含有しないサンプルよりも性能が優れていた。
【0073】 ここに引用したあらゆる参考文献は、その内容全体を本願明細書に引用したもの
とする。
【0074】 図面を参照して発明をさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、発明に従った再帰反射性製品10の断面図である。
【図2】 図2は、発明に従った再帰反射性製品20の別の実施態様の断面
図である。
【図3】 図3は、発明に従った再帰反射性製品30の別の実施態様の断面
図である。
【図4】 図4は、発明に従った再帰反射性製品50の別の実施態様の断面
図である。
【図5】 図5は、発明に従った再帰反射性製品70の別の実施態様の断面
図である。 これらの図は理想化されており、一定の比率ではなく、例証のみを意図し制限
を意図しない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,Y U,ZW (72)発明者 ライトル,ベラ エル. アメリカ合衆国,ミネソタ 55133−3427, セント ポール,ピー.オー.ボックス 33427 (72)発明者 コデーア,ジェームス シー. アメリカ合衆国,ミネソタ 55133−3427, セント ポール,ピー.オー.ボックス 33427 Fターム(参考) 4J002 BD031 EN037 EV306 EV316 FD047 FD096

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)実質的に無溶剤のポリ塩化ビニル樹脂を含有するポリ
    マーマトリックス、 (b)チオキサンテン螢光染料、および (c)少なくとも1つの二級または三級アミン基を含み、約1000g/モル未
    満の分子量を有するヒンダードアミン光安定剤 を含む耐久性のある色および螢光特性を示す製品。
  2. 【請求項2】 ポリマーマトリックスが、可塑化ポリ塩化ビニル樹脂をさら
    に含む請求項1に記載の製品。
  3. 【請求項3】 ヒンダードアミン光安定剤が、ビス−(2,2,6,6−テ
    トラメチル−4−ピペリジニル)セバケート、ビス−(1,2,2,6,6−ペ
    ンタメチル−4−ピペリジニル)−2−n−ブチル−2−(3,5−ジ−ter
    t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロネート、および[(4−メトキシフ
    ェニル)−メチレン]−ビス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペ
    リジニル)エステルからなる群の少なくとも1つから選択される請求項1〜2の
    いずれか1項に記載の製品。
  4. 【請求項4】 製品が、再帰反射性キューブフィルムである請求項1〜3の
    いずれか1項に記載の製品。
  5. 【請求項5】 製品が、その下に配置された再帰反射性ベースシートを有す
    るフィルムである請求項1〜3のいずれか1項に記載の製品。
  6. 【請求項6】 再帰反射性ベースシートが、キューブコーナベースのシート
    または微小球ベースのシートである請求項5に記載のシート。
  7. 【請求項7】 保護的オーバーレイをさらに含む請求項6に記載の製品。
  8. 【請求項8】 (a)実質的に無溶剤のポリ塩化ビニル樹脂、チオキサンテ
    ン螢光染料、および少なくとも1つの二級または三級アミン基を含み、1000
    g/モル未満の分子量を有するヒンダードアミン光安定剤を混合物に組み合わせ
    るステップ、および (b)混合物から製品を形成するステップ を含む耐久性のある色および螢光特性を示す製品を製造する方法。
  9. 【請求項9】 製品が、製品の総重量を基準にして最高約2重量%のチオキ
    サンテン螢光染料を含有する請求項1に記載の製品、または請求項8に記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 製品が、製品の総重量を基準にして最高約2重量%のヒン
    ダードアミン光安定剤を含有する請求項1に記載の製品、または請求項8に記載
    の方法。
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