PT953068E

PT953068E - Corpo estratificado com propriedades fosforescentes processo para a sua preparacao e sua utilizaao

Info

Publication number: PT953068E
Application number: PT97951999T
Authority: PT
Inventors: Annett Bretschneider; Wolfgang Kuhn; Jurgen Wieczoreck; Andreas Winterfeldt
Original assignee: Riedel De Haen Ag
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2002-03-28
Also published as: JP2001504552A; CA2273165A1; US6528186B1; JP3792731B2; DK0953068T3; KR20000057302A; EP0953068B1; CN1238811A; DE19649662A1; EP0953068A1; US6699598B2; ES2165100T3; ATE206773T1; WO1998023791A1; CN1189594C; AU5557398A; DE59704902D1; US20020119333A1

Description

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DESCRIÇÃO "CORPO ESTRATIFICADO COM PROPRIEDADES FOSFORESCENTES, PROCESSO PARA A SUA PREPARAÇÃO E SUA UTILIZAÇÃO" A presente invenção diz respeito a um corpo estratificado, que engloba um substrato e, aplicada sobre um ou ambos os lados deste, pelo menos uma camada que contém um esmalte, em que a camada contém pelo menos uma substância luminosa. Um corpo estratificado deste tipo possui propriedades fosforescentes. Além disso, a presente invenção diz respeito a um processo para a produção do corpo estratificado acima definido, à sua utilização, de forma a conferir propriedades fosforescentes a um objecto com ele equipado, bem como a estes mesmos objectos. O corpo estratificado de acordo com a invenção pode ser utilizado em toda a parte, onde por falha súbita da iluminação geral possa surgir uma situação de perigo para as pessoas. Isto pode ser realizado na forma de marcações e sinais de segurança, no âmbito de um sistema de controlo de segurança com fosforescência de longa duração, para conduzir as pessoas com segurança para uma saída ou para uma área segura, por um caminho de salvação previamente estabelecido. São conhecidos processos para a preparação de aços esmaltados com fosforescência de longa duração. Até ao presente, a preparação de aços esmaltados com fosforescência de longa duração ocorria mediante a utilização de pigmentos Iuminescentes baseados em sulfuretos de zinco.

Para conseguir alcançar determinados valores de fosforescência mínima, era necessário escolher um revestimento de esmalte, contendo uma substância luminosa, relativamente espesso. No âmbito deste processo, não existe qualquer possibilidade técnica de esmaltar substratos finos, flexíveis e, consequentemente, de utilização mais ou menos universal, como por exemplo folhas baseadas em alumínio ou em ligas de alumínio. 2

A tentativa de reduzir a espessura das camadas de esmalte, através da introdução de folhas forradas, conduziu a corpos estratificados que são parcialmcntc combustíveis ou termicamente decomponíveis. Tais corpos estratificados com fosforescência de longa duração apresentam bons valores de fosforescência, mas possuem a desvantagem terminante da decomponibilidade térmica. Esta decomposição térmica de materiais sintéticos cncontra-se sempre associada à libertação de gases irritantes e venenosos e toma, por isso, tais corpos estratificados inúteis para uma série de aplicações. A BE-A 426 424 diz respeito a um processo para a esmaltagem de objectos com pós luminescentes não radioactivos, caracterizado pelo facto de, antes da sua utilização o pó luminescente ser aquecido para 1300°C e pelo facto de o empacotamento do pó, após a aplicação do mesmo sobre o objecto, se realizar a uma temperatura entre 500 e 900°C. A CH-A 166 802 diz respeito a um processo para a preparação de uma composição para esmaltes luminescentes, caracterizado pelo facto de, os componentes apropriados para a formação de um esmalte serem misturados e fundidos, subsequentemente finamente pulverizados e, finalmente, o pó obtido ser misturado com um composto fosforescente. A FR-A 897 807 diz respeito a um outro processo para a preparação de esmaltes luminescentes, como aí definido. A EP-A 0 427 049 divulga um processo para a aplicação de uma camada de substância luminosa sobre um suporte de écran luminoso, mediante utilização de pó de substância luminosa e de pó para vidrado e aplicação de uma temperatura de amolecimento do pó para vidrar, em que, de acordo com esta invenção, as partículas de substância luminosa são primeiramente revestidas com o pó para vidrar e, em seguida, as partículas de substância luminosa revestidas são aplicadas sobre o suporte de substância luminosa e fundidas.

De acordo com o resumo CA 114, 11018k, Moa Xianghui et al., "Study of [nonradioactivejluminous enamels from II-VI compounds", página 268 e Hunan Shifan Daxue Ziran Kexue Xuebao, Vol. 13, Nr. 1, 1990, páginas 43-46 de uma publicação 1 3 1 3

científica em língua chinesa, é descrito um esmalte luminescente, que engloba uriía substância luminosa luminescente não radioactiva. A presente invenção teve assim como objectivo a produção de corpos estratificados com boas propriedades fosforescentes, que, preferencialmente, não sejam combustíveis e que por acçâo do calor não libertem gases irritantes ou venenosos. Além disso, estes corpos estratificados devem poder ser formados livremente, através de serigrafia ou, também, através de outros processos de impressão.

Além disso, os corpos estratificados devem poder ser produzidos de forma economicamente favorável, ser utilizáveis e permutáveis sem problemas.

Este e outros objectivos são alcançados por meio do corpo estratificado de acordo com a invenção.

Deste modo, a presente invenção diz respeito a um corpo estratificado, que engloba um substrato, que preferencialmente contém alumínio ou uma liga de alumínio, e, aplicada sobre um ou ambos os lados deste, pelo menos uma camada que contém um esmalte, caracterizado pelo facto de, a pelo menos uma camada de esmalte conter uma substância luminosa com base em aluminatos alcalinoterrosos.

Enquanto for indispensável uma incombustibilidade total durante a aplicação, o corpo estratificado de acordo com a invenção pode ser concretizado livre de materiais sintéticos.

Como substratos no corpo estratificado de acordo com a invenção, podem ser utilizados todos os substratos esmaltáveis, em especial aqueles com base em metais, como por exemplo, materiais de ferro, alumínio ou materiais contendo uma liga de alumínio, materiais contendo cobre, prata, ouro e titânio. Preferencialmente é utilizado um substrato que contém alumínio ou uma liga de alumínio.

Embora, no que diz respeito à espessura e à estrutura do substrato não existam restrições especiais, são preferencialmente utilizadas chapas perfuradas com uma espessura dc cerca de 0,2 a aproximadamente 2,5 mm, com maior preferência de cerca de 0,5 a aproximadamente 2,0 mm e, em especial, de cerca de 0,5 a aproximadamente 1,5 mm, ou folhas com uma espessura de cerca de 50 a aproximadamente 500 pm, com maior preferência de cerca de 100 a aproximadamente 400 μιη c, em especial, dc cerca dc 200 a aproximadamente 300 μπι. Praticamente não existe nenhuma restrição relativamente à área perfurada livre da chapa perfurada, contudo são preferencialmente utilizadas chapas perfuradas com uma área perfurada livre de cerca de 20 a aproximadamente 45%.

Em principio, no âmbito da presente invenção, podem ser utilizadas como substratos todas as ligas de alumínio conhecidas, em que como principais suplementos da liga são de referir o cobre, magnésio, silício, manganês e zinco, bem como misturas de dois ou mais destes e menores quantidades de níquel, cobalto, crómio, vanádio, titânio, chumbo, estanho, cádmio, bismuto, zircónio e prata, assim como misturas de dois ou mais destes.

Além disso, o corpo estratificado de acordo com a invenção engloba uma camada, que contém um esmalte, que pode ser aplicada sobre um ou ambos os lados do substrato acima definido. A designação "esmalte", tal como é empregue no âmbito da presente invenção, corresponde à definição de acordo com "Email und Emailliertechnik", Petzold/Põschmann, editora alemã para a indústria básica, Leipzig/Estugarda, 2a edição revista 1992, página 15. Assim, o esmalte corresponde preferencialmente a uma massa vítrea inerte, formada por fundição ou vitrificação, com uma composição inorgânica, principalmente de óxido e silicato, a qual deve ser fundida ou foi fundida, em parte com fundentes, sobre materiais de metal em uma ou mais camadas.

Por conseguinte, o esmalte utilizado de acordo com a invenção pode ser preparado a partir de uma frita de esmalte contendo metais pesados ou livre de metais pesados. 5

Assim, o conceito "livre de metais pesados" significa que, a frita de esmalte utilizada é completamente ou essencialmente livre de metais que possuem um número atómico superior ao número atómico do cálcio.

Numa forma de concretização preferida da presente invenção, na qual o substrato contém alumínio e/ou uma liga de alumínio, èsmalta-se com um assim designado esmalte de alumínio. Relativamente a este facto, é de ter em consideração o seguinte. O baixo ponto de fusão do alumínio e das suas ligas requer esmaltes que possam ser aquecidos a cerca de 520°C a 560°C. Isto corresponde a uma temperatura de amolecimento de aproximadamente 450°C. Deste modo, nesta forma de concretização são utilizadas, como material de partida, fritas de esmalte que têm em conta as propriedades acima mencionadas.

Para tal podem, por exemplo, ser utilizados vidros com um elevado teor de L12O, BaO e V2OS. Também eutécticos, que contêm fluoreto, ou esmaltes com base em fosfato satisfazem as exigências de temperatura. Embora, as condições acima mencionadas, relativamente ao ponto de amolecimento, possam ser alcançadas por adição destes componentes, são preferencialmente adicionados outros componentes para aumentar a estabilidade química dos esmaltes resultantes. Assim, por exemplo, por alteração das proporções de L12O e T1O2 e do conteúdo em metal alcalinoterroso e ZnO, podem ser alcançados bons valores para a resistência dos esmaltes resultantes contra meios agressivos. Detalhes relativos a este assunto podem ser retirados de Migonadziev, A.S., Steklo i keramika (1966), 12, pág. 15.

Os esmaltes de alumínio podem ser preparados em todas as cores, assim como em preto e branco. Aos esmaltes brancos são adicionados aditivos de turvação, como por exemplo T1O2, tendo depois de ser escolhida uma a proporção de L12O para TÍO2 correspondentemente elevada, por conseguinte aproximadamente 1 a 1,5 até 2. Esmaltes de alumínio coloridos podem ser preparados de diversas formas.

Por exemplo, é aqui novamente descrita a composição de esmaltes, de acordo com a invenção bastante utilizáveis: 6 6

100 partes de frita 15 partes dc pigmento luminescente 4 partes de ácido bórico 2 partes de KOH 1 parte de vidro solúvel 45 partes de água

Esta mistura é moída num moinho de porcelana, resultando uma argila líquida com uma finura de moagem definida, por exemplo, de 0,1 a 0,5 s.B. (segundo a Bayer) e com uma massa específica de, por exemplo, 1,5 a 2,0, preferencialmente de 1,7 a 1,8 g/cm3.

Esta argila líquida é, normalmente, aplicada sobre a peça a esmaltar por meio de um processo de pulverização.

Mais detalhes relativos a esmaltes de alumínio deste tipo, nomeadamente a esmaltagem de substâncias contendo alumínio ou ligas de alumínio, podem ser retirados de um artigo de âmbito geral "Mitteilungen des Vereins Deutscher Emailfachleute e. V. Vol. 43, 1995 (fascículo 5), pág. 56 e seguintes", entre outros.

Preferencialmente, a espessura de pelo menos uma camada de esmalte é de 400 pm ou menos, com maior preferência de cerca de 300 pm ou menos e, em especial, aproximadamente 200 pm ou menos, em que o limite inferior da espessura da camada de esmalte é de aproximadamente 30 pm.

Numa outra forma de concretização preferida, é primeiramente aplicada, de um ou ambos os lados, uma camada de reflexão de um esmalte branco ou claro, com um teor de branco de pelo menos cerca de 78%, mais preferencialmente com pelo menos cerca de 82% e em seguida, pelo menos uma outra camada de esmalte.

Além disso, a camada de reflexão pode também ser preparada directamente sobre o substrato, por exemplo por oxidação eléctrica e/ou por incorporação de pigmentos inorgânicos, como por exemplo T1O2.

Naturalmente que, o esmalte que contém uma substância luminosa, pode também ser aplicado directamente sobre o substrato, sem a camada de reflexão.

Desde que seja aplicada, de um ou ambos os lados, mais do que uma camada que contém um esmalte, é vantajoso, especialmente por motivos económicos, que apenas a camada exterior, que contém um esmalte, contenha uma substância luminosa.

Como substâncias luminosas, no âmbito da presente invenção, são utilizáveis substâncias luminosas com base em aluminatos alcalinoterrosos, como por exemplo com európio ou com aluminatos de metal alcalinoterroso activados pelo chumbo, em que o metal alcalinoterroso é estrôncio ou uma mistura de estrôncio e cálcio, como por exemplo descrito na EP-A-0 094 132 e na US 3 294 699 (Sr-aluminato/európio), igualmente aluminatos alcalinoterrosos activados pelo európio, com bário e estrôncio como metais alcalinoterrosos, como descrito naDE-A-1 811 732;

Substâncias luminosas que englobam uma matriz de fórmula Μ).χΑΐ2θ4.χ, em que M é um pelo menos tom metal escolhido de entre o Ca, Sr e Ba, e X é um número inteiro diferente de 0 e a matriz Eu contém como activador e como co-activador pelo menos um de entre La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Mn, Sn e Bi, como descrito pela EP-A-0 710 709;

Substâncias luminosas englobando uma composição MO ~ a(Al|.bBb)203 : cR, em que 0,5 < a < 10,0, 0,0001 < b < 0,5 e 0,0001 < c < 0,2, MO representa pelo menos um óxido de metal bivalente, escolhido de entre MgO, CaO, SrO e ZnO, e R representa Eu e pelo menos elemento de terras raras adicional, como descrito na DE-A 195 21 119;

Aluminatos alcalinoterrosos dotados de metais de terras raras, como descritos na EP-A-0 710 709 ena DE-A 195 21 119;

Substâncias luminosas englobando uma matriz de fórmula MAI2O4, em que M é cálcio, estrôncio ou bário e a matriz é európio, que como activador e como co-activador contém pelo menos um de entre lantânio, cério, praseodímio, neodímio, samário, gadolínio, 8

disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutécio, estanho e bismuto, como descrido na EP-B-0 622 440; óxidos de metal ternários activados por meio de európio, contendo SrO ou BaO ou misturas destes, AI2O3 ou uma mistura de AI2O3 e Ga203 e ZnO ou MgO, como descrito na US 4 216 408; e substâncias luminosas, contendo pelo menos um óxido de metal, escolhido de entre MgO, CaO, SrO e ZnO, bem como Eu2+ como activador e pelo menos um elemento de terras raras adicional, escolhido de entre Pr, Nd, Dy e Tm, de preferência Dy, como descrito na US 5 376 303.

Por conseguinte, são preferencialmente inseridas substâncias luminosas baseadas em um aluminato alcalinoterroso, como descritas na EP-B-0 622 440, na EP-A 0 710 709, na DE-A 195 21 119 e na US 5 376 303. A quantidade de substância luminosa utilizada não se encontra limitada de forma especial, no entanto, por motivos económicos, é em geral de aproximadamente 50% em peso, relativamente ao peso total do corpo estratificado. O limite inferior para a quantidade da substância luminosa resulta, em especial, da intensidade de fosforescência desejada e pode, consequentemente, ser variado em intervalos largos, de acordo com aplicação.

Além disso, a presente invenção também diz respeito a um processo para a produção dos corpos estratificados acima descritos, que engloba os seguintes passos:

Aplicação de uma camada, que contém um esmalte, sobre um ou ambos os lados de um substrato e aquecimento da pelo menos uma camada aplicada, a qual contém um esmalte, caracterizada pelo facto de esta pelo menos uma camada conter pelo menos uma substância luminosa com base num aluminato alcalinoterroso. A aplicação e aquecimento do esmalte ocorre segundo processos tradicionais, conhecidos do estado da técnica. Assim, é aplicada sobre 0 substrato, por exemplo, uma folha de alumínio ou de uma liga de alumínio, em regra desengordurada e passivada, com auxílio de um dispositivo de aplicação, como por exemplo, uma pistola de pulverização, 0 esmalte na forma de uma suspensão aquosa (esmalte-argila líquida) ou 9

como um pó fino e, subsequentemente, aquecido a temperaturas entre aproximadamente 500 e cerca de 600°C. Aquando a utilização de várias camadas de esmalte, estas são, cm regra, aplicadas umas a seguir às outras e aquecidas em conjunto. O corpo estratificado de acordo com a invenção pode, assim, ser sempre aplicado sobre um material de suporte apropriado, preferencialmente sobre um material de suporte não combustível, como por exemplo uma placa de metal, por meio de colagem ou soldagem, ou também directamente sobre o objecto a caracterizar, igualmente através de colagem ou fixação mecânica, como por exemplo rebites, grampos ou parafusos.

Noutra forma de concretização preferida, a camada que contém um esmalte e pelo menos uma substância luminosa, pode ser aplicada por meio de serigrafia ou outros processos de impressão, formação do desenho por deslocamento, aplicação com moldes, pulverização com moldes ou inscrição manual.

Para além disso, a presente invenção diz também respeito à utilização de um corpo estratificado como acima descrito, ou de um corpo estratificado produzido como acima definido, para conferir a um objecto propriedades fosforescentes, assim como objectos fosforescentes, caracterizados pelo facto de serem equipados com um corpo estratificado desse tipo.

No âmbito da presente invenção, como objectos a serem equipados com o corpo estratificado de acordo com a invenção, são preferencialmente de referir instrumentos de medição, mostradores, sinais de segurança, chaves, parapeitos, capacetes, qualquer tipo de sinalizações, como por exemplo no interior ou exterior de elevadores ou como dispositivos para controlo de tráfego, interruptores eléctricos, instrumentos de escrita, brinquedos ou utensílios domésticos e aparelhos de desporto.

Além disso, na sua forma de aperfeiçoamento mais geral, a presente invenção diz respeito à utilização de uma substância luminosa baseada num aluminato alcalinoterroso, para conferir propriedades fosforescentes a um corpo estratificado, 10 •íSISsr'· englobando um substrato e, aplicada sobre um ou ambos os lados deste, pelo me|fos uma camada que contém um esmalte.

Em seguida, a presente invenção deverá ser esclarecida em mais detalhe através de alguns exemplos de concretização.

Exemplo 1

Uma folha de alumínio com uma espessura de 80 pm foi desenrolada de um rolo num dispositivo de funcionamento contínuo e passou por dois banhos de desengorduramento, um banho de lavagem e um de passivação e foi, subsequentemente, seca. Em seguida foi aplicado de ambos os lados, com auxílio de uma pistola pulverizadora, um esmalte branco, com uma espessura de aproximadamente 60 μτη, seco e aquecido.

Subsequentemente, foi aplicado um esmalte de alumínio-argila líquida, ao qual como substância luminosa foi adicionado um aluminato de estrôncio dotado de európio-disprósio (Lumilux® Griin SN da firma Riedel-de Haén), numa quantidade de 40% em peso relativamente ao esmalte, e esta camada de esmalte seca e continuamente aquecida. Em seguida, a folha foi novamente enrolada num rolo.

Aquando subsequente utilização, foram desenrolados deste rolo comprimentos correspondentes e directamente utilizados.

Exemplo 2

Primeiramente, uma folha de alumínio com uma espessura de 100 pm, que já apresentava uma coloração esbranquiçada devido à incorporação de TÍO2, foi pré-tratada anodicamente e, subsequentemente, em suspensão livre coberta no lado posterior com um esmalte de desperdícios de alumínio e no lado frontal com um esmalte-argila líquida, ao qual foi adicionado uma substância luminosa tal como no exemplo 1, seca e aquecida. A espessura da camada de esmalte obtida foi de 150 pm.

Exemplo 3

Uma chapa de liga de alumínio AlFeSi, com uma espessura de chapa de 3 mm, foi desengordurada alcalinamente, em seguida lavada com água desmineralizada e seca. Posteriormente, foi preparada uma argila líquida com a seguinte composição: 100 partes de fiita de alumínio 15 partes de agente de fixação 40 partes de água 12 partes deTiC»2

Esta argila líquida foi aplicada sobre a chapa por meio pulverização, seca e aquecida a 570°C.

Subsequentemente, foi preparada outra argila líquida com a seguinte composição: 100 partes de fiita de alumínio 30 partes de agente de fixação 60 partes de água 200 partes de pigmento luminescentes Esta argila líquida foi processada de forma idêntica à acima descrita.

Exemplo 4

Um corpo de uma liga fundida num molde de areia foi desengordurado alcalinamente, lavado várias vezes e passivado com HNO3, em seguida seco. Este corpo foi revestido com uma argila líquida branca de acordo com o exemplo 3 e aquecido. Depois, foi preparada uma argila líquida de acordo com a seguinte receita: 100 partes de fiita de alumínio 60 partes de água 25 partes de agente de fixação 250 partes de substância luminosa

Esta argila líquida foi seca, friccionada para dar origem a uma pó, polvilhada sobre a peça de fundição e aquecida.

Lisboa, ^ ^ p··*

Maria Silvina Ferreira ADVOGADA

Cficial de Propriedade Industrial ' . Castilho, 50-51- 1250 - 071 LISBOA rei. 21 381 50 50 - Fax. 21 383 1150

Claims

1. Corpo estratificado, englobando um substrato e, aplicada sobre um ou ambos os lados deste, pelo menos uma camada que contém um esmalte, caracterizado pelo facto de, a pelo menos uma camada que contém um esmalte, contei pelo menos uma substância luminosa com base num aluminato alcalinoterroso.
2. Corpo estratificado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o substrato conter alumínio ou uma liga de alumínio.
3. Corpo estratificado de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o esmalte ser preparado a partir de uma frita de esmalte contendo metais pesados.
4. Corpo estratificado de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de o substrato apresentar uma chapa perfurada com uma espessura de 0,2 a 2,5 mm ou uma folha com uma espessura de 50 a 500 pm.

Corpo estratificado de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, a pelo menos uma camada que contém um esmalte, apresentar uma espessura de 400 pm ou menos.
6. Corpo estratificado de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de, como pelo menos uma substância luminosa, conter um aluminato alcalinoterroso dotado de um elemento de terras raras.
7. Corpo estratificado de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo facto de conter adicionalmente, de um ou ambos os lados, uma camada de reflexão de um esmalte branco ou claro, com um teor de branco de pelo menos 78%. 2 I
8. Processo para a produção de um corpo estratificado, que engloba os seguintes passos: - aplicação sobre um ou ambos os lados de um substrato de pelo menos uma camada que contém um esmalte, - aquecimento da pelo menos uma camada aplicada, a qual contém um esmalte, caracterizado pelo facto de, a pelo menos uma camada aplicada que contém um esmalte, conter pelo menos uma substância luminosa com base num aluminato alcalinoterroso.

Utilização de um corpo estratificado de acordo com uma das reivindicações 1 a 7 ou de um corpo estratificado produzido como definido na reivindicação 8, para conferir propriedades fosforescentes a um objecto.
10. Objecto fosforescente caracterizado pelo facto de este ser equipado com um corpo estratificado de acordo com uma das reivindicações 1 a 7 ou com um corpo estratificado produzido como definido na reivindicação 8.
11. Utilização de uma substância luminosa com base num aluminato alcalinoterroso, para conferir propriedades fosforescentes a um corpo estratificado, englobando um substrato e, aplicada sobre um ou ambos os lados deste, pelo menos uma camada que contém um esmalte. Lisboa, í 7 DEZ. 2001

Maria Sílvína Ferreira _ADVOGADA Agerte Oficial de Propriedade Industrial P. Castilho, 50 - 5? - 1250 - 071 LISBOA rel. 21 381 50 50 - Fax. 21383 1150