DE3002582A1 - Komposition mit phosphoreszierendem effekt - Google Patents

Description

5860 Iserloitn, den 24-. Januar 1980

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Komposition mit phosphoreszierender Wirkung, die besonders zweckmäßig. ist bei der Herstellung von flexiblen Etiketten.

Die Erfindung betrifft somit ein thermoplastisches Produkt, welches infolge Anregung durch Licht fähig ist, ein verzögertes Nachleuchten auszustrahlen und welches bei der Herstellung von Etiketten, Anhängern od. dgl. unter Verwendung herkömmlicher Druckverfahren verwendet werden kann. Erfindungsgemäß wird die thermoplastische Komposition mit phosphoreszierender Wirkung in Form einer Dispersion eines Kunstharzes erhalten, welche Substanzen enthält, die die Tageslichtstrahlungen absorbieren und sie als sichtbares Licht nach der Anregung (Nachleuchten) ausstrahlen, und zwar in einem Plastifikator (Plastisol), der anschließend in Gelzustand versetzt wird.

Das physikalische Phänomen des Nachleuchtens, wie es allgemein genannt wird, ist bekannt; es besteht in der Absorption der mit dem ultravioletten Licht verbundenen Energie durch manche Substanzen und der anschließenden Abgabe derselben als sichtbare Strahlung über verschieden lange Zeiträume hindurch. Dieses Phänomen tritt bei kristallinen Substanzen auf, die kleine Prozentsätze von Fremdatomen, sogenannten Aktivatoren, enthalten, und es besteht im wesentlichen im übergang eines Elektrons in einen metastabilen Zustand und in der anschließenden Rückkehr des Elektrons in den Ursprungszustand unter Ausstrahlung von sichtbarem Licht. Die wichtigsten bekannten Substanzen, die diese Eigenschaften besitzen, sind die Sulfide von Zink und Cadmium, entweder allein oder als Mischkristalle, gegebenenfalls mit Zins, Kupfer, Mangan oder Silber aktiviert.

Es ist auch bekannt, Kennzeichnungselemente, wie Etiketten, Anhänger od. dgl. aus thermoplastischen Materialien herzustellen, die darin mittels xerografischer Verfahren od. dgl. auf eine Unterlage aufgebracht werden, die aus Taschen-

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büchern, Gewändern od. dgl» bestehen kann» Diese Etiketten weisen Elastizitäts- und Festigkeitseigenschaften auf, sowie niedrige Produktionskosten, was dazu beigetragen hat, daß sie vielseitig angewendet werden.

• Das führte jedoch bis heute noch nicht zur Entdeckung einer Kunststoffkomposition zur Verwendung bei der Herstellung obengenannter Artikel bzw« bei der Herstellung anderer thermoplastischer Gegenstände mit denselben EIa= stizitäts- und Festigkeitseigenschaften, die die verzögerte Sichtbarkeit dieses Gegenstandes mittels der Restlumineszenz desselben möglich macht, nachdem der Gegenstand verschiedene Zeiträume hindurch dem Licht ausgesetzt war.

Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kunststoffkomposition zu schaffen,, die di© Eigenschaft der Rückstrahlung von absorbiertem Licht über einen längeren Zeitraum hindurch besitzt und bei der Herstellung von Gegenständen eingesetzt werden kann, weiche üblicherweise aus Plastikmaterialien erzeugt werden.

.Die Erfindung betrifft eine Komposition mit einer starken Nachleuchtwirkung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein thermoplastisches Basisharz mit einem niedrigen Polymerisationspunkt umfaßt, einen Weichmacher, ein Stabilisierungsmittel mit hoher Absorbtionsfähigkeit für Ultraviolettstrahlung und ein Pigment, bestehend aus mit Xup-.rer aktivierten Zinksulfidkristallen (ZnSsCu), welche vorbehandelt und in die Komposition in Form von in einen Polyvinylalkohol eingekapselten Teilchen eingebracht werden.

Die Erfindung wird nun anhand einer nicht-beschränkenden Ausführungsform, die besonders geeignet für die Herstellung von flexiblen Plastiketiketten ist, näher beschrieben. .

Als Basisharz wurde Polyvinylchlorid (PVC) in Pulverform verwendet, und zwar wegen seiner Eigenschaften, wie Widerstandsfähigkeit, Elastizität, Beständigkeit gegen chemische Agentien, und wegen seiner niedrigen Polymerisa-

tionstemperatur, die die Zumischung der anderen Elemente, insbesondere jener, die der Mischung eine Restlumineszenz verleihen und die im folgenden als "Pigmente" bezeichnet werden, erleichtern. Um das PVC flexibel und formbar zu machen, wurde eine Mischung aus primären und sekundären Weichmachern bestehend aus Butylbenzylphthalat bzw. aus Propenylglycoladipat verwendet. Die Mischung setzt sich vorzugsweise aus 40 % Butylbenzylphthalat, welches der Mischung ein geringes Lösevermögen verleiht, und.60 % eines polymeren Weichmachers(Polypropenylglycoladipat) zusammen, der der Reaktionsmasse einen hohen Grad an Plastizität verleiht. Es können auch Butyl- oder Isooctylphthalate oder andere hochsiedende Ester in Verbindung mit dem Polypropenylglycoladipat oder in Verbindung mit anderen polymeren Weichmachern verwendet werden, um der Plasikmasse einen recht guten Elastizitätsgrad zu verleihen.

Das Harz wird in der Weichmachermischung dispergiert und die so erhaltene Paste vermischt, bis eine homogene Masse erhalten wird. Zur Paste wird zusätzlich ein organisches Stabilisierungsmittel, vorzugsweise Dicyandiamid, zugegeben, da die■Verwendung von Metallsalzen mit dem Pigment unvereinbar ist und die Abklingzeit desselben verkürzt. Aufgabe dieses Stabilisierungsmittels ist die Vereinigung mit der HCl, die sich bildet, wenn die Paste auf Geliertemperatur gebracht wird, wobei Verbindungen erhalten werden, die praktisch farblos Und mit dem Harz selbst verträglich sind, während sie gleichzeitig eine starke'Ultraviolettlichtabsorption aufweisen. Die Eliminierung der HCl in solchen Polymerisationsverfahren ist notwendig, um das durch atmosphärische Agentien, insbesondere Temperatur und Licht, verursachte Gelbwerden zu verhindern. Angesichts der spezifischen Anwendung der erfindungsgemäßen Kompositionen ist es zusätzlich notwendig, daß das Kombinationsprodukt mit der HCl praktisch farblos ist, damit es nicht die natürliche Farbe der Komposition verändert und so das Phänomen der Lu-

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mineszenz beeinflußt= Außerdem müssen diese Verbindungen so beschaffen sein, daß sie innerhalb des Harzes keine Unstetigkeiten hervorrufen und somit die Plastizitäts- und Elastizitätseigenschaften desselben sicherstellen»Schließlich müssen diese Produkte in der Lage sein, den Hauptanteil der ultravioletten Strahlen zu absorbieren, der sonst das Pigment zerstören und dessen rasche Verschlechterung verursachen würde. Schließlich wird das Stabilisierungsmittel, da das Pigment selbst rasch durch die HCl gebunden wird, vorzugsweise in einer Menge verwendet, die etwas höher ist als jene, die unbedingt zur Neutralisierung der HCl notwendig wäre.

Zu der Mischung werden auch kleine Mengen eines Gleitmittels, wie Äthylpalmitat, Stearinsäure oder Wachse, zugegeben, die die Entfernung der Mischung aus den Formen in den folgenden Verfahrensschritten noch zusätzlich erleichtern, sowie ein Füllmittel, wie z.B. Tale. Beide dieser Bestandteile werden wegen ihrer Verträglichkeit mit dem Pigment gewählt; weiters ist es vorteilhaft, daß eine Minimalmenge an Füllmittel verwendet wird, um eine Schwächung der Elastizität des Endproduktes und die Bildung einer Barriere in Bezug auf das Pigment zu vermeiden» Angesichts der oben angeführten Überlegungen wird bevorzugt, daß der Prozentgehalt an Tale 2 % Masse , bezogen auf das Harz, nicht übersteigt.

Als Substanz mit einer hohen Nachleuchtfähigkeit wird vorzugsweise Zinksulfid mit kleinen Mengen Kupfer als Aktivator in Form von Kristallen verwendet. Die durchschnittliche Größe der oben erwähnten, kristallinen Teilchen soll etwa 40 um nicht überschreiten, und zur Erzielung einer anhaltenden Restlumineszenz kann dieser Bestandteil bis zu einem Maximum von 35 % Masse, bezogen auf das Harzgewicht _f variieren. Es wurde auch gefunden, daß höhere Kristallanteile keine sichtbar höheren Vorteile mit sich bringen und zu einem Absinken der Elastizität der harzigen Masse führen. Insbesondere wurde nach einem Versuch In einem Eiskasten gefunden, daß bei Verwendung einer Kristallmenge, die höher als die oben angeführte

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ist, und derselben Mengen an Weichmachern, dies zu einem Abbröckeln des Produktes unter Reibwirkung führt. Weiters werden diese Komponenten zur Gewährung eines besseren Schutzes des Pigments gegen die atmosphärischen Agentien und gegen Reibung vorher in einem Polyvinylalkohol behan- · delt, um eine Mikroeinkapselung der Teilchen zu bewirken und somit ihre Reibfestigkeit zu erhöhen. Zur Durchführung dieses !Schrittes wird der Poyvinylalkohol in Wasser bei • ca. 60 C gelöst und werden zur resultierenden Lösung die Kristalle in einer Menge, die gleich jener des Polyvinylalkohole ist (bezogen auf die Masse), zugegeben. Die Reaktionsmischung wird bei einer konstanten Temperatur von 60⁰C gerührt, bis alles Wasser abgedampft ist. Die resultierende Masse wird dann trituriert und aufbereitet, bevor sie in die Komposition eingebracht wird.

Nach der Zugabe der so erhaltenen Paste wird zum Verfeinerungsschritt Übergegangen, bei dem auf geeignete Weise der Druck auf die Walzen des Refiners als Funktion der Kristallabmessungen geregelt wird, wodurch ein Plastisol mit phosphoreszierendem Effekt erhalten wird, welches für die Herstellung von Etiketten, Anhängern und anderen 'reliefartigen thermoplastischen Produkten, die durch Gieß- oder Blasformverfahren erhalten werden, verwendet werden kann. Insbe-' sondere können bei in bekannten überzugsverfahren hergestellten Etiketten reliefartige Etiketten auf einer geeigneten Unterlage, wie z.B. Stoff, einer einzigen Farbe (im Tageslicht) erhalten werden, oder auch Etiketten und Anhänger bestehend aus Abschnitten mit verschiedener Färbung, wenn sie mit Licht beleuchtet werden, die jedoch alle, wenn sie sich im Dunkeln befinden, eine gleiche grüne Lumineszenz ausstrahlen. Die Restlumineszenz von grüner Farbe wird bevorzugt, da andere Färbungen, wie Gelb, Orange oder Rot, das Vorhandensein von Cadmiumteilchen notwendig machen, welche als Metallsalze im speziellen Fall die Nachleuchtwirkung

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von 2o Stunden auf etwa 30 Minuten reduzieren.

In der nachstehenden Tabelle wird eine bevorzugte PiastisolkoHipositionjr bezogen auf 1 kg Harz, aufgezeigt,

Basisharz ' 1000 g

Weichmacher .700 g (280 g primär und

420 g sekundär)

Stabilisierungsmittel '40g

Gleitmittel 10 g

Füllmaterial (Füller) 0-1Og

Pigment (ZnSsCu) 350 g

Polyvinylalkohol 35Og

Gesamtgewicht der Masse 2470 g

Zwar wurde die erfindungsgemäße Komposition in erster Linie anhand einer speziellen Ausführungsform veranschaulicht, doch ist diese Veranschaulichung nicht beschränkend, wobei solche Modifizierungen und Änderungen, sowch?. in eier Komposition als auch im Verfahren, die für den Fachmann offensichtlich sind, in den .Bereich der vorliegenden Er fin.-dung fallen.

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Claims (4)

Patentansprüche ;

1. Komposition mit phosphoreszierendem Effekt, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein thermoplastisches Basisharz mit niedrigem Polymerisationspunkt, einen Weichmacher, ein Stabilisierungsmittel mit hoher Absorbierfähigkeit für ultraviolette Strahlung und ein Pigment auf Basis von aktiven Kristallen in Form von in einem Polyvinylalkohol eingekapselten Teilchen umfaßt.

2. Komposition nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiters ein Gleitmittel, wie Äthylpalmitat, und ein Füllmittel, wie Tale, umfaßt.

3. Komposition nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisharz aus Polyvinylchlorid besteht, daß das Stabilisierungsmittel aus einer Mischung von primären und sekundären Weichmachern besteht und daß die phosphoreszierenden Substanzen Teilchen mit einem Durchmesser von etwa 40 jam aus mit Kupfer aktivierten Zinksulfidkristallen sind.

4. Komposition nach Anspruch 3„ dadurch gekennzeichnet, daß der primäre Weichmacher Butylbenzylphthalat und der sekundäre Weichmacher Polypropenylglycoladipat ist.

ELLESSE S.p.A

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