ES2589256T3 - Procedimiento para la fabricación de una película con partículas luminiscentes - Google Patents

Procedimiento para la fabricación de una película con partículas luminiscentes Download PDF

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Abstract

Procedimiento para fabricar una película con partículas luminiscentes, en el que a. se mezclan un material termoplástico (1) y un pigmento (2) luminiscente que contiene un tereftalato de hidroxialquilo con la fórmula: R1-COO-P(OH)x-COO-R2, en donde R1, R2 son un radical alquilo, arilo o alilo con 1 a 10 átomos de C, P es un anillo fenilo, grupos hidroxilo unidos por el OH en el anillo de fenilo y x es un número entero de 1 a 4, y contiene una mezcla termoplástica (3) y b. la mezcla termoplástica (3) se homogeneiza en una extrusora (4) a 150 ºC hasta 200 ºC y a través una tobera de extrusión (12) de la extrusora (4) se obtiene una película termoplástica (5), siendo calentada la extrusora (4) en la entrada (4a) de la extrusora hasta una temperatura de 135 ºC a 150 ºC, en el centro (4b) de la extrusora a una temperatura de 150 ºC a 160 ºC y en la salida (4c) de la extrusora hasta una temperatura de 160 ºC a 180ºC.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la fabricacion de una peKcula con partfculas luminiscentes
La invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de una pelfcula con partfculas luminiscentes.
Pantallas de visualizacion frontal (HUD) estan ampliamente difundidas en la aviacion. Los sistemas montados en el campo de vision directo de los pilotos muestran las informaciones mas importantes de la aeronave propia y de aeronaves extranas. Estos sistemas establecidos y muy utilizados en el sector militar tienen tambien en el sector civil, en particular en el sector del automovil, muchas posibilidades de aplicacion. Asf, datos respecto a la velocidad, la distancia con el vehnculo que nos precede o datos de direccion del aparato de navegacion son indicados, a diferencia de la pantalla de visualizacion hacia abajo (HDD) directamente a la altura de los ojos del conductor. Estas posibilidades mejoran claramente la seguridad del trafico del vetnculo, dado que el conductor, al mirar a los instrumentos, no puede observar la posicion y situacion del trafico. En el caso de velocidades elevadas del vetnculo, por ejemplo en la autopista, la distancia cubierta “a ciegas” por el vetnculo puede ser considerable y puede condicionar un riesgo de accidente incrementado.
Si pantallas de visualizacion frontal (HUD) son iluminadas por una fuente de luz externa, los campos de luz, dependiendo de las condiciones de nivel de luz y meteorologicas imperantes son diffciles de detectar. Una fuerte luz solar y la luz reflejada por las gotas de agua o suciedad complican claramente el reconocimiento de las informaciones proyectadas en el dispositivo de visualizacion frontal. Esto se hace especialmente evidente en imagenes virtuales que son proyectadas sobre la superficie de la imagen, por ejemplo el parabrisas. Los inconvenientes de estos HUDs clasicos son, ademas, el limitado campo de vision para representar las informaciones proyectadas. Una posible solucion son imagenes reales, generadas sobre la superficie de la imagen a traves de colorantes o pigmentos excitados electromagneticamente. En este caso, en principio se puede utilizar como portador de la informacion todo la luna.
En virtud del tamano de la luna y de la tendencia de los pigmentos de distribuirse uniformemente por la capa adhesiva, se requieren concentraciones relativamente elevadas de los pigmentos colorantes. Concentraciones de pigmentos elevadas son, sin embargo, en muchos casos muy costosas y requieren, bajo determinadas circunstancias, precauciones particulares en relacion con la clasificacion y el tratamiento de los pigmentos o colorantes reglamentados como sustancias peligrosas. Las elevadas concentraciones de pigmentos requieren al mismo tiempo un empleo elevado de disolventes. Estos, en muchos casos compuestos organicos facilmente volatiles (VOC), representan un riesgo continuo para el medio ambiente y la salud. En particular, en el caso de una exposicion prolongada, son posibles deterioros de la salud. Tambien, los disolventes no pueden ser utilizados de nuevo en muchos casos y, de esta forma, representan un factor de costos esencial en la fabricacion de los HUDs.
El documento DE 603 14 613 T2 da a conocer una composicion fotocromatica y un procedimiento para su preparacion. La composicion contiene un poliuretano lineal reticulable o un polfmero de poliuretano-urea y un compuesto organico fotocromatico.
El documento WO 2004/099172 A1 da a conocer una composicion fotocromatica de estructura benceno-, nafteno- y fenatro-cromatica, sustituida con un grupo arilamina.
El documento US 7.230.767 B2 da a conocer un sistema de pantalla en una luna de un vehnculo. La disposicion contiene compuestos luminiscentes en la cara de la luna interna dirigida hacia el exterior. A traves de una fuente luminosa, los compuestos luminiscentes son iluminados y aparecen en el campo de vision de un conductor.
El documento DE 100 02 152 A1 da a conocer una pelfcula de color transparente y absorbente de luz UV. La pelfcula se produce a traves de un proceso de extrusion en el que un material termoplastico y un colorante soluble en la pelfcula se mezclan y a continuacion se extruden conjuntamente.
La solicitud de patente alemana DE 10 2009 044181 A1 y la solicitud de patente internacional WO 2010/139889 A1 dan a conocer una pelfcula con un pigmento luminiscente.
La solicitud de patente alemana DE 40 24330 A1 muestra la extrusion de una sustancia fotocromatica con una matriz.
La mision de la invencion consiste en proporcionar un procedimiento para la fabricacion de una pelfcula de PVB para pantallas de visualizacion frontal, la cual reduzca o evite el empleo de disolventes organicos facilmente volatiles.
La mision de la presente invencion se resuelve, conforme a la invencion, mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 independiente. Realizaciones preferidas se desprenden de las reivindicaciones subordinadas.
El procedimiento de acuerdo con la invencion comprende, en una primera etapa, la mezcladura de un (granulado) termoplastico con un pigmento luminiscente. El granulado termoplastico contiene preferiblemente PVB (polivinilbutiral) o EVA (poli(etileno-acetato de etilo). Opcionalmente, tambien pueden estar contenidos poli(tereftalato de butileno) (PBT), policarbonato (PC), poli(tereftalato de etileno) (PET) y poli(naftalato de etileno) (PEN),
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poli(cloruro de vinilo) (PVC), poli(fluoruro de vinilo) (PVF), polivinilbutiral (PVB) o plastificantes y/o copolimeros de los mismos, de manera particularmente preferida poli(tereftalato de etileno) (PET). El pigmento luminiscente contiene un tereftalato de hidroxialquilo de la formula: Ri-COO-P(OH)x(1-4)-COO-R2, en donde Ri y R2 puede ser un radical alquilo, arilo o alilo con 1 a 10 atomos de C, P un anillo de fenilo, o grupos hidroxilo unidos por el OH en el anillo de fenilo y x el numero de grupos hidroxilo unidos en el anillo de fenilo. El poli(tereftalato de hidroxialquilo) tiene preferiblemente la formula: R1-COO-P(OH)x(2-4)-COO-R2. La formula estructural general es:
imagen1
El pigmento luminiscente contiene preferiblemente 2,5-dihidroxitereftalato de dietilo. La formula estructural es
imagen2
El pigmento luminiscente utilizado presenta un maximo de excitacion local en el intervalo de 350 nm a 450 nm y un maximo de emision local en el intervalo de 400 nm a 800 nm. El termino “local” describe, en el sentido de la invencion, preferiblemente un intervalo con una amplitud de 50 nm. Los pigmentos luminiscentes contienen, en el sentido de la invencion, compuestos luminiscentes organicos y/o inorganicos, iones, agregados y/o moleculas. La luminiscencia contiene fluorescencia y/o procesos de fosforescencia, la excitacion con radiacion electromagnetica y la emision de radiacion electromagnetica. La radiacion emitida presenta preferiblemente una longitud de onda distinta a la radiacion excitada. La radiacion emitida presenta preferiblemente una longitud de onda mayor.
La mezcla termoplastica obtenida se introduce a continuation en una extrusora. La mezcla termoplastica se homogeneiza en la siguiente etapa en la extrusora a 150 °C hasta 200 °C y, a continuacion, se obtiene una pelicula termoplastica. El pigmento luminiscente es, sorprendentemente, estable a la temperatura en el procedimiento conforme a la invencion y soporta, en particular, la etapa de extrusion. En una etapa subsiguiente, la pelicula termoplastica se enfria. Esto puede tener lugar, por ejemplo, a traves del aire o bajo enfriamiento rapido con agua.
La pelicula termoplastica obtenida presenta preferiblemente una transmision de la luz de > 70%, de manera particularmente preferida > 82%, medida a una longitud de onda de 405 nm. La transmision de la luz de la pelicula termoplastica puede ajustarse a traves del grosor de la pelicula, la composition del polimero, el grado de polimerizacion, la distribution de la polimerizacion, bloqueadores UV o plastificantes.
La pelicula termoplastica contiene preferiblemente 0,1 g/m2 a 15 g/m2 de pigmento luminiscente. Los datos cuantitativos se refieren a un grosor de la pelicula termoplastica de aproximadamente 0,76 mm.
El pigmento luminiscente utilizado en el procedimiento presenta preferiblemente un maximo de excitacion en el intervalo de 380 nm a 420 nm y/o un maximo de emision en el intervalo de 400 nm a 800 nm, preferiblemente 430 nm a 500 nm. Sorprendentemente, el pigmento luminiscente es estable a la temperatura en el procedimiento conforme a la invencion y soporta, en particular, la etapa de extrusion. Esto fue confirmado mediante ensayos de envejecimiento en peliculas termoplasticas extrudidas.
El pigmento luminiscente contiene preferiblemente benzopiranos, naftopiranos, 2H-naftopiranos, 3H-naftopiranos, 2H-fenantropiranos, 3H-fenantropiranos, resinas fotocromaticas, cumarinas, xantinas, derivados del acido naftalico, oxazoles, estilbenos, estirilos, perilenos, lantanoides, preferiblemente Y2O3:Eu, YVO4:Tm, Y2O2S:Pr, Gd2O2S:Tb y/o mezclas de los mismos.
Conforme a la invencion, la extrusora a la entrada de la extrusora se calienta hasta una temperatura media de 135 °C a 150 °C. La expresion “entrada de la extrusora” se refiere, en el sentido de la invencion, a la zona de la alimentation de material, es decir, al primer 20 % de la longitud del husillo de la extrusora.
Conforme a la invencion, la extrusora se calienta en el centro de la extrusora a una temperatura media de 150 °C a 170 °C. La expresion “centro de la extrusora” se refiere, en el sentido de la invencion, al 60 % medio de la longitud
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Conforme a la invencion, la extrusora se calienta en la salida de la extrusora a una temperatura media de 160 °C a 180 °C. La expresion “salida de la extrusora” se refiere, en el sentido de la invencion, al ultimo 20 % de la longitud del husillo de la extrusora hasta la salida.
La pelfcula termoplastica es transportada preferiblemente, a traves de un unico husillo en la extrusora.
La pelfcula termoplastica es transportada, preferiblemente, a una velocidad de extrusion de 10 mm/s a 20 mm/s.
La pelfcula termoplastica es transportada preferiblemente en un diametro de 0,3 mm a 1 mm.
La mezcla termoplastica contiene preferiblemente 0,5 g a 8 g de pigmento luminiscente por kg de material termoplastico, de manera particularmente preferida 2 g a 5 g de pigmento luminiscente por kg de material termoplastico.
La mezcla termoplastica contiene preferiblemente agentes antioxidantes.
Una pelfcula termoplastica, producida segun el procedimiento conforme a la invencion, no presenta, preferiblemente, residuos de disolvente, dado que los pigmentos luminiscentes son mezclados sin disolvente.
Se muestra, ademas, una luna compuesta con una pelfcula termoplastica en la capa intermedia entre las lunas individuales de la luna compuesta. La pelfcula termoplastica puede ser parte de la capa intermedia o formar sola la capa intermedia.
Se muestra, ademas, un dispositivo para indicar un pictograma, sfmbolos de escritura y/o numeros. El dispositivo comprende una luna compuesta y una pelfcula termoplastica dispuesta entre la luna compuesta. Una fuente luminosa dirigida sobre la luna compuesta emite radiacion electromagnetica sobre la luna compuesta. La radiacion emitida por la fuente luminosa es absorbida por los pigmentos luminiscentes en la capa adhesiva y es emitida de nuevo con una longitud de onda modificada. Esta radiacion emitida es percibida por el observador como punto de imagen sobre la luna. La fuente luminosa comprende, preferiblemente, un laser de diodos o escaner de laser. Las distintas lunas de la luna compuesta presentan preferiblemente un grosor de 1 mm a 8 mm, de manera particularmente preferida de 1,4 mm a 2,5 mm.
Se muestra, ademas, el uso de la pelfcula termoplastica en pantallas de visualizacion frontal en edificios, vehnculos, aeronaves y/o helicopteros, preferiblemente en pantallas de visualizacion frontal de parabrisas en vetnculos o vallas publicitarias.
En lo que sigue se describe con mayor detalle la invencion con ayuda de dibujos. Los dibujos son representaciones puramente esquematicas y no son a escala. No limitan de modo alguno la invencion.
Muestran:
La Figura 1, una seccion transversal del dispositivo,
La Figura 2, una seccion transversal de la extrusora utilizada en el procedimiento conforme a la invencion y La Figura 3, un diagrama de flujo del procedimiento conforme a la invencion.
La Figura 1 muestra una seccion transversal del dispositivo. La luna compuesta 6 a base de una luna 6c interna, capa intermedia (pelfcula termoplastica) 6b y luna 6a externa es irradiada por una fuente luminosa 9, preferiblemente un laser diodico. Los pigmentos 2 luminiscentes que se encuentran en la capa intermedia 6 emiten luz que es percibida por el observador 8 como senal o pictograma.
La Figura 2 muestra una seccion transversal de la extrusora 4 utilizada en el procedimiento conforme a la invencion, la cual comprende las zonas antes descritas, la entrada 4a de la extrusora, el centro 4b de la extrusora y la salida 4c de la extrusora. La extrusora 4 presenta desde la entrada 4a de la extrusora a la salida 4c de la extrusora un gradiente de temperaturas de 130 °C a 190 °C, preferiblemente de 140 °C a 170 °C. El tornillo sinfin 11 de la extrusora incorporado en la carcasa 7 de la extrusora comprende una rosca helicoidal 11a y un arbol de tornillo sinfin 11b. La mezcla termoplastica 3 a base de un granulado termoplastico 1 y un pigmento luminiscente 2 con un maximo de excitacion local en el intervalo de 350 nm a 450 nm y un maximo de emision local en el intervalo de 400 nm a 800 nm acceden, a traves de la alimentacion 10 de la extrusora, a la extrusora 6. A traves de la tobera 12 de la extrusora es transportada la mezcla termoplastica 3 fundida y homogeneizada en la extrusora 4 como pelfcula termoplastica 5 con una velocidad preferida de 14 mm/s.
La Figura 3 muestra un diagrama de flujo del procedimiento conforme a la invencion. En una primera etapa tiene lugar la mezcladura de un granulado termoplastico 1 con un pigmento 2 luminiscente. El granulado termoplastico contiene preferiblemente PVB (polivinilbutiral). El pigmento 2 luminiscente utilizado muestra un maximo de excitacion local en el intervalo de 350 nm a 450 nm y un maximo de emision local en el intervalo de 400 nm a 800 nm. La
5
10
15
20
25
mezcla termoplastica 3 obtenida se introduce a continuacion en una extrusora 4. La mezcla termoplastica 3 se homogeneiza en la siguiente etapa en la extrusora 4 a 150 °C hasta 200 °C y, a continuacion, se obtiene una pelfcula termoplastica 5. En una etapa subsiguiente, la pelfcula termoplastica 5 se enfna. Esto puede tener lugar, por ejemplo, a traves del aire o mediante enfriamiento brusco con agua.
Con el procedimiento de acuerdo con la invencion se obtiene una pelfcula termoplastica 5 que, en comparacion con pelfculas conocidas, no presenta residuos de disolventes, dado que la fabricacion tiene lugar sin disolventes.
Lista de s^bolos de referencia:
1 material termoplastico / granulado termoplastico
2 pigmento luminiscente
3 mezcla termoplastica
4 extrusora
4a entrada de la extrusora
4b centro de la extrusora
4c salida de la extrusora
5 pelfcula termoplastica
6 luna compuesta
6a luna exterior
6b luna interior
7 carcasa de la extrusora
8 observador
9 fuente luminosa
10 alimentacion a la extrusora
11 tornillo sinfin de la extrusora
11a arbol del tornillo sinfin
12 tobera de la extrusora
12a arbol de tornillo sinfin
12 tobera de la extrusora

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para fabricar una pelfcula con partfculas luminiscentes, en el que
    a. se mezclan un material termoplastico (1) y un pigmento (2) luminiscente que contiene un tereftalato de hidroxialquilo con la formula: Ri-COO-P(OH)x-COO-R2, en donde Ri, R2 son un radical alquilo, arilo o alilo con 1 a 10 atomos de C, P es un anillo fenilo, grupos hidroxilo unidos por el OH en el anillo de fenilo y x es un numero entero de 1 a 4, y contiene una mezcla termoplastica (3) y
    b. la mezcla termoplastica (3) se homogeneiza en una extrusora (4) a 150 °C hasta 200 °C y a traves una tobera de extrusion (12) de la extrusora (4) se obtiene una pelfcula termoplastica (5), siendo calentada la extrusora (4) en la entrada (4a) de la extrusora hasta una temperatura de 135 °C a 150 °C, en el centro (4b) de la extrusora a una temperatura de 150 °C a 160 °C y en la salida (4c) de la extrusora hasta una temperatura de 160 °C a 180°C.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el pigmento (2) luminiscente contiene 2,5-dihidroxitereftalato de dietilo.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el pigmento (2) luminiscente presenta un maximo de excitacion en el intervalo de 380 nm a 420 nm y/o un maximo de emision en el intervalo de 430 nm a 500 nm.
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el pigmento (2) luminiscente contiene benzopiranos, naftopiranos, 2H-naftopiranos, 3H-naftopiranos, 2H-fenantropiranos, 3H-fenantropiranos, resinas fotocromaticas, cumarinas, xantinas, derivados del acido naftalico, oxazoles, estilbenos, estirilos, perilenos, lantanoides, preferiblemente Y2O3:Eu, YVO4:Tm, Y2O2S:Pr, Gd2O2S:Tb y/o mezclas de los mismos.
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la pelfcula termoplastica (5) es transportada a la extrusora (4) a traves de un tornillo sinfin (6) individual.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la pelfcula termoplastica (5) es transportada con una velocidad de extrusion de 10 mm/s a 20 mm/s.
  7. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la pelfcula termoplastica (5) es transportada en un diametro de 0,3 mm a 1 mm.
  8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la mezcla termoplastica (3) contiene 0,5 g a 8 g de pigmento luminiscente (2) por kg de termoplastico (1).
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