蓄光型發光塗料及塗布該塗料的發光纖維物的製作方法
2023-04-23 19:42:01 3
專利名稱：蓄光型發光塗料及塗布該塗料的發光纖維物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蓄光型(夜)發光塗料，尤其涉及一種白天吸收紫外線光能並蓄存能量，夜間或黑暗時發光，同時能反光的夜發光塗料，該塗料能藉助組成在纖維物表面實現很好的潤溼。本發明還涉及塗布有該塗料的發光纖維物和相應的發光製品。
背景技術：
所謂發光塗料，目前已有記載的種類有反射光型塗料，即塗料中含有可反射光物質的組分，當有光照射時可反射之而發光，例如大多數的交通標誌牌均主要使用這種塗料；自發光塗料，是在塗料中加入了螢光體而產生發光效果；蓄光型發光塗料，塗料中添加有蓄光粉，有光照射時可持續蓄光，當光線偏暗或無光線時自行釋放光能而發光。
在這些發光塗料中，由於蓄光型發光塗料是先蓄光再發光，其只在黑暗時發光，且亮度大、發光壽命長的特點已經逐漸為人們所了解和接受，已經開發出可用於搪瓷表面的蓄光型發光塗料，其製造過程需要通過燒結實現。但若改變載體，例如用於纖維物(包括紡織物、不織物、紙張等)表面塗敷，受到塗料製造技術的制約還沒有記載。另一方面，現有技術中這些塗料基本都是單獨使用，發光效果(例如亮度和發光時間)還是很難滿足一些特殊環境的應用，例如，當應用環境在較長時間段不能有光照，而還必須或要求能清楚顯示該標記或物品，單純的靠一種塗料將很難實現。
某些物質的分子(或原子)受外界能量的激發(如被光照射而吸收光子)，就會產生電子向高能位的躍遷，即分子處於「激發態」，此時該電子處於「非穩定」狀態，當它回復到基態(始態)時，其獲得的能量就以熱和光的形式釋放，產生發光現象，這是公知的物質發光機理。但激發態分子的壽命很短，大約只有10-7-10-10秒左右，很難在實際中應用，為解決這一難題，業內有關人士曾將少量具放射性的螢光粉加入發光基材中，利用其放射性射線不斷地激發周圍物質的電子，達到不斷發光的目的。但，由於放射性物質危害環境，在國際上已被禁止使用。
為克服上述弊端，業內人士都在不斷探索和尋找解決途徑，市場上也曾出現一種可用於噴塗的發光粉，多是以硫化鋅為基材摻以雜質銅而製成的，依據的機理是，在一些物質的基材中摻以某種雜質，如金屬雜質，能使處於「非穩定」的激發態分子成為「準穩定」(或稱亞穩定)激發態分子，當外界的激發停止後，這些「準穩定」激發態分子並非立即返回基態，而是在一段時間內逐漸地返回基態，這樣就延長了激發態分子的壽命，亦即延長了物質發光時間。但經測試，這種發光粉在外界能量的激發下發出光的輝光強度很低，可辨認餘光時間也只有30-60分鐘，且由於硫化物的光化學穩定性差，易老化，發光壽命只有1-2年，實用價值不高。
發明內容
本發明的目的在於研製提供一種蓄光型發光塗料，該塗料能在纖維物表面實現很好潤溼，可直接塗布在纖維物表面，不需燒結即可製成各種蓄光型發光製品。
在此基礎上，本發明還提供了各種蓄光型發光纖維物，其表面塗布了該塗料，可以用來加工成供不同場合使用的蓄光型發光製品。
首先，本發明提供了一種蓄光型發光塗料，其組成包括30-45％重量的以鋁酸鍶為基質的蓄光粉，其細度在150目以上；10-15％重量的折光反光粉；40-60％重量的載體；各組分的含量之和為100％重量，且所述載體的組分及重量比包括
細度在1-2nm的PVC粉50-60份，鄰苯二甲酸二辛酯20-25份，鄰苯二甲酸二丁酯15-20份，環氧酯1-2份，硬脂酸鋇0.01-0.03份，硬脂酸鋅0.01-0.03份，白油0.2-0.5份；或者，丙烯酸酯聚合物40-60份，丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物20-30份，三丙烯醯基三氮苯2-3份，稀釋劑15-20份，甘油-尿素3-5份；該塗料為上述組成按比例混配攪拌2-6小時而得到。
本發明的上述發光塗料尤其適用於在各種纖維物的表面塗布，利用其中特定載體組分的復配而與纖維物產生良好的潤溼性和極強的附著力，可以用於製作各種(夜)發光纖維物及發光製品，例如深井作業礦工的發光作業服，道路交通管理人員的警示服裝或發光裝飾，航海航標、機場導航器械和標誌等，也可以用於加工各種救生器材或救生衣等，通過表面塗布上述塗料還可以製作各種野外用品，例如露營帳篷、野外作業服等。
根據本發明提供的發光塗料，是採用以鋁酸鍶(SrAl2O4)晶體為基材製成的蓄光粉，該蓄光粉中包含少量的稀土金屬氧化物，如氧化銪、氧化鉈、氧化鍺、氧化鎵等，這種蓄光粉是稀土材料和鹼土材料在1500℃以上的高溫下經煅燒10小時以上而成的發光塊狀材料，再經夾碎、球磨、過篩而成，其細度可以達到100-400目。其發光效果優於普通螢光材料的原理是，通常的螢光材料受到外界光照激發時，電子會經歷從基態躍遷到激發態和返回基態的過程，此時多餘的能量就以光的形式釋放，外界激發停止了，發光也就停止了，而含有稀土金屬氧化物的鋁酸鍶材料在晶體發光中心外圍形成有一些電子「陷阱」，處於激發態的電子在返回基態過程中被這些「陷阱」捕獲，這些電子仍處於亞穩定狀態，當外界激發停止後，「陷阱」中的電子依賴環境熱量逐漸跳出「陷阱」返回基態而放出光，形成蓄光型發光的現象。本發明在使用了該蓄光型發光材料的同時，還使用了具有折光反光作用的折光反光粉，當塗料塗敷到纖維物表面時，其上、下表面層形成大量反光、折光鏡面，當被激發的電子返回基態時，釋放的能量一部分就被鏡面反射或折射回原位，使能量被逐漸釋放，更加延長發光時間。通常認為，人眼夜間可見亮度為0.32mcd/m2，根據國家標準，這類發光材料的亮度要求10小時後為3mcd/m2，而將本發明的塗料塗布在纖維物表面製成發光纖維物，初始亮度可達8000mcd/m2，10小時後仍能大於10mcd/m2。
在實際生產中，蓄光粉可以選用細度在150-300目的原料，而折光反光粉可以選用細度100-400目的透明釉料粉或透明玻璃粉。
本發明的塗料包括了三類主要組分，即蓄光粉、折光反光粉和載體，在藉助蓄光粉和折光反光粉獲得所需發光效果的同時，經過特別篩選的載體組成則有利於與各種纖維物的有效附著和牢固的結合，而載體組成的選擇也可以根據準備塗布的纖維物基材而有所不同。根據本發明的優選方案，載體中的PVC粉為乳液聚合法製成的納米級原料，其細度在1-2nm，丙烯酸酯聚合物一般可為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯及丙烯腈的均聚物或共聚物，該聚合物最好應滿足固含量38％±2％，pH為4-5；而丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物作為增稠劑一般要求其固含量在20％±2％，基本為中性；三丙烯醯基三氮苯是一種多胺和低分子環氧化合物的縮合物，在本案中作為交聯劑，其縮合過程可以示例為；本發明中的稀釋劑可以是醋酸乙酯或醋酸丁酯，甘油與尿素優選基本上是等比例配製。
該塗料的製備過程沒有特殊要求，按比例取各原料放入非金屬配料罐中攪拌2-6小時即可供塗布使用。
利用本發明的上述(夜)發光塗料加工各種發光纖維物時，可採用通常的塗布設備，在事先經過烘乾的纖維物的至少一個表面塗敷上述塗料，然後進行括平，再對該纖維物進行烘乾，即可成為一種發光纖維物，供加工或縫製成需要的產品。
根據最終產品的不同應用需要和應用場所，纖維物可以是普通織物或無紡布，也可以是塗飾了防水層的帆布或不同規格的紙(例如白卡紙、牛皮紙、普通規格的辦公用紙等)，該發光纖維物可以裁剪後縫製發光服裝(例如工作服、馬甲等)或服裝上的警示標記，或者製作成救生用具，例如救生器材(救生圈、救生衣等)，航海航標、機場導航器械和標誌等。在一面被塗布後的紙或布的背面再塗布不乾膠層及設置表面保護層即成為一種蓄光(夜)發光型不乾膠紙或不乾膠布。根據最終產品及使用場合的不同，發光塗料的塗布量可以有所不同，一般可以控制每4-5平方米纖維物表面塗布1-1.5千克所述發光塗料，塗層厚度可以為200-300nm，優選在250-300nm。
上述發光紙或發光布除可以直接加工成所列舉的各種發光產品外，還可以在塗料表層進行各種印刷，例如製成可實現夜發光的地圖、廣告、標貼物等。利用本發明的發光纖維物可製作的發光製品的非限定性示例有發光服裝或裝飾有該發光警示的服裝，例如井下工作服、交通管理人員的警示服或警示裝飾、水上及機場導航標誌、救生用品(救生服、救生圈等)、發光地圖、發光裝飾畫(物)、發光不乾膠等。
本發明的塗料經公安部交通安全產品質量監督檢測中心，依據企業技術條件進行了狀態、施工性能、塗膜外觀、不粘胎乾燥時間、附著力、耐水性、耐鹼性、高溫和低溫性能、耐鹽霧性能、發光亮度等試驗，均顯示良好結果。經交通部交通工程監理檢測中心耐磨性檢測結果也符合相關技術要求。所以，本發明提供的各種發光製品或產品在實際應用中除具有發光亮度高，發光時間長的優點外，還具有附著力強、抗靜電性能優良、耐摺疊和揉搓的特點，在道路交通、航海及機場導航、甚至在軍隊裝備(發光軍事地圖或標誌物等)的建設等領域均可具有良好的應用前景。
具體實施例方式
以下通過實施例詳細說明本發明的實現及所產生的有益效果，旨在幫助閱讀者更好地了解本發明的特點，不應理解為對本發明實施範圍的限定。
實施例11、載體組成(重量份)PVC粉(1-2nm)60鄰苯二甲酸二辛酯20鄰苯二甲酸二丁酯20環氧酯1硬脂酸鋇0.02硬脂酸鋅0.02白油0.2(注白油是從樟腦油分離出的一種餾分油，又稱白色油)上述組分混合後成為塗料載體，備用。
2、配料SrAl2O4Eu蓄光粉(約200目細度)35％100-400目的透明釉料粉10％上述載體55％三種組分按比例投入陶瓷配料罐中充分攪拌3-4小時，得到所述塗料。
實施例21、載體組成(重量份)丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物(PAE)50(固含量38±2％，pH4-5)丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物20(粘度7000-1000釐泊)三丙烯醯基三氮苯3醋酸乙酯22甘油-尿素(1∶1)5上述組分混合後成為塗料載體，備用。
2、配料SrAl2O4Eu蓄光粉(約200目細度)35％100-400目的透明釉料粉10％
載體55％三種組分按比例投入陶瓷配料罐中充分攪拌約5-6小時，得到所述塗料。
實施例31、載體組成(重量份)PVC粉(1-2nm)55鄰苯二甲酸二辛酯25鄰苯二甲酸二丁酯20環氧酯2份硬脂酸鋇0.01硬脂酸鋅0.02白油0.5上述組分混合後成為塗料載體，備用。
2、配料SrAl2O4Eu蓄光粉(約200目細度)40％100-400目的透明釉料粉10％上述載體50％三種組分按比例投入陶瓷配料罐中充分攪拌5-6小時，得到所述塗料。
實施例4將纖維布材料捲入塗布設備的滾筒上，經滾筒滾動將實施例2的塗料塗布於纖維布表面，塗布量控制為每平方米200-250克，塗層厚度250-300nm，將該具有塗料層的纖維布送入烘乾機(輸送速度大約30米/分鐘)，控制120-150℃烘乾後收卷，即成為發光纖維布。由於塗料基本無色，得到的纖維布基本顯原色。
根據紡織材料學中的抗靜電性能要求，對該蓄光型發光布進行表面比電阻檢測，檢測結果經向1.2×109，緯向5.2×109，顯示良好的抗靜電效果。
實施例5利用實施例4的蓄光型夜發光纖維布裁剪縫製成深井作業的工作服和工作帽，供工人下井時穿帶，平時可與普通工作服一樣洗滌。
該發光纖維布也可縫製在交通管理人員服裝的適當位置，夜間值勤中具有醒目效果。
實施例6採用120g/m2的紙，按照實施例4的方法塗布夜發光塗料，在100-120℃烘乾，紙的另一面塗敷不乾膠，即製成蓄光型夜發光不乾膠，該塗料層的表面還可塗敷透明的保護層。
實施例7蓄光型夜發光地圖用噴繪機將地圖按需要比例噴繪在實施例4的發光纖維布上，或實施例6的發光紙上，採用透明噴塗料實施噴繪，乾燥後即成為夜發光地圖。
將滌綸薄膜擦洗清潔後藉助膠粘劑複合於成形的地圖表面加以保護，經烘乾即可。
實施例8將表面塗有防水層的無紡布或帆布捲入塗層設備的滾筒上，經滾筒滾動將實施例1的塗料塗布於表面，塗布量控制為每平方米250-300克，塗層厚度280-300nm，將該具有塗料層的無紡布或帆布送入烘乾機，於100-120℃烘乾後收卷，即成為蓄光型發光布。
將該發光布按尺寸縫於救生圈上或救生衣外層，或者直接利用該發光布縫製加工成救生圈或救生衣。
將上述夜發光帆布加工成露營帳篷，或用於露營帳篷的一部分，夜間可以自動發光。
權利要求
1.一種蓄光型發光塗料，其組成包括30-45％重量的以鋁酸鍶為基質的蓄光粉，其細度在150目以上；10-15％重量的折光反光粉；40-60％重量的載體，各組分的含量之和為100％重量，且所述載體的組分及重量比包括細度在1-2nm的PVC粉50-60份，鄰苯二甲酸二辛酯20-25份，鄰苯二甲酸二丁酯15-20份，環氧酯1-2份，硬脂酸鋇0.01-0.03份，硬脂酸鋅0.01-0.03份，白油0.2-0.5份；或者，丙烯酸酯聚合物40-60份，丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物20-30份，三丙烯醯基三氮苯2-3份，稀釋劑15-20份，甘油-尿素3-5份；該塗料為上述組成按比例混配攪拌2-6小時而得到。
2.權利要求1所述的蓄光型發光塗料，其中，折光反光粉為細度100-400目的透明釉料粉或透明玻璃粉。
3.一種蓄光型發光纖維物，其至少一個表面塗布了權利要求1所述的蓄光型發光塗料。
4.權利要求3所述的蓄光型發光纖維物，其中，每4-5平方米纖維物的表面塗布了1-1.5千克所述發光塗料。
5.一種蓄光型發光不乾膠，是以權利要求3或4所述的蓄光型發光纖維物為基材，該基材的一個表面塗布所述發光塗料，另一表面塗布了不乾膠層。
6.一種可發光的服裝，其製作材料包括權利要求3或4所述的蓄光型發光纖維物。
7.一種救生用具，其利用權利要求3或4所述的蓄光型發光纖維物製作而成。
8.一種蓄光型發光導航用品，其是利用權利要求3或4所述的蓄光型發光纖維物製作而成。
9.權利要求8所述的導航用品，其包括水上航標或機場導航標誌品。
10.一種野外露營帳篷，其利用權利要求3或4所述的蓄光型發光纖維物製作而成。
全文摘要
本發明提供了一種蓄光型發光塗料及塗布了該塗料的蓄光型發光纖維物，該塗料的組成包括30－45％重量的以鋁酸鍶為基質的蓄光粉，10－15％重量的折光反光粉和40－60％重量的載體，利用其中特定載體組分的復配而與纖維物產生良好的潤溼性和極強的附著力，塗布後可以用於製作各種(夜)發光纖維物及發光製品。
文檔編號C09J9/00GK1817984SQ20051000769
公開日2006年8月16日 申請日期2005年2月7日 優先權日2005年2月7日
發明者吳振華 申請人:吳振華