专利名称：改进的发光材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有改进性能的发光材料具有发光性能或“在黑暗中发辉光”的热塑性材料是公知的。然而，这些材料本身在正常白天条件下通常为无光泽的、浅色、绿或灰色材料，这样使得由这些材料制成的制品在白天下难以看见，并且也缺乏美感外观。尝试通过将着色剂加入热塑性材料中增加这些制品的可见性存在降低发光度的不利影响，因为着色剂起到淬灭热塑性塑料中的发光体材料发出的光的作用，如此降低材料的余辉。与不着色的制品相比，这导致制品的发光度更黯淡并且寿命更短。
例如，早在US-A-3796869、US-A-4210953、US-A-4546416和US-A-5757111中就提出了具有发光部件的闪光灯。US5752761进一步公开了含发光着色剂材料和反射着色剂材料的闪光灯箱。
本发明旨在解决上述问题。
因此，本发明第一方面涉及一种包括橡胶、玻璃或塑料基材、分散在整个基材中发光体材料和分散在整个基材中的着色剂的发光材料，着色剂使基材在基本上白光下观察时呈现颜色，同时着色剂使发光材料发出的光基本上传输。这样，该材料同时具有因着色剂带来的高可见性能和因着色剂不淬灭发光材料的辉光带来的高发光性能。刚好足以对发光材料提供适当着色的少量着色剂呈现最小的淬灭，同时仍然起到着色功能。
发光体材料优选包括稀土金属如铕或镝，其优选为金属、氧化物或铝酸盐形式。
发光体材料有利地进一步包括碱土金属，如锶，其优选为金属、氧化物或铝酸盐形式。
发光体材料有利地包括具有尺寸8至100μm的颗粒，这种小颗粒给出高水平的发光度，并且可由该材料模塑、挤出或其它制备方法制成非常薄的制品。
在优选的实施方案中，加入基材中的发光体材料的重量百分比为4％至32.5％，有利地4％至20％，优选6％至12％。
着色剂有利地包括荧光材料。这使得发光材料在低光条件下具有改进的可见性(因为它可发出任何环境荧光射线)以及再发射贮存自较高光水平的任何射线。此外，与发光材料的色谱相比，荧光材料的色谱使淬灭由着色剂发出的光大大降低了。该发光材料由波长520至525nm的光激发，而荧光材料在340至360nm范围内发荧光；因此这些特征不相互干扰。
在优选的实施方案中，包括在着色剂中的荧光材料呈现荧光黄色谱。这样给出最小的淬灭效果由此使发光度最大，并且还提供高程度的白天可见性。
基材优选为聚氨酯、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚烯烃(特别是聚丙烯或聚乙烯)、丙烯酸类、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。基材有利地具有高透明度。这样给出发出的辉光经基材的改进传输性。
在优选的实施方案中，发光体材料构成发光体材料与着色剂总重量的至少90wt％。发光体材料优选构成发光体材料与着色剂总重量的94至99wt％。
发光体着色剂材料有利地构成发光体材料与着色剂总重量的94至96wt％。
加入基材中的着色剂的重量百分比为0.2％至1％。
包括在着色剂中的荧光材料优选为颜料。在优选的实施方案中，颜料为有机颜料，该颜料优选设置在聚酰胺共缩合物载体中。这样起到颜料与橡胶或塑料基材相容的作用。
在有利的实施方案中，基材为工程级聚合物。该聚合物优选具有高透明度，该聚合物优选为丙烯酸类、ABS、聚碳酸酯或聚酰胺如尼龙或聚酰胺弹性体中的一种。工程级聚合物使发光材料具有更好的耐候性效果，因此适合外部使用。
在优选的实施方案中，发光体材料的重量百分比，按荧光材料和着色剂的总重量计至少为99％，优选为99.1％至99.98％，有利地为99.7％至99.9％。
加入工程级聚合物基材中的着色剂的重量百分比有利地为0.005％至0.05％。
与工程级聚合物基材一起使用的着色剂为染料型着色剂。
着色剂有利地基本上为白色。如此得到白色荧光材料，使得它适合广泛用途，并在白天中显示高可见度。
在优选的实施方案中，发光体材料的重量百分比，按荧光材料和白色着色剂的总重量计为至少97，优选98.2％至99.67％.
加入基材中的白色着色剂的重量百分比优选为0.33％至3％。
与白色着色剂一起使用的基材为高透明的，优选为聚氨酯、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚烯烃(特别是聚丙烯或聚乙烯)、丙烯酸类、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚酰胺中的一种。
白色着色剂优选包括二氧化钛、碳酸钙、二氧化硅和其它半透明白色着色剂中的一种或多种。该白色着色剂有利地包括二氧化钛和二氧化硅的混合物。
在优选的实施方案中，发光材料还包括分散于基材中的光学增亮剂。如此给出的优点是，增强在白天材料的可见性能和通过发光带来的黑夜的可见性能。
光学增亮剂有利地为荧光蓝色染料。
本发明第二方面涉及制备上述发光材料的方法，包括如下步骤a)将着色剂配混入橡胶、玻璃或塑料基材中；和b)将包括至少一种碱土金属和至少一种稀土金属的发光体材料配混入基材中。
此外，步骤a)和步骤b)可以颠倒。
此外，可将配混步骤a)和b)合并为单一混合步骤。
制备发光材料优选可使用适于降低材料剪切的装置进行。
本发明第三方面涉及包括着色剂和发光体材料的着色剂组合物，该着色剂组合物适合加入橡胶、玻璃或塑料基材中，用于按如上所述制备发光材料。
该着色剂组合物优选在通用母料载体中制备，该载体有利地为基于乙烯的载体，如聚乙烯甲基丙烯酸酯或聚乙烯乙酸乙烯酯。这样着色剂和发光材料在基材中产生良好的分散程度。
该着色剂组合物有利地在至多65wt％的载体中制备。
该着色剂组合物以浓度超过10％加入。有利地将锶晶体和着色剂颗粒用作填料。如此具有降低上述热塑性塑料可燃性的作用(经电标准热导线试验)。这对于白色配料的情况特别明显，与其它颜色相比其效果提高约1％。
在优选的实施方案中，将着色剂组合物配混入热塑性塑料中。如此产生更大的阻燃的结果；因为不存在提高塑料燃点的乙烯载体。
该着色剂组合物优选在装有低剪切螺杆的装置中制备。
该着色剂组合物有利地通过在载体基本上加热或熔化时将发光体材料和着色剂加入载体中制备。
在优选的实施方案中，着色剂组合物还包括光学增亮剂。
本发明第四方面涉及由如上所述的发光材料制备的制品。此外，可在非发光制品上设置发光材料的涂层、或外层。
该制品优选通过模塑发光材料制备。模塑可通过注塑或共注塑或其它合适的方法(如转移模塑等)进行。此外，该制品可通过挤出发光材料制备。
该制品在其反面或内侧上包括一基本上反射层。该反射层优选为白色。这样通过向观察者反射回来的反射光增加制品的白天可见度和发光度。
在优选的实施方案中，在制品上涂布一含反射玻璃球或其类似物层，以增强可见度。
该制品有利地为胶带、薄膜或层。发光体材料优选构成用于制备胶带的发光体材料、着色剂和基材不超过总重量的65wt％。
在优选的实施方案中，该制品为开关。这样提供在白天/白光条件下，和在暗中如在夜晚或紧急情况或断电下都高度可见的开关。该开关优选为适用于控制电灯的灯开关。此外，该开关适合用作计算机键盘的部件。
该灯开关有利地包括通过开关控制的电光发射装置，这样当开关处于开启位置时发射光。如此带来的优点在于，发射的光起到对开关中的发光材料充电的作用，这样当关闭开关时使发出的辉光最大化，使得该开关在黑暗中更可见。
该开关优选为防水的。这样可将其用在水下装置上。在水下的可见性差，因此可见度增加的开关是特别有利的。
在优选的实施方案，开关的发光材料中的着色剂使开关发白光。白光开关是常用的，这样白光发光开关可与存在的环境更好匹配。
该开关有利地由阻燃材料制成。优选加入另一些材料以使开关阻燃。
此外，该制品为任一上述开关的部件。该开关的部件适合安装在已存在的不发光的开关或其外壳上。按照这种方式，普通的开关可容易转化为具有由本发明的发光材料提供的所需高可见性。
该制品优选为闪光灯箱或其部件，其为橡胶或塑料模制品。发光体着色材料与反射着色剂材料的组合物不仅在黑暗中而且在良好光照条件下都提供增强的可见性(和“余辉”性能)，该箱体或其部件具有明亮的发光外观，以及在无光下的余辉。
具有良好的余辉性能的箱体或其部件具有良好的美观性能，在白天呈明亮的强荧光颜色，而不是与已知的余辉产品相关的奶色。该箱体或其部件在弱光条件下也是高度可见的，因为它可在响应环境辐射和“贮存”辐射时发荧光。
用于该箱体或其部件的模制品优选由包括橡胶或塑料(它可为热塑性塑料，这是优选的，或在某些实施方案中为热固性塑料)的基材与分散于其中的着色剂材料一起成型。
本发明的箱体部件可为例如主体的至少一部分、护套、密封盖、窗口、按钮、或垫圈等。
该制品优选为由阻燃材料制成的电插头。有利地加入另外一些材料以使开关阻燃。
本发明这些方面的例子将参考下面的附图描述，其中
图1(a)和1(b)与用标准染料在标准浓度下着色的发光材料的对比样品的辉光发射对比给出本发明发光材料样品的辉光发射图；图2(a)和2(b)与用标准染料在低浓度下着色的发光材料的对比样品的辉光发射对比给出本发明发光材料样品的辉光发射图；和图3(a)和(b)与用荧光染料在标准浓度下着色的发光材料的对比样品的辉光发射对比给出本发明发光材料样品的辉光发射图。
发光材料的所有实施方案包括橡胶、玻璃或塑料基材，以及分散在其中赋予发光材料颜色并增加其在白天的可见性和美观的着色剂，和使其“在黑暗中发辉光”的发光体材料。选取的着色剂和其在整个材料中的比例应使其对发光材料发出的辉光的淬灭作用尽可能小，如此增强该发光材料在白天的可见性和在黑夜的可见性。
发光体材料通常可为稀土金属，或其氧化物或铝酸盐。铕和镝是合适的。此外，碱土金属、其氧化物或其铝酸盐可与稀土金属结合使用，锶是特别合适的例子。发光体材料通常为颗粒，这些颗粒尺寸为8至100μm。发光体材料在发光材料中的比例应使其相对于基材重量的重量百分比为6％至32.5％。优选使用6％至12％的量。
着色剂可为赋予发光材料普通颜色的着色剂，或它可包括全部或部分荧光材料，这样使发光材料发荧光。如此大大增强了发光材料的性能，因为与非荧光材料的可见性相比，荧光使发光材料在低光量下具有高可见性。此外，减少发光材料的辉光淬灭，因为与发光色谱相比荧光材料的色谱为这样的色谱即在发光材料内的发光吸收非常低。在此情况下具有黄色荧光谱的荧光材料是最有利的并且给出最低量的淬灭。
大量的材料适合用作基材。然而，为得到良好的发辉光传输、良好的荧光和选取的着色剂的所需着色效果，具有高透明度的材料，即高透明材料是特别合适的。
为得到具有塑料材料基材并且特别适合内部使用的发光材料，用于基材的合适候选物为聚氨酯、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚烯烃(特别是聚丙烯和聚乙烯)、丙烯酸类、ABS或聚对苯二甲酸乙二醇酯。优选聚烯烃热塑性塑料，其中高密度聚乙烯是最有利的。该热塑性塑料具有低成核剂浓度。
对于这些基材，相对于基材的着色剂重量百分比为0.2％至1％，而荧光体材料构成荧光体材料和着色剂总重量的至少90wt％。后数据理想地94％至99％。此外，着色剂为在聚酰胺共缩合物载体中的有机颜料，该载体使颜料与聚烯烃基材相容(因颜料具有相当大颗粒尺寸)。该共缩合物有助于颜料分散于基材中，这样它远离发光体颗粒分散。
使用聚烯烃作为基材得到这样的材料，该材料按每单位发光体材料计提供比这里描述的本发明其它实施方案更大的辉光。获得这一结果的部分原因归因于聚烯烃的由简单非配位链构成的有利分子结构。该结构使发光体材料接受更大的吸收光容量，并使其具有更大的再发射吸收光的能力。
适合内部使用并具有高辉光量的这类发光材料的一个具体例子包括高密度聚乙烯基材、0.3wt％的黄色荧光颜料形式的着色剂(按基材重量计)和6wt％的发光体材料(按基材重量计)。然而，荧光颜料量可为0.25至0.35％，只要发光体材料的量为至少5％即可。
若发光材料要在外部使用，则要求该材料耐天候损害作用，包括着色剂赋予的颜色褪色。若将工程级聚合物用作基材，则可获得这些特征。合适的聚合物包括丙烯酸类、ABS、聚碳酸酯或聚酰胺如尼龙或聚酰胺弹性体。优选聚酰胺。
在该实施方案中，稍微改变发光材料的百分比组成，使着色剂的百分比(按聚合物基材计)为0.005％至0.5％。此外，发光体材料构成发光体材料和着色剂总重量的至少99wt％，优选99.1％至99.98％的发光体材料，理想地99.7％至99.9％。
与工程级聚合物一起使用的着色剂为染料型着色剂，并且如上所述可为荧光剂、非荧光剂，或其组合。然而，优选的着色剂为具有黄色基颜色的绿色荧光染料。
这种优选的染料产生基本上黄色的日光颜色；这是发生的反常现象，因为在热塑性基材中存在发光体材料。当该发光体材料存在于紫外光中时，它吸收、然后再发射贮存的磷光形式的光线。这种磷光起到增强染料基色(在这种情况下为黄色)的作用。磷光增强并且引出基色的事实通过在极低紫外光条件下观察发光材料得到最好证明；这里它表现出比日光条件明显更绿的颜色。此外，在黑暗条件下，全充电的发光材料出现辉光黄。
在本实施方案中，使用染料而非颜料作为着色剂特别有效。工程级聚合物的更靠近、更复杂的链不太能使颜料从发光体材料分离。因此，该颜料在工程级聚合物中比在上述聚烯烃基发光材料中具有更大的淬灭作用，结果该材料的日光颜色明显更绿，同时具有较差的辉光特征。因此，在工程级聚合物中具有更有效的分散特性的染料提供比颜料低的淬灭作用。在本实施方案规定的着色剂量下，事实上可溶固体染料按这样的分散，即它以尺寸低于1至3个分子的组形式存在。该染料不与塑料基材键合，但变得充分分散，这对于发光体材料的光学吸收和再发射性能是重要的。此外，染料的特性应使其不与发光体材料颗粒粘附，这样提供与通过在聚烯烃中使用颜料发现的类似优点；这些无着色剂的发光体颗粒显示增加的吸收和再发射的光亮度。
绿色染料的磷光增强基色、染料在塑料内的优良分散性和染料与发光体颗粒分离的组合效果提供另外的有益效果。这就是，可明显降低在发光材料中产生可接受的美观日光颜色所需的染料量。因此，淬灭作用也显著降低。事实上，这种染料在热塑性塑料中的推荐用量通常为0.05wt％，但在本发明此实施方案中，用0.01％至0.025％浓度已获得满意的效果，其中0.014wt％给出最佳结果。
存在的发光体材料也减少了所需的着色剂的量，因其起到不透明剂的作用。这种提高的不透明性能进一步增强荧光着色剂的效果。这种减少所需的染料量的有利之处在于，它减少淬灭发光程度至少40％。
适用于外部应用并需要减少量的着色剂的这类发光材料的一个具体例子包括聚酰胺基材，0.014wt％的具有黄色基颜色的绿色荧光染料形式的着色剂(按基材计)，和8wt％的发光体材料(按基材计)。
图1、2和3与其它发光材料对比给出本发明发光材料的试样的发辉光发射时间衰减图(mini-candelas/m2)。各(b)图在时间上接着其相应(a)图，其中放大辉光轴以更详细地显示。在所有情况下，结果从按照DIN 67510进行的试验获得。本发明实施方案的所有样品和对比样品为由聚酰胺基材和载有发光体材料和着色剂的母料载体制成的2mm厚的模塑块，该载体以基材重量的60wt％存在于基材中。
在每一情况下，用于使具体实施方案样品着色的着色剂为具有黄色基颜色的绿色荧光染料，将其以0.014wt％的量(按聚酰胺计)加入聚酰胺基材中。
图1给出具体的实施方案样品，与其中使用的着色剂为溶剂型黄93 Kenawax黄2GNP(通常用于使热塑性塑料如聚酰胺着色)的黄色溶剂可溶染料的样品对比。将其以0.05wt％的量加入聚酰胺中，该量与推荐的用于染色热塑性塑料的聚酰胺的浓度0.07％接近。从图1可以看出，具体实施方案其发射辉光的效果比对比样品大2.8倍，说明使用黄色荧光染料得到比用标准推荐浓度的常规染料染色的更好的发光材料。
图2给出具体的实施方案样品，与其中使用的着色剂同样为溶剂型黄93 Kenawax黄2GNP的黄色溶剂可溶染料的样品对比。在此情况下，将该染料以0.014wt％的量加入对比样聚酰胺中，该浓度与用于具体实施方案的荧光染料的浓度相同。从图2可以看出，具体实施方案其发射辉光的效果比对比样品大2倍，说明使用黄色荧光染料得到比用相同浓度的常规染料染色的更好的发光材料。此外，具体实施方案样品的日光黄颜色为比对比样品更明亮的色调，并被判断为在美观上更吸引人。
图3给出具体的实施方案样品，与其中使用的着色剂为与具体实施方案中使用的相同的具有黄色基的绿色荧光染料的样品对比。然而，将该染料以0.05wt％的量加入对比样聚酰胺中，该浓度为用染料对热塑性塑料染色的典型推荐浓度。从图3可以看出，具体实施方案其发射辉光的效果比对比样品大1.6倍，说明在推荐浓度下，使用低浓度的荧光染料得到比用推荐浓度的相同染料染色的更好的发光材料。
同样使用工程级聚合物作为基材的另一实施方案为通过仅使用白色着色剂形成的白色发光材料。如此生产特别多用途的材料，因为它与已存在的装置和由白色塑料制成的流行装置匹配。合适的聚合物包括聚氨酯、苯乙烯与丁二烯的共聚合物、聚烯烃、丙烯酸类、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯、polycarbons、PC-ABS合金、polyethylene butyltersthylene、改性聚丙烯、PET，和最优选聚酰胺。如上所述，高透明的基材是合适的。
合适的白色着色剂包括二氧化钛、碳酸钙、二氧化硅和其它半透明白色着色剂。这些着色剂为颜料，并可结合使用，为此二氧化钛和二氧化硅在一起使用特别好。
白色发光材料中的各种组分的比例应使白色着色剂的重量百分比按基材计为0.33％至3％，同时发光体材料的百分比按发光体材料和着色剂的总重量计为至少97％，优选98.2％至99.67％。
基于二氧化钛的白色发光材料作为荧光着色剂的具体例子具有聚酰胺基材、发光体材料、以及按基材计0.495wt％和按发光体材料计5.5wt％的二氧化钛的组合物。然而，二氧化钛的量可在0.35至0.65之间变化。
二氧化钛提供所需的白色日光颜色。该颜料的优选颗粒尺寸低于1μm，这有助于增强发光体材料的性能，因为颗粒尺寸越小在基材内的分散越好。因其反射光的白度使得二氧化钛是特别优选的，此光的一部分处于发光体材料的激发光谱中。因此，二氧化钛对于促进发光体材料的充电过程是有效的，并因此提供低淬灭作用。
为获得满意的白色日光颜色可在工程级聚合物中加入约1至3wt％的二氧化钛。在此颜料量下淬灭作用比上述具体实施方案高至少2至4倍，而在具体实施例中尽管减少着色剂的量但日光颜色基本上仍然为白色。
通过由存在的发光体材料提供的不透明性增加，进一步促进发光材料的白度增加。因此为生产具有基本上白色日光颜色的材料需要少量白色颜料。
基于二氧化硅的白色发光材料作为着色剂的具体例子具有聚酰胺基材、发光体材料、以及按基材计1.08wt％和按发光体材料计12wt％的二氧化硅的组合物。然而，二氧化硅的量可在0.7至1.5％之间变化。
具有此组合物的材料提供比其中使用二氧化钛的材料更低的整体强度，但有利之处在于作为着色剂，它特别半透明。这种半透明特征使淬灭作用降低，因为更多的紫外光可达到发光体材料。二氧化硅因其颗粒尺寸也是有利的，其颗粒尺寸为0.02至0.14nm，如此使着色剂更好地分散于塑料中。这种增加的分散性有助于降低淬灭。
上述每一实施方案，即内部材料、外部材料和白色材料可通过加入光学增亮剂增强。可将这些光学增亮剂加入发光体材料中和/或着色剂中，然后将其加入基材中，或可将其与发光体材料和着色剂一起直接加入基材中。该增亮剂使材料在白天和黑夜更明亮，这样其可见度在所有时间都改进了。
其中加入光学增亮剂的白色发光材料的一个具体实施方案为包括聚酰胺基材、发光体材料、按基材计0.36wt％和按发光体材料计4wt％二氧化钛、以及按基材计0.04wt％蓝色荧光染料光学增亮剂的一种白色发光材料。此外，二氧化钛量可在0.15至0.5％m之间变化，染料量可在0.02至0.065％之间变化。
荧光蓝色染料作为光学增亮剂是特别有利的，因为它将紫外光转化为蓝色荧光。该蓝色荧光具有两个有益特点，首先它使眼睛造成某些东西事实上比实际白的错觉，这样可降低二氧化钛的用量，并因此减少淬灭，其次其波长范围为540至560nm，该范围使其能够激发发光体材料，这样对发光材料的每单位日光颜色变化大大降低了淬灭作用。
合适的基材不限于上面提及的那些；这些仅特别适合那些特定的实施方案。可使用的其它材料包括聚苯乙烯，和热固性模塑材料如酚醛、脲、三聚氰胺、尼龙6和尼龙66。天然和合成橡胶也是合适的。
这里描述的发光材料可容易借助简单方法制备。可使用如下两步法a)将着色剂配混入橡胶、玻璃或塑料材料中；和b)将包括至少一种碱土金属和至少一种稀土金属的发光体材料配混入基材中。
此外，这些步骤可以颠倒，这样先将发光体材料配混入基材中，接着配混入着色剂。
还可以通过将这两个步骤合并进一步简化方法，这样将着色剂和发光体材料一起加入基材中，并将其一起共混生产发光材料。
为改进发光材料的整体性，上述方法应使用特别适合降低材料剪切的机器进行。
进一步对于生产这些发光材料的方法，可以形成同时包括着色剂和发光体材料的着色剂组合物，可将其在一步制造方法中加入合适的基材中由此生产材料。按照这种方式，这些着色剂组合物可提供给例如塑料制造商，接着他们可容易通过将组合物加入已用其工作的材料中生产发光材料。
可将这类着色剂组合物在通用母料载体中制备，它使着色剂和发光体材料以足够的量分散于整个基材中，这样最终发光材料具有均匀强度、结构和外观，以及光吸收和再发射速率更佳。载体的另一功能是降低对用于由发光材料形成产品的塑料模塑机械造成的损伤，由构成发光体材料的硬质且锋利的晶体可造成这种损伤。乙烯基载体材料如聚乙烯甲基丙烯酸酯或聚乙烯乙酸乙烯酯是合适的。该着色剂组合物在载体中以比例高达65wt％制备。
为通过降低其剪切提高着色剂组合物的质量，并因此使最终的发光材料得到改进的整体性，制备组合物可用装有低剪切螺杆的机械进行。总之，应在载体基本上被加热或熔化时将发光体材料和着色剂加入其中。
下面描述适用于上述发光材料的具体例子的多种着色剂组合物-荧光黄色颜料着色剂和发光体材料在聚乙烯甲基丙烯酸酯载体中的组合物，着色剂和发光体材料以60wt％的量存在于载体中。该载体组合物应以8至12wt％、优选10wt％的量加入高密度聚乙烯基材中，由此生产聚乙烯基高辉光内部使用的发光材料；-具有黄色基颜色的绿色荧光染料和发光体材料在聚乙烯甲基丙烯酸酯载体中的着色剂，着色剂的加入量为发光体材料的0.166wt％，在该载体中共加入60wt％的着色剂和发光体材料。这种载体组合物可以12至18％，优选15％的量加入聚酰胺基材中，由此生产外部使用实施方案的发光材料；-在聚乙烯甲基丙烯酸酯载体中二氧化钛着色剂和发光体材料，着色剂的加入量为发光体材料的5.5wt％，在该载体中共加入60wt％的着色剂和发光体材料。这种载体组合物可以15wt％的量加入聚酰胺基材中，由此生产基于白色二氧化钛的发光材料。
-二氧化硅着色剂和发光体材料分别以比例12％和88％加入载体中，它们在载体中的存在总量为60wt％。该载体可以15wt％的量加入聚酰胺基材中，由此生产基于白色二氧化硅的发光材料。
-二氧化钛着色剂、发光体材料和荧光蓝色染料的比例分别为4％、95.5％和0.45％，它们在载体中的存在总量为60wt％。可将该载体组合物加入聚酰胺基材中，由此生产基于二氧化钛并加入光学增亮剂的白色发光材料。
在对适用于电插头的热塑性塑料的BSI热导线试验下当该着色剂组合物以30％浓度使用时，具有比自然热塑性塑料样品提高4％阻燃性的效果。
当该着色剂组合物以20％配混入聚合物中时，具有比自然热塑性塑料样品提高至少7％阻燃性的效果。
当该着色剂组合物以30％配混入聚合物中时，具有比自然热塑性塑料样品提高至少9％阻燃性的效果。
在上面的所有例子中，聚碳酸酯、ABS、聚碳酸酯-ABS合金、聚酰胺尼龙6的2mm厚样品通过易燃性电标准热导线试验(即用于BSI认可的电插头)。
这里描述的所有发光材料可容易制成各种制品。由于基于塑料、橡胶或玻璃基材，因此可将这些材料通过模塑或挤出成型为制品，并因此适于大规模制造制品。
若合适，可通过向其中加入反射层进一步改进制品。若该制品具有远离要求发光和可见的制品部分的反面或内侧，则可加入该反射层。该反射层通过向观察者反射光提高制品在白天和黑夜中的可见度。该反射层可为白色，并且为与制品本身的发光材料不同的材料，并依据其反射性能而不是其可见性能或其发光性能选取。
可由该发光材料制备的特别合适的制品为胶带、薄膜或层。若必要，这可使发光材料的高白天可见性和高发光特性通过将胶带或薄膜粘连在其上容易且简单地赋予已存在的制品上。因此，用户可按需要精确改进存在的制品。在生产该胶带中，发光体材料优选应构成用于制备胶带的发光体材料、着色剂和基材总量的不多于65wt％。
由本发明发光材料有利地制备的另一制品为开关。由本文开始时提及的已知热塑性材料制备的发光开关是已知的。然而，因这些塑料的不适宜外观它们一直未广泛采用。然而，在黑暗中可见的开关非常有用。例如，当电灯关闭和房间处于黑暗中，如在晚上或在断电时，能够看见控制电灯的开关是特别有用的。以前提出的试图克服已知发光塑料的不利外观的解决方法是将一个很小的、另外的和单独的发光器件加入开关中，这样在黑暗中发光。然而，这种方法要消耗供给另外的光源的能量，并且当该发光器件断裂或达到其使用期时失效。
由本发明的发光材料制备的开关，寻求通过提供在黑夜发出余辉并在白天条件下具有可接受的外观的开关，克服这些问题。
很多开关可由本发明的发光材料有利地制备。除了上述灯开关外，还可制备用于计算机键盘上的开关，如单向开关、双向开关、多向开关、高电流/电压开关、按钮开关、闸柄开关、用于开关的刻度盘、滑动灯开关、搬扭开关、可变效果开关和可变电阻开关。
特别对于灯开关，可将白色着色剂用于生产白色开关。目前大量的灯开关用于白色塑料生产，因此具有发光性能的白色塑料开关是消费者可接受的。
本发明发辉光的开关可通过提供具有光源，如发光二极管的开关改进。除了发光材料接受自暴露在日光和其它环境光线使其充电外，来自该发光二极管的光将使其进一步充电，这样该开关处于暗处时，发出的辉光更明亮并且比无光源的情况更长效。
该发光开关还可在水下装置上使用。在水下的可见性一般相当差，因此通过将由亮色或白色带来的高白天可见性与发光性和可能的荧光结合的开关是特别适用的。
此外，可提供阻燃发光开关，阻燃性以很多方式提供。这些方式包括用高透明的阻燃漆涂布开关，这样不损害开关可见功能，将阻燃添加剂加入用于制备开关的发光材料的基材中，在注塑开关期间设置高透明阻燃材料外层，或使用高熔点塑料作为发光材料基材。
此外，开关部件可由发光材料制备。这些部件包括例如在拉线开关末端的把手，此外可提供被设计为与已存在的开关匹配的部分，由此使那些开关具有发光材料的特性。
还可在制备期间用发光材料涂布开关或其部件，制备高可见性和发光的开关。此外，可将由发光材料制备的胶带或薄膜施于开关上。
权利要求
1.一种包括橡胶、玻璃或塑料基材、分散在整个基材中的发光材料和分散在整个基材中的着色剂的发光体材料，着色剂使基材在基本上白光下观察时呈现颜色，同时着色剂使发光材料发出的光基本上传输。
2.根据权利要求1的发光材料，其中发光体材料包括稀土金属，如铕或镝。
3.根据权利要求2的发光材料，其中发光体材料为金属、氧化物或铝酸盐形式。
4.根据权利要求2或3的发光材料，其中发光体材料进一步包括碱土金属如锶。
5.根据权利要求4的发光材料，其中碱土金属为金属、氧化物或铝酸盐形式。
6.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中发光体材料包括尺寸8至100μm的颗粒。
7.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中发光体材料与基材的重量百分比为4％至32.5％。
8.根据权利要求7的发光材料，其中发光体材料的重量百分比为4％至20％。
9.根据权利要求7的发光材料，其中发光体材料的重量百分比为6％至12％。
10.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中着色剂包括荧光材料。
11.根据权利要求10的发光材料，其中包括在着色剂中的发光体材料处于荧光黄色谱中。
12.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中基材为聚氨酯、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚烯烃(特别是聚丙烯或聚乙烯)、丙烯酸类、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。
13.根据权利要求13的发光材料，其中基材具有高透明度。
14.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中发光体材料构成发光体材料和着色剂总重量的至少90wt％。
15.根据权利要求14的发光材料，其中发光体材料构成发光体材料和着色剂总重量的94至99wt％。
16.根据权利要求14的发光材料，其中发光体着色剂材料构成发光体材料和着色剂总重量的94至96wt％。
17.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中着色剂与基材的重量百分比为0.2％至1％。
18.根据权利要求10和从属于其的权利要求11至17的发光材料，其中包括在着色剂中的荧光材料为颜料。
19.根据权利要求18的发光材料，其中颜料为有机颜料。
20.根据权利要求19的发光材料，其中在聚酰胺共缩合物载体中加入颜料。
21.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中基材为工程级聚合物。
22.根据权利要求21的发光材料，其中聚合物具有高透明性。
23.根据权利要求21或22的发光材料，其中聚合物为丙烯酸类、ABS、聚碳酸酯或聚酰胺如尼龙或聚酰胺弹性体中的一种。
24.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中发光体材料与发光体材料和着色剂的总重量的重量百分比为至少99％。
25.根据权利要求24的发光材料，其中发光体材料与发光体材料和着色剂的总重量的重量百分比为99.1％至99.98％。
26.根据权利要求24的发光材料，其中发光体材料与发光体材料和着色剂的总重量的重量百分比为99.7％至99.9％。
27.根据权利要求21和其从属权利要求22至26的发光材料，其中着色剂与工程级聚合物基材的重量百分比为0.005％至0.05％。
28.根据权利要求21和其从属权利要求22至27的发光材料，其中与工程级聚合物基材一起使用的着色剂为染料型着色剂。
29.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中着色剂为基本上白色的。
30.根据权利要求29的发光材料，其中发光体材料与发光体材料和白色着色剂的总重量的重量百分比为至少97％。
31.根据权利要求30的发光材料，其中发光体材料与发光体材料和白色着色剂的总重量的重量百分比为98.2％至99.67％。
32.根据权利要求29至31的发光材料，其中白色着色剂与基材的重量百分比为0.33％至3％。
33.根据权利要求29至32的发光材料，其中与白色着色剂一起使用的基材为高透明的，并优选为聚氨酯、苯乙烯与丁二烯的共聚物、聚烯烃(特别是聚乙烯或聚丙烯)、丙烯酸类、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯或聚酰胺中的一种。
34.根据权利要求29至33的发光材料，其中白色着色剂包括二氧化钛、碳酸钙、二氧化硅和其它半透明白色着色剂中的一种或多种。
35.根据权利要求29至33的发光材料，其中白色着色剂包括二氧化钛和二氧化硅的混合物。
36.根据前述权利要求任何一项的发光材料，其中发光材料还包括分散于基材中的光学增亮剂。如此给出的优点是，增强材料在白天的可见性能和通过发光带来的黑夜的可见性能。
37.根据权利要求36的发光材料，其中光学增亮剂为荧光蓝色染料。
38.一种制备上述发光材料的方法，包括如下步骤c)将着色剂配混入橡胶、玻璃或塑料基材中；和d)将包括至少一种碱土金属和至少一种稀土金属的发光体材料配混入基材中。
39.根据权利要求38的方法，其中步骤a)和步骤b)可以颠倒。
40.根据权利要求38的方法，其中可将配混步骤a)和b)合并为单一配混步骤。
41.根据权利要求38至40的方法，其中制备发光材料可使用适于降低材料剪切的装置进行。
42.一种包括着色剂和发光体材料的着色剂组合物，该着色剂组合物适合加入橡胶、玻璃或塑料基材中，用于按如上所述制备发光材料。
43.根据权利要求42的着色剂组合物，其中该着色剂组合物在通用母料载体中制备，该载体有利地为基于乙烯的载体，如聚乙烯甲基丙烯酸酯或聚乙烯乙酸乙烯酯。
44.根据权利要求43的着色剂组合物，其中该着色剂组合物在至多65wt％的载体中制备。
45.根据权利要求42至44的着色剂组合物，其中该着色剂组合物以浓度超过10％加入。
46.根据权利要求42至45的着色剂组合物，其中将锶晶体和着色剂颗粒用作填料。
47.根据权利要求42至46的着色剂组合物，其中将着色剂组合物配混入热塑性塑料中。
48.根据权利要求42至47的着色剂组合物，其中该着色剂组合物优选在装有低剪切螺杆的装置中制备。
49.根据权利要求42至48的着色剂组合物，其中该着色剂组合物通过在载体基本上加热或熔化时将发光体材料和着色剂加入载体中制备。
50.根据权利要求42至49的着色剂组合物，其中该着色剂组合物还包括光学增亮剂。
51.一种根据前述任何一项权利要求所述的发光材料制备的制品。
52.一种设置根据权利要求1至50的发光材料的涂层、或外层的非发光制品。
53.根据权利要求51的制品，其中该制品通过模塑发光材料制备。
54.根据权利要求53的制品，其中模塑可通过注塑或共注塑进行。
55.根据权利要求51的制品，其中该制品可通过挤出发光材料制备。
56.根据权利要求51至55的制品，其中该制品在其反面或内侧上包括一基本上反射层。
57.根据权利要求56的制品，其中该反射层为白色。
58.根据权利要求51至57的制品，其中在制品上涂布一含反射玻璃球或其类似物的层。
59.根据权利要求51至58的制品，其中该制品是胶带、薄膜或膜层。
60.根据权利要求58的制品，其中发光体材料构成不超过用于制备胶带的发光体材料、着色剂和基材总重量的65wt％。
61.根据权利要求51至57的制品，其中该制品为开关。
62.根据权利要求61的制品，其中该开关为适用于控制电灯的灯开关。此外，该开关适合用作计算机键盘的部件。
63.根据权利要求61或62的制品，其中该灯开关包括通过开关控制的电光发射装置，这样当开关处于开启位置时发光。
64.根据权利要求61至63的制品，其中该开关是防水的。
65.根据权利要求61至64的制品，其中该开关的发光材料中的着色剂使开关发白色。
66.根据权利要求61至65的制品，其中该开关由阻燃材料制成。
67.根据权利要求51至57的制品，其中该制品为闪光灯箱或其部件，其为橡胶或塑料模制品。
68.根据权利要求67的制品，其中适用于该箱体或其部件的模制品由包括橡胶或塑料(它可为热塑性塑料，这是优选的，或在某些实施方案中为热固性塑料)的基材与分散于其中的着色剂材料一起成型。
69.根据权利要求51至57的制品，其中该制品为由阻燃材料制成的电插头。
全文摘要
一种包括橡胶、玻璃或塑料基材的发光材料。发光体材料分散在整个基材中，和着色剂分散在整个基材中。着色剂使基材在基本上白光下观察时呈现颜色，同时着色剂使发光材料发出的光基本上传输。
文档编号C09J201/00GK1649979SQ01812102
公开日2005年8月3日 申请日期2001年6月8日 优先权日2000年6月8日
发明者克雷格·詹姆森·贝利, 斯蒂芬·兰伯特 申请人:克雷格·詹姆森·贝利, 斯蒂芬·兰伯特