RU2572176C1 - Method for obtaining fluorescent polyethyleneterephthalate film - Google Patents

Method for obtaining fluorescent polyethyleneterephthalate film Download PDF

Info

Publication number
RU2572176C1
RU2572176C1 RU2014136980/12A RU2014136980A RU2572176C1 RU 2572176 C1 RU2572176 C1 RU 2572176C1 RU 2014136980/12 A RU2014136980/12 A RU 2014136980/12A RU 2014136980 A RU2014136980 A RU 2014136980A RU 2572176 C1 RU2572176 C1 RU 2572176C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
petp
processing
obtaining
pet
Prior art date
Application number
RU2014136980/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Шевченко
Владимир Федосеевич Кудрявцев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2014136980/12A priority Critical patent/RU2572176C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2572176C1 publication Critical patent/RU2572176C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to methods for processing polymer films, in particular polyethyleneterephthalate (PETP) ones, in order to carry out their superficial decoration and add them required properties. The main task of the invention consists in reduction of processing process duration and in obtaining PETP film, intensively luminescent in visible area of spectrum (fluorescent). Essence of the invention consists in the following: initial PETP film is exposed to glow electric discharge with current intensity 0.25-0.3 A and voltage 4-5 kV for 2-4 min in vacuum chamber with residual pressure 2-4 Pa with constant air supply. PETP film, processed by glow discharge, has intensive luminescence in visible spectrum area (fluorescence), excited by UV light with wavelength 254 and 365 nm.
EFFECT: application of the invention extends possibilities of obtaining polymer films with complex of specified optic characteristics.
2 dwg

Description

Изобретение относится к способам обработки полимерных пленочных материалов с целью их поверхностной отделки, получения декоративного и иного эффекта, придания им требуемых свойств, в том числе и оптических, в частности люминесценции в видимой области спектра (флуоресценции).The invention relates to methods for processing polymer film materials with the aim of surface treatment, to obtain a decorative and other effect, to give them the required properties, including optical, in particular luminescence in the visible spectrum (fluorescence).

Способ может найти применение в производстве флуоресцирующих полиэтилентерефталатных (ПЭТФ) пленок. Такие пленочные материалы находят применение в светотехнике, а также полиграфии в качестве средств защиты от подделки изделий, имеющих ценность.The method may find application in the production of fluorescent polyethylene terephthalate (PET) films. Such film materials are used in lighting engineering, as well as printing as a means of protection against counterfeiting of products of value.

ПЭТФ, как и большинство синтетических полимеров, в силу своей химической природы и надмолекулярной структуры, не обладает люминесценцией в видимой области спектра (флуоресценцией).PET, like most synthetic polymers, due to its chemical nature and supramolecular structure, does not have luminescence in the visible spectrum (fluorescence).

Существующие способы придания полимерным материалам этого свойства основаны на введении в состав макромолекул люминофорных фрагментов в процессе синтеза высокомолекулярных соединений, либо путем включения люминофоров в состав полимерной композиции с последующей переработкой ее в пленку. Применительно к ПЭТФ известные способы ввиду технологических особенностей производства пленки (высокая температура переработки - 250-300°C, необходимость проведения ее ориентации и др.) не могут быть использованы.Existing methods for imparting this property to polymeric materials are based on introducing phosphor fragments into macromolecules during the synthesis of high molecular weight compounds, or by incorporating phosphors into the composition of a polymer composition with its subsequent processing into a film. In relation to PET, the known methods due to the technological features of the film production (high processing temperature - 250-300 ° C, the need for its orientation, etc.) cannot be used.

Для получения ПЭТФ пленок с требуемыми свойствами наиболее приемлемыми могут быть способы, которые основаны на обработке пленок волновой энергией или электрическими разрядами (коронным, тлеющим, плазменным).To obtain PET films with the required properties, the most acceptable methods may be those based on the processing of films by wave energy or electric discharges (corona, glow, plasma).

Названные способы обработки полимерных пленок, в том числе и ПЭТФ, хорошо известны в практике. Они используются преимущественно для активации поверхности пленок с целью увеличения адгезии к другим полимерам в производстве многослойных пленочных материалов [1. Коган Д.Ф., Гуль В.Е., Самарина Л.Д. Многослойные и комбинированные пленочные материалы. - М. Химия, 1989, с. 190; 2. Полимерные пленочные материалы. Под ред. Гуля В.Е., М., Химия, 1976, с. 130-146].The aforementioned methods of processing polymer films, including PET, are well known in practice. They are used primarily to activate the surface of films in order to increase adhesion to other polymers in the production of multilayer film materials [1. Kogan D.F., Gul V.E., Samarina L.D. Multilayer and combined film materials. - M. Chemistry, 1989, p. 190; 2. Polymeric film materials. Ed. Gulya V.E., M., Chemistry, 1976, p. 130-146].

В патенте РФ №2190536 (МКИ B44В 5/00, 2001 г.) описан способ, в котором достигается повышенная на 10-12% по сравнению с исходной интенсивность флуоресценции, возбуждаемой коротковолновым УФ-светом (λ=254 нм) за счет облучения ПЭТФ пленки нефильтрованным УФ-светом (λ=240-400 нм) мощностью 2400-2600 Вт/м2. При этом пленка практически не флуоресцирует при длине волны возбуждения 365 нм.RF patent No. 2190536 (MKI B44B 5/00, 2001) describes a method in which fluorescence excited by short-wave UV light (λ = 254 nm) is increased by 10-12% compared to the initial one due to irradiation of PET films with unfiltered UV light (λ = 240-400 nm) with a power of 2400-2600 W / m 2 . In this case, the film practically does not fluoresce at an excitation wavelength of 365 nm.

Данный способ по техническому решению является наиболее близким к заявляемому объекту и выбран в качестве прототипа. Недостатками способа являются следующие - пленка флуоресцирует только при возбуждении коротковолновым светом, при этом флуоресценция имеет слабую интенсивность и неярко выраженный цветовой оттенок. Кроме того, требуется большая длительность процесса обработки. Это вместе ограничивает области практического использования пленок.This method according to the technical solution is the closest to the claimed object and is selected as a prototype. The disadvantages of the method are as follows - the film fluoresces only when excited by short-wave light, while fluorescence has a weak intensity and a pronounced color cast. In addition, a longer processing time is required. This together limits the practical use of films.

Основная задача изобретения состоит в получении пленочного материала на основе ПЭТФ с повышенной интенсивностью флуоресценции и специфическим цветовым оттенком, а также в сокращении времени процесса его обработки.The main objective of the invention is to obtain a film material based on PET with increased fluorescence intensity and a specific color cast, as well as to reduce the time of its processing.

Положительный результат достигается тем, что исходную ПЭТФ пленку обрабатывают тлеющим электрическим разрядом (сила тока 0,25-0,30 А, напряжение 4-5 кВ) в течение 2-4 мин в вакуумной камере с остаточным давлением 2-4 Па при постоянном притоке воздуха.A positive result is achieved by the fact that the initial PET film is treated with a glow electric discharge (current strength 0.25-0.30 A, voltage 4-5 kV) for 2-4 min in a vacuum chamber with a residual pressure of 2-4 Pa with a constant influx air.

Действие тлеющего электрического разряда на ПЭТФ пленку приводит к образованию свободных радикалов, структурированию и окислению поверхностного слоя. При длительности воздействия до 4 минут включительно заметных изменений физико-механических свойств пленок не наблюдается. Этот факт объясняет выбор именно тлеющего разряда для обработки ПЭТФ пленки.The effect of a glowing electric discharge on a PET film leads to the formation of free radicals, the structuring and oxidation of the surface layer. When the exposure duration is up to 4 minutes inclusive, noticeable changes in the physicomechanical properties of the films are not observed. This fact explains the choice of a glow discharge for processing a PET film.

По мере роста продолжительности обработки (5 и более минут) имеет место увеличение прочностных характеристик пленки, что объясняется изменением структуры в поверхностном слое в результате сшивания и окисления полимера. Что касается влияния электрических разрядов на оптические свойства ПЭТФ пленок (светопропускание, флуоресценция и др.), то какой-либо информации в научно-технической литературе об этом не обнаружено. Но, судя по протекающим процессам, можно предположить возможность образования химических соединений и продуктов последующих их превращений в поверхностном слое и, следовательно, появления тех или иных оптических эффектов.As the processing time increases (5 or more minutes), the strength characteristics of the film increase, which is explained by a change in the structure in the surface layer as a result of crosslinking and oxidation of the polymer. As for the effect of electric discharges on the optical properties of PET films (light transmission, fluorescence, etc.), no information was found in the scientific and technical literature about this. But, judging by the ongoing processes, we can assume the possibility of the formation of chemical compounds and products of their subsequent transformations in the surface layer and, consequently, the appearance of certain optical effects.

Действительно, обработанная тлеющим разрядом ПЭТФ пленка по внешнему виду и деформационно-прочностным характеристикам, а также по светопропусканию в видимой области спектра не отличалась от исходной. Однако при облучении УФ-светом с длинами волн 254 и 365 нм наблюдается яркое свечение желто-зеленого цвета с максимумом интенсивности при λ=475 нм.Indeed, the film treated by the glow discharge of the PETF did not differ from the initial one in appearance and deformation-strength characteristics, as well as in light transmission in the visible spectrum. However, when irradiated with UV light with wavelengths of 254 and 365 nm, a bright yellow-green glow is observed with a maximum intensity at λ = 475 nm.

Интенсивность флуоресценции имеет возрастающую зависимость от длительности обработки ПЭТФ пленки и при экспозиции в течение 4 минут увеличивается не менее чем в 4-6 раз по отношению к исходной пленке.The fluorescence intensity has an increasing dependence on the duration of the processing of the PET film and, when exposed for 4 minutes, increases by at least 4-6 times with respect to the initial film.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна", поскольку из общедоступных сведений не известны способы получения флуоресцирующих ПЭТФ пленок, основанные на их поверхностной обработке тлеющим электрическим разрядом.Comparative analysis with the prototype shows that the proposed solution meets the criteria of the invention of "novelty", since from publicly available information there are no known methods for producing fluorescent PET films based on their surface treatment by a glow electric discharge.

Данное техническое решение имеет изобретательский уровень, так как из опубликованных научных данных явным образом не следует заявленный технологический режим и условия обработки ПЭТФ пленок.This technical solution has an inventive step, as the published technological data do not explicitly imply the claimed technological regime and processing conditions for PET films.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартное оборудование, приспособления, материалы и технологические приемы.The proposed technical solution is practically applicable, since standard equipment, devices, materials and technological methods can be used for its implementation.

Для подтверждения возможности практического осуществления изобретения использовалась прозрачная пленка с постоянно липким клеевым слоем, закрытым антиадгезионной бумагой. Основой такого материала служит ПЭТФ пленка толщиной 20 мкм. Образцы материала форматом А4 закреплялись в специальных держателях таким образом, чтобы поверхность ПЭТФ была доступна для обработки, а затем помещались в камеру вакуумной установки, в которой создавалось остаточное давление 3,0 Па и оно поддерживалось на данном уровне при постоянном притоке воздуха. Обработка образцов проводилась тлеющим разрядом силой тока 0,3 А при напряжении 4,5 кВ в течение 1,0; 2,0; 3,0; 4,0 мин.To confirm the possibility of practical implementation of the invention, a transparent film was used with a constantly sticky adhesive layer covered with release paper. The basis of such a material is a 20 micron thick PET film. Samples of material in A4 format were fixed in special holders so that the surface of the PET was accessible for processing, and then placed in a chamber of a vacuum installation in which a residual pressure of 3.0 Pa was created and it was maintained at this level with a constant flow of air. The samples were processed by a glow discharge with a current of 0.3 A at a voltage of 4.5 kV for 1.0; 2.0; 3.0; 4.0 minutes

Регистрация спектров флуоресценции образцов, подвергнутых обработке тлеющим разрядом, осуществлялась с помощью спектрофлуориметра MPF-2А фирмы "Hitachi" (Япония). Условия записи спектров: длина волны возбуждения - 254 и 365 нм (щель эмиссии - 12, щель возбуждения - 10, усиление - 6).The fluorescence spectra of the samples subjected to glow-discharge treatment were recorded using an MPF-2A spectrofluorimeter from Hitachi (Japan). Spectrum recording conditions: the excitation wavelength is 254 and 365 nm (the emission gap is 12, the excitation gap is 10, and the gain is 6).

На рисунке (фиг. 1) представлены спектры флуоресценции образца с продолжительностью обработки тлеющим разрядом 4 мин. Спектры имеют простую конфигурацию с максимумом при λ=475 нм для длин волн возбуждения 254 нм (1) и 365 нм (2). Спектр флуоресценции (3) - исходный для необработанной пленки. На рисунке (фиг. 2) изображены графики зависимости интенсивности флуоресценции (Iфл.) при λ=475 нм от длительности обработки пленочных образцов - для спектров при длине волны возбуждения 254 нм (1) и 365 нм (2).The figure (Fig. 1) shows the fluorescence spectra of a sample with a glow discharge treatment duration of 4 min. The spectra have a simple configuration with a maximum at λ = 475 nm for excitation wavelengths of 254 nm (1) and 365 nm (2). The fluorescence spectrum (3) is the initial one for the untreated film. The figure (Fig. 2) shows graphs of the dependence of the fluorescence intensity (I fl. ) At λ = 475 nm on the processing time of film samples — for spectra at an excitation wavelength of 254 nm (1) and 365 nm (2).

Проводить обработку пленок более 4 минут представляется нецелесообразным, так как это ведет уже к глубоким деструктивным превращениям ПЭТФ и изменению деформационно-прочностных и оптических характеристик.It seems impractical to process films for more than 4 minutes, since this already leads to deep destructive transformations of PET and a change in the deformation-strength and optical characteristics.

Образцы пленок, обработанные тлеющим разрядом в течение времени от 2 до 4 мин, имеют достаточно интенсивную флуоресценцию желто-зеленого цвета. В случае использования их, например, для ламинирования важной печатной продукции, интенсивность и наличие специфического цветового оттенка флуоресценции прозрачной пленки с постоянно липким слоем могут служить критериями подлинности последней. Также возможно применение разработанных пленочных материалов на основе ПЭТФ в светотехнике для создания различных оптических эффектов.Film samples treated with a glow discharge for a period of 2 to 4 minutes have a fairly intense yellow-green fluorescence. If they are used, for example, for laminating important printed matter, the intensity and specific color tint of the fluorescence of a transparent film with a constantly sticky layer can serve as criteria for the authenticity of the latter. It is also possible to use the developed PET-based film materials in lighting engineering to create various optical effects.

Использование предлагаемого способа получения флуоресцирующей ПЭТФ пленки обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества:Using the proposed method for producing fluorescent PET film provides the following advantages compared to existing ones:

- расширяется возможность получения полимерных пленок с комплексом новых физико-механических и оптических характеристик;- expanding the possibility of obtaining polymer films with a set of new physical, mechanical and optical characteristics;

- совершенствуется технология производства пленочных материалов с заданными оптическими характеристиками;- The technology for the production of film materials with specified optical characteristics is being improved;

- сокращается длительность операции обработки пленочного материала на основе ПЭТФ.- reduces the duration of the processing operation of the film material based on PET.

Claims (1)

Способ получения флуоресцирующей полиэтилентерефталатной пленки, основанный на обработке исходной пленки электрическими разрядами, отличающийся тем, что процесс осуществляют тлеющим разрядом с силой тока 0,25-0,3 А и напряжением 4-5 кВ в течение 2-4 минут в вакуумной камере с остаточным давлением 2-4 Па при постоянном притоке воздуха. A method of obtaining a fluorescent polyethylene terephthalate film based on the processing of the initial film by electric discharges, characterized in that the process is carried out by a glow discharge with a current strength of 0.25-0.3 A and a voltage of 4-5 kV for 2-4 minutes in a vacuum chamber with a residual pressure 2-4 Pa with a constant flow of air.
RU2014136980/12A 2014-09-11 2014-09-11 Method for obtaining fluorescent polyethyleneterephthalate film RU2572176C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014136980/12A RU2572176C1 (en) 2014-09-11 2014-09-11 Method for obtaining fluorescent polyethyleneterephthalate film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014136980/12A RU2572176C1 (en) 2014-09-11 2014-09-11 Method for obtaining fluorescent polyethyleneterephthalate film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2572176C1 true RU2572176C1 (en) 2015-12-27

Family

ID=55023525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014136980/12A RU2572176C1 (en) 2014-09-11 2014-09-11 Method for obtaining fluorescent polyethyleneterephthalate film

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2572176C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2174313A (en) * 1985-04-11 1986-11-05 Morane Plastic Company Limited A security film for a document
US5360235A (en) * 1969-11-01 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Secret optical marking
RU2146303C1 (en) * 1994-09-09 2000-03-10 Саусволл Текнолоджиз Инк. Double-sided reflective films
RU2190536C1 (en) * 2001-06-21 2002-10-10 Войсковая часть 33825 Method of manufacture of protective film for laminarizing of printed matter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5360235A (en) * 1969-11-01 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Secret optical marking
GB2174313A (en) * 1985-04-11 1986-11-05 Morane Plastic Company Limited A security film for a document
RU2146303C1 (en) * 1994-09-09 2000-03-10 Саусволл Текнолоджиз Инк. Double-sided reflective films
RU2190536C1 (en) * 2001-06-21 2002-10-10 Войсковая часть 33825 Method of manufacture of protective film for laminarizing of printed matter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Uyama et al. Graft polymerization of acrylamide onto UV‐irradiated films
US9365659B2 (en) System and method for optimizing the efficiency of photo-polymerization
JP2017531293A5 (en)
JP2017501274A5 (en)
RU2572176C1 (en) Method for obtaining fluorescent polyethyleneterephthalate film
EP2328693A2 (en) Method for automatically identifying a material or an object
Zhao et al. Transforming polyethylene and polypropylene into nontraditional fluorescent polymers by thermal oxidation
Motrescu et al. Micro-patterning of functional groups onto polymer surface using capillary atmospheric pressure plasma jet
US9816055B2 (en) Compositions, devices, systems and methods relating to photo- and thermal-oxidative bleaching of pink-stains
Nurmukhametov et al. Fluorescence and absorption of polystyrene exposed to UV laser radiation
Teyssedre et al. From LDPE to XLPE: Investigating the change of electrical properties. Part II. Luminescence
WO2017085294A1 (en) Material with marker for authentication and sorting of the material
Mejía-Torres et al. Chemical effect of photo-irradiation in expanded polystyrene studied by XPS
FR2846647A1 (en) New europium-, praseodymium- and manganese-doped barium magnesium silicate, aluminosilicate, gallosilicate or borosilicate useful as a luminophore, e.g. in light-converting materials
Gordeev et al. Surface DBD for Deposition of PEO‐Like Plasma Polymers
EP0606158A1 (en) Photoluminescent plasma polymerized films
RU2190536C1 (en) Method of manufacture of protective film for laminarizing of printed matter
Antipin et al. Recombination luminescence of poly (arylene phthalide) films: 1. Electronic and optical features of poly (arylene phthalide) s
Krüger et al. Characterisation of plasma polymers by thermoluminescence
Bagratashvili et al. Formation of long-lived fluorescent merocyanine forms of spiro compounds via their immobilization into polymer matrices from supercritical carbon dioxide medium
Mauricio et al. Zinc oxide composites prepared by in situ process: UV barrier and luminescence properties
JP2021518677A (en) Yellow light emitting element
Zhu et al. Facile photoluminescent spheres: methodology, structure and properties
Nurmukhametov et al. Fluorescence and absorption of a polystyrene-based scintillator exposed to UV laser radiation
Sebastian et al. Femtosecond laser induced emission enhancement in Rhodamine6G

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170912