ПРИМЕНЕНИЕ 4-БОРА-3А, 4А-ДИАЗА-S-ИНДАЦЕНОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫХ НИТЕЙ
USE OF 4-BORON-3A, 4A-DIAZA-S-INDACENS FOR PRODUCTION OF FLUORESCENT THREADS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается текстильной области, и более конкретно - оно касается применения соединений из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства для получения флуоресцентных нитей, способов их получения и их применения, в частности для обеспечения защищенности продуктов.
Предшествующий уровень техники
В настоящее время изготовление контрафакта и фальсификата заметно растет во многих областях, особенно в областях с высокой добавленной стоимостью. Подделывается все больше продуктов, и ни одна отрасль не застрахована от этого.
В этой связи требуется непрерывно разрабатывать новые способы эффективной борьбы с фальсификацией, тем более что фальсификации могут затрагивать также защищенные документы, например, банкноты, или документы, удостоверяющие личность.
В области обеспечения защищенности продуктов, и в частности защищенных документов или документов, удостоверяющих личность, различные компании используют различные решения для гарантии аутентичности, например, с помощью голограмм или лазерной гравировки, которые позволяют внедрять информацию в тело поликарбонатных карточек, таких как удостоверение личности, карточка страхования или водительские права. Так, в заявке на патент EP 0 708 935 описан комплекс, представляющий собой защитный голографический слой. Этот комплекс состоит из пленки-подложки, содержащей по меньшей мере один слой из защитного лака, отражающий или прозрачный слой, содержащий преломляющую микроструктуру, и, наконец, клеевой слой. После переноса такого комплекса на документ достигается защищенность этого документа.
Затем данная система была улучшена в заявке на патент WO 2010/086522 посредством добавления перфорации для затруднения отделения одного слоя от другого. Тем не менее, комплекс остался состоящим из нескольких частей, которые необходимо объединять, а теперь еще и перфорировать, что представляет не только технические ограничения, но также увеличивает временные и финансовые затраты.
С развитием информационных технологий защищенность удостоверений личности и конфиденциальных документов начали обеспечивать также внедрением электронных элементов, таких как чипы, затрудняющих фальсификацию.
В целом, продукты и документы защищают посредством защитных элементов, которые можно классифицировать на три уровня защищенности по типу средств, применяющихся для их детектирования.
Так, элементы защищенности 1 уровня представляют собой элементы, которые можно детектировать по меньшей мере одним из пяти органов чувств или с помощью контрастного фона. Этот уровень, в частности, включает гильотировку, оптически изменчивые устройства, такие как радужная печать, голограммы, оптически изменчивые чернила, маркеры, изменяющиеся лазерные изображения или множественные лазерные изображения.
Элементы защищенности 2 уровня представляют собой элементы, которые можно детектировать с помощью простого оборудования, такого как ультрафиолетовая лампа, лупа или фонарик в мобильном телефоне. Этот уровень включает такие детектируемые элементы, как микропечать, флуоресцентные чернила, а также флуоресцентные нити или рифленые пластинки.
Наконец, элементы защищенности 3 уровня представляют собой элементы, которые можно детектировать с помощью сложного оборудования, например, спектрофлуориметра или электронного микроскопа. Эта категория, в частности, включает элементы наногравировки, биометрические чипы, а также флуоресцентные маркеры, необнаруживаемые невооруженным глазом (метки).
Также продукт может содержать несколько включенных элементов защиты, которые могут быть разного уровня защиты.
В конфиденциальных документах или удостоверениях личности широко присутствуют защитные элементы, в частности, они представляют собой защитные нити.
В целом, доступные на рынке защитные нити представляют собой защитные элементы 2 или 3 уровня защиты, что может ограничивать их применение в плане легкости детектирования.
Защитные нити внедряют в документы, которые необходимо защитить, и их можно классифицировать на несколько категорий:
- нити, которые видны в солнечном свете или при искусственном освещении,
- нити, которые видны в солнечном свете или при искусственном освещении, и которые обладают флуоресценцией в ультрафиолетовом свете, инфракрасном свете или в рентгеновских лучах,
- нити, которые не видны в солнечном свете или при искусственном освещении, но которые обладают флуоресценцией в ультрафиолетовом свете, инфракрасном свете или в рентгеновских лучах. Термин "нити, которые не видны в солнечном свете или при искусственном освещении" следует понимать как обозначающий нити, которые в солнечном свете или при искусственном освещении имеют цвет, который они имели до обработки, придавшей им флуоресцентность. Например, это имеет место в случае белых защитных нитей, внедренных в белую бумажную массу. Эти нити невидимы или неразличимы, поскольку они имеют тот же цвет, что и бумага; однако при воздействии ультрафиолетового света, инфракрасного освещения или рентгеновских лучей эти волокна флуоресцируют определенным цветом.
Защитные нити в целом представляют собой волокна, на поверхность которых внедрены красители. В заявке на патент EP 0 169 750 описаны, например, лантаниды с атомным номером от 57 до 71, в число которых могут быть включены иттрий и торий с атомными номерами 39 и 90, соответственно. Люминисцентные хелаты лантанидов, иттрия или тория внедряют в волокна, которые уже экструдированы и нарублены, в процессе крашения.
Крашение можно осуществлять методами погружения материала в ванны с красителем в присутствии растворителя. Однако данная технология не позволяет обеспечить защищенность материалов в самом их ядре, и это может ограничивать их применение.
Для снятия этих ограничений внедрение красителя, в частности, в синтетические нити, можно осуществлять непосредственно в массе полимера. Однако ограничения при формировании таких материалов, в частности, связанные с высокой температурой при процессах экструдирования, существенно уменьшают число флуоресцентных красителей, которые могут быть использованы.
Для удовлетворения постоянной потребности в разработке все более эффективных защитных элементов, было бы предпочтительно иметь альтернативу, которая позволяет проверять аутентичность на уровнях 2 и 3, а также, особенно предпочтительно, на уровне 1, чтобы иметь возможность интуитивного, быстрого и эффективного контроля конфиденциальных документов и документов, удостоверяющих личность. Предпочтительно, чтобы альтернативные решения могли быть также использованы в различных других продуктах, например, в текстильных продуктах, чтобы обеспечить их защищенность.
Авторы настоящего изобретения разработали специальные флуоресцентные соединения, которые могут применяться в области обеспечения защищенности, например, для получения нитей, которые могут детектироваться на описанных выше трех уровнях защищенности, и эти нити легко детектируются и позволяют придать защищенность широкому спектру продуктов, не только конфиденциальным документам и документам, удостоверяющим личность, но и таким продуктам, как ткани.
Краткое описание изобретения
Первый предмет настоящего изобретения касается применения флуоресцентного соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства для получения флуоресцентных нитей, где указанное флуоресцентное соединение выбрано из соединений, имеющих формулу I:
(I),
где:
1
5
-
R представляет собой C1-C6 алкил, C5-C6 циклоалкил, C5-C6 гетероалкил, фенил, где указанная фенильная группа необязательно замещена одной или больше группами, выбранными из C1-C2 алкила, гидроксила, RCOO и галогена;
2
2’
R и R независимо выбраны из атома водорода и C1-C2 алкила;
3
3’
R и R независимо выбраны из атома водорода, арила, гетероарила, циклоалкила, алкила, алкенила и алкинила, где указанный арил, гетероарил, циклоалкил, алкил, алкенил и алкинил необязательно замещены одной или больше группами, выбранными из C1-C4 алкила, арила, гидроксила и ферроцена, где указанная арильная группа необязательно замещена одной или больше группами, выбранными из арила, C1-C2 алкила, галогена, гидроксила, диметиламиногруппы, нитрогруппы, где указанный арил необязательно замещен C1-C2 алкильной группой;
4
4’
R и R независимо выбраны из арила, гетероарила, циклоалкила, алкила, алкенила и алкинила, где указанный арил, гетероарил, циклоалкил, алкил и алкенил необязательно замещены одной или больше группами, выбранными из C1-C3 алкила, арила, гидроксила и ферроцена, где указанная арильная группа необязательно замещена одной или больше группами, выбранными из арила, C1-C2 алкила, галогена, гидроксила, диметиламиногруппы, нитрогруппы, где указанный арил необязательно замещен C1-C2 алкильной группой;
5
R представляет собой C1-C4 алкил или C2-C4 алкенил;
6
6’
5
R и R независимо выбраны из галогенов, C1-C4 алкила, C2-C4 алкинила, C2-C4 алкенила и арила, где указанный арил необязательно замещен одной или больше группами, выбранными из C1-C2 алкила, гидроксила, RCOO- и галогена.
Было обнаружено, что флуоресцентные соединения по настоящему изобретению особенно предпочтительны для получения флуоресцентных нитей и имеют хорошие свойства, позволяющие применять их для получения как синтетических флуоресцентных нитей, так и натуральных флуоресцентных нитей. Нити по настоящему изобретению могут успешно применяться для обеспечения защищенности продуктов, например, для гарантии подлинности или конфиденциальности документов или тканей, но не только. В частности, их можно вводить в любой другой материал или продукт для гарантии их идентификации и обеспечения их надежности. Кроме того, благодаря флуоресцентным свойствам, нити по настоящему изобретению могут найти специализированное применение в области производства декоративных и эстетических предметов с улучшенными эстетическими характеристиками.
Второй и третий предмет настоящего изобретения касаются, соответственно, способов получения синтетических флуоресцентных нитей и натуральных флуоресцентных нитей из флуоресцентных соединений из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства.
Четвертый предмет настоящего изобретения касается применения описанных выше флуоресцентных нитей для обеспечения защищенности продуктов, в частности, для гарантии подлинности или конфиденциальности документов или тканей. Флуоресцентные нити по настоящему изобретению оказались особенно инновационным решением для обеспечения защищенности конфиденциальных документов или продуктов из тканей, и они позволяют достигать 1-го уровня защищенности, который гарантирует быструю и эффективную аутентификацию.
Пятый предмет настоящего изобретения касается применения описанных выше флуоресцентных нитей в качестве декоративного и/или эстетического элемента продукта. В частности, благодаря флуоресцентным свойствам, нити по настоящему изобретению обеспечивают улучшенные визуальные свойства продуктов, в которых они содержатся.
Наконец, шестой предмет настоящего изобретения касается флуоресцентной нити, содержащей описанное ниже флуоресцентное соединение из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства.
Подробное описание изобретения
Первый предмет настоящего изобретения касается применения флуоресцентного соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства для получения флуоресцентных нитей, где указанное флуоресцентное соединение выбрано из соединений, имеющих формулу I:
(I),
где:
1
5
-
R представляет собой C1-C6 алкил, C5-C6 циклоалкил, C5-C6 гетероалкил, фенил, где указанная фенильная группа необязательно замещена одной или больше группами, выбранными из C1-C2 алкила, гидроксила, RCOO и галогена;
2
2’
R и R независимо выбраны из атома водорода и C1-C2 алкила;
3
3’
R и R независимо выбраны из атома водорода, арила, гетероарила, циклоалкила, алкила, алкенила и алкинила, где указанный арил, гетероарил, циклоалкил, алкил, алкенил и алкинил необязательно замещены одной или больше группами, выбранными из C1-C4 алкила, арила, гидроксила и ферроцена, где указанная арильная группа необязательно замещена одной или больше группами, выбранными из арила, C1-C2 алкила, галогена, гидроксила, диметиламиногруппы, нитрогруппы, где указанный арил необязательно замещен C1-C2 алкильной группой;
4
4’
R и R независимо выбраны из арила, гетероарила, циклоалкила, алкила, алкенила и алкинила, где указанный арил, гетероарил, циклоалкил, алкил и алкенил необязательно замещены одной или больше группами, выбранными из C1-C3 алкила, арила, гидроксила и ферроцена, где указанная арильная группа необязательно замещена одной или больше группами, выбранными из арила, C1-C2 алкила, галогена, гидроксила, диметиламиногруппы, нитрогруппы, где указанный арил необязательно замещен C1-C2 алкильной группой;
5
R представляет собой C1-C4 алкил или C2-C4 алкенил;
6
6’
5
R и R независимо выбраны из галогенов, C1-C4 алкила, C2-C4 алкинила, C2-C4 алкенила и арила, где указанный арил необязательно замещен одной или больше группами, выбранными из C1-C2 алкила, гидроксила, RCOO- и галогена.
1
2
2’
3
3’
4
4
5
6
6’
Предпочтительными флуоресцентными соединениями, имеющими формулу I, являются соединения, в которых один или больше из R, R, R, R, R, R, R’, R, R и R имеют следующие значения:
1
R представляет собой фенил, замещенный одной или больше группами, выбранными из метила, атома фтора, гидроксила, ацетила и метакрилата, предпочтительно из метила, атома фтора, гидроксила и ацетила, и более предпочтительно из метила или атома фтора;
2
2’
R и R независимо выбраны из атома водорода и метила;
3
3’
R и R независимо выбраны из атома водорода, C1-C3 алкила, винила, арила, гетероарила, адамантила, где указанный винил и арил необязательно замещены одной или больше группами, выбранными из фенила, C1-C2 алкила, где указанный фенил необязательно замещен одной или больше группами, выбранными из C1-C2 алкила, гидроксила, атома брома, нитрогруппы, диметиламиногруппы,
3
3’
предпочтительно из атома водорода, метила, этила, н-пропила, винила, арила, гетероарила, адамантила, где указанный винил и арил необязательно замещены одной или больше группами, выбранными из фенила, C1-C2 алкила, где указанный фенил необязательно замещен одной или больше группами, выбранными из C1-C2 алкила, гидроксила, атома брома, нитрогруппы, диметиламиногруппы, более предпочтительно R и R независимо выбраны из этила, н-пропила, метила, винила, фенила, фенантрила, нафтила, пиренила, тиофенила, бензофурила, где указанный винил, арил и нафтил необязательно замещены одним или больше заместителями, выбранными из метила, гидроксила, атома брома, нитрогруппы и диметиламиногруппы;
4
4’
R и R независимо выбраны из метила, винила, арила, гетероарила, адамантила, где указанный винил и арил необязательно замещены одной или больше группами, выбранными из фенила, C1-C2 алкила, где указанный фенил необязательно замещен одной или больше группами, выбранными из C1-C2 алкила, гидроксила, атома брома, нитрогруппы, диметиламиногруппы,
4
4’
предпочтительно, R и R независимо выбраны из метила, винила, фенила, фенантрила, нафтила, пиренила, тиофенила, бензофурила, где указанный винил, арил и нафтил необязательно замещены одним или больше заместителями, выбранными из метила, гидроксила, атома брома, нитрогруппы и диметиламиногруппы;
5
R представляет собой метил или этенил;
6
6’
5
6
6’
R и R независимо выбраны из атома фтора, C1-C4 алкила, C2-C4 алкинила, C2-C4 алкенила или арила, где указанный арил необязательно замещен одной или больше группами, выбранными из C1-C2 алкила, гидроксила, RCOO- и галогена; предпочтительно, R и R представляют собой атомы фтора.
Особенно предпочтительные флуоресцентные соединения, имеющие формулу I, представляют собой соединения из приведенной ниже таблицы 1:
1
<img file="00000002.jpg" he="32" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
2
<img file="00000003.jpg" he="33" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
3
<img file="00000004.jpg" he="32" wi="49" img-content="undefined" img-format="jpg" />
4
<img file="00000005.jpg" he="33" wi="49" img-content="undefined" img-format="jpg" />
5
<img file="00000006.jpg" he="38" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
6
<img file="00000007.jpg" he="44" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
7
<img file="00000008.jpg" he="44" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
8
<img file="00000009.jpg" he="38" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
9
<img file="00000010.jpg" he="45" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
10
<img file="00000011.jpg" he="45" wi="39" img-content="undefined" img-format="jpg" />
11
<img file="00000012.jpg" he="44" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
12
<img file="00000013.jpg" he="44" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
13
<img file="00000014.jpg" he="39" wi="46" img-content="undefined" img-format="jpg" />
14
<img file="00000015.jpg" he="50" wi="50" img-content="undefined" img-format="jpg" />
15
<img file="00000016.jpg" he="50" wi="43" img-content="undefined" img-format="jpg" />
16
<img file="00000017.jpg" he="50" wi="49" img-content="undefined" img-format="jpg" />
17
<img file="00000018.jpg" he="48" wi="61" img-content="undefined" img-format="jpg" />
18
<img file="00000019.jpg" he="50" wi="43" img-content="undefined" img-format="jpg" />
19
<img file="00000020.jpg" he="51" wi="48" img-content="undefined" img-format="jpg" />
20
<img file="00000021.jpg" he="50" wi="51" img-content="undefined" img-format="jpg" />
21
<img file="00000022.jpg" he="28" wi="36" img-content="undefined" img-format="jpg" />
В контексте настоящего изобретения, термин "флуоресцентные нити" означает нити, которые благодаря введению определенных соединений обладают специфическими свойствами, которыми они не обладали бы в отсутствие указанных соединений, при этом указанные свойства обеспечивают преимущество в достижении защищенности. В типичном случае, в контексте настоящего изобретения, специфические свойства относятся к флуоресценции.
Термины "флуоресцентное(-ые) соединение(-ия)" и "соединение(я) 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства" считаются синонимами, за исключением случаев, когда контекст позволяет заключить обратное.
При применении в настоящем изобретении термин "нити" является синонимом термина "волокна" и включает непрерывные или прерывающиеся однонитевые волокна или многонитевые волокна, многонитевые волокна, которые не сплетены или не спутаны, и базовые волокна. Таким образом, термины «флуоресцентные волокна» и «флуоресцентные нити» могут применяться взаимозаменяемо.
В контексте настоящего изобретения, термин "продукт(ы)" означает не только документы, удостоверяющие личность или являющиеся конфиденциальными, но также и любой продукт, который может содержать нити, например, текстильные продукты или изделия из кожи. Предпочтительно, по настоящему изобретению, продукты представляют собой документы, удостоверяющие личность или являющиеся конфиденциальными, или текстильные продукты.
Кроме того, в настоящем изобретении единственное число следует рассматривать как охватывающее множественное (т.е. означающее «по меньшей мере один» или «один или больше»), за исключением случаев, когда контекст диктует иное (1 или «только один»). Так, например, когда выше указано, что настоящее изобретение касается применения соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства для получения флуоресцентной нити, следует понимать, что может применяться одно или больше соединений из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства.
При описании флуоресцентных соединений, применяющихся в настоящем изобретении, используемые термины и выражения, если не указано иное, должны пониматься как имеющие приведенные ниже определения.
Термин "галоген" означает фтор, хлор, бром или иод. Предпочтительные галогеновые группы представляют собой атомы фтора и брома, при этом фтор является особенно предпочтительным.
n
2n+1
Термин "алкил" означает линейный или разветвленный углеводородный радикал, имеющий формулу CH, в которой n представляет собой целое число, равное 1 или больше. Предпочтительные алкильные группы представляют собой линейные или разветвленные C1-C6 алкильные группы.
Термин "алкенил" означает линейную или разветвленную ненасыщенную алкильную группу, содержащую одну или больше двойных углерод-углеродных связей. Подходящие алкенильные группы содержат от 2 до 6 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода и еще более предпочтительно 2 или 3 атома углерода. Неограничивающими примерами алкенильных групп являются этенил (винил), 2-пропенил (аллил), 2-бутенил и 3-бутенил, из которых этенил и 2-пропенил являются предпочтительными.
Термин "алкинил" означает линейную или разветвленную ненасыщенную алкильную группу, содержащую одну или больше тройных углерод-углеродных связей. Подходящие алкинильные группы содержат от 2 до 6 атомов углерода, предпочтительно от 2 до 4 атомов углерода и еще более предпочтительно 2 или 3 атома углерода. Неограничивающими примерами алкинильных групп являются этинил, 2-пропинил, 2-бутинил и 3-бутинил, из которых этинил и 2-пропинил являются предпочтительными.
Термин "циклоалкил", отдельно или как часть другой группы, означает насыщенный моноциклический, бициклический или трициклический углеводородный радикал, содержащий от 3 до 12 атомов углерода, в частности от 5 до 10 атомов углерода, в особенности от 6 до 10 атомов углерода. Подходящие циклоалкильные радикалы включают (но не ограничиваются только ими) циклопентил, циклогексил, норборнил и адамантил, в частности циклогексил и адамантил. Предпочтительные циклоалкильные группы представляют собой циклогексил, 1-адамантил и 2-адамантил.
Термин "арил" означает ароматический полиненасыщенный углеводородный радикал, являющийся моноциклическим (например, фенил) или полициклическим (например, нафтил, антраценил, фенантрил или пиренил). Предпочтительные арильные группы представляют собой фенил, нафтил, антраценил, фенантрил и пиренил.
Термин "гетероарил" означает ароматическое кольцо, содержащее от 5 до 12 атомов углерода, в котором по меньшей мере один атом углерода заменен на атом кислорода, азота или серы, или на -NH, где атомы азота и серы необязательно могут быть окислены и где атом азота необязательно может кватернизован, или систему циклов, содержащую 2-3 сконденсированных кольца, каждое из которых в типичном случае содержит 5 или 6 атомов, и по меньшей мере одно кольцо является ароматическим, по меньшей мере один атом углерода в по меньшей мере одном ароматическом кольце заменен на атом кислорода, азота или серы или на -NH, где атомы азота и серы необязательно могут быть окислены и где атом азота необязательно может кватернизован. Примеры гетероарильных групп включают фурил, тиофенил, пирролил, пиридил и бензофурил.
4-Бора-3a,4a-диаза-s-индаценовые соединения представляют собой флуоресцентные красители, первый синтез которых был опубликован в 1968 году (A. Treibs et al., Justus Liebigs Ann. Chem. 1968, 718, 208). С тех пор было опубликовано несколько других синтезов (например: Chem. Eur. J., 2009, 15, 5823; J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 11844; Chem. Eur. J., 2011, 17, 3069; J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 5373), и многочисленные 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценовые соединения являются коммерчески доступными, например, от фирмы ThermoFisher Scientific (Waltham, MA USA).
Они имеют примечательные характеристики поглощения и эмиссии, и в частности они имеют относительно узкие полосы возбуждения и флуоресцентной эмиссии с высокими квантовыми выходами ϕ от 0,5 до 1, что делает их высокофлуоресцентными. Кроме того, эти соединения обладают высокой светоустойчивостью и заметной термоустойчивостью. В частности, флуоресцентные соединения по настоящему изобретению в целом устойчивы до температур около 300°C. Благодаря такой значительной термоустойчивости, эти флуоресцентные соединения можно легко вводить в состав полимерной матрицы в расплавленном виде и, вопреки всем ожиданиям, их эксплуатационные характеристики поглощения и флуоресцентной эмиссии не страдают при введении в матрицу полимера.
Применение 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового соединения для получения флуоресцентных нитей особенно примечательно. В частности, полученные таким образом флуоресцентные нити могут иметь множество применений и, конкретнее, применение в области обеспечения защищенности.
Предпочтительно, флуоресцентные нити применяют для обеспечения защищенности продуктов. Так, продукт, защищенный с помощью флуоресцентных нитей по настоящему изобретению, это продукт, содержащий данные нити. В результате, благодаря присутствию флуоресцентных нитей продукт можно распознать как аутентичный, благодаря уникальной комбинации поглощаемого цвета и специфичной флуоресценции флуоресцентных соединений, содержащихся в флуоресцентных нитях. Только аутентичный продукт будет иметь правильные характеристики как поглощения, так и флуоресцентной эмиссии.
Таким образом, продукты, содержащие флуоресцентные нити по настоящему изобретению, могут быть распознаны как аутентичные на трех описанных выше уровнях защищенности благодаря только присутствию 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового соединения(-ой). Насколько известно авторам настоящего изобретения, это первый случай, когда флуоресцентная нить позволяет достичь такого многоуровнего обеспечения защищенности.
В частности, все 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценовые соединения имеют полосу поглощения в диапазоне видимого света, и цвет, наблюдаемый невооруженным глазом, будет соответствовать цвету, комплементарному поглощаемому. Например, соединение с поглощением около 500-520 нм, что соответствует зеленому/синему цвету, будет казаться невооруженному глазу имеющим оранжевый/красный тон. Такое свойство позволяет обеспечить наличие элементов защиты 1 уровня.
Что касается флуоресцентных характеристик, все соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства по настоящему изобретению имеют полосу эмиссии по меньшей мере в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне и полосу эмиссии в видимом диапазоне света. Конкретнее, они могут переходить в возбужденное состояние под воздействием УФ-лампы с длиной волны испускаемого света от 100 нм до 400 нм, и флуоресценцию можно увидеть невооруженным глазом, что позволяет обеспечить наличие элементов защиты 2 уровня.
Наконец, длину волны эмиссии можно определить с помощью единого спектрофлуориметра или флуориметра (детектирование фотодиодами или фотоумножительной трубкой), что дает возможность флуоресцентным нитям по настоящему изобретению обеспечить защиту 3 уровня.
Таким образом, продукты, защищенность которым придается посредством флуоресцентных нитей по настоящему изобретению, можно детектировать на трех уровнях благодаря комбинации характеристик поглощения и флуоресценции. В этом контексте, флуоресцентные нити по настоящему изобретению можно рассматривать как элементы защиты.
В контексте настоящего изобретения, установление аутентичности понимается как верификация аутентичности продукта через детектирование внедренных в него флуоресцентных нитей. Детектирование наличия или отсутствия окраски или флуоресценции делает возможным установить аутентичность или неаутентичность исследуемого продукта.
В первом варианте осуществления настоящего изобретения, флуоресцентные соединения применяют для получения синтетических флуоресцентных нитей.
Синтетическое волокно - это волокно, получаемое из синтетических материалов, которые можно получить синтезом химических соединений. Предпочтительно, синтетические нити представляют собой нити, состоящие главным образом из полимера.
Так, в контексте настоящего изобретения, синтетическая флуоресцентная нить может представлять собой флуоресцентную нить, состоящую главным образом из полимера, при этом в данный полимер внедрено описанное выше флуоресцентное соединение.
Применение флуоресцентных соединений для получения синтетических флуоресцентных нитей обеспечивает преимущество, поскольку указанные соединения можно легко внедрять в полимеры, обычно применяемые для производства синтетических нитей, и, что самое главное, они полностью совместимы с процессами скручивания, известными квалифицированным специалистам в данной области.
Термин "внедренный" означает, что одно или больше 4,4-дифтор-4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценовых соединений тесно интегрированы в полимер таким образом, что формируется гомогенная смесь, не имеющая признаков дисперсии. Внедрение флуоресцентного соединения в полимер можно обеспечить различными способами согласно методикам, известным квалифицированным специалистам в данной области. Важно, что авторы настоящего изобретения обнаружили, что такое внедрение не ухудшает никаких эксплуатационных характеристик полимера или флуоресцентного соединения. Конкретнее, авторы настоящего изобретения обнаружили, что флуоресцентные соединения по настоящему изобретению особенно устойчивы и не разлагаются, когда они внедрены в полимер, даже когда процессы внедрения требуют применения высоких температур. Флуоресцентные соединения сохраняют свои флуоресцентные свойства, даже когда внедрение требует нагрева до температур, позволяющих расплавить полимер, в типичном случае в контексте настоящего изобретения - до температур, которые могут достигать 310°C.
В качестве примера технологии внедрения флуоресцентного соединения в полимер можно привести экструзию. По этой технологии полимер добавляют в экструдер в форме, подходящей для экструдирования, например, в форме гранул, а флуоресцентное соединение можно добавлять в форме порошка. На выходе из экструдера получают смесь полимера с внедренным флуоресцентным соединением, предпочтительно в форме гранул или стержня.
Полимеры, применяемые для производства синтетических флуоресцентных нитей, могут быть выбраны, например, из поликарбоната, полиэстера, полистирола, полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата (ПЭТ), полиакрилата, полиметакрилата, поли(винилхлорида), полиамидов, полиарамидов, этилен-винилацетата (ЭВА), полиуретана, термопластичного полиуретана (ТПУ), цианакрилата, живичных смол, сосновых смол, фотополимеризуемых смол или их смесей. Предпочтительно, полимер выбран из полиамидов, поликарбоната, полиэстера, полипропилена, термопластичного полиуретана и фотополимеризуемых смол, более предпочтительно - из полиамидов, поликарбоната, полиэстера, полипропилена и их смесей.
Предпочтительно, применяемый полимер не содержит никаких УФ-стабилизаторов, чтобы обеспечить оптимальное сохранение флуоресцентных характеристик.
В первом варианте осуществления флуоресцентное соединение может быть интегрировано в полимер таким образом, что получается гомогенная смесь, и эту смесь в дальнейшем можно формовать в нити согласно методикам, известным квалифицированным специалистам в данной области.
Конкретнее, поскольку флуоресцентное соединение интегрировано в полимер, полученную смесь можно формовать с помощью технологий, широко применяющихся для получения нитей, которые могут представлять собой, не в порядке предпочтения, тканое или нетканое волокно. Предпочтительно, синтетические флуоресцентные нити производят по технологии формования нитей из расплава, способом экструзии при вращении.
Производство нитей методом формования нитей из расплава заключается в первоначальном расплавлении смеси полимера и флуоресцентного соединения в экструдере. Затем расплавленный материал пропускают под давлением через головку экструдера, состоящую из множества головок. На выходе из головки экструдера волокна охлаждают воздухом, вытягивают и затем наматывают на подложку. Обычно калибровочный пуансон устанавливают в нижней части вращающейся башни.
Форма флуоресцентной нити, полученной способом экструзии при вращении, может определяться формой головок экструдера. Так, по настоящему изобретению, синтетические флуоресцентные нити могут, в частности, иметь цилиндрическую, трехгранную, восьмигранную, полую или различную полую форму.
Модификация формы флуоресцентных нитей может быть предпочтительной в том смысле, что это делает возможным модифицировать визуальные эффекты на макроскопическом уровне. В частности, разрыв секции или показателя преломления света в волокне может изменить пропускаемость света и, таким образом, эффекты, наблюдаемые в макроскопическом масштабе.
В одном частном варианте осуществления разрыва показателя преломления света можно добиться добавлением соединения, такого как полимер, имеющего текстуру и/или свойства, отличные от свойств полимера, используемого для внедрения флуоресцентного соединения. В этом частном варианте осуществления добавление можно осуществить путем соэкструзии указанного соединения со смесью, полученной ранее из полимера и флуоресцентного соединения, до того, как конечную смесь пропускают через экструзионную головку с получением синтетических флуоресцентных нитей. В качестве примера, если полимером, используемым для внедрения флуоресцентного соединения, является полипропилен, то полимером, имеющим отличающуюся текстуру и/или отличающиеся свойства, может быть поликарбонат. Также в этом частном варианте осуществления, добавление указанного соединения, имеющего текстуру и/или свойства, отличные от свойств полимера, используемого для внедрения флуоресцентного соединения, можно осуществлять путем прямого армирования с применением синтетической флуоресцентной нити, полученной на выходе из экструдера, как описано ранее. Разрыва показателя преломления света можно также добиться за счет присутствия металлического соединения. такого как металлическая проволока, в синтетической флуоресцентной нити. Такой композит можно получить путем нанесения слоя полимера, содержащего внедренное флуоресцентное соединение по настоящему изобретению, на указанную металлическую проволоку.
В одном частном варианте осуществления синтетические флуоресцентные нити могут претерпевать по меньшей мере одну последующую обработку, осуществляемую с целью придания им определенных свойств. Такой последующей обработкой может быть, например, нанесение покрытия, обработка с целью придания грязезащитных свойств, огнеупорных свойств или нанесение финишного покрытия.
Синтетические флуоресцентные нити, полученные согласно настоящему изобретению, можно охарактеризовать их номером пряжи, единицей которого является Текс, который соответствует весу волокна в граммах на километр. На номер пряжи может влиять два параметра, а именно скорость подачи экструзионного насоса, который дозирует количество материала, выходящего из экструзионной головки, и скорость вращения различных вытягивающих бобин.
Линейную массу (μ) волокна можно вычислить по характеристикам экструдера и по скорости вытягивания, согласно приведенной ниже формуле:
μ = ((dp.t.Vp)/Vs) x 10000,
3
где линейная масса μ выражена в дтекс, dp означает плотность расплавленного полимера (г/см), t - это число вращений насоса, Vp - это объем насоса, и Vs - это скорость вращения последнего вытягивающего ролика (м/мин).
Флуоресцентные нити по настоящему изобретению могут иметь линейную массу μ от 0,1 до 10 000 дтекс. Так, флуоресцентные нити могут иметь линейную массу μ от 100 до 1000 дтекс, предпочтительно линейную массу μ от 100 до 700 дтекс, и более предпочтительно могут иметь линейную массу μ от 200 до 400 дтекс. Предпочтительно, квалифицированный специалист подбирает линейную массу синтетической флуоресцентной нити в соответствии с требованиями продукта, которому необходимо придать защищенность.
Количество флуоресцентных соединений для производства флуоресцентных нитей по настоящему изобретению подбирают таким образом, чтобы сделать возможным детектирование характеристик поглощения и флуоресценции. Флуоресцентные соединения по настоящему изобретению обладают тем преимуществом, что они делают возможным детектирование свойств даже когда они присутствуют в очень низких количествах.
В первом варианте осуществления, детектирование возможно даже когда флуоресцентное соединение внедрено в полимер в очень малом количестве. Конкретнее, для детектирования достаточны количества флуоресцентных соединений от 0,01 вес. % до 5 вес. %, из расчета на общий вес полимера, предпочтительно количества от 0,01 вес. % до 2 вес. %, из расчета на общий вес полимера, и еще более предпочтительно количества от 0,025 вес. % до 0,1 вес. %, из расчета на общий вес полимера.
Такие низкие количества обеспечивают преимущество, заключающееся в том, что позволяют избежать проблем, связанных с введением более высоких концентраций, например, засорения экструзионных головок.
Во втором варианте осуществления настоящего изобретения, флуоресцентные соединения применяют для получения натуральных флуоресцентных нитей.
В контексте настоящего изобретения, термин "натуральные флуоресцентные нити" означает натуральные нити, которые были сделаны флуоресцентными посредством импрегнирования описанными выше флуоресцентными соединениями.
Флуоресцентные соединения по настоящему изобретению можно применять для придания флуоресценции любому натуральному волокну, известному квалифицированному специалисту в данной области, с целью получения натуральных флуоресцентных нитей. Натуральные нити могут быть растительного или животного происхождения. В частности, в качестве примеров можно привести хлопковые, льняные или конопляные нити, или, альтернативно, нити из луба, кенафа или кокоса.
Производство натуральных флуоресцентных нитей посредством импрегнирования с применением флуоресцентных соединений по настоящему изобретению можно осуществлять любым способом, известным квалифицированному специалисту в данной области.
В одном частном варианте осуществления, натуральные флуоресцентные нити получают путем нанесения покрытия на натуральные нити с применением раствора, содержащего по меньшей мере одно флуоресцентное соединение по настоящему изобретению. Этот раствор может представлять собой, например, раствор для погружения или лакировочную ванну, содержащую по меньшей мере одно флуоресцентное соединение, которые могут содержать также полимер.
Раствор может представлять собой органический, водный или водно-спиртовой раствор. В качестве примера раствор может быть этилацетатным или ацетоновым. Флуоресцентные соединения содержатся в таком растворе в количествах от 0,01% до 5 вес. %, из расчета на общий вес раствора, предпочтительно в количествах от 0,01 вес. % до 2 вес. %, и еще более предпочтительно в количествах от 0,025 вес. % до 0,1 вес. %, из расчета на общий вес раствора.
В одном частном варианте осуществления синтетические или натуральные флуоресцентные нити по настоящему изобретению можно подвергать кручению, превращая их в скрученные волокна. В терминах, известных квалифицированным специалистам в данной области, кручение может осуществляться в левом или правом направлении.
В другом частном варианте осуществления синтетические или натуральные флуоресцентные нити могут быть скрученными многонитевыми.
В другом частном варианте осуществления, синтетические или натуральные флуоресцентные нити могут представлять собой комплекс многонитевых волокон. В таком варианте осуществления этот комплекс может содержать многонитевые волокна из синтетических или натуральных флуоресцентных нитей по настоящему изобретению и контрастное многонитевое волокно, например, черное, белое или металлическое многонитевое волокно. Также в этом варианте осуществления может содержаться несколько многонитевых волокон из указанных флуоресцентных нитей, которые различаются по меньшей мере природой флуоресцентного соединения, применяющегося для производства флуоресцентных нитей.
Синтетические или натуральные флуоресцентные нити, по настоящему изобретению, обладают преимуществами и, благодаря содержащимся в них флуоресцентным соединениям, они обладают в частности следующими оптическими эффектами:
- Эффект наклона спектра. Этот эффект возникает благодаря присутствию флуоресцентного соединения и заключается в изменении цвета волокна с уклоном в флуоресценцию флуоресцентного соединения без внешней стимуляции. Это изменение цвета является функцией от угла, под которым рассматривают волокно, от его поперечного сечения и от комплекса, в котором оно находится (кручение пряжи с движением нити книзу, армирование и т.д.). При обычном взгляде наблюдается цвет невозбужденного волокна, в то время как при взгляде под наклоном наблюдается цвет флуоресцентной эмиссии. Это резкое изменение цвета с цвета, наблюдаемого невооруженным взглядом для флуоресцентного соединения, на цвет флуоресцентной эмиссии без внешнего воздействия обеспечивает защищенность 1 уровня.
- Эффект включения/выключения. Этот эффект соответствует визуализации изменения цвета в ответ на стимулирование флуоресценции флуоресцентных соединений таким источником света, как светодиоды (LED) или УФ-лампы. Он обеспечивает защищенность 2 уровня.
- Эффект уникальной спектральной идентичности. Флуоресцентные соединения, импрегнированные или внедренные в полимерный матрикс, имеют уникальную спектральную идентичность, в частности очень узкие полосы поглощения и флуоресцентной эмиссии. Таким образом, когда флуоресцентные нити присутствуют в документе или продукте, про такой документ или продукт можно сказать, что он стал защищенным, и по анализу на спектрофотометре или спектрофлуориметре можно с уверенностью идентифицировать аутентичность такого документа или продукта. Это обеспечивает защищенность 3 уровня.
Флуоресцентные нити по настоящему изобретению по своей специфичности могут соответствовать трем описанным ранее категориям, а именно: нити, которые видны в солнечном или искусственном свете; нити, которые видны в солнечном или искусственном свете и которые обладают флуоресценцией в ультрафиолетовом свете, инфракрасном свете или в рентгеновских лучах; или нити, которые не видны в солнечном или искусственном свете, но обладают флуоресценцией в ультрафиолетовом свете, инфракрасном свете или в рентгеновских лучах.
Флуоресцентные соединения, применяющиеся в настоящем изобретении, можно синтезировать по методикам, известным квалифицированным специалистам в данной области. В частности, можно сделать ссылку на работу A. Loudet et al. (Chem. Rev. 2007, 107, 4891-4932).
Второй предмет настоящего изобретения касается способа производства синтетических флуоресцентных нитей, включающего следующие стадии:
- обеспечение полимера;
- обеспечение соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства, имеющего приведенную выше формулу I;
- внедрение указанного соединения в указанный полимер таким образом, что получается гомогенная смесь;
- получение флуоресцентных нитей из гомогенной смеси, полученной на стадии внедрения.
Полимер, подходящий для внедрения соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства, может быть выбран из поликарбоната, полиэстера, полистирола, полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталата (ПЭТ), полиакрилата, полиметакрилата, поли(винилхлорида), полиамидов, полиарамидов, этилен-винилацетата (ЭВА), полиуретана, термопластичного полиуретана (ТПУ), цианакрилата, живичных смол, сосновых смол, фотополимеризуемых смол или их смесей. Предпочтительно, полимер выбран из полиамидов, поликарбоната, полиэстера, полипропилена, термопластичного полиуретана и фотополимеризуемых смол, более предпочтительно - из полиамидов, поликарбоната, полиэстера, полипропилена и их смесей.
Флуоресцентное соединение предпочтительно получают в форме, подходящей для внедрения в полимер. Так, флуоресцентное соединение можно получать в форме порошка.
Стадия внедрения флуоресцентного соединения в полимер состоит в приготовлении гомогенной смеси, без признаков дисперсии. Эту стадию внедрения можно проводить способами, известными квалифицированным специалистам в данной области, например, методом экструзии.
Стадию получения флуоресцентных нитей из смеси, полученной на стадии внедрения, можно проводить по методикам, обычно применяющимся для получения нитей. Например, производство можно осуществлять через расплав. Предпочтительно, эту стадию производства проводят по технологии формования нитей из расплава, способом экструзии при вращении. Процесс экструзии расплава при вращении заключается в первоначальном расплавлении смеси полимера и флуоресцентного соединения в экструдере. Затем расплавленный материал пропускают под давлением через головку экструдера, состоящую из множества головок. На выходе из головки экструдера волокна охлаждают воздухом, вытягивают и затем наматывают на подложку. Обычно калибровочный пуансон устанавливают в нижней части вращающейся башни.
При реализации процесса по настоящему изобретению, подбирают количества таким образом, чтобы флуоресцентное соединение в флуоресцентной нити предпочтительно составляло от 0,01 вес. % до 5 вес. %, из расчета на общий вес полимера, предпочтительно от 0,01 вес. % до 2 вес. %, из расчета на общий вес полимера, и еще более предпочтительно - от 0,025 вес. % до 0,1 вес. %, из расчета на общий вес полимера.
В одном частном варианте осуществления, данный процесс может также включать стадию последующей обработки, нацеленной на придание синтетическим флуоресцентным нитям особых свойств. Такой последующей обработкой может быть, например, нанесение покрытия, обработка с целью придания грязезащитных свойств, огнеупорных свойств или нанесение финишного покрытия.
Предпочтительно, синтетические флуоресцентные нити можно применять для производства тканей и нетканых материалов. Ткани можно, в частности, выткать или связать. Нетканый материал представляет собой продукт, состоящий из сетки, сети, кругового расположения или плиты из направленно ориентированных или случайным образом ориентированных нитей, чья внутренняя когезия обеспечивается механическими, физическими или химическими методами, либо комбинацией этих методов. Примером внутренней когезии может служить адгезивное связывание, которое приводит в результате к получению нетканой сетки, которую можно формовать в плиту из нитей.
В этом варианте осуществления, флуоресцентные нити можно трансформировать в нетканый материал способами, известными квалифицированным специалистам в данной области, такими как сухой способ, способ с применением расплава, мокрый способ или быстрое вращение. В качестве примера, формирование нетканого материала сухим способом можно осуществлять каландрированием или аэродинамическим способом (метод укладки ваты). Что касается производства через расплав, его можно осуществлять методом экструзии (технология «спанбонд») или экструзии с раздувом.
Полученные таким образом синтетические флуоресцентные нити находят наибольшее применение в придании защищенности продуктам и особенно документам, удостоверяющим личность и/или являющимся конфиденциальными, но также с аналогичными целями в отношении тканей, а также любого продукта, который может содержать синтетические нити.
Например, синтетические флуоресцентные нити можно применять для обеспечения защищенности банкнот, паспортов, удостоверений личности, тканых или нетканых материалов, или любых материалов или продуктов, которые могут содержать нити, например, кожаные изделия, ковры или чехлы для сидений.
Таким образом, синтетические флуоресцентные нити по настоящему изобретению могут применяться и обеспечивают преимущество, в особенности при решении проблем обеспечения защищенности, посредством присущих им флуоресцентных свойств, но не только для этого. В частности, флуоресцентные свойства можно также использовать для декорирования и придания определенных эстетических свойств, поскольку такие флуоресцентные нити могут обеспечивать особые визуальные характеристики продуктов, их содержащих, и в особенности текстильных продуктов, являющихся ткаными или неткаными.
Третий предмет настоящего изобретения касается способа производства натуральных флуоресцентных нитей, включающего следующие стадии:
- обеспечение натуральных нитей;
- обеспечение соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства, имеющего приведенную выше формулу I;
- приготовление импрегнирующего раствора, содержащего указанное соединение из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства;
- импрегнирование натуральных нитей с помощью описанного выше раствора для погружения;
- получение натуральных флуоресцентных нитей.
В соответствии с описанным способом производства натуральные нити могут представлять собой нити, известные квалифицированным специалистам в данной области, при этом натуральные нити могут быть растительного или животного происхождения. В качестве примеров можно привести хлопковые, льняные или конопляные нити, или, альтернативно, нити из луба, кенафа или кокоса. Предпочтительно натуральное волокно представляют собой хлопковое волокно.
Стадия приготовления импрегнирующего раствора состоит в приготовлении раствора, способного импрегнировать натуральные нити флуоресцентным соединением. Импрегнирующий раствор может представлять собой, например, раствор для погружения или лакировочную ванну, содержащую по меньшей мере одно флуоресцентное соединение, которые могут содержать также полимер. Раствор может представлять собой органический, водный или водно-спиртовой раствор. В качестве примера, раствор может быть этилацетатным или ацетоновым.
Флуоресцентные соединения содержатся в таком растворе в количествах от 0,01% до 5 вес. %, из расчета на общий вес раствора, предпочтительно в количествах от 0,01 вес. % до 2 вес. %, и еще более предпочтительно в количествах от 0,025 вес. % до 0,1 вес. %, из расчета на общий вес раствора.
Стадию импрегнирования можно осуществлять, например, посредством покрытия натуральных нитей заранее приготовленным импрегнирующим раствором. Операция нанесения покрытия может состоять в погружении натуральных нитей в импрегнирующий раствор на время от 1 до 10 минут, предпочтительно на время от 2 до 5 минут.
После стадии импрегнирования полученные таким образом натуральные флуоресцентные нити выделяют, и их можно оставить на открытом воздухе для полного высыхания импрегнирующего раствора.
В одном частном варианте осуществления способ может также включать стадию последующей обработки, нацеленной на придание синтетическим флуоресцентным нитям особых свойств. Такой последующей обработкой может быть, например, нанесение покрытия, обработка с целью придания грязезащитных свойств, огнеупорных свойств или нанесение финишного покрытия.
В другом частном варианте осуществления натуральные флуоресцентные нити можно применять для производства тканей и нетканых материалов, как описано выше.
Полученные таким образом натуральные флуоресцентные нити обладают выраженными флуоресцентными свойствами за счет присутствия соединений из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства по настоящему изобретению и находят наибольшее применение в обеспечении защищенности тканей или любых продуктов, в которые можно внедрять натуральные нити. Натуральные флуоресцентные нити по настоящему изобретению особенно предпочтительны для решения проблем обеспечения защищенности, посредством присущих им флуоресцентных свойств, но не только для этого. В частности, флуоресцентные свойства можно также использовать для декорирования и придания определенных эстетических свойств, поскольку натуральные флуоресцентные нити придают особые визуальные характеристики продуктам, их содержащим, и в особенности текстильным продуктам, являющимся ткаными или неткаными.
Четвертый предмет настоящего изобретения касается применения описанных выше флуоресцентных нитей для придания защищенности продуктам и особенно документам, удостоверяющим личность и/или являющимся конфиденциальными, а также с аналогичными целями в отношении тканей. Флуоресцентные нити по настоящему изобретению представляют весьма инновационное решение в придании защищенности указанным продуктам и позволяют обеспечить защищенность 1 уровня, что гарантирует быструю и эффективную аутентификацию. В частности, такие продукты можно распознать как аутентичные благодаря уникальной комбинации поглощаемого цвета или специфичной флуоресценции флуоресцентных соединений, содержащихся в флуоресцентных нитях. Так, только аутентичный продукт будет иметь корректные характеристики поглощения и флуоресцентной эмиссии.
Придание защищенности продукту с помощью применения нитей по настоящему изобретению можно осуществлять во время производства указанного продукта посредством добавления флуоресцентных нитей в процесс таким образом, чтобы интегрировать их в сам материал, из которого изготовлен продукт. Альтернативно, защищенности можно достичь после того как продукт был произведен, и в этом случае флуоресцентные нити можно, например, присоединить посредством адгезивного связывания с по меньшей мере одной из поверхностей указанного продукта.
Пятый предмет настоящего изобретения касается применения описанных выше флуоресцентных нитей в качестве декоративного и/или эстетического элемента в продукте. В частности, благодаря флуоресцентным свойствам,. нити по настоящему изобретению придают улучшенные визуальные характеристики продуктам, которые их содержат.
Флуоресцентные нити можно добавлять в продукт в процессе его производства путем добавления флуоресцентных нитей в производственный процесс таким образом, чтобы интегрировать их в сам материал, из которого изготовлен продукт. Например, в случае текстильного продукта, флуоресцентные нити можно интегрировать в ткацкий процесс вместе с нитями ткани, чтобы достичь желаемого декоративного и/или эстетического внешнего вида.
Альтернативно, нити можно добавить после того как продукт был произведен, и в этом случае флуоресцентные нити можно, например, присоединить посредством адгезивного связывания с по меньшей мере одной из поверхностей указанного продукта.
Наконец, шестой предмет настоящего изобретения касается флуоресцентной нити, содержащей описанное выше флуоресцентное соединение.
Флуоресцентная нить по настоящему изобретению представляет собой описанную выше синтетическую флуоресцентную нить или натуральную флуоресцентную нить и может быть получена описанными выше способами.
Настоящее изобретение будет более понятно при рассмотрении приведенных ниже примеров, которые являются исключительно иллюстративными и никоим образом не ограничивают объем настоящего изобретения.
Примеры
Применение соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства для производства синтетических флуоресцентных нитей.
26
33
2
2
В этом примере применяющийся полимер представляет собой полипропилен, а выбранное флуоресцентное соединение представляет собой 2,8-диэтил-1,3,5,7-тетраметил-9-мезитилбипиррометен дифторборат, имеющий формулу CHBFN
Это флуоресцентное соединение поглощает при 526 нм и обладает флуоресцентной эмиссией при 542 нм.
Первую смесь готовят с использованием порошка флуоресцентного соединения и полипропилена в форме гранул. Смешивание осуществляют в экструдере Plasti-Corder от компании Brabender, имеющем следующие характеристики:
- Диаметр шнека: 25 мм
- Длина шнека: 40 D
- Диапазон скоростей вращения: 0-150 об/мин
- Максимальный крутящий момент: 2×90 Н⋅м
- Две загрузочные секции
- Одна дегазирующая секция
- Диапазон температур экструзии: 190°C - 230°C
- Давление экструзии: нормальное давление
Количество порошка флуоресцентного соединения подбирают таким образом, чтобы достичь в смеси количества 0,5 вес. %, относительно общего веса полипропилена.
На выходе из экструдера получают полипропиленовые гранулы или стержни с внедренным флуоресцентным соединением. Эти гранулы или стержни затем вводят в экструзионную машину для формирования синтетических флуоресцентных нитей.
Гранулы, состоящие только из полипропилена, также добавляют в блендер указанного аппарата таким образом, чтобы получить на выходе экструзионной машины финальное количество флуоресцентного соединения в волокне 0,1 вес.%, относительно общего веса полипропилена.
Характеристики экструзионной машины приведены ниже:
- Модель: Spin boy (Busschaert Engineering)
- 5 зон нагрева (экструдер->экструзионная головка: 190°C, 195°C, 200°C, 205°C 207°C)
- Скорость шнека: 21 об/мин
- Прядильный насос: 50 об/мин
- Скорость первого ролика: 253 м/мин
- Скорость второго ролика: 702 м/мин
- Скорость третьего ролика: 15 м/мин
На выходе из блендера расплавленную смесь проталкивают посредством дозирующего насоса через экструзионную головку и получают флуоресцентные волокна. Эти волокна затем вытягивают во время их охлаждения посредством протягивания через бобины, вращающиеся с увеличивающимися скоростями, после чего наматывают на бобину.
Таким образом после вращения получают флуоресцентную многонитевую бобину. Эту бобину называют сырой, и на этой стадии к многонитевому волокну не применяется скручивания.
Многонитевое волокно можно затем подвергать правостороннему или левостороннему скручиванию или смешивать с другими волокнами, например, с контрастным волокном.
3
Поскольку плотность применяемого полипропилена составляет 0,95 г/см, линейная масса μ защитной нити, полученной согласно этому примеру, составляет 237 дтекс.
Спектрофотометрический анализ полученной синтетической флуоресцентной нити показывает, что внедрение флуоресцентного соединения в полипропилен не влияет на его качество работы в плане поглощения и эмиссионной флуоресценции.
Синтетическую флуоресцентную нить можно затем применять для обеспечения защищенности продукта, удостоверяющего личность, или конфиденциального документа, а также в текстиле. Указанную флуоресцентную нить можно также применять в качестве декоративного и/или эстетического элемента в продукте.
Применение соединения из 4-бора-3a,4a-диаза-s-индаценового семейства для производства натуральных флуоресцентных нитей.
26
33
2
2
В этом примере натуральное волокно представляет собой хлопковое волокно, а выбранное флуоресцентное соединение представляет собой 2,8-диэтил-1,3,5,7-тетраметил-9-мезитилбипиррометен дифторборат, имеющий формулу CHBFN
Это флуоресцентное соединение поглощает при 526 нм и обладает флуоресцентной эмиссией при 542 нм.
Натуральную флуоресцентную нить получают путем нанесения покрытия на хлопковое волокно.
Хлопковое волокно погружают на 2-5 минут в импрегнирующий раствор, который в данном примере представляет собой лакировочную ванну на основе этилацетата, содержащий 15% полимера и флуоресцентное соединение, концентрация которого составляет 0,1 вес. % относительно общего веса лакировочной ванны. Для приготовления импрегнирующего раствора этилацетат можно заменить на ацетон.
Затем натуральное волокно извлекают и оставляют сушиться при комнатной температуре примерно на 5 минут для испарения растворителя, после чего наматывают на бобину.
Нанесение покрытия на натуральное волокно посредством погружения можно также проводить непрерывным способом путем пропускания натурального волокна через погружную ванну, эта технология известна квалифицированным специалистам в данной области. Толщина слоя покрытия зависит главным образом от времени погружения и от скорости выхода волокна.
Спектрофотометрический анализ полученной натуральной флуоресцентной нити показывает, что импрегнирование флуоресцентного соединения в волокно не ухудшает эксплуатационные характеристики поглощения и флуоресцентной эмиссии.
Натуральную флуоресцентную нить можно затем применять для придания защищенности продукту, удостоверяющему личность или конфиденциальному документу, а также в текстиле. Указанную флуоресцентную нить можно также применять в качестве декоративного и/или эстетического элемента продукта.