СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ПЛЁНКИ С ДИСКРЕТНЫМ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫМ ОКРАШИВАНИЕМ ДЛЯ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ БУМАГИ ОТ ФАЛЬСИФИКАЦИИ
METHOD OF PRODUCING POLYMER FILM WITH DISCRETE LUMINESCENT DYEING FOR PAPER ANTI-FALSIFICATION TOOLS

Заявляемое изобретение относится к способам производства полимерных пленок со специфическими свойствами. Такие пленки используют для изготовления средств защиты бумаги от фальсификации. Ими могут быть, например, химические волокна, полимерные нити, полоски, ленты, плашки, конфетти и т.п. виды. Как правило, защитные средства вводят в сырую бумажную массу в процессе формирования бумажного полотна. Наиболее эффективными из них являются дискретно (прерывисто) окрашенные скрытые, обладающие видимой люминесценцией, наблюдаемой при облучении УФ-светом.
Известные в этой области технологические решения основаны на локальной металлизации прозрачных полимерных пленок, а также на нанесении красочных слоев различными способами печати. Однако, способ получения частично металлизированных пленок для изготовления средств защиты включает сложную и трудоемкую операцию травления с применением агрессивных жидкостей [1. Патент РФ №2188268, МКИ D21H 21/42, В42D 15/00, В41M 3/14, 2002 г.]. Что касается пленок с прерывистым красочным люминесцирующим слоем, то такое покрытие в сырой бумажной массе снижает свои колористические и люминесцентные свойства и не обладает достаточной адгезией к пленке-основе [2. Коншин А.А. Защита полиграфической продукции от фальсификации. М.: ООО "Синус", 1999 г., 160 с.].
В источниках технической информации [Гольдаде В.А., Кузьменкова В.В., Сыпко В.Е. Проблемы физики, математики и техники. №1(18), 2014 г., с. 90-97 (прототип); Заявка №20111216 A на выдачу патента Республики Беларусь на изобретение, МКИ D06B 1/02, D06B 3/02, 2013 г.] применительно к синтетическим волокнам, полимерным нитям, лентам (полоскам) описан способ прерывистого крашения путем модификации по механизму крейзинга, когда полимерный материал подвергают локально вытяжке в адсорбционно-активной жидкофазной среде, содержащей люминофор, а также предложено устройство для прерывистого модифицирования материала. Основными элементами устройства являются пара тянущих валков и зубчатый валок с шагом зубьев, равным длине окрашенного участка полимерного материала. Данная технология основана на создании пористой структуры полимера, в которую и проникает люминофор, в то время как другие участки полимерного материала, не подвергнутые деформации, остаются неокрашенными.
Таким образом, достигаются высококачественные показатели полимерных защитных средств. Тем не менее, люминофор и другие вещества в полимерном защитном средстве контактируют с сырой бумажной массой в процессе формирования бумаги, что негативно сказывается на их люминесцентных характеристиках. Снижается яркость их свечения, обнаруживаемая даже визуально, и сокращается, соответственно, срок службы защитного средства.
Задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованного способа получения полимерных пленочных материалов для защитных средств (волокон, лент, нитей, конфетти и др.) бумаги, при котором исключается контакт бумажной массы с люминофором. Другая задача изобретения состоит в обеспечении высокого качества дискретного крашения полимерного материала, а также в увеличении срока службы защитных средств.
Решение вышеназванных задач достигается тем, что в качестве основы для изготовления заявляемой полимерной пленки выбраны гидрофилизированные полипропиленовые микропористые мембраны, полученные методом сухого растяжения ("холодного крейзинга"). Метод сухого растяжения обеспечивает получение в полипропиленовых пленках упорядоченных фибриллярно-пористых структур с фиксированными размерами при ориентационном формовании экструзией расплава полимера с ускоренной фильерной вытяжкой, с последующими процессами отверждения (кристаллизации) при комнатной температуре, термообработки, продольной вытяжки в совокупной последовательности двух стадий (холодной и горячей вытяжки) и охлаждением (термофиксацией) на термостатированном стальном цилиндре. В результате чего, при толщине пленки 20-25 мкм пористость достигает 46-48%, а размер пор 0,04×0,12 мкм; температура плавления модифицированной пленки находится в области 165±5°С. Эксплуатационные характеристики (прочность при растяжении, усадка, стойкость к кислотам и щелочам) достаточно высокие и удовлетворяют требованиям, предъявляемым к полимерным защитным средствам.
Дискретное (прерывистое) введение бесцветных люминофоров в пористую структуру производят способом каплеструйной печати водными красочными составами цветовой люминесцентной "триады" (по системе RGB).
Для предотвращения влияния сырой бумажной массы дискретно окрашенную люминофорами микропористую структуру закрывают с двух сторон термоактивируемыми пленками толщиной 30±2 мкм путем ламинирования при 135°С. Таким образом, многослойный полимерный материал для изготовления средств защиты бумаги от фальсификации в целом представляет собой микропористую мембрану с одним или несколькими люминофорами, заламинированную с двух поверхностей в термоактивируемые пленки.
Строение многослойного полимерного материала представлено на чертеже. На чертеже: 1 - микропористая пленка-основа (мембрана); 2 - зоны материала в разрезе, содержащие люминофор; 3 - ламинирующая термоактивируемая пленка; 4 - термоактивируемый клей.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве модифицированного по механизму крейзинга пленочного материала используют материал, полученный методом сухого растяжения, а не "мокрого крейзинга" в адсорбционно-активной жидкой среде, как в прототипе. Другое отличие состоит в том, что дискретное (прерывистое) крашение модифицированного материала осуществляют методом каплеструйной принтерной печати. Это обстоятельство расширяет возможности процесса его люминесцентного крашения и цветового разнообразия видимой люминесценции.
Дополнительным отличием является то, что модифицированный материал покрывают с двух сторон термоактивируемыми пленками с целью защитить дискретное крашение от воздействия активной среды сырой бумажной массы.
Пример
Предлагаемый способ получения полимерной пленки с дискретным окрашиванием для средств защиты бумаги от фальсификации реализован следующим образом.
Основой для получения дискретно окрашенной полимерной пленки служит полипропиленовая микропористая мембрана пленочного типа, полученная методом сухого растяжения. Для гидрофилизации мембрана дополнительно подвергалась поверхностной модификации путем пропитки в 6% (вес.) растворе неионогенного ПАВ ОП-7 в этаноле с последующей сушкой на воздухе до удаления спирта. Полученный материал имеет развитую структуру, состоящую из взаимосвязанных нанопор. Он восприимчив к струйным водным красочным системам, а также обладает хорошими адгезионно-когезионными свойствами. Этим и обосновывается его выбор для практической реализации заявляемого способа.
На одну из сторон выбранного пленочного материала формата А4 наносили термоактивируемую пленку, состоящую из
полиэтилентерефталатного (ПЭТФ) слоя толщиной 20 мкм и адгезионного слоя из сополимера этилена и винилацетата. Общая толщина пленки составляла 30 мкм. Процесс нанесения осуществляли с помощью пакетного ламинатора PDA-4-230 валкового типа при 135°С и скорости движения материала 2 мм/сек. Затем на свободную поверхность полученного материала каплеструйной принтерной печатью наносили люминесцентное изображение в виде полос, содержащих люминофор, чередующихся с полосами, где люминофор отсутствует. Цвет люминесценции зависит от выбранной струйной краски. Образец с изображением высушивали на воздухе при 22-25°С в течение 2 часов, после чего проводили его ламинирование с другой стороны по вышеприведенному режиму.
Таким образом, был получен многослойный пленочный материал с дискретным (прерывистым) люминесцентным окрашиванием, который использовали для изготовления таких защитных средств бумаги, как нити, ленты, волокна, конфетти. С этой целью применяли высокоточную резательную машину "Polar 80 ECO (Германия)".
Многослойный пленочный материал в соответствии с изобретением имеет толщину 80-85 мкм. Полученные защитные средства пригодны для использования в ценных и представительских бумагах.
Защитные полимерные средства вводили в сырую бумажную массу, из которой на листоотливном аппарате формовали бумажные листы, по экспертным оценкам, отличающиеся высокой степенью защищенности от фальсификации и имеющие стабильные люминесцентные характеристики.
Использование предлагаемого способа получения полимерной пленки с дискретным (прерывистым) окрашиванием для средств защиты бумаги от фальсификации обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
- технологическую простоту и надежность дискретного люминесцентного окрашивания полимерных материалов для изготовления защитных средств бумаги;
- за счет применения модифицированных микропористых полимерных материалов по новому назначению, а также включения в общий цикл операции ламинирования - долговечность полимерных защитных средств в условиях производства и эксплуатации бумажной продукции.