Применение межслойной перфорации и закладки прозрачных элементов в технологии дублированных декоративных полимерных пленок

Цель. Исследовать технологии многослойных пленок из прозрачных термопластичных полимеров, способы модификации их надмолекулярной структуры, а также изучить их оптические свойства с помощью оптико-поляризационных методов для использования модифицированных пленок в качестве декоративных и дизайнерских материалов в современной архитектуре.

Методы. Объектами исследования являлись промышленные образцы пленок полистирола, полиэтилена низкой плотности, полипропилена и поливинилхлорида различных производителей («Дон Полимер», «Вектор» и «Сибур»). Оптические свойства пленок исследовали с помощью спектрофотомерии в поляризованном потоке света. Для модификации надмолекулярной структуры полимеров поверхности пленок обрабатывали в изометрических условиях летучими растворителями или их водными растворами. Части слоев многослойных пленок удаляли высечкой штанцевым ножом с помощью пресса или ручным устройством для перфорации полиграфических материалов.

Результаты. Получены спектральные характеристики многослойных пленок из нескольких прозрачных термопластичных полимеров в поляризованном потоке света. Показаны возможности получения широкой палитры цветов и контрастных изображений механическим удалением части слоев многослойных пленок. Обнаружен эффект «псевдоисчезновения» внешнего слоя при обработке пакета пленок в изометрических условиях летучими растворителями или их водными растворами.

Выводы. На примере крупнотоннажных термопластов показано, что сочетанием технологических приемов сборки, перфорирования и локальной пластификации пленок из прозрачных термопластичных полимеров можно решать задачи создания многоцветных материалов с эффектом плеохроизма для различных сфер деятельности человека. Возможность скрытого кодирования информации на многослойных упаковочных материалах, ее визуализации и инструментального считывания в поляризованном свете подтверждена достаточным цветовым отличием и контрастом в 150 и 60 единиц соответственно. Показана возможность получения нескольких монохромных тонов различной светлоты и яркости варьированием числа слоев или перфорацией пленок в многослойных материалах.

1. Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационнооптические методы механики деформируемого тела. Москва: Наука; 1973. 576 с.

2. Марков А.В., Лобанов В.Н. Синтез и переработка полимеров и композитов на их основе. Тонкие химические технологии. 2022;17(1): 65–75. https://doi.org/10.32362/24106593-2022-17-1-65-75

3. Николаев А.А., Ермакова И.Н., Кондратов А.П. Диапазон варьирования цвета многослойных защитных элементов упаковки из полимеров идентифицируемой в поляризованном свете. Известия ТулГУ. Технические науки. 2017;(12-2):78–88.

4. Иванова Н.Г., Иванчев С.С., Домарева Н.М. Влияние условий синтеза на состав и композиционную неоднородность поли-(стирол-блок-метилметакрилатов), получаемых радикальной полимеризацией, инициированной полифункциональными перекисными инициаторами. Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1976;18(12):2788–2792. URL: http://polymsci.ru/static/Archive/1976/VMS_1976_T18_12/VMS_1976_T18_12_2788-2792.pdf

5. Lim Y.-S., Kim J.S., Choi J.H., Kim J.M., Shim T.S. Solvatochromic discrimination of alcoholic solvents by structural colors of polydopamine nanoparticle thin films. Colloid Interface Sci. Commun. 2022;48:100624. https://doi.org/10.1016/j.colcom.2022.100624

6. Hsiung B.-K., Siddique R.H., Stavenga D.G., Otto J.C., Allen M.C., Liu Y., Lu Y.-F., Deheyn D.D., Shawkey M.D., Blackledge T.A. Rainbow peacock spiders inspire miniature super-iridescent optics. Nat. Commun. 2017;8(1):2278. https://doi.org/10.1038/s41467-017-02451-x

7. Teyssier J., Saenko S.V., van der Marel D., Milinkovitch M.C. Photonic crystals cause active colour change in chameleons. Nat. Commun. 2015;6:6368. https://doi.org/10.1038/ncomms7368

8. Wen X., Lu X., Li J., Wei C., Qin H., Liu Y., Yang S. Multiresponsive, flexible, and structurally colored film based on a 1D diffraction grating structure. iScience. 2022;25(4):104157. https://doi.org/10.1016/j.isci.2022.104157

9. Kondratov A.P., Cherkasov E.P., Paley V., Volinsky A.A. Recording, storage, and reproduction of information on polyvinylchloride films using shape memory effects. Polymer. 2021;13(11):1802. https://doi.org/10.3390/polym13111802

10. Власов С.В., Кулезнёв В.Н., Марков А.В., Лапин Г.Ф., Марков Н.Г., Донцова Э.П., Блинов Ф.В., Зимин Ю.В. Двухосная ориентация полиамидных пленок. Пласт. массы. 1983;(2):41–43.

11. Власов С.В., Марков А.В., Щербакова Е.А., Чимед Э. Высокоориентированные пленки из полипропилена и полипропиленовых композиций. Конструкции из композиционных материалов. 2000;(3):21–25.

12. Kondratov A.P., Yakubov V., Volinsky A.A. Recording digital color information on transparent polyethylene films by thermal treatment. Appl. Opt. 2019;58(1):172–176. https://doi.org/10.1364/AO.58.000172

13. Shurkliff W.A. Polarized Light. Production and Use. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press; 1962. 207 p.

14. Kondratov A.P. New materials for light strain-optical panels. Light & Engineering. 2014;22(3):74–77.

15. Кондратов А.П., Назаров В.Г., Николаев А.А. Способ записи и считывания информации на бесцветных прозрачных полимерных пленках: пат. 2776598 РФ. Заявка № 2021130867; заявл. 22.10.2021; опубл. 22.07.2022. Бюл. № 21.

16. Kondratov A.P., Volinsky A.A., Zhang Yi., Nikulchev E.V. Polyvinylchloride film local isometric heat treatment for hidden 3D printing on polymer packaging. J. Appl. Polym. 2016;133(8):43046. http://doi.org/10.1002/app.43046

17. Шибаев В.П., Петрухин Б.С., Зубов В.А., Каргин В.А., Платэ Н.А. Влияние длины разветвлений на кристаллизацию и структурообразование полимеров различной микроструктуры. В сб.: Электронная микроскопия твердых тел и биологических объектов. М.: Наука; 1969. С. 150.

18. Маресин В.М. Защищенная полиграфия: справочник. М.: Флинта; 2019. 640 с.

19. Peli E. Contrast in complex images. J. Opt. Soc. Am. A. 1990;7(10):2032–2040. https://doi.org/10.1364/JOSAA.7.002032