Спосіб виготовлення плівкових світлофільтрів

Реферат: Спосіб виготовлення плівкового світлофільтра включає забарвлення безбарвної прозорої полімерної плівки нанесенням світлофільтруючої композиції на її поверхню. Світлофільтруючу композицію наносять кольоровим принтером, попередньо підбираючи колір у будь-якому графічному редакторі, використовуючи емпіричну залежність координат кольору (R, G, В) від довжини хвилі. UA 70283 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ПЛІВКОВИХ СВІТЛОФІЛЬТРІВ UA 70283 U UA 70283 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до інструментального хімічного аналізу і призначена для виділення спектральної смуги поглинання при фотометрируванні забарвлених і мутних розчинів, а також забарвлених твердих напівпрозорих зразків за допомогою портативного аналізатора. Корисна модель може бути використана як додаткове приладдя до портативного аналізатора в хімічному експрес-аналізі рідин і твердих зразків безпосередньо на місці відбору проби, а також для лабораторного експрес-аналізу. Розробка найпростіших фотометричних аналізаторів для позалабораторного експресаналізу тісно пов'язана з необхідністю створення монохроматорів або світлофільтруючих пристроїв (світлофільтрів), що дозволяють виділяти певний діапазон довжин хвиль видимого діапазону спектра. Необхідність використання світлофільтрів обумовлена тим, що при вимірюванні поглинання немонохроматичного світлового пучка виникають похибки аналізу, пов'язані з порушенням закону світлопоглинання. На сьогоднішній день відомі світлофільтри у вигляді стекол або плівок з желатину, або целофану, або полімерного матеріалу, забарвлених органічними барвниками, а також рідинні світлофільтри у вигляді розчинів різних речовин, що налиті в кювети. Для виготовлення полімерних світлофільтрів як світлофільтруючі речовини найчастіше використовують суміші органічних барвників. Існують найрізноманітніші технології для включення світлофільтруючих речовин до складу оптичних полімерних виробів. Так, органічні барвники можуть бути розчинені в полімерних лаках, у мономерах до їхньої полімеризації або в розплавах полімерів для лиття. Одним з відомих способів виготовлення полімерного світлофільтра є забарвлення в глибину поверхневого шару готового оптичного полімерного пристрою в розчині барвників. При необхідності можна виготовити шарований світлофільтр шляхом накладення одного поверх другого декількох світлофільтрів з різними спектральними характеристиками й виготовленими з різних матеріалів. Відомий спосіб виготовлення полімерного плівкового світлофільтра (Патент РФ №2220693, A61F 9/02), що включає забарвлення світлофільтруючою композицією органічних барвників безбарвного прозорого УФ-абсорбуючого полімеру, наприклад очкової лінзи або плоскопаралельної пластини (полімерної підкладки). Світлофільтруючу композицію готують розчиненням у гарячій воді (95-98 °C) органічних барвників (барвник жовтий дисперсний, барвник жовтий, барвник синьо-зелений, барвник синій, барвник червоний і барвник жовтогарячий) до одержання насиченого розчину, у який занурюють полімерну підкладку на 530 хв., після чого готовий плівковий світлофільтр промивають у проточній воді до видалення поверхневого осаду барвників і просушують. Недоліками відомого аналога є трудомісткість і тривалість виготовлення світлофільтра, а також дорожнеча використовуваних барвників. Наведений спосіб є прототипом за кількістю загальних ознак. В основу корисної моделі поставлена задача розробки простого і дешевого способу виготовлення плівкового світлофільтра, придатного, наприклад, для портативного фотометричного аналізатора. Рішення поставленої задачі забезпечується в способі виготовлення плівкового світлофільтра, що включає забарвлення безбарвної прозорої полімерної плівки нанесенням світлофільтруючої композиції на її поверхню, відповідно до корисної моделі, світлофільтруючу композицію наносять кольоровим принтером, попередньо підбираючи колір у будь-якому графічному редакторі, використовуючи емпіричну залежність координат кольору (R, G, В) від довжини хвилі. Виготовлення кольорових плівкових світлофільтрів нанесенням світлофільтруючої композиції на прозору плівку з поліефірного матеріалу типографським способом за допомогою кольорового принтера дозволяє суттєво знизити їхню вартість і час виготовлення. Традиційне забарвлювання плівок композицією барвників не дозволяє контролювати товщину забарвленого світлофільтруючого шару, рівномірність його нанесення, а головне - довжину хвилі максимального пропускання. При використанні кольорового принтера для нанесення світлофільтруючого шару можна досягти, як показали наші дослідження, точного відтворення кольору, а, отже, і довжини хвилі максимального пропускання такого світлофільтра. Спектральні характеристики виготовлених світлофільтрів було виміряне за допомогою спектрофотометра "СФ-2000 БІО" у діапазоні довжин хвиль 380-1000 нм. Дані вимірювань показали, що ширина ділянки максимального пропускання світлофільтрів становить близько 3050 нм, що задовольняє вимогам до світлофільтрів для колориметричних вимірів [Бабко А.К., Пилипенко А.Т. Фотометрический анализ. Общие сведения и аппаратура. - М.: Химия, 1968. 388 с.]. 1 UA 70283 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Для одержання більш вузької смуги пропускання можливе комбінування декількох світлофільтрів, які отримано способом, що заявляється, для виділення ще більш вузької смуги пропускання у спектрі. Виготовлені способом, що заявляється, світлофільтри можуть застосовуватися для дослідження прозорості зразків (рідких і твердих) - однієї з важливих оптичних характеристик речовин, а також для оцінки їхніх спектральних характеристик. На Фіг.1 наведено графік залежності десяткового логарифма оптичної густини (D) від логарифма прозорості плівки (Т, %), що дозволяє оцінити прозорість кожного (твердого або рідкого) зразка. На Фіг.2 показані спектри поглинання іонного асоціату перхлорат-іонів з тіоніном, які сорбовано на пінополіуретані, отримані за допомогою пристрою "ФОТОТЕСТ" і спектрофотометра "СФ-2000 БІО"; 1 - спектр поглинання, який отримано з використанням пристрою "ФОТОТЕСТ", 2 - спектр дифузійного відбиття, який отримано з використанням приставки для спектрофотометра "СФ-2000 БІО". Спектри забарвлених сполук дають важливу інформацію про стан речовини в розчині або у твердій фазі. Для вимірювання спектра забарвлених зразків за допомогою плівкових світлофільтрів, які виготовлено відповідно до способу, що заявляється, у видимому діапазоні вимірюють світлопоглинання зразків у діапазоні довжин хвиль 380-760 нм та будують залежність світлопоглинання від довжини хвилі. Як видно з Фіг.2 отримані форми спектрів однакові; довжини хвилі максимуму поглинання (max) для кривої 1 становить близько 610 нм, а для кривої 2 - max становить 613 нм, тобто максимуми практично збігаються, що підтверджує придатність плівкових світлофільтрів, які виготовлено відповідно до способу, що заявляється, для оцінки спектральних характеристик забарвлених зразків. Виготовлення плівкового світлофільтра здійснюють у такий спосіб. Спочатку обчислюють значення координат R, G, В для кожної з довжин хвиль видимого діапазону спектра від 380 до 760 нм із кроком 10 нм, використовуючи залежність координат кольору від довжини хвилі. Задачу обчислення координат R, G, В для кожної довжини хвилі можна значно спростити використанням безкоштовної програми Spectra (efg Computer Lab), що дозволяє розрахувати координати кольору в системі RGB для будь-якої довжини хвилі видимого діапазону спектра. Для виготовлення світлофільтрів у графічному редакторі створюють графічні зображення діаметром 25 мм, використовуючи функцію заливання із заданими параметрами кольору в системі RGB, знайденими вищевказаним способом. Потім отримані зображення друкують на прозорій полімерній плівці за допомогою кольорового принтера. Зображення на плівці вирізують ножицями, після чого світлофільтр готовий до застосування. Приклади використання плівкових світлофільтрів, які виготовлено відповідно до способу, що заявляється, у сполученні з портативним фотометричним аналізатором представлені нижче. Приклад 1 Визначення прозорості пофарбованих плівок Для визначення прозорості зразків створюють градуювальні плівки, які виготовлено відповідно до способу, що заявляється. Для виготовлення плівок у графічному редакторі створюють зображення діаметром 25 мм із градацією сірого кольору зі ступенем прозорості від 0 (повністю прозора) до 100 % (непрозора) з інтервалом 10 %. Отримані графічні зображення друкують на прозорій плівці за допомогою кольорового або монохромного принтера. Вимірюють оптичну щільність отриманих плівок і будують залежність оптичної густини плівки від прозорості (у %). Потім, вимірюють оптичну густину зразка, який аналізують, і підстановкою її значення в рівняння залежності оптичної щільності плівки від прозорості, знаходять прозорість зразка (у %). Градуювальний графік (Фіг.1) описується рівнянням lg(D)=1,42Іg(T)-2,83 (коефіцієнт кореляції r=0,994); прозорість плівки, що аналізують, знаходять підстановкою в це рівняння значення D, яке виміряне. Приклад 2 Зняття спектрів поглинання забарвлених таблеток пінополіуретану зі сорбованими іонними асоціатами перхлоратів з тіоніном. Використовуючи плівкові світлофільтри, які виготовлено відповідно до способу що заявляється, і портативний аналізатор "ФОТОТЕСТ" можна одержувати спектри поглинання розчинів і напівпрозорих твердих зразків в оптичному діапазоні (=380-770 нм). Таблетку пінополіуретану діаметром 16 мм і товщиною 5 мм розміщують на предметному столику аналізатора, закривають світлофільтром і кришкою освітлювального блока, поєднуючі юстувальні мітки. Записують значення ЕРС для зразків, що вимірюють (зі світлофільтром), для 2 UA 70283 U 5 10 різних довжин хвиль (Uос), а також значення ЕРС для кожного світлофільтра при відсутності зразка, що вимірюють (Uс). Зміну оптичної густини для даної довжини хвилі (D) розраховують за формулою: D=lg(Uc/Uoc). Для порівняння спектр цієї ж таблетки пінополіуретану паралельно вимірюють на приставці дифузійного відбиття до спектрофотометра "СФ-2000 БІО" у діапазоні =400-780 нм. Одержують спектр в одиницях світлопоглинання (оптичної густини). Як видно з матеріалів заявки, спосіб виготовлення плівкових світлофільтрів дозволяє одержувати недорогі у виготовленні якісні світлофільтри, які можуть бути використані в портативних пристроях для колориметричного експрес-аналізу. Крім того, кольорові плівкові світлофільтри, які виготовлено відповідно до способу, що заявляється, у сполученні з фотометричним аналізатором дозволяють замінити стаціонарний спектрофотометр при наближеній оцінці спектральних характеристик сорбованих забарвлених речовин. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб виготовлення плівкового світлофільтра, що включає забарвлення безбарвної прозорої полімерної плівки нанесенням світлофільтруючої композиції на її поверхню, який відрізняється тим, що світлофільтруючу композицію наносять кольоровим принтером, попередньо підбираючи колір у будь-якому графічному редакторі, використовуючи емпіричну залежність координат кольору (R, G, В) від довжини хвилі. 3 UA 70283 U Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4