Спосіб закріплення друкованих нанофотонних елементів активних і розумних паковань

Реферат: Спосіб закріплення друкованих нанофотонниих елементів активних і розумних паковань, який здійснюють шляхом розміщення друкованих відбитків у сушильній шафі або направлення їх у сушильну секцію друкарської машини. Закріплення нанофотонного шару товщиною 2-100 мкм здійснюють із застосуванням обдуву гарячим повітрям при температурі 50-70 °C, за якої друкарська композиція переходить у твердий стан без утворення дефектів поверхні, протягом визначеного часу, що відповідає товщині шару нанофотонного покриття. UA 97453 U (54) СПОСІБ ЗАКРІПЛЕННЯ ДРУКОВАНИХ НАНОФОТОННИХ ЕЛЕМЕНТІВ АКТИВНИХ І РОЗУМНИХ ПАКОВАНЬ UA 97453 U UA 97453 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології закріплення друкованих елементів паковань, люмінесцентні властивості яких забезпечуються наявністю у їхньому складі нанорозмірних речовин, і може бути використана для створення друкованих нанофотонних сенсорів на поверхні харчових паковань, призначених для повідомлення шляхом зміни люмінесцентних властивостей про придатність і безпечність запакованих харчових продуктів до споживання. Відомий спосіб закріплення друкованих покриттів шляхом природного сушіння, який полягає в тому, що відбитки залишають для випаровування розчинника в цеху протягом певного часу, залежно від типу фарб і товщини фарбового шару. Недоліком відомого способу є тривалість сушіння у часі та необхідність використання противідмарювальних порошків або додаткової технологічної операції - покриття друкованих відбитків силіконом з метою уникнення відмарювання відбитків у стосі [1]. Найближчим аналогом заявлюваної корисної моделі є спосіб закріплення друкованих покриттів конвективним методом, який полягає в тому, що друкований відбиток розміщують в сушильній шафі або передають в сушильну секцію друкарської машини, де відбувається обдув відбитку гарячим повітрям протягом певного часу, який відповідає складу фарб і товщині фарбового шару. Недоліком даного способу є зменшення інтенсивності люмінесценції або повне зникнення люмінесценції друкованих покриттів внаслідок дії високих температур [2]. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу закріплення друкованих нанофотонниих елементів активних і розумних паковань шляхом здійснення закріплення їх із застосуванням обдуву гарячим повітрям при температурі 50-70 °C, протягом визначеного часу, який відповідає товщині шару нанофотонного покриття, який забезпечує відсутність дефектів поверхні нанофотонного покриття, скорочення часу закріплення і підвищення інтенсивності люмінесценції нанофотонного покриття. Поставлена задача вирішується тим, що закріплення друкованих нанофотонниих елементів активних і розумних паковань здійснюють шляхом розміщення друкованих відбитків у сушильній шафі або направлення їх у сушильну секцію друкарської машини. Новим є те, що закріплення друкованих нанофотонних елементів здійснюють із застосуванням обдуву гарячим повітрям при температурі 50-70 °C, за якої друкарська композиція переходить у твердий стан без утворення дефектів поверхні, протягом визначеного часу, що відповідає товщині шару нанофотонного покриття, а саме: - для товщини фарбового шару 2 мкм, при температурі сушіння 60 °C, час закріплення становить 4 с; - для товщини фарбового шару 10 мкм, при температурі сушіння 60 °C, час закріплення становить 6 с; - для товщини фарбового шару 20 мкм, при температурі сушіння 60 °C, час закріплення становить 7 с; - для товщини фарбового шару 40 мкм, при температурі сушіння 60 °C, час закріплення становить 9 с; - для товщини фарбового шару 60 мкм, при температурі сушіння 60 °C, час закріплення становить 10 с; - для товщини фарбового шару 100 мкм, при температурі сушіння 60 °C, час закріплення становить 15 с. На фіг. 1 зображено графіки впливу температур сушіння (40, 60, 70, 80, 90 і 100 °C) та часу сушіння на інтегральну інтенсивність люмінесценції нанофотонних покриттів, нанесених трафаретним способом друку на папір і поліпропіленову плівку. Товщина покриттів становить 100 мкм, час сушіння варіюється від 1 с до 15 с за фіксованих температур сушіння (40, 60, 70, 80, 90 і 100°С). Спектри фотолюмінесценції реєструються на люмінесцентному спектрометрі Perkin Elmer LS 55, збудження фотолюмінесценції здійснюють світлом з довжиною хвилі 330 нм. На фіг. 1 показано, що під впливом температури з часом інтегральна інтенсивність люмінесценції покриттів зростає до певного максимального значення, причому найбільше зростання відбувається при температурі сушіння 60 °C (за 20 с для шару товщиною 100 мкм) на 32 % (фіг. 1). При цьому при меншій температурі сушіння (40 °C) за довший час сушіння (30 с) досягається підвищення інтенсивності люмінесценції максимум на 15 %, а при більшій температурі сушіння (70 °C) - на 25 %. При підвищенні температури сушіння до 80 °C максимальне зростання інтенсивності люмінесценції складає лише 10 %, тоді як при подальшому підвищенні температури сушіння (90-100 °C) спостерігається утворення пухирців на поверхні нанофотонного шару внаслідок кипіння полівінілпіролідону у складі нанофотонної композиції, що супроводжується втратою шарами люмінесцентних властивостей. Аналогічні підвищення інтенсивностей люмінесценції спостерігаються для нанофотонних покриттів 1 UA 97453 U 5 10 15 товщиною 2-100 мкм. Таким чином, діапазон оптимальних температур сушіння нанофотонних шарів лежить в межах 50-70 °C. На фіг. 2 представлено графіки залежності інтегральної інтенсивності люмінесценції нанофотонних шарів різної товщини (10, 20, 40, 60, 80 і 100 мкм) від часу сушіння, температура сушіння складає 60 °C. Із збільшенням товщини шару час сушіння зростає, при цьому максимальне збільшення інтенсивності люмінесценції відносно інтенсивності люмінесценції тих самих шарів, висушених за кімнатної температури, складає 31-32 % незалежно від товщини шару. На фіг. 3 наведено оптимальний час сушіння, при якому досягається максимально можлива інтенсивність люмінесценції, за температур 50, 60 і 70 °C для шарів товщиною 2-100 мкм. Спосіб здійснюють наступним чином: 1 етап. Встановлюють режим сушіння в сушильній шафі або сушильній секції друкарської машини шляхом регулювання температури повітря в діапазоні 50-70 °C. 2 етап. Розміщують друковані відбитки в сушильній шафі або направляють їх у сушильну секцію друкарської машини на період часу, що відповідає товщині нанофотонного шару і температурі повітря, вказаних у табл. Таблиця Оптимальний час сушіння нанофотонних шарів за температур 50, 60 і 70 °C для шарів товщиною 2-100 мкм, с Товщина шару, мкм 2 5 10 20 40 60 80 100 20 25 30 Температура сушіння, °C 60 4 5 6 7 9 10 12 15 50 6 7 8 9 11 13 15 18 70 3 4 5 6 7 9 10 12 3 етап. Виймають друковані відбитки із сушильної шафи або із сушильної секції друкарської машини та розміщують їх у стосі для їхнього охолодження до температури навколишнього середовища. За запропонованим способом здійснюють закріплення друкованих нанофотонних елементів, у тому числі тих, що містять у складі композиції нанорозмірний ZnO та полівінілпіролідон, різної товщини, з високими показниками інтенсивності люмінесценції шарів. Запропонований спосіб закріплення друкованих нанофотонних елементів призначений для виготовлення нанофотонних компонентів, що використовуються в системах друкованих розумних паковань для харчових продуктів. Джерела інформації: 1. Handbook of print media: technologies and production methods / ed. Helmut Kipphan. - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong; London; Milan; Paris; Singapore; Tokyo: Springer, 2001. - 1280 p. - P. 166. 2. Handbook of print media: technologies and production methods / ed. Helmut Kipphan. - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong; London; Milan; Paris; Singapore; Tokyo: Springer, 2001. - 1280 p. - P. 170. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Спосіб закріплення друкованих нанофотонниих елементів активних і розумних паковань, який здійснюють шляхом розміщення друкованих відбитків у сушильній шафі або направлення їх у сушильну секцію друкарської машини, який відрізняється тим, що закріплення нанофотонного шару товщиною 2-100 мкм здійснюють із застосуванням обдуву гарячим повітрям при температурі 50-70 °C, за якої друкарська композиція переходить у твердий стан без утворення дефектів поверхні, протягом визначеного часу, що відповідає товщині шару нанофотонного покриття. 2 UA 97453 U 3 UA 97453 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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