Способ создания стабильного и долговременного художественного визуального эффекта диффузного флуоресцентного свечения поверхности художественно-архитектурного объекта Российский патент 2018 года по МПК G01N21/64 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области светотехники, оптики, к полимерам, содержащим флуоресцирующие пигменты, к покрытиям, обладающим флуоресцентными свойствами и состоящими из двух и более слоев, которые совместно обладают важными свойствами. Данные свойства обеспечивают требуемую яркость и цветность, обладают высокой стойкостью к воздействию внешних погодных условий и/или общей стабильностью цвета и яркости свечения. К созданию бесцветного прозрачного флуоресцентного полимерного покрытия, невидимого без воздействия внешнего возбуждающего УФ-А и/или ИК-А излучения, включающего в себя органические и/или неорганические люминофоры, а также полимерные прозрачные слои, содержащие компоненты защиты от неблагоприятных внешних воздействий.

Уровень техники

При современном уровне развитие техники созданы различные доступные широкому кругу потребителей источники ультрафиолетового и инфракрасного излучения, созданы самые различные люминофоры, в том числе с высоким квантовым выходом, в связи с чем давно возникла идея использовать органические и неорганические люминофоры, возбуждаемые внешним невидимым излучением, для получения художественно-визуального эффекта в скульптуре, дизайне, архитектуре. При обычном освещении, как правило белым светом, люминофоры представляют собой белые (бесцветные) и цветные порошки, а при облучении невидимым ультрафиолетовым и/или инфракрасным излучением испускают свечение практически всех цветов радуги.

Полимерные основы, в которые можно внедрить флуоресцентные пигменты, широко известны (например, полиуретан, фтор-уретан и т.д.) и применяются для решения различных задач.

Большинство флуоресцирующих пигментов как органических, так и неорганических, быстро разлагаются под воздействием внешнего солнечного ультрафиолетового излучения. Известны способы защиты от деградации люминофора путем применения защитного слоя, защищающего от ультрафиолетового излучения, который расположен поверх или перед флуоресцентным слоем. К таким способам защиты относится патент США №5387458. Известны другие способы повышения долговечности флуоресцентных цветов с использованием пространственно затрудненных аминовых светостабилизаторов (HALS - hindered amine light stabilizer). К источникам в этой области относятся патент США №6110566.

Однако до настоящего времени не было создано бесцветного и прозрачного, не меняющего внешний вид поверхности, люминофоросодержащего и флуоресцирующего полимерного покрытия, для внешних поверхностей художественно-архитектурных объектов, которое имело бы стабильный и долговременный эффект флуоресценции, защищенный от деградации вызываемой воздействием внешнего солнечного ультрафиолета, в котором визуальный эффект свечения возникал бы как от УФ-А (365-380 нм) излучения, так и от ИК-А -инфракрасного (760-1000 нм) излучения и имел бы стабильный квантовый выход.

Раскрытие изобретения

Заявлен визуальный эффект флуоресцентного свечения поверхности под воздействием внешнего, невидимого для человека, возбуждающего ультрафиолетового УФ-А (365-380 нм) и/или инфракрасного - ИК-А (760-1000 нм) излучения. На поверхности объекта создается покрытие, которое содержит следующие слои: нижний слой/слои - люминофорный, содержащий органические и/или неорганические люминофор/люминофоры и прозрачное полимерное связующее; следующие слой/слои -прозрачный/прозрачные защитный/защитные, защищающий/защищающие от внешних воздействий, в том числе от внешнего солнечного ультрафиолетового излучения, вызывающих деградацию свечения люминофорного слоя и/или деградацию поверхности покрываемого объекта. В качестве люминофоросодержащего флуоресцирующего слоя заявлен прозрачный бесцветный полимерный состав, содержащий органические и/или неорганические люминофоры с положительным сдвигом Стокса, до 100 нм, и/или с аномально большим сдвигом Стокса, свыше 100 нм, и/или люминофоры, имеющие антистоксовую люминесценцию, т.е. флуоресцирующие под воздействием внешнего инфракрасного - ИК-А (760-1000 нм) возбуждающего излучении, бесцветные при дневном и/или искусственном освещении и люминесцирующие в видимой области спектра при облучении их источником/источниками ультрафиолетового УФ-А (365-380 нм) и/или инфракрасного - ИК-А (760-1000 нм) излучения.

В качестве прозрачного полимерного связующего защитного слоя/слоев предлагается использовать прозрачный полимер, не поглощающий излучение в следующих диапазонах длин волн электромагнитного излучения: - в видимом диапазоне 380-760 нм; - ультрафиолетовом диапазоне 365-380 нм; - инфракрасном диапазоне 760-1000 нм. Для защиты люминофоросодержащего флуоресцирующего слоя/слоев предлагается использование в защитном слое/слоях прозрачного полимерного связующего с добавками-поглотителями ультрафиолетового излучения, которые могут быть выбраны, например, из группы, включающей замещенные бензофеноны, сложные эфиры салициловой кислоты, сложные эфиры лимонной кислоты, оксаланилиды, бензоксазиноны, гидроксифенилбензотриазолы, триазины и бензилиденмалонат и/или другие добавки, защищающие люминофоросодержащий слой от деградирующего воздействия внешнего солнечного ультрафиолета, и других внешних агрессивных воздействий окружающей среды. Также, в зависимости от условий эксплуатации, люминофоросодержащий флуоресцирующий слой может содержать оптически прозрачные ингибиторы/акцепторы радикалов HALS (HALS - hindered amine light stabilizer - пространственно затрудненные аминовые светостабилизаторы). Техническим результатом изобретения является создание покрытия, не изменяющего внешний вид поверхности объекта при естественном и искусственном освещении и имеющего стойкий и стабильный визуальный эффект флуоресцентного свечения под воздействием внешнего возбуждающего ультрафиолетового УФ-А (365-380 нм) и/или инфракрасного - ИК-А (760-1000 нм) излучения. Покрытие, кроме создания визуального эффекта флуоресцентного свечения, также обеспечивает защиту самого объекта от внешних атмосферных и техногенных воздействий

Осуществление изобретения

Для реализации способа создания долговременного художественного визуального эффекта флуоресцентного свечения поверхности объекта под воздействием внешнего возбуждающего УФ-А и/или ИК-А излучения без изменения внешнего вида поверхности объекта предлагается создание многослойного полимерного покрытия на внешней поверхности объекта. В состав покрытия входят следующие слои. Первый или нижний люминофоросодержащий флуоресцирующий слой/слои содержит в своем составе: - прозрачную бесцветную полимерную основу, например полиуретан, фтор-уретан, акрил и т.д.; - люминофоры с положительным сдвигом Стокса, органические, например ОРЛЮМ-540, и/или неорганические, например - ФК-8М, и/или люминофоры с отрицательным сдвигом Стокса, антистоксовые люминофоры, например Ф(а)СД-546-4; - оптически прозрачные ингибиторы/акцепторы радикалов HALS, например Tinuvin 123. Концентрация и размер зерна люминофоров подбираются из условия создания степени прозрачности и укрывистости люминофоросодержащего флуоресцирующего покрытия, необходимого для не изменения внешнего вида поверхности покрываемого объекта. Защитный слой/слои содержит в своем составе: - прозрачную бесцветную полимерную основу, например полиуретан, фтор-уретан, акрил и т.д., совместимую с выбранной полимерной прозрачной основой люминофоросодержащего флуоресцирующего слоя; - добавки-поглотители ультрафиолетового излучения, которые могут быть выбраны, например, из группы, включающей замещенные бензофеноны, сложные эфиры салициловой кислоты, сложные эфиры лимонной кислоты, оксаланилиды, бензоксазиноны, гидроксифенилбензотриазолы, триазины и бензилиденмалонат и/или другие добавки, защищающие люминофоросодержащий слой от деградирующего воздействия внешнего солнечного ультрафиолета и других внешних агрессивных воздействий окружающей среды. В качестве внешнего источника, возбуждающего флуоресценцию прозрачного полимерного покрытия, нанесенного на поверхность объекта, предлагается использовать светодиодный источник/источники ультрафиолетового УФ-А (365-380 нм) и/или инфракрасного - ИК-А (760-1000 нм) излучения.

Определение понятий

Люминесценция - нетепловое свечение вещества, происходящее после поглощения им энергии возбуждения.

Флуоресценция - физический процесс, разновидность люминесценции. Флуоресценцией обычно называют излучательный переход возбужденного состояния с самого нижнего синглетного колебательного уровня S₁ в основное состояние S₀

Сдвиг Стокса - разница длин волн максимумов спектров поглощения и флуоресценции.

Ультрафиолетовое излучение - электромагнитное излучение, монохроматические составляющих которого лежат в пределах от 1 до 380 нм. МКО предлагает следующее деление УФ-излучений с длинами волн от 100 до 400 нм: УФ-А - от 315 до 400 нм; УФ-В - от 280 до 315 им; УФ-С - от 100 до 280 нм.

Инфракрасное излучение - электромагнитное излучение, монохроматические составляющие которого, большие длин волн видимого излучения. МКО предлагает следующее деление ИК-области излучений: ИК-А - от 780 до 1400 нм; ИК-В - от 1400 до 3000 нм; ИК-С - от 3000 до 10⁶ нм (от 3 мкм до 1 мм).

Изобретение относится к области создания визуальных эффектов. Способ создания стабильного и долговременного художественного визуального эффекта диффузного свечения поверхности художественно-архитектурного объекта под воздействием внешнего возбуждающего УФ-А (365-385 нм) и/или ИК-А (760-1000 нм) излучения включает нанесение нескольких оптически прозрачных полимерных слоев, в состав прилегающего к поверхности слоя/слоев входят оптически прозрачная полимерная основа, содержащая органические и/или неорганические люминофор/люминофоры, имеющие флуоресценцию с положительным сдвигом Стокса, до 100 нм, и/или с аномально большим сдвигом Стокса, свыше 100 нм, и/или люминофоры, имеющие антистоксовую флуоресценцию, т.е. имеющие флуоресценцию под воздействием ИК-А (760-1000 нм) - инфракрасного излучения, а также светостабилизаторы ингибиторы/акцепторы радикалов HALS (HALS - hindered amine light stabilizer - пространственно затрудненные аминовые светостабилизаторы). В последующие оптически прозрачные слои входят оптически прозрачные полимеры, содержащие защитные добавки-поглотители ультрафиолетового излучения, которые выбраны из группы, включающей замещенные бензофеноны, сложные эфиры салициловой кислоты, сложные эфиры лимонной кислоты, оксаланилиды, бензоксазиноны, гидроксифенилбензотриазолы, триазины и бензилиденмалонат, защищающие люминофоросодержащий слой от деградирующего воздействия внешнего солнечного ультрафиолета. Техническим результатом изобретения является создание покрытия, не изменяющего внешний вид поверхности объекта при естественном и искусственном освещении и имеющего стойкий и стабильный визуальный эффект флуоресцентного свечения под воздействием внешнего возбуждающего ультрафиолетового УФ-А (365-380 нм) и/или инфракрасного - ИК-А (760-1000 нм) излучения.

Способ создания стабильного и долговременного художественного визуального эффекта диффузного свечения поверхности художественно-архитектурного объекта под воздействием внешнего возбуждающего УФ-А (365-385 нм) и/или ИК-А (760-1000 нм) излучения включает нанесение нескольких оптически прозрачных полимерных слоев, в состав прилегающего к поверхности слоя/слоев входят оптически прозрачная полимерная основа, содержащая органические и/или неорганические люминофор/люминофоры, имеющие флуоресценцию с положительным сдвигом Стокса, до 100 нм, и/или с аномально большим сдвигом Стокса, свыше 100 нм, и/или люминофоры, имеющие антистоксовую флуоресценцию, т.е. имеющие флуоресценцию под воздействием ИК-А (760-1000 нм) - инфракрасного излучения, а также светостабилизаторы ингибиторы/акцепторы радикалов HALS (HALS - hindered amine light stabilizer - пространственно затрудненные аминовые светостабилизаторы), а в последующие оптически прозрачные слои входят оптически прозрачные полимеры, содержащие защитные добавки-поглотители ультрафиолетового излучения, которые выбраны из группы, включающей замещенные бензофеноны, сложные эфиры салициловой кислоты, сложные эфиры лимонной кислоты, оксаланилиды, бензоксазиноны, гидроксифенилбензотриазолы, триазины и бензилиденмалонат, защищающие люминофоросодержащий слой от деградирующего воздействия внешнего солнечного ультрафиолета.