专利名称：透明的图象保护层的制作方法
技术领域：
本发明涉及施加在感光胶层图象上的光学透明层。
背景技术：
通过电记录法、喷墨法等产生的电子图形正迅速地成为优选的图象形成方法。明尼苏达州St.Paul市明尼苏达矿业和制造公司(3M公司)生产的ScotchprintTM电子制图系统使用一种静电方法形成图象并将该图象转印到耐久性感光胶层上。该方法在美国专利No.5,114,520(Wang等)中有描述。
在耐久性感光胶层上形成的图象需要进行防止磨损和避紫外光的保护。最好在耐久性感光胶层的图象上面加上一层光学透明的外覆层，该外覆层是将光学透明的压敏粘合剂覆盖在光学透明耐久性膜的一个主表面上构成的。市售的透明外覆层包括明尼苏达州St.Paul市3M公司商业制图分公司生产的产品号为8910、8911、8912、8913、9020、8930和9831的膜。其中，8913和9030是光学透明的。一些光学透明的外覆层是覆盖有压敏粘合剂的乙烯基或聚酯的膜，该膜在使用之前，又有一层纸质或聚酯的保护衬。其他透明的外覆层还包括具有热熔性粘合剂覆盖层的乙烯基或聚酯膜，其外面有一层粗布防止粘连。
在不使用透明外覆层的情况下，一些制造商施用乙烯基/丙烯酸类材料的透明保护层(如3M公司的产品号为3920、8920、9720、6620I和2120的保护层)，以便保护已成象的耐久性感光胶层。但这是将液体施加在固体平面上，而这个过程是要受到气候、环境和工匠手艺影响的。
虽然本领域已知的光学透明的一些外覆层对大型图形的应用是比较合乎要求的，但以乙烯基团为基的光学透明外覆层仍极难得到。
发明概述电子制图领域需要一种与本领域技术人员已知的其他透明层相比更为价廉的耐久性光学透明层，以便保护在感光胶层主表面上形成的图象。当感光胶层是具有可通过无图象表面进行观察的一些孔的膜时，尤其如此。
本发明的一个方面是一种在高分子防粘衬上形成的价康的耐久性光学透明层，该层具有较佳的表面特性，其光学透明度在合乎要求的范围内。
覆盖和保护已成象感光胶层的光学透明层是含氯乙烯树脂、或还可含丙烯酸树脂、增塑剂和稳定剂的组合物，该组合物形成在高分子防粘衬上，其厚度约为0.05-0.12mm(0.002-0.005英寸)。
本发明的另一个方面是一种在耐久性感光胶层图象上形成价廉的耐久性光学透明层的方法。形成本发明光学透明层的方法包括以下步骤在厚度约为0.05-0.127mm(0.002-0.005英寸)的第一高分子防粘衬上，由有机溶胶形成具有两个主表面的光学透明层；或还可将一压敏粘合剂片粘附在第二防粘衬上；或还可将该压敏粘合剂层层压在光学透明层外露的主表面上；或还可将第一高分子防粘衬除去。
本发明的又一方面，是覆盖耐久性的已成象感光胶层的一种价廉的耐久性光学透明层的复合层。复合层包括覆盖耐久性的已成象感光胶层的光学透明层，该光学透明层是前面所述的。
本发明的一个特征是由可热加工的组合物在高分子防粘衬上形成耐久性光学透明层，该高分子防粘衬的表面特性确定着本发明层的光学透明度。
本发明的另一个特征是将耐久性透明层从第二防粘层转移至耐久性的已成象感光胶层上。
本发明的一个优点是可将光学透明层从防粘衬转移至已成象感光胶层上。
本发明的另一个优点是耐久性光学透明层可使感光胶层上的图象稳定化，防止其磨损和不被紫外光降解。
因此，本发明还包括一种保护已成象感光胶层的方法，它包括以下步骤在高分子防粘衬上形成本发明的光学透明层；将其层压在已成象感光胶层上。
下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。
图面的简单说明
图1是在高分子防粘衬上制得的本发明耐久性光学透明层的横截面图。
图2是在本发明方法的层压步骤过程中的本发明耐久性光学透明层的横截面图。
图3是本发明耐久性光学透明层与已成象感光胶层的横截面图。
图4是作为本发明另一种实施方式的本发明耐久性光学透明层与已成象感光胶层的横截面图。
发明的实施方式图1是在高分子防粘衬14上制得的包含可热加工的有机溶胶组合物的耐久性光学透明层12的复合层10，所述高分子防粘衬具有光滑的表面特性，有助于形成层12的光学透明度。
防粘衬14可由本领域技术人员已知的高分子防粘衬材料制成，按佐治亚州Atlanta市纸浆与造纸工业技术协会(TAPPI)公布的Sheffield试验法TAPPI试验T538 om-88测得的表面粗糙度约为1-10 Sheffield氏平滑度。防粘衬14应选择能保持防粘衬14与层12接触的表面的性质的材料，防粘衬14将确定耐久性的已成象感光胶层上层12的外表面外观。防粘衬的非限定性例子包括带硅氧烷涂层的聚酯、带尿素醇酸涂层的聚酯等。尤其优选的防粘衬14是在0.07mm聚酯膜上有0.005mm厚的尿素聚合物涂层的防粘衬，该尿素聚合物是聚脲醇酸。
防粘衬14的光泽度可约在100-150之间，较好的是约在120-140之间。光泽度按本领域技术人员已知的发表的方法(如ASTM标准No.D523)用Gardner60°光泽计测得。
耐久性的光学透明层12是含氯乙烯、或者还可含可热加工的树脂、增塑剂和稳定剂的组合物，该层12可由具有足可进行热加工的熔体温度的有机溶胶制得，此时层12应在高分子防粘衬14上形成，同时不会对防粘衬14表面产生损害，而防粘衬14对层12的光学透明度性能的形成至关重要。
氯乙烯是可在世界上许多地方购得的工业化学品。较好的是，可用于本发明的氯乙烯是俄亥俄州Cleveland市B.F.Goodrich Chemical公司生产的Geon氯乙烯树脂。
在层12的形成过程中可采用的另一种树脂是丙烯酸树脂，它也是可容易地从全世界许多地方购得的工业化学品。适合的是，可用于层12的丙烯酸树脂的数均分子量约为75,000-125,000。较好的是，可用于本发明的丙烯酸树脂是特拉华州Wilmington市ICI Resins公司生产的分子量约为100,000的Elavacite丙烯酸树脂。
层12的组合物可以含有增塑剂，以帮助层12形成并有助于将其12转移到耐久性的已成象感光胶层上。增塑剂的非限定性例子包括1,4-丁二醇、己二酸、邻苯二甲酸丁辛酯、烃类树脂、壬二酸二(2-乙基己)酯、壬二酸二丁酯、壬二酸二己酯等。尤其优选的增塑剂(若层12组合物中有的话)是宾夕法尼亚州Philadelphia市ATOChen公司生产的Vikoflex7170增塑剂。
层12的组合物可以含有稳定剂，以帮助层12形成，提供其耐紫外线性能并有助于将其转移到耐久性的已成象感光胶层上。稳定剂的非限定性例子包括印第安纳州Hammond市Hal-Stab公司生产的商品名为Hal-Lub、Lal-Base、Hal-Carb、Hal-Stab的阻胺类光稳定剂；康涅狄格州Greenwich市Witco公司生产的商品名为Nuostabe V1923的紫外光稳定剂；明尼苏达州St.Paul市3M公司生产的商品名为Cosorb的紫外光稳定剂；北卡罗来纳州Greensboro市Ciba-Geigy公司生产的商品名为Tinuvin的HAL稳定剂。尤其优选的稳定剂(若层12的组合物中有稳定剂的话)是Ciba-Geigy公司的Tinuvin 1130稳定剂和Tinuvin 292 HAL稳定剂或者Nuostabe V1923稳定剂。
层12的组合物中，氯乙烯含量约为40-60重量％，丙烯酸树脂含量约为10-30重量％，增塑剂含量约为0-33重量％，稳定剂含量约为0-10重量％。适宜的是，层12的组合物中，氯乙烯含量约为45-55重量％，丙烯酸树脂含量约为15-30重量％，增塑剂含量约为0-20重量％，稳定剂含量约为0-8重量％。
较好的是，层12的组合物中，氯乙烯含量约为47-60重量％，丙烯酸树脂含量约为16-27重量％，增塑剂含量约为10-20重量％，稳定剂含量约为2-6重量％。
层12的组合物可通过将各配料溶解在溶剂(如酮类和芳族类，较好的是二异丁基甲酮、矿油精、甲基·乙基酮、甲基·异丁基酮和甲苯，更好的是等份的此类溶剂)中而制得。形成层12的方法是，用干涂料重量约为0.70-1.10g的溶液在防粘衬14上刮涂或凹槽辊涂，形成约0.04-0.08mm(约0.001 5-0.0030英寸)的厚度。较好的是，防粘衬14的厚度约为0.5mm(0.002英寸)至约1mm，层12的厚度约为0.5mm(0.002英寸)至约1mm。
涂布后，将防粘衬14上的层12于约90-120℃干燥2分钟，除去溶剂，然后将其在约173-205℃的烘箱中熔融30-60秒种。接着可将复合层10贮存供直接使用，或者更好的是，作为与压敏粘合剂(PSA)片和保护PSA片的第二防粘衬的层压物的一部分贮存起来。
图2是一层压复合层20，它的构成是将PSA片16(被第二防粘衬18保护着)层压在层12的没有高分子防粘衬14的那个主表面上。
在进行层压之前，用本领域技术人员公知的技术另行将片16和防粘衬18接合在一起。
片16可以是其光学透明度与层12光学透明度相当(最好优于层12)的任何常用压敏粘合剂。此类粘合剂的非限定性例子包括聚丙烯酸酯、聚乙烯醚、天然橡胶、聚硅氧烷、橡胶、苯乙烯/丁二烯、顺式聚丁二烯、苯乙烯/异戊二烯嵌段共聚物。较好的是，本发明中所用的粘合剂包括乙烯醚与丙烯酸酯(vinyl/acrylic)之重量比约为50/50至90/10(较好的是约为75/25)、粘度为1100-1500厘沲的共混料。
片16层压后的厚度可约为0.013-0.05mm，较好的是约为0.015-0.03mm。
防粘衬18可由本领域技术人员已知的防粘衬材料制成。较好的是，用TAPPI试验T538om-88测得的防粘衬18的表面粗糙度约为5-40Sheffield氏平滑度。防粘衬18的选择将影响层12和PSA片16在贮存期和使用之前的外观，而这可能对客户是否偏爱本发明光学透明层至关重要。防粘衬的非限定性例子包括有硅氧烷涂层的聚酯、有硅氧烷涂层的纸、有尿素醇酸涂层的聚酯、有尿素醇酸涂层的纸等。尤其优选的防粘衬18是伊利诺伊斯州芝加哥市Rexam Release公司生产的在0.07mm聚酯膜上涂有0.005mm厚硅氧烷的材料。
防粘衬18的光泽度可约在80-130之间，较好的是约在100-130之间。光泽度以本领域技术人员已知的发表方法(如ASTM标准No.D523)用Gardner 60°光泽计测得。
将PSA片16层压到层12上后，可在贮存和使用之前将第一高分子防粘衬14除去。
图3是最终复合层30的横截面图，其层12的一个主表面上粘附有PSA片16，PSA片16的另一面粘附在感光胶层22有图象24的主表面上层12和PSA片16与感光胶层22的主表面接触但不完全包覆感光胶层22。较好的是，感光胶层22的一个主表面上有图象24，而有粘合利片24(图中未标出)在与有图象面相背的另一主表面上。层12覆盖压敏粘合剂片24则是不适当的。
图象24可用任何常用的方法形成。非限定性例子包括电记录法、光电记录法、静电法、喷墨打印法等。当使用ScotchprintTM8601转粘纸(明尼苏达州St.Paul市3M公司产品)时，最好用另一种表面处理法以保持整个膜的透明度。该方法在本申请的申请人是共同受让人之一的审理中的美国专利申请No.08/577,417中有描述，该专利申请所公开的内容参考结合于此。
图象24可含染料、颜料、或色料和油墨两者的组合、或色漆，所有这些是本领域技术人员所熟知的。
较好的是，图象24为可耐受至少约100℃以上(最好至少约105℃以上)加工温度的组合物。这种膜表面能吸纳大多数油墨、颜料、色料、染料和色漆。
感光胶层22可以是制图领域的技术人员已知的任何透明的感光胶层。其非限定性例子包括透明玻璃、透明丙烯酸类片材和透明聚碳酸酯片材。
通过施加足以将PSA片16粘附到感光胶层22上的压力(该压力最好约为1-5kg)，将层12和PSA片16从复合物20上的防粘衬18转移至图象24和感光胶层22上。
层12和PSA片16粘附到图象24和感光胶层22上后，其总厚度约为0.05(0.002英寸)至约0.13mm。较好的是，厚度约为0.10-0.13mm。
将层12和PSA片16施加到图象24和感光胶层22上后，防粘衬18可除去，然后卷起来，供以后重复使用。
通常用于形成耐久性的已成象感光胶层的机器可用于将层12上的压敏粘合剂片转移到感光胶层22上。机器的非限定性例子包括层压机，如3M公司的商品名为ScotchprihtTM9540和9542的层压机。
图4是本发明的另一实施方式，在此实施方式中，在复合层10的层12与PSA片16粘附之前，将图象26置于层12上，然后，将转粘层12和PSA片16(图象26在层12和PSA片16之间)粘附到感光胶层22(有或没有第二图象24，参见图4)上，构成最终的复合层30。在该实施方式中，可使用静电成象转移法(例如，用ScotchprintTM电成象系统和静电成象纸如No.8601图象转移纸，均为3M公司产品)将4色色料图象从转移纸转移到层12上，然后粘附上PSA片16并将防粘衬14剥离，让图象26留在层12上，用于其后层压转移到合意的耐久性膜上。发明的有用性使用层12可保护图象24、图象26(或两者)和感光胶层22不被磨损，并能避紫外光。
本发明光学透明层12的磨损率(直至图象24开始磨损)用纽约州Tonowanda市Taber Industries公司生产的CS-10磨轮进行测定，约为500-2000次，较好的是约为500-1000次，取决于所用感光胶层的类型。
层12对图象24和感光胶层22起保护作用，但不会影响图象的外观。层18凭视觉观察，为光学透明的。较好的是，在人眼与视力表之间插入和不插入该层的条件下，用标准视觉试验进行测定对，其光学透明度能给出合格的视觉结果。
本发明的另一些实施方式描述在下面的实施例中。实施例实施例1透明保护层的制造在有尿素醇酸涂层的聚酯上制造透明保护层，所述聚酯膜厚0.07mm，其上面有含以下组分的聚尿素醇酸组合物46.7重量％的Geon 178乙烯基树脂(俄亥俄州Cleveland市B.F.GoodrichChemical公司产品)、17.9重量％的Elavacite丙烯酸树脂(特拉华州Wilmington市ICI Resins公司产品)、17.2重量％的Vikoflex7170增塑剂(宾夕法尼亚州Philadelphia市ATOChen公司产品)、2.3重量％的Tinuvin 292 HAL稳定剂(北卡罗来纳州Greensboro市Ciba-Geigy公司产品)、2.3重量％的Nuostabe V1923的稳定剂(康涅狄格州Greenwich市Witco公司产品)和13.6重量％的溶剂系统，该溶剂系统由2份二异丁基甲酮和1份矿油精组成。
在防粘衬上刮涂上湿厚为0.127mm的层，在120℃干燥2分钟，除去溶剂，然后在175℃的烘箱中熔融45秒种，所得干厚度约为0.05mm。实施例2粘合剂层压层的制造制备具有以下组分的粘合剂VYHH(康涅狄格州Danbury市Union Carbide公司) 69份Acryloid B82(宾夕法尼亚州Philadephia市Rohm and Haas公司)17份Paraplex G62(伊利诺伊斯州Bedford Park市C.P.Hall公司)14份将各组分溶解在由等份的二甲苯、甲基·乙基酮和甲基·异丁基酮组成的溶剂混合液中，得到粘度为1100-1600厘沲的最终溶液。在有聚硅氧烷涂层的聚酯防粘衬(伊利诺伊斯州芝加哥市Rexam Release公司产品，它是在0.07mm的聚酯膜上有一层0.005mm厚的聚硅氧烷涂层)上刮涂一层湿厚为0.005mm的上述溶液，然后在120℃干燥2分钟，所得干厚度为0.0025mm。实施例3层压制件施加约2.3kg/cm2的压力，将由实施例1得到的具有防粘衬的透明保护层层压在由实施例2得到的粘合剂层上，得到如图2所示的层压制件。
前面已对实施方式进行了描述，下面是权利要求书。
权利要求
1．覆盖和保护已成象感光胶层的层，它是含氯乙烯树脂、或还含丙烯酸树脂、增塑剂和稳定剂的组合物，该组合物形成在Sheffield氏平滑度为1-10的高分子防粘衬上。
2．如权利要求1所述的层，该层是具有压敏粘合剂片和第二防粘衬的复合层的一部分。
3．如权利要求1所述的层，它还含丙烯酸树脂。
4．如权利要求1所述的层，它还含增塑剂和稳定剂。
5．如权利要求3所述的层，其中，氯乙烯含量为49-72重量％，丙烯酸树脂含量为9-33重量％，增塑剂含量为0-25重量％，稳定剂含量为0-8重量％。
6．如权利要求4所述的层，其中，氯乙烯含量为55-65重量％，丙烯酸树脂含量为16-27重量％，增塑剂含量为10-16重量％，稳定剂含量为2-6重量％。
7．如权利要求6所述的层，其厚度为0.05-0.13mm。
8．如权利要求7所述的层，所述层用0.7-4.2kg/cm2的压力粘附在已成象的感光胶层上。
9．形成权利要求1的用于保护已成象感光胶层的层的方法，它包括以下步骤(a)在光泽度为110-150的第一高分子防粘衬上由一有机溶胶形成具有两个主表面的光学透明层；(b)或还可将一片压敏粘合剂粘附在第二防粘衬上；(c)或还可将该片压敏粘合剂层压在光学透明层外露的主表面上；(d)或还可将第一高分子防粘衬除去。
10．如权利要求9所述的方法，该方法还包括在粘附步骤之前、转移步骤之后，将图象置于该层上的步骤。
11．如权利要求9所述的方法，它还包括除去第二防粘衬的步骤。
12．如权利要求9所述的方法，其层压步骤中使用的压力为0.7-4.2kg/cm2。
13．如权利要求9所述的方法，其中，氯乙烯含量为40-60重量％，丙烯酸树脂含量为10-30重量％，增塑剂含量为0-25重量％，稳定剂含量为0-8量％。
14．如权利要求9所述的方法，其中，氯乙烯含量为45-55重量％，丙烯酸树脂含量为15-30重量％，增塑剂含量为10-16重量％，稳定剂含量为2-6重量％。
15．如权利要求14所述的方法，其中，所述层的厚度为0.04-0.08mm。
16．如权利要求9所述的方法，其中，已成象感光胶层是耐久性膜。
17．如权利要求9所述的方法，其中，已成象感光胶层是包括图象、介电层和底层的静电成象纸。
18．如权利要求17所述的方法，该方法还包括将介电层和底层除去，让图象与耐久性的光学透明层接触的步骤、将图象和复合层层压在膜上的步骤以及从复合层上除去防粘衬的步骤。
19．复合层，它包含一光学透明层，所述光学透明层覆盖包括穿孔的膜在内的已成象感光胶层，其中，光学透明层是权利要求1的层。
20．保护已成象感光胶层的方法，它包括在高分子防粘衬上形成权利要求1的层的步骤以及将该层层压在已成象感光胶层上的步骤。
21．如权利要求20所述的方法，其中，所述层还在其一个主表面上有图象。
全文摘要
公开了一种用于从防粘衬上(图中未标出)上转移到已成象感光胶层上的光学透明保护层(12)。该层是含乙烯基树脂、或还可含丙烯酸树脂、增塑剂和稳定剂的组合物。该层中还可以有压敏粘合剂片(16),所述压敏粘合剂片(16)是用压力粘附在已成象感光胶层(22)和图象(24)上的,然后除去防粘衬。所述防粘衬的Sheffield平滑度为1－10。还公开了一种使用该层的方法。图象(26)也可存在于保护层(2)与压敏粘合剂片(16)之间。
文档编号C08L27/06GK1217688SQ96180298
公开日1999年5月26日 申请日期1996年5月16日 优先权日1996年5月16日
发明者S·J·布尔 申请人:美国3M公司