保护有图象底材的层和方法、以及含该层的复合材料

                          发明的领域

本发明涉及热熔施加在底材上的图象的一透明层。

                          发明的背景

通过电刻方法(尤其是静电方法)制得的电子图象正迅速成为形成图象的首选 方法。购自Minnesota Mining and Manufacturing Company of St.Paul，Minnesota (“3M Company”)的ScotchprintTM电子图象系统使用了静电方法来形成图象并 将该图象转移到耐久的底材上。该方法的一种描述见Wang等的美国专利No. 5,114,520。

在耐久的底材上形成的图象需要免受磨蚀和紫外线。较好的是将一种透明的 外层压制品(overlaminate)施加在耐久底材上的图象上，该外层压制品包含用透明 的压敏粘合剂覆盖在主表面上的透明的耐久膜。可购得的透明外层压制品包括 3M Company，St.Paul，Minnesota的商用图象部(Commercial Graphics Division)的 产品号为8910，8911，8912，8913，8920，8930和8931的膜。这些透明的外层压制 品中，有一些包括用压敏粘合剂覆盖的聚氯乙烯薄膜(vinyl film)或聚酯薄膜，压 敏粘合剂本身也用纸或聚酯衬垫进行保护直至使用。其它的透明外层压制品包括 用热熔粘合剂覆盖的聚氯乙烯薄膜或聚酯薄膜，以及防粘着的稀疏平纹织物衬垫 (scrim liner)。

一些制造者不使用透明的外层压制品，而施涂乙烯基/丙烯酸类材料 (vinyl/acrylic material)的透明保护涂层(如3M公司商用图象部的产品号为3920， 9720，6620I和2120的保护涂料)来保护耐久的有图象底材。但是，这种将液体手 工施涂在固体平面上会受到气候、环境和技工的不一致的影响。

                          发明的概述

电子图象的技术需要一层便宜、耐久的透明层以保护在耐久底材的主表面上 形成的图象。

本发明的一方面是一层形成在剥离衬垫上的便宜、耐久的透明层。覆盖并保 护有图象底材(imaged substrate)的层包括一种含有氯乙烯树脂、丙烯酸类树脂、 可任选的增塑剂和可任选的稳定剂的组合物，而该组合物的熔融温度足以使其在 有图象底材的一个主表面上熔融，而不会损坏该有图象底材。

本发明的另一方面是一种在位于耐久底材的图象上形成一层便宜、耐久的透 明层的方法。一种保护有图象底材的方法，该方法包括以下步骤：形成剥离衬垫 和耐久透明层的复合材料，所述耐久透明层含有一种包含氯乙烯树脂、丙烯酸类 树脂、可任选的增塑剂和可任选的稳定剂的组合物，而该组合物的熔融温度足以 使其在有图象底材上熔融，而不会损坏该有图象底材；通过熔融所述组合物使来 自所述复合材料的耐久透明层与有图象底材接触。

本发明的另一方面是一种覆盖耐久的有图象底材的便宜、耐久的透明层的复 合材料。复合材料包括覆盖耐久的有图象底材的一层透明层，其中该透明层包含 一种含有氯乙烯树脂、丙烯酸类树脂、可任选的增塑剂和可任选的稳定剂的组合 物，而该组合物的熔融温度足以使其在有图象底材的一个主表面上熔融，而不会 损坏该有图象底材。

本发明的一个特点是由可热处理的组合物在剥离层上形成耐久的透明层。

本发明的另一个特点是耐久的透明层从剥离层转移至耐久的有图象底材。

本发明的一个优点是使用“热熔”温度能够使透明层从剥离层转移至耐久的 有图象底材。

本发明的另一个优点是耐久的透明层能够提供免于磨蚀和紫外线降解的稳 定和保护。

本发明还有一个优点是避免使用了透明膜和透明粘合剂的层压制品。

因此，本发明包括一覆盖并保护有图象底材的层，该层包含一种含有氯乙烯 树脂、丙烯酸类树脂、可任选的增塑剂和可任选的稳定剂的组合物，而该组合物 的熔融温度足以使其在有图象底材的一个主表面上熔融，而不会损坏该有图象底 材。

因此，本发明还包括一种保护有图象底材的方法，它包括以下步骤：形成剥 离衬垫和耐久透明层的复合材料，所述耐久透明层含有一种包含氯乙烯树脂、丙 烯酸类树脂、可任选的增塑剂和可任选的稳定剂的组合物，而该组合物的熔融温 度足以使其在有图象底材上熔融，而不会损坏该有图象底材；通过熔融所述组合 物将来自所述复合材料的耐久透明层转移至有图象底材。

参考以下附图对本发明的实施方案进行描述。

                         附图的简要说明

图1为本发明耐久的透明层与剥离层结合的剖面图。

图2为本发明耐久的透明层与耐久的有图象底材结合的剖面图。

                         发明的实施方案

图1示出了一种多层复合材料10，它包括可热处理组合物的耐久的透明层 12和剥离衬垫14。

衬垫14可由本领域技术人员熟知的任何常规的剥离衬垫材料制得。选择衬 垫14应该认识到，衬垫14与层12接触的表面的性质会决定在耐久的有图象底 材上的层12外表面的外观。剥离衬垫的例子包括涂有硅氧烷的纸、涂有硅氧烷 的聚酯、涂有脲-醇酸树脂(urea alkyd)的纸、涂有脲-醇酸树脂的聚酯等，但不限 于此。特别好的剥离衬垫14是涂有脲-醇酸树脂的聚酯，它在0.07毫米的聚酯膜 上有厚度(caliper)为0.005毫米的配方中含聚脲醇酸树脂的脲聚合物涂层。

剥离衬垫14的光泽范围可以约为5-95，较好的约为80-95。光泽可用加德 纳(Gardner)60°光泽计、使用本领域技术人员已知的公知技术(如ASTM标准No. D523)进行测量。

耐久的透明层12包括可热处理的组合物，该组合物含有氯乙烯树脂、丙烯 酸类树脂、可任选的增塑剂和可任选的稳定剂，其中该层的熔融温度足以能够热 处理，以使得层12在有图象底材上熔融，而不会损坏图象和底材。

氯乙烯是一种可从遍布世界的许多货源购得的工业化学品。希望用于层12 的氯乙烯树脂包含约80-90％(重量)的氯乙烯和约10-20％(重量)的醋酸乙烯酯。用 于本发明的氯乙烯较好的是一种包含购自Union Carbide of Charleston，West Virginia的VYHH氯乙烯树脂的氯乙烯树脂。

丙烯酸类树脂也是一种可从遍布世界的许多货源购得的工业化学品。希望用 于层12的丙烯酸类树脂的数均分子量约为75,000-125,000。用于本发明的丙烯酸 类树脂较好的是一种包含购自Rohm and Haas of Philadelphia，PA的分子量约为 100,000的B-82丙烯酸类树脂的丙烯酸类树脂。

用于层12的组合物可任选地包含一种增塑剂，用来帮助形成层12和将层12 转移至耐久的有图象底材。增塑剂的例子包括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-乙基己基)酯、壬二酸二丁酯、壬二酸二己酯、 环氧化豆油等，但不限于此。如果层12的组合物中存在增塑剂的话，特别好的 增塑剂是购自ATOChem of Philadelphia，PA的Vikoflex 7170增塑剂。

用于层12的组合物可任选地包含稳定剂，用来帮助形成层12、提供抗紫外 线辐射性、以及帮助层12转移至耐久的有图象底材。稳定剂的例子包括购自 Hal-stab Company of Hammond，Indiana的牌号为Hal-Lub，Hal-Base，Hal-Carb， Hal-Stab的受阻胺光稳定剂；购自Witco of Greenwich，Connecticut的牌号为 Nuostabe V1923的紫外线光稳定剂；以及购自3M Company ofSt.Paul，Minnesota 的牌号为Cosorb的紫外线光稳定剂；购自Ciba-Geigy Corp.of Greensboro，N.C. 的Tinuvin牌号HAL的稳定剂，但不限于此。如果层12的组合物中存在稳定剂 的话，特别好的稳定剂是是购自Ciba-Geigy的Tinuvin 1130和Tinuvin 292 HAL 稳定剂或Nuostabe V1923稳定剂。

层12可以具有以下组成：约49-72％(重量)的氯乙烯树脂，约9-33％(重量) 的丙烯酸类树脂，约0-33％(重量)的增塑剂，以及约0-10％(重量)的稳定剂。

希望层12具有以下组成：约49-67％(重量)的氯乙烯树脂，约15-33％(重量) 的丙烯酸类树脂，约0-20％(重量)的增塑剂，以及约0-8％(重量)的稳定剂。

层12较好的是具有以下组成：约55-65％(重量)的氯乙烯树脂，约16-27％(重 量)的丙烯酸类树脂，约10-16％(重量)的增塑剂，以及约2-6％(重量)的稳定剂。

层12的组合物如下制备：将各组分溶解在溶剂中，所述溶剂如酮和芳族化 合物，较好的是甲基乙基酮、甲基异丁基酮和甲苯，更好的是将各组分溶解在等 份的这些溶剂中。将层12刮刀涂布或凹槽辊涂布在衬垫14上，涂布重量在约0.01 克至约0.02克的范围内，得到干厚度约为0.05毫米(0.0002英寸)至约0.13毫米。 较好的是，衬垫14的厚度在约0.5毫米(0.002英寸)至约1毫米的范围内，而层 12的厚度在约0.5毫米(0.002英寸)至约1毫米的范围内。

涂布之后，层12在衬垫14上于约90℃-120℃的温度下干燥约2分钟，以 除去溶剂。然后贮藏复合材料10待用。

图2示出了一种受到保护的产品16，它使用了层12，将层12转移至位于 耐久底材22的一个主表面上的图象20上重新构成层18。

层18不包封底材22就保护了图象20和底材22。较好的是，底材22在一 个主表面上具有图象20，在对面的主表面上具有粘合剂区24。层18覆盖压敏 粘合剂区24是不恰当的。

图象20可以使用任何常规电子方法形成。它们的例子包括电刻法、电子照 相法、静电法、喷墨打印法等，但不限于此。

图象20可以包括来自调色剂、油墨或涂料的染料、颜料或两者的结合，所 有这些均为本领域技术人员所知。

较好的是，图象20包含能够承受低于约105℃(更好的为低于约100℃)的处 理温度的组合物。

底材22可以是图象领域技术人员所知的任何耐久的底材。它们的例子包括 购自DAF Products of Clifton，New Jersey的作为DAF Screen膜的聚氯乙烯底材， 以及购自3M Company的8620，8621，8626，8628，8640，8641，8642，8643，8644， 8650-10，8650-20，3636-114和8650-114膜的聚氯乙烯底材，但不限于此。

用于本发明的底材较好的是包括以上指出的ScotchprintTM 8600系列膜中的 任一种，以及在图象20所处的主表面相对的主表面上有粘合剂区的其它底材。

通过加热使得层12从复合材料10的衬垫14上转移到图象20和底材22上。 层12熔融，并重新构成层18。转移的热处理过程可以在约76-143℃下进行。转 移温度较好的是在约88℃-143℃的范围内。

当粘合到图象20和底材22上时，层18的厚度可以是约0.07毫米(0.0003英 寸)至约0.2毫米。该厚度较好的是约0.10毫米至约0.15毫米。

在层12被施加到图象20和底材22上重新构成层18以后，除去层14，将 其卷起，回收待用。

常规的用于形成耐久的有图象底材的设备可用于层12向底材22的热转移。 设备的例子包括层压机(如3M Company的ScotchprintTM 9540和9542牌的层压 机)，但不限于此。

或者，当底材22是一种成象纸(imaging paper)，如3M Company的 ScotchprintTM牌号为8610的静电成象纸(electrostatic imaging paper)时，可以使用 湿转移法来把底材22换成耐久膜。在复合材料10情况下用的湿转移法包括将根 据本发明方法制得的层12施加到图象20所处于的底材22上，该底材是静电成 象纸，如Sihl Company of Zurich，Switzerland的Diel纸或3M Company的No.8610 成象纸。然后使用湿气处理，润湿纸底材22的背面，剥去底部的纸层以露出具 有图象的介电层，然后层压到所需的耐久膜上。剥去衬垫14以露出透明保护层 18、图象20、底材22的介电层和耐久膜。

或者，可以将图象20放置在复合材料10的层12上，然后将层12同图象20 一起转移到底材22上，成为如图2所示的层18、图象20和底材22。在本实施 方案的方法中，可以使用静电成象转移法(如购自3M Company的ScotchprintTM电 子成象系统)和静电成象纸(如购自3M Company的No.8601成象转移纸)来将4色 色料图象从纸上放置到层12上，此后剥去成象纸，在层12上留下图象20，用 于转移到所需的耐久膜上。

                         发明的用途

使用层18为图象20和底材22提供了耐磨蚀和抗紫外线的保护。

本发明的层18在图象20被磨损之前的磨蚀性为用购自Taber Industries of Tonowanda，New York的CS-10磨轮磨蚀约100-400周，较好的是约200-400周， 这取决于所用底材的类型。

层18为图象20和底材22提供了保护而不损伤图象的外观。层18是光学透 明的。

层18具有按“通过/失败”标准的对图象20和底材22的粘合力。层18对于 图象20和底材22的粘合力可以根据下述的一个通过/失败“胶粘带猛拉粘合力试 验(Tape Snap Adhesion Test)”来测量：在将层18层压在底材22上48个小时后， 将一条50厘米×25厘米的胶粘带(3M Company的No.8403牌号胶粘带)施用于 层18上。然后以180°的角度、以25厘米/秒的速度和22千克(10磅)的质量拉胶 粘带。通过试验是指层18完全保留在底材22上；失败是指从图象20和底材22 上除去了一部分层18。

在以下实施例中进一步说明本发明的其它实施方案。

                             实施例

根据表1所述的条件制备数个实施例试样，用如上所述的胶粘带猛拉粘合力 试验进行测试，结果见表2。

对于实施例1-9中的每一个试样，所用的氯乙烯树脂是VYH树脂；丙烯酸 类树脂是B-82树脂；增塑剂为13％(重量)的Vikoflex 7170；稳定剂是1.6％(重量) 的Tinuvin 1130和292。

表1 层12的配方   实施例    丙烯酸类树脂(acrylic)    (重量％) 氯乙烯树脂(vinyl) (重量％)     1     33     49     2     33     49     3     9     72     4     9     72     5     27     55     6     15     67     7     15     67     8     21     61     9     16     65

将实施例1-9九组中的每一组试样涂布在剥离衬垫14上，形成厚度为0.076 毫米、0.102毫米和0.127毫米的层12，然后在76℃、82℃和88℃下转移至底 材22。然后使用不同的胶粘带条在层18的不同部分上进行胶粘带猛拉粘合力试 验100次。

表2

胶粘带猛拉粘合力试验

(％通过)  实施例   76℃   0.076   毫米   76℃   0.102   毫米   76℃   0.127   毫米   82℃   0.076   毫米   82℃   0.102   毫米   82℃   0.127   毫米 88℃ 0.076 毫米 88℃ 0.102 毫米 88℃ 0.127 毫米     1     -     -     -     -     -     - 通过 通过 通过     2     99     95     90     99     99     98 通过 通过 通过     3     0     0     0     95     99     90 通过 通过 通过     4     10     99     0     80     90     95 通过 通过 通过     5     80     80     50     99     99     通过 通过 通过 通过     6     0     50     30     99     99     99 通过 通过 通过     7     0     0     0     95     95     10 通过 通过 通过     8     10     20     10     99     99     99 通过 通过 通过     9     30     50     0     98     99     99 通过 通过 通过

对于76℃的转移温度，使用厚度至少为0.076毫米的配方中至少有27％(重 量)丙烯酸类树脂的层，则得到可靠的结果。对于82℃和88℃的转移温度，使用 厚度至少为0.076毫米的配方中至少有9％(重量)丙烯酸类树脂的层，则得到可靠 的结果。

本发明不受所述实施方案的限制。本发明的权利要求如下。