CN1135048A - 用于制备三维图象的方法的粘合材料 - Google Patents

Abstract

一种制备三维层合硬拷贝图象的方法，它包括将处理图象存储在基片上，提供置于处理图象上的柱镜干版材料以完成三维图象，并将干粘合剂涂布于基片或干版的至少一个表面上以将基片固定到干版上，这种粘合剂的特征在于它是一种高分子量的透明聚合物，当它被润湿时从干态活化成粘合态，粘合剂具有以上的结构：

其中，A是芳族二羧酸部分；

G是脂族或脂环族的二醇残基；

-OH是端羟基。

Description

用于制备三维图象的方法的粘合材料

本发明涉及制备三维硬拷贝图象的方法。

三维图象有时被称为“深度图象”，目前是由Eastman Kodak公司生产的，方法是用可辐射固化的单体粘合剂将专门制备并处理过的胶片基片层合到透明的塑料柱镜干版上。这种三维图象的例子可参见Taylor等的共同转让美国专利5,278,608。该粘合剂被凹槽辊涂布到处理过的相片或透明阳图片的有象面上，后者随后再层合到柱镜干版的光滑表面上。在光学调准(产生所需要的视觉效果)后，将复合物置于紫外线辐射源下“固化”或交联该粘合剂。这种方法在“Radcure Review”(2卷3期，1993年3月)中有较详细的讨论。虽然这种方法已被证实是十分有效的，但并不是没有不足的地方。Radcure Review的论文所引用的缺点包括UV固化设备的成本和复杂性；可辐射固化制剂和设备对人体健康造成的危害，它们包括皮肤反应和致敏的倾向、受紫外线可能的辐射和产生臭氧；以及柱镜干版必须能透过紫外线，这就限制了可用材料的数目。此外，迄今发现可辐射固化粘合剂只有中等的粘合强度，破坏主要出现在粘合剂/图象表面的界面上。理论上，粘合剂应该充分地交联以形成能耐高温的热固层。但实际上，现在的粘合剂甚至对中度的温度增加都特别敏感，在室温以上仅40℃便会失去高达80％的剥离强度。这个事实反应了固化过程的多变性，也表明粘合剂缺乏耐久性。

所以，本发明的一个目的是提供一种用粘合剂将柱镜干版固定到处理过的图象基片上的改进方法。

这个目的通过制备三维层合硬拷贝图象的方法来实现，该方法包括以下的步骤：

a)在基片上存储已处理过的图象；

b)提供置于已处理图象上的柱镜干版材料以完成三维图象；

c)在基片或干版的至少一个表面上敷上干的粘合剂以使基片固定到干版上，这种粘合剂的特征是一种高分子置的透明聚合物，当它润湿时从干态活化成粘合态，其结构如下：

其中，A是芳族二羧酸部分；

G是脂族或脂环族的二醇残基；

-OH是端羟基。

这种聚合物市售的有干的或分散于水中的两种形态。这些材料称为Eastman AQ聚合物，可由Eastman化学公司购得，在题为“EastmanAQ聚合物-性能和应用”的出版物^#GN-389 B(1990年5月)中有详细的讨论。已经发现，本发明的深度图象成分可以利用将可湿性粘合剂预涂到各个元件的任一表面而成功地层合。在本发明的另一个实施方案中，一种由两边涂以这种粘合剂的透明载体网状物组成的第三组分可以用来层合未涂布的元件。在另一个实施方案中，另一种方案是应用水性粘合剂体系“湿层合”未涂敷的载体，和现有的技术比较相象。

本发明的特点是提供了一种用较少量的、较便宜的、更可靠的机械构件和在较宽的环境条件下能产生较强的粘合力同时危害小、无毒且较便宜的粘合剂体系来制备深度图象层合物的方法。

本发明的优点包括用水作为载流体，取消了对辐射固化设备的需要。层合件通过水沿层合件开口边缘逸散以及扩散到处理图象的吸水层两种作用的结合而干燥。形成的粘合力是相当强而耐久的，这样，基片的破裂或图象层的剥离就成为主要的损坏形式。这种粘合强度在-5-60℃的温度范围内不会降低。

按本发明所述的方法制备深度图象的总的优点包括：

a)取消了在装配前进行的单体粘合剂涂布操作。载体或拟用的中间层都可在生产线外涂布粘合剂或在层合机上涂布粘合剂；

b)取消了单体粘合剂也就不需要昂贵的辐射固化设备以及相关的臭氧回收或消除设备；

c)取消了单体粘合剂使操作人员在整个生产操作期间免受较毒的化学品及其烟雾的侵害；

d)由于降低了对设备的要求及有可能在生产线外涂布粘合剂，有利于扩大大尺寸图象生产规模；

e)在室温和实际的极端温度下可以得到较高的粘合强度。典型的值列于表1中；以及

f)可以降低生产成本及有可能降低粘合剂的成本。目前粘合剂的价格为约$12.56 /kg或$0.75/m²层合件。Eastman化学公司的粘合剂AQ29D的价格为$7.49/kg干料或$0.05/m²层合件。

                         表1

                   深度图象层合的粘合强度

        辐射交联    涂布的柱    涂布的图    湿层合    涂布的

        比较例       镜干版      象基片               中间层

                      (图1)      (图2)       (图3)    (图4)剥离强度(N/cm)室温平均          0.42         7.28        1.58      6.25      5.30标准偏差      0.11         2.67        0.45      2.14      2.70破坏模式       A           D            D         D/E       D60C/0％RH平均          0.09         1.08        6.55      3.50标准偏差      0.01         0.33        1.67      1.21破坏模式       B            C           D         D32C/40％RH平均          0.37         9.51        4.71      7.04标准偏差      0.02         2.34        0.62      3.93破坏模式       A            D           D         B/D-5C平均          0.70         4.52        2.75      2.99标准偏差      0.04         2.25        2.60      2.31破坏模式       A            D           D         D剪切强度(N/cm²)60C/0％RH平均         36.1    63.1    79.2    66.7标准偏差      7.5     5.0     5.2     3.7破坏模式       C       C       C       C

破坏模式：

A：粘合剂/胶片界面

B：粘合剂/透镜界面

C：内聚力破坏

D：图象层剥离

E：ESTAR破坏

图1-4显示了制造三维层合硬拷贝图象的不同实例。

首先简述这几种方法，然后详细描述粘合剂的结构，最后将详细讨论这些方法。

首先参看图1，其中表示了已处理图象基片10，这个基片可以是带有通过照相的方法显出的图象的聚酯材料。图中也显示了聚酯材料制的柱镜干版13，在其顶部表面形成一系列小透镜。在这个配置中，粘合剂14预涂在柱镜干版13上，以使柱镜干版13固定到图象基片10上。粘合剂14被润湿(最好用水)后便从干态活化成粘合态，然后与图象基片10压合。

在图2所示的配置中，粘合剂14首先涂布到图象基片10上，柱镜干版13的底表面用辉光放电处理以提高粘合性，然后将粘合剂14润湿使图象基片10与柱镜干版13固定。在图3的配置中，粘合剂14实际上在润湿条件下既涂到柱镜干版13上也涂到图象基片10上，因而它已经被活化而进行层合。在图4的配置中，提供了一种在其顶表面和底表面分别有粘合剂涂层14A和14B的载体16。该载体是透明的，可例如由聚酯制成。将两个表面上的粘合剂润湿，将图象基片10和柱镜干版13与相应的粘合剂接触而完成层合。

按照本发明，当一种高分子量聚合物被润湿时(最好用水)可以从干态活化成粘合态。当然，这种粘合剂必须是透明的。已经确定，一种分散在水中的非晶聚酯是适合用于本发明的粘合剂。这种水可分散性在很大程度上归因于连于具有以下结构的聚合物链上的离子型取代基的存在：其中， A是芳族二羧酸基：

G是脂族或脂环族的二醇残基：

-OH是端羟基。

已经确定，Eastman化学公司的AQ聚合物具有上述的结构，并可与目前被用来制备深度图象的两种载体相粘合。柱镜干版13选用的材料是KODAR PETG，成象材料的产品系列包括Kodak的DURATRANS、DURAFLEX和DURACLEAR。

现在回到图1，粘合剂14可以预涂到柱镜干版13的光滑面，并就地干燥。粘合剂14是不粘手的，装配前不需要特殊的保护。通常的干粘合剂的厚度可在1-2μm的数量级，但是上限和下限值尚有待确定。如同任何涂布/粘合操作一样，清洁被涂表面以除去任何灰尘、指印、脱模剂等是必要的。用例如毒性较小且是干版的非溶剂的甲醇擦拭表面已表明对表面准备是合适的。涂布(并干燥)的粘合剂14只要在装配前用普通的室温水就可以“活化”。水的施用可以用喷雾法，也可以将整个透镜浸入水中，然后除去过量的水。数分钟后，载体应该合在一起，在此期间可进行光学调准。复合的制件然后通过一个夹辊层合机挤出过量的水和夹藏的空气，最后得到三维层合硬拷贝图象。虽然此时层合件已经充分粘合，可以进行处理而不会影响光学准直性，但是在最终使用前还应该在20℃(最低)和60％RH(最大)下至少干燥24小时。

回到图2，其中粘合剂14涂布到图象基片10的乳液层一侧。同样，1-2μm厚的干粘合剂14层是足够的，并且粘合剂溶液直接涂布(即在涂布的过程中进行)不影响图象或染色稳定性。在这种方法中，柱镜干版最好进行某些处理，以得到更亲水、表面能更低的界面，以使粘合强度提高。要做到这一点，火焰处理、离子注入和辉光以及等离子处理都是可行的方法。用约2KW、速度约5cm/秒的辉光放电处理已付诸实用。涂布有粘合剂的基片可以按上述方法活化，调准、层合和干燥步骤则完全相同。

本发明的另一种方法与用水再湿润干粘合剂14的方法相反，涉及用粘合剂14的水溶液或水分散体直接湿层合图象基片10和柱镜干版13。这种组合方式如图3所示。虽然表面处理不是必不可少的，但是如上所述，将柱镜干版13进行表面处理后最终层合件的粘合强度增大。粘合剂14可涂布于图象基片10或柱镜干版13的表面上，但优选涂布于小透镜版材料上。一旦涂布后，图象基片10和柱镜干版13应该立即组合在一起并进行光学调准。然后层合装配，并进行如前面详述的干燥。例如，Eastman化学公司的粘合剂AQ29D用水稀释至20％的固含量，以约7.5g/m²的量进行湿涂布，或涂布成厚约7μm的湿涂层。最终粘合剂14的量是无法确定的，因为过置的粘合剂在层合的过程中被挤出。这种方法的优点是不需要涂布设备或者预涂层。粘合剂14可以用注射器、吸液管、挤瓶或辊涂布。层合机挤出过量的粘合剂后得到最终的粘合剂厚度。所以粘合剂厚度是由粘合剂的浓度和粘度及辊隙压力来控制的。这种方法的缺点是层合过程中使用的是“胶水”而不是纯水。原料存料和设备清洗变得略复杂些。

另一种方法(如图4所示)使用附加的载体16来实现最终的层合。载体16是一种由两面预涂了可湿性粘合剂14的、薄的、透明的塑料(即聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)网构成的中间层。在一个类似的实施方案中，中间层仅由粘合剂干膜组成，而没有载于另外的载体上。这些方法的优点是这种中间层很容易在现有设备上制备，基片不需要用粘合剂涂布，层合过程可使用纯水，易于清洗。

本发明已参考其优选的实施方案进行了描述。并且描述了一种特殊类型的粘合剂。但是，其它类型的可湿性粘合剂也可以使用，它们包括基于糊精、明胶、植物胶和纤维素胶以及聚乙烯醇的制剂。

本发明虽然已参考某些优选的实施方案进行了详细的描述，但是应当理解，还可以在本发明的原则和范围内进行各种变动和改进。

部件表

10图象基片

13柱镜干版材料

14粘合剂

14A粘合剂涂层

14B粘合剂涂层

16载体

Claims (6)

1.一种制备三维层合硬拷贝图象的方法，该方法包括以下步骤：

a)在基片上存储已处理过的图象；

b)提供置于已处理图象上的柱镜干版材料以完成三维图象；

c)在基片或干版的至少一个表面上敷上干的粘合剂以使基片固定到干版上，这种粘合剂的特征是一种高分子量的透明聚合物，当它润湿时从干态活化成粘合态，其结构如下：其中，A是芳族二羧酸部分；

G是脂族或脂环族的二醇残基；

-OH是端羟基。

2.权利要求1所述的方法，其中将干粘合剂涂布到柱镜干版表面或基片表面上。

3.权利要求2所述的方法，其中柱镜干版由聚酯制成，当基片上涂布干粘合剂后，在将粘合剂固定于其上以前要将柱镜干版进行辉光放电处理。

4.权利要求1所述的方法，其中粘合剂同时涂布到柱镜干版和基片的表面上。

5.权利要求1所述的方法，还包括在载体的相对两面提供粘合剂，并润湿粘合剂以将它们同时敷于基片和柱镜干版的表面上。

6.权利要求1所述的方法，其中粘合剂以预流延并干燥制成的独立膜的形式使用，然后将其润湿并用于粘合基片和柱镜干版的表面。