【発明の詳細な説明】
曇りのないイメージ保護層
発明の分野
本発明は基材上のイメージに用いる光学的に曇りのない層に関する。
発明の背景
エレクトログラフィックプロセス、インクジェットプロセスなどによって作り
出された電子的グラフィックスが急速にイメージ形成のための好ましい方法とな
ってきた。ミネソタ州、セントポールのミネソタ・マイニング・アンド・マニュ
ファクチャリング・カンパニー(「3M社」)から市販されているScotchprlnt
Electronic Graphics Systems(商標)は静電プロセスを利用してイメージを形
成し、そして耐久性のある基材にそのイメージを転写する。このプロセスは米国
特許第5,114,520号(ワングら)に記載されている。
耐久性のある基材上に形成されたイメージには摩耗と紫外光からの保護が必要
である。主面上に光学的に曇りのない透明な感圧接着剤によって接着された光学
的に曇りのない透明な耐久性のあるフィルムからなる光学的に曇りのない透明な
オーバーラミネートが、耐久性のある基材上のイメージの上で好ましく用いられ
ている。市販されている曇りのない透明なオーバーラミネートにはミネソタ州セ
ントポールのスリーエム社のコマーシャルグラフィ
ックス部門が販売している製品番号8910、8911、8912、8913、
8920、8930、と8931のフィルムがある。これらの中では8913と
8930が光学的に曇りがない。曇りのない透明なオーバーラミネートのいくつ
かは、感圧接着剤で覆われたビニルまたはポリエステルフィルムを含有し、この
接着剤は使用時までペーパーあるいはポリエステルライナーで保護されている。
他の曇りのない透明なオーバーラミネートは、ホットメルト接着剤で覆われたビ
ニルあるいはポリエステルフィルムと、ブロッキングを防ぐためのスクリムライ
ナーを含有している。
加工業者によっては、曇りのない透明なオーバーラミネートを使用しない場合
、スリーエム社のコマーシャルグラフィックス部門製の製品番号3920、89
20、9720、66201および2120のようなビニール/アクリル材料の
曇りのない保護コートを耐久性のあるイメージ付基材を保護するために使用して
いる。しかし、このように固体平面へ液体を塗布する場合、気候、状況および職
人による不一致が生じる。
当該分野で知られている光学的に曇りのない透明なオーバーラミネートは大フ
ォーマットのグラフィックスへの使用条件に大変適したものであるがビニールベ
ースの光学的に曇りのない透明なオーバーラミネートフィルムを達成することは
極めて困難である。
発明の大要
電子グラフィックスの分野では、当業者に知られている他の曇りのない層に比
較して、廉価で、耐久性のある、光学的に曇りのない透明な層が、基材の主面上
に形成された、イメージを保護す
るために必要である。これは、基材が有孔フィルムであり、イメージの付いてい
ない表面から穴を通して見るような場合に特にそうである。
本発明の1つの局面は、本発明の層が許容範囲の光学的透明度を持つことので
きるような好ましい表面特性を持つ重合体のリリースライナー上に形成される、
廉価で耐久性のある、光学的に曇りのない透明な層である。
イメージ付基材を覆い保護する層は塩化ビニル樹脂、任意のアクリル樹脂、任
意の可塑剤、および任意の安定剤を含有する組成物からなり、ここで組成物は約
0.05mm(0.002in.)から約0.12mm(0.005in)までの層厚を持っ
ている、重合体のリリースライナー上に形成されている。
もう1つの本発明の局面は、耐久性のある基材上におかれたイメージ上に、廉
価で耐久性のある、光学的に曇りのない透明な層を形成する方法である。層の形
成方法は、層厚が約0.05mm(0.002in.)から約0.127mm(0.005in.
)の範囲の第一の重合体のリリースライナー上にオルガノゾルから、2つの主面
を持つ、光学的に曇りのない透明な層を形成するステップと、感圧接着剤の領域
を第二のリリースライナーに任意に接着するステップと、光学的に曇りのない透
明な層の露出した面に感圧接着剤の領域を任意にラミネートするステップと、そ
して第一の重合体のリリースライナーを任意に除去するステップとを含有する。
本発明のもう1つの局面は、耐久性のある、イメージ付基材をカバーしている
廉価で、耐久性のある、光学的に曇りのない透明な層の複合体である。複合体は
、耐久性のある、イメージ付基材
をカバーしている光学的に曇りのない透明な層を含有するが、光学的に曇りのな
い透明な層は先に明らかににした通りである。
本発明の特徴は熱加工性組成物から重合体リリース層上に耐久性のある、光学
的に曇りのない透明な層を形成することであり、ここで重合体リリース層の表面
物性が本発明の層の光学的透明度を決定する。
もう1つの本発明の特徴は第二のリリース層から耐久性のある、イメージ付基
材へと、耐久性のある、光学的に曇りのない、透明層を転写することである。
本発明の利点はリリース層からイメージ付基材まで光学的に曇りのない透明な
層を転写できることである。
本発明のもう1つの利点は、耐久性のある、光学的に曇りのない透明な層が安
定性と摩耗や紫外光による劣化からの保護とを提供できることである。
したがって、本発明はまた、重合体リリースライナー上に本発明の層を形成す
るステップと、本発明の層をイメージ付基材にラミネートするステップとを含有
する、イメージ付基材を保護する方法をも含有する。
本発明の実施例を下記の図面に関連して記述する。
図面の簡単な説明
図1は、重合体リリース層上に製造された本発明の耐久性のある、光学的に曇
りのない透明な層の横断面図を示す。
図2は、本発明のプロセスのラミネーションステップ中の、本発明の耐久性の
ある、光学的に曇りのない透明な層の横断面図を
示す。
図3は、イメージ付基材と組み合わせた本発明の耐久性のある、光学的に曇り
のない透明な層の横断面図を示す。
図4は、本発明の他の実施例による、イメージ付基材と組み合わせた本発明の
耐久性のある、光学的に曇りのない透明な層の横断面図を示す。
発明の実施例
図1に層12の光学的透明度特性の形成に役立つ、滑らかな表面物性を持つ重
合体のリリースライナー14上に熱的に加工できるオルガノゾル組成物製の、耐
久性のある、光学的に曇りのない透明な層12が置かれた製品複合体10を示す
。
ライナー14は、アトランタ州ジョージアのTechnical Association for the
Pulp and Paper Industry(TAPPI)によって出版されているシェフィールド テ
スト方法、TAPPIテストT538om-88に従って測定された表面粗度が約1から約
10シェフィールドである、重合体リリースライナー材料から作ることができる
。ライナー14の選択に際しては、層12と接触しているライナー14の表面の
性質が、耐久性のあるイメージ付基材上の層12の外表面の外見を決定すること
を認識していなくてはならない。リリースライナーの非限定例としては、シリコ
ン塗布ポリエステル、尿素アルキド塗布ポリエステルなどがあげられる。特にリ
リースライナー14として好ましいのは、0.07mmのポリエステルフィルム上
に0.005mmの厚みでポリウレアアルキド配合物を塗布した、ウレアアルキド
塗布ポリエステルである。
リリースライナー14は約100から約150の、好ましくは約120から約
140の光沢度を持つことができる。光沢度はASTMスタンダードNO.D523などの
当業者に知られている公表された技法を用いて、ガードナー60°光沢度計によ
って測られる。
耐久性のある、光学的に曇りのない透明な層12は塩化ビニル、任意の追加の
熱加工性樹指、任意の可塑剤、および任意の安定剤を含有しており、ここで層1
2の光学的透明度特性の形成に関して責任があるライナー14の表面に有害とな
らないように、熱加工するに十分な溶融温度を持つオルガノゾルから、層12を
重合体リリースライナー14上に形成することができる。
塩化ビニルは、世界中で多くの供給源から市販されている産業化学物質である
。好ましくは、本発明で有用な塩化ビニルはオハイオ州、クリーブランドのB・
F・グッドリッチ化学会社から市販されているGeon塩化ビニル樹脂を含有する塩
化ビニル樹脂である。
層12の形成において任意に使用されるもう一つの樹脂として、アクリル樹脂
が世界中で多くの供給源から市販されている産業化学物質として容易に利用可能
である。望ましくは、層12で有用なアクリル樹脂は、約75,000から約1
25,000の数平均分子量を持つ。好ましくは、本発明で有用なアクリル樹脂
はデラウェア州ウィルミントンのICIResinsから市販されている分子量約10
0,000のElavaciteアクリル樹脂である。
層12用の組成物は層12の形成と、耐久性のある、イメージ付基材へのその
転写に役立つ可塑剤を任意に含有する。可塑剤の非限定的例としては1,4ブチ
レングリコール;アジピン酸;ブ
チルオクチルフタラート;炭化水素樹指;ジ(2−エチルヘキシル)アゼラート
;ジブチルアゼラート;ジヘキシルアゼラートなどがあげられる。
特に可塑剤として層12の組成物中に加えることが好ましいのは、ペンシルバ
ニア州、フィラデルフィアのATOChemから市販されているVikoflex 7170可
塑剤である。
層12のための組成物は層12の形成に役立ち、紫外抵抗を提供し、耐久性の
ある、イメージ付基材への転写を助ける安定剤を任意に含有する。安定剤の非限
定的の例にはインディアナ州、ハモンドのHal-stab社から市販されている、商標
Hal-Lub,Hal-Base,Hal-Carb,Hal-Stabのヒンダードアミン光安定剤、コネチ
カット州、グリニッジのウィトコから市販されている商標Nuostabe V1923の紫外
線安定剤、ミネソタ州セントポールのスリーエムの社から市販されている商標Co
sorbの紫外線安定剤およびノースキャロライナ州、グリーンズボロのCiba-Gelgy
社から市販されている商標TinuvinのHAL安定剤があげられる。とりわけ層12の
組成物に添加した場合安定剤として好ましいのは、Ciba-Geigy社のTinuvin1130
およびTinuvin292HAL安定剤またはNuostabe V1923安定剤である。
層12は塩化ビニルが約40から約60重量パーセント、アクリル樹脂が約1
0から約30重量パーセント、可塑剤が約0から約33重量パーセント、そして
安定剤が約0から約10重量パーセントである組成を持つことができる。
望ましくは層12は塩化ビニルが約45から約55重量パーセント、アクリル
樹脂が約15から約30重量パーセント、可塑剤
が約0から約20重量パーセント、そして安定剤が約0から約8重量パーセント
である組成を持つことができる。
好ましくは層12は塩化ビニルが約47から約60重量パーセント、アクリル
樹脂が約16から約27重量パーセント、可塑剤が約10から約20重量パーセ
ント、そして安定剤が約2から約6重量パーセントである組成を持つことができ
る。
層12のための組成物はケトンや芳香族化合物などの溶剤中に成分を溶かすこ
とによって調製することができ、好ましい溶剤としてはジ−イソブチルケトン、
ミネラルスピリット、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンおよびトル
エンなどを上げることができ、より好ましいのはこのような溶剤を当量混合した
ものである。層12は乾燥層厚が約0.04mm(0.0015in)から約0.O
0mm(0.0030in)となるように、約0.70から約1.10gの範囲の乾塗
布量でライナー14上にナイフあるいはグラビア印刷により塗布される。好まし
くはライナー14は約0.5mm(0.002in.)から約1mmの層厚を持ち、そし
て層12は約0.5mm(0.002in.)から約1mmの層厚を持つ。
塗布の後、層12をライナー14上で約90℃から約120℃の温度において
約2分間乾燥して溶剤を除去し、ついで175℃ Cから205℃で30秒から
60秒間オーブン中で溶融 する。複合体10はついで使用時まで保存すること
ができるが、好ましくは感圧接着剤(PSA)の領域とPSA領域を保護する第二のリ
リースライナーを持つラミネーションの一部として保存される。
図2に(第二のリリースライナー18によって保護された)PSA
領域16を層12の重合体リリースライナー14は反対側の主面にラミネートす
ることによって形成した積層複合体20を示す。
領域16とライナー18は当業者によく知られている技法に従い積層に先立ち
別のステップで結合されている。
領域16は少なくとも層12の光学的透明度特性と同等の、好ましくはより優
れた光学的透明度特性を持つ、従来のいかなる感圧接着剤であってもよい。この
ような接着剤の非限定的例にはポリアクリレート、ポリビニルエーテル、天然ゴ
ム、シリコーン、ゴム、スチレンブタジエン、cis‐ポリブタジエン、スチレン
‐イソプレンブロック共重合体があげられる。好ましくは、本発明で使用される
接着剤としては約50/50から約90/10の範囲、好ましくは約75/25の
重量パーセント比率を持ち1100‐1500のセンチポイズの粘度を持つビニ
ル/アクリルブレンドなどがある。
領域16は約0.013mmから約0.05mm、好ましくは約0.015から約0.
03mmの積層層厚を持つことができる。
リリースライナー18は当業者に知られているリリースライナー材料から作る
ことができる。好ましくはこのリリースライナー材料18はTAPPIテストT53
8om-88に従って測定された表面粗度が約5から約40シェフィールドである。
ライナー18に何を選択するかは、保管中、使用前の層12とPSA領域16の外
見に影響を及ぼすであろうが、これは本発明の層に対する消費者の好みの材料で
ある。リリースライナーの非限定的例にはシリコーン塗布ポリエステル、シリコ
ーン塗布ペーパー、尿素アルキド塗布ポリエステル、尿素アルキド塗布ペーパー
などがある。リリ
ースライナー18としてとりわけ好ましいのは、イリノイ州、シカゴのRexamRel
easeから市販されている、0.005mmの厚みのシリコンコーティングが0.07
mmのポリエステルフィルム上に設けられている、シリコン塗布ポリエステルであ
る。
リリースライナー18は約80から約130の、好ましくは約100から約1
30の範囲の光沢度を持つ。光沢度はASTMスタンダードNo.D523のような当業者
に知られている公表された技術を使ってガードナー60°光沢度計によって測ら
れる。
PSA領域16を層12に積層した後、保存と使用に先立ち、第一の重合体リリ
ースライナー14を取り除く。
図3はその主面上に接着されたPSA領域16を持つ層12を含有する最終複合
体30の断面図を示すが、ここでPSA領域16はイメージ24をその主面上に持
つ基材22とも接着されている。
層12とPSA領域16は基材22を包まずに基材22の主面と接触している。
好ましくは、基材22は1つの主面上にイメージ24を、反対側の主面上に接
着剤の領域24(図示せず)を持っている。層12は感圧接着剤の領域24をカ
バーするには不適当である。
イメージ24はどのような従来のプロセスで形成されてもよい。非限定的例に
はエレクトログラフィックプロセス、電子写真プロセス、静電プロセス、インク
ジェット印刷プロセスなどがあげられる。Scotchprint8601転写紙(商標)(
ミネソタ州、セントポールのスリーエム社、)が使用される場合、フィルムを通
した透明度を保つために、さらに表面処理プロセスを行うことが好ましい。この
プロセスは同時係属の米国特許出願番号第08/
577,417号に記載されており、その開示はここに参照として含められてい
る。
イメージ24は、すべて当業者に公知であるトナー、インキ、あるいはペイン
トなどからの染料、色素、あるいは両方を組み合わせて含有することができる。
好ましくは、イメージ24は少なくとも約100℃、好ましくは少なくとも約
105℃の処理温度に耐えることができる組成物を含有する。このフィルム面は
たいていのインキ、色素、トナー、染料およびペイントを受け入れることができ
る。
基材22はイメージグラフィックスの当業者に知られているどのような透明な
基材でもあってもよい。非限定的例としては透明なガラス、透明なアクリルのシ
ートおよび透明なポリカーボネートシートがあげられる。
層12とPSA領域16は複合体20上のライナー18からイメージ24と基材
22へと、PSA領域16を基材22に接着するに十分な範囲の圧力、好ましくは
約1kgから約5kg、を加えることによって、転写される。
層12とPSA領域16はイメージ24と基材22に接着したときに、合わせた
厚みが約0.05mm(0.002in.)から約0.13mmであってよい。
好ましくは、厚みは約0.10mmから約0.13mmである。
層12とPSA領域16がイメージ24と基材22に塗布された後、ライナー1
8は除去され、巻き取られて後の使用のためにリサイクルされることができる。
従来、耐久性のあるイメージ付基材の形成で使われた機械類が
基材22へ層12を感圧転写するために使用することができる。機械類の非限定
的例としてはスリーエム社性のScotchprint 9540(商標)や9542ブラ
ンドなどのラミネーターをあげることができる。
図4は本発明のもう一つの実施例を示しており、ここでイメージ26はPSA領
域16の接着に先立って複合体10の層12上に置かれており、ついで転写層1
2とPSA領域16を、層12とPSA領域16の間にイメージ26を持ったまま、基
材22(図4で見られる第二のイメージ24の有無にかかわらず)に接着し、最
終複合体30を形成する。この実施例においては、Scotchprint Electronic Ima
gingシステム(商標)などの静電イメージ転写プロセスや、No.8601イメー
ジ転写紙のような静電イメージペーパー、共にスリーエム社から市販されている
、を使用し、ペーパーから層12上へ4色トナーイメージを置き、その後PSA領
域16を接着し、ライナー14をはがして層12上にイメージ26を残し、所望
の耐久性のあるフィルムへとラミネーション転写が行われる。
発明の有用性
層12の使用によりイメージ24、イメージ26、あるいは両方および基材2
2に摩耗と紫外光に対する保護が提供される。
イメージ24がすり減るまでの本発明の層12の摩耗性は、使用した基材の種
類によるが、ニューヨーク州、トノワンダのTaber Industries社から市販されて
いるCS-10摩耗車輪によると約500から約2000サイクル、好ましくは約
500から約100
0サイクルの範囲である。
層12はイメージの外観に影響を与えることなくイメージ24と基材22に対
して保護を提供する。層18は目視により光学的に曇りがなく透明である。好ま
しくは、光学的透明度とは自分の目とビジョンチャートの間にフィルムを置いた
場合と、置かなかった場合に標準ビジョンテストで測定され視覚が受容できるも
のである。
本発明はさらに下記の実施例において具体的に記述される。
実施例
実施例1:曇りのない保護層の製造
0.07mmのポリエステルフィルム上に0.005mmの厚みのポリウレアアルキ
ド配合物を持つ、尿素重合体コーティング付ウレアアルキド被覆ボリエステル上
に下記の成分から、曇りのない保護層を形成した。
46.7重量パーセントのGeon 178ビニル樹脂(オハイオ州クリーブランドの
B.F.グッドリッチ製);17.9重量パーセントのElvaciteアクリル樹脂(デラ
ウェア州ウィルミントンのICIResins製);17.2重量パーセントのVikofle
x 7170可塑剤(ペンシルバニア州、フィラデルフィアのATOChem製);2.3重
量パーセントのTinuvin 292HAL安定剤(ノースキャロライナ州、グリーン
ズボロのCiba‐Geigy製);2.3重量パーセントのNuostabe V1923安定剤(
コネティカット州、グリニッジのウィトコ製)および13.6重量パーセントの
2部
のジ−イソブチルケトンと1部のミネラルスピリットからなる溶剤系。
ライナー上にナイフで湿層厚0.127mmの層を塗布し、2分間120℃の温
度で乾燥させて溶剤を除去し、ついで175℃で45秒間オーブンで溶融して乾
燥層厚を約0.05mmとした。
実施例2接着剤ラミネートの製造
接着剤を次の成分から調製した:
VYHH(コネティカット州、ダンバリーのユニオン・カーバイド製)69部
Acryloid B8 2(ペンシルバニア州、フィラデルフィアのローム・アンド・ハス
製)17部
Paraplex G6 2(イリノイ州、ベッドフォードパークのC.P.ホール製)14部
これらの成分を等量のキシロール、メチルエチルケトンおよびメチルイソブチ
ルケトンを含有する溶剤混合中に溶解し、最終溶液粘度を1100−1600セ
ンチポイズとした。溶液の領域を0.07mmのポリエステルフィルム上に0.00
5mmの厚みのシリコンコーティングを持っているシリコン塗布ポリエステルリリ
ースライナー(イリノイ州、シカゴのRexam リリース)上に0.076mmの湿層
厚でナイフにより塗布し、120℃で2分間乾燥させて乾燥層厚を0.0025m
mとした。
実施例3ラミネート
実施例1で得たライナー上の層を実施例2で得た接着剤領域に
接触させ、約2.3kg/cm2の圧力を用いて、図2に示すラミネートを製造した。
実施例の記載に続き、請求の範囲を記す。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF
,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I
S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR
,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,
MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S
D,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT
,UA,UG,US,UZ,VN