Procedimiento para la fabricación de fotopolímeros holográficos sobre láminas de polímero.

Procedimiento continuo para la fabricación de láminas de fotopolímero en el que una lámina de soporte serecubre,

según el principio de bobina a bobina, con una formulación de fotopolímero que comprende

A) un componente de poliisocianato que contiene por lo menos un prepolímero de poliuretano terminado enNCO cuyos grupos NCO están unidos en esencia alifáticamente y que se basa en compuestoshidroxifuncionales con una funcionalidad OH de 1,6 a 2,05,

B) polioléteres reactivos con isocianato

C) acrilatos de uretano y/o metacrilatos de uretano con al menos una unidad estructural aromática y uníndice de refracción superior a 1,50 a 405 nm, que por sí mismos están libres de grupos NCO y grupos OH

D) estabilizadores de radicales

E) fotoiniciadores basados en combinaciones de sales de borato y uno o varios colorantes con bandas deabsorción que cubren al menos parcialmente el intervalo del espectro de 400 a 800 nm

F) dado el caso catalizadores

G) dado el caso coadyuvantes y aditivos.

Procedimiento para la fabricación de fotopolímeros holográficos sobre láminas de polímero La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de novedosos fotopolímeros basados en composiciones de poliuretano a base de prepolímeros que son adecuados para la fabricación de medios 5 holográficos, especialmente para la representación visual de imágenes.

Los fotopolímeros representan materiales que pueden exponerse mediante la superposición de dos fuentes de luz coherentes, formándose una estructura tridimensional en los fotopolímeros que puede escribirse en general por un cambio regional del índice de refracción en el material. Las estructuras de este tipo se llaman hologramas. También pueden describirse como elementos ópticos difractivos. A este respecto, las funciones ópticas que forma un holograma de este tipo dependen de la exposición especial.

Las formulaciones de polímero para la fabricación de medios holográficos se describieron, entre otros, en las solicitudes de patente no previamente publicadas EP 08017279.4, EP 08017277.8, EP 08017273.7, EP 08017275.2. En los documentos EP 08017277.8 y EP 08017273.7 se describen composiciones de poliuretano basadas en poliéter y basadas en prepolímero que en general son adecuadas para la fabricación de medios holográficos. En el documento EP 08017275.2 se describieron formulaciones de poliuretano con acrilatos especiales que son adecuadas para el grabado de hologramas. Además, en el documento EP 08017279.4 se describió por primera vez una construcción de lámina típica y la aplicación de distintas formulaciones de poliuretano como fotopolímero en el material compuesto de láminas.

La fabricación de aquellos medios holográficos como material compuesto de vidrio o láminas se realizó hasta ahora en el estado de la técnica en etapas individuales técnicas de procedimiento que no son adecuadas para una fabricación similar a producción en serie y adaptada a las necesidades.

Para la fabricación similar a producción en serie de aquellos materiales compuestos de láminas se usan unidades de recubrimiento de láminas que deben entenderse como proceso de bobina a bobina de funcionamiento en continuo. Por recubrimiento de láminas se entiende en general la aplicación de una sustancia líquida sobre un material de lámina en movimiento. Los procedimientos de recubrimiento se diferencian, entre otras cosas, según las propiedades de la capa que va a aplicarse (por ejemplo, viscosidad, tensión superficial, concentración de sólidos, etc.) , el espesor de capa objetivo que va a aplicarse o la velocidad de producción.

Las unidades de recubrimiento de láminas que van a usarse para la producción están normalmente constituidas por:

! Un desbobinado de bobinas que garantiza la introducción del material de soporte (sustrato de lámina) .

! Pretratamiento del material de recubrimiento: para el pretratamiento se usan unidades accesorias y recursos periféricos como, por ejemplo, equipos de disolución y unidades amasadoras, sistemas de pesada, distintos sistemas de bombeo, alimentaciones de sólidos automáticas, sistemas de medición del consumo, unidades de filtro, dispositivos de desgasificación y sistema de mezcla.

! Pretratamiento del material de soporte: como unidades de pretratamiento se usan en la industria de los recubrimientos sistemas de limpieza de bandas para la limpieza del material de soporte, unidades de ionización conocidas para el experto para la homogeneización de las cargas eléctricas que se encuentran sobre el material de soporte, tratamientos de plasma o corona. Además, se usan sistemas de control de bandas que están soportados por dispositivos como, por ejemplo, control de bordes de la banda y sistemas de almacenamiento de bandas.

! Sistema de aplicación para la aplicación de un material de recubrimiento: como sistemas de aplicación se usan en la industria de los recubrimientos diversos sistemas de aplicación con rasqueta y extensión, tolvas de recubrimiento y sistemas de aplicación con rodillo, como también para sistemas de aplicación de varias capas como, por ejemplo, procedimientos de cortina o en cascada.

Los dispositivos de recubrimiento que pueden usarse como, por ejemplo, recubridoras de cortina o en cascada o boquillas de ranura se han descrito en publicaciones anteriores, por ejemplo, (P. M. Schweizer, “Vordosierte Beschichtungsverfahren: Vorzüge und Anwendungen”, Coating, edición 12/1998, página 462 -465) : así, Schweizer describe procedimientos de recubrimiento previamente dosificados que ya se desarrollaron en los años cincuenta, entre otros, en la industria fotográfica. En estos procedimientos, la distribución de líquidos se realiza en dirección 50 transversal al material de soporte mediante una distribución de presión homogénea dentro de una boquilla. Estos procedimientos se usan para productos de una sola capa, como también para productos de varias capas (boquilla de ranura ≤ 3, procedimiento en cascada y de cortina > 10) . En el procedimiento de ranura y en cascada, la boquilla sólo está separada del material de soporte por un hueco muy estrecho. En el procedimiento de cortina, la boquilla se encuentra separada varios centímetros del material de soporte, de manera que la distribución de líquidos está sustancialmente desacoplada del proceso de recubrimiento.

Además, se usan todos los sistemas de aplicación con rodillo comunes que se diferencian en especial por la disposición, las realizaciones y el número de rodillos. A este respecto, el material de recubrimiento que va a aplicarse puede guardarse para la dosificación o en una cubeta o en el hueco entre dos rodillos dispuestos horizontalmente. En todos los casos, el número de revoluciones de los rodillos mojados, la naturaleza (reticulación, bruñido) de los rodillos, la viscosidad y la tensión superficial influyen en el espesor de capa que va a aplicarse, en relación con la velocidad del sustrato. Adicionalmente, a velocidades del sustrato crecientes se usan más rodillos que provocan otra extensión del material de recubrimiento mediante números de revoluciones diferentemente adaptados de los rodillos y una distancia de hueco definida entre dos rodillos. El último rodillo en el sistema está a una distancia muy pequeña del material de soporte y, por tanto, el material de recubrimiento se presiona contra el material de soporte o en contracorriente o en paralelo. El número de revoluciones del rodillo, distancia del hueco, velocidad del material de soporte y la viscosidad son factores decisivos en el ajuste de los espesores de capa húmeda deseados.

Un sistema de aplicación de 5 ó 6 rodillos lo describe, por ejemplo, la empresa Maschinenfabrik Max Kroenert GmbH & Co. KG (M. Schmalz, N. Hansen, W. Neumann, “5-o 6-Walzen Beschichtungsverfahren”, Coating, edición 10/2006, página 410-413) . Los autores comparan en esta publicación las ventajas y desventajas de un sistema de aplicación de 5 rodillos con respecto a 6 rodillos mediante un recubrimiento de silicona sin disolvente con siliconas térmicamente curables o curables por UV.

! Unidades secadoras: Para el secado del material de recubrimiento sobre el material de soporte se usan, entre otras, secadoras de aire caliente con aire previamente acondicionado térmicamente, fuentes de radiación de IR o aparatos de UV. Para el tratamiento posterior de los materiales de soporte recubiertos se usan rodillos de enfriamiento, rodillos expansores, unidades contrapegadoras, rodillos de calandrado, dispositivo de corte (como, por ejemplo, cortadora de bordes) . Adicionalmente, los procesos mencionados también pueden usarse para sistemas que contienen disolvente y, por tanto, se equipan como una unidad a prueba de explosiones.

! Dispositivo de bobinado para bobinar el producto recubierto o lámina de soporte.

! Las etapas de proceso mencionadas se complementan adicionalmente en la industria de los recubrimientos con sistemas para el aseguramiento de la calidad como, por ejemplo, mediciones del espesor de capa, sistemas de control superficial óptico, mediciones de la concentración de humedad del aire o de disolvente y mediciones de la humead residual de los productos.

Era objetivo de la presente invención pues proporcionar un procedimiento a escala industrial con el que pudieran producirse en forma de fabricación continua láminas de fotopolímero holográficas a partir de formulaciones de poliuretano basadas en prepolímero. A este respecto, el producto será un material compuesto de láminas de lámina de colada, fotopolímero y una lámina de cubrición.

Este objetivo se alcanzó mediante la combinación especial de distintas etapas de proceso en las que se usan bombas de dosificación forzada... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento continuo para la fabricación de láminas de fotopolímero en el que una lámina de soporte se recubre, según el principio de bobina a bobina, con una formulación de fotopolímero que comprende A) un componente de poliisocianato que contiene por lo menos un prepolímero de poliuretano terminado en NCO cuyos grupos NCO están unidos en esencia alifáticamente y que se basa en compuestos hidroxifuncionales con una funcionalidad OH de 1, 6 a 2, 05,

B) polioléteres reactivos con isocianato C) acrilatos de uretano y/o metacrilatos de uretano con al menos una unidad estructural aromática y un índice de refracción superior a 1, 50 a 405 nm, que por sí mismos están libres de grupos NCO y grupos OH

D) estabilizadores de radicales E) fotoiniciadores basados en combinaciones de sales de borato y uno o varios colorantes con bandas de absorción que cubren al menos parcialmente el intervalo del espectro de 400 a 800 nm

F) dado el caso catalizadores G) dado el caso coadyuvantes y aditivos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en A) se usan como prepolímeros uretanos o alofanatos de compuestos alifáticos con funcionalidad isocianato y compuestos oligoméricos o poliméricos reactivos con isocianato, presentando los prepolímeros masas molares numéricas medias de 200 a 10000 g/mol y funcionalidades NCO de 1, 9 a 5, 0.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en B) se usan polioléteres difuncionales basados en óxido de propileno y óxido de etileno con una proporción de óxido de etileno inferior al 10 por ciento en peso referido a la masa total del poliéter de base, y una masa molar numérica media entre 2000 y 4200 g/mol.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en C) se usan como acrilatos de uretano productos de adición de triisocianatos aromáticos o trímeros de diisocianatos aromáticos con acrilato de hidroxietilo, acrilato de hidroxipropilo, acrilato de 4-hidroxibutilo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en el mismo se recorren las siguientes etapas de proceso:

I. Transporte y dosificación, por una parte, del componente A) dado el caso mezclado con uno o varios de los componentes E) , F) y G) , así como, por otra parte, separado del mismo, del componente B) , dado el caso mezclado con uno o varios de los componentes C) , D) , E) , F) y G)

II. Desgasificación de las corrientes transportadas, dosificadas y dado el caso previamente mezcladas según I)

III. Filtración de la mezcla obtenida según II)

IV. Homogeneización de la mezcla obtenida según III)

V. Desbobinado y pretratamiento del material de soporte

VI. Recubrimiento del material de soporte con la mezcla obtenida según la etapa IV)

VII. Secado de la película recubierta según VI)

VIII. Contrapegado de la película recubierta obtenida según VII)

IX. Bobinado de la película contrapegada obtenida según VIII)

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque la dosificación de las sustancias de partida en la etapa I) se realiza mediante bombas de engranajes o de husillo excéntrico, la desgasificación de las sustancias de partida en II) desgasificadores centrífugos, para la filtración en III) filtros de placas, la mezcla de los componentes individuales en IV) mediante mezcladoras estáticas, como unidad de recubrimiento en VI) una boquilla de ranura y el material recubierto en VII) se seca mediante secadoras de aire.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque como lámina de soporte se usa policarbonato (PC) , poli (tereftalato de etileno) (PET) , poli (tereftalato de butileno) , polietileno, polipropileno, acetato de celulosa, hidrato de celulosa, nitrato de celulosa, polímeros de cicloolefina, poliestireno, poliepóxidos, polisulfona, triacetato de celulosa (CTA) , poliamida, poli (metacrilato de metilo) , poli (cloruro de vinilo) ,

polivinilbutiral o polidiciclopentadieno o sus mezclas.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la lámina de soporte es ópticamente clara y presenta una turbidez medida como valor de turbidez (“Haze”) inferior al 3, 5 %.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la lámina de soporte presenta un retardo óptico medio inferior a 1000 nm.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la lámina de soporte presenta un espesor de 5 a 2000 μm.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 10, caracterizado porque para el contrapegado se usan láminas de PE o PET de un espesor de 20 a 60 μm.

12. Láminas de fotopolímero adecuadas para el grabado de hologramas visuales que pueden obtenerse según un 15 procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11.

13. Uso de láminas de fotopolímero según la reivindicación 7 como elementos ópticos, imágenes o para la representación o proyección de imágenes.