CN104143346B - 具有防光晕层的全息记录介质和其制备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种层状结构(100,200,300),其具有基底层(104)和至少一个结合了载体箔(102)和位于其上的记录层(101)的复合材料,其中所述层状结构(100,200,300)包括可从结合了载体箔(102)和记录层(101)的复合材料上移除的黑层(103),其特征在于所述记录层(101)是由包含多异氰酸酯组分、异氰酸酯反应性组分、至少一种写入单体和至少一种光引发剂的光敏聚合物组合物形成的光敏聚合物。本发明进一步提供了制备这种层状结构(100,200,300)的方法。

Description

具有防光晕层的全息记录介质和其制备
本发明涉及具有基底层和至少一种结合了载体箔和位于其上的记录层的复合材料的层状结构(set-up),其中所述层状结构包括可从结合了载体箔和记录层的复合材料上移除的黑层,还涉及制备这种层状结构的方法。
体积相全息图,或简称体积全息图是全息光学元件(HOE),其可以具有多种多样的图像产生和光转向功能。它们通过在全息过程中曝光合适的记录介质制造。一种具体的HOE类型是透射全息图,其相位光栅在透射中衍射合适方向的入射光和光谱颜色,因此可以由其制造全息漫射器、透镜等。这些例如用作背投显示器的屏幕,平面光波导中的耦合接入或耦合接出元件,或用作自动立体显示器中的方向选择性光转向元件。透射全息图使得可能获得扩展功能的光学元件,其同时又是紧凑的/薄的、重量轻的并且操控灵活。
制备透射全息图的方法和装置是已知的。US2012/0038959显示了一种干涉结构,其中激光光束被分成了物体光束和参考光束,它们通过合适的光学组件在记录介质处形成干涉。通过干涉产生的强度调制在记录介质的体积中产生了相应的相位调制。待要全息图像化的物体例如是一个扩散器,其中激光束被散射并且作为物体波打在记录介质上。在其它待全息图像化的物体的情况下并且取决于全息图的期望的几何函数(重建角度和发射特性)和取决于期望的重建颜色光谱,必须改造装置。单光束结构是一种改进的装置。当物体是待制造其拷贝的主全息图时,通常使用这种装置。US2006/0176533描述了通过单光束结构由原版复制HOE的方法。将原版和记录介质接触。由透射全息图组成的原版产生物体波,因此未衍射的透射激光干涉衍射的光,由此在记录介质中产生主透射图的拷贝。
用于进一步拷贝的原版或用作转移全息图的介质的记录介质必须满足的原则上的要求由文献[“Practical Holography”, Graham Saxby著, IOP Publishing (2003),ISBN 0 7503 0912 1]已知。它们源于高全息光学质量要求。
术语转移全息图在这里和以下是指由一个或多个主全息图制造的全息图拷贝。
定义为箔或作为图层的片状记录材料的主要要求如下:
• 高光学质量,低散射,在全息曝光期间理想地自显影,理想地无需湿-化学或热方法的简单再加工,良好的长期稳定性,良好的环境稳定性,与产品集成步骤的兼容性,
• 以下是全息参数的进一步的要求,例如光谱敏感性,在光化学或光物理方法中的线性度,折射率调制的量级,全息图的光谱宽度,横向分辨率,低过曝倾向,和其能够重现规定的角和光谱颜色的可能性。
定义为层状复合材料的记录介质的主要要求如下:
• 在全息曝光期间机械稳定,即非振荡。一个常见的问题是在主全息图中的黑点,其可以从各个视角看到。它们已知对于透射全息图是由介质振荡出全息平面引起的,所述介质振荡出全息平面是曝光期间层状系统部分的稳定性不足(“摆动(flapping)”)的结果。
• 光学透明基材,其保留了波前。双折射的或具有厚度波动的基板的一个熟悉的问题是在转移全息图的平面中可见的黑点。双折射可以局部地改变激光束的规定偏振(所谓的s-s偏振),因此制造了偏振调制以及产生全息图的强度调制。光强度相应地不足以构建全息光栅,其对比度减弱。
• 避免回射。一些全息膜具有所谓的防光晕整理,例如以防光晕层的形式。这是另外的箔或层,其充当了光吸收剂或防反射层并且或并入记录层与反向侧背层之间或直接施加到反向侧。反向侧是指当透射全息图曝光时离激光远的一侧。其在这些位置的功能是防止散射和镜面光反射被基材(箔或板)反射回记录层中,产生不希望的另外的全息图,称为鬼全息图(ghost hologram)。反向层的反射也可以在亮的全息区域周围产生光晕。本领域技术人员也已知在记录层和防光晕层之间或在反向侧基板和防光晕层之间任何种类的边界层不均匀性或空气夹杂物均会导致全息图中的牛顿环或条纹。结果导致防光晕层必须用其相邻的前层终结晕红(terminate flush)。为了全息图能够可用,防光晕层必须绝对满足的另外一个要求是在全息曝光和任何随后的显影/定影步骤之后防光晕层可以被完全移除的可能性。
工业实践中的透射全息图优选利用可以呈箔复合材料形式并且因此可以用于大规模生产方法,例如卷到卷加工,的全息记录材料。它们包括卤化银乳液、硬重铬酸盐明胶和光敏聚合物。光敏聚合物被认为是特别优选的,因为它们被证明具有更好的存储稳定性,并且不象重铬酸盐和卤化银,其不需要湿-化学加工步骤,所述湿-化学加工步骤在这些材料的情况下用于显影和定影。湿化学是全息图制备中的额外加工步骤,并且通常由于材料溶胀和随后收缩的结果而降低全息图的质量。光敏聚合物已经研发了近数十年。参考例如以下文献:US4,942,112、US5,759,721、EP1510862、EP1231511、EP211615、WO2003/036389A和US2002/142227。现有技术包括可用于制备体积全息图的自显影的光敏聚合物膜,例如如在WO2010/037515中的。
现有技术公开了体积全息术中的防光晕层。US5,985,490描述了具有防光晕系统的反射全息图原版和其制备方法。介质包括,紧挨原版的,中性密度滤镜,其联合抗反射图层执行其功能。防光晕系统的载体是0.5-1.5mm厚的一片玻璃。与记录层的接触变为通过弹性聚合物层,其充当张力吸收体和化学屏障,并且也通过一种接触液体,其造成折射率的改变。如果该防光晕系统用于制备透射全息图,那么其将必须能够从全息图分离。中性密度玻璃和抗反射涂层是高价和昂贵的,并且因此应当重复使用。薄玻璃是易碎的并且描述的表面是易划伤的,这使得难以研发用于分离和结合全息图和防光晕系统的工业方法。此外,用于折射率改变的液体材料要求另外的加工步骤,这增加了制备全息图装置的复杂性。此外,用于折射率改变的液体通常要求在全息曝光开始之前长的延迟时间,因为移动液体会使得干涉光栅在全息曝光期间不稳定。该用途因此不适用于商业上可行的记录方法。
因此,本发明致力于解决的问题是提供一种开始所指类型的层状结构,其中更好地符合上述要求并且其中在曝光中非常充分地避免了可能导致记录层缺陷的破坏性反射。
该问题通过开始所指类型的层状结构得到解决,其中记录层是由包含多异氰酸酯组分、异氰酸酯反应性组分、至少一种写入单体和至少一种光引发剂的光敏聚合物组合物形成的光敏聚合物。
优选地,在根据本发明的层状结构中,记录层适于在其中形成全息层,和/或已经在记录层中形成了至少一个全息图,其中全息图特别是体积全息图,最优选是透射体积全息图。
可以进一步优选黑层在基底层的一侧上且结合了载体箔和记录层的复合材料在基底层的另一侧上,记录层面向基底层,其中这些层特别是以以下顺序直接彼此叠置:黑层,基底层,记录层和载体箔。
在一个可能的可供选择的层状结构中,黑层在载体箔的背对基底层的面上且记录层在载体箔的面对基底层的面上,其中这些层特别是以以下顺序直接彼此叠置:基底层,记录层,载体箔和黒层。
在一个可能的另外可供选择的根据本发明的层状结构的实施方案中,黑层在记录层的背对基底层的面上且载体箔在记录层的面对基底层的面上,其中这些层特别是以以下顺序直接彼此叠置:基底层,载体箔,记录层和黑层。
在根据本发明的层状结构的一个优选的实施方案中,基底层是透明的并且特别地选自玻璃和热塑性塑料,其具有>80%,优选>89%的ASTM E 1348 D65/10°半球状透射,和<0.5%,优选<0.1%的ASTM D 1003雾度。
进一步优选记录层选自体积全息记录材料。这例如是光敏聚合物,更优选由包含多异氰酸酯组分、异氰酸酯反应性组分、至少一种写入单体和至少一种光引发剂的光敏聚合物组合物形成的光敏聚合物。这种类型的系统例如描述在WO-A 2011/054797和WO 2011/067057中,其各自的内容在此通过引用以其整体并入本申请中。
根据本发明的层状结构包括黑层。所述黑层可以选自黑胶带、黑色层合箔、黑色着色的热熔粘接剂、黑色着色的热熔粘接剂箔和黑色漆等等。
所述黑层优选不含光散射颗粒。这是有利的因为作为结果在曝光期间不仅可见光的实际反射而且杂散辐射的产生(其可能同样导致曝光中的误差)被非常充分地避免。
在非常特别优选的根据本发明的层状结构的实施方案中,黑层具有< 0.70的反射测量吸收系数Q,其中吸收系数Q描述了在532nm波长处由透明玻璃侧光照下具有黒层(103)的玻璃板的反射与不具有黒层(103)的相同玻璃板的反射之比,优选Q<0.55,更优选Q<0.52。
在本发明的上下文中,载体箔可以选自多种可能的材料,优选选自透明的箔。
载体箔以及独立于其的黑胶带的箔可以优选选自基于聚碳酸酯 (PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素、水合纤维素、硝酸纤维素、环烯烃聚合物、聚苯乙烯、聚环氧化物、聚砜、三乙酸纤维素 (CTA)、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚双环戊二烯和它们的混合物和/或层合体的箔。特别优选基于聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、三乙酸纤维素和它们的混合物和/或层合体的箔。优选的层合体是根据方案A/B,A/B/A和A/B/C中的任意一个构建的双层和三层箔。特别优选PC/PET、PET/PC/PET和PC/TPU(TPU=热塑性聚氨酯)。
本发明进一步提供了制备根据本发明的层状结构的方法,包括以下步骤:
• 提供基底层,
• 通过将记录层施加到载体箔上制备复合材料,
其特征在于
黑层位于基底层的背对复合材料的面上和记录层位于载体箔的面对基底层的面上,其中这些层特别是以以下顺序直接彼此叠置:黒层、基底层、记录层和载体箔,或
黑层位于载体箔的背对基底层的面上和记录层位于载体箔的面对基底层的面上,其中这些层特别是以以下顺序直接彼此叠置:基底层,记录层,载体箔和黒层,或
黑层在记录层的背对基底层的面上和载体箔在记录层的面对基底层的面上,其中这些层特别是以以下顺序直接彼此叠置:基底层,载体箔,记录层和黑层。
在根据本发明的方法的进一步的实施方案中,曝光记录层以产生至少一个全息图,特别是体积全息图,更优选透射体积全息图,以下缩写为透射全息图。在此上下文中可以进一步优选,在已经产生全息图之后,将结合了记录层和载体箔的复合材料从基底层上分离和/或移除黑层。
本发明进一步提供了可通过上述方法获得的结合了并入了至少一个曝光的全息图的记录层和载体箔的复合材料。
根据本发明的层状结构原则上可以使用任何期望的全息材料作为记录层。这种全息材料可以例如为卤化银、重铬酸盐丁烯(dichromate *utylenes)、任何期望的光敏聚合物等。光敏聚合物是优选的。用于制备记录层的合适的和优选的光敏聚合物组合物对本领域技术人员是已知的并且例如描述在WO-A 2011/054797和WO 2011/067057中。优选用于制备记录层的光敏聚合物组合物为包含多异氰酸酯组分a),异氰酸酯-反应性组分b),至少一种写入单体c)和至少一种光引发剂d)的光敏聚合物组合物(formation)。
多异氰酸酯组分a)包括至少一种优选具有至少两个NCO基团的有机化合物。作为多异氰酸酯,可以使用任何本领域技术人员本身已知的任何化合物,或其混合物。这些化合物可以是基于芳族、芳酯族、脂肪族或脂环族的。所述多异氰酸酯组分a)也可以包括少量的单异氰酸酯,即具有一个NCO基团的有机化合物,和/或包含不饱和度的多异氰酸酯。
合适的多异氰酸酯的实例为亚丁基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯及其异构体(TMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),1,8-二异氰酸根-4-(异氰酸根甲基)辛烷、同分异构的双(4,4’-异氰酸根环己基)甲烷及其具有任何期望的异构体含量的混合物、异氰酸根甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯、1,4-亚环己基二异氰酸酯、同分异构的环己烷二亚甲基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-和/或2,6-甲代苯撑二异氰酸酯、1,5-亚萘基二异氰酸酯、2,4’-和/或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、三苯基甲烷4,4’,4’’-三异氰酸酯或前述化合物的任何期望的混合物。
同样可以使用具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰基脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、恶二嗪三酮、脲二酮和/或亚氨基恶二嗪二酮结构的单体二异氰酸酯或三异氰酸酯。
优选基于脂肪族和/或脂环族二或三异氰酸酯的多异氰酸酯。
特别优选基于脂肪族和/或脂环族二-或三异氰酸酯的多异氰酸酯。非常特别优选的多异氰酸酯为基于HDI、TDMI、1,8-二异氰酸根-4-(异氰酸根甲基)辛烷或其混合物的异氰酸酯、脲二酮和/或亚氨基恶二嗪二酮。
多异氰酸酯组分a)还可以包括带NCO-官能的预聚物或由带NCO-官能的预聚物组成。所述预聚物可以具有氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲和/或酰胺基团。这种类型的预聚物例如可通过多异氰酸酯a1)与异氰酸酯反应性化合物a2)的反应获得。
可用的多异氰酸酯a1)包括所有已知的脂肪族、脂环族、芳族或芳脂族二-和三异氰酸酯。此外,可以各自单独或以它们的任何期望的混合物使用众所周知的具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰基脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、恶二嗪三酮、脲二酮和/或亚氨基恶二嗪二酮结构的单体二-和/或三异氰酸酯的较高分子量的派生产品。
可用作多氰酸酯a1)的合适的单体二-或三异氰酸酯的实例为亚丁基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯(TMDI)、1,8-二异氰酸根-4-(异氰酸根甲基)辛烷、异氰酸根甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯(TIN)、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯。
可以优选使用带OH-官能的化合物作为异氰酸酯-反应性化合物a2)。可以特别考虑多醇。以下描述的组分b)的多醇可以最优选用作异氰酸酯-反应性化合物a2)。
同样可以使用胺作为异氰酸酯-反应性化合物a2)。合适的胺的实例为乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、亚丙基二胺、二氨基环己烷、二氨基苯、二氨基联苯基、二官能多胺,例如Jeffamine®胺封端的聚合物,特别是具有最高至10000g/mol的数均摩尔质量。同样可以使用前述胺的混合物。
还优选异氰酸酯-反应性化合物a2)具有≥200并且≤10000g/mol的数均摩尔质量,更优选≥500并且≤8500g/mol并且最优选≥1000和≤8200g/mol。
多异氰酸酯组分a)的预聚物可以更特别地具有<1wt%的游离单体异氰酸酯残余含量,更优选<0.5wt%,最优选<0.2wt%。
多异氰酸酯组分a)还可以包括前述多氰酸酯和预聚物的混合物。
还任选地多异氰酸酯组分a)可以成比例地包含多异氰酸酯,其已经部分与异氰酸酯-反应性烯属不饱和化合物反应。这里α,β-不饱和羧酸衍生物,例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酯、富马酸酯、马来酰亚胺、丙烯酰胺、和乙烯基醚、丙烯基醚、烯丙基醚和包含二环戊二烯基单元并且具有至少一个对异氰酸酯呈反应性的基团的化合物优选用作异氰酸酯反应性烯属不饱和化合物。具有至少一个异氰酸酯反应性基团的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯是特别优选的。
在异氰酸酯组分a)中,该已经部分与异氰酸酯-反应性烯属不饱和化合物反应的多异氰酸酯的比例可以为0-99wt%,优选0-50wt%,更优选0-25wt%和最优选0-15wt%。
多异氰酸酯组分a)还任选可以完全或成比例地包含已经完全或部分与涂布技术中已知的封闭剂反应的多异氰酸酯。作为封闭剂的实例可以提及以下物质:醇、内酰胺、肟、丙二酸酯、乙酰乙酸烷基酯、三唑、酚、咪唑、吡唑和胺,例如丁酮肟、二异丙基胺、1,2,4-三唑、二甲基-1,2,4-三唑、咪唑、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、丙酮肟、3,5-二甲基吡唑、ε-己内酰胺、N-叔丁基苄胺、环戊酮羧乙基酯或它们的混合物。
特别优选多异氰酸酯组分a)包含脂肪族多异氰酸酯或脂肪族预聚物并且优选具有伯NCO基团的脂肪族多异氰酸酯或脂肪族预聚物,或由脂肪族多异氰酸酯或脂肪族预聚物并且优选具有伯NCO基团的脂肪族多异氰酸酯或脂肪族预聚物组成。
异氰酸酯-反应性组分b)包括至少一种具有至少两个异氰酸酯-反应性基团的有机化合物(异氰酸酯-反应性化合物)。在本发明的上下文中,羟基、氨基或硫醇基团被认为是异氰酸酯-反应性基团。
任何平均具有至少1.5并且优选至少2个,更优选2-3个异氰酸酯-反应性基团的体系可以被用作异氰酸酯-反应性组分。
合适的异氰酸酯-反应性化合物的实例为聚酯多元醇,聚醚多元醇,聚碳酸酯多元醇,聚(甲基)丙烯酸酯多元醇和/或聚氨酯多元醇。
特别合适的聚酯多元醇例如是线性聚酯多元醇或支化聚酯多元醇,如以已知的方式由脂肪族、脂环族或芳族二-或多羧酸或它们的酸酐通过与具有≥2的OH官能度的多元醇的反应获得的。
聚酯多元醇也可以基于天然原料,例如蓖麻油。聚酯多元醇也可以基于内酯的均聚物或共聚物,如可以优选通过内酯或内酯的混合物,例如丁内酯、ε-己内酯和/或甲基-ε-己内酯,与羟基官能化合物,例如前述类型的例如具有≥2的OH官能度的多元醇,的加成反应获得。
这种聚酯多元醇优选具有≥400至≤4000g/mol的数均摩尔质量,特别优选≥500至≤2000 g/mol。
它们的OH官能度优选为1.5至3.5,特别优选1.8-3.0。
特别适于形成聚酯的二-或多羧酸或酸酐的实例为丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二甲酸、癸烷二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、六氢邻苯二甲酸或偏苯三酸和酸酐,例如邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐或丁二酸酐或其相互之间任何期望的混合物。
用于形成聚酯的特别合适的醇的实例为乙二醇、二-、三-或四乙二醇、1,2-丙二醇、二-、三-或四丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-二羟基环己烷、1,4-二羟甲基环己烷、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇、三羟甲基丙烷、甘油或其相互之间任何期望的混合物。
合适的聚碳酸酯多元醇可以以本身已知的方式通过使有机碳酸酯或光气与二醇或二醇混合物反应获得。
合适的有机碳酸酯例如为二甲基、二乙基和二苯基碳酸酯。
合适的多元醇包括在聚酯多元醇部分提及的并且具有≥2的OH官能度的多元醇,优选1,4-丁二醇、1,6-己二醇和/或3-甲基戊二醇。
聚酯多元醇也可以转化为聚碳酸酯多元醇。特别优选使用二甲基或二乙基碳酸酯来将所述的醇转化成聚碳酸酯多元醇。
聚碳酸酯多元醇优选具有≥400并且≤4000g/mol的数均摩尔质量,更优选≥500并且≤2000 g/mol。
聚碳酸酯多元醇的OH官能度优选在1.8-3.2的范围和更优选在1.9-3.0的范围。
合适的聚醚多元醇为环醚与OH-或NH-官能起始分子的加聚物(polyadducts),所述加聚物任选具有嵌段结构。合适的环醚例如为氧化苯乙烯、环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃、环氧丁烷、表氯醇以及它们的任何期望的混合物。可以使用的起始物为关连聚酯多元醇提及的并且具有≥2的OH官能度的多元醇和伯胺或仲胺以及氨基醇。
优选的聚醚多元醇是上述类型的那些,完全基于环氧丙烷,或基于环氧丙烷与另外的1-环氧烷的无规或嵌段共聚物,1-环氧烷的比例不高于80wt%。环氧丙烷均聚物和具有氧化乙烯、氧化丙烯和/或氧化丁烯单元的无规或嵌段共聚物是特别优选的,氧化丙烯单元的比例,基于所有氧化乙烯、氧化丙烯和氧化丁烯单元的总量,占≥20wt%,优选≥45wt%。这里,氧化丙烯和氧化丁烯包括所有各自的线性和支化的C3-和C4-异构体。
聚醚多元醇优选具有≥250并且≤10000g/mol的数均摩尔质量,更优选≥500并且≤8500g/mol和最优选≥600并且≤4500g/mol。它们的OH官能度优选在1.5-4.0的范围和更优选在1.8-3.1的范围。
进一步优选的聚醚多元醇由包括Y(Xi-H)n类型的羟基官能多嵌段共聚物的异氰酸酯-反应性组分组成,其中i=1-10和n=2-8,其中Xi部分各自由式(I)的氧化烯单元构成:
-CH2-CH(R)-O- (I)
其中R是烷基或芳基,其还可以被杂原子中断(例如醚氧)或取代,或氢,且Y是基本的(underlying)起始物。
基团R可以优选是氢、甲基、丁基、己基或辛基或包含醚基团的烷基。优选的包含醚基团的烷基是基于氧化烯单元的那些。
n优选为2-6的整数,更优选为2或3和最优选等于2。
同样优选i是1-6的整数,更优选为1-3和最优选等于1。
进一步优选Xi部分的比例为>50wt%和更优选≥ 66wt%,基于Xi和Y部分的总量。
还优选当Y部分的比例<50wt%并且优选<34wt%,基于Xi和Y部分的总量。
所述多嵌段共聚物Y(Xi-H)n优选具有>1200g/mol的数均分子量,更优选>1950g/mol,优选<12000g/mol,更优选<8000g/mol。
Xi 嵌段可以是完全由相同的氧化烯重复单元组成的均聚物。它们还可以无规地由各种氧化烯单元构建或反之由各种氧化烯单元嵌段地构建。
优选的Xi部分完全基于环氧丙烷或基于环氧丙烷与另外的1-环氧烷的无规或嵌段混合物,其中另外的1-环氧烷的比例优选不大于80wt%。
特别优选的Xi部分是环氧丙烷均聚物和包含氧化乙烯和/或氧化丙烯单元的无规或嵌段共聚物。在这种情况下,氧化丙烯单元的比例非常特别优选≥ 20wt%并且甚至进一步优选≥ 40wt%,基于所有氧化乙烯和氧化丙烯单元的总量。
Xi嵌段可以通过上述环氧烷的开环聚合加入到n羟基-或氨基-官能的起始物Y(H)n上。
Y(H)n起始物可以由基于环醚的二-和/或更高羟基-官能的聚合物结构,或由二-和/或更高羟基官能的聚碳酸酯、聚酯、聚(甲基)丙烯酸酯、环氧树脂和/或聚氨酯结构单元或相应的混合物构成。
合适的Y(H)n起始物的实例为上述聚酯、聚碳酸酯和聚醚多元醇。
聚酯多元醇优选具有200-2000g/mol,优选400-1400g/mol的数均摩尔质量。
聚碳酸酯多元醇优选具有400-2000g/mol,更优选500-1400g/mol,和最优选650-1000g/mol的数均摩尔质量。
聚醚多元醇优选具有200-2000g/mol,更优选400-1400g/mol,和最优选650-1000g/mol的数均摩尔质量。
特别优选的Y(H)n起始物特别是四氢呋喃的双官能聚合物,特别是双官能的脂肪族聚碳酸酯多元醇和聚酯多元醇以及特别是具有<3100g/mol,优选≥500g/mol且≤2100g/mol的数均摩尔质量的ε-己内酯的聚合物。
合适的聚醚的另外的实例和制备它们的方法描述在EP2172503A1中,其公开内容在此通过引用并入本文。
在进一步优选的实施方案中,写入单体c)包含至少一种单-和/或一种多官能写入单体,其中可以特别考虑单-和多官能丙烯酸酯类型的写入单体。可以特别优选写入单体包含至少一种单官能氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯和一种多官能的氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯。
丙烯酸酯类型的写入单体可以特别是通式(II)的化合物:
(II)
其中在每种情况下t≥1且R1是线性、支化、环状或杂环状未取代的或任选地甚至杂原子取代的有机基团和/或R2是氢、线性、支化、环状或杂环状未取代的或任选甚至杂原子取代的有机基团。特别优选R2是氢或甲基和/或R1是线性、支化、环状或杂环状未取代或任选甚至杂原子取代的有机基团。
同样可以添加另外的不饱和化合物,例如α,β-不饱和羧酸衍生物,如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酸酯、富马酸酯、马来酰亚胺、丙烯酰胺、还有乙烯基醚、丙烯基醚、烯丙基醚和含有二环戊二烯基的化合物以及烯属不饱和化合物,例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、烯烃,例如1-辛烯和/或1-癸烯、乙烯基酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸。然而,优选丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。
通常,丙烯酸和甲基丙烯酸的酯分别被称作丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。可以使用的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的实例为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙氧基乙酯、甲基丙烯酸乙氧基乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁氧基乙酯、甲基丙烯酸丁氧基乙酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苯酯、丙烯酸p-氯苯酯、甲基丙烯酸p-氯苯酯、丙烯酸p-溴苯酯、甲基丙烯酸p-溴苯酯、丙烯酸-2,4,6-三氯苯酯、甲基丙烯酸-2,4,6-三氯苯酯、丙烯酸-2,4,6-三溴苯酯、甲基丙烯酸-2,4,6-三溴苯酯、丙烯酸五氯苯酯、甲基丙烯酸五氯苯酯、丙烯酸五溴苯酯、甲基丙烯酸五溴苯酯、丙烯酸五溴苄酯、甲基丙烯酸五溴苄基酯、丙烯酸苯氧基乙酯、甲基丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸苯氧基乙氧基乙酯、甲基丙烯酸苯氧基乙氧基乙酯、丙烯酸苯基硫代乙酯、甲基丙烯酸苯基硫代乙酯、丙烯酸-2-萘基酯、甲基丙烯酸-2-萘基酯、丙烯酸-1,4-双(2-硫代萘基)-2-丁酯、甲基丙烯酸-1,4-双(2-硫代萘基)-2-丁酯、丙烷-2,2-二基双[(2,6-二溴-4,1-亚苯基)氧基(2-{[3,3,3-三(4-氯苯基)丙酰基]氧基}丙烷-3,1-二基)氧基乙烷-2,1-二基]二丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯、双酚A二甲基丙烯酸酯、四溴双酚A二丙烯酸酯、四溴双酚A二甲基丙烯酸酯及其乙氧基化的类似化合物,N-咔唑基丙烯酸酯等等。
应当理解也可以使用氨基甲酸酯丙烯酸酯。氨基甲酸酯丙烯酸酯被理解为是指具有至少一个丙烯酸酯基团的化合物,其另外具有至少一个氨基甲酸酯键。已知这种化合物可以通过使羟基-官能的丙烯酸酯酯与异氰酸酯-官能的化合物反应获得。
可用于该目的的异氰酸酯-官能的化合物的实例为芳族、芳脂族、脂肪族和脂环族的二-、三-或多异氰酸酯。还可以使用这种二-、三-或多异氰酸酯的混合物。合适的二-、三-或多异氰酸酯的实例为亚丁基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,8-二异氰酸根-4-(异氰酸根甲基)辛烷、2,2,4-和/或2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、同分异构的双(4,4‘-异氰酸根环己基)甲烷及其具有任何期望的同分异构体含量的混合物、异氰酸根甲基-1,8-辛烷二异氰酸酯、1,4-亚环己基二异氰酸酯、同分异构的环己烷二亚甲基二异氰酸酯、1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-和/或2,6-甲苯二异氰酸酯、1,5-亚萘基二异氰酸酯、2,4‘-或4,4‘-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-亚萘基二异氰酸酯、m-甲基硫代苯基异氰酸酯、三苯基甲烷4,4‘,4‘‘-三异氰酸酯和三(p-异氰酸根苯基)硫代磷酸酯或其具有氨基甲酸酯、脲、碳二亚胺、酰基脲、异氰脲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、恶二嗪三酮、脲二酮或亚氨基恶二嗪二酮结构的衍生物和其混合物。优选芳族或芳酯族二-、三-或多异氰酸酯。
用于制备氨基甲酸酯丙烯酸酯的合适的羟基官能的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为例如化合物如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、聚环氧乙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧丙烷单(甲基)丙烯酸酯、聚环氧烷单(甲基)丙烯酸酯、聚(ε-己内酯)单(甲基)丙烯酸酯,例如Tone®M100(Dow, Schwalbach, 德国)、(甲基)丙烯酸-2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸-4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸-3-羟基-2,2-二甲基丙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、丙烯酸-2-羟基-3-苯氧基丙酯、多元醇的羟基-官能的单-、二-或四丙烯酸酯,例如三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇、乙氧基化、丙氧基化或烷氧基化的三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇、二季戊四醇或其工业上的混合物。优选丙烯酸-2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸-4-羟丁酯和聚(ε-己内酯)单(甲基)丙烯酸酯。
此外,作为包含丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯基团的异氰酸酯-反应性低聚或聚合不饱和化合物,单独或与上述单体化合物组合是合适的。同样可以使用本身已知的包含羟基且具有20-300mg KOH/g的OH含量的环氧(甲基)丙烯酸酯或包含羟基且具有20-300mgKOH/g的OH含量的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯或具有20-300mg KOH/g的OH含量的丙烯酸化的聚丙烯酸酯和其彼此的混合物以及与包含羟基的不饱和聚酯的混合物和与聚酯(甲基)丙烯酸酯的混合物或包含羟基的不饱和聚酯与聚酯(甲基)丙烯酸酯的混合物。
特别优选可由三(p-异氰酸根苯基)硫代磷酸酯和m-甲基硫代苯基异氰酸酯与醇官能的丙烯酸酯,例如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯和(甲基)丙烯酸羟丁酯,反应获得的氨基甲酸酯丙烯酸酯。
在基底聚合物的制备中特别优选组分a)和b)的组合,其由丁内酯、ε-己内酯和/或甲基ε-己内酯在官能度为1.8-3.1且数据摩尔质量为200-4000g/mol的聚醚多元醇上的加成产物连同基于HDI的异氰尿酸酯、脲二酮、亚氨基恶二嗪二酮和/或其它低聚物组成。非常特别优选ε-己内酯在具有1.9-2.2官能度和500-2000g/mol(特别是600-1400g/mol)的数均摩尔质量的聚(四氢呋喃)上的加成产物,其数均总摩尔质量为800-4500g/mol,特别是1000-3000g/mol,连同基于HDI的低聚物、异氰尿酸酯和/或亚氨基恶二嗪二酮。
在进一步优选的实施方案中,光敏聚合物组合物另外包含氨基甲酸酯作为添加剂,其中所述氨基甲酸酯可以特别是用至少一个氟原子取代。
所述氨基甲酸酯可以优选具有通式(III)。
(III)
其中m≥1并且≤8,R3 为线性、支化、环状或杂环未取代的或另外任选地杂原子取代的有机基团,和/或R4和R5各自独立地为氢,不过优选R3,R4和R5中的至少一个被至少一个氟原子取代和更优选R3为具有至少一个氟原子的有机基团。特别优选R5是线性的、支化的、环状或杂环状有机基团,其是未取代的或者是任选地甚至被杂原子,例如氟取代的。
所采用的光引发剂d)通常是可通过光化辐射激活的并且能够诱导合适基团的聚合的化合物。
合适的光引发剂d)通常是可通过光化辐射激活的并且能够诱导合适基团的聚合的化合物。光引发剂可以分为单分子引发剂(I类)和双分子引发剂(II类)。根据它们的化学特征,它们进一步分为用于自由基、阴离子、阳离子或混合型的聚合的光引发剂;在这方面存在大量的现有技术。
用于自由基光聚合的I类的光引发剂(诺里什I类)在光照时通过单分子键的断裂形成自由基。
I类的光引发剂的实例为三嗪,例如三(三氯甲基)三嗪、肟、苯偶姻醚、苯偶酰缩酮、α-α-二烷氧基乙酰苯、苯乙醛酸酯、双咪唑、芳基膦氧化物,例如2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基膦氧化物,锍和碘鎓盐。
用于自由基聚合的II类的光引发剂(诺里什II类)在辐射后经历双分子反应,其中光引发剂在激发态与第二分子(共引发剂)反应并且通过电子或质子转移或直接氢提取形成诱导聚合的自由基。
II类的光引发剂的实例为醌,例如樟脑醌、芳族酮化合物,例如与叔胺结合的二苯甲酮、烷基二苯甲酮、卤化的二苯甲酮、4,4‘-二(二甲基氨基)苯甲酮(Michler酮)、蒽酮、甲基p-(二甲基氨基)苯甲酸酯、噻吨酮、香豆素酮、α-氨基烷基苯酮、α-羟基烷基苯酮和与叔胺结合的阳离子染料,例如亚甲基蓝。
I类和II类光引发剂用于UV和短波可见光区域,而主要是II类光引发剂用于较长波的可见光谱。
在EP0223587A中描述的光引发剂体系,由烷基芳基硼酸铵和一种或多种染料组成,也可用作自由基聚合的II类光引发剂。合适的烷基芳基硼酸铵的实例为三苯基己基硼酸四丁基铵、三己基丁基硼酸四丁基铵、三萘基己基硼酸四丁基铵、三(4-叔丁基)苯基丁基硼酸四丁基铵、三(3-氟苯基)己基硼酸四丁基铵、三苯基苄基硼酸四甲基铵、(仲丁基)三苯基硼酸四(正己基)铵、二戊基二苯基硼酸-1-甲基-3-辛基咪唑鎓盐和三(3-氯-4-甲基苯基)己基硼酸四丁基铵(Cunningham 等, RadTech'98 North America UV/EB ConferenceProceedings, Chicago, 4月 19-22日, 1998)。
用于阴离子聚合的光引发剂d)通常是I类体系并且衍生自第一排的过渡金属复合物。这里可以提及的实例为铬盐,例如反式- Cr(NH3)2(NCS)4 -(Kutal等, Macromolecules1991, 24, 6872)和二茂铁基化合物(Yamaguchi等. Macromolecules 2000, 33, 1152)。
阴离子聚合的进一步的选择是使用染料,例如结晶紫无色腈(leuconitrile)或孔雀石绿无色腈,其能够通过光解来聚合氰丙烯酸酯(Neckers 等. Macromolecules 2000,33, 7761)。该发色团被并入得到的聚合物中,使得这些聚合物内在地着色。
可用于阳离子聚合的光引发剂基本由三种组成:芳基重氮盐、鎓盐(这里具体是:碘鎓、锍鎓和硒鎓盐)和有机金属化合物。苯基重氮盐在辐射时能够不仅在氢给体存在下而且在氢给体不存在下产生引发聚合的阳离子。整个体系的效率由用于重氮化合物抗衡离子的性质决定。优选小反应性但比较昂贵的SbF6 -、AsF6 - 或PF6 -。这些化合物通常不太适用于涂布薄膜,因为曝光后释放的氮降低了表面质量(气孔)(Li等,Polymeric MaterialsScience and Engineering, 2001, 84, 139)。
鎓盐,具体地为锍鎓和碘鎓盐,被非常广泛地使用并且也以多样的形式可商购。这些化合物的光化学已经是持续研究的主题。在激发时碘鎓盐起初均裂并且从而产生了一个自由基和一个自由基阳离子,其通过氢提取转变成阳离子,该阳离子最终释放质子并且从而引发阳离子聚合(Dektar等. J. Org. Chem. 1990, 55, 639; J. Org. Chem., 1991,56, 1838)。这一机理使得碘鎓盐同样可以用于自由基光聚合。这里抗衡离子的选择仍然非常重要。同样优选使用SbF6 -、AsF6 -或PF6 -。在其它方面就芳族上取代的选择而言这一结构种类相当自由,所述芳族上取代的选择主要由合适的合成子的可用性决定。锍鎓盐是通过诺里什II类机理分解的化合物(Crivello等., Macromolecules, 2000, 33, 825)。在锍鎓盐中抗衡离子的选择也是非常重要的,因为其充分反映在聚合物的固化速率上。最佳的结果通常在SbF6 - 盐中获得。
因为碘鎓和锍鎓盐的本征吸收为<300nm,这些化合物应当适合地用近UV或短波可见光下光聚合敏化。这通过使用在较长波长吸收的芳族实现,所述芳族例如为蒽及其衍生物(Gu 等., Am. Chem. Soc. Polymer Preprints, 2000, 41 (2), 1266)或吩噻嗪和/或其衍生物(Hua等, Macromolecules 2001, 34, 2488-2494)。
使用这些感光剂或其它光引发剂的混合物可以是有利的。取决于所使用的辐射源,必须以本领域技术人员已知的方式调整光引发剂类型和浓度。进一步的细节描述于例如P.K.T.Oldring (编辑), Chemistry & Technology of UV & EB Formulations ForCoatings, Inks & Paints, Vol. 3, 1991, SITA Technology, London, 第61–328页。
优选的光引发剂d)为四己基硼酸四丁基铵、三苯基己基硼酸四丁基铵、三苯基丁基硼酸四丁基铵、三(3-氟苯基)己基硼酸四丁基铵([191726-69-9], CGI 7460, BASF SE产品, Basle, 瑞士)和三(3-氯-4-甲基苯基)己基硼酸四丁基铵([1147315-11-4], CGI909, BASF SE产品, Basle, 瑞士)与式(I)的染料的混合物。
阳离子染料的实例是ASTRAZON橙G、碱性蓝3、碱性橙22、碱性红13、碱性紫7、亚甲基蓝,新亚甲基蓝、天青A、Pyrillium I、番红O、青蓝、花青、亮绿、结晶紫、乙基紫和工;劳氏紫。
特别优选本发明的光敏聚合物组合物包含式F+An-的阳离子染料。
式F+的阳离子染料优选是以下种类的阳离子染料:吖啶染料、呫吨染料、噻吨染料、吩嗪染料、恶嗪染料、噻嗪染料、三(杂)芳基甲烷染料(尤其是二氨基-和三氨基(杂)芳基甲烷染料)、单-,二-和三次甲基菁染料、半菁染料、外部阳离子部花菁染料、外部阳离子中性菁染料(neutrocyanine)、零次甲基染料-尤其是萘内酰胺类染料、链霉花菁染料。这些染料例如描述在H. Berneth in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Azine Dyes, Wiley-VCH Verlag, 2008;H. Berneth in Ullmann’s Encyclopedia ofIndustrial Chemistry, Methine Dyes and Pigments, Wiley-VCH Verlag, 2008;T.Gessner, U. Mayer in Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry,Triarylmethane and Diarylmethane Dyes,Wiley-VCH Verlag, 2000中。
An-应被理解是指阴离子。优选的阴离子An-尤其是C8-至C25-烷基磺酸根,优选C13-至C25-烷烃磺酸根,C3-至C18-全氟烷烃磺酸根,在烷基链上带有至少3个氢原子的C4-至C18-全氟烷烃磺酸根,C9-至C25-链烷酸根,C9-至C25-链烯酸根、C8-至C25-烷基硫酸根,优选C13-至C25-烷基硫酸根,C8-至C25-烯基硫酸根,优选C13-至C25-烯基硫酸根,C3-至C18-全氟烷基硫酸根,在烷基链上带有至少3个氢原子的C4-至C18-全氟烷基硫酸根,基于四当量的环氧乙烷和/或4当量的环氧丙烷的聚醚硫酸根,双-C4-至C25-烷基磺基琥珀酸根,双-C5-至C7-环烷基磺基琥珀酸根,双-C3-至C8-链烯基磺基琥珀酸根,双-C7-至C11-芳烷基磺基琥珀酸根,被至少8个氟原子取代的双-C2-至C10-烷基磺基琥珀酸根,C8-至C25-烷基磺基乙酸根,被至少一个选自卤素、C4-至C25-的烷基、全氟-C1-至C8-烷基和/或C1-至C12-烷氧基羰基的基团取代的苯磺酸根,任选地被硝基-、氰基-、羟基-、C1-至C25-烷基-、C1-至C12-烷氧基-、氨基-、C1-至C12-烷氧基羰基-或氯-取代的萘-或联苯基磺酸根,任选地被硝基-、氰基-、羟基-、C1-至C25-烷基-、C1-至C12-烷氧基-、C1-至C12-烷氧基羰基-或氯-取代的苯-、萘-或联苯基二磺酸根,被二硝基-、C6-至C25-烷基、C4-至C12-烷氧基羰基-、苯甲酰基-、氯苯甲酰基- 或甲苯酰基-取代的苯甲酸根,萘二羧酸的阴离子,二苯醚二磺酸根,脂肪族C1-至C8-醇或甘油的磺酸化的或硫酸化的任选地单-或多不饱和C8-至C25-的脂肪酸酯,双(磺基-C2-至C6-烷基)C3至C12烷烃二羧酸酯,双(磺基-C2至C6-烷基)衣康酸酯,C3-至C12-烷烃二羧酸酯,双 (磺基-C2-至C6-烷基)衣康酸酯,(磺基-C2-至C6-烷基)C6-至C18-烷烃羧酸酯,(磺基-C2-至C6-烷基)丙烯酸或甲基丙烯酸酯,任选被最多12个卤素基团取代的三儿茶酚磷酸根,来自四苯基硼酸根、氰基三苯基硼酸根、四苯氧基硼酸根阴离子,C4-至C12-烷基三苯基硼酸根的阴离子(其苯基或苯氧基可被卤素、C1-至C4-烷基和/或C1-至 C4-烷氧基取代),C4-至C12-烷基三萘基硼酸根,四-C1-至C20-烷氧基硼酸根,7,8-或7,9-二脲基(carbanido)十一硼酸根 (1-)或(2-),其任选地在B和/或C原子上被一个或两个C1-至C12-烷基或苯基取代,十二氢二碳代十二硼酸根(2-)或B-C1-至C12-烷基-C-苯基-十二氢二碳代十二硼酸根(1-),其中在多价阴离子例如萘二磺酸根中An-表示一个当量的该阴离子,且其中烷烃和烷基可以是支化的和/或可以是被卤素、氰基、甲氧基、乙氧基、甲氧基羰基或乙氧基羰基取代的。
特别优选的阴离子是仲- C11-至C18-烷基磺酸根、C13-至C25-烷基硫酸根、支化的C8-至C25-烷基硫酸根、任选支化的双-C6-至C25-烷基磺基琥珀酸根、仲-或叔-C4-至C25-烷基苯磺酸根、脂肪族C1-至C8-醇或甘油的磺酸化的或硫酸化的任选地单-或多不饱和C8-至C25-的脂肪酸酯,双(磺基-C2-至C6-烷基) C3-至C12-烷基二羧酸酯,(磺基-C2-至C6-烷基) C6-至C18-烷基羧酸酯,被最多12个卤基团取代的三儿茶酚磷酸根,氰基三苯基硼酸根、四苯氧基硼酸根、丁基三苯基硼酸根。
还优选染料的阴离子An-具有1-30范围的AClogP,更优选1-12和甚至更优选1-6.5。AClogP如在J. Comput. Aid. Mol. Des. 2005, 19, 453; Virtual ComputationalChemistry Laboratory, http://www.vcclab.org.中所描述的来计算。
非常特别优选光引发剂包括吸收光谱至少部分地覆盖400-800nm光谱区域的染料与至少一种与所述染料匹配的共引发剂的组合。
还优选光敏聚合物组合物包括至少一种适于选自蓝、绿和红色的激光颜色的光引发剂。
还进一步优选光敏聚合物组合物包括适合于选自蓝、绿和红色中的两种或吏多种激光颜色中的每一个的光引发剂。
最后非常特别优选光敏聚合物组合物包括适合于所有激光颜色蓝、绿和红色中的每一个的光引发剂。
所述记录层可以优选具有5µm-100µm的层厚度,更优选5µm-30µm和最优选10µm-25µm。
在本发明优选的实施方案中,记录层可以在载体层的上面。
所述载体层可以例如为15-375µm厚,优选23µm- 175µm,更优选36µm-125µm。
黒层是所述结构的组成部分,其对于本发明是重要的。例如黑胶带和黑色漆可用于黑色的反侧层合。优选采用其中吸收系数Q< 0.70,优选Q< 0.55和更优选Q< 0.52的黒层。所述吸收系数Q描述了在532nm波长处具有黒层的玻璃板的反射与不具有黒层的相同玻璃板的反射之比。
合适的黒层的实例为具有黑色载体箔和/或黑色粘合层的粘结胶带;黑色箔;和黑色漆。粘结胶带的黑色载体箔原则上适于由与上述联系载体层所描述的相同的材料制成,条件是它们被通过着色变为黑色。优选载体箔具有23µm-175µm的层厚度,更优选36µm-80µm。作为材料,聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、PET和1-烯烃的箔共聚物是特别优选的。
粘合剂原则上可以是任何通常在压敏粘合剂(PSA、PSA胶带)中使用的粘合剂。压敏粘合剂(PSA)是永久粘性的产品,其与基底接触时甚至非常轻微地按压就产生粘性。粘合过程暂时独立于粘合剂通常至载体材料的施加,所述载体材料例如为防粘衬里、剥离纸或(箔)载体。压敏粘合剂在升高的温度下加工在工艺方面仍然可以是有利的。进一步的信息在Müller/Rath, Formulierung von Kleb- und Dichtrohstoffen, 2009, ISBN: 978-3-86630-862-6, Part II, chapter 3中。
这些优选是基于硅氧烷的、基于丙烯酸酯(包括基于改性丙烯酸酯的那些)和基于橡胶的粘合剂。基于丙烯酸酯和基于橡胶的粘合剂是特别优选的。
基于硅氧烷的粘合剂具有包含硅氧烷基团或完全由其组成的连接单元。硅氧烷是在主链上仅具有Si-O键的有机硅化合物。硅氧烷往往以与聚醚或聚酯或其它聚合单元(改性硅氧烷)的(嵌段或接枝)共聚物的形式使用。通过在硅原子上的有机侧基进行改性。进一步的信息在Müller/Rath, Formulierung von Kleb- und Dichtrohstoffen, 2009,ISBN: 978-3-86630-862-6, Part III, chapter 3.2.3中。
合成橡胶不仅包括聚(异戊二烯),而且包括包含丙烯腈和衍生物、丁二烯、苯乙烯、异丁烯和其它作为另外的单体或由这些单体组成的共聚物。典型的共聚物是丁腈橡胶(NBR)、丁苯橡胶(SBR)和异戊二烯-异丁烯橡胶(IIR)。进一步的信息在Müller/Rath,Formulierung von Kleb- und Dichtrohstoffen, 2009, ISBN: 978-3-86630-862-6,Part II, chapters 1.1.2.3和1.2.2中。
基于丙烯酸酯的压敏粘合剂是丙烯酸和甲基丙烯酸的通常可溶的自由基聚合的酯,其中摩尔质量分布宽并且玻璃化转变温度低。优选采用4-12个碳原子的醇的酯,丙烯酸丁酯和丙烯酸2-乙基己基酯是特别经常采用的。共聚单体例如苯乙烯、乙烯乙酸酯等可以在某些情况下使用。可以优选获得的丙烯酸酯聚合物通过热或UV辐射进一步后交联。
另外可以使用黑色着色的热熔粘合剂或热熔粘合剂箔代替粘合剂胶带。热熔粘合剂是无定型或部分结晶的聚合物,其玻璃化转变温度或结晶点在室温之上。当加热超过这一温度区域时,发生液化(在某些情况下缓慢地)以提供适于实现粘性连接的粘度特性。随后在冷却时发生重结晶/凝固。原则上,玻璃化转变温度低于室温的高分子量聚合物还可以这样充当热熔粘合剂。这种类型的聚合物例如可通过分散体或物理溶液的干燥获得。进一步的信息在Müller/Rath, Formulierung von Kleb- und Dichtrohstoffen, 2009,ISBN: 978-3-86630-862-6, chapters 1.1.2.3和1.3.1中。
优选的热熔粘合剂由基于聚烯烃的粘合剂、热塑性聚氨酯组成或是基于聚酯的。基于聚酯的热熔粘合剂包含至>30%的显著重量分数的聚酯单元,优选>50%。优选使用热塑性聚氨酯和基于聚酯的热熔粘合剂。特别优选使用熔融范围低于150℃,更优选低于120℃的那些。
粘合剂的黑色着色优选使用炭黑实现。然而,任何其它本领域技术人员已知的着色形式也是适合的。
合适的黑色漆原则上包括任何可以通过合适的着色来着色的漆。除了上述颜料,为了该目的也考虑植物或动物炭或黑色颜料例如铁黑或锰黑。基于铁化合物或炭黑的黑色颜料是特别适合的。
所述漆通常可以使用本领域技术人员已知的任何技术施加。优选刮刀涂布、丝网印刷和喷涂,并且特别优选刮刀涂布或喷涂。
在根据本发明的层状结构的其中黒层不直接在基底层上面的设计中,黑箔也可以被用作黒层,因为施加光敏聚合物或光敏聚合物组合物到载体层上面之后,其可以直接施加到记录层的另一自由侧。
与上面就载体层所述相同的材料原则上可用于此,条件是它们已经通过着色变黑。特别合适的是黑色聚乙烯、聚丙烯、PET箔和烯属(更优选1-烯烃的)共聚物的箔。
将黒层要么直接施加到基底上面或以其可以容易地再次移除的方式将其施加到记录层或载体层的上面是特别有利的。其实例为剥离层合箔,剥离黑色漆或可容易并且无残留地移除的粘合剂。
特别合适的材料进一步包括其粘合剂或漆层将粘结到透明基底板而没有空气夹杂并且没有微粒破坏或不包含任何散射颗粒的那些。
所使用的基底层原则上可以是任何平的和透明的材料。优选透明塑料和玻璃基底,其具有 >80%的ASTM E 1348 D65/10°半球状透射,优选>89%,和<0.5%的雾度,优选<0.1%。玻璃基板是特别优选的。玻璃基板更优选是2mm至25mm厚的平面平板玻璃。
本发明的层状结构应当形成为不含颗粒和不规则物的。因此优选所有操作在无尘,清洁的空气中,或在清洁室中进行。
同样地优选例如通过使用洗碗机、洗涤液、水或溶剂清洗用于基底层的材料。特别优选基底层的材料在最后的清洁步骤中用完全不含离子的水或蒸馏水冲洗并且用压缩空气或无脱落的布无尘地干燥。
进一步优选通过使用结合记录层和载体箔并且可如上所述通过将光敏聚合物组合物施加到载体箔上获得的层状复合材料制备本发明的层状结构。例如,层状复合材料可以直接由记录层、载体箔层和基底层以该层序形成。当选择不同的层序时,可以特别优选在将记录层施加到载体箔上之后直接施加黒层。
优选通过层合来制备记录层和载体箔以及,如果需要,基底层上额外的黒层的层状复合材料。所有形式的层合机原则上均适用于此,范围从手动辊到本领域技术人员已知类型的层合机。优选使用辊和/或平板层合机。特别优选使用平台层合机,尤其是具有在1至6巴的工作压力下的压辊的那些。
当例如黑色粘合剂层或黑色漆用作黒层时,优选在施加记录层和载体箔的层状复合材料之前制备黒层和基底层的复合材料。
上述层合的方法同样适用于施加粘合剂层。这里也优选使用辊和/或平台层合机。平台层合机是特别优选使用的。根据粘合剂层的性质,还可以有利地使用能够热层合的层合机,例如具有可加热的压辊的层合机,以及有利地在升高的温度下进行层合。
黑色漆可以使用本领域技术人员已知的任何特别普通的涂布或印刷方法适合地作为黒层施加,所述方法特别是刮刀涂布、流延、狭缝式模头挤出涂布、印刷、丝网印刷、喷涂或喷墨印刷。优选箱式刮刀涂布、螺旋式刮刀涂布、丝网印刷和喷涂。非常特别优选用作黒层的黑色漆通过喷涂施加。进一步优选事先通过合适的过滤器过滤组合物并且从而移除颗粒。同样优选在具有清洁空气/气氛的喷涂室中使用。
现在本发明将更具体地参照实施例和附图1-8来描述,其中:
图1 显示了本发明的层状结构的第一个实施方案,
图2 显示了本发明的层状结构的第二个实施方案,
图3 显示了一发明的层状结构的第三个实施方案,
图4 显示了用于制备光敏聚合物膜的箔涂布设备的示意性设置,
图5 显示了全息介质测试仪(HMT)的几何结构,λ=633nm(氦氖激光):M=反光镜,S=密封,SF=空间滤波器,CL=准直透镜,λ/2=λ/2板,PBS=偏振分束器,D=检测器,I =光圈,α0=-16.8°,β0 = 36.8°是样品外(介质之外)测量的相干光束的入射角,RD=旋转台的基准方向,
图6显示了在不含黒层下以相对于旋转角Ω的循环绘制的测量的衍射效率η以及作为实线显示的Kogelnik理论的拟合,以及在右手y轴上的发射功率,
图7 显示了当使用黒层时图6测量的曲线,和
图8 显示了使用的样品结构和样品取向。
图1-3各自显示了本发明的层状结构100,200,300的不同的实施方案,所述层状结构100,200,300各自包括记录层101,呈箔形式的透明载体层102,呈具有箔载体的黑色粘合剂层形式的黒层103和基底层104。
用于光敏聚合物层的材料:
组分A:
来自Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品,其制备在后面描述。
组分B1 (磷酰亚硫酰基(phosphorothioyl)三(氧基-4,1-亚苯基亚氨基羰基氧基乙烷-2,1-二基) 三丙烯酸酯): Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品,其制备在后面描述。
组分B2 (2-({[3-(甲基硫烷基)苯基] 氨基甲酰基}氧基)乙基丙-2-烯酸酯): 来自Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品,其制备在后面描述。
组分C (双(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟庚基)(2,2,4-三甲基己烷-1,6-二基)双氨基甲酸酯): 来自Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品,其制备在后面描述。
组分D:
Fascat 4102 0.07%,氨基甲酸酯化催化剂,丁基锡三(2-乙基己酸酯),来自Arkema GmbH, Düsseldorf, 德国的产品。
BYK® 310:
基于硅氧烷的表面添加剂,来自BYK-Chemie GmbH, Wesel, 德国,在二甲苯中的25%的溶液。
组分E:
C. I. 碱基蓝3作双(2-乙基己基)磺基琥珀酸盐 0.26%,番红 O如双(2-乙基己基) 磺基琥珀酸盐 0.13%和Astrazon 橙 G如双(2-乙基己基)磺基琥珀酸盐 0.13%和CGI909 (实验产物,来自 BASF SE, Basle, 瑞士) 1.5%, 作为溶液,溶解在5.8%的乙酸乙酯中。百分数是基于介质的整个组合物。染料的制备从PCT/EP 2011/069389已知。
组分F:
乙酸乙酯(CAS号 141-78-6)。
组分G:
Desmodur® N 3900,Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, Germany 的商品,基于己烷二异氰酸酯的多异氰酸酯,亚氨基恶二嗪二酮的比例不小于30%,NCO含量:23.5%。
载体基底:
载体箔1是Hostaphan® RNK 36 µm,来自Mitsubishi Polyester Film GmbH,Wiesbaden, 德国的产品。
载体箔2是Transphan® OG 622 SL (60 µm)。来自LOFO High Tech Film GmbH,Weil am Rhein, 德国的产品。
载体箔3是Tacphan® 915 GL (50 µm),来自LOFO High Tech Film GmbH, Weilam Rhein, 德国的产品。
制备用于光敏聚合物组合物的另外的材料的方法:
组分A的制备:
在1L烧瓶中,先加入0.18g的辛酸锡、374.8g的ε-己内酯和374.8g的双官能的聚四氢呋喃聚醚多元醇(OH当量500g/mol)并且加热至120℃并且保持这一温度直至固体含量(归结于非-挥发性组分的比例)为99.5wt%或更高。随后冷却以获得作为蜡状固体的产物。
组分B1(磷酰亚硫酰基三(氧基-4,1-亚苯基亚氨基羰基氧基乙烷-2,1-二基)三丙烯酸酯)的制备:
在500mL的圆底烧瓶中,先加入0.1g的2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、0.05g的二月桂酸二丁基锡(Desmorapid® Z, Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国)和213.07g 27%浓度的三(p-异氰酸根苯基)硫代磷酸盐的乙酸乙酯溶液并且加热至60℃。之后,滴加42.37g的丙烯酸2-羟乙酯并且将混合物进一步保持在60℃直至异氰酸酯含量降低至0.1%以下。随后冷却并且在减压下完全移除乙酸乙酯以获得作为部分结晶的固体的产物。
组分B2 (2-({[3-(甲基硫烷基)苯基] 氨基甲酰基}氧基)乙基丙-2-烯酸酯)的制备:
在100mL的圆底烧瓶中,先加入0.02g的2,6-二-叔丁基-4-甲基苯酚、0.01 g的Desmorapid® Z和11.7g的3-(甲基硫代)苯基异氰酸酯并且加热至60℃。之后,滴加8.2g的丙烯酸2-羟乙酯并且将混合物进一步保持在60℃直至异氰酸酯含量降低至0.1%以下。随后冷却以获得作为淡黄色液体的产物。
添加剂C (双(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟庚基)(2,2,4-三甲基己烷-1,6-二基)双氨基甲酸酯)的制备:
在2000mL的圆底烧瓶中,先加入0.02g的Desmorapid® Z和3.60g的2,4,4-三甲基己烷1,6-二异氰酸酯(TMDI)并且加热至70℃。随后滴加11.39g的2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7-十二氟庚-1-醇并且将混合物进一步保持在70℃直至异氰酸酯含量降低至0.1%以下。随后冷却以获得作为无色的油的产物。
全息介质的制备
现在将描述由本发明的和非本发明的光敏聚合物组合物连续制备膜形式的全息介质。
图4中描述的箔涂布设备被用于生产。
图4显示了所使用的涂布设备的示意性设置。各个部件在图4中具有以下参考标记:
1 原料储存容器
2 计量装置
3 真空脱气装置
4 过滤器
5 静态混合器
6 涂布装置
7 循环空气干燥器
8 载体箔
9 覆盖层。
为了制备光敏聚合物组合物,在搅拌容器中将304.3g的组分A(多元醇)递增地与138g组分B1和138g的组分B2的写入单体混合物,191g添加剂C、0.60g的组分D、2.55g的BYK®310和101g的组分F混合。然后,在黑暗中将66.5g的组分E加入到混合物中并且混合,使得获得透明的溶液。如果必要,将组合物短暂地在60℃下加热以加速所用材料的溶解。将该混合物引入到涂布设备的两个原料储存容器1之一中。将组分G(多异氰酸酯)引入到另一原料储存容器1中。随后将两种组分以942.2(组分A-F)/57.8(组分G)的比率各自传送通过计量装置2至真空脱气装置3,并且脱气。随后它们各自由那里通过过滤器4进入静态混合器5,其中所述组分混合在一起形成光敏聚合物组合物。获得的液体物质随后在黑暗中进料至涂布装置6。
在这里涂布装置6是常规的狭缝式模头。然而,可选择地,也可以使用刮刀。利用涂布装置6,将光敏聚合物组合物在20℃的加工温度下施加到载体箔1,2或3的上面并且在80℃的交联温度下在循环空气干燥器7中干燥5.8分钟。这产生了膜形式的介质,其随后使用40µm厚的聚乙烯箔作为覆盖层9覆盖并且卷起。
该膜获得的层厚度为18µm。
用于黒层的材料
黒层1是SK 5545 AD 68 S2,来自Bischof + Klein GmbH & Co. KG, Lengerich,德国的产品,在黑丙烯酸箔上的丙烯酸酯粘合剂的粘合箔。吸收系数Q=0.519。
黒层2是Dupli-Color铂,来自MOTIP DUPLI GmbH, Haßmersheim, 德国的产品,丙烯酸基喷漆,以80μm的层厚度施加。吸收系数Q=0.503。漆层的层厚度为45µm。
黒层3是Dupli-Color Quality Paint乌黑哑光,来自MOTIP DUPLI GmbH, Haßmersheim, 德国的产品,耐候性合成树脂喷漆,以80µm的层厚度施加。吸收系数Q=0.510,漆层的层厚度为35μm。
黒层 4是Marabu Buntlack Colorspray Professional,哑光丝绸(silk matt),Marabu GmbH & Co. KG, Tamm, 德国的产品,合成树脂喷漆,以80µm的层厚度施加。吸收系数Q=0.497。漆层的层厚度50µm。
黒层5是来自Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品,其制备在下面描述。吸收系数Q=0.501。漆层的层厚度30µm。
黒层6是来自Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品,其制备在下面描述。吸收系数Q=0.507。漆层的层厚度40µm
黒层7是具有产品代码Scotch的粘合剂胶带,来自3M Deutschland GmbH, Neuss,德国的Vinyl Electrical Tape 22。吸收系数Q=0.507。
黒层8是具有产品代码n-10-129的粘合剂胶带,来自nolax AG, Sempach-Station,瑞士(类型:具有黑聚碳酸酯载体箔的基于橡胶的压敏粘合剂胶带)。吸收系数Q=0.549。
黒层9是具有产品代码Scotchcal 70的粘合剂胶带,来自3M Deutschland GmbH,Neuss, 德国(类型:具有黑色载体箔的基于丙烯酸酯的压敏粘合剂胶带)。吸收系数Q=0.508。
黒层10是具有产品代码AF 24.449的粘合剂胶带,来自AF Adhäsive FormteileGmbH, Pfinztal, 德国(类型:具有黑色载体箔的基于硅氧烷的压敏粘合剂胶带)。吸收系数Q=0.650。
黒层11是具有产品代码AF 01.9473的粘合剂胶带,来自AF Adhäsive FormteileGmbH, Pfinztal, 德国(类型:具有黑色载体箔的基于丙烯酸酯的压敏粘合剂胶带)。吸收系数Q=0.510。
黒层12使用Araldite 2026 A产品,来自Huntsman Advanced Materials(Europe) BVBA, Everberg, 比利时(基于聚氨酯的两组分液体粘合剂)和产品MakrofolDE 1-4,黑色,来自Bayer MaterialScience AG, Leverkusen,德国,其制备在下面描述。吸收系数Q=0.514。固化的粘合剂层的层厚度40µm。
黒层 5的制备:
在室温下向装备有冷凝器的研磨容器先加入29.06g的Desmophen A160(来自Nuplex Resins GmbH, Bitterfeld-Wolfen, 德国的产品,在溶剂石脑油中的60%的溶液),之后加入0.20g的BYK® 141(来自BYK-Chemie GmbH, Wesel, 德国的产品)和12.0g的Solvesso 100(来自Azelis Deutschland GmbH, Sankt Augustin, 德国的产品)。然后通过手搅拌加入1.0 g的CAB-O-SIL® TS-720二氧化硅(来自Cabot Rheinfelden GmbH &Co. KG, Rheinfelden, 德国的产品),之后将26.32g的Bayferrox 318 M(来自LANXESSDeutschland GmbH, Leverkusen, 德国的产品,CAS号1317-61-9)和18g的Micro-Talc(来自Mondo Minerals BV, Amsterdam, 荷兰的产品,CAS号14807-96-6)每次少许地加入。所述漆混合物随后与约17.3g的2.6-3mm的玻璃珠(来自Sigmund Lindner GmbH,Warmensteinach, 德国的产品)混合,并且在溶解器中于2400rpm下用塑料盘研磨30分钟。进行水冷使得温度为最高+40℃,之后过筛移除并且在室温下温育1天。
黒层6的制备:
在室温下向研磨容器中先加入305.50g的Bayhydrol UH 2593/1(来自BayerMaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品,脂肪族脂肪酸改性的阴离子聚氨酯分散体)和105.50g的Bayhydrol UH 240(来自Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品,脂肪族阴离子聚酯-聚氨酯分散体)。在用在800-1000rpm下搅拌的溶解器盘搅拌下(必须避免形成泡沫),混合粘合剂1分钟直至均匀随后依次与1.00g的BYK® 022(来自BYK-Chemie GmbH, Wesel, 德国的产品),3.00 g的BYK® 346(来自BYK-Chemie GmbH, Wesel,德国的产品)和3.75g的W 250大豆卵磷脂(来自Lubrizol Deutschland GmbH,Ritterhude, 德国的产品)混合,每次添加之后搅拌5分钟。随后,加入1.50g的Borchi Gel0625(来自OMG Borchers GmbH, Langenfeld, 德国的产品)并且搅拌10分钟。最后加入75.00g的丁基乙二醇(butyl glycol)(来自Brenntag GmbH, Mülheim/Ruhr, 德国的产物),50%溶解在完全不含离子的水中,和53.65g的水性颜料膏黑(由10.4wt%的Setaqua B E270(来自Nuplex Resins GmbH, Bitterfeld-Wolfen, 德国的产物)和41.6wt%的完全不含离子的水,与32.0wt%的Borchi Gel 0851(来自OMG Borchers GmbH, Langenfeld, 德国的产品)和16wt%的Colour Black FW 200)来自Degussa AG, Frankfurt/Main, 德国的产品)混合组成)。两种物质紧接寺加入并且整个批次随后搅拌另外10分钟。
制备示例性结构1:
1.预清洁玻璃板:
如果尺寸合适(sizewise),在实验室洗碗机中以标准循环+干燥循环预清洁玻璃板。如果不合适,则用海绵、洗涤液和水手动清洁玻璃,用完全不含离子的水冲洗干净,并用压缩空气吹干以及用干净的纸巾再次干燥。大玻璃板在将在支架上放倒后清洁时,更容易处理。
2.施加黑色衬背
a)施加黒层1
在GSH 380辊层合机中通过在辊之间插入粘合剂胶带然后推入各个玻璃板来向最大200mm x 100mm的玻璃板上由辊至玻璃施加粘合剂胶带于它们上。随后,用割刀切下带有胶带的玻璃板。为了获得与粘合剂胶带的全区域的接触,使用塑料抹刀或刮刀手动将箔按压至各个样品的玻璃上,并且如果必要,刮出任何夹带的空气。
b)施加黒层2-4
在待上漆的玻璃板的玻璃表面已经使用丙酮脱脂之后,由预先振荡的喷雾器以6个横向道直接施加黑色喷漆并且在室温下干燥1天。未被上漆的反向侧整个用绉胶带遮掩。
c)施加黒层5和6
将上述漆组合物位于聚合物烧杯中,并与9.07g的Desmodur® N 75 MPA/二甲苯(来自Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, 德国的产品)混合,随后用木铲搅拌约1分钟直至均匀并且通过240µm的高速过滤器引入到喷枪中。
在待上漆的玻璃板的玻璃表面已经用丙酮脱脂后,用手动喷枪在5巴和1.4mm喷嘴下以1.5个横向道施加黑色喷漆,并且在室温下干燥1天。未被上漆的反向侧整个用绉胶带遮掩。
3.将光敏聚合物层合到(反向侧变黑的)玻璃板上
放置已经在另一侧上具有黑层的玻璃板,使待层合的表面向上。在层合之前,表面喷涂过滤的EtOH,PA级,并且用不脱毛的合成布以圆周运动擦除。之后立即,将预制备的光敏聚合物片(其尺寸使得其投射超出玻璃板的边缘约1-2cm)剥离并且通过使用层合手推辊用温和的压力和流畅的运动将其层合到玻璃板上。为了移除突出的边缘,使用割刀和在中心放置的拟合模板(其在每个边缘比玻璃板小约6mm)来切割玻璃并且修剪超出部分。已经制备的样品以避光的方式包装在铝包中并且密封。
测量方法
黒层反射的测量
玻璃载体与黑层的层状组件的透射和反射光谱用来自STEAG的ETA-Optik光谱仪和ETA-RT CD测量系统测量。在测量期间,黑层在玻璃载体背向光源侧。作为参考,还测量了空玻璃载体。样品反射和参考反射各自从532nm的光谱提取。为了评价,在样品反射和参考反射之间取商(系数)。该值被称为吸收系数Q。
黒层层厚的测量
黑层的厚度用来自Mitutoyo Corporation,Kanagawa,日本的测微规测量。首先在几个点测量未涂布的基底的厚度,然后,在涂布之后,测量基底连同黑层的厚度。两个值之间的差用于确定黑层的厚度。
光敏聚合物的干燥层厚度的测量
使用可商购的白光干涉仪(例如来自Ingenieursbüro Fuchs IngenieursbüroFuchs的FTM-Lite NIR层厚度测量装置)测定物理层厚度。
层厚度测量原则上依赖于薄层中的干涉现象。在两个光学厚度不同的边界表面反射的光波变得叠加。反射的组成光束的不间断的叠加随后导致在白色连续辐射体(例如卤素灯)的光谱中周期性的变亮和消光。这种叠加在本领域技术人员中被称为干涉。测量干涉光谱并进行数学分析。
固体含量
将约1g样品施加到未上漆的罐盖上并且使用回形针(paper clip)彻底分散。之前将罐盖和回形针称重。将样品加回形针和罐盖在炉中于125℃下干燥1小时。通过下式给出固体含量:(最终重量-皮重)*100/(原始重量-皮重)。
粘度
报道的粘度使用DIN 4 mm溢出杯根据DIN EN ISO 2431和/或DIN 53211 (DIN4杯)测定。
异氰酸酯含量(NCO含量)
报道的NCO值(异氰酸酯含量)根据DIN EN ISO 11909测定。
总透射率和雾度值的测量
根据标准规范ASTM E 1348 / ISO 13468在来自Hunter Lab, FMS Jansen GmbH& Co. KG, Murnau am Staffelsee, 德国的Hunter Ultrascan Pro 球光谱仪上进行测量用于确定总透射率。总透射率指的是在360nm和840nm之间的平均透射率,其中在每种情况下,每5nm进行一个单一的测量。该测量使用D65光源和10°的观察角。测量范围是350-1100nm,但是对于比色测定测量仅进行到850nm。使用在空气中的测量校准,并且该测量的透射率被设为100%。
根据ASTM D 1003标准测量雾度。
通过在透射模式下的双光束干涉测量全息介质的全息性能DE和Δn并且评估黑色衬背的功效。
如在“全息介质的制备”部分中描述获得的介质被随后测试它们的全息性能,测量设置根据图5,如下:
氦氖激光器(Melles Griot 25-LHP-928-249,发射波长633nm)的光束在空间滤波器(SF)和连同准直镜(CL)的帮助下转变成平行均匀光束。通过可变光圈(I)建立信号和参考光束的最终横截界面。可变光圈开口的直径为0.4cm。偏振相关分束器(PBS)将激光光束分成两个一致的等同偏振的光束。通过λ/2板,参考光束的功率被调节为0.5mW且信号光束的功率被调节为0.5mW。使用半导体检测器(D)测量样品移除后的功率。参考光束的入射角(α0)是-26.8°,信号光束的入射角(β0)为26.8°。从样品法线开始向光束方向测量该角。根据图5,因此α0具有负号和β0具有正号。在样品(介质)的位置,两个交叠光束的干涉场产生了亮暗条纹的光栅,其平行于入射在样品上的两个光束的角析象器(透射全息图)。介质中的条纹间隔Λ,也被称为光栅周期,为~702nm(假定介质的折射率为~1.504)。
图5显示了用于测量介质的衍射效率(DE)的全息实验设置。
用以下方式将全息图写入介质:
• 两个快门(S)均打开曝光时间t。
• 之后,在关闭的快门(S)下,使介质进行5分钟的尚未聚合的写入单体的扩散。
现在以以下方式读出记录的全息图。信号光束的快门保持关闭。参考光束的快门打开。参考光束的可变光圈关闭至<1mm的直径。这保证了光束对于介质所有的旋转角(Ω)总是完全地在之前记录的全息图中。在计算机控制下,转盘现在覆盖了Ωmin至Ωmax的角度范围,角度步长为0.05°。Ω从样品法线向转盘的参考方向测量。当在记录全息图时参考光束的入射角和信号光束的入射角具有相同的大小,即α0=-26.8°和β0=26.8°时,获得了转盘的参考方向(Ω=0)。通常,在对称透射全息图(α0 =-β0)的记录期间以下对于干涉场来说适用下式:
θ0是介质外实验室系统中的半角。在这里,θ0=-26.8°。在接近的各个旋转角Ω下,通过相应的检测器D测量零阶透射的光束的功率和通过检测器D测量一阶衍射的光束的功率。在接近的各个角度Ω下作为下式的商获得衍射效率:
P D 是衍射光束的检测器中的功率和P T 是透射光束的检测器中的功率。
通过上述方法,测量了Bragg曲线(其描述了衍射效率η随记录的全息图的旋转角Ω的变化)并且储存在计算机中。此外,在零阶透射的强度也相对于旋转角Ω作图并且储存在计算机中。
全息图的中心衍射效率(DE=η0)在Ω=0处测定。
折射率对比度(refractive index contrast)Δn和光敏聚合物层的厚度d随后使用耦合波理论(参见H. Kogelnik, The Bell System Technical Journal, 第48卷, 1969年11月, 第9期,2909-2947页)拟合到测量的Bragg曲线上。下面描述评价的方法:
根据Kogelnik,对于透射全息图的Bragg曲线η(Ω)来说适用下式:
其中:
在读取全息图(“重建”)时,与以上类似地描述的,适用正式:
在Bragg条件下,“移相”DP=0。因此:
ν是光栅厚度,ξ是记录的折射率光栅的去谐参数。n是光敏聚合物的平均折射率并且设定在1.504。λ是真空下激光的波长。
随后对于ξ=0获得了中心衍射效率 (DE=η0):
将衍射效率的测量数据和理论Bragg曲线相对于旋转角Ω作图,如在图6中所示。
因为DE是已知的,根据Kogelnik理论Bragg曲线的形状仅由光敏聚合物层的厚度d确定。随后对于给定的厚度d通过DE修正Δn使得DE的测量和理论总是一致。随后调节d直至理论Bragg曲线第一次极小角位置和第一次极大高度与测量的Bragg曲线第一次极小角位置和第一次极大高度一致。
图6显示了对于没有使用黑层的情形,根据耦合波理论作为实线的Bragg曲线η和测量的衍射效率(以圆形符号表示)以及相对于旋转角Ω绘制的透射光强度。图7显示了在使用黑层时如图6相同的描述。
图8显示了在本发明的层状结构100和不含黑层的对比结构400的情况下使用的样品结构和样品取向。本发明的层状结构100和对比结构包括在载体箔102上的光敏聚合物层101并且以载体箔102的表面面向入射光束。光敏聚合物膜(具有施加的光敏聚合物层的基底)已经层合到1mm厚玻璃板104上。在本发明的层结构100中,进一步地黑层103已经层合到玻璃板104的背向入射光束的一侧。这一结构用于上述的全息图写入。为了读出全息图,移除黑层103或将曝光的光敏聚合物膜再次层合到不含黑层103的玻璃板上。
当不使用黑层时,衍射效率和透射强度显示了取决于旋转角Ω的强调制,其中观察者感知到了全息图的光波动。当使用黑层时,调制完全消失并且观察者感知了全息图均匀的光。
对于一种组合物,可以在多种介质上以不同的曝光时间t重复这一步骤几次以确定在何入射光束平均能量剂量下在写入全息图时Δn转变成饱和值。平均能量剂量E如下由指定了角α0和β0的两个组成光束的功率(参考光束P r = 0.50 mW,信号光束P s = 0.50 mW),曝光时间t和光圈直径(0.4cm)计算:

Claims (26)

1.具有基底层(104)和至少一个结合了载体箔(102)和位于其上的记录层(101)的复合材料的层状结构 (100, 200, 300),其中
所述层状结构 (100, 200, 300) 包括可从结合了载体箔(102)和记录层(101)的复合材料上移除的黑层 (103),其特征在于记录层(101)是由包含多异氰酸酯组分、异氰酸酯反应性组分、至少一种写入单体和至少一种光引发剂的光敏聚合物组合物形成的光敏聚合物。
2.根据权利要求1所述的层状结构,其特征在于所述记录层(101)适于在其中形成全息图,和/或在于已经在记录层(101)中形成了至少一个全息图。
3.根据权利要求2所述的层状结构,其特征在于所述全息图是体积全息图。
4.根据权利要求2所述的层状结构,其特征在于所述全息图是透射全息图。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于黑层(103)在基底层(104)的一侧上,且结合了载体箔(102)和记录层(101)的复合材料在基底层(104)的另一侧上,记录层(101)面对基底层(104)。
6.根据权利要求5所述的层状结构,其特征在于所述层以以下顺序直接彼此叠置:黑层(103),基底层(104),记录层(101)和载体箔(102)。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于黑层(103)在载体箔(102)的背对基底层(104)的面上和记录层(101)在载体箔(102)的面对基底层(104)的面上。
8.根据权利要求7所述的层状结构,其特征在于所述层以以下顺序直接彼此叠置:基底层(104),记录层(101),载体箔(102)和黑层(103)。
9.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于黑层(103)在记录层(101)的背对基底层(104)的面上和载体箔(102)在记录层(101)的面对基底层(104)的面上。
10.根据权利要求9所述的层状结构,其特征在于所述层以以下顺序直接彼此叠置:基底层(104),载体箔(102),记录层(101)和黑层(103)。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于基底层(104)是透明的。
12.根据权利要求11所述的层状结构,其特征在于基底层(104)选自玻璃和热塑性塑料,其具有>80%的ASTM E 1348 D65/10°半球状透射,和<0.5%的ASTM D 1003雾度。
13.根据权利要求12所述的层状结构,其特征在于基底层(104)选自玻璃和热塑性塑料,其具有>89%的ASTM E 1348 D65/10°半球状透射,和<0.1%的ASTM D 1003雾度。
14.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于黑层(103)选自黑胶带、黑色层合箔、黑色着色的热熔粘接剂、黑色着色的热熔粘接剂箔和黑色漆。
15.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于黑层(103)不含光散射颗粒。
16.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于黑层(103)具有<0.70的反射测量吸收系数Q,其中所述吸收系数Q描述了在532nm波长处由透明玻璃侧光照下具有黑层(103)的玻璃板的反射与不具有黑层(103)的相同玻璃板的反射之比。
17.根据权利要求16所述的层状结构,其特征在于黑层(103)具有<0.55的反射测量吸收系数Q。
18.根据权利要求17所述的层状结构,其特征在于黑层(103)具有<0.52的反射测量吸收系数Q。
19.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于载体箔(102)选自透明的箔。
20.根据权利要求1-4中任一项所述的层状结构,其特征在于载体箔(102)和独立于其的黑胶带的箔选自基于聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、乙酸纤维素、水合纤维素、硝酸纤维素、环烯烃聚合物、聚苯乙烯、聚环氧化物、聚砜、三乙酸纤维素、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚双环戊二烯和它们的混合物和/或层合体的箔。
21.根据权利要求20所述的层状结构,其特征在于载体箔(102)和独立于其的黑胶带的箔选自基于聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、三乙酸纤维素和它们的混合物和/或层合体的箔。
22.制备根据权利要求1-21任一项的层状结构(100,200,300)的方法,包括以下步骤:
提供基底层(104),
通过将记录层(101)施加到载体箔(102)之上制备复合材料,
其特征在于:
黑层(103)位于基底层(104)的背对复合材料的面上和记录层(101)位于载体箔(102)的面对基底层(104)的面上,或
黑层(103)位于载体箔(102)的背对基底层(104)的面上和记录层(101)位于载体箔(102)的面对基底层(104)的面上,或
黑层(103)在记录层(101)的背对基底层(104)的面上和载体箔(102)在记录层(101)的面对基底层(104)的面上。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于:
所述层以以下顺序直接彼此叠置:黑层 (103)、基底层 (104)、记录层 (101)和载体箔(102);或者
所述层以以下顺序直接彼此叠置:基底层(104),记录层(101),载体箔(102) 和黑层(103);或者
所述层以以下顺序直接彼此叠置:基底层(104),载体箔(102),记录层(101)和黑层(103)。
24.根据权利要求22的方法,其特征在于曝光记录层(101)以产生至少一个全息图。
25.根据权利要求24所述的方法,其特征在于所述全息图是体积全息图。
26.根据权利要求25所述的方法,其特征在于在已经产生全息图之后,将结合了记录层(101)和载体箔(102)的复合材料从基底层(104)上分离和移除黑层(103)。
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