FR2572813A1 - PROCESS FOR PREPARING POLYMERIC LIQUID COATINGS HAVING MULTIPLE OPTICAL ANSWERS AND COATINGS THUS OBTAINED - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE DES REVETEMENTS CRISTALLINS LIQUIDES POLYMERES QUI PRESENTENT DES REPONSES OPTIQUES MULTIPLES, CES REVETEMENTS ETANT OBTENUS SANS FAIRE VARIER LA TEMPERATURE AU COURS DE L'OPERATION DE PHOTOPOLYMERISATION. EN FAISANT PHOTOPOLYMERISER SELECTIVEMENT CERTAINES REGIONS DU REVETEMENT A DES VITESSES DIFFERENTES D'AUTRES REGIONS DU REVETEMENT, ON PEUT OBTENIR DES REVETEMENTS QUI PRESENTENT DES REPONSES OPTIQUES FIXEES DIFFERENTIELLES. APPLICATION NOTAMMENT DANS LE DOMAINE DE LA PUBLICITE.THE PRESENT INVENTION CONCERNS LIQUID POLYMERIC CRYSTALLINE COATINGS WHICH PRESENT MULTIPLE OPTICAL RESPONSES, THESE COATINGS BEING OBTAINED WITHOUT VARIING THE TEMPERATURE DURING THE PHOTOPOLYMERIZATION OPERATION. BY PHOTOPOLYMERIZING CERTAIN COATING REGIONS SELECTIVELY AT DIFFERENT SPEEDS FROM OTHER COATING REGIONS, COATINGS CAN BE OBTAINED WHICH SHOW DIFFERENTIAL FIXED OPTICAL RESPONSES. APPLICATION ESPECIALLY IN THE FIELD OF ADVERTISING.
Description
PROCEDE POUR PREPARER DES REVETEMENTS LIQUIDESPROCESS FOR PREPARING LIQUID COATINGS
POLYMERES PRESENTANT DES REPONSES OPTIQUES MULTIPLES POLYMERS HAVING MULTIPLE OPTICAL RESPONSES
ET REVETEMENTS AINSI OBTENUSAND COATINGS SO OBTAINED
La présente invention concerne un procédé pour préparer des revêtements cristallins liquides polymères, et plus parti- culièrement des revêtements cristallins liquides polymères qui présentent des réactions optiques différentes dans diverses The present invention relates to a method for preparing liquid crystalline liquid coatings, and more particularly to liquid crystalline liquid coatings which exhibit different optical reactions in various
régions du revêtement.areas of the coating.
Des études sur les cristaux liquides ont été relatées en nombre croissant dans la littérature durant ces dernières années. De nombreuses utilisations ont été trouvées pour ces Studies on liquid crystals have been reported in increasing numbers in the literature in recent years. Many uses have been found for these
matières, en particulier comme affichages optiques. materials, in particular as optical displays.
Récemment, des articles sont parus dans la littérature scientifique concernant des cristaux liquides cholestériques qui comprennent des parties polymérisables. Un certain nombre d'articles sont parus dans la littérature russe, décrivant des dérivés du cholestérol polymérisé en solution possédant des propriétés de cristaux liquides. Cependant, un intérêt particulier a été porté à la découverte récente que des matières cristallines liquides cholestériques possédant des propriétés optiques définies pouvaient avoir ces propriétés pratiquement fixées par un procédé de photopolymérisation pour Recently, articles have appeared in the scientific literature relating to cholesteric liquid crystals that include polymerizable portions. A number of articles have appeared in Russian literature describing solution polymerized cholesterol derivatives having liquid crystal properties. However, a particular interest has been brought to the recent discovery that cholesteric liquid crystalline materials having defined optical properties could have these properties substantially fixed by a photopolymerization process for
donner des revêtements dont les réponses optiques sont prati- give coatings whose optical responses are practically
quement insensibles à la température. insensitive to temperature.
La demande de brevet américain n 450 088, déposée le décembre 1982, et les demandes de brevets apparentées, décrivent certains dérivés du cholestérol qui possèdent des parties acrylates dans la chaîne latérale en position 3. Des U.S. Patent Application No. 450 088, filed December 1982, and related patent applications disclose certain cholesterol derivatives which have acrylate moieties in the side chain at position 3.
compositions comprenant ces matières se sont révélées présen- compositions comprising these materials have been shown to be
ter des propriétés optiques variant des parties infrarouges à ultraviolettes du spectre, les propriétés optiques étant fixées par photopolymérisation. En outre, des revêtements comprenant plus d'une réponse optique ont été décrits dans les demandes de brevets américains n" 660 038 et 660 278, déposées le 12 octobre 1984. Dans un mode de réalisation, optical properties varying from infrared to ultraviolet portions of the spectrum, the optical properties being fixed by photopolymerization. In addition, coatings comprising more than one optical response have been described in U.S. Patent Application Nos. 660,038 and 660,278, filed October 12, 1984. In one embodiment,
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ces demandes de brevets décrivent un procédé dans lequel la température est ajustée de telle sorte qu'une réponse optique souhaitable soit obtenue, et le revêtement est ensuite masqué sélectivement de façon que diverses régions du revêtement soient protégées d'une première exposition aux radiations photopolymérisantes. Le premier stade de photopolymérisation fixe pratiquement les réponses optiques dans les régions recevant la radiation, mais laisse les régions masquées non durcies, de sorte qu'en ajustant la température, les régions these patent applications describe a method in which the temperature is adjusted so that a desirable optical response is obtained, and the coating is then selectively masked so that various regions of the coating are protected from first exposure to light-emitting radiation. The first stage of photopolymerization substantially fixes the optical responses in the regions receiving the radiation, but leaves the masked regions uncured, so that by adjusting the temperature, the regions
non polymérisées présentent une réponse optique différente. unpolymerized have a different optical response.
Par une nouvelle irradiation de la structure, on réalise un By a new irradiation of the structure, we realize a
revêtement dans lequel une-réponse optique multiple est obte- coating in which a multiple optical response is obtained
nue dans diverses régions du revêtement. L'expression "réponse optique" et les termes apparentés utilisés dans la naked in various areas of the coating. The term "optical response" and the related terms used in the
présente descriptionont les significations indiquées dans les this description shall have the meanings indicated in
demandes de brevets précitées.aforementioned patent applications.
Bien que ces revêtements présentent des propriétés ori- Although these coatings have original properties
ginales, il n'est pas toujours souhaitable de réaliser des it is not always desirable to
affichages optiques multiples par ajustement de la température. multiple optical displays by temperature adjustment.
En conséquence, un des buts de la présente invention est de fournir un revêtement cristallin liquide photopolymérisé dans lequel-des réponses optiques-multiples sont obtenues sans Accordingly, it is an object of the present invention to provide a photopolymerized liquid crystal coating in which multiple optical responses are obtained without
avoir à ajuster la température.have to adjust the temperature.
Un autre objectif de la présente invention est de réali- Another object of the present invention is to realize
ser un revêtement qui donne des réponses optiques multiples be a coating that gives multiple optical responses
le revêtement présentant aussi une réponse optique tri- the coating also having a triple optical response
dimensionnelle. Ces buts de la présente invention, ainsi que d'autres, dimensional. These objects of the present invention, as well as others,
ressortiront clairement de la description détaillée ci-après will be clear from the following detailed description
de modes de réalisation préférés. preferred embodiments.
La présente invention concerne des revêtements cristal- The present invention relates to crystal coatings
lins liquides cholestériques qui présentent des réponses optiques multiples, ces revêtements étant obtenus sans faire cholesteric liquids which exhibit multiple optical responses, these coatings being obtained without
varier la température au cours de l'opération de photopolymé- vary the temperature during the photopolymer operation
risation. En permettant sélectivement à certaines régions du -svêtement de photopolymériser à des vitesses différentes par rapport à d'autres régions du revêtement, on peut obtenir des authorization. By selectively allowing certain areas of the coating to photopolymerize at different speeds relative to other regions of the coating, it is possible to obtain
revêtements qui présentent des réponses optiques fixées diffé- coatings with different optical responses
rentielles. La présente invention concerne un procédé pour préparer un revêtement polymère ayant une réponse optique fixée, ce -competitive. The present invention relates to a process for preparing a polymeric coating having a fixed optical response, which
procédé comprenant les étapes consistant à réaliser un revê- process comprising the steps of providing a coating
tement comprenant une matière monomère cristalline liquide cholestérique photopolymérisable; à aligner sélectivement au moins une partie de ce revêtement de telle sorte que cette partie alignée présente une réponse optique; et à exposer successivement ce revêtement à une radiation photopolymérisantE dans des conditions telles que des régions choisies de ce revêtement soient polymérisées à des vitesses différentes par rapport à d'autres régions de ce revêtement, de sorte que le element comprising a photopolymerizable cholesteric liquid crystalline monomeric material; selectively aligning at least a portion of said coating such that said aligned portion has an optical response; and successively exposing said coating to light-curing radiation under conditions such that selected regions of said coating are polymerized at different speeds relative to other regions of said coating, such that the
revêtement durci présente des réponses optiques fixées diffé- hardened coating has different optical responses
rentielles. La présente invention concerne également un revêtement cristallin liquide cholestérique photopolymérisé ayant une réponse optique fixée différentielle, ce revêtement étant obtenu par exposition séquentielle de ce revêtement à une radiation photopolymérisante dans des conditions telles que des régions choisies de ce revêtement soient polymérisées à des vitesses différentes par rapport à d'autres régions de ce -competitive. The present invention also relates to a photopolymerized cholesteric liquid crystalline coating having a differential fixed optical response, which coating is obtained by sequentially exposing the coating to a photopolymerizing radiation under conditions such that selected regions of that coating are polymerized at different rates by compared to other regions of this
revêtement.coating.
Les monomères qui peuvent être utilisés pour réaliser Monomers that can be used to achieve
la présente invention, sont les cristaux liquides cholestéri- the present invention are the cholesteric liquid crystals
ques qui possedent une chaine latérale photopolymérisable et qui présentent une réponse optique désirée dans le spectre visible. Les monomères préférés sont ceux qui sont décrits danw la demande de brevet américain n" 450 088 précitée. Cependant, which have a photopolymerizable side chain and have a desired optical response in the visible spectrum. The preferred monomers are those described in the above-mentioned US Patent Application No. 450 088.
il doit être tenu compte que ces matières peuvent être utili- it must be taken into account that these materials may be used
sées sous forme de monomères uniques, de mélanges de monomères ou de mélanges comprenant des monomères et d'autres matières in the form of single monomers, mixtures of monomers or mixtures comprising monomers and other
non-mésogéniques polymérisables ou non-polymérisables. non-mesogenic polymerizable or non-polymerizable.
Pour mettre en pratique la presence invention, on préparI une composition comprenant un monomère cristallin liquide cholestérique photopolymérisable et un photo-initiateur, et si on le désire, d'autres matières monomères mésogéniques ou non-mésogéniques, et/ou des diluants non-polymérisables, non-mésogéniques. La matière est ensuite préparée sous forme de revêtement ou de pellicule et soumise à une température telle que le revêtement ou la pellicule présente la réponse optique désirée. La matière sera ensuite photopolymérisée de telle sorte que des régions choisies de la pellicule durcissent à des vitesses différentes par rapport à d'autres régions de To practice the present invention, a composition comprising a photopolymerizable cholesteric liquid crystalline monomer and a photoinitiator and, if desired, other mesogenic or non-mesogenic monomeric materials and / or non-polymerizable diluents is prepared. , non-mesogenic. The material is then prepared as a coating or film and subjected to a temperature such that the coating or film has the desired optical response. The material will then be photopolymerized so that selected regions of the film cure at different speeds compared to other regions of the film.
la pellicule. Ceci peut être accompli de diverses façons. film. This can be accomplished in a variety of ways.
Par exemple, la polymérisation de la surface peut être effectuée en présence d'oxygène, qui, comme il est bien connu For example, the polymerization of the surface can be carried out in the presence of oxygen, which, as is well known
dans la technique, tendra à inhiber la réaction de photopoly- in the art, will tend to inhibit the photopoly reaction.
mérisation. Si on place -un négatif qui masque sélectivement le revêtement de la radiation polymérisante sur le revêtement ou la pellicule, aucun durcissement ne se produira dans la région masquée, mais il se produira dans les régions o le masque ne protège pas le revêtement de la radiation. Cependant, dans les régions exposées, la surface sera incomplètement durcie en raison de l'inhibition par l'oxygène, tandis que les régions internes de la région exposée seront complètement durcies. Si le masque est ensuite retiré et la surface balayée soigneusement avec de l'azote ou un autre gaz inerte, on notera une différence de réponse optique sur la surface du revêtement. Les régions précédemment masquées présenteront une réponse optique, tandis que les régions non-masquées et merization. If a negative is placed which selectively hides the coating of the polymerizing radiation on the coating or film, no hardening will occur in the masked region, but it will occur in regions where the mask does not protect the coating from radiation . However, in the exposed regions, the surface will be incompletely hardened due to inhibition by oxygen, while the internal regions of the exposed region will be fully cured. If the mask is then removed and the surface scanned thoroughly with nitrogen or other inert gas, a difference in optical response will be noted on the surface of the coating. Previously masked regions will have an optical response, while unmasked regions and
inhibées par l'oxygène tendront à présenter une couleur diffé- Inhibited by oxygen will tend to have a different color.
rente.annuity.
On peut aussi masquer partiellement la surface puis la soumettre à la radiation photopolymérisante en atmosphère inerte, ce qui conduit à un durcissement complet des régions non-masquées. Si le masque est alors retiré et si on balaie avec un mélange d'azote et d'oxygène la surface qui reste non The surface can also be partially masked and then subjected to photopolymerizing radiation in an inert atmosphere, resulting in complete hardening of the unmasked regions. If the mask is then removed and if one sweeps with a mixture of nitrogen and oxygen the surface which remains
durcie, l'exposition de cette surface à la radiation photo- hardened, the exposure of this surface to photo-
polymérisante conduira à une vitesse de durcissement diffé- polymerisation will lead to a different cure rate
rente. Après durcissement final en atmosphère inerte, on observera une différence de couleur notable entre les régions durcies initialement et postérieurement. Des effets tri-dimensionnels peuvent aussi être créés en utilisant deux masques différents en combinaison avec les modes opératoires ci-dessus. Par exemple, un premier masque peut être placé sur une pellicule qui est ensuite irradiée dans l'air. Le masque est alors retiré, et la surface entière de la pellicule est irradiée dans l'air. Un second masque est placé sur la pellicule et irradié en atmosphère inerte, et ce masque est ensuite retiré, et la pellicule entière est irradiée annuity. After final curing in an inert atmosphere, a noticeable color difference will be observed between the cured regions initially and subsequently. Tri-dimensional effects can also be created using two different masks in combination with the above procedures. For example, a first mask can be placed on a film which is then irradiated in the air. The mask is then removed, and the entire surface of the film is irradiated in the air. A second mask is placed on the film and irradiated in an inert atmosphere, and this mask is then removed, and the entire film is irradiated
en atmosphère inerte. Le résultat est une pellicule qui pré- in an inert atmosphere. The result is a film that pre-
sente des images tri-dimensionnelles. feels three-dimensional images.
Des vitesses de durcissement différentes peuvent aussi être réalisées en utilisant une atmosphère totalement inerte, mais en soumettant une partie de la surface à une énergie radiante de haute intensité, et d'autres régions de la surface à une énergie radiante d'intensité plus faible. Comme une vitesse de photopolymérisation différente est réalisée dans Different cure rates can also be achieved by using a totally inert atmosphere, but by subjecting part of the surface to high intensity radiant energy, and other regions of the surface to radiant energy of lower intensity. As a different photopolymerization speed is achieved in
ces diverses régions, le produit obtenu présentera des répon- these various regions, the product obtained will have answers
ses optiques différentes.its different optics.
La présente invention sera plus clairement comprise en se référant aux exemples suivants qui sont donnés à titre The present invention will be more clearly understood with reference to the following examples which are given as
d'illustration et non de limitation. illustration and not limitation.
Dans les exemples suivants, des composés correspondant aux dérivés d'acrylate Va et Ve tels que décrits dans la demande de brevet des Etats Unis d'Amérique n 450 088, ont été utilisés pour préparer des pellicules monomères. Ces composés ont la structure In the following examples, compounds corresponding to the acrylate derivatives Va and Ve as described in United States Patent Application No. 450 088, were used to prepare monomeric films. These compounds have the structure
HO 0HO 0
IIl Il iIIl He i
CH2-C-C-O-A-C-OHCH2-C-C-O-A-C-OH
YH y dans laquelle A = R2 = (CH2)n. Pour les composés Va, n = 10 et pour les composés Ve, n = 3. Pour les deux composés, y= O. YH y where A = R2 = (CH2) n. For compounds Va, n = 10 and for compounds Ve, n = 3. For both compounds, y = O.
Exemple 1Example 1
On prépare une composition comprenant 47 % en poids de chacun des composés Va et Ve, 3 % en poids de triacrylate de pentaérythritol comme diluant réticulant, 2 % en poids de benzophénone comme photo-initiateur et 1 % en poids d'Irgacure A composition comprising 47% by weight of each of compounds Va and Ve, 3% by weight of pentaerythritol triacrylate as crosslinking diluent, 2% by weight of benzophenone as photoinitiator and 1% by weight of Irgacide is prepared.
651 comme photo-initiateur. L'Irgacure 651 est une 2,2- 651 as a photoinitiator. Irgacure 651 is a 2,2-
dimêthoxy-2-phényl-acétophénone. dimethoxy-2-phenyl-acetophenone.
On fond complètement la composition à 93,30C (200 F), on la laisse refroidir à la température ambiante, et on effectue The composition was melted completely at 93 ° C (200 ° F), allowed to cool to room temperature, and run.
une application de 0,051 mm (0,002 inch) à la température am- an application of 0.051 mm (0.002 inch) at room temperature
biante sur un film de Mylar. La matière non polymérisée appa- biante on a Mylar movie. Uncured material appears
rait vert-bleue sous un angle de vue de 90 (spéculaire). blue-green at a 90 (specular) angle of view.
La pellicule appliquée est placée dans une chambre; elle est revêtue d'un négatif qui masque sélectivement des parties de la surface, et la chambre est partiellement balayée avec The applied film is placed in a chamber; it is coated with a negative that selectively hides parts of the surface, and the chamber is partially scanned with
de l'azote, en laissant un peu d'oxygène résiduel. Le revête- nitrogen, leaving some residual oxygen. The coating
ment masqué est ensuite soumis à une énergie UV de 150 joules masked is then subjected to a UV energy of 150 joules
(c'est-à-dire de 5 watts/cm2 pendant 30 secondes), pour pro- (ie 5 watts / cm2 for 30 seconds), for
duire une image qui, dans les régions exposées, est vert- create an image which, in the exposed regions, is green
jaune sous un angle de vue spéculaire. La chambre est ensuite ouverte, le masque est enlevé, et la chambre est refermée et balayée complètement avec de l'azote pour éliminer tout :oxyCne. La pellicule entière est ensuite exposée a une énergie de 300 jouies (c'est-aà-dire 5 watts/cm pendant 60 secondes) pour polymériser complètement la pellicule. La pellicule polymérisée contient une image jaune/vert avec un fond vert- bleu lorsqu'il est examiné sous un angle spéculaire. Exeple 2 On prépare une composition comprenant 48,25 % en poids de chacun des composés Va et Ve, 3 % en poids de triacrylate de pentaerythritol comme diluant réticulant et 0,5 % en poids d'Irgacure 651, et on prépare une pellicule comme il a été yellow under a specular view. The chamber is then opened, the mask is removed, and the chamber is closed and swept completely with nitrogen to remove all oxycin. The entire film is then exposed to an energy of 300 eyes (ie, 5 watts / cm for 60 seconds) to completely polymerize the film. The polymerized film contains a yellow / green image with a green-blue background when examined at a specular angle. EXAMPLE 2 A composition comprising 48.25% by weight of each of compounds Va and Ve, 3% by weight of pentaerythritol triacrylate as crosslinking diluent and 0.5% by weight of Irgacure 651 is prepared and a film is prepared as he was
décrit dans l'Exemple 1, qui donne également un aspect vert- described in Example 1, which also gives a green appearance.
bleuâtre. La pellicule est recouverte d'un négatif qui protège bluish. The film is covered with a negative that protects
sélectivement certaines régions de la pellicule et la pelli- selectively certain regions of the film and the film
cule masquée est ensuite exposée à une énergie radiante de 150 joules (c'est-à-dire de 5 watts/cm2 pendant 30 secondes), pour produire une pellicule partiellement durcie qui a un The masked cell is then exposed to a radiant energy of 150 joules (i.e., 5 watts / cm 2 for 30 seconds) to produce a partially cured film which has a
aspect vert-jaunatre dans les régions exposées. yellowish-green appearance in exposed areas.
Le négatif est retiré de la pellicule, et le film entier est exposé à l'air à une énergie radiante de 50 joules (5 watts/cm2 pendant 10 secondes). Après la seconde exposition, The negative is removed from the film, and the entire film is exposed to air at a radiant energy of 50 joules (5 watts / cm 2 for 10 seconds). After the second exposure,
la pellicule est munie d'un second négatif pour masquer sélec- the film is provided with a second negative to mask selectively
tivement diverses régions de la pellicule, et la pellicule est placée dans une chambre à azote qui est alors complètement balayée avec de l'azote. La pellicule est exposée à une énergiE radiante de 150 joules (c'est-à-dire 5 watts/cm2 pendant 30 secondes) pour produire une image qui, dans les régions les plus récemment exposées, est vert-bleuatre sous un angle de the film is placed in a nitrogen chamber which is then completely flushed with nitrogen. The film is exposed to a 150 joules radiant energy (i.e., 5 watts / cm 2 for 30 seconds) to produce an image which, in the most recently exposed regions, is bluish-green at an angle of
vue spéculaire.specular view.
Le second négatif est retiré, et la totalité de la pelli- The second negative is removed, and the entire film
cule est exposée à une énergie radiante de 300 joules (c'est- is exposed to a radiant energy of 300 joules (that is,
à-dire à 5 watts/cm pendant 60 secondes) dans une chambre à azote complètement balayée pour polymériser complètement la pellicule. La pellicule obtenue contient deux images. Sous un angle de vue de 90e, la première image parait être au-dessus that is, 5 watts / cm for 60 seconds) in a completely swept nitrogen chamber to completely polymerize the film. The film obtained contains two images. From a 90th angle of view, the first image seems to be above
de la seconde image; c'est-à-dire qu'elle a un effet tri- the second image; that is, it has a triad effect
dimensionnel. Sous un angle de vue de 45-, la seconde image parait être au-dessus de la premiere imïage. Dans l'un et l'autre cas, la première image paraît vert-jaune clair, la dimensional. From an angle of view of 45 °, the second image appears to be above the first image. In either case, the first image appears light green-yellow, the
seconde image parait vert-bleuâtre, et le fond parait vert- second image appears bluish-green, and the background appears green
jaune foncé.dark yellow.
L'invention n'est pas limitée aux descriptions et illus- The invention is not limited to the descriptions and illus-
trations ci-dessus, mais couvre toutes les modifications en- above, but covers all changes
visagées par les revendications ci-après. referred to by the claims below.
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