MX2015002072A - Un procedimiento para la transferencia de microestructuras a un sustrato final. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un procedimiento para la transferencia de microestructuras a un sustrato final rígido o flexible que ofrece ventajas tanto en velocidad como en precisión. El procedimiento de la invención consiste en someter una película de transferencia en un procedimiento continuo de rollo a rollo a las siguientes operaciones: ya sea la conformación de microestructuras en, o la transferencia de microestructuras a, una superficie de la película de transferencia; y transferir, a continuación, las microestructuras de la película de transferencia sobre una superficie del sustrato final. Las microestructuras son estructuras de una o múltiples capas que se componen de: vacíos en una superficie sustancialmente plana, los vacíos opcionalmente llenos o revestidos con otro material; áreas en relieve en una superficie sustancialmente plana; o sus combinaciones.

Description

UN PROCEDIMIENTO PARA LA TRANSFERENCIA DE MICROESTRUCTURAS A UN SUSTRATO FINAL CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere, en general, a un procedimiento continuo de rollo a rollo para la producción y transferencia de dispositivos de seguridad en forma de microestructuras de una película de transferencia a un sustrato final.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los hilos de seguridad, así como parches de seguridad se pueden montar sobre la superficie de un documento de seguridad (por ejemplo, papel moneda o billete de banco) o etiqueta, ya sea durante o después de la fabricación. El montaje de estos dispositivos se puede lograr mediante cualquier número de téenicas conocidas, que incluyen: aplicar un adhesivo sensible a presión a la parte trasera del dispositivo y presionar el dispositivo contra la superficie del documento o etiqueta; y aplicar un adhesivo activado por calor a la parte trasera del dispositivo y aplicar el dispositivo utilizando técnicas de transferencia térmica, a la superficie del documento o etiqueta.

La producción de estos dispositivos de seguridad y la aplicación de estos dispositivos a documentos o etiquetas de seguridad tienen lugar en operaciones separadas. La combinación de estas operaciones en un procedimiento continuo de rollo a rollo para la producción y transferencia de estos dispositivos de seguridad a un sustrato final sería ventajoso tanto en velocidad como en precisión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención satisface esta necesidad al proporcionar un procedimiento continuo de rollo a rollo para la producción y transferencia de dispositivos de seguridad en forma de elementos microestructurados o microestructuras de una película de transferencia a un sustrato final.

Más específicamente, la presente invención proporciona una película de transferencia para la transferencia de microestructuras a un sustrato final. Las microestructuras transferidas por la película de transferencia a un sustrato final son estructuras de una o múltiples capas que comprenden: vacíos en una superficie sustancialmente plana, los vacíos opcionalmente llenos o revestidos con otro material; áreas en relieve en una superficie sustancialmente plana; o sus combinaciones.

En una primera realización ejemplar, la película de transferencia comprende una película de soporte y una o más capas de adhesivo de liberación termica sobre una superficie de la película de soporte, en la que la capa o capas de adhesivo de liberación térmica se componen de una pluralidad de microesferas expansibles y uno o más adhesivos sensibles a presión.

La expresión "adhesivo de libéración térmica", como se utiliza en el presente documento, se refiere a un adhesivo que disminuye su adhesión a una superficie cuando se calienta a temperaturas más elevadas que aproximadamente 60°C, mientras que la expresión "microesferas expansibles", como se utiliza en el presente documento, se refiere a microesferas de polímero que comienzan a expandirse y/o conformar una espuma cuando se calientan a temperaturas superiores a aproximadamente 60°C.

Los adhesivos de liberación térmica (por ejemplo, cintas de liberación térmica) son conocidos en la téenica y se han utilizado en el procedimiento de obleas semiconductoras y otros procedimientos de fabricación de componentes electrónicos. Los proveedores de productos de liberación térmica utilizados para aplicaciones electrónicas incluyen Nitto Denko Corporation, 1-2, Shimohozumi 1-chome Ibaraki-shi, Osaka Japón (Nitto Denko), que comercializa las cintas y láminas adhesivas de liberación térmica REVALPHA®, y Haeun Chemtec Co., Ltd., Shingil-dong, Danwon-gu, Ansan, Kyungki-do, 425-839, Corea, que comercializa la película de liberación de calor REXPAN™. Sin embargo, el espesor y el coste de estos productos son prohibitivos para otra cosa que no sean muestras a pequeña escala, y no son adecuados para una producción masiva como se describe en el presente documento.

La expresión "adhesivo sensible a presión", como se utiliza en el presente documento, significa un adhesivo que solo necesita una presión mínima para adherirse o pegarse a una superficie.

En una realización ejemplar, una o más capas de adhesivo de liberación termica se preparan a partir de una formulación que comprende de aproximadamente el 25 a aproximadamente el 99% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 75 a aproximadamente el 97% en peso, más preferentemente, de aproximadamente el 90 a aproximadamente el 96% en peso) de una formulación de adhesivo sensible a presión (PSA) curable por energía (por ejemplo, radiación ultravioleta (UV)), y de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 75% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 3 a aproximadamente el 25% en peso, más preferentemente, de aproximadamente el 4 a aproximadamente el 10% en peso) de microesferas expansibles.

En esta realización ejemplar, la formulación PSA curable por energía comprende generalmente: de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 95% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 70% en peso, más preferentemente, de aproximadamente el 30 a aproximadamente el 60% en peso) de uno o más oligómeros elastoméricos; de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 75% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 60% en peso, más preferentemente, de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 40% en peso) de una o más resinas de pegajosidad; de aproximadamente el 0,5 a aproximadamente el 75% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 60% en peso, más preferentemente, de aproximadamente el 20 a aproximadamente el 50% en peso) de uno o más diluyentes monoméricos reactivos; y de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 15% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 8% en peso, más preferentemente, de aproximadamente el 3 a aproximadamente el 6% en peso) de uno o más fotoiniciadores.

En una segunda realización ejemplar, la película de transferencia comprende una película de soporte y una o más capas de aglutinante curadas. En esta realización, las microestructuras tienen una o más capas de revestimiento de liberación de conformación curadas en una superficie de las mismas, y se unen a la película de transferencia a traves de la una o más capas de aglutinante curadas. No se requiere calor para iniciar la liberación durante la transferencia de las microestructuras.

La presente invención proporciona además un procedimiento de utilización de las películas de transferencia descritas anteriormente, comprendiendo el procedimiento la utilización de las películas de transferencia (a) para transferir las microestructuras descritas anteriormente en un procedimiento continuo de rollo a rollo a un sustrato final, o (b) como sustratos de fabricación durante la producción de las microestructuras y transferir, a continuación, las microestructuras en un procedimiento continuo de rollo a rollo a un sustrato final.

También se proporciona un procedimiento para la transferencia de microestructuras a un sustrato final. En una primera realización ejemplar, el procedimiento comprende someter la primera película de transferencia descrita anteriormente en un procedimiento continuo de rollo a rollo a las siguientes operaciones: ya sea conformar microestructuras en, o transferir microestructuras a una superficie de la capa o capas de adhesivo de liberación térmica de la película de transferencia, en la que las microestructuras son estructuras de una o múltiples capas que comprenden: vacíos en una superficie sustancialmente plana, en la que los vacíos están opcionalmente llenos o revestidos con otro material; áreas en relieve en una superficie sustañcialmente plana; o combinaciones de los mismos; y transferir, a continuación, las microestructuras de la película de transferencia sobre una superficie del sustrato final.

En una primera realización preferida, el procedimiento comprende: conformar las microestructuras en una superficie de un sustrato de fabricación desechable; hacer que las microestructuras conformadas entren en contacto con una superficie de la película de transferencia mientras se aplica presión a la misma, activar con ello el adhesivo sensible a presión en la capa o capas de adhesivo de liberación térmica de la película de transferencia, adherir las microestructuras a su superficie; quitar el sustrato de fabricación desechable; aplicar uno o más adhesivos activados por calor y/o presión a las microestructuras sobre la película de transferencia; hacer que las microestructuras revestidas con adhesivo sobre la película de transferencia entren en contacto con una superficie del sustrato final, mientras se aplica calor y presión a la película de transferencia, causando de este modo que las microesferas en la capa o capas de adhesivo de liberación termica se expandan (o formen espuma) y desactiven el adhesivo sensible a presión, permitiendo la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras se activa simultáneamente el adhesivo en las microestructuras, permitiendo que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final.

Esta realización es particularmente adecuada para microestructuras que tienen la denominada “no paridad arriba/abajo” (por ejemplo, sistemas ópticos de refracción). Como será fácilmente apreciado por los expertos en la materia, tales estructuras pretenden ser observadas desde una parte superior o lado superior en lugar que desde una parte inferior o lado inferior. El procedimiento de la invención permite que las microestructuras en el sustrato de fabricación desechable se inspeccionen visualícente para fines de control de calidad antes de transferir las microestructuras a la película de transferencia y, además, permite que las microestructuras se sitúen apropiadamente en una posición vertical sobre una superficie del sustrato final.

En una segunda realización preferida, el procedimiento comprende: conformar microestructuras en una superficie de la capa o capas de adhesivo de liberación térmica de la película de transferencia; aplicar uno o más adhesivos activados por calor y/o presión a las microestructuras conformadas en la película de transferencia; hacer que las microestructuras revestidas con adhesivo entren en contacto con una superficie del sustrato final mientras se aplica calor y presión a la película de transferencia, provocando de este modo que las microesferas en la capa o capas de adhesivo de liberación térmica se expandan (o formen espuma) y desactiven el adhesivo sensible a presión, permitiendo la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras se activa simultáneamente el adhesivo en las microestructuras, permitiendo que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final.

Esta realización es particularmente adecuada para microestructuras que no requieren una inspección superficial superior/inferior (por ejemplo, elementos o estructuras de circuito conductoras). Tales estructuras podrían ser simetricas en sección transversal y no pretenden, necesariamente, ser observadas desde una parte superior o lado superior en lugar que desde una parte inferior o lado inferior.

En una segunda realización ejemplar, el procedimiento es un procedimiento continuo de rollo a rollo que comprende: conformar microestructuras en una superficie de un sustrato de fabricación desechable; aplicar una o más capas de revestimiento de liberación a una superficie de las microestructuras, conformándose la capa o capas de revestimiento de liberación a la superficie de microestructura, y curar a continuación la capa o capas de revestimiento de liberación; aplicar una o más capas de aglutinante a una superficie de una película de soporte y, opcionalmente, también a la superficie revestida de liberación curada de las microestructuras, y mientras estas superficies están en contacto entre sí, curar la capa o capas de aglutinante; retirar mecánicamente el sustrato de fabricación desechable de las microestructuras ahora unidas a la película de soporte; y a continuación transferir las microestructuras de la película de soporte sobre una superficie del sustrato final.

En una realización preferida, las microestructuras se transfieren de la película de soporte sobre una superficie del sustrato final al : aplicar uno o más adhesivos activados por calor y/o presión a las microestructuras sobre la película de soporte; hacer que las microestructuras revestidas con adhesivo sobre la película de soporte entren en contacto con una superficie del sustrato final; aplicar calor y presión a la película de soporte y después levantar la película de soporte de las microestructuras provocando la separación entre las microestructuras y la capa o capas de revestimiento de liberación, permitiendo con ello la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras que activa simultáneamente el adhesivo en las microestructuras, permitiendo de ese modo que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes para un experto ordinario a partir de la siguiente descripción detallada y de los dibujos adjuntos.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos téenicos y científicos utilizados en el presente documento tienen el mismo significado entendido comúnmente por un experto en la materia a la que pertenece la presente invención. Todas las publicaciones, solicitudes de patentes, patentes y otras referencias mencionadas en el presente documento se incorporan por referencia en su totalidad. En caso de conflicto, prevalecerá la presente memoria descriptiva, incluyendo sus definiciones. Además, los materiales, métodos/procedimientos, y ejemplos son únicamente ilustrativos y no pretenden ser limitantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las características particulares de la invención divulgada se ilustran con referencia a la Figura 1, que es un diagrama de flujo esquemático de la segunda realización ejemplar del procedimiento de la invención para la transferencia de microestructuras a un sustrato final. Los componentes en este dibujo no están necesariamente a escala, haciendo énfasis, en cambio, en que ilustran claramente los principios de la presente divulgación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona métodos o procedimientos para la producción de microestructuras (por ejemplo, microestructuras de moldeo de precisión) en un sustrato o película continua de rollo a rollo en formas que permiten que estas microestructuras se transfieran posteriormente a un sustrato final. Ventajas en la velocidad y la precisión se realizan mediante el uso de procedimientos de rollo a rollo para producir microestructuras, mientras que proporciona un medio para la transferencia de las microestructuras a una superficie final que no es necesariamente compatible con o adecuada para el procesamiento de bandas flexibles (por ejemplo, sustratos finales rígidos tales como vidrio). De esta manera, los sustratos finales pueden tener microestructuras de precisión aplicadas a su superficie, sin haberse sometido a todas las condiciones que son necesarias para la producción de, por ejemplo, microestructuras de moldeo de precisión.

La presente invención es útil en la producción de laminados de seguridad para pasaportes, en la aplicación de parches o sellos de seguridad en documentos de valor, de etiquetas en productos, de películas o papeles metalizados finos para billetes de banco, de conductores o componentes de circuitos aislantes sobre sustratos rígidos, y en otras aplicaciones generales de elementos microestructurados o microestructuras a una superficie.

Para evitar dudas, las nanoestructuras se contemplan tambien por la presente invención, como son (como se ha aludido anteriormente) las aplicaciones de uso final fuera del campo de la seguridad.

A continuación se desvelarán las realizaciones ejemplares del sistema de la invención. Sin embargo, no hay intención, de limitar la presente descripción a las realizaciones divulgadas en el presente documento. Por el contrario, la intención es cubrir todas las alternativas, modificaciones y equivalentes.

Las microestructuras utilizadas en la presente invención son estructuras de una o múltiples capas que comprenden: vacíos en una superficie sustancialmente plana, los vacíos opcionalmente llenos o revestidos con otro material: áreas en relieve en una superficie sustancialmente plana; o sus combinaciones. En una realización ejemplar, las microestructuras (por ejemplo, estructuras ópticas o físicas) son microestructuras de moldeo de precisión que incluyen cualquiera y todos los tipos de estructuras cuya forma se puede producir rellenando un vacío negativo en una matriz curada o endurecido sobre un sustrato flexible.

Ejemplos de tales microestructuras de moldeo de precisión contempladas incluyen sistemas ópticos de múltiples capas tales como estructuras micro-ópticas de refracción, reflexión, difracción, y híbridas, así como otras estructuras de una o múltiples capas, tales como pistas conductoras, patrones de circuito, microlentes, guías de onda, lentes de aire de espacio negativo, aislante cerámicas estructuras, elementos de imágenes de iconos, microtexto, estructuras anti-reflectantes, prismas refractores de luz, estructuras micro-especulares, semiconductores con patrón, metalización con patrón o sin patrón, impresión de seguridad fluorescente, estructuras de filtración porosas, elementos químicos o de detección electrónicos, estructuras de enmascaramiento foto-resistentes, rejillas gobernadas, matrices periódicas o aperiódicas, estructuras para aumentar el área superficial, estructuras de alteración de la sensibilidad táctil, estructuras para facilitar la unión mecánica, etc.

En general, el tamaño de estas microestructuras (es decir, anchura o profundidad) está limitado solo por lo que es alcanzable mediante el moldeo de un útil de estampado sobre un sustrato flexible. El tamaño puede variar desde decenas de nanómetros (un espesor pequeño de capas atómicas) en profundidad, en algunos casos, hasta unos pocos micrómetros en la mayoría de los casos, y hasta estructuras de escala milimetrica.

El moldeo de precisión de microestructuras en una forma de rollo a rollo en un sustrato o película flexible tiene muchas ventajas, particularmente cuando se considera junto con un procedimiento transferible, como se describirá. La expresión "moldeo de precisión", como se utiliza en el presente documento, significa la replicación de una superficie microestructurada que tiene un patrón prediseñado de vacíos y/o áreas en relieve o características negativas y positivas.

Mediante el uso de polímeros curados por radiación en la película, o películas estampables en caliente, por ejemplo, la superficie del maestro se copia de forma continua, y un patrón preciso de vacíos y/o áreas en relieve se puede formar en una matriz curada, dando como resultado microestructuras precisamente conformadas o "elementos de iconos". Los procedimientos ejemplares se describen en la Patente de Estados Unidos N° 7.333.268 de Steenblik et al., la Patente de Estados Unidos N° 7.468.842 de Steenblik et al., la Patente de Estados Unidos N° 7.738.175 de Steenblik et al., la Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 12/820.320 de Steenblik et al., y la Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 13/360.017 de Samuel M. Cape et al., que se incorporan todos en el presente documento por referencia en su totalidad. Mediante el moldeo de estas estructuras, cada espacio negativo da como resultado una región voluminosa que se puede rellenar con un segundo material que puede ser muy diferente del material utilizado para moldear la matriz. Por ejemplo, suspensiones, pastas, dispersiones, geles, polvos, líquidos, y copos se pueden utilizar todos para cargar los vacíos, lo que da como resultado un elemento de precisión que está contenido dentro del volumen de la matriz. Esto permite la formación de formas con materiales que serían difíciles o imposibles de moldear sin el uso de esta teenica de relleno de matriz. El material rellenado se puede curar, lavar, etc. adicionalmente, para garantizar las propiedades deseadas, tales como el grado de reticulación, etc.

Una vez que se ha formado una primera capa de tal matriz estampada rellenada, cualquier número práctico de capas adicionales se pueden agregar a partir de entonces, tal como una segunda capa de elementos de precisión rellenados, o de elementos de precisión que no están rellenados tal como una capa de microlentes, o una capa separadora de polímero seguida por una capa de microlentes, una capa de metalización, u otros revestimientos funcionales. Adicionalmente, es posible y, a menudo, deseable aplicar un revestimiento al sustrato flexible antes de que se funda la primera capa microestructurada, con el fin de facilitar la replicación del maestro de estampado y para la retirada de elementos microestructurados en un momento posterior. Este revestimiento se puede adaptar para proporcionar propiedades de adhesión o de liberación entre el sustrato flexible y la capa microestructurada. Por ejemplo, un revestimiento de este tipo se puede preparar a partir de polímeros que tienen baja energía superficial, tales como poliacrilatos modificados con silicona curables por UV.

En un ejemplo de la primera realización ejemplar del procedimiento de la invención para la transferencia de microestructuras "sin paridad arriba/abajo", las microestructuras de una sola o múltiples capas de moldeo de precisión se forman sobre un sustrato de fabricación flexible desechable, y a continuación las microestructuras se transfieren lejos del sustrato de fabricación y sobre una nueva película de soporte que tiene una o más capas de adhesivo de liberación térmica. La capa o capas de adhesivo de liberación térmica se utilizan para proporcionar una fuerte unión entre la nueva película de soporte y las microestructuras y para permitir la liberación de estas microestructuras en un momento posterior a la aplicación de calor. En resumen, el procedimiento de la invención: a) habilita la retirada del sustrato de fabricación flexible desechable (es decir, película de base) de las microestructuras de moldeo de precisión, que carecen de cualquier fuerza significativa, cuerpo o integridad estructural cuando se toman por sí mismas; b) habilita la conversión y la manipulación de elementos microestructurados que utilizan equipos basados en banda o lámina tradicionales de tal manera que se pueden aplicar revestimientos y adhesivos tradicionales, y de modo que las estructuras, por el contrario frágiles, se pueden ranurar, troquelar, perforar, cortar a láminas, etc.; y c) habilita la transferencia de las microestructuras de la película de soporte revestida de adhesivo de liberación térmica (es decir, la película de transferencia de TRA) a un sustrato final sin sufrir efectos perjudiciales del procedimiento de transferencia tal como calor, presión y tensión, permitiendo al mismo tiempo que la película de soporte se rebobina y deseche después que se completa el procedimiento de transferencia.

La capa o capas de adhesivo de liberación térmica de la película de transferencia proporciona una unión fuerte entre las microestructuras de moldeo de precisión y la nueva película de soporte tiene todavía un mecanismo para la liberación decisiva, predecible en un momento posterior cuando las microestructuras se transfieren al sustrato final.

La formulación utilizada para preparar la capa o capas de adhesivo de liberación térmica de la presente invención se hace específicamente para tener una fuerte unión a temperaturas ambiente, y una resistencia de unión significativamente reducida cuando se aplican temperaturas elevadas. Se puede decir que la formulación adhesiva está ‘activada’ cuando se encuentra en el estado de baja temperatura, alta resistencia de unión, y‘desactivada’ cuando está en un estado de temperatura elevada, resistencia de unión reducida.

Como se ha señalado anteriormente, la formulación de adhesivo de liberación térmica de la invención, en una realización más preferida, comprende de aproximadamente el 90 a aproximadamente el 96% en peso de una formulación de PSA curable por energía, y de aproximadamente el 4 a aproximadamente el 10% en peso de microesferas expansibles.

La formulación de PSA curable por energía utilizada en la formulación de adhesivo de liberación termica de la invención, en una realización más preferida, comprende: de aproximadamente el 30 a aproximadamente el 60% en peso de uno o más oligómeros elastoméricos, que proporcionan una alta elongación y estructura a la formulación; de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 40% en peso de una o más resinas de pegajosidad, que confieren elasticidad, flexibilidad y adhesión a la formulación; de aproximadamente el 20 a aproximadamente el 50% en peso de uno o más diluyentes monoméricos reactivos, que sirven para modificar el grado de reticulación y la temperatura de transición vitrea de la formulación; y de aproximadamente el 3 a aproximadamente el 6% en peso de uno o más fotoiniciadores.

Ejemplos específicos de formulaciones de PSA adecuadas incluyen, pero no se limitan a, los siguientes: FormulacióndePSA 1: 30% enpeso Triacrilato de trimetilolpropano, que se comercializa bajo la designación comercial SR-351 por Sartomer Company de Exton, PA., EE.UU.

(Sartomer) 33% enpeso Uretano aromático/oligómero de pegajosidad, que se comercializa bajo la designación comercial CN3000 por Sartomer 33% enpeso Acrilato de isobornilo, que se comercializa bajo la designación comercial SR-506 NS por Sartomer 4% enpeso Mezcla líquida de dos fotoiniciadores comercializada bajo la designación comercial OMNIRAD 1000 por IGM Resins Inc. de St. Charles, IL, EE.UU.

(IGM) Formulación de PSA 2: 19% en peso Oligómero de acrilato de uretano, que se comercializa bajo la designación comercial CN973H85 por Sartomer 32% en peso Resina de pegajosidad, que se comercializa bajo la designación comercial S115 por Sartomer 45% en peso 2(2-etoxietoxi) etil acrilato (EOEOEA), un diluyente monomerico reactivo, que se comercializa bajo la designación comercial SR256 por Sartomer 4% en peso 2-hidroxi-2-metil-1 -fenil-1 -propanona, fotoiniciador, que se comercializa bajo la designación comercial OMNIRAD 73 por IGM.

Ejemplos específicos de microesferas expansibles adecuadas, que comienzan la expansión y/o la formación de espuma cuando se calientan a temperaturas superiores a aproximadamente el 60°C, incluyen: microesferas de plástico expansibles, que se comercializan bajo la designación comercial EXPANCEL® por Casco Adhesives AB, P.O. Box 11538, Estocolmo, Suecia 10001 (Casco); microesferas termoplásticas secas, que se comercializan bajo la designación comercial DUALITE® por Henkel Corporation, One Henkel Way, Rocky Hill, CT 06067 (Henkel); microesfera expansible térmica, que se comercializa bajo la designación comercial ADVANCELL EM por Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha (dba Sekisui Chemical Co. Ltd.), 4-4, Nishitemma 2-chome, Kita-ku Osaka-shi, Osaka, Japón 530-8565 (Sekisui); y microesferas expansibles disponibles por Matsumoto Yushi-Seiyaku Co., Ltd., 2-1-3 Shibukawa-cho Yao-shi, Osaka, Japón (Matsumoto), Kureha Corporation, 3-3-2, Nihonbashi-Hamacho, Chuo-ku, Tokio, Japón 103-8552 (Kureha) y Hangzhou H¡-Tech Fine Chemical Co., Ltd., Área téenica e industrial de Haihong, Pueblo de Liangzhu, distrito de Yuhang, Hangzhou, Zhejiang, China (Haihong Group).

Un ejemplo específico de una formulación de TRA adecuada se expone a continuación: Formulación de TRA: 90% en peso una formulación de PSA curable por radiación, que se comercializa bajo la designación comercial AROCURE™ de Ashland Inc., 50 E. RiverCenter Blvd., P.O. Box 391, Covington, KY 41012-0391 (Ashland) 10% en peso microesferas expansibles, que se comercializan bajo la designación comercial EXPANCEL™ por Akzo Nobel Inc., 525 West Van Burén, Chicago, IL 60607, EE.UU. (Akzo Nobel).

El TRA funciona a través del mecanismo de expansión de las microesferas, lo que permite un control preciso de la liberación. Durante el procedimiento de liberación, la resistencia de unión adhesiva disminuye drásticamente. En un ejemplo, se encontró que la resistencia de unión del TRA activado estaba entre 5,3 y 9,6 Newtons/pulgada (N/pulg), mientras que la fuerza desactivada por calor medida era de aproximadamente el 0,9 a 0,1 N/pulgada. Las microesferas típicas para este uso comenzarán a expandirse a 80-180°C y continuarán expandiéndose hasta 125-220°C. Una vez que el adhesivo ha sido calentado de. esta manera, la pegajosidad y la resistencia de unión se reducen de forma permanente.

Antes de la expansión, las microesferas preferentemente en el intervalo de 5 a 50 micrométros de diámetro, y después de calentar se expanden preferentemente de 15 a 150 micrometros de diámetro. Más preferentemente, las microesferas varían de 6 a 20 micrométros de diámetro antes de la expansión.

Antes del calentamiento, los espesores preferibles de la capa de adhesivo de liberación térmica varían de 3 a 100 micrométros y, más preferentemente, de 5 a 25 micrométros. Después del calentamiento, esta capa tendrá típicamente el doble de espesor.

La preparación de la formulación de TRA se puede realizar mediante la combinación del PSA curable por energía premezclada en su estado líquido con la cantidad pesada de microesferas poliméricas (por ejemplo, polvo de microesferas poliméricas), seguido por la mezcla con un mezclador de alto cizallamiento. La suspensión resultante de polvo con PSA curable por energía se mantendrá estable en su forma líquida durante un período prolongado de tiempo, siempre y cuando se evite la exposición a fuentes de calor y de radiación UV.

La formulación de TRA se aplica a una película de soporte. Las películas de soporte adecuadas pueden ser de cualquier material flexible capaz de recibir un revestimiento y que se transporte a través de equipos de producción. Por ejemplo, materiales poliméricos tales como tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (PET), polipropileno (PP), nylon 6 poliamida (PA), naftalato de polietileno (PEN), acetato de celulosa u otros materiales de película, así como materiales no poliméricos tales como papel constituyen películas de soporte adecuadas.

Los procedimientos adecuados para la aplicación de adhesivo líquido se pueden utilizar para aplicar la formulación de TRA a una película de soporte siempre que no se supere la temperatura de activación de las microesferas. Por ejemplo, un espesor de capa adecuado de formulación de TRA se puede lograr mediante su disposición sobre una película de soporte con una varilla envuelta en alambre (por ejemplo, una varilla Mcyers #14), o por medio de una unidad de impresión flexográfica o cilindro de huecograbado. La formulación de TRA líquida se puede calentar por encima de la temperatura ambiente con el fin de reducir la viscosidad para facilitar la aplicación (es decir, para facilitar el bombeo o vertido), siempre y cuando no se exceda la temperatura de activación de las microesferas. Cuando una capa fina se ha aplicado a la película de soporte con el espesor deseado (por ejemplo, el espesor de 15 micrometros), el TRA se puede curar por radiación UV, por ejemplo, haciendo pasar la película de soporte revestida por debajo de una lámpara de Hg de 118,11 Watts/cm a 12,19m por minuto. Como alternativa, el TRA se puede curar por haces de electrones haciendo pasar la resina sin curar a través de una unidad de curado por haz de electrones. Además, ambos procedimientos se pueden utilizar en combinación.

Una vez curado, el TRA se activa de modo que tiene una alta pegajosidad y resistencia al pelado (por ejemplo, los valores de resistencia al pelado van de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 N/pulgada (ASTM D903-98)), y está listo para ponerse en contacto con la superficie de unión deseada. Por ejemplo, una película flexible de seguridad micro-óptica se puede poner en contacto con la TRA y el soporte de película (es decir, la película de transferencia de TRA), formando una estructura laminada que permanece unida hasta que es deseable liberar la unión por aplicación de calor.

Toda la estructura laminada formada, de este modo, se puede rebobinar después y aplicarse como una sola película flexible, permitiendo su posterior procesamiento, tal como: quitar la película de fabricación de base, aplicar adhesivos en el lado expuesto de la película de micro-óptica, troquelar, imprimir, metalizar, u otras operaciones de conversión de película. La unión adhesiva del TRA se puede desactivar después por calentamiento (por ejemplo, 80-220°C) en un momento en que es ventajoso para la transferencia de la microestructura de la película de transferencia de TRA (por ejemplo, película de soporte de PET de calibre 60/ TRA) sobre el sustrato final. Como se ha indicado anteriormente, un procedimiento de este tipo puede ser útil en la producción de laminados de seguridad para pasaportes, en la aplicación de parches o sellos de seguridad en documentos de valor, de etiquetas de productos, de películas o papeles metalizados finos para billetes de banco, de conductores o componentes aislantes del circuito sobre sustratos rígidos, y en otras aplicaciones generales de elementos microestructurados o microestructuras en una superficie.

La desactivación del TRA se produce cada vez que se ha alcanzado o superado la temperatura de reblandecimiento de la cubierta polimérica de las microesferas, causando la expansión de volumen (o formación de espuma) y una disminución significativa en la resistencia de unión adhesiva en comparación con su estado precalentado. Los procedimientos de calentamiento adecuados para causar la desactivación del TRA incluyen aire caliente, laminación en caliente, calentamiento por infrarrojos, calentamiento en hornó o placa caliente, rodillo de estampado de laminación en caliente, laminador de pasaportea, zapata caliente, placa calentada, baño caliente, y similares.

En un procedimiento preferido para la transferencia de microestructuras “sin paridad arriba/abajo” a un sustrato final, el procedimiento continuo e rollo a rollo comprende: conformar microestructuras sobre un sustrato de fabricación flexible desechable; opcionalmente, rellenar las microestructuras con un material curable; aplicar un TRA curable por energía en forma líquida a una película de soporte separada y curar mediante la aplicación de luz UV, radiación de haz de electrones, o ambas, formando así una "película de transferencia de TRA"; pinzar juntas las microestructuras formadas sobre el sustrato de fabricación flexible a la capa de TRA de la película de transferencia de TRA, activando de este modo el adhesivo sensible a presión en la capa de TRA y permitiendo que el adhesivo adhiera las microestructuras a la capa de TRA; quitar el sustrato de fabricación flexible desechable; convertir la microestructura/ película de transferencia de TRA utilizando procedimientos conocidos en la teenica, incluyendo, pero sin limitarse a, la aplicación de otros adhesivos activados por calor y/o presión (por ejemplo, adhesivos activados por calor, no pegajosos), cebadores o revestimientos, a la película de transferencia, seguido del ranurado o troquelado de la película a las dimensiones finales deseadas, y el laminado de la película de corte en pilas o rebobinada en carretes o bobinas, formando de esta manera un "sistema listo para la transferencia"; transferir las microestructuras revestidas de adhesivo a un sustrato final haciendo que las microestructuras en el sistema listo para la transferencia entren en contacto con el sustrato final para la laminación térmica, por lo que el calor y la presión se aplican al sistema listo para la transferencia, provocando de este modo que las microesferas en la capa de TRA se expandan (o formen espuma) y desactiven el adhesivo sensible a presión, permitiendo con ello la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras activa simultáneamente el adhesivo en las microestructuras, permitiendo que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final; y rebobinar y desechar la película de transferencia con TRA desactivado, dejando el sustrato final con microestructuras recien colocadas en su superficie, listo para su posterior procesamiento o impresión si se desea.

En una realización ejemplar, la microestructura es un sistema óptico de múltiples capas en la forma de un hilo o papel metalizado de seguridad, y el sustrato final es el papel para el billete de banco. En esta realización ejemplar, el calor y la presión de laminación hace que el hilo/papel metalizado se una de forma segura al papel del billete, mientras se excede al mismo tiempo la temperatura de desactivación del TRA, provocando de esta manera que la película de TRA y de soporte se separe del hilo/papel metalizado. Este procedimiento proporciona un medio ventajoso de suministrar un hilo/papel metalizado de seguridad para billete de papel, seguido por el rebobinado y desechado de la película de soporte que contiene el TRA desactivado.

En otra realización ejemplar, la microestructura es una etiqueta troquelada, de sellado por calor y el sustrato final es el embalaje del producto.

En una realización ejemplar del procedimiento de la invención para la transferencia de microestructuras que tienen "paridad arriba/abajo" (es decir, simetría en sección transversal), las microestructuras de una o múltiples capas de moldeo de precisión se forman directamente sobre la película de transferencia de TRA y, a continuación, las microestructuras se transfieren de la película de transferencia de· TRA sobre el sustrato final. En esta configuración, se debe tener cuidado para evitar el sobrecalentamiento del TRA durante la etapa de moldeo de la microestructura. Resinas de moldeo con bajas viscosidades (resinas que no necesitan calor adicional para fluir libremente, tales como diacrilato de neopéntilglicol (disponible por Sartomer bajo la designación comercial SR247)), combinadas con una superficie de moldeo enfriada con agua internamente (comparable a un tambor de enfriamiento flexográfico) permiten que las microestructuras se curen por UV contra del TRA sin sobrecalentar las microesferas expansibles o causar la expansión prematura.

En un procedimiento preferido, el procedimiento continuo de rollo a rollo comprende: aplicar un TRA curable por energía en forma líquida a una película de soporte separada y curar mediante la aplicación de luz UV, radiación de haz de electrones, o ambas, formando así una "película de transferencia de TRA"; conformar microestructuras sobre la película de transferencia de TRA; opcionalmente, rellenar las microestructuras con un material curable; convertir la microestructura/ película de transferencia de TRA mediante la aplicación de otros adhesivos activados por calor y/o presión (por ejemplo, adhesivos activados por calor no pegajosos), cebadores o revestimientos, a la película de transferencia, seguido por la ranuración o troquelado de la película en as dimensiones finales deseadas, y el laminado de la película de corte en pilas o rebobinada en carretes o bobinas, formando de esta manera una "película lista para la transferencia"; transferir las microestructuras revestidas de adhesivo a un sustrato final haciendo que las microestructuras en el sistema listo para la transferencia entren en contacto con el sustrato final para la laminación térmica, por lo que el calor y la presión se aplican al sistema listo para la transferencia, provocando de este modo que las microesferas en la capa de TRA se expandan (o formen espuma) y desactiven el adhesivo sensible a presión, permitiendo con ello la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras activa simultáneamente el adhesivo en las microestructuras, permitiendo que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final; y rebobinar y desechar la película de transferencia con TRA desactivado, dejando el sustrato final con microestructuras recién colocadas en su superficie, listo para su posterior procesamiento o impresión si se desea.

En una realización ejemplar, la microestructura es una estructura de matriz de lentes incorporados y el sustrato final es un sustrato de policarbonato grabable por láser. Aquí, la estructura de matriz de lentes incorporados se forma de una matriz polimerica cóncava de índice de refracción bajo (Rl) (por ejemplo, n = 1,35-1,45) rellenada con un polímero de Rl alto (por ejemplo, n = 1 ,5-1 ,8), el adhesivo aplicado es un adhesivo activado por calor, y la estructura de matriz de lentes incorporados de la película lista para la transferencia en contacto con una superficie del sustrato de policarbonato grabable por láser y calentada bajo presión hasta un punto en el que la estructura de matriz de lentes incorporados se lamina térmicamente a la superficie del sustrato de policarbonato. En esta realización, el calor y la presión de laminación hacen que la estructura de lentes incrustados se una firmemente al sustrato final de policarbonato deseado, mientras se excede al mismo tiempo la temperatura de desactivación del TRA, haciendo que la película de transferencia de TRA se separe de la estructura de lentes incrustadas. Este procedimiento proporciona un medio ventajoso de suministrar de una estructura de lentes a una superficie de una superficie de policarbonato grabable por láser, de tal manera que pueden producirse etapas de procesamiento adicionales, tales como escritura por láser a través de la estructura de lentes en el policarbonato, proporcionando un efecto escrito por láser ópticamente variable.

En otra realización ejemplar, la microestructura es un sistema óptico reflexivo, y el sustrato final es papel moneda o billete de banco. En esta realización, el sistema óptico de reflexión se moldea contra la película de transferencia de TRA. Es adecuado para conformar una microestructura de múltiples capas de este tipo directamente sobre la película de transferencia de TRA que se utiliza para la transferencia de la óptica al sustrato final (en lugar de sobre un sustrato de fabricación desechable flexible seguido de la transferencia sobre la película de transferencia de TRA). Esto es así porque un sistema óptico reflexivo opera con el lado del reflector contra el sustrato final y, por tanto, es compatible y ventajoso de utilizar con este procedimiento.

Para producir este sistema óptico reflexivo, se puede utilizar el siguiente procedimiento. Una capa fina (por ejemplo, de 5 micrométros) de TRA se reviste sobre una película de PET de calibre 60 y se cura mediante la aplicación de luz UV. A continuación, se forman iconos como vacíos en un polímero líquido curado por radiación (por ejemplo, uretano acrilado) que se moldea desde un molde de icono, a continuación, los vacíos de icono se llenan con un material colorante pigmentado de partículas submicrometricas por rasqueta similar al huecograbado contra la superficie de icono polimérica, a continuación, la carga se solidifica por medios adecuados (por ejemplo, retirada del disolvente, curado por radiación, o reacción química), a continuación, los elementos de lentes reflectantes se moldean contra los iconos llenos llevando el lado del icono de la película contra un molde de lentes lleno con polímero curable por radiación, y el polímero se solidifica mediante la aplicación de luz UV u otra radiación actínica. A continuación, los elementos de lentes se metalizan (por ejemplo, con aluminio) utilizando un procedimiento de deposición de vapor física, que se conoce en la téenica de fabricación de papel metalizado holográfico. Después de la metalización, una capa de sellado opcional se puede aplicar para proteger aún más el revestimiento de metal, seguido mediante la aplicación y el secado de un adhesivo, por ejemplo, un adhesivo de laminación de poliuretano, activado por calor, libre de pegajosidad. A continuación, toda la estructura (es decir, la película de transferencia de TRA con microestructura óptica (capa de icono/elementos de lentes reflectantes/capa reflectora de metal/capa de sellado/capa de adhesivo)) se pueden convertir en su forma final al someterse al ranurado y rebobinado en carretes que son compatibles con los equipos de transferencias de papeles metalizados holográficos. En esta forma, el sistema micro-óptico se puede transferir fuera de la película de transferencia de TRA y sobre el sustrato final mediante la aplicación de calor y presión. Por ejemplo, la estructura se puede poner en contacto con el papel moneda o billete de banco, mientras que un troquel de estampación aplica presión a 140°C. A esta temperatura, el adhesivo de láminas une la estructura (por el lado que tiene los elementos reflectantes) al sustrato de papel final, mientras que el TRA proporciona el mecanismo para la liberación del sistema micro-óptico de la película de transferencia de TRA. A continuación, el producto final deseado (papel con micro-ópticas reflectantes aplicadas en la superficie) se rebobina y la película de transferencia de TRA de desecho se rebobina y se desecha o se reciela.

En otra realización ejemplar adicional, las microestructuras son pistas de circuito conductoras, y el sustrato final es un sustrato de vidrio, que constituye un subconjunto de una pantalla táctil. En esta realización, el calor y la presión hace que las pistas del circuito conductor se unan al sustrato de vidrio, mientras se libera de la película de transferencia de TRA. Este procedimiento proporciona un medio para producir las pistas del circuito conductor de microestructura en un volumen alto en base de rollo a rollo, y su posterior suministro a un sustrato final inflexible, lo que da como resultado un subconjunto económicamente producido de una pantalla táctil.

En otra realización ejemplar, la microestructura está en la forma de una matriz regular de polímeros pre-cerámicos microestructurados, y el sustrato final es un sustrato de cuarzo, que forma una rejilla de difracción de detección de temperatura. En esta realización, el calor y la presión permiten que la matriz‘curada en verde’ de polímeros pre-cerámicos (refiriendose a un material cerámico que aún no se ha activado) se transfiera lejos de la película de transferencia de TRA y sobre el sustrato de cuarzo. A continuación, el cuarzo y el material pre-cerámico se cuecen en un horno a altas temperaturas (por ejemplo, 1400-1600°C), lo que da como resultado una microestructura cerámica sinterizada fusionada con un sustrato de cuarzo.

Este procedimiento proporciona un medio de producir una rejilla de difracción microestructurada que utiliza cerámicos con alto volumen y a bajas temperaturas en una forma de rollo a rollo, y la posterior transferencia a un sustrato final inflexible. De esta manera, otros procedimientos incompatibles con una banda flexible pueden ocurrir tales como alta temperatura de cocción, lo que resulta en la formación de una superficie cerámica microestructurada que puede sobrevivir extremas exposiciones de temperatura, pero se produce utilizando procedimientos de banda flexible económicos. En este ejemplo, la rejilla de cerámica microestructurada sobre el sustrato de cuarzo encuentra su uso como un monitor de temperatura o un calibre de deformación. Mediante la reflexión de un láser fuera de su superficie y la medición de la distancia entre las zonas brillantes reflejadas (áreas de interferencia constructiva), se pueden detectar y calcular los cambios de alta precisión en el espacio de surco debido a la temperatura o la tensión.

A continuación se describirá un procedimiento alternativo para la transferencia de microestructuras a un sustrato final. Este procedimiento alternativo proporciona mejoras en el espesor global del sistema, la velocidad de transferencia, la estabilidad en el tiempo, y la eliminación de residuos en las microestructuras transferidas.

El procedimiento alternativo no requiere el uso de calor para iniciar la liberación de las microestructuras de la película de soporte (y, por lo tanto, es compatible con los procedimientos de laminación en frío), aunque todavía es compatible y puede utilizarse con adhesivos activados termicamente. Este procedimiento también es compatible con un separador de moldeo entre elementos de enfoque (por ejemplo, lentes) e iconos, y como tal no se limita a la estructura "sin separador" que se muestra en la Figura 1. Además, cuando la capa o capas de liberación y la capa o capas de aglutinante se 'curan totalmente' y se estabilizan, las temperaturas encontradas durante, por ejemplo, la laminación en caliente, pueden facilitar la extracción del soporte, pero hacerlo sin dejar un residuo en las microestructuras.

Como se ha mencionado anteriormente, el procedimiento alternativo para la transferencia de microestructuras emplea: 1) uno o más revestimientos de liberación, que se aplican a (y se ajustan a) una superficie superior de las microestructuras, y se curan; y 2) una o más capas de aglutinante, que se curan en contacto con la película de soporte y el revestimiento o revestimientos de liberación curados en la superficie superior de las microestructuras.

En conjunto, estas capas sirven para unir las microestructuras firmemente a la película de soporte hasta un momento posterior cuando es deseable transferir las microestructuras a un sustrato final tal como papel moneda y desechar la película de soporte. Por otra parte, mediante el empleo de un aglutinante completamente curado, se evita la inestabilidad de la temperatura y la presión.

La una o más capas de aglutinante, en una realización preferida, se preparan a partir de una formulación de aglutinante curable por energía (por ejemplo, curable por UV) que comprende generalmente: (a) de aproximadamente el 0 a aproximadamente el 99,8% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 50% en peso) de un oligómero de poliacrilato curable por energía; (b) de aproximadamente el 0 a aproximadamente el 99,8% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 20 a aproximadamente el 80% en peso) de un monómero de acrilato curable por energía; y (c) de aproximadamente el 0,2 a aproximadamente el 35% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 12% en peso) de un fotoiniciador de radicales libres.

La formulación de aglutinante se puede aplicar entre la película de soporte y las microestructuras (cuando todavía está unida al sustrato de fabricación) durante el procedimiento continuo de rollo a rollo. La formulación se aplica en espesores que varían de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 25 micrómetros (preferentemente, de aproximadamente 2 a aproximadamente 10 micrómetros), y las capas se unen utilizando, por ejemplo, un procedimiento de laminación en húmedo tradicional donde las dos capas se unen con resina sin curar entre las capas y a continuación se curan juntas. Una unión relativamente fuerte a la película de soporte se realiza de tal manera que la liberación nunca ocurre en la interfaz entre la capa o capas de aglutinante y la película de soporte. En una realización preferida, se utiliza una película de soporte que tiene tratamiento superficial‘de recepción de impresión', mientras que en otra realización preferida, la energía superficial de la película de soporte se modifica durante la producción utilizando, por ejemplo, un pre-tratamiento de corona o plasma.

En una realización más preferida, la una o más capas de aglutinante se preparan a partir de una formulación que comprende: (a) el 40% en peso de un oligómero de poliacrilato curable por energía comercializado bajo la designación comercial CN293 por Sartomer; (b) el 60% en peso de un monómero de acrilato curable por energía comercializado bajo la designación comercial CD420 por Sartomer; y (c) el 4% en peso de una mezcla líquida de dos fotoiniciadores comercializados bajo la designación comercial OMNIRAD 1000 por IGM.

Con el fin de evitar una unión permanente entre el aglutinante y las microestructuras (por ejemplo, una estructura de película en base a microlentes), las microestructuras se tratan primero con una formulación de‘liberación' que tiene una resistencia de unión baja (es decir, resistencia al pelado de menos de 1 N/pulgada (ASTM D903-98)). De esta manera, el aglutinante curado se une fuertemente a la película de soporte y tambien se une fuertemente a la capa o capas de revestimiento de liberación curadas. Esta combinación proporciona una unión que es fuerte bajo un conjunto de condiciones (favorables para la retirada del sustrato de fabricación), así como una unión que se rompe fácilmente bajo otro conjunto de condiciones (favorables para la transferencia de las microestructuras a un sustrato final).

La una o más capas de revestimiento de liberación de conformación, en una realización preferida, se preparan a partir de una formulación curable por energía (por ejemplo, curable por UV) que comprende generalmente: (a) de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 98% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 20% en peso) de acrilato de isodecilo; (b) de aproximadamente el 2 a aproximadamente el 50% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 35% en peso) e un fotoiniciador de radicales libres; y (c) de aproximadamente el 0 a aproximadamente el 90% en peso (preferentemente, de aproximadamente el 10 a aproximadamente el 80 én peso%) de 2-propanol (alcohol isopropílico).

La formulación, que se ha encontrado para trabajar en un intervalo de diluciones con alcohol isopropílico, se aplica por revestimiento con rodillo, u otro procedimiento adecuado para aplicar un fluido a un sustrato flexible (por ejemplo, revestimiento flexo, revestimiento anilox, revestimiento por grabado, varilla dosificadora (Mcyer bar), revestimiento de cortina, pantalla giratoria, serigrafía, inmersión, rodillo inverso, cuchilla sobre rodillo, revestimiento hueco, o cuchilla de aire) en espesores que varían de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 micrómetros, preferentemente, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2 micrómetros. La viscosidad de la formulación varía de aproximadamente 2 a aproximadamente 50 centipoises (cps) (preferentemente, de aproximadamente 5 a aproximadamente 15 cps), lo que permite que la formulación se adapte a la superficie de las microestructuras. La capa o capas de revestimiento de liberación, tanto antes como despues del curado total, tienen una resistencia de unión interfacial suficientemente baja. En particular, la resistencia de unión interfacial es lo suficientemente baja que cuando las microestructuras están unidos al sustrato final mediante un adhesivo y la película de soporte se despega, la separación se producirá en la interfaz de las microestructuras y la capa o capas de revestimiento de liberación. La facilidad de separación se controla por las propiedades de los componentes del revestimiento de liberación. Por ejemplo, un componente monofuncional tal como acrilato de isodecilo con una baja temperatura de transición vitrea (Tg = -60°C) tendrá una resistencia de unión mucho más baja que un componente de funcionalidad superior, tal como de etoxi triacrilato de trimetilolpropano (TMPEOTA) (Tg = 37°C), que tiene un mayor número de sitios reactivos por molécula de polímero. Durante las operaciones de laminación en caliente o frío, la fuerza necesaria para romper esta unión se suministra como tensión cuando la película de soporte se extrae de las microestructuras y rebobina en un carrete de residuos.

En una realización más preferida, la formulación de liberación comprende: (a) el 10% en peso de acrilato de isodecilo; (b) el 30% en peso de una mezcla líquida de dos fotoiniciadores comercializados bajo la designación comercial OMNIRAD 1000 por IGM; y (c) el 60% en peso de alcohol isopropílico.

Las condiciones que proporcionan ya sea una unión fuerte o unión débil con esta construcción se determinan por la geometría de la separación (es decir, por el ángulo en el que el sustrato de fabricación se despega con respecto a la película de soporte). Con un ángulo bajo de pelado (es decir, ángulos obtusos de más de 90 hasta aproximadamente 180°), la unión es alta entre el transportista y las microestructuras, debido a la distribución de la fuerza sobre un área más grande (similar a la dificultad de separar dos planas placas de vidrio con una capa de agua entre las dos). Con un ángulo alto de pelado (es decir, ángulos agudos de menos de 90 hasta aproximadamente 0o), el esfuerzo se concentra a una región más pequeña, rompiendo las uniones en la interfaz más cerca de la fuente de estrés, permitiendo que el sustrato de fabricación se retire sin alterar la unión entre las microestructuras y la película de soporte. Una vez que el sustrato de fabricación se ha retirado y el adhesivo aplicado, las microestructuras se puede aplicar al sustrato final tal como papel en una unidad de laminación comercial (por ejemplo, una máquina de laminación Leonard Kurz MHS), o máquina de laminación de libros de pasaporte. Este equipo está diseñado para levantar las películas de soporte para su rebobinado y desecho, y este procedimiento de elevación rompe fácilmente la unión entre las microestructuras y la película en la interfaz de revestimiento de liberación.

Haciendo referencia ahora a la Figura 1 en detalle, un diagrama de flujo esquemático de una realización de este procedimiento alternativo para la transferencia de microestructuras a un sustrato final se muestra generalmente en 10. El procedimiento de la invención es un procedimiento continuo de rollo a rollo que en esta realización ejemplar comprende: conformar las microestructuras sobre un sustrato de fabricación flexible desechable (mostrado de forma general en las etapas de procedimiento (A) y (B) en la Figura 1); aplicar una o más capas de revestimiento de liberación a una superficie de las microestructuras, conformándose la capa o capas de revestimiento de liberación a la superficie de microestructura, y curar a continuación la capa o capas de revestimiento de liberación (mostrado de forma general en la etapa de procedimiento (C) en la Figura 1); aplicar una o más capas de aglutinante a una superficie de una película de soporte y, opcionalmente, tambien a la superficie revestida de liberación curada de las microestructuras, y mientras estas superficies están en contacto entre sí, curar la capa o capas de aglutinante (mostrado de forma general en la etapa de procedimiento (D) en la Figura 1); retirar mecánicamente el sustrato de fabricación desechable de las microestructuras ahora unidas a la película de soporte (mostrado de forma general en la etapa de procedimiento (E) en la Figura 1); convertir la estructura de película unida o laminada mediante procedimientos conocidos en la téenica, incluyendo, pero sin limitarse a, la aplicación de otros adhesivos activados por calor y/o presión (por ejemplo, adhesivos activados por calor no pegajosos), cebadores o revestimientos, a la estructura de película (mostrado de forma general en la etapa de procedimiento (F) en la Figura 1), seguido por la ranuración o troquelado de la estructura en las dimensiones finales deseadas (mostrado de forma general en la etapa de procedimiento (G) en la Figura 1), y laminar la película de corte en pilas o rebobinarla en carretes o bobinas, formando de esta manera un "sistema listo para transferencia"; transferir las microestructuras revestidas de adhesivo a un sustrato final haciendo que las microestructuras en el sistema listo para transferencia entren contacto con el sustrato final (mostrado de forma general en la etapa de procedimiento (H) en la Figura 1) para la laminación termica, por lo que el calor y la presión se aplican a el sistema listo para transferencia y a continuación la película de soporte se levanta de las microestructuras causando la separación entre las microestructuras y la capa o capas de revestimiento de liberación, permitiendo con ello la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras activa simultáneamente el adhesivo sobre las microestructuras, permitiendo con ello que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final; y rebobinar y desechar la película de soporte (mostrado de forma general en la etapa de procedimiento (I) en la Figura 1), dejando el sustrato final con microestructuras recién colocadas en su superficie, listo para su posterior procesamiento o impresión según se desee.

Como se ha indicado anteriormente, este procedimiento alternativo proporciona mejoras en el espesor general del sistema y la velocidad de transferencia. La capa o capas de aglutinante se curan entre las películas permitiendo que el aglutinante se extienda en una capa muy fina entre las películas, lo que reduce la calibración general del sistema. Esta reducción de la calibración se traduce en mejoras en la velocidad de ejecución porque la conductancia de calor a través del sistema es más rápida cuando hay menos material actuando como masa térmica para reducir la velocidad de la fusión del adhesivo.

Otras características y ventajas de la invención serán evidentes para un experto ordinario a partir de la siguiente descripción detallada y de los dibujos adjuntos. A menos que se defina lo contrario, todos los terminos téenicos y científicos utilizados en el presente documento tienen el mismo significado que se entiende comúnmente por un experto ordinario en la materia a la que pertenece la presente invención. Todas las publicaciones, solicitudes de patentes, patentes y otras referencias mencionadas en el presente documento se incorporan por referencia en su totalidad. En caso de conflicto, prevalecerá la presente memoria descriptiva, incluyendo sus definiciones. Además, los materiales, procedimientos y ejemplos son solo ilustrativos y no pretenden ser limitantes.

Claims (35)

REIVINDICACIONES

1. Una película de transferencia para la transferencia de microestructuras a un sustrato final, caracterizada porque comprende una película de soporte y una o más capas de adhesivo o de aglutinante en una superficie de la película de soporte, en ' la que las microestructuras son estructuras de una o múltiples capas que comprenden: vacíos en una superficie sustancialmente plana, los vacíos opcionalmente llenos o revestidos con otro material; áreas en relieve en una superficie sustancialmente plana; o sus combinaciones.

2. La película de transferencia de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende una película de soporte y una o más capas de adhesivo de liberación termica sobre una superficie de la película de soporte, en la que la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se componen de una pluralidad de microesferas expansibles y uno o más adhesivos sensibles a presión.

3. La película de transferencia de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque las microestructuras se adhieren a una superficie de la una o más capas de adhesivo de liberación térmica, en la que la adhesión entre las microestructuras y la una o más capas de adhesivo de liberación térmica disminuye cuando la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se calientan a una temperatura superior a aproximadamente 60°C.

4. La película de transferencia de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque las microesferas expansibles son microesferas de polímero que comienzan a expandirse y/o formar espuma cuando se calientan a temperaturas superiores a aproximadamente 60°C.

5. La película de transferencia de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se preparan a partir de una formulación que comprende de aproximadamente el 25 a aproximadamente el 99% en peso de una formulación de adhesivo sensible a presión curable por energía, y de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 75% en peso microesferas expansibles.

6. La película de transferencia de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la formulación de adhesivo sensible a presión curable por energía comprende: de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 95% en peso de uno o más oligómeros elastomericos; de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 75% en peso de una o más resinas de pegajosidad; de aproximadamente el 0,5 a aproximadamente el 75% en peso de uno o más diluyentes monoméricos reactivos; y de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 15% en peso de uno o más fotoiniciadores.

7. La película de transferencia de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque comprende una película de soporte y una o más capas de aglutinante curadas en una superficie de la película de soporte, en la que la una o más capas de aglutinante curadas se componen de uno o más poliacrilatos curables por energía y un fotoiniciador de radicales libres.

8. Un procedimiento de uso de una película de transferencia formada por una película de soporte y una o más capas de adhesivo o de aglutinante en una superficie de la película de soporte, en el que las microestructuras son estructuras de una o múltiples capas que comprenden: vacíos en una superficie sustancialmente plana, los vacíos opcionalmente llenos o revestidos con otro material; áreas en relieve en una superficie sustancialmente plana; o combinaciones de los mismos, caracterizado porque comprende: la utilización de la película de transferencia (a) para la transferencia de las microestructuras en un procedimiento continuo de rollo a rollo a un sustrato final, o (b) como un sustrato de fabricación durante la producción de las microestructuras y transferir, a continuación, las microestructuras en un procedimiento continuo de rollo a rollo a un sustrato final.

9. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la película de transferencia se compone de una película de soporte y una o más capas de adhesivo de liberación termica sobre una superficie de la película de soporte, en el que la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se componen de una pluralidad de microesferas expansibles y uno o más adhesivos sensibles a presión.

10. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la película de transferencia se compone de una película de soporte y una o más capas de aglutinante curadas en una superficie de la película de soporte, en el que la una o más capas de aglutinante curadas se componen de uno o más poliacrilatos curables por energía y un fotoiniciador de radicales libres.

11. El procedimiento de uso de una película de transferencia de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las microestructuras están en la forma de una estructura óptica de múltiples capas que ha sido convertida en un hilo o papel metalizado de seguridad, y en el que el sustrato final es papel para billetes de banco.

12. El procedimiento de uso de una película de transferencia de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las microestructuras están en la forma de una estructura de una o múltiples capas que se ha convertido en una etiqueta troquelada, sellada por calor, y en el que el sustrato final es el embalaje del producto.

13. El procedimiento de uso de una película de transferencia de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las microestructuras están en la forma de una estructura de matriz de lentes incorporados, y en el que el sustrato final es un sustrato de policarbonato grabable por láser.

14. El procedimiento de uso de una película de transferencia de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las microestructuras están en la forma de un sistema óptico de reflexión que se ha convertido en un hilo o papel metalizado de seguridad, y en el que el sustrato final es papel para billetes de banco.

15. El procedimiento de uso de una película de transferencia de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las microestructuras son pistas de circuito conductoras, y en el que el sustrato final es un sustrato de vidrio que constituye un subconjunto de una pantalla táctil.

16. El procedimiento de uso de una película de transferencia de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque las microestructuras están en la forma de una matriz regular de polímeros pre-cerámicos microestructurados, y en el que el sustrato final es un sustrato de cuarzo que forma una rejilla de difracción de detección de temperatura.

17. Un procedimiento para la transferencia de microestructuras a un sustrato final, caracterizado porque comprende los pasos de: someter una película de transferencia formada por una película de soporte y una o más capas de adhesivo o de aglutinante en una superficie de la película de soporte en un procedimiento continuo de rollo a rollo a las siguientes operaciones: ya sea a la formación de microestructuras en, o la transferencia de microestructuras a una superficie de la una o más capas de adhesivo o aglutinante de la película de transferencia, en el que las microestructuras son estructuras de una o múltiples capas que comprenden: vacíos en una superficie sustancialmente plana, en el que los vacíos están opcionalmente llenos o revestidos con otro material; áreas en relieve en una superficie sustancialmente plana; o combinaciones de los mismos; y transferir, a continuación, las microestructuras de la película de transferencia sobre una superficie del sustrato final.

18. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la película de transferencia se compone de una película de soporte y una o más capas de adhesivo de liberación térmica sobre una superficie de la película de soporte, en el que la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se componen de una pluralidad de microesferas expansibles y de uno o más adhesivos sensibles a presión.

19. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la adhesión entre la una o más capas de adhesivo de liberación térmica y las microestructuras conformadas en o transferidas a una superficie del mismo disminuye cuando la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se calienta a una temperatura superior a aproximadamente 60°C.

20. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque las microesferas expansibles son microesferas de polímero que comienzan a expandirse y/o formar espuma cuando se calientan a temperaturas superiores a aproximadamente 60°C.

21. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se preparan a partir de una formulación que comprende de aproximadamente el 25 a aproximadamente el 99% en peso de una formulación de adhesivo sensible a presión curable por energía, y de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 75% en peso de microesferas expansibles.

22. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la formulación de adhesivo sensible a presión curable por energía comprende: de aproximadamente el 5 a aproximadamente el 95% en peso de uno o más oligómeros elastomericos; de aproximadamente el 1 a aproximadamente el 75% en peso de una o más resinas de pegajosidad; de aproximadamente el 0,5 a aproximadamente el 75% en peso de uno o más diluyentes monoméricos reactivos; y de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 15% en peso de uno o más fotoiniciadores.

23. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende las etapas de: conformar las microestructuras en una superficie de un sustrato de fabricación desechable; hacer que las microestructuras conformadas entren contacto con una superficie de la película de transferencia mientras se aplica presión a la misma, activar de este modo el adhesivo sensible a presión en la una o más capas de adhesivo de liberación térmica de la película de transferencia y adherir las microestructuras a la superficie de la película de transferencia; quitar el sustrato de fabricación desechable; aplicar uno o más adhesivos activados por calor y/o presión a las microestructuras sobre la película de transferencia; hacer que las microestructuras revestidas con adhesivo sobre la película de transferencia entren en contacto con una superficie del sustrato final, mientras se aplica calor y presión a la película de transferencia, provocando de este modo que las microesferas en la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se expandan o formen espuma y desactiven el adhesivo sensible a presión, permitiendo la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras activa simultáneamente el adhesivo en las microestructuras, permitiendo que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final.

24. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque las microestructuras se moldean en un procedimiento continuo a partir de una superficie microestructurada que tiene un patrón prediseñado de vacíos y/o áreas en relieve sobre la superficie del sustrato de fabricación desechable.

25. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende además la aplicación de un revestimiento a la superficie del sustrato de fabricación desechable antes de conformar las microestructuras en esa superficie, en el que el revestimiento se prepara a partir de uno o más polímeros que tienen baja energía superficial.

26. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque uno o más polímeros que tienen baja energía superficial son poliacrilatos modificados con silicona curable por radiación ultravioleta.

27. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque comprende las etapas de: conformar las microestructuras en una superficie de la una o más capas de adhesivo de liberación termica de la película de transferencia; aplicar uno o más adhesivos activados por calor y/o presión a las microestructuras conformadas en la película de transferencia; hacer que las microestructuras revestidas con adhesivo entren en contacto con una superficie del sustrato final, mientras se aplica calor y presión a la película de transferencia, provocando de este modo que las microesferas en la una o más capas de adhesivo de liberación térmica se expandan o formen espuma y desactiven el adhesivo sensible a presión, lo que permite la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras activa simultáneamente el adhesivo en las microestructuras, permitiendo que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final.

28. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque las microestructuras se moldean en un procedimiento continuo a partir de una superficie microestructurada que tiene un patrón prediseñado de vacíos y/o áreas en relieve sobre la superficie de la una o más capas de adhesivo de liberación térmica de la película de transferencia.

29. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque comprende además la aplicación de un revestimiento a la superficie de la una o más capas de adhesivo de liberación termica de la película de transferencia antes de conformar las microestructuras en esa superficie, en el que el revestimiento se prepara a partir de uno o más polímeros que tienen baja energía superficial.

30. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque el uno o más polímeros que tienen baja energía superficial son poliacrilatos modificados con silicona curable por radiación ultravioleta.

31. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la película de transferencia se compone de una película de soporte y una o más capas de aglutinante curadas en una superficie de la película de soporte, en el que la una o más capas de aglutinante curadas se componen de uno o más poliacrilatos curables por energía y un fotoiniciador de radicales libres.

32. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende las etapas de: conformar microestructuras en una superficie de un sustrato de fabricación desechable; aplicar una o más capas de revestimiento de liberación a una superficie de las microestructuras, conformándose la una o más capas de revestimiento de liberación a la superficie de microestructura, y curar a continuación la capa o capas de revestimiento de liberación; aplicar una o más capas de aglutinante a una superficie de una película de soporte y, opcionalmente, también a la superficie revestida de liberación curada de las microestructuras, y mientras estas superficies están en contacto entre sí, curar la una o más capas de aglutinante; retirar mecánicamente el sustrato de fabricación desechable de las microestructuras ahora unidas a la película de soporte; y a continuación transferir las microestructuras de la película de soporte sobre una superficie del sustrato final.

33. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque las microestructuras se moldean en un procedimiento continuo a partir de una superficie microestructurada que tiene un patrón prediseñado de vacíos y/o áreas en relieve sobre la superficie del sustrato de fabricación desechable.

34. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque la una o más capas de revestimiento de liberación se componen de acrilato de isodecilo, un fotoiniciador de radicales libres, y, opcionalmente, alcohol isopropílico.

35. El procedimiento de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque comprende además los pasos de: aplicar uno o más adhesivos activados por calor y/o presión a las microestructuras sobre la película de soporte; hacer que las microestructuras revestidas con adhesivo sobre la película de soporte entren en contacto con una superficie del sustrato final; aplicar calor y presión a la película de soporte y a continuación levantar la película de soporte de las microestructuras provocando la separación entre las microestructuras y la una o más capas de revestimiento de liberación, permitiendo de este modo la transferencia de las microestructuras sobre la superficie del sustrato final, mientras que activa simultáneamente el adhesivo en las microestructuras, permitiendo de ese modo que las microestructuras se adhieran a la superficie del sustrato final.