制造图形凸纹结构的方法技术

本发明专利技术涉及制造在层结构上的图形凸纹结构的方法。此方法包括：提供具有基底层的层结构。然后将至少一种含有至少一种第一反应性组分的流体以图形方式施加到基底层上，其中以图形方式施加的操作是以多个具有小于2μl液滴体积的液滴的形式进行，和其中以图形方式布置这些液滴。然后，至少一种第一反应性组分在预定的曝光时间内至少部分地扩散到基底层中，和/或至少一种第二反应性组分在预定的曝光时间内至少部分地扩散到以图形方式布置的流体液滴中，其中基底层包含至少一种第二反应性组分。所形成的凸纹然后在加热和/或辐照的作用下经由涉及第一反应性组分和/或第二反应性组分的反应来固定。本发明专利技术还涉及根据所述方法制造的图形凸纹结构，以及图形凸纹结构作为印版、作为微流体部件、作为微反应器、作为原子间致导电性电池、作为用于显示颜色的光控元件、作为光子晶体或作为服装用品的柔性部件的用途。

The method of manufacturing the convex structure of figure

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造图形凸纹结构的方法本专利技术涉及制造包含信息的凸纹结构的方法，例如具有以选择性和结构化方式产生的图形结构，其中提供具有基底层的层结构，将含有反应性组分的流体以图形方式施加到聚合物基底层上，和任选地然后从表面去除过量的流体，并且所形成的凸纹通过聚合和/或交联来固定。凸纹结构，例如印版，例如用于在各种基底(纸、膜、卡纸板等)上用低粘度的印刷油墨印刷。基于水或醇的极性印刷油墨通常用作印刷油墨。因为印刷工艺，印版需要是柔软、弹性和耐受极性印刷油墨的。凸纹深度通常在50μm至4mm的范围内。所以，用于凸纹结构的常规前体含有弹性的非极性粘合剂，通常是基于苯乙烯-异戊二烯或苯乙烯-丁二烯与单体、增塑剂和一种或多种光引发剂组合的嵌段共聚物(例如参见US4323636)。这种辐照敏感性层通常具有数毫米的厚度，并位于尺寸稳定的载体上，通常是PET膜。凸纹是通过经由掩膜暴露于电磁波产生的。在曝光时，暴露的区域发生交联，而前体的未暴露的区域保持可溶解或可液化的，并通过合适的方法去除。除了膜曝光外，凸纹结构也可以经由通过激光制得的掩膜来曝光。薄的可烧蚀的掩膜层直接位于辐照敏感性层上(例如参见US5262275)。通过图形的烧蚀得到掩膜，然后经由掩膜进行对于电磁波的曝光。无论辐照敏感性层的曝光是经由膜还是经由激光制得的整体掩膜进行，必须然后通过在合适的有机溶剂中洗出以产生凸纹(例如参见EP332070)。在洗出凸纹期间，凸纹结构的交联区域也由于溶剂而溶胀。必须然后在干燥步骤中被去除此溶剂。因为载体膜的温度敏感性，柔性印版的干燥仅仅能在低温下进行。所以，必要的干燥时间是长的。根据凸纹结构的层厚度，需要30分钟至数小时的干燥时间。所以，已经进行许多研究以获得可更快速显影的凸纹结构。例如，印刷板也可以加热方式显影(参见例如EP1239329或EP1170121)。其中，在图形曝光之后，将凸纹结构加热到熔融温度。凸纹结构的未曝光的区域由此变成部分液态和发粘的，然后通过与非织造或织造的织物接触被连续地去除，这是因为液体物质粘附到这些织物上。但是，此方法涉及复杂的设备，因为必须接连地拖出多个层以产生足够的凸纹。此外，以此方式制得的凸纹结构的可能分辨率低于在溶剂中洗出的凸纹结构的分辨率。所以，原则上希望其中不通过显影步骤制造凸纹、而是通过生成方式(generatively)制造凸纹的方法(即，通过构建凸纹)。这将允许凸纹结构的生产时间显著缩短和简化。此外，将需要显著较少的材料，并且以此方式制得的印版的环境性能将得到显著改进。特别是，可以省去使用污染性溶剂，并且可以显著减少废料体积。尤其是，热显影会产生较大量的废料，因为洗出溶液和被配制剂饱和的非织造或织造织物几乎不能循环使用，或非常难以循环使用，所以通常被烧除。为了高质量的印刷，独立像元可以在凸版印版上成像到至多100μm(独立凸纹点)或30μm(独立线条)的精度。更精细的像元可以仅仅在选择减少凸纹深度的情况下成像到凸版印版上。DE102012013532描述了在小于250μm的凸纹深度下操作的方法。此方法的优点是以更有利的方式引导要印刷的网，所以在印刷机中没有与图像的基本花纹相关的机械振动。在此方法中重要的是凸纹基底必须不能被印刷油墨着色，或凸纹基底也进行印刷。这在目前的生产条件下是难以实现的。此方法的另一个难点是低的凸纹深度的精确设置。对于特殊应用而言，需要甚至更精细的仅仅几微米级别的印刷像元，例如用于接触屏显示器的条纹导体的印刷。为此目的，要求凸纹结构具有低的凸纹深度(<100μm)，但是可以按照可靠和可重现的方式成像5-50μm级别的细节(参见例如WO2014/209428)。所以，需要具有低的凸纹和高分辨率的凸纹结构，其中优选通过生成式方法制造凸纹。已经知道使用喷墨技术构建层形式的凸纹的各种方法，即生成式方法(参见例如EP0641648、US20040131778、EP2033778、WO2012/175525、WO2014/095361、US2008/0053326)。这些专利文献的一般原则是通过喷墨印刷方法将反应性单体混合物、例如单体/光引发剂混合物以图形方式施加到合适的基底上，并通过辐照尽可能快地固定或固化，从而所施加的液滴不会铺展或流动。通过以此方式接连地施加多个层来构建凸纹。但是，在通过喷墨印刷方法构建凸纹结构中存在决定性的缺点。使用喷墨印刷头仅能施加低粘度的流体。一般而言，特性粘数是<15mPa·s。所以，仅仅较小的分子可以用于配制反应性单体混合物。因为反应性单体选自丙烯酸或甲基丙烯酸酯类，这些单体不能形成弹性的稳定材料。这导致所形成的材料太硬，或它们足够柔软、但不耐受极性印刷油墨和/或显示过度的溶胀。US2008/0053326描述了一种方法，其中通过喷墨印刷方法施加弹性预聚物或聚合物并交联，并以层合方式形成凸纹材料。此材料必须进行加热，从而获得可通过喷墨印刷方法施加的稀熔体。但是，粘度保持较高，这意味着必须使用较大的喷嘴开口，这导致可实现的结构尺寸处于不适用于高分辨率印刷材料的范围内。此外，由于冷却熔体和由此伴随的结构缺陷，存在明显的堵塞喷嘴的风险。EP1552922避免了粘度问题，因为其中固体粒子被分散在载体流体中，此分散体在喷墨印刷方法中作为层施加。但是在此方法中，必须然后去除载体流体，这导致此方法是复杂和不精确的。此外，所述粒子必须极小以避免堵塞喷嘴，并且因为这些粒子的沉淀，所用分散体的稳定性差。US6641772描述了立体平版印刷方法，其中可以形成凸纹结构。温度敏感性树脂溶液或熔体在特定点用IR激光加热，并进行加热固化以形成三维结构。此方法涉及复杂的设备，并且分辨率明显受到激光束的直径和在熔体中产生的不明确的温度分布这二者的限制。本专利技术的目的是通过添加方法提供弹性凸纹结构，此方法不具有上述缺点，并以精确的细节制造凸纹结构。特别是，要解决喷墨方法的粘度和稳定性问题。令人惊奇地发现，通过基于向基底层重复地以图形液滴形式施加低粘度的反应性流体、并随后扩散和固定的方法，可以制造凸纹结构。本专利技术建议一种制造在层结构上的图形凸纹结构的方法。此方法包括以下步骤：a)提供具有基底层的层结构，b)任选地，部分地去除掩膜层，从而以图形方式暴露至少一个基底层，c)将至少一种含有至少一种第一反应性组分的流体以图形方式施加到基底层上，其中以图形方式施加的操作是以多个具有小于2μl液滴体积的液滴的形式进行，和其中以图形方式布置这些液滴，d)至少一种第一反应性组分在预定的曝光时间内至少部分地扩散到基底层中，和/或至少一种第二反应性组分在预定的曝光时间内至少部分地扩散到以图形方式布置的流体液滴中，其中基底层包含至少一种第二反应性组分，e)任选地，去除保留在基底层上的流体，f)所形成的凸纹在加热和/或辐照的作用下经由涉及第一反应性组分和/或第二反应性组分的反应来固定，和g)任选地对凸纹进行后处理。在步骤a)中，提供至少包含基底层的层结构。此层结构可以仅仅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造在层结构上的图形凸纹结构的方法，包括以下步骤：/na)提供具有基底层的层结构，/nb)任选地，部分地去除掩膜层，从而以图形方式暴露至少一个基底层，/nc)将至少一种含有至少一种第一反应性组分的流体以图形方式施加到基底层上，其中以图形方式施加的操作是以多个具有小于2μl液滴体积的液滴的形式进行，和其中以图形方式布置这些液滴，/nd)至少一种第一反应性组分在预定的曝光时间内至少部分地扩散到基底层中，和/或至少一种第二反应性组分在预定的曝光时间内至少部分地扩散到以图形方式布置的流体液滴中，其中基底层包含至少一种第二反应性组分，/ne)任选地，去除保留在基底层上的流体，/nf)所形成的凸纹在加热和/或辐照的作用下经由涉及第一反应性组分和/或第二反应性组分的反应来固定，和/ng)任选地对凸纹进行后处理。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造在层结构上的图形凸纹结构的方法，包括以下步骤：
a)提供具有基底层的层结构，
b)任选地，部分地去除掩膜层，从而以图形方式暴露至少一个基底层，
c)将至少一种含有至少一种第一反应性组分的流体以图形方式施加到基底层上，其中以图形方式施加的操作是以多个具有小于2μl液滴体积的液滴的形式进行，和其中以图形方式布置这些液滴，
d)至少一种第一反应性组分在预定的曝光时间内至少部分地扩散到基底层中，和/或至少一种第二反应性组分在预定的曝光时间内至少部分地扩散到以图形方式布置的流体液滴中，其中基底层包含至少一种第二反应性组分，
e)任选地，去除保留在基底层上的流体，
f)所形成的凸纹在加热和/或辐照的作用下经由涉及第一反应性组分和/或第二反应性组分的反应来固定，和
g)任选地对凸纹进行后处理。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于至少一种第一反应性组分和/或第二反应性组分是选自聚合物，低聚物，单体，低分子化合物，催化剂，引发剂，以及至少两种这些组分的的组合。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于至少一种第一反应性组分和/或第二反应性组分含有至少一种选自以下的反应性基团：C-C双键，C-C三键，丙烯酰基，甲基丙烯酰基，乙烯基醚基团，乙烯基酯基团，硫醇-乙烯基酯基团，乙烯基碳酸酯基团，-S-H基团，-N-Hn(CHxRy)m(其中n+m＝2，m≥1，x+y＝3，并且x≥1)，以及至少两种这些反应性基团的组合。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于至少一种催化剂或至少一种引发剂是可以加热和/或光化学方式活化的。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于至少一种流体包含选自以下的其它组分：溶剂，添加剂，以及这些组分的组合。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于基底层包含蜡。


7.根据权利要求1-6中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·特尔瑟，M·拜尔，D·弗莱舍，C·梅，
申请(专利权)人：富林特集团德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE