专利名称：控制柔版印刷板的表面粗糙度的方法
技术领域：
本发明涉及一种在热处理中修整柔版印刷元件的表面粗糙度的方法。
背景技术：
柔版印刷是一种通常用来大容量运行的印刷方法。柔版印刷被用来在各种基材上进行印刷，如纸张、纸板用料、瓦楞纸板、胶片、箔和层压板。报纸和食品杂货袋是突出的实例。只有通过柔版印刷才能经济地印刷粗表面和拉伸膜。柔版印刷板是在敞开区域上具有凸起图像元素的浮雕版。这种印版主要基于其耐用性及由其带来的简便性，为印刷机提供了很多的优势。由制造商交付的典型的柔版印刷板是一种多层级产品，其由背衬层或支持层、一种或多种未曝光的光固化层、保护层或保护膜和盖片按顺序组成。一个典型的连续全面 (CITR)感光聚合物套筒通常包含一个套筒载体(支持层)和至少一种在支持层上的未曝光的光固化层。在显影浮雕图像中减少对印刷元件的化学处理的需求在柔版预压印刷工业中是非常期望的，从而能够更快地由印版至印压。已经开发了通过用热制备感光聚合物印刷板并使用固化与未固化感光聚合物的差动熔化温度以显影潜像的方法。该方法的基本参数是公知的，如美国专利5，279,697,5, 175,072和3，264，103、已公布的美国专利公开US 2003/0180655 和 US 2003/0211423、和 WO 01/88615,WO 01/18604 以及 EP 12393 中的描述，其全文的教示都以引用方式并入此处。这些方法顾及了显影溶剂的排除以及用于去除溶剂的长板干燥时间。该方法的速度和效率使其可被用来制造用于印刷报纸及印刷那些非常注重快速周转时间与高生产率的其它出版物的柔版印刷板。感光聚合物层可以用来创作期望的图像且能提供印刷表面。所使用的感光聚合物通常含有粘合剂、单体、光引发剂和其它性能添加剂。适合的感光聚合物组合物的实例包括 Roberts等人的公开号为2004/0146806的美国专利申请中所描述的那些组合物，其全文的教示以引用方式并入此处。各种感光聚合物如那些基于聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、聚氨酯类和/或硫羟烯类作为粘合剂的聚合物非常有用。优选的粘合剂包括聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIQ和聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，尤其是前述的嵌段共聚物。感光聚合物的组合物中的已固化的与未固化的聚合物的熔化温度之间应当存在较大差异。正是这种差异允许在加热时在感光聚合物上创建图像。在所选的温度下，未固化的感光聚合物(即，感光聚合物未与光化辐射接触的部分)会熔化或充分软化，而已固化的感光聚合物则保持固态和完整。所以熔化温度的差异容许选择性的移除未固化的感光聚合物并从而创造出图像。然后将印刷元件曝露于光化辐射中，传统上其是通过以下三种相关的方法之一来完成的。在第一种可选方法中，用具有透明区域与基本不透明区域的照相底片来有选择地遮挡透射到印刷板元件上的光化辐射。在第二种可选方法中，用对激光烧蚀敏感的光化辐射(基本)不透明层覆盖感光聚合物层，然后用激光烧蚀光化辐射不透明层的选出区域制造出原位底片，然后将印刷元件通过原位底片泛曝光。在第三种可选方法中，用光化辐射的聚焦光束有选择地对感光聚合物进行曝光。以有选择地将感光聚合物曝露于光化辐射下从而有选择地固化部分感光聚合物的能力为标准，这些可选方法的任何一种都能产生可以接受的结果。只要印刷元件的感光聚合物层已经在光化辐射中有选择地曝光，然后其就可用加热来显影。在典型地加热显影过程中，通常将辊的温度加热到至少约70°C，然后将印刷元件经过该已加热的辊上方以软化感光聚合物层。确切的温度由所使用的特定的感光聚合物的性质来确定。但是，在确定显影温度时通常考虑两个主要因素1.已加热辊的温度优选设置在未固化的感光聚合物的熔化温度作为低端与固化的感光聚合物的熔化温度作为较高端之间，这样就可以有选择地移除感光聚合物从而创作出图像。2.已加热辊的温度越高，处理的时间就越快。不过，已加热辊的温度不能高至超过固化的感光聚合物的熔化温度或高至可能降解固化的感光聚合物的温度。其温度应当足以熔化或基本软化未固化的感光聚合物从而可以将其移除。一旦印刷元件被加热，未固化的感光聚合物就可以被熔化或被移除，从而显示出浮雕图像。在一个优选的实施方案中，将加热的印刷元件与能吸收或以其它方式移去软化的或熔化的未固化感光聚合物的材料相接触。该移除过程通常被称为“吸干法”，其通常是使用筛网或吸收织物来实现的。只要该织物能够承受操作所涉及的温度，无论是织造的或非织造的织物都可使用并且该织物可以是基于聚合物的或纸张。在大多数情况下，吸干法是通过使用辊使材料与加热的印刷板元件相接触来实现的。Martens的美国专利5，175，072的整个主题以引用方式并入此处，其描述了通过使用吸收片材来移除感光聚合物的未固化部分。通过传导、对流或其它加热方法将未固化感光聚合物层加热至足以有效熔化的温度。通过或多或少的保持吸收片材与光固化层的紧密接触，未固化的感光聚合物就会发生从感光聚合物层到吸收片材的转移。当仍处于加热的条件下，将吸收片材从与支持层相接触的固化感光聚合物层上分离以显示浮雕结构。冷却后，可将所产生的柔版印刷板安装在印版滚筒上。吸干过程完成后，优选立即将印刷板元件进一步在同一机器下后曝光于光化辐射下、冷却，然后即可使用。基于特定的应用，印刷元件还可包含其它非强制选择的组件。例如，经常优选在感光聚合物层上使用一层可移除的盖片以在处理过程中保护该感光聚合物层。如果使用，仅在有选择地曝光于光化辐射之前或之后才移去该盖片。其它层如滑动层或掩盖层也可以使用，例如见Yang等人的美国专利5，925，500所述，其整个的教示以引用的方式并入此处。目前吸干法方法的一个问题是热显影的印刷板容易受到因用来移除未固化感光聚合物的吸干材料所产生的高表面粗糙度(SR)的影响。此处使用的表面粗糙度是使用 ASTM标准ASME B46. 1来测定的，并且用平均粗糙度Ra来表示。除了移除未固化感光聚合物之外，这些吸干材料还可在固化感光聚合物浮雕中嵌入该吸干材料的图案。换句话说，如果吸干装置的表面粗糙度过高，可打印出吸干图案，其尤其是在固体区域上，从而导致不一致的油墨覆盖率和低的固油墨密度(SID)。如果表面粗糙度为中等粗糙(即， 500-700nm)，因其增加的表面面积可增强油墨转移。但是，如果表面过度粗糙(例如，> IOOOnm)，固体区域会含有吸干图案从而在打印的固体区域上导致低的SID。因此，具有能够修整SR的量值以优化印刷质量的能力很重要。通常用于生产浮雕图像印刷板的柔版印刷板坯料有三种不同的类型(1)未封顶的模拟板(即，使用底片生产)；⑵溶剂处理的数码板(即，计算机生成的原位底片)；和 (3)经过热显影处理的数码板。未封顶的模拟板和溶剂中处理的数码板的表面粗糙度( 80-150nm的表面粗糙度)通常比热处理的数码板的表面粗糙度( 400-800+nm的表面粗糙度)更低。这些结果通常是所使用的给定处理方法的结果。本发明的发明人已经确定如果印刷元件的表面粗糙度高于约lOOOnm，就有可能印刷出因热处理产生的嵌于印刷浮雕中的吸干图案并且有负面影响的光密度。因此，将印刷元件在热处理中产生的表面粗糙度修整至期望的水平是令人期待的。目前，市面上可售的可热显影的印刷板被都认为是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯 (SIS)橡胶基板。就其本身而论，它们往往更不易在热显影过程中受吸干图案形成的影响。 而另一方面，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBQ橡胶基板往往更易于受吸干图案形成的影响， 但同时其也具有独特的物理性质使在生产浮雕图像印刷元件中对其具有使用需求。因此， 本发明的一个目的是设计出用于生产具有更低SR的热处理的浮雕图像印刷板的感光聚合物树脂配方，以便能够利用SBS-橡胶的独特物理性质，如高抗臭氧性和低粘性。
发明内容
本发明的一个目的是利用在热处理中基本不受潜在吸干图案影响的SBS-橡胶基板配方。本发明的另一个目的是在热显影中通过使用单体的特定混合物来修整浮雕图像印刷板的表面粗糙度。本发明的又一个目的是在热显影中通过优化热显影过程中的各种方法参数来修整浮雕图像印刷板的表面粗糙度。为此，本发明大体涉及在热处理中控制柔版印刷元件的表面粗糙度的方法，该方法包含如下步骤a)提供印刷元件坯料，所述印刷元件坯料包含i)支持层；ii)在该支持层上的至少一光固化层，该至少一光固化层包含1)包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的粘合剂；2)至少一种快速固化单体；3)至少一种慢速固化单体；和4)光引发剂；iii)在该至少一光固化层上的非强制选择的光化辐射不透明的激光可烧蚀的层， 所述激光可烧蚀层可通过曝光于红外激光辐射下进行烧蚀；iv)非强制选择的可移除盖片；b)有选择地将印刷板坯料成影像地曝光于光化辐射下以有选择地交联并固化部分该至少一光固化层；和
c)对该至少一光固化层进行热处理以移除该至少一光固化层的未固化部分，从而在该至少一光固化层上显示出浮雕图像；其中浮雕印刷元件经过热处理后的表面粗糙度低于约1，OOOnm。
为了全面理解本发明，可参考如下与附图相关的描述，其中图1描绘了各种感光聚合物组合物中己二醇二丙烯酸酯(HDDA)的含量。图2描绘了 HDDA对表面粗糙度影响的统计分析，其中表面粗糙度值已转换为其平方根倒数而实际表面粗糙度值用水平线来表示。图3描绘了两种类型的吸干材料的扫描电镜(SEM)图片。此外，虽然在每幅图中并非标记了所有的元素，但具有相同参考编号的所有元素表示相似或相同的部分。
具体实施例方式当涉及热处理板的表面粗糙度时，通常认为以下因素比较重要(1)挤压类型； ⑵热辊温度；(3) 激光功率；⑷正向曝光时间；(5)吸干装置类型；和(6)感光树脂类型。为了从这些因素中确定哪些对表面粗糙度是最为关键的因素，进行了筛选试验，并确定了在热显影步骤中对表面粗糙度具有最显著影响的因素包括(1)热辊温度；( 正面曝光时间；C3)吸干装置类型；和(4)所使用的感光树脂类型。一般来说，发现随着热辊温度和正面曝光时间的增加，表面粗糙度降低。另外，对于浮雕最显著的因素包括(1)热辊温度和 (2)吸干装置类型。特别是，随热辊温度增高，浮雕增强。由热处理引起的表面粗糙度取决于感光树脂的类型。此外，当热处理时，增加的热辊温度和表面曝光时间具有减少板表面粗糙度的功能。本发明的发明人已经确定，一般而言优选使用在热处理时能够产生低表面粗糙度的感光树脂配方。另外，如果没有可能改变感光树脂组合物，那么可以通过将热辊温度和正面曝光时间提高到不会产生如尺寸稳定性的副作用(即收缩和/或变形)和点阵稳定性的特定水平以修整表面粗糙度。在一个实施方案中，本发明大体涉及在热处理中控制柔版印刷元件的表面粗糙度的方法，该方法包含如下步骤a)提供印刷元件坯料，所述印刷元件坯料包含i)支持层；ii)在该支持层上的至少一光固化层，该至少一光固化层包含1)包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的粘合剂；2)至少一种快速固化单体；3)至少一种慢速固化单体；和4)光引发剂；iii)在该至少一光固化层上的非强制选择的光化辐射不透明的激光可烧蚀的层， 所述激光可烧蚀层可通过曝光于红外激光辐射下进行烧蚀；iv)非强制选择的可移除盖片；
b)有选择地将印刷板坯料成影像地曝光于光化辐射下以有选择地交联并固化部分该至少一光固化层；和c)对该至少一光固化层进行热处理以移除该至少一光固化层的未固化部分，从而在该至少一光固化层上显示出浮雕图像。本发明涉及对柔版印刷元件的表面粗糙度的修整。在一个优选的实施方案中，在热处理中优选的表面粗糙度低于约IOOOnm并优选地在热处理后，浮雕图像印刷板的表面粗糙度控制在低于约500nm。此外，也期望在印刷中具有高的油墨转移以增加光密度。尽管轻微的表面粗糙度有利于提高光密度，但如果表面粗糙度过高，由于印刷板表面与给定基片不能紧密接触而导致光密度降低。热处理步骤通常包含将该至少一光固化材料的层加热以软化该至少一光固化层的未固化部分和将该至少一光固化层与吸干材料进行接触，其中该吸干材料将该至少一光固化层的软化的未固化部分移除。该热处理步骤通常在约140和约180°C之间的温度进行， 更优选的在约170和180°C之间的温度进行。本发明的发明人已经确定表面粗糙度可以通过各种方式在印刷板上进行修整。首先，表面粗糙度可以通过使用各种浓度的特定不饱和丙烯酸的单体来修整。在一个实施方案中，该不饱和丙烯酸的单体为己二醇二丙烯酸酯(HDDA)。不过，具有快速固化 (或成像)速度的任何类型的不饱和丙烯酸的单体都可以使用，例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、丁二醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、 丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三甲基丙烷三丙烯酸酯、丙基氧乙基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和其它类似单体。通常存在于组合物中的该不饱和丙烯酸的单体的浓度基于组合物的总重量按重量计为约1 20%。组合物还可包含基它单体，它们包括己二醇二甲基丙烯酸酯(HDDMA)和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、戊二醇二甲基丙烯酸酯、 季戊四醇三甲基丙烯酸酯、丁三醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯。但是，这些不饱和甲基丙烯酸的单体往往成像速度慢从而会有增加表面粗糙度的倾向。不饱和丙烯酸的单体与不饱和甲基丙烯酸的单体两者成像速度间的差异，可以很容易地通过测定需要用来保持给定点尺寸的最小保留时间(MHT)和网线数(例如2%-1501pi)形成的成像速度的反向量度来说明。大体上，丙烯酸的单体比甲基丙烯酸的单体能更快的固化。通常需要组合使用快速固化的不饱和丙烯酸的单体和慢速固化的不饱和甲基丙烯酸的单体，以便修整完成的浮雕图像印刷板的表面粗糙度。在一个实施方案中，本发明的印刷板配方典型地包括至少两种单体，即，至少HDDA(或TMPTA)和任一 HDDMA和/或 TMPTMA。HDDA为快速单体而HDDMA或TMPTMA为慢速单体。当使用HDDA作为主要单体时 (按重量计约5%或更高)，所完成板配方的表面粗糙度通常足够低(即， 500nm)。在组合物中可以使用的粘合剂包括苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。由于如上所述的各种原因，特别地优选苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。另外，该组合物还可包含各种感光聚合物、增塑剂和抗氧化剂，如本领域中通常所公知的那些以及如例如在Fan等人的美国专利6，773，859,Fan的美国专利6，558，876、 与Roberts的两件美国专利公开2005/0123856和2005/023899中所描述的那些，它们的主题整体上以引用的方式并入此处。该组合物还可包含本领域技术人员所熟知的各种UV吸收剂、染料等等。表1描述了在本发明的实践中可用的各种感光聚合物配方的单体水平。表1各种感光聚合物配方的单体水平
权利要求
1.一种生产柔版印刷元件的方法，该方法包含如下步骤a)提供印刷元件坯料，所述印刷元件坯料包含i)支持层； )在该支持层上的至少一光固化层，该至少一光固化层包含1)包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的粘合剂；2)至少一种快速固化单体；3)至少一种慢速固化单体；和4)光引发剂；iii)在该至少一光固化层上的非强制选择的光化辐射不透明的激光可烧蚀层，所述激光可烧蚀层可通过曝光于红外激光辐射下进行烧蚀；iv)非强制选择的可移除盖片；b)有选择地将印刷板坯料成影像地曝光于光化辐射下以有选择地交联并固化部分该至少一光固化层；和c)对该至少一光固化层进行热处理以移除该至少一光固化层的未固化部分，从而在该至少一光固化层上显示出浮雕图像；其中浮雕图像印刷元件经过热处理后的表面粗糙度低于约lOOOnm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中浮雕图像印刷板经热处理后的表面粗糙度小于约 500nmo
3.根据权利要求1所述的方法，其中热处理步骤包含将该至少一光固化材料的层加热，以软化该至少一光固化层的未固化部分，和将该至少一光固化层与吸干材料进行接触， 其中该吸干材料将该至少一光固化层的软化的未固化部分移除。
4.根据权利要求1所述的方法，其中快速固化单体选自由己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三甲基丙烷三丙烯酸酯、丙基乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯及前述的组合所组成的组。
5.根据权利要求3所述的方法，其中存在于光固化组合物中的快速固化单体的浓度基于光固化组合物的总重量按重量计至少为约5%。
6.根据权利要求1所述的方法，其中慢速固化单体选自由己二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、戊二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、丁三醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯及前述的组合所组成的组。
7.根据权利要求6所述的方法，其中存在于光固化组合物中的慢速固化单体的浓度基于光固化组合物的总重量按重量计为约1 约10%。
8.根据权利要求1所述的方法，其中热处理步骤是在约140和约180°C之间的温度下进行的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中成影像曝光步骤进行的时间在约5和约15分钟之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其中成影像曝光步骤进行的时间在约8和约10分钟之间。
11.一种经热处理的浮雕图像印刷元件，其中该浮雕图像印刷元件包含至少一层在曝光于光化辐射下可交联和固化的光固化材料，该至少一层光固化材料包含(a)包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的粘合剂，(b)快速固化单体，和(c)慢速固化单体；其中在热处理后，该浮雕图像印刷元件具有低于约IOOOnm的表面粗糙度。
12.根据权利要求11所述的经热处理的浮雕图像印刷元件，其中在热处理后，该浮雕图像印刷元件具有低于约500nm的表面粗糙度。
13.根据权利要求11所述的经热处理的浮雕图像印刷元件，其中慢速固化单体选自由己二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、 戊二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、丁三醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯及前述的组合所组成的组。
14.根据权利要求11所述的经热处理的浮雕图像印刷元件，其中快速固化单体选自由己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、戊二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙三醇三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三甲基丙烷三丙烯酸酯、丙基乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯及前述的组合所组成的组。
全文摘要
本发明涉及一种在热处理中控制柔版印刷元件的表面粗糙度的方法。印刷坯料包含在支持层上的至少一光固化层，该至少一光固化层包含(1)包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的粘合剂；(2)至少一种快速固化单体；(3)至少一种慢速固化单体；和(4)光引发剂。所述印刷坯料从印刷元件坯料的上方有选择地将印刷板坯料成影像地曝光于光化辐射中，从而有选择地交联并固化部分该至少一光固化层，然后进行热处理以移去该至少一光固化层的未固化部分，从而在该至少一光固化层上显示出浮雕图像。浮雕图像印刷元件经过热处理后的表面粗糙度被控制在低于约1,000nm。
文档编号G03F7/26GK102272679SQ200980153929
公开日2011年12月7日 申请日期2009年11月5日 优先权日2009年1月6日
发明者K·奥布瑞特, 崔钟汉 申请人:麦克德米德印刷方案股份有限公司