多层可压缩泡沫片材及其制造方法

专利名称：多层可压缩泡沫片材及其制造方法
多层可压缩泡沬片材及其制造方法技术领域
本发明一般而言涉及凸纹图像印刷版系统中使用的多层可压缩泡沫片材及其制造方法。
背景技术：
柔性版印刷广泛应用于报纸的生产和包装介质的装饰印刷中。为了满足高速、廉价操作和长时间的印刷动作，已经开发出了大量的光敏性印刷版制品。
光敏印刷元件一般包含支撑层、一个或多个光敏层、可选的滑膜脱模层(slip film release layer)、和可选的防护覆盖薄片。该防护覆盖薄片是由聚对苯二甲酸乙二醇酯或其它任何可移除的材料形成的，直到使用前其能够防止印刷版或光固化性元件被损坏。所述滑膜可以放置在防护覆盖薄片和光固化层之间以防止印刷版被污染、增加操作的容易度并作为油墨接受层。
柔性印刷版需要在各种条件下运行。例如，它们应该能够将它们的凸纹图像赋予到各种基材(包括硬纸板、镀层纸板、报纸、砑光纸、聚合物膜如聚丙烯膜等)上。重要的是， 图像应当快速并保真地转移从而按照印刷者的需求尽可能多的进行印刷。
在一种制备凸纹图像印刷版的典型方法中，将载有图像的透明片或负片(即，具有相应于图像的反像的不透明区域的透明膜，所述图像是期望赋予至印刷版上的)放置于玻璃台板上，并覆盖透明的聚合物覆盖膜。通过真空将透明片和覆盖膜固定至台板上，再将层压至背衬片的光聚合性树脂层放置在所述覆盖膜上。通过玻璃台板向背衬片照射光化辐射。受到所述光化辐射影响的树脂区域发生聚合反应或“固化”以形成不溶于溶剂的固化树脂，所述溶剂用于洗去光聚合物的未固化区域以在固化树脂中“显影”或显露出凸纹图像。
然后使用适合的显影剂溶液洗去由透明片的不透明区域在光化辐射中防护的树脂层的区域。所述固化区域不溶于显影剂溶液，从而在显影后，获得了由固化的光聚合性树脂形成的凸纹图像。同样地，所述固化树脂也不溶于特定的油墨，从而可以用于柔性印刷。 可选地，还可以从树脂层的两侧将液态光聚合性树脂曝光于光化辐射中。
已经发现可压缩材料在柔性印刷中很有用，特别是在具有不平整、可变形表面的瓦楞纸板或类似基材的印刷中很有用。对于此类基材，印刷版必须具有柔韧性以便适应不平整的表面并均匀地在其上输送油墨涂层。但是，如果版太软或过于柔韧，版上的图像在用于将所述版与基材接触的压力下会扭曲，从而不能以所需的保真度输送图像。
可压缩印刷版也有用于
A)在具有约O. 5^5mil范围卷筒纸厚度的宽卷筒纸(wideweb)(玻璃纸膜、聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚酯膜、乙烯膜和纸)上印刷，通过泡沫的可压缩性来克服凹陷和变形以及机号变化；
B)以平整、均匀、恒定的色调的背景印刷来印刷安全纸(支票、债券和股票形式)；
C)彩色套印(4色印刷)，其中油墨涂布量的均匀性对适合的显色至关重要。
可压缩印刷版通常还具有较长的寿命。每次印刷动作中对版的机械冲击会逐渐地导致凸纹的磨损，从而逐渐导致印刷物中清晰度的损失。可压缩层吸收所述机械冲击，使得凸纹印刷表面保持相对地不受影响(最小的扁平化或扭曲)，从而获得更长的版的寿命。
将印刷版安装在可压缩层上，使得该可压缩层根据基板来变形和压缩，从而该印刷版能够耐受与基板直接接触的苛刻条件。另一种方式包括使印刷版更柔软，其在所需的印刷印迹压力下会引起不期望的字符增长，特别是当在粗糙或不平整的承印物上印刷时或在具有不均匀印迹和/或印版滚筒的印刷机上印刷时。
高硬度版凭借其力量在印刷过程期间具有损伤可变形基材的倾向。但是，较高硬度版与基底可压缩层组合能够潜在地解决这些问题。这样，可以使用不会提供扭曲图像的相当硬的版(即，高硬度版)并且利用泡沫背衬的可压缩性以使得所述版弯曲和挠曲，从而接触不平整基材的所有区域。典型的可压缩层通常由泡沫材料组成，所述泡沫材料经常是聚氨酯或其它热塑性材料，并且可以使用胶带或本领域技术人员公知的其它压敏粘合剂将可压缩层层压至固化的载有图像的印刷版的背面。
在大多数情形下，在将可压缩层固定至印刷版之前，该印刷版是已经完全曝光且显影的，尽管存在将液态或未固化的固态光聚合材料浇铸在可压缩层上部并直接曝光的若干实例。
例如，Rather，Sr.等人的第5，325，776号美国专利描述了将聚氨酯泡沫材料用作与柔性印刷版一起使用的可压缩层。但是，聚氨酯泡沫不是UV固化性的并且需要在该泡沫上涂布粘合剂层以将该泡沫固定在印刷版上。
Bert等人的第5，894，799号美国专利描述了使用弹性光聚合物作为可压缩层，其中该弹性光聚合物在表面含有开放区域(opencell)以产生可压缩性质。光聚合反应仅用来制得所述开放区域，并且在版层压步骤中仍然需要粘合剂层。另外，可压缩层的弹性光聚合物是基于苯乙烯类嵌段共聚物的光聚合物，不是聚氨酯，因此需要溶剂显影。
Rach的第5，962，111号美国专利描述了将液态光聚合物层浇铸在具有开放区域的可压缩材料上，然后不充分的固化以便该层用作印刷版层的结合层(tie coat)。然后在该预固化层上涂布液态树脂的第二涂层，将版进行曝光并显影。在这种情形下，所述可压缩层需要具有开放区域，并且需要使用特别的树脂进行预处理来制造印刷版。本质上，所述光聚合物作为其本身的粘合剂。
可以很容易地看出，虽然现有技术中已经建议了制备可压缩柔性印刷版的多种方法，但本领域中仍然需要制备克服了现有技术方法制备的可压缩印刷版的缺点的可压缩光聚合性凸纹图像版。发明内容
本发明的一个目的在于提供用于背衬凸纹图像印刷元件的、具有多个不同厚度和硬度的层的可压缩泡沫片材。
本发明的另一个目的是控制具有可压缩泡沫片材背衬层的柔性印刷版的印刷冲击。
本发明的又一个目的是利用含微球的液态光固化性树脂系统来制备多层可压缩泡沫片材。
为此，本发明涉及的是一种制造在背衬柔性印刷版中使用的可压缩多层泡沫片材的方法，该方法包含步骤
a)在背衬层上浇铸一层光固化性泡沫材料以制备第一固化的泡沫层，所述光固化性泡沫材料包含分散于光固化性树脂基质中的微球；
b)固化该层光固化性泡沫材料以产生第一固化的泡沫层；和
c)重复步骤a)和b)至少一次，以在第一固化的泡沫层上产生至少第二固化的泡沫层，得到可压缩的固化多层泡沫片材。
此后，可以将该可压缩固化多层泡沫片材层压至柔性印刷版的背侧。
本发明还涉及一种包含可压缩多层泡沫片材作为背衬层的柔性印刷版的制造方法，该方法包含步骤
a)利用双歧管系统来铺置多层光固化性泡沫片材，所述双歧管系统包含用于铺置均匀材料层的至少第一歧管和第二歧管，所述第一歧管铺置第一层光固化性泡沫材料，而所述第二歧管铺置第二层光固化性泡沫材料，从而产生多层光固化性泡沫片材；
b)用印刷版树脂层覆盖所述多层光固化性泡沫片材；然后
c)固化所述多层光固化性泡沫片材和所述印刷版树脂层。
在另一个优选的实施方式中，本发明还涉及一种包含可压缩多层泡沫片材的柔性印刷版的制造方法，该方法包含步骤
a)提供透明的UV固化性层；
b)在该透明的UV固化性层上浇铸一层光固化性泡沫材料；和
c)用印刷版树脂层覆盖该多层光固化性泡沫片材；此后
d)同时地固化所述UV-固化性层、光固化性泡沫材料层和印刷版树脂层。
具体实施方式
本发明涉及的是一种制造柔性印刷版的改进的方法，该柔性印刷版包含可压缩多层泡沫片材，其中该多层泡沫片材的各层包含不同的厚度和性质。
本发明利用液态光聚合物制版技术如软帽技术(capping),并结合含有多微球的 UV固化性配方。
本发明的新型方法使用包含液态聚氨酯树脂(优选丙烯酸或甲基丙烯酸聚氨酯树脂)的可压缩层，所述液态聚氨酯树脂中分散有热塑性微球。所述微球用来在聚氨酯材料中产生孔穴，以在层中产生可压缩性。更具体地，本发明一般地涉及使用了含有微球的光固化性泡沫材料的多层泡沫构造，并利用液态光聚合物制版技术与含多微球的UV-固化性配方的结合。
特别地，在优选的实施方式中，本发明一般而言涉及一种用作柔性印刷版的可压缩层的多层泡沫片材的制造方法，包含步骤
a)在背衬层上浇铸一层光固化性泡沫材料以产生第一固化的泡沫层，所述光固化性泡沫材料包含分散于光固化性树脂基质中的微球；
b)固化该层光固化性泡沫材料以产生第一固化的泡沫层；和
c)重复步骤a)和b)至少一次，以在第一固化的泡沫层上生产至少第二固化的泡沫层，获得可压缩固化的多层泡沫片材。
此后，可以将固化的多层泡沫片材层压至柔性印刷版的背侧。
该第一方式包括浇铸和固化多个不同厚度和硬度包的层以获得对液态曝光系统上所需的印刷冲击，并使用公知的粘合装置将该单独的可压缩固化的多层泡沫片材层压至凸纹印刷版上。在一个实施方式中，可以使用粘合剂将多层泡沫片材层压到柔性印刷版的背侧。适合的粘合剂包含丙烯酸或橡胶基粘合剂。用粘合层预涂布多个适合的泡沫。可以使用双面胶，但不优选，因为其增加了形成气泡的可能性。
所述可压缩固化的多层泡沫片材典型地厚度为约O. 03、. 18英寸(inch)。具体地，第一固化的泡沫层具有的厚度为约O. 015 约O. 14英寸，第二固化的泡沫层具有的厚度为约O. 015 约O. I英寸。
可选地，所述固化的多层泡沫片材可以在第二固化的泡沫层上包含至少一附加的固化的泡沫层。该至少一附加的固化的泡沫层可以具有O. 003、. 02英寸的厚度。
另外，第一固化的泡沫层通常具有15飞O的邵氏A(Shore A)硬度，且第二固化的泡沫层具有15飞O的邵氏A硬度。也可以使用本领域中其它硬度的固化的泡沫层，这取决于例如承印的基材类型、所需的印刷强度和泡沫的耐用性。
另外，如果使用，所述至少一附加的固化的泡沫层具有约6(Γ80的邵氏A硬度。
另一种方式是使用盖桶(capping bucket)和双歧管系统的两歧管在覆盖最终层 (final palyer)之前来铺置双层泡沫，所述最终层是印刷版树脂本身。除了最大化缓冲寿命和/或增强印刷速度特性之外，该多层可压缩构造可以使用不同模量(网点增大、固体油墨密度)的材料。为了识别的目的或改变形成的印刷版树脂的成像以防止固化过程期间由图像失真的反射造成的问题，各层可以为不同的颜色。Blootfhood等人的第4，383，759号美国专利(其主题以引用的方式整体地并入此处)和Hughes等人的第5，348，605号美国专利(其主题以引用的方式整体地并入此处)描述了在印刷版构造期间使用盖桶和双歧管系统的方法。
更具体地，在本实施方式中，本发明一般而言涉及一种包含可压缩多层泡沫片材作为背衬层的柔性印刷版的制造方法，该方法包含步骤
a)利用双歧管系统铺置多层光固化性泡沫片材，所述双歧管系统包含用于铺置均匀的材料层的至少第一歧管和第二歧管，所述第一歧管铺置第一层光固化性泡沫材料，所述第二歧管铺置第二层光固化性泡沫材料，所述光固化性泡沫材料用来产生多层光固化性泡沫片材；
b)用印刷版树脂层覆盖所述多层光固化性泡沫片材；然后
c)固化所述多层固化性泡沫片材和所述印刷版树脂层。
如上所述，在一个实施方式中，所述第一光固化性树脂层和第二光固化性树脂层可以具有不同的模量。例如，第一光固化性树脂层的模量可以为约5(Tl25psi，第二光固化性树脂层的模量为约5(Tl25psi。
在另一个优选实施方式中，所述第一光固化性层和所述第二光固化性层的至少一个包含染料或着色剂，从而各层具有不同的颜色以供识别之用或改变形成的印刷版树脂的成像，以本质上使固化过程期间由反射或图像失真带来的问题最小化。
以上描述的多层概念的扩展是使用夹层方式(sandwichapproach)。最底层上为透明的UV固化性层，一薄层装载有微球的可压缩材料，其上为印刷树脂。该最底层作为高弹性层，其影响承压的反弹特性，而泡沫层为印刷元件层提供缓冲。
基于此，在另一个优选的实施方式中，本发明一般而言涉及一种具有包含多层泡沫片材的可压缩层的柔性印刷版的制造方法，该方法包含步骤
a)提供透明的UV固化性层；
b)在该透明的UV固化性层上浇铸一层光固化性泡沫材料；和
c)用印刷版树脂层覆盖该层光固化性泡沫材料；然后
d)同时地固化该UV-固化性层、该层光固化性泡沫材料和该印刷版树脂层。
在本发明的又一实施方式中，此处所述的可压缩光固化性泡沫层也可以与背衬蒙版(back-masking)技术一起使用来提供拼版泡沫版(imposition foam plate)。
如上所述，光固化性泡沫层包含其中分散有微球的光固化性树脂基质。可选但优选地，该方法在步骤(C)之后且在步骤(d)之前包含背衬蒙版步骤，从而制备拼版泡沫版。
本发明的可压缩多层泡沫片材一般包含光固化性基质，该光固化性基质包含液态聚氨酯树脂，该液态聚氨酯树脂中具有均匀分散的微球。该光固化性基质还可以含有光引发剂。在一个实施方式中，该聚氨酯树脂是丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚氨酯树脂。
在一个实施方式中，用于产生第一固化的泡沫层的所述光固化性基质与用于产生第二固化的泡沫层的所述光固化性基质相同。在另一个实施方式中，用于产生第一固化的泡沫层的所述光固化性基质与用于产生第二固化的泡沫层的所述光固化性基质不同。
所述微球优选地是尺寸均匀和/或颗粒分布均匀且可以作为膨胀的(expanded) 或未膨胀的颗粒而存在。在优选的实施方式中，使用膨胀的微球，原因在于为了有效地将微球混合到粘性的聚氨酯甲基丙烯酸酯树脂组合物中需要热。可压缩组合物中微球的重量百分比典型的范围为树脂配方的约O. 5重量9Γ约5. O重量％，但优选约I. O重量9Γ2. 5重量％。
不管微球是膨胀的还是未膨胀的，所述微球一般是由封装了烃的热塑性壳组成。 微球的壳通常是丙烯腈和偏二氯乙烯或甲基丙烯腈的共聚物，且壳内的烃典型地是异丁烷或异戊烷。热塑性微球有许多商业来源。EXPANCEL 是Noble Industries市售的微球的商品名。Dualite和Micropearl聚合物微球是Pierce&StevensCorporation市售的。
液态聚氨酯甲基丙烯酸酯树脂是液态光聚合物制版中常用的原料。可压缩多层泡沫构造的物理性质可能通过聚氨酯预聚物的合适选择、以及丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯单体的合适选择和比例来改变。使用适合于厚膜成像或高光密度成像(即，含色素的/重染色的系统)的光引发剂，在紫外光下能够全面地固化泡沫层以将微球锁定在交联的基质中， 并同时锁定所需的泡沫物理特性。优选的，两个可压缩层都包含聚氨酯二(甲基)丙烯酸酯树脂。
与多层泡沫片材层压的、粘合的或以其它方式结合的光固化性层一般地具有约0.03(Γ约0. 250英寸的厚度，并且以其与可压缩多层泡沫片材的相容性进行选择，以便在固化过程之后，第一光固化性层与可压缩多层泡沫片材层保持不同的实体、但又紧紧地结合使得在印刷处理期间不会发生分离或断裂。
适合的液态光固化性材料包括不饱和聚合化合物，如聚酯，聚醚，多烯-硫醇组合物，聚氨酯，丁二烯、异戊二烯、氯丁二烯、苯乙烯、异丁烯和乙烯的端基不饱和均聚物或共聚物，其中的端基不饱和键通过结合至少两个醚键、硫醚键、酯键、酮基或酰胺基连接在聚合物上，所述不饱和聚合化合物与光引发剂组合使用。液态光固化性材料的实例公开于 Ketley等人的第3，661，575号美国专利、Hughes等人的第4，332，873号美国专利和Hughes 等人的第4，266，007号美国专利中，它们各自的主题以引用的方式完整地并入本文。其它液态光固化性材料也为本领域技术人员所公知。
液态光聚合性(或光固化性)层可以包括任何公知的光聚合物、单体、引发剂、反应性或非反应性稀释剂、填料及染料。术语“光固化性”是指在光化辐射下会发生聚合、交联或任何其它固化或硬化反应的固体组合物，其结果是材料的未曝光部分能够被有选择地从曝光(固化的)部分上分离或移除，从而形成三维的或凸纹图案的固化的材料。优选的光固化性材料包括弹性化合物、具有至少一个端乙烯基的乙烯性不饱和化合物、和光引发剂。
可压缩层的硬度是通过调节该层的组成来实现的，从而使得该层在固化后具有所需的相对硬度。这通常地是由本领域技术人员通过控制光聚合反应期间发生的交联的量来实现的。聚合物组合物中交联的量与其硬度直接成比例。本领域技术人员通常通过选择或制造具有不同不饱和度的聚合物来控制交联的量。聚合物组合物的不饱和度越高，一旦固化时聚合物将交联得越多，因而其将更硬。获得不同硬度和其它所需物理及化学性质的、包含凸纹图像柔性印刷版的固化的光聚合物树脂的该方法或其它方法为本领域技术人员所公知，并且在Hughes等人的第4，332，873号美国专利和Zuerger等人的第3，990，897 号美国专利中有详细的描述，它们各自的主题以引用的方式整体地并入本文。通常地根据 ASTMstandard D 2240-91(Standard Test Method for Rubber Property-Durometer Hardness)中阐明的工序来测定硬度。
本发明的光固化性可压缩层在至少一些光化波长区域内会交联(固化)并进而硬化。本文所使用的光化辐射是能够在曝光部分中引起化学变化的辐射。光化辐射包括例如强化(例如激光)及非强化光，特别是在UV和红外线波长区域。用于固化本发明的光固化性材料的优选光化波长区域为约250ηπΓ约450nm，更优选为约300ηπΓ约400nm，最优选为 320ηηΓ约380nm。一种适合的光化福射源是UV灯,然而其它光源也一般为本领域技术人员所公知。
如本文所述，使用多层可压缩泡沫片材作为凸纹图像印刷版的背衬层可以实现可压缩层的定制化，例如影响打印结果、最大化缓冲寿命、增强印刷速度特性和改变印刷版树脂的成像。从而，能够用定制的可压缩泡沫片材来背衬各种凸纹图像印刷版以获得期望的结果。
虽然如上参照其特定的实施方式描述了本发明，但显然在不背离此处公开的发明构思的情形下可以进行多种变化、改变和变形。因此，本发明旨在包含落入所附权利要求宗旨和宽范围的所有此类变化、改变或变形。本文所引用的所有专利申请、专利及其它出版物皆以引用的方式整体地并入此文。
权利要求
1.一种用来背衬柔性印刷版的可压缩多层泡沫片材的制造方法，该方法包含步骤 a)在背衬层上浇铸光固化性泡沫材料层以产生第一固化的泡沫层，所述光固化性泡沫材料包含分散于光固化性树脂基质中的微球； b)固化所述光固化性泡沫材料的层以产生第一固化的泡沫层； c)重复步骤a)和b)至少一次，以在该第一固化的泡沫层上生产至少第二固化的泡沫层，获得可压缩固化的多层泡沫片材；和 d)将该可压缩固化的多层泡沫片材连接到柔性印刷版的背侧。
2.根据权利要求I所述的方法，其中可压缩固化的多层泡沫片材具有约O.03、. 18英寸的厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中第一固化的泡沫层具有约O.015 约O. 014英寸的厚度，并且第二固化的泡沫层具有约O. 015 约O. I英寸的厚度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述多层泡沫片材在第二固化的泡沫层上包含至少ー个附加的固化的泡沫层，所述至少一个附加的固化的泡沫层具有O. 003、. 02英寸的厚度。
5.根据权利要求3所述的方法，其中第一固化的泡沫层具有15 50的邵氏A硬度，并且第二固化的泡沫层具有15飞O的邵氏A硬度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个附加的固化的泡沫层具有约6(Γ80的邵氏A硬度。
7.根据权利要求I所述的方法，其中产生第一固化的泡沫层的光固化性树脂基质与产生第二固化的泡沫层的光固化性树脂基质相同。
8.根据权利要求8所述的方法，其中产生第一固化的泡沫层的光固化性树脂基质与产 生第二固化的泡沫层的光固化性树脂基质不同。
9.ー种包含可压缩多层泡沫片材作为背衬层的柔性印刷版的制造方法，该方法包含步骤 a)利用双歧管系统来铺置多层光固化性泡沫片材，所述双歧管系统包含用于铺置材料的层的至少第一歧管和第二歧管，所述第一歧管铺置第一层光固化性泡沫材料，并且所述第二歧管铺置第二层光固化性泡沫材料，以产生多层光固化性泡沫片材； b)用印刷版树脂层覆盖所述多层光固化性泡沫片材；然后， c)固化该多层光固化性泡沫片材和该印刷版树脂层。
10.根据权利要求9所述的方法，其中第一层光固化性泡沫材料和第二层光固化性泡沫材料具有不同的模量。
11.根据权利要求9所述的方法，其中该光固化性泡沫材料包含光固化性树脂基质，该光固化性树脂基质中分散有微球。
12.根据权利要求9所述的方法，其中第一层光固化性泡沫材料的模量为约5(Tl25psi，并且第二层光固化性泡沫材料的模量为约5(Tl25psi。
13.根据权利要求9所述的方法，其中第一层光固化性泡沫材料和第二层光固化性泡沫材料中的至少ー层包含染料或着色剂，从而所述层各自为不同的顔色。
14.根据权利要求9所述的方法，其中多层光固化性泡沫片材具有约O.03、. 18英寸的厚度。
15.根据权利要求9所述的方法，其中第一层光固化性泡沫材料具有约O.015、. 14英寸的厚度，并且第二层光固化性泡沫材料具有约O. 015、. I英寸的厚度。
16.根据权利要求9所述的方法，其中第一层光固化性泡沫材料具有15 50的邵氏A硬度，并且第二层光固化性泡沫材料具有15飞O的邵氏A硬度。
17.ー种具有包含多层泡沫片材的可压缩层的柔性印刷版的制造方法，该方法包含步骤 a)提供透明的UV固化性层； b)在该透明的UV固化性层上浇铸至少ー层光固化性泡沫材料；和 c)用印刷版树脂层覆盖该层光固化性泡沫材料；然后 d)同时地固化该UV固化性层、该层光固化性泡沫材料和该印刷版树脂层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中光固化性泡沫材料包含光固化性树脂基质，该光固化性树脂基质中分散有微球。
19.根据权利要求17所述的方法，在步骤c之后且在步骤d之前包含背衬蒙版步骤。
全文摘要
本发明涉及多种提供用于背衬凸纹图像印刷元件的多层可压缩泡沫片材的方法。使用多层可压缩泡沫片材作为背衬层可以实现可压缩层的定制化，例如影响打印结果、最大化缓冲寿命、增强印刷速度特性和改变印刷版树脂的成像。从而，能够用定制的可压缩泡沫片材来背衬各种凸纹图像印刷版以获得期望的结果。
文档编号G03F7/00GK102985875SQ201180032305
公开日2013年3月20日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年7月2日
发明者R·W·维斯特 申请人:麦克德米德印刷方案股份有限公司