CN102934031B - 由液态光聚合物树脂生产凸纹图像的方法 - Google Patents
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Abstract
一种由液态光聚合性树脂生产凸纹图像的方法，该方法包含步骤：a)在曝光玻璃上设置覆盖膜；b)在覆盖膜上浇铸液态光聚合性树脂层；c)在将液态光聚合性树脂层浇铸于覆盖膜上后，在液态光聚合性树脂层的背侧层压基片；d)在基片上设置图像或膜的底片；和e)从液态光聚合性树脂层的背侧通过图像或膜的底片对液态光聚合性树脂层曝光，以有选择地交联和固化光聚合性树脂层并形成固化的凸纹图像，其中该固化的凸纹图像的深度小于浇铸的液态光聚合性树脂的高度。
Description
技术领域
本发明涉及由液态光聚合性树脂生产凸纹图像的方法。
背景技术
光聚合性和/或光固化性和/或辐射固化性树脂在生产凸纹图像印刷板(包括柔性版印刷板)时能够被有选择地交联和固化以产生凸纹图像。在其它应用中也需要这些图像，包括标志牌的生产，例如饰板、显示板、装饰屏、铭牌、盲文(Braille)板等，以及它们一种或多种的组合。这些树脂还能够用来制备用于生产模型的主凸纹图形，以生产铸件，包括青铜铸件或其它金属铸件。
目前用于制造柔性版印刷板的常规途径是使用光聚合性树脂组合物，也称为感光性、光致成像性、光聚合物、光硬化性或光固化性树脂组合物。已知有许多不同的光聚合性树脂组合物，它们具有的共同特质是，一旦曝露于特定波长的光下，该树脂与自身发生反应以形成不溶于油墨的结构。因此，光聚合性树脂组合物可以用来形成硬的、不溶于油墨的光聚合物板凸起表面(即，凸纹图像)。
光聚合性树脂可以加工成由浇铸的光固化树脂制成的固体板，或者通过形成液态光固化树脂层并将形成的树脂层曝露于光化辐射中、然后通过显影去除光聚合性树脂层的未固化部分来加工。液态光聚合性树脂比固态片材聚合物有优势，因为未固化的树脂可以从未成像区域回收以再次使用。液态光聚合性树脂相对于片材聚合物的另一个优势在于柔性，其通过简单的改变机器设置就能够生产各种不同厚度的图像。
在通常的制备印刷板或其它凸纹图像的方法中，将带有图像的透明片或底片(即，透明膜具有对应于翻转的图像的不透明区域，该图像意在赋予给印刷板)置于玻璃台板上，用透明聚合物覆盖膜覆盖，从树脂储罐中释放出液态光聚合性树脂并借助平刀将其浇铸在覆盖膜上。通过真空将带有图像的透明片和覆盖膜固定在台板上，以便排去空气，在液态光聚合性层中不会产生气泡。基本上与浇铸液态光聚合性树脂的同时，在光聚合性树脂层上设置基材如聚合物膜。可以在基材的上面设置第二光化辐射源。在这种情形下，在基材和第二光化辐射源之间设置玻璃台板，以在曝光之前通过将玻璃台板放低至依靠在垫片上并与基材相接触，从而提供控制光聚合性树脂层厚度均匀性的手段。
然后将液态光聚合性树脂曝露于光化辐射中以交联并固化该光聚合性树脂，产生凸纹图像印刷板或其它凸纹图像产品。所述曝光可以是全面曝光，其中将整个表面曝露于光化辐射中(即，产生底层)，或可以成影像曝光，其中光聚合性底层通过薄膜底片或其它光掩模曝光。
通过薄膜底片或其它光掩模将浇铸的光聚合性树脂曝露于光化辐射中以有选择地交联并固化光聚合性树脂，从而将光聚合性树脂图像化。通常地至少从板的一侧对图像进行曝光，优选正面，并且在某些情形中，可以从上述的顶部和底部两侧进行曝光。通过薄膜底片或其它光掩模将光化辐射如UV光直接照射于光聚合性树脂层上。结果是所述液态光聚合性树脂被有选择地交联和固化，从而形成了与底片上的图像成镜像的印刷图像表面。一旦曝光于光化辐射中，该液态光聚合性树脂发生聚合并由液态变为固态，从而形成凸起的凸纹图像。
使用显影剂溶液洗去在光化辐射中由透明片的不透明区域保护的树脂层区域。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。该固化的树脂也不溶于特定的油墨中，从而可以用于如上所述的柔性版印刷。Plambeck的美国第2,760,863号专利描述了另一种使用光聚合性树脂制备印刷板的常用方法，其中将带有图像的透明片设置于光聚合性树脂层之上，而不是在覆盖膜之下。
上述方法的通常变形是从树脂层的两侧将液态光聚合性树脂曝露于光化辐射中。参见例如Yonekura等人的美国第3,848,998号专利。从背面(通过衬板)和正面(通过带有图像的透明片)曝光的公认益处包括：光聚合性组合物与衬板具有更好的粘合性、更好的形成凸纹图像、以及因增加了对凸纹图像高度的控制，从而克服了曝露于氧气中的光聚合性树脂的聚合反应所受到的抑制。
在所有未曝露于UV辐射的区域中，曝光后所述光聚合性树脂保持液态并且此后能够被回收和再生。在通常的方法中，未固化的光聚合性树脂是在进一步的方法步骤中通过物理方法从板上除去的，以便其能够被再次用来制造板。然后使用洗净溶液通过喷嘴洗涤或刷洗去除余下的液态光聚合性树脂的任何微量残留物，以得到洗净板，留下固化的凸纹图像。该回收技术不仅节省了光聚合性树脂的材料成本，而且降低了显影化学品的用量和成本，并且制得更轻的凸纹图像板，该凸纹图像板更加安全且更易操纵。
然后，可以使用显影剂溶液或本领域中公知的其它显影方法，将液态光聚合性树脂的微量残留物洗去，所述残留物留在通过图像的不透明区域或薄膜底片在光化辐射中受到保护的光聚合性树脂区域中。固化区域不溶于显影剂溶液。然后，可以将固化的印刷板进行各种后曝光步骤。例如，可以将板完全地浸没在水中并曝光于光化辐射(例如，从光源发出的UV光)下，以进行整体板的完全固化并提高板强度。显影后，获得了由固化光聚合性树脂形成的凸纹图像。
还描述了液态板制造方法，例如Kojima等人的美国第5,213,949号专利、Strong等人的美国第5,813,342号专利和Long等人的美国第2008/0107908号专利公开，它们各自的主题皆通过引用的方式整体地并入此文。
Gybin等人的美国第2003/0111771号专利公开(其主题通过引用的方式整体地并入此文)描述了一种制造浇铸物体的模具制造方法。Gybin描述了一种能够用于制造定制模塑物体或制造低体积模塑组件的形成模具的方法。将包括至少一层光敏材料的光敏薄膜层压制品有选择地曝光于光化辐射中，去除相应于曝光或未曝光部分的光敏材料的一部分。该部分的去除在层压制品薄膜中形成凸纹表面，然后可以在凸纹表面应用浇铸材料以形成浇铸制品。适合的浇铸材料包括但不限于石膏、树脂和低熔化温度金属合金。
Wojcik的美国第4,668,607号专利(其主题通过引用的方式整体地并入本文)描述了另一种使用光敏树脂生产浇铸模具(特别是在浇铸金属包括青铜时使用的)的方法，其包括形成主模，然后由该主模形成阴模。在制造青铜铸件的过程中，包括例如装饰性或纪念性的饰板等，通过向其中倒入青铜或其它金属以制备阴模。
如Wojcik在其专利中所述，通常第一次曝光是背侧成影像曝光，随后通过背侧(即“回闪”)全面曝光和通过薄膜底片或其它带有所需图像或设计的光掩模进行正面成影像曝光。曝光后，通过溶剂显影去除层的未硬化区域以形成母版(themaster)。然后将该母版用于模塑浇铸，借此将模制材料的混合物(本领域技术人员公知包含砂和蜡)装填入母版上以复制互补的凸纹图案，然后移去母版，得到阴模，其适合于浇铸金属装饰饰板或其它制品。为了生产此类装饰性金属制品，将熔化的青铜或其它公知的浇铸金属例如银、铝、金、铂、铜等铸成含有饰板中凸起图案的互补凹口图案的模具。
通常的成影像曝光和显影液态光聚合性树脂的方法生产出凸纹图像，其中所述凸纹包含固化光聚合物的凸起图案，并且该凸起图案基本上包含凸起图案的平坦顶部表面、和在凸起图案的顶部表面与该凸起图案的侧壁交会处的锐边。这对于针对平坦表面或在平坦表面的压印下进行的固化来说是典型的，所述固化如所进行的那样是液态光固化，并产生了期望的结果，特别是对于凸纹图像印刷中本质上需要平坦的印刷表面以获得好的结果。
但是，在其它应用中，优选且需要圆形的/平滑的图像边缘，因此在凸起图案的顶部表面与凸起图案的侧壁交会处没有锐边。经常需要圆形的/平滑的边缘，例如在标示应用中、青铜浇铸成型应用中、以及涉及盲文点字法的形成应用中。
因此，需要提供固化液态光聚合性树脂以生产具有圆形的和/或平滑的边缘的凸纹图像的方法。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种处理液态光聚合性树脂的方法，以在其中生产凸纹图像。
本发明再一个目的是提供一种固化所述液态光聚合性树脂以生产具有所述特性的凸纹图像的改进方法。
本发明另一个目的是提供一种固化所述液态光聚合性树脂以生产具有圆形的和/或平滑的边缘的凸纹图像的改进方法。
本发明还有一个目的是提供一种在生产浇铸模具中处理液态光聚合性树脂的改进方法。
为此，本发明涉及一种由液态光聚合性树脂生产凸纹图像的方法，所述方法包含步骤：
a)在曝光玻璃上设置覆盖膜；
b)在覆盖膜上浇铸液态光聚合性树脂层；
c)在将该液态光聚合性树脂层浇铸于所述覆盖膜上后，在液态光聚合性树脂层上与覆盖膜相对的表面上层压基片(substrate)；
d)在基片上设置图像或薄膜底片；和
e)从液态光聚合性树脂层的背侧通过所述图像或薄膜底片对该液态光聚合性树脂层曝光，以有选择地交联和固化光聚合性树脂层并形成固化的凸纹图像，其中固化凸纹图像的深度小于浇铸的液态光聚合性树脂的高度。
在另一个实施方式中，本发明涉及由液态光聚合性树脂制备模具的方法，该方法包含步骤：
a)在曝光玻璃上设置覆盖膜；
b)在覆盖膜上浇铸液态光聚合性树脂层；
c)在将该液态光聚合性树脂层浇铸于所述覆盖膜上后，在液态光聚合性树脂层上与覆盖膜相对的表面上层压基片；
d)在基片上设置图像或薄膜底片；和
e)从液态光聚合性树脂层的背侧通过图像或薄膜底片对液态光聚合性树脂层进行曝光，以有选择地交联和固化光聚合性树脂层并形成相应于所需凸纹图像的模具，其中相应于所需凸纹图像的模具深度小于浇铸的液态光聚合性树脂的高度。
附图说明
结合阅读以下附图能够更完全的理解本发明，其中：
图1表示本发明的印刷板制造方法。
图2表示由本发明的方法生产的印刷板的部分横断面示意图。
在各图中同一标号的元件是指相同的元件。
具体实施方式
本发明涉及生产包含光聚合性树脂的光固化凸纹图像元件的方法，该凸纹图像元件能够用于柔性版印刷板，用于浇铸模具特别是浇铸青铜的模具，以及标志牌，如显示板、装饰屏、铭牌、盲文板等。
具体地，如图1所示，本发明涉及一种由液态光聚合性树脂生产凸纹图像的方法，所述方法包含步骤：
a)在曝光玻璃10上设置覆盖膜20；
b)在覆盖膜20上浇铸液态光聚合性树脂层30；
c)在将该液态光聚合性树脂层30浇铸于覆盖膜20上后，在液态光聚合性树脂层30上与覆盖膜20相对的表面上层压基片40；
d)在基片40上设置图像或薄膜底片50；和
e)从液态光聚合性树脂层30的背侧通过图像或薄膜底片50对该液态光聚合性树脂层30曝光，以有选择地交联和固化光聚合性树脂层30并形成固化的凸纹图像60(如图2所示)，其中固化的凸纹图像60的所述深度小于浇铸的液态光聚合性树脂层30的高度。
本文描述的方法生产的凸纹图像图案中的凸纹图案包含圆形的/平滑的图像边缘。换言之，如图2所示，生产的凸纹图案60在所述凸起图像图案的顶部表面70与该凸起图像图案的侧壁72交会处没有锐边，相反凸纹图案60的边缘74是平滑的或圆形的。
在液态光聚合性树脂板生产中通常的做法是，将液态光聚合性树脂30浇铸在已经覆盖有覆盖膜20的曝光玻璃10的顶部。光聚合性树脂可以是在未固化时为流体、在曝光于光化辐射的选择性波长下硬化的任何材料。此类光聚合性树脂常用于光聚合物印刷板生产工业中，因而它们为本领域技术人员所熟知。可以使用一种或多种不同的光聚合性树脂或树脂组合物。
当未固化时为流体、且一旦曝光于光化辐射的选择性波长下硬化的任何液态光聚合性树脂都可以应用于本发明的实践中。液态可固化的光聚合性树脂的实例包括以上描述的那些以及描述于Kai等人的美国第3,794,494号专利、Ibata等人的美国第3,960,572号专利和Pohl的美国第4,442,302号专利中的那些，它们各自的主题皆通过引用的方式整体地并入本文。
优选地，设置在曝光玻璃10上的覆盖膜20为双向拉伸聚丙烯(BOPP)膜、聚酯膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜，并且优选对光化辐射透明。为了协助移除，覆盖膜20可以用脱模剂处理，例如硅酮脱模剂或本领域公知的其它脱模剂。另外，在优选的实施方式中，对覆盖膜20进行真空抽吸，从而去除皱痕并将其定位在曝光玻璃10上。
基本上与浇铸光聚合性树脂层30的同时，将基片40层压在光聚合性树脂层30上。该基片40可以优选的包含从由聚酯膜、丙烯酸类膜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、酚醛树脂和前述一种或多种的组合构成的组中选出的材料，其只是举例而非限制。该基片40对光化辐射应该透明或半透明。另外，如果需要，该基片40可以用上述的脱模层处理。如果基片材料使曝光辐射发生衍射以赋予图像分辨率，可以使用平行光以克服该衍射。
如果需要，可以在向液态光聚合性树脂层30上层压了基片40后，在树脂层中制造底层76。该底层76可以在将图像50设置于基片40上之前、经由基片40将光聚合性树脂层30曝光于光化辐射中来制造，从而在邻接于基片40的整个区域上产生出固化且交联的薄底层76。
此后，不论是否创制底层76，在基片层40的顶部设置图像或薄膜底片50。然后通过图像或薄膜底片50从光聚合性树脂层30的背侧进行光化辐射曝光，以有选择地交联并固化液态光聚合性树脂层。如上所述，成影像曝光于光化辐射的传统方法是从光聚合性树脂层的正侧进行的，并且包括将图像或薄膜底片设置于覆盖膜层上。相反，在本发明中，图像或薄膜底片50设置于基片层40的顶部，且曝光是从背侧进行的。
在优选的实施方式中，对曝光进行限制从而固化小于整个高度的液态光聚合性树脂。浇铸的光聚合性树脂层30的整个厚度为比固化的凸纹图像60的高度高出约10~50%。更优选地，浇铸的光聚合性树脂层30的整个厚度为比固化的凸纹图像60的高度高出约25%。
此外，浇铸的光聚合性树脂层30的整个厚度通常地为约100~约200密耳(mil)，更优选地为约125~约175mil。获得的固化凸纹图像60的高度通常地为约75~约175mil，更优选地为约100~约150mil。例如，适合的凸纹图像60可以由浇铸约150~约200mil层厚并且“未固化”的树脂来生产，从而获得的固化凸纹图像60的厚度为约125mil。
如图2所示，获得的凸纹图像60在凸起图案的顶部表面70与凸起图案的侧壁72交会处具有圆形的/平滑的边缘74。所述方法要求成影像曝光不穿透浇铸的液态光聚合性树脂层30的整体厚度，并且有足够的强度以固化与覆盖膜20邻接的树脂层30。已经惊奇地发现，此处光聚合性树脂层30的有意的曝光不足防止了固化的树脂表现出平边和/或锐边，而将液态光聚合物树脂层的整个高度都固化时会出现该平边和/或锐边。因此，固化的树脂没有一直达到覆盖膜20，且最接近于覆盖膜20的树脂保持未固化。通过这种方式的固化，在图像中建造出了曲线。
一旦完成了曝光步骤，可以实施一般为本领域技术人员所公知的附加处理步骤。这些附加步骤包括从光聚合性元件的表面回收未固化的液态光聚合物、显影凸纹图像、后曝光凸纹图像、脱下(detacking)凸纹图像、干燥和光饰凸纹图像，如本领域所公知，其仅为举例而非限制。
可以使用各种方法来显影凸纹层。例如未固化的光聚合性树脂可以被洗去、可以使用气刀吹去、或可以被吸干除去或刮刀除去。可以使用上述方法的两种或多种的组合。优选地，使用市售的显影剂单元之一洗涤、乳化或溶解除去未固化的光聚合性树脂。
使用的具体显影剂溶液取决于使用的光聚合性树脂的具体组成，并且这一般为本领域技术人员所熟知。通常，使用碱性水溶液。另外，还可取的是在显影溶液中使用少量的洗涤剂或表面活性剂。
显影后，可以将光聚合性树脂层在光化辐射中进行“后曝光”，即第二次光化辐射曝光，其可以与第一次光化辐射曝光的品质和量相同或不同。将板进行第二次光化辐射曝光可以提供更加完全固化的本发明的光聚合性层，从而得到更耐用的凸纹图像。
最后，如果需要，可以通过例如在图像上吹入热空气或使用红外加热器将图像干燥。
本文描述的方法能够用来生产光固化的凸纹图像，包含从由文字、字母、盲文点字、线条、其它图像和前述一种或多种的组合构成组中选出的特征。在另一个实施方式中，本文所述的方法可以用于生产光固化的标志牌，其可以用作显示板、装饰屏、铭牌、盲文点字板等。
在另一个实施方式中，本发明涉及一种由液态光聚合性树脂制备模具的方法，该方法包含步骤：
a)在曝光玻璃上设置覆盖膜；
b)在覆盖膜上浇铸液态光聚合性树脂层；
c)在将该液态光聚合性树脂层浇铸于覆盖膜上后，在液态光聚合性树脂层上与覆盖膜相对的表面上层压基片；
d)在基片的顶部设置图像或薄膜底片；和
e)从液态光聚合性树脂层的背侧通过图像或薄膜底片将液态光聚合性树脂层曝光，以有选择地交联和固化光聚合性树脂层并形成相应于所需凸纹图像的模具，其中相应于所需凸纹图像的模具的深度小于浇铸的液态光聚合性树脂的高度。
一旦形成固化的凸纹图像，可以将浇铸材料应用到相应于所需凸纹图像的模具上以形成浇铸制品。如上所述，浇铸材料通常地是从由石膏、树脂和低熔化温度金属合金构成的组中选出的。
如果要向上述生产的模具中浇铸更高温度的金属合金或其它更高温度的模塑材料，需要通过向模具中装填模制材料以复制互补凸纹图案，从而创建中间“阴”模，如上所述，该模具复制材料可以包含砂和蜡；移去模具，其中得到的该阴模可以用于浇铸金属或其它高温模具制品。此后，可以通过向阴模中浇铸浇铸金属或其它高温模塑材料制造金属制品或其它高温制品。所述浇铸金属是从由熔融的青铜、银、铝、金、铂、铜和前述一种或多种的组合构成的组中选出的。在一个实施方式中，所述浇铸金属是熔融的青铜。
如上根据具体实施方式描述了本发明，显然在不脱离本发明此处公开的宗旨的条件下可以进行各种更改、修改或变形。因此，本发明意在包括落入所附权利要求的精神和宽范围内的所述此种更改、修改和变形。引用的所有专利申请、专利和其它出版物皆通过引用的方式整体的并入本文。
Claims (13)
1.一种由液态光聚合性树脂生产凸纹图像的方法，由以下步骤组成：
a)在曝光玻璃上设置覆盖膜；
b)在覆盖膜上浇铸液态光聚合性树脂层；
c)在将所述液态光聚合性树脂层浇铸在覆盖膜上后，在该液态光聚合性树脂层上与覆盖膜相对的表面上层压基片；
g)可选地，通过光聚合性树脂的背侧对该液态膜进行全面曝光，以在所述浇铸的光聚合性树脂层中生成固化且交联的底层；
d)在基片上设置图像或膜的底片；
e)从所述液态光聚合性树脂层的背侧通过图像或薄膜底片对该液态光聚合性树脂层曝光，以有选择地交联和固化该光聚合性树脂并形成固化的凸纹图像；和可选的
f)从液态光聚合性树脂层上回收未固化的液态光聚合性树脂；对固化的光聚合性树脂层进行显影；对固化的光聚合性树脂层进行后曝光；和干燥该固化的光聚合性树脂层，
其中获得的固化的凸纹图像的总高度小于浇铸的液态光聚合性树脂的总高度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该覆盖膜是从由聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和双向拉伸聚丙烯构成的组中选出的。
3.根据权利要求1所述的方法，在步骤b)期间包含在覆盖膜上抽吸真空以将其定位。
4.根据权利要求1所述的方法，其中该基片包含从由聚酯膜、标示材料、丙烯酸类膜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、酚醛树脂和前述一种或多种的组合构成的组中选出的材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在步骤e)的曝光中使用平行光。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述浇铸的光聚合性树脂层的总厚度比固化的凸纹图像的高度高出10～50％。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述浇铸的光聚合性树脂层的总厚度比固化的凸纹图像的高度高出25％。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述浇铸的光聚合性树脂层的总厚度为100～200密耳。
9.根据权利要求8所述的方法，其中固化的凸纹图像的高度为75～175密耳。
10.一种由液态光聚合性树脂制备模具的方法，该方法由以下步骤组成：
a)在曝光玻璃上设置覆盖膜；
b)在覆盖膜上浇铸液态光聚合性树脂层；
c)在将液态光聚合性树脂层浇铸于覆盖膜上后，在液态光聚合性树脂层上与覆盖膜相对的表面上层压基片；
d)在基片上设置图像或薄膜底片；
e)从液态光聚合性树脂层的背侧通过图像或薄膜底片对液态光聚合性树脂层曝光，以有选择地交联和固化光聚合性树脂层并形成相应于期望的凸纹图像的模具；和可选的
f)回收未固化的液态光聚合性树脂；对固化的光聚合性树脂进行显影；对固化的光聚合性树脂进行后曝光；和干燥该固化的光聚合性树脂，
其中获得的固化的凸纹图像的总高度小于浇铸的液态光聚合性树脂的总高度。
11.根据权利要求10所述的方法，包含步骤：向相应于期望的凸纹图像的模具上施敷浇铸材料，以形成铸塑制品。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述浇铸材料是从由石膏、树脂和低熔化温度金属合金构成的组中选出的。
13.根据权利要求10所述的方法，还包含步骤：
a)向模具中装填模制材料以复制互补的凸纹图案；和
b)移去所述模具，
其中得到用于浇铸金属制品的阴模。
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