CN103121323B

CN103121323B - 利用3d快速成型打印原理的柔性版ctp直接制版方法和设备

Info

Publication number: CN103121323B
Application number: CN201310057481.5A
Authority: CN
Inventors: 李仲晓; 安粒; 齐英群; 蒲嘉陵
Original assignee: Beijing Institute of Graphic Communication
Current assignee: Beijing Institute of Graphic Communication
Priority date: 2013-02-23
Filing date: 2013-02-23
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2033-02-23
Also published as: CN103121323A

Abstract

利用3D快速成型打印原理的柔性版CTP直接制版方法和设备属于印刷柔性版制版技术领域。该设备包括计算机、3D快速成型打印机，以及光固化设备或热烘干设备之一。采用3D快速成型打印机将可固化成型材料喷射到柔性版材基底表面形成浮雕型图像，再经过光固化或热固化在线干燥，将印刷信息稳定在柔性版材基底表面即可上机印刷；所述的柔性版材基底是有机聚合物版材或有机聚合物-无机材料复合的版材。该方法省去曝光、显影等中间过程，大大加快了制版速度，提高了印刷质量，使印刷成本降低，流程大大缩短，实现柔版印刷绿色化，并进一步拓展应用领域。

Description

利用3D快速成型打印原理的柔性版CTP直接制版方法和设备

技术领域

本发明属于印刷柔性版制版技术领域，设计一种利用3D打印成型原理的CTP计算机直接制版柔性版技术方法和相关设备。

背景技术

柔性版印刷(flexographic process)是在聚酯或其他高分子材料上制作出凸出的所需图像镜像的印版，油墨转到印版上，印版表面在旋转过程中与承印物接触，从而转印图文的一种印刷方式。与其他几种印刷方式相比，柔性版印刷具有独特的灵活性、经济性，并对保护环境有利，符合食品包装印刷品卫生标准。目前，柔性版印刷完全能满足烟草包装、医药包装、食品包装、标签印刷、等包装印刷品的要求，且能与印后加工工序联机完成印刷涂胶、模切烫印等多种加工，降低成本，提高生产效率。

传统柔性版工艺使用菲林片成像，采用感光树脂，其制版工艺包括：原稿→电子分色或照相→正阴图→背曝光→主曝光→显影冲洗→干燥→后处理→后曝光→贴版，工序长影响因素多。近年来随着计算机直接制版即柔性版CTP技术（computer to plate）的发展，激光雕刻柔性版应运而生。但激光雕刻柔性版还不能使印刷业得心应手的使用，且制版过程产生烧蚀粉尘，感光柔性版仍是印刷业的重要材料。最新的数字柔性版CTP技术，仍然采用光敏材料，采用曝光显影的流程进行成像，相对于传统柔性版，数字柔性版有一层“掩膜”直接贴合在柔性版上，曝光时无需抽真空，所以直接在有氧状态下曝光形成图像，经显影、干燥等后处理工序后完成制版。总体来说，目前，所有的柔性版制版均需要湿法或干法显影过程，工艺较长或带来废弃物。

三维（3D）快速成型打印技术，是上世纪80年代末由美国麻省理工学院开发的一种基于微滴喷射的技术，该技术简化了一般成型过程的程序，采用类似于喷墨打印机的独特的喷墨技术，只是将喷墨打印机墨盒中的墨水换成了液体粘结剂或者成型树脂。喷头将粘结剂按照之前设计的模型数据按照轮廓喷射逐层出来，将成型材料凝结成二维截面，重复此过程，并将各个截面堆积并重叠粘接在一起，最后得到所需要的完整的三维模具。3D快速成型打印技术，可以制作出具有石膏、塑料、橡胶、陶瓷等属性的产品模型。不仅可以在设计时制作概念模型，而且可以工业化制作较大规格的产品模型。由于，不需要昂贵的激光系统，因此设备价格便宜，运行和维护成本也很低，是成为目前快速成形技术研究的热点之一，应用前景十分看好。

本发明旨在提供一种基于3D快速成型打印技术的柔性版制版方法，该方法省去曝光、显影等中间过程，大大加快了制版速度，提高了印刷质量，使印刷成本降低，流程大大缩短，实现柔版印刷绿色化，并进一步拓展应用领域。

发明内容：

本发明的目的之一在于提供一种不同于现有柔性版制版技术出现的原理，即利用3D快速成型打印原理的柔性版CTP直接制版方法。

本发明的目的之二是提供一种为该制版技术方法所需的设备。

本发明的这些以及其他目的将通过在下面的详细描述在进一步体现和说明。

一种利用3D快速成型打印原理的柔性版CTP直接制版的设备，其特征在于：该设备包括计算机、3D快速成型打印机，以及光固化设备或热烘干设备之一。

应用所述设备的方法，其特征在于：采用3D快速成型打印机将可固化成型材料喷射到柔性版材基底表面形成浮雕型图像，再经过光固化或热固化在线干燥，将印刷信息稳定在柔性版材基底表面即可上机印刷。所述的柔性版材基底是有机聚合物版材或有机聚合物-无机材料复合的版材。

进一步，所述有机聚合物版材是聚对苯二甲酸乙酯、聚己二醇己二胺、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚氨酯、聚丁二烯橡胶、交联的天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯类聚合物、聚酰胺、聚氨酯、高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶制备的薄膜版材或者由这些材料的共混物制备的版材。但不限于这些材料。

进一步，所述有机聚合物-无机材料复合的版材中的无机材料为碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、石英纤维，蒙脱土、粘土中的一种或几种混合物。

进一步，所述的柔性版材基底厚度为0.15-30毫米，肖氏硬度为20度～80度，优选30～65度。

进一步，浮雕型图像的图文区的凸层的厚度为0.03-25毫米。

进一步，所述的打印可固化成型材料为可紫外光固化材料或ABS工程塑料。

进一步，所述的光固化采用光波长为350-450nm之间的光源。

在本发明的所述利用3D快速成型打印原理的柔性版CTP直接制版方法和设备中，使用的喷射材料，可以是3D打印机原装的固化喷射材料或柔性版用光敏材料。所述的光敏材料含有光敏树脂、烯键式不饱和单体、光引发剂或光引发体系；所述光敏树脂为SBS嵌段共聚物、SIS嵌段共聚物、酚醛树脂、聚酯类树脂或亲油性有机硅树脂，较好的直链棒状酚醛树脂或低分子有机硅树脂；所述烯键式不饱和单体为丙烯酸或甲基丙烯酸与单或多官能团的醇、胺、羟基醚和酯或酰胺，丁二烯油以及马来酸。适合的单体实例有丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基乙酯、丙烯酸月桂酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、N-十二烷基马来酰亚胺；所述光引发剂或光引发体系实例有苯偶姻或苯偶姻的衍生物，例如苯偶姻醚，苯偶姻酰缩酮、二苯甲酮或酰基芳基氧化膦；SBS嵌段共聚物优选商品名为美国Kraton聚合物公司的D-1102产品，SIS嵌段共聚物优选商品名为美国Kraton聚合物公司的D-1161产品。

在本发明的所述利用3D快速成型打印原理的柔性版CTP直接制版方法和设备中，包括3D快速成型打印机、计算机、在线干燥设备和电脑软件，其中3D快速成型打印机的幅面满足实际印刷需要。加网线数可以从60LPI-200LPI（线对）。其中，3D快速成型打印机所标称的分辨率直指在特定条件下，如特定打印介质、特定温度和湿度下的分辨率，而且和所选择的打印材料性质有很大关系，所述的烤板机具有针对选用的打印原材料选择的特定波长的光辐射装置或热辐射装置。所述的电脑软件具有对图像分色处理和调频挂网的功能。

本发明具有以下优点：

1，采用加法原理，不需要感光胶片和显影工艺及所需的化学品;

2，省去了暗室胶片冲洗、修版、晒版等繁杂操作环节；

3，降低了成本，提高效率，节省空间；

4，在质量方面，影响转移质量明显提高；

5，图文层厚度易控制，减少个体主观因素对制版的影响；

6，版基材料的选择范围宽，可以是光聚合材料，也可以是非光聚合型材料；

7，减少了环境污染，是一种绿色制版技术。本发明的3D快速成型打印系统，采用原料加法技术，彻底摆脱曝光和显影的使用，减少了图像转移的次数，真正实现100%转印，网点再现性好，直接输出大幅面，无需拼版、修版。

附图说明：

图1是本发明制版步骤流程图。

具体实施方式

参考图1，并结合图1详细说明书本发明的具体步骤，在步骤1中将制版信息经过计算机处理分色挂图，用分层软件将此3维模型进行离散，形成一系列具有相同厚度或不同厚度的薄片，并将数据输出到3D快速成型打印机，接着在步骤2中将喷射材料按照版面信息需要喷射到柔性版材表面，然后在步骤3中采用自然风干或者加热、光照等方式使喷射物在柔性版材表面固化，形成图文信息承载区，最后根据印刷要求进行烤版，上机印刷，具体数据取决于喷射材料性质和版材的结合牢度以及印刷要求。

在本发明中使用的所有原材料和设备等均是常规使用的，可以从市场购得。在本发明中，如非特指，所有的量、百分比均为重量单位。

下面结合实施例对本发明进行具体的描述，下列实施方案，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或等同本发明的范围内的改变均被本发明包含。

实施例1

系统选用的是美国3Dsystems公司的ProJet^TM6000Professional3D Printer三维快速成型打印机、方正RIP软件、3Dsystems公司原装ABS工程塑料固化喷射材料，以及厚度为2毫米的PET树脂柔性版基底。

采用方正图文处理分色挂网RIP软件以及3Dsystems三维分层软件分色输出到3D快速成型打印机，打印机将ABS塑料喷射到PET柔性版基底表面，经过50摄氏度2分钟固化后，其网点再现率达到了98%，完全能够实现60LPI高品质印刷的需要。

实施例2：

系统选用的是美国3Dsystems公司的ProJet^TM6000Professional3D Printer三维快速成型打印机、方正RIP软件和柔性版用光敏材料。柔性版用光敏材料包含67%SBS嵌段共聚物（商品名为美国Kraton聚合物公司的D-1102产品），20%聚丁二烯油，10%二丙烯酸1,6-己二醇酯，3%苯偶酰二甲基缩酮。

采用方正图文处理分色挂网RIP软件以及3Dsystems三维分层软件分色输出到3D快速成型打印机，打印机将光敏材料喷射到聚酰亚胺柔性版基底表面，经过405nm紫外光在线固化5秒，其网点再现率达到了98%，完全能够实现80LPI高品质印刷的需要。

实施例3：

系统选用的是美国3Dsystems公司的ProJet^TM6000Professional3D Printer三维快速成型打印机、方正RIP软件和柔性版用光敏材料。柔性版用光敏材料包含62%SBS嵌段共聚物（商品名为美国Kraton聚合物公司的D-1102产品），5%SIS嵌段共聚物（商品名为美国Kraton聚合物公司的D-1161产品），20%聚丁二烯油，10%二丙烯酸1,6-己二醇酯，3%苯偶酰二甲基缩酮。

采用方正图文处理分色挂网RIP软件以及3Dsystems三维分层软件分色输出到3D快速成型打印机，打印机将光敏材料喷射到聚碳酸酯柔性版基底表面，经过405nm紫外光在线固化3秒，其网点再现率达到了98%，完全能够实现175LPI高品质印刷的需要。

实施例4：

系统选用的是美国3Dsystems公司的ProJet^TM6000Professional3D Printer三维快速成型打印机、方正RIP软件和柔性版用光敏材料。柔性版用光敏材料包含60%SBS嵌段共聚物（商品名为美国Kraton聚合物公司的D-1102产品），5%SIS嵌段共聚物（商品名为美国Kraton聚合物公司的D-1161产品），25%聚丁二烯油，7%二丙烯酸1,6-己二醇酯，3%六苯基双咪唑。

采用方正图文处理分色挂网RIP软件以及3Dsystems三维分层软件分色输出到3D快速成型打印机，打印机将光敏材料喷射到聚碳酸酯柔性版基底表面，经过405nm的紫光在线固化5秒，其网点再现率达到了98%，完全能够实现150LPI高品质印刷的需要。

Claims

1.一种利用3D快速成型打印原理的柔性版CTP直接制版的方法，应用以下设备：该设备包括计算机、3D快速成型打印机，以及光固化设备或热烘干设备之一；

其特征在于：采用3D快速成型打印机将可固化成型材料喷射到柔性版材基底表面形成浮雕型图像，再经过光固化或热固化在线干燥，将印刷信息稳定在柔性版材基底表面即可上机印刷；所述的柔性版材基底是有机聚合物版材或有机聚合物‐无机材料复合的版材。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述有机聚合物版材是聚对苯二甲酸乙酯、聚己二醇己二胺、聚酰亚胺、酚醛树脂、聚丁二烯橡胶、交联的天然橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯类聚合物、聚酰胺、聚氨酯、高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚氯乙烯、硅橡胶制备的薄膜版材。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述有机聚合物-无机材料复合的版材中的无机材料为碳酸钙、二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、石英纤维、粘土。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述的柔性版材厚度为0.15‐30毫米，肖氏硬度为20度～80度。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：浮雕型图像的图文区的凸层的厚度为0.03‐25毫米。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述的光固化采用光波长为350-450nm之间的光源。