CN103640219A - 一种三维制造方法及其在柔版制备中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于三维制造技术领域的一种三维打印制造方法及其在柔版制备中的应用。本发明的具体操作步骤为：首先在支撑体表面喷涂一层催化剂，然后在程序控制下，按照图文信息交替喷涂打印材料与催化剂，打印材料喷涂1-8次后喷涂一次催化剂，每次喷涂完催化剂后在光或80-200℃加热的条件交联固化，这样通过层层叠加得到三维产品。将本发明所述的三维打印制造方法应用于制备柔版，省略了常规制版方法中利用胶片曝光、显影、定影的处理步骤，所得柔版的图文清晰，在上机印刷时具有良好的印刷适性及较高的耐印力，显著提高了柔版制版的效率。

Description

一种三维制造方法及其在柔版制备中的应用

技术领域

本发明属于三维制造技术领域，具体涉及一种三维打印制造方法及其在柔版制备中的应用。

背景技术

柔性版印刷，此印刷方式以其印刷成本低、承印材料广泛、生产效率高、操作及维护简单、有利于环境保护及适用印刷领域范围宽等优点，被誉为“绿色印刷”方式、“最优秀，最有前途”的印刷方法，在全世界得到了迅速的发展。

柔性版材的发展经历了橡胶版、感光树脂版和数字感光树脂版等类型。其中橡胶版制版方法是通过雕刻、模压或激光雕刻经过硫化处理的天然橡胶而成，其中雕刻制版需要图样转拓、刻刀刻制过程，由于橡胶版硬度较低，图文复制受到很大的限制，再加上这种制版方法对制版工人的技术和经验要求很高，生产效率低等已被逐渐淘汰。模压制版则需要先制作金属凸版压制凹型纸或金属模版，再通过凹型模版压制橡胶版，将橡胶版加热、加压、加硫，变硬处理后制成印版。由于此方式制版周期长、制版厚度均匀性较差、不利于环境保护等已不再使用。激光雕刻橡胶版是近年来的最新成果，但由于橡胶本身的局限性及感光树脂版的广泛采用，此种技术也不常用。

感光树脂版分为固体感光树脂版和液体感光树脂版。感光树脂版由下向上依次由片基、胶黏剂层、感光树脂层、粘合层、保护层组成。固体感光树脂版所用材料选自纤维素衍生物、聚乙烯醇衍生物、丁苯树脂等，版的脆性较大，成本较高。液体感光树脂版以聚酯薄膜为支持体制成版材，多为不饱和聚酯系列，成本较固体感光树脂版低，印刷质量也较好。

感光树脂版制版时须经过以下处理步骤：首先胶片经曝光、显影定影，然后预曝光、主曝光，再显影（冲洗），干燥后进行后处理、后曝光。可见感光树脂版的制版过程处理工艺复杂，对操作人员的技术要求较高。

计算机直接制柔性版是通过激光烧蚀柔性版材表面的黑膜形成阴图，然后进行与感光性柔性版制版方式相同的曝光、显影（冲洗）、干燥、后处理、后曝光等加工步骤。与常用的感光树脂版相比，增加了激光吸收层（黑膜），改变了曝光光源（激光成像），而工艺与常用感光树脂版同样繁琐。

发明内容

为解决上述现有技术中出现的问题，本发明提供一种三维制造方法及其在柔版制备中的应用。

本发明所述的三维制造方法的具体操作步骤为：首先在支撑体表面喷涂一层催化剂，然后在程序控制下，按照图文信息交替喷涂打印材料与催化剂，打印材料喷涂1-8次后喷涂一次催化剂，每次喷涂完催化剂后在光或80-200℃加热的条件交联固化，这样通过层层叠加得到三维产品。

所述的支撑体选自玻璃板、金属板、聚合物板、或复合材料板。

所述的聚合物板具体选自聚丙烯、聚氯乙烯、饱和聚酯或ABS树脂板。

所述的催化剂为原硅酸、二丁基锡或硅氮聚合物；所述的硅氮聚合物的结构式为[(CH₃)_nSi(NH)_4-n]_m，其中n=1-2，m=100-200。

所述的打印材料是由1-30wt%的含硅聚合物或含氟聚合物、1-20wt%的聚氨酯、0.01-5wt%的分散稳定剂、0.1-5wt%的聚酯、0.01-2wt%的二乙烯基醚类化合物及余量的溶剂经研磨混合分散得到。

所述的研磨可以采用球磨机或砂磨机进行。

所述的含硅聚合物选自数均分子量在1万-10万的聚硅氧烷及其衍生物，分子量优选1万-6万，更优选2万-5万；含氟聚合物选自含氟的聚丙烯酸树脂、含氟的环氧树脂所组成的组中的至少一种。

所述的聚氨酯为单组份聚氨酯，其数均分子量范围在1000-100000；优选2000-80000，更优选5000-10000。

所述的分散稳定剂选自聚乙烯醇、聚乙烯胺、阿拉伯树胶、聚乙烯吡咯烷酮、多聚磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二胺、十六胺、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、长链多元胺酰胺所组成的组中的至少一种。

所述的聚酯选自不饱和聚酯，数均分子量范围在1000-10000；优选2000-8000。

所述的二乙烯基醚类化合物选自二乙二醇二乙烯基醚、单乙烯基二乙二醇醚、三乙二醇二乙烯基醚、四(乙二醇)二乙烯基醚、1,4-环己基二甲醇二乙烯基醚所组成的组中的至少一种。

所述的溶剂选自烃类、醇类、酯类和醇醚类所组成的组中的至少一种。

所述的烃类选自正己烷、正庚烷、甲苯、二甲苯所组成的组中的至少一种；

所述的醇类选自乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、乙二醇、丁二醇所组成的组中的至少一种；

所述的酯类选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、丙二醇甲醚醋酸酯所组成的组中的至少一种；

所述的醇醚类选自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇二甲醚、所组成的组中的至少一种。

上述的三维制造方法应用于柔版制版。

本发明所使用的三维打印制造方法制备柔版，省略了利用胶片曝光、显影、定影的处理步骤，所得柔版的图文清晰，在上机印刷时具有良好的印刷适性及较高的耐印力，显著提高了柔版制版的效率。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，需要说明的是，下述实施例不能作为对本发明保护范围的限制，任何在本发明基础上作出的改进都在本发明的保护范围之内。

实施例1

打印材料配制：将5wt%的聚硅氧烷（数均分子量20000，购自济南瑞元化工有限公司）、20wt%的单组份聚氨酯（数均分子量为5000，购自天津阿托兹精细化工有限公司）、0.01wt%的阿拉伯树胶（购自上海文华化工颜料有限公司）、5wt%的不饱和聚酯（购自济南易盛树脂有限公司）、0.01wt%的二乙二醇二乙烯基醚、5wt%的乙醇及余量的乙二醇乙醚混合，室温下利用砂磨机研磨分散2小时。

柔版制备：首先在玻璃板表面喷涂一层原硅酸，然后在程序控制下，按照图文信息交替喷涂上述配制的打印材料与原硅酸，打印材料喷涂2次后喷涂一次原硅酸，每次喷涂完原硅酸后在120℃的加热条件下交联固化，这样通过层层叠加得到柔版。

上述制备得到的柔版基底厚2mm，图文层厚1.94mm，所得柔版的图文清晰，图文分辨率可达175线，耐印力达5万印。

实施例2

打印材料配制：将30wt%的聚硅氧烷（数均分子量50000，购自济南瑞元化工有限公司）、1wt%的单组份聚氨酯（数均分子量为10000，购自天津阿托兹精细化工有限公司）、5wt%的十四烷基三甲基溴化铵、1wt%的不饱和聚酯（购自济南易盛树脂有限公司）、2wt%的单乙烯基二乙二醇醚、2wt%的丙二醇及余量的丙二醇甲醚混合，室温下利用砂磨机研磨分散3小时。

柔版制备：首先在聚氯乙烯板表面喷涂一层二丁基锡，然后在程序控制下，按照图文信息交替喷涂上述配制的打印材料与二丁基锡，打印材料喷涂1次后喷涂一次二丁基锡，每次喷涂完二丁基锡后在紫外光作用下交联固化，这样通过层层叠加得到柔版。

上述制备得到的柔版基底厚1.28mm，图文层厚1mm，所得柔版的图文清晰，图文分辨率可达133线，耐印力达5万印。

实施例3

打印材料配制：将20wt%的聚硅氧烷（数均分子量40000，购自济南瑞元化工有限公司）、10wt%的单组份聚氨酯（数均分子量为2000，购自天津阿托兹精细化工有限公司）、1wt%的十二胺、3wt%的不饱和聚酯（购自济南易盛树脂有限公司）、1wt%的1,4-环己基二甲醇二乙烯基醚及余量的二乙二醇二甲醚混合，室温下利用砂磨机研磨分散2.5小时。

柔版制备：首先在复合材料板表面喷涂一层硅氮聚合物，然后在程序控制下，按照图文信息交替喷涂上述配制的打印材料与硅氮聚合物，打印材料喷涂1次后喷涂一次硅氮聚合物，每次喷涂完硅氮聚合物后加热150℃条件下交联固化，这样通过层层叠加得到柔版。所述的硅氮聚合物的结构式为[(CH₃)₂Si(NH)₂]₁₂₀.

上述制备得到的柔版基底厚1mm，图文层厚0.7，所得柔版的图文清晰，图文分辨率达175线，耐印力可达10万印。

实施例4

打印材料配制：将15wt%的含氟的聚丙烯酸树脂（购自杜邦公司）、15wt%的单组份聚氨酯（数均分子量为6000，购自天津阿托兹精细化工有限公司）、0.2wt%的十二烷基苯磺酸钠、3wt%的不饱和聚酯（购自济南易盛树脂有限公司）、0.05wt%的四(乙二醇)二乙烯基醚及余量的二甲苯混合，室温下利用球磨机研磨分散1小时。

柔版制备：首先在ABS树脂板表面喷涂一层硅氮聚合物，然后在程序控制下，按照图文信息交替喷涂上述配制的打印材料与硅氮聚合物，打印材料喷涂6次后喷涂一次硅氮聚合物，每次喷涂完硅氮聚合物后加热100℃条件下交联固化，这样通过层层叠加得到柔版。所述的硅氮聚合物的结构式为[(CH₃)Si(NH)₃]₂₀₀.

上述制备得到的柔版基底厚3.5mm，图文层厚3.5mm，所得柔版的图文清晰，图文分辨率可达133线，耐印力达3万印。

实施例5

打印材料配制：将1wt%的含氟环氧树脂（购自杜邦公司）、18wt%的单组份聚氨酯（数均分子量为30000，购自天津阿托兹精细化工有限公司）、0.03wt%的聚乙烯吡咯烷酮、4wt%的不饱和聚酯（购自济南易盛树脂有限公司）、0.05wt%的三乙二醇二乙烯基醚及余量的丙二醇甲醚醋酸酯混合，室温下利用砂磨机研磨分散1.5小时。

柔版制备：首先在铝板表面喷涂一层原硅酸，然后在程序控制下，按照图文信息交替喷涂上述配制的打印材料与原硅酸，打印材料喷涂8次后喷涂一次原硅酸，每次喷涂完原硅酸后在激光扫描作用下交联固化，这样通过层层叠加得到柔版。

上述制备得到的柔版基底厚2.94mm，图文层厚1mm，所得柔版的图文清晰，图文分辨率可达175线，耐印力达6万印。

Claims (10)

1.一种三维制造方法，其特征在于，该方法的具体操作步骤为：首先在支撑体表面喷涂一层催化剂，然后在程序控制下，按照图文信息交替喷涂打印材料与催化剂，打印材料喷涂1-8次后喷涂一次催化剂，每次喷涂完催化剂后在光或80-200℃加热的条件交联固化，这样通过层层叠加得到三维产品。

2.根据权利要求1所述的三维制造方法，其特征在于，所述的支撑体选自玻璃板、金属板、聚合物板、或复合材料板。

3.根据权利要求2所述的三维制造方法，其特征在于，所述的聚合物板具体选自聚丙烯、聚氯乙烯、饱和聚酯或ABS树脂板。

4.根据权利要求1所述的三维制造方法，其特征在于，所述的催化剂为原硅酸、二丁基锡或硅氮聚合物；所述的硅氮聚合物的结构式为[(CH₃)_nSi(NH)_4-n]_m，其中n=1-2，m=100-200。

5.根据权利要求1所述的三维制造方法，其特征在于，所述的打印材料是由1-30wt%的含硅聚合物或含氟聚合物、1-20wt%的聚氨酯、0.01-5wt%的分散稳定剂、0.1-5wt%的聚酯、0.01-2wt%的二乙烯基醚类化合物及余量的溶剂经研磨混合分散得到。

6.根据权利要求5所述的三维制造方法，其特征是：所述的含硅聚合物选自数均分子量在1万-10万的聚硅氧烷及其衍生物，分子量优选1万-6万，更优选2万-5万；含氟聚合物选自含氟的聚丙烯酸树脂、含氟的环氧树脂所组成的组中的至少一种；

所述的聚氨酯为单组份聚氨酯，其数均分子量范围在1000-100000，优选2000-80000，更优选5000-10000；

所述的聚酯选自不饱和聚酯，数均分子量范围在1000-10000，优选2000-8000；

所述的溶剂选自烃类、醇类、酯类和醇醚类所组成的组中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的三维制造方法，其特征是：所述的分散稳定剂选自聚乙烯醇、聚乙烯胺、阿拉伯树胶、聚乙烯吡咯烷酮、多聚磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二胺、十六胺、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、长链多元胺酰胺所组成的组中的至少一种。

8.根据权利要求5所述的三维制造方法，其特征是：所述的二乙烯基醚类化合物选自二乙二醇二乙烯基醚、单乙烯基二乙二醇醚、三乙二醇二乙烯基醚、四(乙二醇)二乙烯基醚、1,4-环己基二甲醇二乙烯基醚所组成的组中的至少一种。

9.根据权利要求6所述的三维制造方法，其特征是：所述的烃类选自正己烷、正庚烷、甲苯、二甲苯所组成的组中的至少一种；

所述的醇类选自乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、乙二醇、丁二醇所组成的组中的至少一种；

所述的酯类选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、丙二醇甲醚醋酸酯所组成的组中的至少一种；

所述的醇醚类选自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇单甲醚、三乙二醇二甲醚、所组成的组中的至少一种。

10.根据权利要求1-9任一所述的三维制造方法在柔版制版中的应用。