CN103648788A - 控制柔性版印刷板的表面粗糙度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在热处理过程中控制柔性版印刷元件的表面粗糙度的方法。本发明的凸纹图像印刷元件包含感光聚合物，其已经被有选择地图像化曝光于光化辐射下以有选择地使部分的所述感光聚合物交联并固化。该方法通常包含通过加热所述感光聚合物并且将其与吸除材料接触以除去感光聚合物的未交联且未固化的部分。然后在热和压力下将所述感光聚合物与如层压聚合物膜的光滑材料接触，除去所述光滑材料形成具有降低的表面粗糙度的凸纹图像印刷元件。

Description

控制柔性版印刷板的表面粗糙度的方法

技术领域

本发明涉及使热显影凸纹图像印刷元件的表面粗糙度最小化的方法。

背景技术

柔性版印刷是通常用于大批量生产的印刷方法。柔性版印刷用于在各种基底，包括如纸、纸板材料、瓦楞纸、膜、箔和层合板上印刷。粗糙的表面和拉伸的膜(例如报纸和购物袋)可以通过柔性版印刷的方式经济地印制。

柔性版印刷元件包含凸出在开放区域的凸纹图像元件。该印刷元件主要是基于它们的耐用性和容易制造，为印刷工提供了大量的优势。如其制造商实现的常规的柔性版印刷元件是一个多层的制品并且可以包括背层或支撑层、一个或多个未曝光的感光聚合物层、保护层或滑膜、和盖板。在此所述的术语“柔性版印刷元件”包含适合印刷的任何形式的结构，包括但是不限于平板、印版、无缝连续形式印版和圆筒状印版。

任选地，该元件在支撑层和感光聚合物层之间可以包括粘合层，或者邻近感光聚合物层的支撑层的表面具有粘合促进表面。另外，在一些实施方式中，柔性版印刷元件可以包括用于在元件上形成原位掩膜的光化辐射不透明层。如果使用光化辐射不透明层时，该层可基本上覆盖所述表面或仅覆盖感光聚合物层的成像部分。光化辐射不透明层对于与感光聚合物的敏感度对应的光化辐射也是基本上不透明的。

柔性版印刷元件可以进一步在感光聚合物层之上或邻近感光聚合物层处包含一个或多个附加层。该附加层的实例包括但不限于覆盖层、弹性层、脱模层、阻挡层、以及它们的组合。

柔性版印刷元件是通过使柔性版印刷元件图像化以在其表面产生凸纹图像来生产的，这通常通过有选择地将聚合物一层或多层曝露在光化辐射下来完成。以多种方式将柔性版印刷元件有选择地暴露于光化辐射下以有选择地固化感光聚合物的一层或多层部分。

在整个暴露于光化辐射后，将柔性版印刷元件“显影”以除去感光聚合物的未聚合的区域并且由此形成凸纹图像。显影步骤除去了至少一层感光聚合物的未暴露于光化辐射的区域中的部分，即感光聚合物的未曝光的区域或未固化的区域。显影步骤可以通过例如使用溶剂以洗去未固化的感光聚合物(即“溶剂显影”)或通过使用加热以软化未固化感光聚合物以便可以将其去除(即“热显影”)来完成。

在柔性版印前印刷工业中，为了更加迅速地从印版到付印，高度期望消除对凸纹图像显影中印刷元件的化学处理的需要。已经开发了多种方法，其中使用加热从柔性版印刷元件制备柔性版凸纹图像印刷元件。该方法的基本参数是公知的，如美国第7,241,124号，第7,122,295号，第6,773,859号，第5,279,697号，第5,175,072号，第3,264,103号专利，以及WO01/88615，WO01/18604和EP1239329中所述，这些专利中的每个的教示以引用的方式全部并入于此。这些方法允许去除显影溶剂和去除所述溶剂所需的冗长的印版干燥时间。该方法的速度和效率可使其用于制造需要快速印刷周期及大量印刷的报纸和其它出版物所用的柔性版印版。

成像和曝光后柔性版印刷元件的热显影包括加热具有至少一层感光聚合物的柔性版印刷元件至足够使感光聚合物层的未固化部分液化(即软化或熔化或流动)的温度，并且除去未固化的部分。在进行热显影时，感光聚合物的至少一层能够部分地液化。即在热显影过程中，在合理的处理或显影的温度下未固化的聚合物层必须软化或熔化。至少一层感光聚合物的聚合区域(固化部分)比未聚合区域(未固化部分)具有更高的熔化温度，并且因此其并不在热显影温度下熔化、软化或流动。于是未固化部分通过与吸除材料(absorbent blotting material)接触则可以从感光聚合物层的固化部分上去除。

感光聚合物的组合物是这样的组合物：在固化和非固化聚合物间的熔化温度存在本质差别。正是这种差别使得加热时在感光聚合物中生成图像。在选择的温度下未固化的感光聚合物(即未与光化辐射接触的感光聚合物的部分)熔化或基本上软化，而固化的感光聚合物保持固态并且原封不动。由此熔化温度的差异使得未固化的感光聚合物被由选择地除去，由此形成凸纹图像。

在热显影的步骤中，通过传导、对流、辐射或其它加热方法加热感光聚合物的至少一层至足够实现未固化部分的有效熔化而未高至造成所述层的固化部分变形的温度。通常，为了实现感光聚合物层的未固化部分的溶化或流动，印刷元件被加热到表面温度高于约40℃，通常在约40℃～约230℃。通过维持吸除材料与未固化区域中熔化的感光聚合物层的或多或少的密切接触，发生未固化感光聚合物从感光聚合物层到吸除材料的转移。同时仍在加热条件下，吸除材料从与支撑层接触的感光聚合物固化层上分离从而露出凸纹结构。加热至少感光聚合物的一层并且将熔化(部分)层与吸除材料接触的步骤的循环可以根据需要被重复多次，以充分除去未固化材料并且生成足够的凸纹深度，通常大约5～15个循环。

现有的吸除技术的一个问题在于热显影印刷板可容易地带有由用于除去未固化的感光聚合物的吸除材料带来的高表面粗糙度(SR)。除了除去未固化的感光聚合物之外，吸除材料可在固化的感光聚合物中嵌入吸除材料的图案，换言之，如果吸除材料的表面粗糙度过大，其可印出吸除图案，特别是在固体区域，由此导致不一致的油墨覆盖和实地密度(SID)。

柔性版印刷中的另一已知问题为，实地(即图像中没有半色调网点的区域)出现以比表示黑色图像区域的半色调区域更低的饱和度和有点不太均匀的印刷。因此，具有95%～98%的网点覆盖率的区域可比实地(100%)更深。在柔性版印刷中印刷实地的一个问题在于在整个实地图像区域上的不均匀油墨转移、浓度不足和沿着实地图像区域的光晕效果(即深色边界)。

在柔性版印刷过程中可达到的色彩饱和度的水平取决于多种因素，其中突出的是可被施覆到印刷基板上(特别是在实地)的油墨的量和均匀度。这通常被称作“实地密度”(SID)。SID有时在低于100%的色调等级处较高，例如在97%的色调等级处获得的光学印刷浓度比在100%(实地)色调下获得的光学印刷浓度稍高。

因此，期望提供一种控制和/或最小化热显影的凸纹图像印刷元件的表面粗糙度并且增加在凸纹图像印刷元件的实地上可达到的实地密度的改进方法。

发明内容

本发明的一个目的在于使凸纹图像印刷元件的凸纹表面上的表面粗糙度最小化。

本发明的另一目的在于在热处理或显影过程中控制凸纹图像印刷元件的凸纹表面的表面粗糙度。

本发明的又一目的在于减少已经进行过热处理或显影的凸纹图像印刷元件的凸纹表面的表面粗糙度。

本发明的再一目的在于改善凸纹图像印刷元件上实地的可达到的实地密度。

为此，本发明总体上涉及一种控制凸纹图像印刷元件的表面上的表面粗糙度的方法，其中所述凸纹图像印刷元件包含至少一个感光聚合物层，其被有选择地图像化暴露于光化辐射下以有选择地使部分的该至少一层感光聚合物交联并固化，其中该至少一层感光聚合物中被交联并固化的部分形成了凸纹图像，而该至少一层感光聚合物中未交联且未固化的部分在显影步骤中被除去，该方法包含如下步骤：

a)通过下述i)～iii)的步骤将凸纹图像印刷元件热显影以除去该至少一层感光聚合物中的未交联且未固化的部分：

i)加热至少一层感光聚合物至足够使该至少一层感光聚合物的未固化部分软化的温度；

ii)使该至少一层感光聚合物和吸除材料接触，其中当吸除材料接触该至少一层感光聚合物时，该至少一层感光聚合物的软化的未固化的感光聚合物的部分被吸收到吸除材料中；并且

iii)将吸除材料从该至少一层感光聚合物上分离；

b)将该至少一层感光聚合物与光滑材料接触，同时对光滑材料施加压力和热以迫使其与该至少一层感光聚合物接触；

c)将光滑材料从至少一层感光聚合物上分离；

其中凸纹图像印刷元件的表面的平均表面粗糙度相对于没有经过步骤b)和步骤c)处理的印刷元件被降低。

本发明总体上还涉及降低凸纹图像印刷元件表面的表面粗糙度的方法，其中凸纹图像印刷元件包括至少一层感光聚合物，该聚合物层已被有选择地成像并暴露于光化辐射下来生成凸纹图像；其中所述凸纹图像印刷元件被热处理以除去未固化的感光聚合物并且露出凸纹图像；该方法包含如下步骤：

a)通过i)、ii)和iii)步骤热显影凸纹图像印刷元件以除去未交联或未固化的至少一层感光聚合物的部分：

i)加热至少一层感光聚合物至足够软化该至少一层感光聚合物的未固化的部分的温度；

ii)使该至少一层感光聚合物与吸除材料相互接触，其中当吸除材料与至少一层感光聚合物接触时，该至少一层感光聚合物的软化的未固化的感光聚合物的部分被吸收到吸除材料中；并且

iii)将吸除材料与该至少一层光聚合物分离；

b)用热和压力将聚合物膜层压到凸纹图像印刷元件的该至少一层感光聚合物之上；并且

c)将所述聚合物膜从凸纹图像印刷元件上分离；

其中凸纹图像印刷元件的凸纹图像表面的平均表面粗糙度相对于没有经过步骤b)和步骤c)处理的印刷元件被降低。

具体实施方式

本发明涉及最小化柔性版印刷元件的凸纹表面的粗糙度的方法。轻微的表面粗糙度有利于提高光浓度，如果表面粗糙度过高，由于印刷印版表面和给定基底之间无法紧密接触而使光密度降低。

印刷印版的“表面粗糙度”或“表面纹理”可以参照一定的参数定义，对表面纹理的最常用的参数为平均粗糙度(Ra)。Ra可以采用ASTM标准ASME B46.1来确定。Ra是通过测量峰值和谷值之间平均长度和采样长度范围内与整个表面上的平均线之间的偏差的方法来计算。Ra将粗糙度轮廓的所有峰值和谷值取平均，并且随后抵消少数偏离点以使得极值点不对最终结果产生显著的影响，且提供了一种简单且有效的用于监测表面纹理并确保测量多个表面的一致性的方法。

在优选的实施方式中，平均表面粗糙度(Ra)在热处理过程中被控制在低于约1,000nm，更优选，平均表面粗糙度被控制在低于约800nm，并且最优选平均表面粗糙度被控制在低于约500nm。

另外，还期望具有高油墨转印以增加印刷时的光密度。适当控制施覆到印刷基底的油墨的量是在打印半色调和三原色印刷工作中取得成功的最重要的因素之一。其能够控制辅助色的色调、点增益、叠印、油墨消耗和对于质量和成本都很重要的各种其它因素。

密度是材料吸收光的能力。通常，印刷色对眼睛越深，其密度越高。实地油墨斑(patch)的密度测量值被用于监测在一次印刷过程中施覆的油墨膜厚度。在比较两个打印页时，对于重要的印刷质量评估而言，密度计上测量时密度读数必须在0.05单位内。点增益、印刷对比和透明叠印直接受该实地密度的影响。通常，这些值将会随着实地密度的改变而变化。因此，当用质量来比较任何印制的材料时，在一次印刷过程中监测实地密度是必要的。

在优选的实施方式中，期望本发明处理后的印刷元件具有可达到的实地密度高于约1.30，更优选可达到的实地密度高于约1.40。相反地，本发明人已经确认不按照本发明处理的通常的印刷元件的可达到的实地密度为约1.20。由此，与简单热处理的印刷元件相比，如此处所述的光滑材料的应用产生了在可达到实地密度上具有显著改进的印刷元件。

当涉及热处理印版的表面粗糙度时，下述因素被认为是非常重要的：(1)挤压类型；(2)热辊温度；(3)IR激光功率；(4)正向(forward)曝光次数；(5)吸除纸类型；和(6)光敏树脂类型。如本文所述，本发明的发明人已经确定，在热显影过程中通过使用光滑材料在热显影处理过程中也可控制表面粗糙度。

本发明人已经确定，在热处理后的印刷元件上的过度的表面粗糙度至少部分地是由感光印刷元件上的最后一道吸除材料的工序造成的。据此，本发明的发明人已经发现，只要在热显影步骤与后固化和/或去粘处理步骤之间使用随后的最终一道工序或多道工序，可以改变吸除图案。

在第一优选实施方式中，本发明主要涉及一种降低凸纹图像印刷元件的表面上的表面粗糙度方法，其中所述凸纹图像印刷元件包含至少一个感光聚合物层，其被有选择地图像化暴露于光化辐射下以有选择性地使该至少一层感光聚合物的部分交联并固化，其中交联并固化的该至少一层感光聚合物的部分形成了凸纹图像，而该至少一层感光聚合物的未交联且未固化的部分在随后的显影步骤中被除去，该方法包含如下步骤：

a)通过下述i)～iii)的步骤将凸纹图像印刷元件热显影以除去所述至少一层感光聚合物的未交联或未固化的部分；

i)加热该至少一层感光聚合物至足够软化该至少一层感光聚合物的未固化部分的温度；

ii)使该至少一层感光聚合物和吸除材料之间接触，其中当吸除材料接触该至少一层感光聚合物时，该至少一层感光聚合物的软化的未固化的感光聚合物的部分被吸收到吸除材料中；并且

iii)将吸除材料从该至少一层感光聚合物上分离；

b)将该至少一层感光聚合物与光滑材料接触，同时对光滑材料施加压力和热以迫使其与该至少一层感光聚合物接触；

其中凸纹图像印刷元件的表面的平均表面粗糙度相对于没有经过步骤b)处理的印刷元件被降低。

如本文中所描述的，本发明的发明人已经确定，如果在光敏印刷元件上的最后一道吸除材料工序中，将光滑材料放置在印版表面和吸除材料之间，在所述印版上能够获得更低Ra的较光滑的表面。

光滑材料优选聚合物材料(例如，聚酯，聚乙烯，或聚丙烯)或其它光滑聚合物膜，并且任选地(但优选地)还包括在其上的脱模涂层。在一个实施方式中，光滑材料包括具有硅氧烷脱模涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。如本文所使用的，光滑材料是具有小于1000nm，更优选小于800nm，最优选小于500nm的Ra的材料。该光滑材料应是柔软的片材。

在一个实施方案中，热处理单元可以被设定为在150℃的温度使用光滑聚合物材料的五个额外的过程。据观察，这些设定导致粗糙度从约2000nm的Ra值降低到约800nm的Ra值。

在另一优选实施方案中，本发明主要涉及降低凸纹图像印刷元件表面的表面粗糙度的方法，其中凸纹图像印刷元件包括至少一层感光聚合物，该聚合物层已被有选择地成像并暴露于光化辐射来生成凸纹图像；其中所述凸纹图像印刷元件被热处理以除去未固化的感光聚合物并且露出凸纹图像；该方法包含如下步骤：

a)通过i)、ii)和iii)步骤热显影凸纹图像印刷元件以除去该至少一层感光聚合物的未交联或未固化的部分：

i)加热该至少一层感光聚合物至足够软化该至少一层感光聚合物的未固化的部分的温度；

ii)使该至少一层感光聚合物与吸除材料相互接触，其中当吸除材料与该至少一层感光聚合物接触时，该至少一层感光聚合物的软化的未固化的感光聚合物的部分被吸收到吸除材料中；并且

iii)将吸除材料与该至少一层光聚合物分离；

b)通过热和压力将聚合物膜层压到凸纹图像印刷元件的该至少一层感光聚合物之上；并且

c)将所述聚合物膜从凸纹图像印刷元件上分离；

其中凸纹图像印刷元件的凸纹图像表面的平均表面粗糙度相对于没有经过步骤b)和步骤c)处理的印刷元件被降低。

在本实施方式中，使用后层压步骤，其中将热显影凸纹图像印刷元件与光滑的聚合物膜送入通过层压机。一种合适的聚合物膜是具有硅氧烷脱模涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。在120℃的温度将热显影的凸纹图像印刷元件和光滑的聚合物膜以每分钟1英尺的速度送入通过层压机。据观察这种层压步骤，仅通过一道工序就使得表面粗糙度从约1800nm的Ra值下降到约800nm的Ra值。然后，在印刷开始前将层压后的聚合物膜从凸纹图像的印刷元件上移除。

如本文中所描述的，热显影的步骤包括加热至少一层感光聚合物以使该至少一层感光聚合物的未固化部分软化，使得该至少一层感光聚合物和吸除材料相互接触，其中吸除材料除去该至少一层感光聚合物的软化的未固化的部分，然后从所述至少一层感光聚合物层上分离所述吸除材料。

在热显影步骤中，所述至少一层感光聚合物通常加热到并保持在约40℃～约230℃，更优选为约140℃～约180℃，最优选在温度介于约170℃～180℃。

该吸除材料优选包括纸或织物或无纺布。吸除材料通常选自无纺材料、纸料、筛网、纤维编织材料、开孔泡沫材料和多孔材料。其它类似的吸除材料也被本领域技术人员所熟知并且也可在本发明中使用。该吸除材料被选择为具有熔融温度超过感光聚合物的未辐射或者未固化部分的熔化或软化或液化的温度。该吸除材料也应具有对熔融感光聚合物的高吸收性。

如上所述，吸除材料能够对凸纹图像产生影响。例如，纺粘尼龙6,6的无纺布(可购自Cerex America,Inc)以及其它类似的吸除材料比

的100％棉吸除纸(可购自Ahlstrom，Inc.)以及其它类似的吸除材料更有效地除去未固化的感光树脂，而

获得了比更低的表面粗糙度。

印刷元件随后可以进行各种精加工步骤。例如，该印刷表面可通过在光化辐射后曝光热处理后的感光聚合元件而稳定。感光聚合元件的后曝光是整体暴露于光化辐射下，以确保完成感光聚合过程，这样形成的柔性版印刷版在印刷和储存过程中保持稳定。这种后曝光步骤可以利用与成像主曝光相同的辐射源，在一个实施方式中，印刷表面可使用5分钟在光化辐射下的后曝光来完成。

此外，如果柔性印刷版的表面上仍是粘性的，可施加足够长的时间进行解粘处理。例如，可以通过用溴或氯溶液处理柔性版印刷版来消除粘性，或者例如在第4,806,506号美国专利所述的可通过曝露于具有不大于300nm波长的UV辐射源中来完成。

最后，可以设想，热显影过程中光滑材料的使用可通过将具有光滑表面并入热处理器设计中来实现。例如，可设计热处理器，以便配置光滑表面与凸纹图像接触，而不是最后一道（多道）与吸除材料接触，以增加可达到的实地密度并且降低凸纹图像印刷元件的均值。

可以理解的是下列的权利要求旨在包含本发明在此描述的全部上位和下位特征并且以语言所做出的对本发明的范围的所有声明都会落入其间。

Claims (22)

1.一种降低凸纹图像印刷元件的表面上的表面粗糙度的方法，其中所述凸纹图像印刷元件包含至少一层感光聚合物，其被有选择地图像化暴露于光化辐射下以有选择地使部分的该至少一层感光聚合物交联并固化，其中该至少一层感光聚合物中被交联并固化的部分形成了凸纹图像，而该至少一层感光聚合物中未交联且未固化的部分在随后的显影步骤中被除去，该方法包含如下步骤：

a)通过下述i)～iii)的步骤将凸纹图像印刷元件热显影以除去该至少一层感光聚合物中的未交联且未固化的部分；

i)加热该至少一层感光聚合物至足够使该至少一层感光聚合物的未固化的部分软化的温度；

ii)使该至少一层感光聚合物与吸除材料接触，其中当吸除材料接触该至少一层感光聚合物时，该至少一层感光聚合物的软化的未固化的感光聚合物的部分被吸收到吸除材料中；并且

iii)将吸除材料从该至少一层感光聚合物上分离；

b)使该至少一层感光聚合物与光滑材料接触，同时对光滑材料施加压力和热以迫使其与该至少一层感光聚合物接触；

c)将光滑材料从该至少一层感光聚合物上分离。

2.根据权利要求1所述的方法，其中吸除材料是从纸、织物和无纺布、筛网、开孔泡沫材料和多孔材料中选出的吸收材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述光滑材料包含从聚酯、聚乙烯、聚丙烯以及它们的组合中选出的聚合材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述光滑材料包含其上的脱模涂层。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述光滑材料包含其上的具有硅氧烷脱模涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。

6.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述至少一层感光聚合物至足够使该至少一层感光聚合物的未固化的部分软化的温度的步骤包含加热所述聚合物层到约40℃～约230℃的温度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中重复步骤a)约5～15次。

8.根据权利要求1所述的方法，其中将凸纹图像印刷元件的平均表面粗糙度控制在低于约1000nm。

9.根据权利要求8所述的方法，其中将凸纹图像印刷元件的平均表面粗糙度控制在低于约500nm。

10.根据权利要求1所述的方法，其中将步骤c)在约140～160℃的温度重复至少三次。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将步骤c)在约150℃的温度重复五次。

12.根据权利要求1所述的方法，其中当使用所述印刷元件印刷时能达到的实地密度为大于约1.30。

13.根据权利要求12所述的方法，其中当使用所述印刷元件印刷时能达到的实地密度为大于约1.40。

14.一种降低凸纹图像印刷元件的表面上的表面粗糙度的方法，其中所述凸纹图像印刷元件包含至少一层感光聚合物，将其有选择地成像并且暴露于光化辐射下以形成凸纹图像；其中对凸纹图像印刷元件进行热处理以除去未固化的感光聚合物而露出凸纹图像；该方法包含如下步骤：

a)通过下述i)～iii)的步骤将凸纹图像印刷元件热显影以除去该至少一层感光聚合物的未交联且未固化的部分；

i)加热该至少一层感光聚合物至足够使该至少一层感光聚合物的未固化的部分软化的温度；

ii)使该至少一层感光聚合物和吸除材料接触，其中当吸除材料与该至少一层感光聚合物接触时，该至少一层感光聚合物的软化的未固化的感光聚合物的部分被吸收到吸除材料中；并且

iii)将吸除材料从该至少一层感光聚合物上分离；

b)用热和压力将聚合物膜层压到凸纹图像印刷元件的该至少一层感光聚合物之上；并且

c)将所述聚合物膜从凸纹图像印刷元件上分离。

15.根据权利要求14的方法，其中该聚合物膜是从聚酯、聚乙烯、聚丙烯和它们的组合中选出的。

16.根据权利要求15的方法，其中该光滑材料包含其上的脱模涂层。

17.根据权利要求16的方法，其中光滑材料包含其上的具有硅氧烷脱模涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。

18.根据权利要求14的方法，其中层压步骤通过在约110～130℃以每分钟1英尺的速度将凸纹图像印刷元件与其上的聚合物膜一起通过层压机来实施。

19.根据权利要求14的方法，其中将凸纹图像印刷元件的平均表面粗糙度控制在低于约1000nm。

20.根据权利要求19的方法，其中将凸纹图像印刷元件的平均表面粗糙度控制在低于约200nm。

21.根据权利要求14的方法，其中当使用所述印刷元件印刷时能达到的实地密度为大于约1.30。

22.根据权利要求21的方法，其中当使用所述印刷元件印刷时能达到的实地密度为大于约1.40。