CN1198702A - 用于轮转印刷、涂覆或压印片状材料的版型壳及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于印刷、涂覆或压印片状材料的版型壳,在圆柱形外表面的承载辊(33)上涂敷弹性体层(34),当弹性体层在承载辊的外表面上固化后,进行机加工并雕刻以做成圆柱体形状。本发明还涉及制作这种版型壳的方法。本发明的版型壳的特征在于,弹性体层(34)是用冷固化材料制造的。弹性体层(34)优选用激光蚀刻法来雕刻。

Description

用于轮转印刷、涂覆或压印片状材料 的版型壳及其制法

本发明涉及用于轮转印刷、涂覆或压印片状材料的版型壳，其中是在一根具有圆柱形表面的承载辊上涂敷一层弹性体层，当弹性体层在承载辊外周边上固化后即进行机加工使之成为圆柱体，并加以雕刻。此外，本发明还涉及制造这种模具的方法。

上述类型的版型壳有各种不同的用途。在一种用作印刷板型的实施方案中，例如凸版印刷、特别是苯胺印刷，此时雕刻好的弹性体层的外表面就成了色彩传递表面。因此就对弹性体层及其表面提出了各种各样的要求，例如，它必须具备足够的抗溶剂的能力，溶剂在印刷油墨中总是会有的；它必须具有良好的动力特性、色彩传递特性；在印刷油墨的影响下膨胀很小；以及在印刷完成后它必须能简单方便地清洗掉印刷油墨。当版型壳用于涂覆过程时，例如用于平板印刷、特别是胶板印刷用的传递辊时，要求也是完全相类似的。“涂覆”一词应理解为在印刷过程中、特别是苯胺印刷中往片状材料上传递印刷油墨，以及例如传递调墨油或胶。根据要求的不同，传递可能是往整个表面上传递，也可能只往选定的表面区域传递。当版型壳被用作压模时，弹性体层必须特别具有良好的形状稳定性和耐磨性，此外还要有良好的分离特性，即使在压印过程中的压印材料的通常温度下也应如此，以便充分经济地压印材料。与模具所预计的应用无关，在任何情况下弹性体层必须能很好地雕刻。用这种版型壳印刷、涂覆或压印的片状材料，作为例子可举出纸或纺织品、金属箔或塑料箔或包括有不同材料的复合材料。

迄今能满足所有上述对版型壳的要求的弹性体层只能依靠在高温下将弹性体化合物在对温度稳定的承载辊上硫化来制作。硫化所需的温度，在实际操作中至少要140℃，这就需要备有相应的设备才能生产版型壳，其中特别大的印刷版型壳长达数米，周边长达2米，因此要求配备复杂的加温设备。由此为产生必须的热能需付出相当高的能源费用。再则，由于欲涂敷弹性层的承载辊必须经受得起硫化时出现的温度而不损坏，因此承载辊材料的选择就受到了很大的限制，即要选用有足够温度稳定性的材料。对此实际上几乎只有金属承载辊是可用的，而由于体轻本可优先采用的塑料承载辊就很难被使用。只有优质的玻纤增强塑料材料能在硫所需的时间内适应硫化时出现的高温。可用这种玻纤增强塑料材料来制作欲在其上硫化弹性体层的轻型中空承载辊，但是它的缺点是承载辊的厚度可能的变化范围非常有限。因此对有确定外径的坚固的芯轴辊子所规定的中空圆柱形模具内径来说，只能覆盖较短的重现图案长度区。在实际经验中就发生这样的事，即在使用这种版型壳的工厂，必须在仓库里储备大量的不同规格的芯轴辊子。这些芯轴辊子是很昂贵的，要求的仓容也很大。

本发明的目的是要提供出上述类型的版型壳，它的制作方法简单而且便宜，但具有要求的性能，而且其中的承载辊实际上可用任何材料来制作。本发明另一个目的是要提供出制作上述类型版型壳的方法，其中制造用来轮转印刷、涂覆或压印片状材料的版型壳无需采用高温条件进行涂敷弹性体层，而且其中承载辊材料的选择也不必再限于使用耐高温材料。而且其中用本方法制造的套筒状版型壳，对规定的芯轴辊子可以覆盖很大的重现图案长度区，也就是说，版型壳的厚度可以在较大范围内变化。

按照本发明，以一种上述类型的版型壳实现了第一个目的，该版型壳的特征是，其弹性体层是用冷固化材料做成的。

制作弹性体层的材料优选为单组分或双组分的硅氧烷聚合物，或者单组分或双组分的聚亚胺酯，或两种或两种以上这些材料的混合物。

有关本发明方法的目的是用上述类型的方法来实现的，其特征在于，用冷固化材料来制作弹性体层。

“冷固化”一词在此是理解为，在材料固化时所出现的温度和/或所使用的温度须不超过80℃。

本发明的方法优选的材料开列在权利要求6至8中。

虽然迄今专家们唯一的意见是用冷固化材料不可能做成能满足全部要求的弹性体层，但令人惊奇的是，冷固化材料或材料混合物，特别是在所述权利要求中开列的具体材料，是适合于制作用来轮转印刷、涂覆或压印片状材料的版型壳上的弹性体层的。本发明的版型壳和方法的基本优点是不再需要使用高温，甚至最终连产生较低温度的加热设备也不需要。因此在选择承载辊材料时，在很大程度上与温度有关的限制也就不存在了。因此承载辊可使用为此目的迄今被排斥的各种全新材料。特别是想到塑料，由于塑料与金属相比其抗热能力低，在制造版型壳方面迄今都是不能使用的。用塑料代替金属来制作承载辊可显著降低其重量，这可大大有利于版型壳的运输和搬运。另一个优点是，在制造套筒形承载辊和版型壳时，现可做成材料厚度不大相同的承载辊，这样一来，就能以一种预定的承载辊内径而覆盖差异很大的重现图案长度。这样，对使用套筒状版型壳的厂家来说，就可减少库存的芯辊轴子数量。同时，仍留有使用金属承载辊的可能性，因为冷固化材料的弹性体层需用一定时间固化才能粘结在塑料材料承载辊以及金属承载辊上，这段时间是绝对足够用来进行实际操作的。

版型壳优选为无缝的；作为变通办法，弹性体层起先可做成平板状，然后弯曲再例如粘结到承载辊上。

当制作弹性体层的材料为单组分材料时，操作起来就比较简单，而它的原料的保存、处理方法和往承载辊上涂敷的方法，只需要较少的技术措施。在另一方面，单组分材料又不得不用较长的固化时间，或者最终需用加热设备来使温度达到80℃。

作为替代办法，可使用双组分的材料。这时优点是固化时间较短，它可使版型壳的生产效率较高而生产成本较低。但另一方面使用双组分材料时它的储备、处理和往承载辊上涂敷又要求较高的技术措施，不过当生产大量版型壳时，这个缺点可以马上得到弥补。

另外，最好是将制作弹性体层的材料以液态或膏状涂敷到承载辊上去。将材料以这种状态涂敷到承载辊上去的简单操作就会使本方法的生产效率高而经济。

刚才所描述的替代办法的一个实施方案规定，当使用单组分材料时，该材料就在单组分配料设备中处理，当使用双组分材料或两种或更多材料的混合物时，这些组分或材料就在多组分配料混合设备中进行处理和准备。利用这样的设备就使本发明的工艺过程在技术上比较简单可靠，并使操作成本不高、危险性低，因此也相应地使运用本方法的成本不高。为进行混合操作可有选择地使用动态驱动式混合设备或静止混合器。

另外，本方法还规定，制作弹性体层的材料是用旋转浇铸法涂敷到承载辊的表面区域上去。这种往承载辊上涂敷弹性体层的旋转浇铸法有它特殊的优点，因为它不需要模子，因此可用简单的设备做出无缝的版型壳来。旋转浇铸法对例如涂覆技术方面的专家来说是大家熟知的。

当往承载辊表面区域浇铸制作弹性体层的材料时，为了产生尽可能一致的能再现的弹性体层厚度，最好是以材料束流画螺旋线而浇铸成履带的形状。螺线形状可用简单办法来做到，即借助于使承载辊围绕其纵中心线旋转并使承载辊与送出材料束流的设备在承载辊纵向作相对运动。在此情况下，为采用本方法就只须使用简单的设备和驱动装置，这些设备的制作费和运营费都很低。由于材料束流是上述描述过的处于液态或膏状，以及由于承载辊在旋转，材料束流的邻近部分会在固化过程开始前就已相互流注而形成无缝隙和无气泡的、层厚比较一致的均匀层。

可替代旋转浇铸法的是，用模型浇铸法来把制作弹性体层的材料涂敷到承载辊的表面上。模型浇铸法要求制造和运用模子，但模型浇铸法的优点是浇铸后弹性体层的准确度比旋转浇铸法大，更接近圆柱形外周面的版型壳。

已经发现，为得到最佳的印刷、传色或压印质量和最佳的版型壳使用寿命，把弹性体层做成厚度在1到5mm之间是有利的。弹性体层做得薄可使版型壳消耗的材料少、制造成本低，因此是有利的。此外，弹性体层厚度较小还可在操作时使弹性体层的挤压减到最小，这对延长版型壳的使用寿命非常有利。

与此同时，准确的几何形状，特别是准确的直径和精确的同心运转，对获得良好的印刷、传色或压印质量是至关重要的。为了保证精确度，规定在弹性体层固化后要研磨加工以制成圆柱形的外周面。

为了减少每个版型壳所消耗的的比较昂贵的弹性体层材料，也是为了调制弹性体层的特性，特别是它的硬度和弹力，规定在涂敷到承载辊上以前要在制作弹性体层的材料中至少加上一种填充剂。借助于改变弹性体层材料和填充剂两者之间的容积比例，弹性体层的机械特性和化学特性可按要求在宽的范围内得以调制。

由于矿物质价格较便宜，而且对硅氧烷聚合物和聚亚胺酯材料具有化学惰性，因此最好至少用一种矿物质来作为填充剂。

特别适用于本发明的方法的矿物质是氢氧化铝，因为它的化学性质和物理性质好。

如果要制造一种易于搬运特别是运输费用便宜的特别轻的版型壳，优选采用塑料套筒用作承载辊。把塑料套筒用作印刷版型壳的承载辊过去有过，但迄今它只是用在轮转凹版印刷的版型壳或用在带有弯曲的并粘结整块板的整体套筒等领域。套筒的内部周边可选择为圆柱形的或略带锥形的；但在任何情况下成品版型壳的外周面都必须是圆柱形的。

当使用塑料套筒做承载辊时，优选做成带有单层或数层弹性体和/或泡沫状的热固性塑料和/或浇铸化合物的承载辊。其中这些材料可能对温度敏感，但只要该版型壳不用来压印热的材料例如热塑性塑料箔，就不要求象做印刷、传色或压印表面那样要用橡胶硫化法来涂敷外弹性体层。由于材料特别是泡沫状的材料具有很低的密度，因此能用它制作较大壁厚的套筒而不会使其重量过重。这样，版型壳的外周面可以在很大范围内变化而套筒的内直径可以保持不变，借此就可覆盖相应大的重现图案长度。这样版型壳的用户只须保有较少数量的芯轴辊子，就可装配这些版型壳来进行印刷、传色或压印操作。

当版型壳是供应给准备使用金属套筒的用户时，承载辊优选是中空圆柱形金属套筒，其中金属优选为镍。

另外，承载辊也可以是塑料和金属复合结构的。

如果对版型壳的重量是否轻不感兴趣，或者版型壳用户在技术装备上不能使用套筒式版型壳，也可把例如铝的或钢的金属圆柱体用作承载辊。

固化的弹性体层的雕刻优选用激光蚀刻来完成，因为这种蚀刻方法特别快而便宜，而且因为它可以数控方式来进行。试验已表明，本发明的版型壳的弹性体层表面可用激光光束来蚀刻。因此，用前述方法制作的版型壳能很好地满足简单快速的版型壳能很好地满足简单快速地雕刻要求，这在事先是无法预测的。借助于适当选择材料的交联度以及这种情况下使用的填充剂的种类和容积，可以按需要选定并优化弹性体层的激光蚀刻性能。在理想的情况下，应该是接到聚焦的激光束的弹性体层的点应直接气化和/或焚毁，而邻近区域没有明显的熔化。

总的来说，本发明的方法及其实施方案能够生产出能满足全部实际要求的用于轮转印刷、涂覆或压印材料的版型壳，其中该方法可用低技术措施和低成本来实现，并提供了迄今无人知晓的有关承载辊材料选择和几何形状设计的自由度。

在下述四个实施例中援引了适于制作弹性体层的材料组成。下述百分数都是指重量百分数。实施例1：

单组分硅氧烷聚合物

反应性聚二甲基硅氧烷                 40-90％

非反应性聚二甲基硅氧烷               5-30％

无定形矿物质填充剂                   2-40％

无定形硅石                           0.5-10％

反应性乙酸硅烷化合物                 2-10％实施例2：

双组分硅氧烷聚合物

A组分：

含有乙烯基的聚硅氧烷                 40-90％

无定形硅石                           0.2-10％

白金催化剂                           0.05-3％

多官能的乙烯基化合物                 0.2-4％

无定形矿物质填充剂                   5-50％

沸石                                 0.5-10％

B组分：

多官能的硅烷化合物                   2-20％实施例3：

单组分聚亚胺酯

多羟基聚醚                           40-80％

无定形矿物质填充剂                   5-40％

碳黑                                 0.2-5％

沸石                                 0.5-10％

无定形硅石                           0.5-5％

胺催化剂                             0.5-5％

锡催化剂                             0.1-1％

多官能的羟基化合物                   0.1-3％

多官能的胺化合物                     1-10％

双官能的羟基化合物                   0.5-5％

改性异氰酸酯                         10-40％实施例4：

双组分聚氨酯

A组分：

多羟基聚醚                          30-80％

无定形矿物质填充剂                  5-50％

碳黑                                0.2-5％

沸石                                0.5-10％

无定形硅石                          0.1-5％

胺催化剂                            0.1-3％

锡催化剂                            0.1-1％

多官能的羟基化合物                  0.1-3％

双官能的羟基化合物                  0.15-5％

B组分：

二异氰酸二苯基甲烷制剂              5-30％

附图描述制作本发明的版型壳的设备。其中：

图1为制作版型壳的设备的简化正视图；

图2为图1中的设备沿图1中II-II线的断面图。

按照图1，设备1由机座10，在其上有如机床左端的主轴箱11以及右端的后顶尖座13组成。主轴箱11固定在机座10上；旋转主轴12从主轴箱11向右边伸出。机座10另一端的后顶尖座13可在机座10的纵向上沿滑轨13′移动，并固定在要求的位置。从动顶14可旋转地支撑在后顶尖座13上并与主轴12成一直线。

在主轴12和从动顶14之间有芯轴辊30以其轴端31、32支撑着，当主轴12旋转时，芯辊轴30也围绕它的纵中心轴旋转，如图中旋转箭头39所示。

套筒33安装在芯轴辊30上，是用例如加压工具在套筒推到芯轴辊30上，取下时也用同样的方法。

另外，设备1中还包括涂敷设备2，它被固定在支撑架25上。支撑架25的下端固结在纵向滑块26上，该滑块可沿着与滑轨13′平等的在机座10纵向安装的滑轨26′(图中看不出)移动。在支撑架25上端固结着作为涂敷设备一部分的混合腔22，混合腔内包括有动力搅拌器，其上有电力驱动单元23。有好几根管子21通向混合腔22，在图中仅画出两根送料管和两根回流管，通过这些管子把弹性体材料的各组分从贮料槽通过至少是部分弹性的软管段输送到混合腔22中，当需要时，特别是当挤压中止时，材料就保留起来。在混合腔22中，弹性体材料被处理并混合然后通过安装在混合腔22下部的喷嘴24以材料束流34′的形式挤压到套筒33的外周边上。材料束流呈螺线形涂敷到套筒上，涂敷时芯轴辊30连同套筒33一起沿旋转箭头39的方向旋转，同时涂敷设备2则借助于纵向滑块26而沿箭头29的方向移动。芯轴辊30连同套筒33的转速与纵向支撑滑块26的进给速度是相关的，以使材料束流34′转一圈直接与邻圈挨紧，从而可使套筒33的整个表面形成均匀的涂层34。在图1中，套筒33的右边部分已经涂敷有涂层34，如上所述，这种涂敷过程是连续进行的，直到套筒33的左端涂敷完毕为止。

图2的下部为机座10。机座10上部的右边装有后顶尖座13的滑轨13′，这从图中背景可以看得出来。在机座10的后部亦即图中左边，有纵向滑块26的滑轨26′，在此滑轨26′总共有三条。支撑架25固结在纵向滑块26的上部边缘，支撑架象门形吊架一样向上向前伸展，向前在图中就是向右边。在支撑架25的上部自由端上安装着涂敷设备2。涂敷设备2和支撑架25的连结部位就是混合腔22。送料管21向混合腔22内开口，在此只能看见两根送料管。在混合腔22的上方可看到驱动单元23，这是一台电动机。

喷嘴24从混合腔22向下伸出，把制作弹性体层34的材料束流34′从喷嘴24向下挤压。喷嘴24的位置离套在芯轴辊30上的套筒33的外部周边表面很近。如图2所示，芯轴辊30系由金属优选为钢制成，而套筒33则系由塑料制成因而只有很小的重量。芯轴辊30连同套筒33在涂敷弹性体层34时的转动方向由旋转箭头39示出。

在完成弹性涂层34后，套筒33与连在一起的芯轴辊30或从芯轴辊上分开而放置，直到涂层34完全固化；此后涂层34的外表面被加工成准确的圆柱形，优选用研磨方法加工。然后对涂层34的表面进行雕刻，优选用激光蚀刻。套筒33上的弹性体层34的研磨以及蚀刻可用已知的工具来完成，因此不需增加新的工艺技术。

Claims (24)

1.一种用来轮转印刷、涂覆或压印片状材料的版型壳，其中是在一根具有圆柱形表面的承载辊(33)上涂敷一层弹性体层(34)，当弹性体层在承载辊外周面上固化后即进行机加工并蚀刻，以做成圆柱体形状，其特征在于，弹性体层(34)是用冷固化材料制作的。

2.权利要求1的版型壳，其特征在于，制作弹性体层(34)的材料是单组分或双组分的硅氧烷聚合物。

3.权利要求1的版型壳，其特征在于，制作弹性体层(34)的材料是单组分或双组分的聚亚胺酯。

4.以上权利要求之一项或多项的版型壳，其特征在于，制作弹性体层(34)的材料是权利要求2至3中所述材料的两种或更多种材料的混合物。

5.一种制造用来轮转印刷、涂覆或压印材料的版型壳的方法，其中是在一根具有圆柱形表面的承载辊(33)上涂敷一层弹性体层(34)，当弹性体层在承载辊外周面上固化后即进行机加工并蚀刻，以做成圆柱体形状，其特征在于，制作该弹性层(34)所用的是冷固化材料。

6.权利要求5的方法，其特征在于，制作该弹性体层(34)所用的是单组分或双组分的硅氧烷聚合物。

7.权利要求5的方法，其特征在于，制作该弹性体层(34)所用的是单组分或双组分的聚亚胺酯。

8.权利要求5至7之一项或多项的方法，其特征在于，使用了权利要求6和7中所述材料的两种或多种的混合物作为制造弹性体层(34)的材料。

9.权利要求5至8中之一项的方法，其特征在于，制作弹性体层(34)的材料是在液态或膏状下涂敷到承载辊(33)上去的。

10.权利要求5至9中之一项的方法，其特征在于，当使用单组分材料时，该材料就在单组分配料设备中处理，当使用双组分材料或两种或更多材料的混合物时，这些组分或材料就在多组分配料混合设备(2)中进行处理和准备。

11.权利要求9或10的方法，其特征在于，制作弹性体层(34)的材料是用旋转浇铸法涂敷到承载辊(33)的表面区域上。

12.权利要求11的方法，其特征在于，弹性体层是用材料束流(34′)画螺旋线浇铸成履带的形状。

13.权利要求9或10的方法，其特征在于，制作弹性体层(34)的材料是用模塑法涂敷到承载辊(33)的表面区域上。

14.权利要求5至13中之一项的方法，其特征在于，弹性体层(34)的厚度约为1～5mm。

15.权利要求5至14中之一项的方法，其特征在于，弹性体层(34)固化后，是经过研磨机加工而做成圆柱形外周面形状的。

16.权利要求5至15中之一项的方法，其特征在于，将制作弹性体层(34)的材料涂敷到承载辊(33)上去以前，要加入至少一种填充剂。

17.权利要求16的方法，其特征在于，至少一种矿物质材料被用作填料。

18.权利要求17的方法，其特征在于，氢氧化铝用作矿物质填料。

19.权利要求5至18中之一项的方法，其特征在于，塑料套筒被用作承载辊(33)。

20.权利要求19的方法，其特征在于，该套筒用一层或数层弹性体和/或泡沫状的热固性塑料和/或浇铸化合物制成。

21.权利要求5至18中之一项的方法，其特征在于使用金属制的套筒作为承载辊(33)。

22.权利要求21的方法，其特征在于，该金属是镍。

23.权利要求5至18其中之一项的方法，其特征在于，使用金属圆柱体，优选为铝或钢的圆柱体作为承载辊(33)。

24.权利要求5至23中之一项的方法，其特征在于，固化的弹性体层(34)的雕刻是用激光蚀刻来完成。

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