技术领域
[0001] 本
发明概括而言涉及使用液体光
聚合物生产柔性印刷版的改进方法。
背景技术
[0002] 柔版印刷广泛用于报纸的生产和
包装介质的装饰印刷。已经开发了许多种光敏印刷版配方以满足对快速、便宜的处理和长期印刷运转的需求。
[0003] 光敏印刷元件通常包括
支撑层、一个或多个光敏层、可选的滑膜剥离层和可选的保护性
覆盖片。保护性覆盖片由塑料或任何其他可移除材料形成，其可以保护板或光
固化元件免受损坏，直到其准备使用为止。如果使用，则通常将滑膜剥离层设置在保护性覆盖片与可光固化层之间，以保护板免受污染，增加操作的便利性，并且用作墨
水接收层。曝光和显影后，光聚合物柔性印刷版由被底层支撑并固定到背衬基底上的各种图像元件组成。
[0004] 非常需要柔性印刷版在广泛的条件下工作良好。例如，印刷版应该能够将它们的凸纹图像赋予各种各样的基底，包括纸板、涂布纸、报纸、压光纸和聚合物膜如聚丙烯。重要的是，图像应该以快速、高保真的方式传输，因为印刷机要印刷的印数很大。
[0005] 柔版印刷元件可以以各种方式制造，包括使用片状聚合物并通过液体光聚合物
树脂的加工。由液体光聚合物树脂制成的柔版印刷元件具有未固化树脂可以从印刷元件的非图像区域回收并用于制造额外的印刷版的优点。液体光聚合物树脂在柔性方面与片状聚合物相比具有进一步的优点，其能够简单地通过改变机器设置来生产任何所需的板规。
[0006] 已经开发了用于从液体光聚合物树脂生产印刷版的各种方法，例如Kojima等人的第5,213,949号美国
专利，Strong等人的第5,813,342号美国专利，Long等人的第2008/0107908号美国专利公开和Gush的第3,597,080号美国专利，其各自的主题通过引用方式整体并入本文。
[0007] 液体制版过程中的典型步骤包括：
[0008] (1)浇铸和曝光；
[0009] (2)回收；
[0010] (3)洗净；
[0011] (4)后期曝光；
[0012] (5)干燥；和
[0013] (6)脱黏。
[0014] 在浇铸和曝光步骤中，在曝光单元中将照相负片放置在底部玻璃台板上，并在该负片上放置覆盖膜。曝光单元通常包括底部玻璃台板(其下面具有UV
光源(下部光源))和具有平坦顶部玻璃台板的
盖子(其上面具有UV光源(上部光源))。
[0015] 所有的空气通过
真空除去，从而可以消除负片或覆盖膜的任何褶皱。此外，底部玻璃台板可以是开槽的，以进一步去除覆盖膜与负片之间的任何空气。此后，将液体光聚合物层和背衬片(即，聚酯或聚对苯二
甲酸乙二醇酯的薄层)浇铸在覆盖膜和负片之上至预定厚度。可以将涂布在一侧上以与液体光聚合物结合的背衬层叠在浇铸液体光聚合物层上，用作曝光后的板的背衬。
[0016] 上部和/或下部光化
辐射源(即，上部光和下部光)用于将光聚合物曝露于光化辐射以有选择地使未被负片覆盖的区域中的液体光聚合物层交联并固化。使用顶部光化辐射源来产生印刷版的底层(即背面曝光)，而底部光化辐射源用于透过负片将光聚合物
正面曝露于光化辐射以产生凸纹图像。可以通过在将液体光聚合物分配到受保护的底部曝光玻璃上之后，使顶部曝光玻璃与底部曝光玻璃之间间隔所需距离而
定位来设置板规。
[0017] 上部光源接通规定时间，使邻近基底的光聚合物在板的整个表面上均匀地交联，从而形成底层。此后，待成像的区域曝露于来自下部光源的光化辐射(即，透过底部玻璃台板)。光化辐射透过负片的透明区域照射，这导致光聚合物在那些区域中交联，形成结合到底层的凸纹图像。未曝露于下部光源的液体光聚合物(即，未固化的光聚合物)保持液体状态，并且可以回收再利用。
[0018] 曝光完成后，将印刷板从曝光单元中取出，未曝露于光化辐射的光聚合物(即由负片覆盖的光聚合物)保持液体，并可回收再利用。在液体制版中，树脂回收是与光聚合树脂印刷版的生产有关的重要因素，因为用于生产印刷版的树脂相对昂贵。在不曝露于紫外线辐射的所有区域，树脂在曝露后保持液态，由此可以回收。在典型的方法中，未固化的树脂在工艺步骤中物理上从板上除去，使得未固化的树脂可以重新用于制造额外的板。这种“回收”步骤通常包括刮下、真空抽吸或以其他方式去除残留在印刷版的表面上的液体光聚合物。这种回收步骤不仅节省了光聚合物树脂的材料成本，而且降低了开发化学品的使用和成本，并且制得更安全且更易于处理的较轻的板材。
[0019] 然后可以通过使用
洗出溶液的
喷嘴冲洗或刷洗来除去在回收步骤之后残留的液体树脂的残留痕迹，以获得洗净的板，留下固化的凸纹图像。通常，将板放置在洗净单元中，其中使用包含皂和/或
洗涤剂的水溶液以洗掉任何残留的未曝光的光聚合物。然后用水冲洗板以除去任何残留的溶液。
[0020] 在洗净步骤完成之后，印刷版经过各种后期曝光和脱黏步骤。后期曝光可包括将板浸入到水和盐溶液中，并进行额外曝光，使印刷版进行光化辐射(UV光)，使印刷版完全固化并提高印刷版强度。然后可以通过使用红外线加热器或将印刷板放置在后期曝光烘箱中来将热空气吹到板上来冲洗和干燥印刷板。
[0021] 如果使用，脱黏步骤可包括使用杀菌单元(光
整理器)来确保完全无黏性的板表面。对于所有的板而言，该步骤不是必需的，因为某些树脂可以是无黏性的并且因此印刷机准备就绪，而不需要进行脱黏步骤。
[0022] 在上述方法的变型中，代替制成在整个板上延伸的
底板，将第二照相负片放置在光聚合物层之上。这种负片(也称为掩模膜)描画出负片上的图像区域。这些板首先透过掩模负片曝露于来自盖的上部UV光，从而在与基底相邻的光敏层中开始形成固化的聚合物的岛状物。曝露的时间和强度受到限制，以防止聚合从基底到层的自由表面一直延伸穿过光聚合物层。第二下部UV曝光来自凸纹图像负片的下面，然后使得固化的详细凸纹图像形成在如此产生的岛状物之上，例如描述于Battisti等人的第2012/0082932号美国专利公开和Maneira的第2014/0080042号美国专利公开，其各自主题通过引用方式整体并入本文。
[0023] 一旦在光聚合物层中形成图像，被透明体的不透明区域保护而免受光化辐射的残留在树脂区域中的残留痕量的液体树脂可以用显影剂溶液洗掉。印刷元件的固化区域不溶于显影剂溶液，因此在显影之后，获得由固化的可光聚合树脂形成的凸纹图像。固化树脂同样不溶于某些油墨，因此可用于柔性版印刷。液体可光聚合树脂也可以从树脂层的两侧曝露于光化辐射。
[0024] 所使用的辐射类型部分地取决于可光聚合层中的光引发剂的类型。数字成像的掩模或照相负片防止下方的材料曝露于光化辐射，因此掩模覆盖的那些区域不聚合，而未被掩模覆盖的区域曝露于光化辐射并聚合。任何常规的光化辐射源都可用于该曝光步骤。合适的可见光源和UV光源的例子包括
碳弧、汞蒸气弧、
荧光灯、
电子闪光单元、电子束单元和照相泛光灯。
[0025] 使用能发射出适合于固化可光固化层的紫外光的紫外线汞弧灯是众所周知的。紫外线弧灯通过使用
电弧来发光，以激发位于惰性气体(例如氩气)环境中的汞，以产生实现固化的紫外光。或者，也可以使用
微波能量来激发惰性气体介质中的汞灯以产生紫外光。然而，使用紫外线汞灯作为辐射源具有几个缺点，包括汞的环境问题和作为副产物的臭
氧的产生。此外，汞灯通常具有较低的能量转换比，需要预热时间，在运行期间产生热量并消耗大量的能量。此外，除了UV辐射之外，汞灯还具有宽的
光谱输出特征，其中大部分对于固化是无用的，并且可能会损坏基底并对人员造成危害。
[0026] LED是使用电致发光现象产生光的
半导体器件。LED由掺杂杂质的半导体材料组成，以产生当施加
电压时正空穴与负电子连接而能够发光的p-n结。所发射光的
波长由半导体有源区中使用的材料决定。在LED的半导体中使用的典
型材料包括例如元素周期表(III)族和(V)族元素。这些半导体被称为III-V族半导体，包括例如GaAs、GaP、GaAsP、AlGaAs、InGaAsP、AlGaInP和InGaN半导体。材料的选择基于多种因素，包括所需的发射波长、性能参数和成本。
[0027] 虽然已经开发了各种曝露液体光聚合物印刷版的方法，但是在本领域中仍然需要一种改进的曝光液体光聚合物印刷版的方法，其不需要用于就位板框的掩模。
发明内容
[0028] 本发明的一个目的是提供一种对液体柔版印刷元件进行一致成像的改善手段。
[0029] 本发明的另一个目的是提供一种随时间改善强度的手段。
[0030] 本发明的另一个目的是提供一种随时间改善产品一致性的手段。
[0031] 本发明的又一个目的是在就位制版过程中省略对负片掩模膜或其他掩蔽技术的需要。
[0032] 本发明的又一个目的是在制版过程中节省膜成本和掩模制备时间。
[0033] 为此，本发明概括而言涉及一种有选择地将液体光聚合物印刷坯料曝露于光化辐射以产生凸纹图像印刷板的方法，其中该液体光聚合物印刷坯料通过以下步骤制备：(i)将照相负片放置在底部玻璃台板上并在该负片上放置覆盖膜，(ii)在覆盖膜和负片之上设置液体光聚合物层至预定厚度，以及(iii)在液体光聚合物层上放置背衬片，该方法包括以下步骤：
[0034] a)透过背衬片，用包括多个UV LED的光条扫掠该液体光聚合物印刷坯料的整个上表面，以在
选定区域中固化液体光聚合物层，邻近背衬片而产生固化的聚合物的岛状物；
[0035] b)此后，透过照相负片透过该液体光聚合物印刷坯料的底部使液体光聚合物层以图像方式曝露于光化辐射，以交联并固化液体光聚合物的选定部分，并在其中产生凸纹图像；
[0036] 其中该凸纹图像在固化的岛状物上产生；
[0037] 其中该光条包括多个UV LED，并且其中当该光条在该液体光聚合物层的整个表面上扫掠时，可操作地连接到该光条的
控制器以对应于待产生的图像的方式选择性地打开和关闭该UV LED，由此固化的聚合物的岛状物在不使用掩模的情况下得以产生。
[0038] 此外，在另一个实施方案中，本发明概括而言还涉及一种有选择地将液体光聚合物印刷坯料曝露于光化辐射以产生凸纹图像印刷板的方法，其中该液体光聚合物印刷坯料通过以下步骤制备：(i)将覆盖膜放置在底部玻璃台板上，(ii)在覆盖膜之上设置液体光聚合物层至预定厚度，以及(iii)在液体光聚合物层上放置背衬片，该方法包括以下步骤：
[0039] a)透过背衬片，用包括多个UV LED的上部光条扫掠该液体光聚合物印刷坯料的整个上表面，以在选定区域中固化液体光聚合物层，邻近背衬片而产生固化的聚合物的岛状物；
[0040] b)此后，透过覆盖膜，用包括多个UV LED的下部光条扫掠该液体光聚合物印刷坯料的整个下表面，从而透过覆盖膜并透过该液体光聚合物印刷坯料的底部将光聚合物成像，以交联并固化液体光聚合物层的选定部分，并在其中产生凸纹图像；
[0041] 其中该凸纹图像在固化的岛状物上产生；
[0042] 其中该灯条包括多个UV LED，并且其中当该光条在该液体光聚合物层的整个表面上扫掠时，可操作地连接到该光条的控制器以对应于待产生的图像的方式选择性地打开和关闭该UV LED，由此固化的聚合物的岛状物在不使用掩模的情况下得以产生。
具体实施方式
[0043] 本发明概括而言涉及一种将就位
框架中液体柔性版印刷元件曝光的改进方法，其消除了在由上部UV光源邻近基底而在光聚合物层中产生岛状物时对负片或其他掩蔽技术的需要。
[0044] 在一个实施方案中，本发明概括而言涉及一种有选择地将液体光聚合物印刷坯料曝露于光化辐射以产生凸纹图像印刷板的方法，其中该液体光聚合物印刷坯料通过以下步骤制备：(i)将照相负片放置在底部玻璃台板上并在该负片上放置覆盖膜，(ii)在覆盖膜和负片之上设置液体光聚合物层至预定厚度，以及(iii)在浇铸的液体光聚合物层上放置背衬片，该方法包括以下步骤：
[0045] a)透过背衬片，用包括多个UV LED的光条扫掠该液体光聚合物印刷坯料的整个上表面，以在选定区域中固化液体光聚合物层，邻近背衬片而产生固化的聚合物的岛状物；
[0046] b)此后，透过照相负片透过该液体光聚合物印刷坯料的底部使液体光聚合物层以图像方式曝露于光化辐射，以交联并固化液体光聚合物的选定部分，并在其中产生凸纹图像；
[0047] 其中该凸纹图像在固化的岛状物上产生；
[0048] 其中该光条包括多个UV LED，并且其中当该光条在该液体光聚合物层的整个表面上扫掠时，可操作地连接到该光条的控制器选择性地打开和关闭该UV LED，由此固化的聚合物的岛状物在不使用掩模的情况下得以产生。
[0049] 如本文所述，本发明使用UV LED来固化光聚合物，而不需要负片或其他掩蔽技术。灯条包括多个UV LED。虽然光条上的UV LED的数量不是关键的，但是重要的是存在足够数量的UV LED布置在光条的整个宽度上，使得当光条扫掠液体光聚合物印刷坯料的表面时，液体光聚合物印刷坯料的基本上整个宽度表面可以进行交联和固化，以在其中的任何点产生固化的岛状物。因此，根据待以图像方式曝光于光化辐射的光聚合物印刷坯料的宽度，UV LED的数量至少为三个，并且优选为至少五个或更多，这取决于灯条上的UV LED的尺寸、强度、波长和排列。
[0050] 此外，灯条还包括可操作地连接到其上的控制器，优选
微控制器。当光条扫掠光聚合物的整个表面时，微控制器控制光条上的每个UV LED个体以选择性地打开/关闭多个UV LED中的每一个，使得固化的聚合物的岛状物或就位框架可以在液体光聚合物层中产生，而不使用负片掩模膜或任何种类的掩蔽技术。通过控制各个UV LED，控制器控制在光聚合物层中产生的岛状物的大小和厚度。微控制器控制灯条上的各个LED是否开/关、其开/关的持续时间和单个LED的强度。结果是UV LED的个体化控制。
[0051] 微控制器还包括用于控制UV LED的操作的
软件和用于存储与UV LED相关的数据的数据存储装置。
用户界面可操作地连接到微控制器和UV LED，并且包括用于将数据输入到数据存储装置的机构和用于选择与UV LED有关的信息的机构。用户界面包括
触摸屏，并且微控制器存储与邻近基底而待于光聚合物中产生的岛状物的数量/尺寸/形状/深度有关的信息。
[0052] 在液体光聚合物层中产生的岛状物被优化为厚度小于液体光聚合物印刷坯料中的光聚合物层的厚度，使得可以在液体光聚合物层的剩余厚度中产生所需的凸纹图像。换句话说，在液体光聚合物层中产生的岛状物建立了“底层”，用于待于其上产生的所需凸纹图像。本发明的优点在于，更多的液体光聚合物可以被回收，因为仅在需要产生凸纹图像的印刷版的区域中产生岛状物。不同于在整个凸纹图像印刷版上形成底层的常规方法，在本发明中，底层仅包括在基底层上产生的固化的光聚合物的岛状物。
[0053] 在通过有选择地交联和固化液体光聚合物层的部分而在凸纹图像印刷版中产生所需的凸纹图像之后，残留在凸纹图像表面上的未固化(即，液体)光聚合物可以通过各种方法除去，包括从凸纹图像印刷版的凸纹表面上刮下或真空抽吸该液体光聚合物。随后可以将光条用于后期曝光固化和/或已成像印刷版的脱黏。
[0054] 用于液体光聚合物层的光聚合物树脂可以是当未固化时是
流体，而在曝露于选择性波长的光化辐射时硬化的任何材料。这样的光聚合物树脂通常用于光聚合物印刷版制备工业中，因此是本领域技术人员所熟知的。可以使用一种或多种不同的光聚合物树脂或树脂组合物。
[0055] 当未固化时是流体而在曝露于选择性波长的光化辐射时硬化的任何液体光聚合物树脂都可以用于本发明的实践中。液体可固化光聚合物树脂的例子包括Wessells等人的第3,537,853号美国专利、Kai等人的第3,794,494号美国专利、Ibata等人的第3,960,572号美国专利和Pohl的第4,442,302号美国专利，其各自的主题通过引用方式整体并入本文。液体光聚合物树脂还可以包括添加剂，例如抗
氧化剂、促进剂、染料、
抑制剂、活化剂、填料、颜料、抗静电剂、阻燃剂、
增稠剂、触变剂、
表面活性剂、光散射剂、
粘度调节剂、增量油、
增塑剂和脱黏剂，作为举例而非限制。这些添加剂可以与要聚合的一种或多种
单体或其他化合物预混合。各种填料，包括例如天然和
合成树脂、
炭黑、玻璃
纤维、木粉、粘土、
二氧化硅、氧化
铝、碳酸盐、氧化物、氢氧化物、
硅酸盐、玻璃片、玻璃珠、
硼酸盐、
磷酸盐、
硅藻土、滑石、
高岭土、
硫酸钡、硫酸
钙、碳酸钙、氧化锑等也可以以不影响或不抑制光固化反应或制版过程中的其他步骤的量包含在光聚合物组合物中。
[0056] 优选地，放置在曝光玻璃上的覆盖膜是双轴取向聚丙烯(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是透明的。为了帮助除去，可以用
脱模剂如硅树脂脱模剂或本领域已知的其他脱模剂来处理覆盖膜。而且，在一个优选实施方案中，在覆盖膜上抽真空以除去折痕并将其保持在曝光玻璃上的适当
位置。图像方式曝光的光化辐射来自可光聚合层的前侧，并且包括放置在覆盖膜层上的图像或膜负片。
[0057] 然后在覆盖膜和负片上设置光聚合物树脂层。该步骤可优选通过浇铸来实现。基本上在浇铸光聚合物树脂层的同时，将背衬
片层叠或以其他方式放置在光聚合物树脂层上。该背衬片可以优选地包括选自聚酯膜、
丙烯酸膜、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、
酚醛树脂以及前述的一种或多种的组合的材料，其仅以举例方式给出而非限制。这种背衬片应该是对于光化辐射透明或半透明。此外，如果需要，可以涂覆背衬片，使得液体光聚合物更可靠地粘合到背衬片上。
[0058] 在本领域中已知各种方法用于将液体光聚合物层分配到玻璃台板上的负片上，并且用于除去液体光聚合物层中的捕获的空气或气体，使得不会在光敏聚合物层中形成不利地影响印刷性能的气泡。另外，如第3,597,080号美国专利所述，可以提供加热元件以保持液体光聚合物组合物在储罐壳体中的流动性，并防止液体光聚合物组合物
凝结在用于从玻璃台板上除去多余组合物的刮刀上。
[0059] UV LED可以另外放置在光条中，从而使液体光聚合物层以图像方式曝光，并在其中产生凸纹图像。因此，可以想到，本文所述的方法可以是全UV LED系统，其中上部光条和下部光条都使用UV LED作为用于使液体光聚合物层交联并固化的光化辐射源。在替代方案中，还可以想到，可以使用混合系统，其中在上部光条中使用UV LED，而将常规的光化辐射源用作下部光源。此外，如果在下部光条中使用UV LED，则它们可以以与上部UV LED源相似的方式使用，该方式中不使用掩模，而特征(即，凸纹图像)的产生是由控制器控制，或者以常规的方式使用，该方式中使用UV LED以透过负片使光聚合物层以图像方式曝光，以在其中产生凸纹图像。
[0060] 如本文所述，在另一个实施方案中，本发明概括而言还涉及一种有选择地将液体光聚合物印刷坯料曝露于光化辐射以产生凸纹图像印刷板的方法，其中该液体光聚合物印刷坯料通过以下步骤制备：(i)将覆盖膜放置在底部玻璃台板上，(ii)在覆盖膜之上设置液体光聚合物层至预定厚度，以及(iii)在液体光聚合物层上放置背衬片，该方法包括以下步骤：
[0061] a)透过背衬片，用包括多个UV LED的上部光条扫掠该液体光聚合物印刷坯料的整个上表面，以在选定区域中固化液体光聚合物层，邻近背衬片而产生固化的聚合物的岛状物；
[0062] b)此后，透过覆盖膜，用包括多个UV LED的下部光条扫掠该液体光聚合物印刷坯料的整个下表面，从而透过覆盖膜并透过该液体光聚合物印刷坯料的底部将光聚合物成像，以交联并固化液体光聚合物层的选定部分，并在其中产生凸纹图像；
[0063] 其中该凸纹图像在固化的岛状物上产生；
[0064] 在这种情况下，上部光条和下部光条都包括多个UV LED，并且当相应的光条在光聚合物的整个上表面或下表面上扫掠时，可操作地连接到每个上光条和下光条的控制器选择性地打开/关闭位于相应的光条上的UV LED，由此使得液体光聚合物层可以选择性地曝露于光化辐射而不使用掩模。
[0065] 可以产生从低至约100nm到高至约900nm在任何地方发光的LED。目前，已知的LED UV光源发射波长为约300至约475nm的光，其中365nm、390nm和395nm是常见的峰值光谱输出。当使用
LED灯来固化光可固化组合物时，光聚合物组合物中的光引发剂被选择为响应于由LED灯发射的光的波长，并且通常选择UV LED的波长以匹配被固化的特定光聚合物。在灯条上使用的UV LED可以全部是相同的波长，或者它们可以变化，使得一些UV LED以一个波长发光，而其他UV LED以另一个波长发光。
发明人已经发现，使用不同波长的UV LED可以有助于定制光聚合物的固化反应，以获得特定结果，例如固化水平、固化特征的形状、固化速率和所获得的
分辨率。
[0066] 因此，上部光条和下部光条两者中的UV LED优选发射波长为约300至约475nm的光，更优选地发射波长为约365至约405nm的光。此外，上部光条和下部光条(如果使用)中的UV LED的波长可以相同或不同。此外，如果需要，可以沿着光条组合使用不同波长和/或不同强度的UV LED。另外，尽管可以改变整个灯条上的UV LED的排列，但是其中UV LED排列成在光条的整个宽度上的一行或多行的排列，或其中UV LED排列成之字形行的排列或其他排列将可用于本发明。也可以使用其他类似的UV LED的排列或阵列。
[0067] 与
现有技术相比，本发明显著地节省了膜成本和掩模制备时间。本发明的发明人还发现，与现有的荧光/排灯方法相比，使用UV LED相对于其随时间的强度一致性以及在长时间内提高产品一致性是有利的。
[0068] 还应当理解，以下
权利要求旨在涵盖本文所述的发明的所有一般和特定特征，并且所有以文字方式对发明范围的
声明都落于其间。
