具有集成的印刷表面的印刷套筒的制作方法

专利名称：具有集成的印刷表面的印刷套筒的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种圆筒形形状的印刷套筒，其可容易地在互补的印刷滚筒上以轴向安装和拆卸，该印刷套筒上具有一个整体可成像的表面。
背景技术：
历史上，在苯胺印刷中，由光聚合物制造的平面挠性印刷版通过卷绕该印刷版于滚筒上并使用各种方法(例如夹子、带材、磁铁或其它类似装置)将它粘附在那里，从而以手工方式安装在印刷滚筒上。该过程可很好地进行，但是劳动密集且必须非常小心以保证滚筒上的版的对准准确。典型地，将一种可压缩材料嵌入到印刷滚筒与印刷版之间，以允许在印刷过程期间额外的压缩。
在前述印刷过程的场合中，可使用圆筒形印刷套筒来增加标准印刷滚筒的直径以适应各种印刷工作。该情况下，将印刷套筒套在印刷滚筒上，然后是印刷版，并将可压缩材料(如果使用)安装在印刷套筒上。以该方式使用印刷套筒允许在各种印刷工作中使用一个标准印刷滚筒(其由高强度金属制造并且很昂贵)。对此，请参照美国第4,903,597号专利，其教示全部并入本文以供参考。
各种构造的空心圆筒形套筒可由下列各美国专利得知第4,391,898、4,503,769、4,554,040，4,601,928、4,656,942、4,812,219、4,949,445、4,963,404、5,468,568、5,819,657、5,840,386、6,038,971和6,038,975号，它们每一个的教示全部并入本文以供参考。通常，这些套筒是由为特定效果优化的不同材料层构成。
曾尝试将印刷版与印刷套筒结合。例如，由OEC Graphics，Inc.提供的一种产品，其注册商标是SEAMEXTM，其中，将一平面光聚合物印刷版使用热粘合至印刷套筒上。然而，使用该方法，在试图消除由于连接平面印刷版的端部所造成的缝时会发生问题。另外，该SEAMEXTM方法冗长且劳动密集。由于光聚合物所经历的加热过程，图像保真度的降低也可能发生。
Busshoff的经公布的美国第2003/0157285号专利申请中讨论了一种印刷套筒，在其套筒表面上具有光可成像材料。然而，确信因为光可成像材料在印刷套筒表面上的不良粘附，所以依照Busshoff专利申请制成的套筒的印刷品质受损。当将光可成像材料成像来制造精细细节特征(当显影时，该精细细节特征与光可成像材料的其它部分分开)时，粘附问题特别麻烦。该情况下，这些精细、孤立特征的不良粘附会造成印刷时保真度的丧失。

发明内容
根据本发明，提供一种具有整体无缝的印刷表面(优选薄壁)的印刷套筒，其依次包括(i)由聚合物树脂构成的空心圆筒形基底，(ii)优选的、在该圆筒形基底上的可压缩层，(iii)一层经光聚合的材料或其它经聚合的弹性材料，和(iv)具有可成像表面的一层材料。现已发现包括经光聚合的材料或其它经聚合的弹性材料的一中间层(iii)(其是印刷套筒上的一个连续层)改进了可成像(可光聚合)表面的粘附，并允许成像出孤立的精细细节特征，并以优异的品质印刷。本发明还公开了前述印刷套筒的制造方法。


下面是附图的简要描述，其应与本发明的详细描述一起阅读。
图1图解说明了本发明空心圆筒形印刷套筒的一个具体实例的截面。
具体实施例方式
本发明涉及具有整体可成像的印刷表面的空心圆筒形印刷套筒。本发明的印刷套筒包含如下的组成部分(1)由高强度聚合物树脂制成的空心圆筒形基底10，非强制选择地用纤维增强；(2)非强制选择的一层可压缩材料12；(3)称为底层14的一层经光聚合的光聚合物或其它经聚合的弹性材料；非强制选择地，层12和层14可以是同一个层；(4)称为可成像层16的至少一层可成像(优选光可成像)材料；及(5)非强制选择的掩蔽层18，其吸收用于聚合光可成像材料的波长的辐射，但是通过激光烧蚀或其它等同手段可有选择地移除。
可使用适用于制造现有技术印刷套筒的材料和方法来制造空心圆筒形基底10，这是因为该空心圆筒形基底10实质上是一个印刷套筒。但是，优选由用纤维材料增强的聚合物树脂制造基底10，使该基底10具有无缝表面。
纤维材料可含有能增加基底10的稳定性、硬挺度和刚性的玻璃、碳、金属、陶瓷、芳族聚酰胺的纤维或任何其它合成长纤维。纤维材料优选是玻璃纤维布。基底10的纤维材料含量以重量计优选为约20至约70。
用于制造基底10的优选树脂包括聚酯树脂、酚醛树脂和环氧树脂，但最优选环氧树脂。合适的树脂包括下述可商购的树脂来自明尼苏达州的Epoxical Inc.的Epoxical树脂和Epoxical硬化剂及来自GA州，Augusta的JeffCo&Bakelite的其它环氧树脂。优选基底10基本上均匀透明或半透明，由此光化辐射可透过基底10的内表面传输至可成像层16。如果基底10基本上均匀透明或半透明，则优选不使用单独的可压缩层12，且底层14可与可成像层16相同，而底层14通过穿过基底10的背面曝光变得均匀。得到均匀透明或半透明基底10的一种方法是使用不含纤维材料的相对纯的树脂。
制造基底10的一种方法是连续地或重复地绕着旋转的心轴(其具有空心圆筒内部的所需的直径)涂布所选择的树脂层和纤维材料层。涂敷树脂和纤维材料的连续层直至基底10的壁厚略超过所需的壁厚。这时，使用热、光化辐射和/或辐射能将树脂固化。然后将基底10与心轴分离。然后将基底10的外直径磨砂、研磨或以其它方式机械加工至所需的尺寸。制造的另一种方法可包括直接挤出树脂和纤维状材料以形成所需的空心圆筒。然后将该圆筒固化并修整至规格。
优选基底10是挠性的且具有充分的弹性，以便使用约100p.s.i.或更小的空气压力将内部直径略为膨胀，从而可容易地在印刷滚筒上将其安装和拆卸。然而，当释放空气压力时，基底10的内部直径必须回缩至其原来特定的内部直径，从而使它紧密配合至印刷滚筒上。该操作的空气压力通过印刷滚筒表面的小孔输送，从而当施加时，空气填充印刷滚筒的外表面与基底10的内表面之间的空间，从而暂时膨胀基底10的内部直径，允许容易地在印刷滚筒上安装或拆卸基底10。通常，基底10的厚度范围为约10密耳至100密耳。
一旦制成基底10，将一层可压缩材料12非强制选择地施加至基底10的外表面上。可压缩层可采取多种形式。可压缩材料12可包括粘附连接至基底10外表面的一层实心泡沫材料。该情况下，会产生一条不需要的缝，实心泡沫的端部会合在该缝处。或者，并且是优选地，该可压缩材料12的层可通过将空心微球与未经固化的、光可固化或热可固化树脂调配物均匀混合而形成。然后使用刀或挤出法将该树脂/微球混合物涂敷至基底10成为一层或多层而提供均匀的厚度。然后视需要，将该树脂微球层使用热、光化辐射和/或辐射能予以固化。优选有利地使用电子束固化来固化微球可压缩泡沫层。作为第三种选择，可以使用一种软的弹性聚合物(例如，聚氨酯)，或苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯光可聚合层的较软变体作为可压缩材料。该情况下，使用刀或挤出法类似地涂敷未经固化的材料来保证均匀的厚度，然后在适当位置固化。在涂敷和光固化后，优选将该可压缩层进一步研磨或磨砂而获得无缝的表面。第二或第三选择中的任一种都会得到优选的无缝层。
可压缩材料层的厚度可基于所使用的材料和特别印刷用途而变化。通常，如果使用一层可压缩材料，该层的厚度范围可为约20密耳至40密耳。可压缩层的这一厚度确保了印刷期间大概20密耳印痕的宽范围，而无显著的像点放大(dot gain)。可将经固化的可压缩材料层磨砂、研磨或经其它方式机械加工至规格并获得无缝的表面。
其次，不论是否使用该可压缩材料层，将光聚合物或其它弹性聚合材料的基本连续层涂敷在基底10的外表面上，或如果使用可压缩材料，则涂敷在该可压缩材料层的外表面上。如本文中所使用的，将该光聚合物或其它弹性聚合材料的基本连续层称为底层14。可压缩层12和底层14是同一层是完全可能的。如果底层和可压缩层相同，可在聚合物/光聚合物组合物中包括微球来增加其可压缩性。优选底层14包含光聚合物，该光聚合物随后在涂敷可成像层16之前固化。底层的光固化可由通过前面的光化辐射的一定时间的正面曝光予以实现。再次，底层14在固化后被磨砂、研磨或经其它方式机械加工至规格而获得无缝的表面。底层14的目的在于确保可成像层16具有优良的粘附性并保持牢固地附着于空心圆筒形基底构造上，即使当将极精细的孤立构造显影于可成像层16中也是这样。在印刷过程期间，底层14对于精细的点和线还给予实际的支持。当全部可成像光聚合物和底层是相对薄(总共大概28～30密耳)构造的情形，这种支持特别重要。如本文中所使用的，底层(自前面进行正面曝光)还确保了凸版层的极度均匀性，对高端印刷应用必须有此凸版层，在该高端印刷应用情况下，底面变更可能造成图像保真度的下降。并且，因为可将底层自前面完全固化，所以在加工处理步骤和后曝光/去粘性步骤后可保证极干燥的表面。优选该底层包含与存在于可成像层中的光聚合物相同的光聚合物。无论如何，底层显示出对于下面层和可成像层的良好粘附性甚为重要。对于提供合适的底层，光可固化的苯乙烯嵌段共聚物通常有效。
对于平面版，底层由通过背衬的背面曝光获得，通常该背衬是可商购的聚对苯二甲酸乙二醇酯(″PET″)。在背面曝光期间，可精确控制通过背衬的光量，这是因为从版的一边到另一边，背衬PET的UV吸收典型地是非常均匀的。如果必要的话，PET可与UV衰减部分掺杂来增加背面曝光的均匀性以便快速固化光聚合物。然而，对于本发明具有粘合剂与纤维的基底基质套筒，光化辐射的吸收非常不均匀。因此，发现保持底面的精确厚度(gage)是非常有挑战性的。这导致横越套筒的不均匀底面，造成印刷完整性的下降。而且，在使用较厚套筒的情况中，因为套筒是不透明，通过的光化光线的量极少。
为了克服此现象，发现通过正面曝光底层14并随后通过研磨、磨砂等而达到规格是有利的。而且，使用该步骤实现了对于套筒表面的高粘附性，而不需使用现有技术中通常使用的底漆/粘合剂。
优选将底层14作为液体挤出物聚合物使用刀或挤出法来涂敷，以保证均匀的厚度。一旦涂敷，使用热、光化辐射和/或辐射能自前面将该层固化，从而在基底10的外表面上或在可压缩材料12的层(如果使用)上形成基本上连续的无缝层。如果需要，然后可将底层14磨砂、研磨或以其它方式机械加工至适当的外直径。底层的厚度范围可为约5密耳至约134密耳。当固化底层14时，基于光聚合物的厚度和类型，应具有40％至70％的弹性及自30至70的肖氏A(Shore A)硬度(通过ASTM D2240标准测量)。
可成像层16由一种材料形成，该材料通过机械方式、光学方式、通过热或差示熔融和/或化学方式可被成像。可成像层16优选包含光可固化或光可聚合材料。并且，为了形成无缝层，将光可固化材料通过铺展、浸渍、流延、挤出或模制方式涂敷至底层14。厚度通过使用刀、冲模或模具适当控制。如果需要，可成像层16的精确厚度可通过研磨、磨砂或以其它方式机械加工调整。如果需要，可连续涂敷多于一个的可成像层。
用于制造底层14和可成像层16的光可固化材料通常包含粘合剂、单体和光引发剂。粘合剂优选包含A-B-A型嵌段共聚物，其中A代表非弹性嵌段，优选为乙烯基聚合物或更优选为聚苯乙烯；B代表弹性嵌段，优选为聚丁二烯或聚异戊二烯。非弹性体与弹性体的比率优选是在自10∶90至35∶65的范围内。
光可固化材料还包含至少一种单体，其应为一种烯属不饱和化合物。适当的单体包括多官能丙烯酸酯、多官能甲基丙烯酸酯及聚丙烯酰低聚物。适当单体的实例包括二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸己二醇酯、二丙烯酸二甘醇酯、二丙烯酸甘油酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、二甲基丙烯酸己二醇酯、三丙烯酸甘油酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸1，3-丙二醇酯、三甲基丙烯酸1，2，4-丁三醇酯和二丙烯酸1，4-丁二醇酯中的一种或多种。光可固化材料还应具有至少一种光引发剂。可使用任何已知类别的光引发剂，特别是自由基引发剂例如醌、二苯甲酮、苯偶姻醚、芳基酮、过氧化物、双咪唑、二酰基碘鎓、三酰基锍、磷鎓和重氮鎓。除粘合剂、单体和光引发剂外，光可固化组合物还可包含本领域已知的其它添加剂，例如增塑剂、抗氧化剂、除氧剂、流量调节剂、着色剂和填料。
虽然上述光可固化材料优选用于制造底层14和可成像层16，但可使用在制造苯胺印刷版中使用的任何光可固化材料。关于使用于此方面的光可固化材料的另外实例，请参照美国第4,045,231号、第4,323,636号、第5,223,375号和第5,290,633号专利，它们每一个的教示并入本文以供参考。根据印刷应用，可成像层的范围通常为约15密耳至35密耳。
非强制选择但优选地，可成像层的顶部是掩蔽层18。掩蔽层18的目的是允许可成像层的有选择聚合。因此，必须使掩蔽层18能被移除，或使掩蔽层18在可成像层16发生聚合的区域变得对于光化辐射透明，但同时阻挡下述区域中的光化辐射在该区域中，可成像层保持不被聚合，且被显影掉而产生苯胺印刷所必须的浮雕像。
优选地，使用激光辐射以想要图像的图案将掩蔽层有选择地烧蚀。在激光烧蚀的情况中，掩蔽层通常包含吸收紫外线辐射的材料、吸收红外线辐射的材料和粘合剂。深色无机颜料例如碳黑或石墨可同时作为吸收紫外线辐射的材料和吸收红外线辐射的材料。聚酰胺或纤维素聚合物是合适的粘合剂。合适的掩蔽层描述于美国第6,605,410号和第6,238,837号专利中，它们每一个的教示全部并入本文以供参考。
可使用多种方法将掩蔽层置于可成像层16上。可将它直接铺在可成像层16上并干燥。可将它单独铺在塑料盖片上并将该盖片层压到可成像层16上，使掩蔽层18在可成像层16与盖片之间。在该情况下，在使用前将盖片剥离。使用显影掉(移除)可成像层16的未经固化部分的显影方法时，掩蔽层必须可移除。掩蔽层的范围通常为约1μm至约10μm并具有2.5至4.5的光密度。
印刷套筒可通过下述方式利用1.将掩蔽层18在下述的波长和功率下有选择地曝光于激光辐射，在所述波长和功率下，掩蔽层与激光辐射接触的部分被烧蚀掉，而不会损坏下面的成像层16。优选通过电脑控制激光，根据想要的图像来扫描掩蔽层18的表面。关于此点，请参照美国第5,760,880号专利，其内容全部并入本文以供参考。
2.然后将印刷套筒的表面曝光于光化辐射下，从而使成像层16的部分(该部分由于上述掩蔽层18的部分烧蚀的结果已暴露)聚合，但是仍被掩蔽层18覆盖的成像层16的部分依然没有聚合。
3.使用热和/或化学试剂使印刷套筒显像，从而使掩蔽层和成像层的未聚合部分被移除，而留下成像层的经聚合部分以想要的图像的浮雕形式突出。
4.非强制选择地，使用光化辐射或热，将剩余的成像层进一步地后固化并去粘性。
5.使用高压空气以临时膨胀印刷套筒的内直径，从而将印刷套筒装配到印刷滚筒上，然后移除高压空气以使印刷套筒收缩，以装配到印刷滚筒上。
6.非强制选择地，使用高压空气以临时膨胀印刷套筒的内直径，从而将印刷套筒装配到桥连圆筒上，然后移除高压空气以使印刷套筒收缩，以装配到桥连圆筒上。然后该桥连圆筒作为印刷构造。桥连圆筒的合适例子是可获自MacDermid Printing Solutions的EliminatorTM。
7.安装印刷滚筒到苯胺印刷机中开始印刷。
实施例I检验心轴有无缺点或缺陷并彻底清洁。在心轴上涂敷脱模剂并预热至100°至120°F。将环氧树脂和硬化剂(大概3.3∶1的比例)用手混合1至2分钟直至变稠。然后将该树脂-硬化剂混合物涂敷到心轴上。然后将预切成4英寸宽度的106型玻璃织物缠绕到心轴上，以保证织物完全被浸湿。然后允许该聚合物-玻璃复合物通过施加热约30分钟而交联或胶凝。当套筒和心轴仍然热时，将套筒自心轴上移下，通过在套筒与心轴之间引入压缩空气来协助移下。然后将套筒在120°F下烘焙4小时。在烘焙步骤后，将套筒进一步机械加工或研磨至特定的厚度(16±密耳的壁厚度)。
首先将底层(表I)挤出到空心圆筒形基底的任一者上。然后使用UV光化辐射或通过电子束辐射将底层固化。然后将它研磨至底面所需要的特定厚度(至少20至40密耳厚)。然后将光聚合物可成像层(表II)挤出到底层的顶上。然后研磨至所需要的特定厚度(通常20至25密耳)。使用辊涂操作，将掩蔽层进一步涂敷在光聚合物的顶上。
表I

1.Kraton Polymer Company注册商标并可获自该公司2.Shell Chemical Company注册商标并可获自该公司3.二丙烯酸己二醇酯4.三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯5.Ciba Specialty Chemi cals注册商标并可获自该公司6.丁基化的羟基甲苯7.Ciba Specialty Chemicals注册商标并可获自该公司8.Ciba Specialty Chemicals注册商标并可获自该公司表II

权利要求
1.一种空心圆筒形印刷套筒，具有整体可成像的印刷表面，该印刷套筒包含a.空心圆筒形基底；b.基本连续的底层，该底层由固化的聚合物构成，该聚合物选自由光聚合物和固化时具有至少40％弹性的聚合物构成的组；和c.至少一层可成像材料。
2.根据权利要求1所述的印刷套筒，其中该基底包含固化的聚合物树脂，该聚合物树脂在使用低于约100psi的流体压力时可膨胀，并且当移除流体压力时收缩至原尺寸。
3.根据权利要求1所述的印刷套筒，其中该印刷套筒还包含一层可压缩材料。
4.根据权利要求1所述的印刷套筒，其中该底层包含光聚合物。
5.根据权利要求1所述的印刷套筒，其中该可成像材料包含光聚合物。
6.根据权利要求1所述的印刷套筒，其中该印刷套筒在可成像材料的最外表面的顶上还包含掩蔽层。
7.根据权利要求1所述的印刷套筒，其中该基底对于光化辐射是基本上均匀透明或半透明的。
8.根据权利要求2所述的印刷套筒，其中该基底包含用纤维增强的聚合物。
9.根据权利要求3所述的印刷套筒，其中该可压缩材料具有30～70的肖氏A硬度和40～70％的弹性。
10.根据权利要求4所述的印刷套筒，其中该光聚合物包含A-B-A型嵌段共聚物。
11.根据权利要求5所述的印刷套筒，其中该光聚合物包含A-B-A型嵌段共聚物。
12.根据权利要求6所述的印刷套筒，其中该掩蔽层使用在选定的波长和功率下的激光能可被有选择地烧蚀。
13.根据权利要求5所述的印刷套筒，其中该印刷套筒在可成像材料的最外层的顶上还包含掩蔽层。
14.根据权利要求13所述的印刷套筒，其中该基底包含用纤维增强的聚合物。
15.根据权利要求13所述的印刷套筒，其中该基底对于光化辐射是基本上均匀透明或半透明的。
16.根据权利要求14所述的印刷套筒，其中该光聚合物包含A-B-A型共聚物。
17.根据权利要求14所述的印刷套筒，其中该掩蔽层使用在选定的波长和功率下的激光能可被有选择地烧蚀。
18.根据权利要求1所述的印刷套筒，其中该底层还包含微球。
19.一种空心圆筒形印刷套筒，具有整体可成像的印刷表面，该印刷套筒包含(a)空心圆筒形基底，其对于光化辐射是基本上均匀透明或半透明的；(b)在该基底外表面上的至少一层可成像材料，其中所述可成像材料包含光聚合物。
20.根据权利要求19所述的印刷套筒，其中该基底包含固化的聚合物树脂，该聚合物树脂在使用低于约100psi的流体压力时可膨胀，并且当移除流体压力时收缩至原尺寸。
21.根据权利要求19所述的印刷套筒，其中该印刷套筒在可成像材料的最外层的顶上还包含掩蔽层。
22.根据权利要求19所述的印刷套筒，其中该光聚合物包含A-B-A型嵌段共聚物。
23.根据权利要求21所述的印刷套筒，其中该掩蔽层使用在选定的波长和功率下的激光能可被有选择地烧蚀。
24.根据权利要求23所述的印刷套筒，其中该光聚合物包含A-B-A型嵌段共聚物。
25.根据权利要求19所述的印刷套筒，其中该套筒在该空心圆筒形基底与该至少一层可成像材料之间还包含基本连续的底层，其中所述底层对于光化辐射是基本上均匀透明或半透明的，且所述底层由固化的聚合物构成，该聚合物选自由光聚合物和固化时具有至少40％弹性的聚合物构成的组。
26.根据权利要求25所述的印刷套筒，其中所述底层还包含微球。
全文摘要
本发明描述了一种无缝的印刷套筒，其包含空心圆筒形基底和作为其最外层的无缝可成像表面。该可成像表面用作整体苯胺印刷表面。优选该印刷套筒在该基底的外表面与该可成像表面之间包含中间光聚合物或弹性聚合物层。并且，优选该基底对于光化辐射是均匀透明或半透明的。
文档编号B41N1/00GK1753794SQ200480004949
公开日2006年3月29日 申请日期2004年12月17日 优先权日2004年1月9日
发明者拉斯托姆·S·坎加, 马克·A·博尔斯基, 帕特里夏·I·詹森 申请人:麦克德米德印刷方案股份有限公司