具有改进的抗磨性的印刷版的制作方法

专利名称：具有改进的抗磨性的印刷版的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合曲面印刷或平版印刷使用的印刷版。本发明的印刷版包括一涂敷了聚合物层的金属基材，和在该聚合物层上用于提高抗磨性的矿物或金属颗粒涂层。
现有技术的曲面印刷的印刷版一般用厚度约0.007～0.060英寸的热塑性聚合物或弹性体聚合物制造。虽然这些现有技术中的印刷版使用能满足要求，但在目前的技术中有两个缺点。聚合物是软材料，使用时会磨损。因此这些印刷版的寿命(以每版的印数测量)取决于在这些印刷版中聚合物的抗磨性。其次，在将印刷版卷到圆筒形印刷辊上和固定在该辊上用于印刷的过程中有损伤聚合物曲面印刷印刷版的倾向。
本发明的一个主要目的是提供一种适用于曲面印刷并且具有改进的抗表面磨损性的印刷版。
本发明的一个相关目的是提供一种曲面印刷版，当该印刷版卷在圆筒形印刷辊上并固定在该印刷辊上用于印刷时，具有改进的抗损伤性。
本发明另一个目的是提供一种适用于曲面印刷或适用于平版印刷的印刷版。
对于本领域的技术人员来说，本发明的其它目的和优点从下文的详细描述中会变得更清楚。
根据本发明，提供了一种方法，用于制造适于作为印刷版使用的片材。这种片材主要是在曲面印刷中使用。这种片材包括一种金属基材、一层涂敷在该基材上的聚合物层和一层压入该聚合物层中的矿物或金属颗粒层，从而大多数颗粒在聚合物层的外表面之下。某些颗粒的一部分伸出该外表面。在聚合物层的外表面上，颗粒比聚合物占据更大的表面积。
这种金属基材可以是铝或钢，优选的是一种AA 1000、3000或5000系列的铝合金。特别优选含有约0.5～10wt％镁的AA 5000系列铝合金。
这种金属基材的厚度应是大约5～20密耳，优选约6～12密耳。在一个优选的实施例中所使用的一种AA 5182-H19铝合金基材的厚度是约8.8密耳。
这种聚合物层可以含有一种弹性体聚合物或热塑性聚合物。一些合适的热塑性聚合物包括聚氯乙烯和聚烯烃类，聚碳酸酯、聚酰胺和聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。一些合适的弹性体聚合物包括聚丁二烯、聚醚型聚氨酯和(丁二烯-丙烯腈)共聚物。
优选的PET树脂是一种高熔融粘度(HMV)树脂，这种类型的树脂一直用于涂敷可以在烘箱中加热的金属盘和食品包装箔。由E.I.Du Pont deNemours Company出售的SelarPT8307 HMV共聚物树脂是合适的PET树脂的一个例子。该共聚物可以单独使用或与其它热塑性聚酯混合使用。例如，由Hoechst-Celanese出售的T89 PET与SelarPT8307 HMV共聚物的混合物可以提供令人满意的性能。
这种聚合物层可以采用任何以下几种涂敷方法涂敷到金属基材上，这些方法包括喷涂、辊涂、浸涂、电泳涂装、粉末涂装、层合和挤压涂装。在一个特别优选的实施例中，将PET挤压涂敷到铝合金基材的一个面上，涂层厚度是约13.0密耳(330微米)。PET树脂可以挤压涂敷到基材的两个面上，在每一面上其厚度应该至少是6密耳(150微米)。当这种片材用于曲面印刷时，优选只在一面上涂敷厚度约8～30密耳(200～760微米)的PET涂层。
该聚合物层优选配入白色颜料颗粒用以提高其不透明度。一些优选的颜料包括二氧化钛、氧化铝、碳酸钙、滑石和它们的混合物。这种颜料的平均颗粒尺寸应该是大约10微米或更小，优选大约1微米或更小。这种颜料的配入量应该是大约1～20wt％，优选大约2～10wt％。优选的PET聚合物层含有约5.4wt％平均颗粒尺寸大约为0.2～0.3微米的二氧化钛颗粒。
这种加入了颜料的聚合物层优选通过如下步骤挤压涂敷到铝合金片材的一个面上，即加热这种片材，当片材处于至少约400°F(204℃)时将加入了颜料的PET挤压到一个面上，将这种涂敷过的片材至少加热到PET的玻璃化转变温度，然后冷却该涂敷过的片材。挤出模头位于距离片材大约10～200mm处。片材移动比从挤出模头流出的挤出物快大约10～20倍，从而使得挤出物的厚度通过金属片材的拉动而减少。熔融聚合物几乎从模头一出来就立刻冲到该金属片材表面上，从而使得聚合物在其被涂敷之前没有机会冷却。这样确保在该片材表面上涂层均匀。
在Smith等人的美国专利5 407 702中披露了特别优选的挤压涂敷方法的其它详细情况。在这里引用Smith等人专利公开的内容并不与本发明相抵触。
该聚合物层被再加热到接近其熔融温度以便于和颗粒相接触。当该聚合物层是熔点为大约450°F(232℃)的PET时，被涂敷的片材优选加热到大约435～465°F，更优选加热到大约440～460°F。优选在涂敷颗粒涂层之前将该聚合物层加热到其熔点的大约10°F(6℃)范围内。
涂敷到聚合物层上的矿物或金属颗粒可以是氧化铝、二氧化硅、氧化镁、二氧化钛、氧化锌、铝或锌。这些颗粒的平均颗粒尺寸小于约30微米，优选约0.5～20微米，更优选约1～10微米。优选的颗粒是氧化铝、二氧化硅和二氧化钛颗粒。最优选的颗粒是平均尺寸为约1.2微米的α-氧化铝颗粒。
当聚合物层接近其熔融温度时将这些颗粒涂敷到与金属基材相隔的聚合物层外表面上。然后挤压这些颗粒使它们中的大多数在聚合物层外表面之下。在一个特别优选的实施例中，用一个平金属板以约0.12psi的压力对这些颗粒充分施加压力。在这些颗粒被挤压之后，将片材冷却从而使这些颗粒被夹在聚合物层中，其中某些颗粒的一部分伸出外表面。
这些颗粒占该产品的约1～50wt％(以聚合物和颗粒的总重量计)。更优选的是这些颗粒占总重量的约2～30wt％。当这些颗粒被挤压之后，颗粒层的厚度可以是大约0.1～10密耳(2.5～254微米)，优选约0.2～1密耳(5～25微米)。


图1是通过扫描电子显微镜(SEM)观察时本发明的第一种印刷版的横截面图。
图2是通过扫描电子显微镜(SEM)观察时本发明的第二种印刷版的横截面图。
图3是这个第二印刷版20的横截面示意图。
根据本发明，一种铝合金基材的二个试样用聚合物层和α-氧化铝颗粒涂敷。该基材是厚度约8.8密耳(224微米)的AA 5182-H19铝合金片材。这种铝基材采用挤压涂敷法以SelarPT8307 HMV聚对苯二甲酸乙二醇酯涂敷。涂层厚度是13.0密耳(330微米)。
该涂敷的片材再加热至450°F并且采用二种不同的方法涂敷α-氧化铝颗粒(平均尺寸1.2微米)涂层。刷涂到该聚合物外表面上的颗粒产生厚度约0.123密耳(3.12微米)的颗粒层。颗粒的配入量足以形成厚度约为聚合物层厚度的1％的一层颗粒层。
如图1所示，该印刷版10包括一种铝合金基材12、涂层厚度约为13.0密耳的聚合物层14和厚度约0.123密耳的α-氧化铝颗粒层16。通过在涂敷片材加热到450°F时将α-氧化铝颗粒压入聚合物外表面来制备第二试样。平的金属压板给这些颗粒施加约0.12 psi的压力。压入的颗粒层的厚度是0.507密耳(12.9微米)。颗粒的配入量足以形成厚度约为聚合物层厚度的4％的一层颗粒层。
采用本发明的方法制作的第二印刷版20示于图2中。这个第二印刷版20包括一铝合金基材22、涂层厚度约13.0密耳的聚合物层24和一层厚度约0.507密耳的α-氧化铝颗粒层26。
现在参看图3，聚合物层24包括一个含有较少固体颗粒28的内区24a和一个填充有α-氧化铝颗粒30的外区24b。这个外区24b在内区24a和聚合物层外表面31之间伸延。某些α-氧化铝颗粒30的一部分从外表面31向外伸出。在外表面31上的某些自由空间区域32没有暴露的颗粒。
带有刷涂上的颗粒层和带有压入的颗粒层的片材试样采用SEM/IBAS测量表面特性。SEM/IBAS分析法是一种用电子显微镜反映表面颗粒的技术，使用探测器和软件测量颗粒密度、颗粒尺寸和自由空间区域。自由空间区域是指未被颗粒覆盖的聚合物层外表面的部分。结果示于下表中。颗粒层涂敷颗粒的面积颗粒尺寸自由空间面积自由空间的方法 百分数 百分数 尺寸只用刷涂36.14 0.53 17.65 4.15用压板33.3 1.06 29.43 4.32前面所作的对本发明详细的描述参考了一个特别优选的实施例。在本领域的技术人员将会理解可以做出许多变化和改进而不脱离下列权利要求的精神和范围。
权利要求
1.一种制造适合作为印刷版使用的片材的方法，包括a)提供一种包含厚度约为5～20密耳的铝合金片材或钢片材的金属基材；b)用一种包含热塑性聚合物或弹性体聚合物的聚合物层涂敷所述金属基材，所述的聚合物层包括一个与所述金属基材相隔的外表面；c)将所述聚合物层保持在其熔点附近；d)在将所述聚合物层保持在其熔点附近的同时，用平均颗粒尺寸小于约30微米的许多矿物颗粒或金属颗粒涂敷所述聚合物层；e)将所述颗粒压入所述聚合物层中，从而使大多数的上述颗粒在所述外表面之下。
2.权利要求1的方法，其中所述基材包含AA 1000、3000或5000系列的铝合金。
3.权利要求1的方法，其中所述聚合物层包含选自聚酯、聚烯烃、丙烯酸树脂、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氯乙烯和它们的混合物的一种聚合物。
4.权利要求1的方法，其中步骤b)包括用包含聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种聚合物层挤压涂敷上述金属基材。
5.权利要求1的方法，其中所述聚合物层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯并且厚度是约8～30密耳。
6.权利要求1的方法，其中所述聚合物层包含熔点约450°F的聚对苯二甲酸乙二醇酯并且步骤c)包括将所述聚合物层保持在约440～460°F的温度。
7.权利要求1的方法，其中所述颗粒包含氧化铝、二氧化硅、氧化锌、氧化镁、铝或锌。
8.权利要求1的方法，其中所述颗粒包含氧化铝并且平均尺寸为约1～10微米。
9.权利要求1的方法，其中在步骤e)之后所述颗粒占所述聚合物层的约1～50wt％。
10.权利要求1的方法，进一步还包括f)冷却所述片材，从而将所述颗粒夹在所述聚合物层中。
11.权利要求1的方法，其中聚合物层比金属基材厚。
12.权利要求1的方法，其中所述颗粒是α-氧化铝颗粒。
13.权利要求1的方法，其中在聚合物层外表面上，所述颗粒比所述聚合物占据更大的表面积。
14.一种片材，适于作为具有改进的抗磨性的印刷版使用，所述片材采用权利要求1的方法制造。
全文摘要
通过将一种具有外表面的聚合物层涂敷到一种金属基材上,以平均颗粒尺寸小于约30微米的固体颗粒涂敷该聚合物层,并且将这些固体颗粒挤压从而使它们中的大多数在聚合物层的外表面之下,从而制造一种印刷版。固体颗粒优选平均尺寸约1～10微米的α－氧化铝颗粒。这种印刷版具有改进的抗磨性。
文档编号B32B15/08GK1184030SQ9712068
公开日1998年6月10日 申请日期1997年9月11日 优先权日1996年9月11日
发明者E·C·罗宾森, R·E·罗姆巴尔斯基, T·L·莱文杜斯基, J·A·斯基莱斯, M·L·夫尔, N·C·科托 申请人:美国铝公司