凹版印刷板、其制造方法以及其用途
【专利摘要】在此描述了一种用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷板（1；1*），该凹版印刷板包括一个雕刻过的聚合物层（10）并且其中该雕刻过的聚合物层的一个表面被一个或多个涂层（100；200，300）覆盖，该一个或多个涂层包括由一种耐磨材料制成的一个外涂层（100；300）。该外涂层（100；300）有利地是通过该耐磨材料的物理气相沉积（PVD）来形成。还描述了一种制造该凹版印刷板（1；1*）的方法。
【专利说明】凹版印刷板、其制造方法以及其用途
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷板和一种制造这类凹版印刷板的方法，该凹版印刷板可以被用于一个用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷机中。
[0002]发明背景
[0003]本领域中已知用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷板和其制造方法。
[0004]国际公开第W003/103962A1号披露了这类凹版印刷板和一种其制造方法，该公开通过引用以其全文结合在此。根据国际公开第W003/103962A1号的一个有利实施例，通过激光雕刻对包括一个激光可雕刻聚合物层(优选是一种含有被分散的碳黑材料的聚酰亚胺材料)的一个聚合物板进行雕刻以制造一个凹版印刷板的一个所谓前体板。然后典型地对这个前体板进行镀银并且通过在电镀槽中对雕刻过的前体板进行加工以便在该前体板的表面上沉积并且生长一层金属材料、典型地是镍来用其制造一个所谓(镍)底片板。然后将该底片板从该雕刻过的前体板上分离(该前体板在该过程中被破坏)。由此获得的底片板基本上是雕刻过的前体板的浮雕镜像并且被用于制造凹版印刷板，这些凹版印刷板最终是在印刷机上。这些凹版印刷板类似地通过在电镀槽中对底片板进行加工以便在底片板的表面上沉积和生长一层金属材料、又典型地是镍来制造，将底片板从由此获得的凹版印刷板上分离并且可以再次用于制造另外的凹版印刷板。在凹版印刷板可以被用于一个凹版印刷机上之前需要另外的加工步骤，这些加工步骤典型地包括:
[0005]-对前体板、底片板和/或凹版印刷板的表面进行抛光，
[0006]-在凹版印刷板的表面上沉积一层耐磨材料、典型地是铬(Cr)(该沉积典型地是通过在一个另外的电镀槽(例如一个铬槽)中对凹版印刷板进行加工来实现)，
[0007]-对凹版印刷板的背面进行校正，并且
[0008]-对凹版印刷板进行定型以便安装在一个凹版印刷机上。
[0009]出于证明目的和极有限量的生产的目的，可以将上文所论述的雕刻过的聚合物前体板直接用于一个凹版印刷机中。实际上，雕刻过的聚合物前体板与典型地被用于凹版印刷机中的擦版辊或擦版柱(关于用于一个凹版印刷机的一个擦版辊组合件的一个实例的描述，参见例如国际公开第W02007/116353A1号)之间的摩擦弓I起该擦版辊或擦版柱的表面的迅速损坏并且降低雕刻过的聚合物前体板的质量，从而快速导致极差的印刷质量。
[0010]总而言之，基于一个雕刻过的聚合物前体板来制造凹版印刷板需要在若干个电镀槽中进行加工，这个过程耗时，成本高，并且从环境观点来看，考虑到电镀槽使用环境不友好的化学试剂和/或产生应小心翼翼地处理的环境不友好的化学衍生物的事实，可能会产生潜在问题。
[0011]国际公开第W02009/138901A1号披露了一种用于制造证券纸的凹版印刷板的制造方法和系统，该公开通过引用以其全文结合在此。根据W02009/138901A1，借助于一个激光束对一个激光可雕刻金属印刷介质进行直接雕刻以制造凹版印刷板本身。通过这类方法，可以消除上文所论述的大部分电镀加工。[0012]然而，金属印刷板介质的直接激光雕刻仍然具有ー个缺点，即需要若干个雕刻道次以便将凹版印刷板充分雕刻到所希望的深度，这个过程是耗时的。此外，来自雕刻过程的熔融残余物可能会不利地影响雕刻质量并且由此影响印刷质量，这就必须要小心地中间清洗板表面以去除如国际公开第W02009/138901A1号中所论述的板材料的不希望有的残余物。总而言之，要实现合理可接受的雕刻时间，就会典型地导致雕刻分辨率降低。
[0013]因此，需要一种用于制造凹版印刷板的改良的解决方案。
【发明内容】
[0014]因此，本发明的一个总体目标在于改良已知的凹版印刷板和其制造方法。
[0015]具体来说，本发明的ー个目标在于提供一种实施上环境友好的同时从制造时间和成本的观点来看是更优化的解决方案。
[0016]这些目标是通过权利要求书中限定的解决方案来实现。
[0017]更确切地说，提供一种用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷板，该凹版印刷板包括一个雕刻过的聚合物层并且其中该雕刻过的聚合物层被ー个或多个涂层覆盖，该ー个或多个涂层包括由一种耐磨材料制成的ー个外涂层。根据本发明，该外涂层有利地是通过该耐磨材料的物理气相沉积(PVD)来形成。
[0018]该外涂层使得雕刻过的聚合物层的表面实质上变硬，从而使得有可能在长时间生产运作中在ー个凹版印刷机中直接使用基于聚合物的凹版印刷板。
[0019]优选地，聚合物层是ー个激光雕刻过的聚合物层，其可以有利地含有被分散于聚合物层中的激光吸收颗粒或添加剤，如碳黑材料。具体来说，这种聚合物层可以是ー种聚酰亚胺材料，如卡普顿(Kapton)材料。如卡普顿材料的聚酰亚胺材料非常适于PVDエ艺，因为卡普顿材料可以经受住通过PVD涂布技术涂覆涂层材料时所典型涉及的高加工温度。
[0020]根据本发明，外涂层有利地是通过耐磨材料的物理气相沉积(或PVD)来形成。本 申请人:所进行的测试已经证明，通过物理气相沉积所形成的外涂层提供了基于聚合物的凹版印刷板的ー个特别抗性涂层。
[0021]根据本发明的一个实施例，至少ー个中间涂层位于雕刻过的聚合物层的表面与外涂层之间。这个中间涂层优选是通过ー种涂层材料的物理气相沉积(或PVD)来形成。
[0022]外涂层的耐磨材料可以适当地选自下组涂层材料，该组包括铬(Cr)、氮化铬(CrN),碳氮化铬(CrCN )、钛(T i )、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(T i CN )、氮化钛铝(TiAlN)或氮化铝钛(AlTiN)、以及碳氮化钛铝(TiAlCN)。耐磨材料的关键功能在于确保适当和足够的耐磨性并且允许将凹版印刷板用于长时间生产运作。
[0023]中间涂层的涂层材料可以适当地选自下组涂层材料，该组包括镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)或其衍生物。
[0024]在本发明的上下文中，预期使用一个优选地具有在100到200微米范围内的厚度的聚合物层。这种聚合物层可以在ー个金属底板上形成，该金属底板向该聚合物层提供足够的支撑。
[0025]耐磨材料的外涂层的厚度有利地是5微米或更小，优选是I微米或更小。即便如此也可能存在更大的涂层厚度，但大约一或几微米的涂层厚度已经足以实现増加的基于聚合物的凹版印刷板的抗性。此外，所预期的是在印刷期间ー个相对薄的涂层会显示更好的特性，因为薄的涂层在应カ下将可能允许ー些弾性变形而不会导致涂层断裂。
[0026]还要求了一种制造上述凹版印刷板的方法，包括以下步骤:
[0027]-提供具有一个可雕刻聚合物层的ー个未雕刻过的板介质；
[0028]-对该聚合物层进行雕刻；并且
[0029]-用一个或多个涂层覆盖雕刻过的聚合物层的表面，该ー个或多个涂层包括由一种耐磨材料制成的ー个外涂层，其中该外涂层是通过该耐磨材料的物理气相沉积(PVD)来形成。
[0030]可雕刻聚合物层优选是如上文所论述的一个激光可雕刻聚合物层，通过激光雕刻对聚合物层进行雕刻。
[0031]还要求了上述凹版印刷板在ー个凹版印刷机中用于制造纸币和类似印刷证券的用途。
[0032]本发明的另外的有利实施例形成了附属权利要求书的主题并且在下文进行论述。
[0033]附图简要说明
[0034]本发明的其他特征和优点通过阅读对本发明的实施例的以下详细描述将更为清楚，这些实施例仅仅借助非限制性实例进行展示并且通过附图示出，在这些附图中:
[0035]图1是根据本发明的一个实施例的ー个凹版印刷板的一个示意性截面；和
[0036]图2是根据本发明的ー个第二实施例的ー个凹版印刷板的ー个示意性截面。
[0037]本发明的实施例的详细描述
[0038]下文将在通过对ー个激光可雕刻聚合物层进行激光雕刻来制造的ー个凹版印刷板的情形下描述本发明。虽然激光雕刻是一种对根据本发明的聚合物层进行雕刻的优选方式，但聚合物层可以被可替代地机械雕刻，例如借助于ー个旋转凿或类似雕刻工具。
[0039]图1展示了根据本发明的一个实施例的ー个凹版印刷板的ー个示意性截面。应理解，不同层的尺寸(尤其是厚度)和刻纹的大小不一定按比例绘制。
[0040]更确切来说，图1展示了ー个凹版印刷板，它总体上由參考数字I表示，其包括具有多个刻纹IOa的一个雕刻过的聚合物层10，该聚合物层10被支撑在ー个底板12上。这种底板12可以例如是ー个金属底板。
[0041]根据这个实施例的雕刻过的聚合物层10是ー个激光雕刻过的聚合物层，即聚合物层10由适于借助激光束来对聚合物层10进行雕刻的ー种材料制成。有利的是，聚合物层10含有被分散于聚合物层10中的激光吸收颗粒或添加剤，如碳黑材料。这些颗粒或添加剂确保激光能量的最佳吸收和加工过的聚合物材料的升华，并且由此确保最佳雕刻质量。在这个实施例的情形下，有待使用的一种特别适宜聚合物材料是ー种聚酰亚胺材料，如由杜邦(Du Pont de Nemours)公司出售的卡普顿材料。
[0042]激光可雕刻聚合物层10优选地根据国际公开第W003/103962A1号中所披露的方法来雕刻，该公开在前文中论述并且通过引用结合在此。然而，可以设想其他雕刻方法。
[0043]聚合物层10优选地展现出在100到200微米范围内的厚度，该厚度适于对大多数类型的凹版图案进行雕刻。
[0044]图1进ー步展示了雕刻过的聚合物层10的ー个表面被由一种耐磨材料制成的一个涂层100所覆盖，该涂层形成凹版印刷板I的外涂层。根据本发明的这个实施例，该外涂层100是通过耐磨材料的物理气相沉积(或PVD)而在该雕刻过的聚合物层10的该表面上直接形成。
[0045]外涂层100使得雕刻过的聚合物层10的表面实质上变硬，从而使得有可能在长时间生产运作中在一个凹版印刷机中直接使用基于聚合物的凹版印刷板。此外，本 申请人:所进行的测试已显示，例如由铬(Cr)制成的一个外涂层对由例如卡普顿制成的下层聚合物层10展现出极高粘附力，而不需要这些另外的涂布层。
[0046]与使用如国际公开第W003/103962A1号中所披露的雕刻过的聚合物前体板相比，这是一个实质优点，其中这些聚合物前体板仅旨在作为基质用于通过常规电镀槽加工来形成一个底片板(和所得凹版印刷板)。实际上，通过本发明，必要时可以完全消除如在本领域中典型地用于制造底片板和凹版印刷板的镍电镀槽。
[0047]在制造凹版印刷板的情形下，通过物理气相沉积(PVD)来形成外涂层100可以进一步允许完全消除所有电镀槽，从一个环境观点来看，这具有高度正面影响。
[0048]此外，保持聚合物层10作为用于形成凹版印刷板的所希望的刻纹的可雕刻介质是高度有利的，因为整个板可以在单一道次中、以高雕刻准确度、高分辨率以及在一段相对短的时间内进行雕刻。
[0049]一种适于外涂层100的涂层材料是铬(Cr)。然而，也可以使用除铬(Cr)以外的其他涂层材料，如氮化铬(CrN)、碳氮化铬(CrCN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、氮化钛铝(TiAlN)或氮化铝钛(AlTiN)、以及碳氮化钛铝(TiAlCN)。
[0050]本 申请人:所进行的测试已证明，通过例如铬(Cr)的物理气相沉积(PVD)而在一个由例如卡普顿材料制成的雕刻过的聚合物层的表面上形成的一个外涂层100会适当地与其粘附并且提供了雕刻过的聚合物层10的表面的一个特别抗性的涂层。
[0051]耐磨材料的外涂层100的厚度可以适宜地在5微米或更小的范围内。具体来说，本 申请人:所进行的测试已证明，大约I微米(或更小)的厚度已经足以提供实质上增加的基于聚合物的凹版印刷板I的抗性。
[0052]图2展示了根据本发明的另一实施例的一个凹版印刷板(由参考数字I*表示)的一个示意性截面。此外应理解，不同层的厚度和刻纹的大小不一定按比例绘制。
[0053]图2的凹版印刷板I*与图1的凹版印刷板I不同之处在于一个中间涂层200处于雕刻过的聚合物层10的表面与外涂层之间，在这个其他实施例中由参考数字300表示。
[0054]根据本发明的这个其他实施例，中间涂层200也是通过涂层材料的物理气相沉积(或PVD)而在雕刻过的聚合物层的表面上形成。
[0055]一种适于中间涂层200的涂层材料优选是选自下组涂层材料，该组包括镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)或其衍生物。中间涂层200的一个功能主要在于充当雕刻过的聚合物层10的表面与外涂层300之间的助粘剂。就所考虑的中间涂层200而言耐磨性不是多大的问题，因为这个中间涂层200不会暴露在凹版印刷板I*的表面上。
[0056]适于图2的实施例的中间涂层200和外涂层300的材料组合可以包括由一种涂层材料制成的一个外涂层300所覆盖的一个镍(Ni)、铬(Cr)或钛(Ti)的中间涂层200，该涂层材料选自如上文所论述的下组涂层材料，该组包括:铬(Cr)、氮化铬(CrN)、碳氮化铬(CrCN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、氮化钛铝(TiAlN)或氮化铝钛(AlTiN)、以及碳氮化钛铝(TiAlCN)。这些涂层材料已证明其在形成用于聚合物基凹版印刷板的特别抗性涂层、使得寿命周期甚至更长方面的价值。[0057]在图2的情形下，中间涂层200可以有利的是ー个钛(Ti)涂层，而外涂层300可以是ー个氮化钛(TiN)涂层或其衍生物，如碳氮化钛(TiCN)、氮化钛铝(TiAIN)、氮化铝钛(AlTiN)或碳氮化钛铝(TiAlCN)，两个涂层200，300适当地通过物理气相沉积(PVD)来形成。
[0058]从上文应理解，一种制造用于制造纸币和类似印刷证券的这种(这些)以上所论述的凹版印刷板的方法包括以下步骤:
[0059]-提供具有ー个可雕刻聚合物层10(优选是ー个如上文所论述的激光可雕刻聚合物层)的一个未雕刻过的板介质；
[0060]-对该聚合物层10(优选地通过激光雕刻)进行雕刻；并且
[0061]-用一个或多个涂层100，200，300覆盖雕刻过的聚合物层10的表面，该ー个或多个涂层包括由ー种耐磨涂层材料制成的ー个外涂层100，300，该外涂层100，300是通过该耐磨材料的物理气相沉积(PVD)来形成。
[0062]另外应理解，上文所论述的凹版印刷板可以直接被用于ー个用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷机中。
[0063]从本发明的实施例的上文论述中应理解和了解，将ー个或多个涂层(包括由ー种耐磨材料制成的ー个外涂层)直接沉积在雕刻过的聚合物板上允许完全消除在本领域中常规地被用于制造底片板和凹版印刷板的镍电镀槽。另外应理解，不再需要对凹版印刷板的背面进行校正。
[0064]此外，通过选择ー种物理气相沉积(PVD)エ艺来形成包括耐磨材料的外涂层的所述ー个或多个涂层，可以潜在地免除所有电镀槽，包括典型地被用于在常规镍板上形成铬层的铬电镀槽。
[0065]可以在不脱离如由附加权利要求书所限定的本发明的范围的情况下对本发明的上述实施例作出不同的修改和/或改良。
[0066]举例来说，虽然激光雕刻是ー种用于对聚合物层10进行雕刻的优选方法，但聚合物层10可以可替代地通过其他方式来进行雕刻，如借助于ー个旋转凿或类似机械雕刻エ具机械地进行雕刻。然而，应强调，就灵活性、准确度以及速度来说，聚合物层10的激光雕刻是特别有利的。
[0067]此外，虽然图1和2展示了在雕刻过的聚合物层10的表面上提供ー个、对应地两个涂层的实施例，但可以预期两个以上涂层而不脱离如由附加权利要求书所限定的本发明的范围。
[0068]在这种情形下，应理解，图2的实施例的中间涂层200可以是ー种功能主要在于使得雕刻过的聚合物层10的表面与耐磨材料的外涂层300之间的粘附カ达到最大的涂层材料，在这种情况下，中间涂层200的耐磨性就不再是问题，因为这种功能是通过外涂层300来保证的。
[0069]相比之下，在图1的情形下，单ー涂层100必须展现出对雕刻过的聚合物层10的表面的良好粘附カ和良好耐磨性，因为两种功能都通过同一个层来实现。
[0070]另外，虽然ー种聚酰亚胺材料和尤其是卡普顿材料已被描述为ー种合适的聚合物材料，但可以设想其他聚合物材料，只要它们可以适当地被雕刻(尤其是通过激光雕刻)并且经受住PVD涂布エ艺的典型高加工温度即可。然而，在本发明的上下文中，卡普顿材料是特别有利的，因为它展现出用于激光雕刻和PVD涂布两者的杰出性质。
[0071]在此所用的参考列表
[0072]I 凹版印刷板(第一实施例)
[0073]I*凹版印刷板(第二实施例)
[0074]10雕刻过的聚合物层(例如激光可雕刻聚合物层)
[0075]IOa聚合物层10中的刻纹
[0076]12雕刻过的聚合物层10的底板(例如金属底板)
[0077]100耐磨材料的外涂层
[0078]200中间涂层
[0079]300耐磨材料的外涂层
【权利要求】
1.用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷板(I;1*)，其特征在于它包括ー个雕刻过的聚合物层(10)并且在于该雕刻过的聚合物层(10)的ー个表面被一个或多个涂层(100 ;200，300)覆盖，该ー个或多个涂层包括由一种耐磨材料制成的ー个外涂层(100 ；300)，其中该外涂层(100 ；300)是通过该耐磨材料的物理气相沉积(PVD)来形成。
2.如权利要求1所定义的凹版印刷板(I;1*)，其中该聚合物层(10)是ー个激光雕刻过的聚合物层。
3.如权利要求2所定义的凹版印刷板(I;1*)，其中该聚合物层(10)含有分散于该聚合物层中的激光吸收颗粒或添加剤。
4.如权利要求3所定义的凹版印刷板(I;1*)，其中这些激光吸收颗粒或添加剂由碳黑材料制成。
5.如权利要求3或4所定义的凹版印刷板(I;1*)，其中该聚合物层(10)由一种聚酰亚胺材料制成。
6.如权利要求5所定义的凹版印刷板(I;1*)，其中该聚酰亚胺材料是卡普顿材料。
7.如以上权利要求中任何ー项所定义的凹版印刷板(1*)，其中至少ー个中间涂层(200)处于该雕刻过的聚合物层(10)的该表面与该外涂层(300)之间。
8.如权利要求7所定义的凹版印刷板(1*)，其中该中间涂层(200)是通过ー种涂层材料的物理气相沉积(PVD)来 形成。
9.如以上权利要求中任何ー项所定义的凹版印刷板(I;1*)，其中该外涂层(100 ；300)的该耐磨材料是选自下组涂层材料，该组包括:铬(Cr )、氮化铬(CrN)、碳氮化铬(CrCN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、氮化钛铝(TiAlN)或氮化铝钛(AlTiN)、以及碳氮化钛铝(TiAlCN)。
10.如权利要求7或8所定义的凹版印刷板(1*)，其中该中间涂层(200)的该涂层材料是选自下组涂层材料，该组包括镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)以及其衍生物。
11.如权利要求10所定义的凹版印刷板(1*)，其中该中间涂层(200)的涂层材料是钛(Ti)并且该外涂层(300)的耐磨材料是氮化钛(TiN)或其衍生物，如碳氮化钛(TiCN)、氮化钛铝(TiAIN)、氮化铝钛(AlTiN)或碳氮化钛铝(TiAlCN)。
12.如以上权利要求中任何ー项所定义的凹版印刷板(I;1*)，进ー步包括ー个支撑该聚合物层(10)的金属底板(12)。
13.如以上权利要求中任何ー项所定义的凹版印刷板(I;1*)，其中该聚合物层(10)具有在100到200微米范围内的厚度并且其中耐磨材料的该外涂层(100 ;300)具有5微米或更小、优选I微米或更小的厚度。
14.制造用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷板的方法，包括以下步骤: -提供具有ー个可雕刻聚合物层(10)的一个未雕刻过的板介质； -对该聚合物层(10)进行雕刻；并且 -用一个或多个涂层(100 ;200，300)覆盖该雕刻过的聚合物层(10)的表面，该ー个或多个涂层包括由一种耐磨材料制成的ー个外涂层(100 ;300)，其中该外涂层(100 ；300)是通过该耐磨材料的物理气相沉积(PVD)来形成。
15.如权利要求14所定义的方法，其中该可雕刻聚合物层(10)是ー个激光可雕刻聚合物层并且其中该聚合物层的雕刻是通过激光雕刻来实现。
16.如权利要求15所定义的方法，其中该聚合物层(10)含有分散于该聚合物层中的激光吸收颗粒或添加剂。
17.如权利要求16所定义的方法，其中这些激光吸收颗粒或添加剂由碳黑材料制成。
18.如权利要求16或17所定义的方法，其中该聚合物层(10)由一种聚酰亚胺材料制成。
19.如权利要求18所定义的方法，其中该聚酰亚胺材料是卡普顿材料。
20.如权利要求14到19中任何一项所定义的方法，其中该外涂层(100；300)的耐磨材料是选自下组涂层材料，该组包括:铬(Cr )、氮化铬(CrN)、碳氮化铬(CrCN)、钛(Ti )、氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)、氮化钛铝(TiAlN)或氮化铝钛(AlTiN)、以及碳氮化钛铝(TiAlCN)0
21.如权利要求14到20中任何一项所定义的方法，进一步包括在该雕刻过的聚合物层(10)的该表面与该外涂层(300)之间提供至少一个中间涂层(200)的步骤。
22.如权利要求21所定义的方法，其中该中间涂层(200)是通过一种涂层材料的物理气相沉积(PVD)来形成。
23.如权利要求21或22所定义的方法，其中该中间涂层(200)的涂层材料是选自下组涂层材料，该组包括镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)以及其衍生物。
24.如权利要求23所定义的方法，其中该中间涂层(200)的涂层材料是钛(Ti)并且该外涂层(300)的耐磨材料`是氮化钛(TiN)或其衍生物，如碳氮化钛(TiCN)、氮化钛铝(TiAIN)、氮化铝钛(AlTiN)或碳氮化钛铝(TiAlCN)。
25.如权利要求1到13中任何一项所定义的凹版印刷板(I;1*)在一个用于制造纸币和类似印刷证券的凹版印刷机中的用途。
【文档编号】B41C1/05GK103534094SQ201280023164
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年4月18日
【发明者】雅克·佩里尔 申请人:卡巴-诺塔赛斯有限公司