Фотополимерная печатная форма. Детальная инструкция по изготовлению печатей и штампов из фотополимера Фотополимерные печатные формы

Полимерные формы

Это значит, что какой-то полимер реагирует на свет. Есть 2 вида полимеров: либо они "сшиваются", т.е. полимеризуются или затвердевают под воздействием света, либо они наоборот – становятся растворимыми. Вот на этом построена вся технология производства печатных форм.

Сфера применения фотополимерных печатных форм – любая печатная продукция.

Плюсы применения:

– хорошая приводка (т.к. точность наложения краски, от которой зависит качество оттисков цветного изображения)

– возможно воспроизведение изображений линиатурой до 120 л/см (высокой линиатуры)

– простое изготовление печатных форм

– высокая тиражестойкость

– многократное использование

Недостатки:

– неустойчивы к некоторым составляющим печатных красок (печатные краски, если не соответствует требованиям, могут разъесть печатную форму)

Общие требования к флексографским печатным формам

1) Равномерность печатающей поверхности с хорошим красковосприятием и краскоотдачей

2) Малые отклонения в толщине пластины (равномерность толщины пластины)

3) Высокая тиражестойкость

Классификация Фотополимерных Печатных Форм (всего 2 разновидности)

1. Твердополимерные, т.н. ТПФМ (твердополимерные фотоматериалы)

2. Жидкополимерные формы – ЖФПМ

Твордополимерные формы бывают однослойными и многослойными

Твердость, поверхность, информационные свойства.

Строение твердополимерных печатных форм,

Однослойная состоит из 4 слоев:

– защитная пленка

– антиадгезионный слой (т.е. отрывается вместе с защитной пленкой, не позволяет ей сильно прилипать к?)

– слой фотополимера

– пленка-подложка

Многослойная :

– защитная пленка

– антиадгезионный слой

– слой фотополимера

– пленка-стабилизатор

– слой-подложка

– антиадгезионный слой

– защитная пленка

Фотополимер сильно взаимодействует с кислородом (теряет свои фоточувствительные свойства, твердеет на воздухе и т.п.), поэтому с двух сторон есть пленка.

Подложка – нужна для того, чтобы при изготовлении на нее выливали тонким слоем фотополимер, который затвердевает. Затем всё это дело еще нарезается на куски нужные нам.

Однослойная пластина. Этот фотополимер под воздействием УФ затвердевает пускай (происходит полимеризация). Если мы сверху положим фотоформу и всё это дело положим под ультрафиолет, то под прозрачными участками фотоформы грубо говоря разрушатся молекулярные связи, которые потом очень легко удаляются (вымыванием, выдуванием воздухом, щеточками механически – не важно). У нас остаются печатающие элементы, а пробельный элемент имеет такие свойства, что легко удаляется.

В состав фотополимеризующегося слоя входят мономеры (т.е. что такое "полимер" – грубо – очень длинная молекула), фотоинициаторы (вещество, которое является источником дальнейшей цепной реакции, т.е. вещество, когда получает дозу УФ запускает реакцию – само меняется и заставляет вокруг себя располагающиеся молекулы также изменяться), эластомерное связующее, стабилизаторы и добавки.

Сам полимер не светочувствителен (ему всё равно, каким на него светом светят), но фотоинициатору не всё равно, и когда на фотоинициатор светят ультрафиолетом, оно само меняется и заставляет рядом находящиеся молекулы полимера также изменятся (принцип домино – само упало и другие свалило).

Процесс производства: рулон с пленкой-подложкой разматывается, на него выливается полимер равномерным слоем, сверху защитная пленка, чтобы не было воздействия с кислородом. Дальше режется на нужный формат.

Фотополимеризующиеся материалы, из которых изготавливаются флексографские печатные формы, могут быть жидкими (системы Liquid) или твёрдыми (система Solid), причём твёрдая их форма используется чаще. Сырьём для фотополимеризующихся материалов служат эластомерное связующее вещество, ненасыщенные мономеры и УФфотоинициаторы. Они растворимы в воде или в органических растворителях. При засветке УФлучами происходит реакция полимеризации или "сшивание". Образованные путем этой реакции фотополимеры становятся нерастворимыми. При частичной засветке фотополимеры могут частично задубливаться, в то время как незасвеченные участки можно растворить, т.е. они сохраняют способность к вымыванию. Это свойство используется при изготовлении рельефных печатных форм.

Твёрдые фотополимеризующиеся пластины поставляются в готовом для экспонирования виде такими фирмами, как BASF (например, формные пластины Nyloflex) или DuPont (пластины Cyrel). Они бывают одно- и многослойными.

Рис. 3-7
Структура различных формных материалов, применяемых для изготовления печатных форм флексографской печати:
а однослойная формная пластина (BASF);
б многослойная формная пластина (BASF);
в формная пластина для технологии «Компьютер–печатная форма» (цифровая флексография, BASF);
Примечание. Твердость 75 ед. по шкале А существенно мягче, чем 75 ед. по шкале Д для печатных форм высокой печати (Рис. 3-4)

Однослойные пластины состоят из рельефного слоя (не "сшитого" фотополимера), покрытого защитной фольгой. Разделительный слой обеспечивает лёгкое отделение защитной фольги. Лавсановая основа на оборотной стороне пластины служит для ее стабилизации. На рис. 3-7,а представлено строение однослойной печатной формы.

При обработке однослойных формных материалов сначала равномерно засвечивается оборотная сторона без копировального оригинала. Засветка оборотной стороны обеспечивает равномерное по всей площади "сшивание" фотополимеризующегося слоя и ограничивает глубину вымывания. Кроме того, она повышает светочувствительность слоя, обеспечивает стабильную структуру боковых граней и возможность образования промежуточного рельефа в тонких структурах, например, на растровых площадях (рис. 3-8).

Основное экспонирование производится под вакуумом после отделения защитной пленки с лицевой стороны пластины и размещения на лицевой поверхности пластины негатива (копируемого оригинала). Рельеф образуется путём фотополимеризации. Продолжительность и интенсивность основной экспозиции влияют на образование точек, углов боковых граней и глубину рельефа в тонких структурах (например, растрированные участки на рис. 3-8).

Рис. 3-8
Влияние продолжительности экспонирования:
а образование основания растровых точек (например, для линейной структуры) при УФ-излучении;
б углы боковых граней и глубина пробельных элементов (растрированных элементов изображения), рельеф флексографской цифровой печатной формы, толщиной около 0,6–0,7мм с минимальной глубиной пробельных элементов 70 мкм

Рис. 3-9
Передача изображения при флексографской пе- чати:
а нарушение передачи, деформация печатной формы, однослойная печатная форма (рис. 3-7,а);
б правильная передача печатного изображения при использовании печатной формы со сжимаемой подложкой, многослойная печатная форма (рис. 3-7,б) (BASF)

После основного экспонирования производится вымывание. Посредством растворителя неполимеризированные (незасвеченные) участки печатной формы вымываются. При этом используется механическая обработка щеткой. После вымывания печатная форма должна быть основательно высушена для того, чтобы проникший в рельефный слой растворитель полностью испарился. Далее следует равномерная засветка пластины по всей площади без фотоформы, чтобы все области рельефа были полностью полимеризованы. Флексографская печатная форма в этом состоянии имеет клейкую верхнюю поверхность, к которой прилипают пыль и грязь. При засветке УФлучами (рис. 1.7-11,а) или при погружении в раствор брома клеящая способность теряется. Клише для флексографской печати полностью готово.

Однослойные печатные формы изготавливаются толщиной от 0,76 мм (например, для печати на пакетах, плёнках, тонком картоне) до 6,35 мм (например, для печати на гофрокартоне, мешках из бумаги или пластика). При работе на пластинах толщиной до 3,2 мм могут использоваться линиатуры до 60 лин/см. Возможный диапазон градаций составляет при этом от 2 до 95%. Более толстые печатные формы (от 4 до 5 мм) используются с линиатурами до 24 лин/см, они обеспечивают градационный диапазон от 3 до 90%.

Многослойные пластины, предназначенные для качественной растровой печати, имеют строение, показанное на рис. 3-7,б. Они комбинируют в своей структуре принцип относительно твёрдых тонкослойных пластин со сжимаемой основой. Подложка самаобразует сжимаемую основу для рельефного слоя и принимает на себя деформацию при печати. При этом сохраняется печатный рельеф (рис. 3-9). Стабилизирующий слой обеспечивает почти полное отсутствие продольной деформации вследствие изгиба плоской печатной формы при монтаже на формный цилиндр. Достигаемый эффект повышения качества печати имеет место в том случае, когда тонкие однослойные печатные формы со сжимаемым пористым слоем приклеиваются на формный цилиндр.

Рис. 3-10
Лазерная запись на формный цилиндр-гильзу (digiflex , BASF)

Структура формной пластины для системы "Компьютер - печатная форма" схематично представлена на рис. 3-7,в (например, цифровые флексографские формные пластины фирмы BASF). При удалении защитной фольги освобождается "чёрный" слой, на который, например, с помощью луча лазера (с длиной волны 1064 нм) можно осуществлять запись путем разрушения слоя (абляции). Лазерный луч разрушает чёрный абсорбирующий энергию слой. При этом на формной пластине осуществляется запись точка за точкой. Чёрный слой выполняет задачу копируемого оригинала (негатива). После завершения записи пластина засвечивается по всей ее площади (предварительная и основная экспозиции) и дальше обрабатывается так же, как однослойная формная пластина для получения рельефа (здесь нет никакого "лазерного гравирования", как пояснялось в случае изготовления резиновых клише).

Рис. 3-11
Красочный аппарат флексографской печати с подачей краски через систему валиков

Рис. 3-12
Красочный аппарат флексографской печати с подачей краски посредством камерного ракеля

Монтаж печатных форм. Плоские клише фиксируются на формном цилиндре двусторонней липкой лентой. Увеличение размеров печатающих элементов, обнаруживаемое в направлении печати, следует компенсировать на допечатной стадии методом продольного сжатия.

Технология получения бесконечной формы (гильзы). Принцип этой технологии состоит в том, что на тонкостенную металлическую оболочку - гильзу (Sleeve) - нанесен формный материал. Внутренний диаметр гильзы выбран таким образом, что при подаче сжатого воздуха гильза может быть надета на формный цилиндр.

После прекращения подачи сжатого воздуха гильза закрепляется на формном цилиндре. Вся поверхность этой гильзы перед ее насадкой на формный цилиндр покрывается формным материалом. Далее поверхность формного материала экспонируется лазерным лучом (рис. 3-10). При этом отсутствуют продольное растяжение и неравномерности, связанные с наклеиванием клише при стандартном монтаже.

Современные фотополимерные формы(ФПФ). Общая схема изготовления ФПФ

Применение фотополимерных печатных форм началось в 60-е годы. Существенным фактором развития флексографской печати стало внедрение фотополимерных печатных форм. Их применение началось в 60-е годы, когда фирма «Дюпон» представила на рынок первые пластины для высокой печати «Дайкрил». Однако во флексо их можно было использовать для изготовления оригинальных клише, с которых делали матрицы, а затем резиновые формы методом прессования и вулканизации. С тех пор многое изменилось.

Сегодня на мировом рынке флексографской печати наиболее известны следующие производители фотополимерных пластин и композиций: BASF, DUPONT, Oy Pasanen & Co и др. Благодаря использованию высокоэластичных форм, данным способом возможна печать на различных материалах при создании минимального давления в зоне печатного контакта (речь идет о давлении, которое создается печатным цилиндром). К числу таковых относятся бумага, картон, гофрокартон, различные синтетические пленки (полипропилен, полиэтилен, целлофан, полиэтилентерефталат лавсан и др.), металлизированная фольга, комбинированные материалы (самоклеящиеся бумага и пленка). Флексографский способ используется преимущественно в сфере производства упаковки, а также находит применение при изготовлении издательской продукции. Например, в США и Италии около 40% от общего числа всех газет запечатываются флексографским способом на специальных флексографских газетных агрегатах. Существует два типа формного материала для изготовления флексографских форм: резиновый и полимерный. Изначально формы изготавливались на основе резинового материала, и качество их было низким, что делало, в свою очередь, низким качество оттисков флексографской печати в целом. В 70-х годах нашего столетия впервые была представлена фотополимеризующаяся (фотополимерная) пластина в качестве формного материала для флексографского способа печати. И, естественно, фотополимерные пластины заняли лидирующее положение в качестве формного флексографского материала, особенно в Европе и в нашей стране.

Изготовление ФПФ.

При изготовлении фотополимерных форм флексографской печати выполняются следующие основные операции:

• 1) предварительное экспонирование оборотной стороны фотополимеризуемой флексографской формной пластины (аналоговой) в экспонирующей установке;
• 2) основное экспонирование монтажа фотоформы (негатива) и фотополимеризуемой пластины в экспонирующей установке;
• 3) обработка фотополимерной (флексографской) копии в сольвентном (вымывание) или термальном (сухая термообработка) процессоре;
• 4) сушка фотополимерной формы (сольвентно¬вымывной) в сушильном устройстве;
• 5) дополнительное экспонирование фотополимерной формы в экспонирующей установке;
• 6) дополнительная обработка (финишинг) фотополимерной формы для устранения липкости ее поверхности.

Фотополимерная печатная форма, форма высокой печати , печатающие элементы которой получают в результате действия света на полимерную композицию (т. н. фотополимерную композицию – ФПК). Эти композиции представляют собой твёрдые или жидкие (текучие) полимерные материалы, которые под действием интенсивного источника света становятся нерастворимыми в обычных для них растворителях, жидкие ФПК переходят в твёрдое состояние, а твёрдые дополнительно полимеризуются. В состав ФПК, кроме полимера (полиамид, полиакрилат, эфир целлюлозы, полиуретан и т.п.), входит в небольших количествах фотоинициатор (например, бензоин). Ф. п. ф. из твёрдых композиций впервые появились в конце 50-х гг. 20 в. в США, а спустя несколько лет в Японии стали применяться Ф. п. ф. из жидких композиций.

Для изготовления Ф. п. ф. из твёрдых ФПК используют тонкие алюминиевые или стальные листы с нанесённым на них слоем ФПК толщиной 0,4–0,5 мм. Процесс получения Ф. п. ф. состоит из экспонирования негатива, вымывания незаполимеризовавшегося слоя в пробельных участках и сушки готовой формы.

Для изготовления Ф. п. ф. из жидких ФПК в специальное устройство (например, кювета из прозрачного бесцветного стекла) помещают негатив, закрывают его прозрачной тонкой бесцветной плёнкой и заливают ФПК. После этого производят экспонирование с двух сторон, в результате чего со стороны негатива образуются заполимеризовавшиеся (твёрдые) печатающие элементы, а с противоположной стороны – подложка формы. Затем струей растворителя вымывают незаполимеризовавшуюся композицию с пробельных элементов и высушивают готовую форму.

Ф. п. ф. (часто называемые полноформатными гибкими формами) применяются для печатания журналов и книг, в том числе с цветными иллюстрациями. Они просты в изготовлении, имеют небольшую массу, высокую тиражеустойчивость (до 1 млн. оттисков), позволяют широко использовать фотонабор и не требуют больших затрат времени на подготовительные операции при печатании тиража.

Лит.: Синяков Н. И., Технология изготовления фотомеханических печатных форм, 2 изд., М., 1974.

Н. Н. Полянский.

Использование: в полиграфии для изготовления и обработки фотополимерных клише высокой печати, Сущность изобретения: готовую фотополимерную печатную форму облучают пучком электронов и/или у-квантов в интервале энергии 0,5-10 МэВ с плотностью потока частиц 10tT-1012 частиц/см2 с в течение 1-30 мин. 1 табл.

РЕСГ!У1 ЛИК (19) с

К (2 (2 (4 (7 ве (7 (7 ве (5

Ф м ск ра ш ф м то ст г топ вк ю б ю и е ст ю в е

УДАРСтВЕН1-!ОЕ IlAI F. I I I IOE домство сссР

СПАТЕНТ СССР)) 5018354/12

) 30.08.93. Бюл. ¹ 32

) А.П.Игнатьев, В.А.Сенюков и М.Э.Берг

) Товарищество с ограниченной ответстностью "Фирма Триам"

6234. кл. В 41 N 1/00, 1983.

Изобретение относится к технологии отовления и обработки фотополимерных атных форм на основе твердого фотопоеризующегося материала, в частности тополимерных клише высокой печати, и жет быть использовано в полиграфичей промышленности.

Цель изобретения — расширение темпеурного диапазона использования и улучние эксплуатационных характеристик тополимерной печатной формы путем изнения физико-механических свойств фоолимера, Требуемый технический результат доается тем, что в способе обработки фоолимерной печатной формы, чающем ее облучение, согласно изотению, готовую печатную форму облучапучком электронов и/или у -квантов в рвале энергии 0,5 — 10 МэВ с плотнопотока частиц 10 -10 частиц/(см,с) чение 1 — 30 мин.

Сущность предлагаемого способа сот в том, что готовую полимерную форму вергают воздействию ионизирующего (sI>c В 41 N 1/00, В 41 С 1/10, G 03 F 7/26 (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ФОТОПОЛИМЕРНОЙ ПЕЧАТНОЙ ФОРМЫ (57) Использование: в полиграфии для изготовления и обработки фотополимерных клише высокой печати, Сущность изобретения: готовую фотополимерную печатную форму облучают пучком электронов и/или у-квантов в интервале энергии 0,5 — 10 МзВ с плотностью потока частиц 10 -10 частиц/см. с в тт 12 2 течение 1 — 30 мин. 1 табл. излучения, при этом продукты ионизации и возбуждения молекул полимерных соединений распределяются по объему облучаемых печатных форм в соответствии с распределением поглощенных доз. Таким образом, подбирая соответствующее распределение и мощность дозы в облучаемом образце, можно получить новые желательные свойства фотополимерного соединения, которые не возникают без проведения радиационно-химического™ процесса. Облучение готовой полимерной формы пучком электронов и/или у -квантов позволяет расширить температурный диапазон использования фотополимерных клише до 200 С, увеличить предел упругости и модуль Юнга, повысить гигроскопичность фотополимерных печатных форм, что, в конечном итоге, улучшает. эксплуатационные характеристики фотополимерных клише высокой печати и позволяет использовать их при повышенной температуре, Предлагаемый способ обработки фотополимерной печатной формы реализован при проведении испытаний на образцах из

1838158 известных фотополимеров типа "Целлофот" и "Флексофот" следующим образом.

Пример 1. Образец печатной формы из фотополимера типа "Целлофот облучают. пучком электронов с энергией 8 МэВ в тече4 р ние 15 мин с током пучка электронов, равным

19 мкА, Измерение физико-механических параметров проводят при температуре 20 С, Пример 2. Образец печатной формы иэ фотополимера типа "Флексофот" облучают пучком электронов с энергией 10 МэВ с током пучка электронов, равным 10 мкА, в течение 25 мин. Измерение физико-механических параметров проводят при температуре 20 С, 15

Пример 3. Аналогично примеру 1.

Измерение физико-механических параметров проводят при температуре 140 С.

Режимы способа выбирались, исходя из следующих соображений: при энергии элек- 20 тронов ниже 0.5 МэВ (Ee 10 МэВ, идут фотоядерные реакции у-и, происходит активация обору- 25 дования, возникает радиационная опасность, При плотности потока электронов

Р 10 электро12 нов/см.с значительная величина поглощенной энергии приводит к радиационному разогреву и-разрушению фотополимерного клише.

При исследовании изменений физикомеханических свойств фотополимеров on- "О ределялись следующие характеристи«и, модуль упругости (модуль Юнга), предел упругости, гигроскопичность.

Данные исследований физико-механических свойств фотополимеров приведены в 45 таблице.

Из таблицы Bèäno, что для фотополимера типа "Целлофот" после облучения по сравнению с исходным образцом модуль упругости возрастает на 30-40, а предел упругости — в 4 раза. Для фотополимера типа

"Флексофот" после облучения по сравнению с исходным образцом модуль Юнга возрастает в 4,8 раза, предел упругости в 44 раза, а гигроскопичность на 50, что существенно влияет на качество оттисков. Фотополимер типа "Флексофот" после облучения становится гидрофильным, что дает возможность использовать для получения оттисков различные штемпельные краски вплоть до обыкновенных чернил без снижения качества оттисков, Испытания образца фотополимера типа

"Целлофот" при повышенной, температуре (до 150 С) показали, что модуль Юнга возрастает в 1,8 раза, предел упругости — в 3,6 раза и,если при повышенной температуре тиражестойкость необлученного целлофота равна О, то после облучения количество оттисков составляет 10 000 экз. Увеличение термостойкости фотополимера типа "Целлофот" под действием ионизирующего излучения позволит отказаться от использования металла при создании печатных форм, работающих в условиях повышенной температуры, Печатные формы, изготовленные из фотополимера типа "Целлофот" и облученные пучком электронов и/или у-квантов, согласно предлагаемому способу, работоспособны при температуре порядка

200 С и могут быть использованы в тираже более 10 000 раз без разрушения печатной формы.