具有改進的抗磨性的印刷版的製作方法

2023-06-15 11:50:11 1

專利名稱：具有改進的抗磨性的印刷版的製作方法
技術領域：
本發明涉及適合曲面印刷或平版印刷使用的印刷版。本發明的印刷版包括一塗敷了聚合物層的金屬基材，和在該聚合物層上用於提高抗磨性的礦物或金屬顆粒塗層。
現有技術的曲面印刷的印刷版一般用厚度約0.007～0.060英寸的熱塑性聚合物或彈性體聚合物製造。雖然這些現有技術中的印刷版使用能滿足要求，但在目前的技術中有兩個缺點。聚合物是軟材料，使用時會磨損。因此這些印刷版的壽命(以每版的印數測量)取決於在這些印刷版中聚合物的抗磨性。其次，在將印刷版卷到圓筒形印刷輥上和固定在該輥上用於印刷的過程中有損傷聚合物曲面印刷印刷版的傾向。
本發明的一個主要目的是提供一種適用於曲面印刷並且具有改進的抗表面磨損性的印刷版。
本發明的一個相關目的是提供一種曲面印刷版，當該印刷版卷在圓筒形印刷輥上並固定在該印刷輥上用於印刷時，具有改進的抗損傷性。
本發明另一個目的是提供一種適用於曲面印刷或適用於平版印刷的印刷版。
對於本領域的技術人員來說，本發明的其它目的和優點從下文的詳細描述中會變得更清楚。
根據本發明，提供了一種方法，用於製造適於作為印刷版使用的片材。這種片材主要是在曲面印刷中使用。這種片材包括一種金屬基材、一層塗敷在該基材上的聚合物層和一層壓入該聚合物層中的礦物或金屬顆粒層，從而大多數顆粒在聚合物層的外表面之下。某些顆粒的一部分伸出該外表面。在聚合物層的外表面上，顆粒比聚合物佔據更大的表面積。
這種金屬基材可以是鋁或鋼，優選的是一種AA 1000、3000或5000系列的鋁合金。特別優選含有約0.5～10wt％鎂的AA 5000系列鋁合金。
這種金屬基材的厚度應是大約5～20密耳，優選約6～12密耳。在一個優選的實施例中所使用的一種AA 5182-H19鋁合金基材的厚度是約8.8密耳。
這種聚合物層可以含有一種彈性體聚合物或熱塑性聚合物。一些合適的熱塑性聚合物包括聚氯乙烯和聚烯烴類，聚碳酸酯、聚醯胺和聚酯，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。一些合適的彈性體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。
優選的PET樹脂是一種高熔融粘度(HMV)樹脂，這種類型的樹脂一直用於塗敷可以在烘箱中加熱的金屬盤和食品包裝箔。由E.I.Du Pont deNemours Company出售的SelarPT8307 HMV共聚物樹脂是合適的PET樹脂的一個例子。該共聚物可以單獨使用或與其它熱塑性聚酯混合使用。例如，由Hoechst-Celanese出售的T89 PET與SelarPT8307 HMV共聚物的混合物可以提供令人滿意的性能。
這種聚合物層可以採用任何以下幾種塗敷方法塗敷到金屬基材上，這些方法包括噴塗、輥塗、浸塗、電泳塗裝、粉末塗裝、層合和擠壓塗裝。在一個特別優選的實施例中，將PET擠壓塗敷到鋁合金基材的一個面上，塗層厚度是約13.0密耳(330微米)。PET樹脂可以擠壓塗敷到基材的兩個面上，在每一面上其厚度應該至少是6密耳(150微米)。當這種片材用於曲面印刷時，優選只在一面上塗敷厚度約8～30密耳(200～760微米)的PET塗層。
該聚合物層優選配入白色顏料顆粒用以提高其不透明度。一些優選的顏料包括二氧化鈦、氧化鋁、碳酸鈣、滑石和它們的混合物。這種顏料的平均顆粒尺寸應該是大約10微米或更小，優選大約1微米或更小。這種顏料的配入量應該是大約1～20wt％，優選大約2～10wt％。優選的PET聚合物層含有約5.4wt％平均顆粒尺寸大約為0.2～0.3微米的二氧化鈦顆粒。
這種加入了顏料的聚合物層優選通過如下步驟擠壓塗敷到鋁合金片材的一個面上，即加熱這種片材，當片材處於至少約400°F(204℃)時將加入了顏料的PET擠壓到一個面上，將這種塗敷過的片材至少加熱到PET的玻璃化轉變溫度，然後冷卻該塗敷過的片材。擠出模頭位於距離片材大約10～200mm處。片材移動比從擠出模頭流出的擠出物快大約10～20倍，從而使得擠出物的厚度通過金屬片材的拉動而減少。熔融聚合物幾乎從模頭一出來就立刻衝到該金屬片材表面上，從而使得聚合物在其被塗敷之前沒有機會冷卻。這樣確保在該片材表面上塗層均勻。
在Smith等人的美國專利5 407 702中披露了特別優選的擠壓塗敷方法的其它詳細情況。在這裡引用Smith等人專利公開的內容並不與本發明相牴觸。
該聚合物層被再加熱到接近其熔融溫度以便於和顆粒相接觸。當該聚合物層是熔點為大約450°F(232℃)的PET時，被塗敷的片材優選加熱到大約435～465°F，更優選加熱到大約440～460°F。優選在塗敷顆粒塗層之前將該聚合物層加熱到其熔點的大約10°F(6℃)範圍內。
塗敷到聚合物層上的礦物或金屬顆粒可以是氧化鋁、二氧化矽、氧化鎂、二氧化鈦、氧化鋅、鋁或鋅。這些顆粒的平均顆粒尺寸小於約30微米，優選約0.5～20微米，更優選約1～10微米。優選的顆粒是氧化鋁、二氧化矽和二氧化鈦顆粒。最優選的顆粒是平均尺寸為約1.2微米的α-氧化鋁顆粒。
當聚合物層接近其熔融溫度時將這些顆粒塗敷到與金屬基材相隔的聚合物層外表面上。然後擠壓這些顆粒使它們中的大多數在聚合物層外表面之下。在一個特別優選的實施例中，用一個平金屬板以約0.12psi的壓力對這些顆粒充分施加壓力。在這些顆粒被擠壓之後，將片材冷卻從而使這些顆粒被夾在聚合物層中，其中某些顆粒的一部分伸出外表面。
這些顆粒佔該產品的約1～50wt％(以聚合物和顆粒的總重量計)。更優選的是這些顆粒佔總重量的約2～30wt％。當這些顆粒被擠壓之後，顆粒層的厚度可以是大約0.1～10密耳(2.5～254微米)，優選約0.2～1密耳(5～25微米)。


圖1是通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察時本發明的第一種印刷版的橫截面圖。
圖2是通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察時本發明的第二種印刷版的橫截面圖。
圖3是這個第二印刷版20的橫截面示意圖。
根據本發明，一種鋁合金基材的二個試樣用聚合物層和α-氧化鋁顆粒塗敷。該基材是厚度約8.8密耳(224微米)的AA 5182-H19鋁合金片材。這種鋁基材採用擠壓塗敷法以SelarPT8307 HMV聚對苯二甲酸乙二醇酯塗敷。塗層厚度是13.0密耳(330微米)。
該塗敷的片材再加熱至450°F並且採用二種不同的方法塗敷α-氧化鋁顆粒(平均尺寸1.2微米)塗層。刷塗到該聚合物外表面上的顆粒產生厚度約0.123密耳(3.12微米)的顆粒層。顆粒的配入量足以形成厚度約為聚合物層厚度的1％的一層顆粒層。
如圖1所示，該印刷版10包括一種鋁合金基材12、塗層厚度約為13.0密耳的聚合物層14和厚度約0.123密耳的α-氧化鋁顆粒層16。通過在塗敷片材加熱到450°F時將α-氧化鋁顆粒壓入聚合物外表面來製備第二試樣。平的金屬壓板給這些顆粒施加約0.12 psi的壓力。壓入的顆粒層的厚度是0.507密耳(12.9微米)。顆粒的配入量足以形成厚度約為聚合物層厚度的4％的一層顆粒層。
採用本發明的方法製作的第二印刷版20示於圖2中。這個第二印刷版20包括一鋁合金基材22、塗層厚度約13.0密耳的聚合物層24和一層厚度約0.507密耳的α-氧化鋁顆粒層26。
現在參看圖3，聚合物層24包括一個含有較少固體顆粒28的內區24a和一個填充有α-氧化鋁顆粒30的外區24b。這個外區24b在內區24a和聚合物層外表面31之間伸延。某些α-氧化鋁顆粒30的一部分從外表面31向外伸出。在外表面31上的某些自由空間區域32沒有暴露的顆粒。
帶有刷塗上的顆粒層和帶有壓入的顆粒層的片材試樣採用SEM/IBAS測量表面特性。SEM/IBAS分析法是一種用電子顯微鏡反映表面顆粒的技術，使用探測器和軟體測量顆粒密度、顆粒尺寸和自由空間區域。自由空間區域是指未被顆粒覆蓋的聚合物層外表面的部分。結果示於下表中。顆粒層塗敷顆粒的面積顆粒尺寸自由空間面積自由空間的方法 百分數 百分數 尺寸只用刷塗36.14 0.53 17.65 4.15用壓板33.3 1.06 29.43 4.32前面所作的對本發明詳細的描述參考了一個特別優選的實施例。在本領域的技術人員將會理解可以做出許多變化和改進而不脫離下列權利要求的精神和範圍。
權利要求
1.一種製造適合作為印刷版使用的片材的方法，包括a)提供一種包含厚度約為5～20密耳的鋁合金片材或鋼片材的金屬基材；b)用一種包含熱塑性聚合物或彈性體聚合物的聚合物層塗敷所述金屬基材，所述的聚合物層包括一個與所述金屬基材相隔的外表面；c)將所述聚合物層保持在其熔點附近；d)在將所述聚合物層保持在其熔點附近的同時，用平均顆粒尺寸小於約30微米的許多礦物顆粒或金屬顆粒塗敷所述聚合物層；e)將所述顆粒壓入所述聚合物層中，從而使大多數的上述顆粒在所述外表面之下。
2.權利要求1的方法，其中所述基材包含AA 1000、3000或5000系列的鋁合金。
3.權利要求1的方法，其中所述聚合物層包含選自聚酯、聚烯烴、丙烯酸樹脂、聚醯胺、聚碳酸酯、聚氯乙烯和它們的混合物的一種聚合物。
4.權利要求1的方法，其中步驟b)包括用包含聚對苯二甲酸乙二醇酯的一種聚合物層擠壓塗敷上述金屬基材。
5.權利要求1的方法，其中所述聚合物層包含聚對苯二甲酸乙二醇酯並且厚度是約8～30密耳。
6.權利要求1的方法，其中所述聚合物層包含熔點約450°F的聚對苯二甲酸乙二醇酯並且步驟c)包括將所述聚合物層保持在約440～460°F的溫度。
7.權利要求1的方法，其中所述顆粒包含氧化鋁、二氧化矽、氧化鋅、氧化鎂、鋁或鋅。
8.權利要求1的方法，其中所述顆粒包含氧化鋁並且平均尺寸為約1～10微米。
9.權利要求1的方法，其中在步驟e)之後所述顆粒佔所述聚合物層的約1～50wt％。
10.權利要求1的方法，進一步還包括f)冷卻所述片材，從而將所述顆粒夾在所述聚合物層中。
11.權利要求1的方法，其中聚合物層比金屬基材厚。
12.權利要求1的方法，其中所述顆粒是α-氧化鋁顆粒。
13.權利要求1的方法，其中在聚合物層外表面上，所述顆粒比所述聚合物佔據更大的表面積。
14.一種片材，適於作為具有改進的抗磨性的印刷版使用，所述片材採用權利要求1的方法製造。
全文摘要
通過將一種具有外表面的聚合物層塗敷到一種金屬基材上,以平均顆粒尺寸小於約30微米的固體顆粒塗敷該聚合物層,並且將這些固體顆粒擠壓從而使它們中的大多數在聚合物層的外表面之下,從而製造一種印刷版。固體顆粒優選平均尺寸約1～10微米的α－氧化鋁顆粒。這種印刷版具有改進的抗磨性。
文檔編號B32B15/08GK1184030SQ9712068
公開日1998年6月10日 申請日期1997年9月11日 優先權日1996年9月11日
發明者E·C·羅賓森, R·E·羅姆巴爾斯基, T·L·萊文杜斯基, J·A·斯基萊斯, M·L·夫爾, N·C·科託 申請人:美國鋁公司