一種印刷版版材及其製備方法
2023-05-27 01:51:06
一種印刷版版材及其製備方法
【專利摘要】本發明所述的一種印刷版版材，包括層疊設置的親油層和親水層，親油層為銅層，親水層是表面粗糙度為0.5～0.8μm的鉻層，使得鉻層與蒸餾水的靜接觸角為2-8度，賦予鉻層超親水性能，有效增強使用版材的印刷版非圖文區域的鎖水能力，使得噴射到親油層表面的油墨不會向四周溢出，從而起到節省無效油墨消耗的作用，並保證了印刷質量。本發明所述的一種印刷版版材的製備方法，從源頭上消除了電鍍鉻製版過程中的主要汙染源，不但減少了環境汙染，而且保障了工作人員的職業安全和健康，具有積極的社會效益；親水層成膜速度快、自動化程度高，有效降低了生產中的勞動力成本；製版過程不產生環境汙染物，節省了汙染物處理的費用，具有顯著的經濟效益。
【專利說明】一種印刷版版材及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及印刷版版材製造【技術領域】，具體涉及一種印刷版版材及其製備方法。【背景技術】
[0002]印刷機的印刷版是指傳遞油墨至承印物上的用於印刷圖文的載體，通常將其分為凸版、凹版、平版以及孔版四類。其中平版是指印刷版上的圖文部分和非圖文部分基本在同一平面上，圖文部分由親油材料製造、非圖文部分由親水材料製造；印刷時，根據油水不相溶的原理，先由印刷機的供水裝置向平版的非圖文部分供水，然後由印刷機的供墨裝置向平版供墨，由於平版的非圖文部分不受水的保護，因此，油墨只能被供到平版的圖文部分，之後平版先將圖文部分的油墨轉移到設置在平版滾筒的壓印滾筒間的橡皮滾筒上的橡皮布上，再轉印到承印物表面。
[0003]平版版材通常分為金屬版材、非金屬版材和包括CTP版材、無水膠印PS版材等的新型版材。其中，金屬版材中的多層金屬版是由兩層或三層金屬層疊組合而成的平版，通常以鋼或鋁皮作版基，以銅層為親油層、鉻層為親水層。多層金屬版耐印力高、可達百萬印以上，在鈔券印製等大印量需求領域有著廣泛的應用。
[0004]電鍍工藝技術成熟、成本低，現有多層金屬版中親水層通常由電鍍工藝製備，多層金屬版的製作工藝為:步驟一、對第一銅層進行單面磨版處理，使其表面形成砂目結構；步驟二、在第一銅層的磨版面上電鍍一層第二銅層；步驟三、在第二銅層上電鍍一層鉻層。
[0005]然而，電鍍鉻卻存在著較大的環境汙染處理問題。由於重金屬鉻會在人體中富集，在鍍鉻環境中工作的人員，長期接觸鍍鉻液、鉻酸霧等有害物質後，易發生「鉻中毒」以及腎功能損傷等健康問題，而截至目前為止，這種狀況並沒有有效的解決措施。
[0006]另外，由於電鍍工藝本身限制，現有多層金屬版中電鍍鉻層的蒸餾水靜接觸角僅能達到20°左右，因此，所述電鍍鉻層只能算是親水層，儘管可以在一定程度上起到節省油墨的作用，但是鉻層的親水性還有很大的提升空間。
[0007]磁控濺射技術是物理氣相沉積技術的一種，從二十世紀七十年代初期開始發展，現已廣泛應用到光學、材料、半導體、電子等領域。磁控濺射可實現高速大面積沉積均勻膜層，可大規模連續生產，不會產生汙染環境的廢水、廢氣和廢渣，符合國家的環保政策。因此，從環保的角度看，採用磁控濺射鍍鉻技術取代傳統的電鍍鉻工藝是一條重要的工藝改革途徑。
【發明內容】
[0008]本發明在解決傳統製版工藝中電鍍鉻存在環境汙染問題的基礎上，所要進一步解決的技術問題是電鍍鉻層親水性不夠高的問題。進而提供一種通過磁控濺射工藝製備超親水鉻層的方法以及該方法製備的一種印刷版版材，賦予其表面具有2-8°的蒸餾水靜接觸角，從而賦予其超親水的特性。
[0009]為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下:[0010]一種印刷版版材，包括層疊設置的親油層和親水層，所述親油層為銅層，所述親水層是表面粗糙度為0.5?0.8 μ m的鉻層。
[0011]所述鉻層的厚度為3.0?5.0 μ m。
[0012]所述銅層為冷軋壓延黃銅層或冷軋壓延紫銅層。
[0013]所述銅層的厚度為0.4?0.5mm。
[0014]一種所述印刷版版材的製備方法，包括如下步驟:
[0015]S1、對銅層表面進行粗糙處理，使得所述銅層表面的粗糙度為0.4?0.7 μ m，然後進行超聲清洗並乾燥；
[0016]S2、將所述銅層安裝在磁控濺射設備中的冷卻輥筒上，利用脈衝偏壓對所述銅層粗糙處理後的表面進行表面活化；
[0017]S3、在所述銅層活化表面濺射沉積鉻層。
[0018]步驟S2中所述的脈衝偏壓為200?800V，佔空比設置為25?75%，表面活化時間為10?30分鐘，工作壓強為4?6Pa ;所述的冷卻輥筒自轉的電機控制頻率為10?30Hz。
[0019]步驟S3中所述濺射沉積步驟所用靶材為鉻靶，所述鉻靶為柱狀孿生靶，數量為2?5對，均平行設置，且均勻分布在冷卻輥筒周圍。
[0020]步驟S3中所述濺射沉積步驟的功率為20?60kW，時間為1.0?4.5小時，基底溫度為20?80°C，工作壓強為0.4?0.6Pa。
[0021]步驟SI中所述粗糙處理的工藝為球磨工藝。
[0022]步驟SI中所述超聲清洗的超聲頻率為20?120kHz，超聲功率為600?3600W，清洗時間為5?20分鐘，所用清洗液為濃度為0.5?1.5wt%的NaOH水溶液。
[0023]步驟SI中所述的乾燥步驟為將超聲清洗完畢的所述銅層置於烘版機內，60?80°C的條件下乾燥8?15分鐘。
[0024]本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:
[0025]1、本發明所述的一種印刷版版材，包括層疊設置的親油層和親水層，親油層為銅層，親水層是表面粗糙度為0.5?0.8 μ m的鉻層，使得鉻層與蒸餾水的靜接觸角為2-8度，賦予鉻層超親水性能，有效增強使用所述版材的印刷版非圖文區域的鎖水能力，使得噴射到親油層表面的油墨不會向四周溢出，從而起到節省無效油墨消耗的作用，並保證了印刷質量。
[0026]2、本發明所述的一種印刷版版材，設置在銅層上的鉻層具有較大的硬度，使得本發明所述的印刷版版材具有較好的耐磨性，耐印力可以達到200萬印以上。
[0027]3、本發明所述的一種印刷版版材的製備方法，採用磁控濺射工藝在表面粗糙度為
0.4?0.7 μ m的銅層上進行超親水鉻層的製備，通過銅層表面的粗糙度與磁控濺射工藝相結合，賦予鉻層合適的粗糙度和厚度，在鉻層表面形成具有一定微觀結構的溝壑與凸起，增大鉻層的鎖水能力，使其具有超親水性能；不但從源頭上消除了電鍍鉻製版過程中的主要汙染源——含鉻廢水和含鉻酸霧，減少了環境汙染，從而保障了工作人員的職業安全和健康，具有積極的社會效益；而且，賦予鉻層超親水性能，大幅改善現有技術中鉻層的親水性能，有效減少印製過程中油墨的用量，提高了經濟效益。
[0028]4、本發明所述的一種印刷版版材的製備方法，採用磁控濺射的方法製備，設置有2?5對孿生鉻靶，均平行設置，且均勻分布在冷卻輥筒周圍，既保證了鍍層的均勻性，又有效控制鍍層濺射速率，保證鍍層質量。
[0029]5、本發明所述的一種印刷版版材的製備方法，與傳統電鍍鉻製版工藝相比，製備鉻層之前無需再電鍍銅層，有效簡化了製備工藝，降低了生產成本；而且磁控濺射工藝成膜速度快、自動化程度高，能有效降低生產中的勞動力成本；另外，本發明所述的一種印刷版版材的製備方法不產生汙染環境的廢水、廢氣和廢渣，節省了「三廢」處理的費用，具有顯著的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中
[0031]圖1是本發明所述一種印刷版版材的結構剖視圖；
[0032]圖2是實施例1中所製備的一種印刷版版材中所述鉻層與水接觸角的狀態圖；
[0033]圖3是實施例1中所製備的一種印刷版版材中所述鉻層表面形貌圖(放大倍數為2136 倍)；
[0034]圖4是實施例2中所製備的一種印刷版版材中所述鉻層與水接觸角的狀態圖；
[0035]圖5是實施例2中所製備的一種印刷版版材中所述鉻層表面形貌圖(放大倍數為2136 倍)；
[0036]圖6是對比例I中所製備的一種印刷版版材中所述鉻層與水接觸角的狀態圖；
[0037]圖7是對比例I中所製備的一種印刷版版材中所述鉻層表面形貌圖(放大倍數為2136 倍)；
[0038]圖8是對比例2中所製備的一種印刷版版材中所述鉻層與水接觸角的狀態圖；
[0039]圖9是對比例2中所製備的一種印刷版版材中所述鉻層表面形貌圖(放大倍數為2136 倍)。
[0040]圖1中附圖標記表示為:1-銅層、2-鉻層。
【具體實施方式】
[0041]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步地詳細描述。
[0042]實施例1
[0043]本實施例提供一種印刷版版材及其製備方法，如圖1所示，所述印刷版版材包括層疊設置的親油層和親水層，所述親油層為銅層I和所述親水層為表面粗糙度為0.8 μ m的鉻層2，所述鉻層2的厚度為3.0 μ m。
[0044]本實施例中所述銅層I為冷軋壓延黃銅層，厚度為0.5mm ;作為本發明的其他實施例，所述銅層I還可以為冷軋壓延紫銅層，厚度為0.4?0.5_，均可以實現本發明的目的，屬於本發明的保護範圍。
[0045]具體製備方法，包括如下步驟:
[0046]S1、採用球磨工藝對銅層I的表面進行粗糙處理，具體為:將球磨機的轉速調整為120轉每分鐘，球磨粗磨細磨分別選擇320目和400目的金剛砂，粗磨與細磨工藝時間分別為30和45分鐘，使得所述銅層表面的粗糙度為0.7 μ m ;再將處理後的銅層I放置在濃度為lwt%的NaOH水溶液中超聲清洗10分鐘，超聲頻率為100kHz，超聲功率為2000W，再用去離子水清洗；將清洗完畢的銅層I放置在烘版機中，70°C乾燥10分鐘。
[0047]S2、將步驟SI中清洗、乾燥後的所述銅層I安裝在磁控濺射設備中的冷卻輥筒上，開始抽真空，真空度達到6.0X 10_3Pa時，開啟冷卻輥筒旋轉，電機頻率設置為20Hz ;同時通入工作氣體氬氣，流量為50SCCm ;對所述冷卻輥筒施加450V的脈衝偏壓，佔空比設置為50%，工作壓強為5Pa，對銅層I粗糙處理後的表面進行表面活化，時間為20分鐘。
[0048]S3、開啟4對柱狀孿生鉻靶，所述鉻靶均平行設置，在所述銅層I活化後的表面濺射沉積鉻層；每個鉻靶的濺射功率設置為llkW，濺射沉積功率為44kW，時間為1.25小時，基底溫度為25°C，工作壓強為0.5Pa。採用中頻磁控濺射鉻靶在所述銅層I中銅層表面濺射鉻層2作為親水層，待鉻層2冷卻後取出。
[0049]利用德國德菲0CA-20視頻接觸角測量儀檢測本實施例所述鉻層2與蒸餾水的靜接觸角，可以觀察到水珠立即鋪展，接觸角約為2°，如圖2所示。
[0050]利用日本KEYENCE VK-9710三維雷射掃描顯微鏡測量本實施例所述的鉻層2的表面形貌。圖3是放大倍數為2136的鉻層2表面形貌圖，顯示了所述鉻層2微觀表面具有一定結構的溝壑和凸起，從而增加了鉻層表面的鎖水能力，使得本實施例製備的鉻層2具有超親水性能。
[0051]採用SJ-210MitutOyO粗糙度檢測儀檢測鉻層的表面粗糙度，測得鉻層的表面粗糙度為0.8 μ m。
[0052]實施例2
[0053]本實施例提供一種印刷版版材及其製備方法，如圖1所示，所述印刷版版材包括層疊設置的親油層和親水層，所述親油層為銅層I和所述親水層為表面粗糙度為0.5 μ m的鉻層2，所述鉻層2的厚度為5.0 μ m。
[0054]本實施例中所述銅層I為冷軋壓延黃銅層，厚度為0.4mm ;作為本發明的其他實施例，所述銅層I還可以為冷軋壓延紫銅層，厚度為0.4?0.5_，均可以實現本發明的目的，屬於本發明的保護範圍。
[0055]具體製備方法，包括如下步驟:
[0056]S1、採用球磨工藝對銅層I的表面進行粗糙處理，具體為:球磨機的轉速調整為120轉每分鐘，球磨粗磨細磨分別選擇300目和500目的金剛砂，粗磨與細磨工藝時間分別為10和15分鐘，使得所述銅層表面的粗糙度為0.4 μ m，再將處理後的銅層I放置在濃度為
1.5wt%的NaOH水溶液中超聲清洗5分鐘，超聲頻率為20kHz，超聲功率為3600W，再用去離子水清洗；將清洗完畢的銅層I放置在烘版機中，60°C乾燥15分鐘。
[0057]S2、將步驟SI中清洗、乾燥後的所述銅層I安裝在磁控濺射設備中的冷卻輥筒上，開始抽真空，真空度達到6.0X 10_3Pa時，開啟冷卻輥筒旋轉，電機頻率設置為30Hz ;同時通入工作氣體氬氣，流量為50SCCm ;對所述冷卻輥筒施加200V的脈衝偏壓，佔空比設置為75%，工作壓強為4Pa，對銅層I粗糙處理後的表面進行表面活化，時間為10分鐘。
[0058]S3、開啟5對柱狀孿生鉻靶，所述鉻靶均平行設置，在所述銅層I活化後的表面濺射沉積鉻層；每個鉻靶的濺射功率設置為12kW，濺射沉積功率為60kW，時間為1.0小時，基底溫度為80°C，工作壓強為0.4Pa。採用中頻磁控濺射鉻靶在所述銅層I中銅層表面濺射鉻層2作為親水層，待鉻層2冷卻後取出。[0059]利用德國德菲0CA-20視頻接觸角測量儀檢測本實施例所述鉻層2與蒸餾水的靜接觸角，可以觀察到水珠立即鋪展，接觸角約為8度，如圖4所示。
[0060]利用日本KEYENCE VK-9710三維雷射掃描顯微鏡測量本實施例所述的鉻層2的表面形貌。圖5是放大倍數為2136的鉻層2表面形貌圖，顯示了所述鉻層2微觀表面具有一定結構的溝壑和凸起，從而增加了鉻層表面的鎖水能力，使得本實施例製備的鉻層2具有超親水性能。
[0061]採用SJ-210MitutOyO粗糙度檢測儀檢測鉻層的表面粗糙度，測得鉻層的表面粗糙度為0.5 μ m。
[0062]實施例3
[0063]本實施例提供一種印刷版版材及其製備方法，如圖1所示，所述印刷版版材包括層疊設置的親油層和親水層，所述親油層為銅層I和所述親水層為表面粗糙度為0.6 μ m的鉻層2，所述鉻層2的厚度為4.0 μ m。
[0064]本實施例中所述銅層I為冷軋壓延紫銅層，厚度為0.45mm。
[0065]具體製備方法，包括如下步驟:
[0066]S1、採用球磨工藝對銅層I的表面進行粗糙處理，具體為:球磨機的轉速調整為120轉每分鐘，球磨粗磨細磨分別選擇400目和600目的金剛砂，粗磨與細磨工藝時間分別為30和35分鐘，使得所述銅層表面的粗糙度為0.5 μ m，再將處理後的銅層I放置在濃度為0.5wt%的NaOH水溶液中超聲清洗20分鐘，超聲頻率為120kHz，超聲功率為600W，再用去離子水清洗；將清洗完畢的銅層I放置在烘版機中，80°C乾燥8分鐘。
[0067]S2、將步驟SI中清洗、乾燥後的所述銅層I安裝在磁控濺射設備中的冷卻輥筒上，開始抽真空，真空度達到6.0X 10_3Pa時，開啟冷卻輥筒旋轉，電機頻率設置為IOHz ;同時通入工作氣體氬氣，流量為50SCCm ;對所述冷卻輥筒施加800V的脈衝偏壓，佔空比設置為25%，工作壓強為4Pa，對銅層I粗糙處理後的表面進行表面活化，時間為30分鐘。
[0068]S3、開啟2對柱狀孿生鉻靶，所述鉻靶均平行設置，在所述銅層I活化後的表面濺射沉積鉻層；每個鉻靶的濺射功率設置為10kw，濺射沉積功率為20kW，時間為3.6小時，基底溫度為20°C，工作壓強為0.6Pa。採用中頻磁控濺射鉻靶在所述銅層I中銅層表面濺射鉻層2作為親水層，待鉻層2冷卻後取出。本步驟中，若將濺射時間延長至4.5小時，則製得的所述鉻層2的厚度為5.0 μ m。
[0069]利用德國德菲0CA-20視頻接觸角測量儀檢測本實施例所述鉻層2與蒸餾水的靜接觸角約為5度。
[0070]對比例I
[0071]本對比例提供一種印刷版版材及其製備方法，具體結構與製備方法同實施例中所述的印刷版版材；唯一不同的是，所述銅層的表面粗糙度為0.08 μ m,即所述銅層與所述鉻層的接觸面為光滑表面，製備方法步驟SI中無需對所述銅層表面進行粗糙處理。
[0072]利用德國德菲0CA-20視頻接觸角測量儀檢測本實施例所述鉻層2與蒸餾水的靜接觸角，接觸角約為64度，如圖6所示。
[0073]利用日本KEYENCE VK-9710三維雷射掃描顯微鏡測量本實施例所述鉻層2的表面形貌。圖7是放大倍數為2136的鉻層2表面形貌圖，顯示了所述鉻層2微觀表面顯著區別於圖3和圖5，不具備鎖水微觀結構，影響鉻層表面的親水性能。[0074]採用SJ-210MitutOyO粗糙度檢測儀檢測鉻層的表面粗糙度，測得鉻層的表面粗糙度為0.08 μ m。
[0075]對比例2
[0076]本對比例提供一種印刷版版材及其製備方法，具體結構同實施例中所述的印刷版版材。
[0077]具體製備方法為:
[0078]S1、採用球磨工藝對銅層I的表面進行粗糙處理，具體為:將球磨機轉速調整為120轉每分，球磨粗磨細磨分別選擇200目和320目金剛砂，粗磨與細磨工藝時間分別為30和30分鐘，使得所述銅層表面的粗糙度為1.0 μ m，再將處理後的銅層I放置在濃度為lwt%的NaOH水溶液中超聲清洗10分鐘，超聲頻率為100kHz，超聲功率為2000W，再用去離子水清洗；將清洗完畢的銅層I放置在烘版機中，80°C乾燥10分鐘。
[0079]S2、將步驟SI中清洗、乾燥後的所述銅層I安裝在磁控濺射設備中的冷卻輥筒上，開始抽真空，真空度達到6.0X 10_3Pa時，開啟冷卻輥筒旋轉，電機頻率設置為IOHz ;同時通入工作氣體氬氣，流量為50SCCm ;對所述冷卻輥筒施加1000V的脈衝偏壓，佔空比設置為50%，工作壓強為10Pa，對銅層I粗糙處理後的表面進行表面活化，時間為30分鐘。
[0080]S3、開啟4對柱狀孿生鉻靶，所述鉻靶均平行設置，在所述銅層I活化後的表面濺射沉積鉻層；每個鉻靶的濺射功率設置為5kW，濺射沉積功率為20kW，時間為3小時，基底溫度為100°C，工作壓強為0.5Pa。採用中頻磁控濺射鉻靶在所述銅層I中銅層表面濺射鉻層2作為親水層，待鉻層2冷卻後取出。
[0081]利用德國德菲0CA-20視頻接觸角測量儀檢測本實施例所述鉻層2與蒸餾水的靜接觸角，接觸角約為47度,如圖8所示。
[0082]利用日本KEYENCE VK-9710三維雷射掃描顯微鏡測量本實施例所述鉻層2的表面形貌。圖9是放大倍數為2136倍的鉻層2表面形貌圖，從圖中可以看出所述鉻層2微觀表面的凸起和溝壑尺寸較大，影響了鉻層2的表面能，使得鉻層2不具備超親水性能。
[0083]上述實施例和對比例中，所述磁控濺射設備為北京實力源公司生產的SP-1512S型真空鍍膜機。
[0084]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種印刷版版材，包括層疊設置的親油層和親水層，其特徵在於，所述親油層為銅層，所述親水層是表面粗糙度為0.5?0.8 μ m的鉻層。
2.根據權利要求1所述印刷版版材，其特徵在於，所述鉻層的厚度為3.0?5.0 μ m。
3.根據權利要求1或2所述印刷版版材，其特徵在於，所述銅層為冷軋壓延黃銅層或冷軋壓延紫銅層。
4.根據權利要求1-3任一所述印刷版版材，其特徵在於，所述銅層的厚度為0.4?0.5mmο
5.一種權利要求1-4任一所述印刷版版材的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 51、對銅層表面進行粗糙處理，使得所述銅層表面的粗糙度為0.4?0.7 μ m， 然後進行超聲清洗並乾燥； 52、將所述銅層安裝在磁控濺射設備中的冷卻輥筒上，利用脈衝偏壓對所 述銅層粗糙處理後的表面進行表面活化； 53、在所述銅層活化表面濺射沉積鉻層。
6.根據權利要求5所述的印刷版版材的製備方法，其特徵在於，步驟S2中所述的脈衝偏壓為200?800V，佔空比設置為25?75%，表面活化時間為10?30分鐘，工作壓強為4?6Pa ;所述的冷卻輥筒自轉的電機控制頻率為10?30Hz。
7.根據權利要求5或6所述的印刷版版材的製備方法，其特徵在於，步驟S3中所述濺射沉積步驟所用靶材為鉻靶，所述鉻靶為柱狀孿生靶，數量為2?5對，均平行設置，且均勻分布在冷卻輥筒周圍。
8.根據權利要求7所述的印刷版版材的製備方法，其特徵在於，步驟S3中所述濺射沉積步驟的功率為20?60kW，時間為1.0?4.5小時，基底溫度為20?80°C，工作壓強為0.4 ?0.6Pa。
9.根據權利要求5-8任一所述的印刷版版材的製備方法，其特徵在於，步驟SI中所述粗糙處理的工藝為球磨工藝。
【文檔編號】B41N1/08GK103879167SQ201410093305
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】李曉偉, 劉永江, 劉雪敬, 張臨垣, 史曉雪 申請人:北京中鈔鈔券設計製版有限公司