專利名稱：具有改進(jìn)的抗磨性的印刷版的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合曲面印刷或平版印刷使用的印刷版。本發(fā)明的印刷版包括一涂敷了聚合物層的金屬基材，和在該聚合物層上用于提高抗磨性的礦物或金屬顆粒涂層。
現(xiàn)有技術(shù)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制造。雖然這些現(xiàn)有技術(shù)中的印刷版使用能滿足要求，但在目前的技術(shù)中有兩個(gè)缺點(diǎn)。聚合物是軟材料，使用時(shí)會(huì)磨損。因此這些印刷版的壽命(以每版的印數(shù)測(cè)量)取決于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于印刷的過(guò)程中有損傷聚合物曲面印刷印刷版的傾向。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種適用于曲面印刷并且具有改進(jìn)的抗表面磨損性的印刷版。
本發(fā)明的一個(gè)相關(guān)目的是提供一種曲面印刷版，當(dāng)該印刷版卷在圓筒形印刷輥上并固定在該印刷輥上用于印刷時(shí)，具有改進(jìn)的抗損傷性。
本發(fā)明另一個(gè)目的是提供一種適用于曲面印刷或適用于平版印刷的印刷版。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)從下文的詳細(xì)描述中會(huì)變得更清楚。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種方法，用于制造適于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、一層涂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(shù)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，顆粒比聚合物占據(jù)更大的表面積。
這種金屬基材可以是鋁或鋼，優(yōu)選的是一種AA 1000、3000或5000系列的鋁合金。特別優(yōu)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(yīng)是大約5～20密耳，優(yōu)選約6～12密耳。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)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、聚酰胺和聚酯，例如聚對(duì)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(yōu)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于涂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(gè)例子。該共聚物可以單獨(dú)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。
這種聚合物層可以采用任何以下幾種涂敷方法涂敷到金屬基材上，這些方法包括噴涂、輥涂、浸涂、電泳涂裝、粉末涂裝、層合和擠壓涂裝。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，將PET擠壓涂敷到鋁合金基材的一個(gè)面上，涂層厚度是約13.0密耳(330微米)。PET樹脂可以擠壓涂敷到基材的兩個(gè)面上，在每一面上其厚度應(yīng)該至少是6密耳(150微米)。當(dāng)這種片材用于曲面印刷時(shí)，優(yōu)選只在一面上涂敷厚度約8～30密耳(200～760微米)的PET涂層。
該聚合物層優(yōu)選配入白色顏料顆粒用以提高其不透明度。一些優(yōu)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(yīng)該是大約10微米或更小，優(yōu)選大約1微米或更小。這種顏料的配入量應(yīng)該是大約1～20wt％，優(yōu)選大約2～10wt％。優(yōu)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(yōu)選通過(guò)如下步驟擠壓涂敷到鋁合金片材的一個(gè)面上，即加熱這種片材，當(dāng)片材處于至少約400°F(204℃)時(shí)將加入了顏料的PET擠壓到一個(gè)面上，將這種涂敷過(guò)的片材至少加熱到PET的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，然后冷卻該涂敷過(guò)的片材。擠出模頭位于距離片材大約10～200mm處。片材移動(dòng)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(guò)金屬片材的拉動(dòng)而減少。熔融聚合物幾乎從模頭一出來(lái)就立刻沖到該金屬片材表面上，從而使得聚合物在其被涂敷之前沒(méi)有機(jī)會(huì)冷卻。這樣確保在該片材表面上涂層均勻。
在Smith等人的美國(guó)專利5 407 702中披露了特別優(yōu)選的擠壓涂敷方法的其它詳細(xì)情況。在這里引用Smith等人專利公開的內(nèi)容并不與本發(fā)明相抵觸。
該聚合物層被再加熱到接近其熔融溫度以便于和顆粒相接觸。當(dāng)該聚合物層是熔點(diǎn)為大約450°F(232℃)的PET時(shí)，被涂敷的片材優(yōu)選加熱到大約435～465°F，更優(yōu)選加熱到大約440～460°F。優(yōu)選在涂敷顆粒涂層之前將該聚合物層加熱到其熔點(diǎn)的大約10°F(6℃)范圍內(nèi)。
涂敷到聚合物層上的礦物或金屬顆粒可以是氧化鋁、二氧化硅、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于約30微米，優(yōu)選約0.5～20微米，更優(yōu)選約1～10微米。優(yōu)選的顆粒是氧化鋁、二氧化硅和二氧化鈦顆粒。最優(yōu)選的顆粒是平均尺寸為約1.2微米的α-氧化鋁顆粒。
當(dāng)聚合物層接近其熔融溫度時(shí)將這些顆粒涂敷到與金屬基材相隔的聚合物層外表面上。然后擠壓這些顆粒使它們中的大多數(shù)在聚合物層外表面之下。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，用一個(gè)平金屬板以約0.12psi的壓力對(duì)這些顆粒充分施加壓力。在這些顆粒被擠壓之后，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。
這些顆粒占該產(chǎn)品的約1～50wt％(以聚合物和顆粒的總重量計(jì))。更優(yōu)選的是這些顆粒占總重量的約2～30wt％。當(dāng)這些顆粒被擠壓之后，顆粒層的厚度可以是大約0.1～10密耳(2.5～254微米)，優(yōu)選約0.2～1密耳(5～25微米)。


圖1是通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察時(shí)本發(fā)明的第一種印刷版的橫截面圖。
圖2是通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察時(shí)本發(fā)明的第二種印刷版的橫截面圖。
圖3是這個(gè)第二印刷版20的橫截面示意圖。
根據(jù)本發(fā)明，一種鋁合金基材的二個(gè)試樣用聚合物層和α-氧化鋁顆粒涂敷。該基材是厚度約8.8密耳(224微米)的AA 5182-H19鋁合金片材。這種鋁基材采用擠壓涂敷法以SelarPT8307 HMV聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯涂敷。涂層厚度是13.0密耳(330微米)。
該涂敷的片材再加熱至450°F并且采用二種不同的方法涂敷α-氧化鋁顆粒(平均尺寸1.2微米)涂層。刷涂到該聚合物外表面上的顆粒產(chǎn)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、涂層厚度約為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(guò)在涂敷片材加熱到450°F時(shí)將α-氧化鋁顆粒壓入聚合物外表面來(lái)制備第二試樣。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。
采用本發(fā)明的方法制作的第二印刷版20示于圖2中。這個(gè)第二印刷版20包括一鋁合金基材22、涂層厚度約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(xiàn)在參看圖3，聚合物層24包括一個(gè)含有較少固體顆粒28的內(nèi)區(qū)24a和一個(gè)填充有α-氧化鋁顆粒30的外區(qū)24b。這個(gè)外區(qū)24b在內(nèi)區(qū)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(qū)域32沒(méi)有暴露的顆粒。
帶有刷涂上的顆粒層和帶有壓入的顆粒層的片材試樣采用SEM/IBAS測(cè)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(shù)，使用探測(cè)器和軟件測(cè)量顆粒密度、顆粒尺寸和自由空間區(qū)域。自由空間區(qū)域是指未被顆粒覆蓋的聚合物層外表面的部分。結(jié)果示于下表中。顆粒層涂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?jǐn)?shù) 百分?jǐn)?shù) 尺寸只用刷涂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(duì)本發(fā)明詳細(xì)的描述參考了一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例。在本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解可以做出許多變化和改進(jìn)而不脫離下列權(quán)利要求的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種制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涂敷所述金屬基材，所述的聚合物層包括一個(gè)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(diǎn)附近；d)在將所述聚合物層保持在其熔點(diǎn)附近的同時(shí)，用平均顆粒尺寸小于約30微米的許多礦物顆?；蚪饘兕w粒涂敷所述聚合物層；e)將所述顆粒壓入所述聚合物層中，從而使大多數(shù)的上述顆粒在所述外表面之下。
2.權(quán)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(quán)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、聚酰胺、聚碳酸酯、聚氯乙烯和它們的混合物的一種聚合物。
4.權(quán)利要求1的方法，其中步驟b)包括用包含聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的一種聚合物層擠壓涂敷上述金屬基材。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物層包含聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯并且厚度是約8～30密耳。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚合物層包含熔點(diǎn)約450°F的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯并且步驟c)包括將所述聚合物層保持在約440～460°F的溫度。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述顆粒包含氧化鋁、二氧化硅、氧化鋅、氧化鎂、鋁或鋅。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述顆粒包含氧化鋁并且平均尺寸為約1～10微米。
9.權(quán)利要求1的方法，其中在步驟e)之后所述顆粒占所述聚合物層的約1～50wt％。
10.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)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(quán)利要求1的方法，其中聚合物層比金屬基材厚。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述顆粒是α-氧化鋁顆粒。
13.權(quán)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占據(jù)更大的表面積。
14.一種片材，適于作為具有改進(jìn)的抗磨性的印刷版使用，所述片材采用權(quán)利要求1的方法制造。
全文摘要
通過(guò)將一種具有外表面的聚合物層涂敷到一種金屬基材上,以平均顆粒尺寸小于約30微米的固體顆粒涂敷該聚合物層,并且將這些固體顆粒擠壓從而使它們中的大多數(shù)在聚合物層的外表面之下,從而制造一種印刷版。固體顆粒優(yōu)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(jìn)的抗磨性。
文檔編號(hào)B32B15/08GK1184030SQ9712068
公開日1998年6月10日 申請(qǐng)日期1997年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月11日
發(fā)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·科托 申請(qǐng)人:美國(guó)鋁公司