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.

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.

Фотополимерные формы из жидких фотополимеризуемых материалов (ЖФПМ) появились в 1969 г. в Японии. Фотополимеризуемые пластины из твердых фотополимеризуемых материалов (ТФПМ) стали применяться для изготовления форм типографской печати с середины 70-х годов прошлого столетия. В 1975 г. На мировом рынке появились флексографские фотополимеризуемые материалы (ФПМ) Cyrel (фирма DuPont, США). Совершенствование свойств ТФПМ привело к упрощению аналоговой технологии изготовления форм высокой печати, а также к разработке водовымывных пластин, таких как Nyloprint WD, WM, и водомывной установки Nylomat W60 (BASF, ФРГ), которые появились в начале 80-х годов. В 1985 г. началось широкое промышленное внедрение пластин Nyloflex. В 1986 году фирма Letterflex (США) выпустила флексографские формы на стальной подложке для газетной печати Newsflex-60 и высокопроизводительное формное оборудование.

Улучшение печатно-технических свойств фотополимерных флексографских форм происходило благодаря разработке и применению тонких формных пластин с высокой жесткостью. Гильзовая технология получила развитие с 90-х годов XX в. Благодаря выпуску фирмой Rotec гильз с жесткой и сжимаемой поверхностями. Крепление на гильзе флексографской формы, изготовленной в том числе на тонкой пластине, дало возможность значительно повысить качество печатания.

Разработки сольвентных вымывных растворов, не содержащих хлористого углеводорода, существенно улучшили экологические показатели формного процесса производства флексографских печатных форм.

Внедрение в 1999 г. технологии FAST (DuPont) для термического проявления рельефного изображения на флексографских фотополимерных формах благодаря отсутствию растворителей и стадии сушки позволило сократить в 3-4 раза время создания печатной формы.

Применению цифровых технологий для флексографских печатных форм предшествовали технологии, известные с 70-х годов прошлого столетия, использующие поэлементную запись информации на формный материал (в основном из резины) путем гравирования, управляемого аналоговыми носителями информации. Способ изготовления резиновых форм лазерным гравированием использовался в виде двух наиболее распространенных технологий: гравирование под управлением металлической маски, созданной на поверхности обрезиненного формного цилиндра, и гравирование под управлением электронного устройства, считывающего информацию с вала, несущего изображение. Основными этапами производства форм лазерным гравированием с маскированием являются: обрезинивание формного цилиндра; шлифовка поверхности резины; обтягивание цилиндра медной фольгой, края которой соединяются встык; нанесение на фольгу копировального слоя; копирование фотоформ; травление меди на участках, соответствующих пробельным элементам формы, с получением гравировальной маски; гравирование СO2-лазером; удаление маски с поверхности формы.

Цифровые технологии для изготовления флексографских печатных форм получили широкое развитие начиная с 1995 г. в результате создания фотополимеризуемых пластин с масочным слоем фирмой DuPont.

В 2000 г. на выставке Drupa фирмой BASF была представлена установка для прямого лазерного гравирования форм флексографской и высокой печати на базе СO2-лазера мощностью 250 Вт для гравирования специально созданного полимерного формного материала.

Цифровая технология в производстве печатных форм для печати бесстыковых изображений была предложена фирмой BASF в 1997 году и получила название компьютер - печатная гильза (Computer to Sleeve) .

В числе последних разработок - процесс прямого лазерного гравирования Flexdirect, заключающийся в одностадийном гравировании полимерного или эластомерного материалов с формированием рельефа формы. Для повышения линиатуры гравируемого изображения в устройствах прямого гравирования Flexposedirect (компания ZED, Англия; концерн Luesher, Швейцария) за счет модуляции сигнала уменьшен размер пятна, что позволило воспроизводить печатающие элементы размером 20-25 мкм и менее.

Флексографские фотополимерные печатные формы можно разделить в зависимости от физического состояния формного материала - фотополимеризуемой композиции (ФПК), на формы, изготовленные из твердой и из жидкой ФПК. В цифровых технологиях применяются формы из твердой композиции.

По конструкции различают следующие флексографские формы:

• пластинчатые однослойные , состоящие из одного упругоэластичного материала, например резины, каучука или фотополимера;
• пластинчатые двух- и трехслойные , у которых слои отличаются упругоэластичными свойствами, позволяющими улучшать деформационные характеристики печатных форм;
• цилиндрические в виде полых сменных цилиндров (или рукавов) с упругоэластичным покрытием.

Формы, изготовленные по цифровым технологиям, делятся на флексографские формы, полученные способами лазерного, воздействия на приемный слой формного материала с последующей обработкой, и формы, полученные способами прямого гравирования резиновых или полимерных форм.

В зависимости от формного материала флексографские формы, изготовленные по цифровым технологиям, классифицируются на фотополимерные и эластомерные (резиновые). Фотополимерные формы по сравнению с эластомерными отличаются стабильностью и качеством воспроизведения высоколиниатурных изображений, однако менее устойчивы к эфирам и кетонам, присутствующим в печатных красках.

Производство гравированных форм может осуществляться на формных пластинах, закрепленных на формном цилиндре или гильзе, а также на бесшовных формных материалах из резины, полимера или фотополимера, установленных на металлическом стержне, формном цилиндре или гильзе. Бесшовные формы из ФПМ изготавливаются на пластинах или на рукавах, размещенных чаще всего на гильзах.

Структура фотополимерной формы определяется строением фотополимеризуемой формной пластины и процессом изготовления. Формы, созданные на наиболее широко применяющихся однослойных фотополимеризуемых пластинах, имеют печатающие и пробельные элементы из фотополимеризованного слоя, находящегося на размероустойчивой подложке. Эластомерные формы, гравированные лазером, состоят в основном из вулканизированной резины.

Технологическая схема изготовления флексографских форм на фотополимеризуемых пластинах с масочным слоем включает следующие операции:

• экспонирование оборотной стороны формной пластины;
• запись изображения на масочном слое с помощью лазерного излучения;
• основное экспонирование фотополимеризуемой пластины через интегральную маску;
• вымывание (или термическое удаление) незаполимеризованногослоя;
• сушка формы;
• финишинг (finish - окончание);
• дополнительное экспонирование.

Иногда на практике технологический процесс начинают с записи изображения на масочном слое, а экспонирование оборотной стороны пластины проводят после основного экспонирования.

При использовании термического проявления по технологии FAST после основного экспонирования пластины следует термическое удаление незаполимеризованного слоя с последующим финишингом и дополнительным экспонированием формы.

Особенность производства цилиндрических форм состоит в том, что формная пластина с масочным слоем, предварительно экспонированная с оборотной стороны, наклеивается на гильзу, а затем в лазерном устройстве проводится запись изображения на масочный слой. Существует технология получения бесшовной формы с нанесением масочного слоя на поверхность фотополимеризуемого слоя перед лазерной записью. Дальнейшие операции выполняются в соответствии с изложенной схемой.

Цифровая технология изготовления эластомерных печатных форм прямым лазерным гравированием содержит следующие стадии:

• подготовка формного цилиндра, включающая обрезинивание его поверхности;
• подготовка поверхности формного цилиндра к лазерному гравированию, заключающаяся в обтачивании и шлифовке резинового покрытия;
• прямое гравирование лазером;
• очистка гравированной поверхности цилиндра от продуктов сгорания.

Особенностью технологии при использовании гильзы с резиновым покрытием, предназначенным специально для лазерного гравирования, является отсутствие необходимости подготовки поверхности к гравированию и сокращение операций в схеме технологического процесса.

Формирование печатающих элементов фотополимерных форм, изготовленных по цифровой технологии на пластинах или цилиндрах с масочным слоем, происходит в процессе основного экспонирования. При этом за счет направленного светорассеивания светового потока, проникающего через ФПК, формируется профиль печатающего элемента (рис. 2.1 ).

Фотоинициированная радикальная полимеризация происходит по следующей схеме:

возбуждение молекул фотоинициатора

формула" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook724/files/f10.gif" border="0" align="absmiddle" alt="

обрыв цепи с образованием конечного продукта

выделение">рис. 2.2 ). Отличие крутизны граней печатающих элементов форм связано с условиями их формирования в процессе основного экспонирования. По аналоговой технологии при экспонировании через негатив излучение, прежде чем достичь фотополимеризуемого слоя, проходит через несколько сред (прижимную пленку, фотоформу), рассеиваясь на их границах, что приводит к образованию печатающего элемента с большей площадью и с более широким основанием. Уменьшение светорассеивания при основном экспонировании фотополимеризуемого слоя через интегральную маску позволяет сформировать печатающие элементы, обеспечивающие воспроизведение изображения в широком интервале градаций.

На форме, полученной по цифровой технологии, формируется рельеф (рис. 2.3 ), являющийся оптимальным для стабилизации и уменьшения растискивания в процессе печатания..gif" border="0" align="absmiddle" alt=" с относительной площадью растровых элементов в цифровом массиве данных (рис. 2.4 ).

При монтаже печатной формы на формном цилиндре или гильзе за счет растяжения формы происходит увеличение высоты растровых участков изображения. Растровые элементы печатных форм, полученных по аналоговой технологии, выступают над плашечными, что приводит к сильному растискиванию в светах. При использовании цифровой технологии давление на растровые участки изображения оказывается меньше, чем на плашку, что благоприятно сказывается на воспроизведении различного по характеру изображения (рис. 2.5 ).

Важной задачей при формировании печатающих элементов фотополимерных форм является придание их поверхности свойств, позволяющих обеспечить хорошее восприятие и отдачу краски в печатном процессе и высокую износостойкость. При этом решающее значение имеют физико-механические свойства рельефа, которые достигаются во время доэкспонирования и финишинга за счет соответственно фотополимеризации в толще ФПК и поверхностного окисления. Результатом дополнительного экспонирования является создание гомогенной структуры печатной формы с высокими печатно-эксплуатционными характеристиками.

Формирование пробельных элементов способами вымывания или термического проявления фотополимерных форм, изготовленных по цифровой масочной технологии, не имеет существенных отличий от процессов создания фотополимерных форм по аналоговой технологии.

В флексографской печати печатная форма испытывает упругие деформации в печатном процессе. Эти деформации, зависящие, в частности, от запечатываемого материала, толщины и строения формных пластин, должны быть учтены при выборе минимально допустимой глубины рельефа печатной формы. При выборе глубины рельефа учитываются характер изображения (штриховое или растровое), условия печатания, толщина формной пластины. При наличии высоколиниатурного изображения на форме рекомендуется меньшая глубина рельефа во избежание потерь мелких растровых элементов. В случае использования шероховатых и пылящих запечатываемых материалов необходима большая глубина пробельных элементов.

Формирование пробельных элементов фотополимерных форм происходит в процессе вымывания под действием вымывного раствора (при использовании водовымывной ФПК применяется вода). На процесс вымывания влияют гидродинамические факторы, такие как давление вымывных щеток и способ подачи вымывного раствора, а также его состав и температура.

Процесс создания пробельных элементов начинается сольватацией с постепенным переходом ФПК в гелеобразный слой, последующим неограниченным набуханием полимера и заканчивается полным удалением ФПК с неэкспонированных участков.

При действии вымывного раствора на экспонированные участки процесс взаимодействия растворителя с полимером останавливается на этапе ограниченного набухания фотополимеризованного слоя. Это обусловлено наличием пространственной сетки в полимере, подвергнутом облучению.

Формирование пробельных элементов флексографских форм может происходить при удалении незаполимеризованной ФПК с помощью термического процесса. Процесс реализуется за счет наличия термопластических свойств неэкспонированной ФПК, которые утрачиваются под действием УФ-А-йзлучения. В процессе экспонирования в полимере образуется пространственная сетка и ФПК теряет способность переходить в вязкотекучее состояние.

Удаление ФПК с пробельных элементов форм проводится при локальном нагревании поверхности формы инфракрасным излучением. При этом незаполимеризованная часть ФПК переходит в вязкотекучее состояние. Поглощение расплавленного полимера происходит за счет капиллярной абсорбции и проводится с помощью нетканого материала при неоднократном плотном контакте формы с абсорбатом (рис. 2.6 ). Этот процесс зависит от температуры нагревания, тиксотропных свойств ФПК и толщины формной пластины. Масочный слой удаляется с пробельных элементов при вымывании или при термическом проявлении вместе с незаполимеризованным слоем.

При прямом лазерном гравировании флексографская форма изготавливается за один технологический этап на одном оборудовании. Формным материалом служат резина или специальные полимеры. Формирование пробельных элементов осуществляется лазерным излучением за счет передачи материалу большого количества энергии, при этом образуются продукты горения. Под действием лазера, обеспечивающего температуру в несколько тысяч градусов, резина выжигается. Например, СO2-лазером в пятне диаметром 1 мм создается температура 1300 °С.

Формирование рельефа происходит в результате физического удаления эластомера с пробельных элементов формы. Для создания нужного профиля печатающего элемента при прямом лазерном гравировании используются специальные режимы модуляции лазерного излучения или метод обработки формного материала за несколько проходов. Пробельные элементы углубляются на установленную глубину, в то время как печатающие элементы остаются в одной плоскости. Профиль печатающих элементов устанавливается режимом гравирования и имеет отличительные особенности по сравнению с печатающими элементами, полученными под действием УФ-излучения (рис. 2.7 ). Боковая грань печатающего элемента формы, гравированной лазером, направлена перпендикулярно к плоскости печатающего элемента, что дает определенные преимущества в процессе печатания, обеспечивая меньшую степень растаскивания и хороший краскоперенос. Помимо этого, при истирании формы в процессе печатания не происходит увеличения оптической плотности оттиска, так как относительная площадь печатающих элементов не изменяется. Расширение основания печатающего элемента придает большую тиражеустойчивость и стабильность форме в печатном процессе.

Разновидности формных пластин. Флексографские формные пластины различаются по строению, способу проявления, составу ФПК, природе вымывного раствора, толщине и твердости пластины и по другим признакам. По способу проявления изображения они подразделяются на пластины для термического проявления и вымывные пластины. Последние, проявляемые вымыванием, в зависимости от природы вымывного раствора делятся на сольвентные и водовымывные.

В цифровой технологии изготовления флексографских форм применяются пластины, имеющие, помимо фотополимеризуемого слоя (ФПС), дополнительный регистрирующий масочный слой (рис. 2.8 , а ). Он служит для создания первичного изображения, формируемого с помощью лазера, и является маской при последующем экспонировании фотополимеризуемой пластины УФ-излучением. Масочный слой, не чувствительный к УФ-излучению и термочувствительный в ИК-диапазоне спектра, имеет толщину 3-5 мкм и представляет собой сажевый наполнитель в растворе олигомера. ФПС формной пластины чувствителен к УФ-излучению в диапазоне 330-360 нм и по составу и свойствам аналогичен слою, используемому в аналоговой технологии. Этапами изготовления фотополимерной формной пластины с масочным слоем являются: нанесение масочного слоя на защитную пленку, включающее процессы лакирования, кэширования и напыления; кэширование пленок с нанесением ФПК на подложку с помощью экструдера при постоянном контроле толщины слоя; разглаживание ленты формного материала с помощью каландра; предварительное экспонирование со стороны подложки; разрезка ленты по формату пластины (рис. 2.9 ). Для приобретения необходимых свойств пластины выдерживаются в течение нескольких недель.

В качестве слоя, чувствительного к лазерному излучению, на некоторых формных пластинах используют слой на основе алюминия толщиной 1-2 мкм, позволяющий устранить рассеивание излучения внутри масочного слоя.

Основные характеристики формных пластин. Толщина фотополимерной флексографской пластины в большинстве случаев указывается в тысячных долях дюйма (от 30 до 250) или в миллиметрах. Различают тонкие пластины - 0,76 или 1,14 мм, обычные - от 1,70 до 2,84 мм и толстые - от 3,18 до 6,5 мм. Толщина подложки тонких пластин составляет 0,18 мм, толстых - 0,13 мм.

Если на поверхности формного цилиндра должны располагаться несколько печатных форм, то контролю толщин формных пластин следует уделять особое внимание, поскольку перепады толщин могут отрицательно сказаться на распределений давления в процессе печатания. Допуск по толщине одной пластины составляет + 0,013 мм, разных пластин ± 0,025 мм.

Твердость является важнейшей характеристикой формной пластины, позволяющей косвенно судить об износостойкости будущей печатной формы и ее репродукционно-графических характеристиках. Твердость фотополимеризуемой пластины принято указывать в единицах твердости (в градусах по Шору >опред-е">Выбор формных пластин для конкретных условий осуществляется с учетом характера изображения, вида запечатываемого материала, типа печатной краски, а также зависит от печатной машины и условий печатания.

Воспроизведение изображения, содержащего мелкие элементы, требует применения тонких формных, пластин, обладающих высокой твердостью. Необходимые деформации при печатании достигаются за счет упругоэластичнрго материала, располагаемого на формном цилиндре или гильзе. Для воспроизведения растрового изображения используют пластины с большей твердостью, чем для печатания плашки. Это связано с тем, что растровые элементы сильнее реагируют на давление в процессе печатания. При контакте формы с анилоксовым валом при сильной деформации мелких растровых элементов возможен переход краски на склон растровой точки. Недостаточная твердость формной пластины может привести к увеличению растаскивания.

Для печатания на шероховатых пылящих бумагах выбирают толстые пластины, обеспечивающие более глубокий рельеф на печатной форме; при использовании гофрокартона применяют толстые пластины с невысокой твердостью. В случае если в печатной машине имеется встроенное устройство, в котором проводится обработка пленки коронным разрядом, формные пластины для печати на полимерных пленках выбирают с учетом устойчивости к озону. Данные характеристики указываются, так же как устойчивость пластин к некоторым органическим растворителям (например, этилацетату) и рекомендуемые типы печатных красок. При выборе формной пластаны учитывается ее совместимость с печатной краской (на основе воды, органических растворителей, УФ-отверждаемая).

Формные пластины выбираются с учетом формата печатной машины и зазора (расстояния) в печатной паре.

Применяемые формные пластины должны обеспечивать возможность получения необходимых печатно-эксплуатационных характеристик будущих форм, а также соблюдение требований экологии при их изготовлении.

Данные об изображении хранятся в виде файлов PostScript, TIFF или PCX и используются для вывода информации на формную пластину. В растровом процессоре (RIP) значения тоновых градаций для каждого цвета преобразуются в растровые точки большего или меньшего размера. В современные растровые процессоры встроена функция, позволяющая сохранить специальные калибровочные кривые с тем, чтобы при записи они накладывались на выводимые данные.

На этапе допечатной подготовки должен быть известен размер минимально печатаемой точки с тем, чтобы на форме отсутствовали точки площадью ниже минимального значения. Это делается с целью предотвращения нарушения градационной передачи на оттиске в светах изображения. Размер минимальной точки зависит от печатной машины, толщины и жесткости формной пластины и свойств запечатываемого материала. Тонкие формы с неглубоким рельефом способны воспроизводить меньшую точку, чем толстые. Формы, изготовленные на более жестких пластинах, также воспроизводят меньшую по площади растровую точку. Установка минимальных размеров точки задается в программе компенсации растаскивания.

RIP контролирует соотношение минимального размера печатающего элемента и размера ячейки анилоксового вала. Необходимость контроля вызвана явлением аномального краскопереноса, когда меньшие по размеру печатающие элементы могут захватывать больше краски, попадая внутрь ячейки анилоксового вала.

Размер минимального печатающего элемента в файле однобитного растрового изображения, полученного после растеризации с помощью RIP, существенно отличается от размера печатающего элемента на печатной форме.

Компенсация градационных искажений для цифровой технологии включает компенсацию формных и печатных процессов. При изготовлении печатных форм в связи с ингибирующим воздействием кислорода при экспонировании возникают градационные искажения. Их компенсация проводится с помощью флексографских RIP и позволяет восполнить уменьшение размера печатающих элементов на этапе формирования TIFF-файла, передаваемого при записи маски (рис. 2.10 ). Для этого для формирования печатающего элемента нужного размера, от относительной площади растровой точки в файле. RIP пересчитывает размеры растровых точек исходного PostScript-файла и записывает в TIFF-файл необходимый размер окна на интегральной маске. Перед отправкой файла на RIP задаются необходимые параметры: разрешение записи, линиатура, угол поворота растровой структуры и выбранная компенсационная кривая.

Как правило, в программном или аппаратном обеспечении устройств (чаще всего в RIP) предусмотрена компенсация удлинения или сжатия изображения. Такое искажение изображения происходит как вдоль оси формного цилиндра, так и по его окружности. Растяжение печатающих элементов по окружности цилиндра приводит к отличию их размеров на оттиске от размеров на плоской форме - дисторсии (рис. 2.11 ). Эта величина, связанная с печатной машиной и с толщиной печатной формы, учитывается в RIP на этапе растрирования. Так, например, в RIP FlexWorks системы Laser Graver компенсация удлинения или сжатия изображений выполнена в виде задания соответствующих коэффициентов.

Модуль электронного монтажа должен позволить геометрически точно расположить изображения, представленные в виде отдельных файлов. Таким образом можно смонтировать, например, повторяющиеся небольшие изображения, характерные для печатания этикеток.

Запись изображения на формной пластине с масочным слоем проводится с помощью лазеров различного типа. Для этой цели используются волоконный лазер, YAG-лазер, а также лазерные диоды.

YAG и волоконные лазеры отличаются от диодных источников излучения большей стабильностью и меньшей расходимостью светового пучка. За счет этого на масочном слое формной пластины создаются точки стабильных размеров и требуемой круглой формы. Системы для экспонирования флексографских форм обеспечивают запись изображения с линиатурой до 200 lpi. Разрешение может изменяться в пределах 1800-4000 dpi. Скорость экспонирования составляет до 4 м2/ч при размере пятна 15 мкм.

Считается, что для записи изображения на фотополимеризуемую пластину с масочным слоем достаточно глубины резкости 100 мкм. В аппаратах, использующих линейки лазерных диодов, расходимость и диапазон фокусировки лазерного пучка хуже, чем у волоконного и YAG-лазера, что приводит к малой глубине резкости лазерного пучка в зоне обработки материала (рис. 2.12 ). Наибольшую глубину резкости имеют лазеры, работающие в одномодовом режиме, при котором достигаются наилучшие параметры излучения. В мощном многомодовом режиме, позволяющем реализовать высокоскоростную запись изображения, параметры снижаются и глубина резкости уменьшается. При недостаточной глубине резкости отклонения по толщине формной пластины могут привести к изменению диаметра экспонирующего пятна лазера и дефектам записи.

Выбор оптимальных режимов изготовления форм на фотополимеризуемых пластинах с масочным слоем осуществляется с помощью тестирования. Определение увеличения размера растрового элемента при лазерной записи изображения неразрывно связано с подбором режимов обработки формной пластины после получения на ее поверхности интегральной маски.

Для определения времени экспонирования служит тестобъект. Его содержание рассмотрено на примере тест-объекта фирмы DuPont (рис. 2.13 ). Тестирование проводится путем поэлементной записи тест-объекта на фотополимеризуемую пластину с масочным слоем. Цифровой базовый тест-объект включает бесступенчатые градационные элементы, растровые шкалы с относительной площадью растровых точек от 2 до 100%, позитивные и негативные штрихи и точки различных размеров. Файл для тест-объекта создан с использованием программы Macromedia FreeHand 8,0. Если применяемая линиатура не соответствует потребностям пользователя, то ее можно заменить с помощью данной программы. Когда файл нужно конвертировать в другой формат или использовать с другой программой, необходимо следить за тем, чтобы контрольные элементы не изменялись в процессе конвертирования. Для определения оптимального времени экспонирования на одной фотополимеризуемой пластине с масочным слоем последовательно записывают несколько копий тест-объекта, обычно не менее десяти. Во избежание различия одну копию, отрастрированную в RIP, размножают с помощью интерфейса соответствующего устройства для изготовления печатных форм.

Тестирование последующих операций технологического процесса проводится так же, как при изготовлении фотополимерных форм по аналоговой технологии.

Экспонирование оборотной стороны пластины выполняется с целью формирования основания печатной формы. За счет повышения светочувствительности ФПС в результате экспонирования оборотной стороны пластины улучшаются условия формирования печатающих элементов при основном экспонировании и их сцепление с основой. Экспонирование проводится через подложку пластины (см. рис. 2.8 , б ). Излучение, проникая в глубь ФПК, приводит к послойной полимеризации, степень которой постепенно снижается. С ростом экспозиции толщина фотополимеризованного слоя возрастает, уменьшая возможную глубину рельефа будущей формы. Толщиной основания является разность между толщиной формы и максимальной глубиной пробельных элементов. Фотополимеризованное основание ограничивает проникновение вымывного раствора и, следовательно, глубину рельефа.

Величина экспозиции при экспонировании оборотной стороны пластины зависит от ее толщины и характера изображения на печатной форме. Слишком короткое экспонирование может привести к вымыванию мелких печатающих элементов формы из-за недостаточной полимеризации основания и как следствие недостаточной устойчивости к действию вымывного раствора. Излишняя продолжительность экспонирования может создать слишком толстое основание формы и затруднить формирование пробельных элементов необходимой глубины. Определение времени экспонирования оборотной стороны пластины проводится с помощью тестирования. Отдельные участки формной пластины с оборотной стороны подвергаются дозированной экспозиции, задаваемой различным временем экспонирования. Оно зависит от толщины формной пластины и может составлять, например, 10, 20, 30 с и более. Обычно экспонируется 8 ступеней. Необходимое время экспонирования оборотной стороны пластин определяется по графику, связывающему время с глубиной пробелов, полученных после экспонирования и вымывания.

В установку лазерной записи изображения входят: оптическое устройство; экспозиционный цилиндр из угольного волокна или цилиндр для гильз; рабочая станция с обслуживающим установкой и программой для управления экспонирующей установкой; вакуумное устройство, обеспечивающее крепление формной пластины во время записи; система вытяжки отходов, возникающих при удалении масочного слоя. Качество записи зависит от адресации - способности лазера быть управляемым во всей совокупности своих конструктивных признаков, развертки и фокусировки лазерного пятна.

Создание первичного изображения на регистрирующем масочном слое осуществляется с помощью лазерного луча высокой плотности энергии. Благодаря активному поглощению ИК-излучения черным масочным слоем происходит его абляция. На поверхности фотополимеризуемого слоя формируется интегральная маска, несущая негативное изображение оригинала, обладающее высокой оптической плотностью (см. рис. 2.8 , в ). При этом лазер, излучающий в инфракрасном диапазоне, не оказывает влияния на фотополимеризуемый слой, чувствительный к УФ-излучению. Необходимая мощность может быть генерирована одиночным лазерным лучом или несколькими лучами; такая многолучевая технология повышает производительность системы.

Формная пластина закрепляется на барабане и удерживается на нем с помощью вакуума. При экспонировании толстых формных пластин их масса снижает число оборотов вращения барабана.

Получение четкого изображения на интегральной маске зависит от структуры и технических характеристик масочного слоя (однородности, высокой оптической плотности, хорошей адгезии к фотополимеризуемому слою), а также от правильной установки глубины воздействия лазерного луча. Система настраивается на этот параметр путем предварительного тестирования. Встроенное устройство динамической фокусировки позволяет компенсировать изменения толщины слоев фотополимеризуемой формной пластины и улучшить параметры записи.

Проведение последующих операций технологического процесса не имеет принципиальных отличий от их выполнения при изготовлении флексографских фотополимерных печатных форм по аналоговой технологии. Разница заключается в том, что основное экспонирование проводится без вакуума, а изображение переносится с помощью экспонирования фотополимеризуемого слоя формной пластины через интегральную маску.

Основное экспонирование. Целью основного экспонирования является формирование печатающих элементов. Во время этого процесса через негативную интегральную маску на участках, свободных от масочного слоя, происходит фотополимеризация ФПК с формированием профиля печатающих элементов. Благодаря отсутствию фотоформы не происходит ослабление светового потока, воздействующего на ФПК, а высокая резкость краев маски и ингибирующее воздействие кислорода позволяют достичь необходимого значения крутизны профиля печатающих элементов (см. рис. 2.8 , г ).

Если процесс изготовления формы начинают с лазерной записи изображения на формной пластине, то для обеспечения сохранности цифровой интегральной маски последовательность операций основного экспонирования и экспонирования оборотной стороны пластин выбирается в зависимости от особенностей экспонирующего устройства. Тогда, чтобы не повредить маску, вначале проводят основное экспонирование, а затем экспонирование оборотной стороны пластины. Время основного экспонирования устанавливается с помощью бесступенчатого градационного элемента тест-объекта (см. рис. 2.13 ). Оптимальным считается время, начиная с которого воспроизведенные на форме бесступенчатые градационные элементы имеют примерно одинаковую длину и перестают удлиняться с последующим ростом экспозиции. В этом случае при наименьшей экспозиции обеспечивается наибольший интервал градаций на печатной форме.

При недостаточной экспозиции тонкие линии на форме приобретают волнистость, а на поверхности пластины возникает эффект «апельсиновой корки», приводящий к преждевременному износу формы. При избыточном основном экспонировании изображение на форме теряет четкие контуры, снижается контраст изображения в тенях, глубина пробельных элементов оказывается недостачной.

Удаление незаполимеризованной композиции. К растворителям полимеров предъявляется ряд общих требований, включающих высокую растворяющую способность при минимальном воздействии на сшитые участки и способность образовывать концентрированные растворы с небольшой вязкостью. Растворители должны характеризоваться низкой степенью летучести, обладать невысокой стоимостью, безопасностью в пожарном отношении и нетоксичностью. Сольвентные вымывные растворы представляют собой смесь алифатического или ароматического углеводорода и спирта. Хлорсодержащие растворы из-за токсичности имеют ограниченное применение. Вымывные растворы, содержащие органические растворители, регенерируют в специальных установках (испарителях), которые могут быть соединены с вымывными машинами. Это позволяет организовать замкнутый цикл процесса вымывания, уменьшающий загрязнение окружающей среды.

Целью вымывания является проявление скрытого рельефного изображения, полученного при экспонировании, и формирование пробельных элементов формы. Сущность процесса заключается в том, что скорость диффузии проявляющих растворов в незаполимеризованные участки пластины в несколько раз выше, чем в фотополимеризованные. Для повышения селективности проявления в проявляющие растворы вводят вещества (например, бутанол или изопропанол), уменьшающие набухание облученных пленкообразующих фотополимеров.

Излишнее время вымывания вызывает набухание рельефа, что может вместе с недостаточным основным экспонированием привести к нарушению структуры поверхности («апельсиновая корка»).

По мере насыщения раствора реагентами, входящими в состав ФПК, вымывная способность раствора снижается. Режим регенерации вымывного раствора зависит от размера пластины и глубины пробелов. Его определяют из расчета приблизительно 10-15 л вымывного сольвентного раствора на 1 м2 поверхности пластины и 1 мм глубины пробелов. Определение времени вымывания незаполимеризованного слоя пластины проводят путем тестирования. Оно основано на допущениях, что для различных толщин пластин устанавливается свое постоянное давление щеток вымывного процессора, температура раствора поддерживается стабильной, поглощающая способность раствора не изменяется благодаря его регенерации.

Для определения оптимального времени вымывания несколько одинаковых пластин, подвергнутых одной и той же экспозиции (с защитой части поверхности пластины шаблоном), вымывают в течение различного времени, выбираемого с учетом толщины пластины. После высушивания и измерения толщин вымытых и невымытых участков получают зависимость, по которой определяют время вымывания, необходимое для достижения требуемой глубины рельефа. При этом оптимальному времени соответствует требуемая глубина рельефа плюс 0,2-0,3 мм. Увеличение времени вымывания объясняется тем, что между полимеризованной и незаполимеризованной частями слоя находится фаза, в которой материал частично полимеризован и поэтому вымывается медленно. При использовании вымывного процессора время вымывания определяется скоростью движения формы в процессоре (рис. 2.14 ). В автоматических процессорах непрерывного действия соответствующее значение времени вымывания заносят в программу.

При термическом проявлении рельефного изображения по технологии FAST проэкспонированная пластина закрепляется на барабане термического процессора и подводится к источнику ИК-излучения. Необходимая глубина рельефа, зависящая, в частности, от толщины используемой формной пластины, достигается при 10-12 циклах контакта формы, локально разогретой до t = 160 °С, с абсорбирующим нетканым материалом (см. рис. 2.6 ).

Сушка формы. Назначением сушки является удаление жидкости из фотополимеризованного слоя формы с помощью тепла. Этот слой при вымывании пропитывается вымывным раствором, рельеф изображения набухает и размягчается. Относительное содержание поглощенного фотополимером растворителя после вымывания обычно превышает 30%, поверхность покрыта очень тонкой сплошной пленкой, а капилляры заполнены растворителем.

Влагосодержание фотополимера после вымывания зависит от способности материала к набуханию, времени вымывания, степени сшивки полимера, природы и температуры растворителя. Набухание рельефа формы происходит неравномерно, его степень зависит от характера изображения. Растрированные участки поглощают больше растворителя, чем плашки. Влияние природы вымывного раствора на длительность сушки связано со степенью набухания фотополимерного слоя и со значением летучести растворителя, входящего в состав раствора.

В процессе сушки происходят движение молекул растворителя из внутренних слоев материала к наружным и последующая миграция с поверхности формы в среду теплоносителя. При сушке теплым воздухом, нагретым до температуры 65 °С, растворитель удаляется с поверхности формы за счет конвективной диффузии. Для увеличения скорости внутренней диффузии растворителя возможно применение ФПК на основе гранулированных полимеров, содержащих микропоры.

Интенсивность процесса сушки зависит от химической природы и структуры материала формы, размера и состояния ее поверхности, температуры теплоносителя, его насыщенности парами растворителя и скорости движения относительно формы.

Сушка является наиболее длительной операцией изготовления флексографской печатной формы. Продолжительность сушки может составлять 1-3 ч, после чего возвращается первоначальная толщина пластины, а ее поверхность остается немного липкой. После сушки, перед дополнительной обработкой УФ-С-излучением, форму необходимо остудить, поскольку преждевременная обработка может зафиксировать остаточное разбухание слоя и толщина готовой формы окажется неравномерной.

Устранение липкости и дополнительное экспонирование формы. Дополнительная обработка (финишинг ) проводится с целью устранения липкости, которая образуется благодаря наличию на поверхности тонкого слоя высоковязкой жидкости. Она представляет собой макромолекулы термоэластопласта или другого полимера, растворенного или смешанного с молекулами незаполимеризованных мономеров или олигомеров. Компоненты, не вступившие в реакцию фотополимеризации при экспонировании, в процессе вымывания диффундируют на поверхность, вызывая ее липкость.

Устранение липкости может достигаться двумя способами: обработкой поверхности химическими реагентами, в частности бромид-броматным раствором, или УФ-С-облучением поверхности (см. рис. 2.8 , е ). При первом способе бром, вступая в реакцию присоединения, уменьшает концентрацию ненасыщенных двойных связей и способствует превращению ненасыщенных мономеров с низкой температурой кипения в насыщенные бромпроизводные, которые благодаря более высокой температуре кипения являются твердыми соединениями. Однако химический финишинг с применением растворов реакционноспособных соединений является экологически небезопасным.

Наиболее широкое применение получил финишинг УФ-Соблучением формы в газовой среде. В процессе такой обработки излучением, обладающим высокой энергией и низкой проникающей способностью, устраняется липкость поверхностного слоя печатной формы. Для финишинга используют установки, оснащенные трубчатыми УФ-лампами с максимумом излучения в зоне С с длиной волны 253,7 нм. Слишком длительная обработка делает поверхность формы хрупкой и снижает ее красковосприимчивость. На продолжительность обработки УФ-С-излучением оказывают влияние тип формной пластины, природа вымывного раствора и длительность предшествующей сушки. Время финишинга у тонких пластин обычно больше, чем у толстых.

Дополнительное экспонирование проводят УФ-А-излучением (см. рис. 2.8 , ж ) с целью повышения устойчивости формы к растворителям печатных красок и для достижения необходимых физико-механических свойств. Время дополнительного экспонирования может быть меньшим или равным времени основного экспонирования.

Контроль формы. Показатели качества флексографских форм включают наличие печатающих элементов требуемых размеров, формы и структуры поверхности, определенную высоту рельефа, соответствующую характеру изображения на печатной форме, а также необходимую адгезию к подложке.

К возможным дефектам форм, изготовленных по цифровой технологии, относится появление на форме (и возможно впоследствии в печати) одноцветного муара из-за циклического разнообразия форм печатающих элементов, соответствующих одному и тому же уровню серого, т. е. в зонах постоянного тона растровые точки имеют одинаковую площадь, но разную форму. Причина этого состоит в комбинации воздействия кислорода на фотополимер вдоль контура окна на маске и технологии растрирования, так как уменьшение площади печатающего элемента пропорционально изменению его периметра, размер элемента на печатной форме будет зависеть от его геометрической формы. На возникновение дефекта также оказывают влияние мощность лазера, чувствительность масочного слоя, траектория движения щеток в вымывном процессоре. Избежать его возможно путем оптимизации алгоритмов растрирования и устранения разницы в форме печатающих элементов.

Цифровая технология изготовления форм на гильзах путем лазерного экспонирования фотополимеризуемых пластин с масочным слоем состоит из следующих этапов:

• предварительное экспонирование оборотной стороны пластины;
• монтаж пластины на гильзе с помощью липкой ленты;
• установка гильзы в сменный держатель экспонирующего устройства;
• воздействие лазером на масочный слой фотополимеризуемой формной пластины;
• экспонирование фотополимеризуемого слоя УФ-А-излучением.

Все последующие операции: вымывание, сушка, финишинг, и дополнительное экспонирование проводятся в обычном порядке, но на специальном оборудовании для обработки цилиндрических печатных форм. Для получения бесшовных печатных форм из фотополимера пластина экспонируется с оборотной стороны, затем крепится вокруг гильзы, края пластины крепко сжимаются встык и фотополимер расплавляется для скрепления краев пластины. После этого он шлифуется до необходимой толщины в специальной установке и на бесшовную поверхность наносится регистрирующий термочувствительный масочный слой. На нем лазером записывается изображение, далее следуют операции формного процесса. Формы, изготовленные по технологии компьютер - печатная гильза (CTS), не требуют компенсации искажений, связанных с растяжением формы.

Цилиндровые бесшовные (рукавные) формы (digisleeve ) изготавливаются на полимерном формном материале в виде гибкого полого цилиндра, который натягивают на гильзу, и далее ее обрабатывают на оборудовании, предназначенном для цилиндрических форм. В зависимости от свойств фотополимеризуемого слоя после лазерной записи изображения на масочном слое и экспонирования обработка может проводиться либо вымыванием, либо термическим проявлением незаполимеризованной ФПК.

Компрессионные гильзы используются при печатании с тонких печатных форм. Поверхность гильзы обладает высокими компрессионными свойствами, за счет чего под давлением при печатании мелкие печатающие элементы частично вдавливаются в компрессионный слой из полиуретанового эластомера. В результате плашка вдавливается меньше и на ее долю приходится большее удельное давление (рис. 2.15 ). Это позволяет печатать с одной формы различные по характеру изображения без сильного растаскивания.

Преимущества бесшовных форм заключаются в высоком качестве печати, точном соблюдении приводки, высокой скорости печати, возможности управлять размещением на форме повторяющихся изображений (раппортов). Для формирования бесшовных (бесконечных) изображений необходимы соответствующие программное обеспечение и алгоритмы растрирования. Большое влияние на результаты записи информации оказывают параметры гильз (диапазон диаметров, весовые характеристики) и оптико-механическое оснащение устройства, обеспечивающее необходимую длину хода фокусирующего объектива. Сопряжение устройства лазерной записи с оборудованием для последующей обработки дает возможность создания единой автоматизированной технологической линии по изготовлению гильзовых форм.

Для изготовления печатных форм лазерным гравированием служат формные цилиндры или гильзы с покрытием из эластомера. В состав резиновых покрытий входят полимеры (например, этиленпропиленовый каучук, акрилнитрилбутадионовый каучук, натуральный и силиконовый каучуки), наполнители (сажа, мел), инициаторы и ускорители (сера, амиды и перекиси), пигменты, красители, пластификаторы и другие компоненты. Формные цилиндры имеют длину по образующей до нескольких метров и диаметр до 0,5м.

Подготовка формного цилиндра начинается с механической очистки старого покрытия и пескоструйной обработки поверхности стержня. На очищенную поверхность наносится клеевой слой, состав которого выбирается в зависимости от материала стержня и состава эластомера. Пластина из эластомера толщиной от 3 до 10 мм накладывается на клеевой слой и заматывается бандажной лентой. Цилиндр помещается в автоклав, где вулканизируется при давлении 4-10 бар несколько часов в атмосфере пара или горячего воздуха. После удаления бандажной ленты поверхность цилиндра обтачивается и шлифуется. Размерные параметры и твердость формного цилиндра подвергаются контролю.

Эластомерные формы, гравированные газовым лазером, изготавливаются для печатания штриховых и растровых изображений с относительно невысокой линиатурой (до 36 лин/см). Это связано с тем, что удаление эластомера проводится с помощью лазерного излучения с размером пятна элементарной точки около 50 мкм. Большая расходимость пучка СO2-лазера не позволяет обеспечить запись изображения с высокой линиатурой. При правильном выборе режима гравирования, если размер пятна в 1,5 раза больше теоретического размера точки, между смежными строками записанного изображения не остается необработанного материала. Для получения элементарной точки размером 10-12 мкм, необходимой для воспроизведения изображения высокой линиатуры (60 лин/см), требуется пятно лазерного излучения диаметром 15-20 мкм. Это может быть обеспечено применением Nd:YAG-лазера при использовании специальных формных материалов.

Широкому применению лазеров с твердым активным веществом и лазерных диодов будет способствовать создание формных материалов (полимеров), обладающих необходимыми печатнотехническими свойствами (устойчивостью к растворителям печатных красок, твердостью, тиражестойкостью) и позволяющих обеспечить высокую производительность процесса прямого лазерного гравирования.

Гравирование форм осуществляется в установке для лазерного гравирования. Во время вращения формного цилиндра луч лазера перемещается вдоль оси цилиндра, формируя изображение по спирали. Ход спирали обычно составляет 50 мкм. Синхронизация движения формного цилиндра и лазера, а также управление лазерным излучением осуществляются с помощью компьютера.

Испускаемое лазером излучение с помощью системы зеркал направляется на линзу, которая фокусирует луч на поверхности формного цилиндра (рис. 2.16 ). В зависимости от мощности излучения и технологических параметров глубина гравирования может быть установлена от нескольких микрометров до нескольких миллиметров. Под воздействием лазерного излучения эластомер выжигается и испаряется в процессе, подобном сублимации, а образующиеся газообразные отходы и частицы материала отсасываются и фильтруются. Гравированная лазером печатная форма очищается от оставшихся на поверхности продуктов горения и подвергается контролю.

3. Изготовление форм высокой печати на основе фотополимерных композиций

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. Пластина позволяла воспро­изводить высоколиниатурные изображения до 60 лип/см и выше, а также линии тол­щиной от 0,1 мм; точки диаметром от 0,25 мм; текст как позитивный, так и нега­тивный от 5 пиксел и растровые 3-, 5- и 95 - процентные точки; тем самым позволив флексографии составлять конкуренцию «классическим» способам, особенно в сфере печати на упаковке. И, естественно, фотополимерные пластины заняли лидирующее положение в качестве формного флексографского материала, особенно в Европе и в нашей стране.

Резиновые (эластомерные) печатные формы могут быть получены способом» прессования и гравирования. Необходимо отметить, что сам формный процесс на основе эластомеров трудоемок и не экономичен. Максимально воспроизводимая линиатура составляет порядка 34 лин/см, т.е. репродукционные возможности данных пластин находятся на низком уровне и не отвечают современным требованиям к упаковке. Фотополимерные формы позволяют воспроизводить как сложные цветовые и переходы, различные тональности, так и растровые изображения с линиатурой до 60 лин/см при довольно-таки небольшом растаскивании (увеличении тоновых града­ций). В настоящее время, как правило, фотополимерные формы изготавливаются двумя способами: аналоговым - посредством экспонирования УФ-излучения че­рез негатив и удаления незаполимеризованного полимера с пробелов при помощи специальных вымывных растворов на осно­ве органических спиртов и углеводородов (например, при помощи вымывного раство­ра фирмы BASF Nylosolv II) и посредством так называемого цифрового способа, т. е. лазерного экспонирования специального черного слоя, нанесенного поверх фотопо­лимерного, и последующего вымывания не проэкспонированных участков. Стоит от­метить, что в последнее время в этой обла­сти появились новые разработки фирмы BASF, позволяющие удалять полимер в случае аналоговых пластин при помощи обыкновенной воды; или же напрямую уда­лять полимер с пробелов при помощи лазерного гравирования в случае цифрового способа изготовления форм.

Основой фотополимерной пластины лю­бого типа (как аналоговой, так и цифровой) является фотополимерный, или так назы­ваемый рельефный слой, благодаря которо­му и происходит образование возвышаю­щихся печатающих и углубленных про­бельных элементов, т. е. рельефа. Основой фотополимерного слоя является фотополимеризующаяся композиция (ФПК). Основ­ными компонентами ФПК, оказывающими значительное влияние на печатно-технические характеристики и качество фотопо­лимерных печатных форм, являются следу­ющие вещества.

1) Мономер - соединение сравнительно невысокого молекулярного веса и низкой вязкости, содержащее двойные связи и, следовательно, способное к полимериза­ции. Мономер является растворителем или разбавителем для остальных компонентов композиции. Изменяя содержание мономе­ра, обычно регулируют вязкость системы.

2) Олигомер - способное к полимериза­ции и к сополимеризации с мономером ненасыщенное соединение большего, чем мо­номер, молекулярного веса. Это вязкие жидкости либо твердые вещества. Услови­ем их совместимости с мономером являет­ся растворимость в последнем. Считается, что свойства получаемых при отверждении покрытий (например, фотополимерных пе­чатных форм) определяются главным обра­зом природой олигомера.

В качестве олигомеров и мономеров наи­большее распространение находят олигоэ-фир- и олигоуретанакрилаты, а также раз­личные ненасыщенные полиэфиры.

3) Фотоинициатор. Полимеризация винильных мономеров под действием УФ-из­лучения в принципе может протекать без участия каких-либо других соединений. Такой процесс называется просто полиме­ризацией и протекает довольно медленно. Для ускорения реакции в композицию вво­дят небольшие количества веществ (от до­лей процента до процентов), способных под действием света генерировать свободные радикалы и/или ионы, инициирующие цеп­ную реакцию полимеризации. Такой тип полимеризации называется фотоинициированной полимеризацией. Несмотря на не­значительное содержание фотоинициатора в композиции, ему принадлежит исключи­тельно важная роль, определяющая как многие характеристики процесса отверж­дения (скорость фотополимеризации, ши­роту экспонирования), так и свойства по­лученных покрытий. В качестве фотоини­циаторов находят применение производные бензофенона, антрахинона, тиоксантона, асцилфосфиноксиды, пероксипроизводные и т. д.

Пластина nyloflex АСЕ предназначена для высококачественной растровой флексографской печати в таких областях, как:

Гибкая упаковка из пленки и бумаги;

Упаковка для напитков;

Этикетки;

Предварительное запечатывание поверх­ности гофрокартона.

Имеет наибольшую твердость среди всех пластин nyloflex - 62° Shore А (шкалы по Шору А). Основные достоинства:

Изменение цвета пластины при экспони­ровании - сразу же видна разница между экспонированными / не проэкспонированными участками пластины;

Большая широта экспозиций обеспечива­ет хорошее закрепление растровых точек и чистые углубления на выворотках, мас­кирование не требуется;

Короткое время обработки (экспонирова­ние, вымывание, завершающая обработка) экономит рабочее время;

Широкий интервал тоновых градаций на печатной форме позволяет одновременно печатать растровые и штриховые элемен­ты;

Хороший контраст печатных элементов облегчает монтаж;

Качественный краскоперенос (особенно при использовании водных красок) позволяет равномерно воспроизвести растр и плашку, а снижение необходимого объема переносимой краски делает возможным печать плавных растровых переходов;

Высокая твердость при хорошей стабиль­ности, передача высоколиниатурных растровых переходов при использовании тех­нологии «тонких печатных форм» в сочетании с компрессионными подложками;

Устойчивость к износу, высокая тираже-стойкость;

Устойчивость к озону предотвращает об­разование трещин.

Пластина показывает прекрасный крас­коперенос, особенно при использовании красок на водной основе. Кроме того, она хорошо подходит для печати на шерохова­тых материалах.

Nyloflex АСЕ могут поставляться следу­ющей толщины:

АСЕ 114-1,14 мм АСЕ 254-2,54 мм

АСЕ 170-1,70 мм АСЕ 284-2,84 мм

Пластина имеет небольшую твердость (33° по Шору А), что обеспечивает ее хороший контакт с шероховатой и неровной поверхностью гофрокартона и сводит к минимуму эффект «стиральной доски». Одно из главных достоинств FAC-X - прекрасный краскоперенос, особенно для красок на водной основе, используемых при печати на гофрокартоне. Равномер­ная пропечатка плашек без высокого дав­ления печати способствует уменьшению прироста градаций (растискиванию) при растровой печати и повышению контраст­ности изображения в целом. Кроме того, пластина имеет ряд других отличительных особенностей:

Фиолетовый оттенок полимера и высокая прозрачность подложки облегчает конт­роль изображений и монтаж форм, при по­мощи липких лент, на формный цилиндр; - высокая прочность пластины на изгиб ис­ключает отслаивание полиэфирной под­ложки и защитной пленки;

Форма хорошо очищается как до, так и после печати.

Пластина nyloflex FAC-X является одно­слойной. Она состоит из светочувствительного фотополимерного слоя, нанесённого для стабильности размеров на полиэфир­ную подложку.

Nyloflex FAC-X поставляются толщиной 2,84 мм, 3,18 мм, 3,94 мм, 4,32 мм, 4,70 мм, 5,00 мм, 5,50 мм, 6,00 мм, 6,35 мм.

Глубина рельефа пластин nyloflex FAC-X устанавливается предварительным экспонированием обратной стороны плас­тины на 1 мм для пластин толщиной 2,84 мм и 3,18 мм и в интервале от 2 до 3,5 мм (в зависимости от каждого конкрет­ного случая) для пластин толщиной от 3,94 мм до 6,35 мм.

С пластинами nyloflex FAC-X можно по­лучать линиатуру растра до 48лин/см и интервал градаций 2-95% (для пластин толщиной 2,84 мм и 3,18 мм) и линиатуру растра до 40 лин/см и интервал градаций 3-90% (для пластин толщиной от 3,94 мм до 6,35 мм). Выбор толщины пластины ру­ководствуется как типом печатной маши­ны, так и спецификой запечатываемого ма­териала и воспроизводимого изображения.

Фотополимерная пластина digiflex II была разработана на основе первого поколения пластин digiflex и сочетает в себе все пре­имущества цифровой передачи информа­ции и еще более простую и легкую обра­ботку. Преимущества пластины digiflex Ii:

1) отсутствие фотопленки, благодаря чему возможны прямая передача данных на пе­чатную форму, охрана природы и экономия времени. После снятия защитной пленки на поверхности пластины становится види­мым черный слой, чувствительный к лазер­ному излучению инфракрасного диапазона. Изображение и текстовая информация могут записываться непосредственно на этом слое с помощью лазера. В местах, на которые воздействует лазерный луч, черный слой разрушается. После этого печатная форма подвергается засветке УФ-лучами по всей площади, вымывается, сушится и происходит окончательная засветка.

2) оптимальная передача градаций, позволяющая воссоздать малейшие оттенки изображения и обеспечивающая высокое качество печати;

3) низкие монтажные затраты;

4) высочайшее качество печати. Основу экспонируемых лазером фотополимерных печатных форм составляют печатные формы nyloflex FАН для высокохудожественной растровой флексографской печати, которые покрываются черным слоем. Лазерное и последующее обычное экспонирование выбираются таким образом, что достигается существенно более низкие приращения градаций. Получаются результаты печати исключительно высокого качества.

5) уменьшенная нагрузка на окружающую среду. Отсутствует обработка пленок не используются химические составы для фотообработки, замкнутые узлы экспонирования и вымывания с замкнутыми устройствами регенерации приводят к уменьшению вредного влияния на природу.

Область применения пластин для цифровой передачи информации широка. Это бумажные и пленочные мешки, гофрированный картон, пленки для автоматов, гибкие упаковки, алюминиевая фольга, пленочные пакеты, этикетки, конверты, салфетки, упаковка для напитков, картонажные изделия.

Nyloflex Sprint - новая для российского рынка пластина из серии nyloflex. В настоящий момент проходит испытания на ряде производственных полиграфических предприятий России. Это специальная водовымывная пластина для печати УФ-красками. Вымывание при помощи обыкновенной воды имеет смысл не только с позиции защиты природы, при этом еще значительно сокращается время на обработку по сравнению с технологией использующей органический вымывной раствор. Пластина nyloflex sprint требует всего 35-40 мин на весь процесс лишения печатной формы. Вследствие того, что для вымывания нужна только чистая вода, nyloflex sprint позволяет экономить и на дополнительных операциях, ведь использованная вода может вылиться прямо в канализацию без филь­трации или дополнительной очистки. А тем, кто уже работает с водовымывными пластинами и процессорами nyloprint для изготовления форм высокой печати, даже не требуется покупки дополнительного обо­рудования.

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.