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一種三維制造方法及其在柔版制備中的應(yīng)用的制作方法

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一種三維制造方法及其在柔版制備中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于三維制造【技術(shù)領(lǐng)域】的一種三維打印制造方法及其在柔版制備中的應(yīng)用。本發(fā)明的具體操作步驟為:首先在支撐體表面噴涂一層催化劑,然后在程序控制下,按照?qǐng)D文信息交替噴涂打印材料與催化劑,打印材料噴涂1-8次后噴涂一次催化劑,每次噴涂完催化劑后在光或80-200℃加熱的條件交聯(lián)固化,這樣通過(guò)層層疊加得到三維產(chǎn)品。將本發(fā)明所述的三維打印制造方法應(yīng)用于制備柔版,省略了常規(guī)制版方法中利用膠片曝光、顯影、定影的處理步驟,所得柔版的圖文清晰,在上機(jī)印刷時(shí)具有良好的印刷適性及較高的耐印力,顯著提高了柔版制版的效率。
【專利說(shuō)明】一種三維制造方法及其在柔版制備中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于三維制造【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種三維打印制造方法及其在柔版制備中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性版印刷,此印刷方式以其印刷成本低、承印材料廣泛、生產(chǎn)效率高、操作及維護(hù)簡(jiǎn)單、有利于環(huán)境保護(hù)及適用印刷領(lǐng)域范圍寬等優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為“綠色印刷”方式、“最優(yōu)秀,最有前途”的印刷方法,在全世界得到了迅速的發(fā)展。
[0003]柔性版材的發(fā)展經(jīng)歷了橡膠版、感光樹脂版和數(shù)字感光樹脂版等類型。其中橡膠版制版方法是通過(guò)雕刻、模壓或激光雕刻經(jīng)過(guò)硫化處理的天然橡膠而成,其中雕刻制版需要圖樣轉(zhuǎn)拓、刻刀刻制過(guò)程,由于橡膠版硬度較低,圖文復(fù)制受到很大的限制,再加上這種制版方法對(duì)制版工人的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求很高,生產(chǎn)效率低等已被逐漸淘汰。模壓制版則需要先制作金屬凸版壓制凹型紙或金屬模版,再通過(guò)凹型模版壓制橡膠版,將橡膠版加熱、力口壓、加硫,變硬處理后制成印版。由于此方式制版周期長(zhǎng)、制版厚度均勻性較差、不利于環(huán)境保護(hù)等已不再使用。激光雕刻橡膠版是近年來(lái)的最新成果,但由于橡膠本身的局限性及感光樹脂版的廣泛采用,此種技術(shù)也不常用。
[0004]感光樹脂版分為固體感光樹脂版和液體感光樹脂版。感光樹脂版由下向上依次由片基、膠黏劑層、感光樹脂層、粘合層、保護(hù)層組成。固體感光樹脂版所用材料選自纖維素衍生物、聚乙烯醇衍生物、丁苯樹脂等,版的脆性較大,成本較高。液體感光樹脂版以聚酯薄膜為支持體制成版材,多為不飽和聚酯系列,成本較固體感光樹脂版低,印刷質(zhì)量也較好。
[0005]感光樹脂版制版時(shí)須經(jīng)過(guò)以下處理步驟:首先膠片經(jīng)曝光、顯影定影,然后預(yù)曝光、主曝光,再顯影(沖洗),干燥后進(jìn)行后處理、后曝光??梢?jiàn)感光樹脂版的制版過(guò)程處理工藝復(fù)雜,對(duì)操作人員的技術(shù)要求較高。
[0006]計(jì)算機(jī)直接制柔性版是通過(guò)激光燒蝕柔性版材表面的黑膜形成陰圖,然后進(jìn)行與感光性柔性版制版方式相同的曝光、顯影(沖洗)、干燥、后處理、后曝光等加工步驟。與常用的感光樹脂版相比,增加了激光吸收層(黑膜),改變了曝光光源(激光成像),而工藝與常用感光樹脂版同樣繁瑣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題,本發(fā)明提供一種三維制造方法及其在柔版制備中的應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明所述的三維制造方法的具體操作步驟為:首先在支撐體表面噴涂一層催化齊U,然后在程序控制下,按照?qǐng)D文信息交替噴涂打印材料與催化劑,打印材料噴涂1-8次后噴涂一次催化劑,每次噴涂完催化劑后在光或80-200°C加熱的條件交聯(lián)固化,這樣通過(guò)層
層疊加得到三維產(chǎn)品。
[0009]所述的支撐體選自玻璃板、金屬板、聚合物板、或復(fù)合材料板。[0010]所述的聚合物板具體選自聚丙烯、聚氯乙烯、飽和聚酯或ABS樹脂板。
[0011]所述的催化劑為原硅酸、二丁基錫或硅氮聚合物;所述的硅氮聚合物的結(jié)構(gòu)式為[(CH3)nSi (NH)4-丄,其中 n=l-2,m=100-200。
[0012]所述的打印材料是由l_30wt%的含硅聚合物或含氟聚合物、l_20wt%的聚氨酯、0.01-5wt%的分散穩(wěn)定劑、0.l-5wt%的聚酯、0.01-2wt%的二乙烯基醚類化合物及余量的溶劑經(jīng)研磨混合分散得到。
[0013]所述的研磨可以采用球磨機(jī)或砂磨機(jī)進(jìn)行。
[0014]所述的含硅聚合物選自數(shù)均分子量在I萬(wàn)-10萬(wàn)的聚硅氧烷及其衍生物,分子量?jī)?yōu)選I萬(wàn)-6萬(wàn),更優(yōu)選2萬(wàn)-5萬(wàn);含氟聚合物選自含氟的聚丙烯酸樹脂、含氟的環(huán)氧樹脂所組成的組中的至少一種。
[0015]所述的聚氨酯為單組份聚氨酯,其數(shù)均分子量范圍在1000-100000 ;優(yōu)選2000-80000,更優(yōu)選 5000-10000。
[0016]所述的分散穩(wěn)定劑選自聚乙烯醇、聚乙烯胺、阿拉伯樹膠、聚乙烯吡咯烷酮、多聚磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二胺、十六胺、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、長(zhǎng)鏈多元胺酰胺所組成的組中的至少一種。
[0017]所述的聚酯選自不飽和聚酯,數(shù)均分子量范圍在1000-10000 ;優(yōu)選2000-8000。
[0018]所述的二乙烯基醚類化合物選自二乙二醇二乙烯基醚、單乙烯基二乙二醇醚、三乙二醇二乙烯基醚、四(乙二醇)二乙烯基醚、1,4-環(huán)己基二甲醇二乙烯基醚所組成的組中的至少一種。
[0019]所述的溶劑選自烴類、醇類、酯類和醇醚類所組成的組中的至少一種。
[0020]所述的烴類選自正己烷、正庚烷、甲苯、二甲苯所組成的組中的至少一種;
[0021]所述的醇類選自乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、乙二醇、丁二醇所組成的組中的至少一種;
[0022]所述的酯類選自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、丙二醇甲醚醋酸酯所組成的組中的至少一種;
[0023]所述的醇醚類選自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇
二乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇二甲醚、所組成的組中的至少一種。
[0024]上述的三維制造方法應(yīng)用于柔版制版。
[0025]本發(fā)明所使用的三維打印制造方法制備柔版,省略了利用膠片曝光、顯影、定影的處理步驟,所得柔版的圖文清晰,在上機(jī)印刷時(shí)具有良好的印刷適性及較高的耐印力,顯著提聞了柔版制版的效率。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述,需要說(shuō)明的是,下述實(shí)施例不能作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制,任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上作出的改進(jìn)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0027]實(shí)施例1
[0028]打印材料配制:將5wt%的聚硅氧烷(數(shù)均分子量20000,購(gòu)自濟(jì)南瑞元化工有限公司)、20被%的單組份聚氨酯(數(shù)均分子量為5000,購(gòu)自天津阿托茲精細(xì)化工有限公司)、
0.01wt%的阿拉伯樹膠(購(gòu)自上海文華化工顏料有限公司)、5wt%的不飽和聚酯(購(gòu)自濟(jì)南易盛樹脂有限公司)、0.01wt%的二乙二醇二乙烯基醚、5wt%的乙醇及余量的乙二醇乙醚混合,室溫下利用砂磨機(jī)研磨分散2小時(shí)。
[0029]柔版制備:首先在玻璃板表面噴涂一層原硅酸,然后在程序控制下,按照?qǐng)D文信息交替噴涂上述配制的打印材料與原硅酸,打印材料噴涂2次后噴涂一次原硅酸,每次噴涂完原硅酸后在120°C的加熱條件下交聯(lián)固化,這樣通過(guò)層層疊加得到柔版。
[0030]上述制備得到的柔版基底厚2mm,圖文層厚1.94mm,所得柔版的圖文清晰,圖文分辨率可達(dá)175線,耐印力達(dá)5萬(wàn)印。
[0031]實(shí)施例2
[0032]打印材料配制:將30wt%的聚硅氧烷(數(shù)均分子量50000,購(gòu)自濟(jì)南瑞元化工有限公司)、1被%的單組份聚氨酯(數(shù)均分子量為10000,購(gòu)自天津阿托茲精細(xì)化工有限公司)、5wt%的十四烷基三甲基溴化銨、lwt%的不飽和聚酯(購(gòu)自濟(jì)南易盛樹脂有限公司)、2wt%的單乙烯基二乙二醇醚、2wt%的丙二醇及余量的丙二醇甲醚混合,室溫下利用砂磨機(jī)研磨分散3小時(shí)。
[0033]柔版制備:首先在聚氯乙烯板表面噴涂一層二丁基錫,然后在程序控制下,按照?qǐng)D文信息交替噴涂上述配制的打印材料與二丁基錫,打印材料噴涂I次后噴涂一次二丁基錫,每次噴涂完二丁基錫后在紫外光作用下交聯(lián)固化,這樣通過(guò)層層疊加得到柔版。
[0034]上述制備得到的柔版基底厚1.28mm,圖文層厚1mm,所得柔版的圖文清晰,圖文分辨率可達(dá)133線,耐印力達(dá)5萬(wàn)印。
[0035]實(shí)施例3
[0036]打印材料配制:將20wt%的聚硅氧烷(數(shù)均分子量40000,購(gòu)自濟(jì)南瑞元化工有限公司)、10被%的單組份聚氨酯(數(shù)均分子量為2000,購(gòu)自天津阿托茲精細(xì)化工有限公司)、lwt%的十二胺、3wt%的不飽和聚酯(購(gòu)自濟(jì)南易盛樹脂有限公司)、lwt%的1,4-環(huán)己基二甲醇二乙烯基醚及余量的二乙二醇二甲醚混合,室溫下利用砂磨機(jī)研磨分散2.5小時(shí)。
[0037]柔版制備:首先在復(fù)合材料板表面噴涂一層硅氮聚合物,然后在程序控制下,按照?qǐng)D文信息交替噴涂上述配制的打印材料與硅氮聚合物,打印材料噴涂I次后噴涂一次硅氮聚合物,每次噴涂完硅氮聚合物后加熱150°C條件下交聯(lián)固化,這樣通過(guò)層層疊加得到柔版。所述的硅氮聚合物的結(jié)構(gòu)式為[(CH3)2Si (NH) 2]12(|.[0038]上述制備得到的柔版基底厚1mm,圖文層厚0.7,所得柔版的圖文清晰,圖文分辨率達(dá)175線,耐印力可達(dá)10萬(wàn)印。
[0039]實(shí)施例4
[0040]打印材料配制:將15wt%的含氟的聚丙烯酸樹脂(購(gòu)自杜邦公司)、15wt%的單組份聚氨酯(數(shù)均分子量為6000,購(gòu)自天津阿托茲精細(xì)化工有限公司)、0.2wt%的十二烷基苯磺酸鈉、3wt%的不飽和聚酯(購(gòu)自濟(jì)南易盛樹脂有限公司)、0.05wt%的四(乙二醇)二乙烯基醚及余量的二甲苯混合,室溫下利用球磨機(jī)研磨分散I小時(shí)。
[0041]柔版制備:首先在ABS樹脂板表面噴涂一層硅氮聚合物,然后在程序控制下,按照?qǐng)D文信息交替噴涂上述配制的打印材料與硅氮聚合物,打印材料噴涂6次后噴涂一次硅氮聚合物,每次噴涂完硅氮聚合物后加熱100°C條件下交聯(lián)固化,這樣通過(guò)層層疊加得到柔版。所述的硅氮聚合物的結(jié)構(gòu)式為[(CH3) Si (NH) 3]2QQ.[0042]上述制備得到的柔版基底厚3.5mm,圖文層厚3.5mm,所得柔版的圖文清晰,圖文分辨率可達(dá)133線,耐印力達(dá)3萬(wàn)印。
[0043]實(shí)施例5
[0044]打印材料配制:將lwt%的含氟環(huán)氧樹脂(購(gòu)自杜邦公司)、18wt%的單組份聚氨酯(數(shù)均分子量為30000,購(gòu)自天津阿托茲精細(xì)化工有限公司)、0.03wt%的聚乙烯吡咯烷酮、4wt%的不飽和聚酯(購(gòu)自濟(jì)南易盛樹脂有限公司)、0.05wt%的三乙二醇二乙烯基醚及余量的丙二醇甲醚醋酸酯混合,室溫下利用砂磨機(jī)研磨分散1.5小時(shí)。
[0045]柔版制備:首先在鋁板表面噴涂一層原硅酸,然后在程序控制下,按照?qǐng)D文信息交替噴涂上述配制的打印材料與原硅酸,打印材料噴涂8次后噴涂一次原硅酸,每次噴涂完原硅酸后在激光掃描作用下交聯(lián)固化,這樣通過(guò)層層疊加得到柔版。
[0046]上述制備得到的柔版基底厚2.94mm,圖文層厚1mm,所得柔版的圖文清晰,圖文分辨率可達(dá)175線,耐印力達(dá)6萬(wàn)印。
【權(quán)利要求】
1.一種三維制造方法,其特征在于,該方法的具體操作步驟為:首先在支撐體表面噴涂一層催化劑,然后在程序控制下,按照?qǐng)D文信息交替噴涂打印材料與催化劑,打印材料噴涂1-8次后噴涂一次催化劑,每次噴涂完催化劑后在光或80-200°C加熱的條件交聯(lián)固化,這樣通過(guò)層層疊加得到三維產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維制造方法,其特征在于,所述的支撐體選自玻璃板、金屬板、聚合物板、或復(fù)合材料板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維制造方法,其特征在于,所述的聚合物板具體選自聚丙烯、聚氯乙烯、飽和聚酯或ABS樹脂板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維制造方法,其特征在于,所述的催化劑為原硅酸、二丁基錫或硅氮聚合物;所述的硅氮聚合物的結(jié)構(gòu)式為[(CH3)nSi (NH) 4_n]m,其中n=l-2,m=100-200o
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維制造方法,其特征在于,所述的打印材料是由1_30被%的含硅聚合物或含氟聚合物、l-20wt%的聚氨酯、0.01-5wt%的分散穩(wěn)定劑、0.l-5wt%的聚酯、0.01-2wt%的二乙烯基醚類化合物及余量的溶劑經(jīng)研磨混合分散得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維制造方法,其特征是:所述的含硅聚合物選自數(shù)均分子量在I萬(wàn)-10萬(wàn)的聚硅氧烷及其衍生物,分子量?jī)?yōu)選I萬(wàn)-6萬(wàn),更優(yōu)選2萬(wàn)-5萬(wàn);含氟聚合物選自含氟的聚丙烯酸樹脂、含氟的環(huán)氧樹脂所組成的組中的至少一種; 所述的聚氨酯為單組份聚氨酯,其數(shù)均分子量范圍在1000-100000,優(yōu)選2000-80000,更優(yōu)選 5000-10000 ; 所述的聚酯選自不飽和聚酯,數(shù)均分子量范圍在1000-10000,優(yōu)選2000-8000 ; 所述的溶劑選自烴類、醇類、酯類和醇醚類所組成的組中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維制造方法,其特征是:所述的分散穩(wěn)定劑選自聚乙烯醇、聚乙烯胺、阿拉伯樹膠、聚乙烯吡咯烷酮、多聚磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二胺、十六胺、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、長(zhǎng)鏈多元胺酰胺所組成的組中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維制造方法,其特征是:所述的二乙烯基醚類化合物選自二乙二醇二乙烯基醚、單乙烯基二乙二醇醚、三乙二醇二乙烯基醚、四(乙二醇)二乙烯基醚、1,4-環(huán)己基二甲醇二乙烯基醚所組成的組中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維制造方法,其特征是:所述的烴類選自正己烷、正庚烷、甲苯、二甲苯所組成的組中的至少一種; 所述的醇類選自乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、乙二醇、丁二醇所組成的組中的至少一種; 所述的酯類選自甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、丙二醇甲醚醋酸酯所組成的組中的至少一種; 所述的醇醚類選自乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二乙二醇單甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇二乙醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇二甲醚、所組成的組中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的三維制造方法在柔版制版中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】B29C67/00GK103640219SQ201310656776
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】周海華, 宋延林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所
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