TWI461120B - 用於柔版印刷版之背基板及其製造方法 - Google Patents

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TWI461120B
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Description

用於柔版印刷版之背基板及其製造方法
本發明是有關於一種用於柔版印刷版之背基板及其製造方法。
柔版印刷版包含具有凹凸圖案的感光樹脂層與背基板。背基板包括底材以及黏著底材和感光樹脂層的接著層。通常在製作完背基板後，會形成液態感光樹脂於背基板的接著層一側，然後進行液態感光樹脂的曝光顯影製程，而形成具有凹凸圖案的感光樹脂層。最後，將柔版印刷版之底材貼附在印刷滾筒上，以將感光樹脂層固定於印刷滾筒上。若接著層與底材和感光樹脂層間的接著強度與耐久性越好，則柔版印刷版的使用壽命越長。
美國專利公告第3948666號揭露一種背基板，其包含接著層和可撓性底材。接著劑是一種可交聯的聚酯聚氨酯樹脂(polyester-polyurethane resin)，藉其中的氫氧基和多官能基異氰酸酯(polyfunctional isocyanante)在底材上反應而相互接著。但在塗佈接著劑之後，需要在40至80℃下反應40至120小時，使所形成的接著層的表面完全乾爽。
美國專利公告第4269931號揭露一種接著劑組成。但在塗佈接著劑後，仍需要在120℃下進行2小時的烘烤，使所形成的接著層的表面完全乾爽。
美國專利公告第5500327號揭露一種感光樹脂元件，包含支撐材、熱硬化層和光硬化層。藉由波長為250至 500nm的紫外光使熱硬化層和光硬化層之間相互接著。但曝光時間太短時，熱硬化層和光硬化層之間的接著強度較低，故需進行長時間曝光來提昇其接著強度。
綜上所述，需要一種可減短製程時間的背基板製造方法，又能夠使接著層與底材和感光樹脂層間的接著強度及耐久性良好，而能克服上述問題。
本發明之一態樣係提供一種用於柔版印刷版之背基板的製造方法，其包含下列步驟：提供可撓性底材；塗佈接著劑於可撓性底材上，其中接著劑包含樹脂、光起始劑與可光固化化合物，可光固化化合物中每一分子上具有至少二個不飽和基，且佔接著劑總重之5至30重量百分比(wt%)；進行第一曝光步驟，對接著劑照射第一光源，以形成接著層，且接著層接著可撓性底材。接著層之不飽和基的轉化率介於10至65%。
本發明之另一態樣提供一種由上述製造方法製得之背基板。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實施方式上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實施方式上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的 結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
第1圖係顯示依照本發明一實施方式的柔版印刷版之製造方法的流程圖。
在步驟110中，提供可撓性底材210，如第2圖所示。可撓性底材210需為光可穿透之材料，以在後續曝光製程中，讓光通過可撓性底材210，使接著劑進行反應而與可撓性底材210接著。
在一實施方式中，可撓性底材210係選自由聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate)、聚酯(polyester)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚烯烴(polyolefin)、聚醯胺(polyamide)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚氯乙烯(polyvinylchloride)、聚苯乙烯(polystyrene)及其混合物所構成之群組。
在一實施方式中，為增加接著強度，對可撓性底材210作表面處理，表面處理如強酸氧化(oxidizing strong acid)、電暈放電(corona discharge)或粗糙化處理。
在步驟120中，塗佈接著劑220於可撓性底材210上，如第2圖所示。接著劑220包含樹脂、光起始劑與可光固化化合物。例如可使用線棒進行塗佈程序，但不限於此。
樹脂提供接著層的柔軟性，其為具有不飽和基或不具有不飽和基的高分子。在一實施方式中，樹脂佔該接著劑總重約50至90 wt%，較佳係佔總重約65至85 wt%。在一實施方式中，樹脂的重量平均分子量為10000至90000。
在一實施方式中，樹脂係選自由丙烯酸樹脂(acrylic resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、矽樹脂(silicone resin)、聚 乙烯縮甲醛(poly(vinyl formal))、聚乙烯醇縮丁醛(poly-vinyl butyral,PVB)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)、聚酯(polyester)、纖維素酯(cellulose esters)及其混合物所構成之群組。
光起始劑讓可光固化化合物進行交聯反應。在一實施方式中，光起始劑佔該接著劑總重之3至25 wt%，較佳係佔總重的5至20 wt%。上述用量之光起始劑可加快可光固化化合物中之不飽和基進行光聚合反應的速率。
在一實施方式中，光起始劑係選自由1-羥基環己基苯基丙酮(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone)、2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化磷(2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide)、2,2-二甲氧基-2苯基苯乙酮(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone)、2-異丙基硫雜蒽醌(2-isopropylthioxanthone)、二苯甲酮(benzophenone)、過氧化二苯甲醯(benzoyl peroxide)、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯(ethyl 4-dimethylaminobenzoate)、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methylpropiophenone)、4-苯甲酰基-4-甲基-二苯硫醚(4-(4-Methylphenylthio)benzophenone)、4-二甲氨基苯甲酸異辛酯(2-Ethylhexyl 4-dimethylaminobenzoate)、2,4-二乙基噻唑酮(2,4-Diethylthioxantone)及其混合物所構成之群組。
可光固化化合物中每一分子上具有至少二個不飽和基，較佳係具有2至25個不飽和基，更佳係具有3至20個不飽和基。不飽和基用以進行光聚合反應，使接著劑220與可撓性底材210接著。
當可光固化化合物的不飽和基數目少於2時，經過第一曝光處理(即下述步驟130)後，將使可光固化化合物中整體不飽和基的轉化率過高，致使殘留的不飽和基數目太少，將導致接著劑與感光樹脂層之間的接著強度不佳。當可光固化化合物的不飽和基數目大於25時，經過相同能量的第一曝光處理(即下述步驟130)後，可光固化化合物中整體不飽和基的轉化率偏低，可能影響接著劑與感光樹脂層間或接著劑與可撓性底材間的接著強度。
可光固化化合物佔總重之重量百分比為5至30 wt%，較佳係佔總重之重量百分比為7至20 wt%。若可光固化化合物的添加量小於5%，則不飽和基的數量太少，導致接著強度變差。若可光固化化合物的添加量大於30%，會導致膜面不乾爽及硬脆等問題，使得背基板200不具可撓性。
在一實施方式中，可光固化化合物為丙烯酸系單體或丙烯酸系寡聚物。在一實施方式中，可光固化化合物係選自由丙烯酸酯(acrylate)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、聚酯丙烯酸甲酯(polyester methacrylate)、氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、氨酯丙烯酸甲酯(urethane methacrylate)、環氧基丙烯酸酯(epoxy acrylate)、環氧基丙烯酸甲酯(epoxy methacrylate)及其混合物所構成之群組。
另外，接著劑的組成中，可視需求進一步添加少量助劑，如流平劑、穩定劑或抗氧化劑，其含量約佔總重之5 wt%以下。
在步驟130中，進行第一曝光步驟，對接著劑220照射第一光源，以形成接著層225，且接著層225接著可撓 性底材210，如第2圖所示。在此已完成背基板200的製作。
接著層225之不飽和基的轉化率介於10至65%，較佳係介於20至60%。若不飽和基轉化率小於10%，則接著層225的交聯密度太低，導致接著強度較差。若不飽和基轉化率高於65%，則殘留的不飽和基的數量太少，導致接著強度變差。
在一實施方式中，第一光源為紫外光、可見光、電子束或X-射線。在一實施例中，進行第一曝光步驟包含以能量為80 mJ/cm2 至200 mJ/cm2 之紫外光照射接著劑。
在步驟140中，將接著層225之露出表面接觸液態感光樹脂層310，如第3A圖所示。
然後，提供圖案化遮蔽層310’於液態感光樹脂層310上方，以局部遮蔽液態感光樹脂層310，如第3B圖所示。
在步驟150中，進行第二曝光步驟，對液態感光樹脂層310及接著層225照射第二光源，如第3B圖所示。
在一實施方式中，先進行下曝光製程，再進行上曝光製程。在下曝光製程中，讓靠近接著層225一側的液態感光樹脂層310進行交聯反應。在上曝光製程中，讓未被圖案化遮蔽層310’遮蔽的液態感光樹脂層310進行交聯反應，而被圖案化遮蔽層310’遮蔽的液態感光樹脂層310不進行反應，而形成交聯部分310a及未交聯部分310b，如第3B圖所示。
在一實施方式中，第二光源為紫外光、可見光、電子束或X-射線。在一實施例中，進行第二曝光步驟包含以波 長為320 nm至400 nm之紫外光照射液態感光樹脂層310及接著層225。
最後，移除未交聯部分310b，以形成柔版印刷版300如第3C圖所示。例如可使用碳酸鈉水或肥皂水洗除未交聯部分310b。
綜上，本發明之實施方式可藉由第一曝光步驟，讓接著劑中一部分的不飽和基進行交聯反應而與底材接著，再進行第二曝光步驟，讓殘留的不飽和基進行交聯反應而與液態感光樹脂層接著。藉此，使接著層與底材和液態感光樹脂層的接著強度表現良好。
並且，本發明之實施方式僅需進行曝光製程讓不飽和基進行交聯接著反應，而不需使用長時間的熱處理製程。因此，本發明之實施方式具有節省能源、短製程時間和低設備成本之功效。
本發明之另一態樣是在提供一種用於柔版印刷版之背基板200，其包含可撓性底材210與接著層225，如第2圖所示。接著層225位於可撓性底材210上，且接著層225包含樹脂、光起始劑與可光固化聚合物。可光固化聚合物係由可光固化化合物聚合而成。樹脂、光起始劑與可光固化化合物之具體實施方式可與上述實施方式相同。
實施例
以下的實施例係用以詳述本發明之特定態樣，並使本發明所屬技術領域中具有通常知識者得以實施本發明，不應用以限制本發明。
實施例1：不同可光固化化合物之柔版印刷版
實驗例1至6之柔版印刷版的製作流程相同，差異僅在於使用不同的可光固化化合物。接著劑配製、背基板製作和柔版印刷版製作之流程分別敘述如下。
接著劑配製
以實驗例1為例，首先將15g的聚乙烯醇縮丁醛(商品名：B03-HX，來源：長春石油化學)與30g的甲苯先行混合溶解。然後，加入2g的可光固化化合物DOUBLEMER 588，再加入預先溶解的1.25g的光起始劑1-羥基環己基苯基丙酮(商品名：IR-184，來源：Ciba)/30g甲乙酮。實驗例2至6也以相同於實驗例1之重量比例配製接著劑，再進行下述背基板和柔版印刷版之製作流程。實驗例1至6之可光固化化合物之成分及其來源請參照表一。
背基板製作
將上述接著劑以線棒塗佈至125微米厚的PET薄膜上，並測試接著劑的紅外線光譜。然後以烘箱100℃烘烤3分鐘，讓溶劑完全揮發。隨後，將塗有接著劑之PET薄膜置於紫外光處理機(Fusion F300S UV system)中，以傳送帶方式進行曝光程序(紫外光能量為80 mJ/cm2 )，製作出具有接著層的背基板。UV燈管為Fusion H型無電極式燈管，UV能量可設定為40-350 mJ/cm2 。所形成的接著層的厚度為10±2微米。然後再對此接著層作百格測試和紅外線光譜測試。
百格測試是根據ASTM D3359，以百格刀和3M膠帶來測試接著層與底材間的接著強度。首先，用百格刀在接著層上切出十字格圖形，切口深度直至底材。然後將測試膠帶的一端固定於手中，另一端貼在欲測試的表面，並以手指施壓去除氣泡。再將貼好的膠帶的某一端撕起並以手指夾握，隨即以約90°之角度迅速拉除膠帶。最終，目視檢查膠帶上是否有被黏住的塗佈物質，並依照表二判定等級。
不飽和基轉化率是比較紫外光處理前(即塗佈後烘烤前)與紫外光處理後的不飽和基的變化。其計算方式如下列公式(1)。
A1：紫外光處理前1713cm-1 (C=O)的吸收峰高度A2：紫外光處理後1713cm-1 (C=O)的吸收峰高度B1：紫外光處理前1410cm-1 (C=C)的吸收峰高度B2：紫外光處理後1410cm-1 (C=C)的吸收峰高度
柔版印刷版製作
在本實施例中，係製作厚度為3.94毫米的印刷版。首先在曝光機台上放置底片，再依序覆蓋一層被覆膜及塗佈一層液態感光樹脂(材料型號：MacDermid 36R)。然後將背基板的接著層覆蓋柔版感光樹脂，進行曝光(燈管型號：PHILIPS TK40W/10R)，而形成交聯部分和未交聯部分。撕下此堆疊材料後，以1-3%的碳酸鈉(sodium carbonate)水溶液洗掉未交聯部分，形成具有凹凸圖案的感光樹脂層。再進行20分鐘的UV-A曝光，然後以烘箱60℃烘烤30分鐘。 最後再進行UV-C曝光5分鐘，即製成柔版印刷版。然後對此柔版印刷版作接著強度測試。
接著強度測試是使用原子筆(同學牌，筆尖為0.5mm，台灣製)以45°刮過柔版印刷版，再依照表三判定等級。
將上述之背基板與柔版印刷版的測試結果整理如表四所示。
由表四可知，在相同紫外光能量的第一曝光處理下，使用不同可光固化化合物會對接著強度造成明顯影響。當 可光固化化合物的每一分子的不飽和基數目小於3時，在經過紫外光處理後，不飽和基的轉化率較高，使殘留的不飽和基減少，導致接著強度下降。因此，可光固化化合物的不飽和基數目較佳係大於3。
實施例2：不同含量之可光固化化合物之柔版印刷版
實驗例7至11之柔版印刷版的製作流程與實驗例1相同，差異在於添加不同重量比例的可光固化化合物DOUBLEMER 588。最後，測試實驗例7至11之柔版印刷版的接著強度，請參照表五。
由表五結果可知，可光固化化合物的添加量會嚴重影響印刷版與接著層之間的接著強度。可光固化化合物的添加量較佳介於7至20%之間。若可光固化化合物的添加量 小於7%，則不飽和基的數量太少，導致接著強度變差。若可光固化化合物的添加量大於20%，會導致膜面不乾爽及硬脆，使得背基板不具可撓性，且印刷版與接著層之間的接著強度變差。
實施例3：不同紫外光能量處理之柔版印刷版
實驗例12至18之接著劑的配方與實驗例1相同，差異在於使用不同的紫外光能量來進行第一曝光製程。最後，測試實驗例12至18之柔版印刷版的接著強度及耐久性(即經高溫高濕處理後之接著強度測試)，請參照表六。
耐久性測試是將上述柔板印刷板放置於高溫高濕(60℃，90RH%)烘箱中336小時，待取出後作接著強度測試。同樣地，依照表三來判定接著強度的等級。
表六顯示，當紫外光能量越高時，可光固化化合物的不飽和基轉化率也就隨之提昇。當不飽和基轉化率介於20至60%時，印刷版與接著層之間的接著強度較佳。此外，隨著不飽和基轉化率越高，耐久性也越好。推測是因為接著層的交聯程度越高，會減少溫度或溼度對接著層的影響，使水氣不易進入接著層中，破壞印刷版與接著層之間的鍵結強度。但若不飽和基轉化率高於60%，則在製備完背基板後，所殘留的不飽和基的數量太少，導致接著強度變差。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110、120、130、140、150‧‧‧步驟
200‧‧‧背基板
210‧‧‧可撓性底材
220‧‧‧接著劑
225‧‧‧接著層
300‧‧‧柔版印刷版
310‧‧‧液態感光樹脂層
310’‧‧‧圖案化遮蔽層
310a‧‧‧交聯部分
310b‧‧‧未交聯部分
320‧‧‧印刷版
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖係顯示依照本發明一實施方式的柔版印刷版之製造方法的流程圖。
第2圖係顯示依照本發明一實施方式的背基板的剖面示意圖。
第3A-3C圖係顯示依照本發明一實施方式的柔版印刷版之製造方法的各製程階段剖面示意圖。
110、120、130、140、150‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種用於柔版印刷版之背基板的製造方法，依序包含：提供一可撓性底材；塗佈一接著劑於該可撓性底材上，其中該接著劑包含：樹脂；光起始劑；以及可光固化化合物，具有至少二個不飽和基且佔該接著劑總重之5至30重量百分比(wt%)；進行第一曝光步驟，對該接著劑照射一第一光源，以形成一接著層，且該接著層接著該可撓性底材，其中進行該第一曝光步驟包含使該接著層之不飽和基的轉化率介於10至65%；將該接著層之露出表面接觸一液態感光樹脂層；提供一圖案化遮蔽層於該液態感光樹脂層上方，以局部地遮蔽該液態感光樹脂層；以及進行第二曝光步驟，對該液態感光樹脂層及該接著層照射一第二光源，使該接著層接著該液態感光樹脂層。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該可光固化化合物具有2至25個不飽和基。
  3. 如請求項1所述之方法，其中該可光固化化合物為丙烯酸系單體或丙烯酸系寡聚物。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該可光固化化合物係選自由丙烯酸酯(acrylate)、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、聚酯丙烯酸甲酯(polyester methacrylate)、氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)、氨酯丙烯酸甲酯(urethane methacrylate)、環氧基丙烯酸酯(epoxy acrylate)、環氧基丙烯酸甲酯(epoxy methacrylate)及其混合物所構成之群組。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該光起始劑係選自由1-羥基環己基苯基丙酮(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone)、2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基氧化磷(2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide)、2,2-二甲氧基-2苯基苯乙酮(2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone)、2-異丙基硫雜蒽醌(2-isopropylthioxanthone)、二苯甲酮(benzophenone)、過氧化二苯甲醯(benzoyl peroxide)、4-二甲氨基-苯甲酸乙酯(ethyl 4-dimethylaminobenzoate)、2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(2-hydroxy-2-methylpropiophenone)、4-苯甲酰基-4-甲基-二苯硫醚(4-(4-methylphenylthio)benzophenone)、4-二甲氨基苯甲酸異辛酯(2-ethylhexyl 4-dimethylaminobenzoate)、2,4-二乙基噻唑酮(2,4-diethylthioxantone)及其混合物所構成之群組。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該光起始劑佔該接著劑總重之3至25wt%。
  7. 如請求項1所述之方法，其中該樹脂係選自由丙烯酸樹脂(acrylic resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、矽樹脂(silicone resin)、聚乙烯縮甲醛(poly(vinyl formal))、聚乙烯醇縮丁醛(poly-vinyl butyral,PVB)、聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol)、聚酯(polyester)、纖維素酯(cellulose esters)及其混合物所構成之群組。
  8. 如請求項1所述之方法，其中該第一光源為紫外光、可見光、電子束或X-射線。
  9. 如請求項1所述之方法，其中進行該第一曝光步驟包含以能量為80mJ/cm2 至200mJ/cm2 之紫外光照射該接著劑。
  10. 如請求項1所述之方法，其中該第二光源為紫外光、可見光、電子束或X-射線。
  11. 如請求項1所述之方法，其中進行該第二曝光步驟包含以波長為320nm至400nm之紫外光照射該液態感光樹脂層及該接著層。
  12. 如請求項1所述之方法，其中進行該第二曝光步驟包含使該液態感光樹脂層形成一交聯部分及一未交聯部分。
  13. 如請求項1所述之方法，其中該可撓性底材之材料係選自由聚乙烯對苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate)、聚酯(polyester)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚烯烴(polyolefin)、聚醯胺(polyamide)、聚烯烴系樹脂(polyolefin)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚氯乙烯(polyvinylchloride)、聚苯乙烯(polystyrene)及其混合物所構成之群組。
  14. 一種用於柔版印刷版之背基板，為由請求項1至13中任一項所述之製造方法製造而得。
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