Фотополімеризаційноздатна композиція для виготовлення флексографських друкарських форм

Винахід стосується хіміко-фотографічної промисловості, зокрема, композиції для виробництва світлочутливого матеріалу, який використовується в поліграфічній промисловості для виготовлення флексографських друкарських форм. Відома фотополімеризаційноздатна композиція, яка має в своєму складі, олігодієнуретанакрилат, наприклад, на основі сополімеру бутадієну і ізопрену з кінцевими OHгрупами, вініловий мономер, наприклад (мет)акрилову кислоту, її алкілові ефіри, аміди, стирол, олігоефірдиметакрилат, наприклад, триетиленглікольдиметакрилат, фотоініціатор, наприклад, бензоїн і його алкілові ефіри, термоінгібітор, наприклад, гідрохінон і антиоксидант, наприклад, SnCl2. Недолік відомої композиції - висока в'язкість, що негативно впливає на продуктивність формного обладнання, а також висока твердість (³60Å) і низька стійкість до подвійних перегинів одержаних на її основі друкарських форм, що суттєво звужує галузь їх застосування. В основу винаходу покладено задачу отримання малов'язкої композиції, яка б забезпечила можливість виготовлення флексографських друкарських форм з більшим діапазоном твердості (40 - 60Å) і високою стійкістю до подвійних перегинів. Задача, покладена в основу винаходу, вирішується тим, що фо тополімеризаційноздатна композиція додатково має в своєму складі олігоуретан(мет)акрилат формули II n = 1,75 - 1,84; a = 0,83; b = 0,17; p = 56,1 - 74,3 R2: 2,4-толуїлен- або суміш ізомерних 2,4-, 2,6толуїленів при мольному співвідношенні 65 : 35 R3: H, CH3 Композиція містить в собі олігоуретан(мет)акрилат формули I олігоуретан(мет)акрилат формули II вініловий мономер, вибраний з ряду: метиловий, бутиловий, 2-гідроксіетиловий, гліцидиловий, діетиламіноетиловий-, диметиламіноетиловий ефіри (мет)акрилової кислоти, триетиленглікольдиметакрилат, Nвінілпірролідон або суміш перелічених мономерів; фотоініціатор, вибраний з ряду: C1-C4-алкілові ефіри бензоїну, 2,2-диметокси-2фенілацетофенон, 4-феніл-4-бензоїл-1,3 діоксолан; термоінгібітор, наприклад, гідрохінон, N-нітрозодифеніламін, 2,6-дитретбутил-n-крезол або їх суміш. При такому співвідношенні компонентів, мас.ч.: Олігоуретан(мет)акрилат формули I 100 Олігоуретан(мет)акрилат формули II 25 - 80 Вініловий мономер 10 - 60 Фотоініціатор 0,3 - 3,0 Термоінгібітор 0,01 - 0,05 Олігоуретан(мет)акрилат (формули I і II) одержують шляхом взаємодії олігодієндіола марки ПДЛК (ТУ 38.103.342) на основі сополімеру бутадієну і ізопрену (при масовому співвідношенні 80 : 20) середньої молекулярної маси 3300 - 4200 і масової частки гідроксильних груп в межах 0,72 0,98 з толуїлендіїзоціанатом і моно(мет)акриловим ефіром етиленгліколю. Каучук низькомолекулярний марки ПДІ-ІК являє собою олігомер, одержаний сополімеризацією бутадієну і ізопрену і має на кінцях гідроксильні групи. Як толуїлендиїзоціанат при одержанні олігоуретанакрилатів можна використовувати продукти марок 102Т(ТУ 113 - 03 - 331) - являє собою 2,4-толуїлендіізоціанат і Т 65/35 (ТУ 113 - 03 - 340) - являє собою суміш ізомерів 2,4- і 2,6толуїлендіїзоціанатів при співвідношенні 65 : 35. Як вінілові мономери можна застосовувати продукти: метиловий ефір метакрилової кислоти (ГОСТ 20370), бутиловий ефір метакрилової кислоти (ГОСТ 16756), 2-гідроксіетиловий ефір метакрилової кислоти (ТУ 6 - 0 - 1240), гліцидиловий ефір метакрилової кислоти (ТУ 38 4031 - 29), 2-діетиламіноетиловий або 2диметиламіноетиловий ефіри метакрилової кислоти (ТУ 38 - 403 - 141) або аналогічні ефіри акрилової кислоти, триетиленглікольдиметакрилат (ТУ 6 - 16 - 2010), N-вінілпірролідон. Для проведення синтезу були відібрані зразки різних партій олігодієндиолів марки ПДJ-IK. Масова частка гідроксильних груп визначалась за методикою, наведеною в п.4.3 технічних умов ТУ 38.103.342 "Каучук низькомолекулярний ПДІ-ІК", молекулярна маса визначалась відомим методом кріоскопії в бензолі. Параметр "n" розраховуємо за формулою: де M - молекулярна маса каучуку; м.ч. -масова частка гідроксильних гр уп; 17 - еквівалент гідроксильних гр уп. Ступінь полімеризації визначали за формулою: де Mс - середня молекулярна маса мономерної ланки (для ПДІ-ІК Mс = 56,38). Результати досліджень зразків олігодієндиолів приведені в табл.1. Методика 1. Синтез олігодієнакрилату формули I. В тригорлий скляний реактор ємкістю 1000см 3 з механічною мішалкою, системою подачі інертного газу і вакуум ування загружають рідкий каучук ПДJ-IK. Реактор поміщають в масляну баню з електронагрівом і системою підтримання температури з точністю (±1)°C. З допомогою форвакуумного насосу в реакторі підтримується вакуум в межах (5 - 10)мм рт.ст. Вміст нагрівають до температури 110°C протягом 3 годин для усунення залишків вологи. Потім масу охолоджують при подачі інертного газу до 80°C і вводять розрахункову кількість толуїлендіїзоціанату. Реакційну масу витримують 6 годин при температурі (100 ± 2)°C при перемішуванні в атмосфері інертного газу. Охолоджують реакційну масу до 70°C вводять термоінгібітор, перемішують протягом 0,2 годин і додають моно(мет)акриловий ефір етиленгліколю. Реакційну суміш перемішують протягом 7 годин при температурі 70°C. Методика 2. Синтез олігодієнакрилату формули II. В тригорлий реактор ємкістю 250см 3 з механічною мішалкою, системою подачі інертного газу загружають толуїлендіїзоціанат. Реактор поміщають в масляну баню з електронагрівом і системою підтримання температури. При перемішуванні і подачі інертного газу в реактор загружають монометакриловий ефір етиленгліколю протягом 0,5 годин. Реакційну масу нагрівають до температури 45°C і витримують при цій температурі 3 години. В тригорлий реактор ємкістю 1000см 3 з механічною мішалкою, системою подачі інертного газу і вакуумування загружають рідкий каучук ПДJIK. Реактор поміщають в масляну баню з електронагрівом і системою підтримання температури. З допомогою форвакуумного насосу в реакторі підтримується вакуум в межах (5 10)мм рт.ст. Вміст нагрівають до температури 110°C протягом 3 годин для усунення залишків вологи. Потім масу охолоджують при подачі інертного газу до 70°C, вводять термоінгібітор і продукт взаємодії толуїлендіїзоціанату з монометакриловим ефіром етиленгліколю (вміст реактора ємкістю 250см 3). Реакційну масу витримують 9 годин при температурі 70°C. Методика 3. Виготовлення фотополімеризаційноздатної композиції. В скляний реактор ємкістю 500см 3 з механічною мішалкою загружують олігоуретанакрилат формули I, олігоуретанакрилат формули II, вініловий мономер і фотоініціатор. Реактор поміщають у водяну баню і перемішують вміст при температурі 60°C до утворення гомогенного розчину. Одержану композицію фільтрують через шар капронової тканини і використовують для досліджень. Методика 4. Визначення стабільності композиції при зберіганні. Стабільність при зберіганні характеризується часом витримки композиції при 60°C в термостаті до моменту підвищення в'язкості в два рази і визначається на вискозиметрі Хеплера при температурі 60°C. Методика 5. Виготовлення флексографських форм. Виготовлення модельних форм здійснюється на формному обладнанні, яке включає експонуючу установку і вимивну установку щіткового типу. Експонуюча установка складається з касетного вузла, опромінювачів (дві панелі ламп ЛУФ-40) і системи подачі композиції. Касетний вузол складається з двох напівкасет, П-подібної ростової рамки товщиною 2,8мм, системи змикання напівкасет. Нижня базова скляна напівкасета призначена для вакуумного фіксування фотоформ. Верхня скляна напівкасета призначена для формування демпферного шару фотополімерної форми в процесі експонування. На верхній напівкасеті може фіксуватися за допомогою вакууму полімерна підкладка. Модельна фотоформа має набір растрових шкал з лініатурою 24, 30, 34, 40, 44, 48, 54лін/см і градацією 5 - 90% для визначення відтворення растрових елементів зображення. Процес одержання модельної форми здійснюється шляхом виконання наступних операцій: фіксація модельної фотоформи на нижній напівкасеті, полімерної підкладки на верхній напівкасеті, змикання напівкасет, заповнення зазору між напівкасетами рідкою фотополімеризаційноздатною композицією під тиском, опромінення, вимивання форми в щітковій вимивній машині сумішшю бутилацетат - бутанол (0,3 : 0,7) протягом 1,5 - 2хв при кімнатній температурі, сушка на повітрі протягом 10 - 15хв і додаткове опромінення під лампами ЛУФ-40 форм протягом 10хв під шаром води (10 - 20мм). Опромінення форм здійснюють спочатку з боку верхньої напівкасети для формування демпферного шару товщиною 2мм, потім з боку негативу для формування рельєфу висотою 0,8мм. Для визначення оптимального часу опромінення експонують форми при різних режимах і визначають мінімальний час опромінення для відтворення растру максимально відтвореної лініатури. Методика 6. Визначення твердості фотополімерних форм. Твердість фотополімерних форм визначають за ГОСТ 263 - 75 за допомогою твердоміру ТИР. Методика 7. Визначення фізико-механічних властивостей фо тозаполімеризованих матеріалів. Одержують зразки фотозаполімеризованих матеріалів. Розривну міцність, видовження при розриві, залишкове видовження визначають за ГОСТ 270 - 75 на розривній машині РМП-50, яка має силовимірювач з тензометричними датчиками і самописним потенціометром КСП-4. Зразки для дослідження одержують за методикою 4, ГОСТ 270 - 75. Випробування на стійкість до подвійних перегинів зразків фотозаполімеризованих матеріалів розмірами 140 ´ 15 ´ 2мм здійснюють за ГОСТ 13525.2 - 68 на фальцері моделі ДФК. Приклади, що ілюструють суть винаходу. Приклади 1 8. Синтезують олігоуретанакрилати формули I (приклади 1, 3, 5, 7), за методикою 1, олігоуретанакрилати формули 2 (приклади 2, 4, 6, 8) за методикою 2. Приклади 9 - 30. Готують композицію за методикою 3. Випробування матеріалів здійснюють за методиками 4 - 8. Склад композицій приведений в табл.4. Результати випробувань - в табл.5. З результатів видно, що в порівнянні з прототипом (приклади 9 - 10) суттєво зменшується в'язкість композиції. Останнє дозволяє в 3 - 4 рази зменшити час заповнення касети експонуючої установки. За прототипом твердість флексографських друкарських форм становить 66од. за Шором А (приклад 9). Згідно з винаходом (приклади 11 - 22) твердість форм може змінюватись в межах 40 58од. за Шором А, що суттєво розширює галузь їх застосування. Наприклад, форми з невеликою твердістю можуть використовуватись для задруковування нерівних поверхонь - гофрованого картону та ін. Приклади 23, 24 ілюструють вплив концентрації олігодієнуретанакрилату формули I і на властивості композиції і фотозаполімеризованих матеріалів. З приведених даних випливає, що концентрація олігодієнуретанакрилату формули II нижче тієї, яка пропонується у винаході, суттєво не понижує в'язкість композиції, з другого боку, при концентрації олігодієнуретанакрилату формули II вище тієї, яка пропонується, погіршуються фізикомеханічні показники форм: зменшується міцність при розриві, зростає залишкове видовження. Приклади 25, 26 характеризують вплив концентрації мономерів на властивості композиції і фотозаполімеризованих матеріалів. Композиції з концентрацією мономерів менше того, що пропонується у винаході, мають високу в'язкість і низькі фізико-механічні властивості форм. Наявність більш високої концентрації мономерів негативно впливає на твердість форм і їх стійкість до подвійних перегинів. Приклади 27, 28 характеризують вплив концентрації фотоініціатора. Композиції з вмістом фотоініціатора менше того, що пропонується у винаході, відрізняються невисокими фізикомеханічними властивостями фотозаполімеризованих зразків, збільшення вмісту фотоініціатора вище того, що пропонується, негативно впливає на час опромінення для одержання форм товщиною 2,8мм. Приклади 29, 30 характеризують вплив концентрації термоінгібітора. Підвищення вмісту цих компонентів негативно впливає на світочутливість композиції, низький вміст негативно впливає на стабільність композиції і репродукційно-графічні властивості форм. З приведених даних випливає, що застосування запропонованого складу фотополімеризаційноздатної композиції дозволяє суттєво знизити в'язкість композиції і тим самим підвищити продуктивність формного обладнання, а також отримати флексографські друкарські форми з потрібними твердістю і стійкістю до подвійних перегинів, що суттєво розширює асортимент матеріалів, які можна задруковувати за допомогою цих форм.