СИСТЕМЫ С ПЕРЕНОСОМ РЕЛЬЕФНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Способ «переноса изображения» позволяет при применении фоторезистных композиций получать рельефное изображение на слое подложки и одновременно на верхнем прозрачном покровном слое. Светочувствительный слой является промежуточным между несущим и принимающим слоями. В настоящее время предлагается ряд светочувствительных композиций, содержащих обычный набор очувствителей — сшивающих агентов или сенсибилизаторов и специально выбранные пленкообразующие. В результате различных химических реакций промежуточный слой после экспонирования обретает способность к дифференцированному расслаиванию облученных и необлученных участков, что позволяет получать одновременно негативную и позитивную копии изображения. Такие светочувствительные системы предлагаются для изготовления офсетных печатных и шелкографических форм, одновременной передачи инженерных рисунков в рабочей (позитивной) и контрольной (негативной) копиях. Основным преимуществом способа является упрощение технологии получения фоторельефа за счет отказа от проявления в ванне е жидкими составами. Однако, подобный перенос изображения должен снижать разрешающую способность слоев, достигнутую в обычно используемых светочувствительных системах, поэтому в разработках последних лет выбор всех материалов и режимов проведения процесса с переносом рельефнрго изображения направлен на создание прежде всего высокоразрешенных систем.
Рельефное изображение, используемое в качестве печатной формы, получают сухим проявлением с контрольным переносом изображения [заявка Великобритании 2026709]. При этом экспонированный светочувствительный материал (рис. VI. 2), состоящий из жесткой подложки 1 с нанесенным слоем фоторезиста 2, приводят в контакт, пропуская между печатными валиками 4, с бумагой или полимерной пленкой 3. Для того чтобы неэкспонированные участки слоя перешли на контактный лист, используют жидкие активаторы 5, которые можно наносить либо на слой светочувствительного материала после его экспонирования (рис. VI. 2, а), либо на конкретный лист (рис. VI. 2, б), либо, что
Рис. VI. 2. Материал для получения рельефа путем проявления с переносом изображения! |
/ — подложка; 2 — слой фоторезиста (экспонированные и неэкспонированные участки); Я — контактный лист; 4 — печатный валик; б — активатор. |
а |
6 |
в |
предпочтительнее, подавать на валик в момент переноса изобра» жения (рис. VI. 2, в). Подложкой могут служить различные материалы: полимерные пленки, металлические листы, стекло, халько - генидные покрытия; толщина подложки может варьироваться от 10 мкм до 1 см.
Выбор светочувствительных компонентов для этого материала чрезвычайно широк. Практически к использованию предлагаются любые светочувствительные системы: хинондиазиды; соли диазония; азиды; композиции, генерирующие при фотолизе радикалы, например, содержащие полигалогениды СНС13; СВг4, СВгзБОгСбНя с дифениламином или нафтолом; композиции хинонов с комплексами теллура или кобальта; коллоиды, очувствленные бихро - матами; поливинилциннаматы. В них дополнительно могут быть включены стабилизаторы, увеличивающие срок хранения, красители или промоторы сухого проявления. В качестве полимерных связующих для этих композиций рекомендуются феноло-формаль- дегидные смолы, ПВБ, поливинилформаль, ПС, полиакриловая кислота, ПММА, ПВА, сополимеры винилиденхлорида, акрило - нитрила, винилацетата с малеиновым ангидридом, водорастворимые полимеры — желатина, ПВП, ПВС. Термореактивные полимеры, например эпоксидные смолы, могут быть введены в некотором количестве в термопластичное связующее, но при этом необходимо соблюдать осторожность при нагревании светочувствительного материала. Толщина светочувствительного слоя может быть от 0,5 до 500 мкм, предпочтительно 20—100 мкм. В качестве материала листа, принимающего переносимое изображение, могут быть использованы полиамиды, сополимеры винилиденхлорида, бумага, ламинированная полиэтиленом или полипропиленом. Этот лист
может быть прозрачен или окрашен, содержать диспергированный ТЮ2; важно активировать поверхность контактного листа, чтобы она легко принимала рельеф при надавливании валиком.
Обе подложки, согласно разработанному способу получения изображения с переносом, приводят в контакт только в присутствии жидкого активатора, избирательно действующего на пластичность, набухаемость, растворимость экспонированных либо неэкспонированных участков. После воздействия активатора материал с приемного листа прокатывают печатным валиком и лист вместе с рельефом светочувствительного слоя отделяют от материала, в результате чего на подложке остается четкое рельефное изображение с высоким разрешением (порядка 80 линий/см). Перенесенный на лист рисунок может быть использован для контроля качества изображения. Из жидких активаторов могут быть использованы органические растворители, способные проникать через красочный слой (бензиловый спирт, гликоли, р-этоксиэтанол, глицерин, трихлорэтилен); растворы органических или неорганических оснований (гидроксида натрия, калия или кальция, силиката или фосфата натрия, вторичных, третичных или четвертичных алифатических аминов); растворы органических или неорганических кислот (соляной, фосфорной, серной, лимонной, щавелевой). Если светочувствительный слой водорастворим, то в состав активатора входит вода. Можно вводить в состав активатора ПАВ. Активатор часто содержит смесь вышеуказанных веществ. Например, для светочувствительных составов, содержащих ароматические азиды, а в качестве связующего — циклокаучуки или НС, в качестве активатора рекомендуется смесь трихлорэтилена с метилэтилкетоном, а для составов на основе диазосмол или содержащих диазониевые соли — смесь этанола, воды и кислоты.
Важно правильно выбрать температуру и давление при переносе изображения; чаще всего процесс проводят при 50—150°С и давлении передающего цилиндра (например, печатного валика) от 2 до 10 кПа.
При переносе изображения на бумагу со светочувствительного слоя, содержащего о-хннондиазнды (фоторезист AZ-1350), толщиной 2 мкм на алюминиевой подложке экспонирование проводят ртутной лампой мощностью 2 кВт с расстояния 50 см в течение 5 с. Затем при давлении 7 кПа осуществляют перенос изображения с использованием подходящего активатора (например, водного раствора NaOH, ЫазВОз и ПазРСЩ 12Н20) прн 40°С. Полученный фоторельеф далее может быть повторен травлением в материале подложки. Ширина полученной линии составляет б мкм, т. е. разрешающая способность достаточно высока. Для приготовления офсетной печатной формы был взят слой композиции ПМАК с трисакрнлатом триметилолпропана н сенсибилизатором М-метил-2-бензоилметилен-(3-нафтотиазолином. Полученный переносом изображения прн 60 °С полимерный рельеф в офсетной печатной машнне дает 20 000 оттисков хорошего качества.
Другим примером светочувствительных материалов с переносом изображения без применения растворов, может служить многослойная структура с разъединяющим слоем [заявка Великобритании 2020837], не требующая жидкого проявления. Структура состоит из следующих слоев (рис. VI. 3): прозрачный верхний 1,
светочувствительный, который при экспонировании материала выделяет пузырьки газа 2; разъединяющий полимерный слой, содержащий краситель 3 дополнительный адгезионный слой 4; подложка 5. Светочувствительный слой может включать диазониевые соли (хлорцинковые соли n-N-диметиламинобензолдиазония, 4-мор - фолино-2,5-дибутоксибензолдиазония и др.), диазосмолы, моно - и диазиды [например, 2,6-бис(4--азидобензилиден) -4-метилциклогек - санон, 4,4/-диазидостильбен-2,2'-дисульфокислоту, азидопирен], хи - нондиазиды. В качестве связующего могут быть использованы эпоксидные смолы.
М |
zzz |
>>>>/)/У/zzn |
6 |
Светочувствительный слой 2 наносят на прозрачную пленку 1, затем наносят слой 3, состоящий из спирторастворимого полиамида, черного красителя, наф - талата железа со смесью толуол— изопропиловый спирт (1:1); иа подложку 5 наносят слой акрилового адгезива 4, после чего обе основные части материала прикатывают друг к другу. При облучении из-за выделения газов резко изменяется адгезия слоев / и 2 на экспонированных участках, и оба слоя разделяются.
4 |
Рис. VI. 3. Многослойный материал для переноса изображения до экспонирования (л) и после разделения (б):
1 — прозрачный верхний слой; 2 — светочувствительный слой; 3 — разъединяющий слой; 4 — адгезионный слой; 5 — подложка.
При этом на верхнем слое 1 образуется позитивное изображение, а на подложке 5 — негативное. В дальнейшем для улучшения механических свойств слоя позитивное изображение дополнительно засвечивают без использования шаблонов.
Многослойная конструкция совершенно аналогичного состава слоев 2 и 3 может содержать в слое 4 фотополимеризующуюся композицию и адгезив [заявка Великобритании 2020839], при этом резистивность рельефа на подложке 5 заметно повышается, выдерживая травление; поэтому медную пластину с негативом после травления и снятия резиста предлагается использовать в качестве печатной формы для шелкографии.
Подобный тип многослойного материала и метод его получения предложен [заявка Великобритании 2023861] для изготовления плоских печатных форм. Светочувствительный материал состоит из прозрачного верхнего слоя, фотополимеризующегося слоя под ним, светочувствительного диазониевого или азидсодержащего слоя, непосредственно контактирующего с фотополимерным слоем и материалом подложки. В качестве связующей основы нижнего светочувствительного слоя используются, например, натуральные либо синтетические каучуки и эластомеры. В светочувствительный слой дополнительно вводят пластификаторы, например диоктил - фталат или касторовое масло, красители, стабилизаторы (фосфорную или лимонную кислоту, хлорид цинка). Соотношение компонентов (без растворителя) в слое— светочувствительное соединение : связующее : остальное =1:1:0,5.
Фотополимерный слой состоит из обычных систем радикальной фотополимеризации с сенсибилизаторами кетонами или эфирами бензоина. Источники и время облучения — от флеш-вспышки (1/1000 с) до обычных источников с экспозициями до минут в зависимости от интенсивности. Негативную копию на подложке используют как форму для печати. Получают тираж свыше 50 000 оттисков, причем печатную пластину можно использовать как непосредственно после изготовления, так и через год хранения.
4. Материал для переноса изображения после экспони- светочувствительный слой; 2 — металл; 3 — подложка. |
Возможен другой способ переноса изображения с формированием по металлу негативной и позитивной копий. При этом светочувствительный материал включает [пат. США 4284703] первую подложку с напыленным в вакууме слоем металла или сплава, по которому и наносится светочувствительный фотополимерный слой. Слой экспонируют через шаблон и затем на него ламинируют вторую подложку, содержащую адгезионный слой на основе полимера, например ПЭТФ. Адгезионный слой при этом входит в контакт со светочувствительным. Ламинирование проводят
при 23°С и давлении 0,5 МПа. Многослойный материал нагревают 1 мин при 100 °С, охлаждают на воздухе до комнатной температуры и разделяют подложки по адгезионному слою. При этом на первой подложке формируется позитивное изображение оригинала на непрозрачном металле, а на адгезионном слое второй подложки— негативное изображение. В качестве шаблона для светочувствительных слоев можно использовать полутоновые галоген - серебряные оригиналы с хорошей передачей изображения позитивной и негативной копиями.
Подобный материал (рис. VI. 4) был предложен несколько ранее [пат. Великобритании 1563010], причем в качестве светочувствительного слоя рекомендованы различные композиции. Связующими могут служить гомо - и сополимеры (как двойные, так и тройные) винилхлорида, винилацетата, малеинового ангидрида, акрилонитрила, винилового спирта. При экспонировании адгезия светочувствительного слоя к металлу становится меньше адгезии слоя металла к подложке, поэтому при отделении светочувствительного слоя после засветки на подложке сохраняется металлический рельеф, соответствующий экспонированным участкам слоя, а на светочувствительном слое создается рельеф металла, отвечающий рисунку шаблона. Металл на подложку наносят вакуумным напылением, катодным осаждением, электролизом или гальванопластикой; применяют Al, Zn, Ag, Аи, а также Ti02) CrlS; толщина слоя металла до 100 мкм.
Разработаны светочувствительные материалы [пат. Великобритании 1437017; пат. США 4093464], в которых возможен переноа на другую подложку (при нагревании и под давлением) полученного после проявления фоторельефа. Такие составы могут быть использованы для передачи изображения на растрированное полотно при получении формы трафаретной печати, либо фоторельеф может быть нанесен с обеих сторон электропроводящей подложки для создания электрической схемы. На полиэфирную подложку, обработанную для повышения адгезии трихлоруксусной кислотой и ПВС, наносят светочувствительный слой, содержащий 25—40 % (масс.) щелочерастворимой НС, 12—30 % (масс.) эфира или амида о-нафтохинондиазида сульфокислоты, например п-ку - милфенилового эфира 1,2-нафтохинондиазид-4-сульфокислоты, и 5—30 % (масс.) алкилакрилата или алкилметакрилата; кроме того, в слой для улучшения его отделяемости может быть добавлен ПВС. Слои обычно готовят большой толщины до 15, 25 и 40 мкм; сверху наносят защитную пленку. Материал экспонируют и проявляют водно-щелочным проявителем, иногда для получения цветного оттиска наносят пигмент, высушивают фоторельеф, а затем при 120—130°С накатыванием переносят изображение на приемный лист.