感光胶的感光原理

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1、一、丝网印刷对感光材料的基本要求1.丝印制版对感光材料的要求。丝印制版对感光材料的要求是：制版性好，如便于涂布；有适当的感光光谱范围，一般宜在 340440mm，感光波长过长，制版操作和印版贮存需在严格的暗室条件，波长过短，光源的选择、人员的防护将变得较为困难；感光度高，可达到节能、快速制版的目的；显影性能好，分辨力高；稳定性好，便于贮存，减少浪费；经济、卫生、无毒、无公害。 2.丝网印刷对感光材料的要求。丝网印刷对感光材料的要求是：感光材料形成的版膜应适应不同种类油墨的性能要求；具有相当的耐印力，能承受刮墨板的相当次数的刮压；与丝网的结合能力好，印刷时不产生脱膜故障；易剥离，利于丝网版材的再

2、生使用。二、丝印感光材料的发展感光胶(又称感光乳胶)和感光源(又称菲林膜) 都是当前国内外丝印界普遍使用的感光材料。 感光胶或膜一般以明胶、聚乙烯醇(PVA)、尼龙等作为基体，采用重铬酸盐和重氮盐为光敏剂。由于重铬酸盐含有 6 价铬离子，对人体有毒害，易造成公害，同时还具有暗反应快，只能随配随用(一般为二天之内)的缺点，现在已开始被新型重氮盐感光胶剂( 膜)所代替。重氮盐系感光材料解像力高，制版图像清晰，光敏剂混入乳胶中可长期使用(室温下 23 个月)，耐印力高，且无毒、无污染，因此有很好的推广和使用价值。 感光胶一般分为单液型和双液型两种。单液型感光胶在生产时将感光剂混入乳液型和双液型两种。

3、单液型感光胶在生产时将感光剂混入乳胶中，使用时无需要配制即可涂布；双液型感光胶使用前需首先将光敏剂按配方水溶，然后再混溶于乳胶中充分搅拌，放置 12 小时，待气泡消失后使用。 早期的感光胶以明胶(骨胶)为基体，本身无光敏作用，加入重铬酸盐后，具有感光性能，遇光固化，胶体发生交联。但是，这种胶体交联固化后，遇水还会缓慢膨胀，长期浸水仍能溶解，长期存放又会干裂发脆，因此已逐步为 PVA(聚乙烯醇) 感光胶所替代。 PVQ 感光胶主体是聚乙烯醇，感光剂大都采用重铬酸盐。制版质量较明胶有所提高，操作简便，但精度仍不够高，污染问题仍未解决。 近年来，国内的感光胶研制进展很快，已大量推广使用重氮盐+PVA

4、。重氮丝网感光胶是一种新型感光胶，具有优良的分辨力和耐印性能，且不存在环境污染和对人体的毒害。三、丝印感光胶的主要成分丝印感光胶的主要成分是成膜剂、感光剂、助剂。 1.成膜剂。成膜剂起成膜作用，是版膜的主要成分。它决定着版膜的粘网牢度和耐抗性(如耐水性、耐溶剂性、耐印性、耐老化性等)。丝印感光胶常用的成膜剂有：水溶性高分子物质如明胶、蛋白及PVA(聚乙烯醇)等。早期的感光胶都用这类单一成膜剂来配方，但制作的版膜，其耐抗性较差。后来都用PVA 改性胶体，可分成三类： PVA 的物理改性胶体。PVA+非水溶性高分子物质的乳液。后者如 PVAC(聚醋酸乙烯酯)乳液、丙烯酸乳液、PVAC 与丙烯酸共聚

5、乳液等。它们的加入，使版膜的耐抗性得以改善。 PVA 的化学改性胶性。即在 PVA 键上用化学手段，选择性地接上醋酸乙烯醋、丙烯腈、丙烯酸等基团，使耐抗性的改善更为全面。 PVA(或明胶 )+交联剂。这个体系的特点是：水溶性高分子不一定参加光化学反应，光胶联主要由交联剂与感光剂作用而成。交联剂多用乙烯基单体、多乙烯基单体或齐聚物，它们具有水溶性或在水溶性高分子溶液中具有良好的分散性。一经固化，就不溶于水了。这一体系级适应更多的感光剂品种，因而可获得制版的某些特殊性能，如做间接干膜等。 2.感光剂。感光剂在蓝紫光照射下，能起光化学反应，且能导致成膜剂聚合或交联的化合物。感光剂决定着感光胶的分光感

6、度、分辨力及清晰性等性能。 3.助剂。成膜剂和感光剂是配方的主体成分，但有时为调节主体成分性能的不足，尚需另加一些辅助剂，如分散剂、着色剂、增感剂、增塑剂、稳定剂等。四、感光胶的感光原理早期制版用感光材料是把铬酸盐类作为感光剂，交把蛋折、明胶、铬朊等水溶性天然高分子物质作为成膜材料混合后使用。但自开发了水溶性合成高分子物质聚乙烯醇后，就将它专门作为成膜材料使用了。 1.重铬酸盐的感光原理。重铬酸盐中的 6 价铬离子，吸收紫外线后还原成 3 价铬离子，这是很早以前就为人们所熟知的。水溶性高分子物质聚乙烯醇在制版用感乐材料中得到广泛应用后，在丝网制版中曾长期把重铬酸氨作为感光剂加入 PVA 中，但

7、目前由于涉及铬公害问题而被停止使用。 关于重铬酸盐的光化学反应，现在的一般理论是，在 6 价铬离子进行光还原变成 3 价铬离子时，如果与 PVA 共存的话，其羟基的一部分受到氧化，其 PVA 的水溶性也因此减小。同时由于生成的 3 价铬离子的非共有电子，形成聚乙烯醇的羟基并配位结合，通过交联反应，PVA 的不溶水性更进一步深化，使胶体产生光固化，如图 2-56 所示。 2.重氮树脂的感光原理。(图 2-57、2-58) 。重铬酸盐因公害原因作为感光剂作用变得越来越困难了，现在开发了重氮树脂。重氮树脂作为胶印 PS 版的感光剂已大量使用；而用于丝网制版，由于混合了亲水的聚乙烯醇，感光层的重氮根加

8、水分解，因此用重氮树脂制造丝网 PS 版较困难。 关于重氮树脂的聚乙烯醇乳剂的光致硬化不溶于水现象，一点即聚乙烯醇分子的交联反应是明确了的。图 258 聚乙烯醇的交联重氮树脂的分子最小，n 在 23 范围内，n 若为 2 的话，重氮二聚物树脂由于聚乙烯醇光交联时的缩合，失去的聚乙烯醇的羟基较少，这对于使其失去亲水性，虽然没有明显的效果，但因交联引起的链状结构的聚乙烯醇分子会变成立体的网状结构，则对其光硬化后的不溶水性有很大的影响。 3.丙烯醇酯类的感光原理(图 2-59、2-60)。丙烯酸酯类的丙烯腈基，作为感光性树脂的感光基非常重要，其感光度高，保存性好，可以作为丝网 PS 版感光材料用。丙

9、烯酸酯单体或低聚合物是和各种聚丙烯酸酯缩合而成的感光性树脂，作为丝网版的感光材料使用时，需要与可进行水显影的聚乙烯醇结合。 具有高感光度的季戊四醇三丙烯酯有 3 个光官能团以双键结合，显示了极好的光硬化性，其硬化后是不溶于水的。因此，与水溶性的聚乙烯醇的混合就变得很困难。把长皂化值低的具有可溶性的有机溶剂聚乙烯与丙烯酸酯一起进行混合溶解，可以制成丝网 PS 版用的感光材料。 图 259 丙烯酸酯的聚合图 260 丙烯酸酯的反应感光剂丙烯酸酯类的丙烯酸树脂的双键吸收紫外线，用具有游离基的引发剂引发自由基形成活性分子。如果这种活性分子与聚乙烯醇进行聚合的话，立体网状结构的数量域分子就会形成，使聚乙

10、烯醇具有水不溶性。这时如果聚乙烯醇的羟基因活性分子而具有不溶水性。当然，有关这部分的光硬化理论还有不十分明确的地方。 作为丝网制版用的感光材料，现在使用最多的是在聚乙烯醇溶液中乳化醋酸乙烯，然后添加作为感光剂的重氮树脂，其感光膜形成机理如图 261 所示。感光膜因曝光而硬化，成为不溶水的版膜。聚醋酸乙烯的作用是强化丝网纤维的粘着力，显影时没有曝光的图像部分与未硬化的聚乙烯醇一起被水冲走。 图 261 丝网乳剂的感光及版膜形成 1阳图底版 2聚乙烯醇胶体保护层（含感光剂） 3聚醋酸乙烯乳剂粒子 4丝网 5硬化版膜五、感光胶的分类介绍丝网印刷制版用感光材料，按其存在的形态区分有感光胶和感光膜(亦称

11、菲林膜、菲林纸)；按其组成的材料性质区分有重铬酸盐系、重氮盐系、铁盐系等；按其用途区分有丝网感光胶、丝网感光膜、封网胶、坚膜剂、剥膜剂、显影剂等。 感光胶一般可分为耐溶剂型和耐水型两种。耐溶剂型感光胶，可耐各种有机溶剂，适用于油性油墨的印刷；耐水型感光胶，适用于水性油墨(水溶性印刷涂料，如纺织品印花色浆)的印刷，前者网版可以脱膜回收；后者一般不能脱膜回收。专用耐水性感光胶有尼龙感光胶和重氮感光胶等。用户必须根据承印对象，参照有关说明书选择使用适当的感光胶。 感光胶是用于直接法制版的丝印制版感光材料，还可分为单液型和双液型。单液型感光胶在生产时已将感光剂加入乳胶中，使用时不需配制即可涂布；双液型

12、感光胶在使用前要先将感光剂按配方说明溶释，然后再分散混合于乳胶中，消泡后方可涂布。 感光胶的型号、品种繁多，生产厂家的配方也不尽一致，选用时可根据承印物要求，参照产品说明书适当选择。 1.重铬酸盐感光胶。此类感光胶的感光剂为重铬酸铵，成膜剂为水溶性高分子物质，如明胶、PVA及 PVAC+PVA 等。此类感光胶可以自行配制，典型配方如下： 明胶感光胶配方 明胶16g 柠檬酸0.5g 重铬酸铵4.5g 氨水3ml 水70ml 此胶的材料来源方便、价廉、水显影容易。但胶液易冻、涂布不强、湿强度差、清晰性差，且日久会脆裂。因此逐步被合成高分子材料所替代。 PVA 感光胶配方 甲液：PVA(1788)

13、50g 十二烷基磺酸钠 0.5g 水400ml 乙液：重铬酸铵6g 水50ml 配方中十二烷基磺酸钠为分散剂。PVA 的聚合度为 12001700，皂化度为 88%，能兼顾到版膜强度和显影性能。 此胶较明胶的制版操作方便，版膜质量也有所提高。缺点是分辨力低，耐水性差，受湿度影响大。 PVA+PVAC 感光胶配方 甲液： PVA(1788) 40g 十二烷基磺酸钠0.5g 冰醋酸4.0ml 水250ml 乙液：重铬酸铵5g 水30ml PVAC 乳液 40ml 曙红少量 配方中冰醋酸可加速 PVA 溶解，改善显影；PVAC 乳液的加入能提高版膜的粘网力和耐水性。此胶的特点是各种耐抗性均有一定的提

14、高。 重铬酸盐型感光胶是使用时间较长并得到广泛利用的一种丝网印刷感光胶，这种感光胶具有以下特点；光谱的光敏度在 370530mm 之间； 感光胶膜层可按比例进行光敏化； 可选用任何一种光源进行晒版； 曝光时间比较短； 价格比较便宜。 重铬酸盐型感光胶的不足之处是： 分辨力比较低，图文轮廓易出现锯齿状； 受温、湿度的影响大，感光胶稳定性差； 成膜强度低，使用寿命短； 涂布感光胶的丝网印版不能长时间存放； 重铬含有一定的毒性，对环境有一定的污染，对人体有危害。 2.尼龙感光胶。尼龙感光胶为醇溶性感光胶，其组分为： 二元或三元醇溶尼龙 100 份 丙烯酰胺及双丙烯酰胺类单体 3040 份 二苯甲酮(

15、光引发剂) 34 份 热稳定剂 0.10.2 份 染料及助剂 少量 此胶光硬化机理与铁盐感光胶相似，即通过两种丙烯胺单体的体型化聚合，而尼龙包络在体型结构中。国产尼龙感光胶有单液型及干胶版两种类型，都用乙醇溶解尼龙版膜的突出优点是强度好、耐水、耐溶剂；印数可逾 10 万，特别适用于长版活和水性印料。缺点是乙醇显影，脱膜较难，清晰度不太高。 3.重氮型感光胶。重氮盐本身的价格比重铬酸盐高得多，但因使用量很少，所以，其感光液的价格是比较便宜的。 重氮系感光材料现在使用的最多，直接法和直间法制版。 重氮型感光胶一般为：PVA+PVAC+芳香族重氮盐( 重氮树脂、复合笪氮树脂 )。重氮树脂与复合重氮树

16、脂与双重氮盐相同，但性能更稳定。尤其是复合重氮树脂，其交联密度更大，因此分辨力及耐抗性更好。重氮型感光胶出现于 70 年代，并迅速得到发展、普及。国内开发较早的单位有中国印刷科学技术研究所，如耐水型感光胶、耐溶剂型感光胶、高分辨力网点感光胶、圆网感光胶等，都已有产品应市。生产此类产品的还有许多厂家，如北京太平桥印刷材料厂生产的 DS 型丝网感光胶( 耐溶剂型)和 DS 型丝网感光胶(耐水型)等。耐溶剂型感光胶(DS) 耐有机溶剂，适用于电子、仪表、塑料、搪瓷、玻璃、皮革等行业的油溶性印料(油墨)丝网印刷的制版。其分辨力 100 线/ 英寸，耐印力大于 4 万次，用水显影、无污染，网版脱膜后可重复使用。这种胶可涂布膜厚