Тема лекции №3: Сущность фотохимических процессов копирования
Перенос (в масштабе 1:1) текстовой и изобразительной информации с фотоформы на формные пластины, покрытые светочувствительным слоем, называется копировальным процессом. Светочувствительный слой, часто называемый копировальным, представляет собой многокомпонентную полимерную пленку (толщиной несколько мкм). В зависимости от состава пленки ее растворимость под действием света либо снижается, либо возрастает.
Копировальный процесс включает две основные стадии:
1) контактное экспонирование светочувствительного слоя через фотоформу (негатив или диапозитив);
2) удаление слоя (проявлением или вымыванием) с будущих пробельных элементов формы.
На основе этого процесса работают современные технологии изготовления печатных форм посредством форматной записи информации. Кроме регистрации информации копировальный слой может выполнять другие функции. Например, при изготовлении монометаллических форм плоской офсетной печати он образует гидрофобные печатающие элементы.
Элементы копировального процесса.Необходимыми элементами копировального процесса являются: фотоформы, формные пластины, устройства для экспонирования и обработки копий. В современном процессе используются также контрольные тестовые шкалы, тест-объекты и контрольно-измерительная аппаратура.
Фотоформы – растровые и штриховые (в том числе и текстовые) негативы или диапозитивы, изготовленные на прозрачной подложке. Они могут содержать текстовую, тексто-изобразительную или изобразительную информацию. В зависимости от полярности изображения используемых фотоформ различают процессы позитивного и негативного копирования. При выборе фотоформы соответствующей полярности учитывается тип используемого копировального слоя и технология процесса изготовления печатной формы.
Формная пластина представляет собой тонкую (0,15-0,8мм) металлическую или полимерную подложку, на которой находится регистрирующий информацию светочувствительный копировальный слой и, во многих случаях, другие вспомогательные слои. Толщина копировального слоя может быть различной. Наиболее часто используемые для формных пластин плоской офсетной печати слои имеют толщину 1-3мкм.
Экспонирующие устройства – КС, а также еще применяемые КММ обеспечивают необходимый контакт между фотоформой и светочувствительным слоем пластины и дозированную экспозицию актиничным для слоя излучением. Из-за очень низкой светочувствительности копировальных слоев и ФПК ЭУ снабжаются мощными источниками излучения (металлогалогенными, ультрафиолетовыми трубчатыми лампами и др.).
Устройства для обработки копий предназначены для механизированной или автоматизированной обработки формных пластин после экспонирования. Перечень выполняемых ими операций зависит от типа формных пластин, вида изготавливаемых печатных форм и конструкции этих устройств.
Основные компоненты слоев.Под действием УФ-излучения в светочувствительном слое происходит фото- и физико-химические процессы. Они могут приводить к изменениям как химических, так и физических свойств слоев, таких как растворимость, адгезия к подложке, гидрофильность. Изменение физико-химических свойств связано с изменениями в полимерах. Степень этих изменений в свою очередь зависит от определенного состава слоев.
Светочувствительные слои содержат такие качественно и количественно подобранные составляющие, природа и соотношение которых обеспечивают проведение процесса копирования и необходимое качество печатной формы. Основными их компонентами являются: несветочувствительный пленкообразующий полимер, светочувствительное соединение, различные целевые добавки и красители.
Разновидности копировальных слоев. Копировальные слои, применяемые в современном формном производстве, можно разделить на несколько групп в зависимости от состава слоя, вида проявляющего раствора, полярности получаемых на копии изображений и по другим признакам. По наименованию основных компонентов, входящих в состав копировальных слоев, они могут представлять собой: гидрофильные полимеры с диазосоединениями; слои на основе диазосоединений, например, ОНХД; фотополимеризуемые копировальные слои.
В зависимости от вида используемого проявляющего (или вымывного) раствора при обработке экспонированной копии различают слои: водопроявляемые и щелочепроявляемые, а для ФПК и спиртопроявляемые (спиртовымывные).
В зависимости от полярности получаемых на копии изображений по отношению к фотоформе, слои могут быть позитивными, негативными и реверсивными (позитивно-негативными).
Фотохимические реакции, обеспечивая регистрацию изображения, представляют собой процессы двух видов:
1) прямое получение изображений;
2) получение изображений с усилением первичного эффекта.
В первом случае изображение возникает непосредственно под действием светового излучения, во втором – первоначально формируется «скрытое» изображение, которое усиливается при последующей обработке. Если в первом случае возможности фотохимических процессов ограничены квантовым выходом, то для процессов второго типа усиление результата первоначального эффекта от действия излучения возможно при обработке в химических растворах, под действием тепла, а также в результате какого-то другого воздействия, позволяющего значительно усилить первичный эффект.
При копировании под действием УФ-излучения происходят процессы второго типа, сопровождающиеся изменением физико-химических свойств полимерных пленок. Фотохимический процесс может быть представлен в виде следующих стадий:
· поглощение кванта света, которое приводит к образованию электронно-возбужденного состояния молекул;
· первичный фотохимический процесс, связанный с образованием при участии этих молекул промежуточного продукта;
· вторичная реакция образовавшихся промежуточных продуктов.
В процессе копирования используются светочувствительные слои, в которых происходят физико-химические превращения в результате нескольких типов фотохимических реакций: фотодиссоциации и фотополимеризации.
Реакция фотодиссоциации – это фотохимическая реакция, которая сопровождается разрывом (диссоциацией) какой-либо связи в молекуле с образованием свободных радикалов или ионов. В светочувствительных слоях, в которых протекает реакция фотодиссоциации, изменение растворимости может происходить либо в результате химического сшивания полимерного слоя образовавшимися свободными радикалами, либо в результате образования в процессе реакции соединений, растворимость которых отличается от растворимости в копировальных слоях, в состав которых входят диазосоединения и азиды.
Реакция фотополимеризации – это индуцированная светом реакция роста полимерной цепи за счет вхождения молекул мономера (олигомера) в состав полимера. Физико-химические процессы, происходящие под действием УФ-излучения и сопровождаемые фотополимеризацией, приводят к химическим превращениям в активированных излучением молекулах и начинаются в большинстве случаев с образования первичных радикалов.
Основная литература: (2 [50-66])
Дополнительная литература: (2 [22-25])
Контрольные вопросы:
1. Какие элементы являются необходимыми для проведения
копировального процесса?
2. Разновидности копировальных слоев.
3. Основные стадии фотохимического процесса.
4. Реакции фотодиссоциации и фотополимеризации.
5. Процессы фотохимических реакций