【CPP114】讯：1 在日本发现的光催化剂

　　研究发现，以氧化钛为代表的光催化剂一旦遇到阳光或萤光灯等光照时，即具有氧化分解能力和很强的亲水性能。近年来，应用这一性能的光催化剂产品在广泛的领域实现了商品化，市场得到快速地增长。光催化剂是在日本发现的（1967年，本多•藤岛效果）。其产品市场主要在日本形成和发展，可以说是一种出自日本的原创技术。

　　为促进光催化剂技术的全面发展和普及，在神奈川科学技术研究所，由被称为'光催化剂之父'的藤岛昭理事长提供基金，在使光催化剂开放式实验室和光催化剂博物馆运转使用的同时，还进行基础研究和应用研究，并开展与企业联合研究开发。其中，与东京应化工业株式会社进行了一项联合研究开发，即'运用光催化剂的胶印用PS版开发'。

　　2 光催化剂的特性

　　光催化剂的定义是:通过吸收光能，本身不发生变化，但能引发各种化学反应的物质。现在使用最为广泛的光催化剂是氧化钛。研究发现，氧化钛在光线（阳光、萤光灯光）照射下，具有氧化分解能力和很强的亲水性能。氧化分解能力可以通过与植物的光合作用的比较来说明。光合作用是叶子中的叶绿素吸收阳光中的能量，将水和二氧化碳合成有机物（淀粉），再排出氧气；而氧化钛等光催化剂通过吸收太阳光等光能，将有机物分解为水和二氧化碳，也即是说，光合作用与光催化剂引发完全相反的反应。叶绿素也可以说是光催化剂的一种。

　　利用光催化剂的氧化分解功能可将臭气或VOC气体分解除去，还能将排出的氮氧化物除去实现空气的净化，或者除去水池中的有机污物实现水的净化，也能用于病毒、细菌等微生物的抗菌杀菌方面。

　　此外，光催化剂还显示出其另一个性能，即在光照条件下与水的亲和性能--超强的亲水性。也即光催化剂在光照条件下，处于光催化剂表面的水会扩展成很薄的水膜。欲使镜子不起雾或被油脏污时，在镜子上镀一层氧化钛，在光照条件下，水会进到油污下面使其浮起并与水一起被冲走。

　　利用该超强的亲水性能推出了许多应用，如汽车后视镜防水雾涂层，大楼或住宅外墙及窗玻璃防脏涂层，防脏屋顶材料（帐篷）等等。

　　目前，利用光催化剂所具有的氧化分解能力和超强亲水性能，在广泛的领域正在开展应用研究开发。神奈川科学技术研究所与东京应化工业株式会社携手，利用光催化剂的性能，致力于胶印方面的应用研究开发。

　　3 在胶印PS版上的应用

　　普通的胶印印刷，是在涂有光致抗蚀剂的阳极氧化铝板上（PS版）上使用软片进行曝光，由亲水部分和斥水部分形成图像。胶印印刷是将PS版装到印版滚筒上，通过印版亲水部分着水、斥水部分着墨，将油墨转印至橡皮滚筒上进行印刷的。

　　胶印制版工艺是在曝光以后，进行显影和涂布树胶，这个过程中会产生显影液和树胶废液而需进行处理。此外，印刷之后的PS版由于不能再利用而作废弃处理，从而产生大量废弃的铝板。

　　利用氧化钛光催化剂所具有的氧化分解能力和超强亲水性能，神奈川所与东京应化株式会社进行了可以对PS版重复利用的'光催化剂型胶印PS版'研究开发。首先采用传统的PS版制作工艺和软片，进行了光催化剂亲水 / 斥水图像制作试验。具体的工艺是:首先在阳极氧化铝板上涂布氧化钛光催化剂涂料，以替代原来的光致抗蚀剂；然后在其上制作一层由斥水性有机物质构成的自我组织单分子膜SAM（Self Assembled Monolayer）。接下来使用晒版软片，通过紫外线照射使其曝光。软片上允许紫外线通过部分下方的SAM成分在光催化剂氧化分解机理作用下被分解除去，裸露出氧化钛涂层。该氧化钛涂层显示出具有极强的亲水性能。此外，被晒版软片遮挡住紫外线的印版部分的SAM则原样保留下来，成为斥水部分。这样一来，就形成了通过光催化剂得到的具有亲水 / 斥水性的图像。

　　在该工艺中，传统的曝光之后的显影、涂胶工艺已无必要，因而不会产生相应的废液。

　　对于选用的印刷试验图案，在相同条件下与平版印刷进行印刷试验，得到了肯定的结果:使用该印版的印刷完全成功可行。

　　接下来将试验范围扩大，进行了印刷工厂的卷筒纸胶轮机印刷试验。该试验使用570mm×309mm尺寸的印版，进行了分辨率为45线/ 英寸的单色印刷试验。在所进行的5000页的印刷试验中，获得了良好的印刷质量。

　　4 喷墨技术的应用--光催化剂型胶印印版的无软片化

　　目前，印刷领域计算机化进程正在推进之中。通过数据的数字化，使制版工序得以进入通过计算机直接对印版扫描来生产印刷版材的所谓CTP化阶段。由此取消了传统使用的晒版软片，而且使制版工序大幅减少，带来短交期的实现和成本的削减。

　　第二步，以CTP化为目标，对光催化剂型胶印印版的无软片化进行了探讨。其工艺是，在印版上涂布氧化钛光催化剂涂层和SAM自我组织单分子膜层后，使用喷墨方式将水性墨水喷在印版上形成图像，以取代原来的软片。在紫外线照射下，印版上未喷上水性墨水的SAM经光催化剂的作用被分解去除并裸露出光催化剂层，成为亲水部分。而喷有水性墨的印版部分则因水性墨将紫外线遮挡而使SAM得以保留。接下来通过水洗将水性墨除去，就制成了具有亲水/ 斥水性的光催化剂型印版。使用该印版（印版尺寸为570mm×309mm）在印刷工厂的打样机上进行彩色印刷试验，获得了良好的印刷效果。

　　5 PS版的再生利用

　　第三步，对本项技术的目的--PS版的再生利用进行了探讨。将前述的彩色印刷试验用过的PS版，经全面的紫外线照射，彻底除去其表面的SAM层。接着再次涂布SAM→喷墨形成水性墨图像→紫外线照射→水洗，制作出再生PS版，然后送到印刷厂进行彩色印刷试验。试验的结果确认，再生后的印版的印刷质量与新版的印刷质量是完全一样的。由此实现了实用化目标的构建。

　　6 面向实用化

　　本次开发的光催化剂PS版与传统PS版相比，制版工序得到简化，废液量大量减少，同时还可对其进行再生利用，因此，光催化剂PS版作为一种与印刷工艺低成本化和环境负荷大幅降低相关联的技术而得到期待。此外，该技术与现在正在普及的CTP工艺并无不同，使用喷墨打印机而无须配置昂贵的激光曝光机，因而设备投资小，购进容易。

　　目前存在的问题是，PS版的再生次数以及在印刷过程中对PS版的磨损导致的使用寿命问题等。这些问题现正在致力解决中。

　　PS版版基材料--铝板耐印能力差，成为再生利用的不利因素，因此目前正在开发钛板基PS版。钛金属板表面经热处理或阳极氧化等处理，在其表面将形成氧化钛光催化剂化层。现在已制成了这种钛基PS版。使用这种钛基PS版进行与前述相同的印刷试验和再生试验，确认可以用于印刷，奠定了其技术基础。可以期待，光催化剂PS版的再生利用次数也能大幅提高。



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