【CPP114】訊：1 在日本發現的光催化劑

　　研究發現，以氧化鈦為代表的光催化劑一旦遇到陽光或螢光燈等光照時，即具有氧化分解能力和很強的親水性能。近年來，應用這一性能的光催化劑產品在廣泛的領域實現了商品化，市場得到快速地增長。光催化劑是在日本發現的（1967年，本多•藤島效果）。其產品市場主要在日本形成和發展，可以說是一種出自日本的原創技術。

　　為促進光催化劑技術的全面發展和普及，在神奈川科學技術研究所，由被稱為'光催化劑之父'的藤島昭理事長提供基金，在使光催化劑開放式實驗室和光催化劑博物館運轉使用的同時，還進行基礎研究和應用研究，并開展與企業聯合研究開發。其中，與東京應化工業株式會社進行了一項聯合研究開發，即'運用光催化劑的膠印用PS版開發'。

　　2 光催化劑的特性

　　光催化劑的定義是:通過吸收光能，本身不發生變化，但能引發各種化學反應的物質。現在使用最為廣泛的光催化劑是氧化鈦。研究發現，氧化鈦在光線（陽光、螢光燈光）照射下，具有氧化分解能力和很強的親水性能。氧化分解能力可以通過與植物的光合作用的比較來說明。光合作用是葉子中的葉綠素吸收陽光中的能量，將水和二氧化碳合成有機物（淀粉），再排出氧氣；而氧化鈦等光催化劑通過吸收太陽光等光能，將有機物分解為水和二氧化碳，也即是說，光合作用與光催化劑引發完全相反的反應。葉綠素也可以說是光催化劑的一種。

　　利用光催化劑的氧化分解功能可將臭氣或VOC氣體分解除去，還能將排出的氮氧化物除去實現空氣的凈化，或者除去水池中的有機污物實現水的凈化，也能用于病毒、細菌等微生物的抗菌殺菌方面。

　　此外，光催化劑還顯示出其另一個性能，即在光照條件下與水的親和性能--超強的親水性。也即光催化劑在光照條件下，處于光催化劑表面的水會擴展成很薄的水膜。欲使鏡子不起霧或被油臟污時，在鏡子上鍍一層氧化鈦，在光照條件下，水會進到油污下面使其浮起并與水一起被沖走。

　　利用該超強的親水性能推出了許多應用，如汽車后視鏡防水霧涂層，大樓或住宅外墻及窗玻璃防臟涂層，防臟屋頂材料（帳篷）等等。

　　目前，利用光催化劑所具有的氧化分解能力和超強親水性能，在廣泛的領域正在開展應用研究開發。神奈川科學技術研究所與東京應化工業株式會社攜手，利用光催化劑的性能，致力于膠印方面的應用研究開發。

　　3 在膠印PS版上的應用

　　普通的膠印印刷，是在涂有光致抗蝕劑的陽極氧化鋁板上（PS版）上使用軟片進行曝光，由親水部分和斥水部分形成圖像。膠印印刷是將PS版裝到印版滾筒上，通過印版親水部分著水、斥水部分著墨，將油墨轉印至橡皮滾筒上進行印刷的。

　　膠印制版工藝是在曝光以后，進行顯影和涂布樹膠，這個過程中會產生顯影液和樹膠廢液而需進行處理。此外，印刷之后的PS版由于不能再利用而作廢棄處理，從而產生大量廢棄的鋁板。

　　利用氧化鈦光催化劑所具有的氧化分解能力和超強親水性能，神奈川所與東京應化株式會社進行了可以對PS版重復利用的'光催化劑型膠印PS版'研究開發。首先采用傳統的PS版制作工藝和軟片，進行了光催化劑親水 / 斥水圖像制作試驗。具體的工藝是:首先在陽極氧化鋁板上涂布氧化鈦光催化劑涂料，以替代原來的光致抗蝕劑；然后在其上制作一層由斥水性有機物質構成的自我組織單分子膜SAM（Self Assembled Monolayer）。接下來使用曬版軟片，通過紫外線照射使其曝光。軟片上允許紫外線通過部分下方的SAM成分在光催化劑氧化分解機理作用下被分解除去，裸露出氧化鈦涂層。該氧化鈦涂層顯示出具有極強的親水性能。此外，被曬版軟片遮擋住紫外線的印版部分的SAM則原樣保留下來，成為斥水部分。這樣一來，就形成了通過光催化劑得到的具有親水 / 斥水性的圖像。

　　在該工藝中，傳統的曝光之后的顯影、涂膠工藝已無必要，因而不會產生相應的廢液。

　　對于選用的印刷試驗圖案，在相同條件下與平版印刷進行印刷試驗，得到了肯定的結果:使用該印版的印刷完全成功可行。

　　接下來將試驗范圍擴大，進行了印刷工廠的卷筒紙膠輪機印刷試驗。該試驗使用570mm×309mm尺寸的印版，進行了分辨率為45線/ 英寸的單色印刷試驗。在所進行的5000頁的印刷試驗中，獲得了良好的印刷質量。

　　4 噴墨技術的應用--光催化劑型膠印印版的無軟片化

　　目前，印刷領域計算機化進程正在推進之中。通過數據的數字化，使制版工序得以進入通過計算機直接對印版掃描來生產印刷版材的所謂CTP化階段。由此取消了傳統使用的曬版軟片，而且使制版工序大幅減少，帶來短交期的實現和成本的削減。

　　第二步，以CTP化為目標，對光催化劑型膠印印版的無軟片化進行了探討。其工藝是，在印版上涂布氧化鈦光催化劑涂層和SAM自我組織單分子膜層后，使用噴墨方式將水性墨水噴在印版上形成圖像，以取代原來的軟片。在紫外線照射下，印版上未噴上水性墨水的SAM經光催化劑的作用被分解去除并裸露出光催化劑層，成為親水部分。而噴有水性墨的印版部分則因水性墨將紫外線遮擋而使SAM得以保留。接下來通過水洗將水性墨除去，就制成了具有親水/ 斥水性的光催化劑型印版。使用該印版（印版尺寸為570mm×309mm）在印刷工廠的打樣機上進行彩色印刷試驗，獲得了良好的印刷效果。

　　5 PS版的再生利用

　　第三步，對本項技術的目的--PS版的再生利用進行了探討。將前述的彩色印刷試驗用過的PS版，經全面的紫外線照射，徹底除去其表面的SAM層。接著再次涂布SAM→噴墨形成水性墨圖像→紫外線照射→水洗，制作出再生PS版，然后送到印刷廠進行彩色印刷試驗。試驗的結果確認，再生后的印版的印刷質量與新版的印刷質量是完全一樣的。由此實現了實用化目標的構建。

　　6 面向實用化

　　本次開發的光催化劑PS版與傳統PS版相比，制版工序得到簡化，廢液量大量減少，同時還可對其進行再生利用，因此，光催化劑PS版作為一種與印刷工藝低成本化和環境負荷大幅降低相關聯的技術而得到期待。此外，該技術與現在正在普及的CTP工藝并無不同，使用噴墨打印機而無須配置昂貴的激光曝光機，因而設備投資小，購進容易。

　　目前存在的問題是，PS版的再生次數以及在印刷過程中對PS版的磨損導致的使用壽命問題等。這些問題現正在致力解決中。

　　PS版版基材料--鋁板耐印能力差，成為再生利用的不利因素，因此目前正在開發鈦板基PS版。鈦金屬板表面經熱處理或陽極氧化等處理，在其表面將形成氧化鈦光催化劑化層。現在已制成了這種鈦基PS版。使用這種鈦基PS版進行與前述相同的印刷試驗和再生試驗，確認可以用于印刷，奠定了其技術基礎。可以期待，光催化劑PS版的再生利用次數也能大幅提高。



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