1 在日本å‘现的光催化剂
ã€€ã€€ç ”ç©¶å‘现,以氧化钛为代表的光催化剂一旦é‡åˆ°é˜³å…‰æˆ–è¤å…‰ç¯ç‰å…‰ç…§æ—¶ï¼Œå³å…·æœ‰æ°§åŒ–分解能力和很强的亲水性能。近年æ¥ï¼Œåº”用这一性能的光催化剂产å“在广泛的领域实现了商å“化,市场得到快速地增长。光催化剂是在日本å‘现的(1967年,本多•è—¤å²›æ•ˆæžœï¼‰ã€‚其产å“市场主è¦åœ¨æ—¥æœ¬å½¢æˆå’Œå‘展,å¯ä»¥è¯´æ˜¯ä¸€ç§å‡ºè‡ªæ—¥æœ¬çš„原创技术。
  为促进光催化剂技术的全é¢å‘展和普åŠï¼Œåœ¨ç¥žå¥ˆå·ç§‘å¦æŠ€æœ¯ç ”究所,由被称为“光催化剂之父â€çš„藤岛æ˜ç†äº‹é•¿æ供基金,在使光催化剂开放å¼å®žéªŒå®¤å’Œå…‰å‚¬åŒ–剂åšç‰©é¦†è¿è½¬ä½¿ç”¨çš„åŒæ—¶ï¼Œè¿˜è¿›è¡ŒåŸºç¡€ç ”ç©¶å’Œåº”ç”¨ç ”ç©¶ï¼Œå¹¶å¼€å±•ä¸Žä¼ä¸šè”åˆç ”究开å‘。其ä¸ï¼Œä¸Žä¸œäº¬åº”åŒ–å·¥ä¸šæ ªå¼ä¼šç¤¾è¿›è¡Œäº†ä¸€é¡¹è”åˆç ”究开å‘,å³â€œè¿ç”¨å…‰å‚¬åŒ–剂的胶å°ç”¨PS版开å‘â€ã€‚
  2 光催化剂的特性
  光催化剂的定义是:通过å¸æ”¶å…‰èƒ½ï¼Œæœ¬èº«ä¸å‘生å˜åŒ–,但能引å‘å„ç§åŒ–å¦ååº”çš„ç‰©è´¨ã€‚çŽ°åœ¨ä½¿ç”¨æœ€ä¸ºå¹¿æ³›çš„å…‰å‚¬åŒ–å‰‚æ˜¯æ°§åŒ–é’›ã€‚ç ”ç©¶å‘现,氧化钛在光线(阳光ã€è¤å…‰ç¯å…‰ï¼‰ç…§å°„下,具有氧化分解能力和很强的亲水性能。氧化分解能力å¯ä»¥é€šè¿‡ä¸Žæ¤ç‰©çš„å…‰åˆä½œç”¨çš„比较æ¥è¯´æ˜Žã€‚å…‰åˆä½œç”¨æ˜¯å¶åä¸çš„å¶ç»¿ç´ å¸æ”¶é˜³å…‰ä¸çš„能é‡ï¼Œå°†æ°´å’ŒäºŒæ°§åŒ–碳åˆæˆæœ‰æœºç‰©ï¼ˆæ·€ç²‰ï¼‰ï¼Œå†æŽ’出氧气;而氧化钛ç‰å…‰å‚¬åŒ–剂通过å¸æ”¶å¤ªé˜³å…‰ç‰å…‰èƒ½ï¼Œå°†æœ‰æœºç‰©åˆ†è§£ä¸ºæ°´å’ŒäºŒæ°§åŒ–碳,也å³æ˜¯è¯´ï¼Œå…‰åˆä½œç”¨ä¸Žå…‰å‚¬åŒ–剂引å‘完全相åçš„å应。å¶ç»¿ç´ 也å¯ä»¥è¯´æ˜¯å…‰å‚¬åŒ–剂的一ç§ã€‚
  利用光催化剂的氧化分解功能å¯å°†è‡æ°”或VOCæ°”ä½“åˆ†è§£é™¤åŽ»ï¼Œè¿˜èƒ½å°†æŽ’å‡ºçš„æ°®æ°§åŒ–ç‰©é™¤åŽ»å®žçŽ°ç©ºæ°”çš„å‡€åŒ–ï¼Œæˆ–è€…é™¤åŽ»æ°´æ± ä¸çš„有机污物实现水的净化,也能用于病毒ã€ç»†èŒç‰å¾®ç”Ÿç‰©çš„抗èŒæ€èŒæ–¹é¢ã€‚
  æ¤å¤–,光催化剂还显示出其å¦ä¸€ä¸ªæ€§èƒ½ï¼Œå³åœ¨å…‰ç…§æ¡ä»¶ä¸‹ä¸Žæ°´çš„亲和性能――超强的亲水性。也å³å…‰å‚¬åŒ–剂在光照æ¡ä»¶ä¸‹ï¼Œå¤„于光催化剂表é¢çš„水会扩展æˆå¾ˆè–„的水膜。欲使镜åä¸èµ·é›¾æˆ–被油è„污时,在镜å上镀一层氧化钛,在光照æ¡ä»¶ä¸‹ï¼Œæ°´ä¼šè¿›åˆ°æ²¹æ±¡ä¸‹é¢ä½¿å…¶æµ®èµ·å¹¶ä¸Žæ°´ä¸€èµ·è¢«å†²èµ°ã€‚
  利用该超强的亲水性能推出了许多应用,如汽车åŽè§†é•œé˜²æ°´é›¾æ¶‚层,大楼或ä½å®…外墙åŠçª—玻璃防è„涂层,防è„屋顶æ料(å¸ç¯·ï¼‰ç‰ç‰ã€‚
  目å‰ï¼Œåˆ©ç”¨å…‰å‚¬åŒ–剂所具有的氧化分解能力和超强亲水性能,在广泛的领域æ£åœ¨å¼€å±•åº”ç”¨ç ”ç©¶å¼€å‘。神奈å·ç§‘å¦æŠ€æœ¯ç ”ç©¶æ‰€ä¸Žä¸œäº¬åº”åŒ–å·¥ä¸šæ ªå¼ä¼šç¤¾æºæ‰‹ï¼Œåˆ©ç”¨å…‰å‚¬åŒ–剂的性能,致力于胶å°æ–¹é¢çš„åº”ç”¨ç ”ç©¶å¼€å‘。
  3 在胶å°PS版上的应用
  普通的胶å°å°åˆ·ï¼Œæ˜¯åœ¨æ¶‚有光致抗蚀剂的阳æžæ°§åŒ–é“æ¿ä¸Šï¼ˆPS版)上使用软片进行æ›å…‰ï¼Œç”±äº²æ°´éƒ¨åˆ†å’Œæ–¥æ°´éƒ¨åˆ†å½¢æˆå›¾åƒã€‚胶å°å°åˆ·æ˜¯å°†PS版装到å°ç‰ˆæ»šç’上,通过å°ç‰ˆäº²æ°´éƒ¨åˆ†ç€æ°´ã€æ–¥æ°´éƒ¨åˆ†ç€å¢¨ï¼Œå°†æ²¹å¢¨è½¬å°è‡³æ©¡çš®æ»šç’上进行å°åˆ·çš„。
  胶å°åˆ¶ç‰ˆå·¥è‰ºæ˜¯åœ¨æ›å…‰ä»¥åŽï¼Œè¿›è¡Œæ˜¾å½±å’Œæ¶‚å¸ƒæ ‘èƒ¶ï¼Œè¿™ä¸ªè¿‡ç¨‹ä¸ä¼šäº§ç”Ÿæ˜¾å½±æ¶²å’Œæ ‘胶废液而需进行处ç†ã€‚æ¤å¤–,å°åˆ·ä¹‹åŽçš„PS版由于ä¸èƒ½å†åˆ©ç”¨è€Œä½œåºŸå¼ƒå¤„ç†ï¼Œä»Žè€Œäº§ç”Ÿå¤§é‡åºŸå¼ƒçš„é“æ¿ã€‚
  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å·æ‰€ä¸Žä¸œäº¬åº”åŒ–æ ªå¼ä¼šç¤¾è¿›è¡Œäº†å¯ä»¥å¯¹PS版é‡å¤åˆ©ç”¨çš„“光催化剂型胶å°PS版â€ç ”究开å‘ã€‚é¦–å…ˆé‡‡ç”¨ä¼ ç»Ÿçš„PS版制作工艺和软片,进行了光催化剂亲水 / 斥水图åƒåˆ¶ä½œè¯•éªŒã€‚具体的工艺是:首先在阳æžæ°§åŒ–é“æ¿ä¸Šæ¶‚布氧化钛光催化剂涂料,以替代原æ¥çš„光致抗蚀剂;然åŽåœ¨å…¶ä¸Šåˆ¶ä½œä¸€å±‚由斥水性有机物质构æˆçš„自我组织å•åˆ†å膜SAM(Self Assembled Monolayer)。接下æ¥ä½¿ç”¨æ™’版软片,通过紫外线照射使其æ›å…‰ã€‚软片上å…许紫外线通过部分下方的SAMæˆåˆ†åœ¨å…‰å‚¬åŒ–剂氧化分解机ç†ä½œç”¨ä¸‹è¢«åˆ†è§£é™¤åŽ»ï¼Œè£¸éœ²å‡ºæ°§åŒ–钛涂层。该氧化钛涂层显示出具有æžå¼ºçš„亲水性能。æ¤å¤–,被晒版软片é®æŒ¡ä½ç´«å¤–线的å°ç‰ˆéƒ¨åˆ†çš„SAMåˆ™åŽŸæ ·ä¿ç•™ä¸‹æ¥ï¼Œæˆä¸ºæ–¥æ°´éƒ¨åˆ†ã€‚è¿™æ ·ä¸€æ¥ï¼Œå°±å½¢æˆäº†é€šè¿‡å…‰å‚¬åŒ–剂得到的具有亲水 / 斥水性的图åƒã€‚
  在该工艺ä¸ï¼Œä¼ 统的æ›å…‰ä¹‹åŽçš„显影ã€æ¶‚èƒ¶å·¥è‰ºå·²æ— å¿…è¦ï¼Œå› 而ä¸ä¼šäº§ç”Ÿç›¸åº”的废液。
  对于选用的å°åˆ·è¯•éªŒå›¾æ¡ˆï¼Œåœ¨ç›¸åŒæ¡ä»¶ä¸‹ä¸Žå¹³ç‰ˆå°åˆ·è¿›è¡Œå°åˆ·è¯•éªŒï¼Œå¾—到了肯定的结果:使用该å°ç‰ˆçš„å°åˆ·å®Œå…¨æˆåŠŸå¯è¡Œã€‚
  接下æ¥å°†è¯•éªŒèŒƒå›´æ‰©å¤§ï¼Œè¿›è¡Œäº†å°åˆ·å·¥åŽ‚çš„å·ç’纸胶轮机å°åˆ·è¯•éªŒã€‚该试验使用570mm×309mm尺寸的å°ç‰ˆï¼Œè¿›è¡Œäº†åˆ†è¾¨çŽ‡ä¸º45线/ 英寸的å•è‰²å°åˆ·è¯•éªŒã€‚在所进行的5000页的å°åˆ·è¯•éªŒä¸ï¼ŒèŽ·å¾—了良好的å°åˆ·è´¨é‡ã€‚
  4 喷墨技术的应用――光催化剂型胶å°å°ç‰ˆçš„æ— è½¯ç‰‡åŒ–
  目å‰ï¼Œå°åˆ·é¢†åŸŸè®¡ç®—机化进程æ£åœ¨æŽ¨è¿›ä¹‹ä¸ã€‚通过数æ®çš„æ•°å—化,使制版工åºå¾—以进入通过计算机直接对å°ç‰ˆæ‰«ææ¥ç”Ÿäº§å°åˆ·ç‰ˆæ的所谓CTP化阶段。由æ¤å–æ¶ˆäº†ä¼ ç»Ÿä½¿ç”¨çš„æ™’ç‰ˆè½¯ç‰‡ï¼Œè€Œä¸”ä½¿åˆ¶ç‰ˆå·¥åºå¤§å¹…å‡å°‘,带æ¥çŸäº¤æœŸçš„实现和æˆæœ¬çš„削å‡ã€‚
  第二æ¥ï¼Œä»¥CTPåŒ–ä¸ºç›®æ ‡ï¼Œå¯¹å…‰å‚¬åŒ–å‰‚åž‹èƒ¶å°å°ç‰ˆçš„æ— è½¯ç‰‡åŒ–è¿›è¡Œäº†æŽ¢è®¨ã€‚å…¶å·¥è‰ºæ˜¯ï¼Œåœ¨å°ç‰ˆä¸Šæ¶‚布氧化钛光催化剂涂层和SAM自我组织å•åˆ†å膜层åŽï¼Œä½¿ç”¨å–·å¢¨æ–¹å¼å°†æ°´æ€§å¢¨æ°´å–·åœ¨å°ç‰ˆä¸Šå½¢æˆå›¾åƒï¼Œä»¥å–代原æ¥çš„软片。在紫外线照射下,å°ç‰ˆä¸Šæœªå–·ä¸Šæ°´æ€§å¢¨æ°´çš„SAMç»å…‰å‚¬åŒ–剂的作用被分解去除并裸露出光催化剂层,æˆä¸ºäº²æ°´éƒ¨åˆ†ã€‚而喷有水性墨的å°ç‰ˆéƒ¨åˆ†åˆ™å› 水性墨将紫外线é®æŒ¡è€Œä½¿SAM得以ä¿ç•™ã€‚接下æ¥é€šè¿‡æ°´æ´—将水性墨除去,就制æˆäº†å…·æœ‰äº²æ°´/ 斥水性的光催化剂型å°ç‰ˆã€‚使用该å°ç‰ˆï¼ˆå°ç‰ˆå°ºå¯¸ä¸º570mm×309mm)在å°åˆ·å·¥åŽ‚çš„æ‰“æ ·æœºä¸Šè¿›è¡Œå½©è‰²å°åˆ·è¯•éªŒï¼ŒèŽ·å¾—了良好的å°åˆ·æ•ˆæžœã€‚
  5 PS版的å†ç”Ÿåˆ©ç”¨
  第三æ¥ï¼Œå¯¹æœ¬é¡¹æŠ€æœ¯çš„目的――PS版的å†ç”Ÿåˆ©ç”¨è¿›è¡Œäº†æŽ¢è®¨ã€‚å°†å‰è¿°çš„彩色å°åˆ·è¯•éªŒç”¨è¿‡çš„PS版,ç»å…¨é¢çš„紫外线照射,彻底除去其表é¢çš„SAM层。接ç€å†æ¬¡æ¶‚布SAM→喷墨形æˆæ°´æ€§å¢¨å›¾åƒâ†’紫外线照射→水洗,制作出å†ç”ŸPS版,然åŽé€åˆ°å°åˆ·åŽ‚进行彩色å°åˆ·è¯•éªŒã€‚试验的结果确认,å†ç”ŸåŽçš„å°ç‰ˆçš„å°åˆ·è´¨é‡ä¸Žæ–°ç‰ˆçš„å°åˆ·è´¨é‡æ˜¯å®Œå…¨ä¸€æ ·çš„。由æ¤å®žçŽ°äº†å®žç”¨åŒ–ç›®æ ‡çš„æž„å»ºã€‚
  6 é¢å‘实用化
  本次开å‘的光催化剂PSç‰ˆä¸Žä¼ ç»ŸPS版相比,制版工åºå¾—到简化,废液é‡å¤§é‡å‡å°‘,åŒæ—¶è¿˜å¯å¯¹å…¶è¿›è¡Œå†ç”Ÿåˆ©ç”¨ï¼Œå› æ¤ï¼Œå…‰å‚¬åŒ–剂PS版作为一ç§ä¸Žå°åˆ·å·¥è‰ºä½Žæˆæœ¬åŒ–和环境负è·å¤§å¹…é™ä½Žç›¸å…³è”的技术而得到期待。æ¤å¤–,该技术与现在æ£åœ¨æ™®åŠçš„CTPå·¥è‰ºå¹¶æ— ä¸åŒï¼Œä½¿ç”¨å–·å¢¨æ‰“å°æœºè€Œæ— é¡»é…置昂贵的激光æ›å…‰æœºï¼Œå› 而设备投资å°ï¼Œè´è¿›å®¹æ˜“。
  目å‰å˜åœ¨çš„问题是,PS版的å†ç”Ÿæ¬¡æ•°ä»¥åŠåœ¨å°åˆ·è¿‡ç¨‹ä¸å¯¹PS版的磨æŸå¯¼è‡´çš„使用寿命问题ç‰ã€‚这些问题现æ£åœ¨è‡´åŠ›è§£å†³ä¸ã€‚
  PS版版基æ料――é“æ¿è€å°èƒ½åŠ›å·®ï¼Œæˆä¸ºå†ç”Ÿåˆ©ç”¨çš„ä¸åˆ©å› ç´ ï¼Œå› æ¤ç›®å‰æ£åœ¨å¼€å‘é’›æ¿åŸºPS版。钛金属æ¿è¡¨é¢ç»çƒå¤„ç†æˆ–阳æžæ°§åŒ–ç‰å¤„ç†ï¼Œåœ¨å…¶è¡¨é¢å°†å½¢æˆæ°§åŒ–钛光催化剂化层。现在已制æˆäº†è¿™ç§é’›åŸºPS版。使用这ç§é’›åŸºPS版进行与å‰è¿°ç›¸åŒçš„å°åˆ·è¯•éªŒå’Œå†ç”Ÿè¯•éªŒï¼Œç¡®è®¤å¯ä»¥ç”¨äºŽå°åˆ·ï¼Œå¥ 定了其技术基础。å¯ä»¥æœŸå¾…,光催化剂PS版的å†ç”Ÿåˆ©ç”¨æ¬¡æ•°ä¹Ÿèƒ½å¤§å¹…æ高。