柔性版制版技术剖析.docx
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柔性版制版技术剖析
第六章柔性版制版原理及工艺
第一节柔性版印刷概述
一、柔性版印刷概念
柔性版印刷作为特殊的凸印方法，最初被称为“苯胺印刷”，以用苯胺染料制成的挥发性液体油墨而得名。
最初的苯胺印刷出现于20世纪初，当时采用的是手工雕刻橡皮版，只能印制大色块、简单图案等。
到20世纪30年代出现了玻璃纸，不能用凸版、平版印刷，而凹印费用又高，但苯胺印刷可在玻璃纸上印刷，同时又可进行卷筒印刷，所以受到人们重视。
50年代后，聚乙烯薄膜的出现并大量应用在包装上，又进一步促进了苯胺印刷的发展。
随着苯胺印刷的逐渐成熟，印刷方法、使用设备和油墨不断完善，又研制出新型油墨。
到1952年美国包装学会第十四届学术讨论会上正式将“苯胺印刷”改为“柔性版印刷”。
我国印刷技术标准术语GB9851.4-90定义：
柔性版印刷是使用柔性版，通过网纹辊传递油墨的印刷方式。
在印刷过程中，油墨从墨槽经输墨辊传到网纹辊上，再传到印版上，经与压印滚筒之间的接触，把油墨传递到承印物上。
二、柔性版印刷特点
柔性版印刷具有以下特点：
1.使用的是以醇类为主要溶剂的低捻度挥发干燥型油墨，干燥速度快，适应柔印高速多色的印刷。
油墨无污染，属于绿色环保印刷。
2.柔性版是一种光敏橡胶型的印版，柔软可弯曲并且具有弹性。
肖氏硬度一般在25—60，对油墨的传递性好。
3.采用轻印压进行印刷。
4.承印物非常广泛，而且具有良好的印刷质量。
5.生产效率高，操作维修方便，印刷速度高，一般为胶印和凹印的1.5-2倍。
6.投资少，所用设备投资远低于胶印和凹印，而且制版周期短，运输费用低，收益高。
第二节柔性版
一、柔性版的起源和发展
柔性版的印刷质量在很大程度上取决于柔性版版材的质量，柔性版版材最初起源于橡皮版，有手工雕刻橡皮版和铸造橡皮版，现在应用已非常少。
后来柔性版逐渐向感光树脂版发展，又分为固体感光树脂版和液体感光树脂版。
固体版发展很快，制作印版也十分简单；液体版可形成不同的硬度、厚度和浮雕深度。
随着数字化技术的发展，目前柔性版已经发展到数字感光树脂版。
概括起来柔性版的发展过程如下：
橡皮版——感光树脂版——数字感光树脂版
当前应用最广泛的还是感光树脂版，它是由感光性树脂组成，经紫外光直接曝光，使树脂硬化，形成凸版形状。
感光性树脂又称感光性高分子或光敏树脂，是指在光的作用下，能在很短的时间内发生物理和化学反应的高分子物质，一般都是发生光化学反应。
与橡皮版相比，感光树脂版有以下优点：
（1）尺寸稳定，版材收缩量小。
所以在制版时不会产生伸缩变形，制作出尺寸精确的印版。
（2）制版工艺简单，节省制版时间。
印版是利用阴图片直接曝光得到的，不需要使用雕刻刀等工具，提高生产效率。
（3）图像清晰，图文质量高。
直接曝光可以得到更清晰的图文，对原稿再现精度高，而且能印刷线条版和高质量的层次版。
（4）耐磨性好，赛丽版的耐印力是橡皮版的3-5倍，耐印力高达几百万次。
二、柔性版材结构
感光性柔性版具有三明治般的结构，由聚酯支撑膜、感光树脂层和聚酯保护层构成。
如图6-1所示：
图6-1版材的结构
1—聚酯保护层2—感光树脂层3—聚酯支撑膜
感光树脂层涂布在聚酯支撑膜上，感光树脂层的表面被一层可揭去的聚酯层保护。
聚酯支撑膜和聚酯保护层保护版材在运输、裁切和背曝光过程中免受损伤。
当聚酯保护层被撕下时，还有一层很薄的膜严实地铺在感光树脂层的表面，这样可以减少直接接触。
当感光树脂层被紫外光照射时，感光树脂层发生光聚合反应。
感光树脂牢固地附着在聚酯支撑膜上保证尺寸的稳定性，这样可以获得非常稳定的印刷套准精度。
三、柔性版材组成
柔性版感光材料有液体和固体两种，其光硬化作用和感光性树脂凸版一样，不同的是版材要有一定硬度，而且要有橡胶的弹性。
1.固体感光柔性版的组成
不同型号的产品使用的材料尽管各有差异，但基本组成是相似的，主要包括：
①高弹性聚合物苯胺版的主体是一种高分子的弹性体树脂。
常用的有合成橡胶、丁苯胶、丁腈胶、丁钠胶、环化橡胶等；聚氨酯弹性体如甲苯二异氰酸酯（TDI）弹性体、六次甲基双异氰酸酯弹性体等；聚酯弹性体如乙二酸多元醇不饱和聚酯；聚丙烯酸共聚弹性体如丙丁共聚弹性体、甲丙丁共聚弹性体等。
所采用弹性树脂决定着版材的基本物理性能，如弹性、耐磨性、耐溶性及冲洗液种类等。
②光引发剂一般采用的有安息香醚类、芳香酮类、蒽醌类、重氮化合物、卤化物等，光引发剂选择正确可大大提高版材的感光度及感光深度。
③增感剂主要是为了提高感光度，扩大感光波长范围，一般采用各种染料，如亚蓝、曙红等多种增感剂的协同使用。
④交联剂是感光前后使版材产生物理性能差异的主要成分，在柔性版中主要是采用丙烯酸单酯或多酯，也有用双重氮基化合物或叠氮化合物等多官能活性化合物。
实际使用中还必须考虑在整个体系中的相溶性，这也是十分重要的。
⑤热阻聚剂阻止体系内的热聚合作用，提高版材的保存期。
常用的有对苯二酚、没食子酸、维生素C等。
2.液体感光柔性版的组成
液体感光柔性版用分子内含有丙烯基低聚物作为主要原料，并在其中加入表现橡胶弹性的氨基甲酸酯橡胶、丁基橡胶、硅橡胶以及天然橡胶的聚合物（合称SBR）、EPM、EPDM的乙烯丙烯橡胶等。
同时为了得到适合的印版硬度、抗张强度、尺寸稳定性、耐油性和耐印力等性质，还要适当加入一些硬段、软段基团。
所谓硬段基团是指含有氢键和∏电子相互作用的极性基和苯环。
而软段基团是指在预聚物中加进氨基甲酸酯、聚醚等。
代表性的感光柔性树脂版有杜邦公司的Cyrel版，Uniroyal公司的Flex-Light版和上海印研所的GS版。
第三节柔性版制版原理及工艺
一、柔性版制版原理
感光性树脂版材在紫外光的照射下，首先引发剂分解产生游离基，游离基立即与不饱和单体的双键发生加成反应，引发聚合交联反应，从而使见光部位（图文部分）的高分子材料变成难溶甚至不溶性的物质，而未见光部位（非图文部分）仍保持原有的溶解性，可用相应的溶剂溶去未见光部位的感光树脂，而见光部位保留，形成浮雕图文。
二、固体感光树脂柔性版制版工艺
固体感光树脂柔性版制版工艺流程如下：
阴图片准备——裁版——背面曝光——正面曝光——显影冲洗——干燥——后处理——后曝光
1.阴图片准备
阴图片对感光树脂版制版来说是最重要的一个工艺因素，因为阴图片在感光树脂柔性版的曝光工序中起着控制图文形成的作用，所以对阴图片质量的检查是很重要的，主要包括如下几点：
1）检查阴图片图文清晰程度及有无划痕。
图文部分在晒版之前，应仔细检查网点的清晰程度，确保非图文部分最大密度在4.0以上，透明部位的密度在0.06以下，图像清晰、文字线条整齐实在、图文部分无划痕、乳剂面上无脏污，用抗静电毛刷把阴图片清扫干净。
2）检查图文方向是否正确。
在正面印刷时，从乳剂面一侧看图文是正向的；但在里印时，从乳剂面一侧看图文是反向的。
2.裁版
裁切版材时要根据阴图片尺寸，版边预留12mm,正面朝上进行裁切。
3.背面曝光
背面曝光是指从背面对印版进行均匀曝光，如图6-2所示：
图6-2背面曝光
背面曝光的主要目的是建立印版的浮雕深度，并且加强聚酯支撑膜与感光树脂层之间的粘着力。
具体操作是：
将感光版材放进曝光装置，光源预热5分钟，把版材正面朝下放在晒版架上吸紧，调节曝光定时器，进行背面曝光。
通过测试确定背面曝光的时间，一般较短。
背面曝光时间的长短决定了版基的厚度，曝光时间越长，版基越厚；曝光时间越短，版基越薄。
4.正面曝光
正面曝光也称主曝光，是指将阴图片上的图文信息转移到版材上的过程。
如图6-3所示：
图6-3正面曝光
具体操作是将版材正面朝上放在真空晒版机中，把版面保护膜撕去；用抗静电毛刷把阴图片清扫干净，然后把阴图片放在既定位置的感光版材上，软片乳剂面必须与感光树脂药膜面贴和；再把聚酯或醋酸纤维素膜切成条状，覆盖在未被阴图片盖住的感光版材部位；再用一张透明塑料片把版材、阴图片、聚酯条一起覆盖，用软布抹平，将膜间积气排出，然后再抽真空，开启光源曝光。
曝光时间主要取决于版材型号、阴图片上图文情况，一般与图文面积成正比。
另外网线版需要的曝光时间更长。
5.显影（冲洗）
版面经曝光后，见光部分硬化，而未见光部分需要用溶剂去除，这个过程称为显影。
如图6-4所示：
图6-4显影（冲洗）
显影的目的是除去未见光部分的感光树脂，形成凸起的浮雕图文。
显影是在专用的显影机中进行的。
显影前，要先夹住印版，避开图文部分，放下刷子，调节定时器，然后刷洗印版。
显影溶剂一般以氯化烃类溶剂作为主剂，显影时间通常为几分钟到20分钟左右。
显影时间过短，浮雕浅、底面不平、易出现浮渣；显影时间过长，图文易破损、表面鼓起、版面高低不平。
在显影过程中，每洗一次版，都要适当地补充新鲜的显影溶剂，以保持溶剂中的感光性树脂成分不会太多。
过分地减少溶剂的补充量，将回影响版材表面的光洁度，使得版材表面感光性树脂单体残留过多，导致版材表面发粘发胀。
另外补充溶剂还可以提高显影冲洗速度，有利于延长戏版机的寿命，提高显影质量。
此外还要注意，一定不要把未经蒸馏处理的旧溶剂作为补充剂添加到新鲜溶剂中去，这样会导致毛刷结块、喷淋堵塞、机内循环不畅等故障。
6.干燥
从显影机中取出的印版，通常都是膨胀的，粘而软，上面的直线看起来像波浪线，文字也是歪的，需要在烘箱内进行干燥，排出所吸收的溶剂而恢复原来印版的厚度，这就是干燥过程。
如图6-5所示。
可以在50-700C的暖风下将印版干燥几分钟到30分钟。
干燥的温度和时间要严格控制，若未充分干燥，则版面膨胀程度仍是不均匀的，若干燥温度过高，印版图文的尺寸也会受到影响。
图6-5干燥
7.后处理
后处理是指用光照或化学方法对干燥后的版面进行去粘处理。
目的是去除版面表面的粘性，增强着墨能力。
（1）光照法：
该法较为普遍，通过一个独特的去粘单元的短波辐射来完成。
光波输出波长为254μm，对版面进行短时间照射。
光照时间以达到去粘为宜，过长的话，印版易裂开。
去粘时间的长短主要取决于显影时间和干燥时间。
如图6-6所示：
图6-6光照法后处理
（2）化学法
把干燥的印版浸入配制好的去粘溶液中，版面图文部分朝上，版基在下。
化学去粘处理有氯化处理（漂白粉水溶液）和溴化处理（盐酸和溴化物溶液）两种。
化学去粘处理的时间与所用版材、去粘液配方和温度有关。
有些柔性印版是在后曝光之前进行去粘处理，如杜邦赛丽版HOS，PLS等；而有些是在后曝光之后才进行去粘处理的。
经过去粘处理的印版，必须用自来水冲洗干净，再把版面的水用吸水巾吸干。
（3）喷粉防粘，用细玉米粉或滑石粉喷洒版面，但此法对于细线原稿、复杂的原稿、半色调版面是不适宜的，因为喷粉会导致版面堆墨。
8.后曝光
后曝光是对干燥好的印版进行全面的曝光，把印版正面向上放在真空吸片架上，不覆盖任何东西用紫外线对版面进行全面曝光，后曝光时间约为几分钟。
如图6-7所示：
经后曝光使整个树脂版发生完全的光聚合反应，版面树脂全面硬化，以达到所需的硬度，提高印版的耐印力，并提高印版的耐溶剂性。
柔性版制版全过程是在制版机上连续完成的。
另外为了回收溶剂，还可设置溶剂回收机。
回收机有热交换点和冷交换点。
用过的旧溶剂在回收机内，自动气化、冷却、还原、流入储液槽，再利用。
图6-7后曝光
三、液体感光树脂制版工艺
液体感光树脂柔性版与固体感光树脂柔性版的不同之处在于制版时要在曝光装置上铺流感光树脂。
液体感光树脂柔性版制版工艺流程如下：
铺流感光树脂——背面曝光——正面曝光——回收感光液——显影冲洗——干燥与后曝光
如图6-8所示：
图6-8液体感光树脂制版工艺
曝光装置包括上下两块精细研磨的玻璃板，每一块玻璃板的上下面都装有一排紫外线光源，以便对印版进行正面和背面曝光。
（1）铺流感光树脂
先将阴图片的乳剂面朝上放在下玻璃板上，将薄薄一层聚丙烯膜覆盖在阴图片上起保护作用，用真空吸气装置将覆盖膜吸住，使其与阴图片紧密接触，然后用泵精确计量在覆盖膜上铺流感光树脂，铺流设备将坚固的底衬材料滚压在铺流好的感光树脂上。
（2）背面曝光
将上玻璃板放下，使两块磨砂玻璃将感光树脂夹在中间，然后从上面进行背面曝光，曝光时间为1—2分钟，目的是形成印版的底基。
（3）正面曝光
使片基与树脂粘牢后，然后对底片进行正面曝光，形成影像，曝光时间为15—20分钟。
（4）回收感光液
将曝光后的印版放在一个回收装置中，回收未曝光的感光树脂，回收后的感光树脂可以过滤处理后重新使用。
（5）显影冲洗
再把印版放入显影机内用显影剂进行冲洗，显影剂一般为氢氧化钠溶液。
显影后片基上留下感光硬化的图文部分。
（6）干燥与后曝光
用红外线干燥装置对洗净的树脂版进行干燥，然后再进行后曝光，其目的是使印版上的非图文部分硬化。
液体感光树脂柔性版相对于固体感光树脂柔性版来说，成本比较低，但尺寸稳定性差，只适合制作比较粗糙的线条文字版。
四、柔性制版要点
（1）工艺参数不同板材有不同的工艺参数，以Dupont公司Cyrel为例，公司提供了各类版材制版工艺的推荐使用参数，列于表6-1中：
表6-1Dupont公司Cyrel各类版材制版工艺参数
印版品种
CyrelPLS
CyrelTDR
CyrelEXL
CyrelHOS
CyrelPLB
底基膜厚
0.13mm
0.13mm
0.13mm
0.13mm
0.18mm
印版颜色
红/紫
红
红/蓝
红
红/蓝
制版厚度
1.72/2.28
2.84/3.18
2.84/3.94
5.50/7.00
1.70/2.54
2.84
1.7/2.54
2.84
0.73/1.14
印版硬度
曝光前
28-43
13-18
28-43
12-36
59-61
曝光后
51-60
34-41
50-60
50-58
71-78
制版参数
背面曝光
10-45s
37-100s
5-120s
14-90s
45-46s
主曝光
3-12min
6-18min
4-5min
4-8min
4min
洗版
6min
6-13min
6min
6min
6min
烘干
3h
3h
3h
3h
3h
除粘
10min
10min
10min
10min
10min
后曝光
12min
5-7min
12min
4min
4-12min
虽然供应商给出了各种工艺参数，但每个企业都有自己的印刷条件，如所处地域不同，所用制版设备、柔性版印刷机不同，制版与印刷人员素质不同，承印产品不同等，使得各个企业都需有一套适合本企业制版印刷的工艺参数，这需要做一系列测试工作，得到不同厚度、不同硬度、不同图文要求下，印版所需要的制版工艺参数。
（2）怎样在同一块印版上同时做出高质量的网线与实地一般来讲，在柔印机印刷机组足够的情况下，同样颜色的网线版与实地版应分成两张制作，因为线条版印刷时需要较薄的墨层，而实地、线条则需要较厚的墨层。
在某些特殊情况，需要将同一颜色的网线与实地图像晒制到同一块版上，在这种情况下，一方面在印刷时，选择网纹辊要折中考虑，通常要优先满足网线版的印刷要求，而以牺牲实地版墨层厚度为代价；另一方面，在制版时，要掌握不同的曝光时间，以保证同一块印版上线条与实地部分的质量。
网线图像部分与实地部分的区别主要在于腐蚀深度不同，线条部分想在刷洗印版过程中“站住”，需要有较强的根基，因而腐蚀深度要浅些。
可以通过遮住局部的办法，以不同背曝光时间得到不同的腐蚀深度，正面曝光时间也应用同样方法处理。
五、柔性制版常见故障分析
柔性版制版的常见故障主要包括如下几个方面：
1.浮雕较浅底基厚度不一致
产生原因及解决方法如下：
（1）背面曝光时间过度由于制版时主要靠背面曝光来固化版材的感光树脂形成底基，背面曝光时间长的话，就会形成较厚的底基，这样相对就造成浮雕较浅。
对应的解决方法是适当减少背面曝光时间。
（2）版材的曝光面颠倒由于工作疏忽把版材正反面颠倒，进行了曝光，这样会导致浮雕较浅，甚至无浮雕。
对应的解决方法是可以在裁切版材后，将版材的保护片基揭开一个小角，做记号，防止出错。
（3）洗版时间不够由于洗版时间不够，未固化的感光树脂没有被彻底清洗掉，这样会导致浮雕较浅。
对应的解决方法是适当延长洗版时间。
（4）版材保护不当版材在未曝光之前已经被太阳照射，使感光树脂聚合，也会导致浮雕浅。
因此要注意版材的避光保存，防止见光。
2.印版硬度过高
印版硬度过高的话，就会大大降低其使用寿命。
主要产生原因：
后曝光时间过长。
解决方法：
制版中适当控制后曝光时间。
3.印版阴文较浅
主要产生原因及解决方法如下：
（1）主曝光时间过度如果印版上实地与网点图像所用的曝光时间相同，则会使阴文较浅。
最好的解决方法是采用蒙版处理。
（2）原版底片密度过低这样在主曝光时，由于底片密度过低，所以洗版后图文密度不够。
（3）未见光的感光树脂没有完全溶解主要是由于洗版时间不够，未能完全溶解没有感光的感光树脂。
另外洗版溶剂过脏，也会导致此现象。
因此要求洗版溶剂经常更换。
4.线条变形网点丢失
好的印版应该是线条流畅，网点清晰，版面整洁的。
若印版线条弯曲，网点丢失，则不符合要求。
主要产生原因及解决方法如下：
（1）背面曝光时间不足背面曝光时间不足，印版的底基较薄，浮雕过高，容易造成线条弯曲、网点丢失。
（2）洗版时间长洗版时间长会使独立线条或独立网点过度膨胀，容易弯曲洗掉。
因此在洗版时要注意控制洗版时间。
第四节柔性版制版设备
一、柔性版制版设备概述
由于制版方法不同，制作柔性版使用的设备也不相同，有通用的设备也有专用的设备，主要有如下几种：
曝光机、洗版机、烘干机、去粘机、后曝光机等。
柔性版制版使用的曝光机、洗版机、烘干机、去粘机、后曝光机，一般都组合成一台机器，其结构与固体感光树脂版制版机相同。
柔性版制版中所使用的照相机、拷贝机等设备均为照相制版中的通用设备。
二、常用柔性版制版设备
1．美国杜邦公司的柔性版制版系统介绍
赛丽1002E-D-F如图6-9所示，是一种集曝光、烘干、去粘及后曝光功能于一体的设备，占地面积小。
图6-9
技术参数如表6-2所示：
表6-2
项目
赛丽1002D-E-F曝光机
处理版材最大尺寸/mm
900×1200
耗电量/kw
7.5
外形尺寸/mm
1910×1370×920
重量/kg
550
2.江苏泰兴仪器厂生产的柔性版制版机
SBJS-650型
图6-10
技术参数如表6-3所示：
表6-3
项目
SBJS-650型
处理版材最大尺寸/mm
400×600
版材厚度/mm
1-7
用途
适用于固体树脂版曝光、冲洗及烘干
性能
制版采用了不锈钢洗版槽和进口尼龙丝刷子，冬天可以自动加温。
该机将固体树脂版曝光、冲洗及烘干集于一体，操作简便效率高，成本低，外形美观，占地面积小。
3.连邦柔性版制版机
图6-11连邦柔性版制版机
特点如下：
（1）UNFLEX是建立在连邦RZW基础上制造的第5代最新机型，尤其适用于制作高精度柔版。
洗版机独特的机械运行轨迹柔版的纵向前进运动,多组平刷的横向往复运动，二组平刷的椭圆型运动，4组辊刷的横向、圆周运动。
（2）溶剂分洗版、清洗两类。
循环喷淋、液温可调。
（3）毛刷压力、药水量、平刷的速度均可调整。
（4）环保设计。
版室异味特小。
（5）曝光机UNFLEX1500以下幅面可采取一体式连线机、曝光、除粘、烘干均安装在抽屉里，机器整体感强占地小。
（6）UNFLEXl500以上幅面可与SEA型升降式晒版机或RZB－Ｉ哂版机配套。
（7）飞利浦UVA光源。
进口真空布、真空管。
（8）除粘机UVA光源去粘。
（9）烘干机预烘干系统，保证柔版干进干出，避免制版工与印版湿积接触。
独特的风道设计，升温快，烘干均匀。
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