



柔性版印刷,在20世纪60年代前主要使用橡皮凸版,业内也习惯称为橡皮版,采用雕刻橡胶或模压的方法获得印版,这在我国瓦楞纸箱印刷中曾经广泛使用。橡皮版只能制作简单的实地色块和文字,不能制作图文有渐变色和网点层次的印版。20世纪70年代以来,美国杜邦、德国巴斯夫、日本东洋纺相继研发出了各自的固体感光柔性树脂版,主要使用具有弹性、高分辨率、版基厚度为1.7~7mm的感光树脂版。近年又出现了感光树脂薄型版,用于高质量的柔性版印刷。
柔性版是由高弹聚合物、光引发剂、交联剂、热阻聚剂、增感剂等组分构成。高弹态聚合物主体是高分子的弹性体树脂,常用的有合成橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁钠橡胶等。使用的弹性树脂不同,各种柔性版的弹性、耐磨性、耐溶剂性及显影液都不相同。
柔性版的感光度取决于光引发剂的性能,一般采用的有安息香醚类、芳香酮类、重氮化合物、蒽蓖类物质等。交联剂常用的有丙烯酸单酯或多酯,也有用双重氮基化合物或叠氮化合物等。热阻聚剂主要是阻止热聚合反应的发生,提高版材的保存期,常用的有苯二酚、没食子酸、维生素C等。增感剂主要是提高版材的感光度和扩大感光光谱范围,一般采用染料,如曙红、亚蓝等。
自20世纪70年代,感光树脂版制作柔性版需要先制作用于成像的胶片,然后晒版。这种树脂版可以制作出线数80 lpi以上的网点版,提高了图像的印刷精度。直到1995年,基于激光雕刻遮光黑膜涂层的柔印直接制版技术面世,用于直接制版的激光雕刻机也同时上市,业内称其为CDI(Cyrel Digital Imager),这种直接制版技术可以制作更小的网点、更细的线条和文字,制版网线能到175 lpi,能印刷出来更长的阶调范围,实现更精美的图像复制。直接制版技术对柔印品质的提升产生了极其巨大的推动作用,使柔印有了和胶印、凹印一样的精美产品。在2000年,无溶剂的热敏制版技术开始使用,热敏制版是利用树脂在感光及未感光条件下熔点的差异,当加热到一定的温度,未曝光的树脂就会融化掉,再用无纺布通过接触吸附的方式将融化的未曝光树脂移除,最后显露出凸起的图文部分。这种热敏制版最大的优势在于不使用溶剂洗版,解决了环保的问题,也不用烘干,省掉了大量的烘干时间。除了这种热敏制版不用洗版溶剂以外,还有水洗版也是不用有机溶剂洗版的,水洗版只用水洗就能完成洗版过程,烘干时间也很短,目前以旭化成和住友的水洗版为代表。柔印水洗版目前仅能制作1.7毫米以下的薄版。
柔印版除了这些固体感光树脂版以外,还有液体树脂版和橡胶直雕版。液体树脂版成本低,但制作工序复杂,无法实现高精度的制版,只使用在对图文精度要求不高的瓦楞纸箱印刷。随着激光技术的进步,目前的橡胶直雕版有别于早期的橡皮版,它可以制作精美的图案,并且可以控制网点的3D形状,其缺点是制版速度慢、设备昂贵。
采用胶片制版的方式也称为传统制版,传统柔版的制版工艺一般分为6个步骤:背面曝光、正面曝光(主曝光)、冲洗(显影)、烘干(干燥)、去粘、后曝光,其工艺流程如图3-2所示。
图3-2 传统柔性版制版工艺流程
曝光是在晒版机中,将正向阴图底片和柔性版材紧密接触,先进行背面曝光,再进行正面曝光,如图3-3和图3-4所示。
图3-3 背面曝光
图3-4 主曝光
(1)背面曝光
背曝光是将感光版材放入曝光装置,把版材正面朝下放在曝光机平台上,调节曝光定时器,进行决定浮雕深度的曝光。其作用是形成版基,决定浮雕的高度,同时活化印版,缩短主曝光时间,并建立可支撑线条和网点的基层。背曝光时间过长会造成底基过厚,图文浮雕浅,印刷时没有图文的地方容易着墨蹭脏;背曝光时间不足会造成底基厚度不足,可能产生底基不平整现象,严重不足还会出现图文内容弯曲、倾斜,甚至被洗掉,小网点倾斜或断点。
(2)主曝光
主曝光是柔性版在背曝光做完之后进行,其目的是在印版上产生浮雕图文,保证图文元素牢固地站立在背曝光建立的印版底基上。主曝光时紫外线透过胶片的空白区域照射过去,引发感光树脂的聚合反应,曝光过的感光树脂在洗版过程中不会被洗掉,未曝光的感光树脂在洗版过程中则会被洗掉,这就在印版上产生了浮雕图文。具体操作是把经过背曝光的版材放到曝光机平台上,将胶片(正阴菲林片)正面朝下放在印版上,清洁灰尘后,四周放置导气压条,用真空膜覆盖住胶片和版材,抽真空到0.8bar或更高,检查胶片和印版之间无气泡,覆盖平整后开启UVA主曝光,曝光一般为8~10分钟,曝光结束后再次检查胶片和版材中间没有气泡后,关掉真空机,拿出版材准备洗版。
(3)冲洗
冲洗的作用是除去未曝光空白部分的树脂(未发生聚合反应的树脂),形成浮雕图像,洗版溶剂除了常见的四氯乙烯/正丁醇洗版溶液外,还广泛使用环保溶剂对版材进行冲洗。具体操作是首先对完成主曝光的版材进行打孔,正面朝上安放在洗版版夹上,洗版机上选择对应的版材厚度,浮雕高度和洗版时间,启动洗版机,洗版机会拖动版夹,连同印版一起进入洗版机,洗版机毛刷对印版先进行搓洗,后进行冲淋,直至版夹把印版拖出洗版机。完成洗版后,准备放入烘箱烘干。
在洗版过程中,由于洗版溶剂溶解了未曝光部分的树脂而变得黏稠,洗版效率会逐渐降低,也达不到完美的清洗效果,这时需要不断地增加干净的溶剂,使溶剂里树脂的固含量保持不变,才能顺利地完成洗版过程。含有大量树脂的洗版溶剂从洗版机抽出后可以在真空负压的回收机里进行蒸馏回收,蒸馏的过程就是使树脂和溶剂分离,对分离出来的溶剂重新测量调整配比后可以重新使用。
(4)干燥
印版从冲版机中取出来后,通常是膨胀的、粘而软,原来的直线看起来像波浪线,需要在烘箱内进行干燥,排出所吸收的溶剂恢复原先版的厚度,版材恢复原来的厚度,并保持均匀的厚度。根据不同的版材干燥时间为2~3时,温度设定为约60℃ ±5℃。在烘干20分钟后要对版材进行检查,检查印版图文完整无缺,版面平整,阴文锐利,版面不能有残留的溶剂斑。如果检查出印版有问题,应该马上安排重新制版,这样能够最大限度地节约制版时间。没有问题的印版继续烘干,直到达到要求。
(5)去粘
去粘的作用是去除由溶剂引起印版的表面粘性,提高印版耐日光和耐溶剂的能力,提高油墨转移性和其高表面张力。去粘在后曝光之前采用UVC(短波长)进行照射,或与后曝光同时进行,否则将会增加去粘时间。
(6)后曝光
后曝光的作用是增加柔性版的耐印力。后曝光使整个树脂版完全发生光聚合反应,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。后曝光使用和主曝光一样的UVA光源。
长期以来,柔性版印刷一直采用胶片制版的方式,这种制版方式的确具有很多的优点,比如,成本比较低、适应的承印物材料十分广泛、油墨选择范围大、印刷机结构简单以及印刷品质量较高等。但是柔印本身网点增大相当严重,在高光区域形成断点,而且在印刷时稳定性比较差。计算机直接制作柔印版技术的出现彻底改变了这种局面。直接制版的柔印方式的网点增大十分稳定,而且网点增大率比较小,与胶印相差无几。不论是细小的阳文(或者线条)还是阴文(或者线条),印刷之后都能十分清晰、不糊死;在一定的条件下,印版上2%的网点在成像制版及印刷之后仍然保持2%的大小不变,使图像层次变得更加丰富,如图3-5所示。
图3-5 CTF与CTP印刷网点增大比较
常见的计算机直接制作柔性版方法有:基于蒙版涂层的计算机直接制版、直接激光雕刻制版工艺等。
带有蒙版涂层的光聚柔印版在目前的柔版计算机直接制版中使用较多。其印版材料上涂覆有一层被称为激光剥离蒙版系统(Laser Ablation Mask System,LAMS)的深色不透明涂层(具有遮光作用的黑膜)。这一涂层(黑膜)代替了传统工艺中的感光胶片,可以在激光的作用下被去除,露出下面的感光树脂。其工作系统的原理是通过计算机控制雕刻机的激光,经过光学镜头聚焦在版材的遮光涂层上(通常为黑色),将成像部位(图文部分)的遮光涂层烧灼掉,使图文部分的感光树脂外露,而非图文部分的遮光涂层不受影响,保持原状。雕刻好图案的版材在曝光机下直接曝光,随后借助紫外光使印刷图文凸起部分的感光树脂聚合固化。与传统工艺相比,由LAMS CTP制成的印版图文部分的肩部更陡峭、反差更鲜明。尤其在复制细小的正片或负片文字时,这一工艺质量优势明显。高光部分的细小网点也能很好地生成,而且网点的生成与周边网点无关,这样可以保证很好地预知所制成的印版效果。
先对一个预涂层曝光成像看上去似乎是复杂了一些,但这样做的确有它的优点。由于将两个成像步骤分开(先在蒙版涂层上成像,然后再通过UV光固化之),印版两部分的组成可以根据需要而更好地定制。预涂层可以根据设备的性能最优化配置,而光聚合层可以根据印刷特性最优化配置。
LAMS CTP系统自使用以来已经有了不少的改进,比如,柯达公司的Flexcel NX 系统通过对材料的改进,使得凸起的图文部分顶部成为更精细的“平顶”,相对于一般的LAMS CTP,这个改进有力地提高了产品阶调复制再现性能,如图3-6所示。
图3-6 平顶图文和圆顶图文比较
柔性版平顶网点技术将数码激光制版和传统胶片制版的优点集于一身,通过使用平顶网点版材,或者非平顶网点版材经过特殊工艺(LED高能量快速成像曝光设备、覆膜隔绝氧气、充氮气隔绝氧气),实现平顶网点。平顶网点技术的最主要优点是平顶网点印版印刷时受压变形小,印刷压力的波动、印刷幅宽方向压力的不均衡、网点顶端磨损后网点增大的问题得以解决。
随着自带平顶网点技术版材的出现,高清网点和实地上加微穴技术加快了市场应用。高清网点技术,主要是为了解决高光绝网的问题和提升制版精度,实现高光渐变的完美重现,达到胶印、凹印的效果。高清网点在高光部分采用了大小点混合加网技术,如图3-7所示。利用网点彼此相互支撑的方式来提升耐印力。高清网点的典型代表是Esko 的HD网点和Full HD网点技术。
图3-7 HD高清加网示意图
相比凹印,柔印的色密度比较低。在柔印行业,特别是奶包、标签、预印、透气膜等应用领域,在制版时会进行实地加网和中间调网上加网,主要是为了提升实地和文字色块的色密度、优化外观品质、减少白针孔、提高文字和细小内容清晰度、提升颜色饱和度等。其原理就是通过把网点面积率100%的实地地方改为有网点,制出来的印版在实地的地方就出现了很多小坑(就是印版的表面变粗糙了),这样油墨在印版上相对光面来说就有了更大的表面积,从而从网纹辊转移到印版上的油墨变多了,由印版转移到承印材料上的油墨也变多了,由此可以提升实地色密度和减少白针孔现象。ESKO的“Pixel+”技术,杜邦的Easy Brite网点技术,赛康的啄木鸟微穴加网技术都是微穴加网技术的代表,如图3-8所示。
图3-8 微穴加网技术实例
随后出现的磨砂表面版材,即便不使用微穴加网技术,也可以获得比较好的实地密度。杜邦的磨砂表面版材是基于自带平顶网点技术,在印版表面再增加一层特别的树脂层用来提升油墨转移的版材,杜邦的磨砂表面版材也被称为多层版。和杜邦的磨砂表面版材相似的还有富林特的表面纹理印版,如图3-9所示。这些版材都能增加油墨的转移,提高色块的色密度。
图3-9 磨砂或表面纹理印版实例
直接激光雕刻制版工艺属于一步成像工艺。电子图像数据通过激光束写到印版上,印版上不需要的部分被蒸发掉,结果形成要印刷的凸起图文部分。这种工艺不需要后续步骤,用于雕刻的印版主要是各种各样的橡胶版,不过现在也可以使用聚合版以及光聚版。
直接激光雕刻制版工艺属于干式制版工艺,在干式制版工艺中可以省去冲洗步骤的所有操作和费用。大部分直接激光雕刻系统使用CO 2 激光束,使用从几百到几千瓦的功率就可以获得能够接受的质量水平,同时还可以保持较低的成本。不过对于更高分辨率的要求,CO 2 激光技术发展空间有限。CO 2 激光束已经达到其极限1270dpi,可以生成1221线/英寸的网线。很显然,为了达到更高的质量要求,需要使用其他的激光技术。
此外,柔性版制版还包括有缝套筒印版制版技术(PTS)和无缝套筒印版制版技术(CTS)方式。PTS是将未曝光的感光树脂版材拼贴在一个套筒上,再进行激光曝光,完成图像传输、冲洗等处理。印版整个加工过程都装在套筒上,无须印刷前装版;CTS是在涂有光聚合物的无缝印版套筒上进行激光曝光,整个加工过程需要使用特殊的直接制版机。