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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凸印方法，最初被称为“苯胺印刷”，以用苯胺染料制成挥发性液体油墨而得名。
最初苯胺印刷出现于20世纪初，当初采取是手工雕刻橡皮版，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，所以受到大家重视。50年代后，聚乙烯薄膜出现并大量应用在包装上，又深入促进了苯胺印刷发展。伴随苯胺印刷逐步成熟，印刷方法、使用设备和油墨不停完善，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”。
中国印刷技术标准术语GB 9851.4-90定义：柔性版印刷是使用柔性版，经过网纹辊传输油墨印刷方法。
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，经和压印滚筒之间接触，把油墨传输到承印物上。
二、柔性版印刷特点
柔性版印刷含有以下特点：
1. 使用是以醇类为关键溶剂低捻度挥发干燥型油墨，干燥速度快，适应柔印高速多色印刷。油墨无污染，属于绿色环境保护印刷。
2. 柔性版是一个光敏橡胶型印版，柔软可弯曲而且含有弹性。肖氏硬度通常在25—60，对油墨传输性好。
3.采取轻印压进行印刷。
4.承印物很广泛，而且含有良好印刷质量。
5.生产效率高，操作维修方便，印刷速度高，通常为胶印和凹印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、柔性版起源和发展
柔性版印刷质量在很大程度上取决于柔性版版材质量，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，现在应用已很少。以后柔性版逐步向感光树脂版发展，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；液体版可形成不一样硬度、厚度和浮雕深度。伴随数字化技术发展，现在柔性版已经发展到数字感光树脂版。概括起来柔性版发展过程以下：
橡皮版——感光树脂版——数字感光树脂版
目前应用最广泛还是感光树脂版，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，是指在光作用下，能在很短时间内发生物理和化学反应高分子物质，通常全部是发生光化学反应。
和橡皮版相比，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，制作出尺寸正确印版。
（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，不需要使用雕刻刀等工具，提升生产效率。
（3）图像清楚，图文质量高。直接曝光能够得到更清楚图文，对原稿再现精度高，而且能印刷线条版和高质量层次版。
（4）耐磨性好，赛丽版耐印力是橡皮版3-5倍，耐印力高达几百万次。
二、柔性版材结构
感光性柔性版含有三明治般结构，由聚酯支撑膜、感光树脂层和聚酯保护层组成。图6-1所表示：

图6-1 版材结构
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，感光树脂层表面被一层可揭去聚酯层保护。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，还有一层很薄膜严实地铺在感光树脂层表面，这么能够降低直接接触。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。感光树脂牢靠地附着在聚酯支撑膜上确保尺寸稳定性，这么能够取得很稳定印刷套准精度。
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，不一样是版材要有一定硬度，而且要有橡胶弹性。
1. 固体感光柔性版组成
不一样型号产品使用材料尽管各有差异，但基础组成是相同，关键包含：
①高弹性聚合物 苯胺版主体是一个高分子弹性体树脂。常见有合成橡胶、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。所采取弹性树脂决定着版材基础物理性能，如弹性、耐磨性、耐溶性及冲洗液种类等。
②光引发剂 通常采取有安息香醚类、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升版材感光度及感光深度。
③增感剂 关键是为了提升感光度，扩大感光波长范围，通常采取多种染料，如亚蓝、曙红等多个增感剂协同使用。
④交联剂 是感光前后使版材产生物理性能差异关键成份，在柔性版中关键是采取丙烯酸单酯或多酯，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。实际使用中还必需考虑在整个体系中相溶性，这也是十分关键。
⑤热阻聚剂 阻止体系内热聚合作用，提升版材保留期。常见有对苯二酚、没食子酸、维生素C等。
2.液体感光柔性版组成
液体感光柔性版用分子内含有丙烯基低聚物作为关键原料，并在其中加入表现橡胶弹性氨基甲酸酯橡胶、丁基橡胶、硅橡胶和天然橡胶聚合物（合称SBR）、EPM、EPDM乙烯丙烯橡胶等。同时为了得到适合印版硬度、抗张强度、尺寸稳定性、耐油性和耐印力等性质，还要合适加入部分硬段、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。
代表性感光柔性树脂版有杜邦企业Cyrel版，Uniroyal企业Flex-Light版和上海印研所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照射下，首先引发剂分解产生游离基，游离基立即和不饱和单体双键发生加成反应，引发聚合交联反应，从而使见光部位图文部分）高分子材料变成难溶甚至不溶性物质，而未见光部位（非图文部分）仍保持原有溶解性，可用对应溶剂溶去未见光部位感光树脂，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步骤以下：
阴图片准备——裁版——后面曝光——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关键一个工艺原因，因为阴图片在感光树脂柔性版曝光工序中起着控制图文形成作用，所以对阴图片质量检验是很关键，关键包含以下几点：
1）检验阴图片图文清楚程度及有没有划痕。图文部分在晒版之前，应仔细检验网点清楚程度，确保非图文部分最大密度在4.0 以上，透明部位密度在0.06 以下，图像清楚、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洁净。
2）检验图文方向是否正确。在正面印刷时，从乳剂面一侧看图文是正向；但在里印时，从乳剂面一侧看图文是反向。
2.裁版
裁切版材时要依据阴图片尺寸，版边预留12mm,正面朝上进行裁切。
3.后面曝光
后面曝光是指从后面对印版进行均匀曝光，图6-2所表示：

图6-2 后面曝光
后面曝光关键目标是建立印版浮雕深度，而且加强聚酯支撑膜和感光树脂层之间粘着力。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，调整曝光定时器，进行后面曝光。经过测试确定后面曝光时间，通常较短。后面曝光时间长短决定了版基厚度，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，是指将阴图片上图文信息转移到版材上过程。图6-3所表示：

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洁净，然后把阴图片放在既定位置感光版材上，软片乳剂面必需和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。
曝光时间关键取决于版材型号、阴图片上图文情况，通常和图文面积成正比。另外网线版需要曝光时间更长。
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。图6-4所表示：

图6-4 显影（冲洗）
显影目标是除去未见光部分感光树脂，形成凸起浮雕图文。显影是在专用显影机中进行。显影前，要先夹住印版，避开图文部分，放下刷子，调整定时器，然后刷洗印版。显影溶剂通常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，全部要合适地补充新鲜显影溶剂，以保持溶剂中感光性树脂成份不会太多。过分地降低溶剂补充量，将回影响版材表面光洁度，使得版材表面感光性树脂单体残留过多，造成版材表面发粘发胀。另外补充溶剂还能够提升显影冲洗速度，有利于延长戏版机寿命，提升显影质量。另外还要注意，一定不要把未经蒸馏处理旧溶剂作为补充剂添加到新鲜溶剂中去，这么会造成毛刷结块、喷淋堵塞、机内循环不畅等故障。
6.干燥
从显影机中取出印版，通常全部是膨胀，粘而软，上面直线看起来像波浪线，文字也是歪，需要在烘箱内进行干燥，排出所吸收溶剂而恢复原来印版厚度，这就是干燥过程。图6-5所表示。能够在50-700C暖风下将印版干燥几分钟到30分钟。干燥温度和时间要严格控制，若未充足干燥，则版面膨胀程度仍是不均匀，若干燥温度过高，印版图文尺寸也会受到影响。

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版面进行去粘处理。目标是去除版面表面粘性，增强着墨能力。
（1）光照法：
该法较为普遍，经过一个独特去粘单元短波辐射来完成。光波输出波长为254μm，对版面进行短时间照射。光照时间以达成去粘为宜，过长话，印版易裂开。去粘时间长短关键取决于显影时间和干燥时间。图6-6所表示：

图6-6 光照法后处理
（2）化学法
把干燥印版浸入配制好去粘溶液中，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。化学去粘处理时间和所用版材、去粘液配方和温度相关。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；而有些是在后曝光以后才进行去粘处理。经过去粘处理印版，必需用自来水冲洗洁净，再把版面水用吸水巾吸干。
（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、复杂原稿半色调版面是不宜，因为喷粉会造成版面堆墨。
8.后曝光
后曝光是对干燥好印版进行全方面曝光，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方面曝光，后曝光时间约为几分钟。
图6-7所表示：
经后曝光使整个树脂版发生完全光聚合反应，版面树脂全方面硬化，以达成所需硬度，提升印版耐印力，并提升印版耐溶剂性。
柔性版制版全过程是在制版机上连续完成。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和固体感光树脂柔性版不一样之处于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步骤以下：
铺流感光树脂——后面曝光——正面曝光——回收感光液——显影冲洗——干燥和后曝光
图6-8所表示：

图6-8 液体感光树脂制版工艺
曝光装置包含上下两块精细研磨玻璃板，每一块玻璃板上下面全部装有一排紫外线光源，方便对印版进行正面和后面曝光。
（1）铺流感光树脂
先将阴图片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，使其和阴图片紧密接触，然后用泵正确计量在覆盖膜上铺流感光树脂，铺流设备将坚固底衬材料滚压在铺流好感光树脂上。
（2）后面曝光
将上玻璃板放下，使两块磨砂玻璃将感光树脂夹在中间，然后从上面进行后面曝光，曝光时间为1—2分钟，目标是形成印版底基。
（3）正面曝光
使片基和树脂粘牢后，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
将曝光后印版放在一个回收装置中，回收未曝光感光树脂，回收后感光树脂能够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，显影剂通常为氢氧化钠溶液。显影后片基上留下感光硬化图文部分。
（6）干燥和后曝光
用红外线干燥装置对洗净树脂版进行干燥，然后再进行后曝光，其目标是使印版上非图文部分硬化。
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线条文字版。
四、柔性制版关键点
（1）工艺参数 不一样板材有不一样工艺参数，以Dupont企业Cyrel为例，企业提供了各类版材制版工艺推荐使用参数，列于表6-1中：
表6-1 Dupont企业Cyrel各类版材制版工艺参数
印版品种
Cyrel PLS
Cyrel TDR
Cyrel EXL
Cyrel HOS
Cyrel PLB
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

后面曝光
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
即使供给商给出了多种工艺参数，但每个企业全部有自己印刷条件，如所处地域不一样，所用制版设备、柔性版印刷机不一样，制版和印刷人员素质不一样，承印产品不相同，使得各个企业全部需有一套适合本企业制版印刷工艺参数，这需要做一系列测试工作，得到不一样厚度、不一样硬度、不一样图文要求下，印版所需要制版工艺参数。
(2)怎样在同一块印版上同时做出高质量网线和实地 通常来讲，在柔印机印刷机组足够情况下，一样颜色网线版和实地版应分成两张制作，因为线条版印刷时需要较薄墨层，而实地、线条则需要较厚墨层。
在一些特殊情况，需要将同一颜色网线和实地图像晒制到同一块版上，在这种情况下，首先在印刷时，选择网纹辊要折中考虑，通常要优先满足网线版印刷要求，而以牺牲实地版墨层厚度为代价；其次，在制版时，要掌握不一样曝光时间，以确保同一块印版上线条和实地部分质量。网线图像部分和实地部分区分关键在于腐蚀深度不一样，线条部分想在刷洗印版过程中“站住”，需要有较强根基，所以腐蚀深度要浅些。能够经过遮住局部措施，以不一样背曝光时间得到不一样腐蚀深度，正面曝光时间也应用一样方法处理。
五、柔性制版常见故障分析
柔性版制版常见故障关键包含以下多个方面：
1. 浮雕较浅底基厚度不一致
产生原因及处理方法以下：
（1）后面曝光时间过分 因为制版时关键靠后面曝光来固化版材感光树脂形成底基，后面曝光时间长话，就会形成较厚底基，这么相对就造成浮雕较浅。
对应处理方法是合适降低后面曝光时间。
（2）版材曝光面颠倒 因为工作疏忽把版材正反面颠倒，进行了曝光，这么会造成浮雕较浅，甚至无浮雕。
对应处理方法是能够在裁切版材后，将版材保护片基揭开一个小角，做记号，预防犯错。
（3）洗版时间不够 因为洗版时间不够，未固化感光树脂没有被根本清洗掉，这么会造成浮雕较浅。
对应处理方法是合适延长洗版时间。
（4）版材保护不妥 版材在未曝光之前已经被太阳照射，使感光树脂聚合，也会造成浮雕浅。所以要注意版材避光保留，预防见光。
2. 印版硬度过高
印版硬度过高话，就会大大降低其使用寿命。
关键产生原因：后曝光时间过长。
处理方法：制版中合适控制后曝光时间。
3. 印版阴文较浅
关键产生原因及处理方法以下：
（1）主曝光时间过分 假如印版上实地和网点图像所用曝光时间相同，则会使阴文较浅。
最好处理方法是采取蒙版处理。
（2）原版底片密度过低 这么在主曝光时，因为底片密度过低，所以洗版后图文密度不够。
（3）未见光感光树脂没有完全溶解 关键是因为洗版时间不够，未能完全溶解没有感光感光树脂。另外洗版溶剂过脏，也会造成此现象。所以要求洗版溶剂常常更换。
4. 线条变形网点丢失
好印版应该是线条流畅，网点清楚，版面整齐。若印版线条弯曲，网点丢失，则不符合要求。
关键产生原因及处理方法以下：
（1）后面曝光时间不足 后面曝光时间不足，印版底基较薄，浮雕过高，轻易造成线条弯曲、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分膨胀，轻易弯曲洗掉。所以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
因为制版方法不一样，制作柔性版使用设备也不相同，有通用设备也有专用设备，关键有以下多个：曝光机、洗版机、烘干机、去粘机、后曝光机等。
柔性版制版使用曝光机、洗版机、烘干机、去粘机、后曝光机，通常全部组合成一台机器，其结构和固体感光树脂版制版机相同。柔性版制版中所使用摄影机、拷贝机等设备均为摄影制版中通用设备。
二、常见柔性版制版设备
1． 美国杜邦企业柔性版制版系统介绍
赛丽1002E-D-F图6-9 所表示，是一个集曝光、烘干、去粘及后曝光功效于一体设备，占地面积小。

图6-9
技术参数如表6-2所表示：

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柔性版制版机

SBJS-650型
图6-10

技术参数如表6-3所表示：
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
适适用于固体树脂版曝光、冲洗及烘干
性能
制版采取了不锈钢洗版槽和进口尼龙丝刷子，冬天能够自动加温。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
特点以下：
（1）UNFLEX是建立在连邦RZW基础上制造第5代最新机型，尤其适适用于制作高精度柔版。洗版机独特机械运行轨迹柔版纵向前进运动,多组平刷横向往复运动，二组平刷椭圆型运动，4组辊刷横向、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、平刷速度均可调整。
（4）环境保护设计。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）UNFLEXl 500以上幅面可和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，确保柔版干进干出，避免制版工和印版湿积接触。独特风道设计，升温快，烘干均匀。