柔版制作原理及生產參數制定流程及注意事項

柔印作為一種具有綠色環保優勢的印刷工藝,一直以來備受業界推崇,在歐美等發達國家和地區的包裝印刷領域,應用相當廣泛。當前,在我國,柔印已經在瓦楞紙箱等紙制品包裝方面得到了廣泛應用,但在軟包裝領域的應用還在進一步推廣,主要原因是印刷質量尚未達到品牌商和消費者的期望,而高性能柔印版材及柔印制版技術則為柔印在軟包裝上的推廣應用奠定了基礎。

目前希望自行制版的印刷企業越來越多,希望得到資源實現轉型升級的制版企業也越來越多,這段時間接觸到了很多咨詢技術問題的郵件及電話,但發現大部份的制版公司從生產原理上就存在了誤區,更談不上在工藝上的二次改造升級。

承蒙柔印協會的關懷,借此良機把這些年積累的生產經驗,以及和各大版材公司交流所得的經驗,對制版工藝作一次較全面的講解,望能給入門人員作為借鑒之用。文中部份資料來源于Dupont、Flint、AsahiKASEI、MacDermid、華邦信誠 等公司,我添加了一些生產工序及原理的詳細注釋,如有誤漏敬請指正。

一、柔版的構造


從圖①傳統曬菲林成像柔版和圖②數碼激光柔版可以對比出兩者的差別在于輔助涂層和黑色涂層。

1. 傳統菲林版材的輔助涂層的作用包括:輕度磨砂的表狀有利于在貼合菲林膠片后,曬版時通過抽真空把膠片與版材之間的空氣導出,實現更好的貼合,同時起到隔離氧氣的作用,所以說菲林制版出來的網點也是平頂的。

2. 數碼激光柔版的黑色涂層代替了菲林,直接用激光燒刻成像,因為無需菲林等抽真空的工藝,所以黑色涂層是光滑的表狀。因為在黑色涂層上燒刻出需要的內容,那浮雕層的樹脂將裸露于空氣中,固化時受氧氣的干擾而讓網點變成尖頂型。最新的平頂數碼激光版即是在黑色涂層的基礎上作材料復合改良。

二、版材感光層的成份及原理

柔版制作原理及生產參數制定流程及注意事項

從圖③ (Flint提供)中我們可以看到版材的組合成份,樹脂是最主要的材料,光引發劑通過吸收UV紫外線,使單體等材料與樹脂進行交聯反應,這樣被紫外線照射到的圖文部分才會從原來的半流體轉變成固體。而沒有經UV照射的部分(被菲林黑膜或激光版黑膜涂層遮擋的部分)依然是軟質的半流體,這種軟質的半流體將在洗版時溶解掉。圖④是交聯反應的示意圖。在認識到這些原理后,才能理解后面文章講到的設定生產參數的方法。

三、RIP電子分色及成像

柔版制作原理及生產參數制定流程及注意事項

在印刷成像前,我們需要把設計師的無限創意轉化為4色或有限的顏色數量來表達設計意念,所以我們經常說不能理解柔印特點的設計師都不是一個優秀的設計師。印刷圖案 圖⑤ 通過RIP軟件算法做出計算后生成了1-Bit-TIF image文件,例如是CMYK四色的4個文件,4個顏色通過疊加、灰度等方式來模擬出原圖案效果。再把這4個1-Bit-TIF文件通過照排機輸出菲林陰片,或由CTP機器直接在數碼激光柔版上雕刻TIF文件的圖文,如圖⑥。

四、制版工藝流程

在了解版材結構及成份后,結合RIP分色和成像原理,我們用圖⑦作為整體的生產流程就容易理解了。此圖為激光制版流程,如果是使用菲林制版,我們把最上面的一層黑色涂層理解為菲林即可,激光燒刻成像部分即為菲林的透光部分。

生產的流程順序是:版材的背曝光→激光成像(或者是菲林制版里面的貼合菲林底片)→主曝光(正面曝光)→洗版→烘干→去黏(除黏)→后曝光。

項目詳細說明:

1. 背曝光:把版材的底部用UVA紫外線固化,通過控制時間調整紫外線的吸收量,吸收量決定了版材固化的深度,即版底厚度。吸收過多將會讓對應的浮雕變淺;過少將讓樹脂底層太薄,使浮雕內容難于被垂直成像,容易變形。

2. 激光成像:激光在黑色涂層上燒雕出我們需要的內容,即把需要的圖文上方的黑色涂層燒掉,讓紫外線能穿過并進入感光樹脂層進行交聯反應。菲林制版即是通過照排機感光菲林涂層,經過顯影、定影、清洗、烘干后形成底片,再貼合在感光版材上面。

3. 主曝光(正面曝光):紫外線通過燒刻掉的黑色涂層的缺口,進入感光樹脂層,被紫外線照射到的部分在進行交聯反應后固化,而被黑色涂層遮擋了紫外線的部分依然是沒被固化的半流體狀。

4. 洗版:當需要的內容已經完成了交聯反應被固化,再把樹脂版放進洗版機進行洗版,把沒有被固化的半流體樹脂給溶解掉。這里對不同的版材大概劃分為4種清洗的方式:①溶劑版利用毛刷和溶劑配合,進行溶解清洗②水洗版利用毛刷和清水配合,進行溶解清洗③水洗版利用毛刷和強堿性水配合,進行溶解清洗④熱敏版利用紅外加熱溶解未被固化的半流體樹脂,配合無紡布進行吸附。(每一種材料都有其對應的成份及使用方式,至于那一種適合或者好壞,要根據自身需求來選擇)

5. 烘干:在洗版之后,溶液會殘留在版材的表面,并有部分進入了樹脂的內部使版材有所膨脹,我們需要對版材進行烘干以使其表面的溶劑蒸發干燥,并把進入內部的溶劑蒸發出來,恢復到版材在清洗前厚度的103%以內。每一種溶劑的安全烘干溫度及時間有所區別,而熱敏制版即無需烘干。

6. 去黏(除黏):柔版的材料帶有一定的黏性,這種黏性會影響上墨量及油墨的張力,當黏度過高時會黏附很多紙粉等臟物,去黏是通過UVC波段的紫外線使材料表面輕度老化去除黏性。時間過長會對版材造成破壞,過短即無法達到理想效果。在材料商之間流傳的一種說法是:去黏時間非常短的版材往往對應的版材壽命以及樹脂彈力也會較差。

7. 后曝光:在完成所有上面的工序后,再用UVA對版材進行一次整體的感光固化。例如在主曝光時,黑色涂層的下方實際上其樹脂是沒有被固化,通過最后的一次后曝光,使包括材料的中間層位置都作完全的交聯反應,使壽命更高。

備注:上文中所提到的UVA及UVC分別對應的是不同的紫外線波段名稱,使用的波峰取決于光引發劑所選用的波段,目前來說所有品牌均使用了365nm左右的波峰值,這在UVA的范圍。而UVC即使用的是254nm的波峰。從另一個角度來說,我們所購買的燈管的質量好壞,除了壽命之外也要考量它們的波峰是否真正鎖定在365nm及254nm,并且波長的跨度是否足夠窄,才能稱之為精準。

五、生產參數制定流程

在理解了上面所有原理及過程后,我們才能進入到參數制定流程。往往一款新的版材到了各個制作人員的手中,很多參數都變得不確定和差異巨大,但實際上版材的原材料生產是很穩定的,出問題的可能性很少,我們應該建立一個完整的測試及參數制定流程。例如一些制作人員為了把小網點曬出來,菲林制版時主曝光做到了40分鐘,洗版比以往慢一倍,這些都是非常不合理的,如果了解到版材的結構后就知道主曝光20分鐘其實跟40分鐘是沒什么區別的,因為光引發劑等已經完全交聯完畢,必須從其他方面找出原因。

下面是一套對版材的標準制作參數測定流程:

①測試溶劑對版材的洗版速度→②測試背曝光時間→③測試主曝光(正面曝光)時間→④測試烘干時間及溫度→⑤測試去黏時間→⑥測試后曝光時間→⑦版材曲線制作

以下作分項詳解:

①測試溶劑對版材的洗版速度:我們經常會遇到曝光好的版無法把浮雕洗的更深,產生了各種猜想,實際上把洗版速度放在第一位就可以免除了后面各種不正確的曬版時間對洗版速度的干擾,當然前題是你的洗版機毛刷的壓力是正確并且穩定的,而不是用很輕或很重的毛刷壓力進行洗版,這個壓力要先測量清楚。

測量洗版速度的方式是:裁切多片625px*625px大小的版材(連線洗版機用足夠大的面積避免洗版刀位置的影響引起錯誤判斷,平磨洗版機可以用小一點的面積),不進行任何曝光,分別每次進行不同速度的洗版,目標值是在沒有進行曝光的情況下,把版底的厚度洗到你所需要的,通常為總厚度的55-60%,例如1.70mm的版材通常把版底的厚度做到0.95mm,1.14mm的版底做到0.55mm。假如我們的連線機用杜邦的環保溶劑洗到這個厚度時的速度是190mm/分鐘(如果是調節電機頻率的洗版機也是一樣操作,選定一個合適的電機頻率控制速度),那就選用比此數值慢一點的170mm/分鐘。減慢速度的原因有兩個:1.免除因為溶劑新舊差異造成的影響 2.免除在配合背曝光時在臨界點的樹脂沒被完全清洗干凈,污染浮雕內容表面。

②測試背曝光時間:裁切多片625px*625px大小的版材,分別對每一片版材做不同時間的一次性的背曝光固化,例如60秒,70秒,80秒,…….110秒,120秒的固化,要注意是在燈管已經預熱的情況下進行操作,并記錄當時的室內溫度。不需要做主曝光,然后把這些不同背曝光時間做的版統一用170mm/分鐘(使用你第一步測試得到的洗版速度)的速度進行洗版,并在洗版后烘干。然后在烘干后的版中挑選一張厚度是0.95mm左右,并且表面最干凈,樹脂已經是比較硬化的版,例如是90秒。

然后對結果進行微調,為了配合洗版速度,避免有處于臨界點沒被固化的樹脂污染版面,可能細化到95秒更適合。這時我們就得到了最合適的背曝光時間是在25℃時已經預熱的燈管照射95秒。假如我們的曬版機有恒溫預熱功能那就可以訂下來一直保持用95秒,如果曬版機不帶預熱功能就根據天氣做±10秒以內的波動,但波動范圍不能過大,不然穩定性無法保證。

③測試主曝光時間:測試主曝光時間是一個相對較難的工作,尤其是用菲林制版這種存在較大折射范圍的曬版工藝,所以經常說培養一名好的菲林曬版師傅需要數年時間。而對于激光數碼版這種低折射率的工藝,曬版主曝光時間的適應性范圍更寬容,所以如果了解以上生產原理,培養一個激光制版人員只需要一個月或更短的時間。我們做主曝光的時間制定時,內容的圖文大小差異很大,容易引起憑經驗制定時間的過度靈活性而產生問題,但可以通過一些細節來縮小這個時間范圍:1.曝光時間過度時,內容的浮雕邊沿出現毛邊,棱角不垂直銳利,這樣會引起邊沿積墨,陰線因光線折射而填滿,所以當出現這個問題時,證明任何情況下都不能超過當前的這個曝光時間值。

2.常用的最小陰線深度正常時的時間。

我們繼續裁切多片625px*625px大小的版材,分別對每一片版材做相同時間的背曝光固化,如上面第②環節得到的95秒,然后對測試圖文做不同時間的一次性的主曝光固化,例如6分鐘,7分鐘,8分鐘,…….11分鐘,12分鐘的固化。都做好主曝光后用第①個環節得到的170mm/分鐘的速度進行洗版、烘干。烘干后的版如果發現12分鐘曬出來的邊沿有毛邊,而11分鐘的效果是在正常接受范圍,那我們在任何時候做主曝光都不超過11分鐘。但在11分鐘時0.12mm的這條常用陰線已經堵滿了,而0.15mm是正常,在10分鐘時0.12mm這條陰線也是正常的。那我們做激光數碼版時,在燈管預熱的情況下就取主曝光時間為10分鐘作為一次性的固定曝光值進行生產,而根據天氣可能會做±1分鐘的變動。(而菲林版因為折射大的原因也測試出一個常用陰線的最大時間值作為波動范圍,同樣的判斷方式,例如用時間遞減的方式測出7分鐘能做出0.15mm這條常用的陰線,那就有可能采用局部遮擋的曝光形式,波動范圍在7-11分鐘根據經驗來判斷主曝光時間。)

到目前為止,我們已經得到了這款版材在我們的生產設備及條件下,它的洗版速度是170mm/分鐘,背曝光95秒±5秒,主曝光10分鐘±1分鐘(菲林版7~11分鐘憑經驗作局部遮擋曝光)。

④測試烘干時間及溫度:對于烘干時間,不同品牌的版材差異非常少,主要取決于溶劑的類型。揮發速度快的溶劑它需要的溫度相對較低,烘干時間較短;揮發速度慢的溶劑要求的溫度更高及時間更長。但受到版材的材料類型能承受的溫度值限制,目前常規的柔版最高烘干溫度適用值是60℃以內。超過這個值時容易引起底基材料的局部變形,無法套色精準。溶劑生產的廠家都有一個建議值。常規的時間是:

⑤測試去黏時間:去黏時間最常使用的方式時,版材在不過度黏手時的最小值。例如去黏時間3分鐘比較黏手,4分鐘輕度黏手,5分鐘完全不黏手,在上墨量不受影響的情況下就選擇4分鐘。這個較為肢體感觀式的方法也是基本可行,有條件的情況下可分別上印刷機測試上墨量的穩定性,并以不容易黏附紙粉、灰塵等臟物為前題。

⑥測試后曝光時間:測試后曝光時間的方式是讓樹脂作最后一次整體充分的交聯反應固化,并還原到材料商的硬度設定值。材料商提供的材料參數值在理論上是屬于最穩定值,因為版材的配方都是按照這個值來進行配比。例如1.70mm的材料硬度值是68肖氏度,1.14mm材料是76肖氏度等等,我們盡量還原到此數值。通常使用的時間從4分鐘至8分鐘之間,以硬度測量儀作為制定時間的參考標準。

在大多數制版員的理解中,后曝光時間的設定值在整個制版過程中并不是一個要求很嚴緊的參數,很多時候會根據實際使用時的硬度要求作輕度時間調整。但從原材料成份配比上來說,這種硬度調整需要有一個限度,過大的差異是不合理的,如果需要軟一點的版以實現兼固實地印刷效果,我們可以更換為硬度更低的版材,這樣才能讓材料作充份的固化反應。

⑦版材曲線制作:何為版材曲線制作,就是讓版材在做成對應的線數時,1%灰度的網點頂端的平面直徑是對應的國際標準數值,如圖⑧(圖片由旭化成提供)。


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