柔版印刷中的高新技术和操作要点

信息来源：eoopoo.com 时间：2008-12-5 0:00:00 浏览次数：53

　　从凸版印刷衍生的柔版印刷，已经过100多年的发展完善，不断吸收应用**科技，提高印刷质量，如今，优良的柔印印品完全可与胶印媲美，它标志柔印印刷新里程碑的开始。近年来，柔印都以每年70%的惊人速度增长，目前已占全球印刷市场的20%以上，据**预测，到2005年，柔印市场有望位居各印刷版式中的第二位。纵观柔印质量的显著提高，其关键是高新技术的应用，才使整体技术水平和材料质量不断提升。
　　一、制版中的数字化和激光技术
　　制版的高新技术当推计算机直接制版(也称为激光直接制版或数字化直接制版，即CTP)技术其核心工艺是源于20世纪60年代出现的激光技术。到了90年代后，随着计算机技术和设备材料等研究发展，CTP技术的成熟并不断显示其优越性，加速了CTP技术的研究开发和工业化应用。据统计，美国到1997年，已有65%的大型印刷厂使用了CTP技术。从1995～2002年CTP的应用普及速度以每年1倍以上的速度增长。计算机直接制版提高制版速度，提高印版量和印刷质量，有利于环保，有利于摆脱暗室操作等优点。如今，CTP技术已在平版印刷中分显示出其优越性，市场份额正不断扩大。随着其技术和CTP版材质量的提高，其市场前景是非常广阔的，它也可以说是未来印刷业发展的一个重要方向。采用CTP技术，不仅可印刷到纸张上，还可以印刷到其他承印材料上，如大量使用的各种塑料薄膜及复合薄膜、金属薄片、木材、玻璃、陶瓷、纺织品等。
　　数字化直接制版首先在其他印刷工艺中研究使用。柔印制版是各种版式中**后一个过渡到无软片制版的印刷方式，这是因为柔性版有一定的厚度，要以数字化信息通过高速激光直接在版材上曝光得到立体网点，其难度可想而知要比平版高得多。但是，传统制版方式的种种制约因素，例如：用软片制版需要经过多道图像处理，不仅稳定性差，且成本高，此外，温度和湿度都对软片产生一定的影响，有时还得提防软片的擦伤划痕等；软片与版材密合曝光时，由于光扩散或是密合不良等可使图像质量受损，不能再现细微部的调子；由于较小网点不易印刷出来，往往只能采用粗网线数进行印刷。所以，柔版印刷只能徘徊在低质量的产品生产中。柔版直接制版机的推出，使图像直接曝光到柔版上，克服了上述因使用软片而带来的种种不利因素，用于直接制版的柔印版材与普通的版材不同，它的表面复贴了一层融蚀层－合成碳膜，这层合成碳膜同时还可避免粉尘颗粒。当激光扫描时，有光点处的复贴层被融化蒸发掉，不留任何痕迹，等于在表面上留下了一张极为清晰的阴图片，然後仍按通常的办法对柔性版进行背部曝光（这时曝光的时间决定版子的厚度）。主曝光（光源通过合成膜上已被融蚀的开口处，对其下层的光敏聚合物进行直接曝光，这样就没有任何散射或是漫反射，因此网点的边缘更光洁陡削。而且数码式版材即使曝光时间较长，也不会造成网点形状的虚化），**后进行腐蚀处理。
　　CTP技术的应用，可很好地解决了常规胶片制版中因材料和技术问题引起的一些故障。例如，背曝光时间过度造成浮雕较低底基厚度不一致、背曝光或主曝光时间不足造成线条变形和网点丢失、主曝光时间过度造成阴图较浅、后曝光的误差引起印版的硬度过高、洗版时间不足造成浮雕较低底基厚度不一致、洗版时间长，毛刷压力大造成线条变形和网点丢失、未感光材质未完全溶解造成阴图较浅等。随着CTP技术及相关技术材料的研究的不断深入和完善，其优越性将会更加显现出来，它不但可以节约了时间、人力、材料等资源，提高印刷品质量，减少环境污染，并且还能精减优化的工艺流程，易于组建自动化程度较高的连续生产线等，再加上与**的计算机技术结合，可以相信，CTP技术将给柔版印刷带来一次新的革命。
　　二、网纹辊制造中的纳米和激光技术
　　在柔版印刷中，印刷品质量在很大程度上取决于网纹辊的质量和运行结果。网纹辊是负责向印版上均匀地传递一定量的油墨，既是油墨的传递辊，又是油墨的计量辊，使墨量的使用实现了**化。因此，网纹辊被柔版印刷的业界人士称为是柔印机的“心脏”。为了将低粘度的油墨稳定地供给柔版版面，网纹辊传墨系统是**的印刷方式。由于早期的网纹辊都是铁质辊筒，辊上的网纹是由压刻上去的，制作非常粗糙，从而使印刷质量及印刷成本很难保证。后来网纹辊逐步改成铜质辊，采用机械雕刻，并在辊的表面镀上一层较坚硬的金属(如在铜辊上镀铬)，以提高耐磨性和精细度，增加携墨量，从而在一定程度上提高了印刷品的质量。从1970年开始，又研究出采用坚硬的陶瓷来制作网纹辊。通常，网纹辊在陶瓷表面施以雕刻，根据其网穴的不同，有立方体型、锥型、斜线型等型状。根据型状、线数、深度等的不同，算出供墨量与油墨的保持量。在提高网纹辊的品质上，激光和纳米等高新技术的应用起着主要的作用。激光作为20世纪的四大发明之一，在印刷领域有着普遍的应用，在网纹辊制造上，它主要用来加工雕刻网穴，具有加工精度高、产品质量好等特点。但由于在陶瓷上刻精细的凹道非常不容易，因此直到1984年激光技术的成熟发展并在印刷业内得到广泛应用后，激光网纹辊才得以广泛应用。目前使用激光雕刻的网纹辊主要有：CO　2型激光雕刻陶瓷网纹辊；YAG激光雕刻陶瓷网统辊；Ultracell超级网孔激光雕刻陶瓷网纹辊。从其加工来看，激光雕刻常用的方法有常规二氧化碳激光雕刻法与采用多次撞击的YAG激光雕刻法，多次撞击的YAG激光雕刻法是目前网孔雕刻的一种**高制取方法，每个网孔由激光束两次打击成型，**击雕刻成型，第二击增加网孔深度。双击成型的网孔具有网壁光滑，传墨量快且均匀等优点，从而确保印刷质量。从网纹辊的组成来看，网纹辊上墨系统有两种方法，一是使用周速很慢的对辊法，二是如凹印那样用刮墨刀刮取油墨的刮刀法。而网纹辊的刮刀安装法有顺时针与逆时针法。**近又推出了墨槽刮墨刀法，正反两把刮墨刀，不但精度好，而且能保持墨量。由于采用了墨槽，因此可以抑制油墨的飞散与蒸发，可根据印刷速度稳定供墨。
　　高品质的陶瓷网纹辊要求有极强的抗磨损性和不易破碎(即陶瓷的硬度和韧性)，但普通的陶瓷在这两方面上都不是很理想。如今，一种高科技含量的陶瓷——纳米陶瓷，也正开始应用于网纹辊。纳米陶瓷的特性主要在于力学性能方面，包括纳米陶瓷材料的硬度，断裂韧度和低温延展性等。由于纳米陶瓷在显微结构中，其晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、缺陷尺寸等都是在纳米量级的水平上。从而使得材料的强度、韧性和超塑性大幅度提高，极大地克服了工程陶瓷的脆性(裂纹)大、均匀性差、可靠性低、韧性、强度差等许多不足，使陶瓷具有象金属似的强度、柔韧性和易加工性。例如，多晶陶瓷是由大小为几个纳米的晶粒组成,它能够在低温下变为延性的，能够发生100%的塑性形变。纳米二氧化钛陶瓷材料在室温下具有优良的韧性,　在180℃经受弯曲而不产生裂纹，为替代常规陶瓷的应用开拓了新的领域。此外，纳米级陶瓷复合材料的力学性能，特别是在高温下使硬度、强度得以较大的高。纳米复合陶瓷与普通陶瓷材料相比，在力学性能、表面光洁度、耐磨性以及高温性能诸方面都有很大的提高。研究表明，在微米级基体中引入纳米分散相进行复合，可使材料的断裂强度、断裂韧性提高2～4倍，同时还可提高材料的硬度和弹性模量，提高抗蠕变性和抗疲劳破坏性能。从柔印发展来看，人们对高品质柔版印刷的需求将不断增多，但高品质的柔印需要有高线数的网纹辊，而激光雕刻高线数的网纹辊时，对网纹辊陶瓷的硬度、韧性等都要有很好的特性，才能使激光雕刻时的网穴轮廓清晰，网壁光滑，保证传墨**，使油墨释放性能良好，这样才能印出好的产品。但一般的陶瓷材料由于质地较脆,韧性、强度较差，再加上预加工技术水平等问题，使陶瓷网纹辊的加工精度达不到要求，因而使其应用受到了较大的限制。而应用纳米陶瓷，由于纳米的特性，纳米陶瓷将克服传统陶瓷一些缺陷，使陶瓷的硬度、韧性、耐磨度等特性都有很大的改善，这就为雕刻优良的网纹辊打下基础。因此，有人预测，随着纳米技术在陶瓷制造上的广泛应用，陶瓷网纹辊有可能**终将全部淘汰金属网纹辊。许多**认为,如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题，从而控制陶瓷晶粒尺寸在50纳米以下的纳米陶瓷,则它将具有的高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等传统陶瓷无与伦比的优点。英国**材料**Cahn指出纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。对柔版印刷用的网纹辊来说，用等离子热喷涂工艺加工网纹辊时，要求在基材表面喷涂出高质量的陶瓷涂层，它要求涂层硬度范围为HV300～1300，一般孔隙率必须低于1%，对于高于1200线的网纹辊，其孔隙率必须低于0.5%，而且要保证涂层结构均匀一致、无裂纹、高硬度、高致密度，这样才能保证网纹辊在雕刻高线数时有很好的精度，提高网纹辊的耐磨性能及耐酸、碱和耐腐蚀等，提高产品的使用寿命和柔版印刷品质量。
　　在网纹辊制造中，除了纳米和激光高新技术外，近年来航天工业中新开发出一种石墨碳纤维材料，由于其具有质轻而坚硬的特点，在制造业中受到欢迎。在1994年发明的碳纤维辊芯很快便被应用到柔印的网纹辊辊芯上，成为新一代极具优势的网纹辊。虽然长期以来钢辊因其物理性能，如强度、机械加工性能及耐用性等一直是网纹辊**选的材料，但由这种碳纤维辊芯代替传统的钢辊芯制成的网纹辊，其强度是钢辊的2倍，重量却是钢辊的1/10。这种碳纤维辊芯的网纹辊经过试用发现具有如下的优点:(1)由于碳纤维网纹辊特别的轻，因此在换辊中易于处理，减轻了劳动力。(2)在换辊过程中碳纤维网纹辊不易损坏，这样可节省大笔因要重新雕刻新辊所需费用。(3)在印机的驱动部分中，碳纤维网纹辊的总重量是钢辊重量的1/10，有利于降低辊间的磨擦力，使网纹辊的使用寿命相应提高，从而减少了停机时间，提高了生产力。当印刷机的速度达到3000张/时的时候，钢辊与碳纤维网纹辊的差异更是显而易见，钢芯网纹辊的跳动很大，在其中心部分，不太能保持实地图像，而碳纤维网纹辊，却能在整个辊表面上保持实地图像。碳纤维网纹辊虽然轻而硬，但其偏移度却不到钢芯辊的1/10。这一特点的**好处，极大地提高了大型柔性版印刷机的印刷质量。
　　三、网纹辊清洗中的高新技术
　　网纹辊是一种十分精密的机械部件，表面上均匀分布的许多形状一致的网穴，在印刷中起着储墨、匀墨和定量传墨的作用。由于网纹辊上的网穴很细小精致，而墨穴内所填充的油墨量能转移到印版上大约只有70%～80%，余墨则残留在网穴内。在传墨过程中由于余墨的干涸、墨中的杂质等诸多原因，使其会堵塞网穴而使传墨不良，这不仅影响印刷质量，而且长期使用网孔堵塞的网纹辊，会增大油墨的损耗，缩短网纹辊使用寿命。因此，网纹辊在使用中要非常注意保养和清洗。在网纹辊清洗中，目前常用的方法有4种：化学清洗法(如化学溶剂刷洗法、化学溶液浸泡法)；物理清洗法(如介质吹风清洗法；低压喷洗法；干冰清洗法；塑料细珠喷射清洗法等)；超声波清洗法；激光清洗法等。而激光清洗是近年来推出的一种高新技术方法。激光清洗技术是指通过特殊镜头将高能激光束照射在网纹辊表面，在不损伤网纹辊网穴壁的情况下，使表面和网穴内残留的油墨、胶粘剂、蜡、有机硅、钢屑等残留物瞬间汽化蒸发或形成固体粉末剥离，从而达到洁净化的目的。利用激光清洗法法可以清洗1200／英寸以上的网纹辊，且不会损伤网穴壁，可以完全**地清除干墨、胶粘剂、版材及刮刀的钢屑等。与传统清洗工艺相比，激光清洗技术具有如下特点：
　　(1)它是一种“干式”清洗，不需要清洁液或其它化学溶液，因此没有化学清洗产生的环境污染问题，并且清洁度比较理想;
　　(2)清除污物的范围和适用的基材范围十分广泛;
　　(3)激光清洗是一种非接触加工，可方便地实现远距离操作，如通过光导纤维传输，清洗有些方法不易达到的部位。并且可避免传统清洗方法的近距离操作对清洗物体表面有机械作用力，容易损伤物体表面的缺点;
　　(4)通过调控激光工艺参数，可以在不损伤基材表面的基础上，有效去除材料表面的不同类型的污染物，使表面干净如新。此外，激光清洗还可以方便地实现自动化操作，符合智能印刷;
　　(5)激光清洗设备可以长期使用，一般只需要电费和维护费用，长期使用的运行成本比较低;
　　(6)激光清洗技术是一种“绿色”清洗工艺，对环境基本上不造成污染。激光清洗技术研究起步于20世纪80年代中期，但直到90年代初期才真正步入工业生产中，除了网纹辊的清洗之外，激光清洗技术已在多种工业、电子、文物等诸多领域中的清洗技术上得到广泛应用，并有逐步取代传统清洗方法的趋势。网纹辊的激光清洗技术如今在美国已不断普及应用，它将推动柔版印刷向产品高质量、应用大范围的方向发展。
　　不管是陶瓷或金属网纹辊，它都是一种十分精密的柔版印刷机的核心部件。为保证印刷质量，在使用中一定要小心谨慎，避免磕碰或者损坏。在安装或者卸载网纹辊时，一定要均匀用力，轻拿轻放，把网纹辊稳妥地安装到支承槽内或者从印刷机上卸下来。在印刷过程中，要使刮墨刀同网纹辊以及胶辊同网纹辊之间的压力尽可能地小，以减少对网纹辊的磨损。停机后，一定要使网纹辊跟胶辊离压，否则的话，网纹辊会由于长时间单方向受力而出现弯曲变形，从而造成网纹辊传墨不均。此外，每次印刷结束之后，一定要及时对网纹辊进行认真的清洗，防止油墨中的颜料颗粒干结在着墨孔中，造成着墨孔堵塞，影响印刷生产。在储存过程中也要做好网纹辊的防护工作，防止表面被异物碰伤，此外还要将其放到专门的储存箱中，以防表面沾上油污、灰尘或者粉尘。
　　此外，网纹辊在使用过程中应注意一些问题。以激光雕刻陶瓷网纹辊为例，它是用航空、航天中耐高温、耐磨损的涂层材料，按一定的密度、深度和一定的角度、形状，用激光雕刻而成。这种网纹辊的特点是成本高、耐磨损，如果使用得当，其寿命可长达数年；若使用不当，不仅寿命会缩短，而且会使网纹辊报废。　在使用过程中，某个网纹辊在印刷机上的位置取决于具体的印件，不同的印件，网纹辊的位置也不同，因此印刷时经常要调换网线辊。目前窄幅机采用的多为实心钢制网纹辊，非常重，装御网纹辊时要注意避免将网纹辊的表面盖碰到其它金属物品上面。因为陶瓷涂层很薄，一经碰撞很容易造成**性损坏。在印刷和清洗机器过程中，应避免油墨在网纹辊上干结，要采用水基油墨生产厂家**的专门洗涤剂，采用不锈钢刷刷洗，要保证清洗得干净、**。并养成经常用高倍放大镜观察网纹辊网穴的习惯，一旦发现油墨沉积到网穴底部并有逐渐增多的趋势，应及时清洗。上述方法若不奏效，可采用超声波或喷砂等处理方法处理，但必须在网纹辊生产厂家的指导下进行。　在正常的使用维修条件下，我们不必担心网纹辊的磨损问题，传墨系统中易磨损的部件主要是刮墨刀，与之相比，网纹辊陶瓷涂层的磨损可以说是微乎其微。网纹辊轻微磨损后，墨层会变薄。　网纹辊在使用中要注意以下几个问题。
　　(1)网纹辊表面出现周向划痕。网纹辊表面出现周向划痕说明网穴出现粘连，网墙已磨损或受到破坏，这主要是由于硬质颗粒物卡在刮墨刀与网纹辊间造成的。用肉眼可看见网纹辊周向有划痕，在印刷品上的典型表现为沿卷筒纸方向有细墨线。当然，若使用显微镜肯定能看到网纹辊上的划痕，但实际上，即使不用显微镜，用肉眼也能看到划痕。
　　(2)网纹辊表面被嵌入的金属屑损坏。金属划伤一般多发生在柔印机上装卸网纹辊时，网纹辊与墨斗、刮墨刀支架、或其他金属件的摩擦可能会使网穴中嵌入金属屑，反映在印刷品上就是出现一些高亮点(即印品上的一些区域未获得所需的油墨密度)。用肉眼可能很难看到网穴中嵌入的金属屑，但在放大镜下可以清楚地看到。
　　(3)网墙出现损坏。过多的机械性清洗对网纹辊表面的影响已人所共知。造成网墙剥蚀的因素有许多，在超声波清洗装置中，清洗时间过长或清洗次数偏多都可能导致网墙被破坏。旧的雕刻机可能使雕刻出的网穴不均匀、不规则，从而导致网墙的不均匀剥蚀。网墙一旦发生剥蚀，几个网穴的油墨汇集在一块，印刷品上就会出现大块的墨团。在经过超级抛光的网纹辊表面，可以看出剥蚀区与周围抛光网穴区形成的对比性局部暗影。在介质冲击型清洗装置中，对网纹辊过多或反复地清洗会在辊子表面形成积累性破坏，在网纹辊表面可看到一些细微小孔，印品上的图像会模糊不清。在放大镜下观察，可看出网墙已经出现轻微损坏，几个网穴的油墨汇成一团。
　　(4)网纹辊表面出现花斑图案。由于网纹辊在超声波清洗时的清洗强度不同，可能会造成网纹辊表面出现花斑图案，即清洗液在网穴表面激起的声波形成的热斑。这种情况会随着不断加剧的磨损或清洗液逐渐饱和而越来越严重，从而因网纹辊表面受清洗的程度不均，导致粘脏处的残墨与干净处的光线反射程度不同而形成花斑图案。此时，不有**检测仪器也能看出网纹辊表面呈现的花斑图案。一旦肉眼都可看出网纹辊表面有花斑，在印刷品上肯定会有反映。
　　(5)网穴磨损。采用镀铬网纹辊时，磨损是十分值得关注的问题。由于网纹辊基铜较软，镀铬处理后仍容易被磨损，并且磨损还较快，一量镀铬层出现损坏，将使网穴开口变小，网墙变宽，从而导致网穴传墨能力急剧下降，即网纹辊墨孔容积变小。由于陶瓷材料是不分坚硬密实的材料，硬率仅次于金刚石，所以陶瓷网纹辊使用寿命是镀铬辊的2～5倍多(指正常使用情况下，并且精心保护、存放、清洗和管理)。实际上，大部分需要清洗的陶瓷网纹辊早在网墙被磨损之前就已遭受其他方面的损坏。
　　此外，在柔印的质量控制上，如今不少柔印机都有了**的智能化管理系统。如卫星式柔印机，就有采用**的模块化自动操作系统，既可预选菜单，集中控制各个单元的操作，保证各色组印版滚筒和网纹辊的准确运动和横向套准，此外，电子同步调节及计算机控制快进系统，通过步进电机测速，确保高度**地设置印刷压力、印刷长度、印版及承印材料厚度等参数。保证设备在停机状态下进行套准设置时不会产生废品，实现印刷-单元以及网纹辊之间的协调。在供墨及清洗上，用于向印刷部件定量供应油墨并自动清洗网纹辊、腔式刮墨系统、油墨泵以及油墨管，清洗顺序由计算机控制。提高了效率和质量。