凹版印刷是一种凹版雕刻印刷工艺

   2011-05-26 56
简介 本文将进行一个简单的培训课程,介绍凹版印刷机工艺
凹版印刷机刷主要用于印刷机刷杂志、包装和墙纸。
凹版印刷机刷的特点是色彩饱和度高、可用于不吸墨基材,油墨厚度小,产量高,适合生产高精度印刷品。
另一方面,需要考虑到滚筒雕刻,凹版极为昂贵,起动时间要比凸版长,你还需要很大的地方来存放滚筒。
原理凹版印刷时一种凹版雕刻印刷工艺。
油墨通过喷涂或者浸没而转移到滚筒上。
多余的油墨被刮墨刀刮掉,需要的油墨仍然保留在墨辊上。
印刷机主要有三个部件
  • 印版滚筒
  • 压印滚筒
  • 刮墨刀

  • 图一:凹版印刷机示意图
    我们来看看着三大部件,逐个分析怎样才能得到最好的印刷质量
    刮墨刀
    刮墨刀的作用是消除印版滚筒上面多余的油墨,并且保证其余的油墨仍然保持在印版滚筒上。
    刮墨刀必须高效,耐用,并且能在高速运转中提供高质量的印刷。刮墨刀需要保持高效,以便清除多余的油墨,并且对于刮墨刀和滚筒,必须把磨损降到最小。
    为了控制磨损,把磨损对于印刷质量的影响减少到最低程度,以下几个方面必须进行控制。
    • 根据滚筒位置,安装好刮墨刀角度
    • 根据印刷速度和油墨干燥速度,正确调整压区(压印滚筒和印版滚筒的接触点)
    • 刮墨刀刃必须平直、光滑
    • 刮墨刀安装必须非常紧密,以防发生振动
    • 刮墨刀安装好之后,可根据需要调整,以免磨损滚筒,方便清理干燥油墨
    • 正确调整刮墨刀压力

    刮墨刀使用的一个重要方面,是控制磨损,这又由以下三个因素决定:
    • 刮墨刀材料
    • 使用压力
    • 滚筒光滑度
    • 油墨的润滑效果

    我们把磨损分为两类:
    • 粘合磨损:由于刮墨刀和滚筒之间微观接触,当失去油墨润滑时,就会造成磨损。
    • 消耗磨损:由于刮墨刀和滚筒之间的硬颗粒(灰尘)造成的磨损。

    刮墨刀配置根据印刷种类不同,以及所需性能不同而变化。刮墨刀架可以笔直,一边产生较大的力量,也可弯曲,用来产生较小的力量。

    图二:刮墨刀架种类
    刮墨刀架角度必须进行优化,以便把磨损最小化,并获得最好的印刷效果。

    图三:刮墨刀角度
    刮墨刀压力直接影响刮墨刀的角度,需要进行控制,以便把磨损控制在最小。

    图四:刮墨刀压力
    油墨的润滑效果是减少磨损对刮墨刀和滚筒影响,创造最佳印刷效果的重要因素。为了提高油墨的润滑能力,推荐使用增塑剂或者蜡产品。滚筒未雕刻的部分,需要涂上微细的油墨涂层,以免磨损,考虑到印刷质量,这层涂膜在到达压力接触点时,必须干燥。
    为了获得最佳效果,印刷速度和油墨干燥速度必须平衡(高速和低速挥发溶剂必须配合使用)。如果油墨干燥速度太慢,油墨就会跑到没有雕刻的部分。如果油墨干燥速度太快,干燥的油墨就会积累堆积起来,这将导致精美的印刷消失掉。
    印版滚筒
    印版滚筒有三层结构。当中是铁的,提高机械稳定性,上面是一层铜,进行图形雕刻,外层是镀铬涂层,以便提高抗磨损能力。
    为了使表面更光滑,最后需要进行抛光工艺。

    过去,图形雕刻使用针在铜层上划线,这种方法比较粗糙,图形质量也很差。
    这就是为什么现在我们使用网点凹印来得到照片图像。为了制作网点凹印,需要以下几种技术
    1)化学雕刻
    首先在铜层上涂一层聚合物;这种聚合物可以是对酸敏感的,也可能不是。如果这种聚合物对酸敏感,那么铜层可以被酸腐蚀,在滚筒上形成图案。使用这种方式,可是只能得到低质量的复制品,接触时间很长,网屏不均匀。
    2)电子雕刻
    铜层使用钻石进行雕刻,钻石的位置由电子装置控制。
    这种技术的优点是复制100%准确,网穴更小(墨水消耗更少),可以控制网穴的深度。
    现在,钻石已经被激光雕刻技术取代。
    压印滚筒
    凹版印刷的压力来自一个用橡胶包裹的金属滚筒,用驱动马达带动,从另一侧压住涂满油墨的印版滚筒。两个滚筒之间的压力接触点叫做压区。
    根据印刷的不同种类、基材、凹版技术以及油墨类型,压区的压力是不同的。
    压区的压力可以保证油墨良好转印,保证压力区的基材张力,并保证基材被牵引通过。以上这些要求,需要通过印版滚筒和基材之间的摩擦力,来满足。
    压印滚筒用橡胶或者其他合成材料包裹。我们都知道较高压力和硬质表面能使印刷质量更好。但是压印滚筒却是有弹性的,这有技术原因。
    压印滚筒和印版滚筒并不按照同一速度转动。因为绝大多数情况下,压印滚筒的直径要比印版滚筒小,所以转速快,在压区形成一个变形压力。
    这会造成两个结果:
    • 压印滚筒的表面必须有一定弹性,同时还要耐磨;
    • 压区的压印滚筒部分比其他部分运动快。

    值得讨论的一点就是压印滚筒,到底是大的好,还是小的好。
    大的压印滚筒在基材和滚筒之间具有更大的接触面积。在高速情况下,可以获得更好的油墨转印效果。
    缺点是摩擦力比较大,这会导致磨损加大,同时由于发热,油墨干燥速度加快。
    较小压印滚筒的优点,是接触面积小,压强比较大。在压区,较小的接触表面将会造成同样的压力,但是磨损和发热将比较小。
    所以,最好的办法是使用一个较小,但是表面比较硬的压印滚筒。
    填墨要把网穴全部吸满油墨,需要油墨能很好地流动到网穴里面。这就是为什么需要油墨的表面张力必须低于滚筒的表面能。
    所以铜滚筒要好于镀铬滚筒,因为铜的润湿要好于铬。铜的问题在于比铬的耐磨能力低。

    图五:基材润湿
    第二个因素是油墨的粘度也必须低,(比凸版印刷油墨低),这样才能更好地流动。网穴中的油墨量主要由油墨的性质决定,不过也和刮墨刀类型以及网穴形状有关。
    刮墨刀效果

    在上图中,可以看到刮墨刀对于网穴中的油墨具有“吸出”效果。
    刮墨刀会把网穴中的油墨拖出一点。根据刮墨刀的角度、压力……网穴中油墨的数量,会受到严重影响。网穴的形状也是影响吸墨的一种重要因素。大家都知道,电子束雕刻的网穴填墨效果最好,主要是因为网穴的壁非常光滑。
    油墨的干燥速度也很重要。油墨干得太快,就会在网穴里面干燥,如果干燥的油墨当滚筒重新润湿之后,不能再次溶解,就会造成很差的印刷质量。刮墨刀去除的油墨,也会很大程度上影响填墨量。
    油墨的弹性,油墨的表面张力/刮墨刀的表面能――网穴,刮墨刀的压力,刮墨刀和油墨的接触面,都对印刷质量具有很大影响。
    多余油墨被刮墨刀去除之后,其他需要流回网穴。如果不能,网穴填墨就不均匀,印刷质量将大受影响。这和油墨的弹性,印刷速度以及刮墨刀与压区之间的距离有关。
    回流的速度和雕刻的类型有关,主要是因为网穴壁的光滑程度。通过刮墨刀之后,填充的油墨移动到压区。很薄的一层油墨仍然留在不用于印刷的区域。这层薄层在滚筒和刮墨刀之间形成拖尾效应。这一层需要在在到达压区之前干燥,否则油墨就会转移到基材上面,形成色雾。
    所以,印刷质量受油墨干燥速度和刮墨刀质量影响。如果刮墨刀出现磨损,刮墨刀和滚筒之间的接触面就会变大,这将导致刮墨刀压力下降,结果刮墨效果变差。如果拖尾的油墨层变厚,当油墨接触到压区时,很可能来不及变干。
    释墨释墨的第一个要求,是油墨表面张力必须低于基材的表面能,这样油墨可以在基材上形成润湿。
    当然,纸张的质量也十分重要。
    吸收能力、光滑程度、基材的弹性都影响油墨转移。同样数量的油墨用在不同质量、不同吸墨能力的纸张上,就会得出不同的色密度。

    图七:光学色密度与等价凹版深度
    同样,未涂装的纸张油墨转移能力更强,但是光密度低,主要原因就是其吸墨能力。

    图八:油墨转移和色密度
    实际上,光滑度和吸墨能力需要相互平衡。纸张越光滑,吸墨能力越低。
    纸张更好的弹性,以及可压缩性,同样影响网穴和基材之间的接触,同时影响油墨转移。
    网穴和基材完全接触的缺点就是圆环效应。
    因为在油墨中的溶剂具有挥发性,由于网穴和基材的完全接触,一部分溶剂蒸汽被残留在网穴里面,结果导致油墨量变少。
    网穴和基材不完全接触的缺点,就是漏点,是由于网穴不能彻底释墨,所以油墨在内部变干了。
    另一个影响释墨的重要因素就是油墨的粘度。通常凹版印刷的油墨粘度是18到56厘泊(也就是2号粘度杯,15--20秒)。在这个粘度水平上,油墨可以在接触滚筒或者基材的时候,快速均匀地流进和流出网穴。
    具体的粘度由以下因素决定:
    • 网穴形状
    • 网穴深度
    • 印刷速度
    • 溶剂挥发速度
    • 刮墨刀和压区的距离
    • 油墨和基材的亲和力

    如果油墨粘度大,填墨和释墨都非常困难。网穴不够深,会导致印刷不均匀,太深又会导致油墨无法转移。
    如果粘度太低,由于稀释因素,光密度太低,过分稀释还容易导致沉淀的问题。总结一下、如下表所示:

    涂装纸张(不吸收)

    粘度太低
    (10-15 Z2)

     

    粘度太高
    (20-35 Z2)

    稀释因子

     

    转移问题

    光密度低

     15 -- 20秒 Zahn 2

    光密度低

    非涂装纸张(吸收)

    粘度太低
    (10-15 Z2)

     

    粘度太高
    (20-35 Z2)

    稀释因子

     

    稀释因子

    光密度低

    15 -- 20秒 Zahn 2

    光密度低


    表 1:
    总结

    墨滴墨滴现象发生在压区,是基材和滚筒刚刚分离的地方。
    在这里会产生小的细丝或者墨滴,并造成不均匀的油墨分布,形成颜色太深或者太浅的区域。
    可以采取以下措施来防止发生这个问题:
    • 提高粘度
    • 提高印刷速度
    • 减小压辊直径
    • 减少网穴深度
 
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