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柔印橡胶版与树脂版的 技术差异和发展预测

时间:2018-11-12 11:10:47来源:科印网作者:张法忠

  柔性版印刷起源于橡皮凸版印刷。由于当时的柔性版印刷采用手工雕刻的橡皮、染料油墨印刷,因此在德国被称为橡皮版印刷。但当时手工雕刻的橡胶印版精度很低,印刷质量不高。直到20世纪70年代,由于材料工业的进步,特别是1974年美国杜邦(DuPont)公司推出CYREL感光树脂版,大大提高了印版的解像力和网点再现性(可达1%~95%),使柔性版彩色套印成为现实。随着计算机及软件控制开始应用于柔性版印刷机,设备性能进一步提高,柔性版印刷工艺有了进一步的发展。20世纪90年代以来,新型柔性版材、薄版套筒式印版以及计算机直接制版技术,环保型UV油墨,高网线陶瓷网纹辊激光雕刻技术和自动控制技术等相关技术的发展和应用,促进了柔性版印刷的快速发展。在欧美国家,柔性版印刷所占比例不断上升,已成为包装印刷的主要印刷方式之一。

  在柔性版印刷发展过程中,橡胶印版的制版工艺从手工雕刻到机械雕刻,一直发展到激光雕刻,都属于直接雕刻工艺。直接雕刻工艺雕刻精度较低,使得制版精度很低,不适用于印制质量要求高的印刷品。因此,现实生产中,橡胶印版通常用于印刷瓦楞纸和编织袋等对印刷质量要求不高的印刷品,市场份额很小。

  随着激光雕刻技术的成熟,雕刻精度越来越高,浮雕网点的高度与形状可以得到很好的控制,大大提高了印版的加网线数,使激光直接雕刻(DLE)的分辨率有了大幅提升,因此直接制版工艺再次受到人们的关注。

  drupa2012上,德国康迪泰克公司(ContiTech)发布了全新的适用于激光直接雕刻的柔印橡胶版材,随后在欧洲和亚洲等多地展开推广。目前,激光直接雕刻橡胶版已经具有可以实现5080dpi的高雕刻分辨率,主要用于精细线条和高加网线数的印刷。本文,笔者主要对柔印橡胶版与树脂版的

  技术差异进行详细介绍,并指出柔性版发展预测,以期为行业相关人士提供一定的参考价值。

  橡胶版材与树脂版材的技术差异

  随着制版技术和材料技术的发展,橡胶版材在很多技术指标上已经逐渐追上树脂版材。将两者进行对比可以发现,除了材料自身的分子构成以外,两者之间最大的差异在于高分子材料的固化方面。橡胶版材所采用的橡胶复合材料,在制版之前是一种完全固化材料,而树脂版材所采用的高分子材料,在制版之前是一种未完全固化材料。这里的固化是指通过热、光、辐射或化学添加剂等的作用,使高分子体系发生不可逆的化学交联反应形成复合材料的过程。简单来理解,固化的材料其性能和结构是完全固定下来的,而未完全固化材料的性能和结构是不稳定的,会受到固化工艺的影响而发生变化。这个差异为橡胶版材和树脂版材带来了许多完全不同的技术特点。

  1.制版工艺

  由于树脂版材是未完全固化材料,需要通过紫外光曝光来实现材料固化,使材料自身性能稳定,并在固化过程中形成稳定的网点结构,因此树脂版材在制版过程中要采用如图1所示的一系列工艺流程,以将所需的图文信息通过固化保留在印版上,并去除不需要的未固化树脂。

  而橡胶版材本身就是完全固化的材料,制版过程中只需去除图文信息以外的部分,保留所需图文信息即可。为此,橡胶版材采用激光直接雕刻技术制版,仅需要雕版、清洗和烘干3个步骤。如图2所示,制版工艺相对简单,能够减少中间多个处理环节带来的误差。

  由于树脂版材是在曝光过程中进行固化,曝光工艺直接影响树脂的固化程度,直观来看曝光程度会对版材的硬度产生一定影响。因此在制版过程中,曝光时间需要严格控制,否则可能会导致版材性能不稳定。而在版材生产过程中,橡胶版材这种完全固化材料的性能已经稳定了,基本不受制版工艺的影响,因此制版环节需要人为控制的因素很少,稳定性更高。

  2.网点形成原理

  树脂版制版采用的是紫外光曝光技术,是通过紫外光对整个版面进行辐照来实现树脂的固化,要求在紫外光辐照范围内任意位置的光照强度一致,因此网点固化过程完全一致,无论哪个网点在曝光时所受到的光照是一样的,这就很难实现对单独某个网点三维结构的控制。

  而橡胶版制版采用激光直接雕刻技术,可以通过计算机精确控制激光雕刻的位置和深度。因此在前期处理数据的时候,就可以根据实际情况,为不同的网点设计不同的三维结构,并通过系统对激光的控制来实现对网点增大曲线中某一特定阶调的网点进行独立调整,而不影响其他网点。

  3.制版过程中的环保性

  树脂版材的清洗过程是要清除掉未固化的树脂材料,常常采用对高分子材料有很好相容性的有机溶剂进行洗版,使得制版过程存在VOCs排放,难以实现完全的绿色环保。因此,近些年树脂版材的发展重点集中在水洗版和无溶剂排放方面,以求达到制版过程无污染的目标,例如目前市面上的水洗版和热敏版,不过目前还没有全面推开。

  而橡胶版材在激光雕刻过程中就已经去除了不需要的橡胶材料,洗版过程只需要使用清水刷洗掉粘在版材表面的灰尘即可,不会带来VOCs排放,制版过程更为环保。

  4.版材表面处理方法

  树脂版材的表面在经过紫外光固化以后比较平整,油墨转移率主要受版材表面能的影响,而每种版的表面能都是固定的,因此油墨转移率就是固定的。为了提高树脂版的油墨转移率,提高印刷品的实地密度,保证实地更实,就需要对树脂版的表面进行处理。目前,一些应用于树脂版材的表面处理技术,如磨砂版面、微穴加网技术等。都是为了提高树脂版的展开面积,在表面能一定的前提下,增加树脂版与油墨的接触面积,从而提高油墨的转移率,进而提高印刷品的实地密度。

  而橡胶版材由于是完全固化材料,因此可以在其生产过程中采用表面打磨工艺,使其表面呈现不同的粗糙度,从而使得橡胶版材可以具有很高的展开面积,在不增加任何原材料成本和制版成本的前提下,实现提高油墨转移率的目的。另外,也可采用微穴加网技术,来进一步提高橡胶版的展开面积。

  对于最近流行的平顶网点技术,其是通过控制曝光过程的手段来降低氧气在制版过程中的影响,例如,在曝光过程采用惰性气体保护或者使用高能LED-UV曝光来提高曝光速度等方法,从而使得树脂版材的网点顶端平整,稳定网点表面结构,来增加树脂版与油墨和承印物的接触面,以提高印刷质量。

  而橡胶版材的制版是通过激光雕刻去掉不需要的材料,保留下网点结构,在此过程中网点顶端并不会受到激光的烧灼,因此网点顶部本身就是平整的,可以说天然具有平顶网点的特性。

  5.无接缝套筒版的生产和制版

  随着套筒技术的发展和无缝印刷需求的提高,无接缝套筒版的使用已经逐渐普遍起来。目前,陕西北人、西安航天华阳和青州意高发等设备厂家都推出了套筒技术的柔性版印刷机,套筒技术的应用已经成为中国柔性版印刷的发展趋势。

  橡胶版材可以采用挤出缠绕的工艺来生产无接缝套筒版,通过打磨的工艺来控制表面平整度,并且可以与平张版使用同一套制版系统。而树脂版由于是未完全固化材料,因此不能采用打磨工艺来控制表面平整度,这就对生产环节提出了很高的精度要求。同时,在树脂套筒版的使用、存储和运输过程中,一旦受到挤压,就会导致套筒表面变形。另外,树脂套筒版的制版机需要同时从多个角度照射紫外光,以达到均匀曝光的目的,这样就很难与平张版制版机通用,会增加企业制版设备的投资。

  柔性版发展预测

  包装印刷在我国以每年超过10%的速度在发展,柔性版印刷在包装市场中的应用越来越广泛。而且市场对于柔性版的需求越来越多,要求也越来越高,不仅要求柔性版有更好的质量,更希望柔性版能有更多的种类和形式。我们相信在未来一段时间内,柔性版市场会呈现一个多种版并存、共同发展的局面,每种版的自身性能也将得到不断完善。

  1.树脂版

  目前由于环保的压力,和企业对生产效率与印刷质量的要求,树脂版的发展主要体现在水洗版和热敏版两大类,而制版工艺的发展主要体现在高能LED-UV的使用,以及诸如NX Advantage技术和微穴加网技术等多种制版新技术的应用。不过,目前新版材和新技术仍处于推广阶段,而且树脂版还面临大量洗下来的废弃树脂需要回收的问题。因此,未来树脂版的发展重点主要有两方面,一方面是尽量完善现有树脂版和制版技术;另一方面是要解决废弃树脂的回收再利用问题,使树脂版材更加环保。

  2.橡胶版

  目前橡胶版材在无接缝套筒版领域具有明显的技术优势和环保优势,不过橡胶版材的制版效率始终不能令用户满意,制版工艺中激光雕刻过程需要耗费大量时间。因此,未来橡胶版的发展重点将主要集中在提高激光雕刻速度、制版效率等方面。另外,相对于已经应用多年的树脂版材,橡胶版材的实际应用时间还很短,不论是从制版工艺还是从印刷工艺,都有很多值得研究和发展的空间。相信随着研究的不断深入,会有更多更好的技术来不断完善和提高橡胶版的质量,从而实现印品质量的提升。

  不论是橡胶版材还是树脂版材,都是柔性版印刷工艺发展所必须的产品。随着柔性版印刷工艺在我国的不断发展,柔性版技术也必将迎来一个发展的高峰时期,未来必定会有更多的新技术不断推出,为柔性版印刷工艺的发展添砖加瓦。


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