8

精选文章 感光性树脂版之原理与应用

──树脂版对柔印贡献良多──

在过去的30年中,感光性树脂版的的确确使印品的质量大大的提升,对促进柔版印刷蓬勃发展的帮助更是功不可没。

感光硬化树脂之被运用,始自纪元前15世纪古埃及时代的木乃伊制作过程中的一个部份。涉入现代化科学则是在1820年代之初期,有人使用天然树脂涂盖在金属物体之上藉着曝晒太阳光而产生极原始之影像。
到了20世纪MR.Louis Plambeck潘贝克先生把感光硬化原理导向影像方面之应用,潘先生的首次专利申请是在1950年被批准的. 在电子与印刷的领域上,已有几百个或几千个以上的专利被广泛地应用在影像的形成方面。而在印刷工业上也有很多种使用紫外线感光硬化技术被应用着。对读者来说,最常见到的就是感,光性树脂版和紫外线印墨。
在过去的30年中,感光性树脂版的的确确使印品的质量大大的提升,对促进柔版印刷蓬勃发展的帮助更是功不可没。
其感光硬化之基本结构,使得UV影像发展到树脂印版的应用,即是本篇文章之主题。

※ 感光硬化过程
柔印所使用之树脂版可以是一片一片的,也可为液状的,这些材料基本上包括几个要素,就是结合剂,单体树脂与感光起动剂。〈a binder, a monomer and a photoinitiator 〉这些都可以是集各种形态材料大成之混合物。现在成片的树脂版是采用固态的结合剂,液态的单体树脂及感光起动剂。然而液体树脂系统则只是使用液态的成份。材料之性质比较硬或软度能够藉这些主要成份和塑化剂的性质来加以控制。采用固态之结合剂配合液态的成份可以比只采用液态成份的运用来得更广,控制范围也更大 ,因此成片的树脂版能够比液体树脂被应用得更广泛。固态的结合剂可以应付各种的用途,最重要的是足以把单体树脂和感光起动剂的混合物稳定于版材中,并担任尔后印刷影像之骨干,感光起动剂是在版材中藉由光线的照射引发链状反应的分子。
此种链状反应亦称为光聚合作用促使单体树脂分子与结合剂聚合在一起在曝晒过紫外线〈UV〉光的部分形成一个交错网状的三度空间。


〈图一 感光树脂版中的主要成份〉

图一显示出树脂版材成份之简图,粉红色部份为聚脂结合剂,黄色椭圆形代表感光起动剂〈简称I〉以及橘色分子〈简称M〉为单体树脂分子。在制版的过程中,当紫外光以365nm波长行主要露光,透过底片移射到树脂版时,就开始了光聚合作用。
图二之 1a显示感光起动剂吸收了UV光因而破裂产生激烈的变化。〈破裂的蛋壳以R来表示之〉这种与单体树脂分子间激烈无拘的反应使得它们〈如图二之1b般〉和其他的单体相互连锁反应。
此连锁反应的部分亦被称为起动作用。这种活跃的单体分子与其他分子间之反应和结合剂聚合形成交错的网链,版材本身材料的物理性质也因而产生变化,这个部份的连锁反应被称为繁殖作用。〈如图二之2〉当两个活跃的分子〈单体 M或激进分子R〉相互反应时形成了一个极不活泼的锁链或成为交错网的一部分,此种反应称为终结〈稳定〉作用〈如图二之3〉


〈图二:感光树脂聚合之过程〉

此只要UV光源继续不断地照射在版材上──感光起动剂〈单体树脂〉继续存在──繁殖作用就会延续地发生。如果不再照射UV光,就此终结反应也会停止。这种开起或关闭紫外线光源同样提供感光树脂聚合作用开始或停止的暂时性控制。制版人员同样藉此如何应用阴像负片或遮光底片来控制或挡住紫外线的进入。图二所述之感光聚合完全视投入版材紫外光线量之多寡而作用。形成影像区域〈满版,网点或线条〉之交错网路在图三中以橘色来表示。光聚合作用改变了感光树脂之物理性质。这就是在版上形成所要的影像之关键所在,经过聚合或交错的部分在洗版过程中不会被溶剂所溶解,这种溶解性的改变,被利用来洗版作业上。同时,洗版的药水也会有很大的关系有的也可以用热水来进行洗版,这个时候若非于制版作业控制得当,否则也是无法得到良好的效果。

※控制过程
此部分将讨论制版人员能有效地利用光聚合作用中之时间和空间的控制,典型的制版步骤是包括背后露光以决定版底之厚度,赋予影像之主要露光以底片透过UV光来行树脂版之聚合或交错反应,也有一道洗版手续,可用有机溶剂,水性溶液或热水来洗版,以及使用UV-C〈波长254nm〉或VU-A露光以为去黏处理及使版材在制版过程后完全安定下来。

※背后露光

背后露光可使制版人员去决定版底的厚度,到底如何去控制其版底厚度 / 洗版深度呢?制版人员通常靠的是经验,〈从以前处理制版的结果中得来〉来决定所需的露光时间以建立某个厚度的版底。这样依靠以往的经验还是会有某种程度的风险。正确的做法是要用阶段性的后露光时间之测试以获得所想要的版底厚度。这就须要在一张版上进行多次阶段性的不同时间露光而去洗版。〈不必在正面进行底片露光〉。在不同时间的阶段上测出版底的厚度,就可以估算出所需版底厚度之正确背面露光的时间。此时制作人员所采取的就是以不同的时间控制光聚合作用。


〈图三洗版前已有UV露光之树脂印版〉

露光机上的UV灯管会形老化,所发射出来的能量总数也会有所不同,因此,最好是用露光量来表示,而不是用时间。监控灯管的输出能量使制版人员正确地调整露光时间,以免因灯管老化而失败。使用UV-A测光仪来测试可知更正确的UV-A的总量,选对UV波长的灯管及测光仪均为必要,大部分的机器 / 版材供应商应可推荐。并且测试背面露光不失为一种良方,因为供应商送来的版材每批的感度也都会有不同。

※ 主要露光〈底片露光〉
在此UV-A之露光过程中,版材是经过底片或遮掩来露光的,此底片露光时间之设定以获得高质量之印版也是靠以前的经验。有些技术是可以可靠地设定主露光的总量。此章节的技术研讨就须回归到前述之光聚合作用了。
为什么用来曝晒满版区域的时间可以少于2%的高光亮网点呢?回答此问题,就须去了解光聚合反应是被空间来控制的。网点的部份是由UV光线透过只有2%的光孔来露光的,因为2%的区域只有约50分之一的UV光线投射到版材的表面上而已。因此,就必须有比满版区域较长的露光时间来照射2%网点的区域以免在洗版过程中被洗掉了。结果在二度空间控制UV光量〈以底片上的影像部分〉也影响到三度空间〈渗入版材的底部与否?〉为何在光辉的细点部分须要更多的露光时间呢?微细的反白部分何时会塞满呢?这就和版材的宽容度有极大的关系。然而,在一片高品质的印版中通常都会同时含有极细的小点与极微的反白部分,如此形同在探测光聚合作用的底线。


〈图四 露光宽容度之测试挑战〉

图四显示这个典型的问题,需要大量的露光时间以足够建立稳固的基础以表现出光辉部的细点。目前,UV光线切断后也还会影响到印版中的其他部份,能量影响所及的区域,比如微细反白的下面也开始光聚合反应,不应该有作用的部份却也有了〝填满″的效应了。
有很多的技术制版人员可以来解决这个问题,设法了解使用版材之露光宽容度〈亦即材料 / 系统之物理性质的极限〉,这些资料可由供应商处得知或经由现场实际的露光测试来获取。这些测试步骤也可提供最少的微细网点露光时间与最多的反白微细部分不会被填满的时间,两者兼俱。这也提供了版材露光宽容度特性的底线,如果偶尔会有超过这个底线的制版时,工作人员可以选择在主露光之后,部分掩遮反白微细的部分以便继续进行细小网点之光辉部的露光〈此为露光时间与露光空间并用之一个例子〉
以露光量为单位进行露光而不用计时之方式是一种实用的方法。同时隔一段时间的不断测试,以及对不同批号的版材进行露光宽容度测试也如同上面述及的背后露光同样的理由而被推荐。
当我们集中在露光的测试时,其实在洗版的过程中也有许多足以影响宽容度之因素,比如,洗版药水之药力没有补充完全时或是毛刷的调整不当时,如此都可能使反白部分洗不下去。像这些都可能被误导以为是宽容度方面的问题。整个制版作业糸统均须有效地执行,而VU影像的测试步骤,仅为此系统的一环而已。

※ 数位印版

数位式感光性树脂版自1990年代中期被介绍之后已经大大地提升了柔版印刷的质量。很多提高品质的理由是源自印前,制版与印刷各部门的改进。
数位树脂版运用版面上全面性的一个涂层〈黑色〉被红外线雷射光线所擦去〈烧去〉而形成影像部分。这个涂层之作用相当于底片加上吸气胶膜之作用可以减少光量的失散而影响光部的细点和反白的细线。这个减少光线失散的作用大大地增加了露光的效果,形成另外一种有趣的现象就是在光聚合反应时不需吸气就能形成UV影像,使得露光的同时也进行着一种如氧化作用的化学反应有效改变印版上的影像形成。


〈图五〉氧化抑制效应

如图五所示,右边的数位印版因无底片及吸气胶膜之隔绝使得氧的分子增加其活动性而形成一个侧面反应。自由的激进分子〈R〉很快地便和氧分子产生作用,完成露光程序。而氧分子也很活泼能和单体树脂产生反应,这个反应比活跃的单体与单体树脂间彼此的作用缓慢,这种结果使氧分子与单体树脂的作用如同抑制效果使整个光聚合作用之交错网路的形成缓慢下来。
制版印刷界所梦眛以求的就是这种作用──使网点更加尖锐。
如图五显示,在经由底片 + 胶膜的露光过程中交错网路作用已然形成宽广的肩部,因为网点接受了均匀的周围空气所包围。在此种均衡的环境下,因为有足够的氧分子,光聚合成交错网路作用因而减缓了。
其真正的结果是不经底片 / 胶膜的网点比起经过底片的点会较小而且肩部也来得陡峭。
网点的尖锐对印刷有影响吗?当然有影响而且影响非常地大。近来柔性印版品质的突飞猛进,最主要的因素就是这种网点尖锐的成果。越小越结实的网点,使光辉部分的微细网点更能在印刷时表现出来。同时更宽阔的反白凹陷部分〈也拜氧分子作用之赐〉使阴影的部份更可清楚地表现。
由于数位网点的尖锐化是一种全面性的版面效果,数位化的印前作业可以防止阶调值的受损,而使画面更为逼真。也因此数位化感光,性树脂版的高度印刷再现性使得以和彩色的平印或凹印的质量可相评比。


译自〝柔印月刊″FLEXO / NOV. 2001

more...