蔡成基 蔡嘉麒
堵版问题是柔印产品质量的一大困扰。现今的柔印工艺已经能够使用175线/英寸、最小网点1%的印版,能将渐变网点衰减到零而没有硬口,达到了胶印在纸张上印刷、凹印在薄膜上印刷的质量。但是,柔印没法消除堵版。柔印堵版同它的损耗相关,同它在大多数场合下只能印中粗线数印版相关,同它的质量水准相关,同市场对柔印的接受度相关。
胶印由于水墨平衡不容易掌控,在厚薄基本一致的PS印版表面,润版液的表面张力与油墨的表面张力互相影响,互相侵蚀,因此胶印网点的轮廓很少是完整的,其边缘犬牙交错,表面高低不平。业界对胶印优秀产品的赞誉往往是“网点结实饱满”,这其实正是对胶印大量一般产品在印刷时网点的完整性与平服性的担忧。
凹印由于其墨路特点,嵌在刮刀上的微小颗粒极易在印版上拉出刀丝。不论是溶剂型油墨,抑或水性油墨,由于印刷过程中的微小颗粒必不可免,因此凹印刀丝也必不可免。
柔印没有水墨平衡问题,在印版加网线数相同、最小网点直径相同的条件下,只要采用类似的印前软件,其印刷品的层次丰富、墨色饱满,甚至胜过胶印。柔印由于其墨路特点,即使采用同凹印一样的油墨与刮刀,也不会出现刀丝。但是,堵版却是柔印产品的“梦魇”,不管是纸张柔印、薄膜柔印,抑或高端的标签柔印、中低端的瓦楞纸箱后印,几乎所有的柔印产品都有可能产生堵版。柔印要想提高印刷质量与市场占有率,必须有效解决堵版问题。
柔印堵版及其形成的三大成因
所谓堵版,即柔印在网点印刷过程中,不论是高线数印版的高光小网点,或是中粗线数印版的平网,有时会有一个或几个网点上的油墨溢出,形成独立的个别点或相邻网点的搭接。溢出的油墨粘附在印版网点的凹陷区,当粘附量逐渐增大,就会转印到承印材料上形成墨点。这种故障只有停机擦版才可能解决,停机时可以发现,本应将油墨转移干净的印版上积存了不少油墨,印版的本色被污染。但是擦版也只能解决一时,重新开机一段时间后,该区域的故障仍会复发。这种故障,国外的柔印同行称之为ink fill in,即油墨堵塞了印版上的凹陷区,或bridging,即两个原本不相连的网点出现了不正常的搭接。
柔印堵版故障容易在两个区域发生:高线数印版的高光小网点区域与中间调平网40%~50%区域。印版的高光小网点如果直径过小,如采用150线/英寸、最小网点1%的印版,而选用的网纹辊线数又比较低,如选用800线/英寸、BCM3.0的网纹辊,此时在高光区域出现堵版故障的几率就比较高。柔印中间调平网40%~50%区域,如果网点增大率在15%~20%,此时网点的实际大小约为55%~70%,接近了圆形网点的临界区,即实心网点向空心网点的转换区。该区域的特点是相邻网点之间的间隔很小,如果印版上的网点受压变形,溢出的油墨很快就会塞满网点间的凹陷区。
对于柔印的堵版故障,国内柔印界有各种不同的表述。原本胶印出身的人士,往往将此同胶印水墨平衡控制中的污版联系在一起。胶印所用的平版由于着墨区与非着墨区的表面张力存在差异,油墨照理应有明显分界的地方,当出现污版时就会分界不明,在上了水的区域仍然残存油墨,在非着墨区留下了淡淡的墨色,习惯上称之为“糊版”。原本从事凹印的人士,又会将柔印堵版同凹印堵版相关联。凹印中因油墨干燥过快堵塞了印版网穴,油墨干涸并粘滞在网穴中,这在凹印中常被称为“堵版”。柔性版上也存在油墨粘滞,也是粘滞在印版的凹陷区,只是凹版是凹陷区着墨,凸出区不着墨,而柔性版恰好相反,凹陷区不着墨,凸出区着墨,凹陷区粘滞的油墨最终会滴下并污染印品。“塞网”也是从凹印角度出发而讲的,其实柔印中油墨塞住的是网点间的凹陷区,而不是网点本身。至于“脏点”、“墨点”的说法,是从故障的最终表现来表述的,已经没有同其形成原因相联系的成分了。笔者10多年前在定义这个问题时,考虑到英文表述ink fill in中fill的“充塞”词义,同时也据于以前的凹印经历,将其称为“堵版”,并一直沿用至今。
图1和图2是柔印堵版时的示意图,图3是独立墨点,图4是相邻网点搭桥形成的墨点,图5是粘滞了油墨的印版。
关于柔印堵版的原因,笔者2000~2001年间在《印刷技术》杂志上曾专门发表文章论述过,究其根本原因主要有以下3类。
(1)印版与网纹辊参数不匹配。印版最小网点直径≥网纹辊网穴开口直径,这是柔印中的一个基本原则,而造成柔印堵版的许多案例却违背了这一原则。长期以来,柔印中选择网纹辊时依据的是1∶4原则,即网纹辊线数是印版加网线数的4倍,后来提高到1∶5、1∶6,甚至1∶7。这种凭经验放大比例的做法,其实包含了两种风险:比例过低,印版最小网点可能会塞进网纹辊网穴中,携带了原本不需要的油墨;比例过高,使网纹辊配置条件过高,造成了设备资源的浪费。聪明的案例也有:上海紫光机械有限公司提供的试机样张“雪景”,用800线/英寸网纹辊和202线/英寸印版配合完成印刷,荣获2003年美国FTA窄幅柔印质量评比海外组铜奖。其关键是将原稿中的高光小网点统统删去,没有高光,只有中间调,灰蒙蒙的,完全看不出雪景应有的立体感。但是,样张没有堵版。
(2)机械精度误差与不正确的调节。柔印机的精度主要指网纹辊、印版辊与压印辊的径向跳动误差(T.I.R),这完全可以用百分表或千分表在机器上实际测量。正常的误差数据应在±(0.01~0.15)mm,若超标,则必然引起印版网点不受控地增大,造成堵版隐患。值得指出的是,精度要求很高的卫星式柔印机,其中心压印大滚筒的直径达2000~2500mm,甚至更大,虽然静态条件下的径向跳动误差只有±10μm以内,但在加温受热后,俗称“一米一丝一度”的金属体膨胀规律将直接影响柔印网点的增大变形。网点增大的失控,使印版上原本间隔就比较小的凹陷区受挤压后变得更小,相邻网点更容易搭接,从而造成堵版。国内外的高端卫星式柔印机,即使采用高达1000线/英寸的网纹辊,也鲜有印刷150线/英寸、1%网点产品的,更不用说175线/英寸、1%网点的产品,主要就是这个原因。柔印生产一线的压力调节至今也还是个大问题,许多生产一线的技术人员与机长,分不清上墨压力(网纹辊与印版辊之间的压力)与印刷压力(印版辊与压印辊之间的压力)的细节判别与调节,许多情况下上墨压力偏大,印版上携带的墨量过多,导致转印时油墨溢出,造成质量故障。
(3)印版表面张力与所使用油墨的表面张力不匹配。长期以来,印刷界对印版与油墨表面张力的问题没有很好地研究,对在生产一线积累的经验和发现的问题,仅仅以印刷适性来概而括之,经验没总结,教训没吸取,因此大多数柔印仅停留在适应中间调圆网点印刷、适合色块与中粗线数印刷的中低档水平,理论研究的空白使柔印至今在印刷质量上还背着黑锅。
从对印版表面张力的认识到对制版质量的重新认识
对印版表面张力的认识离不开对柔印堵版的认识。处理柔印堵版最直接也最简单的办法就是停机擦版,用溶剂将粘附在印版上的油墨擦去,再重新开机。但停机将造成材料与工时损耗,堵版的危害主要就在这里。
生产一线人员观测堵版的产生以及相应处理方法的积累,有一些很重要的认识:
(1)印版上因积墨造成堵版,在停机擦版继续运行一段时间后,故障会重新出现。而且擦版的地方往往就是以后发生堵版的地方,重复多次后该处故障出现的频率会越来越高。
(2)如果擦版以后不急着开机,用压缩空气将印版上擦洗过的地方吹干,故障重新发生的频率要低许多。
(3)自制印版时通过调节烘干时间、后曝光与后处理时间,对降低堵版概率、延长正常印刷时间有作用。
(4)在印版表面喷涂吹膜机上用的防止模口结焦的脱模剂,会显著改善堵版状况。但是需要选择表面张力较低的有机硅中性脱模剂,要注意在调节印版表面张力数据的同时,不能腐蚀印版,以免降低印版使用寿命。
(5)利用脱模剂担任印版的表面活性剂,对印版着墨面不能有影响,喷上去的脱模剂必须仔细擦净。脱模剂需要滞留在印版凹陷区,降低凹陷区的表面张力,使凹陷区不容易沾墨。
(6)硅类脱模剂中由于存在一定的有机溶剂,在印版上会逐渐挥发,这会使堵版的风险增加。因此在印刷了一定时间以后,即使印版还未堵版,也有必要重复喷涂脱模剂的工作。
(7)印刷中在线喷涂硅氟类溶剂以降低印版的表面张力,同离线先喷涂然后再UVC、UVA,区别不是很大。
……
这些经验是在使用传统柔性版和数字柔性版的基础上累积起来的,但这些处理印版的思路与方法,却又是在正规制版方法中很难找到的。
传统的柔性版制版为6步法工艺,即背曝光、主曝光、洗版、烘干、后曝光与后处理;数字柔性版制版废除了用胶片晒版,同时也摒弃了主曝光时的抽真空,在6步工序外增加了激光对数字版材上黑膜的直接雕刻。最近在国内外柔印界炒得很热的平顶网点技术,其实也是在传统制版6步法基础上的改良。柔性版制版工艺究其根本,6步法工序保证了印版的基本质量。
背曝光的作用是采用UVA对版材曝光,建立印版的底基,控制印版的浮雕深度;主曝光是用UVA对版材有选择地曝光,使感光树脂固化;洗版是用溶剂或水性洗版液在毛刷作用下对印版进行清洗;烘干是将被溶剂或洗版液溶胀了的版材中的溶剂驱赶出去;后曝光是用UVA对印版全面固化,增加树脂强度,保证印版硬度;后处理是采用UVC对印版去黏,提高印版的传墨能力。6大工序的作用很明晰,针对性强,可操作性也很强。
建立在6步法操作工艺基础上的柔性版制版质量控制,一般的检查项目有下列各项:
(1)印前设计合理,版面内容及变形率正确。
(2)印版表面干净,无树脂残留。
(3)印版颜色均匀,表面平整、无凹凸不平。
(4)各制版参数合适,印版厚度、硬度及传墨性能等达到要求。
(5)印版兼顾反白与非反白部分,精细小网点能牢固附着在印版上,反白部分分隔清晰。
在检查印版外观时,主要检查其表面是否干净,是否有俗称的“桔皮”现象。将印版背面面向检查者,对着光源,检查印版透光是否一致,不能有局部发白或云状白斑,以保证主曝光质量。
用测厚仪对印版底基厚度进行检查,若底基过薄,则网点与底基结合不牢,可能出现网点歪斜或丢失,印版耐印力不够;若底基过厚,则网点间凹陷区的深度不够,印刷时油墨容易溢出到非着墨区,需经常停机清洗印版,印刷效率低。
目测印版底基是否纹理均匀一致,有无条状树脂存在。如印版底基纹理均匀一致,则洗版时间正确;如依然存在条状没洗掉的树脂,说明洗版速度或背曝光时间不合理。此外,印版厚度检查也能反映洗版质量,如经正常时间烘干后,印版依然不能回复到所要求的厚度,则可能洗版时间过长或洗版溶剂出现问题。
检查最小网点和细线是否存在,若丢失,则可能主曝光时间不足、背曝光时间不足或洗版时间太长;若细小反白线填没,则主曝光过度或背曝光时间过长。必要时需用放大镜检查网点剖面,来确认主曝光时间是否正确。
测量印版硬度,以检查后曝光时间是否足够;对某些曝光后颜色改变的版材,还可以通过印版颜色的检查来判别后曝光时间是否正确。
通过手触法直接感觉去黏时间是否正确,去黏时间合适的印版有点粘性、但不粘手;也可以通过将印版表面粘在一起来检查表面黏性,合适的黏性是印版可以粘起来,但也很容易分开。如果UVC后印版表面出现裂纹,说明去黏过度;如果上墨性能不好,则有可能是去黏时间不合适。
印版在印刷中很容易掉点,除与背曝光或主曝光时间不够有关外,也有可能与后曝光时间不够有关。
……
可以说,传统柔性版制版的各项质量监控条目,包括印版的浮雕、厚度、硬度、表面黏性等一系列物理量,都已有了详尽的、针对性很强的检测措施,环环相扣,一丝不苟。即使对传墨特性这一很难用特定量纲表达的性能,也有了硬度、黏性等相应的检测与观察方法。但是严格按照规范制成的印版,在实际使用时却总是暴露出不尽如人意的缺陷,这种目标与结果的相悖,必然引起业界的关注:目前的柔性版制版工艺,缺少对印版表面张力的监控,虽然在6步法制版工艺中的后曝光与后处理两大环节,已经初步涉及了印版表面性能的相关问题,但目标不清晰,措施不得力。近似完美的制版工艺,是存在严重缺陷的。换言之,目前的柔性版制版质量,同柔印过程中的堵版故障是有直接关系的,即使制版公司或部门至今还没有完全认识到这一点,但这也是无争议的。
印版表面张力与我们的诉求
表面张力是物质的表层分子实际存在的表面收缩力。物质两相(固体/液体、固体/气体、液体/气体)接触时,表面分子受到密度大的体相分子的拉力,它垂直于表面的边界,指向较大密度体(如气/液接触时的液体)方向并与表面相切。这种作用于单位边界线上的力称为表面张力,用γ表示,单位N/m。
表面能是物质具有分子间力的一种直接证明,液体或固体受到不平衡的分子间力影响,与内部分子比较,具有附加的能量。表面能包括分子间的范德华力、酸碱力和静电力。表面能的单位是J/m2,由于1J=1N·m,所以J/m2即N/m,因此表面能也可以看作是垂直作用在单位长度界面上的力,即表面张力。
表面张力概念的建立比表面能要早一个世纪,它们分别是用力学和热力学方法研究物质表面性质时所用的物理量,物理概念是不同的。但理论研究表明,对于液体,两者的数值相同,且具有相同的量纲;但对于固体,表面张力与表面能还是略有差异的。因此,为了避免因论述两者的差异所引起的繁琐论证,我们采用力学分析方法即表面张力来分析油墨与印版固/液界面的表面张力配合。
图6为固体/液体/气体的界面构成,固/液界面形成了接触角θ,也被称为润湿角。根据θ的大小,我们可以很容易地判断液体在固体上的润湿程度:θ<90°,润湿和局部润湿;θ>90°,不润湿;θ=90°,为临界点;θ=0°为润湿的理想状态,称为完全润湿。
图6所示的固体、液体和空气的三相接触点O上,存在γ固-气、γ液-气和γ固-液三个作用力,平衡状态时界面上各个表面张力是平衡的,即γ固-气=γ固-液+γ液-气cosθ。根据润湿情况,当θ=90°时,γ固-气=γ固-液;当θ=0°时,γ固-气=γ固-液+γ液-气。所谓的γ固-气和γ液-气,即空气接触条件下固体的表面张力和液体的表面张力,通常用实验室的固体界面测量仪与液体界面测量仪可以测得,这些仪器在高校和一些大企业的专业实验室中都有配置。因此,当要求液体在固体表面铺展润湿,可以选择γ固-气>γ液-气,两个数据的相差值要尽可能地大一些,且越大越好;要求液体从固体表面脱离,可以选择γ固-气=γ固-液,使这两个数据尽量靠拢一些。
以油墨在薄膜上的附着为例,我们已经知道,对于非极性薄膜如PE、PP,其本身的表面张力比较低,只有30~31mN/m,为了使油墨能在薄膜上可靠附着,薄膜表面必须要做电晕处理,使其表面张力达到38mN/m以上。对PET、PA等极性材料,虽然薄膜不做任何处理时的表面张力已经在38mN/m以上,但是工艺上仍要求PET薄膜的表面张力要大于48mN/m,PA薄膜的表面张力要大于50mN/m。若非如此,油墨在薄膜上的附着是无论如何也通不过3M的600或610胶带测试的。
换一个角度思考,若要求油墨从印版上快速脱离,不使油墨残留在印版上,当然要选择印版的表面张力与油墨的表面张力在数值上相近,使油墨在印版上的润湿角接近90°。由于柔印工艺中印版承担的是油墨转移“二传手”的作用,首先要从网纹辊上汲取油墨,然后又要尽可能不残留地转移到承印材料上,所以要求印版与油墨的表面张力绝对相等是不现实的。合理的选择是印版的表面张力略大于油墨的表面张力,但数值上需要尽可能接近些。只有这样,印版才能既保持良好的着墨性,又能达到良好的油墨转移性。
从前文所述在印版上喷涂低表面张力的脱模剂,从而降低柔印堵版概率这一案例来说,我们其实已经接触到印版着墨区与凹陷区表面张力不一致的问题。油墨在印版上的积墨,不是在着墨区的累积,而是在凹陷区的黏着,这也明明白白地昭示印版的着墨区与凹陷区的表面张力不应该绝对相等。按现在大多数柔印版材来分析,版材本身并无着墨区与凹陷区的区别,构成版材的高分子材料都是一样的,如果没有洗版工序中各种洗版溶液的干扰,其表面张力也应该是一样的。
但测试数据表明,大多数印版的着墨区表面张力要低于凹陷区的表面张力,这是因为:经主曝光工序UVA的曝光,硬化的树脂与没硬化的树脂强度相差很大,未感光硬化的树脂在洗版毛刷的作用下被清洗掉,毛刷在其表面留下了明显的痕迹;而已感光硬化的树脂强度很高,既抵御了洗版溶液的侵蚀,也避免了毛刷对其表面的损伤。在高倍放大镜下可以看到,印版着墨区平滑如镜,版面光洁,但被毛刷清刷过的凹陷区痕迹明显,略显粗糙。在同一种材料上,表面光洁平滑因而表面张力低,表面凹凸粗糙因而表面张力高,这符合生活中的一般常识,因此印版凹陷区的表面张力比着墨区要高1~2mN/m,这个结论很容易得到。
这个结论同我们的实际需求有差距,我们实际需要的是,印版着墨区的高表面张力与凹陷区的低表面张力。着墨区的表面张力高,印版着墨性好,从网纹辊上汲取的油墨量大;凹陷区的表面张力低,从网点表面溢出的油墨就无法粘滞在凹陷区,也就无法在印版上积墨,能有效避免堵版故障。柔印生产一线现在实施的用硅氟类溶剂喷涂印版表面的措施,其实追求的就是这种效果。
据说国外柔印界最近推出了表面有涂层的新型柔性版,理论上可以达到印版着墨区与凹陷区具有不同的表面张力。但很遗憾,经仪器测定,该印版的着墨区表面张力低,凹陷区表面张力高,与我们的需求正好相反。尤其令人感到奇怪的是,凹陷区表面张力竟高出了3~4mN/m。这同制版工艺采用的是溶剂型洗版方式是否有关?同洗版的环保溶剂的溶解性波动是否有关?数据的出人意料,不得不使我们将问题的思考引向更深入。
有效利用液体表面张力随着温度上升会下降的特点,以及固体表面张力随着表面剪切的加强会增高的特点,可能是我们寻找合适的印版表面张力的有效途径。这样,我们就有可能具有这样的印版:印版的凹陷区在印刷过程中呈现低表面张力,使油墨不容易沾染其上;着墨区经印版与网纹辊的剪切使表面张力增高,印版的着墨性能良好。印版表面张力的最终确认必须配合所用油墨的表面张力,这是需要经过仔细验算和论证的。
为了从印版质量方面解决柔印堵版的隐患,我们需要表面张力合适且数值稳定的印版,这就是我们对印版质量性能新的诉求。
制版过程中影响印版表面张力稳定的主要因素
我们已经知道,柔性版的主要成分是聚丁二烯、聚异戊间二烯、异戊间二烯-苯乙烯共聚物、聚氨酯、EVA等合成橡胶树脂,早期的洗版溶剂是四氯乙烯与正丁醇的混合溶剂,比例为3∶1。当时的制版工艺规定,每次制版前用比重计测量洗版溶液,当数据达1.418时需要过滤溶液,并添加单一的四氯乙烯。
暂且不论四氯乙烯的毒性,该洗版溶剂的配方与溶剂测定方法是很值得我们思索的。四氯乙烯是卤代烃溶剂,溶解度参数δ为9.25,沸点为121℃,而正丁醇的溶解度参数δ为11.4,沸点为117.5℃。当混合溶剂的比例为3∶1时,洗版溶剂的溶解度参数δ大约为10.11。根据树脂与溶剂的溶解性配合三原则:极性相近,溶解度参数相近以及能生成新氢键的溶剂化原则,四氯乙烯洗版液对以上述材料构成的感光树脂版具有良好的溶解性。尤其是这两款溶剂的沸点比较接近,在没有以正丁酯的蒸发速率为100作为溶剂干燥速率指标条件下,以比较粗糙的溶剂沸点比较方法判定,这两款溶剂的挥发速度相差并不太多。换言之,在正常挥发状态下,不会发生溶剂的混合比例同挥发比例严重失配的溶剂综合平衡问题。而且,由于溶剂在洗版过程中溶解了未固化的感光树脂,比重增加,当比重计检测到这一变化时,添加的是溶解度参数同柔性版树脂比较接近的四氯乙烯(δ=9.25),而不是数值偏离稍大的正丁醇(δ=11.7)。从溶解度参数δ的数值上,我们也可以很清楚地判定:四氯乙烯是真溶剂,而正丁醇是助溶剂。采用该套混合溶剂并采用经数据检测后再添加真溶剂的操作方法,对感光树脂柔性版的溶解性是良好的。
但目前我们采用的环保溶剂制版方法,同此传统制版工艺却有着严重的差异。
以我们手边可以得到的几大国外柔性版供应商提供的洗版溶剂MSDS判定,所谓环保溶剂,一般以3种或5种溶剂混合而成,各溶剂的混合比例依据溶剂同树脂的溶解度参数综合匹配而确定。但是由于各溶剂的沸点不同,挥发比例也不同,因此各组分的体积比会发生较大的波动,这就直接影响到洗版溶剂的溶解性。溶剂因混合比例与挥发比例不一致引起的溶解性波动,是一个很难解决的问题,尤其当所选择的溶剂沸点相差比较大时,这个问题就更难解决。这有点像凹印油墨,因为油墨的溶剂综合平衡问题会引起树脂溶解性问题,进而引起油墨微小颗粒嵌进刮刀,引起刀丝问题。洗版溶剂也是这样,杜邦提供的欧洲配方,已知的几种溶剂的沸点大约相差20℃多,美国配方由于商业机密,明确告知的只有一种溶剂,无从比较;而富林特提供的溶剂配方,仅公开的几种溶剂的沸点就相差40~50℃。
对于因溶剂综合平衡问题而引起的溶解性波动,各大柔性版供应商是警觉的。笔者详细阅读过柔性版供应商提供的洗版溶剂控制方法,觉得是有道理的。
首先,控制洗版溶液中的溶剂浓度。洗版过程中,溶剂溶解了未感光的树脂后,溶剂中的固含量增高,黏度增大,浓度下降。杜邦洗版机上有相应的溶剂浓度控制装置,超过2.4%要报警。富林特也有相关装置,只是报警值是5%。设备报警提醒操作者要蒸馏混合溶剂,去除废渣并添加新溶剂,保持洗版溶剂良好的溶解性。旭化成的AWP水洗制版机结构上要差一些,没有相应的自动检测装置,但规定了一条:制版200m2要全部更换洗版液,其目的也是要保持洗版液的溶剂浓度。制版机上的检测装置要定期检查,校准与检查方法是采用2号黏度杯,同测油墨黏度一样,简单可靠。
其次,对已用溶剂必须要做醇容量测定:以某一公开的混合溶剂测定操作指导书为例,将100ml蒸馏后的洗版溶剂倒入250ml的玻璃量筒,然后倒入100ml甲醇与水比例为8∶2的测试液,混合搅拌后稳定15分钟,读取烃类溶剂分界线的刻度值。然后将蒸馏后的混合溶剂覆盖在折光仪的棱镜表面,读取折光角度。供应商要求的测试标准数值是醇容量130ml,折光角度61.5°,只有符合此条件,蒸馏溶剂才不必添加任何溶剂,可以继续使用。而一旦数值有异,即使醇容量出现2ml、折光角度出现0.5°的差异,也必须在特定的添加量表上找到添加3种溶剂的具体数据,其中一种为单一溶剂,另两种为比例不同的预混溶剂。
透过因商业需要而有些故弄玄虚的烟雾,我们看到的是供应商对洗版溶剂溶解性波动的重视。波动来自两个方面:一是溶剂吸收了未固化树脂后浓度的降低,二是因各溶剂挥发比例不同而引起的溶解性的变化。
平心而论,这种设计是很巧妙的,既保证了洗版溶剂性能的稳定,也在商业上通过层层迷雾保护了自己的利益。但这种设计的前提是用户要严格按照这一套程序走,不然一定会影响洗版溶剂的质量。非常遗憾,国内柔印界大多数企业走的就是后一条路。被溶剂配方保护迷雾搞昏了头的用户,为了省麻烦,自作主张地不添加任何溶剂,将循环回收的溶剂周而复始地使用。实在要添加,不是供应商要求的缺什么补什么,而是补按基本配方早就配好的混合溶剂。在通过蒸馏加剧了溶剂综合平衡问题的混合溶剂基础上,即使再添加新的混合溶剂,洗版溶剂的溶解性早已偏离了设计的初衷。同当年业界使用四氯乙烯和正丁醇混合溶剂时相比,环保溶剂的实际溶解性当然会差许多,不过因为毛刷的作用,印版网点仍然可以刷得很干净,只是痕迹深一些,表面张力高一些。可以说,毛刷的作用把溶解性问题掩盖了。
如果不深究印版表面张力的变化原因,可能这一切都会被掩盖过去,然而因为要求印版表面张力稳定,环保溶剂洗版问题的缺憾便暴露出来了。问题显露了,离解决问题的目标也就不远了。
稳定印版表面张力的办法
稳定印版表面张力应该是有办法的。
(1)严格按照柔性版供应商提供的对环保溶剂蒸馏、测定、补偿等程序走,不要想当然地抄小路,走近路,反而会走弯路,走错路。问题是在保护商业利益前提下,如何用对溶剂。供应商提供的办法,确实有些云山雾罩,但先照着做,是唯一可行的办法。需要加强对制成后印版表面张力的监控,简单而实用的办法就是用电晕笔测试,并辅之以高倍放大镜对印版凹陷区的光洁度进行检验。
电晕笔测试其实是一个很实用的方法,早期的GB/T 10004标准有个附件,就公布过甲酰胺与乙二醇乙醚的具体比例。因为用两种溶剂混合而成的测试液,本身也会有溶剂混合比例与挥发比例不一致所造成的溶剂综合平衡问题,所以要考虑该测试溶剂本身的变化以及波动趋势问题,还要注意溶剂的保质期,包括市场购买的成品笔,也应有保质期的概念。
(2)四氯乙烯-正丁醇传统洗版溶剂在溶解性稳定方面是有独到之处的,但是四氯乙烯的毒性太大,毒性分级为中毒,对皮肤有重度刺激,对眼睛有轻度刺激,危险品标志Xn,N,T,F,危险类别码40-51/53-23/25-11-39/23/24/25-23/25,安全说明23-26/37-61-45-24-16-7。从“柔印是公认的环保印刷方式”这一标准来看,用四氯乙烯洗版确实是不应该的。但是除了溶剂成本这一因素以外,是否还有采用这一方法洗版,制版质量的稳定性确实高出一筹的原因呢?这就如同凹印行业内总觉得甲苯类油墨比无苯无酮类油墨的印刷适性更好一些。我们应该从该方法中得到的是混合溶剂必须要测定与定向补充的思路,摒弃的是溶剂的不环保。
(3)用水溶性溶液洗版。水性柔性版现在有不同类型,旭化成、东丽、东海提供的基本上属于日系产品。水溶性洗版溶液也不尽相同,有在水中添加特殊水溶性溶剂的,也有添加市售皂粉、皂液的。当然,在水中不添加任何物质而洗版,好像还没有听说。水溶性洗版液中含有的有机溶剂,沸点都很高,不容易挥发,而且因为是同蒸发潜热较大的水混合,溶剂的综合平衡问题就被掩盖了,矛盾并不突出。但是水溶性洗版液毕竟是要将未固化树脂溶解在其中的,因此随着固体的增加,其浓度也会下降,而溶解性下降会更依赖毛刷作用,从而提升印版表面张力,印版表面张力也会波动,这一点是必须要注意的。水洗版制成以后,据说同乙醇的接触是安全的,印版不溶胀,但在实践中发现有溶胀后,供应商则建议不用乙醇,改用异丙醇与甲醇1∶1的混合溶剂。该案例说明我们对水洗版的研究尚有深入之必要,何况水性添加剂的毒性指标并不令人乐观:急性毒性(经口)第5类,(经皮)第4类,皮肤刺激第2类,眼睛刺激损伤第2B类,对水环境急性毒性第2类,慢性毒性第3类。该类毒性指标的等级分为1~5类,数字越大,毒性越大。
(4)能够真正摆脱用洗版液(包括有机溶剂与水性溶剂)洗版对印版表面张力干扰的制版工艺是热敏制版技术。该制版工艺的特点是通过加温使未固化感光树脂从固体变为液体,然后用加压滚筒对其表面施压,类似于像凹印转印单元通过压印滚筒将印版网穴中的油墨吸出一样,包裹在加压滚筒上的无纺布会将印版上已经液化的树脂吸出,完成固化与未固化感光树脂的分离。热敏版的表面张力完全是体现固体本身的特点,避免了因洗版溶液对固体材料的溶解脱附等工序所造成的影响,避免了印版在制版过程中的表面张力波动。
杜邦将其热敏版命名为FAST,似乎说的是制版过程快,因为不用溶剂溶解,也没有溶剂脱附,时间上当然快得多。但我们更多关注的是其表面张力的稳定性,只有表面张力稳定,我们才可能建立同油墨表面张力配合的一个可靠的平台。
热敏版在环保方面是经得住挑剔的,洗版不用溶剂,只有固体废渣而没有液体挥发与排放,不管是对操作者或是对我们赖以生存的自然环境,都可以称得上是安全环保的。但热敏版供应商现在提供的操作数据,所制作印版的精细程度要差许多。其实,根据对热敏树脂的了解,即使是合成树脂,其维卡软化点和熔点可以提供更精确一些的加温参数,印版是可以制得更精细一些的。同时,压力大小也是个问题,加压对吸附树脂有效,但压力太大会使网点边缘坍塌,影响网点精度。此外,无纺布的表面特性并不简单地只是长纤短纤的问题,我们更关注的是其吸附液体树脂的能力。总的来说,热敏制版技术进一步细化与提高,在可以得到精细印版的同时,又能保证印版表面张力稳定,这才是我们所需要的。
当制版工序可以为柔印工艺提供表面张力稳定的印版后,接下来的问题就是油墨了。我们的目标是需要与印版表面张力有效配合的油墨,不管是溶剂型油墨、水性油墨,或是UV油墨。这一棒,应该而且可以交到油墨界的手上了。我们期待着。