PS版生产工艺及其质量影响因素分析

摘 要：本文从认识PS版的生产特点出发，引申出PS版生产的工艺步骤，及各阶段的操作方法，强调在生产过程中注意影响到PS版的质量因素，从而提高印刷用PS版的生产质量。

关键词：PS版；工艺流程；影响因素

PS版是预涂感光版（Pre-Sensitized Plate）的缩写，简称预涂版。其感光层具有良好的亲油性和铝版基具有良好的亲水性，除此之外，其尺寸稳定，不受温湿度的变化影响而变形，具有牢固的感光层，具有较好的耐磨性和耐印力。再者PS版晒出来的网点再现性能高，分辨率高，阶调层次丰富等特点，在印刷业应用较普遍。目前PS版在胶印印刷中使用频繁，消耗量增大，使得PS版制造业已经成为当前印刷器材制造业极其重要的支柱产业之一。

1 PS版的生产线分类

PS版的生产主要是对版基表面处理的操作，主要包含了电解粗化和阳极氧化。电解粗化是对铝板表面进行粗面处理，使得铝板表面形成细密、均匀、有一定粗糙度的砂目结构，从而增强对水的亲和力，防止版面起脏；阳极氧化主要使得铝板表面形成牢固附着的氧化膜，从而避免感光层和铝板基直接接触，使得感光层性能稳定，避免感光材料和铝基的化学反应，提高因版的耐印力和保存时间。一般PS版生产包含了两种方式，分别为：

（1）单张连续生产线：单张版材进行版基处理和感光层涂布连为一体的加工方式。

（2）卷筒式生产线：采用整卷铝板进料，连续进行表面粗化、阳极氧化和涂布感光胶的方式。

2 PS版的生产工艺流程

单张PS版的生产工艺流程大致包含以下工序：碱洗除油、酸洗中和、电解粗化、碱洗除灰、阳极氧化、PAT（后处理）、氧化后烘干、涂布、涂布后烘干、分检、包装、入库。如果使用卷筒版材，还需要放卷、分切加工处理。

3 PS版生产工艺及其影响因素分析

3.1 碱洗除油（或称碱除油）

处理目的：采用碱性溶液在一定温度条件下去除铝版基表面的油污和自然氧化层等，提高研磨效果，防止印刷时印版起赃。

处理方法：铝版基表面的动物油脂和Al2O3膜常采用NaOH皂化快速去除，矿物油脂可用乳化剂去除（Na3PO4·12H2O），使矿物油变成微小颗粒分散在脱脂液中。同时可防NaOH对铝版的强烈腐蚀，起到抑制剂和缓冲剂的作用。

影响因素：影响除油效果的主要因素为槽液温度与浸蚀时间。通常，温度越高，除油速度越快，若除油液的温度过高或速度过高都将造成铝版表面腐蚀过度，版基会变薄，若温度过低，低于室温时，除油速度过慢，会延长除油时间，会出现除油不净，版面发花，易造成电解不从分、亮点等工艺参数变动，最佳的除油时间为65℃。此外，除油液中加入少量的葡萄糖酸钠（C6H11O7Na）可防止结垢。

3.2 酸洗中和

处理目的：彻底中和铝版表面未被冲洗干净的碱性溶液，除去挂灰，显露光亮的铝金属表面。

处理方法：采用30% HNO3室温水溶液中浸泡30s～60s，使得硝酸中和残余的碱，而HNO3与铝几乎不反应。也可采用其他种类的酸进行中和，但必须保证中和完成后用水冲洗干净，以防影响电解。

影响因素：如果中和不干净，会导致碱性物质混入电解粗化液中，影响槽液PH值，从而缩短印版使用期限，造成产品质量下降。

3.3 电解粗化

处理目的：通过交流电的作用，使光滑的铝版表面粗糙化，形成“砂目”，扩大表面积，增强铝版表面的附着力、亲水性、保水力、耐磨性，提高PS版的耐印力与印刷质量。

处理方法：电解过程是利用盐酸液、硝酸液化学与电化学同时进行腐蚀的过程。一般情况下，采用石墨做电极，用稀盐酸、稀硫酸做电解介质，在交流电的作用下，使铝版表面不断发生电腐蚀而形成“砂目”。

PS版版基表面粗糙化的目的，不仅需要制造出具有一定粗糙度Ra值的砂目表面去支撑氧化膜层和感光胶层，还需要满足印刷对PS版版基表面砂目微观峰谷坑凹的四个方面的功能需求。它们分别是轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz、轮廓最大高度Ry、轮廓最大峰高Rtp。也就是说要求制作出的砂目峰谷坑凹要具备一定的微观立体空间结构。

影响因素：影响电解工序的主要因素是工作液的浓度、温度、流量以及H+ 浓度。电解粗化电解液中，需要的H+浓度范围在0.2%～1%，这时才能形成砂目。在此范围内，H+浓度越高所产生的砂目越深，反之则浅。当H+浓度>1%时，电解时产生的灰色物质就会沉积于铝板上，形成由Al、Al（OH）3和HCl3及它们的络合物和其他杂质组成的膜，使得版面发黑、灰度加重不易除尽，印刷上脏；当H+浓度<0.2%时，铝仅会均匀地溶解，使得版面白净、砂目形态变差，易出现平台。电解液的温度会对粗化质量产生很大的影响，一般电解槽中处理的温度要保持在17～19℃。当温度升高时，化学反应速度过快，产生的灰色物质沉积在铝板上，使得版基灰质加重，砂目形态变差，版基碱性化，Al（OH）3达到一定程度时，砂目不再生长；相反，砂目易出现平台，形态也变差。当工作液的流量调节不佳时就会影响反应速度，在版基上会出现电解道。当铝离子浓度过高时，灰质加重，过低时，版面发黑。

3.4 碱洗除灰

处理目的：在电解过程中，铝基表面会产生灰质，其主要成分为Al（OH）3，它附着在铝板表面，严重影响着电解的继续进行。

处理方法：采用碱性溶液去除铝版表面疏松灰质层的方法，用5%～10%的氢氧化铝溶液水洗，轻度腐蚀除去灰质，以便后工序能产生更好的氧化层。

影响因素：影响碱洗除灰的因素是工作液的浓度和温度。这两因素能直接影响除灰的干净程度与砂目的细微结构，当浓度和温度升高时，版面白净，但易损伤砂目或形成碱印，影响感光胶的附着力，耐印力下降；当浓度和温度降低时，灰质加重，在日后的显影上机中易造成不净或上脏。所以，除灰一定要适当，否则会腐蚀砂目的细微层次，影响耐印力。

3.5 阳极氧化

处理目的：由于铝比较活泼，经过粗化处理后，铝板基表面积增大，吸附力提高，但且硬度变差，因而需对其表面进行氧化处理。通过氧化，增强铝版表面的硬度、耐磨性、耐蚀性，进一步提高其表面吸咐性、亲水性等。

处理方法：氧化过程一般采用具有氧化性的H2SO4充当介质，在直流电的作用下，电离出游离态的氧，游离态氧作用于铝版表面，与Al反应形成致密的氧化层。

由于生成的Al2O3也能与H2SO4反应，因而在生成氧化膜的同时，部分氧化膜也会溶解在电解液中。氧化过程，同时进行着氧化膜的电化学生成过程和氧化膜的化学溶解过程，但氧化膜的生成速率大于溶解速率，因而氧化膜能够生成。

影响因素：影响氧化层生成的主要因素是：溶液温度、浓度、流量。硫酸浓度最佳值为15%，当H2SO4的浓度升高，导电率也升高，生成速度就快，氧化膜较疏松。当铝离子浓度升高时，氧化膜的抗蚀性、耐磨性就会降低。液体温度一般要控制在15～25℃，最佳温度为18℃，当液体温度超过40℃时，氧化膜在生成的同时溶解性也大，氧化膜疏松，较软，且不均匀，耐磨性降低，各项指标均下降；温度低于12℃时，氧化膜生成较致密，硬度大，但容易变脆破裂。而工作液流量大小的调节，直接影响到工作箱内氧化液的交换量，交换量不足，易引起过度氧化，版面形成白斑。

3.6（PAT）氧化后处理

处理目的：氧化后处理也称为封孔处理。氧化过后氧化膜上含有太多的微孔，孔隙率达到35%，致使感光药膜往下渗透，造成版材显影时不易显干净。因而氧化完成后，再进行一次封孔处理，能有效减少微孔数，提高其抗蚀性和防污染性，使版材更好显影，印刷不易带脏。

处理方法：在高温的作用下，使氧化膜膨胀，微孔胀大，在专用药液的作用下，洗净微孔中的残留物质，并对微孔深处曝露的Al进行腐蚀，使微孔变浅。

后处理的工作原理比较复杂，在这只能对此进行简单的解释。一般阳图型版材在显影过程中，在Na2SiO3的作用下，也能起到封孔作用，因而阳图型PS版也可不封孔。

影响因素：工作液温度及浓度。当温度较低，起不到封孔的作用，而浓度高低的变化，直接影响感光胶的附着力，导致耐印力发生变化。

3.7 涂布

处理目的：将配好的感光液均匀地涂在经过电解粗化及阳极氧化处理的铝版上，形成需要曝光处理的感光层。

处理方法：PS版的涂布是在涂布机上进行，常用是辊涂式的涂布机。

影响因素：a.涂布室的卫生条件：机器或空气中的尘埃容易玷污版基表面和感光液，引起涂层的脏点或白点，为防止外界未经过滤的空气污染涂布室，涂布室的空气压力必须大于外界空气压力。b.涂布温湿度：必须严格控制涂布的温湿度，涂布温度直接影响感光胶粘度发生变化，进而导致感光层厚度波动。而湿度过低时，感光胶溶剂挥发过快，涂布时感光胶的流平性不好。一般情况下，涂布温度控制在20～23℃，相对湿度控制在30～60%范围内。c.感光液的粘度：粘度过大时，涂层太厚且均匀性差，太小时，涂层太薄，这些都会影响到晒版和印刷质量。

3.8 涂布后烘干

处理目的：将感光涂层中含有的溶剂蒸发出来，并抽走。

处理方法：先用约40℃的热风干燥，而后在80～85℃的温度下烘烤。

影响因素：必须严格控制烘干的工艺条件，这是保证产品质量稳定的一个重要条件。当烘干温度过低时，感光胶不能完全干燥，明显表现出曝光时间缩短，显影速度过快等现象，通过做耐磨试验效果不理想，感光层吸附不牢固，耐印力低等。当烘干温度过高时，在晒版显影时可能出现“抓版”等现象，引起上脏。

4 结束语

PS版在胶印中的应用甚是广泛与重要，按照生产工艺流程，把控PS版的生产方法，注重过程中影响PS版生产的质量因素，从而提高印版的耐印力、耐磨性，提高网点的阶调再现性，提高整个印刷的生产质量。

参考文献

[1]王祝堂，铝基PS版生产及其再生工艺，轻合金加工技术，05，1995

[2]李煜，PS版质量问题分类与分析，印刷杂志，12，1998

[3]冯瑞乾，PS版制版、印刷与再生，印刷工业出版社，1992

[4]冯云祥，铝板基质量对印刷用PS版质量影响，铝加工，1999

作者简介

仵红，毕业于西安理工大学印刷工程专业，现任教于四川南充职业技术学院印刷与包装技术系，职称助教，研究方向印刷技术方向。