液体柔版和瓦楞纸箱印刷

    一、前言

     最近20年来，柔印（Flexographic）在包装印刷上的发展是有目共睹的，尤其是在瓦楞纸箱的印刷，除了柔印之外不做第二人想。其印刷的便捷和精美，对产品的促销有极大的帮助。柔印之所以能有目前的成效，固然和印前（Preprint）、油墨、柔印机和印材的改进是戚戚相关，但近20年来感光柔性版材的进步和发展，也是不容忽视的。

     目前国内瓦楞纸箱的印刷已渐渐从传统的手雕橡皮版转向于感光柔性版，但绝大多数都是采用固体的感光柔性版，只有少数几家使用液体感光树脂版。但在欧、美、日本和澳洲，液体感光树脂版在瓦楞纸箱印刷上占50%以上的市场，而且还有继续增长的趋势。

     今天在这想借用一点篇幅，把液体感光树脂版的特点及最近的发展做一个报告，以供同道作为参考。

二、液体感光树脂版发展经过和性能

     液体感光树脂版和固体感光版都是在1970年前后开始发展的。当时高速的紫外线感光剂（U.V Light Sensitizer and initiator）和光聚合单体（monomer）刚刚上市，美国的Dupont、GRACE、Uniroyal和Hercules，日本的Asahi(朝日)和德国的BASF等先进的化学公司就立即采用这种新产品来发展印刷版材。（目前美国的GRACE、Uniroyal和Hercules三家的印艺部门已经合并成为麦德美印艺公司，MacDermid Graphic Arts）

     到1975年依据化学的性能和市场的需求，发展出二类不同的版材，就是所谓的液体树脂版和固体版，这两类版材成像的原理都是一样的：1． 紫外光被感光剂吸收立即产生活化的自由基（Free Redical）2． 自由基和单体起反应，然后产生链锁反应(Chain Recation)3．链锁反应把单体和高分子的橡胶或树脂连结成永久固化的字体或形象，可做印刷版材

     固体版和液体版的不同是在于他们的物理性质和制版的过程：

     1． 固体版是用常湿为固态，但尚未固化的段聚生橡胶（Thermal Plastic Block Copolymer）为主，而液体版则以高粘度感光树脂（High Viscosity Photo Sensitive Resin）为主。

     2． 固体版材生产厂家，是依赖顾客规格作好各种大小及厚度的版材，送到制版厂家。制版商只要将版材放在晒版机上，用底片曝光成像。液体版材供货商是将桶装的感光树脂送到各制版厂家，制版商要用特定机器将液体树脂作成所需尺寸及厚度的版材，然后在晒版机的底片上曝光成像

     3． 固体版材主要成份为橡胶，多数需要用有机溶剂冲洗显像。（最近麦德美和Dupont都有水洗固体版问世，目前因为硬度过高，还不适用于瓦楞纸箱印刷）。液体版未固化的部份是高粘度的水溶性树脂，在高温时很容易将树脂用物理方法（挤压和气吹）清除，然后用水冲洗干净显像。

     4． 固体版是以橡胶为主体，所以对酒精油墨、水性油墨都有很好的抗墨能力。液体版是以极化性的聚亚胺脂为主体，所以不适用于酒精油墨，只适用于水性油墨。（如果印刷厂家仍用油性油墨或"水可洗油墨"，液体版则较固体版为主）

三、 液体版在瓦楞纸箱印刷上的优势

     从制版过程和抗油墨性能上看来，固体版材似乎稍占优势，但为何在国外液体感光树脂版会被瓦楞纸箱厂家大量采用呢？其主要原因如下1． 实底印刷油墨传递优良，近十年水性油墨在柔版印刷上有很大的突破，除了色彩鲜明、光泽均匀之外，物理性质如耐磨性、浸水性和对瓦楞纸的粘着性，都有显著的改进。虽然油墨有了进步，但瓦楞纸版表纸的粗细，和瓦楞的高低不均，在印刷时实底的涵盖上还是有相当的难度。液体版材在这方面有意想不到的优点，主要是和版材性质有关。

     液体版材的树脂都是高极化（Polarity）的感旋光性聚亚胺脂（Acrylatc Polyurethane）。版材的表面张力比固体版材要高4-5dynes/cm(液体版材：36-38 dynes/cm；固体版材：32-33 dynes/cm)，所以使用相同带墨量的网纹辊（an lox）,液体版材带墨量要比固体版材高10-20%，同时液体版材的应力（modulus）较低，在印刷时应变能力（compliance）较大，面对较粗的表纸或瓦楞纸也有较好的表面接触，所以实底的涵盖效果较佳。

     做版比较经济：液体版和固体版的原材料成本相差无几，但液体版在制版的过程中省钱省时。我们在前面说过，固体版主要的成份是非流动性（物理固化）的橡胶，当透过底片晒版，曝光部份产生化学链锁反应成为永久固化的橡胶。非曝光部份要用有机溶剂溶解，固化的字体才凸显在版材上用以印刷。一般说来，洗版溶剂最多只能溶解4-6%橡胶就要更换，不然溶剂显影能力就要减弱了。所以1加仑四氯乙烯/丁醇溶剂最多只能溶解200g的橡胶。以此类推，平均一张1平方公尺的6.50毫米（mm）厚度的固体版，字体高度是3.2mm，则需要消耗7-8加仑的溶剂。虽然溶剂可以回收，但在洗版机里的挥发、在溶剂回收时的残留或在洗版时被版材带走（版材吸收），是有不少损耗。如果我们能有60%的溶剂回收率，每平方米还是要消耗3加仑以上的四氯乙烯/丁醇溶剂。同时版材在洗版时吸收大量溶剂，一般需要在摄氏65度的烘干机中干燥2-3小时，版材才能还原到原来的厚度。越厚的版材干燥的时间需要越长。

        可是液体版材不然，当感光树脂经过底片曝光，字体经光华学键结反应固化后，非曝光部份仍是流动的树脂。用物理方法（挤压、或是高压空气吹走）可以将80%以上非固化流动树脂回收再用，在版上残余的少量树脂可用水溶剂洗涤干净，所以液体版材在制版材料上和过程上要比固体版经济许多。又在洗版的过程中，版材只吸收非常少量的水溶剂，厚度可以说没有增加，所以一般只需要10-20分钟干燥即可，这样整个制版过程从曝光、冲洗、烘干到后曝光的时间又减少50%以上。

     日本的柔版界更利用液体版材的特性发展出一种"岛屿制版法"来作瓦楞纸箱用的厚版。一般柔版背曝光是全面背曝光，固化形成一定厚度的底基层。但岛屿制版法是用局部背曝光，就是只在有字体和图形的区域做背曝光。这部份的底基层和字体图形，在底层聚脂膜上形成一块块像隔离的岛屿分布在版材上，没有固化的树脂就全部回收了。这样做版的好处不只是增加感光树脂回收的比例，同时整张版材就更轻、更服贴，在装版上更容易，而不容易翘版。

     固体版材在瓦楞纸箱印刷上，不宜用"岛屿制版法"制版。因为要把固体版洗到底层聚脂膜，要加长洗版时间，消耗更多溶剂，版材膨胀更大。更何况洗去的版材又不能回收，何必浪费溶剂呢？所以这方法只适用在液体版材。

     基于上述的好处，液体版材在欧、美、日本及澳洲的瓦楞纸箱印刷上大行其道。尤其在注重节约及环保的国家，像日本、版材回收并用水溶剂洗版的液体版就垄断了瓦楞纸箱印刷的市场。

四、近年液体版材的发展

     早期的液体版材刚刚推出时候有几样明显的缺点，但最近都一步步的改善了。

     1． 版材表面过黏

     因为液体版材的原材料是黏着力很强的聚亚胺脂，固化后表面仍有黏着性是必然的现象。为了解决这个问题，早期麦德美和Asahi都用低溶解度的脂酸溶解在树脂中，利用固化后溶解度改变的原理，造成脂酸分离，而在版材表面形成一层薄薄的脂酸霜米降低黏性。可是这方法只是治标，当印刷时，油墨会渐渐的将这层脂酸霜带走，那时版材表面又变黏了。

     近年来U.V.C（短紫外）灯管渐渐普及了，同时各种新的感光剂和聚合单体相继应市。如果有合适的配方，使用短紫外后曝光可以达到非常好的去黏效果。麦德美公司最近推出的TF2感光树脂版，经过短紫外的去黏后曝光，版材表面比一般固体版还要光滑，非常适用在瓦楞纸箱的印刷。

     2． 网线扩大

     早期瓦楞纸箱印刷所用版材多是手刻橡皮版或压膜橡皮版，很难印出精细字体及准确的网点。当感光树脂版或感光固体版问世，瓦楞纸箱印刷的要求越来越高。国外的瓦楞纸箱厂商渐渐发现液体版的字体看起来非常精细，反白也深，但印刷出来效果不如固体版材。因为网点及线条的扩大比率，较固体版为高。经过我们详细的研究，发现这现象和版材的物理性质有关。当版材经过紫外光照射固化时，液体版材的细线和网点固化程度比固体版材要低。经过洗版和后曝光等处理，液体版材的细线和网点的肖氏硬度（Shore A hardness）比宽大的实体部份要低3-5度，故在较高压力的瓦楞纸箱印刷时，细线和网点的扩大率就比较高。基于这个了解，麦德美最早提出复合液体版材制版法。在涂放普通感光树脂做版之前，先涂放一层（0.16-0.20mm）硬度较底层为高的感光树脂在细线和网点的底片范围上，然后再涂放普通液体版材，这样做出来的复合版细线和网点的表面层的硬度比其余部份要高，印刷起来就减少了他的网点扩大。

     这样液体的复合材料既可以享有较高的油墨传递，又不会有过高的网点扩大，对瓦楞纸箱的套色印刷最为合适。

     3．版材不够强韧

     早期液体版材的发展比较注重版材感光成像的能力、抗油墨的能力及印刷效果。等到市场扩大以后，发现液体版材的耐印力、版材储存寿命（shelf life）等不及固体版材。这五年来，经过不断的改进，液体版材的耐磨力（Abrasion Resistance）、伸张度（Elongation）、切力（Toughness）以及储藏寿命已大大的改善，与固体版材相差无几了，不过无论是固体版材或液体版，在储存时不能有强光直接照射。因为版材中还有不少活化剂，这些强光会使活化剂不断的起反应，而将版材固化分子的网状结构给摧毁，使版材变得脆弱。

     因为液体版材的特有性质和市场的增长，目前除了美国的麦德美和日本Asahi之外，欧洲还有两家公司生产液体版材。制版机也因市场的需要，有各种不同尺寸的行号（从16"x24"到52"x80"）给厂家选择。 

信息来源：全球瓦楞工业