PS版因其操作简便，印刷性能优良，受环境温、湿度影响小、耐印力高、保存时间长等优点，而成为目前平版印刷使用的主要版材。和阴图型PS版相比，阳图型印版因其晒版时网点扩大值小而倍受厂家欢迎。目前，在我国及东南亚一带，胶印主要使用的版材，就是阳图型的PS版。


　　本文将对这种印版在制造和使用过程中，对其耐印力产生影响的主要因素加以讨论。


　　在进入正式讨论之前，首先介绍一下耐印力的概念。


　　所谓耐印力，指的是印版版面抵压力和摩擦力的能力。概念中提到的“印版版面”应包含三重含义：


　　1．印版版基部分：


　　耐磨的版基，是版面亲油性、亲水性讨论的基础，没有适用的版基，印版没耐印力可言。


　　2．印版图文部分（即亲油层）：


　　耐印的图文部分是指在工作中始终能稳定地吸收油墨，不会出现花版、掉版现象。


　　3．印版空白部分（即亲水层）：


　　耐印的空白部分是指在工作中，始终能稳定地吸附润版液，不会出现上脏、糊版现象。


　　所以，印刷的耐印力，不仅取决于版基的机械强度，而且还取决于图文部分的基础与空白部分的基础对版基的吸附牢度。


　　印版耐印力的大小，在印版制造之初就已确定下来，而在使用过程中又会对其耐印力产生极大影响，下面将分两大部分，详细讨论影响印版耐印力的因素。


　　


　　第一部分：制造过程对耐印力的影响


　　印版的制造工艺流程如下：


　　选材电解粗化阳极氧化亲水处理涂布感光胶烘干


　　下面就各个过程对耐印力的影响作深入讨论。


　　一、选材的影响


　　1．版基成份的选择


　　版基的成分，决定了版基的硬度。在平版制版和印刷过程中，金属版基的硬度，是决定印版耐印力的物质基础。


　　目前PS版使用的版基是金属铝板。其含铝量为99％。另外有1％的铁和铜、猛、镁、硅等金属。一般来说合金的性质要比纯金属好得多，从硬度、抗拉伸强度、金属结晶结构，耐腐蚀性等方面来说合金均优于纯金属。所以在选择版材时，要留意金属板的纯度。但杂质的含量不能过高，否则版基不量变脆，还会降低其原有的耐蚀性。选择杂质含量不超过1％的铝板作为版基，有助于提高印版的耐磨性。


　　2．版基平整度的选择


　　版基的平整度，将直接对版面以后形成的砂目结构产生影响，而砂目结构质量的优劣，是影响印版耐印力的重要因素。对平整度高的版基进行处理，可以在短时间内获得良好的砂目。否则，砂目结构不但粗，还会出现大小不一样、深浅不一致、分布不均匀等弊病，从而大大地削弱了印版的耐印能力。一般地说，就选择平整度在5％之内的版材作为版基。


　　二、电解粗化的影响


　　1．砂目作用介绍


　　粗化处理的目的，是在印版的表面形成一层砂目。对平版印刷质量故障进行分析表明，90～95％的原因直接或间接地由砂目造成。砂目有下列作用：


　　①扩大了印版的比表面积，使版基对液体有了润湿的条件和吸附的基础。也就是具备了吸附感光层（亲油层）、润版液（亲水）的基础。


　　②产生了毛细管的凝结作用，易于接受和贮存作用于表面的液体。即有了砂目，版基对感光层的吸附能力增强，感光层在使用中抗机械摩擦力的能力增强，耐印力提高；同时，有了砂目，印版的贮水能力增强，保持了版面的清洁，更有效地防止上脏故障出现。


　　③增加了无数的吸附中心，从而使铝板完全实现了既亲油，又亲水的目的,使图文和空白部分的基础吸附得更牢固、更稳定，也就是使印版工作时，能由始至终保持印版的质量和耐磨能力。


　　2．对砂目状态的要求


　　砂目的作用，仅对理想的砂目而言，如果砂目状态达不到要求，则砂目不仅不具备以上作用，反而会影响印版的性能和寿命。


　　理想状态的砂目应：


　　①峰面处在同一平面上，且形状较平滑；而谷底应处在同一个平面上且凹谷较深；


　　②相邻砂目间的距离应保持3um；


　　③版面砂目要求大小一样、深浅一致、分布均匀。


　　符合第一个特点，版面才能有足够的水分以防止印刷时上脏。若不符合第二个特点，印版砂目过细，贮水量偏低印版容易上脏；若相邻两粒砂目间的距离大于3um，印版砂目过粗，虽贮水量高，但印版上的水分会被高速旋转的橡皮滚筒带走，使版面贮水量下降，引起上脏。只有符合以上三个条件，才能保证版面含水均匀稳定、网点再现性好、耐印力高。


　　从以上讨论可以看出，电解粗化形成的砂目，将严重影响印版的耐印力，只有理想的砂目，才能对印版而印力有帮助。PS版的砂目状况，一般为500～700目/mm²,大小一般为0.6um左右，深度在1．5～7um。


　　3．影响砂目质量的因素


　　①电解液对砂目质量的影响


　　电解粗化使用的电解液有以下几种：盐酸溶液、硝酸溶液、硝酸为主盐酸为辅的混合溶液。


　　选用盐酸溶液为电解液得到的砂目，会出现“边缘效应”，即版面中间部位砂目细密而边缘处砂目粗疏。


　　选用硝酸溶液作为电解液形成的砂目，深度较浅、故耐印力低。


　　选用硝酸为主、盐酸为辅的电解液得到的砂目，可以得到耐印力高的印版，是目前使用的主要电解液。


　　②电解条件对砂目质量的影响


　　A．电流的影响


　　选用直流电对印版进行粗化处理，得到的砂目分布不均匀，且对铝板的腐蚀严重，使耐磨性下降。


　　选用交流电电解砂目，可得到分布均匀的砂目，且对铝板的腐蚀小。


　　B．电压和电量的影响


　　在电解液中，通入非对称波形交流电，且V_阳＞V_阳Q_阳＞Q_阳调节阴、阳极电量比，即Q_阴／Q_阳可以改变砂目的粗细。一般来说，Q_阴／Q_阳宜控制在0．4～0．8。V_阴一般为10～15V。而交流电有频率在50～60Hz。频率越高，砂目越细。按上述条件电解铝板，可以在很短的时间内得到粗细适中、多层结构的砂目。这样的砂目既有良好的保水性，使印版不易上脏，又能增强印刷版耐印力。


　　三、阳极氧化的影响


　　电解粗化，使版基表面出现砂目，其主要目的是改善了版基的吸附性能，使亲水性、亲油性得以改善，从而提高印版耐印率；而版基的硬度、化学稳定性、耐蚀性并未改变，只有通过阳极氧化，在砂目表面形成牢固附着的氧化膜层（Al₂O₃层），才能使版基的硬度、致密性提高，印版的耐印力才能有很大提高。


　　1．氧化膜的作用


　　版基上的氧化膜，有很高的硬度和耐磨性，其硬度甚至可与优质钢相比。有氧化层的印版，经40万次印刷，也未发现砂目的明显损坏，而未经阳极氧化处理的印版，只要经过1～2万次印刷，砂目的顶端便被磨损，不能再印了。


　　生成氧化膜的印版耐蚀性很强、在普通润湿液中浸泡15天，也不会出现腐蚀的痕迹，在通风干燥的室内可放置6个月。


　　而PS版的耐磨性和耐蚀性随氧化膜厚度的增加而提高。但应提醒注意的是，氧化膜的脆性会随厚度的增加而上升。由于印刷时印版是处在弯曲变形的状态下工作，所以过厚的氧化膜会使印版表面出现损坏，使印版耐印力下降。一般情况下，氧化膜的厚度应控制在3～4μm。


　　2．影响氧化膜性能的因素


　　①氧化液温度的影响


　　氧化液为硫酸溶液，其反应为：


　　水的电离反应：

　　H₂OH^＋＋OH^－


　　阳极：

2OH^-→H₂+[O]+2e


　　2Al+3[O]→Al₂O₃


　　Al+3H⁺→Al³⁺+3/2H₂


　　阴极：

2H⁺+2e→H₂


　　生成的三氧化二铝薄膜与硫酸发生反应而被溶解，反应式为：

　　Al₂O₃+3H₂SO₄→Al₂(SO₄)₃+3H₂O


　　上述反应表明，铝板的阳极氧化过程，同时包含着氧化膜的生长和溶解过程，只有当氧化膜的生长速度大于深解速度，膜层的厚度才可以顺利地增长。


　　生成氧化膜的反应为放热反应，根据化学平衡原理，升高氧化液的温度，将会阻止氧化膜的生成而加速氧化膜的溶解。铝板氧化膜的厚度将随氧化液温度的升高而减少，氧化膜的耐磨性和硬度也随之降低，一般宜将温度控制在7～19℃较为合适。


　　①硫酸浓度的影响


　　从上面列出的化学反应式可以看到，硫酸浓度增加，氧化膜的溶解速度将会加快，使用低浓度的硫酸氧化液，有利于氧化膜的生长，在衡氧化液，有利于氧化膜坚硬耐磨。一般认为16～17％的浓度比较合适，在这个范围内形成的氧化膜有足够的硬度和耐磨性，保证了印版耐印力。


　　②电流密度和电压的影响


　　氧化膜的生长速度与电流密度的关系如图91）所示。可见，电流密度增大，氧化膜的生长速度加快、膜层加厚，耐磨性、耐蚀性等也随之提高。通常使用的密度为0．5～1A/dm²。




图1 氧化膜生长速度与电流密度的关系


　　电压对氧化膜性能的影响很大，电压过低，氧化过程不能顺利进行；电压较高时，形成的氧化膜孔径较大。电压过高，甚至可能击穿铝板。一般将槽电压定在10V左右。


　　四、亲水处理的影响


　　1．封孔作用


　　亲水处理又称封孔，封孔液为硅酸盐溶液。


　　封孔的作用有三方面：一是封闭一些极微小的孔，减少吸附能力，而对于较大的孔也可以使孔壁增厚，从而使氧化膜的耐磨性、耐腐蚀性提高；二是提高版面氧化膜的亲水性惰性状态从而延长PS版的保存时间，并能增强印版的耐印力，但封孔若操作不当，后果会适得其反。


　　2．封孔操作的影响


　　①配制封孔液一定要用蒸馏水，不能用含钙离子的水，因钙离子与硅酸根会发生如下反应：

Ca²⁺SiO₃^2-→CaSiO₃↓




　　沉淀的CaSiO³易被氧化膜的微孔吸收，从而版面的亲水性能被破坏。


　　②封孔时间不宜短，封孔时间过短，胶体在版面上沉积量少，微孔封闭得少，使版面吸附能力太大，致使残存在微孔中的感光物质晒版时难以除去，从而破坏了空白部分的亲水性，一般的封孔时间宜为1～3min。


　　③封孔质量合格的铝板，应及时涂布感光层，否则版面的氧化膜老化，会影响PS版的制版质量。


　　五、涂布感光液的影响。


　　阳图型PS版使用的感光液主要包括感光剂、成膜剂、溶剂和染料，另外还有一些助剂如增塑剂、稳定剂等。在这个组成中，对耐印力产生影响的主要是感光剂、成膜剂、深睡增塑剂。


　　1．感光剂的影响


　　在感光液的组成中，感光剂的含量应在3～6%之间，若含量低于3％，感光层的耐磨性、耐碱性将大幅度地下降，而超过6％时，感光层的耐碱性过强，以至经正常曝光、显影后感光剂仍残留在砂目内，使空白部分感脂性强而导致上脏。


　　其次感光剂与成膜剂的配比量要适当，推荐比例是：感光剂：成膜剂=1:16～1:2.0，在这个比例范围内才能保证形成的感光层有足够的耐磨性、耐碱性，又能够顺利地显影。


　　2．成膜剂的影响


　　在感光液中，成膜剂的含量约为6～8%。含量过高会影响感光层的稳定性；含量过低，印版的耐印力和感光度均有下降。


　　3．溶剂的影响


　　溶剂的用量直接影响感光层的厚度。感光涂层过薄，印版图文部分的亲油性和耐印力都会降低，根据化工部最新颁布的阳图型PS版行业标准HG／T269495规定，感光层单位面积质量应控制在1.60～2.50%g/m²，与这厚度相配合，溶剂的用量一般宜控制在80～90%之间。


　　4．增塑剂的影响


　　增塑剂的加入有利于降低感光层的脆性，提高感光层在印刷中的耐磨性。


　　以上就阳图型PS版在制作过程中对耐印力的影响因素作了讨论，通过这些制作步骤，就可得到阳图型印版（结构如图2）。




图2 阳图型预涂感光版结构示意图


　　


　　第二部分 印版使用过程对耐印力产生的影响


　　使用过程对印版耐印力产生影响的因素很多。在这里，就一些主要因素从两方面作深入讨论。


　　一、晒版的影响


　　阳图型PS版的晒版工艺流程是：


　　曝光→显影→修整→烤版处理→养护处理


　　1．曝光的影响


　　要了解曝光对耐印力的影响，首先要了解曝光过程发生的化学反应和印版感光层的变化（如图3）。阳图型PS感光层为邻重氮萘醌类感光性物质，它不溶于碱液，但曝光后变成可溶于碱的印羧酸化合物。






　　曝光量的多少，将直接影响到邻重氮萘醌（亲油层）的分解和印羧酸化合物（亲水物质）的生成情况，亦即影响到印版亲油性和亲水性变化情况。


　　若曝光过度，会导致印版图像部分的网点缩小，出现图文部分亲油性减弱，耐磨性下降。


　　若曝光不足，则会出现图像部分线条比原版粗重，网点面积扩大，亲水性减弱引起上脏。


　　引起曝光量不准确的原因有两方面：


　　①原版图文部分密度太低或太高。


　　曝光时间不准确。通常原版的密度：图文区域内透射密度不能小于2．8，空白区域内透射密度低于0．05。


　　寻找合适的曝光时间，可用布鲁纳尔测试条或富士灰度梯尺对每一批PS版进行测试。从晒版梯尺来看，透白，晒印刷版控制在3．5～4.5级透白，晒印刷版控制在4.5～5.5级透白。如实际晒版操作时，光源和印版间距离发生变化，曝光时间要按“曝光时间与光源到版面间距离的平方成正比”的规律做相应的调整。


　　2．显影的影响


　　在使用过程中，显影操作不当是印版耐印力降低的一个重要原因。经阳极氧化处理过的印版本身耐碱性较差，实验结果如下表：

温度	浸泡碱液浓度	印版被腐蚀腐蚀情况
常温	1%	12h出现白点
	7%	2min产生
60～70℃	2.5%	10s出现明显腐蚀
		30s氧化膜脱落

　　而PS版用的显影剂就是碱溶液（如：NaOH、KOH），显影的原理就是将见光后生成的印羧酸化合物溶解掉，保留未见光的感光层形成图文部分，显影过程主要发生了如下反应：






　　在这一反应中，显影剂的含量越高，（即OH^-含量越高）越容易引起显影过度，使未见光的感光层发生溶解，使印版上的网点百分比缩小、版面的感脂性和印版耐印力下降，故显影液的PH值宜控制在7．5～9之间，从表中可以看到显影的温度是影响耐印力的又一重要因素，通常显影温度越高，显影的速度增加一倍，温度若超过30℃，未见光的图文部分的感光层将被溶解，图文部分的基础受到损坏，故应将溶液温度控制在25±5℃之间。


　　显影时间的长短，也将影响印版耐印力，通常显影时间长，会引起版面细小网点的丢失；而时间短，则会使非图像部分的感光层不能彻底溶解，引起版面起脏。显影时间宜控制在30s至2min之间


　　3．修整的影响


　　修整的主要目的一是除去版面多余的规矩线、胶粘纸、尘埃等，这过程称除脏。二是对因晒版操作造成的图像少划缺道进行修补，这过程称修补。


　　①除脏的影响


　　除脏液对版面上的污迹、脏迹具有较强的溶解性。印版表面的污迹、脏迹，实质上是由于晒版操作不当，引至空白部分感光层未能被彻底清洁干净的结果。也就是除脏液对感光胶有较强的溶解性能。


　　除脏时，操作要细心，以防止将除脏液滴在图文上，溶解图文的感光层，使耐印力下降。


　　②修补的影响


　　修补是保证印版质量的一种补救措施。要使补加的图文与原有的图文达到同样的耐印力，是很难实现的，所以根本的办法是提高晒版质量，以提高印版耐印力。


　　4．烤版的影响


　　烤版处理的目的在于增强感光膜图文部分的耐磨性及亲墨性，以提高印版的耐印率。实验表明，经烤版处理后的印版，耐印能力可提高4～5倍。但如果烤版处理操作不当，效果只会适得其反。


　　首先，烤版的温度时间要适宜，一般选择在230～250C的范围内，烘烤5～8min。温度过高、时间过长会使版基机械性能下降，耐磨性下降。


　　其次，经烤版后从机中取出的印版必须自然冷却，切不可用冷水喷淋方法进行强制冷却，因印版在强制冷却过程中会因温度的急剧变化而产生较大的变形。


　　再者，烤版前必须对印版进行彻底除脏，因为经烤版处理后，感光层将会牢牢地吸附在版面上，如除脏不彻底，脏污将会引起空白部分上脏而无法用除脏液去除干净。


　　5．养护处理的影响


　　养护处理包括涂显影响墨和上胶。


　　显影墨涂布在印版版面上，既提高了图文部分的亲油性，也提高了空白部分的稳定性；同时，对图文部分（未见光）的感光层有保护作用，以免在工作中继续曝光而降低图文部分的耐磨性。所以如晒版后不立刻上机使用的印版，都应涂显影墨。


　　上胶处理中使用的阿拉伯树胶，既是印版防氧化的隔离剂同时又是润版溶液亲水的附加剂。


　　印版在停止工作的静态中，版面如与空气接触，则易被氧化，从而破坏印版原有结构，用树脂涂布在版面接触，防止了氧化的发生，而树胶又对印版空白区的亲水坑油性有巩固和稳定作用，使用树胶，可减少润版原液的加放量，提高印版的耐印力。所以，只要印版处于静态，应立刻上胶，否则会使印版耐印力大大下降。


　　二、印刷操作对印版耐印力的影响


　　在印刷过程中，造成印版而印力下降的因素很多，下面就主要的几方面作分析讨论。


　　1．装版的影响


　　准确的上版，能避免拉版时印版移动次数过多，拉力过大引起咬口边和拖捎边受损断裂，所以，装版时一定要画好上版定位线，以便减少校版时对印版过多的拉动，同时，也能预防装版的扭曲，减少因磨损而受破坏的机会。


　　其次，拉版绷紧时，保持各个拉版螺丝的拉力均匀，不宜用力达大过猛，以避免印版断裂或脱落。


　　2．印刷工艺操作的影响


　　①摩擦力的影响：摩擦力是印版使用过程中磨损、缩短印版寿命的主要因素。


　　印刷过程中产生的摩擦程度与滚筒滚压时的压力成正比，与滚筒间的速差成正比。


　　印刷过程中，印版始终承受着来自着水辊，着墨辊、橡皮滚筒三方面的压力。


　　着水辊压力过大，会导致水辊自身外套失去弹性、使空白部分的基础遭到破坏，造成糊版。严重时，还会造成润湿辊跳动而撞击版面，使图文发光，出现杠影，甚至会造成图文基础脱落（掉版）。一般，对开胶印机着水辊的接触压力，应控制在5～7mm。


　　着墨辊、橡皮滚筒对印版压力过大，会出现图文印迹铺展、变形，加大了对印版的摩擦。一般，着墨辊的接触压力，应控制在6mm；而橡皮布的奔放，应根据纸张的厚度，在满足墨色饱满的前提条件下，利用像皮布的高弹性质，选用最小的印刷压力。


　　另外，滚筒表面存在着速差，使印版图文基础受到摩擦剪切刀的影响而损坏，图文渐渐地脱落掉版，空白的砂眼磨平，而降低了耐印力。通常通过对包衬厚度的选择，来减少滑动摩擦的产生，让压印变形量在印版滚筒和橡皮滚筒上按1／3：2／3的比例分配。这种分配不仅是通过数学推导、作图分析证明是合理可行的，而且是经过二十多年生产实践长期验证，行之有效的。


　　②供墨操作的影响


　　对印版供墨不足或供墨不正常，也会导致印版耐印力下降。


　　对印版供墨不足，版面图文部分剩余墨层不够，图文的印迹就会失去剩余墨层的保护，而直接接触到润版液,导致图文部分亲油性下降。


　　不正常的供墨会导致印版表面的水墨平衡遭到破坏，使印版发生早期损坏。


　　所以，维持连续的正常供墨，使版面始终能保持一定的剩余墨层，是保护印版的有效方法。


　　③中途停机的影响


　　印刷过程中，如因某种原因要停印一段时间，应立即给印版涂阿拉伯树胶，以保护印版。


　　因中途停机，印版的供水也随之停止。随着版面上水分的蒸发，原来被水膜覆盖的氧化膜暴露在空气中，由于氧化膜表面分子具有很高的能量，处于不稳定的状态，要吸附空气中的杂质、油污、气体分子等以降低自身的能量，氧化膜表面被脏污而由亲水性变成亲油性；涂布阿拉伯树胶，因其固着在氧化膜表面形成低能量的分子膜，将氧化膜层与空气隔开，大大降低印版空白部分对杂质的吸附作用。


　　3．印刷材料的影响


　　①润版液PH值的影响


　　润版液与油墨在印刷过程中，共存于印版表面又互不相溶，相互接触时，其间存在着界面张力，其界面张力的大小近似地等于润版液的表面张力与油墨表面张力之差，而润版液与油墨之间界面张力的大小润湿液的PH值有一定的数量关系（如图4）可以看到，PH值在6以下，界面张力较稳定，PH值在超过6以后，界面张力迅速下降，PH值在8～9之间，界面张力很低，用这样的润版液进行印刷，便会促使油墨严重乳化，导致印版花版、掉版等故障产生。




图4　界面张力和溶液pH值的关系


　　另外，润版液PH值的大小变化，将会对印版产生不同程度的腐蚀作用，实验表明，PH值为5～6时，对铝版基的腐蚀作用较小；PH值下降，酸性增大时，对铝版基的腐蚀作用也随之增强，铝版基上的氧化膜受到严重腐蚀时，首先引起版面上脏，随着腐蚀程度的进一步发展，图文部分的感光层和铝版基的结合会遭到破坏，使图文部分的感光层脱落，造成印刷图像残损和印版耐印力下降，因此，润版液的PH值应在5～6之间。


　　②纸张质量的影响


　　胶印使用的涂料纸PH值在8～9之间，纸张的PH值对润版液的PH值将会产生极大影响。如果纸张强度不够，在印刷中出现掉粉、掉毛现象，则掉下来的纸张成分将会对润版液起到中和作用，使润版液PH值上升，水墨的界面张力下降，引起油墨的严重乳化，同时也会增强对版基的腐蚀作用，破坏印版表面亲油、亲水的基础。


　　另外，纸张结构疏松，表面强度低而出现的掉粉、掉毛现象，亦会导致纸毛在橡皮布上堆积，增大对印版的磨损，减弱感光层的亲油性和空白部分的亲水性能。


　　③橡皮布的影响


　　印刷过程中，橡皮布直接与印版接触，其硬度是影响印版耐印力的又一因素。橡皮布硬度是根据印刷机类型、工作速度而设计的。通常，机器精度高可选择硬度高的橡皮布。但橡皮布硬度过高，易磨损印版，降低印版的耐印力。


　　另外，橡皮布的老化，对印版耐印力也将产生影响。橡皮布因使用不当或时间过长都会产生老化现象。老化的橡皮布，其亲油性将会下降，传墨性能不良，引起掉版；同时，老化的橡皮布因胶层失去弹性变硬，对印版的耐印力。


　　另外，橡皮布的老化，对印版耐印力也将产生影响。橡皮布因使用不当或时间过长都会产生老化现象。老化的橡皮布，其亲油性将会下降，传墨性能不良，引起掉版；同时，老化的橡皮布因胶层失去弹性变硬，对印版磨损严重，降低印版耐力。


　　综上所述：影响印版耐印力的因素很多，正确地选择印版，使用印版，才能使印版更耐印。


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[时间：2001-02-27  作者：谭旭红  来源：2000年《广东包装》第一期]