作者按：关于预制感光版版基砂目质量，本人已在《印刷技术》2000年第四期上做了初步分析。关于这篇文章本人想借用《印刷人》杂志作一简单说明：第一 ，该文将“中心线部位”识认为“水平截距为5％”。水平截距为50％时，是轮廓最大高度Ry的50％，不一这瑟中心线重合，这是两个不同的概念。第二，该文“（3）砂目峰谷平均间距分析”中对Sm的计算[表（2）]，是根据国家标准GB 3505－83第3.9条规定：轮廓峰谷的密度（D）在“取样长度”内的计算公式Sm＝L/D而得出的数据。而实际上，该文引用的数据是用日本“东方精密株式会社E－30A”粗糙度仪测量宾，该粗糙度仪给出的峰谷密度数（即峰值数Pc）是截取“测定长度”内的峰谷密度数，而测定长度＝取样长度×5倍。这样[表（2）]给出的Sm数据应扩大5倍才对，照此，[表（3）]的数据也应扩大5倍。请见《印刷技术》2000年第四期52页，这是笔者读书不精之误。特此更正声明。


　　评价PS版的质量，比较容易做到的是直观判断它的外观质量，即脏白点、划伤、折印等问题。但作为印刷工作者，也应尽力了解和掌握PS版的内在质量，即PS版的感光胶层、氧化膜层的质量以及砂目结构的微观质量等综合性指标。在PS版整体质量的各项指标中，不容置疑，其外观质量、感光胶以及氧化膜的质量都极为重要，它们直接涉及到PS版在实际晒版应用中的光化学反应情况及印刷时版面油墨转移状态和耐磨耐用状态。但是从PS版的结构组成看，氧化膜及感光胶是依次依附在版基砂目之上的。笔者认为版基砂目除了具备支撑氧化膜及感光胶层作用外，在没有对版基表面做特殊处理的情况下，版基表面的砂目坑凹还应满足胶版印刷“水墨平衡”的要求。仅就版基表面“含水保水”的功能这一点来说，砂目结构内在的质量，不能低于氧化膜和感光胶的质量。下面我们探讨一下PS版版基表面砂目对印刷的作用。


　　我们知道，胶版印刷，是根据印版版面空白区水（润版液）与图文区油墨不相溶，并达到平衡的原理来实现图文信息转移的。就是说版面空白区，通过粗糙不平的砂目坑亲水保水，以便达到版面空白区不被油墨所污染。而版面图文区，则是通过物理力（范德华力）牢固地附着于版基砂目坑凹上，氧化膜表面的感光胶层（网点）来亲合一定量的油墨，进而实现图文信息转移的目的。确切一点说，粗糙不平的表面砂目坑凹主要应具备以下四个方面的功能：


　　1．降低流体（感光胶及润版液）对版基表面的表面张力，增加流体对版基表面的浸润性能。也就是说提高感光胶涂布时的流平性能，以及上机印刷时空白区的亲水性能。


　　2．扩大版面的比表面积，大大提高感光胶层及润版液与版基的附着力，达到不易掉版和不易上脏的目的。


　　3．具有一定体积的砂目坑凹，可保存一定量的润版液，使印刷机在高速运转中或短暂停机时，版面空白区润版液不干，从而使版面不被油墨及外界油污污染而上脏。（当然，较长时间停机时，应在版面涂擦上护版液）。


　　4．因固化后的感光胶层，主要是由有机物（2．1．5感光剂、酚醛树脂等）组成的，其抗摩擦性能，远低于在砂目峰谷表面制造出的氧化铝层的耐摩擦性能。故版面具有一定深度的砂目大中波坑凹，还能起到减少感光胶层被印刷机胶皮辊筒磨损的作用。


　　由以上版基表面砂目对印刷的功能作用可知，胶印用PS版版基表面砂目的质量是PS版整体质量的基础，如果基层砂目的结构质量不好，氧化膜和感光胶的质量再好也难以体现，甚至还会出现空白区砂目含水不够而上脏、图文区网点感光胶层被磨掉等问题。


　　在PS版版基表面砂目的实际生产制造（粗糙化）中，我们无法做出如同机械加工件那样较规范、均匀的微观峰谷结构，只能加工出无序的、峰谷参差不齐的立体空间结构。在国标GB 3503－83中第1．30条，对表面粗糙度的定义为：“是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性”。


　　它具有三个概念方面的参数：


　　1．与微观不平度高度特性有关的表面粗糙度参数：如轮廓算数平均偏差Ra；微观不平度十点高度Rz；轮廓最大高度Ry（日本标准采用最大高度Rmax）等等。


　　2．与微观不平度间距特性有关的表面粗糙度参数：如平均间距Sm；轮廓峰的密度D（日本标准采用峰高与谷深分别超过0．635μm的峰值数Pc）等等。


　　3．与微观不平度形状特性有关的表面粗糙度参数：如评价表面耐磨强度特性的轮廓偏斜度Sk（日本E-30A粗糙度仪采用中心线以上平均峰值高度Rpm）；评价峰谷形状特性的轮廓水平截距（Cμm或C／Ry）-轮廓支承长度率加tp%曲线。


　　对以上表面粗糙度参数在PS版行业上的应用，内容较多，篇幅所限，本文想着重探讨以下三个问题：


　　1．关于Ra-轮廓算术平均偏差：


　　在国标GB 3505-83第2．9条中对Ra定义为：“在取样长度L内轮廓偏距绝对值的算术平均偏差”（见图＜1>)其数字表示式为：Ra＝


　　从高等数学我们知道 （X）|dx是表示在取样长度（O-L）区间内，由轮廓曲线的中心线(X轴）划分开的波峰和波谷与中心线之间的微观积分面积。将这个面积看成长边为取样长度L的矩形，那么这个矩形面积的“高”就定义为Ra，Rd×L＝∫^L_O|y（X）|dx。所以说Ra与Ry、Rz、Rp等值不同，虽然它也是表示粗糙度深度的一个概念，但它是抽象的，纯计算性质的数学算术平均偏差概念。Ra值表示的是峰与谷算术平均偏差的大小，其数值只能由精密的粗糙度仪的积分程序测量、计算给定，它不具备直观测量意义。


　　众所周知，表面粗糙度的概念是我们行业的先驱者们从机械行业引用到PS版行业的，没有他们的努力，我们今天不可能对PS版有这么深的认识。但是，从机械行业表面粗糙度对零件功能的影响来看，除了“对有相对滑动的动力密封表面，由于相对运动，其微观不平度一般为：4～5μm,用以储含润滑油较为有利”外，无论1〉对配合性质的影响；还是2＞对耐磨性的影响；3＞对抗疲劳强度的影响；4〉对接触刚度的影响：5＞对冲击强度的影响；6＞对抗腐蚀性的影响；7＞对无相对滑动的静力密封表面都要求“Ra值越低越好”。（请详见《机械设计手册》第一卷，1993年1月第3版）也就是说机械零件功能要求加工零件表面峰谷坑凹算术平均偏差Ra值越小、表面越光洁则越好，故此作为机械行业“在高度特性参数常用的参数值范围内（Ra为0．025～6．3μm、Rz为0．1－25μm）推荐优先选用“Raa”，而“轮廓微观不平度的平均间距（Sm）”及“轮廓支承长度率(tp）”等是作为“附加评定参数”选用的。（详见国标GB 1031－1995第4．3条及第4．6条）。然而作为PS版的版基表面功能与机械加工零件的表面功能截然不同。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，还需要满足前文所谈印刷对PS版版基表面砂目微观峰谷坑凹的四个方面的功能需求。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。具体分析清详见以下两点：

图1


　　2、关于“平均峰值高度（Rpm）”参数的讨论：


　　平均峰值高度“Rpm”，也是“与微观不平度高度特性有关的表面粗糙度参数”。它的定义是“沿轮廓曲线中心线方向截取测定长度，把该测定长度五等分，被五等分的各段中心线上，与其平行的通过峰顶的直线之间隔值（P）的平均值”。（见图2）这是“评价耐磨强度用的参数之一。”（见E-30A粗糙度仪参数定义）。





图2


　　这里应指出的是“中心线”——“轮廓的算术平均中线”它的定义是：“在取样长度内由该线划分轮廓使上下两边（峰与谷）的面积相等”。（见国标GB 3505－83第1．21条）。当检测出的Rpm值较小时，中心线到峰顶距离小，为保持中心线上下两侧面积相等，中心线处的横截面必定较宽大（支承面大），波峰必定较平缓，从机械角度看，耐磨强度较高。也就说相邻的波谷较深，中心线处的横截面空间必定窄小。（印刷所需要的含水量自然就少了）。相反，如果检测出的砂目Rpm值偏大，（如样品1，Rpm／Ry＝48．4％），那么中心线偏下，砂目中心线处波峰相对支承面窄小，相邻波谷的空间就相对较为宽大了，印刷所需的含水量问题也就容易得到满足。


　　谈到这里，有人会说，Rpm值偏大，波谷空间宽大，印刷含水好了，但峰顶必定较尖陡，印刷时是波峰峰顶与胶皮辊筒接触，表面耐磨强度降低，造成版面不耐磨怎么办？这个问题我们从图3可以很容易计算出波峰究竟能尖陡到什么程度，会不会影响到印刷时的耐磨强度要求。


　　下面是两个样品的实测数据及横向放大100倍，纵向





图3 A峰放大20倍





样品（1）





样品（2）


　　放大2000倍的轮廓曲线。我们在样品〈1〉的轮廓曲线上找一峰顶最为尖陡的波峰如蜂〈A〉为例，用平面几何等腰三角形的概念计算峰尖的夹角。从距峰顶1毫米处作一平行于中线的截线，该截线与轮廓两侧相交。（为便于观察将横向放大100倍，纵向放大2000倍的峰〈A〉再放大20倍如图〈3〉）。在放大的图形上测得两交点的长度为0．35毫米。故此波峰横向支承长度b＝0．35毫米／100倍＝3．5微米，而纵向水平截距C＝1毫米／2000倍＝0．5微米。我们用平面几何概


　　念将戴线以上至峰尖看成一等腰三角形，计算出A峰


　　的实际尖角约等于148度，远大于90度，是一个很平缓的钝角。说明我们所担心的这个最为尖陡的A点的单峰，其峰顶耐磨性并不会有问题。


　　3）关于水平截距－－支承长度率曲线（tp％）的讨论：


　　国家标准GB／T 3505－83第1．33条，对“轮廓水平截距”的定义为“轮廓峰顶线和平行于它并与轮廓相交的截线之间的距离。它可用微米或轮廓最大高度Ry的百分数表示。”（见图4）。第4．5条对“轮廓支承长度（ηP）”的定义为“在取样长度L内，一平行于中心线的线与轮廓相截所得到的各段截线长度之和。”（见图 4）。第4． 6条对“轮廓支承长度率”的定义为“轮廓支承长度ηp与取样长度L之比”。“tp值是对应于不同水平截距C而给出的”。第4．7条对“轮廓支承长度率曲线”的定义是“用图表示轮廓支承长度率(tp）值与轮廓水平截距（C）之间相互关系”。根据以上定义，我们可以将“轮廓支承长度曲线”所描绘出的波峰关系，简化成以最大高度Ry（Rmax）为高、平均间距Sm（Sm=L／D）为底的“平均单峰”。如右图〈5>所示。AD=Ry;BC=Sm。假定这个平均单峰的两个侧边AB边与AC边是一直线，且是一个等腰三角形ABC。那么，任何一条平行于底边BC并与两个侧边相交的截线（EF）所形成的三角形AEF都与三角形ABC相似。根据相似三角形的概念，AH／AD（C／Ry）＝EF／BC（b／Sm），该曲线应是0～100％直线。如果这个平均单峰的两个侧边不是直线，而是如图虚线所示的向外突出的弧线，如AE′B和AF′C，那么E′F′＞EF，F′／BC（b/Sm）必定大于AH/AD（C/Ry）。在水平截距－支承长度率曲线图上，关系曲线就不会成比例的变化，而是向tp值偏大的方向变化（如样品＜2＞，水平截距为50％时，tp＝74％）。说明波峰的横截面大，而波谷的横截面小了。同样，如果这个平均单峰的两个侧边是向三角形内侧凹进的弧线，那么E″F″＜EF,E″F″/BC必定小于C／Ry。在水平截距－支承长度率曲线图上，关系曲线就会向tp值偏低的方向变化（如样品＜1＞，水平截距为50％时，tp＝40％），充分说明波谷的横截面大了。





图4





图5


　　右侧两个表是两个样品的水平截距－支承长度率曲线的统计：


　　从两个样品水平截距－支承长度率曲线的统计，可以看出在相同水平截距时，样品＜2＞的支承长度率tp值高于样品＜1＞；虽然样品＜1＞的平均间距（Sm1＝44μm）大于样品＜2＞的平均间距（Sm2＝36．4μm），但平均单峰的支承长度b＝tp×Sm在水平截距60％以下都比样品＜2＞的短窄，总的支承长度率ηp=tp×L在水平截距80％以下都比样品＜2＞的短小。充分说明尽管两个样品的Ra、Ry、Rz等粗糙度参数值很相近，但它们的立体空间结构差别很大。无论从印刷“水墨平衡”对PS版版基砂目的功能要求，对感光胶层的保护以及从感光胶涂布时的流平性能来看，显然样品＜1＞的砂目结构较好。


　　从两个样品横向放大100倍、纵向放大2000倍的轮廓曲线图上，也可以清楚地看出样品＜1＞的波谷较波峰宽大，曲线呈不规则的шU形排列。而样品＜2＞则刚好相反，波峰比波谷宽大，曲线呈不规则的nm形排列。


　　由以上分析我们可以得到如下结论：在检查评价砂目峰谷坑凹的质量时，显然不仅不能只选用Ra一项，即使加上Ry、Rz等参数也是不够的，还必须用“与微观不平度间距特性有关的表面粗糙度参数”如“平均间距Sm”，及“与微观不平度形状特性有关的表面粗糙度参数”如：“轮廓支承长度率tp”或“水平截距－轮廓支承长度率曲线”等项指标，检验砂目峰谷坑凹的立体空间结构，才能较完整地评价、判断我们制作出的PS版的版基砂目内在的微观峰谷坑凹的质量状态。


　　以上仅仅是笔者个人浅见，究竟什么样的砂目结构适合于印刷需求，还须业内同仁讨论、指正。∶


样品1：平均间距Sm＝4mm/Pc＝4000μm/91＝44μ m

C/Rmax(%)	10	20	30	40	50	60	70	80	90
C μm	0.502	1.004	1.506	2.008	2.510	3.012	3.514	4.016	4.518
Tp (%)	2	7	14	25	41	62	82	84	99
B μm	0.88	3.08	6.16	11.0	18.04	27.28	36.08	41.36	43.56
ηpμm	80	280	560	1000	1640	2480	3280	3760	3960

　　样品2：平均间距Sm＝4mm/Pc＝4000μm/110＝364μ m

C/Rmax(%)	10	20	30	40	50	60	70	80	90
C μm	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0	4.5
Tp (%)	4	20	40	59	74	87	95	98	99
B μm	1.46	7.28	14.56	21.48	26.94	31.67	34.58	35.67	36.04
ηpμm	160	800	1600	2360	2960	3480	3800	3920	3960

---

[时间：2001-05-18  作者：印刷人  来源：印刷人2001-4]