感光性樹脂版之原理與應用
在過去的30年中，感光性樹脂版的的確確使印品的質量大大的提昇，對促進柔版印刷蓬勃發展的幫助更是功不可沒。
感光硬化樹脂之被運用，始自紀元前15世紀古埃及時代的木乃伊製作過程中的一個部份。涉入現代化科學則是在1820年代之初期，有人使用天然樹脂塗蓋在金屬物體之上藉著曝曬太陽光而產生極原始之影像。
到了20世紀MR.Louis Plambeck潘貝克先生把感光硬化原理導向影像方面之應用，潘先生的首次專利申請是在1950年被批准的. 在電子與印刷的領域上，已有幾百個或幾千個以上的專利被廣泛地應用在影像的形成方面。而在印刷工業上也有很多種使用紫外線感光硬化技術被應用著。對讀者來說，最常見到的就是感,光性樹脂版和紫外線印墨。
在過去的30年中，感光性樹脂版的的確確使印品的質量大大的提昇，對促進柔版印刷蓬勃發展的幫助更是功不可沒。
其感光硬化之基本結構，使得UV影像發展到樹脂印版的應用，即是本篇文章之主題。
※ 感光硬化過程
柔印所使用之樹脂版可以是一片一片的，也可為液狀的，這些材料基本上包括幾個要素，就是結合劑，單體樹脂與感光起動劑。〈a binder, a monomer and a photoinitiator 〉這些都可以是集各種形態材料大成之混合物。現在成片的樹脂版是採用固態的結合劑，液態的單體樹脂及感光起動劑。然而液體樹脂系統則只是使用液態的成份。材料之性質比較硬或軟度能夠藉這些主要成份和塑化劑的性質來加以控制。採用固態之結合劑配合液態的成份可以比只採用液態成份的運用來得更廣，控制範圍也更大 ,因此成片的樹脂版能夠比液體樹脂被應用得更廣泛。固態的結合劑可以應付各種的用途，最重要的是足以把單體樹脂和感光起動劑的混合物穩定於版材中，並擔任爾後印刷影像之骨幹，感光起動劑是在版材中藉由光線的照射引發鏈狀反應的分子。
此種鏈狀反應亦稱為光聚合作用促使單體樹脂分子與結合劑聚合在一起在曝曬過紫外線〈UV〉光的部分形成一個交錯網狀的三度空間。
〈圖一 感光樹脂版中的主要成份〉
圖一顯示出樹脂版材成份之簡圖，粉紅色部份為聚脂結合劑，黃色橢圓形代表感光起動劑〈簡稱I〉以及橘色分子〈簡稱M〉為單體樹脂分子。在製版的過程中，當紫外光以365nm波長行主要露光，透過底片移射到樹脂版時，就開始了光聚合作用。
圖二之 1a顯示感光起動劑吸收了UV光因而破裂產生激烈的變化。〈破裂的蛋殼以R來表示之〉這種與單體樹脂分子間激烈無拘的反應使得它們〈如圖二之1b般〉和其他的單體相互連鎖反應。
此連鎖反應的部分亦被稱為起動作用。這種活躍的單體分子與其他分子間之反應和結合劑聚合形成交錯的網鏈，版材本身材料的物理性質也因而產生變化，這個部份的連鎖反應被稱為繁殖作用。〈如圖二之2〉當兩個活躍的分子〈單體 M或激進分子R〉相互反應時形成了一個極不活潑的鎖鏈或成為交錯網的一部分，此種反應稱為終結〈穩定〉作用〈如圖二之3〉
〈圖二：感光樹脂聚合之過程〉
此只要UV光源繼續不斷地照射在版材上──感光起動劑〈單體樹脂〉繼續存在──繁殖作用就會延續地發生。如果不再照射UV光，就此終結反應也會停止。這種開起或關閉紫外線光源同樣提供感光樹脂聚合作用開始或停止的暫時性控制。製版人員同樣藉此如何應用陰像負片或遮光底片來控制或擋住紫外線的進入。圖二所述之感光聚合完全視投入版材紫外光線量之多寡而作用。形成影像區域〈滿版，網點或線條〉之交錯網路在圖三中以橘色來表示。光聚合作用改變了感光樹脂之物理性質。這就是在版上形成所要的影像之關鍵所在，經過聚合或交錯的部分在洗版過程中不會被溶劑所溶解，這種溶解性的改變，被利用來洗版作業上。同時，洗版的藥水也會有很大的關係有的也可以用熱水來進行洗版，這個時候若非於製版作業控制得當，否則也是無法得到良好的效果。
※控制過程
此部分將討論製版人員能有效地利用光聚合作用中之時間和空間的控制，典型的製版步驟是包括背後露光以決定版底之厚度，賦予影像之主要露光以底片透過UV光來行樹脂版之聚合或交錯反應，也有一道洗版手續，可用有機溶劑，水性溶液或熱水來洗版，以及使用UV-C〈波長254nm〉或VU-A露光以為去黏處理及使版材在製版過程後完全安定下來。
※背後露光
背後露光可使製版人員去決定版底的厚度，到底如何去控制其版底厚度 / 洗版深度呢？製版人員通常靠的是經驗，〈從以前處理製版的結果中得來〉來決定所需的露光時間以建立某個厚度的版底。這樣依靠以往的經驗還是會有某種程度的風險。正確的做法是要用階段性的後露光時間之測試以獲得所想要的版底厚度。這就須要在一張版上進行多次階段性的不同時間露光而去洗版。〈不必在正面進行底片露光〉。在不同時間的階段上測出版底的厚度，就可以估算出所需版底厚度之正確背面露光的時間。此時製作人員所採取的就是以不同的時間控制光聚合作用。
〈圖三洗版前已有UV露光之樹脂印版〉
露光機上的UV燈管會形老化，所發射出來的能量總數也會有所不同，因此，最好是用露光量來表示，而不是用時間。監控燈管的輸出能量使製版人員正確地調整露光時間，以免因燈管老化而失敗。使用UV-A測光儀來測試可知更正確的UV-A的總量，選對UV波長的燈管及測光儀均為必要，大部分的機器 / 版材供應商應可推薦。並且測試背面露光不失為一種良方，因為供應商送來的版材每批的感度也都會有不同。
※ 主要露光〈底片露光〉
在此UV-A之露光過程中，版材是經過底片或遮掩來露光的，此底片露光時間之設定以獲得高質量之印版也是靠以前的經驗。有些技術是可以可靠地設定主露光的總量。此章節的技術研討就須回歸到前述之光聚合作用了。
為什麼用來曝曬滿版區域的時間可以少於2%的高光亮網點呢？回答此問題，就須去了解光聚合反應是被空間來控制的。網點的部份是由UV光線透過只有2%的光孔來露光的，因為2%的區域只有約50分之一的UV光線投射到版材的表面上而已。因此，就必須有比滿版區域較長的露光時間來照射2%網點的區域以免在洗版過程中被洗掉了。結果在二度空間控制UV光量〈以底片上的影像部分〉也影響到三度空間〈滲入版材的底部與否？〉為何在光輝的細點部分須要更多的露光時間呢？微細的反白部分何時會塞滿呢？這就和版材的寬容度有極大的關係。然而，在一片高品質的印版中通常都會同時含有極細的小點與極微的反白部分，如此形同在探測光聚合作用的底線。
〈圖四 露光寬容度之測試挑戰〉
圖四顯示這個典型的問題，需要大量的露光時間以足夠建立穩固的基礎以表現出光輝部的細點。目前，UV光線切斷後也還會影響到印版中的其他部份，能量影響所及的區域，比如微細反白的下面也開始光聚合反應，不應該有作用的部份卻也有了〝填滿〞的效應了。
有很多的技術製版人員可以來解決這個問題，設法了解使用版材之露光寬容度〈亦即材料 / 系統之物理性質的極限〉，這些資料可由供應商處得知或經由現場實際的露光測試來獲取。這些測試步驟也可提供最少的微細網點露光時間與最多的反白微細部分不會被填滿的時間，兩者兼俱。這也提供了版材露光寬容度特性的底線，如果偶爾會有超過這個底線的製版時,工作人員可以選擇在主露光之後,部分掩遮反白微細的部分以便繼續進行細小網點之光輝部的露光〈此為露光時間與露光空間併用之一個例子〉
以露光量為單位進行露光而不用計時之方式是一種實用的方法。同時隔一段時間的不斷測試，以及對不同批號的版材進行露光寬容度測試也如同上面述及的背後露光同樣的理由而被推薦。
當我們集中在露光的測試時，其實在洗版的過程中也有許多足以影響寬容度之因素，比如，洗版藥水之藥力沒有補充完全時或是毛刷的調整不當時，如此都可能使反白部分洗不下去。像這些都可能被誤導以為是寬容度方面的問題。整個製版作業糸統均須有效地執行，而VU影像的測試步驟，僅為此系統的一環而已。
※ 數位印版
數位式感光性樹脂版自1990年代中期被介紹之後已經大大地提昇了柔版印刷的質量。很多提高品質的理由是源自印前,製版與印刷各部門的改進。
數位樹脂版運用版面上全面性的一個塗層〈黑色〉被紅外線雷射光線所擦去〈燒去〉而形成影像部分。這個塗層之作用相當於底片加上吸氣膠膜之作用可以減少光量的失散而影響光部的細點和反白的細線。這個減少光線失散的作用大大地增加了露光的效果，形成另外一種有趣的現象就是在光聚合反應時不需吸氣就能形成UV影像，使得露光的同時也進行著一種如氧化作用的化學反應有效改變印版上的影像形成。
〈圖五〉氧化抑制效應
如圖五所示，右邊的數位印版因無底片及吸氣膠膜之隔絕使得氧的分子增加其活動性而形成一個側面反應。自由的激進分子〈R〉很快地便和氧分子產生作用，完成露光程序。而氧分子也很活潑能和單體樹脂產生反應，這個反應比活躍的單體與單體樹脂間彼此的作用緩慢，這種結果使氧分子與單體樹脂的作用如同抑制效果使整個光聚合作用之交錯網路的形成緩慢下來。
製版印刷界所夢眛以求的就是這種作用──使網點更加尖銳。
如圖五顯示，在經由底片 + 膠膜的露光過程中交錯網路作用已然形成寬廣的肩部,因為網點接受了均勻的周圍空氣所包圍。在此種均衡的環境下，因為有足夠的氧分子，光聚合成交錯網路作用因而減緩了。
其真正的結果是不經底片 / 膠膜的網點比起經過底片的點會較小而且肩部也來得陡峭。
網點的尖銳對印刷有影響嗎？當然有影響而且影響非常地大。近來柔性印版品質的突飛猛進，最主要的因素就是這種網點尖銳的成果。越小越結實的網點，使光輝部分的微細網點更能在印刷時表現出來。同時更寬闊的反白凹陷部分〈也拜氧分子作用之賜〉使陰影的部份更可清楚地表現。
由於數位網點的尖銳化是一種全面性的版面效果，數位化的印前作業可以防止階調值的受損，而使畫面更為逼真。也因此數位化感光,性樹脂版的高度印刷再現性使得以和彩色的平印或凹印的質量可相評比。
譯自〝柔印月刊〞FLEXO / NOV. 2001
