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柔性版在印刷艺术的表现
.黄秀臣.

A.柔性凸版印刷的定义
柔性版印刷又称为"富瑞术"印刷〈FLEXO PRINTING〉泛指印刷部比非印刷部高出的橡皮或塑胶的凸版,以此当印版对被印材料(张页或卷筒材料)作画像印刷的方式。它是使用水性或溶剂性之稀薄液体油墨的轮转印刷方式,一般多被利用在卷筒基材之印刷,唯一的例外是对瓦楞纸板的印刷。柔性凸版印刷是由使用金属或塑胶等硬质凸版,采用浓而稠黏印墨的凸版印刷方式发展而来的。另外,轮转凸版印刷方式或轮转平版印刷方式若印刷长度改变时,其复杂的印墨着墨装置之组合极难对应,因此只适合于固定长度(直径)的印刷。柔性凸版印刷为求软性印版之不生歪曲,只宜用轻微印压的印刷方式,但是凸版印刷方式是采用强压的印刷方式,同为凸版印刷,但实不可混为一谈。印墨之成份也因印压之不同而有所异,两种印刷方式中惟一的共同点是双方均使用凸形的印版而已。

柔性凸版在少许压力之下也会发生歪变而产生线画之粗化及网点的扩大。线画之外围产生叠影,使印刷品质恶化。大型的包卷式柔性凸版之铸造成形困难,大都将许多小版用双面胶布贴在版筒上使用。柔性凸版印刷方式是在1890年代以可以变化反覆长度的凸印方式为了制袋用牛皮纸印刷所发明的方法,使用极为低黏度的液体油墨,不必像凸印平印等使用复杂的印墨装置,因使用橡皮版,可以比凹版版筒便宜甚多的成本来完成印刷,又因使用液体印墨,使用墨盘及墨槽以可变化流量之帮浦供应过量之印墨,溢流出来之油墨又可返回墨槽以供再使用。油墨辊将墨汲土来给纹辊 (ANILOX ROLLER)以供应一定量之印墨至版面,其墨量可依辊压、硬度、速度差决定汲上来的墨量。着于印版凸部之墨量是依纹辊凹孔之大小、线数及形状而定,并如凸版同样地视加压大小而决定印在卷筒材料上的品质,其印版辊筒须由印刷直径减去印版及贴版材料厚度 2倍后的直径,再经过机械加工镀铬而成。
橡皮版被铸造为特殊厚度,其代表性印版高度加入双面胶带在内分别为由1.7到7M/M等等的厚度,如今已多用各种厚度之感光性树脂版。例如反覆长度500M/M之印版的直径为159.3M/M若在此印刷机使用3.175M/M之印版时,此版筒直径是由印刷直径减去印版厚度之两倍成为152.78M/M。柔性凸版印刷方式,印版之直径虽可容易变化,但是由于牵涉齿轮传动之关系,其印刷长度不能如照相凹印那样自由变化,只能在齿轮齿数的整倍数加以变换。这是柔性凸版的印刷长度,唯一受牵制的地方。

B.阿尼林(ANILINE)印刷的诞生
柔性凸版印刷的历史,实际上是接连凸版印刷方式而开发的历史,柔性凸版印刷是因应加工包装方面的需要而发明的唯一主要印刷方式。纸张之制造业者开发了此一印刷方式,最初名为"阿尼林"〈ANILINE〉印刷,在1952年被正式订名为"富瑞术"印刷〈柔性凸版〉。最初阿尼林印刷之印墨使用水性液体印墨,后来用溶剂性阿尼林染料型印墨,使柔性凸版印刷方法才全面成功。阿尼林印墨是在印刷机器及印刷方法被法国人及美国人发明之后再由德国人开发完成的。
柔性凸版印刷方法为美国人"金氏礼"(J.A.KINGSLEY)于1853年取得橡皮凸版印刷用印版之专利,于1860年再取得橡皮版印刷机专利,而由他开始的说法,流传很久,但苦于无印刷物之证据,英国之巴隆父子(BARON&SONS)公司在1890年得到英国的专利之后,完成橡皮版卷筒印刷机为确切之事,此专利为使用极为低黏度油墨及软质橡皮印版的新印刷法至今已刚好超过100年的历史。油墨是由染料、葡萄糖及水所形成,此种方式印刷机器的特点为使用软质印版及液体(水性)印墨。
秘比〈BIBBY〉氏与巴隆氏欲对牛皮纸袋印刷,惟纸袋有种种的大小的不同,有变化印刷长度之必要,当时只有凹版印刷能达成此一目的。凹印于1877年被开发,克立歇氏完成传统凹印后大致有50年间(至I930年代)凹版印刷仍末被认为是包装材料的实用印刷法。
液体印墨不接着于金属面,不能平均对金属凸版着墨,只好用稠黏型印墨,平印墨为使它具排水性也须要用极为黏稠的印墨,故两者均为糊膏状油墨,并限于一定印刷长度之版筒印刷。若想变换版筒,因有许多墨辊其更换费时费事,目前虽开发有可变化版筒大小乏卷筒纸平印机,但变化印刷长度十分费时且不太实际。若采用低黏度油墨,则只用1至2支墨辊就可以在印版上全面均一濡湿印墨,不必动用复杂的供墨系统印刷,此得以应用于各种不同大小之版筒的印刷机。凹印机的开发成功,证明了用液体油墨可印刷各种不同长度印刷物的实用性。
这导致秘比与巴隆公司开发新印刷机的动机一使用新的低黏度印墨能控制印墨均匀化中之横行作用,又可免装封密式墨槽及刮刀调整装置,又因使用软质橡皮印版,又可免去凸版印刷印前冗长的准备工作。金属版之误差不易控制在+25u以内,印刷品质优劣变化的主因是印版的高度,若要以筒衬去补救很费时间。柔性印版之弹性可以免除此种调整。为了制作橡皮凸版要用母型版,所制之印版因有柔软性,比金属版、电镀版之弯曲制版也容易多了。
最初应用阿尼林印墨(煤渣,染料与溶剂混合)印刷的最早之轮转式柔性凸版印刷机为1905年好威(HOWEG)公司之制品,当时虽无乾燥装置,但上述的快乾性印墨使柔性凸版印刷迈向成功之路。

C.柔性凸版的艺术观
初期阿尼林印刷机之墨辊在移转辊之下极易产生多余之飞沫现象,应加大墨辊之濡湿角度,因此应使用慢乾性之印墨以保持移转辊及版筒上印墨之慢乾,最近设计的墨辊已移至较为水平的位置,故印墨之飞沫及濡湿角之问题也告解决。墨辊依卷筒低速回转,但机械由传统之慢速变为高速回转时产生严重的印墨飞散,后来将橡皮传墨辊改为金属辊,不只印版之润湿性可改善,并可行更高速之印刷。若使双辊间保持慢速印转,可消除气泡、飞沫等现象。印墨之计量方式也大幅改善,故此种依橡皮辊与镀铬辊的双辊间隙传墨方式继续被使用。而在后来的柔性凸版印刷装置多采用称为纹辊之雕纹移转辊、以双辊间之挤压将印墨定量,而在精密网点的彩色印刷也采用了刮刀系统(甚至采用两支逆向刮刀系统)以行严密控制纹辊的墨量以分配给予印版上网点更精确的墨量经轻压后准确地转印到被印材料上。
印版方面新的橡皮版研磨机可将高度误差降到25u以下如此一来印版之挤压量变为70-75u,故印版之变形量也相对地减少了。新感光性树脂印刷版之高度误差只有13u,若使用此种版材也可行高线数之网目印刷,此种高精度印刷,又使印刷之挤压量变得更少,变形量也更小了。
过去的柔性凸版印刷以0.4M/M细线印100线/寸〈39线/公分)为其极限,70年代道尔化学公司完成玻璃型板铸版法,打开了更细线画更高线数网点制版之路。80年代各感光性树脂版制造商推出了极高品质之柔性印版,便能制133线/寸之网目版,到了80年代后期已可印制150-175线/寸之彩色网点使其印刷效果直追彩色照相凹版印刷。
感光性树脂版的开发应用,可以说是柔性凸版印刷突飞猛进的功臣,树脂版是使用感光性树脂材料在高强度光源(紫外线)照射下成聚合作用(硬化)之材料,此种印版为三次元之软质印版可不经原版→型板→铸造,直接由晒版原稿→晒版→洗出→印版,分为液体型及固体型两种版材。感光性树脂版有以下之优点:

1.伸缩性小一印版由晒版(负片)直接制版、无中间工程不会介入中间过程之收缩误差(母型板和镕造之误差),另外基材也比较安定,又以一工程制成,伸缩量之预测及控制也比较容易。


2.印版之厚度一感光性树脂版可将印版厚度,精度控制为约12u以内,因此可使印压比铸造式橡皮版低一些得以印出比较精细的画像。


3.更为精细的细部画像一铸造性橡皮版由于要由型板中拔出,故比较不能用锐利的角度,但感光性树脂版不用型板,故可用较锐利的角度比较适合精细和细部画像的形成。


印墨系统也由一支含有吸收性之二辊式供墨改为一支金属纹辊一支橡皮辊再改进为刮刀给墨系统,最新式的则为逆向双刮刀给墨精确严格地控制给墨量。由于上述的改进,今日的线条画像及网点画像之柔性凸版印刷品质得以能和凹版与平版一较长短。有人以为柔性凸版印刷所印之最高品质之网点印刷物仍无法与平印及凹印相比,但柔性凸版印刷之品质已大幅度改善,却是不争的事实。只要去欧美的超级市场,必会发现过去用平版及凹版印刷者已有不少变为柔性凸版印刷了,比如柔性凸印之不透明LDPE冷冻袋取代了凹版袋及平版印制之厚纸箱了。柔性凸版印刷之未来,显然无可限量。

D.柔性凸版之技术观
如果我们把柔性凸版在印刷机器以外之软硬体方面的进步当做是柔性凸版印刷的艺术观的话,那么担当柔性凸版革命性发展主角之柔性凸版印刷机,不能不就其技术面加以研讨。
柔性凸版印刷机的构造可分为三类::堆积型(STACK TYPE)、共通压筒型(COMMON IMPRESSION TYPE)及连线型(IN-LINE TYPE)三种均为将印版贴在版筒上以行印刷的方式。最初的阿尼林印刷机多用连线型,后因张力及对位问题,不久改变为堆积型及共通压筒型(又简称做C.I型)。选择印刷机型式的要因有六:1.被印基材之种类2.印刷量3.色规位精度4.应用性5.连线加工量6.购入者之嗜好。印刷机购买者大多是以以上的六个因素做为选择印刷机型式的依据。在二次大战前所制造之阿尼林印刷机中之95%为堆积型,5%为共通压筒或连线型。在二次大战后因塑胶薄膜包装印刷之导入及共通压筒型柔性凸版印刷机设计之改善占有比率有很大的改变。目前之卷筒式柔性凸版印刷机多数为共通压筒型,但并非此种最为优良,堆积型印刷机的用量也有不少,比其他方式好用的情况也很多而连线型印刷机的应用性及印刷加工之综合能力与凸版机相同,同是印刷与加工综合生产时最方便的机种。
刚开始之阿尼林印刷机是将各印刷单元加入顺序排列组合又称为单一型,一贯型或水平型柔性凸版印刷机。目前此类印刷机只在低伸缩性及高伸缩性之厚膜基材之印刷上使用。最初的连线型柔性凸版印刷机有一重大的问题,此与印刷单元全体之通纸有关并涉及印刷品质及印压,为达到高品质应使用最小印压之个别押压辊筒,如此压力轻扭力又会不足,若要扭力大被印材料须为高抗张力,使连线型之用途有限与堆积型和共通压筒型相比色规位也较为不准。至1960年代后半连线型印刷机经改良后在高抗张力下就是低抗张力强度的基材也能印刷,使用途渐渐广泛起来,此为在印刷部设高压之牵引装置以橡皮辊代替钢制之押压辊筒,基材通入印刷机后由牵引部负责,印刷部之印压可止于最小值。
起初的阿尼林印刷装置是应用在制造牛皮纸袋之单色印刷,但因加工业者有多色印刷之要求就成为两色串联机,此为堆积型柔性凸版印刷机之诞生。印刷部为上、下重叠式,计有三层,次有双层堆积型印刷机,最后成为V型多层堆积式柔性凸版印刷机。在印刷机机壁之一侧有一半,另一侧又有另外一半。印刷单元不但不占地方,其他优点也很多,使色间之卷筒纸距离变短,卷筒纸张力变化更小,可得较准确的色规位。又当印刷机械之价格安定化之同时,必要之占地面积也少,最初型式之堆积型印刷机在1940年为美国基优公司所制造有色间及上部乾燥器双重之设备,各印刷部间隔约为45公分,为求印刷基材不生歪曲,卷筒纸全体长度变为很短。
单筒型柔性凸版印刷机为共通压筒型的印刷机,中央有一个大直径之压筒,外面围绕有各色版筒的多色印刷机直径大小依卷筒纸之最大宽度及最小反覆长度而异,大多以宽度在750M/M以上直径在1500-2500M/M,比较窄的机种用1000~1250M/M直径的圆筒,通纸法与堆积型柔性凸版印刷机相同,其色规位精度比堆积型更高,尤其适宜于塑胶薄膜之彩色印刷。可是在大压筒之印刷易因温度(由起动到终了上升30。C)使筒热膨胀至250u左右,印版挤压量加大,印版易变形,因此改成双层内壁在内外壁间流以冷水冷却以保持筒温之一定,在达到38。C之操作温度后,即以冷却水控制在直径12u以下半径6u以下之膨胀度。总之,在共通压筒型的柔性凸版印刷机问世以后,使色规化精度大幅增高,才使柔性凸版印刷兴盛到如今可以和凹版和平版比拟的境界,并使柔性凸版印刷渐渐成为薄膜包装与印刷之主流。

E.结论 一 柔性凸版印刷之优缺点
优点方面:
低价格之印板

橡皮版或感光性树脂之印刷只要凹版版筒价格的数分之一的费用而已,实际上凹版版筒为同大柔性凸版印刷用印刷价格的10~20倍。此为未含版筒及其齿轮之价格,若含入新版印刷作业用具(印版、版筒、齿轮及其他)之价格约为凹版版筒之67~85%,但不要忘记柔性凸版之印版是可装卸在版筒上的。
可装卸之印版
印版是用双面胶布贴在版筒或贴版胶片上,可卸下装别的版再行印刷,但凹版之版与版筒为一体否能装卸,除非研磨否则不能再使用,故柔性凸版业者随时可再利用版筒,只要反覆长度相同就不必再购入新的版筒,只是须做各种大小版筒之库存管理,总而言之用过的版筒可以留下,以供下次再用。
良好的线及网点印刷
可行满版、文字及网点之综合印刷,在线画印刷方面可印得比凹版方式更为优良的印刷效果,高品质柔性凸版印刷机印出之彩色网目印刷已可和凹版及平版比拟,且色规位精度优良。
可行低密度聚乙烯薄膜之印刷
LDPE之薄膜为极易伸缩的材料,为求印刷品质,卷筒张力应在50g/cm以下,而共通压筒型柔性凸版印刷机非常适宜20-30u厚度之低密度PE之多色印刷。特别设计之连线型凹版印刷机也可对此种基材做8色印刷,但此机种造价太高,以用C.I.型(共通压筒型)之印刷机印刷为宜。
低价格之机械
6色之辊筒式柔性凸版印刷机比同规格之凹版印刷机便宜甚多,安装面积也很节省。
缺点方面:
印刷之歪曲

欲使柔性凸版印版之版面高度百分之百完全成为一样实在是不可能,事实上也有困难,故在卷筒基材全体宽度上应全面加以少许之挤压量才能印得美好,因之印版高度若是一样,则加在印版上的印压就可小些,印刷歪变也因此减少,印刷之挤压量达到125u以上时会产生外缘现象,这是印刷画像之外围发生意想不到的明部现象,此为印版扭曲所产生的。好在现已有厚度极为均匀之弹性双面胶布(厚度约为0.5M/M)已可解决此种印压过大的问题。
印速的敏感性
柔性凸版印刷机启印时为最低速,在此种情况下,行印压及墨量之定量要花费不少时间,然后生产速度逐渐上升,此时常会有色调变化现象之发生。此为墨辊与纹辊纹辊与版筒间挤压下之印墨流体压力发生变化,得依印速进行印墨计量值之再设定及调整。现在已有电子监视系统及印压调整电脑,可在高速印刷中行监控及调整。另外柔性凸版印刷机的印刷作业会生热而产生金属部分及印版之膨胀,已可由采用内壁冷水冷却的方式而解决。
印墨之定量
柔性凸版印刷机多半使用刮墨辊筒以行印墨之计量,即使采用缓慢回转的墨辊(慢速之墨槽辊)以擦拭纹辊之表面,若为纤细之线画,微细的文字及高线数网目印刷之印刷机多使用逆向刮刀刮墨系统,由纹辊表面拭去印墨,但是这种印墨计量方式均不能如凹版印刷那样刮拭乾净,因此所印之色调无法精美,但是经过刮刀及纹辊的改进(双片刮刀系统和陶瓷纹辊等的发明)得到精美的印刷影像已不再是问题了。
辊速之不正确
对主驱动装置加动力时由其加压装置至齿轮传动装置以行其他印刷辊筒之回转。其齿轮系统不只要每齿间隔正确,一切辗筒之直径也必须如规格一样精确才行,此两种机械性误差会形成印刷与加压辊间速度之不一致。所幸近来机械加工母机之电脑化(CNC)已可使制造出来的齿轮与辊筒等零件之误差减为最小,并达精密化与一致化互换性,正好可以弥补这个缺点。
塞版
高线数之网目印刷易使柔性凸版印刷机引发印刷上的困难,当网点间之间隙极近时,其隙缝一定十分浅小,印墨之计量必须十分精确才不会因溢流而形成塞版现象。网目柔性凸版印版之另一问题为印版之变形,虽极小之挤压,再小的网点也会变形。在各网点之伸长之下也会引生塞版。幸好纹辊,弹性双面胶布,刮墨系统及油墨等等的进化与配合之下,已可把此两种现象减到最低程度了。
湿式印刷
柔性凸版印刷为湿式印刷,也就是在前印之色墨上叠印次色,只有连线型印刷单元可放入大型之印墨乾燥器。堆积型和共通压筒型之色间乾燥器无法行印墨层之乾燥,只能做到印次色墨前使其黏度成为不与后色印墨相混合而已,在他色墨上行大量印墨或涂布剂之涂布有困难,但在凹版及平版有约200%以上的墨层叠印量,在连线型柔性凸版或凹版印刷机时,待各印墨层乾燥硬化后再印次色是为乾式印刷,并无上述湿式印刷之麻类。由于快乾性油墨的不断改进,湿式印刷的问题已经迎刃而解了。
色规位问题
柔性凸版印刷在各色版筒上贴上小的色规以求各版色规位对齐的印刷方式比凹版与平版方式困难多了,若无自动规位对齐装置之柔性凸版印刷机印刷中之色规位仍比不具有色规位对齐之凹版印刷较为优秀,也比不具有自动规位对齐装置之平版卷筒印刷机之色规位优良(此为对伸缩性小的材料而言)。但是若在凹版印刷机各色均加装色规位对齐装置时会比无自动色规位对齐装置的柔性凸版印刷机之对齐套印精度优良。自动色规位对齐装置在共通压筒型印刷机不必使用它即可得到很准确的对齐效果,这也就是为什么即使对高精度高品质的印刷机而言,柔性凸版印刷机仍比凹版印刷机之价格要低廉的原因了。

 

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