一 陶瓷激光雕刻网纹辊的作用

 

　　1-1 网纹辊的基本概念

 

　　在柔性版印刷中,随着印刷版的高质量化，网纹辊的开发与进步以及油墨的不断改良，印刷质量水平迅速提高,柔性版版印刷在印刷领域取得了飞跃性发展。

 

　　墨路短是柔性版印刷机的显著特点之一，而网纹辊是保证短墨路传墨、均墨质量的关键部件，起作用就是在柔性版印刷中向印版(橡柔性版或树脂版)上的图文部分定量均匀传递油墨，在印刷机构中起着『心脏』般的重要作用。

 

　　一般认为网纹辊的发明于1939年,是被美国INTER化学公司应用到柔性版印刷领域的.由于这种网纹辊的出现，印刷的质量水平有了划时代的提高。为了贴切的反映这种印刷方法，整个业界把其名称从苯胺印刷改名为柔性版印刷。

 

　　初期的网纹辊，四棱锥型150线/英寸的网穴是完全由机械雕刻而成的。为了提高辊子表面的耐磨性和耐腐蚀性，对辊子表面施行了电镀硬铬处理。作为标准规格，这种机械雕刻而成的网纹辊，已在柔性版印刷业界中沿用50年之久。但是，为了达到与凹版印刷相同的精细印刷质量，印刷机的结构也从以前的墨斗辊-网纹辊系统(两轴式)，改进为网纹辊-刮墨刀系统(刮刀式)，从而使得印刷质量得到了大幅度的改良。

 

　　同时，网纹辊的雕刻线数也随之从200线左右，迅速向360线、500线的高线数方向发展，故促使制辊厂商对适用于高质量印刷的网纹辊的进行开发。

 

　　日本从1976年开始，也正式迎来了多色的柔性版印刷时代。意大利?德国等制造的高精度、4～6色中心辊筒型(CI型)的柔性版印刷机的诞生，及其在软包装胶卷印刷，瓦楞纸板预印方面的应用，使得程序化印刷开始普及。但存在因网纹辊的磨损过快而导致印刷质量不稳定的问题。

　　早期的两辊式的印刷机中，其网纹辊的寿命可达是2～8年，似乎没有必要考虑辊子的寿命。但是，采用刮刀式印刷机后，由于钢制刮刀在清除网纹辊表面富余的油墨时，与辊表面发生摩擦，从而造成了辊子的过早摩损，由此导致了印刷浓度变化，质量不稳定的问题的发生。当然，刮刀制造商，通过采用MDC刮刀和塑料制的刮刀来提高网纹辊的寿命，并取得了一定的收效。机械制造厂商也开发出了低压强的侧角刮刀系统，为高速印刷时，确保稳定的印刷质量做出了页献。但是在柔性版印刷中，网纹辊的微小的磨损也会影响到印刷质量及油墨浓度，因此开发新型的耐磨损网纹辊成为当务之急。

 

　　1-2陶瓷激光雕刻网纹辊的出现

 

　　进入1980年后，柔性版印刷在美国、欧洲已非常普及，出现了多种制备陶瓷网纹辊的加工方案: 

 

　　1.光辊的陶瓷涂层辊

 

　　这类网纹辊是在经过研磨的光滑铁辊表面复合陶瓷，利用陶瓷涂层自身的粗糙表面，来传递油墨的。但由于均一性和再现性很差，再加上对刮刀磨损严重，所以不适合高质量的印刷。

 

　　2.喷涂陶瓷网纹辊

 

　　这类网纹辊是在机械雕刻后的辊面上，以热喷涂方法代替电镀工艺，制备厚度为10～15μm陶瓷涂层后获得的。由于被雕刻出的网穴内部也被喷涂有陶瓷涂层，网穴被覆盖，导致了网穴的不均匀，故也不适合高质量的印刷。

 

　　3.激光雕刻的陶瓷辊

 

　　这类辊是在铁辊表面以热喷涂方式制备了200～300μ的陶瓷涂层，研磨后用激光雕刻机在陶瓷涂层上直接雕刻出网穴而获得的。起初，喷涂技术和激光技术等主要工艺要素不完善，而经过各方面的改良，现在激光雕刻网纹辊的雕刻线数、深度、网穴容积能够自由设定，网穴容积的均一性和再现性好，被评价为最适合用高质量柔性版印刷的网纹辊，并迅速受到青睐。

 

　　1-3陶瓷激光雕刻网纹辊的加工方法

　

　　80年代，日本在牛奶盒，软包装胶卷，瓦楞纸板预印刷等领域引进了陶瓷网纹辊后，因其印刷质量稳定，且具有金属辊30倍以上的寿命，因此倍受关注。在业界方方面面的努力下于1990年以后，实现了完全国产化。国外柔印技术的迅猛发展也推动了我国柔印技术及其相关行业的发展，并通过积极研制和引进先进技术，柔性版印刷在国内获得了前所未有的发展。为满足国内高档印刷质量的要求，村田激光制辊(上海)有限公司，引进了世界最先进的喷涂设备、激光雕刻设备以及其他高精度附属设备，并通过开发独特的超声波清洗和网穴容积测量系统，在中国市场已完善了陶瓷激光雕刻网纹辊的生产、加工、销售及售后服务体系，其产品质量已超出了日本印刷市场的要求，可为中国市场提供超越现有世界市场质量要求的高档陶瓷激光雕刻网纹辊，以满足不断增长的中国市场的需要。

 

　　陶瓷激光雕刻网纹辊的加工工序

 

　　1.将新辊或旧辊进行磨削加工，使其直径比指定直径小约0.5mm。

 

　　2.将研磨后的辊面进行喷砂处理，以此提高涂层与基辊的结合强度，而打底层则可提高网纹辊的耐腐蚀性能。

 

　　3.用等离子喷涂方法制备厚约0.3～0.5mm的陶瓷涂层(氧化铬)，在制备高线数的网纹辊时，通常要求涂层气孔率小于1％。

 

　　4.用钻石砂轮研磨陶瓷涂层，使其符合外径尺寸和精度要求，然后将辊表面抛光至镜面状态。兼顾到腐蚀问题，确保陶瓷涂层的厚度在300μm以上。

　网穴角度30° 蜂巢

网穴角度60°　蜂巢

网穴角度45°　钻石

　　5.用计算机控制的激光雕刻机，根据指定的线数、深度、图形来雕刻网穴。经过热喷涂方法制备的网墙和网壁处的陶瓷涂层，经过激光雕刻再熔融处理后，呈现出了更致密、高硬度的光滑状态，因此油墨等的脱离性、转移性非常好。

 

　　6.对辊表面进行抛光加工，并确认、调整网穴容积。当辊表面为镜面状态时，可有效降低网纹辊和刮刀、压墨辊之间的摩擦，减少磨损。同时，通过抛光处理，可调节网穴容积。

 

　　7.最后通过超声波清洗，可复原网穴的形状、深度和网穴容积，对各项参数再次进行检查、确认后交货。

 

　　1-4激光雕刻的网穴形状

 

　　利用激光在陶瓷涂层上连续雕刻出微小的网穴，因为网穴是激光光线照射处的陶瓷涂层受热融化、蒸发后形成的，所以网穴断面基本上呈现半圆形状。

 

　　但对于网穴表面，由于雕刻形状的网穴角度排列而形成蜂巢形、钻石形和螺旋形等形貌，网穴形状是熔解了的陶瓷网穴之间相互干涉而形成的。如图1所示为30°和 60°的蜂巢形、45°的钻石形的网穴形状。

 

　　由于激光的输出控制具有精确性和再现性，因此网穴线数、深度、形状和角度可保持一致，故可制备出质量稳定的陶瓷网纹辊。

金字塔型165线-40μ
    (镀层厚16μ)

格子型165线-55μ
    (镀层厚16μ)

格子型165线-55μ
    (镀层厚16μ)

 

　　2-1陶瓷激光雕刻网纹辊在高质量柔版印刷领域中的作用

 

　　陶瓷网纹辊的出现，柔性版印刷的质量、稳定方面确实有了很大进步。但印刷界也向电视机业界一样向高画质化、高视觉化方向进行着研究。

　

　　凹版印刷精度约为通常凸版印刷精度的16倍，其网点密度为80～1800L/in。在日本，通常的胶印要求加网线数约85～250 L/in，为了进一步提高印刷质量，对120～400线的高档制版印刷的研究和应用也已积极开展着。而通常柔性印刷中的加网线数一般在150L/in以下，超过175 L/in不仅增加柔印制版的难度，同时也会使印版的使用寿命大大缩短。虽然目前从印刷加网线数来看，凹印和胶印的最高线数和印刷质量都比柔性版印刷高，但如果考虑柔性版印刷无污染、节约资源以及印刷效率高、运行成本低等优势，站在我们陶瓷网纹辊厂商的立场上，我认为通过对印刷机、制版技术、油墨和操作技术等方面的改良，柔性版印刷也有很大的发展空间。

 

　　印刷版线数的提高是高质量印刷的表现，以前的镀铬网纹辊，雕刻线数和网穴深度、容积是固定的，随着印刷版加网线数的提高，雕刻线数也应相应的提高。由此导致网穴容积减少，载墨量下降，进而不能满足印刷物的浓度要求，所以只能使用在低档的印刷领域。

 

　　而陶瓷激光雕刻网纹辊不仅具有陶瓷辊优异的耐磨损性能，而且利用不断改进的激光加工技术可以制备出具有理想载墨量的高线数的网纹辊。可通过改变网穴深度或改变网穴开口与网墙的比例来获得。譬如， 500 L/i当，但前者的印刷质量要明显优于后者。另外，对于陶瓷辊来说，即使使用刮刀，使用3～5年以后(3,000～5,000万m)网纹辊几乎没有磨损，质量相当稳定。另外，具有高网线数的网纹辊可以形成更薄、更均匀的墨膜，在高速印刷时能减少网点扩大，并可提高干燥速度，更准确的套印并减少油墨的消耗,从而强有力的保证印刷质量。

 

　　2-2陶瓷激光雕刻网纹辊的线数、网穴容积的选择准则

 

　　通常，网纹辊的载墨量随着线数的增加而降低，在进行彩色印刷时，为使印版各个色调层次的网点准确再现，必须保证印版上的每个网点都能准确着墨，因此网纹辊开口部分的面积必须要求小于网点面积，这样才能有一个或多个墨孔给一个网点传墨，而不至于让网点陷入网孔中，使印品网点出现扩大现象。因此应根据印版的网点大小、加网线数选择合适的网纹数。经实际应用证明，一般情况下, 网纹辊的网线数为印版加网线数的4.5~6倍。

 

　　一般情况下，对于线数一定的网纹辊，其网穴容积和网穴深度应保持合理的关系，随着网穴深度的增加，网穴容积应相应的增加。镀铬网纹辊和陶瓷激光雕刻网纹辊网穴的断面照片如图3所示，网穴断面由呈现连续的圆形状。陶瓷激光雕刻网纹辊不仅可以根据激光雕刻的条件而大幅度调节网穴容积，而且还可通过研磨加工调节20～30％左右的网穴容积，所以研磨加工也是调节网穴容积是重要方法。起初在日本，因为陶瓷激光雕刻网纹辊为进口商品，所以根据以往的镀铬网纹辊的线数进行雕刻，且较为死板的强行照套网穴体积要求，因此需要对网穴顶部进行研磨处理。而我公司主张通过提高网线数的方法来解决，而尽可能的避免研磨加工，这是因为:一方面，通过研磨加工损失了优异的陶瓷涂层;另一方面，在传递相同墨量的前提下，网穴越浅越有利于油墨的传递。网纹辊网线数和载墨量的合理选用是一个较为复杂的问题，厂家和用户应经过充分探讨后确定。最好的方法是根据实际情况，采用测试网纹辊技术，快速准确的选择最佳网线、网穴指标，以达到最佳的印刷效果。

 

　　金字塔型165线-40μ(镀层厚16μ)格子型165线-55μ(镀层厚16μ) 激光雕刻断面（165线-60μ辊)图2　网穴断面照片

　　

　　2-3网穴容积监控和辊子养护的重要性

 

　　为了保证稳定优质的印刷质量，对网穴容积的监控显得非常重要。荷兰的Steinhart公司研制的CAPATCH测量系统，能在非常短时间对安装在机械上的网纹辊进行测量。其原理就是将胶纸状的CAPATCH贴紧网纹辊表面，附属的塑料刮刀扎破有充满着定量测量液的胶囊，使得测量液充满网纹辊的网穴内，直到测量液完全填充到网穴中。因为测量液体量不变，网纹辊的网穴容积就和测量液体流经的长度成反比例。目前该方法有3个测量范围，分别为1.25～5, 3～15, 10～50 BCM。这种测量方法也可对网穴中油墨的堵塞及网纹辊的研磨状态进行检查，对于网纹辊网穴的监控最为合适。

 

　　2-4陶瓷网纹辊使用时的注意事项

 

　　1.陶瓷网纹辊和镀铬网纹辊一样，都会发生油墨的堵塞现象，所以使用后必须进行清洗。清洗时建议用不锈钢刷。建议网纹辊使用半年到一年后就用超声波清洗等方式对辊进行彻底的清洗，以清除残留在网穴底部干固了的油墨。定期对网穴容积进行检查和核实，才能保证网纹辊处于稳定的状态，从而确保印刷质量的稳定。

 

　　2.陶瓷网纹辊和镀铬网纹辊相比，更耐磨损，但辊面上的陶瓷涂层很薄且网穴很微小，一旦受到磕碰就很容易造成永久性的损坏。所以在安装或拆卸网纹辊时，一定要小心谨慎均匀用力避免网纹辊表面被其他金属等物体碰撞滑伤。

 

　　3.对于网纹辊表面的陶瓷涂层来说，其本身不会生锈，但因为陶瓷涂层呈现扁平粒子层叠的组合结构，属于多孔质，水等液体可能会渗透的涂层下的基辊上使其生锈，从而破坏陶瓷涂层与基辊的结合强度，进而影响印刷质量的稳定性。所以当不使用网纹辊时，应该将清洗后的网纹辊保存在干燥状态。

 

　　随着纳米技术的不断发展和应用，使用纳米陶瓷粉末来制备更加致密的陶瓷涂层已成为一种发展趋势这为制备出高线数的陶瓷网纹辊创造了先决条件。另外，在高线数的陶瓷激光雕刻网纹辊上配合以新型的纳米油墨，可进一步提高印品的品质。因此高精度、高品质、高线数的陶瓷激光雕刻网纹辊是必然的发展趋势。

[时间：2006-08-24  来源：本站原创]