第四章
凹版印刷机与印刷工艺
第四章 凹版印刷机与印刷工艺
第一节 凹版印刷机的特点与分类
第二节 凹版印刷机的组成
第三节 凹版印刷机输墨装置
第四节 凹版制版
第五节 凹版印刷的油墨转移
重点内容
1.输墨装置
2.机组式凹版印刷机的印刷装置
第一节 凹版印刷机的特点与分类
一、凹版印刷机的特点
二、凹版印刷机的分类
一、凹版印刷机的特点
1．结构简单
2．印刷速度快 可达40000r／h
3．印版的耐印力高
一般200万以上，有的可达300万
4．墨层厚实鲜艳
5．应用范围广泛
6．制版工艺复杂
周期长，费用高，环境污染。
二、凹版印刷机的分类
1．按压印形式。圆压平（少用）圆压圆
2．按承印物形态。单张纸和卷筒纸
3．按印刷色数
单色、多色凹版印刷机
又有单面和双面凹版印刷机之分
4．按印刷品用途
书报、包装材料凹版印刷机
第二节 凹版印刷机的组成
一、单张纸凹版印刷机
二、卷筒纸凹版印刷机
一、单张纸凹版印刷机
1．单张纸凹版印刷机的组成
输纸、输墨、印刷、干燥．收纸
2．印刷过程
输纸→定位→压印→干燥→收纸
凹版印刷滚筒是圆柱形的空心体，每台凹印机需要备有较多的印版滚筒以作周转用
3．单张纸凹版印刷机的机型
（1）擦墨式单张纸凹版印刷机
（2）刮墨式单张纸凹版印刷机
(3)单色
(4)多色
(5)双面
(6)双面多色
排列与特点
采用胶印机传纸方式。
排列：机组式，1~8色甚至更多。
特点：① 无需自动套准装置；② 纸张薄厚适应强；③ 更换活件快；④ 适于短版印刷；⑤可与胶印联机；⑥速度较低；⑦ 价格较低。
二、卷筒纸凹版印刷机
(一)机组式卷筒纸凹版印刷机
图4-8
机组式凹印机
1．机组式卷筒纸凹版印刷机的组成及特点
多组单色机组成，又称组合式
主要由输纸、印刷、输墨、干燥、收纸组成，还有张力控制、纠偏控制、复卷等。上光或其它
特点
① 距离较长，利于干燥，速度较高
② 色数多，操作方便。
③ 定位方便。套印准确
④ 刮墨刀正向安装，利于质量
⑤ 光电控制，确保套色精度。
⑥ 结构简单，运转平稳。
2.印刷装置
滚筒布置：标准型和顶压滚筒型
顶压滚筒为了增加压力，良好油墨转移。凹印需要压力较大
（1）印版滚筒
① 分离式
方便装卸、更换，采用不同直径。工艺性好，运输、保管、使用方便，配合精度要求高，应具有良好的互换性
② 整体式
良好的刚度，保证套准精度，适于高速、大批量
类型
a. 制版辊，车磨加工、抛光；b. 镀镍；c. 镀底铜；d. 镀面铜；e. 腐蚀或雕刻图文；f. 镀铬。
照相凹版
阳图片→碳素纸→过版→显影→涂层→腐蚀
阳图片→感光液→曝光→显影→腐蚀
雕刻凹版
有软片
原稿→图文处理→软片→扫描→雕刻→印版
无软片
原稿→图文处理→雕刻→印版
电子雕刻、激光雕刻、电子束雕刻
两种印版比较
网穴 墨粘 印速 墨量 制版 重复 匀度
电雕：小角 高 高 小 快 好 高
腐蚀：大方 低 低 大 慢 差 低
（2）压印滚筒
卷筒纸凹印机压印滚筒靠摩擦力传动
不需与印版滚筒恒定传动比
表面包橡胶层，厚度12~15mm，硬度随承印材料不同而不同，薄膜印刷硬度为（肖氏）HS70左右，纸张、纸板及牛皮纸印刷为HS85~90。
压印滚筒分为整体式和分离式
静电滚筒提高油墨转移量。滚筒为正极，印版为负极，正电承印材料将负电油墨吸引
3．干燥装置
作用：使图文油墨层中的溶剂迅速地挥发干燥。使印张上的油墨层既光泽艳亮，又能防止粘脏。
类型：干燥滚筒和热风干燥装置
（二）卫星型卷筒纸凹版印刷机
1.组成：输纸、输墨、印刷、收纸和辅助
图4-10
2.印刷装置
印刷装置主要包括印版滚筒、压印滚筒、离合压机构和压力调节机构。
（1）印刷滚筒的排列
各个印版滚筒排列在一个大压印滚筒上，形成卫星式。
大压印滚筒的表面为一层胶料（橡胶或塑料胶），俗称“大胶”，作为共用压印滚筒。
大压印滚筒直径要比印版滚筒直径大6~16倍
特点
共用一压印滚筒，材料不伸长，紧贴滚筒
结构简单，占地面积小。
各印版滚筒间距离短，套印间隔小，图文干燥不及时；
热风都围在大滚筒上，表面的胶质和油墨易挥发，影响印刷质量；
反面套色采用反向刮墨刀，版面油墨容易干燥，影响图文转移的效果。
（2）印版滚筒高低位置的调整
更换滚筒，直径变化，调整印版滚筒高低位置
（3）印刷压力的调整
处于合压状态，旋动印版滚筒两端的调整螺杆
3.双面印刷装置
走纸线路经过转换可以实现一面单色印刷，另一面多色印刷
图4-12
4.干燥装置
各机组之间和全部印刷后都设有干燥装置
各机组之间距离很短，一般选用占地位置较小的红外线干燥装置。
用风机向印刷品表面吹风，可以促进印刷品墨层的固化。
第三节 凹版印刷机输墨装置
一、输墨装置的基本形式
二、刮墨装置
一、输墨装置的基本形式
凹版印刷机的输墨装置主要有浸泡式、传墨辊式和喷墨式三种形式。
浸泡式输墨装置也称为直接供墨装置，传墨辊式输墨装置也称为间接供墨装置，喷墨式输墨装置也称为循环供墨装置
1．浸泡式输墨装置
（直接供墨）：结构简单，滚筒墨多，油墨易进入滚筒紧固件，高速飞溅，对刮墨刀影响大
图4-13
2．传墨辊式输墨装置
（间接供墨、墨斗辊式）：结构较简单，操作维修较方便，传墨效果较好，对刮墨刀影响小，高速飞溅
图4-14
3.喷墨式输墨装置
喷射式、吸喷式：循环供墨，墨色均匀，无飞溅，对刮墨刀影响小，结构复杂
图4-15
二、刮墨装置
印版着墨后，用刮墨刀将印版滚筒空白部分的油墨刮去，然后印版滚筒与压印滚筒接触，完成压印过程
1.刮墨装置的组成
夹持板、刮墨刀片和压板
刀片厚度：~
刀片长度：1000~1500mm（依P长度）
图4-16
2．刮墨刀的夹持
单支承垫片夹持
双支承垫片夹持
倾斜夹持
图4-17
3．刮刀角
接触角：接触点切线与刮墨刀夹角
φ＜90º为正向安装
φ＞90º为反向安装
30°~60°
图4-18
4．刮墨刀的安装
位置以安装角α角大小确定
α为O—O和A—A夹角
α大，油墨易干燥，α角小一些，有利
5．刮墨刀压力的调节
（1）螺杆加压机构
（2）重物加压机构
（3）弹簧加压机构
（4）气动加压机构
图4-20
6．刮墨刀往复移动
设有轴向往复平移机构，以提高对油墨的分割作用，刮墨均匀，使刮墨刀的磨损均匀，延长其使用寿命。刮墨刀装置轴向往复移动的移动量通常在 0~88 mm间调节，每分钟行程次数为印版滚筒转数的1/6～1/10。
第四节 凹版制版
一、凹版滚筒结构
二、雕刻制版法
二、腐蚀凹版制版法
一、凹版滚筒结构
（1）筒体 筒体为圆筒形，主要由无缝钢管做成 （2）镀镍层 在凹版滚筒表面上先镀上一层薄薄的金属镍，以便在镍上镀铜，保证镀铜质量。
（3）底铜层 底铜层厚度约为2～3mm，可供多次使用。
（4）面铜层 面铜层的厚度约为0．13～0．15mm，在其上雕刻或腐蚀出图文
（5）镀铬层：为了提高印版表面的硬度和耐磨性，在印版制完后，在其表面镀—层铬。
二、雕刻制版法
1. 手工雕刻凹版
手工雕刻凹版是用各种刻刀在铜版上雕刻而成的，可以直接刻出凹下的线条，也可以在铜版上先涂一层抗蚀膜，划刻抗蚀膜，露出铜版表面，再进行化学腐蚀。
2. 机械雕刻凹版
机械雕刻凹版是利用彩纹雕刻机、浮雕雕刻机、平行线刻版机以及缩放刻版机等机械直接雕刻，或划刻铜表面的抗蚀层再腐蚀制成凹版。
手工雕刻或机械雕刻的凹版线条细腻，版纹精巧，主要用来印刷具有防伪价值的纸币、债券等。
3．电子雕刻法
（1）有软片电子雕刻 。
① 软片制作。
② 滚筒安装。
③ 软片粘贴。
④ 程序编制。
⑤ 试刻。
⑥ 扫描校准。
⑦ 雕刻。
（2）无软片电子雕刻
无软片电子雕刻的工作原理是：将原稿扫描输入计算机，利用计算机完成修版、排字、拼版等工作，经过软打样或彩色数字打样后，最终生成电雕机的分色图像文件，然后直接送到电雕机控制雕刻系统进行雕刻。
① 前端输入。
② 印版拼组工作站。
③ 打样。
与传统凹印制版工艺比较
A.提高产品质量。不用分色软片，减少了信息损失，使雕刻质量提高。
B.提高制版效率。省去了照排、剪贴、翻晒、显影等手工劳动，制版周期大大缩短。
C.降低成本和费用。胶片、显影、冲洗、照相等材料已不再需要
D.减少了设备投资。
E.提高了设计制作能力。
4．激光雕刻法
凹版激光雕刻应用一路或多路高能激光束，在滚筒表面的待雕材料上，烧蚀出网穴。
凹版激光雕刻方法：
（1）用高能量激光直接雕刻滚筒金属表面，形成网穴
（2）在铜滚筒上先涂覆涂料层，用激光烧蚀网穴区域，使网穴处的铜层裸露出来，非网穴处由涂料层保护抗蚀，待腐蚀后即可获得凹下的网穴
（3）滚筒表面腐蚀成所需要的网格状，表面喷涂环氧树脂，然后在滚筒表面经处理再进行激光雕刻
5．电子束雕刻法
利用电子束枪和电子束发生器以及电子束光学系统组成的装置，直接由电子束枪射击的高能电子束，在辊筒表面的铜层上打成网穴。
电子束雕刻的特点：
① 同电子雕刻相比，生产效率高1～2倍，
② 电子束能雕刻任意线数和网线角度；
③ 电子束雕刻所产生的网格形状为半球形，有利于高速印刷下油墨的转移
二、腐蚀凹版制版法
1. 照相凹版制版法
又称影写版，把底片的图像曝光到已敏化的碳素纸上， 过版滚筒表面，经显影、腐蚀制成凹版
（1）炭素纸敏化；（2）晒版；（3）过版 ； （4）显影；（5）涂防蚀剂； （6）腐蚀 ；（7）镀铬
工艺成熟，印品层次丰富，美术效果好。但工艺过程复杂，质量不易控制，制作周期长，生产速度慢，印版的腐蚀结果难以掌握和预测，使用的范围因电子雕刻凹版的应用正在逐渐缩小。
2.滚筒成像凹版制作法
滚筒成像凹版制作法直接将光敏抗蚀胶涂在脱脂的铜滚筒上，干燥后进行晒版、显影，填版，然后用三氯化铁腐蚀液进行腐蚀，滚筒表面形成凹版网穴。
（1）滚筒表面处理
（2）感光胶涂布
（3）晒版
（4）显影及清洗
（5）涂防蚀剂
（6）腐蚀
第五节 凹版印刷的油墨转移
一、凹版印刷的印版
1．腐蚀凹版
晒网线时必须使用凹版网屏。晒网线为了在印版表面形成支撑刮墨刀的“网墙”，防止网穴中的部分油墨被刮墨刀刮去
通常晒网线使用较多的是方格网屏，白线与黑块宽度之比一般为1∶3～1∶2．5（即网墙宽度与网穴宽度之比）。比值小则网墙窄，网穴大，图像再现性好，但网墙易被刮墨刀损坏，印版耐印力降低。
网穴腐蚀深度一般在2～40μm，网穴太深，印刷品暗调的层次无法区别。
2．电子雕刻凹版
电子雕刻凹版网穴形状为倒锥形，其大小和深浅可以变化。暗调网穴深度可达60μm左右。
网穴角度有方形、拉长菱形和压扁菱形
电子雕刻凹版的网穴角度组合
电子雕刻凹版的网穴角度
网穴角度和印版的颜色
3.凹版的网穴形状
电子雕刻凹版网穴为三角形，或称为倒锥形
腐蚀凹版网穴为梯形，或称为盆形
同样深度，锥体网穴容墨量低于盆形网穴
电子雕刻网穴光滑没死角，腐蚀网穴表面光滑度低
电子雕刻凹版墨层边缘光洁，图像清晰
腐蚀凹版图像阶调柔和
网穴形状
二、凹版印刷的油墨转移
凹印油墨的转移和承印物的表面性能、印刷压力等因素有关。
在印刷过程中，电子雕刻凹版油墨转移性能较好，油墨转移率可达80％，腐蚀凹版油墨转移率为50％左右。
1．毛细作用
凹版印刷油墨挥发的速度很快，油墨转移量的测定困难，不容易找出印版墨量x和转移墨量y之间的解析关系。
凹版油墨的转移首先是毛细管作用。当纸张和凹版滚筒分离时，借毛细管吸力，网穴中的油墨被取出而附着在承印物上面。印版与承印物的间隙越小，毛细管吸力越大，油墨转移量也越大。
2．印刷压力
凹版印刷为直接印刷，图文直接制作在印版滚筒上，压印滚筒包覆着橡皮布，承印物在两滚筒之间通过。两滚筒合压后，需要较大的压力，才能把印版滚筒网穴中的油墨转移到承印物上。在一定的范围内，印刷压力越大，油墨转移率越高。
凹版印刷的压力比其它印刷方式大
3.凹印油墨黏度控制
凹印油墨黏度和黏性均较低。
凹印油墨的黏度太小时，流动性增大，印刷品的墨色发虚；黏度太大则会在印刷品的图文部分出现刮痕和糊版故障
凹印油墨是溶剂挥发性油墨，溶剂挥发会使油墨黏度上升，必须在凹版印刷机上安装黏度自动控制器控制黏度
按照黏度的变化控制阀门的开闭，往墨斗中补加溶剂，这样便保持了油墨的黏度相对稳定。
4．塑料薄膜的表面处理
塑料薄膜是凹版印刷的主要承印物，绝大多数的塑料薄膜表面张力值低，为低能表面，主要采用对塑料薄膜表面进行处理的方法
化学氧化法是用氧化剂对塑料薄膜表面进行处理，使其表面生成极性基团，提高塑料薄膜表面的极性。
溶剂法是用表面活性剂或溶剂将塑料薄膜表面渗出的各种添加剂清洗干净，提高油墨对塑料薄膜表面的附着性。
火焰法是利用火焰的高温作用，去除塑料表面附着的气体、油污，改善其润湿性。
电晕放电法
电晕放电法
又叫电子冲击法、电火花处理法
电晕处理装置一个电极联接高频发生器（1~4kHz）；另一个电极和高压电极保持~3mm距离，将处理的薄膜连续送进两个电极之间
高压电使空气中的氧高度电离而产生臭氧，使薄膜表面受到氧化处理。在活性点生成极性基团
经过处理的表面发生极化，产生静电吸附，并在膜面产生细微的糙化作用，从而改变了薄膜表面与印刷油墨的化学性结合和机械性结合。
表面张力测试
用表面张力测试笔在已被处理的塑料薄膜表面划线，不断划即为处理合格。
用脱脂棉球蘸表面张力的测定液，涂在已被处理的薄膜表面，涂布面积约为30mm2左右，如果测定液在2s内不发生水珠状收缩，则表明薄膜已处理合格。一般情况下，塑料薄膜的表面张力达到3．8×10-2N/m，即可用于印刷，达到（4．0～）×10-2N/m，则可满足复合的要求。
5.静电吸墨
静电高压发生器，在印版和压印滚筒间产生电场，借助静电引力，将印版网穴中的油墨吸到承印物上。
静电吸墨
油墨转移率提高15％～20％，印刷品细微层次丰富，降低印刷压力，延长印刷机寿命。
三、凹印油墨的干燥
油墨含高比例挥发溶剂
为提高干燥速度，采用电加热和蒸气加热方法
加速溶剂挥发
1．油墨干燥速度的调整
调整溶剂的挥发速度
墨层干燥太慢，加入挥发快的溶剂
反之，加入挥发慢的溶剂
常用溶剂的挥发速度见表
2．通风与环境保护
凹印中，挥发溶剂气体，大多有可燃性，达到一定比例时，爆燃
表4-5几种常用溶剂的可爆燃范围。
防爆燃、防污染
防爆燃：用循环风，向干燥装置送空气，控制气体量在爆燃下限1／2以下
防污染：干燥器排出废气，有毒。送入溶剂回收装置
