逆向上光工藝在聯機凹版印刷中的研究與應用

馬文淵，張群峰，胡文杰

（上海煙草包裝印刷有限公司，上海 200137）

1 逆向上光工藝介紹

1.1 傳統印刷品局部上光處理手段

在包裝印刷品設計與印刷過程中，印刷品上承印的圖案一般可分為核心主圖案與非核心次要圖案兩大部分。核心主圖案一般為商標logo、關鍵元素等，高檔印刷品往往會將核心主圖案與非核心次要圖案進行差異化處理，諸如局部上光工藝便是一種較為流行的處理手段。傳統的局部上光工藝可將需要呈現的圖案部分進行UV光“高亮”處理，以實現局部核心圖案與非核心圖案的光澤對比反差效果。

但在實際生產中如果分別對主圖案與非主圖案進行亮、啞二次局部上光，雖可以保證印刷品的反差效果，但是最終會使套印精度成為局部上光工藝的關鍵，極易造成兩種光油圖案接縫處出現疊印現象，降低印刷品外觀精細度。

1.2 逆向上光工藝及其優點

1.2.1 逆向上光工藝原理

由于局部上光工藝的局限性，因此各類中高端印刷品廣泛采用了逆向上光工藝作為傳統局部上光工藝的升級替代。逆向上光工藝能夠在同一印刷品上實現高亮光效果和非高亮光效果，使得印刷品表面形成更強的反差并呈現出更強的視覺沖擊感。

該工藝的基礎原理是通過先后印刷的逆向底油及逆向面油疊加后表面張力及內聚反應匹配實現的。先將印刷品局部非亮光部位印上逆向底油，再以滿版方式（亮光+非亮光）印上逆向面油。此時，非亮光部位上的逆向底油與逆向面油由于表面張力不同產生了強烈的內聚反應而形成顆粒狀墨點，使得墨層表面不平整并最終出現光線漫反射非亮光效果。而僅印刷了一層逆向面油區域則光線正常折射形成亮光效果[1]（圖1）。

圖1 逆向上光工藝原理圖

1.2.2 逆向上光工藝優點

隨著逆向上光工藝不斷地被推廣使用，越來越多的優點被行業內所肯定：一是生產效率提升。對比傳統局部上光工藝可一次形成兩種不同表面效果，大大提高了生產效率。二是印刷質量增強。由于避免了兩次亮光、非亮光部位間的印刷套印，使得印刷品套印精度提高。三是可實現個性化表面效果。通過不同逆光底油、逆光面油以及上墨量之間的搭配，可以實現啞光、磨砂、仿雪花等不同的非亮光效果，甚至可以部分代替傳統絲網印刷工藝，提升工藝個性化水準。

2 凹版印刷逆向上光工藝

2.1 傳統凹版印刷特點

凹版印刷是一種適合大批量生產的高速度、高效率的印刷方式。印刷品墨層厚實、圖案立體感強、批次產品間顏色偏差小、質量控制穩定等優點使得該印刷方式被廣泛應用于各類包裝印刷品的生產過程中，特別適合大批量卷煙包裝印刷品的生產。

但是，傳統的凹版印刷特別是適合承印大批量卷煙包裝的高速聯機凹版印刷與單張紙膠版印刷相比，其表面整飾手段較為單一，且一般很少存在單一印刷品上呈現多種上光效果的情況。因此，高檔印刷品的生產往往和凹版印刷特別是聯機凹版印刷無緣。

2.2 凹版印刷逆向上光工藝

2.2.1 實現凹版印刷逆向上光工藝的先決條件

傳統凹版印刷主要以溶劑型油墨及水性光油為主，均為熱風干燥形式。該固化形式造成印刷品表面整飾效果較為單一，僅有啞光、絨面手感油墨等少數幾種手段。因此，目前在凹版印刷（特別是聯機凹版印刷）領域已開展了紫外光(UV)固化凹版印刷的大量基礎研究，并在熱風干燥凹印設備上加裝了紫外光(UV)固化裝置。這也為凹版印刷逆向上光工藝的實現及聯機批量高速生產的應用，形成了一定的技術基礎及設備保障。

2.2.2 凹版印刷逆向上光工藝模式

凹版印刷是一種直接印刷方式，采用凹版印刷方式實現逆向上光的工藝結構模式：第一步是通過印版滾筒及壓印滾筒的壓印，將逆向上光底油轉移至承印物上的局部非高亮區域，并進行固化；第二步是通過印版滾筒及壓印滾筒的壓印，將逆向上光面油轉移至承印物上的滿版（包括亮光和非高亮）區域，并進行固化。

上述前后兩個步驟可由單張紙凹印機分別印刷完成也可以通過多色聯機凹版印刷模式一次成型。由于聯機凹版印刷可以連續聯動生產，因此其逆向上光工藝的生產效率也是極高的（圖2、圖3）。

圖2 單張紙凹版印刷逆向上光模式（分別進行逆向底油與逆向面油印刷）

圖3 卷筒紙聯機凹版印刷逆向上光模式（逆向底油與逆向面油一次成型聯動印刷）

3 聯機凹版印刷逆向上光工藝技術

3.1 高速聯機凹版印刷逆向上光工藝核心技術點

為實現高速、大批量的凹版印刷逆向上光工藝，首推卷筒紙輪轉聯機凹版印刷方式進行生產。該種生產模式逆向上光底油與逆向上光面油可聯機一道印刷成型，提升套印及印刷效果的穩定性，降低損耗及生產成本（圖4）。

圖4 卷筒紙聯機凹版印刷設備

同時，聯機凹版印刷逆向上光工藝技術的形成，特別是如何保持輪轉凹印高印刷速度的特點，主要依靠對三大核心關鍵工藝技術點的研究與掌握：一是逆向上光油墨（底油、面油）的性能及相互匹配；二是逆向上光印版（底油、面油）雕刻參數；三是逆向上光印刷生產過程控制參數。

唯有對上述三個核心技術點根據實際生產需求進行系統性的分析，才能真正將逆向上光工藝在高速聯機凹版印刷進行大批量推廣應用。

3.2 聯機凹版逆向上光油墨性能及匹配

3.2.1 聯機凹版逆向上光油墨

聯機凹版工藝路線的逆向上光底油主要可分為紫外固化(UV)及水性兩大工藝體系路線。逆向上光底油的主要成分為稀釋劑、連接料、助劑、蠟粉等。其中蠟粉的比例是實現非亮光部位表面啞光、磨砂等效果的關鍵點。通常，蠟粉比例越大則產品啞度越高，蠟粉粒徑越粗則手感越明顯。同時，還需對逆向上光底油理化性能參數進行控制，確保符合高速印刷要求。具體數值可參考表1。

表1 逆向上光底油理化性能參數表

聯機凹版工藝路線的逆向上光面油為實現高亮效果，一般主要采用紫外固化(UV)工藝體系，UV固化光油具有更佳的平整度、更好的透明性，可進一步體現高亮區域的效果。逆向上光面油的主要成分為稀釋劑、連接料、助劑等。同樣，也需對逆向上光底油理化性能進行控制，確保符合高速印刷要求。具體數值可參考表2。

表2 逆向上光面油理化性能參數表

3.2.2 聯機凹版逆向上光底油與面油的匹配

由于逆向上光工藝的底油與面油是一個工藝組合的整體，因此還需對油墨疊印后的性能進行匹配。一般使用刮樣儀對逆向上光底油及面油在上機前進行疊印刮樣，以測試性能：一是結合牢度測試。在墨層疊印區域貼上3M810膠帶壓實并停留不少于1分鐘后以90度角快速撕開剝離，以測試膠帶上沒有墨層殘留為合格。二是耐折性能測試。針對折疊紙盒印刷品，可根據質量需求將印刷品折疊后模擬壓痕線，之后在模擬壓痕線處用使用3M810膠帶進行剝離測試，以此檢驗逆向上光油墨的耐折性能。三是耐磨測試。對于包裝要求較高的印刷品，可以采用加溫至150℃后進行高溫耐磨測試。印刷品經一定壓力及次數的摩擦后，墨層無脫落為合格。

3.3 聯機凹版逆向上光印版雕刻關鍵參數

3.3.1 聯機凹版逆向上光工藝中印版的作用

凹版印刷過程中，凹版網穴中所含的油墨是通過壓印滾筒的壓力直接壓印轉移到承印物上的。如圖5所示，如果網穴較深或較大，則網穴內所含的油墨較多，壓印后承印物上留下的墨層就較厚；相反如果網穴較淺或較小，則所含的油墨量就較少，壓印后承印物上留下的墨層就較薄。因此，對于選定的逆向上光底油及逆向上光面油，還需對印版雕刻參數進行確定。

圖5 凹版印刷油墨網點轉移原理圖

3.3.2 聯機凹版逆向上光工藝中印版雕刻參數的匹配原則

由于各印版雕刻參數間關系較為復雜，單純的進行全數試驗工程量相當大，因此通常為了確定合適的制版參數應使用全數試驗與正交試驗相結合的方法，選取若干組具有代表性的制版參數在進行相關正交試驗，以確定最佳制版參數匹配。

表4 逆向上光面油印版參數推薦表

由于一般底油墨層厚、面油墨層薄逆光效果更細密，手感更平服；底油墨層薄、面油墨層厚逆光效果更粗散，手感更強烈，因此可轉換成表3-4印版雕刻參數。

表3 逆向上光底油印版參數推薦表

3.4 聯機凹版高速逆向上光印刷過程控制

3.4.1 印刷過程控制的重要性

在大批量生產過程中，印刷過程參數是控制印刷品質量穩定性的關鍵環節。油墨、印版、紙張等原輔材料加工工藝即使再穩定，仍需要在印刷加工過程中通過不斷的過程控制確保印刷效果。一般需要控制的參數有印刷速度（確保高速度）、循環狀態油墨粘度等。

3.4.2 印刷過程控制參數

由于印刷速度的變化、循環狀態油墨粘度均會影響逆向上光底油及逆向上光面油的油墨轉移量。一般印刷速度越快，則需要更低的油墨粘度提高油墨在印刷機構中的上墨及轉移。但較低的油墨粘度會使得油墨固含量較低，則墨層厚度也較薄。因此仍需要通過試驗的方法進行匹配，去尋找符合高速生產且可以穩定控制的最佳參數。

一般印刷速度與逆向上光油墨（底油及面油）的循環狀態粘度匹配關系如表5。

表5 印刷速度與逆向上光油墨參數匹配表

其次，因為逆向上光底油存在一定比例蠟粉，由于蠟粉轉移量少于樹脂轉移量，使得墨缸中底油的蠟粉比例會不斷升高。因此需定時（不超過60分鐘）對油墨粘度進行測量，確保其狀態穩定。如粘度超標可適量加入樹脂單體以控制粘度。

4 高速聯機凹版逆向上光工藝實例介紹

目前，可滿足高速卷筒紙輪轉生產的聯機凹版逆向上光工藝，已經在我司一款以紅色為基礎底色（非高亮逆光效果）、文字及花朵為主要元素（高亮光效果）的鐳射卡紙卷煙包裝印刷品上實現了大規模量產，實現的生產速度可達到160米/分鐘以上。

該產品高速逆向上光印刷的三大核心關鍵工藝技術點如表6所示。

表6 高速逆向上光部分三大核心關鍵工藝參數匯總表

5 總結與展望

綜合以上分析，通過對逆向上光工藝在聯機凹版印刷上開展研究與應用，可將原先僅能在單張上紙膠版印刷才能實現的技術手段轉化至卷筒紙上輪轉聯機凹版印刷，并實現高速生產。目前其160米/分鐘以上的印刷速度是原先傳統逆向上光工藝生產效率的2-3倍，可大幅度提升相關高檔印刷品的生產效率，提升凹印方式量產印刷品的表面整飾效果及檔次。真正做到提質、降本、增效，為高速聯機凹版印刷工藝技術路線的升級開拓了新思路。