PS版生產工藝及其質量影響因素分析

摘 要：本文從認識PS版的生產特點出發，引申出PS版生產的工藝步驟，及各階段的操作方法，強調在生產過程中注意影響到PS版的質量因素，從而提高印刷用PS版的生產質量。

關鍵詞：PS版；工藝流程；影響因素

PS版是預涂感光版（Pre-Sensitized Plate）的縮寫，簡稱預涂版。其感光層具有良好的親油性和鋁版基具有良好的親水性，除此之外，其尺寸穩定，不受溫濕度的變化影響而變形，具有牢固的感光層，具有較好的耐磨性和耐印力。再者PS版曬出來的網點再現性能高，分辨率高，階調層次豐富等特點，在印刷業應用較普遍。目前PS版在膠印印刷中使用頻繁，消耗量增大，使得PS版制造業已經成為當前印刷器材制造業極其重要的支柱產業之一。

1 PS版的生產線分類

PS版的生產主要是對版基表面處理的操作，主要包含了電解粗化和陽極氧化。電解粗化是對鋁板表面進行粗面處理，使得鋁板表面形成細密、均勻、有一定粗糙度的砂目結構，從而增強對水的親和力，防止版面起臟；陽極氧化主要使得鋁板表面形成牢固附著的氧化膜，從而避免感光層和鋁板基直接接觸，使得感光層性能穩定，避免感光材料和鋁基的化學反應，提高因版的耐印力和保存時間。一般PS版生產包含了兩種方式，分別為：

（1）單張連續生產線：單張版材進行版基處理和感光層涂布連為一體的加工方式。

（2）卷筒式生產線：采用整卷鋁板進料，連續進行表面粗化、陽極氧化和涂布感光膠的方式。

2 PS版的生產工藝流程

單張PS版的生產工藝流程大致包含以下工序：堿洗除油、酸洗中和、電解粗化、堿洗除灰、陽極氧化、PAT（后處理）、氧化后烘干、涂布、涂布后烘干、分檢、包裝、入庫。如果使用卷筒版材，還需要放卷、分切加工處理。

3 PS版生產工藝及其影響因素分析

3.1 堿洗除油（或稱堿除油）

處理目的：采用堿性溶液在一定溫度條件下去除鋁版基表面的油污和自然氧化層等，提高研磨效果，防止印刷時印版起贓。

處理方法：鋁版基表面的動物油脂和Al2O3膜常采用NaOH皂化快速去除，礦物油脂可用乳化劑去除（Na3PO4·12H2O），使礦物油變成微小顆粒分散在脫脂液中。同時可防NaOH對鋁版的強烈腐蝕，起到抑制劑和緩沖劑的作用。

影響因素：影響除油效果的主要因素為槽液溫度與浸蝕時間。通常，溫度越高，除油速度越快，若除油液的溫度過高或速度過高都將造成鋁版表面腐蝕過度，版基會變薄，若溫度過低，低于室溫時，除油速度過慢，會延長除油時間，會出現除油不凈，版面發花，易造成電解不從分、亮點等工藝參數變動，最佳的除油時間為65℃。此外，除油液中加入少量的葡萄糖酸鈉（C6H11O7Na）可防止結垢。

3.2 酸洗中和

處理目的：徹底中和鋁版表面未被沖洗干凈的堿性溶液，除去掛灰，顯露光亮的鋁金屬表面。

處理方法：采用30% HNO3室溫水溶液中浸泡30s～60s，使得硝酸中和殘余的堿，而HNO3與鋁幾乎不反應。也可采用其他種類的酸進行中和，但必須保證中和完成后用水沖洗干凈，以防影響電解。

影響因素：如果中和不干凈，會導致堿性物質混入電解粗化液中，影響槽液PH值，從而縮短印版使用期限，造成產品質量下降。

3.3 電解粗化

處理目的：通過交流電的作用，使光滑的鋁版表面粗糙化，形成“砂目”，擴大表面積，增強鋁版表面的附著力、親水性、保水力、耐磨性，提高PS版的耐印力與印刷質量。

處理方法：電解過程是利用鹽酸液、硝酸液化學與電化學同時進行腐蝕的過程。一般情況下，采用石墨做電極，用稀鹽酸、稀硫酸做電解介質，在交流電的作用下，使鋁版表面不斷發生電腐蝕而形成“砂目”。

PS版版基表面粗糙化的目的，不僅需要制造出具有一定粗糙度Ra值的砂目表面去支撐氧化膜層和感光膠層，還需要滿足印刷對PS版版基表面砂目微觀峰谷坑凹的四個方面的功能需求。它們分別是輪廓算術平均偏差Ra、微觀不平度十點高度Rz、輪廓最大高度Ry、輪廓最大峰高Rtp。也就是說要求制作出的砂目峰谷坑凹要具備一定的微觀立體空間結構。

影響因素：影響電解工序的主要因素是工作液的濃度、溫度、流量以及H+ 濃度。電解粗化電解液中，需要的H+濃度范圍在0.2%～1%，這時才能形成砂目。在此范圍內，H+濃度越高所產生的砂目越深，反之則淺。當H+濃度>1%時，電解時產生的灰色物質就會沉積于鋁板上，形成由Al、Al（OH）3和HCl3及它們的絡合物和其他雜質組成的膜，使得版面發黑、灰度加重不易除盡，印刷上臟；當H+濃度<0.2%時，鋁僅會均勻地溶解，使得版面白凈、砂目形態變差，易出現平臺。電解液的溫度會對粗化質量產生很大的影響，一般電解槽中處理的溫度要保持在17～19℃。當溫度升高時，化學反應速度過快，產生的灰色物質沉積在鋁板上，使得版基灰質加重，砂目形態變差，版基堿性化，Al（OH）3達到一定程度時，砂目不再生長；相反，砂目易出現平臺，形態也變差。當工作液的流量調節不佳時就會影響反應速度，在版基上會出現電解道。當鋁離子濃度過高時，灰質加重，過低時，版面發黑。

3.4 堿洗除灰

處理目的：在電解過程中，鋁基表面會產生灰質，其主要成分為Al（OH）3，它附著在鋁板表面，嚴重影響著電解的繼續進行。

處理方法：采用堿性溶液去除鋁版表面疏松灰質層的方法，用5%～10%的氫氧化鋁溶液水洗，輕度腐蝕除去灰質，以便后工序能產生更好的氧化層。

影響因素：影響堿洗除灰的因素是工作液的濃度和溫度。這兩因素能直接影響除灰的干凈程度與砂目的細微結構，當濃度和溫度升高時，版面白凈，但易損傷砂目或形成堿印，影響感光膠的附著力，耐印力下降；當濃度和溫度降低時，灰質加重，在日后的顯影上機中易造成不凈或上臟。所以，除灰一定要適當，否則會腐蝕砂目的細微層次，影響耐印力。

3.5 陽極氧化

處理目的：由于鋁比較活潑，經過粗化處理后，鋁板基表面積增大，吸附力提高，但且硬度變差，因而需對其表面進行氧化處理。通過氧化，增強鋁版表面的硬度、耐磨性、耐蝕性，進一步提高其表面吸咐性、親水性等。

處理方法：氧化過程一般采用具有氧化性的H2SO4充當介質，在直流電的作用下，電離出游離態的氧，游離態氧作用于鋁版表面，與Al反應形成致密的氧化層。

由于生成的Al2O3也能與H2SO4反應，因而在生成氧化膜的同時，部分氧化膜也會溶解在電解液中。氧化過程，同時進行著氧化膜的電化學生成過程和氧化膜的化學溶解過程，但氧化膜的生成速率大于溶解速率，因而氧化膜能夠生成。

影響因素：影響氧化層生成的主要因素是：溶液溫度、濃度、流量。硫酸濃度最佳值為15%，當H2SO4的濃度升高，導電率也升高，生成速度就快，氧化膜較疏松。當鋁離子濃度升高時，氧化膜的抗蝕性、耐磨性就會降低。液體溫度一般要控制在15～25℃，最佳溫度為18℃，當液體溫度超過40℃時，氧化膜在生成的同時溶解性也大，氧化膜疏松，較軟，且不均勻，耐磨性降低，各項指標均下降；溫度低于12℃時，氧化膜生成較致密，硬度大，但容易變脆破裂。而工作液流量大小的調節，直接影響到工作箱內氧化液的交換量，交換量不足，易引起過度氧化，版面形成白斑。

3.6（PAT）氧化后處理

處理目的：氧化后處理也稱為封孔處理。氧化過后氧化膜上含有太多的微孔，孔隙率達到35%，致使感光藥膜往下滲透，造成版材顯影時不易顯干凈。因而氧化完成后，再進行一次封孔處理，能有效減少微孔數，提高其抗蝕性和防污染性，使版材更好顯影，印刷不易帶臟。

處理方法：在高溫的作用下，使氧化膜膨脹，微孔脹大，在專用藥液的作用下，洗凈微孔中的殘留物質，并對微孔深處曝露的Al進行腐蝕，使微孔變淺。

后處理的工作原理比較復雜，在這只能對此進行簡單的解釋。一般陽圖型版材在顯影過程中，在Na2SiO3的作用下，也能起到封孔作用，因而陽圖型PS版也可不封孔。

影響因素：工作液溫度及濃度。當溫度較低，起不到封孔的作用，而濃度高低的變化，直接影響感光膠的附著力，導致耐印力發生變化。

3.7 涂布

處理目的：將配好的感光液均勻地涂在經過電解粗化及陽極氧化處理的鋁版上，形成需要曝光處理的感光層。

處理方法：PS版的涂布是在涂布機上進行，常用是輥涂式的涂布機。

影響因素：a.涂布室的衛生條件：機器或空氣中的塵埃容易玷污版基表面和感光液，引起涂層的臟點或白點，為防止外界未經過濾的空氣污染涂布室，涂布室的空氣壓力必須大于外界空氣壓力。b.涂布溫濕度：必須嚴格控制涂布的溫濕度，涂布溫度直接影響感光膠粘度發生變化，進而導致感光層厚度波動。而濕度過低時，感光膠溶劑揮發過快，涂布時感光膠的流平性不好。一般情況下，涂布溫度控制在20～23℃，相對濕度控制在30～60%范圍內。c.感光液的粘度：粘度過大時，涂層太厚且均勻性差，太小時，涂層太薄，這些都會影響到曬版和印刷質量。

3.8 涂布后烘干

處理目的：將感光涂層中含有的溶劑蒸發出來，并抽走。

處理方法：先用約40℃的熱風干燥，而后在80～85℃的溫度下烘烤。

影響因素：必須嚴格控制烘干的工藝條件，這是保證產品質量穩定的一個重要條件。當烘干溫度過低時，感光膠不能完全干燥，明顯表現出曝光時間縮短，顯影速度過快等現象，通過做耐磨試驗效果不理想，感光層吸附不牢固，耐印力低等。當烘干溫度過高時，在曬版顯影時可能出現“抓版”等現象，引起上臟。

4 結束語

PS版在膠印中的應用甚是廣泛與重要，按照生產工藝流程，把控PS版的生產方法，注重過程中影響PS版生產的質量因素，從而提高印版的耐印力、耐磨性，提高網點的階調再現性，提高整個印刷的生產質量。

參考文獻

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[2]李煜，PS版質量問題分類與分析，印刷雜志，12，1998

[3]馮瑞乾，PS版制版、印刷與再生，印刷工業出版社，1992

[4]馮云祥，鋁板基質量對印刷用PS版質量影響，鋁加工，1999

作者簡介

仵紅，畢業于西安理工大學印刷工程專業，現任教于四川南充職業技術學院印刷與包裝技術系，職稱助教，研究方向印刷技術方向。