分析CTP版生產對鋁板基質量要求

鄭明卿

柯達（中國）圖文影像有限公司

分析CTP版生產對鋁板基質量要求

鄭明卿

柯達（中國）圖文影像有限公司

高質量的鋁板基是制造優質CTP版的首要條件，文章從CTP版生產的質量要求入手，分析了鋁板基的量化指標和表觀質量對CTP版生產和產品質量的影響，并針對鋁板基存在的典型缺陷，提出了版材生產中控制和處置措施。

鋁板基；CTP版；質量；缺陷；標準；處置、運用

背景

隨著印刷業向高檔化、個性化、高增值化方向發展，因此急需高端高品質的CTP版材。而在CTP版材的生產過程中，鋁板基作為它的重要原材料之一，其質量直接影響到CTP版的生產和版材的質量。目前，國內能生產中高端CTP版用的鋁板基主要有西南鋁業和瑞閩鋁板帶，還有2009年試產的美鋁渤海鋁業公司和新投資建廠的廈門廈順鋁箔有限公司，除西南鋁，其它三家都擁有世界先進的CTP版鋁板基BWG純拉伸矯直生產線，這大大提升了國產CTP鋁板基的生產能。而現在的印刷業競爭日益激烈，企業在保證質量的前提下，降低成本，提高競爭力勢在必行，由此國產鋁板基的選用也就水到渠成。本文著重從量化指標與表觀指標兩大方面來分析鋁版基質量對CTP版生產和版材質量的影響，以促進國內鋁板基生產廠家提高質量。

1.CTP版用的鋁板基的量化指標

CTP版材用的鋁板基的量化指標包括鋁板基的化學成份、常溫及烤板的機械性能，厚度和寬度的精度，鋁板基的表面粗照度，邊緣毛刺、以及板型，這些指標不同程度的關系到CTP版生產及其版材質量。

1.1鋁板基的化學成份

CTP版要求的電解砂目要更細密、均勻，兩個因素很重要，一是：鋁板基的內在成份，也就是說與生產CTP版的鋁合金所含的微量金屬元素的種類和含量有關。目前，國內用在CTP版生產的鋁板基的合金有1110、1050、1060、1070[1]，普遍運用的是1050合金及其金衍生出來的類似合金，其自編合金號及化學成份參考表（1.1）。

表（1.1）　化學成分（%）

市場上運用最好的Hydro1052鋁板基就是在1050合金的基礎上，添加了質量百分比為0.15%～0.30% 的活潑元素鎂，調整后的特種金屬含量的比例更合理，使得鋁板基既有良好的物理機械性能又能明顯改善其電解適性，即明顯改善電解砂目的響應敏感性，無須強化處理就能形成細密而均勻的砂目層。二是：鋁板基加工過程中工藝的控制。添加的特種金屬元素在鋁機體中的分布要更均勻，才能使電解砂目細密均勻。對此有采取對CTP版用的鋁板基的熱軋用的方鑄錠或冷軋用坯料先進行均勻化熱處理。

鋁板基的化學成分的質量跟蹤，是確保原材料質量的重要參數之一。常用的測試方法是ICP原子發射光譜法。

1.2鋁版基的物理機械性能

CTP版的上版的方式有手動、半自動、全自動，及自動定位打孔裝置，要求版材具有一定的挺度。版基如太軟，挺度就差，容易彎曲變型而影響印刷運用；鋁板基太硬，則不易校平，因此，CTP版材用鋁板基必須有良好的機械性能。Hydro生產的1052H18的鋁卷，被公認為最適合用于生產CTP版材，其機械性測試結果明顯比1050合金高出20-40MPa。2008年前國內還沒有廠家生產類似的合金，隨著CTP鋁板基需求的增加，少數廠家也開始研發生產類似1052合金的鋁板基，如西南鋁業生產的合金1A25H18、美鋁的合金C17N H18、廈順的合金1050X與1050Y H18也都適用于CTP版的生產。另外，鋁版基的耐烘烤性能也需參考，因為印量的需求，客戶常常會烤版后再使用。烤版的條件有兩種，即280oC下烤4分鐘或220oC下烤10分鐘。市面不同牌號的鋁板基的機械性能參考表（1.2）。

1.3鋁板基的幾何性能

鋁板基的幾何性能指標主要有板基的寬度、厚度、表面粗糙度、邊緣毛刺。

CTP版材用的鋁板基的厚度常見的有0.15mm、0.30mm、0.40mm， 在日本用得最多的是0.20mm和0.24mm 的厚度。按國際標準[2]厚度在0.270±0.010mm范圍的板基制成的CTP版在中國可被稱作0.3 mm厚度的版。目前CTP制版機市場上主要有兩大類，外鼓式與內鼓式激光掃描方式制版。熱敏CTP版用的是外鼓式激光掃描方式制版，而紫激光CTP制版機多采用內鼓式激光掃描方式制版。CTP版生產企業在考慮成本的同時，也應結合實際運用，將厚度的質量控制維持一致性，因為有些CTP制版機，如海德堡的CTP制版機、網屏機因設備本身無對焦補償，厚度波動的范圍太大，會導致對焦問題。柯達全勝制版機設備自身帶有對焦補償，在一定程度上可以克服厚度小的偏差的影響。

CTP版對版材的寬度、長度和方正度要求很高，因為這直接影響到客戶的使用，如果尺寸偏差過大，一方面，會到導致制版機無法接受而被拒用；另一方面，影響套色，使印刷品圖案模糊不清。另外，從成本考慮，我國版材生產有的不安裝在線切邊裝置，所以要求鋁卷的寬度公差≤±0.5mm，最好無公差。以避免在線調片和切邊質量問題。鋁板基生產廠對寬度的控制因生產設備能力的不同而有區別，因此版材生產廠需要與鋁板基廠家溝通達成協議。

表（1.2）　不同牌號的鋁板基的機械性能

1.4鋁板基的電解性能對CTP版的電化學處理效果的影響

首先，來解一下電解磨版處理的效果直接影響著印刷的效果，（1）改善底層與感光涂層的黏合性，增加印刷壽命；（2）在印刷過程中維持一個期望的水墨平衡，防止臟版。

CTP版電化學處理的控制與其自身的生產工藝如選擇酸的類型和濃度、溶液的溫度、電流的密度、磨版的時間、電荷的密度等有直接的關系外，還與鋁板基的化學成份和表面質量有關。鋁板基在進行電解磨版處理之前，必須先經過堿洗， 其目的是洗去鋁板基表面含有的軋制時用的油脂、塵土，自然被氧化的Al2O3，以及次表層里被嵌入的爐渣和金屬之間的化合物微粒等，這樣電解磨版時才能獲得均勻砂目層，即有穩定的粗糙度（Roughness）。堿洗工藝過程用刻蝕量（Etch Loss）來控制，即通過測量鋁盤（10X10cm2）在堿液中反應30秒測得的刻蝕量來控制生產工藝，這比用滴定結果來控制生產過程更重要。理想情況的控制是鋁盤的刻蝕量等于板帶片幅的刻蝕量，但事實上鋁盤的刻蝕量不等于片幅上的刻蝕量。當然，刻蝕量還與堿溶液的濃度、溫度有關。

國內產的鋁板基在74oC/30秒條件下刻蝕量一般都在8.5g/m2左右，而德國產的鋁板基一般較小，約在5.5 g/m2左右，前者在鋁板基生產的收卷工序前噴石蠟油潤滑以防鋁卷復繞時產生擦劃傷導致表面質量缺陷，而后者則是去油收卷。鋁板基在冷軋后如果去油清潔不好，殘留的Al-Si或Al-Fe未除凈，也會造成刻蝕不均勻。因此，鋁板基表面質量穩定與否直接影響CTP版材生產的控制。

CTP版多用于高質量的彩色印刷，CTP制版機掃描制版多采用調頻網或調頻/調幅混合加網技術，其版基砂目值一般在0.40～0.55μm，要達到精細網點、網線的還原，除與生產廠的電解工藝條件有關外，還與鋁板基本身的表觀質量和表面粗糙度有直接關系。一般鋁板基的表面粗糙度越大，電解磨版后更大，因為粗糙度是累加上去的。電解砂目越粗，網點、網線的還原性越差，因此，CTP鋁版基的粗糙度要控制在0.15—0.28μm，橫向Ra允許的偏差為±0.02 μm，Rz≤ 2.5μm[1]，否則很難做出較細的砂目層。此外，鋁板基自身的內部與外部表觀缺陷，也將影響電解磨版的質量，如軋制線、金屬條紋、油污壓入、鋁板基表面被氧化等。雖然，在內部缺陷不嚴重時，可以通過調整電解腐蝕參數加以改善消除，但若版基的表觀質量太差，不進行強化電解根本就無法消除版面的缺陷，這也將導致砂目粗糙。

1.5鋁板基的板型對CTP版的影響

CTP版的版型受使用的鋁板基的板型的直接影響，鋁板基的板型是指板基材的平直度。鋁板基板型的缺陷是由于軋件在寬度方向上的縱向延伸不均勻，出現內應力的結果，使鋁板基產生邊緣波浪、中鼓等缺陷。CTP版材生產對鋁板基的具體要求是：（1）帶材的不平度，在每米長度上的波浪數不得超過3個，每個波浪的波高≤2 mm[1]；（2）在帶材自由展開時，不允許有目測可見的邊緣波浪、中鼓。

多數CTP制版機采用外鼓式激光掃描成像制版，不像PS版曬版是采取抽真空方式可使版面與膠片密合。為了使CTP版材能很好的與外鼓密合，確保激光成像質量，要求CTP版的版型控制略微反翹（即翹向版背）。反翹的質量控制可用懸掛式平整度的方法來測量。版材的版型當然還與版材生產設備狀況有關，因此，需要供需雙方不斷磨合，達到互相匹配。

2.鋁板基的表觀質量

在CTP版生產中，鋁板基的表觀質量對生產和最終產品的質量影響是最大的，也是最不好控制的，不但沒有具體的量化指標，還因生產線的不同，產生不同的缺陷。因此，要保證CTP印版的質量，鋁板基的表觀質量是前提。常見的由鋁版基帶來的表觀缺陷有：軋制紋、織布紋、非金屬壓入、壓過劃痕、黑條、黏鋁、機械損傷等幾種。典型內部質量問題則主要表現在化學成分不均、組織粗大、化合物形狀尺寸異常等。這些缺陷對表面質量和電解腐蝕砂目要求極高的高端CTP版基確是致命的缺陷。下面具體的分析鋁板基缺陷對CTP版質量的影響及控制和處置。

2.1軋制線(Grain Streak)

在CTP版的底層有明顯的與軋制方向一致的高低差細條紋稱為軋制線。圖（2.1）是300倍顯微放大，在圖標紅線的右邊是正常的鋁板基經電解粗化處理后砂目均勻；右邊為有軋制紋缺陷的電解砂目圖，是由于鋁板基生產時，軋輥發生振動或磨輥粗糙度不一致導致表面存在細微高低差，經電解砂目后形成條紋，從而影響表觀質量。該弊病是間斷出現，純屬鋁板表觀問題。經運用評估，該弊病對低端的CTP印版因Ra相對較高而影響小些，或非FM運用的印刷，在運用中并未達到影響產品的影像還原，也不影響版材的印刷質量，如清潔，上臟及耐印數等，但由于它可顯現在底版而引起客戶的高度關注并拒絕使用。針對該缺陷，鋁板基生產企業，可通過調整成品道次、冷軋工序道次變形量，下調軋輥表面粗糙至0.20± 0.02um來改善，同時通過陽極化檢驗及低倍組織檢查來控制。版材生產企業，則可通過如下三項檢驗方法來把控鋁板基的軋制線缺陷，（1）低倍試驗，主要針對鋁軸使用前的檢查， 但較難判定；（2）取鋁軸上機后的底層頭樣對比參考樣來判定，條紋程度比參考樣品嚴重的則換軸，退下的大軸，等待第（3）點的測試評估結果出來，再決定是否再使用；（3）對第（2）點有疑問的版材，可以設計“網點漸變曝光沖洗”的評估方法作為產品放行的依據。

圖(2.1)軋制紋版材的底層和生樣顯微照片

2.2織布紋(Strike Through)

織布紋顧名思義則是在CTP版材上呈現的間距、位置相對固定的連續或間斷重復的條紋。該缺陷在印刷運用時，影像明顯受影響，在實地位置尤為明顯，呈刷子狀的條紋，是完全不可接受的。該缺陷產生的原因是用于鋁板基生產時所用的冷軋輥表面有條紋缺陷，其條紋是磨輥時車床進刀時振動產生的。CTP版生產中可以通過表觀檢查和在線照相機監測到該缺陷。首先，在鋁板基上機前，通過取外圈鋁板基月2米長進行全幅的表觀檢查，可借助10倍放大鏡和對比限度參考樣品做判定；二是優化在照相機的設置，提高檢測靈敏度，自動探測與剔除缺陷；三是生產線上常規的取樣檢查。

2.3金屬條紋(Mill Line)

由于鑄錠光晶比例偏高，導致鋁板基的表面局部有光晶，或工藝控制不當產生的晶粒粗大，經軋制后呈通條分布的暗條紋，條紋區域寬度不等。在圖（2.3）中，A所示為低倍浸蝕后的缺陷低倍形貌，其它兩圖為在體視鏡下觀察，缺陷條紋區域及正常區域宏觀形貌。CTP生產線上加大腐蝕也克服不了，是不可接受的缺陷，因此，鋁板基生產企業應加強鑄錠銑面后表面粗大晶粒的檢查，降低缺陷漏檢率。

圖(2.3)金屬條紋

2.4黑條(Black Line)

黑條在CTP版上的表現為暗色條紋，進一步洗去涂層后在底版上仍然可見黑色的條紋，且用丙酮溶劑都無法洗掉。反查鋁版基可發現沿軋制方向分布的長短不一的異常條紋，圖（2.4.1）為缺陷宏觀形貌。在掃描電鏡下觀察樣品缺陷部位可見缺陷部位均沿軋制方向分布，表面存在不同程度的損傷，經軋制變形完全焊合后殘留的痕跡.圖（2.4.2）為EDX能譜分析，異常處碳氧元素明顯高于正常部分，為典型的黑條缺陷。

該缺陷是隨機出現，輕微時電解可消除。一般地，黑條輕重主要看顏色的深淺和尺寸的大小，顏色深、尺寸大一般較重，反之則輕。經運用評估，該程度輕的黑條對印刷運用無使用功能的影響，但由于它可顯現在非影像部位的底版而引起客戶的高度關注并拒絕使用。版材生產中對該弊病的控制，一是可通過對原鋁板基的表觀檢查，但該缺陷是隨機產生的，漏檢出的概率高；二是對在線照相機檢測系統進行優化可剔除部分反差大的缺陷；三是生產線上常規的取樣檢查。

圖(2.4.1)缺陷宏觀形貌

圖(2.4.2)EDX能譜分析

2.5壓過劃痕(Surface Broken)

壓過劃痕是指鋁材表面產生的機械損傷經軋制變形后未完全焊合形成的缺陷.該缺陷對CTP版為絕對不允許缺陷，該弊病在生產中可通過優化在線照相機系統的設置及時監測到并剔除。

2.6非金屬壓入(主要是油污壓入 Roll in Oil)

在CTP版的底層上缺陷區域呈現亮斑且電解砂目不能進行，使得版材曝光后該缺陷區域的影像丟失而不能使用，圖（2.6）為缺陷電解砂目后的形貌圖。

圖(2.6)

這里所指的油污是印刷版生產線上堿洗除油不能清除一類。它主要產生于鋁材軋制和精整工序，是國產鋁板基非常普遍的缺陷，嚴重影響電解砂目形成.為絕對不允許的缺陷。該缺陷是隨機產生、影響是批量，導致生產上較難控制剔除。一般通過不斷的優化在線照相機自動檢測系統的設置提高探測靈敏度并自動剔除。但由于不同的產品顏色的差異，導致反差不同，照相機探測該缺陷的靈敏度也不一樣，漏檢率約在0-2%左右，這就需要根據具體產品進行不同的處置。

2.7金屬或顆粒壓入 (Roll in Dirty)

金屬雜質或硬顆粒壓入鋁卷表面，使表面呈明顯的點線狀缺陷。該缺陷不影響電解砂目形成，且等級較輕的在低端版材的運用沒影響，但用于高分辨率低Ra的CTP版生產則不能接受，其導致印刷運用時非影像區上臟。

除了以上的缺陷外，還有雜質點、表面黏鋁、刮傷等缺陷都會直接影響CTP版材的質量。目前，針對表觀缺陷在CTP版用的鋁板基的國標里沒有明確指標，各生產企業應根據自身的生產工藝條件和能力，以及產品的運用，制定缺陷的評判標準。

結束語：

總之，CTP版材生產用的鋁版基的整體質量要比PS版高得多，由于市場上進口和國產的鋁版基質量參差不起，不同廠家因自身的工藝不同而存在不同的缺陷，其弊病對CTP版材的影響程度也會因生產CTP版的企業生產工藝條件不同而不同，這就需要CTP版生產廠家根據生產線速度、電解腐蝕能力等相關工藝參數，與鋁版基供應商多進行技術溝通，積極進行驗證，通過不斷磨合改進，不斷提高產品的質量，達到互相匹配，以求共同發展。作為CTP版材的生產企業，可通過內部質量控制以及優化在線照相機缺陷自動檢測系統的設置，定期檢查、抽查以降低缺陷流出的風險，提高終端客戶的滿意度。

［1］GB/T 32183-2015 《計算機直接排版印刷版基用鋁帶材》

［2］INTERNATIONAL STANDARD ISO 12635：2008（E） Graphic technology — Plates for offset printing — Dimensions

［3］陳昌云，溫慶紅《印刷對鋁基材質量的要求》《鋁加工》2008年第2期總第181期