【集萃网观察】1 　前言

    现代的圆网喷墨、喷蜡制网和传统的菲林片制网都涉及到感光工艺。在应用圆网感光机设备和感光胶产品时,虽然厂商会提供相关的曝光参数,但在很多情况下,会因众多的变化因素而影响曝光的正确性。这些变化来源于光源的新旧程度、光谱性和距离;感光材料的光敏性和用量;胶层的厚度;环境的温湿度等因素。在实际操作中,要想制得满意的圆网花网,以获得高质量的印花,正确掌握感光工艺非常重要。

    2 　曝光时间与光源的关系

    2. 1 　曝光时间

    圆网曝光时间涉及到曝光敏化度问题。在制版过程中,过量曝光会使感光胶过度敏化,胶膜产生硬化,所形成的未感光区域膨胀性变差、不易冲洗,造成花型不易显现;曝光不足会使感光胶敏化度不够,胶膜显嫩,容易冲掉,造成花型出现砂眼、锯齿形,严重时会使胶膜脱落。总之,掌握正确的曝光时间是感光工艺很重要的工序,它与曝光光源和光敏剂相关联。

    2. 2 　曝光光源

    曝光光源是指在曝光晒版过程中能够引起感光胶层在较短时间内发生化学和物理变化的光源。选择合适的光源,可以减少曝光时间,加快制版速度,提高制版质量。圆网感光胶的光交联反应主要是在吸收紫外光后发生的,所采用的曝光光源均为紫外光光源,其光谱特性和强度,对制版效果有直接的关系。因此在选用光源时要考虑与所用感光材料的吸收波长相匹配,才能获得良好的效果。圆网光敏材料对300～400 nm波长范围内的紫外光敏感,而在此波长范围输出比较丰富的光源种类有高压汞灯、碘镓灯。这两种类型光源产生的波长与圆网光敏材料吸收波长较吻合,能在制版曝光中发挥较高的感光效率,使感光胶在光的照射下短时间内产生光固化。

    2. 2. 1 　高压汞灯

    高压汞灯所发射的光谱,最高发射峰集中在紫外区域,以365 nm 处为最高峰,与圆网光敏材料的吸收波长355 nm 相接近,光源能量效率高,辐射率较少,是制作圆网制版的理想光源。

    2. 2. 2 　碘镓灯

    碘镓灯波长分布在350～450 nm 波长范围,以417 nm处为最高峰。而在400～350 nm 处有两个波峰,这对多数晒版的感光光敏材料是有效的。这种光源发射的紫外线较强,发光效率高,但有较高辐射热,启动时间较长。

    由于上述光源的光谱特性和能量强度符合圆网制版的敏化要求,目前主要以此两种光源作为圆网感光制版曝光光源。

    2. 3 　光源的衰减和强度影响

    曝光用的光源一般平均有效使用寿命为500～1 000 h 。在日常使用时,其光量会随着时间的推移发生衰减,导致光量减弱。所以,曝光时间不是恒定的,如光源使用时间过长或超过有效寿命,则需要相应地延长曝光时间或换用新的光源。

    另外,光源强度对制网也有影响。光源到达网胶膜面上的能量也就是感光材料表面上所获得的照射强度。此种照射强度并非眼睛所看到的光亮强度,因为紫外光是不可见光,当光源到达感光体表面之间距离固定时,光源照射强度越高,则曝光时间越短;光源照射强度越低,曝光时间越长。

    3 　光敏材料特性、用量和暗反应

    3. 1 　光敏材料的特性

    圆网制版用的光敏剂为重铬酸盐体系,它与有机胶体混合后成为光敏胶液,其光敏性会直接影响感光胶体的感光性能和制网效果。重铬酸盐及其水溶液单独存在时并不具备光敏性,只有与具有被氧化性的有机胶体物质混合后,才会产生光敏作用,并受紫外光照射,在短时间内迅速与胶体发生交联反应,使感光胶膜固化成水不溶性胶层与镍网结合。

    实际上,光敏剂起着传递能量的作用。不同波长的光波具有不同的能量, 如300 nm 紫外光能量为399. 3 kJ ,360 nm 紫外光能量为333. 5 kJ ,395 nm 紫外光能量为300. 8 kJ 。这些光波首先把能量传递给光敏剂,引发并供给光敏剂与有机胶体光交联反应所需要的能量。对于重铬酸盐光敏剂来说,它并不能接收和传递各种波长的光,而仅吸收紫外光区域波长,这是由光敏剂的结构所决定的。

    重铬酸盐用作圆网光敏剂,主要吸收355 nm 波长区域的紫外光(见图3) 。因其在210 nm 处的最高波峰,没有合适的光源匹配。另外,如果制版曝光在玻璃板下进行的,也无法利用最高波峰210 nm ,因玻璃会强烈吸收并阻挡320 nm 以下的光线透过,对感光胶层没有实际作用。因此可选择在360 nm 区域输出比较丰富和较高强度的光源。

    3. 2 　光敏材料的用量

    圆网感光胶的感光速度与重铬酸盐光敏剂的用量有关。在重量相同的感光胶中重铬酸盐用量大的比用量小的感光速度快,光交联程度也大。但在确定胶体用量时,光敏剂的用量要按配方量加以控制。适量增加光敏剂可缩短感光时间,过量则产生不良的影响。光敏剂过量会加快感光胶的暗反应,加深感光胶层的色层,使曝光时对感光有作用的光线中的一部分被感光层表面的光敏剂吸收,使之表面过度固化而胶层内部固化不足,从而引起曝光失败。另外感光胶液中若含过量的重铬酸盐光敏剂,感光胶体烘干后,胶层表面会有光敏剂晶体析出,阻碍了胶层的感光作用,使胶层表面带有重铬酸盐晶体,不发生硬化,影响感光层充分的光固化。

    3. 3 　暗反应

    圆网感光胶无论是液态还是胶层干燥状态,在不见光的情况下都会自发地发生固化作用,称暗反应。液态时暗反应表现为感光液的粘度增加,颜色加深;干态时,暗反应表现为显影溶解困难。发生暗反应的主要原因是,重铬酸盐在热的作用下发生氧化反应。从广义的反应上来看,暗反应实质上与光固化反应相同,只是暗反应在没有光能的直接作用下进行,在反应速度上比光固化反应要慢得多。暗反应的快慢与温度、湿度之间的关系很大。温度、湿度越高,其反应速率越快。试验得出,当温度从25 ℃上升到42 ℃时,其间的温度每升高10 ℃,暗反应速度约增加2～3 倍;当温度为4 ℃时,其暗反应则变得非常缓慢。

    圆网制版时,如用已经老化的感光胶液涂布制网,曝光时曝光量比常规少,即可使胶层光固化。从表面来看,感光度似有所提高,但实际上却造成了溶解度降低,显影困难。如果将刚配好的感光胶液涂在网坯上干燥后,感光胶层开始暗反应。随着时间的延长,暗反应逐渐加强,胶层的溶解度变得越来越小,时间一长,胶层将完全固化,暗反应的结果能使见光区域和未见光区域的溶解性的差别变得越来越小,最后小到未见光部分没法溶解掉,而无法得到图像。

    控制暗反应,关键是干燥和贮存时要控制环境的温度和湿度。温度、湿度下降,则暗反应速度下降。所以,目前印染厂圆网制版车间都配备了空调,使室内温度保持在20～25 ℃左右,相对湿度小于50 % ,尽量降低圆网胶层暗反应速度。

    4 　厚度与相对湿度对光固化的影响

    4. 1 　胶层厚度的影响

    圆网感光胶涂布后,胶层厚度主要取决于胶液的粘度。粘度大,胶层厚;粘度小,胶层薄。因为光固化从胶层表面开始,逐渐深入到胶层内部,所以较厚的胶层光固化速度慢,需要较大的曝光量才能使胶层由表面到内部发生光固化而不溶于水,同时较厚的胶层曝光后显影也会减慢。当然,胶层也不能太薄。胶层薄虽有利于曝光时间、光固化和显影,但制网时胶层中的含固量降低,使胶膜遮盖性不好、光泽度暗淡、砂眼多、没有层面感,更主要的是会在生产中出现耐印率低等问题。

    4. 2 　相对湿度的影响

    圆网感光胶中重铬酸盐光敏剂的光敏反应是离子型反应,所以在感光胶层内需要有一定量的水分。在生产过程中,制网在低温干燥时胶层里的水分渐渐蒸发,在有效的预烘时间内,胶层基本上是干燥的。但事实上,根据环境中的大气状态,胶层在干燥和存放过程中会失去或获得水分,也即,受气候的影响会有少量的水分留在胶层内,其含水量与操作环境的相对湿度有关。操作环境相对湿度大,胶层含水量就多;反之胶层含水量就少。含水量对胶层的感光度有很大的影响,可以加速或延缓光固化过程。相对湿度上升,胶层中的含水量增加,感光度上升,但胶层含水量增加会影响胶层与金属网结合力、胶层的清晰度和分辨率,以及胶层的显影牢度。完全干燥或充分膨胀的胶层感光度为零。

    ——信息来源：中国包装印刷展览网 

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