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    3D網(wǎng)點制版參數(shù)與金屬易拉罐網(wǎng)點擴大關(guān)系的研究

    2023-03-14 12:25:42肖穎麻祥才金琳李賢峰劉駿王曉紅
    包裝工程 2023年5期
    關(guān)鍵詞:印品戴帽易拉罐

    肖穎,麻祥才,金琳,李賢峰,劉駿,王曉紅

    3D網(wǎng)點制版參數(shù)與金屬易拉罐網(wǎng)點擴大關(guān)系的研究

    肖穎1,麻祥才1,金琳1,李賢峰2,劉駿3,王曉紅4

    (1.上海出版印刷高等??茖W(xué)校,上海 200093;2.上海致彩實業(yè)有限公司,上海 201802; 3.北京漢德圖像設(shè)備有限公司,北京 102600;4.上海理工大學(xué),上海 200093)

    采用激光直接雕刻3D網(wǎng)點制版方式實現(xiàn)金屬易拉罐網(wǎng)點擴大的控制。以鋁質(zhì)易拉罐為承印材料,改變3D網(wǎng)點的形狀、戴帽、雕刻側(cè)峰角度等參數(shù)后進行制版和印刷,對印品的網(wǎng)點擴大進行測量和分析,以確定最佳的制版參數(shù)。圓方形網(wǎng)點在50%中間調(diào)的表現(xiàn)優(yōu)于圓形網(wǎng)點的,“戴帽”網(wǎng)點的還原效果優(yōu)于“無戴帽”網(wǎng)點的,雕刻側(cè)峰角度80°的網(wǎng)點比雕刻側(cè)峰角度50°的網(wǎng)點擴大值小。在實際生產(chǎn)中,當(dāng)加網(wǎng)線數(shù)和加網(wǎng)角度確定后,選擇圓方形“戴帽”網(wǎng)點和較大雕刻側(cè)峰角度有利于改善金屬易拉罐的網(wǎng)點擴大。

    激光直雕;3D網(wǎng)點;制版參數(shù);網(wǎng)點擴大

    金屬包裝因具有色彩豐富、保護性能良好等特點被廣泛應(yīng)用于食品、飲料和日化等快速消費品領(lǐng)域[1],其材料主要包括鍍錫薄鋼板、無錫薄鋼板、鋁合金薄板、鍍錫薄鋼板等。這些材料以板狀、箔狀或容器狀進行印刷后再次加工成型,以滿足不同客戶群體的需求[2]。在各類金屬包裝中,易拉罐是一類常見的液體包裝容器,其印刷方式主要為凸版膠印[3]。由于材料本身無吸收性,容易導(dǎo)致印刷過程中的網(wǎng)點擴大嚴重,因此,如何有效控制這類印刷品的網(wǎng)點擴大是業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點之一。

    易拉罐是使用鋼基底樹脂凸版進行印刷,其制版方法與柔性版的制版方法相同,即傳統(tǒng)陰圖菲林或激光直接成像(CDI)制版。這2種制版方式均需進行背曝光、主曝光、沖洗、干燥、后曝光、去黏曝光等步驟[4],印版表面的網(wǎng)點再現(xiàn)質(zhì)量受曝光能量以及曝光時間等因素的影響較大,此外網(wǎng)點結(jié)構(gòu)也無法實現(xiàn)三維參數(shù)的變化,最終導(dǎo)致印品的網(wǎng)點擴大值較難控制[5]。激光直接雕刻技術(shù)是利用激光能量直接將滾筒表面的鋅層蒸發(fā)后形成網(wǎng)穴,網(wǎng)穴的面積、深淺均實現(xiàn)可變,此后這一技術(shù)也逐漸應(yīng)用于橡膠凸版的雕刻[6-7]。相較于菲林和CDI制版技術(shù),采用激光直雕技術(shù)制成的印版用水沖洗、干燥后就可直接上機印刷,更加有利于網(wǎng)點擴大的控制[8]。

    激光直接雕刻制版技術(shù)[9]借助激光技術(shù),凹版版輥的網(wǎng)穴形狀、深度可實現(xiàn)個性化特征,凸版網(wǎng)點的三維立體各參數(shù)也均可改變,有效滿足客戶對印刷品質(zhì)量提升和防偽的需求。目前,國內(nèi)外關(guān)于該技術(shù)的研究主要集中在激光系統(tǒng)的類型和能量、橡膠版的種類、柔性版印刷術(shù)的應(yīng)用[10]等,而對其制版工藝優(yōu)化與印刷品網(wǎng)點還原質(zhì)量之間關(guān)系的相關(guān)研究較少;在對印版表面三維形貌描述模型及其應(yīng)用的研究,也僅集中在三維形態(tài)變化的分析[11]。對金屬易拉罐的研究,國內(nèi)外則主要集中在印刷圖像的變形、圖像缺陷的檢測[12-13],并未有激光直雕制版參數(shù)對產(chǎn)品網(wǎng)點擴大控制方面的研究。

    文中以市場常見的鋁質(zhì)易拉罐為承印對象,采用激光直接雕刻技術(shù),改變3D網(wǎng)點的形狀、側(cè)峰角度、戴帽及高度等制版參數(shù)制作鋼基凸版并進行印刷,獲得易拉罐印品表面的網(wǎng)點面積率,分析網(wǎng)點還原和擴大情況,研究制版參數(shù)與產(chǎn)品表面網(wǎng)點再現(xiàn)質(zhì)量的關(guān)系,為探索金屬易拉罐網(wǎng)點擴大值的有效控制提供切實可靠的方法。

    1 實驗方案設(shè)計

    1.1 3D網(wǎng)點相關(guān)介紹

    網(wǎng)點形狀指單個網(wǎng)點的幾何形狀,即網(wǎng)點的邊緣形態(tài)或50%網(wǎng)點所呈現(xiàn)的幾何形態(tài)[14],目前激光雕刻常用的3D網(wǎng)點是圓形網(wǎng)點和圓方形網(wǎng)點[15-16]。3D網(wǎng)點分為上下2個部分,上半部分就是網(wǎng)點的“帽子”,如果最終生成的網(wǎng)點含有“帽子”,則稱為“戴帽”,反之則為“無戴帽”,如圖1所示。

    圖1 3D網(wǎng)點結(jié)構(gòu)示意圖

    網(wǎng)點雕刻深度是指網(wǎng)點頂部到網(wǎng)點根部與底基層交界處的高度值。網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度,也稱網(wǎng)點坡度,是網(wǎng)點的斜邊邊緣與印版底基層之間形成的夾角,其作用是增加印版上網(wǎng)點,尤其是孤立網(wǎng)點的穩(wěn)定性,以提升最終產(chǎn)品的印刷質(zhì)量,如圖2所示。

    1.2 測試文件的設(shè)計

    考慮到實驗應(yīng)與實際生產(chǎn)要求相一致,因此在測試文件設(shè)計上涵蓋了印刷質(zhì)量控制的全部要素,如圖3所示。由于本文是研究制版參數(shù)與產(chǎn)品網(wǎng)點擴大的關(guān)系,因此僅選擇文件中梯尺對應(yīng)的百分比采集相關(guān)數(shù)據(jù)。

    圖2 3D網(wǎng)點戴帽、雕刻深度和側(cè)峰角度示意圖

    圖3 3D網(wǎng)點雕刻測試

    1.3 3D網(wǎng)點雕刻參數(shù)的設(shè)置

    在加網(wǎng)線數(shù)和角度的選擇上,文中使用目前市場上易拉罐產(chǎn)品常用的110 dpi加網(wǎng)線數(shù)和45°加網(wǎng)角度。在確定加網(wǎng)線數(shù)和角度后,網(wǎng)點形狀選擇圓形網(wǎng)點和圓方形網(wǎng)點,網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度設(shè)置為50°和80°,均為實際生產(chǎn)常用參數(shù)。通過改變3D網(wǎng)點的網(wǎng)點形狀、戴帽和雕刻側(cè)峰角度等雕刻參數(shù)對測試文件進行制版,共計有8種組合方式,如圖4所示。帽高設(shè)定為自動變化模式,1%網(wǎng)點的帽高設(shè)定為最大值50 μm,雕刻系統(tǒng)會依次遞減自動計算。

    圖4 3D網(wǎng)點雕刻參數(shù)的組合

    1.4 實驗儀器

    選擇Flint Group nyloprint WS 83型樹脂版,使用SPGPRINTS AGRIOS 5112型激光直接雕刻機進行雕刻,TXW600一體機進行主曝光、洗版、烘版和后曝光。考慮易拉罐印刷是在產(chǎn)線上從鋁卷的沖杯、拉伸、印刷到包裝一次性完成,因此用打樣取代印刷步驟。選用ISGO–CANmini 8081 A+打樣機進行打樣,由于易拉罐產(chǎn)品是采用網(wǎng)點扣套方式進行印刷,各色版之間的相互影響基本不存在,所以只需進行單色打樣,且控制打樣設(shè)備的印刷壓力與實際產(chǎn)線的印刷壓力一致即可達到研究目的。選用與實際產(chǎn)線一致的INX專色藍墨進行打樣。

    激光直接雕刻制版完畢,使用ZEISS LSM 800高分辨激光共聚焦顯微鏡配合ZEN 2.6分析軟件對印版上的3D網(wǎng)點進行掃描與成像、重構(gòu)與分析。使用愛色麗Xrite SP62獲取易拉罐打樣產(chǎn)品上的網(wǎng)點信息。

    1.5 制版與打樣參數(shù)的設(shè)定

    易拉罐產(chǎn)品進行激光雕刻制版的參數(shù)見表1。打樣時,選擇330 mL規(guī)格的易拉罐,打樣機的包襯材料的壓縮量控制在3絲(100絲=1 cm)左右。

    2 實驗結(jié)果與討論

    2.1 印版表面3D網(wǎng)點的還原特征

    為進行比對研究,本文拍攝了8種組合方式制成的8張印版中2%、5%、10%、25%、50%、75%、90%的7種3D網(wǎng)點結(jié)構(gòu)圖,考慮到篇幅問題,這里以網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為50°的5%圓形網(wǎng)點進行分析說明。

    由于激光直接雕刻3D網(wǎng)點的步驟是在版材全面主曝光完成之后進行,交聯(lián)固化后的樹脂在激光作用下發(fā)生融解并氣化。在網(wǎng)點側(cè)面由于受熱量可擴散的空間小,熱能過分集中導(dǎo)致側(cè)面出現(xiàn)過燒或掛渣現(xiàn)象,網(wǎng)點坡度的融邊效果會發(fā)生波動。圖5為共聚焦顯微鏡對印版中5%圓形網(wǎng)點進行掃描成像并重構(gòu)后的3D網(wǎng)點結(jié)構(gòu)圖和頂部特征圖,圖5中可以直觀看出,相較于“無戴帽”網(wǎng)點,“戴帽”網(wǎng)點的頂部尺寸更小。

    這一現(xiàn)象進一步從圖6中的網(wǎng)點二維輪廓擬合圖中得以證實,“戴帽”網(wǎng)點頂部尺寸比“無戴帽”網(wǎng)點頂部尺寸約小20%~30%。此外,在圖6中“無戴帽”和“戴帽”網(wǎng)點參數(shù)圖中還能直觀地看到“無戴帽”網(wǎng)點實際側(cè)峰角度分別為27.312 9°和35.267 8°,而“戴帽”網(wǎng)點實際側(cè)峰角度分別為39.772 7°和44.082 7°,“戴帽”網(wǎng)點還原雕刻側(cè)峰角度更接近于制版前設(shè)定的50°側(cè)峰角度,這是由于網(wǎng)點戴帽后彼此間距增大,激光燒蝕后熱量擴散的空間增加,減少了掛渣現(xiàn)象。

    表1 激光雕刻制版的參數(shù)

    Tab.1 Parameters of laser engraving plate making

    圖5 重構(gòu)后的3D網(wǎng)點結(jié)構(gòu)和頂部特征

    圖6 3D網(wǎng)點分析結(jié)果

    綜合圖5和圖6可知,在制版過程中“戴帽”3D網(wǎng)點的坡度更為陡峭,網(wǎng)點頂部尺寸更小。用顯微鏡對8張印版上圓形3D網(wǎng)點剩余的2%、10%、25%、50%、75%、90%,以及圓方形3D網(wǎng)點的7種網(wǎng)點面積百分比結(jié)構(gòu)圖進行掃描和重構(gòu)分析,同樣符合圖5和圖6的分析結(jié)果。這說明在相同印刷條件下,網(wǎng)點頂部尺寸更小、側(cè)峰角度更陡峭的印版更有利于控制印刷過程中的網(wǎng)點擴大,改善產(chǎn)品的階調(diào)再現(xiàn)。

    2.2 易拉罐印品表面網(wǎng)點百分比數(shù)據(jù)分析

    使用分光光度計測量8張印版打樣后易拉罐表面對應(yīng)部位的網(wǎng)點百分比,并計算出對應(yīng)的網(wǎng)點擴大值,如表2所示。

    表2 網(wǎng)點百分比數(shù)據(jù)

    Tab.2 Dot percentage data %

    將表2中雕刻參數(shù)的網(wǎng)點百分比標準值外加0%和100%定為橫坐標,計算出的印品網(wǎng)點擴大值為縱坐標繪制折線圖,出現(xiàn)相同網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度、“戴帽”網(wǎng)點與“無戴帽”網(wǎng)點、相同網(wǎng)點形狀這3類情形,如圖7、圖8和圖9所示。

    由圖7 a可以看出,網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為50°時,圓方形“戴帽”網(wǎng)點的網(wǎng)點擴大值最小,圓形“戴帽”網(wǎng)點次之,而“無戴帽”的圓形網(wǎng)點和圓方形網(wǎng)點擴大值均較大。由圖7 b可以看出,在網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為80°時,無論圓形網(wǎng)點和圓方形網(wǎng)點是否戴帽,各自印品的網(wǎng)點擴大值均相差不大。觀察圖7a、b,還可以發(fā)現(xiàn)雕刻側(cè)峰角度為80°的網(wǎng)點比雕刻側(cè)峰角度為50°的網(wǎng)點整體擴大值小。

    觀察圖8a,對“無戴帽”網(wǎng)點而言,網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為80°的圓方形網(wǎng)點和圓形網(wǎng)點的擴大值明顯小于網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為50°的網(wǎng)點擴大值,尤其是高光和亮調(diào)的區(qū)域尤其明顯。由圖8 b可以看出,對“戴帽”網(wǎng)點而言,網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為50°的圓方形網(wǎng)點的擴大值最小,其余3種類型網(wǎng)點的擴大值相差不大。觀察圖8a、b,同樣發(fā)現(xiàn)“戴帽”網(wǎng)點的擴大值整體比“無戴帽”網(wǎng)點的擴大值小。

    圖 7 2種網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度下的印品網(wǎng)點擴大值

    圖8 “戴帽”網(wǎng)點與“無戴帽”網(wǎng)點下的印品網(wǎng)點擴大值

    觀察圖9發(fā)現(xiàn),無論是圓方形網(wǎng)點還是圓形網(wǎng)點,制版時選擇網(wǎng)點戴帽后的印品擴大值均小于不戴帽網(wǎng)點的。在圖9a中,網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為50°的圓方形“戴帽”網(wǎng)點的印品網(wǎng)點擴大值最?。辉趫D9b中,網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為80°的圓形“戴帽”網(wǎng)點的印品網(wǎng)點擴大值最小。此外,還能發(fā)現(xiàn)這2種網(wǎng)點無論有無戴帽,其印品的網(wǎng)點擴大程度變化總體比較接近,這意味著在激光雕刻3D網(wǎng)點制版過程中,網(wǎng)點形狀并非影響網(wǎng)點擴大值的主要因素。

    通過數(shù)字放大鏡拍攝打樣后易拉罐表面2%、5%、10%、25%、50%、75%、90%部位的網(wǎng)點圖片,每個部位可獲得8張圖片,同樣考慮篇幅問題,還是以5%的網(wǎng)點為例進行分析,如圖10所示。觀察圖10a—h能發(fā)現(xiàn),“無戴帽”網(wǎng)點特征的印版印刷易拉罐產(chǎn)品時網(wǎng)點擴大更明顯,網(wǎng)點清晰度略差,這也印證了圖5—9的分析結(jié)果。

    圖9 2種網(wǎng)點形狀下的印品網(wǎng)點擴大值

    圖10 不同制版參數(shù)5%網(wǎng)點的印刷效果

    優(yōu)化參數(shù)后的打樣實物圖片見圖11。

    圖11 優(yōu)化參數(shù)后的打樣實物

    3 結(jié)語

    本文首次對金屬印刷中鋁質(zhì)易拉罐印刷的激光直接雕刻3D網(wǎng)點制版參數(shù)與產(chǎn)品網(wǎng)點擴大值之間的關(guān)系進行實驗研究,可以得出如下結(jié)論:

    1)在激光雕刻過程中采用給網(wǎng)點“戴帽”的方式來控制產(chǎn)品網(wǎng)點的擴大值,對圓形網(wǎng)點和圓方形網(wǎng)點都有效。

    2)實驗數(shù)據(jù)表明影響易拉罐產(chǎn)品網(wǎng)點擴大的主要因素為網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度和網(wǎng)點戴帽參數(shù),與網(wǎng)點形狀的關(guān)聯(lián)度不緊密。

    3)當(dāng)“戴帽”網(wǎng)點的加網(wǎng)線數(shù)、網(wǎng)點形狀和加網(wǎng)角度確定后,網(wǎng)點雕刻側(cè)峰角度為80°有利于改善易拉罐產(chǎn)品的網(wǎng)點擴大值。

    此外,還可通過調(diào)整曝光次數(shù)、調(diào)整印版類型、改變激光聚焦的直徑和能量,建立激光直接雕刻3D網(wǎng)點狀態(tài)與金屬易拉罐印刷品網(wǎng)點還原特性的關(guān)系模型,進一步優(yōu)化產(chǎn)品表面網(wǎng)點的再現(xiàn)質(zhì)量。

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    Relationship between 3D Dot Plate Making Parameters and Dot Gain of Metal Cans

    XIAO Ying1, MA Xiang-cai1, JIN Lin1, LI Xian-feng2, LIU Jun3, WANG Xiao-hong4

    (1. Shanghai Publishing and Printing College, Shanghai 200093, China; 2. Shanghai T.C. Industrial Co., Ltd., Shanghai 201802, China; 3. Hand Graphic Equipment Co., Ltd., Beijing 102600, China; 4. University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

    The work aims to realize the control on dot gain of metal cans by laser direct engraving 3D dot plate making. With aluminum can as the printing material, plate making and printing were carried out by changing the parameters such as the shape of 3D dot, capping and engraving side peak angle. The dot gain of printed products was measured and analyzed to determine the best plate making parameters. The performance of rounded square dot in the middle tone was better than that of round dot, and the reduction effect of "capped" dot was better than that of "un-capped" dot. The dot gain value of dot with engraving side peak angle of 80° was smaller than that of dot with engraving side peak angle of 50°. When the number of screening lines and screening angle are determined, it is suggested to select rounded square "capped" dots with large engraving side peak angle, which is conducive to improving the dot gain of metal cans in actual production.

    laser direct engraving; 3D dot; plate making parameters; dot gain

    TS813

    A

    1001-3563(2023)05-0203-08

    10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.05.026

    2022?02?23

    新聞出版署智能與綠色柔版印刷重點實驗室和招標課題(KLIGFP–03,ZBKT202001);國家新聞出版署2019年度優(yōu)秀重點實驗室資助項目(Z6E–0404–20–01–01y)

    肖穎(1973—),女,碩士,副教授,主要研究方向為印刷工藝與包裝印刷技術(shù)。

    責(zé)任編輯:曾鈺嬋

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