2.1 上光基礎知識

2.1.1 上光的基本方法和特點

1．上光的基本方法

上光是在印刷品表面涂（或噴、印）上一層無色透明光亮的材料，經流平、干燥（壓光）后在印刷品表面形成薄而勻的透明光亮層的加工技術。紙質印刷品的上光一般包括涂料的涂布與壓光（磨光）的過程。

壓光就是指在印刷品上涂布一層上光涂料，在一定的溫度和壓力的作用下，涂料在印刷品表面逐漸干燥冷卻形成一層較強光澤的玻璃體的加工工藝。這樣經過壓光的印刷品表面亮度更高，藝術效果更好。

因此上光被廣泛地應用于包裝裝潢、畫冊、大幅裝飾、招貼畫等印刷品的表面加工上。

印刷品上光，按其所采用的上光設備不同，可分為脫機上光、聯機上光和利用印刷機機組上光三種；按上光過程中所使用的上光涂料種類不同，可分為氧化聚合型涂料上光、溶劑揮發型涂料上光、光固化型涂料上光、熱固化型涂料上光和電子束型涂料上光等；按上光印刷品的最終效果分，可分為印刷品整體全部上光、局部上光、消光和藝術上光（花紋）等；按印刷品的輸入方式，又可分為自動上光（機械自動輸紙）和半自動上光（人工輸紙）方式。

印刷品上光按其不同方式綜合分類如圖2-1所示。

這里要說明的是，按上光產品類型分，上光可分為整體上光、局部上光、消光上光以及藝術上光等。

（1）整體上光

整體上光的主要作用是對印刷品進行保護，并提高印刷品的表面光澤。整體上光一般采用輥涂上光的方法進行。

（2）局部上光

局部上光一般是在印刷品上對需強調的圖文部分進行上光，利用上光部分的高光澤畫面與沒有上光部分的低光澤畫面相對比，產生奇妙的藝術效果。局部上光采用印刷上光的方法進行，其中采用絲網印刷方式上光得到的膜層較厚，效果較其他方式明顯，且成本較低，目前在國內使用得較多，但其生產效率一般較低。

（3）消光上光

消光上光采用的是UV亞光油，與普通上光的效果正相反，它是降低印刷品表面的光澤度，從而產生一種特殊效果。由于光澤度過高對人眼有一定程度的刺激，因此，消光上光是目前較流行的一種上光方式。

（4）藝術上光

藝術上光的作用是使上光產品表面獲得特殊的藝術效果。如使用UV珠光上光油在印刷品表面進行上光會使印刷品表面產生珠光效果，使印刷品顯得富麗堂皇、高貴典雅。

2．上光的特點

印刷品的表面光澤由本體反射光（印刷品畫面特性）和表面反射光（印刷品的表面性能）組成。印刷品呈現的光澤，除受本體反射光影響外，其表面平滑度越高，呈現的光澤越強。上光加工是改善印刷品表面性能的一種有效方法，其特點為：

（1）增加印刷品表面的光澤。

（2）提高了印刷品的耐磨性和表面強度。

（3）防污、防水、耐光、耐熱，保護和延長使用壽命。

（4）產生特殊效果，增強產品外觀的藝術感和陳列價值。

（5）增加油墨層防熱和防潮濕能力，起到美化版面、保護畫面的雙重作用。

（6）書籍裝幀、商品包裝、食品包裝、文化用品、宣傳廣告等印刷品表面增加光澤后，可以增強油墨的耐光性能。

（7）提高產品的附加值。

2.1.2 常用上光材料

1．上光涂料類型

涂料上光包括整體上光、局部上光，光澤型上光、亞光（或稱平光、消光）型上光和特殊涂層（例如防潮、耐磨、滑爽等）的上光。上光涂料也稱為上光油、上光漿、上光液。

按上光方式分類：

涂料上光作業，可以采用印刷機直接上光、專用上光機單獨上光以及在多色印刷機組之后連接上光機組聯機上光。不同產品對上光方式和所用涂料有不同的要求。

涂料上光的方法及其種類可歸納如圖2-2所示。

2．按上光涂料組分分類

上光涂料按其組分不同可以分為如下幾種。

（1）揮發性上光油

紙張上光用的一般上光油多數由天然樹脂制成，能夠溶于乙醇，稱之為揮發性上光油，這類上光油配制方便，成本低，其缺點是光澤保持的時間不長，耐摩擦性能也較差。

（2）涂層防護上光油

這是一種由硝化纖維混合而成的上光油。紙板上采用這類上光油，具有良好的耐摩擦性能及耐熱性能。缺點是形成的亮光膜的光澤較差。

（3）流延上光油

這也是一種由硝化纖維混合而成的上光油。為了得到很好的光澤，需要增加一道輔助工序——壓光。紙張上光后，再通過壓光機加熱、加壓產生高光澤。流延上光油的重要特點是，在溫度100℃左右時，雖呈黏滯狀態，但不會粘在延壓機上。

（4）雙成分上光油

這是一種反應性產物，加工前使兩種成分混合，溶劑揮發以后，兩種成分開始反應，形成一種塑料層。這種上光油比流延上光油成本低，用量少，而且可以省去延壓工藝。

（5）熱膠合上光油

這是一種溶于快速揮發性溶劑里的特種上光油。這種上光油適用于皮貨包裝及漆器包裝。

（6）浸漬上光油

這是一種特種上光油。它主要涂布在包裝材料的背面，以提高包裝填料的穩定性，特別用于防水包裝。

（7）紫外線固化上光油

這是一種少用或者根本不用溶劑的上光油。這種上光油以液體狀態涂敷于印刷品表面后，用紫外線進行烘干，在幾秒鐘之內形成光膜。紫外線固化上光油優于普通上光油之處是不需要專門的防火設施。

2.1.3 上光設備的基本結構及工作原理

上光設備是專門用來對印刷品表面進行上光的機械。上光設備按其加工方式可以分為三類：第一類是脫機上光設備，即印刷、上光分別在各自的專用設備上進行；第二類是聯機上光設備，即將上光機組連接于印刷機組之后，當紙張完成印刷后，立即進入上光機組上光；第三類是利用印刷機組上光，利用單張紙平版印刷機上現有的印刷機組進行上光涂布。我們這里主要介紹的是脫機上光設備。

脫機上光設備上只完成上光涂布或壓光的工作。根據設備組合的情況，又可分為普通脫機上光設備和組合式脫機上光設備。普通脫機上光設備指的是上光涂布機和壓光機兩類單機。加工時，印刷品先由上光涂布機涂敷上光涂料，待干燥后，再在壓光機上壓光。這類單機上光設備，生產組織結構簡單，設備投資少，使用靈活方便，但是增加了工序之間的運輸轉移工作，生產效率較低。而組合式脫機上光設備，是由上光機、壓光機等以積木式或其他形式組成的上光機組。這種機組的最大特點是，可以根據被加工印刷品工藝性質的需要形成不同的組合形式。組合式脫機上光機組，各部分既能連成整體工作，又能分別獨立工作，使用靈活，操作方便，維修容易，是印刷品上光加工的理想設備。所以不管是普通脫機上光設備還是組合式脫機上光設備，它們主要都是由上光涂布機和壓光機兩類機器組成，區別是前者的上光涂布機和壓光機兩類機器分別工作，后者的上光涂布機和壓光機兩類機器組合在一起，在線聯機一道工作。

1．涂布機的基本結構及工作原理

上光涂布機按其印刷品輸入方式，可分為半自動機（手續紙）和全自動機（機械輸紙）兩種形式。前者結構簡單、投資少，使用方便靈活；后者工作效率高，勞動強度低。按加工對象范圍，可分為厚紙專用型上光機和通用型上光機。按上光涂布時干燥源的干燥機理又可分為固體傳導加熱干燥和輻射加熱干燥兩種類型。

上光涂布機主要由輸紙機構、傳送機構、涂布機構、干燥機構、收紙機構以及機械傳動、電氣控制等系統組成，其基本結構如圖2-3所示。

這里主要介紹涂布機構和干燥機構。

（1）涂布機構

上光機涂布機構的作用是，在待涂印刷品的表面均勻地涂覆一層涂料。它由涂布系統和涂料輸送系統組成，常見的涂布方式有：三輥直接涂布式、浸式逆轉涂布式和網紋輥涂布式等。

①三輥直接涂布式。三輥直接涂布式機構一般由計量輥、施涂輥和襯輥等組成，其結構和工作原理如圖2-4所示。

上光涂料由出料孔或噴嘴均勻地噴灑在計量輥與施涂輥之間，兩輥反向轉動，由計量輥控制施涂輥表面涂層的厚度。而后由施涂輥將其表面涂層轉移涂覆到印刷品的待涂表面上。

涂布量的大小受施涂輥與計量輥之間的間隙控制，間隙小，涂層就薄。同時還受施涂輥與托輥兩者間的速比控制，這個速比稱為“指抹比”，其比值通常在0.8～4之間。該比值越大，涂布的涂料量也越大。另外，涂層的厚度還與涂料涂層的流變學性質有關，一般涂層的厚度與涂料黏度呈正比例關系。

為了適應不同重量印刷品的涂布加工，涂布輥組裝有壓力調整機構。

②浸式逆轉涂布式。浸式逆轉涂布式機構其涂布部分一般由貯料槽、上料輥、勻料輥、施涂輥和襯輥等組成。逆向輥涂布通常用三根輥或四根輥做同向回轉，各輥同其相鄰輥表面做逆向運動，施涂輥與襯輥在紙張通過時有一定線壓力。

按涂料供給方式逆向輥涂布可分為從上方供料和從下方供料兩種類型，前者稱頂部供料逆向輥涂布，如圖2-5所示；后者稱底部供料逆向輥涂布，如圖2-6所示。

涂料由自動輸液泵送至貯料槽，上料輥浸入貯料槽中一定深度，輥表面將涂料帶起并經勻料輥傳至施涂輥。勻料輥的主要作用是將涂料均勻地傳給施涂輥以控制涂層的厚度，而后施涂輥將涂料涂敷轉移到印刷品的被涂表面上。

涂布量的改變可通過調整各輥組間的工作間隙，或改變涂布機速以及涂料的流變特性等方法來實現。

③網紋輥涂布式。這種上光方式類似于柔性版印刷，采用刮刀和網紋輥上光。如圖2-7所示，上料輥從料槽中黏附涂料后，與中間的網紋輥接觸，將涂料轉涂于網紋輥上，再經網紋輥轉給上光滾筒進行上光。

上料輥為包膠輥，單獨傳動，低速回轉，同網紋輥有極微小的間隙。

網紋輥表面具有各種不同規格的紋路，最常用的有鉆石型和龜甲型兩種。當上料輥將涂料轉涂于網紋輥后，與輥面相接觸的刮刀將多余的涂料刮下，只在網紋輥表面紋路凹槽內留下一定量的涂料。當網紋輥再與包膠涂布輥接觸時，又將凹槽內定量的涂料大部分轉涂到涂布輥表面。網紋輥可用鋼輥或銅輥。輥面網紋可用雕刻法、腐蝕法或輥壓法制出，然后鍍鉻。當使用一定時期鍍鉻層腐蝕后，可再行鍍鉻。涂布輥轉向與紙張行進方向一致，所有相鄰輥轉向均相反。涂布輥表面包膠，涂布輥的作用是將從網紋輥接收來的定量涂料轉涂到紙面上。紙張另一面對稱地裝有同樣包膠的襯輥。網紋輥可以直接浸在料槽中，而節省一根掛料輥，這種裝置適用于黏度低而流動性好的上光涂料涂布，涂布往往不均勻。

網紋輥涂布有兩輥式涂布、三輥式涂布和四輥式涂布。

兩輥式涂布是以網紋輥兼作上料輥和涂布輥，由料槽掛料后側面刮刀將過量涂料刮下，而后將網紋輥面凹槽中留下的涂料轉涂到紙面上，襯輥也為包膠輥，這種涂布方法涂層不均勻，甚至在紙面上顯示出花紋。

三輥式涂布是在網紋輥與襯輥之間增加一個包膠涂布輥，與兩輥式涂布相比，涂布質量要好些，但上光涂料的黏度應低些，流動性好對提高涂布質量有好處。

四輥式涂布的涂層均勻，涂布質量好，對涂料黏度和流動性適應范圍大。

由于網紋輥的表面布滿均勻、規則的網穴，所以上光油的轉移量是固定的，上光涂層厚度和均勻性能夠得到精確的控制。這是網紋輥刮刀式上光較之雙輥或三輥式上光的最大優勢。其缺點是：在改變上光涂層厚度時，必須更換不同規格的網紋輥。

（2）干燥機構

干燥機構的作用是為了加速涂料的干燥結膜，以實現上光涂布機的連續性涂布。根據其干燥機理不同，干燥的形式可以分為固體傳導加熱干燥、輻射加熱干燥及電子束（EB）干燥等。

①固體傳導加熱干燥。固體傳導加熱干燥裝置由加熱源、電氣控制系統、通風系統等構成，是目前常用的加熱干燥形式。

其干燥源為普通電熱管、電熱棒、電熱板等。干燥源產生熱能后，由通風系統將熱能送入密封的干燥通道中，使干燥通道的空氣溫度升高。進入通道的印刷品表面的涂層受到周圍高溫空氣的影響，其分子運動加劇，從而使涂層中的溶劑揮發速率增大，達到迅速干燥成膜的目的。

這類干燥裝置結構簡單，成本低，使用與維修都十分方便；但是其干燥效率不高，能量消耗大。

②輻射加熱干燥。輻射加熱干燥有紅外線輻射、紫外線輻射、微波輻射等。這類干燥裝置一般由輻射源、反射器、控制系統以及其他系統構成。這種干燥方式很有發展前途。

紅外線干燥機理是：進入涂層的紅外線部分被涂層吸收，轉變為熱能，涂層的原子和分子在受熱時運動加劇，原物質中處于基態的電子，有可能被激發而躍遷到更高的能級。若紅外線的波數恰好與涂料分子中原子躍遷的波數相同，則產生激烈的分子共振，使涂料溫度升高，起到加速干燥的作用。

可被紫外線輻射干燥的上光涂料，是一些能由自由基激發聚合的活躍的單體或低聚物的混合物。在干燥過程中，上光涂料經紫外光輻射后，光引發劑被引發，產生游離基或離子；這些游離基或離子與預聚體或不飽和單體中的雙鍵起交聯反應，形成單體基團，單體基團開始鏈鎖反應聚合成固體高分子，從而完成上光涂料的干燥過程。

③電子束（EB）干燥。近年國外發達國家將原來應用在穿孔、刻槽、切割等機械加工方面的電子束加工工藝運用到多色高效印刷工藝生產中，從而出現了一種新型能源轉換加工手段——電子束干燥處理方式。電子束（EB）即通過電真空器件產生的會聚、密集并具有一定方向的電子流。當電子束沖擊到工件時，動能變為熱能，產生極高的溫度，可使任何材料瞬時熔化或汽化。電子束干燥處理技術被科學界認為是近期具有最佳處理一致性的干燥技術。它可使油墨、上光涂料最大程度地交聯和聚合，而后無固體和溶劑殘留。同時熱能的利用率最高。

電子束固化使用專門的EB涂料，比UV涂料便宜，固化能耗低，僅為普通上光涂料能耗的1/100。電子束干燥設備很昂貴，適用于對平面涂料的固化，固化中會產生X射線，需用鉛或混凝土屏蔽。

大多數高速生產流水線印刷作業要求油墨、黏合劑和上光涂料在機組上即達到干燥。單獨運用電子束作為干燥處理手段，在價格和空間利用上并不經濟。

2．壓光機的基本結構及工作原理

壓光機是上光涂布機的配套設備，涂布在印品表面的涂料層干燥后，再經壓光機壓光，可大大提高上光涂層的平滑度和光澤度。壓光機主要由印品輸送機構、機械傳動、電器控制系統等部分組成，其基本結構如圖2-8所示。

壓光機的工作方式一般為連續滾壓式。壓光過程中印刷品由輸紙臺輸入加熱輥和加壓輥之間的壓光帶，在熱量和壓力的作用下，涂料層貼附于壓光帶表面被壓光。壓光后的涂料層逐漸冷卻形成一層光亮的表面層。壓光帶是經特殊處理的不銹鋼環狀鋼帶，在傳動機構驅動下做定向、定速的轉動，它的松緊度可由張緊機構隨意調整。熱壓輥內部裝有多組遠紅外加熱源，壓光的溫度可以由電器控制系統任意調節。加壓輥壓力多采用電氣液壓式調壓系統，在壓光過程中可以實現對壓光壓力的準確控制與調節。壓光速度由調速驅動電機或滑差電機經減速系統控制，可根據不同的壓光加工要求，實現無級變速。