2.1 上光基礎(chǔ)知識(shí)

2.1.1 上光的基本方法和特點(diǎn)

1．上光的基本方法

上光是在印刷品表面涂（或噴、?。┥弦粚訜o色透明光亮的材料，經(jīng)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(shù)。紙質(zhì)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(qiáng)光澤的玻璃體的加工工藝。這樣經(jīng)過壓光的印刷品表面亮度更高，藝術(shù)效果更好。

因此上光被廣泛地應(yīng)用于包裝裝潢、畫冊(cè)、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(shè)備不同，可分為脫機(jī)上光、聯(lián)機(jī)上光和利用印刷機(jī)機(jī)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(fā)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(shù)上光（花紋）等；按印刷品的輸入方式，又可分為自動(dòng)上光（機(jī)械自動(dòng)輸紙）和半自動(dòng)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(chǎn)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(shù)上光等。

（1）整體上光

整體上光的主要作用是對(duì)印刷品進(jìn)行保護(hù)，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(jìn)行。

（2）局部上光

局部上光一般是在印刷品上對(duì)需強(qiáng)調(diào)的圖文部分進(jìn)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(duì)比，產(chǎn)生奇妙的藝術(shù)效果。局部上光采用印刷上光的方法進(jìn)行，其中采用絲網(wǎng)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(guó)內(nèi)使用得較多，但其生產(chǎn)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(chǎn)生一種特殊效果。由于光澤度過高對(duì)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(shù)上光

藝術(shù)上光的作用是使上光產(chǎn)品表面獲得特殊的藝術(shù)效果。如使用UV珠光上光油在印刷品表面進(jìn)行上光會(huì)使印刷品表面產(chǎn)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(diǎn)

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(xiàn)的光澤，除受本體反射光影響外，其表面平滑度越高，呈現(xiàn)的光澤越強(qiáng)。上光加工是改善印刷品表面性能的一種有效方法，其特點(diǎn)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(qiáng)度。

（3）防污、防水、耐光、耐熱，保護(hù)和延長(zhǎng)使用壽命。

（4）產(chǎn)生特殊效果，增強(qiáng)產(chǎn)品外觀的藝術(shù)感和陳列價(jià)值。

（5）增加油墨層防熱和防潮濕能力，起到美化版面、保護(hù)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(qiáng)油墨的耐光性能。

（7）提高產(chǎn)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(yè)，可以采用印刷機(jī)直接上光、專用上光機(jī)單獨(dú)上光以及在多色印刷機(jī)組之后連接上光機(jī)組聯(lián)機(jī)上光。不同產(chǎn)品對(duì)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(fā)性上光油

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

（2）涂層防護(hù)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(diǎn)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(jī)加熱、加壓產(chǎn)生高光澤。流延上光油的重要特點(diǎn)是，在溫度100℃左右時(shí)，雖呈黏滯狀態(tài)，但不會(huì)粘在延壓機(jī)上。

（4）雙成分上光油

這是一種反應(yīng)性產(chǎn)物，加工前使兩種成分混合，溶劑揮發(fā)以后，兩種成分開始反應(yīng)，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(fā)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(wěn)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(tài)涂敷于印刷品表面后，用紫外線進(jìn)行烘干，在幾秒鐘之內(nèi)形成光膜。紫外線固化上光油優(yōu)于普通上光油之處是不需要專門的防火設(shè)施。

2.1.3 上光設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

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

脫機(jī)上光設(shè)備上只完成上光涂布或壓光的工作。根據(jù)設(shè)備組合的情況，又可分為普通脫機(jī)上光設(shè)備和組合式脫機(jī)上光設(shè)備。普通脫機(jī)上光設(shè)備指的是上光涂布機(jī)和壓光機(jī)兩類單機(jī)。加工時(shí)，印刷品先由上光涂布機(jī)涂敷上光涂料，待干燥后，再在壓光機(jī)上壓光。這類單機(jī)上光設(shè)備，生產(chǎn)組織結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，使用靈活方便，但是增加了工序之間的運(yùn)輸轉(zhuǎn)移工作，生產(chǎn)效率較低。而組合式脫機(jī)上光設(shè)備，是由上光機(jī)、壓光機(jī)等以積木式或其他形式組成的上光機(jī)組。這種機(jī)組的最大特點(diǎn)是，可以根據(jù)被加工印刷品工藝性質(zhì)的需要形成不同的組合形式。組合式脫機(jī)上光機(jī)組，各部分既能連成整體工作，又能分別獨(dú)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(shè)備。所以不管是普通脫機(jī)上光設(shè)備還是組合式脫機(jī)上光設(shè)備，它們主要都是由上光涂布機(jī)和壓光機(jī)兩類機(jī)器組成，區(qū)別是前者的上光涂布機(jī)和壓光機(jī)兩類機(jī)器分別工作，后者的上光涂布機(jī)和壓光機(jī)兩類機(jī)器組合在一起，在線聯(lián)機(jī)一道工作。

1．涂布機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

上光涂布機(jī)按其印刷品輸入方式，可分為半自動(dòng)機(jī)（手續(xù)紙）和全自動(dòng)機(jī)（機(jī)械輸紙）兩種形式。前者結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資少，使用方便靈活；后者工作效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。按加工對(duì)象范圍，可分為厚紙專用型上光機(jī)和通用型上光機(jī)。按上光涂布時(shí)干燥源的干燥機(jī)理又可分為固體傳導(dǎo)加熱干燥和輻射加熱干燥兩種類型。

上光涂布機(jī)主要由輸紙機(jī)構(gòu)、傳送機(jī)構(gòu)、涂布機(jī)構(gòu)、干燥機(jī)構(gòu)、收紙機(jī)構(gòu)以及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制等系統(tǒng)組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。

這里主要介紹涂布機(jī)構(gòu)和干燥機(jī)構(gòu)。

（1）涂布機(jī)構(gòu)

上光機(jī)涂布機(jī)構(gòu)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(tǒng)和涂料輸送系統(tǒng)組成，常見的涂布方式有：三輥直接涂布式、浸式逆轉(zhuǎn)涂布式和網(wǎng)紋輥涂布式等。

①三輥直接涂布式。三輥直接涂布式機(jī)構(gòu)一般由計(jì)量輥、施涂輥和襯輥等組成，其結(jié)構(gòu)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(jì)量輥與施涂輥之間，兩輥反向轉(zhuǎn)動(dòng)，由計(jì)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(zhuǎn)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(jì)量輥之間的間隙控制，間隙小，涂層就薄。同時(shí)還受施涂輥與托輥兩者間的速比控制，這個(gè)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(xué)性質(zhì)有關(guān)，一般涂層的厚度與涂料黏度呈正比例關(guān)系。

為了適應(yīng)不同重量印刷品的涂布加工，涂布輥組裝有壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)。

②浸式逆轉(zhuǎn)涂布式。浸式逆轉(zhuǎn)涂布式機(jī)構(gòu)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?zhàn)鐾蚧剞D(zhuǎn)，各輥同其相鄰輥表面做逆向運(yùn)動(dòng)，施涂輥與襯輥在紙張通過時(shí)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(dòng)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(jīng)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(zhuǎn)移到印刷品的被涂表面上。

涂布量的改變可通過調(diào)整各輥組間的工作間隙，或改變涂布機(jī)速以及涂料的流變特性等方法來實(shí)現(xiàn)。

③網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)紋輥接觸，將涂料轉(zhuǎn)涂于網(wǎng)紋輥上，再經(jīng)網(wǎng)紋輥轉(zhuǎn)給上光滾筒進(jìn)行上光。

上料輥為包膠輥，單獨(dú)傳動(dòng)，低速回轉(zhuǎn)，同網(wǎng)紋輥有極微小的間隙。

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

網(wǎng)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(wǎng)紋輥兼作上料輥和涂布輥，由料槽掛料后側(cè)面刮刀將過量涂料刮下，而后將網(wǎng)紋輥面凹槽中留下的涂料轉(zhuǎn)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(wǎng)紋輥與襯輥之間增加一個(gè)包膠涂布輥，與兩輥式涂布相比，涂布質(zhì)量要好些，但上光涂料的黏度應(yīng)低些，流動(dòng)性好對(duì)提高涂布質(zhì)量有好處。

四輥式涂布的涂層均勻，涂布質(zhì)量好，對(duì)涂料黏度和流動(dòng)性適應(yīng)范圍大。

由于網(wǎng)紋輥的表面布滿均勻、規(guī)則的網(wǎng)穴，所以上光油的轉(zhuǎn)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(wǎng)紋輥刮刀式上光較之雙輥或三輥式上光的最大優(yōu)勢(shì)。其缺點(diǎn)是：在改變上光涂層厚度時(shí)，必須更換不同規(guī)格的網(wǎng)紋輥。

（2）干燥機(jī)構(gòu)

干燥機(jī)構(gòu)的作用是為了加速涂料的干燥結(jié)膜，以實(shí)現(xiàn)上光涂布機(jī)的連續(xù)性涂布。根據(jù)其干燥機(jī)理不同，干燥的形式可以分為固體傳導(dǎo)加熱干燥、輻射加熱干燥及電子束（EB）干燥等。

①固體傳導(dǎo)加熱干燥。固體傳導(dǎo)加熱干燥裝置由加熱源、電氣控制系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等構(gòu)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(chǎn)生熱能后，由通風(fēng)系統(tǒng)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(jìn)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(yùn)動(dòng)加劇，從而使涂層中的溶劑揮發(fā)速率增大，達(dá)到迅速干燥成膜的目的。

這類干燥裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(tǒng)以及其他系統(tǒng)構(gòu)成。這種干燥方式很有發(fā)展前途。

紅外線干燥機(jī)理是：進(jìn)入涂層的紅外線部分被涂層吸收，轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，涂層的原子和分子在受熱時(shí)運(yùn)動(dòng)加劇，原物質(zhì)中處于基態(tài)的電子，有可能被激發(fā)而躍遷到更高的能級(jí)。若紅外線的波數(shù)恰好與涂料分子中原子躍遷的波數(shù)相同，則產(chǎn)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(fā)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(jīng)紫外光輻射后，光引發(fā)劑被引發(fā)，產(chǎn)生游離基或離子；這些游離基或離子與預(yù)聚體或不飽和單體中的雙鍵起交聯(lián)反應(yīng)，形成單體基團(tuán)，單體基團(tuán)開始鏈鎖反應(yīng)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(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家將原來應(yīng)用在穿孔、刻槽、切割等機(jī)械加工方面的電子束加工工藝運(yùn)用到多色高效印刷工藝生產(chǎn)中，從而出現(xiàn)了一種新型能源轉(zhuǎn)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(chǎn)生的會(huì)聚、密集并具有一定方向的電子流。當(dāng)電子束沖擊到工件時(shí)，動(dòng)能變?yōu)闊崮?，產(chǎn)生極高的溫度，可使任何材料瞬時(shí)熔化或汽化。電子束干燥處理技術(shù)被科學(xué)界認(rèn)為是近期具有最佳處理一致性的干燥技術(shù)。它可使油墨、上光涂料最大程度地交聯(lián)和聚合，而后無固體和溶劑殘留。同時(shí)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(shè)備很昂貴，適用于對(duì)平面涂料的固化，固化中會(huì)產(chǎn)生X射線，需用鉛或混凝土屏蔽。

大多數(shù)高速生產(chǎn)流水線印刷作業(yè)要求油墨、黏合劑和上光涂料在機(jī)組上即達(dá)到干燥。單獨(dú)運(yùn)用電子束作為干燥處理手段，在價(jià)格和空間利用上并不經(jīng)濟(jì)。

2．壓光機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

壓光機(jī)是上光涂布機(jī)的配套設(shè)備，涂布在印品表面的涂料層干燥后，再經(jīng)壓光機(jī)壓光，可大大提高上光涂層的平滑度和光澤度。壓光機(jī)主要由印品輸送機(jī)構(gòu)、機(jī)械傳動(dòng)、電器控制系統(tǒng)等部分組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。

壓光機(jī)的工作方式一般為連續(xù)滾壓式。壓光過程中印刷品由輸紙臺(tái)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(jīng)特殊處理的不銹鋼環(huán)狀鋼帶，在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下做定向、定速的轉(zhuǎn)動(dòng)，它的松緊度可由張緊機(jī)構(gòu)隨意調(diào)整。熱壓輥內(nèi)部裝有多組遠(yuǎn)紅外加熱源，壓光的溫度可以由電器控制系統(tǒng)任意調(diào)節(jié)。加壓輥壓力多采用電氣液壓式調(diào)壓系統(tǒng)，在壓光過程中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)壓光壓力的準(zhǔn)確控制與調(diào)節(jié)。壓光速度由調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)或滑差電機(jī)經(jīng)減速系統(tǒng)控制，可根據(jù)不同的壓光加工要求，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。