《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第五篇　包装印刷

第四章　印后加工

第二节　上光工艺

二、上光设备

上光设备按加工方式可分为普通脱机上光设备，即上光、印刷分别在专用机械上进行；联机上光设备，即上光机组联在印刷机上，印刷、上光一次完成。目前，国内印刷厂较多采用脱机上光，联机上光设备的份额也在逐渐增加。

（一）普通脱机上光设备

普通脱机上光设备通常由上光涂布机和压光机两部分组成。上光加工过程中，印刷品先由上光涂布机涂布上光涂料，干燥后，用压光机进行压光处理。

1．上光涂布机

上光涂布机的加工对象一般为平张纸印刷品。按印刷品的输入方式不同，上光机可分为半自动机（即手续纸机）和全自动机（即机械输纸）两种形式；按加工对象范围不同，上光机可分为厚纸上光机（即专用型）和通用型上光机。厚纸上光机一般为半自动式，加工的印刷品定量一般在200g／m2以上，通用型上光机一般为全自动式，对各种定量的印刷品都有良好的加工性能，更适合薄纸印刷品的上光涂布；按上光涂布机干燥的干燥机理不同，上光机可分为固体传导加热干燥和辐射加热干燥两种类型。

上光机主要由印刷品传输机构、涂布机构、干燥机构以及机械传动、电器控制等系统组成。图5－4－14为基本结构示意图。

（1）涂布机构

上光机涂布机构由涂布系统和涂料输关系统组成，常见的涂布方式有：三辊直接涂布式、浸式逆转涂布式等多种方式。

①三辊直接涂布式

三辊直接涂布式涂布部分一般由计量辊、涂布辊（施涂辊）衬辊等组成。其结构和工作原理如图5－4－15所示。

图5－4－14　上光涂布机结构示意图
1—印刷品输入台；2—涂料输送系统；3—涂布动力机构；4—涂布机构
5—输送带传动机构；6—排气管道；7—烘干室；8—加热装置；9—印刷品输送带
10—冷却室；11—冷却送风系统；12—印刷品收集

图5－4－15　三辊直接涂布示意图
1—计量辊；2—涂布辊（施涂辊）；3—衬辊；4—输纸台；5—出料孔

上光涂料由出料孔或喷（可移动）均匀地喷洒在计量辊和涂布辊（施涂辊）之间，由于计量辊的定向、定速及涂布辊的反向转动，使涂布辊（施涂辊）表面上的涂料层均匀一致；涂布辊（施涂辊）表面涂层的厚度取决于二辊之间的间隙。

涂层厚度除受涂布辊与计量辊间的间隙控制之外，还受涂布辊与衬辊间的速度比控制，这个速比称为“揩抹比”，其值通常在0．8～4之间，该比值越大，涂布辊相对于印刷品速度的转速就越快，涂料的涂布量就越大。为了在涂布过程中保持涂布量稳定，涂布过程中尽量保持“揩抹比”不变。

涂层的厚度还与涂料的粘度和稠度有关，当“揩抹比”和计量辊与涂布辊的间隙不变时，涂料的粘度越大、稠度越高，涂层就越厚；反之，涂层就越薄。

待涂印刷品被送入涂布辊组，印刷品的待涂表面同涂布辊辊面接触，在涂料的粘度和涂布辊与衬辊间压力的作用下，被均匀地涂布一层涂料。

为适应不同厚度印刷品的加工要求，涂布辊与衬辊间有压力调整机构。

涂布中多余的涂料由回收系统送回到液体贮料槽中。

②浸式逆转涂布式

浸式逆转涂布式的涂布部分一般由贮料槽、上料辊、匀料辊、涂布辊（施涂辊）、夹纸辊等组成。其结构和工作原理如图5－4－16所示。

图5－4－16　料槽供料逆转式涂布示意图
1—贮料槽；2—上料辊；3—匀料辊；4—涂布辊；5—给纸台；6—衬辊

涂布中，涂料由自动液泵输送至贮料槽，上料辊浸入料槽一定深度，随着上料辊的定速转动，在粘度的作用下，涂料不断地粘附于辊表面，并经匀料辊传送至涂布（施涂）辊。匀料辊的主要作用是将涂料均匀地传送给涂布（施涂）辊，由于各辊的转速一定，工作间隙一定，所以保证了涂布中的涂布量基本不变。

涂层厚度的改变，可以通过调整各辊组间的工作间隙或改变涂布机速以及涂料的流变特性实现。

涂布过程中为使涂料浓度和上料辊浸入涂料液面深度不变，上光涂布机通常设有涂料自动循环补偿装置。

③涂料自动循环系统

为了获得满意的涂布质量，无论哪类涂布方式，涂料的输送一般采用自动循环系统，最常用的是液泵自动循环系统。该系统由液泵、贮料槽、输出、输入管道等组成。其结构和工作原理如图5－4－17所示。

（2）干燥机构

上光涂布机为连续性涂布，为使涂料能够及时干燥结膜，在上光机的后部设有涂布干燥机构，根据干燥机理不同，干燥形式可分为：固体传导加热干燥，便如各类电热管、电热板等；辐射加热干燥，便如红外线辐射、紫外线辐射、微波辐射等。

①红外线辐射干燥

红外线辐射是为了干燥或熟化的目的，而升高涂层温度是一种重要且广泛使用的方法。红外线加热器对施加高强度热流是很有用的，特别是在要求快速升温时，优势更为明显。

红外线是一种电磁波，波长带为0．7～1000μm，其中对干燥有用的波长带为0．7～11μm。这个有用的波长带又分为若干段：近红外带0．7～3μm，中红外段为3～6μm，远红外带为6～11μm。

图5－4－17　涂料循环系统示意图
1—涂料贮存容器；2—输料泵；3—涂料输出管道；4—涂料输入管道；5—涂布槽

红外线干燥装置由电辐射器、控制部件、反射器、空气循环系统构成。干燥机理是：当红外线辐射到涂层表面时，一部分被涂层表面反射，其余部分进入涂层，进入涂层的红外线中，有一部分透过涂层，余下部分被涂层吸收，转变为热能，使涂层温度升
高，起到了加速干燥的作用。

上光涂料主剂、溶剂对远红外线有强烈的吸收带（波数相同），即远红外线范围内的电磁波长可以与涂料分子的振动波长区配，从而引起激烈的分子共振，所以，远红外线很适合于上光涂料的干燥和结膜。

②紫外线辐射干燥

紫外线包括波长200～400nm的辐射。紫外线辐射干燥装置由辐射源、反射器、冷却系统、电源与控制系统、屏护和安全设备、传送系统等构成。

能被紫外线辐射干燥的上光涂料是一些能自由激发聚合的活跃单体或低聚物的混合物。例如UV上光涂料，它的主要成分是丙烯酸类预聚体和丙烯酸类单体。

干燥过程中，上光涂层经过紫外光辐射后，光引发剂被引发，产生游离基或离子，这些游离基或离子与预聚体或不饱和单体中的双键起交联反应，形成单体基团，单体基团开始链锁反应聚合形成固体高分子，完成上光涂料的干燥过程，其反应过程通常为下列两种形式。

A　单体吸收紫外光成为单体游离基，进而发生链锁反应：

M＋M→M·（产生游离基，干燥过程开始）

（单体）　　　　（单体游离基）

M·＋M→M－M·（开始链锁反应）

……

Mm·＋Mn→Mm＋n（链锁反应停止，膜层干燥）
　　　　　　　聚合物

B　吸收光成为激发态的单体，发生分解反应，生成另外的游离基，变成引发剂，引发聚合链锁反应：

M＋hv→M＊→R1·R2·（干燥过程开始）

激发单体　游离基

R1·＋M→R1M·（链锁反应开始）

R1M·＋M→R1－M－M·

……

R1Mn·＋·R2→R1－M－R2（链锁反应停止，膜层干燥）聚合物

紫外光辐射干燥，可以使整个上光涂料层同时固化（聚合）干燥，避免了其他干燥中由于涂料膨胀程度不同而发生的形变，提高了膜层的质量。

③固体加热传导干燥

固体加热传导干燥的干燥源为普通电热管、电热棒、电热板等。此类干燥装置由加热源、电器控制系统、通风系统等构成。

固体加热传导干燥的干燥机理为：加热源产生热能（由电能转换而得），由通风系统将热能送入密封的干燥道内，使干燥道内空气达到一定温度，被干燥的印品经过温度升高后的干燥道时，表面的涂料层受到周围高温空气的影响，分子运动加剧，涂层中的溶剂挥发率增大，达到迅速干燥的目的。

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