2.1 上光基础知识

2.1.1 上光的基本方法和特点

1．上光的基本方法

上光是在印刷品表面涂（或喷、印）上一层无色透明光亮的材料，经流平、干燥（压光）后在印刷品表面形成薄而匀的透明光亮层的加工技术。纸质印刷品的上光一般包括涂料的涂布与压光（磨光）的过程。

压光就是指在印刷品上涂布一层上光涂料，在一定的温度和压力的作用下，涂料在印刷品表面逐渐干燥冷却形成一层较强光泽的玻璃体的加工工艺。这样经过压光的印刷品表面亮度更高，艺术效果更好。

因此上光被广泛地应用于包装装潢、画册、大幅装饰、招贴画等印刷品的表面加工上。

印刷品上光，按其所采用的上光设备不同，可分为脱机上光、联机上光和利用印刷机机组上光三种；按上光过程中所使用的上光涂料种类不同，可分为氧化聚合型涂料上光、溶剂挥发型涂料上光、光固化型涂料上光、热固化型涂料上光和电子束型涂料上光等；按上光印刷品的最终效果分，可分为印刷品整体全部上光、局部上光、消光和艺术上光（花纹）等；按印刷品的输入方式，又可分为自动上光（机械自动输纸）和半自动上光（人工输纸）方式。

印刷品上光按其不同方式综合分类如图2-1所示。

这里要说明的是，按上光产品类型分，上光可分为整体上光、局部上光、消光上光以及艺术上光等。

（1）整体上光

整体上光的主要作用是对印刷品进行保护，并提高印刷品的表面光泽。整体上光一般采用辊涂上光的方法进行。

（2）局部上光

局部上光一般是在印刷品上对需强调的图文部分进行上光，利用上光部分的高光泽画面与没有上光部分的低光泽画面相对比，产生奇妙的艺术效果。局部上光采用印刷上光的方法进行，其中采用丝网印刷方式上光得到的膜层较厚，效果较其他方式明显，且成本较低，目前在国内使用得较多，但其生产效率一般较低。

（3）消光上光

消光上光采用的是UV亚光油，与普通上光的效果正相反，它是降低印刷品表面的光泽度，从而产生一种特殊效果。由于光泽度过高对人眼有一定程度的刺激，因此，消光上光是目前较流行的一种上光方式。

（4）艺术上光

艺术上光的作用是使上光产品表面获得特殊的艺术效果。如使用UV珠光上光油在印刷品表面进行上光会使印刷品表面产生珠光效果，使印刷品显得富丽堂皇、高贵典雅。

2．上光的特点

印刷品的表面光泽由本体反射光（印刷品画面特性）和表面反射光（印刷品的表面性能）组成。印刷品呈现的光泽，除受本体反射光影响外，其表面平滑度越高，呈现的光泽越强。上光加工是改善印刷品表面性能的一种有效方法，其特点为：

（1）增加印刷品表面的光泽。

（2）提高了印刷品的耐磨性和表面强度。

（3）防污、防水、耐光、耐热，保护和延长使用寿命。

（4）产生特殊效果，增强产品外观的艺术感和陈列价值。

（5）增加油墨层防热和防潮湿能力，起到美化版面、保护画面的双重作用。

（6）书籍装帧、商品包装、食品包装、文化用品、宣传广告等印刷品表面增加光泽后，可以增强油墨的耐光性能。

（7）提高产品的附加值。

2.1.2 常用上光材料

1．上光涂料类型

涂料上光包括整体上光、局部上光，光泽型上光、亚光（或称平光、消光）型上光和特殊涂层（例如防潮、耐磨、滑爽等）的上光。上光涂料也称为上光油、上光浆、上光液。

按上光方式分类：

涂料上光作业，可以采用印刷机直接上光、专用上光机单独上光以及在多色印刷机组之后连接上光机组联机上光。不同产品对上光方式和所用涂料有不同的要求。

涂料上光的方法及其种类可归纳如图2-2所示。

2．按上光涂料组分分类

上光涂料按其组分不同可以分为如下几种。

（1）挥发性上光油

纸张上光用的一般上光油多数由天然树脂制成，能够溶于乙醇，称之为挥发性上光油，这类上光油配制方便，成本低，其缺点是光泽保持的时间不长，耐摩擦性能也较差。

（2）涂层防护上光油

这是一种由硝化纤维混合而成的上光油。纸板上采用这类上光油，具有良好的耐摩擦性能及耐热性能。缺点是形成的亮光膜的光泽较差。

（3）流延上光油

这也是一种由硝化纤维混合而成的上光油。为了得到很好的光泽，需要增加一道辅助工序——压光。纸张上光后，再通过压光机加热、加压产生高光泽。流延上光油的重要特点是，在温度100℃左右时，虽呈黏滞状态，但不会粘在延压机上。

（4）双成分上光油

这是一种反应性产物，加工前使两种成分混合，溶剂挥发以后，两种成分开始反应，形成一种塑料层。这种上光油比流延上光油成本低，用量少，而且可以省去延压工艺。

（5）热胶合上光油

这是一种溶于快速挥发性溶剂里的特种上光油。这种上光油适用于皮货包装及漆器包装。

（6）浸渍上光油

这是一种特种上光油。它主要涂布在包装材料的背面，以提高包装填料的稳定性，特别用于防水包装。

（7）紫外线固化上光油

这是一种少用或者根本不用溶剂的上光油。这种上光油以液体状态涂敷于印刷品表面后，用紫外线进行烘干，在几秒钟之内形成光膜。紫外线固化上光油优于普通上光油之处是不需要专门的防火设施。

2.1.3 上光设备的基本结构及工作原理

上光设备是专门用来对印刷品表面进行上光的机械。上光设备按其加工方式可以分为三类：第一类是脱机上光设备，即印刷、上光分别在各自的专用设备上进行；第二类是联机上光设备，即将上光机组连接于印刷机组之后，当纸张完成印刷后，立即进入上光机组上光；第三类是利用印刷机组上光，利用单张纸平版印刷机上现有的印刷机组进行上光涂布。我们这里主要介绍的是脱机上光设备。

脱机上光设备上只完成上光涂布或压光的工作。根据设备组合的情况，又可分为普通脱机上光设备和组合式脱机上光设备。普通脱机上光设备指的是上光涂布机和压光机两类单机。加工时，印刷品先由上光涂布机涂敷上光涂料，待干燥后，再在压光机上压光。这类单机上光设备，生产组织结构简单，设备投资少，使用灵活方便，但是增加了工序之间的运输转移工作，生产效率较低。而组合式脱机上光设备，是由上光机、压光机等以积木式或其他形式组成的上光机组。这种机组的最大特点是，可以根据被加工印刷品工艺性质的需要形成不同的组合形式。组合式脱机上光机组，各部分既能连成整体工作，又能分别独立工作，使用灵活，操作方便，维修容易，是印刷品上光加工的理想设备。所以不管是普通脱机上光设备还是组合式脱机上光设备，它们主要都是由上光涂布机和压光机两类机器组成，区别是前者的上光涂布机和压光机两类机器分别工作，后者的上光涂布机和压光机两类机器组合在一起，在线联机一道工作。

1．涂布机的基本结构及工作原理

上光涂布机按其印刷品输入方式，可分为半自动机（手续纸）和全自动机（机械输纸）两种形式。前者结构简单、投资少，使用方便灵活；后者工作效率高，劳动强度低。按加工对象范围，可分为厚纸专用型上光机和通用型上光机。按上光涂布时干燥源的干燥机理又可分为固体传导加热干燥和辐射加热干燥两种类型。

上光涂布机主要由输纸机构、传送机构、涂布机构、干燥机构、收纸机构以及机械传动、电气控制等系统组成，其基本结构如图2-3所示。

这里主要介绍涂布机构和干燥机构。

（1）涂布机构

上光机涂布机构的作用是，在待涂印刷品的表面均匀地涂覆一层涂料。它由涂布系统和涂料输送系统组成，常见的涂布方式有：三辊直接涂布式、浸式逆转涂布式和网纹辊涂布式等。

①三辊直接涂布式。三辊直接涂布式机构一般由计量辊、施涂辊和衬辊等组成，其结构和工作原理如图2-4所示。

上光涂料由出料孔或喷嘴均匀地喷洒在计量辊与施涂辊之间，两辊反向转动，由计量辊控制施涂辊表面涂层的厚度。而后由施涂辊将其表面涂层转移涂覆到印刷品的待涂表面上。

涂布量的大小受施涂辊与计量辊之间的间隙控制，间隙小，涂层就薄。同时还受施涂辊与托辊两者间的速比控制，这个速比称为“指抹比”，其比值通常在0.8～4之间。该比值越大，涂布的涂料量也越大。另外，涂层的厚度还与涂料涂层的流变学性质有关，一般涂层的厚度与涂料黏度呈正比例关系。

为了适应不同重量印刷品的涂布加工，涂布辊组装有压力调整机构。

②浸式逆转涂布式。浸式逆转涂布式机构其涂布部分一般由贮料槽、上料辊、匀料辊、施涂辊和衬辊等组成。逆向辊涂布通常用三根辊或四根辊做同向回转，各辊同其相邻辊表面做逆向运动，施涂辊与衬辊在纸张通过时有一定线压力。

按涂料供给方式逆向辊涂布可分为从上方供料和从下方供料两种类型，前者称顶部供料逆向辊涂布，如图2-5所示；后者称底部供料逆向辊涂布，如图2-6所示。

涂料由自动输液泵送至贮料槽，上料辊浸入贮料槽中一定深度，辊表面将涂料带起并经匀料辊传至施涂辊。匀料辊的主要作用是将涂料均匀地传给施涂辊以控制涂层的厚度，而后施涂辊将涂料涂敷转移到印刷品的被涂表面上。

涂布量的改变可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等方法来实现。

③网纹辊涂布式。这种上光方式类似于柔性版印刷，采用刮刀和网纹辊上光。如图2-7所示，上料辊从料槽中黏附涂料后，与中间的网纹辊接触，将涂料转涂于网纹辊上，再经网纹辊转给上光滚筒进行上光。

上料辊为包胶辊，单独传动，低速回转，同网纹辊有极微小的间隙。

网纹辊表面具有各种不同规格的纹路，最常用的有钻石型和龟甲型两种。当上料辊将涂料转涂于网纹辊后，与辊面相接触的刮刀将多余的涂料刮下，只在网纹辊表面纹路凹槽内留下一定量的涂料。当网纹辊再与包胶涂布辊接触时，又将凹槽内定量的涂料大部分转涂到涂布辊表面。网纹辊可用钢辊或铜辊。辊面网纹可用雕刻法、腐蚀法或辊压法制出，然后镀铬。当使用一定时期镀铬层腐蚀后，可再行镀铬。涂布辊转向与纸张行进方向一致，所有相邻辊转向均相反。涂布辊表面包胶，涂布辊的作用是将从网纹辊接收来的定量涂料转涂到纸面上。纸张另一面对称地装有同样包胶的衬辊。网纹辊可以直接浸在料槽中，而节省一根挂料辊，这种装置适用于黏度低而流动性好的上光涂料涂布，涂布往往不均匀。

网纹辊涂布有两辊式涂布、三辊式涂布和四辊式涂布。

两辊式涂布是以网纹辊兼作上料辊和涂布辊，由料槽挂料后侧面刮刀将过量涂料刮下，而后将网纹辊面凹槽中留下的涂料转涂到纸面上，衬辊也为包胶辊，这种涂布方法涂层不均匀，甚至在纸面上显示出花纹。

三辊式涂布是在网纹辊与衬辊之间增加一个包胶涂布辊，与两辊式涂布相比，涂布质量要好些，但上光涂料的黏度应低些，流动性好对提高涂布质量有好处。

四辊式涂布的涂层均匀，涂布质量好，对涂料黏度和流动性适应范围大。

由于网纹辊的表面布满均匀、规则的网穴，所以上光油的转移量是固定的，上光涂层厚度和均匀性能够得到精确的控制。这是网纹辊刮刀式上光较之双辊或三辊式上光的最大优势。其缺点是：在改变上光涂层厚度时，必须更换不同规格的网纹辊。

（2）干燥机构

干燥机构的作用是为了加速涂料的干燥结膜，以实现上光涂布机的连续性涂布。根据其干燥机理不同，干燥的形式可以分为固体传导加热干燥、辐射加热干燥及电子束（EB）干燥等。

①固体传导加热干燥。固体传导加热干燥装置由加热源、电气控制系统、通风系统等构成，是目前常用的加热干燥形式。

其干燥源为普通电热管、电热棒、电热板等。干燥源产生热能后，由通风系统将热能送入密封的干燥通道中，使干燥通道的空气温度升高。进入通道的印刷品表面的涂层受到周围高温空气的影响，其分子运动加剧，从而使涂层中的溶剂挥发速率增大，达到迅速干燥成膜的目的。

这类干燥装置结构简单，成本低，使用与维修都十分方便；但是其干燥效率不高，能量消耗大。

②辐射加热干燥。辐射加热干燥有红外线辐射、紫外线辐射、微波辐射等。这类干燥装置一般由辐射源、反射器、控制系统以及其他系统构成。这种干燥方式很有发展前途。

红外线干燥机理是：进入涂层的红外线部分被涂层吸收，转变为热能，涂层的原子和分子在受热时运动加剧，原物质中处于基态的电子，有可能被激发而跃迁到更高的能级。若红外线的波数恰好与涂料分子中原子跃迁的波数相同，则产生激烈的分子共振，使涂料温度升高，起到加速干燥的作用。

可被紫外线辐射干燥的上光涂料，是一些能由自由基激发聚合的活跃的单体或低聚物的混合物。在干燥过程中，上光涂料经紫外光辐射后，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成固体高分子，从而完成上光涂料的干燥过程。

③电子束（EB）干燥。近年国外发达国家将原来应用在穿孔、刻槽、切割等机械加工方面的电子束加工工艺运用到多色高效印刷工艺生产中，从而出现了一种新型能源转换加工手段——电子束干燥处理方式。电子束（EB）即通过电真空器件产生的会聚、密集并具有一定方向的电子流。当电子束冲击到工件时，动能变为热能，产生极高的温度，可使任何材料瞬时熔化或汽化。电子束干燥处理技术被科学界认为是近期具有最佳处理一致性的干燥技术。它可使油墨、上光涂料最大程度地交联和聚合，而后无固体和溶剂残留。同时热能的利用率最高。

电子束固化使用专门的EB涂料，比UV涂料便宜，固化能耗低，仅为普通上光涂料能耗的1/100。电子束干燥设备很昂贵，适用于对平面涂料的固化，固化中会产生X射线，需用铅或混凝土屏蔽。

大多数高速生产流水线印刷作业要求油墨、黏合剂和上光涂料在机组上即达到干燥。单独运用电子束作为干燥处理手段，在价格和空间利用上并不经济。

2．压光机的基本结构及工作原理

压光机是上光涂布机的配套设备，涂布在印品表面的涂料层干燥后，再经压光机压光，可大大提高上光涂层的平滑度和光泽度。压光机主要由印品输送机构、机械传动、电器控制系统等部分组成，其基本结构如图2-8所示。

压光机的工作方式一般为连续滚压式。压光过程中印刷品由输纸台输入加热辊和加压辊之间的压光带，在热量和压力的作用下，涂料层贴附于压光带表面被压光。压光后的涂料层逐渐冷却形成一层光亮的表面层。压光带是经特殊处理的不锈钢环状钢带，在传动机构驱动下做定向、定速的转动，它的松紧度可由张紧机构随意调整。热压辊内部装有多组远红外加热源，压光的温度可以由电器控制系统任意调节。加压辊压力多采用电气液压式调压系统，在压光过程中可以实现对压光压力的准确控制与调节。压光速度由调速驱动电机或滑差电机经减速系统控制，可根据不同的压光加工要求，实现无级变速。