透视复合材料印制技术

    复合材料是除了纸张之外，工业或文化商业设计中最普遍被使用的被印材，可应用于各项日常生活用品或高科技产品之制造，附加价值远高于纸张，是印刷业界及设计界追求创新与竞争力提升的新选择。但复合材料种类繁多，如何掌握印制适性而达到精致美观的效果成为业界最希望得到的答案。因此于十一月二十六日下午假中国文化大学推广中心延平分部，由经济部工业局、技术处主办、台湾曼罗兰股份有限公司、新美光股份有限公司、中国印刷学会、中华印刷科技学会共同协办，财团法人印刷传播兴才文教基金会赞助、印刷工业技术研究中心执行办理了「透视复合材料印制技术研讨会」，共吸引一百五十多位业者共同参与。

    会议由中国印刷学会李兴纬教授主持，印研中心吕董事长及印刷人杂志陈政雄发行人应邀致词。会中邀请到台湾曼罗兰股份有限公司陈立强总经理剖析「复合材料印制发展趋势」、远东技术学院塑料精密加工中心许丕明教授主讲「复合材料加工成型」、新美光股份有限公司张鸿章经理主讲「复合材料印制油墨介绍」、山水彩色印刷股份有限公司吴文和厂长主讲「复合材料印制实务」。从复合材料特性、油墨选择、印制实务，一一剖析，解决业界对于复合材料应用与印制实务上的迷思，进而大胆追求产品设计的创新，迎接高获利时代来临。讲者分别藉由琳琅满目的实品解说各种复合材料印制上的诀窍，引发现场与会者们的热烈讨论。以下是这次研讨会几位讲者讲题内容的精华摘要：

    「复合材料印制发展趋势」的讲者台湾曼罗兰公司陈立强总经理表示，在复合材料印刷中，多以塑料材料的印制为主。例如 PVC, HDPE, PP, PET, ABS & PC。而各种材质的印刷适性、 耐热性、热伸张程度都不尽相同。对后处理环境需求也不一样。这些实际运作的能力， 就需要业者研究开发努力去达成。另外紫外线UV干燥印刷， 也是一个正在快速发展的市场，如美国每年10%成长， 欧洲每年5~10%，即使景气循环低潮的日本也有4%的成长，在台湾投入生产的公司也不少，除了紫外线干燥之外，设备供应业者也针对红外线及电子光束干燥方式，有不同方式的应用。这些干燥方式也对复合材料之印制有进一步的帮助。

    陈总经理并强调，在电子、IT产业中，不乏各种复合材质多重制程的工业印刷品需求。例如产品外壳、窗口、按键结构，以至生产标示、批次编号等标志贴纸，这些都是高附加价值的印刷产品，值得业者去努力开发。印刷业者必需放大经营范围，不能只守在平版印刷，也不该只守在文化纸品印制，必须广泛的运用平版、网版树脂版、凹版印制综合制程能力，甚至加上数字印刷功能来凸显产品的差异性。对被印材料也应该往高成本的塑料特殊纸或复合材质发展，在本业中多做研究开发来追求高附加价值的生产能力，寻求避开单纯的杀价竞争，发展更广阔的企业生存契机。

    远东技术学院许丕明博士的讲题以一般印刷业者较陌生的「复合材料加工成型」为讲题，使现场印刷从业人员了解塑料产品的制成方式以掌握印刷业可以切入参与制作的部分。许博士以塑料加工方法的三大领域：挤压成型、射出成型、热压成型的过程开始介绍，紧些着介绍管材、塑料提袋、真空成型产品、吹瓶等日常生活中不可或缺的复合材料产品的制作程序。

    复合材料不仅应用于日常生活用品的制造，也包括高科技产品的零件制作。许博士特别介绍了目前印刷业最有兴趣的塑料射出成型技术(Injection Molding Technology)以及IMD技术。许教授的说明使在场从事特殊印刷业者大开眼界，也解开了业者对于塑料印刷上的迷思。

    射出成型主要功能是以高压将溶融塑料挤入模穴中，待塑料冷却后，将模具打开取出成品。改善射出成型制程当中为使产品品质更佳，遂衍生出许多新技术层级，如气体辅助射出、射出压缩成型、快速射出成型、共射出成型、与Overmolding目前成熟已有二十多种技术。

    传统的塑料加工技术已渐渐无法满足新时代的需求，轻、薄、短小的消费性电子信息产品及环保意识的抬头，使得高等塑料加工技术所占的比例渐增，在亚洲金融风暴的袭卷下，据调查资料显示仅有光电产业及合乎绿色主义的产品仍然持续成长；高等塑料加工技术正是目前产业最迫切需求的技术，在传统塑料加工产业中，In-mold-decoration (IMD) 模内装饰射出、气体辅助射出、射出压缩成型、快速射出成型、共射出成型与Overmolding均有其技术层次与应用领域，未来将可大幅提升产品品质。其中以IMD射出加工技术最能表现3C（Computer, Communication, and Consumer Electronics）产业注重外观之特性。In-mold decoration (IMD)射出成型之优点如下：

    (1) 产品外观面耐磨与耐刮

    (2) 颜色多样性变化，可印刷四种以上不同颜色

    (3) 高度彩色对化，且塑件产品可透光

    (4) 高度颜色密度

    (5) 良好的EMI/RFI shielding

    由于IMD之优点适合于3C及汽车零件之塑料产品，特别是目前流行的手机外壳及汽车内部之仪表面板。世界各先进厂商如德国Bayer、美国杜邦、日本Sumitomo均全面在开发此制程。

    台湾因3C产业发达，所以对此技术特别有兴趣；IMD射出加工步骤如下：(1)薄膜多色印刷(Printed Film)﹔印刷加工是把多色油墨印刷到2D- film上﹔(2) 3D造型高压成型(High Pressure Forming，HPF)，HPF是用高压空气把上面之2D-film压成像模仁之3D-film造型﹔(3)冲压裁切(Die Cut to Trim Film)，是用冲压设备裁切3D-film造型之多余薄膜材料﹔(4) 3D-film造型用人工置入模内后，再作射出加工(Insert Molding)。

    由于生产系统追求快速与自动化，现今之塑料加工机与模具已朝向机电整合之整体自动化开发。也就是整合原有之加工方法，使塑料制品可以达到精度要求且快速自动化大量生产。其中尤以射出加工技术发展最为先进。不但使塑料制品取代其它材料，且自动化生产成本降低。

    国内3C产业蓬勃发展，应用IMD射出加工法已引起广泛兴趣。目前IMD加工因其生产不良率高，不利生产效率与自动化。其不良之因是印刷在film上之油墨经二次加工时(包括HPF、Die-Cutting、Injection Molding)产生品质不稳定。经研究发现由于油墨之熔点是135 ℃，且干油墨之物性易碎。所以在HPF及 Die-Cutting加工时，film因强力弯曲时，在折弯处之油墨碎裂，而导致此处透光。另外由于油墨之熔点为135℃，而射入之PC料其加工温度在290～300 ℃，所以当油墨碰到高压、高温之PC料时，油墨会溶解且发生油墨位移，因而使印刷看起来模糊不清。而克服射出所引起之不良则要透过研究模具设计及射出加工技术来改善。

    新美光股份有限公司研发处张鸿章经理针对复合材料的油墨系统做了介绍。其中又以溶剂型油墨为主。张经理表示，就油墨的选择上，首先必须考虑到的是油墨的附着性，附着于材质上，因复合材料之最终必须加以接着，若油墨之附着性不足，则在层层贴合之际可能会产生变异，因此其附着性更显重要。至于材质的选择上，除了经验或理论可获得以外，通常还是必须加以试试看才会清楚。至于印刷方式的选择上，也必须先清楚版式的特性，其设计理念皆不同，比如说：凹版与凸版看相类似，但是最基本的其油墨浓稠度就有很大的不同：网版及平版油墨皆较浓稠，而凹版油墨则较为水状。另外也必须考虑的是内容物的性质，例如假设所包装的物品是属于食品的部分，则必须考量油墨在高温高压的状况是否会产生变异。最后，也必须考虑到最后的加工方式，必须先看看中间的夹层材质的特性，再予以选择，若需长期保存也必须考量其包装之保存期限，才能确保内容物的新鲜。另外耐性的要求部分，则必须根据内容物的性质特别注意耐旋光性、耐候、耐溶剂及耐高温等性质。

    以往所采用的包装材质，较为单纯。现在的包装材质为符合众多市场需求，因此许多复合材质贴合技术应运而生，将复合材质取其特性予以贴合成为新的材质。再加上现今印刷技术之成熟进步及对色彩的要求，油墨方面也跟着进步，目前趋势将朝向奈米色料的发展前进。

    在「复合材料印制实务」的讲题方面，邀请到在复合材料印刷方面享有盛名的山水彩色印刷公司吴文厂长来进行主讲。吴厂长介绍了平版印刷业者较常承印的复合材料包括贴纸类、金属薄膜裱卡纸类、塑料类。一般复合材料印刷可分为复合后再印刷或印刷后再做复合工作，依不同需求而有不同工序。至于复合材料印制流程应注意的事项包括：规划、设计、制版、材料、印刷、加工、包装运送。而在制版、材料检验、印刷方面有几项关键必须特别注意：

1.制版：

(1)依据工作指示单版出正像或反像(一般纸张印刷以正像居多) ，但复合材料变化就很多，不同材料不同输出(网点形状、线数、角度等) 。

(2)因印刷有伸缩问题，故有时制版必须作补助方法，最常用是补漏白方法(将局部印纹些微内缩或放大。

(3)印刷颜色顺序须标示清楚，尤其是透明材料(因有印白色墨) 。

2.材料检验：材料的合格与否对后面流程影响甚巨，不得不注意，事前准备效益大于事后补救。检验项目如下：

(1)尺寸大小规格，若与工单不同要马上与相关人员连系并处理。

(2)材料达因子(40mN/m以上为合格)检验，未达标准有两种常用方法处理：Corona(电击处理)或Primer(涂上一层介质-化学药剂)使表面达到印刷要求。

(3)裁切是否整齐及平整，若不良将会造成印刷时的困扰及品质不稳。

3.印刷：一个印件好坏印刷占有非常重要关键，不可不重视。复合材料印刷有几项重点要特别注意：

(1)整批印件颜色一致性控制不易(材料大小可放置印刷导表可辅助颜色控制) 。

(2)要求记着每批印刷时的印刷色序及所使用油墨品牌，并留下每次印刷(多次印刷)的样张，如四色印刷，四色加双白色等。

(3)印刷时要作首件检查、对色、比对标准样品尺寸、做油墨附着及耐磨擦测试。

(4)印刷条件标准化控制：水槽液PH值、导电度、杂质控制。

    吴厂长最后表示，台湾印刷业都属小型企业，每个流程都独力作业(分工)居多，跨行业合作整合(合并)将是未来竞争最佳利器。目前合作关系最大瓶颈是双方未能真正敞开心胸做真正交流，往往想从对方得到全部，而自己想保留一手。希望藉研讨会机会大家共享知识交流，共同为台湾印刷业开创新的商机。

信息来源：《印刷新讯》第49期