Mô tả chi tiết Công Nghệ Tạo Bản In Flexo

Quy trình làm bản Flexo, về cơ bản thật là đơn giản. Bạn có thể bắt đầu với một tấm vật liệu polymer rắn (hoặc lỏng) tác động chọn lọc bằng tia UV rồi bóc tách những phần tử không in ra khỏi bản. Hơn 30 năm trước bản Flexo được làm bằng tay và được khắc bằng những người thợ chế bản khéo léo

Nhưng ngày nay, công việc chế bản đã thay đổi rất nhiều, ngày càng khoa học, với chất lượng được nâng cao vượt bậc và mọi người thấy nó khá phức tạp. Bài viết này hy vọng sẽ giải thích những điểm chính về công nghệ Flexo và làm sáng tỏ một số điểm thường gây thắc mắc.

Thuật ngữ về bản Flexo

Để hiểu rõ quá trình làm bản, trước tiên ta cần hiểu cấu trúc của bản Flexo và một số thuật ngữ. Sau khi chế bản, khu vực nền trên đó phần tử in tạo chân được gọi là đế bản (floor) hay cũng chính là phần tử không in. Chiều cao từ đế bản cho tới bề mặt hình ảnh gọi là phần tử in nổi (relief). Mặt lưng của bản được tăng cường bằng một lớp phim nhằm tạo sự ổn định về kích thước bản khi in.

Chiều dày bản phụ thuộc vào loại máy in và công dụng in của nó. Chiều dày bản thay đổi từ 0.045” (1.14 mm) tới 0.25” (6.35 mm). Độ dày trung bình của loại bản mỏng ở Bắc Mỹ là 0.067” (1.70 mm) được dùng cho nhãn mác, hộp giấy, bao bì mềm… Bản dày từ 0.125” (3.175 mm) tới 0.25” (6.35 mm) thường được dùng nhiều trong in bao bì carton dợn sóng và trên các loại bao dệt PP…

Quy trình chế tạo bản

Có hai loại bản photopolymer cơ bản là: bản lỏng hoặc bản rắn, dùng để gia công hầu hết các bản Flexo. Bản photopolymer được cấu tạo gồm những phân tử monomer và phần tử kích hoạt bằng tia UV (photoinitiator).

Do đó, sau khi được chiếu sáng bằng tia UV, các phầntử photoinitiator sẽ phản ứng hóa học và kết nối với các monomer sẽ tạo thành một khối hợp chất polymer. Với bất cứ loại bản nào: lỏng hay rắn, bản analog hay digital, đều theo cùng một quy trình phản ứng hóa học này trong quá trình gia công, tạo bản.

Thông thường, bước đầu tiên là phơi phần đế của bản với tia UV, làm cứng chúng đồng đều để tạo phần nền (floor) đạt độ cao cần thiết. Phần mặt trước của bản sau đó được phơi tia UV một cách chọn lọc nhờ vào các loại bản che (phim âm bản trong công nghệ Analog hoặc lớp mask trong công nghệ Digital). Phần bị chiếu sáng sẽ bị polymer hóa tạo thành hình ảnh in nổi. Còn các phần tử bị che sẽ không bị polymer hóa và sẽ được tách ra trong quá trình hiện bản. Hình ảnh càng chi tiết thì qui trình phơi càng lâu.

Phần tử không polymer hóa sẽ được bóc tách bằng nhiều phương pháp khác nhau cho tới mặt đế bản chỉ còn lại phần tử in nổi. Phương pháp phổ biến nhất là tách phần tử không in của bản rắn bằng các loại hóa chất rửa bản (dung môi truyền thống hoặc dung môi loại mới mùi nhẹ, hoặc là nước pha với các chất tẩy rửa).

Một phương pháp khác là gia nhiệt: bao gồm việc làm nóng chảy các phần tử polymer rồi tách chúng ra bằng áp lực. Đối với bản polymer lỏng, các phần tử polymer lỏng không sử dụng được gom lại để tái chế, phần còn lại của bản được xử lý để hoàn thiện trước khi in. Trong trường hợp hiện rửa bằng dung môi: sau khi phần tử không in được bóc tách, dung môi này thường bị hấp thụ vào tấm bản làm bản phồng lên. Do đó, bản polymer phải qua công đọan sấy bản để dung môi được bốc hơi hết để bản phục hồi lại kích thước ban đầu trước khi qua giai đoạn kế tiếp. Việc này thực hiện bởi những bộ gia nhiệt và quạt thổi khí nóng vào bản.

Tiếp đến là công đoạn chiếu sáng hoàn tất bản: Do phần giữa tấm polymer vẫn còn sót lại những phần tử chưa polymer hóa, còn dính nên độ bền bản không cao, chất lượng chưa tốt. Để khắc phục vấn đề này, bản được chiếu sáng lần nữa bằng đèn UVA và UVC để hoàn thành quá trình polymer hóa cũng như làm khô hoàn toàn mặt bản.

Bản polymer sau đó được kiểm tra, đo đạc và hoàn thiện. Bản sau khi gia công phải được lưu giữ một thời gian trước khi sử dụng vì phản ứng polymer hóa không ngừng ngay lập tức mà thường tiếp tục diễn ra nhiều giờ cho đến khi hoàn toàn ổn định. Đem sử dụng bản quá sớm có thể giảm tuổi thọ bản và ảnh hưởng đến sự ổn định, đặc biệt đối với những chi tiết hình ảnh nét nhỏ. Trên đây là qui trình gia công bản Flexo và nó tương đối đơn giản. Điều làm cho việc chế bản Flexo phức tạp là chất lượng bản thay đổi đáng kể do những kết hợp giữa các yếu tố có thể xảy ra như:

– Vật liệu bản polymer, độ dày bản, độ cứng bản, mặt nạ mask, công nghệ ghi bản.
– Hệ thống xử lý bản, dung dịch xử lý bản và những công đoạn khác nhau của việc hoàn thiện bản.
Nó cũng tùy thuộc vào sản phẩm in Flexo như là: nhãn in cuộn khổ hẹp (narrow web), bìa carton, bao thư, bao bì mềm, bao nylon nhiều lớp hay bao bì carton dơn sóng v.v…

Phương pháp tạo bản

Phương pháp tạo bản thông dụng nhất hiện nay trong in Flexo là analog và digital Laser Ablative Mask System (LAMS).

Analog:

Đối với hệ thống analog, phim matt (phim có mặt nhám chuyên dùng cho bản flexo) được ghi riêng trước khi đặt lên trên tấm bản analog, sau đó tất cả được phủ lên một tấm phim để hút chân không. Sau khi hút chân không, bản Flexo được phơi bằng tia UV. Hạt tram và đường nét trên bản thường to hơn so với tram và đường nét trên phim vì sự tán xạ và phản xạ của ánh sáng sau khi xuyên qua nhiều lớp như: lớp phủ, tấm phim đã ghi và tấm che ngăn không cho phim dính vào bản. Bản analog cũng có cấu trúc hạt tram bằng đầu (flat top) với độ bền hạt tương đối tốt.

Digital LAMS:

Công nghệ digital LAMS không dùng phim, thay vào đó một lớp mặt nạ màu đen được áp chặt lên mặt bản. Lớp mặt nạ đen được đốt bằng tia laser công suất cao, sau đó phần tử bị đốt được hút sạch để lộ ra phần tử in, phần mặt nạ còn lại sẽ che phủ phần tử không in. Bản sau đó được phơi với quy trình phơi thông thường, nhưng không có hút chân không, tức là nó được phơi với sự hiện diện của không khí. Phần tử oxy trong không khí tác động lên các phân tử kích hoạt polymer, làm chậm quá trình polymer hóa, điều này khiến hạt tram bị co lại và thay vì bằng đầu, hạt tram có hình đầu tròn như viên đạn (Hình 2)

Thermal Imaging Layer:

Công nghệ thế hệ thứ 3 được phát minh từ năm 2008 là công nghệ làm bản Laminate: Với công nghệ này, một lớp phim nhạy nhiệt chất lượng cao Thermal Imaging Layer (TIL), được ghi bằng máy ghi bản công suất thấp, tương tự loại dùng trong chế bản Offset. Lớp TIL này sau đó được ép chân không lên mặt bản digital Flexo chuyên dùng. Nhờ vậy mặt thuốc của TIL hoàn toàn tiếp xúc với bản polymer, còn đế phim sử dụng như một rào chắn ngăn oxy tác động. Cả bản và lớp TIL được phơi trong không khí, nhưng không có tác dụng của oxy. Tiếp xúc hoàn hảo giữa bản với mặt thuốc tạo kết quả chuyển tiếp hình ảnh 1: 1 từ file sang bản. Lớp TIL sau đó được bóc khỏi trước khi hiện bản và xử lý như qui trình bình thường. Cấu trúc của hạt tram có chóp bằng đầu tạo sự bền bản khi in như bản analog nhưng độ phân giải cao hơn rất nhiều, tới 300 lpi và tầng thứ đầy đủ từ 0 – 100%.

Direct Laser Engraving:

Phương pháp làm bản thứ 4 là khắc trực tiếp Direct Laser Engraving (DLE): ở phần tử không in được đốt bởi đầu laser có công suất cực cao, nhằm tạo phần hình ảnh nổi. Đây là quá trình làm bản thuần túy digital, không dựa vào phản ứng hóa học nhờ tia UV. Nó được sử dụng phổ biến cho việc in hình ảnh liên tục và chế bản hình ống (sleeve). Tốc độ ghi và giá thành của hệ thống laser khá đắt là hạn chế của công nghệ đang phát triển này.

Công nghệ ghi bản Laser:
Có nhiều công nghệ ghi laser được áp dụng cho bản digital Flexo.

Công nghệ dùng bản digital LAMS:
Hai loại phổ biến hiện nay áp dụng cho bản đều dùng đầu laser năng lượng cao để đốt lớp mặt nạ đen.

• Phương pháp phổ biến nhất là chùm tia laser đơn Gaussian. Chùm tia này đốt bản với năng lượng cao nhưng có profile dạng hạt mềm (soft dot). Nguyên do là cấu trúc của laser này có năng lượng cao ở trung tâm chùm tia, suy giảm mạnh ở vùng rìa tạo ra dạng năng lượng hình chuông.
  • Phương pháp thứ hai là chùm laser nhiều tia gồm những tia năng lượng thấp kết hợp lại tạo ra mức năng lượng cần thiết. Nhưng phương pháp này cũng tạo ra nguồn năng lượng cao ở trung tâm, bị giảm mạnh ở vùng gần bìa chùm tia, kết quả là hạt tram không sắc nét.
  Công nghệ digital LAMS kết hợp với việc tác động của oxy hóa làm hạt tram co lại trong quá trình phơi UV. Điều này thực tế làm cho kết quả cuối cùng của tấm bản kém ổn định và khó kiểm soát.Công nghệ sử dụng ép bản chân không Laminate:
  Với công nghệ tram vuông SquareSpot năng lượng thấp được sử dụng để ghi phim nhiệt TIL trước khi ép chân không lên bản Flexo digital. Mỗi hạt 10,6 micron là một ma trận của 4×4 laser tạo cấu trúc tram hard dot với rìa cạnh sắc nét cũng như chuyển hình ảnh 1:
  1 từ digital tới bề mặt bản. Đây chính là phần ưu việt của công nghệ này. Vì so với file digital tạo bởi những ảnh điểm vuông, việc dùng laser dạng tròn luôn luôn cho kết quả có sai số. Điều này xảy ra khi các ảnh điểm laser tròn chồng lên nhau làm thay đổi diện tích hạt.Phơi bản UV
  Bước quan trọng đối với mọi công nghệ chế bản Flexo là phơi bản bằng tia UV nhằm tạo phản ứng polymer hóa cho phần tử in. Đây là phần quan trọng nhất đối với chất lượng sau cùng của bản. Công đoạn này thay đổi rất ít trong suốt 20 năm qua với cải tiến nhiều hơn là những bước đột phá.

Chìa khóa của quá trình này là sự ổn định và chính xác lặp lại. Sự thay đổi bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm có thể ảnh hưởng đến quá trình phơi và kết quả. Những bộ phận đơn giản như mặt phẳng được làm mát của bàn phơi, lượng gió giải nhiệt đầy đủ để thổi hơi nóng thoát ra từ mặt bản cũng có thể hỗ trợ lớn cho việc tăng sự ổn định cho bản.

Một yếu tố ảnh hưởng nữa là việc bong đèn tuýp UV sẽ suy giảm năng lượng phát sáng sau thời gian sử dụng. Vì vậy, bộ phận điều chỉnh ánh sáng bao gồm cảm biến đo lượng sáng phát ra để tự động điều chỉnh thời gian phơi sẽ đảm bảo năng lượng phơi luôn ổn định. Đây cũng là một yếu tố quan trọng trong việc phơi bản Flexo.

Quá trình hiện và xử lý bản

Đối với tất cả qui trình làm bản Flexo (trừ khắc bản trực tiếp DLE: Direct Laser Engraving), quá trình hiện bản là quá trình xử lý hóa chất. Những phần tử không polymer hóa được bóc tách sau đó hòa tan (phương pháp dung môi hữu cơ) hoặc nung chảy và bóc tách (phương pháp gia nhiệt thermal). Phương pháp phổ biến nhất là dùng hóa chất rửa bản, hoặc là hỗn hợp nước và chất tẩy rửa.

Trong cả hai trường hợp, hóa chất hấp thu phần tử photopolymer có thể tái sinh rồi tách ra phần polymer không cần thiết, trước khi xử lý thải. Dung dịch dùng ngày nay được coi là không có phần tử độc hại, mùi nhẹ và thân thiện với người vận hành.

Nó được tái tạo bằng công nghệ chưng cất truyền thống hoặc tái sinh với một gallont (3.79 lít) của dung môi tái tạo với tỷ lệ 90%, có thể dùng để tạo nên gần 40 feet vuông (3.72 m2) của bản photopolymer loại 0.067”.

Quy trình tạo bản nhiệt cũng là một phương pháp phổ biến khác, thay vì hòa tan phần bản polymer không cần thiết, phần tử này được nung nóng nhiều lần làm chảy nó, với thiết bị làm chảy polymer bằng lô hiện bản dưới áp lực. Thường là bản Flexo phải qua 8-12 vòng trong chu trình này để đạt được độ sâu cần thiết cho mặt bản. Việc làm chảy vật liệu bản không cần thiết cũng sẽ sản sinh ra khí thải phải được hút ra khỏi khu vực sản xuất.

Cuộn lô hiện bản là vật liệu dùng một lần và phải lớn hơn khổ bản. Thông thường để tạo 40 feet vuông của bản (tương đương sử dụng một gallon dung môi), 440-480 feet vuông của cuộn lô hiện bản được dùng và phải trả lại cho nhà máy chế tạo để thải theo đúng qui định an toàn hoặc tái sinh lại. Việc chọn qui trình xử lý bằng dung môi hoặc qui trình xử lý bằng nhiệt được quyết định dựa trên yêu cầu kỹ thuật.

Ta phải xem xét những lợi điểm và khuyết điểm của từng công nghệ. Ví dụ như tráng rửa bằng dung môi cho phép tạo bản với tiêu chuẩn cao nhất. Mặt khác chọn công nghệ gia nhiệt thuận tiện và nhanh hơn. Yếu tố cần xem xét nữa là dung môi sử dụng và quy trình tái sinh đang được các nhà sản xuất cải tiến liên tục nhằm tăng năng suất và thuận lợi hơn khi gia công bản.

Kết Luận:
Nhìn chung, công nghệ làm bản Flexo khá phức tạp khi bạn không kiểm soát được chúng. Trong thực tế đây là sự kết hợp giữa vật liệu làm bản và hệ thống ghi bản để tạo nên 1 tấm bản Flexo có thể chấp nhận về mặt thương mại cho sản phẩm được in ấn. Quá trình chuyển từ file sang hình ảnh cũng như xử lý bản càng ổn định chừng nào thì quy trình in trên máy càng dễ kiểm soát, giúp cho việc rút ngắn thời gian chuẩn bị, chạy thử và tăng cường tính ổn định của sản phẩm in. Điều này sẽ mang nhiều lợi ích cho nhà in, khách hàng sử dụng sản phẩm và cuối cùng là môi trường