防伪包装印刷中的立体烫印技术

　　目前，烫印防伪技术已广泛应用于各种烟酒、食品、药品和化妆品等的防伪包装印刷中，其中，立体烫印技术用于防伪包装印刷产品具有明显的优势。这里结合防伪包装印刷技术介绍立体烫印技术的相关问题。

　　立体烫印技术的含义
　　立体烫印技术也称为凹凸烫印技术、三维烫印技术、立体烫印技术等。立体烫印即烫印加工成的图文有明显的高度立体层次，突兀于印刷设计品表面之上。其既不同于平面烫印，也不同于凹凸压印，实质上是烫印和压凹凸两种技术同时作用于印刷设计品。因此，立体烫印技术也可以看做是“烫印＋凹凸”组合工艺，是烫印技术和凹凸压印技术相结合的一种复合技术，即利用腐蚀或雕刻技术将烫印和压凹凸的图文制作成一个上下配合的阴模凹版和阳模凸版，实现烫印和凹凸压印技术一次完成的工艺过程。

　　立体烫印技术的防伪原理
　　立体烫印即烫印与压凹凸一次完成，使用烫印版、底模，在一定的压力和温度作用下，使印刷设计品基材发生塑性形变，同时使电化铝箔转印到印刷设计品或其他承印物上发生塑性变形的部位,从而完成对印刷设计品表面的艺术加工。立体烫印工艺的技术关键在于有制作精密的立体烫印版、与之相对的底模以及易合定位系统。如图1所示为立体烫印工艺的工作原理示意图。

图1 立体烫印工艺原理示意图

　　立体烫印防伪技术是在承印物表面上烫印电化铝时，不但能使其表面呈现出各种颜色和复杂细微的花纹图案，同时还可以根据客户的要求把防伪标记混在复杂的花纹图案中间，而且可以使花纹图案呈现立体感。因此，立体烫印防伪技术既可以增加包装印刷的装潢效果（包括烫印效果和图文的立体效果），同时又具有隐蔽性强、容易识别、不易被仿制（工艺复杂、难度大）等特点，具有较好的防伪效果。

　　立体烫印工艺的设备选择
　　立体烫印工艺要一次完成烫印和压凹凸两种工艺，因此对烫金机的定位精度等要求较高，一般采用平压平烫金机，也可采用圆压圆烫金机。目前应用较多的立体烫金机主要有博斯特烫金机（平压平）和斯托拿烫金机（圆压圆）。
　　1.平压平烫金机
　　平压平立体烫金机以瑞士博斯特烫金机为代表。其具有速度快、精度高和使用方便等特点，是目前常用的立体烫金机，其烫印速度达到7500张/小时，烫印全息图也达到了6000张/小时的速度，烫印精度可以保持在±0.1mm以内，是立体烫金的主要机种，也是目前世界上最先进的烫金机之一。同时，如果加装全息定位探头，配合对电化铝的精度控制，则可完成全息定位烫印。
　　平压平烫金机明显的缺点是：在进行大面积烫印时，其烫印效果不如圆压圆烫金机，这是因为平压平烫金机的压力是平面压力，而圆压圆烫金机的压力是线性压力。
　　2.圆压圆烫金机
　　圆压圆烫金机通常用于卷筒纸连线加工。由于连续旋转和线接触的工作方式，与平压平烫印相比，圆压圆烫印工艺的优势主要体现在速度快、生产效率高、烫印质量好、可以完全避免在平压平烫印中可能存在的气泡现象等。
　　圆压圆立体烫设备以德国斯托拿为代表。FBR104单张纸圆压圆烫金机最高速度可以达到1.2万张/小时，全息烫印也可达到8000张/小时，全息烫印精度可达到0.4mm，可以一次完成全息烫印、普通烫印和压凹凸等工作，并且拥有激光全息电化铝箔接缝跳步功能，生产效率极高。另外，该机的电化铝导轴可产生一层气垫，可使电化铝无摩擦传输，在高速下张力极小，这样电化铝的拉伸变形就很小。
　　但圆压圆烫金机也具有明显的缺点，主要表现在：①烫印版价格昂贵，而且要求很高，必须考虑材料的热胀系数、版材的磨损等多种因素；②对烫印箔要求高，必须能够快速转移，而目前国产铝箔还很难达到这一要求，必须使用昂贵的进口材料才能满足高速生产的要求；③烫印版和底模凸版都是圆的，加工难度大、成本高，圆形烫印版的传热效果也不是很理想，因此常在一些产量大、质量高的长版活（如烟酒包装印刷、保健品包装印刷等）上使用；④烫印和压凹凸必须在两个机组上实现，即使不考虑套准误差，至少也需要两套模具，无形中增加了成本。

　　立体烫印版的选择和制作
　　烫印工艺的关键在于制版，高质量的烫印版是烫印质量的保证。普通烫印版的制作比较简单，主要采用照相腐蚀制版工艺和电子雕刻制版工艺，常用的版材是铜版或锌版。
　　立体烫印版的制作原理与普通烫印版一样，但要比普通烫印版制版工艺复杂。立体烫印版要形成立体浮雕图案，烫印版一般都是凹下的，而且具有深浅层次变化，深度也比普通烫印版深些，精度更高。立体烫印版的图文部分应该是圆角线条，与普通的平面烫印版的直角线条不同，所以，立体烫印版在腐蚀后需要二次加工，技术难度较大，这也使得立体烫印技术具有较好的防伪功能。
　　1.版材的选用
　　常用的烫印版材有黄铜、红铜、钢、锌和镁等金属，目前国内主要采用的是紫铜版照相腐蚀法制版，而国外已经普遍采用黄铜版电子雕刻法制版。
　　（1）腐蚀紫铜版。腐蚀紫铜版厚度一般为2mm，将其铆接到另一块厚铜板或铝板上使用，这种烫印版成本较低、工艺简单，但立体感差、使用寿命短（一般10万印以下）、精细图文的烫印质量较差，一般适用于平面烫印和一些对浮雕效果要求不高的包装印刷产品上。腐蚀紫铜版用于防伪包装印刷产品加工相对较少，防伪效果也较差。
　　（2）电雕黄铜版。由于黄铜具有较高的硬度和理想的加工性能，因此成为立体烫印版的首选版材。国外目前普遍使用的是计算机数控雕刻黄铜版，厚度一般可达7mm，通过相关的软件控制，对事先扫描的图像按照客户的要求进行精确的三维立体雕刻。这样制作的烫印版配合预制的底模凸版，适用于立体烫印，可以保证印刷设计品上细小图案的烫印精度和图文边缘的清晰度。雕刻黄铜版寿命长（可达100万印以上）、生产效率高、重复性好、烫印精度高（尤其是对细小图案的表现）、适于制作复杂的图形、烫印效果十分精美，但其制作成本非常高，一般适用于长版活的立体烫印。防伪包装印刷产品的立体烫印工艺多采用电雕黄铜版，具有较好的防伪效果。
　　2.电脑数控雕刻制版技术
　　立体烫印版可以采用电脑数控雕刻制版技术制版。采用电脑数控雕刻制版，比传统的蚀刻工艺更能满足烫印在层次和细节上的高要求。用扫描仪先将要烫印的图案进行扫描，将数据储存进电脑，然后通过电脑及软件的控制进行立体雕刻，形成有丰富层次立体图案的阴模凹版。由于是用电脑来控制，可形成非常精细的图案，对细微部分的表现更为理想，耐印力可达100万印以上，因此非常适合用来制作要求质量高、印量大的立体烫印阴模凹版。
　　由于电脑数控雕刻制版需配备高档的电子雕刻机、扫描仪、电脑及软件、工程技术人员等等，其制作成本要比照相腐蚀法高很多。而正是因为其制作复杂、技术难度大、成本高，因此可以较好地防止一些不法厂商的假冒行为，有一定的防伪功能。对一些高质量又要求有防伪功能的长版活，如高档烟酒包装印刷、化妆品包装印刷、保健品包装印刷等等，较适合采用电脑数控雕刻黄铜版进行立体烫印加工。

　　底模的选择
　　当立体烫印产品的浮雕效果达到一定深度时，需要有底模凸版与之配合。立体烫印与凹凸压印都需要底模的配合，但二者所需要底模的根本区别在于：“立体烫印过程中一直保持加热”，这也是立体烫印的首要工作条件。底模主要有两种，即：传统的石膏凸模和新型高分子材料预制凸模，立体烫印一般应选用新型高分子材料预制凸模。这种凸模采用玻璃纤维、聚氯乙烯或聚苯乙烯预先制作凸模的工艺制作，是将塑料版材与模具（凹模）重合后，放入具有加热及冷却系统的模压机内，通过调节温度与压力，得到与模具（凹模）形状一样，凹凸正好相反的凸模。
　　立体烫印工艺的重要特点之一是：烫印过程中要一直保持加热。由于立体烫印版在温度升高时会有一定的膨胀变量，而底模的温度却仍然保持室温，这将造成实际工作过程中烫印版与底模的不配合，致使压碎底模或无法烫印。因此在制作底模凸版时要充分考虑烫印版的膨胀率，要求采用精确的计算和新材料及特殊的底模制作技术，使制作的底模能与热压加工产生膨胀变量的立体烫印版仍有精细完美的匹配。

　　定位系统
　　相对于凹凸压印，立体烫印的精细度更为严格，效果反映更为明显。为改变压印版和底模装配过程中的反复调整、定位的不便和易产生变动误差，立体烫印一般采用由标识孔及位置显示器组成的易合定位系统，以缩短压凸模具的安装、调整时间，保证加工效果的精美。例如，可以采用库尔兹公司研发并取得专利的易合定位系统，有了标示孔及位置显示器，安装烫印版和底模毫不费力，装版时间大大缩短，安装更加快捷。

　　影响质量的关键因素
　　1.设备精度的影响
　　立体烫印工艺需要凹、凸两个模版，一定要选用精度高的烫金机，否则会造成凸模损坏。例如：圆压平烫印设备虽然精度高，但操作难度较高，需要特别注意滚筒包衬的厚度及下版台的高度，以保证设备运行中线速度一致，否则会造成滑移现象，因此，普通圆压平烫印设备较少用于立体烫印。
　　2.电化铝箔质量的影响
　　烫印速度和质量主要受释放涂层和涂胶层的影响，这些涂层对热的敏感程度高，才能提高烫印速度，因此，采用先进粘合剂配方生产的电化铝才能够满足高速烫金的要求，从而降低热烫印成本。

　　立体烫印技术的发展趋势
　　烫印是印刷设计品表面整饰普遍采用的工艺，要达到较好的烫印质量和效果，尤其是高档的商品包装印刷和防伪包装印刷产品，一般主要是采用热烫印技术，尤其是立体烫印技术。立体烫印技术的发展趋势主要体现在以下3个方面。
　　1.联机立体烫印
　　立体烫印箔化学性能的提高，为烫印速度的大幅提升提供了可靠保证，因此，目前立体烫印工艺已经能够联机完成，而且，联机热烫印工艺的应用今后会越来越普遍。此外，单张纸折叠纸盒印刷设计正朝着卷筒纸印刷设计方向发展，这也为联机立体烫印工艺创造了条件。
　　2.先烫后印
　　即烫印之后再在烫印箔上进行印刷设计。先烫后印工艺同样得益于烫印箔化学性能的改善和提高，从而可以采用UV油墨在烫印箔上进行印刷设计。先烫后印工艺能够提供更好的装饰效果，并提高图像的视觉吸引力。烫印之后再叠印不透明或者透明的彩色油墨，可以实现特殊的效果，尤其是增强其防伪效果。
　　3.提高烫印速度、降低成本
　　轮转立体烫印滚筒的价格较高，是立体烫印工艺的成本高的因素，而立体烫印滚筒的价格逐渐呈下降的趋势，为立体烫印成本的降低提供了有利条件。以前，由于立体烫印速度的限制，大部分立体烫印工作都是脱机完成的，而目前无论是平压平烫金机还是圆压平烫金机，速度都能够达到7500～12000张/小时。生产速度的不断提高，将极大降低立体烫印的成本。