實驗工具

第五節 研究假設，說明依據研究問題，提出變項之間關係的假設

第六節 研究取樣與資料統計分析，說明數據收集方式與統計分析方法 第七節 實驗信效度分析，說明本研究檢測儀器與前處理的信效度分析

第一節 實驗方法

本研究主要探討承印基材之表面特性對於冷燙金製程品質之影響，分別探究 兩種不同種類承印基材，透過不同之前處理方式改變表面特性對於品質應變項之 影響，屬於因果關係之研究，故使用實驗法作為本研究之研究方法。所謂實驗法 (Experimental method)，是指在控制混淆變項(confounding variable)下，操弄 自變項(independent variable)，以觀察、測量依變項(dependent variable)隨 自變項變化之情況的歷程(周文欽，2004)。

當包含兩種或以上自變數的分析研究稱為因素分析(factorial design)，而 每項自變項稱為因素(factor)，這種方法節省時間、金錢和資源，而且研究者可 以找出自變數彼此間的作用關係(黃振家等，2003)。本研究為探討改變承印基材 之表面特性對於冷燙金製程品質之影響，包含了兩個因素，故將使用兩因子實驗 設計，進行各個因子對於品質應變項之實驗，對於獲得品質應變項之變異，再進 行結果分析，以獲得相關結論。

實驗方式將採用實驗法進行相關研究測試，藉由控制自變項以獲得應變項之 對應結果。研究架構如圖 3-1 所示。

圖 3-1：研究架構圖

發現問題與研究主題選定

建構研究目的與研究問題

研究範圍與研究限制

兩因子實驗設計

冷燙金印刷實驗

承印基材 前處理方式

冷燙金印刷品質項變化

冷燙金印刷製程之品質相量測

資料統計與分析

研究結果與討論

結論與建議

印刷版面設計 實驗器具準備

修正調整

第二節 實驗設計

一、兩因子實驗設計

本研究採用兩因子實驗設計，針對不同承印基材，透過前處理方式改變承印 基材表面特性，包含電暈處理、以及底塗處理兩種方式，研究對於品質應變項之 影響。故將以承印基材種類、前處理方式作為自變項，進行冷燙金印刷實驗，以 觀察對於品質項之影響，品質項細分為轉移率、圖像清晰度、牢度、耐刮性等四 個項目。

研究選定兩種承印基材分為 PET 與 PVC 兩種，對於電暈處理設定四種水準，

即藉由控制電暈電壓值輸出四種不同電壓(0、5、10、15kv)，改變承印基材之表 面達因數(研究設定表面達因數為 34、38、40、42dynes/cm²)，進行冷燙金印刷實 驗；再透過白色油墨作底塗處理，依據實務經驗，柔版印刷業者常採用之底塗處 理厚度約 2~3μm，故本研究對於白墨底圖處理僅設定一種水準為 3μm，進行冷燙 金印刷實驗。本研究為 5*2 兩因子實驗設計，共 10 個處理組合，如表 3-1 所示 表 3-1 ：本研究 5*2 兩因子實驗設計

前處理方式(pretreatment)

電暈處理(電壓輸出值) 底塗處理 自變項 2

自變項 1 0kv 5kv 10kv 15kv 3μm PET 組別 1 組別 2 組別 3 組別 4 組別 5 承印

基材 PVC 組別 6 組別 7 組別 8 組別 9 組別 10 備註 1. 前處理方式 (A)：電暈處理*4 種水準+底塗處理*1 水準

2. 承印基材 (B)：PET / PVC 兩種材質 3. 採用 5*2 兩因子設計，共 10 種處理組合

4. 檢測項目：冷燙金印刷品質(轉移率、圖像清晰度、牢度、

耐刮性)

此研究雖選定電暈處理、底塗處理作為研究之自變項，但目前實際印刷程序

8 電暈處理 0~15kv 電壓輸出 實驗變項 9 白墨底塗處理 塗佈厚度值約 2.9~3.0μm ^實驗變項 10 白墨圖層表面物性 乾燥白墨表面達因數 42 dyne/cm² ˇ 11 電暈處理至印刷之時間 聯線作業，時間間距小於 1 分鐘 ˇ 12 印刷廠房溫溼度 溫度:25℃(±3);濕度:60%(±5) ˇ 13 冷燙膜貼合、剝離角度 固定，貼合=60°；剝離=90° ^ˇ

14 印刷壓力 固定印壓設定 0.015mm ˇ

15 印刷速度 印刷實際生產速度(20M/MIN) ˇ

16 印刷操作人員 固定人員合計 2 員 ˇ

二、實驗步驟、流程圖：

(一) 由印刷廠專業人員依據經驗，完成印刷設備各參數之調整，包含印刷速度、

印刷壓力、刮刀壓力、貼合壓力、UV 光強度等，確認冷燙金印刷之品質達 可接受的狀況(依據版面設計目視判別區域)，即停機，更換實驗的承印基材。

(二) 由印刷廠作業人員將印刷各參數控制於固定條件下，先更換研究使用的 PET 承印基材，透過控制電暈處理器輸出四種不同電壓(0、5、10、15kv)，對於 PET 承印基材可獲得四種不同之表面特性(研究設定表面達因數分別為 34、

38、40、42dynes/cm²)，進行冷燙金印刷實驗，待達穩定狀態後，各印製 100 份樣張。樣品組別編號，對於 PET 承印基材，於電暈電壓輸出值 0kv 給予編 號 1，5kv 編號 2，10kv 編號 3，15kv 編號 4。

(三) 固定電暈電壓值 15kv(表面達因數為 42dynes/cm²)，進行白墨底塗之處理，

底塗處理厚度固定為 3μm，進行冷燙金印刷實驗，達穩定狀態後，印製 100 份樣張，樣品組別編號為 5。

(四) 步驟三完成後，再更換 PVC 承印基材，重複實驗步驟二對於 PVC 承印材質 進行不同電暈處理程度之冷燙金印刷實驗，達穩定狀態後，各印製 100 份樣 張。樣品組別編號，對於 PVC 承印基材，於電暈電壓輸出值 0kv 給予編號 6，

5kv 編號 7，10kv 編號 8，15kv 編號 9。

(五) 於步驟四完成後，重複步驟三，對於 PVC 承印材質施以 UV 油墨底塗處理，

底塗處理厚度固定為 3μm 進行冷燙金印刷實驗，達穩定狀態後，印製 100 份樣張，樣品組別編號為 10。

(六) 實驗完成，依據組別編號 1~10，分別進行取樣以及品質應變項之統計與分 析。實驗流程圖如圖 3-2 所示:

更換 PET 材料控制四種電暈電壓值(0/5/10/15kv)，

各印製 100 份樣張，樣品編號-1~4

PET 承印基材，電暈值=15kv，白墨底塗處理印製 100 份樣張，樣品編號-5

更換 PVC 材料控制四種電暈電壓值(0/5/10/15kv)，

各印製 100 份樣張，樣品編號-6~9

PVC 承印基材，電暈值=15kv，白墨底塗處理印製 100 份樣張，樣品編號-10

冷燙金印刷實驗結束 兩因子冷燙金印刷實驗開始

冷燙金印刷實驗

資料收集與統計分析

研究結果與討論

參數調整至穩定狀態 海德堡柔版印刷機

圖 3-2：實驗流程圖

第三節 實驗工具

本章節為對研究所使用之重要工具、材料與其狀況進行定義說明，利於控制 自變相、與混淆變相，目的為獲得穩定且正確的研究結果。

一、實驗用材料

(一) 冷燙金屬薄膜材料：為使用 PET 薄膜製作而成的材料，材料上具有離型 層、Primer 層、金屬鋁層以及 Adhesive 等塗層；具有固定離型特性、

均勻的光穿透率、均勻厚度的金屬鋁層以及與良好的平整性。材料為光 群雷射公司所生產之材料，材料之離型強度為 2.5~3.0 gf/inch，使用 真空蒸鍍鋁層附着厚度為 200~250Å，並具有固定且穩定之塗層厚度的 Primer、Adhesive 塗層。

(二) 承印基材：以國內冠郝公司所生產製造之 PET、以及 PVC 塑膠薄膜類自黏 標籤材料，厚度均為 50μm 之基材，作為實驗之承印基材。此兩種不同 種類的材料，各材料均有其表面特性(達因數)，故選用廠商相同批號之 材料，減少不同批次間品質上之差易，避免影響研究結果的準確性。

(三) 紫外光乾燥強度：此研究所使用之 UV 光源，選擇中壓金屬鹵素燈，紫外 光乾燥強度為-海德堡印刷機搭配之 UV 燈(11KW。實驗前使用美國 EITIC 公司製造的 MircoCure UV 量表，確認 UV 光源照射出之光照能量值)。理 論照度為=392W/cm.sec，實際量測照度值為 375~385W/cm.sec。依照研 究者實際經驗，冷燙金印刷製程所需之照度值達 250w/cm.sec 以上，即 足以使 UV 黏著劑達到將近完全乾燥的程度。

(四) 紫外光固化黏著劑(UV 黏著劑)：選擇光群雷射公司生產製造之 UV 黏著 劑，並為同一批次的 UV 黏著劑，作為實驗工具。選用同批次之 UV 粘著 劑，避免誤差發生的可能。

(五) UV 黏著劑之塗佈量：以印刷設備上所配備的雕花滾輪之 400Lpi 線數所

對應之塗佈厚度作為對 UV 黏著劑之塗佈控制量，研究設定 UV 黏著劑塗 佈厚度為 3μm。透過厚薄規進行厚度量測，藉以確認及校正印刷設備之 塗佈量。實際量測厚度值約 2.8~2.9μm，符合研究之要求。

(六) 印刷版材：以信華製版行所製作解析度為 150Lpi、厚度為 1.14mm 印刷版 材為實驗工具。製版行依照實驗版面設計進行製版製作，假設版材之製 作程序、版材品質為穩定且符合研究需求。印刷版材搭配 Tesa 泡棉式有 效厚度 500μm 型貼板膠帶。

(七) 印刷設備：選擇彈性凸板型式之印刷設備-海德堡(Gallus-EM280)為實驗 工具，控制相同印刷條件下進行實驗。

(八) 印刷速度：以印刷設備所顯示之速度作為設定值，在實驗前先使用手提式 測速器，對設備之速度值進行校正，減少影響實驗結果的正確性。印刷 設備顯示 20M/MIN，測速器量測顯示速度值為 20M/MIN，符合研究要求。

(九) 電暈處理：對於印刷設備上裝設之電暈處理器，控制其輸出電壓值，並 以達因筆測試，並於實驗前對於電暈處理效果進行效度分析。

(十)底塗(Primer)處理：使用 XSYS 製造之 FLEXOCURE GAMINI – UFG90091-408 WHITE-之油墨，作為底塗物質，塗佈厚度控制於 3μm。透過厚薄規量測 白墨塗層厚度，實際量測厚度值約 2.9~3.0μm，符合研究之要求。

二、實驗版面設計與說明

實驗版面的設計圖稿由研究者提供，版面實際尺寸為長 29.0cm，寬 20.3cm。

版面設計如圖 3-3 所示。此版面上包含了滿版、字體、線條、網點等部份，透過 滿版部分，判斷轉移率品質；透過 0.25~10point 之線條與 2~14pt 之文字部份，

以利判斷圖像清晰度，版面規劃對應品質檢測說明如表 3-4 所示。

表 3-4：實驗版面對應品質檢測項說明

影像 量測項目 說明

轉移率、清晰度 供印刷人員肉眼判定整體 品質

轉移率 量測冷燙金印刷轉移率 牢度 量測冷燙金印刷之牢度 耐刮性 量測冷燙金印刷之耐刮性

圖像清晰度 量測冷燙金印刷之圖像清 晰度

圖 3-3：實驗工具-印刷版-版面設計圖