無水膠印是一項綜合成本較低而印刷質量較高的理想工藝，但業(yè)內對于無水膠印的現有價值和重大發(fā)展?jié)摿θ狈y一的認識，以致這項經歷了30多年發(fā)展歷史的技術總是得不到應有的重視。
無水膠印與有水膠印最明顯的區(qū)別在于其所使用的印版不同。根據印版制法不同可將無水膠印分為兩大類：以日本東麗公司為主導的傳統光敏無水膠印技術和以美國Presstek公司為主要代表的數字無水膠印系統。傳統的光敏無水膠印是由美國3M公司在20世紀60年代末最先開發(fā)的，1972年日本東麗公司買下了美國3M公司在無水膠印方面取得的專利技術，并開始從事這方面的繼續(xù)開發(fā)。第一項實用的無水膠印技術是由日本東麗公司在1977年的Drupa國際印刷展上推出的。美國Presstek公司的無水膠印技術的發(fā)展經歷了直接印刷（海德堡GTO-DI）、計算機直接制版系統、快速控制直接成像技術等幾個階段。目前世界上的很多的印刷機制造商都將美國Presstek公司的直接成像系統作為其無水膠印機的關鍵組成部分，如海德堡速霸GTO-DI46-4、Karat 74、Ryobi 3404-DI、Adast 705-C等。美國Presstek公司的脫離版材的成像系統，將計算機直接制版的無水膠印技術推廣到更為廣闊的應用領域，并成為當代數字無水膠印技術的先鋒代表。近年來無水膠印市場的發(fā)展十分迅速，市場份額不斷擴大。在各印版、設備、油墨等廠商的共同努力下，無水膠印取得的成就已使其占據一席之地，如今全世界有超過2000臺的無水膠印機。
傳統無水膠印技術：
傳統無水膠印技術以日本東麗為代表，和有水膠印相比，東麗光敏無水膠印系統有三部分：光敏無水膠印版、專為無水膠印設計的特種油墨以及專用的溫度控制系統。
1.無水膠印版的結構和制作
目前使用最廣泛的東麗無水膠印版是一種碾壓版, 是一種附有一層特殊斥墨硅橡膠的印版。這種硅橡膠層之所以可以斥墨是因為其擁有很低的表面能，而油墨的黏度又特別大，這就使得油墨的內聚力大于油墨和硅橡膠層之間的黏著力，所以硅橡膠層在宏觀上表現為斥墨性。未曝光的印版共分為5層。
（1）保護層。保護層與下面的硅橡膠層真空無縫緊密相連，可以保護印版在手工操作時不被劃傷或受到人為損傷。
（2）硅橡膠層。硅橡膠層構成非曝光部分，也就是非圖文部分。
（3）光敏層。光敏層與硅橡膠層發(fā)生交聯反應，使光敏層與硅橡膠層緊密連接，形成一個整體。
（4）膠合層。膠合層緊密地黏結鋁版基與光敏層，防止兩者之間脫落，它也可以吸收來自鋁版基反射回來的光線，減小制版時的網點增大。
（5）鋁版基。鋁版基是印版的主要支持體。
東麗無水膠印版的制版工序與有水膠印并無明顯區(qū)別，它可以使用與有水膠印相同的曬版機和曬版光源進行曝光。曝光時間和有水膠印版接近，只是其內部的原理有所區(qū)別，顯影設備及顯影液是特別搭配設計的。這種印版制好以后可以長期保存，并可以像普通印版一樣回收使用。
東麗的無水膠印版可以利用陽圖片曝光，也可以使用陰圖片曝光。它們的曝光反應機理是相同的，只是在顯影時所用的顯影液不同。如果使用的是陰圖片曝光，顯影時利用特殊的顯影液使感光部分脫落，保留未感光部分（非圖文部分）的硅橡膠層；如果使用的是陽圖片曝光，顯影時利用另外一種特殊的化學藥品使未感光部分脫落，保留感光部分（非圖文部分）的硅橡膠層，但最后的結果是一樣的。下面以陽圖片曝光顯影為例，介紹其制版過程。圖2所示為陽圖片曝光顯影的全過程，共有5個主要階段。
①曝光前：將陽圖片和印版緊密地貼在一起，中間抽真空，使陽圖片平整地貼在印版的第一層保護膜上，放于曝光架上進行曝光。曝光所用的光源和時間與普通膠印版基本相同。
②曝光階段：通過陽圖片進行曝光，光線透過陽圖片上的非圖文部分照射到印版上，光敏層部分感光，在感光的部分與其上的硅橡膠層發(fā)生光聚合反應，使兩層緊緊的交聯在一起，形成一個整體。
③顯影階段：顯影時先用專門配制的特殊化學藥品浸泡印版，浸泡后的印版曝光部分（非圖文部分）的硅橡膠層由于未和光敏層交聯在一起而突起。
④定影階段：采用機械方法，如用特殊的刷子刷，將突起的未交聯的硅橡膠層部分除去，露出下面的光敏層部分（圖文部分），利用光敏層親油性建立著墨層。
⑤著墨階段：由于硅橡膠層具有疏油性，油墨只能附載在圖文部分的親油區(qū)域，即完成了制版及著墨的全過程。
2.無水膠印油墨
無水膠印和有水膠印所用的油墨在色料的選擇上是沒有什么區(qū)別的，它們最主要的區(qū)別是油墨中所用的樹脂即連結料部分。由于無水膠印的特點，它所用的油墨和有水膠印油墨相比具有以下一些特殊的性質。
（1）需要有比有水膠印油墨更高的黏度和黏性，這樣才有可能提供較大的油墨內聚力以大于油墨和硅橡膠層之間的作用力，才會使硅橡膠層表現為疏油性，使其扮演有水膠印中水所扮演的角色。
（2）必須適應無水膠印特殊的流變性能。因為無水膠印油墨具有高黏度，所以它在墨輥和印版之間的流動將變得比較困難，這就要求油墨要有較好的流變性能。
（3）由于在無水膠印中溫度的特殊影響，所以無水膠印油墨最好有一個比較寬的適印溫度范圍。
3.無水膠印的溫度控制系統
無水膠印系統的另外一個重要組成部分是它的溫度控制系統，這也是它和有水膠印在機械結構上的最明顯的區(qū)別之一。在有水膠印中，除了保持水墨平衡以外，潤版液的另外一個重要作用就是可以帶走由于印版高速旋轉摩擦而產生的熱量，這樣印版就可以保持在一個比較穩(wěn)定的、適合油墨轉移的溫度范圍以內。由于在無水膠印中沒有用到水，所以需要利用一個溫度控制系統來保持一個適合油墨轉移的溫度范圍。無水膠印的熱量主要來自兩個方面：一是印版滾筒、橡皮滾筒和壓印滾筒之間的摩擦作用；二是由于無水膠印油墨高黏度的特點，而使墨輥與墨輥之間在傳墨過程中由于摩擦而產生熱量。這些熱量如果不及時消除，將會使印版、墨輥的溫度急劇上升，而大大改變油墨的流變性能和黏度，導致極不穩(wěn)定情況的發(fā)生，從而無法完成油墨的正常轉移。
現在使用比較普遍的一種溫度控制系統是通過串墨輥的中空部分，用冷卻劑的循環(huán)帶走熱量以降低溫度，以使其保持在一個比較穩(wěn)定的、適合油墨轉移的溫度范圍。這種冷卻方法已經在高速卷筒紙印刷中使用了多年，所以技術上比較成熟。幾乎所有的印刷機制造商都提供中空的串墨輥，而且這也是一種比較經濟的解決方法。圖3所示為無水膠印的溫度控制系統。這里需要注意的一點：這種裝置只是用來保持一個穩(wěn)定的溫度范圍，而并不是要冷凍油墨，因為如果溫度過低，那將會造成油墨黏度上升，其結果是加大油墨之間的內聚力，阻礙油墨分離，甚至出現油墨不能轉移到印版的現象。用這種冷卻方法來控制溫度，要想達到良好的效果，串墨輥的位置還要經過優(yōu)化設置。有了這種溫度控制系統以后，就可以保證在合適的溫度范圍內完成油墨的轉移。
數字無水印刷技術：
近年來隨著計算機和信息技術的發(fā)展，數字化工作流程變成了各個行業(yè)的主流發(fā)展方向。數字無水膠印技術就是在這種背景下發(fā)展起來的，它已經成為目前印刷業(yè)發(fā)展最迅速、前景最看好的技術之一。目前世界數字無水膠印的主導是美國Presstek公司的解決方案，它的在機直接成像系統（DI）以及Pearl Dry印版廣泛用于各大印刷機制造商的數字無水印刷系統之中，如海德堡速霸GTO-DI和高寶全新的Karat 74等。
與有水膠印相比，Presstek系統主要包括兩個特殊的部分：印版和特制油墨。其中，所使用的油墨與日本東麗公司的印版所使用的油墨特點是一樣的，而其溫控裝置是可選擇的，這是由于Pearl Dry印版的最大印數是5萬張，在低于1萬張時，公司技術部門認為，印刷的溫度變化將不是特別重要的因素，它對Pearl Dry印版的影響并不十分的突出，所以可以根據要求的不同進行選擇。而且印版也可以回收再利用。
Presstek的數字無水膠印版分為4層，最下面是鋁版基或高分子版基，上面是親油層，再上面是圖文層，最上面是疏油層。印版曝光成像不需要膠片和顯影，它所使用的是一種叫“消融”的成像技術，利用基于紅外線的高能激光照射在印版上，使印版上的圖文層氣化，然后再除去最表面的硅橡膠層，最后暴露出的親油層用以著墨。在數字無水膠印的印前設計階段，先用計算機進行圖文處理，處理好的圖像通過RIP進行轉換，利用轉換解釋后的數據加上紅外線激光頭的驅動來控制紅外線激光頭陣列，然后對印版進行曝光。印版的整個制作過程很像目前發(fā)展十分迅速的CTP技術。經過照射后的印版，圖文形成部分的物質迅速升溫變成氣體，氣體膨脹使其上面的硅橡膠層從印版上脫離，然后經過除塵后就露出了印版的親油層，這時的印版就可以著墨印刷了
無水膠印優(yōu)、缺點分析
（1）從印刷復制的效果來看，由于完全沒有水的參與，不存在油墨乳化問題，所印的圖案將由于油墨未被乳化而更加明亮、鮮艷，光澤度和亮度都更好?？梢杂∷⒌拿芏确秶鼘?，可以復制2%～98%的網點范圍，而有水膠印只能達到5%～95%的范圍。無水膠印網點套印準確，網點增大減小，印刷網點較大的地方也不會糊版。這主要由于兩個方面的原因：由于它沒有水溶液，紙張伸縮減小，網點增大減?。涣硗庖粋€很重要的原因是由于無水膠印版是平凹版，油墨在印版上高出印版部分比較小，這樣經過壓印轉移油墨時，油墨向兩邊的擴展較小，網點增大減小。而有水膠印版是平凸版，油墨完全高出版面，壓印時油墨的擴展就比較嚴重。而且由于沒有水的參與，適用承印物范圍也擴大了（木制、薄膜等）。
（2）從印刷成本上來看，無水膠印由于不用調節(jié)水墨平衡，操作工序得到減化。從理論上可以大大降低調試水墨平衡而導致的油墨和紙張的浪費。但是無水膠印也同樣面臨技術問題，油墨墨輥溫度的調節(jié)是決定無水膠印印品質量好壞的關鍵之一，它的調節(jié)同樣也比較復雜，需要一定的經驗和技術。另外，由于目前無水膠印用油墨和印版的價格比有水膠印高，所以總體上來看成本節(jié)約十分有限。目前，我國的無水膠印用油墨和印版仍完全依賴于進口，花費仍比較大。不過，從長遠的觀點來看，無水膠印所能達到的性價比將比較可觀。
（3）從環(huán)境保護的觀點來看，無水膠印省去了潤版液，也就省去了其中的很多化學物質（如酒精等），所以它的污染度大大降低，這對環(huán)境保護將是十分有益的。環(huán)保將是今后全球技術發(fā)展的主流，低污染的解決方案將具有很廣闊的發(fā)展前景。
無水膠印技術的發(fā)展
無水膠印與數字直接成像技術、所用的油墨和所用的版材都有很大的關系。隨著無水膠印的發(fā)展，在機成像技術和CTP技術也會隨之發(fā)展。
1.無水膠印版材的發(fā)展
2000年，東麗向熱敏CTP方向發(fā)展，推出了可對830nm紅外激光感光的CTP無水膠印版，并且聲稱是免處理無水版材。東麗還談到其免處理CG版材技術，這種版材只用水漂洗，不需要任何化學藥品處理。與CTP無水膠印版材相比，免處理CG版材需要稍高一些的激光能量，但可適用于大多數現有熱敏直接制版機。
柯達保麗光也推出了熱敏CTP無水膠印版，耐印力達20萬印。這種版材使用硅橡膠層作為斥油材料，所需激光功率在830nm時與第一代熱敏CTP版材相同。
2.無水膠印油墨的發(fā)展
在Drupa 2000上，海德堡與Sun Chemical展示了一種水基（無油）Single Fluid油墨。從技術上講，此產品并不屬于無水膠印油墨，而是一種無油油墨（Oil-Less ink）。不過與無水油墨一樣，這種油墨避免了水墨平衡問題，有利于環(huán)保，使用時有溫度控制輥與特殊印版。
Flint ink公司也展示了其新型Single Fluid油墨，它可適用于普通有砂目的鋁版基或聚酯無水膠印版，不需要溫度控制，可在普通無冷卻的印刷機上使用。這種油墨的氣味、外觀及印刷時的狀態(tài)等都像常規(guī)印刷機油墨，除了水斗是空的以外，完全按傳統膠印的方法操作。
3.無水膠印機的發(fā)展
在Drupa 2000上展出的PAX DI印刷機，是由Presstek、Adast與Xerox公司共同開發(fā)，Presstek提供Pearl Dry Plus聚酯版材與激光直接成像系統，Adast負責印刷機械設計與加工，Xerox負責市場銷售。PAX DI是一種八開單張紙在機直接制版膠印機，有四色、五色或六色等幾種配置。PAX DI印刷機采用在機成像、自動換版技術，以達到快速印刷作業(yè)準備。
無水膠印解決了水墨平衡的問題，是印刷史上的一次革命，它把印刷技術向前推進了一大步。當前，印前色彩管理、按需印刷、電子商務、工作流程等正面臨著一次變革，而無水膠印使色彩管理、打樣、按需短版印刷等印前工作流程簡化，適應了競爭的需要。當然，只滿足于把色彩印在紙張上的技術是遠遠不足的，所以無水膠印的發(fā)展必須能適應未來的各種挑戰(zhàn)。
作 者： 邵丹
轉載自：印刷技術
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