浅谈无水胶印技术概要.docx
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浅谈无水胶印技术概要
目录
1无水胶印技术发展概况2
2无水胶印的优势和缺陷2
3开展无水胶印的条件及相关技术介绍5
3.1专用的无水胶印版材5
3.2特殊的印版显影工艺6
3.3专用的无水胶印油墨8
3.4具有控温装置的印刷机10
4开展无水胶印的控制因素10
4.1印刷机参数的控制10
4.2专用显影机的配备10
4.3车间温湿度的控制11
4.4印刷原材料的购买11
5成本比较11
参考文献：
12
随着传统胶印技术的不断完善，胶印产品的质量也在不断提高，中低档印刷品已能够达到较好的色彩再现效果，因此传统胶印技术也是目前市场上应用较多的印刷方式。
但同时，传统胶印由于有水的存在，在印刷过程中也存在网点扩大难以控制以及油墨乳化等影响印品质量的问题，使之在进行高档印刷品的印制时，会出现层次阶调再现不完整等现象，因此传统胶印也需要技术上的改进。
而无水胶印，由于不使用润版液，因此也就避免了传统湿胶印因水墨平衡引起的质量问题，从而更能保证印品的质量。
随着我们出口贸易的增加，国内人民生活水平的提高，市场对高档画册，精美包装装潢等高质量印品的需求量越来越大，而目前我国高档彩色印品的生产能力不足，致使每年大量的画册等高档印品流向外地印刷，因此引进新的技术，提高印品质量具有十分重要的经济价值。
此外，印刷企业的发展，在把握行业动态的同时，也要时刻顺应国家的发展政策。
目前，绿色环保已经被政府提上了日程，因此印刷企业在实现高产出的同时，也要重视低能耗和无污染的实现。
无水胶印技术不使用润版液，有效的减少了VOC的排放，从而具有更好的环保性。
因此无论从印刷质量，还是从国家政策角度讲，推广并使用无水胶印技术都具有一定的必要性。
1无水胶印技术发展概况
无水胶印是在平版上使用斥墨的硅橡胶层作为印版的空白部分，不需要润版液，用特制油墨印刷的一种平版印刷方式。
因为不使用润版液，也就彻底解决了传统胶印因为水墨平衡这一因素引起的印刷质量问题，同时也是一种环境友好型的印刷方式。
20世纪70年代，日本东丽株会社推出无水胶印版材。
经过了近半个世纪的发展，无水胶印因其自身的环保特性及印刷精度已经在一些发达国家中占据了一定的市场份额。
有资料显示，目前欧洲无水胶印市场占有率为7%～8%；美国为11%～12%；2011年德国超过50%的报纸采用无水胶印取代普通胶印，纸张损耗率从7%压缩到3%。
据日本WPA的调查数据显示，日本15%的单张纸印刷机采用无水胶印；东南亚一些国家也有少量应用。
总之，无水胶印在国外发展很快，不仅用于单张纸印刷，而且还用于卷筒纸印刷，但我国国内，无水胶印的市场较小，尚有待开发。
目前国外在无水胶印版材，油墨和印刷机温控系统的设计上都有新的发展，这将为无水印刷的推广起到促进作用。
2无水胶印的优势和缺陷
无水胶印与传统胶印在制版和印刷工艺上基本是相同的，最主要的区别就是无水胶印不使用润版液；此外由于版材的涂层不同，也会对工作人员有更新的要求。
无水胶印的优点，总结起来主要包括三大方面，一是节约印刷成本，二是提高印刷品质量，三是节能环保。
（1）节约印刷成本
由于不使用润版液，降低了生产成本，同时在起印时不需要花费大量的时间（据调查，我公司起印准备时间大概为30～60min）来达到最佳的水墨平衡，加快了起印速度，减少了过版纸的使用；在印刷过程中，能够减少由于水墨平衡的变化而造成的停机时间，提高生产效率，从而获得经济效益；无水印刷使用的印版，据调查其耐印率达20万印左右（我公司目前使用的印版，耐印率不足10万）。
（2）提高印刷品质量
由于无水胶印不使用润版液，其网点扩大率低，因此具有较好的网点再现性，尤其是暗点的细节都能很好再现；由于无润版液，不会造成纸张的伸缩变形，尤其在对水敏感的材料，如宣纸、书写纸及薄纸等上，提高套印的精准度；印品墨层均匀厚实，墨色鲜艳。
下图是传统胶印与无水胶印的印刷效果对比图。
从印刷质量角度讲，无水胶印有几大优势：
①复制图像更加真实，网点再现性好；②极大提高套印精度和生产效率；③具有稳定的色彩浓度，分别如图2.1、2.2、2.3所示。
图2.1传统胶印和无水胶印图像再现能力的对比
图2.2传统胶印和无水胶印的套准效果对比
图2.3传统胶印和无水胶印的稳定性比较
（3）节能环保
因为是无水印刷，就在一定程度上减少了自来水的用量，同时不使用润版液，也就有效削减了VOC的排放，对工作人员的健康及车间的环境有一定的益处。
表2.1所示为资料给出的某车间测得的VOC含量对比图。
表2.1传统胶印和无水胶印在生产过程中的VOC排放量比较
测量目标
测量部位
无水胶印
VOC排放量
（ppmc）
传统胶印
VOC排放量
（ppmc）
印刷机
印刷机组间
100
510
润版液水斗上部
—
920
收纸部分
105
260
印刷车间
换气扇
88
432
无水印刷纵然有以上诸多优点，但是不可否认的是，由于技术及现有条件等方面的原因，无水印刷也存在一些不足。
首先无水印刷对环境的要求也极高，同时因为需要使用专用的版材，显影机及油墨，因此无论是从车间环境还是工作人员的操作习惯讲，无水印刷业有一定的弊端。
诸如无水印版的表面是硅橡胶层，因此需要工作人员在清理版材时要格外注意，避免划伤版材，等等。
虽然无水胶印也存在一定的不足，但是无水胶印的诸多优点是传统胶印技术所无法比拟的，印刷界认识对它的认可和不断地发展促进其越来越广泛的应用。
在我国，无水胶印方式正在逐渐被人们所接收。
据资料及调查显示，目前东莞金杯印刷有限公司至少有8条生产线在使用无水胶印，鹤山雅图仕印刷有限公司有4条生产线长期使用无水胶印；中华商务、万昌包装、上海雅昌、当纳利、北京顺城等印刷企业也对原有胶印设备进行结构调整实现了无水胶印，并获得了一定的经济效益。
由于无水胶印的印刷质量高，尤其适合于印刷精美画册、精美包装等高档印刷品，但我们也不得不面对成本及技术上的一些问题。
由于无水胶印需要配备专用的辅助设备，同时印刷耗材主要依靠进口，价格偏高，因此在国内的发展也受到了一定的制约。
但是，随着国家对环境保护越来越高度的重视，以及市场对印品质量要求的不断提高，国内对无水胶印材料的研发及技术的改进也在如火如荼的进行，不久的将来，无水胶印技术势必成为平版印刷中一大主流印刷方式。
3开展无水胶印的条件及相关技术介绍
3.1专用的无水胶印版材
无水胶印过程不需要润版液，因而无水胶印版材不同于传统湿胶印的PS版和CTP版，具有特殊的结构。
无水胶印版材的基本结构一般包括4个部分，如图3.1.1所示。
图3.1.1无水印版的基本结构
（1）铝版基层
铝版基层主要起到支撑的作用。
（2）感光层
印版感光后发生化学反应，与硅胶层的粘结力变小，经过显影，硅胶层粘结力弱的部分会被刷掉，露出感光层，露出的感光层在印刷时吸附油墨，形成图文部分。
（3）硅胶层
硅胶层的厚度是2μm左右，所起的作用于润版液相同，即在印刷过程中排斥油墨，形成非图文部分。
（4）表面薄膜层
表面薄膜层主要起到保护印版的作用，避免印版在运输过程中和在制版机内的传送过程中被划伤。
无水热敏版材的制版过程与湿胶印的制版过程类似，都是在830nm的红外激光下曝光，如图3.1.2所示。
曝光过程中，伴随温度的升高，感光层吸收红外激光转化成热能，使硅胶层的感光深度随之增加，温度上升到450℃-500℃时，硅胶层被完全透过，当温度接近500℃时，版材的表面曝光深度达到峰值，此时的最大曝光深度约为2.2μm（2μm硅胶层的曝光深度+0.2μm感光层曝光深度），温度继续增加，不会对图文质量有更大的影响，此时表面曝光深度增加量放缓。
吸收激光后的感光层发生化学变化，如果使用的是阴图片，感光部分脱落，未感光部分（即空白部分）保留硅胶层；如果是阳图片，则感光部分硬化，未感光部分脱落形成图文部分。
制版后得到的无水胶印版是平凹版（图文部分比空白部分略低）。
3.1.2无水版材曝光过程
3.2特殊的印版显影工艺
无水胶印版材所用的显影机不同于传统PS版显影机，需要用无水胶印的专用显影机；显影采用的药水也不一样，后者是采用高碱性溶液将版面上的亲油性树脂层溶化，而前者是通过显影液和毛刷将版材上不需要的硅橡胶层去除干净。
（1）无水胶印显影过程
无水印版的显影过程与一般CTP版的显影过程不同：
首先，由于无水印版的硅胶层表层容易被刮伤，所以通常会在表层覆盖一层膜，在曝光后进入冲版机之前需要将这层膜去掉；另外，无水印版的显影过程一般需要经过两步处理，如图3.2.1所示：
图3.2.1无水印版显影过程
①前处理部分：
在前处理液（CP-Y）的作用下，曝光后的硅胶层软化，受光部分的硅胶与感光层界面粘结力减弱，便于在后面的显影过程中容易被清洗掉。
CP-Y的成分如表3.2.1所示：
表3.2.1前处理液CP-Y的主要成分及物理性质
主要成分
含量（%）
性质
乙二醇衍生物
85
外观
浅黄色透明液体
燃点
165℃
有机碱
15
溶解性
水溶
由于CP-Y是易燃液体，禁止在存放处使用明火，不许再作业时吸烟。
②显影部分：
在自来水的喷淋下，通过显影毛刷的转动和传动，曝光后的硅胶层被清楚掉。
③后处理部分：
即染色部分，将后处理液（PA-F）喷洒在版面上，通过毛刷的转动和传动，使已除去硅胶层的图文部分染色，以便于检查测量。
PA-F的主要成分如表3.2.2所示：
表3.2.2后处理液PA-F的主要成分及物理性质
主要成分
含量（%）
性质
乙二醇衍生物
10
外观
蓝色液体
燃料-界面活性剂
3
燃点
无
水
87
——
④水洗和风干部分：
将版面上多余的后处理液清洗干净，烘干版面。
无水印版显影后不需要进行上胶处理，这也是与湿胶印CTP制版的一个区别，为了防止了划伤，需要在版与版之间夹上纸。
（2）无水胶印显影液的废液处理
显影过程中毛刷的保质期为2年或显影20,000版，无论哪方面到期限，都应尽快更换；而前处理液、后处理液经过一年或显影20,000版时，也需要及时更换。
与普通CTP版显影液的更换周期（本公司1500张左右）相比，要节约很多的成本。
未使用的产品报废或废液都不属于特殊控制的产业废弃物，但是废液必须回收，委托具有工业废弃物处理资格的企业来处理即可。
作为处理废液时的危险品信息或处理方式的信息，废液必须用原来贴有产品标识的空容器回收，当使用其它空容器时，必须标明内容，注意不要和其它液体混合。
3.3专用的无水胶印油墨
（1）无水胶印油墨的技术依据
普通胶印是靠水墨互斥原理以及版面具有选择性吸附能力来完成油墨转移，印刷时要维持水墨平衡。
而无水胶印摆脱了水墨平衡的矛盾，在印版上有两种不同性质的表面。
图文部分的吸墨性靠感光层对油墨的吸附能力来实现，而且图文部分低于版面，有较厚的墨层。
印刷过程是油墨层与版面空白部分的硅胶层不断接触而又不断分离的过程。
当油墨层与硅胶层一接触，油墨中的溶剂很快向硅胶层扩散、渗透，从而使硅胶层表面膨润，其结果在两者接触面之间由溶剂形成溶剂层，连续印刷时，油墨层必然与硅胶层表面分离。
因为油墨层内部的油墨内聚力大于溶剂层内部的溶剂内聚力，所以分离时肯定是沿溶剂层内部分离，即通过界面溶剂层的破坏与分裂来实现油墨层与硅胶层的剥离。
因此，硅胶层表面不会直接吸附油墨。
无水胶印油墨的基本成分与传统胶印油墨相似，也是由颜料、树脂连结料、溶剂、助剂等组成，性能相差不大，但是无水胶印对油墨黏度的要求较高，应根据印版表面的温度进行调整，印版表面温度高时，需要使用高黏度油墨，即硬性油墨；印版表面温度低时，需要使用低黏度油墨，及软性油墨。
选择合适黏度的无水胶印油墨，对油墨的转移性、稳定性、光泽度、耐脏性以及发挥无水胶印的优势至关重要。
（2）性能评价
评价三原色油墨的技术指标通常有色强度、色相误差、饱和度及色效率。
色强度：
是指测定的每种油墨的最高密度值。
色强度越大，油墨的色彩质量越高。
色相误差:
是描述油墨颜色偏差的指标，以油墨色相反射区域密度差与吸收区域密度差之比来表示。
表示的是油墨色相偏向密度最小值的滤色片颜色，其量值表示了这种偏差的程度。
式中，H为油墨最大密度值，L为油墨最小密度值，M为介于H和L之间的密度值。
油墨的色相误差值越小油墨越纯净,色彩表现越好。
饱和度:
与油墨的灰度紧密相连,油墨的灰度即油墨色相在该吸收区的最小密度与该吸收区的最大密度之比表示灰度。
饱和度和灰度是相反的概念。
饱和度是色调的一个重要指标,值越大,油墨的饱和度越高,色彩越纯越鲜艳越亮。
色效率:
指的是颜色的色相对光的正常吸收与不正常吸收的百分比。
色效率越高，表明颜色的色相越纯。
下列数据为杭华无水胶印油墨NEWALPO与德国绘博传统胶印油墨分别在128g/m2的铜版纸上，应用海德堡印刷机进行印刷测试的测试结果。
其色彩还原及色域对比图分别如表3.3.1及图3.3.1所示：
表3.3.1杭华无水胶印油墨NEWALPO与传统胶印油墨色彩还原性对比
油墨
色强度
色相误差（%）
饱和度（%）
色效率（%）
绘博黄
1.01
6.6
97.2
94
绘博品
1.07
43.9
84.1
65.6
绘博青
1.38
19.5
89.9
81.1
杭华NEWALPO黄
1.2
8.9
98.1
94.1
杭华NEWALPO品
1.27
35.1
85.6
70.5
杭华NEWALPO青
1.42
18.4
88.7
81.5
图3.3.1杭华无水胶印油墨NEWALPO与传统胶印油墨色域对比
上述数据表明，无水胶印油墨的色强度比有水胶印油墨高,色相误差小,色饱和度略差一些,色效率高，且有较大的色域空间。
（3）常见问题
印刷过程中，会发生脏版及拉毛的问题，则需要分别添加增粘剂及减粘剂。
如使用的是东丽版材，在发生脏版时，建议添加东丽AT-50增粘剂；如发生拉毛，建议添加OROTIX5040减粘剂及BESTSG653减粘剂适当调整粘度。
3.4具有控温装置的印刷机
在传统胶印方式中，润版液蒸发会带走和吸收印刷时产生的部分热量，而无水胶印由于不使用润版液，印刷时产生的热量便需要冷却系统来处理。
另一方面，在无水胶印过程中，硅胶是以其较低的表面张力排斥较高表面张力的油墨，起到润湿作用，硅胶层和印刷面积之间的表面张力差约为15mN/m，而油墨的表面张力对温度的敏感性较硅胶的敏感性要高，因此温度升高会导致油墨转移到硅胶层，因此需要对印版及墨辊进行有效冷却。
通常的冷却方式是在印刷机的串墨辊中通入冷却水，也可在印版滚筒、橡皮滚筒部位通入冷却水。
4开展无水胶印的控制因素
除对现有印刷机进行改装，加入冷却系统外，开展无水胶印仍需要做大量的准备工作，根据参考资料查阅及个人调查，对需要改进的工作总结如下：
4.1印刷机参数的控制
因为无水胶印的特殊性，需要对印刷环境及印刷机的参数进行合理控制。
首先要保证车间的温湿度在稳定状态，控制印版的温度；由于使用无水印刷版材，且油墨具有较高黏性，因此对印版滚筒和橡皮滚筒之间的压力具有较高的要求，通常在传统胶印的标准压力下，可以将橡皮布的厚度增加0.05mm，以达到合适的压力；无水胶印用纸的要求，一般对于无涂层的哑粉纸、书写纸等印刷用纸，采用无水胶印便可达到较好的印刷效果，且还不会发生油墨干退现象。
4.2专用显影机的配备
无水胶印的显影与传统湿胶印的显影有较大差异，需要配备专用的显影机。
目前市场上常用的显影机是东丽公司推出的无水胶印版材配套显影机，约合30万人民币。
4.3车间温湿度的控制
无水胶印对车间的温湿度要求比较严格，昼夜运转要求室温30℃以下、平均版温30-35℃。
由于不使用润版液，在湿度低的环境下印刷薄纸时，收纸部分可能因静电引起纸张凌乱而闯纸不好，所以在室内环境方面，推荐安装最低湿度在40%RH以上的加湿器，或者增加印刷机的除静电装置的能力。
4.4印刷原材料的购买
印刷材料主要是无水胶印油墨及无水版材。
据调查及资料显示，目前市场上应用较多的无水胶印油墨有东华油墨、德国巴斯夫的K+E油墨及杭华NEWALPO的无水胶印油墨等，由于无水胶印油墨的核心化学原材料依靠进口，价格偏高，约高出传统胶印油墨的20%-30%。
同时，市场上无水胶印的版材价格也普遍较高，这主要是因为无水版材的制造商比较少，市场上主要依赖于两大版材制造商：
日本东丽（Toray）和美国（Presstek）的PearDry无水胶印版。
2012年5月，国内成都新图新材料股份有限公司与日本东丽公司正式合作，开始在中国全面推广并销售无水胶印版材，其价格基本是普通热敏CTP版材价格的两倍。
5成本比较
根据上述分析及资料总结，将无水胶印与传统胶印的成本进行对比，如表5所示：
表5传统胶印与无水胶印成本对比
项目
传统胶印
无水胶印
版材价格
显影液成本
平均套准校版时间
润版液用量
-
酒精用量
-
废液处理费用
-
油墨价格
定义为1个单位的成本价；定义为0.5个单位的成本价
由于无水胶印的原材料主要依靠进口，因此价格稍高。
对照欧洲和美国、日本等市场无水胶印技术的商业化发展经验，据估计无水胶印耗材的价格较普通胶印耗材高出15%～20%是比较合理的。
但是，无水胶印的起印速度快，能耗低，高质量等优点也能够很好的弥补在成本上的稍高投入；此外无水胶印的低VOC排放，也正是迎合了国家节能环保的政策方针。
因此，从长远角度，无水胶印的推广及应用必将成为主流。
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