無(wú)水膠印版材自美國(guó)3M公司發(fā)表Driography，到日本東麗公司推出"東麗無(wú)水平版"，已有25年的歷史。

    無(wú)水膠油墨的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀
    與第一代、第二代相比，第三代無(wú)水膠印已經(jīng)使用低黏度無(wú)水膠印油墨了。此外，印刷品也不再是厚墨膜印刷，而是與普通膠印一樣的薄墨膜印刷，其他印刷作業(yè)性和可堆積性等也與普通膠印基本相同。單張紙、卷筒紙印刷機(jī)在提高印刷速度和自動(dòng)化程度方面的改進(jìn)是無(wú)止境的，但印刷速度對(duì)印刷適性的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了印刷機(jī)設(shè)計(jì)者的預(yù)料，尤其是對(duì)油墨轉(zhuǎn)移性產(chǎn)生了明顯的影響。
 
    1．單張紙無(wú)水膠印油墨"Dry-O-Color Artis"
    5年前面世的"Dry-O-Color Artis"在保持產(chǎn)品光澤，抗起臟性的基礎(chǔ)上，又改進(jìn)了油墨的轉(zhuǎn)移性、著墨性、固著性及后加工適性等，更加適應(yīng)高速、多色單張紙無(wú)水膠印機(jī)的要求。

    (1)設(shè)計(jì)思想。在達(dá)到高速印刷所要求的低黏性、低黏度后，要想進(jìn)一步控制抗起臟性，必須使用特制的添加劑；而要保持黏性和黏度，只能進(jìn)一步改進(jìn)油墨的流動(dòng)性，以提高油墨的轉(zhuǎn)移性。具體做法是：
 
    ①為改善顏料的分散度，要使用高溶解性樹(shù)脂連結(jié)料。
    ②為了維持抗起臟性，要采用可使印版親油樹(shù)脂和非圖像部分硅層快速擴(kuò)散的非芳香烴溶劑，開(kāi)發(fā)新的連結(jié)料。

   (2)油墨特性。在油墨黏性、黏度與原產(chǎn)品幾乎相同的條件下，油墨的流動(dòng)性提高了約15％，油墨轉(zhuǎn)移性提高約10%。

    (3)市場(chǎng)評(píng)價(jià)。光澤好，固著快；接近有水膠印的品質(zhì)；具有與普通膠印油墨相當(dāng)?shù)挠∷⑦m性；油墨遮蓋力也有所提高。少數(shù)用戶提出意見(jiàn)：油墨的疊印性低了約5％；顏色再現(xiàn)性與有水印刷不完全一致；實(shí)地密度稍差于有水膠印。

    2．高速輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)用熱固型無(wú)水膠印油墨
    卷筒紙輪轉(zhuǎn)膠印與單張紙印刷相比，印刷速度提高了約2倍，對(duì)油墨的流動(dòng)性要求更高，黏性要求略低。采用與Dry-O-Color Artis相同的樹(shù)脂設(shè)計(jì)方式，同樣適合輪轉(zhuǎn)無(wú)水膠印油墨，即在不降低cT(糊版發(fā)生指數(shù))的前提下，采用改善油墨流動(dòng)性的連結(jié)料，使油墨在高速印刷時(shí)獲得良好的轉(zhuǎn)移性。
 
    針對(duì)無(wú)水膠印油墨的研究
    無(wú)水膠印印版由親油的樹(shù)脂層和拒油的硅膠層構(gòu)成，對(duì)于無(wú)水膠印油墨而言，最重要的性能是抗起臟性、油墨轉(zhuǎn)移性和油墨墨性。

    1．無(wú)水膠印油墨的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)
    (1)向低黏度、高流動(dòng)性發(fā)展
    由于無(wú)光涂料紙、再生紙紙質(zhì)的改善和用量的增加，為了提高生產(chǎn)效率，印刷速度不斷提升，隨之而來(lái)的就是紙張拉毛和印版堆墨現(xiàn)象的發(fā)生。無(wú)水膠印由于不使用潤(rùn)版液，比起有水膠印，油墨在紙面上的黏度較高，更容易發(fā)生拉毛和堆墨故障，因此，油墨的低黏度和高流動(dòng)性是油墨技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。
 
   使用高分子、高溶解性的新樹(shù)脂，對(duì)獲得低黏度、高流動(dòng)性油墨起著有效的作用，可在不損害流動(dòng)性的情況下，進(jìn)行低黏度化樹(shù)脂交聯(lián)。在樹(shù)脂交聯(lián)過(guò)程中，高分子之間產(chǎn)生網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部凝聚力增大，導(dǎo)致黏度變大，如果鋁螯合物類(lèi)膠化劑，會(huì)導(dǎo)致油墨的流動(dòng)性喪失。于是，提出了改用松香改性酚醛樹(shù)脂和分子鏈長(zhǎng)的齊聚物組成的加熱聚合樹(shù)脂，使樹(shù)脂高分子量化，且具有可塑性，從而獲得低黏度的樹(shù)脂連結(jié)料。

    (2)提高抗起臟性
    抗起臟性用cT表示，其與油墨黏性、黏度及流動(dòng)性有關(guān)，與黏性、黏度成正比，與流動(dòng)性成反比。因此，以低黏性、低黏度、流動(dòng)性好(高速印刷)的油墨技術(shù)，設(shè)計(jì)高cT的油墨，是不容易的。無(wú)水膠印在達(dá)到低黏度化的同時(shí)，還應(yīng)具有抗起臟性，因此在無(wú)水膠印油墨的配方設(shè)計(jì)上，關(guān)鍵問(wèn)題是如何抑制印版起臟。一般說(shuō)來(lái)，抗起臟性與油墨黏度、所用溶劑及印刷實(shí)地密度、印刷機(jī)結(jié)構(gòu)、印刷速度等條件有密切關(guān)系。

   (3)提高著墨性
   大豆油油墨是取代有機(jī)溶劑油墨的環(huán)保油墨，與高固化油墨或無(wú)水膠印油墨相比，其固化速度較慢。但從實(shí)用結(jié)果來(lái)看，油墨的轉(zhuǎn)移性好，實(shí)地部分著墨性好，亮調(diào)部分網(wǎng)點(diǎn)墨色均勻。
 
    普通膠印油墨到達(dá)紙張后，因溶劑滲透快，在靠近紙面的部分，墨膜會(huì)有斷離現(xiàn)象，而大豆油墨則因滲透慢，油墨的斷離面更接近橡皮布一側(cè)，等于是使較厚的墨膜轉(zhuǎn)印到紙面，因此油墨轉(zhuǎn)移量提高。

    (4)改善油墨轉(zhuǎn)移性
    油墨特性與展色性之間存在一定的關(guān)系，即油墨黏性、黏度越高，展色性越低；流動(dòng)性越小，展色性越低。為了獲得高的展色性，就要改善油墨的轉(zhuǎn)移性，因而要求油
墨必須具有低黏性、低黏度、高流動(dòng)性。

    抗起臟性和油墨轉(zhuǎn)移性二者不能兼顧，如何使其保持平衡是無(wú)水膠印油墨設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

    2．已開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品及特點(diǎn)
    針對(duì)上述問(wèn)題，油墨制造廠家基于實(shí)際印刷條件進(jìn)行研究，已開(kāi)發(fā)出了系列產(chǎn)品。
 
    (1)由于無(wú)水膠印的環(huán)境溫度要盡量低，并保持在恒溫下作業(yè)。因此，油墨制造廠家全力投入開(kāi)發(fā)低黏度且不糊版的油墨系列。
    (2)由于無(wú)水膠印的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，需要許多油墨品種，因此，開(kāi)發(fā)了專(zhuān)色油墨、特種油墨、合成紙用油墨，特制油墨等多種油墨。
 
    單張紙無(wú)水膠印油墨在保持抗起臟性與原產(chǎn)品相同的情況下，具有流動(dòng)性好、低黏度，軟身骨等特點(diǎn)，通過(guò)了多家公司的試用，海德堡公司也在Quickmaster D146上進(jìn)行了印刷，證明了其在著墨性、流動(dòng)性、抗起臟性及墨膜的光澤度和耐磨性方面都有很大的改善。

    3．卷筒紙印刷用無(wú)水膠印油墨
    過(guò)去，由于無(wú)水膠印印版的耐印力及印刷油墨遮蓋力不理想，所以卷筒紙無(wú)水膠印的普及緩慢。但近來(lái)由于非圖像部分的硅膠層強(qiáng)度的提高，在日本，已經(jīng)有20臺(tái)以上的卷筒紙膠印機(jī)改造為無(wú)水膠印機(jī)。

    為配合卷筒紙無(wú)水膠印機(jī)的高速化生產(chǎn)，油墨需要具有耐高速印刷的低黏度、高流動(dòng)性，以獲得良好的油墨轉(zhuǎn)移性、著墨性和干燥性，防止墨色污濁。其中尤為引人注目的技術(shù)，是由日本牽頭開(kāi)發(fā)的自黏性樹(shù)脂技術(shù)。

    自黏性樹(shù)脂由于分子量大，分子間的交聯(lián)點(diǎn)較多，不必使用金屬螯合物膠化劑，即可獲得具有強(qiáng)膠凝彈性的連結(jié)料。采用這種連結(jié)料的油墨，與采用樹(shù)脂連結(jié)料的油墨相比，黏性更低，故既能保持高速，又能避免紙張起毛。加上其黏彈性受溫度的影響較小，從而可以減輕長(zhǎng)版活印刷時(shí)印刷機(jī)溫度上升帶來(lái)的起臟問(wèn)題，顯示出了高速印刷的優(yōu)越性。采用這類(lèi)樹(shù)脂的不含芳烴型油墨已經(jīng)用于生產(chǎn)，無(wú)疑會(huì)對(duì)卷筒紙無(wú)水膠印的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

    4．UV無(wú)水膠印油墨向低黏度發(fā)展
    UV無(wú)水膠印油墨的特點(diǎn)是，具有快干性和強(qiáng)韌的干燥墨膜。同樣，紫外線固化型油墨也在從高黏度型向低黏度改進(jìn)，在滿足紙張印刷后，正在向薄膜印刷領(lǐng)域(PP、PC、PVC、PS、合成紙、電話卡等)擴(kuò)展。

   全力開(kāi)發(fā)不含芳烴油墨
   無(wú)水膠印油墨的組成與有水膠印油墨一樣，是將由松香改性苯酚樹(shù)脂，干性油、石油系溶劑、色料等分散到連結(jié)料中制成的。在滿足了無(wú)水膠印要求的各種印刷適性后，出于環(huán)境保護(hù)的考慮，在無(wú)水膠印油墨的制造方面，已經(jīng)把環(huán)保安全性作為重要的課題。
 
    下文將詳細(xì)敘述不含芳烴型石油系溶劑及100％無(wú)芳烴型無(wú)水膠印油墨的研制開(kāi)發(fā)。
    1．不含芳烴溶劑的穩(wěn)定性和特征
    石油系溶劑含有芳族成分，這是油墨有臭味和刺激皮膚的原因，對(duì)此，不含芳烴溶劑(AF)的油墨在此方面有很大改善。不含芳烴溶劑蒸餾范圍較窄，苯胺點(diǎn)高。從組分方面看，不含芳烴的溶劑，芳族成分以添加氫后得到的環(huán)烴為主要成分，芳族成分的含量甚微。

    2．開(kāi)發(fā)不含芳烴溶劑的單張紙無(wú)水膠印油墨
    不含芳烴溶劑的油墨與采用石油系溶劑的油墨相比，雖然其安全性增高，但苯胺點(diǎn)也高，對(duì)樹(shù)脂的溶解性變差。苯胺點(diǎn)即溶劑和苯胺以等體積混合時(shí)產(chǎn)生白濁時(shí)的溫度，苯胺點(diǎn)低的溶劑，溶解樹(shù)脂的能力強(qiáng)。

    苯胺點(diǎn)對(duì)油墨性能的影響極大，例如，用原樹(shù)脂采用不含芳烴的溶劑生產(chǎn)油墨，則油墨中的溶劑易分離，造成油墨固著速度加快，流動(dòng)性變差，轉(zhuǎn)印性不良及因黏著性提升而產(chǎn)生紙張拉毛等故障，導(dǎo)致印刷品的光澤下降。
 
    因此，在不含芳烴溶劑的無(wú)水膠印油墨成分中，需要提高由樹(shù)脂、溶劑、干性油等制成的連結(jié)料的溶解性，以補(bǔ)償溶劑的溶解性。為提高連結(jié)料的溶解性，可以用高溶解性溶劑或醇酸樹(shù)脂等加以改善，但由于黏性和黏度的均衡難于保持，造成油墨在機(jī)上延遲凝固，降低干燥速度。

    為此，需要對(duì)油墨組成中的松香改性酚醛樹(shù)脂進(jìn)行改進(jìn)。對(duì)于使用了不含芳烴溶劑的無(wú)水油墨，由于樹(shù)脂的溶解性下降，從控制黏性上升，防止起臟的角度來(lái)看，彈性高的樹(shù)脂比較適合。通常，一旦提高了樹(shù)脂的溶解性，分子量便降低，彈性也跟著降低，但是對(duì)松香和酚醛的構(gòu)成比例、酚醛的種類(lèi)、聚合度、反應(yīng)條件以及合成方法等反復(fù)試驗(yàn)之后，終于研制成功了黏度與黏性均衡的樹(shù)脂。

    根據(jù)上述設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出的100％不含芳烴溶劑的單張紙無(wú)水膠印油墨的主要特點(diǎn)是：
    (1)高密度設(shè)計(jì)，提高了遮蓋力；
    (2)著墨性提高，實(shí)現(xiàn)了接近有水膠印的網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)性；
    (3)顏料分散性和均勻性提高，光澤度明顯提高；
    (4)固著時(shí)間縮短，改善了印品堆積性：
    (5)在維持抗起臟性的前提下，達(dá)到低黏度化，提高了流動(dòng)性。
 
    無(wú)水膠印經(jīng)過(guò)了20多年的發(fā)展，憑借油墨、版材、印刷機(jī)及外圍材料的進(jìn)步，已經(jīng)得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。進(jìn)入21世紀(jì)，許多工業(yè)先進(jìn)的國(guó)家推崇它為環(huán)保型技術(shù)，從而有了更令人矚目的進(jìn)展。

    有用戶表示，無(wú)水膠印雖然工價(jià)高，但可以從提高生產(chǎn)效率方面得到彌補(bǔ)。因此，為了拓展這項(xiàng)工藝技術(shù)，無(wú)水膠印版材、油墨及設(shè)備提供者應(yīng)該通力協(xié)作，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)力，推動(dòng)印刷的無(wú)人化和集中管理，構(gòu)筑新的技術(shù)開(kāi)發(fā)環(huán)境。

    盡管日本、美國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)目前的無(wú)水膠印機(jī)數(shù)量都不及普通有水膠印，但在環(huán)保呼聲愈來(lái)愈高的形勢(shì)下，美國(guó)不少地區(qū)已經(jīng)積極推薦嘗試無(wú)水膠印，這是值得引人注目的。

    同時(shí)，為了獲得與有水膠印同等的印刷品質(zhì)，對(duì)無(wú)水膠印油墨及其有關(guān)設(shè)備的改進(jìn)也是必然的：降低因結(jié)皮而導(dǎo)致的廢墨量(單張紙油墨)；降低油墨中的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)；減少溶劑中芳烴成分的含量；改善印版的抗起臟性、著墨性和遮蓋力。