柔性版干式熱敏制版技術的發展及創新

趙嵩

自20世紀70年代初固體感光樹脂版發明至今，柔性版版材及印刷技術得到了迅猛發展。但長期以來，溶劑型制版卻成為柔印發展的一大瓶頸，動輒3～4小時的制版時間常常難以滿足一些對時效要求高的印刷需求。

此外，柔性版制版中四氯乙烯和正丁醇混合溶劑曾被廣泛用于洗版，這與柔印的環保理念相抵觸，尤其是四氯乙烯具有毒性，其產生的刺激性氣體在空氣中的濃度只要達到百萬分之一就可能被人嗅到。雖然這種混合溶劑在洗版品質和速度兩方面的性能遠高于低端環保溶劑，但由于成本較高及具有毒性，正在緩慢退出市場，而近年來出現的替代溶劑，仍無法解決困擾柔性版制版中的幾個重大問題。

首先，洗版時間長。低端環保溶劑普遍對感光樹脂的溶解能力較差，因此需要較長的洗版時間，而洗版時間延長，會造成版材因吸收溶劑而嚴重溶脹，厚度變化過大。

其次，不易烘干或烘干時間過長。目前國內市場上的低端環保溶劑采用的是國外20年前的配方，溶劑的揮發速度普遍較慢，以厚度為1.7mm的版材為例，大多需要3小時以上的烘干時間。同時，可能會由于烘干機溫度不均，造成成品印版厚度波動較大，從而影響套印精度和產生諸多印刷故障。此外，多數低端環保溶劑仍然會揮發濃烈的氣味，這讓很多初次參觀柔性版制版車間的人心有余悸。

為了解決柔性版制版的速度和環境問題，2000年采用無溶劑洗版方式的干式熱敏制版技術（即FAST技術）首次推向市場，該技術憑借省時和環保等優勢成為柔印技術發展史上的一個里程碑，并獲得了美國柔印技術協會（FTA）的技術創新獎。

FAST技術之所以為干式熱敏制版技術，是因為其不再需要溶劑和烘干，整個生產流程中沒有溶劑出現，所以稱其“干式”；而版材是被加熱后除去未曝光部分，所以稱其“熱敏”。圖1所示是杜邦公司推出的Cyrel FAST干式熱敏制版機。下面，筆者就簡要介紹一下干式熱敏制版技術和Cyrel？ FAST制版系統。

采用干式熱敏制版技術所使用的版材（以下簡稱“熱敏版”）與溶劑型柔性版有所不同，未曝光的感光樹脂在一定溫度下會融化，而經UVA曝光的部分則因發生光聚合反應而不會出現這種現象。為去除未感光部分的樹脂，需要將版材加熱軟化，然后用無紡布將軟化的樹脂從版材上剝離下來。圖2是Cyrel FAST干式熱敏制版機的內部結構示意圖，版材包在印版滾筒上進行“干洗”成像，藍色細線圈定的裝置是紅外加熱器，用來加熱版材。顯影輥確保無紡布和版材充分接觸，同時自身也帶有加熱裝置，可以在短時間內加熱到268℃以上。所有熱敏版材的洗版重要參數都已經過基于6 Sigma試驗設計（DOE）方法進行優化，由于預置了所有版材的洗版參數，操作起來為簡單。

簡單地講，熱敏技術的核心是高分子感光材料技術及設備技術，從工藝流程上看，我們更習慣將其作為制版流程中的洗版過程。隨著柔性版激光雕刻技術的普及，激光雕刻成像、熱敏方式洗版成為目前最快速制作高質量印版的實用技術。此外，配合熱敏技術，帶有冷卻臺面和燈管能量檢測功能的曝光設備（如圖3）首次出現，解決了制版中造成網點大小波動的一個重要問題，同時也有利于制作浮雕高度更為精準的印版。時至今日，國內最大的幾家柔性版制版和印刷公司都裝備了配有溫控系統的曝光設備，這也得益于熱敏技術的推廣。

圖4是溶劑型激光版和FAST熱敏激光版在制版過程中各階段的時間對比（具體時間與使用的版材厚度、溶劑種類及制版設備性能有關），該對比數據以厚度為1.14mm、尺寸為1067mm×1524mm的柔性版，使用CDI Spark XT 4260 Optics 40雕刻機獲得。從圖4可以看出，與溶劑型柔性版制版系統相比，FAST制版系統可以縮短70%～80%生產周期，如果使用更快的激光雕刻機，則整個制版流程的時間可以進一步縮短。

從熱敏版的特性和制版工藝中我們不難發現，熱敏版具有獨特的技術優勢。第一，極大縮短了制版周期，提高了生產效率；第二，不使用有機溶劑，同時免去了作為危險溶劑的倉儲、運輸、回收，降低了生產成本，減少了對環境的污染，也讓生產和儲存環境更加安全；第三，縮短了制版流程，有利于品質控制和管理；第四，印版尺寸穩定，重復性好，避免了傳統印版因沖洗和烘干造成的厚度波動，成品印版具有高度均勻性，可確保高品質印刷；第五，減少了設備投資和人力消耗，節省生產場地。相對溶劑型制版系統而言，熱敏制版系統生產場地占用空間大大縮小，對于制作相同尺寸的印版，熱敏制版系統的投資更少，在大量的投資和回報研究中，該系統展示了絕對的優勢。而從生產角度看，印刷企業無需提前制作備用版，在印刷過程中可以隨時使用熱敏制版系統補做印版，而不用擔心漫長的等待時間。

2008年，由Five Winds International公司和多所大學共同研究做出的關于柔印和凹印生命周期評估報告中，對溶劑型制版和熱敏制版做了詳細研究。報告中提到，在制版過程中，熱敏制版的不可再生能源消耗比溶劑型制版減少了60%，溫室氣體排放量減少了51%（如圖5）。

2004年，中型尺寸（1024mm×1524mm）的熱敏制版機為了適應寬幅印刷市場的需求而推出，同時該機首次采用了催化氧化裝置（CATOX），其類似于各類汽車的尾氣處理中普遍使用的三元催化器，能夠將設備工作過程中產生的有害氣體回收，并使用催化氧化裝置將有害氣體完全處理掉，排放到空氣中的氣體主要為無害的二氧化碳等氣體。實際使用中，操作環境及排放氣體幾乎沒有任何異味，得到了用戶的廣泛認可。

另外，該機采用了新型無紡布，提升了對細小網點、反白區域的清潔能力，同時大大減輕了無紡布重量，降低了操作難度。

在drupa2012上，熱敏制版技術再次成為熱點，超大尺寸（1270mm×2032mm）的洗版機熱敏套筒技術的推出標志著熱敏制版技術的進一步提升。

最大制版尺寸為1270mm×2032mm的制版機，是目前業內最大幅面的制版設備，對于雕刻和曝光后的厚度為1.14mm的柔性版，僅需15分鐘左右的處理時間就可以上機印刷，這也使其同時也成為速度最快和效率最高的洗版機。該機內部結構不是簡單重復以往技術，而是做了重大的技術改進，并申請了多項專利。例如，最新的專利包含一個全新設計的硬性滾筒，配合定位針的設計，可以根據版材長度自動調整定位針的位置，同時滾筒不再使用以往的壓敏涂層固定版材，而是增加了一個可以根據版材長度而固定版材的定位針系統。這種改進帶來的主要好處是，日常不需要對滾筒進行維護和保養，提升了設備穩定性。 其次，改進了以往由紅外線加熱器加熱的工作方式，而改為了熱風噴射的工作方式，這種改進去除了以往加熱輥對版材的壓力，極大地提升了洗版機對細小線條、網點的清潔能力，制版品質尤其是精細部分的網點再現等同甚至超越了溶劑型制版的品質。

而熱敏無縫套筒制版技術是針對包裝印刷領域對無縫技術的需求而開發的，解決了以往柔性版無縫版印刷精度低、制作周期長、成本高的問題。圖6所示為熱敏無縫套筒制版機。由于從原料開始，樹脂版就以圓筒方式加工，所以熱敏套筒版擁有諸多單片型印版無法比擬的優勢，例如，極其出色的套準精度，不需要貼版設備和材料，可以實現真正意義上的無縫印刷。以筆者手中的實際印刷產品而言，在高品質印刷設備的配合下，以400m/min速度生產的軟包裝產品，熱敏套筒版的四色套色誤差可以小于0.1mm。

除了制版設備的變化，新型版材的出現也讓用戶有了更多的選擇。由于柔性版印刷涉及的領域極其廣泛，到目前還沒有一種版材能夠滿足所有的印刷需求。根據不同的印刷需求和印刷條件，熱敏版材也發展出了多種新版材供客戶使用，客戶可以根據印刷材質、加網線數、實地要求、耐印率等要求選擇合適的版材。

雖然在過去的10年里，柔性版熱敏制版技術得到了長足的發展，但技術的進步并沒有停止，印刷領域對更高的印刷品質、更快的制版速度和更低成本的追求是沒有止境的，我們期待看到熱敏技術的下一次飛躍。