“納米材料綠色印刷制版技術(shù)”及其發(fā)展歷程

摘 要：納米材料綠色印刷制版技術(shù)（下稱“納米綠色制版技術(shù)”）是近年來(lái)新興的綠色環(huán)保印刷技術(shù)，納米材料綠色制版技術(shù)具有非感光、無(wú)污染、低成本、工藝簡(jiǎn)捷的特點(diǎn)，堪稱“印刷業(yè)的革新”。文章介紹了納米材料綠色制版技術(shù)的概念特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：納米綠色制版技術(shù)，納米材料，綠色印刷，制版

中圖分類號(hào)：N04；TS805 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-8578（2014）S1-0024-04

On the Development of “Green Plate Making Technology Based on NanoMaterials”

XU Yanyan

Abstract： Green plate making technology based on nanomaterials （called “green nano plate making technology”in this article）， is a green environmentprotecting printing technology， which has started a technology revolution in the printing industry， due to its characristics of is nonphotosensitive， nonpolluting lowcost and simpleprocess. In this paper， the concept， features and development of the technology will be introduced.

Keywords： green plate making technology based on nanomaterials， nanomaterials， green printing， plate making

收稿日期：2014-06-27

作者簡(jiǎn)介：徐妍妍（1980—），女，山東泰安人，物理化學(xué)博士，主要研究方向?yàn)榛瘜W(xué)領(lǐng)域新技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用等。通信方式：xuthea@gmail.com。

引 言

從20世紀(jì)80年代后期于西方發(fā)達(dá)國(guó)家起源到現(xiàn)在，綠色印刷經(jīng)歷了從無(wú)到有，并逐步發(fā)展壯大。2011年11月國(guó)家新聞出版總署出版的《綠色印刷指導(dǎo)手冊(cè)》首次對(duì)綠色印刷的概念進(jìn)行了解釋：綠色印刷是指對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小、污染少、節(jié)約資源和能源的印刷方式。隨著科學(xué)發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展理念的普及， 綠色環(huán)保成為印刷業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，隨之涌現(xiàn)出新的印刷工藝——納米綠色制版技術(shù)及其延伸應(yīng)用。

一 技術(shù)概念

納米綠色制版技術(shù)是由我國(guó)自主研發(fā)的一種新型印刷技術(shù)，是基于納米材料的綠色直接打印制版技術(shù)，它擯棄了傳統(tǒng)印刷制版技術(shù)的感光成像思路，基于納米材料的浸潤(rùn)性調(diào)控，采用納米復(fù)合轉(zhuǎn)印材料直接在具有微納復(fù)合結(jié)構(gòu)的超親水版材上打印制版，從而基于“0，1”（親水，疏水）數(shù)字化可控轉(zhuǎn)換原理實(shí)現(xiàn)對(duì)印版材料表面的納米結(jié)構(gòu)處理[1-2]，在同一塊版材上形成具有相反浸潤(rùn)性的圖文區(qū)（印刷區(qū)，由親油墨納米粒子形成，超親油，“1”態(tài)）和非圖文區(qū)（非印刷區(qū)，由親水納米粒子形成，超親水，“0”態(tài)）[3-4]，其中通過(guò)對(duì)版材進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)處理提高打印和印刷的分辨率，通過(guò)在轉(zhuǎn)印材料中復(fù)合納米粒子提高印版的耐印力和精度；其工藝流程為：

圖文信息輸入計(jì)算機(jī)數(shù)字信息納米制版

該技術(shù)擯棄了產(chǎn)生污染和資源浪費(fèi)的感光成像過(guò)程，是一種無(wú)污染、節(jié)約資源的綠色印刷技術(shù)，同時(shí)在制版中對(duì)版材進(jìn)行納米結(jié)構(gòu)處理以及采用納米復(fù)合轉(zhuǎn)印材料，因而是一種基于納米材料的綠色印刷制版技術(shù)。

二 技術(shù)特點(diǎn)

“鼠標(biāo)一點(diǎn)，輕松制版；成本低廉，告別污染”，這是該技術(shù)的首創(chuàng)者——中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林研究員及其研究團(tuán)隊(duì)對(duì)納米綠色制版技術(shù)的形象描述，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是采用親油納米粒子表現(xiàn)印刷區(qū)，用親水納米粒子表現(xiàn)非印刷區(qū)，然后通過(guò)電腦直接制版印刷，其中不需要化學(xué)沖洗，是一種全新無(wú)污染的納米數(shù)字印刷技術(shù)，具有“非感光、無(wú)污染、低成本、工藝簡(jiǎn)捷”的特點(diǎn)[1-2]。

1.非感光

納米綠色制版技術(shù)不需感光預(yù)涂層，沒(méi)有暗室操作。如果說(shuō)畢昇的膠泥制字技術(shù)讓印刷業(yè)進(jìn)入活字時(shí)代，王選院士主持開(kāi)發(fā)推廣的漢字激光照排技術(shù)讓印刷業(yè)“告別鉛與火、迎來(lái)光與電”，那么該技術(shù)由于不需要避光的暗箱操作將讓印刷業(yè)實(shí)現(xiàn)“棄暗投明”。

2.無(wú)污染、低成本

激光照排、還是計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)這兩種當(dāng)前主流的制版技術(shù)，都是基于化學(xué)成像原理，在化學(xué)顯影過(guò)程中，不可避免地排放廢液。納米綠色制版技術(shù)直接在印版上打印圖文，省去了感光涂層、顯影定影的各種化學(xué)藥劑，降低了成本，避免了廢液的排放，進(jìn)而根除對(duì)環(huán)境的污染。

3.工藝簡(jiǎn)捷

基于兩種主流制版技術(shù)的傳統(tǒng)印刷方式都需要圖像、文字的感光制版，電子版要先經(jīng)過(guò)出膠片、出藍(lán)樣等環(huán)節(jié)，然后才能進(jìn)行印刷。納米綠色制版技術(shù)省去了中間的感光過(guò)程，無(wú)須暗室避光操作，電子版提交后直接出藍(lán)樣，省去了出膠片的環(huán)節(jié)，提高了效率，減少了圖文轉(zhuǎn)印次數(shù)，有利于提高圖文質(zhì)量。

三 技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用及前景

2000年前后國(guó)內(nèi)納米技術(shù)蓬勃發(fā)展，基于納米材料的綠色制版技術(shù)從2004年左右開(kāi)始研究，至今已經(jīng)慢慢發(fā)展成熟，并開(kāi)展了該技術(shù)的延伸應(yīng)用，逐漸形成了基于納米綠色制版技術(shù)的綠色印刷產(chǎn)業(yè)鏈。

2004年前后，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所宋延林研究員及其研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列超親水/超疏水微納結(jié)構(gòu)、界面浸潤(rùn)性調(diào)控的基礎(chǔ)研究，為納米綠色制版技術(shù)的研發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2007年7月，中國(guó)科學(xué)院?jiǎn)?dòng)知識(shí)創(chuàng)新工程重大項(xiàng)目“納米科技在若干重要領(lǐng)域的應(yīng)用”， 在該重大項(xiàng)目的子課題之一“基于納米材料的綠色直接打印制版技術(shù)”中設(shè)置了納米復(fù)合轉(zhuǎn)印材料的制備、微納米結(jié)構(gòu)超親水版材制備、轉(zhuǎn)印材料浸潤(rùn)性調(diào)控和直接制版設(shè)備研制四個(gè)項(xiàng)目。自此，在前期研究基礎(chǔ)上開(kāi)始針對(duì)納米綠色制版技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。

2008年，納米綠色制版技術(shù)經(jīng)“聯(lián)想之星”創(chuàng)業(yè)CEO培訓(xùn)班的主辦方審慎評(píng)估后，被選中作為確定投資的優(yōu)秀項(xiàng)目。這開(kāi)啟了納米綠色制版技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

2009年8月，由中科院化學(xué)所、聯(lián)想投資、聯(lián)想控股和TCL、里奧投資等著名科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同發(fā)起成立了北京中科納新印刷技術(shù)有限公司（下稱中科納新）。同年9月，該技術(shù)的中試線建成，包括制版車(chē)間、超凈涂布車(chē)間、墨盒生產(chǎn)車(chē)間和印刷車(chē)間；這大大推動(dòng)了納米綠色制版技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

2010年5月，納米綠色制版技術(shù)作為科技北京的一項(xiàng)重要展示項(xiàng)目，在上海世博會(huì)的北京館核心展區(qū)以動(dòng)態(tài)演示模型等形式精彩亮相。這次亮相是該技術(shù)首次參加重要公開(kāi)展示活動(dòng)。同年6月，由中科納新制造的一套使用了納米綠色制版技術(shù)的印刷設(shè)備，進(jìn)駐北京日?qǐng)?bào)報(bào)業(yè)集團(tuán)印務(wù)中心試用。同年8月，納米綠色制版術(shù)首次用于京報(bào)集團(tuán)《新材料產(chǎn)業(yè)》雜志的印刷，首印成功。這是該技術(shù)首度運(yùn)用于國(guó)家正式出版物，標(biāo)志著該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)。

2011年1月，中科院化學(xué)所與丹東金丸集團(tuán)有限公司達(dá)成共同研發(fā)“滾筒式納米材料直接制版機(jī)”的合作意向，拉開(kāi)與高新優(yōu)勢(shì)企業(yè)合作的序幕。同年3月，中科院化學(xué)所和北京印刷學(xué)院簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合申報(bào)、共同承擔(dān)基于綠色制版技術(shù)數(shù)字化工作流程開(kāi)發(fā)和噴墨數(shù)字印刷機(jī)用墨水研發(fā)的重大科研課題，此舉以產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

2011年4月，中科納新于第二屆中國(guó)（廣東）國(guó)際印刷技術(shù)展覽會(huì)上發(fā)布第一代綠色制版平臺(tái)——納新100綠色制版機(jī)。同年9月，第一代“滾筒式納米材料直接制版機(jī)”第一次試機(jī)制版成功，并于次年3—6月取得滿意的印刷效果，于次年11月通過(guò)科技成果鑒定。同年11月，中科納新在上海新國(guó)際博覽中心隆重發(fā)布第二代高精度制版平臺(tái)——納新200納米材料綠色制版機(jī)。這一系列產(chǎn)品的推出標(biāo)志著納米綠色制版技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，該項(xiàng)高新技術(shù)已被成功轉(zhuǎn)化為商業(yè)化產(chǎn)品。

2012年10月，位于北京市懷柔區(qū)的北京納米材料綠色打印印刷技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地正式竣工投入使用。次年2月，以納米綠色制版技術(shù)為核心項(xiàng)目的北京中科納新印刷技術(shù)有限公司正式落戶中科院北京懷柔科教產(chǎn)業(yè)園。這無(wú)疑便于進(jìn)一步合作研發(fā)以及生產(chǎn)的大規(guī)模投入。

2013年10月，由中科納新研發(fā)、用金色納米涂層代替高污染化學(xué)腐蝕方式制作印刷版基的技術(shù)開(kāi)始投放市場(chǎng)，該技術(shù)是繼印刷制版“綠色化”之后的又一綠色技術(shù)，成功將版材制造這道印刷產(chǎn)業(yè)的高污染工序“綠色化”，據(jù)研究人員稱，采用該技術(shù)每生產(chǎn)1平方米版基，能減少40升廢水排放，而且通過(guò)重復(fù)涂覆金色涂層，版基可繼續(xù)重復(fù)使用至少10次。這一延伸應(yīng)用拓展了該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化范圍，基于納米綠色制版技術(shù)的綠色印刷產(chǎn)業(yè)鏈開(kāi)始逐步形成。

目前，基于納米材料的綠色制版技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)包括版材、轉(zhuǎn)印材料、設(shè)備等的發(fā)明專利50余項(xiàng)，其中PCT專利13項(xiàng)，形成了從新材料、新裝備到配套軟件的系統(tǒng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。納米綠色制版技術(shù)的研發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)將印刷技術(shù)悄然帶入一場(chǎng)新的綠色變革中，實(shí)現(xiàn)了印刷制版技術(shù)從感光到非感光的跨越[5-6]。進(jìn)一步，在與納米綠色制版技術(shù)相關(guān)聯(lián)的綠色油墨、綠色鋁版基生產(chǎn)等領(lǐng)域的延伸應(yīng)用也都取得可喜的成效，形成了完整的綠色印刷產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)。未來(lái)，納米綠色印刷技術(shù)將突破紙張印刷的范疇，延伸到電子、建材、印染等行業(yè)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，以核心的納米材料技術(shù)為支撐，通過(guò)印刷的方式，將解決多個(gè)重要行業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的污染問(wèn)題。

四 結(jié) 語(yǔ)

具有自主產(chǎn)權(quán)、無(wú)須感光成像、不污染環(huán)境、低成本、印刷流程短，且真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的納米綠色制版技術(shù)不是現(xiàn)有技術(shù)的局部替代，而是一整套系統(tǒng)的解決方案，基于納米綠色制版技術(shù)的延伸應(yīng)用將形成綠色印刷產(chǎn)業(yè)鏈：通過(guò)綠色制版（即用納米材料打印制版代替曝光成像）解決廢液排放；通過(guò)版基的綠色制備（即用納米涂層取代原來(lái)的電解氧化過(guò)程）解決高能耗和廢酸、廢渣污染問(wèn)題；通過(guò)綠色印刷油墨（即用水性油墨代替油性墨）解決揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）排放和溶劑殘留。該技術(shù)不僅體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展理念，也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與低碳經(jīng)濟(jì)的重要手段，加快了印刷業(yè)的“數(shù)字化、綠色化”進(jìn)程，可極大程度地提高我國(guó)印刷業(yè)的科技水平，讓我國(guó)印刷行業(yè)最終“告別污染，走向光明”。

參考文獻(xiàn)

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