印刷文化论文范文

2022-05-13

本文一共涵盖3篇精选的论文范文,关于《印刷文化论文范文(精选3篇)》的文章,希望能够很好的帮助到大家,谢谢大家对小编的支持和鼓励。摘要:“绿色印刷”是印刷企业转型发展的必然之路,怎样推进企业的“绿色印刷”建设,对印刷企业的发展至关重要。本文就这一问题,提出了一些看法。

第一篇:印刷文化论文范文

非物质文化遗产雕版印刷技艺的数字化保护研究

【摘 要】文章以 “广陵刻书”“金陵刻经”为保护对象,对雕版技艺、古籍版片、雕版典籍开展非物质文化遗产数字化保护工作,研究得出以下结论:创建雕版印刷数字技艺资源库,借助数字记录和存储技术为雕版印刷的工艺流程建立永久的数字档案;开展雕版典籍再造计划,应用计算机辅助成型、三维建模技术、数控加工技术,对古籍版片和佛像经版进行逆向复制,为非物质文化遗产开发衍生产品;建立雕版典籍数字内容资源库,利用现代信息技术,揭示雕版典籍所蕴含的信息资源。

【关 键 词】非物质文化遗产;雕版印刷;“广陵刻书”;“金陵刻经”;数字化保护

【作者单位】邓抒扬,金陵科技学院;许旸, 江苏科技大学。

【基金项目】2018年度江苏高校哲学社会科学研究基金项目(2018SJA0474);2019年江苏省社科应用研究精品工程——金陵文化资源、品牌战略规划研究,以明清“金陵版画”和南京出版文化为例(19SYC-148)。

历经开创、发展、兴盛、衰落,雕版印刷业已有1500多年的历史。我们在肯定传统雕版印刷业历史功能和社会价值的同时,也要正视它退出印刷历史舞台的现实。雕版印刷技艺是民族传统文化的优秀代表,如何在延续古代工艺技术和原有历史风格的基础上,为之注入更多现代元素和活力,使之更能展示中国传统特色文化,更能适应现代人的价值取向和对传统文化的需求,是当下一个现实而又紧迫的文化命题。数字化为非物质文化遗产保护、传承、共享与传播提供了新途径,甚至有人称“数字化与多媒体技术是非物质文化遗产档案保存的最好方式”[1]。

联合国教科文组织保护非物质文化遗产政府间委员会于2009年正式将“中国雕版印刷”列入“人类非物质文化遗产代表作”名录。本文以扬州“广陵古籍刻印社”和南京“金陵刻经处”两家非遗传承单位为依托,探讨数字化技术在“广陵刻书”和“金陵刻经”技艺保护中的应用。具体工作体现在三个方面:创建雕版印刷数字技艺资源库,借助数字记录和存储技术为雕版印刷的工艺流程建立永久的数字档案;开展雕版典籍再造计划,应用计算机辅助成型、三维建模技术、数控加工技术,对古籍版片和佛像经版进行逆向复制,为非物质文化遗产开发衍生产品;建立雕版典籍数字内容资源库,利用现代信息技术,揭示雕版典籍所蕴含的信息资源。

一、 “广陵古籍刻印社”和“金陵刻经处”介绍

“广陵古籍刻印社”和“金陵刻经处”的雕版印刷技艺传承源于同一谱系,两家机构创建初期的写工、刻工、印工、装订工都来自江苏扬州东南郊的杭集镇。创建于1960年的“广陵古籍刻印社”从1962年起开始全面整理、修补、重印古籍,逐渐恢复了传统手工雕版印刷的规模生产。目前,刻印社拥有陈义时等一批雕版印刷技艺传人,继承了近千年的技术成就,工艺正宗考究。扬州中国雕版印刷博物馆保存有近30万片古籍版片,原汁原味地保留了古代雕版印刷技术和艺术风格。

“金陵刻经处”1866年由近代知名佛学研究者杨仁山创建,是世界最大的汉文木刻佛像经版的收藏机构,也是延续传统方法开展雕刻、印刷汉文佛教典籍的全国唯一官方单位。“金陵本”雕版艺术成就,完整地表现在佛经刊印的版本、校勘、版式、书体、纸张和制墨等各方面。目前,“金陵刻经处”保存有12.5万余块经像版,呈现了内容丰富的佛学经典。

二、雕版印刷技艺的数字化保护

深藏于“广陵刻书”“金陵刻经”背后的技艺及传承模式,强调的是以传承人为核心,集雕版技艺、经验和人文精神为一体,具有活态、传承等特殊性质。伴随着社会文化的变迁,人们的生产、生活方式发生了改变,当下雕版传统手工艺的传承受到考验。20世纪70年代以来,雕版印刷术因受到现代印刷技术的影响发展陷入衰落甚至停滞。加之各种高科技印刷手段的更新,雕版印刷术已经完全退出市场竞争。想要避免传统文化进一步丢失,拯救陷入凋零境地的传统手工技术,亟待采取有效的方式和方法。

目前,許多发达国家都非常注重文化遗产的数字化保护与传播,大规模地把文化遗产转换成数字文化形态逐渐成为世界潮流[2]。记录与传承是非物质文化遗产保护的重要措施,借助先进的数字技术对文化遗产进行保护是一条切中时代发展脉搏的路径。2005年,国务院办公厅《关于加强我国非物质文化遗产保护工作的意见》明确指出:“要运用文字、录音、录像、数字化多媒体等各种方式,对非物质文化遗产进行真实、系统和全面的记录,建立档案和数据库”[3]。采用数字采集、数字存储、数字处理、数字展示、数字传播等数字化技术将文化遗产转换、再现、复原成可共享、可再生的数字形态,并以新的视角加以解读,以新的方式加以保存, 以新的需求加以利用[4]。对于“广陵古籍刻印社”“金陵刻经处”来说,无论是传统的雕版印刷技艺部分,还是极富艺术价值的版片实物,都具有特定的文化空间和历史传承性,并深刻体现中国古代科学技术的特征,是中国特有的文化记忆。因此,对非物质文化遗产数字化的定位不仅是技术问题的考量,还是社会问题、文化问题、教育问题的综合考量。文化遗产数字化不仅是简单的技术利用,还包括对文化遗产资源的价值判断、保护抢救、跨学科的研究和合作,同时也是一个提高文化自信、自觉和文化创新能力的过程[5]。

1.创建雕版印刷技艺数据库

数字记录具有客观性、互动性和数字化的优势,对于雕版印刷技艺、技能和技巧的记录完全符合原真性的要求。为了强调遗产的“非物质性”,数字记录重点强调技艺的完整性和真实性。借助数字设备和数字工具,采用直接观察方法,可以取得调查的第一手原始资料。这种以真实再现为目的的记录,综合运用了摄像机、录音笔、数码相机、智能手机终端等设备,将原始资料收集并转化成数字文本、图像照片、视频影像等客观的“证据”,再经后期软件编辑合成,实现“遗产”信息的记录和存档,并最终形成雕版印刷工艺流程的原生性数字资源。以现场采样为例,针对刻书工艺流程进行全程跟踪拍摄,刻书的工序较多,记录内容包括写样、上版、刊刻、刷印、装订等近30道工序,其中,仅装订环节就有抽页、对折、齐栏、上纸捻、贴封面、切边、打眼、线装、贴签条、上函套等多个步骤。以田野调查为主,采用直接观察方法,实现技艺信息的记录和存档,叙事内容应包括对手工艺技术流程和工序精准的记录,对手工产品的展示发掘、对手艺传承人的立体呈现、对生产生活方式的如实反映,初步生成雕版印刷技艺信息的数字资源库并永久保存。数字资源知识整合的目标,不仅是建立管理和存储数据的“仓库”,还是将相关数据信息化,建立数据采集、编码、传输、存储、检索、展示、统计分析等任务的管理信息系统。数据库建设中要通过对存储的非物质文化遗产资源的有序化整合,探索发现资源背后的知识讯息,以期获取各项非物质文化遗产的文化本质与传承脉络, 最大效益化地实现保护的目的 [6]。随着互联网的迅猛发展,数字记录的解释性与多样性能够在更多的媒介平台上展示,使原本平面的内容动态立体,也让原生性数字资源能够借助三维、虚拟现实等新兴技术实现二次展示,进一步形成再生性数据资源。

2.推进雕版版片再造

“广陵古籍刻印社”藏有30万块古籍版片,“金陵刻经处”藏有12.5万余块经版,其中的20%—30%已严重损坏。而现阶段,人工复刻书版的成本高、效率低、难度大。同时,镌刻过程中手工工艺要求也非常严格,加工时间长,不利于新产品的研发。古籍善本逆向再造技术是以逆向设计方法为基础,遵循传统古籍复制工艺标准,将现代数字信息技术应用于古籍再造的新方法。首先,该技术的应用将提高木版的刻制效率,提高版片雕刻的精度,从而提升古籍善本再造的品质。其次,数字化逆向复刻技术将传统雕版印刷中分版等关键工艺进行数字化,将大大降低原来因手工劳动而产生的巨大制作成本,达到对中国传统雕版印刷工艺进行产业升级。

逆向设计是一种设计的过程控制,是依靠信息技术手段,通过对产品实体样件表面进行数字化处理,包括数据采集与分析,实现逆向构建二维、三维信息,再将采集并信息化的数据以点云数据建模,并进一步用CAD/CAE/CAM进行系统分析,进行数控编程、数控加工的再设计过程。

逆向再造技术根据正向雕版印刷所产生的雕版原件或保存善本原件进行数据采集和重构,通过对其可见的错误信息进行数据调整和修改,经试验分析得到相对理想的模型;再根据修正后的信息进行打样、修版、数据再调整等一系列计算机辅助设计过程,最终得到雕版实物。采用逆向再造技术所得到的雕版实物信息精确,较人工复制更接近版片原件。

弥合社会需求和文化遗产之间的差距,需要开发传统文化的现代发展模式。从传统手工技艺实践中获得灵感,立足当代审美意识进行生产,以满足广大群众更多享有传统文化资源的需求。从传统文化形式向当代新媒体形式转变需要保留传统的视觉特征,同时也应该承认新形式、新手段的价值 [7]。

如“广陵古籍刻印社”藏(清)道光《观无量寿佛经》卷首图颂雕版是国家保护文物,在测量的过程中不允许有任何的损伤,根据文物保护的原则,要在保证文物完好情况下获取到最为精确、完整、细微的三维数据。雕版实物上的雕刻文字与图像各异,除了丰富的构图变化,还有因雕刻时刀法不同形成的高低错落,这样复杂的物体表面,普通的精密型三维测量设备很难在短时间内获取到所有完整的数据,操作时效性差,造成工作时间的延长与文物保护难度的增加。根据古籍雕版的实际状态,我们可设置三维扫描方案,对文物进行完整、高精度、无损地测量。无论是复杂的构图与内容,还是细微的层次落差,都能够全面、高精度、清晰地将所有数据进行采集和表现,最小点距可达0.02mm,足以保证再造雕版上的纤毫毕现。传统的手工雕版制作方式与生产效率有限,现代人工成本较高,无法形成量产;而三维扫描与数控雕刻机密切配合,能在快速获取高保真度的雕版三维数据后,通过编程软件生成CNC刀路,再将其输入雕刻加工中心,数控雕刻机就能自动雕刻加工,在极短的时间内完成高精度的雕刻工作。

3.开发雕版典籍的数字资源库

“金陵刻经处”刻印的佛典中有很多为古代失传佛典,其出品的佛教经卷以注疏翔实、段落划分、句读明确、校勘严格著称,加之精湛的刻印技术,被誉为最精善之佛典版本[8]。“金陵刻经处”在鼎盛时期选印佛教经典曾达到3300卷465种,佛像10万余张,文献和艺术价值极高。

建设 “佛教典籍数字内容资源库”是“金陵刻经处”解决库存典籍和版画保藏与利用之间矛盾的唯一途径。资源库的采集内容不仅包括“金陵刻经处”刊刻的佛经、佛学文献和佛像经版,还包括杨仁山先生于清朝末年从朝鲜和日本征集的佛教经典。开发数字资源库是让纸质文献和版画再现的方式,也是雕版印刷再生性保护的重要途径。开发雕版典籍数字资源库,就是将纸质文献的特点与信息技术的优势相结合,让经过加工的雕版典籍数字资源保持原有的文化特征与内涵,实现从影像的数字再现到内容的分析、聚类,从单一雕版印刷内容的处理到海量文献的信息重组,从简单的文本转换到知识挖掘[9] 。完善的雕版典籍数字资源库是档案内容的整合,也是有序的数字资源集合,可以帮助研究者更好地进行雕版印刷知识的数字化表达和传播,实现文化遗产资源共享。

首先,利用当前的数字及多媒体技术对“金陵本”佛教典籍文献进行采集、加工,建立数字资源库,以实现佛教典籍资源的共享。从数字化佛典文献利用的角度看,珍本佛典文献一经数字化,就可以无限量地复制和无限制的使用,不必担心造成任何损毁,有效解决了收藏与利用之间的矛盾。其次,建立文献资源库可以促进人文学术研究和佛学研究手段的更新,檢索起来更方便,为人们节省大量的时间和精力,形成更符合现代社会生活节奏的文化传播方式。再次,文献数字化也改变了传统佛经印刷制品的流通方式,形成数字化的出版和发行渠道,使用户获得更广阔的阅读、参研空间,并最终实现文化遗产社会效益最大化。深度开发雕版典籍的数字资源库是建立非物质文化遗产数据库知识聚合的基础阶段。这里的聚合是指非物质文化遗产文化传承中要开发深度知识文化产品,譬如以非物质文化遗产为素材出版书籍、教材、动漫作品、电视专题片、音像制品等,开设MOOC 课程,将原有资源与新开发资源聚合在一起, 形成新的非物质文化遗产知识聚合体[10]。

随着数字化技术的发展,新的技术在非物质文化遗产保护与传承上发挥的作用有所不同,这也对非物质文化遗产数字化的概念与内涵产生影响。因此,结合变化的技术环境对非物质文化遗产数字化概念及其内涵与外延进行深入探讨十分必要,这是影响非物质文化遗产数字化研究和实践的重要基础问题 [11]。就本文而言,数字技术在非物质文化遗产雕版印刷技艺保护与开发应用中仍有六个方面需要进一步完善,即建立雕版印刷资源数字化分类系统,规范雕版印刷资源数据采集标准,深入雕版印刷知识可视化表达,构建雕版印刷数字技术运用体系,搭建雕版印刷多媒介交互平台,创建雕版印刷保护与传承技术体系。

|参考文献|

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[7] Kolay S. Cultural heritage preservation of traditional indian art through virtual new-media[J]. Procedia - Social Behaval Sci,2016(225):309-320.

[8] 邓抒扬,葛怀东. 数字化视域下的文化遗产保护——数字技术在“金陵刻经”技艺保护中的应用[J]. 金陵科技学院学报(社会科学版),2013 (4):51-54.

[9]葛怀东. 古籍目录学与古籍数字资源库建设[J]. 情报探索,2014(3):75-77.

[10] 倪晓春, 张蓉. 关于非物质文化遗产档案数字资源库建设的思考[J]. 档案学通讯,2017(2):53-57.

[11] 周亚, 许鑫. 非物质文化遗产数字化研究述评[J]. 图书馆情报工作, 2017(2):6-15.

作者:邓抒扬 许旸

第二篇:浅谈“绿色印刷”在印刷企业的应用及发展

摘要:“绿色印刷”是印刷企业转型发展的必然之路,怎样推进企业的“绿色印刷”建设,对印刷企业的发展至关重要。本文就这一问题,提出了一些看法。

关键词:绿色印刷 印刷企业

“绿色印刷”是一种可持续发展的印刷方式,不仅要保证印前、印刷、印后各环节要使用环保材料,同时要全方位做到绿色的印刷工艺,还要在废料的回收过程中进行控制和节能减排,体现了市场经济和环保事业的双赢,达到可持续发展理念。

“绿色印刷”是印刷企业转型发展的必然之路,是生态文明建设的重要组成部分,对印刷企业的发展既是挑战又是机遇。显而易见,“绿色印刷”将成为今后印刷企业转型的必然的发展方向。

1 我国印刷企业的现状

2012年中国印刷业GDP位居世界第三位,总产值高达9510亿元。但是总体来讲,我国印刷企业与“绿色印刷”的目标存在较大差距,需要不断的改进。

1.1 企业结构大而不强、小而不精

虽然我国印刷业GDP位居世界第三位,印刷企业高达10数万家,但是技术先进的大企业和集团企业较少,主要是以中小型企业为主体。在不少企业里存在低水平重复建设,同质化造成低价竞争局面,严重影响印刷市场环境。

1.2 技术落后、创新能力后劲不足

目前,受技术条件的限制,很多印刷企业仍采用以往的印刷方式,不仅生产效率低,还会对生态环境造成严重影响。另外我国多数地区尚未建立起完善的环保评价机制,无法及时有效的检测污染情况,并开展有针对性的处理。再加上很多印刷企业的从业人员环保意识淡薄,严重影响了环保印刷产品的创新和推广。最终,难以实施推广绿色印刷,形成印刷业的“绿色壁垒”。

1.3 生态环境污染较大

传统的印刷方式会造成严重的环境污染和生态破坏,主要包括水污染、固体废弃物污染、静电污染、噪音污染等。

在传统印刷中,印刷油墨是印刷生产中最大的污染源。目前我国印刷行业大量使用溶剂型油墨,其中含有50%-60%的挥发性成分,再加上稀释剂(调油墨黏度用到的甲苯、乙酸乙酯、丁酮等成分),这样在印品干燥过程中,油墨所挥发的有机化合物(VOC)占总量70%-80%。因此,我国印刷企业每年有数十万吨挥发的有害气体排入大气中,导致严重的大气污染,破坏环境,给人体健康带来严重的危害,给国民经济造成巨大的损失。

2 “绿色印刷”发展的方向

“绿色印刷”具有“减量与适度、无毒与无害、无污染与无公害”的基本特征,这将是当代印刷企业发展的必然趋势。

2.1 节能环保、回收利用

2.1.1 节能减排、降低能耗

印刷企业除了重视印刷材料的消耗,也要重视电能、热能等的消耗。节能设备的升级是关键,同时也要树立节电节热节水的意识,这将是“绿色印刷”发展的一个重要方向。

2.1.2 废物回收、绿色环保

印刷企业生产过程中所产生的废物主要有废气、废液、固体垃圾。这些废物一定要严格控制,不能任意排放,否则对环境会造成巨大的危害。对于印刷过程中产生的废物,一定要加大监控力度,通过政府扶持,环保组织协助,企业可以建立各个工序废料分类收集体系,建立自己的废水处理站等措施,从而回收再利用,节约资源,绿色环保。

2.2 推广环保材料的使用

“绿色印刷”于二十世纪八十年代后期在以德国、美国、日本为代表的发达国家出现的,经过近三十年的发展,现阶段已经进入到实际运用的阶段了。“绿色印刷“是科技发展水平的体现,代替高能耗、污染环境的传统印刷方式。

2.2.1 环保纸张

目前较多使用的环保纸张主要有:①真空喷铝纸,其所用原辅料无毒、无挥发气味,符合美国FDA使用标准,机械加工性能及印刷性能均良好。非常适宜于胶版、凹版、凸版、柔版、丝网印刷、压纹、模切等。②镭射纸,完全符合食品卫生等方面的要求,无异味、无毒害。其主要特点为色泽鲜艳、光洁度很好、外貌炫丽、视觉性冲击强,同时具有优良的阻隔性,抗氧化能力强、防潮好,适用于各种印刷工艺要求,能非常好地提升产品包装的档次。③轻型纸,其原料采用无氧进口木料,生产时不需要进行蒸煮,无废气废液排放,符合环保要求。印刷用环保纸,其回收性好、易于降解,容易处理和再生利用,符合绿色印刷的环保要求,是进出口产品必须使用的包装材料。

2.2.2 环保油墨

印刷油墨是目前印刷业最大的污染源头,因此,环保油墨的推广使用也显得尤其重要,目前企业使用的环保油墨比较多。例如:水性油墨,在一些欧美发达国家,印刷设备将传统使用的溶剂型油墨换成水基油墨,挥发有机化合物(VOC)的含量从原来的12%降低至0.17%,不影响人体健康。其特点是墨性稳定、色彩鲜艳、不易燃烧、不腐蚀板材、价格便宜、操作简易、抗水性强、印后附着性好,干燥迅速。因此,水性油墨非常适用于药品、食品、饮料、儿童玩具等卫生要求高的印刷包装品,是世界公认的环保型印刷材料,也是目前印刷油墨中唯一经过美国食品药品协会认可的环保油墨。环保油墨还有大豆油墨、醇溶型油墨、水性UV油墨、紫外光固化喷墨墨水等,这一类的环保油墨具有降低原材料的消耗,印刷性能好,有利于降级经济成本,能够有效地改善传统油墨对环境污染,实现市场经济和环保事业的双赢。

2.2.3 环保清洗剂

传统汽油、煤油类印刷油墨清洗剂,对环境、对工作人员的健康都有严重影响,同时也存在着引起火灾等安全隐患,目前在一些重视环保的发达国家,已经研发出新型的油墨清洗剂,传统的汽油、煤油类油墨清洗剂已逐渐被淘汰。例如,CS-Y13印刷油墨清洗剂,它是由表面活性剂、渗透剂、乳化剂、橡胶防老化剂和其它助剂等精制而成。该油墨清洗剂符合Q/CS013-2002专业标准,奇特的是无味、无毒、存放方便、不易燃、价廉、洗涤去墨能力强、对人体无害,符合环保、安全、节能的要求,是新一代的印刷油墨清洗剂。在目前同类产品中,是唯一获得中国绿色环保标志认证的产品。

2.2.4 环保版材

环保板材有免处理CTP版材、免冲洗版材、在机显影免处理版材等。印刷企业使用环保版材有以下几方面优势:①缩短制版的准备时间,提高制版效率。②减少冲洗加工设备及药液,节省制版成本。③有效地减少排放与污染,打造绿色印刷。④最大限度地降低冲洗加工条件对版材性能的影响,提高印版质量和制版稳定性。例如,爱克发推出的免冲洗版绿星版,产生废液是传统制版工艺的7%。近几年来,全球已有1000多家印刷厂商使用它。该版不含任何有毒物质,对环境不造成任何污染。

2.3 推广环保印刷方式

2.3.1 继续推广柔性版印刷

目前在软包装、标识贴、标签、箱包、防伪包装、化妆品、高档电子产品、各种票据等产品,部分企业已经采用了柔性版印刷,与其配套的仪器设备的研发和生产柔印版印刷产业链已初步形成。柔性版印刷方式具有价格低廉、承印材料广泛、速度快、产量高,而且广泛使用无毒、无残留溶剂、无环境污染的UV紫外线油墨和水性油墨,体现环保优势。

2.3.2 CTP和数字打样

CTP和数字打样一起宣告了数字印刷时代的到来。CTP是指计算机直接制版技术,去掉了中间环节的软片,直接通过电脑将RIP后的图文信息直接输出到印版上,从而有效地减少了制版中软片输出、显影、定影和晒版等步骤,有效限制了银、苯二酚等对人体的伤害和对空气的污染,绿色环保。同时也宣告了重金属和有毒显影剂也将不再使用。总而言之,CTP和数字打样这一技术无疑极大地加快了传统印刷走向绿色印刷的步伐。

2.3.3 大力开发研制无水胶印、无醇、干片成像等先进技术

传统印刷技术使用的润版液中,大多数含有易挥发的异丙醇等有毒有机物,长期被人体吸入,会影响肾、肺的功能,甚至还会引起皮炎或造成神经系统受损,给工人身体健康和环境带来较大的危害。

因此,大力开发研制无水胶印、无醇、干片成像等技术显得尤其重要。

3 结语

随着环境保护潮流的发展,“绿色印刷”既要重视当代人,又兼顾到下一代人的生存发展,它将是整个印刷业及相关产业发展的重要目标。“绿色印刷”是生态文明建设的重要组成部分,是印刷企业转型发展的必然之路,它既是印刷业发展的一个挑战,又是极大的机遇。

参考文献:

[1]周建平.绿色印刷是印刷业转型发展的必然选择[J].印刷杂志,2013.1.

[2]周梅.绿色环保印刷与环保油墨的发展趋势[J].印刷质量与标准化,2009,17(9):17-20.

[3]陈昱.轮绿色印刷的现状及发展[J].能源研究与信息,2011,3:125-128.

[4]严且明.印刷中的环境污染问题与对策[J].广东印刷,2006,28(1):30-31.

[5]王晓红.绿色印刷实践与探索[J].质量与标准化,2012(12).

[6]陈飞.绿色印刷之我见[J].印刷杂志,2012(11).

作者:赵文胜

第三篇:数字印刷新时期:喷墨印刷技术跨越式发展

印刷业在图文信息复制、存储及传播中发挥着重要作用,长期以来推动着人类的文化传播、知识传承及文明进步,是轻工、文化及国防科技领域的重要载体,其产品广泛遍布于人们生活的各个领域,成为我国国民经济的重要组成部分。随着新材料、新工艺及新技术的发展,新兴的技术被大量吸纳进入印刷加工制备过程中,特别是新时期数字化技术的发展,使得当前的印刷产业迎来了数字印刷新时期。作为一种高精度、大批量复制的加工生产技术,传统印刷往往需要制版这一环节来实现印刷工艺,这导致了印刷成本高、工序繁琐、环境污染大等缺点,使得一种无须印版的喷墨印刷技术应运而生。该技术不经过分色制版,省略了拼大版、定位、调墨、润湿等一系列工序,大大简化了印刷工艺。当前所有的数字化技术在推动印刷领域发展的过程中,喷墨印刷作为一种最彻底的直接印刷技术,被认为是最具前景的印刷方式,将会发挥着越来越重要的作用。随着数字印刷技术的不断推广应用,喷墨印刷技术迎来了跨越式发展。作为一种无须印版、非接触印刷以及可以采用各种普适性材料作为墨水的印刷方式,喷墨印刷技术已经在各种基材表面展现出来广阔的应用,如印刷电子、智能包装、机械制备、生物化学分析等。因此,本文将围绕数字印刷新时期,喷墨印刷技术的数字化发展,技术现状及应用领域进行探讨,并对数字印刷背景下喷墨技术的发展进行展望。

喷墨印刷技术的发展

数字化已经成为当前各行各业不得不完成的任务,数字技术的广泛应用同样推动着喷墨印刷技术的不断发展。喷墨印刷设备进入印刷行业的最初尝试是从数字喷墨输出菲林胶片开始的,随着喷墨打印分辨率及生产速度的不断提高,开始出现了作为数码相机输出设备可以直接打印数码图片的喷墨印刷机。当前,用来输出各种数字信息的喷墨印刷机普遍使用在众多领域之中。同时,喷墨印刷正在不断尝试与众多生产工艺和先进材料相结合,以求在更多领域发挥作用。

1.喷墨印刷的分类

喷墨印刷技术根据墨滴生产方式可分为:连续型喷墨打印(CAJ)和按需喷墨打印(DOD)。连续喷墨技术虽然得到了快速发展,但是获得的图案比较粗糙,不能实现高精度、高分辨率的打印。相比之下按需喷墨技术由于其高精度以及节约可控等优势很快获得广泛的关注和研究,并很快得以市场应用。按需喷墨打印主要分为4类:压电式喷墨打印、热泡式喷墨打印、静电力打印和声波打印,而按需喷墨打印最受关注和研究最广泛的是压电式喷墨印刷。

2.压电式喷墨印刷原理

压电式按需喷墨印刷原理可以简单概括为电脑终端控制脉冲电压信号,压电晶体(锆钛酸铅压电陶瓷,具有优良压电性能)接收电压发生形变,在整个墨水舱中产生压力波将墨水挤压出喷头。

3.压电式喷墨印刷墨滴的生成

墨舱截面图如图1所示,压电晶体围绕在墨水舱外侧,当对压电晶体施加脉冲电压时,电压下降会使压电晶体体积发生变化——压电晶体体积增大,由于压电晶体与腔室紧密相连导致腔室体积变小,腔室内的液体压力会因此瞬间变为正值,从而墨滴被挤压出去。当电压保持不变的时候,压电晶体及腔室的体积不变所以压力不会改变。随着电压上升会导致压电晶体体积归位,腔室体积也因此归回原位,而给予液体一个负压。当产生瞬间的压力足以克服液体的表面张力时,液滴会受到压力作用而发生回吸现象从而挤断喷出墨滴。

4.压电式喷墨印刷墨滴的断裂

当墨水从喷头喷出时,由于头部速度较快,尾部速度较低,墨滴被拉长成如图2所示的模样。

液滴前端体积较大,称为主液滴,尾部体积较小称为尾液滴,除了喷射压力造成的速度影响,表面张力也会促使液滴趋于球型,液体黏度则决定油墨断裂难易。墨滴从喷口喷射出来,受到墨舱出现负压回吸作用,与此同时受表面张力作用墨线头部的液体形成球形,根据拉普拉斯公式,压力与曲率半径r成反比,墨线头部具有较小的拉普拉斯压。墨线尾部液滴被拉长成锥形,墨滴尾部拉普拉斯压较大。当墨滴的曲率半径达到某个阈值Rmin时,拉普拉斯压达到峰值,因此墨线就从这个地方断裂。

5.卫星墨滴生成原理

卫星墨滴是独立于主墨滴之外的墨滴形式,对喷墨印刷质量往往带来不利影响。墨滴喷射的动力主要来自压电晶体变形的压力,如果这个压力过大、持续时间过长,会导致产生过长液线。当液线受到扰动时会出现波动,波动之后液线上各点的表面张力所引起的拉普拉斯压就不再相等,所造成的结果是波谷处越来越细而波峰处越来越大,由此造成液线断裂产生卫星墨滴。因此控制脉冲电压信号,选择合适的波形将会有效抑制卫星墨滴的产生。

喷墨印刷墨水的应用

喷墨印刷墨水的多元化广泛接纳了新兴先进材料,随着喷墨印刷工艺的不断进步将在很多领域发挥重要的作用,例如喷墨印刷纳米粒子墨水、先进功能材料、3D打印等。下面将介绍喷墨印刷墨水的多元化发展与应用。

1.喷墨印刷纳米粒子墨水

油墨的各方面性能是关系印刷品质量的关键因素,在油墨中加入纳米粒子会使得油墨具有某些特殊的功能从而提高印刷效果。纳米油墨的最大优势是可以在油墨中添加不同纳米粒子,同時提高油墨在不同方面的功能,比如在油墨中加入金属纳米粒子,可以将各种波长的光线吸收而使自身显示黑色,加入具有导电性的纳米粒子,可以屏蔽静电从而制备抗静电油墨,加入流动性较好的纳米粒子可以提高油墨层的耐磨性,而加入了ZnO、Fe2O3等有天然抗击紫外线能力的纳米粒子可以明显提高油墨的抗老化性,总之纳米粒子的加入使得油墨的性能得到大幅度的提升。纳米粒子的加入可以充分体现出喷墨印刷对原材料的广泛兼容性,使用了纳米粒子墨水的喷墨印刷将会从生产工艺和原料品质两个方面对印刷品质量进行提高,从而满足更高要求的工业生产。纳米粒子的制备、分散及墨水化等关键科学问题越来越值得研究及应用,喷墨印刷纳米粒子墨水对于新兴印刷领域显得极为重要。值得大量的研发投入。越来越多的机构认识到,这将成为国际科学技术领域重要的核心竞争力,也使得喷墨印刷技术在新时期的重要性体现得更为清晰。

2.喷墨印刷先进功能材料

在所有的科学技术都向着智能化发展的今天,新进功能材料也迎来了自己的春天,如石墨烯、液态金属及量子点等。这些材料大量合成制备用于印刷电子的生产,喷墨印刷先进功能材料催生了印刷电子应用。通过在特种油墨中添加不同的传感材料,我们便可以用印刷的方式来打印诸如智能传感标签等产品。喷墨印刷技术完全可以实现上述操作,不过其缺点是速度慢、效率低,但是由于喷墨打印具有较大的发展空间,所以在未来必定是功能器件的重要生产方式。随着人机交互界面时代的到来,印刷电子在电子制造技术领域掀起的新一轮技术浪潮,与传统的电子器件制造技术相比,其冲击力甚至不亚于20世纪70年代出现的硅芯片,其应用体系已延伸到纸电子、塑料电子、有机电子、自修复电子、透明电子、可食电子及可穿戴电子等领域,具有硅基微电子器件所不能胜任的优势。

3.喷墨印刷技术应用于3D打印

三维打印技术是指基于数字化的新型成型技术,由零件三维数据驱动直接制造零件的科学技术,而喷墨技术现已经被用于制作产品和组件原型的三维固体模型,其打印的产品已经涉及生活各个领域,3D打印为越来越多的企业和个人实现制造新颖、个性和自制产品的可能,更重要的是3D打印在3个方面减少了我们对自然资源的消耗。首先3D打印提高了制造方法的资源利用率,其次促进了回收和维修次数的增加,最后3D打印实现了本地制造和按需制造,减少了交通运输、生产过剩和产品长期存储等间接的资源消耗。图5、图6为用大型打印机Bigrep制成的桌子以及澳大利亚将3D打印用于牙科治疗。

喷墨印刷的发展前景

任何一项技术都不是横空出世的,它需要其他技术的支撑与融合,需要借助其他技术的肩膀来推陈出新、发展自我。喷墨印刷所涉及的领域越来越广泛,其发展正处于上升期,未来喷墨印刷技术必定会得到更大的飞跃。与此同时也带来了更多的挑战,比如电压信号的调控对于墨滴行为有着重要的影响,在使用油墨进行生产制造的过程中,如何更好更快地找出与该种油墨相适应的、独一无二的电压信号从而使墨滴不论是速度上还是质量上都尽快满足生产需要是我们需要进一步研究的,或者将墨滴的自身特性与电压信号建立联系。当我们得知墨滴诸如表面张力、黏度、密度等参数后可以通过计算直接得出与之相匹配的電压信号,如此一来不但减少了寻找最佳电压信号的时间,也使得墨滴的行为合乎规范,喷头技术的发展对生产效率以及产品质量的提高大有裨益。总之,喷墨印刷强大的适应性使得其能与众多生产工艺相融合从而创造出了无限的可能,相信在数字化印刷新时期喷墨印刷的发展之路将会越走越宽。

作者单位:齐鲁工业大学(山东省科学院)轻工科学与工程学院

作者:姚明月 孙加振

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