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这是一篇客观的、全面的环保软包装凹印油墨应用现状梳理
发布时间: 2018-11-22
据不完全统计,目前我国薄膜软包装行业90%的企业采用的是凹印工艺,而且大部分使用的是溶剂型油墨,但这种类型的油墨在环保形势日益严峻的当下,受到了“排挤”,为了符合环保发展要求,许多企业不得不选择环保型油墨。随着技术的发展,市场上出现了许多类型的环保型油墨,且各有所长。本文,笔者在分析当前软包装传统凹印油墨应用现状的基础上,分享一下当前几类环保型油墨的应用现状及一些个人看法,希望能与业内人士共同交流。

传统凹印油墨应用现状

目前,我国软包装凹印行业大部分仍然在使用挥发性溶剂型油墨,该油墨可分为两大类,第一类是聚酰胺或氯化聚丙烯树脂体系油墨,以甲苯、丙酮等作为溶剂,目前此类油墨基本上已停止使用,但不乏有些监管力度不够的地区仍然在使用;第二类是酯溶或醇溶型薄膜凹印油墨,其使用了酯、醚及丙醇等挥发性有机溶剂。

挥发性溶剂型油墨在带来墨层饱和均匀、颜色鲜艳印刷效果的同时,也带来了很大的负面影响,即环保安全问题。一是对于人的身体健康,长期在这种弥漫着挥发性有机气体的环境下工作,人体的神经系统等会受到伤害;二是对于大气环境,凹印生产中排放的VOCs,造成了严重的环境污染;三是对于产品本身,产品包装的溶剂残留或迁移,也会带来卫生安全等问题,庆幸的是该问题目前已基本得到解决。

从当前的发展形势来看,环保是凹印面临的重大问题,在中国,为包装行业做出巨大贡献的凹印在经历了近20年的高速发展后,面临市场的再次挑战与洗礼。其实,从另一角度来看,是溶剂型油墨到了“地位”被撼动的时期。尤其是近两年来,我国中央及地方各省市环保部门推出一系列削减VOCs的政策法规,软包装企业不得不在生产末端加装有机废气处理设置,与此同时,还有一些软包装企业在源头控制方面尝试环保型油墨的应用测试。末端处理技术在这几年间得到了快速发展,有关溶剂型凹印油墨的治理问题及方案的报道已有很多,在此笔者不做详细介绍,而着重介绍目前一些主流环保型凹印油墨的使用现状。

环保型凹印油墨的应用现状

为了达到环保化生产的要求,目前软包装凹印行业中出现了几类代替传统凹印油墨的解决方案,即单一种类溶剂或单一溶剂油墨、水墨、无溶剂能量固化型油墨。

1.单一种类溶剂或单一溶剂油墨

此类油墨使用的是单一可接受的溶剂或某类溶剂,可解决VOCs回收中多种成分溶剂回收困难的问题,帮助软包装凹印企业实现循环经济。目前此类油墨的应用者也比较多,但很多软包装企业只在某一色印刷中采用,并没有全面推广开来,因为相对传统溶剂墨,其在使用中仍存在一定的问题,主要表现在以下几方面。

(1)油墨鲜艳度变差。由于配方中只有一种或一类溶剂,溶解力相对较弱,表现为油墨的展色性变差,鲜艳度降低。

(2)油墨的转移性变差。尤其是在浅网部分,单一种类溶剂或单一溶剂油墨的短板是缺少慢干溶剂,对于过渡网及浅网部分并不能很好地展现印样的完整性。

(3)油墨的流动性变差,导致油墨黏度整体提高,储存稳定性变差,触变性变大。

要想彻底解决以上问题,还有很长的一段路要走,因为这不仅仅是油墨的选择和制造问题,而是一系列的问题,需要整个软包装加工产业链来共同解决。

(1)从油墨制造的角度进行解决,比如选择合适的颜料、分散剂、树脂添加料等,使油墨的墨色、溶解性等性能得以提升。

(2)从软包装凹印企业生产的角度来看,在生产过程中应控制生产环境的变化,创造适合单一种类溶剂或单一溶剂油墨的使用条件。

(3)从印刷设备制造商的角度来看,提高凹印机的印刷速度,以适应单一种类溶剂或单一溶剂油墨的干燥速度,避免出现堵版和浅网部分出现白点等油墨转移问题。此外,还要提高套印精度,做好上下卷的辅助手段。

(4)从终端品牌商的角度来看,尽可能多地设计简约化图案,避免复杂、色彩浓重的印刷图案。

(5)从版材供应商的角度来看,需要做好制版的配合。

2.水墨

目前国内许多软包装企业都在开展凹印水墨的测试应用,行业人士对其使用效果褒贬不一。笔者认为,在软包装凹印企业使用水墨的过程中,需要关注并解决如下几个问题。

(1)是否为纯水性油墨?当油墨中含有其他醇类溶剂时,同样会带来废气处理问题,而且低浓度的废气会带来处理能耗增加和影响生产效率等一系列问题。

(2)水墨对凹印设备的干燥能力和防锈提出了更高的要求。

(3)油墨中水分的干燥需要使用较高的干燥温度和较大的干燥风量,这必然会导致更多的能源消耗,最终会带来总成本的增加。

(4)较高的干燥温度会使塑料薄膜更容易被拉伸,为了防止薄膜发生变形,以及保证良好的套印,需要对传统电子轴凹印设备提出更高的要求。

(5)水墨的使用还要考虑地域问题,比如我国南方的高湿度气候,并不利于水墨的使用。

(6)水墨使用的关键问题之一就是要更改凹印制版工艺,水墨版辊网穴的形状开口大而浅,普通油墨版辊网穴的形状开口小而深,水墨版辊比普通油墨版辊的网穴宽度大10%~15%,深度浅40%~50%。

(7)如何与后道复合工序更好地匹配?印刷完成后薄膜产品会有部分水分残留,而-OH的存在会导致胶黏剂固化反应不完全(这里指无溶剂复合工艺),从而影响到软包装复合性能的完美表现,而复合性能则关系到软包装从生产、运输,到消费者使用整个环节里阻隔层功能的发挥。

(8)对于一些对水比较敏感的材料(如BOPA),印刷过程中该如何控制印刷质量?

(9)对于堵版和墨辊及时清洗问题,在印刷过程中如何及时解决?

以上问题,都是软包装企业应用水墨时需要考虑到的,但任何事物的发展都是循序渐进的。要想推进水墨的使用,从设备的角度来看,需要解决其干燥问题。许多尝试应用水墨的软包装企业的通常做法是改变烘道长度、加大干燥风量。近段时间,市场上也有许多印刷设备供应商(如陕西北人印刷机械有限公司等)开发出了专门用于薄膜凹印水墨的凹印机。此类凹印设备的能耗是传统凹印设备的约50%,可将80%湿度的空气除湿到20%以下;大幅提高干燥速度,水墨干燥的温度可降低为50~70℃;对于纯水墨(只在原墨中添加5%的乙醇)的印刷速度可达250~300m/min。

3.无溶剂能量固化型油墨

早在20世纪,就有国外企业采用无溶剂能量固化型油墨,如UV油墨和EB油墨,但基于高成本一直未大规模应用。近年来,随着相关技术的突破,无溶剂能量固化型油墨的印刷成本大幅下降,在国内软包装行业崭露头角。

传统UV固化具有汞灯光衰减快、寿命短、耗电高、使用成本高、温度升高快等缺陷,长期以来行业人士一直在努力改进。2016年底,中山松德推出的松德智慧无溶剂软包装凹印机是一个很大改进,其使用UV冷光源固化油墨,油墨中不含有机溶剂,使用过程中也不需要添加任何有机溶剂,能实现零VOCs排放,承印物表面有机溶剂残留量基本为零。由于其采用冷光源固化技术,油墨用量是传统溶剂墨用量的1/3。此外,冷光源固化能够取代传统凹印的电、气、油等烘干方式,比传统凹印机节约90%的干燥能耗;设备取消了传统凹印机的烘道设计,整机走料长度大幅度降低,印刷路径随之缩短,从而大幅减少走料损耗。

值得注意的是,由于光引发剂的迁移问题,UV油墨在欧洲已被明令禁止不得用于食品包装和药品包装,所以希望在UV凹印方面有计划或者即将有动作的印刷设备供应商能够拿出解决光引发剂迁移的方案,否则就会让我国软包装行业的发展走上弯路,重蹈欧洲的覆辙。

相对UV油墨来说,EB油墨的应用范围则更广泛一些,在软包装行业中也有应用案例,其属于胶印,但由于其势头也较好,笔者在此想借助《印刷技术》本期有关凹印专题报道的平台,多费笔墨介绍一下该类油墨的应用情况。

目前,用于软包装的EB胶印机供应商有进口机也有国产机,进口机以西班牙科美西为代表,国产机以陕西北人为代表,从当前EB胶印在软包装上的使用情况来看,其主要有如下优势。

(1)胶印印版可以在数分钟内成像并加工,并能够立刻在印刷机上使用。这大大减少了印刷机的印前准备时间,从企业接单到开始印刷仅需3小时。

(2)目前,市场上已推出的相关设备都具有记忆存储功能,所有相同的或相似的印刷活件的参数可以存储和调出,油墨/水曲线图可以从编程的曲线图到单个的修改图中随意选择,可在几分钟内让印刷机开始运行起来。

(3)EB油墨不含任何光引发剂。光引发剂是UV油墨中特有的一种成分,且易迁移。EB油墨解决了光引发剂的迁移问题,特别适合食品包装等对卫生安全要求较高的产品印刷。

(4)与传统UV固化相比,EB固化产生的热量更少,属于冷固化。传统UV固化的热量会影响印刷基材和附近的印刷机部件,造成变形和误差等问题,但如果UV油墨采用冷光源固化则不会出现以上问题。

(5)EB油墨不含溶剂,因此无需采用热风来蒸发溶剂,更无需溶剂回收。与其他印刷方式相比,卷对卷EB胶印机能耗低得多,且无VOCs排放。

(6)印刷和复合可同时进行,复合后无需固化,直接进入分切或制袋工序。

(7)版辊的价格直接影响到生产成本,EB胶印版材的价格仅为30~50元/平方米,而同等面积凹版的价格为1600元,二者的制版成本相差悬殊。

(8)由于胶印的制版时间短、印前准备速度快,这就为生产计划提供了更大的灵活性,特别是当遇到急单插单现象时,不会破坏当前的生产计划。

(9)使用EB油墨,无需天天清洁印刷机组。墨斗内的EB油墨即使存放一晚上,也不会出现结皮、硬化现象,未受污染的余墨在3个月内仍可再次使用。

(10)印刷过程中,产品质量不会受到油墨黏度变化的影响。

(11)相比之下,EB油墨的存储时间较长,一般在2年以上。

当前的软包装加工技术可谓进入了百花齐放、百家争鸣的时代,到底哪项技术对软包装企业的发展能起到积极的推动作用,我们还得不到一个准确答案,那么,就让我们耐心等待市场的考验结果吧!

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