| 這是一篇客觀的、全面的環(huán)保軟包裝凹印油墨應(yīng)用現(xiàn)狀梳理 |
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發(fā)布時(shí)間:
2018-11-22 |
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)薄膜軟包裝行業(yè)90%的企業(yè)采用的是凹印工藝，而且大部分使用的是溶劑型油墨，但這種類(lèi)型的油墨在環(huán)保形勢(shì)日益嚴(yán)峻的當(dāng)下，受到了“排擠”，為了符合環(huán)保發(fā)展要求，許多企業(yè)不得不選擇環(huán)保型油墨。隨著技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)了許多類(lèi)型的環(huán)保型油墨，且各有所長(zhǎng)。本文，筆者在分析當(dāng)前軟包裝傳統(tǒng)凹印油墨應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分享一下當(dāng)前幾類(lèi)環(huán)保型油墨的應(yīng)用現(xiàn)狀及一些個(gè)人看法，希望能與業(yè)內(nèi)人士共同交流。
傳統(tǒng)凹印油墨應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，我國(guó)軟包裝凹印行業(yè)大部分仍然在使用揮發(fā)性溶劑型油墨，該油墨可分為兩大類(lèi)，第一類(lèi)是聚酰胺或氯化聚丙烯樹(shù)脂體系油墨，以甲苯、丙酮等作為溶劑，目前此類(lèi)油墨基本上已停止使用，但不乏有些監(jiān)管力度不夠的地區(qū)仍然在使用；第二類(lèi)是酯溶或醇溶型薄膜凹印油墨，其使用了酯、醚及丙醇等揮發(fā)性有機(jī)溶劑。
揮發(fā)性溶劑型油墨在帶來(lái)墨層飽和均勻、顏色鮮艷印刷效果的同時(shí)，也帶來(lái)了很大的負(fù)面影響，即環(huán)保安全問(wèn)題。一是對(duì)于人的身體健康，長(zhǎng)期在這種彌漫著揮發(fā)性有機(jī)氣體的環(huán)境下工作，人體的神經(jīng)系統(tǒng)等會(huì)受到傷害；二是對(duì)于大氣環(huán)境，凹印生產(chǎn)中排放的VOCs，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染；三是對(duì)于產(chǎn)品本身，產(chǎn)品包裝的溶劑殘留或遷移，也會(huì)帶來(lái)衛(wèi)生安全等問(wèn)題，慶幸的是該問(wèn)題目前已基本得到解決。
從當(dāng)前的發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，環(huán)保是凹印面臨的重大問(wèn)題，在中國(guó)，為包裝行業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)的凹印在經(jīng)歷了近20年的高速發(fā)展后，面臨市場(chǎng)的再次挑戰(zhàn)與洗禮。其實(shí)，從另一角度來(lái)看，是溶劑型油墨到了“地位”被撼動(dòng)的時(shí)期。尤其是近兩年來(lái)，我國(guó)中央及地方各省市環(huán)保部門(mén)推出一系列削減VOCs的政策法規(guī)，軟包裝企業(yè)不得不在生產(chǎn)末端加裝有機(jī)廢氣處理設(shè)置，與此同時(shí)，還有一些軟包裝企業(yè)在源頭控制方面嘗試環(huán)保型油墨的應(yīng)用測(cè)試。末端處理技術(shù)在這幾年間得到了快速發(fā)展，有關(guān)溶劑型凹印油墨的治理問(wèn)題及方案的報(bào)道已有很多，在此筆者不做詳細(xì)介紹，而著重介紹目前一些主流環(huán)保型凹印油墨的使用現(xiàn)狀。
環(huán)保型凹印油墨的應(yīng)用現(xiàn)狀
為了達(dá)到環(huán)保化生產(chǎn)的要求，目前軟包裝凹印行業(yè)中出現(xiàn)了幾類(lèi)代替?zhèn)鹘y(tǒng)凹印油墨的解決方案，即單一種類(lèi)溶劑或單一溶劑油墨、水墨、無(wú)溶劑能量固化型油墨。
1.單一種類(lèi)溶劑或單一溶劑油墨
此類(lèi)油墨使用的是單一可接受的溶劑或某類(lèi)溶劑，可解決VOCs回收中多種成分溶劑回收困難的問(wèn)題，幫助軟包裝凹印企業(yè)實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。目前此類(lèi)油墨的應(yīng)用者也比較多，但很多軟包裝企業(yè)只在某一色印刷中采用，并沒(méi)有全面推廣開(kāi)來(lái)，因?yàn)橄鄬?duì)傳統(tǒng)溶劑墨，其在使用中仍存在一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾方面。
(1)油墨鮮艷度變差。由于配方中只有一種或一類(lèi)溶劑，溶解力相對(duì)較弱，表現(xiàn)為油墨的展色性變差，鮮艷度降低。
(2)油墨的轉(zhuǎn)移性變差。尤其是在淺網(wǎng)部分，單一種類(lèi)溶劑或單一溶劑油墨的短板是缺少慢干溶劑，對(duì)于過(guò)渡網(wǎng)及淺網(wǎng)部分并不能很好地展現(xiàn)印樣的完整性。
(3)油墨的流動(dòng)性變差，導(dǎo)致油墨黏度整體提高，儲(chǔ)存穩(wěn)定性變差，觸變性變大。
要想徹底解決以上問(wèn)題，還有很長(zhǎng)的一段路要走，因?yàn)檫@不僅僅是油墨的選擇和制造問(wèn)題，而是一系列的問(wèn)題，需要整個(gè)軟包裝加工產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)共同解決。
(1)從油墨制造的角度進(jìn)行解決，比如選擇合適的顏料、分散劑、樹(shù)脂添加料等，使油墨的墨色、溶解性等性能得以提升。
(2)從軟包裝凹印企業(yè)生產(chǎn)的角度來(lái)看，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)控制生產(chǎn)環(huán)境的變化，創(chuàng)造適合單一種類(lèi)溶劑或單一溶劑油墨的使用條件。
(3)從印刷設(shè)備制造商的角度來(lái)看，提高凹印機(jī)的印刷速度，以適應(yīng)單一種類(lèi)溶劑或單一溶劑油墨的干燥速度，避免出現(xiàn)堵版和淺網(wǎng)部分出現(xiàn)白點(diǎn)等油墨轉(zhuǎn)移問(wèn)題。此外，還要提高套印精度，做好上下卷的輔助手段。
(4)從終端品牌商的角度來(lái)看，盡可能多地設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約化圖案，避免復(fù)雜、色彩濃重的印刷圖案。
(5)從版材供應(yīng)商的角度來(lái)看，需要做好制版的配合。
2.水墨
目前國(guó)內(nèi)許多軟包裝企業(yè)都在開(kāi)展凹印水墨的測(cè)試應(yīng)用，行業(yè)人士對(duì)其使用效果褒貶不一。筆者認(rèn)為，在軟包裝凹印企業(yè)使用水墨的過(guò)程中，需要關(guān)注并解決如下幾個(gè)問(wèn)題。
(1)是否為純水性油墨？當(dāng)油墨中含有其他醇類(lèi)溶劑時(shí)，同樣會(huì)帶來(lái)廢氣處理問(wèn)題，而且低濃度的廢氣會(huì)帶來(lái)處理能耗增加和影響生產(chǎn)效率等一系列問(wèn)題。
(2)水墨對(duì)凹印設(shè)備的干燥能力和防銹提出了更高的要求。
(3)油墨中水分的干燥需要使用較高的干燥溫度和較大的干燥風(fēng)量，這必然會(huì)導(dǎo)致更多的能源消耗，最終會(huì)帶來(lái)總成本的增加。
(4)較高的干燥溫度會(huì)使塑料薄膜更容易被拉伸，為了防止薄膜發(fā)生變形，以及保證良好的套印，需要對(duì)傳統(tǒng)電子軸凹印設(shè)備提出更高的要求。
(5)水墨的使用還要考慮地域問(wèn)題，比如我國(guó)南方的高濕度氣候，并不利于水墨的使用。
(6)水墨使用的關(guān)鍵問(wèn)題之一就是要更改凹印制版工藝，水墨版輥網(wǎng)穴的形狀開(kāi)口大而淺，普通油墨版輥網(wǎng)穴的形狀開(kāi)口小而深，水墨版輥比普通油墨版輥的網(wǎng)穴寬度大10%～15%，深度淺40%～50%。
(7)如何與后道復(fù)合工序更好地匹配？印刷完成后薄膜產(chǎn)品會(huì)有部分水分殘留，而-OH的存在會(huì)導(dǎo)致膠黏劑固化反應(yīng)不完全（這里指無(wú)溶劑復(fù)合工藝），從而影響到軟包裝復(fù)合性能的完美表現(xiàn)，而復(fù)合性能則關(guān)系到軟包裝從生產(chǎn)、運(yùn)輸，到消費(fèi)者使用整個(gè)環(huán)節(jié)里阻隔層功能的發(fā)揮。
(8)對(duì)于一些對(duì)水比較敏感的材料（如BOPA），印刷過(guò)程中該如何控制印刷質(zhì)量？
(9)對(duì)于堵版和墨輥及時(shí)清洗問(wèn)題，在印刷過(guò)程中如何及時(shí)解決？
以上問(wèn)題，都是軟包裝企業(yè)應(yīng)用水墨時(shí)需要考慮到的，但任何事物的發(fā)展都是循序漸進(jìn)的。要想推進(jìn)水墨的使用，從設(shè)備的角度來(lái)看，需要解決其干燥問(wèn)題。許多嘗試應(yīng)用水墨的軟包裝企業(yè)的通常做法是改變烘道長(zhǎng)度、加大干燥風(fēng)量。近段時(shí)間，市場(chǎng)上也有許多印刷設(shè)備供應(yīng)商（如陜西北人印刷機(jī)械有限公司等）開(kāi)發(fā)出了專(zhuān)門(mén)用于薄膜凹印水墨的凹印機(jī)。此類(lèi)凹印設(shè)備的能耗是傳統(tǒng)凹印設(shè)備的約50%，可將80%濕度的空氣除濕到20%以下；大幅提高干燥速度，水墨干燥的溫度可降低為50～70℃；對(duì)于純水墨（只在原墨中添加5%的乙醇）的印刷速度可達(dá)250～300m/min。
3.無(wú)溶劑能量固化型油墨
早在20世紀(jì)，就有國(guó)外企業(yè)采用無(wú)溶劑能量固化型油墨，如UV油墨和EB油墨，但基于高成本一直未大規(guī)模應(yīng)用。近年來(lái)，隨著相關(guān)技術(shù)的突破，無(wú)溶劑能量固化型油墨的印刷成本大幅下降，在國(guó)內(nèi)軟包裝行業(yè)嶄露頭角。
傳統(tǒng)UV固化具有汞燈光衰減快、壽命短、耗電高、使用成本高、溫度升高快等缺陷，長(zhǎng)期以來(lái)行業(yè)人士一直在努力改進(jìn)。2016年底，中山松德推出的松德智慧無(wú)溶劑軟包裝凹印機(jī)是一個(gè)很大改進(jìn)，其使用UV冷光源固化油墨，油墨中不含有機(jī)溶劑，使用過(guò)程中也不需要添加任何有機(jī)溶劑，能實(shí)現(xiàn)零VOCs排放，承印物表面有機(jī)溶劑殘留量基本為零。由于其采用冷光源固化技術(shù)，油墨用量是傳統(tǒng)溶劑墨用量的1/3。此外，冷光源固化能夠取代傳統(tǒng)凹印的電、氣、油等烘干方式，比傳統(tǒng)凹印機(jī)節(jié)約90%的干燥能耗；設(shè)備取消了傳統(tǒng)凹印機(jī)的烘道設(shè)計(jì)，整機(jī)走料長(zhǎng)度大幅度降低，印刷路徑隨之縮短，從而大幅減少走料損耗。
值得注意的是，由于光引發(fā)劑的遷移問(wèn)題，UV油墨在歐洲已被明令禁止不得用于食品包裝和藥品包裝，所以希望在UV凹印方面有計(jì)劃或者即將有動(dòng)作的印刷設(shè)備供應(yīng)商能夠拿出解決光引發(fā)劑遷移的方案，否則就會(huì)讓我國(guó)軟包裝行業(yè)的發(fā)展走上彎路，重蹈歐洲的覆轍。
相對(duì)UV油墨來(lái)說(shuō)，EB油墨的應(yīng)用范圍則更廣泛一些，在軟包裝行業(yè)中也有應(yīng)用案例，其屬于膠印，但由于其勢(shì)頭也較好，筆者在此想借助《印刷技術(shù)》本期有關(guān)凹印專(zhuān)題報(bào)道的平臺(tái)，多費(fèi)筆墨介紹一下該類(lèi)油墨的應(yīng)用情況。
目前，用于軟包裝的EB膠印機(jī)供應(yīng)商有進(jìn)口機(jī)也有國(guó)產(chǎn)機(jī)，進(jìn)口機(jī)以西班牙科美西為代表，國(guó)產(chǎn)機(jī)以陜西北人為代表，從當(dāng)前EB膠印在軟包裝上的使用情況來(lái)看，其主要有如下優(yōu)勢(shì)。
(1)膠印印版可以在數(shù)分鐘內(nèi)成像并加工，并能夠立刻在印刷機(jī)上使用。這大大減少了印刷機(jī)的印前準(zhǔn)備時(shí)間，從企業(yè)接單到開(kāi)始印刷僅需3小時(shí)。
(2)目前，市場(chǎng)上已推出的相關(guān)設(shè)備都具有記憶存儲(chǔ)功能，所有相同的或相似的印刷活件的參數(shù)可以存儲(chǔ)和調(diào)出，油墨/水曲線圖可以從編程的曲線圖到單個(gè)的修改圖中隨意選擇，可在幾分鐘內(nèi)讓印刷機(jī)開(kāi)始運(yùn)行起來(lái)。
(3)EB油墨不含任何光引發(fā)劑。光引發(fā)劑是UV油墨中特有的一種成分，且易遷移。EB油墨解決了光引發(fā)劑的遷移問(wèn)題，特別適合食品包裝等對(duì)衛(wèi)生安全要求較高的產(chǎn)品印刷。
(4)與傳統(tǒng)UV固化相比，EB固化產(chǎn)生的熱量更少，屬于冷固化。傳統(tǒng)UV固化的熱量會(huì)影響印刷基材和附近的印刷機(jī)部件，造成變形和誤差等問(wèn)題，但如果UV油墨采用冷光源固化則不會(huì)出現(xiàn)以上問(wèn)題。
(5)EB油墨不含溶劑，因此無(wú)需采用熱風(fēng)來(lái)蒸發(fā)溶劑，更無(wú)需溶劑回收。與其他印刷方式相比，卷對(duì)卷EB膠印機(jī)能耗低得多，且無(wú)VOCs排放。
(6)印刷和復(fù)合可同時(shí)進(jìn)行，復(fù)合后無(wú)需固化，直接進(jìn)入分切或制袋工序。
(7)版輥的價(jià)格直接影響到生產(chǎn)成本，EB膠印版材的價(jià)格僅為30～50元/平方米，而同等面積凹版的價(jià)格為1600元，二者的制版成本相差懸殊。
(8)由于膠印的制版時(shí)間短、印前準(zhǔn)備速度快，這就為生產(chǎn)計(jì)劃提供了更大的靈活性，特別是當(dāng)遇到急單插單現(xiàn)象時(shí)，不會(huì)破壞當(dāng)前的生產(chǎn)計(jì)劃。
(9)使用EB油墨，無(wú)需天天清潔印刷機(jī)組。墨斗內(nèi)的EB油墨即使存放一晚上，也不會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮、硬化現(xiàn)象，未受污染的余墨在3個(gè)月內(nèi)仍可再次使用。
(10)印刷過(guò)程中，產(chǎn)品質(zhì)量不會(huì)受到油墨黏度變化的影響。
(11)相比之下，EB油墨的存儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在2年以上。
當(dāng)前的軟包裝加工技術(shù)可謂進(jìn)入了百花齊放、百家爭(zhēng)鳴的時(shí)代，到底哪項(xiàng)技術(shù)對(duì)軟包裝企業(yè)的發(fā)展能起到積極的推動(dòng)作用，我們還得不到一個(gè)準(zhǔn)確答案，那么，就讓我們耐心等待市場(chǎng)的考驗(yàn)結(jié)果吧！
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