印刷技术

势不可挡 凹印水墨快速推广应用

来源:《印刷技术》作者:马广省、马广省时间:2017/09/02 点击:

  据南彩上海印刷厂www.aituwo.com小编所知,虽然凹印水墨早于2000年左右已在烟包印刷设计领域得到应用,业界也都普遍认为凹印水墨有很大的发展空间,但持观望态度者居多,付诸于行动者居少,以至于10多年来,其一直不温不火。2015年下半年,凹印水墨的发展开始出现转机,应用量迅速攀升,特别是在烟包凹印行业出现燎原之势,这主要归功于广大消费者对安全卫生要求的不断提高和环保高压的双重驱动,以及凹印水墨自身质量的快速提升。

  凹印水墨的安全性和环保性

  1.安全性

  凹印水墨的安全性包括卫生安全性和制造及使用安全性。

  (1)卫生安全性

  凹印水墨因有机溶剂含量相比酯溶性和醇溶性油墨少,印品表面的有毒有害有机物质残留量较少,且相比UV油墨又具有低迁移量(UV油墨中的光引发剂、稀释剂等单体成分在未完全交联固化的情况下易产生迁移现象)的特性,因此特别适合烟、酒、食品、药品、儿童玩具等安全卫生指标要求严格的产品的外包装印刷设计。正因此,烟包凹印行业在YQ 69-2015《卷烟条与盒包装印刷纸卫生要求》出台之际,得知烟草行业将要对烟草包装印刷等辅料的安全卫生指标严加控制,纷纷操刀进行工艺改进,大力推进凹印水墨的应用。从另一角度来说,YQ 69-2015《卷烟条与盒包装印刷纸卫生要求》的实施对凹印水墨的推广应用起到了一定的推动和指引作用。

  我公司于2005年开始试验凹印水墨,当时南彩上海印刷厂www.aituwo.com小编在技术开发处工作,凹印水墨应用是我部门的一个推广项目,对此比较了解。从当时的试验效果来看,凹印水墨的印刷设计适性不甚理想,印品外观质量与普通油墨(原溶剂墨)的印品外观质量略有差异,加之公司缺乏必须使用凹印水墨的内在动力,因此该项目就此搁浅。2015年10月左右,自从行业内获悉YQ 69-2015《卷烟条与盒包装印刷纸卫生要求》的报批稿后,我公司又重启了凹印水墨的推广应用项目,并有针对性地对凹印烟包产品进行了工艺调整。当时针对YQ 69-2015《卷烟条与盒包装印刷纸卫生要求》放开乙醇限量的特点,我公司根据凹印操作工的习惯,先是以主推醇溶性油墨为主,以凹印水墨为辅,选择了一个产品的某一大实地色进行凹印水墨试验。这主要考虑到我公司当时对凹印水墨的特性了解甚少,而业内凹印水墨的成功应用案例也很少,凹印水墨技术并不成熟,且缺少应用经验,采用这种方式一方面可以稳定产品质量,另一方面可以给员工一个适应期,给我公司和凹印水墨供应商之间一个磨合期。通过一段时间凹印水墨的使用,我公司不但积累了一定的应用经验,而且凹印水墨供应商根据我公司的问题反馈和双方交流,对凹印水墨的印刷设计适性有针对性地进行了改进,使其性能更适合我公司产品的工艺特点。

  (2)制造及使用安全性

  溶剂墨中的有机溶剂含量很高,且有机溶剂易挥发,易在空气中形成爆炸性混合气体,当遇到明火或静电时(印刷设计过程中由于纸张与传动辊的磨擦作用产生静电在所难免)容易引发火灾,尤其当达到爆炸极限时还容易引发爆炸,造成更大危害。而凹印水墨溶剂中水占比很大,引发火灾的可能性很小,风险等级相对较低。

  另外,有机溶剂大多具有一定的毒性,若接触皮肤、吸入或食入人体后,会引起中毒现象,对生产作业人员的健康极为不利。目前卫生监督行政部门对油墨制造和印刷设计等作业现场空气中的VOCs浓度都有严格限定,以降低职业健康危害。相对于溶剂墨来说,凹印水墨的有机溶剂含量较少,且有机溶剂主要以醇类为主,毒性较小,职业健康危害风险很低。

  2.环保性

  众所周知,凹印油墨的固含量在30%左右,其余70%为溶剂,油墨转移到承印物上固化结膜后,70%的溶剂排放到大气中。如果是醇溶性油墨或酯溶性油墨,则排放物为70%的有机溶剂(即VOCs),对大气环境污染很大;如果是凹印水墨,则很大一部分溶剂是水,VOCs排放量相对较低,对大气环境污染也较轻。正因此,国家及各级地方政府对印刷设计业VOCs排污费采取差异化措施,有些地方对未经治理直接向大气排放VOCs的企业,根据生产工艺过程中投用原辅料及回收有机溶剂量,按物料衡算法进行计算,一般溶剂墨按原墨总量的70%计,水墨按原墨总量的30%计,使用有机溶剂的按使用量的100%计。如此一来,在VOCs排污费方面,凹印水墨相比溶剂墨的优势突显。同样,国家及各级地方政府出台的VOCs排污费政策,也促进了凹印水墨的推广应用。

  凹印水墨的技术优势

  由于人们对产品安全卫生要求的不断提高和环保意识的不断增强,以及国家环境保护法案的不断推出等因素,为缓解自身压力(产品满足安全卫生指标要求、少缴VOCs排污费),印刷设计包装印刷企业对凹印水墨的需求,由原来的“弹性需求”逐渐变为“刚性需求”,这也使凹印水墨供应商看到了商机,不断改进凹印水墨的印刷设计适性。而且为了共同利益,印刷设计包装印刷企业和凹印水墨供应商之间也加强了技术交流,这都促使凹印水墨技术趋于成熟。

  (1)通过调整连结料及各种助剂类型,调节了凹印水墨中连结料对水和醇类有机溶剂的释放速度,改善了油墨的干燥性能,解决了原来凹印水墨开桶后易干固结块、停机易干版且干版后难以清理、印品干燥不彻底(印刷设计过程中因出现墨膜反拉而导致印品图案漏白点、压印胶辊积墨)的现象。

  (2)通过调整连结料(丙烯酸乳液、胺化丙烯酸树脂、水分散的聚氨酯等)的组分和性能,结合添加相应助剂(润湿剂、润湿分散剂、流平剂等),改善了凹印水墨的润湿铺展性能,提高了印刷设计适性,使凹印水墨具有良好的流平性和叠色性。

  (3)通过调整分散剂(润湿分散剂、高分子分散剂等),使凹印水墨中的颜料颗粒能够均一、稳定地分散、悬浮在连结料中,改善了油墨连结料和颜料易分层,颜料颗粒出现絮凝、沉淀、结块现象,使凹印水墨具有优异的展色性、着色力、复溶性、良好的贮存稳定性和优越的耐水性。

  (4)通过合理选用连结料(不同类型的树脂)、添加防沉剂等助剂,改善了凹印金属水墨中金属颜料易被氧化而出现的色泽变暗现象,以及金属颜料易沉淀分层现象,提高了凹印金属水墨的金属光泽及金属质感(此优势目前仅限于有技术实力的凹印水墨供应商)。

  凹印水墨的应用注意事项

  (1)印版宜采用电雕版或激光雕版,版深为20~40μm(网线版、线条版版深约20μm,实地版版深约30μm,金属墨版版深约40μm,具体版深应根据产品的工艺特点、设备性能和操作习惯等情况略加调整)。若印版版深过深,不仅会影响墨层干燥,且印品图文边缘可能会出现水波纹,线条、文字变粗,网点糊并、变形等印刷设计弊病。印版网线宜采用白墨和金属墨150~200线/英寸、色墨200~300线/英寸。


  (2)注意选择合适的溶剂与控制油墨黏度。优先选用纯净水(或蒸馏水)作为主要溶剂,因自来水中的杂质离子可能会与凹印水墨中的稳定剂发生反应,从而破坏其稳定性,造成其出现絮凝等现象。若确需使用自来水,建议先取少量油墨做观察试验,且要对自来水进行硬度检测,因为使用硬度高的自来水稀释油墨会产生气泡。

  由于醇类溶剂单独加入油墨中可能会导致油墨出现返粗变质现象,因此调整油墨黏度时,建议预先将水与醇类溶剂(醇类溶剂有助于提高油墨的干燥速度,降低油墨的表面张力,帮助油墨流平,建议用乙醇)按比例(通常凹印水墨所用稀释剂中乙醇和水的配比在1∶1到4∶1之间)混合均匀后,边搅拌边加入。测量油墨黏度前应将油墨充分搅拌均匀,根据实际印刷设计速度及印刷设计效果,建议黏度控制在15~25秒(察恩2#杯、25±2℃)。印刷设计过程中尽量不要往墨中添加溶剂(因为水的挥发性较小,只有1%左右,油墨黏度变化小),只需添加新墨即可,以保证前后印品颜色及色浓度一致。

  (3)凹印水墨长时间循环使用后,油墨中的连结料会减少或胺类物质会挥发,从而导致凹印水墨的性能发生变化,印刷设计流平性也会变差,可通过添加适量新墨来解决。

  (4)印刷设计过程中若遇异常停机或临时停机,要尽量使印版保持低速转动,因为停机状态下凹印水墨容易干固堵版(主要原因是水和连结料间的亲合力较差,水较易析出,而连结料结膜后水又难以使其再溶)。当发生油墨干固堵版时,可先用水和乙醇的混合溶液清洗,然后加洗衣粉一同清洗,最后再用乙酯清洗干净,注意避免清洗物混入油墨内。

  (5)根据印品本身特点,可以考虑采用凹印水墨和溶剂墨相结合的印刷设计方式,如用醇溶性、酯溶性或UV油墨印刷设计网点版和细微线条版,用凹印水墨印刷设计色块、粗线条版。

  (6)合理使用助剂,提高凹印水墨的印刷设计适性。凹印水墨所用助剂类型很多,如消泡剂、稳定剂、分散剂、防腐剂、流平剂、快干剂、增强剂及交联剂等,建议在印刷设计过程中根据实际情况合理使用消泡剂、流平剂、滑爽剂,其他助剂不建议印刷设计操作工自行添加,确实需添加时应与凹印水墨供应商的技术人员进行沟通确认。需要注意的是,所有助剂的添加量不宜超过3%,若加入过量,可能出现不良效果,如消泡剂过量会影响印品亮度,流平剂过量会影响二次叠色,滑爽剂过量会影响印品烫印效果等。

  (7)在使用凹印水墨时必须提高干燥温度,通常要比溶剂墨的干燥温度提高10~20℃,同时还需加大排风量。

  (8)与溶剂墨相比,凹印水墨的安全储存期较短,一般为6个月,超过6个月可能会产生沉淀、分层等,即使重新搅拌后也难以再用;储存期间要注意防止高温曝晒和低温冷冻。尤其注意的是,凹印金属水墨的化学性质不够稳定,和酸、碱、硫化物接触后会发生不同程度的化学反应,从而使金属光泽降低、发暗,并容易和空气、水蒸气发生化学反应而引起变色,故在保存凹印金属水墨时一定要将容器密封盖严。

  凹印水墨的性价比

  印刷设计包装印刷企业在未批量应用凹印水墨之前,仅仅从价格上考虑成本,可能会片面地认为凹印水墨成本比相应的溶剂墨要高,但若实际使用一段时间后,通过对整个过程进行成本核算后会发现,凹印水墨的整体使用成本往往比溶剂墨低。

  (1)凹印水墨的固含量较高(色浓度高),印版网穴较浅(同为大实地版,水墨版网穴深约30μm、溶剂墨版网穴深约50μm),油墨涂布量(单位印刷设计面积所消耗的油墨量)少。对比观察可发现,印刷设计相同数量和规格的印品,凹印水墨的消耗量较溶剂墨可减少8%~12%。

  (2)凹印水墨所使用的溶剂成本相对溶剂墨明显偏低,前者目前常用溶剂为水和乙醇,水的成本可以忽略不计,乙醇价格相比溶剂墨所使用的酯类、醚类等溶剂的价格较低。

  (3)若再考虑VOCs排污费,凹印水墨则更具优势。

  虽然凹印水墨技术还没有达到尽善尽美,从使用溶剂角度来看也没有实现全水性化,但我们应看到,凹印水墨的印刷设计适性正在逐渐提高,水的添加比例也呈上升趋势,推广应用速度也迅速提高。南彩上海印刷厂www.aituwo.com小编相信,不久的将来,凹印水墨无论在技术上还是在应用上都将会占据主导优势。