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這是一篇客觀的、全面的環保軟包裝凹印油墨應用現狀梳理
發布時間: 2018-11-22
據不完全統計,目前我國薄膜軟包裝行業90%的企業采用的是凹印工藝,而且大部分使用的是溶劑型油墨,但這種類型的油墨在環保形勢日益嚴峻的當下,受到了“排擠”,為了符合環保發展要求,許多企業不得不選擇環保型油墨。隨著技術的發展,市場上出現了許多類型的環保型油墨,且各有所長。本文,筆者在分析當前軟包裝傳統凹印油墨應用現狀的基礎上,分享一下當前幾類環保型油墨的應用現狀及一些個人看法,希望能與業內人士共同交流。

傳統凹印油墨應用現狀

目前,我國軟包裝凹印行業大部分仍然在使用揮發性溶劑型油墨,該油墨可分為兩大類,第一類是聚酰胺或氯化聚丙烯樹脂體系油墨,以甲苯、丙酮等作為溶劑,目前此類油墨基本上已停止使用,但不乏有些監管力度不夠的地區仍然在使用;第二類是酯溶或醇溶型薄膜凹印油墨,其使用了酯、醚及丙醇等揮發性有機溶劑。

揮發性溶劑型油墨在帶來墨層飽和均勻、顏色鮮艷印刷效果的同時,也帶來了很大的負面影響,即環保安全問題。一是對于人的身體健康,長期在這種彌漫著揮發性有機氣體的環境下工作,人體的神經系統等會受到傷害;二是對于大氣環境,凹印生產中排放的VOCs,造成了嚴重的環境污染;三是對于產品本身,產品包裝的溶劑殘留或遷移,也會帶來衛生安全等問題,慶幸的是該問題目前已基本得到解決。

從當前的發展形勢來看,環保是凹印面臨的重大問題,在中國,為包裝行業做出巨大貢獻的凹印在經歷了近20年的高速發展后,面臨市場的再次挑戰與洗禮。其實,從另一角度來看,是溶劑型油墨到了“地位”被撼動的時期。尤其是近兩年來,我國中央及地方各省市環保部門推出一系列削減VOCs的政策法規,軟包裝企業不得不在生產末端加裝有機廢氣處理設置,與此同時,還有一些軟包裝企業在源頭控制方面嘗試環保型油墨的應用測試。末端處理技術在這幾年間得到了快速發展,有關溶劑型凹印油墨的治理問題及方案的報道已有很多,在此筆者不做詳細介紹,而著重介紹目前一些主流環保型凹印油墨的使用現狀。

環保型凹印油墨的應用現狀

為了達到環?;a的要求,目前軟包裝凹印行業中出現了幾類代替傳統凹印油墨的解決方案,即單一種類溶劑或單一溶劑油墨、水墨、無溶劑能量固化型油墨。

1.單一種類溶劑或單一溶劑油墨

此類油墨使用的是單一可接受的溶劑或某類溶劑,可解決VOCs回收中多種成分溶劑回收困難的問題,幫助軟包裝凹印企業實現循環經濟。目前此類油墨的應用者也比較多,但很多軟包裝企業只在某一色印刷中采用,并沒有全面推廣開來,因為相對傳統溶劑墨,其在使用中仍存在一定的問題,主要表現在以下幾方面。

(1)油墨鮮艷度變差。由于配方中只有一種或一類溶劑,溶解力相對較弱,表現為油墨的展色性變差,鮮艷度降低。

(2)油墨的轉移性變差。尤其是在淺網部分,單一種類溶劑或單一溶劑油墨的短板是缺少慢干溶劑,對于過渡網及淺網部分并不能很好地展現印樣的完整性。

(3)油墨的流動性變差,導致油墨黏度整體提高,儲存穩定性變差,觸變性變大。

要想徹底解決以上問題,還有很長的一段路要走,因為這不僅僅是油墨的選擇和制造問題,而是一系列的問題,需要整個軟包裝加工產業鏈來共同解決。

(1)從油墨制造的角度進行解決,比如選擇合適的顏料、分散劑、樹脂添加料等,使油墨的墨色、溶解性等性能得以提升。

(2)從軟包裝凹印企業生產的角度來看,在生產過程中應控制生產環境的變化,創造適合單一種類溶劑或單一溶劑油墨的使用條件。

(3)從印刷設備制造商的角度來看,提高凹印機的印刷速度,以適應單一種類溶劑或單一溶劑油墨的干燥速度,避免出現堵版和淺網部分出現白點等油墨轉移問題。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看,盡可能多地設計簡約化圖案,避免復雜、色彩濃重的印刷圖案。

(5)從版材供應商的角度來看,需要做好制版的配合。

2.水墨

目前國內許多軟包裝企業都在開展凹印水墨的測試應用,行業人士對其使用效果褒貶不一。筆者認為,在軟包裝凹印企業使用水墨的過程中,需要關注并解決如下幾個問題。

(1)是否為純水性油墨?當油墨中含有其他醇類溶劑時,同樣會帶來廢氣處理問題,而且低濃度的廢氣會帶來處理能耗增加和影響生產效率等一系列問題。

(2)水墨對凹印設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量,這必然會導致更多的能源消耗,最終會帶來總成本的增加。

(4)較高的干燥溫度會使塑料薄膜更容易被拉伸,為了防止薄膜發生變形,以及保證良好的套印,需要對傳統電子軸凹印設備提出更高的要求。

(5)水墨的使用還要考慮地域問題,比如我國南方的高濕度氣候,并不利于水墨的使用。

(6)水墨使用的關鍵問題之一就是要更改凹印制版工藝,水墨版輥網穴的形狀開口大而淺,普通油墨版輥網穴的形狀開口小而深,水墨版輥比普通油墨版輥的網穴寬度大10%~15%,深度淺40%~50%。

(7)如何與后道復合工序更好地匹配?印刷完成后薄膜產品會有部分水分殘留,而-OH的存在會導致膠黏劑固化反應不完全(這里指無溶劑復合工藝),從而影響到軟包裝復合性能的完美表現,而復合性能則關系到軟包裝從生產、運輸,到消費者使用整個環節里阻隔層功能的發揮。

(8)對于一些對水比較敏感的材料(如BOPA),印刷過程中該如何控制印刷質量?

(9)對于堵版和墨輥及時清洗問題,在印刷過程中如何及時解決?

以上問題,都是軟包裝企業應用水墨時需要考慮到的,但任何事物的發展都是循序漸進的。要想推進水墨的使用,從設備的角度來看,需要解決其干燥問題。許多嘗試應用水墨的軟包裝企業的通常做法是改變烘道長度、加大干燥風量。近段時間,市場上也有許多印刷設備供應商(如陜西北人印刷機械有限公司等)開發出了專門用于薄膜凹印水墨的凹印機。此類凹印設備的能耗是傳統凹印設備的約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℃;對于純水墨(只在原墨中添加5%的乙醇)的印刷速度可達250~300m/min。

3.無溶劑能量固化型油墨

早在20世紀,就有國外企業采用無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模應用。近年來,隨著相關技術的突破,無溶劑能量固化型油墨的印刷成本大幅下降,在國內軟包裝行業嶄露頭角。

傳統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,長期以來行業人士一直在努力改進。2016年底,中山松德推出的松德智慧無溶劑軟包裝凹印機是一個很大改進,其使用UV冷光源固化油墨,油墨中不含有機溶劑,使用過程中也不需要添加任何有機溶劑,能實現零VOCs排放,承印物表面有機溶劑殘留量基本為零。由于其采用冷光源固化技術,油墨用量是傳統溶劑墨用量的1/3。此外,冷光源固化能夠取代傳統凹印的電、氣、油等烘干方式,比傳統凹印機節約90%的干燥能耗;設備取消了傳統凹印機的烘道設計,整機走料長度大幅度降低,印刷路徑隨之縮短,從而大幅減少走料損耗。

值得注意的是,由于光引發劑的遷移問題,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凹印方面有計劃或者即將有動作的印刷設備供應商能夠拿出解決光引發劑遷移的方案,否則就會讓我國軟包裝行業的發展走上彎路,重蹈歐洲的覆轍。

相對UV油墨來說,EB油墨的應用范圍則更廣泛一些,在軟包裝行業中也有應用案例,其屬于膠印,但由于其勢頭也較好,筆者在此想借助《印刷技術》本期有關凹印專題報道的平臺,多費筆墨介紹一下該類油墨的應用情況。

目前,用于軟包裝的EB膠印機供應商有進口機也有國產機,進口機以西班牙科美西為代表,國產機以陜西北人為代表,從當前EB膠印在軟包裝上的使用情況來看,其主要有如下優勢。

(1)膠印印版可以在數分鐘內成像并加工,并能夠立刻在印刷機上使用。這大大減少了印刷機的印前準備時間,從企業接單到開始印刷僅需3小時。

(2)目前,市場上已推出的相關設備都具有記憶存儲功能,所有相同的或相似的印刷活件的參數可以存儲和調出,油墨/水曲線圖可以從編程的曲線圖到單個的修改圖中隨意選擇,可在幾分鐘內讓印刷機開始運行起來。

(3)EB油墨不含任何光引發劑。光引發劑是UV油墨中特有的一種成分,且易遷移。EB油墨解決了光引發劑的遷移問題,特別適合食品包裝等對衛生安全要求較高的產品印刷。

(4)與傳統UV固化相比,EB固化產生的熱量更少,屬于冷固化。傳統UV固化的熱量會影響印刷基材和附近的印刷機部件,造成變形和誤差等問題,但如果UV油墨采用冷光源固化則不會出現以上問題。

(5)EB油墨不含溶劑,因此無需采用熱風來蒸發溶劑,更無需溶劑回收。與其他印刷方式相比,卷對卷EB膠印機能耗低得多,且無VOCs排放。

(6)印刷和復合可同時進行,復合后無需固化,直接進入分切或制袋工序。

(7)版輥的價格直接影響到生產成本,EB膠印版材的價格僅為30~50元/平方米,而同等面積凹版的價格為1600元,二者的制版成本相差懸殊。

(8)由于膠印的制版時間短、印前準備速度快,這就為生產計劃提供了更大的靈活性,特別是當遇到急單插單現象時,不會破壞當前的生產計劃。

(9)使用EB油墨,無需天天清潔印刷機組。墨斗內的EB油墨即使存放一晚上,也不會出現結皮、硬化現象,未受污染的余墨在3個月內仍可再次使用。

(10)印刷過程中,產品質量不會受到油墨黏度變化的影響。

(11)相比之下,EB油墨的存儲時間較長,一般在2年以上。

當前的軟包裝加工技術可謂進入了百花齊放、百家爭鳴的時代,到底哪項技術對軟包裝企業的發展能起到積極的推動作用,我們還得不到一個準確答案,那么,就讓我們耐心等待市場的考驗結果吧!

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