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标签印刷行业的环保与成本改善之路  

        目前,工业4.0已成为我们不能漠视的大趋势,标签印刷企业只有向智能化企业迈进,才不致被时代所淘汰。同时,雾霾问题又日益受到关注,使印刷对环境的影响被提上了议事日程,标签印刷企业也面临着环保风险。而目前,印刷业已经普遍进入低利、微利时代,只有标签印刷领域一枝独秀,还能获得两位数的利润率,但以生产不干胶标签为代表的标签印制行业,整体的经营水平在整个国内印刷界并不领先,不仅设备产能低,生产中缺乏严格的成本控制,材料损耗大,而且很多企业产品报价不科学、不严谨,甚至有些企业都不计算原材料的成本占比,不是算了做,而是做了算,导致盈利能力弱,在成本控制上还存在着很大的改善空间。面对这种现状,很多标签印刷企业也在摸索转型升级,但转型升级的基础和先决条件则是绿色、环保与技术的精细化。本文将着重从油墨、不干胶标签材料和烫印工艺三方面为标签企业代言,希望在标签产业链上相关企业的共同努力下,尽快解决标签印刷企业转型升级的各种制约因素。

  油墨的环保问题及对策
  在油墨大家族中,绿色环保呼声最高的是水性油墨,但目前我国不干胶标签印刷的主流油墨体系是UV油墨,这主要是因为相比水性油墨,UV油墨良好的印刷适性和展现给终端用户的印刷效果都使它更具亲和性。然而UV油墨的先天缺陷和使用中存在的问题也不容忽视。
  1.UV油墨存在的问题
  (1)UV油墨在环保方面的三大缺陷
  UV油墨虽然避免了传统油墨的有机溶剂VOCs排放问题,也提高了墨膜的耐抗性,但UV油墨仍然存在三大缺陷:被称为电老虎的高能耗、臭氧排放和对印刷环境的光污染。新型LED-UV油墨、H-UV油墨等其实就是针对传统UV油墨的上述局限性而诞生的。
       (2)UV固化判定方面尚未解决的问题
  目前印刷企业对UV油墨固化情况的判断,主要是用指触法,在技术上存在漏洞;采用胶带对墨膜附着力进行测定,也会因为在油墨中添加表面活性剂而破坏其对油墨附着力不足的判定;同样,微晶蜡也可以在墨膜平磨测定中掩盖墨膜的耐磨性不足问题。所以,有些我们认为已经完全固化的UV油墨印刷的标签,在贴瓶后的空瓶碰撞试验中还会遇到墨膜损伤等问题。
  通过红外光谱测定UV墨膜固化前后不饱和双键的变化率来判定固化情况,虽然科学,但又过于学院化,不便于在印刷企业的实际生产中推广应用。
  (3)墨点与白点问题
  墨点故障是柔印和凸印标签中很难避免的问题,产生墨点的实质是堵版,这一问题近年来正不断被业界攻克。那柔印或凸印标签出现白点故障的真正原因又是什么呢?不干胶材料的粉尘与环境的影响真有如此之大吗?从图2可以看到,柔印标签上的白点与凸印标签上的白点微观形态是不一样的,凸印白点中几乎没有油墨,而柔印白点中有墨点。我们知道,柔印UV油墨与凸印UV油墨的黏度不同,柔印机与凸印机的墨路也不同,所以,油墨黏度和印刷机匀墨墨路才是产生白点的根本原因。
        (4)UV油墨的成本问题
  以每平方米墨膜耗墨量为1~2克计算,目前UV油墨价格所形成的油墨成本,在整个标签产品的成本中是绝对无法忽略的。虽然UV油墨的高价格让业界勉为其难,但UV光油的低价位则是业界乐于接受的,那么,采用水墨印刷+UV上光的工艺路线来取代全UV的工艺路线,是否可行呢?
  我们来看一下国外同行是怎么做的。图3是国外的几个水墨印刷标签产品,有不干胶标签,有套筒标签,加网线数为150线/英寸到175线/英寸。他山之石可以攻玉,相信读者从这几个标签产品的微观网点结构已经找到了明确的答案。
        2.水性油墨存在的问题
  水性油墨之所以目前在我国标签印刷领域不能被广泛接受,主要是它还存在以下问题,令人对水墨的品质质疑:①水墨在非吸收性薄膜材料上不容易附着;②水墨在非吸收性薄膜材料上的干燥问题;③水墨在铜版纸和非吸收性薄膜材料上网点扩大严重,而且不易控制;④水墨容易黏结在印版上,造成堵版故障;⑤水墨使用过程中需要监控pH值的波动,以便及时添加稳定剂,印刷操作上不方便,且稳定剂中含氨水,导致生产环境与标签产品中存在臭味隐患。
  (1)水墨在非吸收性薄膜上的附着力问题
  用3M的600/610胶带测定水性油墨在非吸收性薄膜上的附着力,揭示了一个道理,我们判断水性油墨在非吸收材料上附着力,第一要看油墨在承印物上是否能够建立锚固点,第二要看锚固点的锚固强度是否能够抵抗胶带对于墨膜的拉力。但这其中却忽略了一个问题,水性油墨中的树脂与薄膜是否相容?这导致很多标签印刷企业走入了误区,甚至一些水墨制造商也不了解自己的水墨是否能在客户选择的薄膜上良好附着。因此,判定水墨在薄膜上的附着力就要区分两种情况:一种是因干燥不良形成的墨膜强度不够;另一种则是因为水性油墨中的树脂与薄膜的相容性不好导致的附着不良。如何判定,是个关键技术,谁掌握了这个技术,谁就能够在水墨的应用上抢得先机。
  而解决水墨在非吸收性薄膜材料上附着力不够的问题,也需要双管齐下。对于水墨制造商而言,要控制好油墨中水性树脂同薄膜之间的溶解度参数范围,一些外资油墨企业已经在做这件事;而对于印刷企业来说,则必须在选择水墨时通过实验测定来筛选出适用的水墨,如何筛选、如何使用,考验的是印刷企业的能力。
 
        (2)水墨在非吸收性薄膜上的干燥问题
  水墨干燥的主要途径是挥发,烘干是其主要手段。水墨干燥三阶段论认为水性油墨是通过表干段挥发、连结料分子相对靠拢和通过分子间作用力使树脂固化(包括催化剂作用下的交联反应)三个阶段实现干燥的,其实,后两个阶段的实质仍然是挥发。目前鉴定水墨干燥特性的有效手段仍然是用刮板细度计测定初干长度,用这种方法在上机前就可以知道水墨的干燥快慢,判断上机印刷的失败概率。标签印刷企业要利用有限的检测手段,控制好水墨的干燥问题。
  (3)水墨印刷的网点扩大问题
  大家都知道水墨印刷中的网点扩大比UV墨严重,这是什么原因造成的?究其原因,决定因素是黏度。UV油墨和水性油墨的黏度不在一个等级上,相差1~2倍。
那么可否采用高黏度的水墨来解决网点扩大问题呢?
  按道理,油墨采用怎样的工作黏度,应该取决于印刷机的上墨单元结构。那么在相同的印刷单元上,使用UV墨可以是高黏度的,使用水墨为什么就一定要是低黏度呢?采用高黏度水墨印刷的175线/英寸1%平网(右)和150线/英寸1%平网(左),其水墨黏度比常规UV墨高了一倍。可见,水墨也可以采用高黏度。但水墨印刷能否采用高黏度水墨,要视上墨系统的结构而定。采用带有着墨辊结构的柔印单元,可以使用高黏度水墨,而采用封闭式刮刀结构的柔印单元,就不可以使用高黏度水墨。
总而言之,水墨印刷时导致网点扩大有三个原因,①制版时产生的光学网点扩大,②印刷时压力过大引起的网点机械扩张,③油墨无法在承印材料上朝下渗透而引起的墨点向四周延伸扩张。而控制网点扩大的关键在于调节油墨的黏度。
        (4)水墨容易干固在印版上
  对于以挥发为主要干燥途径的水墨,我们应该担忧的是水墨干燥不够快,若把水墨干固在印版上归结于水墨干燥太快就走入误区了。因为水墨干固在印版非着墨区,不是水墨干燥得太快,而是没有掌控好水墨同印版表面张力的匹配。
  UV柔印之所以获得成功,是因为UV油墨的表面张力基本都在31~32达因范围内,也就是说,UV油墨的表面张力是固定的,只要选择好匹配的印版,就可以非常轻松地控制堵版现象。于是我们可以得出一个结论:使用水墨,只要掌控好印版与油墨表面张力的匹配,同样也可以达到“印版自洁”。
  (5)水墨印刷要监控并调整pH值
  水墨在印刷过程中pH波动的主要原因是作为稳定剂的氨水产生了挥发。其实,氨水工艺仅仅是水性树脂胺化三大工艺中的一支,另外两种工艺——有机胺工艺与无机碱工艺,都已经是水墨制造的成熟工艺,制造的水墨不仅稳定性提高了,而且不加氨的水墨在使用上同UV墨一样方便,还消除了水墨的难闻气味。现在一些水墨之所以还采用氨水作为稳定剂,主要是出于成本与价格上的考虑。是否还要去监控并调整pH值,关键在于水墨的筛选,尤其是实验室条件下的筛选。
  3.标签印刷为什么离不开UV光油
  水墨印刷品干燥后,墨层仍可被酒精擦掉,所以水墨印刷后连线涂布UV光油是不干胶表印标签的客观需求。另外,从成本考虑,UV光油的固化波段集中在UVC波段,而这一波段的卤素灯是比较成熟的,价格也不高;加上UV光油的价格是印企可以接受的,所以标签印刷普遍采用UV上光。
        不干胶材料的环保问题与对策
  不干胶材料使用的胶黏剂主要有以下三大类型:水性胶、溶剂胶与热熔胶。从VOCs排放方面来看,溶剂胶存在明显的环保压力。如果从不干胶材料的源头控制着手,标签企业在原材料方面降低成本还是大有可为的。就拿曾经严重困扰标签印刷企业的不干胶溢胶问题来说,以前印刷工序发生溢胶,只好在边上用涂膜剂;模切工序发生溢胶,则被告知是压力过大、模切刀不够锋利,于是就不停地换刀,为溢胶故障买单的总是标签印刷企业。但经过多年实践摸索后印刷企业发现,胶黏剂分子的内聚力过低导致黏度不够,标签材料供应商必须涂布较厚的胶黏剂涂层,才是溢胶的主要原因。于是,不干胶材料供应商研发了胶层减薄的新型不干胶材料,胶黏剂涂层减薄了20%~30%,材料的环保性提高了,溢胶问题也得到了有效改善。
  烫印工艺的环保问题与对策
  因印刷的金银墨层容易氧化变暗,所以,在今后很长一段时间内,烫印工艺在标签产业中仍将会有旺盛的生命力。
  虽然冷烫箔比热烫箔贵10%~20%,但从烫印版制版成本、人工成本、单位时间的产能等方面综合算下来,冷烫未必没有成本优势。另外,对于一些特殊产品,如压纹纸红酒标,采用热烫,速度必须降下来;而采用冷烫,通过调整黏合剂涂层,就可以很好地实现高速烫印。用冷烫印替代热烫印,将是提高烫印产能非常有效的办法。如何节省烫印箔,业内也总结出了一些很好的经验,以实现降耗、减成本。
  标签印刷企业要转型发展,就必须关注上下产业链。根据印刷产业的特点,我不主张上下游通吃,印刷企业应该在做精做细主业的同时,适当地精通主业之外的上下游产业,以务实的心态做好转型的准备工作。脚踏实地的展望未来,求真务实地做好本职工作,印刷企业才能踏入智能型企业行列。敢问路在何方?路在脚下!
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