全水性墨凹印工艺在烟包生产中的运用.pdf

印艺技术61在2015年8月2018年4月，浙江美浓世纪集团对水性墨凹印工艺先后进行了10次上机测试，并取得阶段性成果。2018年6月，公司的水性墨凹印工艺完成项目中试，两套方案各生产64箱产品，并完成烟厂上机测试；2019年3月，公司的水性墨凹印工艺首次完成1 000箱小批量生产；2020年4月，完成2 000箱小批量生产，进入小批量生产阶段；2020年12月，公司开始将水性墨方案正式投入大批量生产。本文分享浙江美浓世纪集团近年来在全水性墨凹印工艺上的实践经验。一、水性墨凹印工艺采用工艺技术条件及成果1.工艺技术条件在工艺流程上，条盒为卷筒纸凹印7色（背涂、白、透明黄、银、专红、黑、水光）联机分切烫金压纹（双机组）凹凸模切；小盒为卷筒纸凹印7色（背涂、白、透明黄、银、专红、黑、水光）联机收卷圆压圆烫金圆压圆模切。设备为松德10色卷筒纸凹印机SAY820C10、松全水性墨凹印工艺在烟包生产中的运用郑海品德9色卷筒纸凹印机SAY820C9，温度为2129，湿度为50%60%。在材料上，纸张使用220 g/m2利群专用白卡原纸/喷铝/转移，成纸克重227 g/m2，油墨使用山西鹰鲲或英科卡乐生产的利群新版白、银、红墨，山西鹰鲲生产的利群新版透明黄、水光、背涂墨，以及英科卡乐生产的利群新版黑墨。使用的版式均为黄山精工制造，包含白、透明黄、银、专红、黑、水光、背涂（商标、条盒）7种色序。2.工艺成果2018年，公司完成利群新版水性墨凹印方案64箱中试，这是公司第一次将利群新版水性墨凹印方案投入生产。之后，利群新版水性墨凹印方案投入生产的数量逐渐从每批1 000箱增加至每批5 000箱，从小批量生产逐渐扩大到批量生产。迄今为止，公司利群新版水性墨凹印方案已完成浙江中烟交货任务条小盒配套约18万大箱。除了数量方面，公司利群新版水性墨凹印方案所制造的产品在质量方面也逐步增强。虽然早期由于水性油墨技术不成熟以及工印艺技术62作人员不熟练等问题，利群新版水性墨凹印方案所生产的产品合格率波动较大，但随着条件的成熟，利群新版水性墨凹印方案产品的合格率不断攀升。在社会效益方面，由于水性墨工艺相较于溶剂墨工艺更加节能环保，使用利群新版水性墨凹印方案还可以达到碳中和、节能减排的目的，并改善车间操作环境，缩短交货周期。根据环境核查小组的报告，改为水性墨凹印工艺后，公司每年减排的废气量为337.19 t，每年减少的溶剂使用量为119.15 t，其中废气焚烧过程中CO2排放量减少得尤其多。除此之外，使用水性墨工艺的综合成本与溶剂性工艺相比略有上升。在换型时长上，水性墨工艺需要68个小时，溶剂墨工艺需要35个小时，水性墨工艺并不占优势，两种工艺的开机速度也相差不大。在合格率方面，目前水性墨工艺尚未达到溶剂墨工艺的合格率，但随着工艺逐渐成熟，工作人员操作逐渐熟练，水性墨工艺的合格率会逐渐提高。从印版耐印率上来看，溶剂墨工艺为80万120万印，而水性墨工艺只有40万80万印，水性墨工艺的版辊耐印率明显处于劣势。二、水性墨凹印工艺运用的经验1.测试阶段问题及改进方案在水性墨工艺测试阶段，出现最多的问题是白墨与红墨、银墨的叠印问题。主要表现为红版实地出现橘皮纹、红色小文字出现迎刀面的快干、银网点出现变形缺失等现象。测试阶段主要用三家油墨厂各自改进的水性白、红、银墨进行交叉试验，选择其中叠印效果最优的方案。为提高试验效率，加快试验节奏，油墨的试验引入了多因素试验设计方案。为配合油墨改善叠印效果，实现产品效果的最终还原，测试阶段同时凹印版辊也分别从网线、网角、针角、网穴开口、雕刻深度等参数维度进行了匹配性测试，从中选出最优方案，如表1所示。水性墨工艺测试阶段，限制醇类用量和水性油墨印刷后的干燥问题成为决定项目成败的关键。为确保干燥问题的解决，公司分别从油墨、凹印版辊、设备等方面进行了调整。在油墨问题上，水性溶剂的沸点比溶剂性溶剂高，水性溶剂的蒸发速度较慢。调节水性油墨的干燥主要是改进溶剂的配比使用。但想要水性油墨达到溶剂型油墨的干燥速率，难度较大。油墨的干燥除了由墨层的厚度决定以外，设备的干燥条件也至关重要。而设备干燥条件包括烘箱温度、烘箱吹风量、烘箱长度等因素。在风量一定的情况下，烘箱长度的提高远比温度的提高效果更好，如图1所示。脏版是印版滚筒上的非图文部分粘上朦胧的一层树脂（树脂中夹带颜料）并转移到承印物上，使印刷品上呈现片状脏污的现象（图2）。产生脏版的原因主要包括油墨因素和设备因素。油墨是造成脏表1 试验测试网线（L/cm）网角针角网穴开口值（m）深度（m）实地外观（分值）流平性色差803013015436302580351301543629308040130154362726印艺技术63版的主要原因，如油墨的干燥速度偏慢、油墨体系对于颜料的润湿性较差、颜料的颗粒度偏粗等。对于改善脏版现象，调节设备也是行之有效的方法，主要调节刮刀装置。调节的维度包括刮刀的硬度及压力等（图3）。2.运用阶段问题及改进方案黑墨文字有粗细变化，容易“拖尾”、脏版、干版，其原因在于油墨树脂体系对炭黑颜料的包裹水平不足。可以通过增加开机磨刀时间（由磨刀20 min提高到30 min），改善“拖尾”，或者降低黑墨炭黑细度，由5m调整到2m左右，并保持水性黑墨的黏度稳定。透明黄墨容易出现竖条脏版，其原因在于印版表面光洁度不够，油墨树脂黏附性太强，可以改良印版抛光，如适时停机作手动抛光处理，使用硬度更高的陶瓷刀如瑞士MDC陶瓷刀，改善油墨印刷适性等。银墨细刀丝、掉点、刀线，其原因在于银墨印刷适性差，银粉含量偏高。其改进措施包括改善银墨印刷适性，适当增加树脂含量，适当降低版深，如适当减少12m，使用硬度更高的陶瓷刀等。运输过程中，条盒表面特别是光油面相对容易出现磨损，这是因为产品在运输中正反放成品光油面之间不断晃动摩擦导致产品表面被蹭脏，或者全套水性体系树脂偏软。可以改变包装堆叠方式，改为同向摆放，并将条盒水光材料中爽滑助剂从8%提高至13%，有助于解决此问题。凹印版辊耐印率偏低，其原因在于水性墨的润滑性差，导致印版与刮刀的摩擦力加大，加速了印版损耗，水性印版雕刻深度比溶剂版浅带来耐印率随之下降。改进措施主要包括试验改进印版雕刻参数，提高耐印率，提高耐印力关键在版辊硬度（维氏硬度870900 HV），重点关注镀铬工艺，提高耐印率。三、总 结水性墨凹印工艺的运用是大势所趋。在利群新版烟包等产品的引领下，全水性油墨工艺即将在烟包领域得到广泛的应用。相信通过行业供应链上各方的共同努力，印刷企业对水性墨工艺运用更为熟练，全水性油墨印刷方案的实施会越来越顺畅。作者单位：浙江美浓世纪集团 关键词：烟包 利群 水性凹印 工艺实践图2 脏版图3 刮刀硬度对比图1 增加外置烘箱，加长烘道长度