柔印凹印油墨及相关的技术问题
日本的凹版印刷主要应用在包装印刷上，其比率接近90%。在欧美则是柔性版印刷占领包装印刷的大部分市场，市场形成各不相同。日本的凹版印刷时至今日，已进入成熟期。柔性版印刷也已从过去的低品质印刷中走出，或一改作为特殊用途的形象而有了相当可喜的改善，现在已是继胶印印刷、凹版印刷之后的第三大印刷方式了。一、凹印、柔印油墨的背景 1995年，日本的印刷油墨上市量总计为40多万吨，其中包装凹印油墨占1/3。凹印油墨从六十年代后期起，由于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、氯乙烯、尼龙等多种塑料薄膜材料替代了玻璃纸而迅速普及，并作为包装印刷的主流大幅度增大。但在1985年以后增长率却又趋缓，近5年来其增长率更低。柔印油墨的数量还不多，但其增长极其坚挺（表1）。凹印油墨是以可溶于速干性有机溶剂的树脂作载色体的低粘度油墨。以前其载色体主要使用硝化棉及松香等天然树脂的衍生物，但随着各种薄膜包装材料的普及，随着对附着性更好、适合各种用途且能保持物性的油墨的需求提高，已使可溶于溶剂的所有树脂都能应用于各种凹印油墨。近年来由于环境要求、卫生问题等，正在积极开发水性油墨。柔性版印刷的历史可以追溯到1890年，那时柔印还被称作苯胺印刷，局限于橡胶凸版印刷，所以在薄膜包装领域中使用相当少，而且在相当长的历史时期内只作为牛皮纸制袋机附属性的印刷手段而已。到了二十世纪七十年代，柔印逐渐在瓦楞纸印刷领域得到发展，现在该领域已占柔印的70%。由于柔印当初使用橡胶凸版，所以不太可能做出高质量的图像，直到1973年美国杜邦公司开发了紫外固化方式的树脂版以后，才可能得到高精度的印刷品，而印刷油墨也以水性油墨以及醇性油墨为主体。所谓醇性是指将溶解性强的酯系溶剂3份与酒精配比（因为能溶于酒精单一溶剂的树脂极少），且以硝化棉、醇酸胺、聚酰胺等树脂作为载色体。不过用于凹印油墨的极大多数树脂都不能用于柔印印刷。表1、主要印刷油墨上市量变化及增长率 上市量（千吨） 增长率（倍） 85年 90年 95年 85年 90年 95年胶印油墨 73.7 108.4 119.7 1.47 1.10 1.62 包装凹印油墨 83.2 115.9 121.3 1.39 1.05 1.46 出版凹印油墨 20.9 25.6 28.5 1.22 1.11 1.36 金属版油墨 28.3 44.1 45.5 1.56 1.03 1.61 新闻印刷油墨 43.8 50.5 45.7 1.15 0.90 1.04 橡胶凸版柔印油墨 16.5 21.2 25.6 1.28 1.21 1.56 二、凹印油墨 1、凹印油墨的发展凹印油墨除使用较低成本的甲苯等的碳化氢类之外，还使用酯类、酮类以及酒精类等所有速干性有机溶剂。所以凹印印刷及油墨生产正受到消防法、劳动安全等法规的制约，而且甲苯等有机溶剂往往会残留在印刷薄膜中，这种印刷品若使用在食品包装中，会带来很大的危害，所以还受到卫生法的制约。 2、水性凹印油墨的进展水性凹印油墨于七十年代广泛应用于包装纸、厚纸板纸盒的印刷中。由于纸印刷中蒸发干燥与吸收干燥较好，因此水性油墨的干燥比较好解决，普及得也较早，但包装薄膜印刷中的油墨水性化，时至今日仍未达到真正的实用阶段。软包装领域的水性印刷，对薄膜的附着性、湿度的改善以及在各种用途中仍能较好地保持其物性等，固然对油墨的要求更高，但在应用这种高蒸发能的水性油墨中（水的蒸发能量是有机溶剂的5倍左右），干燥剂与印版系统的匹配至关σ４送猓捎谟兴鹑蠡阅芙档停Σ磷杩乖龃螅嵩斐捎“婊椅砑肮文队氚孀拥南喽阅Σ猎龃螅愿牧脊文低车榷哉鲇∷⑾低忱此刀际遣豢苫蛉钡囊徊糠郑ㄓ疑贤迹Ｋ园加∮湍湟丫肓耸褂玫慕锥危猿俪俚貌坏浇徊降钠占埃馐且蛭乒闶褂盟杂湍唤鲆銮肯钟械母稍锘男阅埽⑶倚肱浔父呔鹊那逞ㄓ“娴龋鲇∷⑾低车母纳菩枰嗟钡耐蹲省２痪玫慕矗加∮∷⒔耆卮佑谢芗林型牙氤隼矗衷谡诙源私卸嘀钟∷⒉馐裕梢匀沸庞∷⒔绾芸炀突嵊此杂湍娌捎玫氖贝Ｈ⑷嵝园嬗∷⒂湍?1、柔印油墨的方向性柔印油墨并非与凹印油墨完全不同，而是比较类同。但由于印刷系统不同，所以与凹印有不同的印刷适性，柔印基本使用的是水性油墨和醇类油墨。水性柔印油墨长期来都用于瓦楞纸板及纸袋的印刷，而软包装薄膜印刷的水性油墨现在还在开发之中。包装薄膜的柔性版印刷现在使用的是醇溶剂油墨，但很难保持其物性以适合多用途的薄膜包装材料，特别是在经过各种复合加工以及蒸煮等加工之后。柔印油墨之所以很少用于包装薄膜印刷的另一理由是，因为印刷质量还远不及凹印，两者印刷图像的质量对比如表2所示。用于软包装的薄膜基本都是亲油性的，甲苯之类的碳化氢易沾附，这种凹印油墨的转移性也好，而以水性及醇类等极性溶剂为主体的柔性印刷油墨，很难使薄膜着墨，存在转移性及匀整性不良的缺点。在彩色印刷中，由于需要以高精度的图像处理技术来处理大幅面的网点扩大非常困难。除了这些不足，加上柔印的变化因素多，作为整个印刷系统都有必要进行操作上的精密管理与改造。柔性版印刷的新选择是用通用的UV（紫外固化）油墨（所谓通用油墨即从纸张到薄膜印刷都可适用的一种油墨），在欧美已进入实用阶段，且有报告认为不错。 UV油墨印刷适性好，在印刷中完全不会改变物性，并可作较高粘度（粘稠如蜂蜜）的印刷。所以在彩色印刷中网点扩大大大减少，从而提高印刷质量。此外使用UV油墨以后，不存在排放溶剂的问题，有利于环境保护。总之，UV油墨的动向将会引起不断的关注。 2、柔印水性油墨的问题柔印被称作Kiss touch，轻压印刷，轻压印刷油墨的着墨性对印刷图像的质量有很大的影响。水性油墨在亲水性强的纸张印刷中，油墨的转称没有多大的障碍，但对亲油强的薄膜却难以上墨，很易发生滋墨等现象，而残留在印版上的油墨则成为堵版的原因。此外，柔印较之凹印油墨转移量少，墨路长，油墨在转移的途中因蒸发而飞散，致使油墨的成份改变，发生堵版，转移不良与匀整性不良等故障。因而再溶性好，机上变化少，着墨、附着性好，能在各种用途中保持其物性，且干燥性好的水性油墨是目前需求的目标。但矛盾的是印刷适性与物性二者都要保持，对油墨功能要求而言正好相反，所以水性油墨在设计技术上的难度之高是可想而知的了。表2：凹印、柔印印刷质量对比项目凹印柔性版印刷实地（含粗线）的均整性 ·良好（着墨好） ·因油墨的粘度，流动性而变化 ·有滋墨现象 ·易发生针孔 ·提高印压可改善实地边缘部分的挤墨现象 ·良好（不发生挤墨） ·印压过大，墨量过多时发生 ·用细网纹辊，提高油墨粘度，可望改善实地边缘部分的起毛 ·良好（不发生） ·印压小，墨量少时易发生 ·压印导致的印版表面变形镂空细线，文字的再现 ·较好 ·镂空部分出现点状锯齿状 ·容易过细 ·油墨过多易产生堆墨 ·将镂空线条稍修粗后可改善细凸文字再现（包括细线） ·边缘出现网点，有锯齿状 ·良好，直线可以 ·油墨过多发生堆墨 ·用细网线，可印出清晰的线条条形码再现 ·边缘网状 ·良好 ·压印过重变粗印刷密度 ·油墨密度，可用印版墨穴深度调节 ·油墨密度，可用网纹辊墨穴容积调整套准精度 ·彩色控制机构套准 ·易拉伸，厚度不等 ·精度取决于贴版 ·用CI机印刷套不准的情况极少印版灰雾 ·印版非图像部分由于精度，刮墨刀不良，油墨粘度等不适而易发生 ·良好（不发生）堵版 ·良好（不发生） ·适切的印压 ·最小限度的油墨转移 ·油墨干燥平衡 ·油墨的再溶性阶调图像的叠印 ·良好 ·干燥平衡不良时发生 ·注意油墨犯水 ·速度增加时发生实地部的叠印 ·良好 ·印压要高 ·注意干燥平衡彩色印刷 ·良好（175线/英寸） ·需注意堵版，刮墨刀墨痕，印版灰雾 ·粗线数时良，例：85线/英寸 ·100～150线时尚可 ·注意发生堵版 ·需用细线网纹辊彩色阶调表现 ·良好 ·油墨色相平衡，浓度通过墨穴大小、深度表现 ·技术积累多 ·高光部良好 ·发生网点扩大 ·高光部再现难一图像修正值大部分需修改 ·油墨色相平衡，浓度一以网点大小表现 ·技术积累少四、相关技术的诸问题 1、陶瓷网纹辊柔性版印刷应用陶瓷网纹辊已有十多年历史，可以说陶瓷网纹辊是提高和稳定柔性版印刷质量的一张王牌。现在虽然镀铬辊与激光雕刻陶瓷辊各有市场，但可以预测大市场正在渐渐地转向陶瓷辊的应用。最初，陶瓷辊由于墨穴的不均造成印刷的不良，而辊面的粗细不均匀又会产生刮刀的异常磨损，或是产生针孔等故障。现在陶瓷辊已能保持稳定的质量，但是印刷中仍常常因堵墨而发生墨色变浅或不均匀的故障，因此印后的清洗与管理不可忽视。一旦发生墨穴堵塞，可用超声波进行清洗，即可恢复墨穴的容量，且可使用如新。陶瓷辊的制造工艺，因其材质特性具有超群的硬度，因此迄今为止还没有因磨损导致网纹辊变质的报告。所以一根陶瓷辊至少具有10年以上的耐磨性。表面看来其成本要高于镀铬辊，但从其耐用性来考虑，不但便宜，而且图像质量大大提高。事实上陶瓷辊的耐用年数是完全不成问题的。此外陶瓷辊还可更新，可用金刚钻磨去陶瓷层后再行喷镀，这样要改变墨穴容积就变得相当容易，而且，陶瓷网纹辊是用激光进行雕刻的，所以墨穴容量的变更方便，可根据印刷的内容选择线数及有适合墨穴容量的网纹辊。最近已有使用更细线数的网纹辊。在日本1英寸500线或600线的网纹辊也已在使用。不过网纹辊高线数虽有利于印刷品质的提高，但细线化招致墨穴容量的减少。随之，则要求油墨的高密度，而油墨密度的本身有一定的界限，一般的包装印刷中，至少需要3cm3/m2以上的墨穴容量。陶瓷网纹辊不单单是用在柔性版印刷中，由于其不易磨损的优点，还可以用作凹版实地印刷辊，无墨键印刷机的墨斗辊，粘接剂或涂料的涂布辊等。 2、封闭式刮墨方式柔性版印刷油墨的控制方式，有双辊挤压方式，普通刮墨主式，封闭式反向刮墨方式。近年来，后者应者渐渐增多。挤压方式可作高密度印刷，但由于印刷速度以及油墨粘度的变化，油墨的转移量也随之发生变化，仍易导致印刷质量不稳定。普通刮墨刀方式是由网纹辊的墨穴容量来决定油墨的转移量的，印刷较稳定。封闭式逆向刮墨方式，机械运转顺畅，墨辊对印刷速度的顺应性佳，质量稳定，是近年采取较多的一种方式。但是，封闭式刮墨刀的接触角度以及压力的自由度很小，需要高精度均匀的刮墨接触及密封性，只要有一点欠缺，就会出现白斑或是漏墨等故障。现在刮墨刀已备有种种材质，有普通的钢制刮墨刀，有耐磨、耐蚀的涂陶刮墨刀，防锈的镀铬刮刀，不锈钢刮刀，安全性高的塑料刮刀等。封闭式的最大缺点是印刷后的清洗作业，油墨残留在死角清洗时相当费时。现在死角少的封闭室以及自动清洗装置也已得到实用。 3、套筒方式 SIOK公司（荷兰）开发的印版滚筒套筒方式是柔性版印刷合理化的象征性技术。当初的套筒厚度为125k的镍制品，现用的印版滚筒是研磨到125k开一气流孔（加工成气缸）后使用。不久，又开发了塑料套筒。塑料套筒因厚度可变，所以可以复制，这样可减少印版滚筒筒体。套筒的内径以镍制套筒为准，可互换使用。最近网纹辊的套筒化也将成为可能，根据需要，将网纹辊苍谒彩辈迦胱钍屎系耐乒酰欣谔岣呷嵊≈柿坑胄省?4、贴版一般用双面胶带将柔性版贴在印版滚筒或套筒表面。贴得精细而又平整需要花费一定的时间，并要求操作熟练。如果在印版滚筒上划线作为标准，然后目测贴版虽也可以，但贴版精度会受影响。现在半透半反镜的贴版机已得以普及，新近开发的贴版机上装有摄像机与监控屏，可以此确认套准线以及标准点（细点）的位置后，准确贴上印版。此外，也有利用定位销套准装置作为简易贴版系统，只要将定位销对准基准线，即可确定印版位置，任何人都可以在短时间内贴好版子。结束语可以预见，到21世纪，凹印、柔印在薄膜包装材料印刷的水性化方面将成为一个重要的主题，从而真正进入水性化的胎动期。译自（日）1996年《印刷情报》第6期
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