1、UV油墨的三大環(huán)保缺陷
UV油墨雖然避免了傳統(tǒng)油墨的VOCs排放以及墨膜耐抗性不足等問(wèn)題，但仍然存在著三大環(huán)保缺陷：高能耗(被稱為“電老虎”)，臭氧排放，以及對(duì)印刷環(huán)境的紫外光污染。目前市場(chǎng)上推出的新型LED-UV技術(shù)、H-UV技術(shù)等，其實(shí)就是針對(duì)傳統(tǒng)UV油墨的這三大局限性的。
2、UV固化的判定
UV油墨有一個(gè)重要的操作問(wèn)題沒(méi)有解決，即如何判斷UV油墨是否干燥。目前，印刷企業(yè)的判斷方法主要是指觸法(用手指輕觸墨膜，比較墨膜是否發(fā)黏)、膠帶法(用3M公司的600或610型膠帶測(cè)試墨膜是否能從承印材料上被撕下)、平磨法(用平磨儀在一定正壓力下摩擦若干次，觀察顏色密度是否有明顯變化)，但這些方法都不是合理而完整的測(cè)定方法。
指觸法在技術(shù)上存在漏洞，黏與不黏，靠個(gè)人的感覺(jué)，不科學(xué);膠帶法是可以規(guī)避的，只要在UV油墨中添加表面活性劑或酰胺類助劑，使墨膜表面很滑，膠帶就粘不上，但這并不能證明UV墨膜已經(jīng)干燥了。平磨法更簡(jiǎn)單，在UV油墨中多加一些微晶蠟，利用蠟的分子量小，容易從墨膜表面析出的特性，平磨儀多磨掉一些透明的蠟，從而有效規(guī)避因墨膜沒(méi)有徹底干燥，墨膜過(guò)嫩不耐磨這一原本是正確的結(jié)論。有些UV油墨印刷的標(biāo)簽，用上述幾種方法來(lái)判斷油墨是否干燥，平時(shí)是沒(méi)有問(wèn)題的，但在貼瓶后的空瓶碰撞試驗(yàn)中遇到的墨膜損傷，在遇到標(biāo)簽加水摩擦而墨色脫落等問(wèn)題時(shí)，就會(huì)手足無(wú)措。這實(shí)際上就是UV油墨沒(méi)有完全干燥造成的。
理論上，我們可以通過(guò)紅外光譜測(cè)定UV油墨干燥前后不飽和雙鍵的變化率來(lái)判定其干燥情況，不飽和雙鍵的轉(zhuǎn)換率一般為60%～70%，80%以上則說(shuō)明UV油墨干燥良好。但這種方法過(guò)于學(xué)院化，又需要添加專門的儀器，不便于在印刷企業(yè)中推廣使用。
另外，還可以采用高錳酸鉀測(cè)試法，根據(jù)墨膜的顯色情況來(lái)判斷，呈較淺的橙色為達(dá)標(biāo)，呈較深的紅色為不達(dá)標(biāo)。但這種方法僅對(duì)UV光油有效，對(duì)UV油墨則很難操作。
3、UV印刷標(biāo)簽的墨點(diǎn)與白點(diǎn)問(wèn)題
采用柔印和凸印的標(biāo)簽很難避免墨點(diǎn)故障，所以標(biāo)簽印刷企業(yè)會(huì)用檢品機(jī)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全檢。產(chǎn)生墨點(diǎn)的實(shí)質(zhì)是堵版(見圖1)，這一問(wèn)題近年來(lái)正不斷被業(yè)界攻克。
那么，柔印或凸印標(biāo)簽出現(xiàn)白點(diǎn)故障的真正原因又是什么呢?
許多人認(rèn)為是不干膠材料的粉塵和印刷車間環(huán)境的影響，這兩個(gè)因素的影響果真有如此之大嗎?圖2是柔印標(biāo)簽上的白點(diǎn)與凸印標(biāo)簽上的白點(diǎn)對(duì)比，可以看出這是兩種不同特點(diǎn)的白點(diǎn)，凸印白點(diǎn)中幾乎沒(méi)有油墨，而柔印白點(diǎn)中有油墨。其實(shí)，柔印UV油墨與凸印UV油墨的黏度不同，柔印機(jī)與凸印機(jī)的墨路也不同，勻墨特點(diǎn)也不一樣，不少白點(diǎn)其實(shí)是UV墨的勻墨不足所造成，而并非是車間環(huán)境不好，所以標(biāo)簽企業(yè)對(duì)兩者要加以區(qū)分對(duì)待。
4、UV油墨的成本問(wèn)題
據(jù)測(cè)算，標(biāo)簽印刷中每平方米耗墨量在1～2克左右，柔印UV油墨的價(jià)格同膠印與凸印UV墨相比要高許多。每千克200元及以上的價(jià)格，在整個(gè)產(chǎn)品成本中是絕對(duì)無(wú)法忽略的。
UV油墨的價(jià)格讓業(yè)界勉為其難，但UV光油的價(jià)格卻是業(yè)界樂(lè)于接受的。因?yàn)楣庥椭胁缓伭希瑑r(jià)格不過(guò)每千克幾十元。所以，我們就提出了這樣一個(gè)思路：采用“水墨印刷+UV光油”的工藝路線來(lái)取代全UV柔印的工藝路線。這種方案是否可行呢?
我們先來(lái)看一下國(guó)外同行是怎么做的。
圖3是國(guó)外幾款水墨印刷的標(biāo)簽產(chǎn)品，有薄膜標(biāo)簽，也有不干膠標(biāo)簽，加網(wǎng)線數(shù)為150線/英寸到175線/英寸，從放大的網(wǎng)點(diǎn)圖片可以看出，網(wǎng)點(diǎn)細(xì)部的還原效果是不錯(cuò)的。這些標(biāo)簽是美國(guó)同行印刷的，他們對(duì)印刷質(zhì)量的追求不像亞洲民族那樣苛刻，但他們對(duì)環(huán)保與成本的追求，確實(shí)值得我們學(xué)習(xí)。我們觀察國(guó)外同行的產(chǎn)品，看最小網(wǎng)點(diǎn)印出來(lái)沒(méi)有，看網(wǎng)點(diǎn)之間有否黏連，看實(shí)地是否發(fā)虛，看顏色密度是否達(dá)到我們需要的水平。至于某張圖片的網(wǎng)點(diǎn)變形，圓網(wǎng)點(diǎn)因印刷壓力過(guò)大變成了接近方形的橢圓，筆者認(rèn)為是可以理解的。因?yàn)檫@是一張薄膜標(biāo)簽，采用了衛(wèi)星式柔印，當(dāng)中心壓印滾筒受熱變形而不可控時(shí)，印刷壓力必然增大。這是衛(wèi)星式柔印的固有缺陷，與油墨無(wú)關(guān)，不在我們的討論范圍之內(nèi)。
目前，標(biāo)簽業(yè)對(duì)水墨的品質(zhì)還存在質(zhì)疑，主要包括以下幾個(gè)問(wèn)題：
①水墨在薄膜材料上不容易附著;
②水墨在銅版紙和薄膜材料上印刷時(shí)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大嚴(yán)重，而且不易控制;
③水墨干燥太快，油墨容易黏結(jié)在印版上，造成堵版故障;
④水墨印刷過(guò)程中需要經(jīng)常監(jiān)控pH值的波動(dòng)，并及時(shí)添加pH值穩(wěn)定劑，操作不方便;
⑤pH值穩(wěn)定劑中含有氨水，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境與標(biāo)簽產(chǎn)品中存在臭味隱患。
對(duì)于上述幾個(gè)問(wèn)題，來(lái)看看如何為水墨正名。
1、在薄膜上的附著力
用3M公司的600/610型膠帶測(cè)定油墨在薄膜上的附著力，揭示了油墨在薄膜上附著的基本原理。油墨在薄膜上的附著，首先油墨要能同薄膜表面微溶，發(fā)黏，在薄膜上能建立錨固點(diǎn)。其次，油墨要能在薄膜上潤(rùn)濕，使錨固點(diǎn)盡可能地多。然后是墨膜中的溶劑或水從中析出，墨膜中的樹脂逐漸交聯(lián)、強(qiáng)化。當(dāng)我們用3M膠帶去測(cè)試膠帶對(duì)墨膜的黏合力時(shí)，我們規(guī)定了這種力的大小是由600或610型膠水的黏性為比較單位的，當(dāng)膠帶對(duì)墨膜的黏合力大于墨膜對(duì)薄膜的附著力，墨膜被膠帶撕離，我們判斷墨膜對(duì)薄膜附著力不達(dá)標(biāo);當(dāng)膠帶對(duì)墨膜的黏合力小于墨膜對(duì)薄膜的附著力，墨膜沒(méi)被撕下，我們判斷墨膜對(duì)薄膜的附著力達(dá)標(biāo)。
當(dāng)用3M膠帶測(cè)定油墨在薄膜上附著力不達(dá)標(biāo)時(shí)，我們其實(shí)需要判斷兩個(gè)原因，一個(gè)是該油墨同薄膜究竟有沒(méi)有相容性，能不能在薄膜上建立錨固點(diǎn)?另一個(gè)則是墨膜是否干透，墨膜加強(qiáng)是否達(dá)到?這兩種原因都能導(dǎo)致墨膜被膠帶撕離，但解決方法完全不同。因此我們?cè)谂袛嗨诒∧ど系母街r(shí)，必須要能清晰地分辨之，而不要混同。
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)油墨企業(yè)同印刷企業(yè)的分工應(yīng)該是很明確的。油墨企業(yè)要知道自己產(chǎn)品同薄膜的匹配特點(diǎn)，應(yīng)該嚴(yán)格控制水性樹脂同薄膜之間的溶解性，即極性相近，溶解度參數(shù)相近，以及要能生成新的氫鍵。印刷企業(yè)要能夠采用實(shí)驗(yàn)室手段分析，判斷并篩選出合適的水墨，注意不要輕易地否決，將暫時(shí)還有缺陷的水墨全部?jī)A倒出去，但也不要盲目地隨便上機(jī)測(cè)試，增加試驗(yàn)成本。
2、在薄膜上的干燥
水墨在薄膜上的干燥，其主要途徑是揮發(fā)，烘干是主要手段。因此長(zhǎng)期以來(lái)解決干燥問(wèn)題的措施是提高溫度，增加風(fēng)量，減慢車速或降低印版凹穴深度。還有一種說(shuō)法，水墨干燥分為三個(gè)階段：表干段是靠揮發(fā)，讓水分跑逸;然后是連結(jié)料分子的相對(duì)靠攏，擠出水分;最后是樹脂通過(guò)分子間作用力固化(包括催化劑作用下的交聯(lián)反應(yīng))。
這些不同的說(shuō)法有一點(diǎn)是相同的，就是表干段都是揮發(fā)，沒(méi)有其他的辦法。所有其他的辦法只能是通過(guò)烘道以后，在溫度的作用下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，包括干燥劑技術(shù)。因此用刮板細(xì)度計(jì)測(cè)定水墨初干長(zhǎng)度來(lái)評(píng)估水墨表干特性仍然是有效的，采用這種方法在上機(jī)前就可以知道水墨干燥速度的快慢，并能判斷上機(jī)印刷的失敗概率有多高。
3、印刷中的網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大
大家都知道，水墨印刷中的網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大比UV油墨嚴(yán)重，特別是在薄膜上印刷時(shí)更為明顯，因?yàn)橛湍诒∧げ牧仙蠠o(wú)法滲透吸收，就會(huì)向網(wǎng)點(diǎn)四周延伸擴(kuò)張。圖4是柔印UV油墨和柔印水墨印樣的網(wǎng)點(diǎn)對(duì)比，這兩個(gè)印樣的承印材料都是薄膜，同一個(gè)機(jī)長(zhǎng)操作，印刷條件相同，上墨壓力與印刷壓力的調(diào)節(jié)也相同，且采樣均是相同位置的30%平網(wǎng)。圖4顯示：水墨的網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)張大，UV油墨的網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)張小，而且水墨印刷的網(wǎng)點(diǎn)中間顏色深，四周變淺，說(shuō)明水墨網(wǎng)點(diǎn)周圍的墨跡擴(kuò)散了。
柔性版印刷時(shí)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)張有三個(gè)因素，制版時(shí)的光學(xué)網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大;印刷時(shí)壓力過(guò)大引起的機(jī)械擴(kuò)張;油墨無(wú)法在承印材料上朝下滲透引起的墨點(diǎn)四周延伸擴(kuò)張。我們從圖4中看到的水墨網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)張其實(shí)就是第三個(gè)因素。
這兩個(gè)印樣中的差別在哪里?其實(shí)就在油墨黏度，水墨和UV油墨的黏度不在一個(gè)等級(jí)上，兩者相差1～2倍。也就是說(shuō)，水墨網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)張大與其黏度過(guò)低有關(guān)。那么，可否采用高黏度的水墨來(lái)解決網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大問(wèn)題呢?答案是肯定的。圖5是采用高黏度水墨印刷的150線/英寸1%網(wǎng)點(diǎn)和175線/英寸1%網(wǎng)點(diǎn)。左面圖案是150線/英寸印版，右面圖案是175線/英寸印版，這從相鄰網(wǎng)點(diǎn)的排列間距，網(wǎng)點(diǎn)直徑大小均能清晰地辨別之。水墨的黏度為15dPa•s，比UV油墨的黏度(7dPa•s)高一倍。
為什么可以采用這么高黏度的水墨印刷呢?因?yàn)椴捎玫氖怯兄伣Y(jié)構(gòu)的柔印單元(見圖6)，但如果采用封閉式刮刀結(jié)構(gòu)的柔印單元，就不能使用高黏度水墨。決定油墨工作黏度的根本原因是柔印機(jī)的上墨單元結(jié)構(gòu)，在同一印刷單元上，使用UV油墨時(shí)可以是高黏度，為什么使用水墨時(shí)就一定要低黏度呢?
4、容易干涸在印版上
為什么水墨容易干涸在印版上?是水墨干燥得太快嗎?我們都知道，水墨以揮發(fā)為主要干燥途徑，我們主要擔(dān)心的是其干燥不夠快。但干燥不夠快的水墨偏偏容易黏結(jié)在印版的凹陷區(qū)，這豈非矛盾?其實(shí)，水墨干涸在印版的非著墨區(qū)，不是因?yàn)樗稍锾欤?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; font-size: 16px; color: rgb(255, 41, 65);">水墨與印版的表面張力不匹配所造成。
UV柔印之所以獲得成功，是因?yàn)閁V油墨有一個(gè)很重要的特點(diǎn)，就是表面張力很穩(wěn)定，一般都在31～32mN/m，不管是杭華的UV油墨，還是盛威科或富林特的UV油墨，測(cè)定的表面張力數(shù)據(jù)都在這個(gè)范圍之內(nèi)。也就是說(shuō)，UV油墨的表面張力是基本固定的，只要選擇合適的印版表面張力，就可以做到兩者表面張力的匹配。同樣的，使用水墨印刷時(shí)，只要掌控好印版與水墨表面張力的匹配，同樣也可以達(dá)到印版自潔，避免堵版故障的發(fā)生。
長(zhǎng)期以來(lái)，柔印工藝中要求印版與網(wǎng)紋輥參數(shù)要按一定的比例相匹配，選擇網(wǎng)紋輥時(shí)依據(jù)的是1∶4原則，即網(wǎng)紋輥線數(shù)是印版加網(wǎng)線數(shù)的4倍，后來(lái)提高到1∶5、1∶6，甚至1∶7。也就是說(shuō)，印刷加網(wǎng)線數(shù)高的印品時(shí)，需要配置高線數(shù)的網(wǎng)紋輥，比如印刷175線/英寸的活件時(shí)往往需要1000線/英寸或1200線/英寸的網(wǎng)紋輥。但是，我們目前所做的一些測(cè)試表明，只要掌握好印版與油墨的表面張力匹配，用500線/英寸、BCM4.5的網(wǎng)紋輥，照樣可以印刷出175線/英寸1%的網(wǎng)點(diǎn)，且高光網(wǎng)點(diǎn)不堵版，我們稱之為“印版自潔”。
5、水墨pH值及其穩(wěn)定性
眾所周知，水墨所用的水溶性樹脂(或堿溶性樹脂)，必須將樹脂胺化后才能溶解于水，因此水墨偏堿性，其pH值一般在8.5～9.5，有些水墨的堿性很強(qiáng)，pH值甚至?xí)_(dá)到或超過(guò)10.0。但水墨pH值會(huì)隨著周圍環(huán)境溫度的變化而改變，因此在印刷過(guò)程中，必須要定時(shí)監(jiān)測(cè)水墨pH值。當(dāng)水墨pH值下降到規(guī)定值下限之外時(shí)，必須及時(shí)添加油墨供應(yīng)商提供的穩(wěn)定劑，使水墨pH值恢復(fù)到原有水平。
水墨要及時(shí)測(cè)定并調(diào)整pH值，這讓生產(chǎn)一線的操作人員感到很不方便。那么，在印刷過(guò)程中，有沒(méi)有不監(jiān)控并調(diào)節(jié)pH值的水墨呢?答案是肯定的，但必須要學(xué)會(huì)對(duì)眾多水墨進(jìn)行篩選。在印刷過(guò)程中，水墨pH值波動(dòng)的主要原因是作為穩(wěn)定劑的氨水揮發(fā)，氨水揮發(fā)是水墨pH波動(dòng)的原因。那么，有沒(méi)有不加氨水的水墨，答案也是肯定的。其實(shí)，氨水工藝僅僅是水性樹脂胺化三大工藝中的一支，另外兩種工藝——有機(jī)胺工藝與無(wú)機(jī)堿工藝，則是水墨體系中穩(wěn)定性更好的兩種工藝。
不用氨水，而使用有機(jī)胺或無(wú)機(jī)堿工藝，已經(jīng)是水墨制造的成熟工藝。而且，不加氨的水墨在使用上同UV油墨一樣方便，還消除了水墨的難聞氣味。目前市場(chǎng)上銷售的一些水墨之所以仍采用氨水作為穩(wěn)定劑，主要是出于成本與價(jià)格的考慮。所以，對(duì)于印刷企業(yè)而言，要想使水墨的pH值在印刷過(guò)程中保持穩(wěn)定，而無(wú)須時(shí)時(shí)監(jiān)控并調(diào)節(jié)，關(guān)鍵在于水墨的篩選，尤其是實(shí)驗(yàn)室條件下的篩選。
水墨印刷品干燥后，現(xiàn)有的水性光油從理論上說(shuō)與水是不可逆的，用水擦洗無(wú)效，但若用酒精擦洗，會(huì)擦傷墨膜。這同UV光油干燥后，不論用水或用酒精擦洗，墨膜的耐抗性基本不變，差距是明顯的。因此既然在墨膜耐抗性上水墨仍達(dá)不到UV油墨的水平，用UV光油罩光來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，是必須的。
構(gòu)成UV光油的主要樹脂是環(huán)氧丙烯酸與聚酯丙烯酸，同構(gòu)成UV油墨主體樹脂的聚氨酯丙烯酸相比，黏度低，價(jià)格便宜。尤其是環(huán)氧丙烯酸，固化速度快，墨膜機(jī)械強(qiáng)度高，耐化學(xué)藥品性好。丙烯酸樹脂體系中的環(huán)氧基團(tuán)，其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)具有高度活潑性，使環(huán)氧樹脂能與多種類型的固化劑交聯(lián)反應(yīng)，生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子聚合物，其附著牢度、硬度、可撓性、耐化學(xué)藥品性與耐候性均較好。用以環(huán)氧丙烯酸為主體的柔印UV光油對(duì)薄膜上的水墨印刷品罩光，從而避免不同溶解度參數(shù)的水性丙烯酸樹脂可能遭遇到的不同化學(xué)品的耐抗性，理論上站得住腳，實(shí)踐上也可行。
水墨的主要樹脂是水分散型改性丙烯酸，當(dāng)墨膜干燥后，對(duì)水是不可逆的，但對(duì)眾多化學(xué)品并不一定不可逆。同UV油墨的墨膜耐抗性相比，目前水墨的墨膜物理特性還有差距，因此水墨印刷品還需要UV光油來(lái)加強(qiáng)其表面特性。何況不干膠標(biāo)簽表面原本就要上光，以適應(yīng)標(biāo)簽本身需要的高光澤、啞光、表面低摩擦系數(shù)或高疊印率等的工藝要求，因此保持并沿用其本來(lái)的UV上光工藝，執(zhí)行起來(lái)也并不難。
UV光油因?yàn)椴缓伭希虼四鼙荛_因不同顏料對(duì)光波的吸收特性造成UV油墨在干燥過(guò)程中的能量損耗，其干燥效率比較高。而且，光油中的光引發(fā)劑在UVC頻段較多，同UV油墨分布在UVB與UVA的特點(diǎn)有明顯差異，同現(xiàn)用的金屬鹵素?zé)舻钠ヅ浔容^好，選擇UV燈具并不困難。柔印水墨+UV光油的方案在工藝上的可行性很強(qiáng)，并不需要刻意地對(duì)設(shè)備、對(duì)主要原材料去做很大的改變。
最關(guān)鍵的一點(diǎn)，UV光油的價(jià)格并不高，每千克幾十元的價(jià)格是標(biāo)簽企業(yè)能夠承受的。用明顯的成本下降，不變的印刷質(zhì)量，改善了的同環(huán)境的親和性，探索一下不干膠柔印標(biāo)簽的新工藝，有沒(méi)有嘗試的必要呢?
