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在宽幅卫星式柔印机上使用UV油墨

时间: 2011-07-17 06:42 来源: 作者: SOMA Engineering公司 M 点击:
尽管在过去10年中不断取得进步,使用溶剂型或水基型油墨的柔版印刷仍然有一定的局限性,这其中包括在获得高质量和稳定的印刷结果时所遇到的问题,因为超过157线时,其半色调网点转移量有所限制,另外还有因溶剂挥发所导致对结果的显著影响和成本的增加。水基型油墨可能也含有5%~15%的有机溶剂。而应用于宽幅(800~1300mm)卫星式UV固化柔印油墨的发展明显地推动了该领域内印刷技术的进步,并极大地提高了印刷结果的质量。

在机组式柔版印刷机上使用UV固化油墨也有将近30年的时间了。这个技术是如此的普遍以致于全球售出的全部窄幅印刷机的80%都是可使用UV固化油墨的印刷机,而剩下的20%是为水基型或溶剂型油墨而设计的。而要开发在幅宽超过800mm的卫星式印刷机上应用UV油墨的印刷技术并不是一件容易的事情。原因之一是在UV光源(UV光源辐射量的60%是红外线)的运行过程中产生的大量热量就很难消除。目前全球只有少数几家公司在制造卫星式UV印刷机,但这种机型带来的结果和好处表明,以后柔印将毫无疑问的以这种技术为主。例如捷克的卫星式印刷机制造商SOMA Engineeing公司就确认说,过去三年公司向中欧和东欧提供了6台800mm幅宽的八色印刷机,并且需求还在继续增长。同时新一代UV固化油墨的迅速发展和其价格的不断降低也进一步促进了这种需求。

因为许多人都一直认为UV油墨的价格比较高,所以这在一定程度上限制了这种技术的普及。而正像详细分析所表明的那样,用UV油墨进行印刷的成本其实与用溶剂型油墨差不多。

用户的期望和发展趋势

柔版印刷正在不断发展,以满足包装用户的期望,如:

◆更高和更稳定的印刷质量,要能与轮转凹印相媲美。
◆短版活生产能力。
◆实时印刷。
◆一致的印刷可重复性。
◆扩展印刷厂的产品范围和生产能力。
◆使印刷好的包装材料价格更低。
◆能够精确地确定和持续提高包装生产的卫生与安全标准。

只有那些现代化的、组织良好的印刷公司才可能达到这些期望,它们拥有最先进的印刷机,在印刷宽度、印刷速度、印刷色数和印刷车间等方面都针对用户需求进行了优化。可能要满足这些需求的最好技术就是用UV固化油墨进行柔性版印刷。

目前柔印的工艺和技术发展主要集中在以下几个方面:

■不断提高印刷质量,主要是通过开发新的感光树脂印版、更精确的油墨转移系统、精确的网纹辊雕刻、设计套筒夹的形式,保持与控制卷材张力以及更高程度的颜色套准等途径来实现。
■更快的活件转换速度,这主要是通过引入气动连接套筒技术,实现在操作者一侧的方便、快速地更换操作。
■消除齿轮和机械轴,代之以直接或电子驱动和自动清洗系统。
■ 降低损耗率并实现加印时的可复制性,通过使用印刷流程控制和颜色调整的数字化系统实现。
■ 减少挥发对环境的影响,要使用无溶剂的UV固化油墨,并降低溶剂催化燃烧法的成本。
■ 提高生产能力,采用更高的印刷速度、对印刷参数进行电子控制、不中断地放卷/复卷单元,根据印刷活件的宽度对印刷机的幅度进行调整等。
■ 提高印刷的精确性,通过使用UV固化油墨实现更高的半色调网点密度。
■ 扩展印刷机的选择和生产能力,这包括增加印刷机组和额外的加工机组的数量,如增加冷封、烫印、自动清先、采用全幅相机的检测系统、复合等。

另外用于对印刷活件进行连续自动监测的新型视频控制系统也是十分重要的,它能够对印刷错误进行指示、定位和存档,还能对色彩、条码和相关参数进行监控。

卫星式印刷机上的UV技术

在卫星式印刷机上应用UV技术所涉及的内容之一是使用特殊的油墨,当暴露在紫外线下时,它能够立即干燥。这种油墨不含溶剂或水,没有其他成份,因此经过设在卫星式印刷机组之间的UV光源和设在下游的一个UV光源照射之后,所有的印刷油墨成份都仍然保留在承印物上。UV光源的长度一般要比可能的最宽印刷幅度还要宽5厘米,它能产生出最大量的UV-C光,这种光的波长低于300纳米,能使油墨的固化效率达到最佳。

UV固化过程只利用了大约30%的光辐射量,而剩下的70%主要是红外线、可见光和少量的臭氧。它所产生的热量中,有20%被水冷式的卫星滚筒吸收,30%被UV光源的水冷循环系统吸收,剩下的经由气冷系统排出。臭氧并不是一个主要问题,因为在被排到外面或经过催化过滤器时,它通常会分解成氧气。

为了实现全部的运行能力,应该使用额定功率为200瓦/厘米的UV光源。因此,一台幅宽800mm的八色印刷机以200米/分的速度运行时,所消耗的能量为128千瓦(800 mm ×8 色 ×0.2 千瓦 = 128千瓦)。运行速度为100米/分的5色印刷所消耗的能量为40千瓦。

针对这种应用,英国GEW公司推出了一种带有金属外壳和外部水箱的UV光源,它采用了一种反射材料,反射器也会随着水冷槽一起旋转,以确保当印刷机停机时已印刷的承印物不会被破坏。这种光源另外还有额外的水冷槽用于吸收任何其他额外的热量。每个光源都有独立的电力供应、空气排出系统和水冷系统连接。要替换光源中的UV灯也是十分方便的。根据GEW提供的数据,这种光源的寿命至少达2,000小时。

传统的感光树脂版也能够用UV油墨印刷,由于没有了能破坏其结构的溶剂和其他特质,它们的耐印力和使用寿命都得到了提高。所用的、软管、橡胶滚轴和网纹辊套筒也是这种情况。然而,有些油墨供应商建议使用特别针对UV油墨印刷的感光树脂版。他们也建议使用具有特殊墨穴形状和十分狭窄边缘的陶瓷涂布网纹辊套筒。装有UV固化油墨系统的卫星式印刷机能够保持清洁,无需经常的清洗。因为印版上的油墨不会干燥,所以不会发生网点堵塞的情况,也没有必要手工清洗印版。

因为UV油墨在印刷机上不会干燥,因此印刷过程可中止达几天的时间。用于印刷CMYK的机组部分只需要偶尔的清洗即可。另外也不需要测量和控制油墨的粘度,因为只要油墨的温度是保持不变的,它的粘度也是不变的。也没有发生火灾和爆炸的危险,所以不需要使用昂贵的防静电系统和灭火系统,这同时也意味着印刷公司可以降低保险的成本。用UV油墨技术所得到的印刷质量要比用水基型或溶剂型油墨所得到的高,主要是因为前者在高于178线时的油墨转移能力和印刷能力都更高,所得到的半色调网点和文字的密度也更高。

UV柔性版印刷的印刷质量可以与轮转凹印相媲美,但是它的前期设施和印刷准备的成本都低了很多。UV印刷品更加清晰、更加明亮和更富有光泽,它抵抗机械、化学物品和温度变化的能力也更强。一般不需要加入额外的保护剂或上光剂。因为UV固化油墨对大多数承印物都有良好的粘接性,因此也没必要添加某些底料来增强粘性。另外由于较高的色料比和100%可干燥成份,UV油墨可以被印刷在更薄的承印物上,如克重低于1克/米2的薄膜。几乎所有的已知基材(包括铝箔、PVC、其他薄膜材料和金属箔)都可以用UV油墨印刷。因为没有溶剂,当然也没有必要进行昂贵的溶剂残留测试。

UV技术的优点

使用卫星式UV柔版印刷机的包装印刷商对于这种技术的优点有着基本相同的看法。当然有些印刷商不愿意透露具体的信息或技术细节。因为使用溶剂型油墨的印刷商的生产能力受到了限制, UV柔印印刷商可不想提高他们竞争对手的层次和专业知识。更重要的是,这些公司填补了一个重要的市场空白,他们目前所涉足的领域是传统柔版印刷公司因为质量限制而无法进入的,同时轮转凹版印刷公司也没有能力进行这些不足5000米2的短版印刷。

因为这些原因,卫星式UV柔版印刷商的主要目标就是在可能的情况下与轮转印刷进行竞争,因为印刷质量差不多,但其价格却更加有竞争力。比较有趣的是所有开始时使用溶剂型油墨,后来又转用卫星式UV柔印的印刷商基本上都放弃了再继续使用前者,因为他们已经看到了UV技术具有更多的优势和前景。这些优势包括:

◆印刷质量高,因为可达到178~190线的较高网点密度,同时具有极好的清晰度和很少的网点扩大。
◆色彩清晰度和光泽度高。
◆抗机械、化学品性和耐热性很好
◆表面粘性表现优异
◆用同样的油墨可在不同的承印表面进行印刷
◆节省存储成本,因为使用的油墨更少,所需的存储空间也就更少。
◆更换印刷组件的时间更短。
◆稳定的印刷参数。
◆残留墨量更少。
◆印刷机停机时间也大大减少。
◆易于清洗和保持印机清洁。
◆不会发生网点堵塞。
◆树脂版的使用寿命更长。
◆不需要安装特别的装置用以排出印刷过程中的废气。
◆不需要安排防火或防爆炸系统。
◆印刷商所需支付的保险费用更低。

使用UV柔印的最显著好处之一就是不再需要使用溶剂了,而溶剂正是使用溶剂型油墨进行印刷所导致的最严重问题。溶剂型油墨中的溶剂比例占了60%~70%,这些溶剂几乎全部被以1~10克/米3或高于100毫克/米3的浓度释放到空气中。根据欧盟的法令,在交纳了特定的释放费后,每年以100毫克/米3的浓度释放的有机溶剂不能超过15~25百万克。

如果超过了这个限制,那就要另外交纳罚款,因此产品的成本也会增加。所有新安装设备的印刷公司都被强制向当地主管部门申请允许释放限额。根据这个法令,从2005开始所有新安装的印刷设备都必须安装废气燃烧装置。另外,从2007年开始,所有已有的印刷机都必须安装这样的装置。

UV油墨与溶剂型油墨的比较

下表中是UV柔印油墨与溶剂型油墨的比较。其中最大的不同就是在UV油墨中不使用溶剂以及UV墨层更薄,以每平方米的干油墨重量来比较,UV油墨至少要比溶剂油墨少一半,因此厚度也至少薄50%。这对于按每平方米计算的印刷成本来说,是十分重要的影响因素。因为按重量算的话,UV油墨的价格要高得多,因此大多数人都认为用其印刷出的包装材料的价格也会比用溶剂型油墨印刷的贵得多。如果把上面的因素综合考虑一下的话,我们实际上就可以得出UV油墨的平均印刷成本与溶剂型油墨的基本上相同。当然用UV阳离子油墨所印出的产品要更加贵一些,然而阳离子油墨有更加严格的适用范围,包括一些特种场合(如在铝箔或PVC上进行印刷),在这些应用场合中有必要使用更加昂贵的特殊油墨、底料和溶剂型调墨油等。

对所有数据的详细分析表明,两者的印刷成本基本上是差不多的,但UV柔版印刷的质量比平版印刷高得多,也可以与轮转凹印相媲美。这对于轮转凹印来说构成了相当的威胁,特别是短版活和实时印刷方面它更是相形见绌。

本文作者Miroslaw Bohdan先生很乐于回答关于卫星式UV柔印技术的任何问题,可以通过电子邮件:mbohdan@emipak.com.pl与其联系。

原载《国际包装商情》(end)

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