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22
2024
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02
水墨印刷解决方案及工艺控制要点
作者:
摘要：本文主要介绍了凹印水墨的工艺控制要点。
Abstract：This paper introduces the process points of using water-based ink in gravure printing.
凹印塑料水墨在软包行业经过十多年的发展，无数水墨研究测试工作者经历了数不清的挫折和失败，就像经历了一场漫长的极地凛冬洗礼，尤其在近三年疫情期间，投入了大量的人力物力做研发测试，从水墨树脂配方数百次的改进调整，到凹印水墨研磨设备的设计改进，从水墨配方工艺数百次的调整，到制版工艺参数的无数次修正，再到不同印刷设备和基材的适应性检验，做过千千万万次试验，验证了几千个数据，最终形成了可靠水墨配方工艺和因地制宜的应用解决方案；疫情结束后，凹印水墨也孕育出了丰满的新芽，将在软包领域的春风吹拂中茁壮成长。
一、凹印水墨在软包行业的应用现状
近几年来，一些有一定规模且已经安装运行RTO的印刷企业采用水墨的积极性不高，主要原因是RTO的运行跟使用水墨印刷产生冲突，减风增浓不利于水分快速干燥，如果水蒸气比例过大势必导致VOCs浓度不达标，从而无法燃烧。
目前绝大多数人使用的“快干水墨”实际上是醇溶性墨，原墨VOCs含量高达50%以上，如果是真正的水墨（上机VOCs低于30%的）必须要采用浅网印刷，并且会严重影响干燥速度。
尽管如此，大多数尝试过“水墨”的印刷企业对测试的效果都不满意，反馈的问题最多的就是：干不了，速度慢、印刷效果不理想、复合剥离强度太低......
那么，是否有一款真正的水墨，既满足低VOCs含量的限制，又能够在80%以上的现有印刷机上使用且不太影响干燥速度，满足达标排放的要求，还能够适应所有印刷基材，以及满足后工序复合制袋要求，还能够降本增效呢?
二、水墨成功应用的关键是通过全面的技术创新解决软包印刷的所有痛点问题
首先，水墨厂生产凹印水墨成功的最基本条件就是必须要采用一款真正满足凹印水墨综合要求的水性树脂来生产水墨。树脂是水墨的灵魂，水墨的综合性能有70%是由所采用的树脂本身的性能决定的。树脂对于水墨的重要程度，就像芯片对于智能手机一样重要。树脂性能的好坏决定对各种颜料的包裹性、润湿性、转移性、干燥速度、对各种基材的附着力以及与各种复合胶水的适配性等。
其次，优质的凹印水墨必须满足低VOCs含量限制要求，并且必须同时具备：高固含、高色含、低粘度、超微小粒径，适应浅网印刷基材、满足后工序复合和制袋要求等所有特点。
第三，新上的印剧设备如果计划采用水墨，必须要适当加长烘箱，加大风机功率、升温范围60-85℃，优选空气能除湿干燥烘箱；旧设备（风量小、温度升不高）建议加装除湿干燥烘箱。
第四，水墨印刷建议采用激光制版工艺，印刷效果更好，效率更高。
三、佰合水墨应用数据
以佰合里印复合自墨2301为例：固含量63%，色含量45%，原墨粘度只有18-20秒，水墨树脂比例45%（含水29%），所有VOCs（乙醇）占比不到7%，其他助剂合计占比3%。
适应浅网印刷，采用网深10um的激光版印刷。原墨1：1稀释（乙醇，或任意比例醇、水混合物）上机粘度12秒（3#察恩杯），湿墨量3.5-3.6gsm，干墨量1.13gsm，印刷效果精美，可以达到复合镀铝膜遮盖要求，光密度大于1.5。
实例印刷效果：
1、印刷效果：精美，丰满度高、遮盖力好、不透不露，无真空现象。
2、复合效果：没有复合白点现象，墨层剥离强度高（超过2牛顿以上），适合无溶剂复合工艺、水胶复合工艺；
3、制袋效果：平整，耐高温，无脱墨、溶墨或发黑现象；
4、生产效率：改版后中低速印刷机相当于溶剂墨速度90%以上，高速机可以开满速度。
四、水墨印刷工艺要点
1、设备要求
（1）制版
短单用带通沟的电雕版，130线，120度针脚，网深25um；暗调90um；通沟宽度20um。长单用相当于130线的激光版，网深10~11um。
（2）烘箱
长度1.5~2.5米（越长越利于干燥），温度能升到70-85℃，热风量大于5000m3/h，直排风量略大于热风进风量，烘箱内形成轻微负压；不建议安装减风增浓装置，水墨机组烘箱的残风直排不回收。
（3）印刷机
停机可以自动抬压辊，印版可以及时启动空转保持润版。
2、制版工艺（印刷速度大于200m/min）
（1） 版深：25um
通沟宽度：20um
通沟形状：圆角U形
网线：130线
针角：120度
暗调：90
镀铬时长：20-30min
镀铬硬度：860-880HV
镀铬厚度：15±1um
抛光两遍，第二遍用细砂
（2）版深：22um
通沟宽度：20um
通沟形状：圆角U形
网线：130线
针角：120度
暗调：80
镀铬时长：20-30min
镀铬硬度：860-880HV
镀铬厚度：15±1um
抛光两遍，第二遍用细砂
（3）网孔形状：八边形大孔与圆形小孔组合
雕刻方式：激光雕刻
网孔深度：10-12um
镀铬时长：20-30分钟
镀铬硬度：860-880HV
镀铬厚度：15um
抛光工艺：粗抛+精抛
3、上机操作
（1）根据印刷基材和遮盖力要求选配适合深度的印版；根据印刷速度要求添加稀释剂（酒精：水=7：3）稀释到适合的上机粘度，再上机印刷，烘箱温度设置65-85℃，风量开至最大，印刷速度以印墨彻底烘干为准。
（2）一旦开始印刷，网版沾到水墨后，印刷过程中临时停机时必须要及时抬起压辊，并同时启动版辊空转，停机超过30秒不动即会产生堵版风险；轻微的堵版可以抬起压辊，启动版辊一边空转一边用干净的细毛刷或者高密度海绵块紧贴印版左右来回洗刷，即可清除堵版现象。烘箱出口处水墨必须充分干透，触摸有烫手感觉。
（3）收卷前最好经过冷却辊降温；印水墨的产品经过常温熟化8h后附着力会大幅提升，常温熟化好的印刷膜再进行复合工序。
4、白墨稀释方法
（1）干燥能力达标的设备稀释方案：
纯净水：乙醇=1：3，混合配置成稀释剂，用稀释剂对原墨进行稀释并搅拌均匀；以3N察恩杯为准，低速印刷小于120m/min，印刷粘度15-18s；中速印刷120-200m/min，工作粘度调至14~15s，大于200m/min，工作粘度调至11~13S。
（2）干燥不达标的设备，建议全都用乙醇稀释，不要加水。
5、残墨回收利用
采用纯酒精洗机（以便残墨回收再利用），残墨单独分装，密封常温保存；高浓度的洗机水经过滤后可以单独分装密封保存；残墨和洗机水均可用于调整水墨的粘度，小比例分多次掺入水墨中使用，墨盘和刮刀尽量用干净吸水的棉布擦洗干净，杜绝废水排放污染环境。
五、水墨印刷使用特别要注意的控制要点
1、临时停机，请立即抬辊启动版辊空转!
2、印刷结束时，提前准备好纯酒精作为清洗剂，保持刮刀压紧版辊空转的状态，迅速降下墨盘使印版和递墨辊与水墨液面完全脱离，再次让递墨辊与印版贴合悬空空转，用稀释剂迅速来回冲洗刮刀和印版接触线（从印版中间向两头冲洗），配合刮版使用和松开递墨辊操作数次，直到印版和递墨辊清洁干净才可以停机，松开刮刀，清理刮刀和死角残留的墨迹；回收水墨密封保存后，先用溶剂擦洗一遍印版和刮刀，打上防锈油再用干净的薄膜包好印版，卸版。（印版网孔残留水墨经久固化后很难清理!）
3、回收的水墨需要单独密封保存，后期经过200-300目滤网过滤杂质后混入新的水墨中使用；请勿排污以免污染环境。
4、计算好使用量，谨慎控制添加稀释液的数量，以便残墨的保质和回收。
5、水墨制版适当延长镀铬时间，增加镀铬厚度（镀铬厚度不得低于15um），抛光需要做得更加精细，做两次抛光，第二次采用超细的砂纸打磨。
6、配备专业水墨刮刀，采用大于60度的刮刀角度，可以延长印版寿命，确保印刷效果。
7、采用水墨印刷的成品需要自然熟化8h以上再进行复合工艺，可以保障复合强度。
8、水墨印刷在批量生产前，必须先确认所有材质达标，确定工艺标准，打样确认成功并满足质量要求再批量生产，一旦材质状况或者设备、工艺及操作人员有改变，必须重新打样确认，以防出现批量质量事故，建议安装在线电晕，确保印刷面电晕达标。
六、结语
对于水墨印刷，目前行业仍然有很多争议和置疑。有争议是好事，发现问题才能解决问题。这几年就是在反复地发现问题然后一个一个去解决问题，现在可以说，水墨应用的条件已经成熟。
我们坚信，水墨应用的春天已经来临!
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