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22
2024
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02
水墨印刷解決方案及工藝控制要點
作者:
摘要：本文主要介紹了凹印水墨的工藝控制要點。
Abstract：This paper introduces the process points of using water-based ink in gravure printing.
凹印塑料水墨在軟包行業經過十多年的發展，無數水墨研究測試工作者經歷了數不清的挫折和失敗，就像經歷了一場漫長的極地凜冬洗禮，尤其在近三年疫情期間，投入了大量的人力物力做研發測試，從水墨樹脂配方數百次的改進調整，到凹印水墨研磨設備的設計改進，從水墨配方工藝數百次的調整，到制版工藝參數的無數次修正，再到不同印刷設備和基材的適應性檢驗，做過千千萬萬次試驗，驗證了幾千個數據，最終形成了可靠水墨配方工藝和因地制宜的應用解決方案；疫情結束后，凹印水墨也孕育出了豐滿的新芽，將在軟包領域的春風吹拂中茁壯成長。
一、凹印水墨在軟包行業的應用現狀
近幾年來，一些有一定規模且已經安裝運行RTO的印刷企業采用水墨的積極性不高，主要原因是RTO的運行跟使用水墨印刷產生沖突，減風增濃不利于水分快速干燥，如果水蒸氣比例過大勢必導致VOCs濃度不達標，從而無法燃燒。
目前絕大多數人使用的“快干水墨”實際上是醇溶性墨，原墨VOCs含量高達50%以上，如果是真正的水墨（上機VOCs低于30%的）必須要采用淺網印刷，并且會嚴重影響干燥速度。
盡管如此，大多數嘗試過“水墨”的印刷企業對測試的效果都不滿意，反饋的問題最多的就是：干不了，速度慢、印刷效果不理想、復合剝離強度太低......
那么，是否有一款真正的水墨，既滿足低VOCs含量的限制，又能夠在80%以上的現有印刷機上使用且不太影響干燥速度，滿足達標排放的要求，還能夠適應所有印刷基材，以及滿足后工序復合制袋要求，還能夠降本增效呢?
二、水墨成功應用的關鍵是通過全面的技術創新解決軟包印刷的所有痛點問題
首先，水墨廠生產凹印水墨成功的最基本條件就是必須要采用一款真正滿足凹印水墨綜合要求的水性樹脂來生產水墨。樹脂是水墨的靈魂，水墨的綜合性能有70%是由所采用的樹脂本身的性能決定的。樹脂對于水墨的重要程度，就像芯片對于智能手機一樣重要。樹脂性能的好壞決定對各種顏料的包裹性、潤濕性、轉移性、干燥速度、對各種基材的附著力以及與各種復合膠水的適配性等。
其次，優質的凹印水墨必須滿足低VOCs含量限制要求，并且必須同時具備：高固含、高色含、低粘度、超微小粒徑，適應淺網印刷基材、滿足后工序復合和制袋要求等所有特點。
第三，新上的印劇設備如果計劃采用水墨，必須要適當加長烘箱，加大風機功率、升溫范圍60-85℃，優選空氣能除濕干燥烘箱；舊設備（風量小、溫度升不高）建議加裝除濕干燥烘箱。
第四，水墨印刷建議采用激光制版工藝，印刷效果更好，效率更高。
三、佰合水墨應用數據
以佰合里印復合自墨2301為例：固含量63%，色含量45%，原墨粘度只有18-20秒，水墨樹脂比例45%（含水29%），所有VOCs（乙醇）占比不到7%，其他助劑合計占比3%。
適應淺網印刷，采用網深10um的激光版印刷。原墨1：1稀釋（乙醇，或任意比例醇、水混合物）上機粘度12秒（3#察恩杯），濕墨量3.5-3.6gsm，干墨量1.13gsm，印刷效果精美，可以達到復合鍍鋁膜遮蓋要求，光密度大于1.5。
實例印刷效果：
1、印刷效果：精美，豐滿度高、遮蓋力好、不透不露，無真空現象。
2、復合效果：沒有復合白點現象，墨層剝離強度高（超過2牛頓以上），適合無溶劑復合工藝、水膠復合工藝；
3、制袋效果：平整，耐高溫，無脫墨、溶墨或發黑現象；
4、生產效率：改版后中低速印刷機相當于溶劑墨速度90%以上，高速機可以開滿速度。
四、水墨印刷工藝要點
1、設備要求
（1）制版
短單用帶通溝的電雕版，130線，120度針腳，網深25um；暗調90um；通溝寬度20um。長單用相當于130線的激光版，網深10~11um。
（2）烘箱
長度1.5~2.5米（越長越利于干燥），溫度能升到70-85℃，熱風量大于5000m3/h，直排風量略大于熱風進風量，烘箱內形成輕微負壓；不建議安裝減風增濃裝置，水墨機組烘箱的殘風直排不回收。
（3）印刷機
停機可以自動抬壓輥，印版可以及時啟動空轉保持潤版。
2、制版工藝（印刷速度大于200m/min）
（1） 版深：25um
通溝寬度：20um
通溝形狀：圓角U形
網線：130線
針角：120度
暗調：90
鍍鉻時長：20-30min
鍍鉻硬度：860-880HV
鍍鉻厚度：15±1um
拋光兩遍，第二遍用細砂
（2）版深：22um
通溝寬度：20um
通溝形狀：圓角U形
網線：130線
針角：120度
暗調：80
鍍鉻時長：20-30min
鍍鉻硬度：860-880HV
鍍鉻厚度：15±1um
拋光兩遍，第二遍用細砂
（3）網孔形狀：八邊形大孔與圓形小孔組合
雕刻方式：激光雕刻
網孔深度：10-12um
鍍鉻時長：20-30分鐘
鍍鉻硬度：860-880HV
鍍鉻厚度：15um
拋光工藝：粗拋+精拋
3、上機操作
（1）根據印刷基材和遮蓋力要求選配適合深度的印版；根據印刷速度要求添加稀釋劑（酒精：水=7：3）稀釋到適合的上機粘度，再上機印刷，烘箱溫度設置65-85℃，風量開至最大，印刷速度以印墨徹底烘干為準。
（2）一旦開始印刷，網版沾到水墨后，印刷過程中臨時停機時必須要及時抬起壓輥，并同時啟動版輥空轉，停機超過30秒不動即會產生堵版風險；輕微的堵版可以抬起壓輥，啟動版輥一邊空轉一邊用干凈的細毛刷或者高密度海綿塊緊貼印版左右來回洗刷，即可清除堵版現象。烘箱出口處水墨必須充分干透，觸摸有燙手感覺。
（3）收卷前最好經過冷卻輥降溫；印水墨的產品經過常溫熟化8h后附著力會大幅提升，常溫熟化好的印刷膜再進行復合工序。
4、白墨稀釋方法
（1）干燥能力達標的設備稀釋方案：
純凈水：乙醇=1：3，混合配置成稀釋劑，用稀釋劑對原墨進行稀釋并攪拌均勻；以3N察恩杯為準，低速印刷小于120m/min，印刷粘度15-18s；中速印刷120-200m/min，工作粘度調至14~15s，大于200m/min，工作粘度調至11~13S。
（2）干燥不達標的設備，建議全都用乙醇稀釋，不要加水。
5、殘墨回收利用
采用純酒精洗機（以便殘墨回收再利用），殘墨單獨分裝，密封常溫保存；高濃度的洗機水經過濾后可以單獨分裝密封保存；殘墨和洗機水均可用于調整水墨的粘度，小比例分多次摻入水墨中使用，墨盤和刮刀盡量用干凈吸水的棉布擦洗干凈，杜絕廢水排放污染環境。
五、水墨印刷使用特別要注意的控制要點
1、臨時停機，請立即抬輥啟動版輥空轉!
2、印刷結束時，提前準備好純酒精作為清洗劑，保持刮刀壓緊版輥空轉的狀態，迅速降下墨盤使印版和遞墨輥與水墨液面完全脫離，再次讓遞墨輥與印版貼合懸空空轉，用稀釋劑迅速來回沖洗刮刀和印版接觸線（從印版中間向兩頭沖洗），配合刮版使用和松開遞墨輥操作數次，直到印版和遞墨輥清潔干凈才可以停機，松開刮刀，清理刮刀和死角殘留的墨跡；回收水墨密封保存后，先用溶劑擦洗一遍印版和刮刀，打上防銹油再用干凈的薄膜包好印版，卸版。（印版網孔殘留水墨經久固化后很難清理!）
3、回收的水墨需要單獨密封保存，后期經過200-300目濾網過濾雜質后混入新的水墨中使用；請勿排污以免污染環境。
4、計算好使用量，謹慎控制添加稀釋液的數量，以便殘墨的保質和回收。
5、水墨制版適當延長鍍鉻時間，增加鍍鉻厚度（鍍鉻厚度不得低于15um），拋光需要做得更加精細，做兩次拋光，第二次采用超細的砂紙打磨。
6、配備專業水墨刮刀，采用大于60度的刮刀角度，可以延長印版壽命，確保印刷效果。
7、采用水墨印刷的成品需要自然熟化8h以上再進行復合工藝，可以保障復合強度。
8、水墨印刷在批量生產前，必須先確認所有材質達標，確定工藝標準，打樣確認成功并滿足質量要求再批量生產，一旦材質狀況或者設備、工藝及操作人員有改變，必須重新打樣確認，以防出現批量質量事故，建議安裝在線電暈，確保印刷面電暈達標。
六、結語
對于水墨印刷，目前行業仍然有很多爭議和置疑。有爭議是好事，發現問題才能解決問題。這幾年就是在反復地發現問題然后一個一個去解決問題，現在可以說，水墨應用的條件已經成熟。
我們堅信，水墨應用的春天已經來臨!
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