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最新柔版技術在標籤印刷中的應用(一) 兼具環保、效率、品質的熱敏製版



長期以來,多種印刷技術並存於標籤印刷行業。在中國,標籤印刷幾乎採用了所有常規的印刷技術,涵蓋了膠印、凸版、柔版、數位、凹印和網版。選擇什麼技術,以筆者之見,不外乎從四個方面考量,分別是品質、成本、效率和可持續性。如何選擇合適的技術在四個方面上獲得平衡,是值得深入研究的。


在柔印領域,標籤行業一直是對印刷品質要求最高的應用領域,特別是日化類產品。多年來柔印在和凹印、膠印相比時,多數情況難以取勝,即使可以達到較高的印刷品質,成本上的優勢也可能會受影響。此外,隨著中國對環保問題的進一步重視,印刷行業已經被列入六大重污染行業,中國政府還專門針對印刷行業的排放提出了一系列法律法規。過去常見的一些印刷和製版方式可能會逐漸受到限制。


如何應對這些問題,讓我們先從最棘手的排放問題著手。


柔印雖然一直被冠以環保的稱號,但製版過程並非如此。柔版製版過程中的排放,根據製版技術的不同,分為固體、氣體和液體廢料。對於固體廢料,可以通過專用設備有計劃的收集,集中處理來解決。而氣體,主要是在洗版和烘乾過程中產生的刺激性氣味,需要考慮使用更好的排風系統和空氣淨化裝置,但目前仍有很多相關企業對廢氣不做任何處理而隨意排放的情況。至於製版過程所產生的廢液,按照最新的環保法規,是幾乎完全不能向環境中隨意排放的。


需要注意的是,有部分水洗柔版,以水作為洗版液的主要成分,其洗版廢水並不安全。特別是廢水中溶解大量水溶性樹脂,普通的過濾只能處理掉廢水中的一部分廢渣,而無法真正把這些溶解的各類污染物徹底去除,水洗版廢水使得水處理的難度大大提高。相關的檢測證明,這類所謂的廢水中的一些指標遠遠超出了國家和地區排放標準,根本不能直接排放。


圖1:普尼公司出具的檢測報告



表1



另一種成熟的解決方案,主要就是採用無溶劑熱敏製版技術。因為不使用任何化學試劑和水,完全解決了廢液的排放問題。該技術最早在2000年推出,被稱為乾式熱敏製版技術,因為採用這種技術不再需要洗版溶劑和烘乾,整個生產流程中沒有溶劑出現,所以是乾式,而使用的版材則和傳統溶劑型柔性版樹脂配方有所不同。如圖2所示,未曝光的感光樹脂在高溫加熱下會熔融,從固態轉為液態,因此稱為熱敏。而經紫外線曝光的部分則不會出現這種現象,接著用不織布將黏稠的樹脂從版材上剝離下來,就完成了洗版,因此稱為乾式熱敏製版,簡稱熱敏製版。此技術的核心是專用的版材和洗版設備。


圖2:FAST 無溶劑製版過程簡圖


圖3的製作流程揭示了無溶劑系統的最大不同在於不需要使用有機溶劑,也不再需要烘乾過程。因此,製版使用者不再需要烘箱和溶劑回收機。從製作時間上,可以將原有的3-4個小時的週期縮短至1個小時以內。

圖3:熱敏製版流程的變化



從熱敏版的特性和製版工藝中我們不難發現,熱敏版具有以下獨特的技術優勢:


一、極大的縮短了製版週期,提高了生產效率。最新的熱敏版材的製版時間可以控制在半小時以內(扣除鐳射雕刻時間,而雕刻時間和使用者購置的雕刻機配置有關)。近年來柔印短版市場的需求日漸增加,對快速製版提出了更高的要求,熱敏版的出現可以滿足這些需求。


二、不使用有機溶劑。同時免去了溶劑的倉儲、運輸,降低了生產成本,減少製版過程中對環境的污染。


三、因為無需沖版機和烘乾機,烘箱、回收機、溶劑房都不再需要,生產場地大大縮小,設備投資減少,人工的投入也減少。


四、製版品質穩定,避免傳統版材因為溶劑配比、烘乾溫度和時間的影響而造成厚度差別。成品版具有高度均勻性,確保高品質印刷成為可能。


圖4:最新Cyrel® FAST 2000TD乾式熱敏製版機



2016年,採用全新設計並獲得專利的熱敏製版機問世。這些全新設計使FAST版材的印刷品質大幅提升,同時極大改善了設備的穩定性。新的熱敏製版設備有如下變化:


一、不再使用自黏滾筒,而改用靜態滾筒,也就是滾筒不再轉動,而是印版在版夾帶動下圍繞靜態滾筒表面做周向運動洗版。這個改進降低了用戶維護成本,大大提高了系統可靠性,因此也不再需要對印版輥筒的定期維護。改進後的2000TD可以將版材底基厚度控制在很小的範圍內,已經可以超越部分溶劑洗版的效果。


二、使用全新設計的版夾系統,説明版材更好的服貼在滾筒表面,解決了版材變形問題。使得熱敏版材更為平整,尺寸更為穩定,印刷套色更容易。


三、全新設計洗版過程中的壓力控制系統,使用軟性套筒優化了洗版壓力,改善印版浮雕高度的均勻性,減低洗版過程中對細小網點的破壞,提升了高光網點的再現效果。這個設計同時減少了實地表面的不織布紋理,提升實地表面的光滑程度。這使得熱敏洗版的品質已經達到甚至超越了部分溶劑洗版的效果。


四、最新的熱敏製版機設計了全新的觸控式螢幕操作介面,讓操作變得更為簡單便捷。


五、增加了遠端診斷功能,設備工程師可以透過網路檢測機器狀態,更新軟體,向客戶提供最及時的服務,同時大大減少了設備需要停機維護的時間。


六、採用了催化氧化裝置,做到真正意義上的零排放。對於機器洗版過程產生的廢氣,2000TD上設計了一套廢氣收集和處理裝置,在更高的溫度環境中,把有害氣態徹底氧化,因此機器排放出來的氣體可以符合極為嚴苛的廢氣排放標準。


為了準確掌握最新FAST技術在廢氣排放上的真實資料,圖5為經由國家認證的協力機構進行檢測,同時對比了使用四氯乙烯、使用杜邦環保溶劑以及前一代熱敏設備製版產生的廢氣排放。

圖5:協力機構出具的檢測報告



表2:四種製版方式的廢氣排放濃度測量結果


從表2我們可以清楚看出,使用四氯乙烯產生的非甲烷總烴,就是常說的VOCs已經遠遠超出了上海市的綜合地標和上海市印刷業當地標準,也就是DB31/872-2015上海市《印刷業大氣污染物排放標準》的3倍多,更超出北京印刷業地標5倍多,二甲苯也超出了北京市地標。而杜邦的環保溶劑和前後兩代的熱敏製版技術可以完全達到中國內的所有指標。


最新一代的無溶劑系統則可以把VOCs的排放降低到1.76mg/m3,這個結果遠遠低於中國最嚴格的印刷大氣污染物標準,相信熱敏系統可以在中長期完全滿足中國印刷行業的環保要求。


從表3的排放速率測試結果更可看出,在杜邦2000TD系統下,VOCs的排放標準比上海地標的1/1000還要低。所以使用無溶劑系統不但符合當前標準,更可滿足未來更為嚴苛的環保標準。


表3:四種製版方式的廢氣排放速率的測量結果


 

※ 撰文:杜邦(中國)研發管理有限公司--技術經理 / 趙嵩


※ 本文由「杜邦公司」提供予「台灣柔版印刷協會」網站使用




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