EB固化与胶印工艺或许将在软包装应用

EB固化技术与胶印工艺结合，未来或将在世界软包装业内运用申江渔夫2010-10-23首先，笔者认为中国软包装应该到了节能减排和转型升级的当口。

我国软包装行业自上世纪80年代发展至今，现在每年估计约有600亿元上下的产值，为我国的食品、日用品等行业的配套发展做出很大贡献。

当然，软包装也暴露出存在的问题。

首先对环境污染很大，尤其是对大气污染较大。

目前我国的塑料高速凹版印刷机绝大多数使用的是有机溶剂型油墨，水性油墨等环境友好型印刷油墨使用量极少。

如果使用有机溶剂型油墨，每印刷一万平方米的塑料薄膜，印刷车间平均要消耗40公斤稀释溶剂和50公斤塑料印刷油墨，50公斤油墨中有65%左右是有机溶剂（50公斤含溶剂约32公斤），所以，每印刷一万米塑料薄膜，大概要向空气中排放约72公斤有机溶剂。

如果连续生产24小时，以每台印刷机假设每天生产7万平方米计算，大概有500多公斤有机溶剂排放在大气中。

据说我国有1400多条这样的高速宽幅凹版印刷机（不计算窄幅的低速国产印刷机），如果不作处理的话，如以每台凹版印刷机机每天排放500多公斤溶剂计算，每月10多吨，每年100多吨有机溶剂排放到大气中，每超市货架上光鲜亮丽的形形色色的塑料软包装，包装着各色食品和日用品，其背后是软包装企业大量的VOC排放。

笔者感到乐观的是，针对VOC排放地方立法必将逐步建立起来，有些有责任心的知名大型软包装企业开始行动起来，投资环保设施，采取吸附提取、催化燃烧等处理方式。

但由于投资成本高，在中小企业中采取积极行动的比例不会太高，尚未成主流。

软包装行业的能源消耗很大。

软包装企业的能源主要消耗在印刷复合工序的烘干和整个生产流程的设备驱动二方面，烘干主要是采用电加热和蒸汽加热二种方式，极少部分企业采用天然气和重油燃烧加热。

如果单纯使用电能的话，笔者估计每亿元产值对应的电费在250万元，如果烘干加热部分采用自制蒸汽加热方式，每亿元产值对应电费和煤炭费用在180万元左右。

软包装行业的生产效率受订单数量影响大，物料损耗大。

据笔者的了解，一般的企业如果以食品包装为主的话，平均订单有的在15000米左右，有的在20000米左右，每月的成品率在90%上下。

也就是说，每个订单的完成，要多消耗10%的原料。

软包装行业的印刷版辊成本较高，并且有一定的环境影响风险。

以1100MM 长度的普通电雕版计算，以钢板卷材制造的，一般每支版辊在1300元：以无缝钢管制造的，一般每支在1600元左右。

另外，凹版版面均有耐刮的镀铬层，版辊生产企业均有镀铬工艺产生的废弃物。

需要采取严格的废液处置工艺，或委托有资质的专业单位处理。

软包装企业的室内空气质量存在隐忧，尤其是印刷车间。

各企业的印刷机品牌众多，机型不一，鱼龙混杂。

进口机型和比较新的国产机型大多每印刷色组带地排风，但许多公司的地排风填塞严重，溶剂的无组织排放严重，车间溶剂气味重。

另外，凹版印刷机日常的清洁工作量大，下班时的清洁工作也是当班主要的清洁任务，主要是用溶剂擦洗和去除地面的油墨，清洁时气味比较呛人。

软包装行业为便于印刷色彩管理，比较喜欢把难以控制的颜色做专色，油墨浪费大。

其实每调配一个专色，按平均2万米印刷数量，实际使用的油墨约40%，墨盘和油墨桶中60%要剩余，这样一来，会逐渐堆积许多专色油墨，按一般管理力度，笔者估计每亿元产值要最后报废3吨左右剩余专色油墨。

软包装行业的食品安全风险始终存在。

按照目前的国标，残留溶剂不超过5毫克每平方米，其中苯类溶剂不得检出。

但是由于软包装生产企业的质量控制过程比较复杂，产品结构复杂，许多环节稍不注意就要引起残留超标，故残留溶剂超标的风险还是较大的，有时也还是会发生，无论大小企业均是如此。

当然，大多数企业会采取后续补救措施，如继续烘、倒卷等措施。

但究竟有多少无良企业残留溶剂指标不合格的产品流到市场上就不得而知了。

如果政府质监部门日常监管严格一点，更接地气一点，比如不预先通知直接现场抽样，检查频次增加，更专业更深入，可能效果还好些，如果还是浮于表面，例行公事，比如QS复审时来看看现场，取点样带回去复测，平时监管难得见人，这样的监管力度有待提高。

EB固化方法在柔版和胶印领域的多年应用，为软包装印刷的节能减排带来一线希望，笔者期待国内有眼光的软包装企业先行一步，结合节能减排等相关政策的进一步推出和细化落实，从软包装的供应者和使用者二个方面入手，共同营造环境友好的理念、法律、政策大环境。

EB固化技术一般运用与柔版印刷、胶印和上光方面。

最大的特点是无残留、固化极快。

EB固化是以加速高能电子束为辐射源，诱导固含量为100%的预聚体，使其快速变为固体的固化过程。

其原理为：首先，高能电子与涂料或油墨分子相互作用，使之分解成自由基；然后，该自由基与C=C双键反应，形成增长链；最后，增长链与涂料或油墨的其余组分反应，使固化涂层产生交联，交联密度增加。

由于辐照的电子能量较高，上述反应常常伴随分子降解、分子离子重排等负反应。

因而EB固化的涂层产生了更大的支化度和更高的交联密度。

EB固化需要专用的固化设备。

其工作原理为：电子从一组线形阴极板发出后，经过垂直均匀电场加速，在加速器辐照箱下得到帘状电子束。

由于辐照制品距电场较近，因而其加速电压不高（低于500kV），但由于输出电流大，因而功率较高。

直线阴极枪远比扫描型设备紧凑，更易安装到生产线上，也更易屏蔽。

高质量的EB固化技术已经成为柔性印刷的最佳选择。

这不仅因为它满足了环保的要求，更得益于其优良的印刷品质和EB固化设备价格的不断下降（EB固化设备已由最初的100多万美元下降到今天的20万美元左右，并且还有进一步下降的趋势）。

EB油墨应用的最大突破是其在CI（中央压印滚筒）标签柔印机上的应用。

在印刷过程中，油墨实现了湿-湿套印而无须在每色印刷完成之后进行干燥。

利用EB技术，只需要通过一套EB固化系统就能将承印物进行即时、彻底干燥，即一个“干燥器”代替了传统印刷中的多套干燥装置。

美国的ESI公司专业生产EB固化设备，现在其EZCure系列固化装置已经大量运用到柔版印刷、胶印、凹印、薄板和纸板印刷上，与其合作的意大利COMEXI 公司生产的8色卫星式胶印机CI8是专门面对塑料软包装用户而开发的机型。

它就安装了ESI公司的EZCure—DF型EB固化设备，可以在500米每分钟速度下，可以对30克/每平方米的EB涂料或油墨进行固化（实际用不了这么多）。

如果计算印刷涂布量的话，绰绰有余了。

一般估计EB色墨涂2克/每平方米以内，白墨涂2克/每平方米以内，加起来4克/每平方米。

上图为ESI公司的电子加速器上图为意大利COMEXI公司的OFFSET CI8笔者认为胶印工艺结合EB固化技术有以下明显优势：1、固化极快，几乎用瞬间形容。

大概在1/200秒以内就固化了。

2、VOC排放几乎为零。

Eco-friendy means economical。

生态友好意味着节约！没有使用溶剂，就省下一大笔购买溶剂的钱。

3、固化需要的能量低。

EB固化耗能约为UV固化的5%，传统固化的1%。

4、固化产生的热量少，EB是一种冷加工方式。

5、减少清洗，存放方便。

机上油墨存放时无需隔离空气，墨斗里的EB油墨即便存放24小时，也不会表面解皮或硬化。

全球各大油墨制造商纷纷研发EB固化油墨，日本太阳化学、东洋油墨等均已在EB油墨领域取得丰富经验，能满足不同顾客提出的要求。

EB油墨的连结料主要组分是丙烯酸类的树脂，以及参与反应的活性体。

从上面的表格看出，丙烯酸环氧酯是EB油墨连结料的成膜物质，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯提高树脂的软化点，增加墨层的硬度，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯起到降低油墨的粘度作用，N-乙烯吡咯烷酮起到调节粘度的稀释剂作用。

三、胶印工艺结合EB固化技术，带来塑料软包装行业印刷色彩管理新思路塑料软包装行业的色彩管理难度是十分大的，笔者也曾经参与过着方面的探索和试验。

从CMYK的G4工艺，到CMYKRGB的G7工艺，均进行过试验，有一点经验和教训。

最大的难度在于塑料软包装基本上采用凹版印刷方法，塑料凹版油墨印刷时有明显的网点扩大率，50%网层的位置网点扩大最大，网点扩大率在14%—25%左右，该网点扩大率随着印刷速度、油墨粘度等因素变化而变化，有时停机一会儿，再同样车速印刷时，网点扩大率就有明显差别。

另外，10%以下的网点容易丢网点，印刷不出来，利用专门的测试评估软件打分，分数常常不理想。

笔者观察意大利COMEXI公司生产的8色卫星式胶印机CI8，八个颜色中，七个颜色搞定所有专色，它就是采用G7色彩管理系统的（第八色是白色，托白用，不参与分色）。

由于采用EB固化油墨，这种油墨粘度较大，采用的是胶印递墨方式，网点扩大率很低，很稳定。

另外，小网点的掉点现象也大大好转，我从放大镜下观察，样品袋上5%左右的网点均清晰呈现，另外，在前期稿件处理时采用“网线变频工艺”，可以更好地展现高光部分的图像。

上图小网点很清晰。

但笔者也发现一个问题，采用胶印方式用EB固化的样品，与凹版印刷样品比对，颜色的色密度不如后者，主要表现在深色区域，这和胶印油墨的上墨量比凹版印刷要少有关。

但是，如果大家追求节能环保，辅以政策引导和生态友好宣传，会逐渐接受这种环保的印刷方式。

我相信塑料凹版印刷与复合必将走一条节能环保道路，这是形势所迫。

从采取溶剂吸附燃烧与溶剂回收，再到采用水性油墨印刷与水性胶复合，再到无溶剂复合与无溶剂印刷，这或许是一条渐进之路。

而EB固化胶印就是很好的无溶剂印刷方式。

胶印工艺结合EB固化技术，您准备接纳她吗？2010-10-23。