（制浆造纸工程专业论文）纸板柔性版印刷适性的研究.pdf

摘要 为了获得更好的纸板柔性印刷效果，对纸板进行柔性印刷适性研究。主要从印版版材、 厚度、硬度，印刷压力，油墨粘度、p n 值，网纹辊网线数这几方面综合分析研究。并对 纸板涂布后纸板性能及涂布后的纸板的柔性印刷性能作分析研究，着重研究了涂布中胶乳 的含量对纸板印刷品的质量影响。研究的主要结果如下： 柔印制版应根据实际印刷机械、承印物选择合适的材料、厚度、制版方式、并作网点 增大补偿。印刷时应该采用轻压力印刷。水性油墨粘度粘度偏高时，油墨的转移性能比较 差，容易出现脏版、糊版等现象，油墨很容易干涸在网纹辊上，易堵塞着墨孔。水性油墨 粘度偏低时，网点扩大较严重，还会造成色彩变淡、密度降低、清晰度下降、传墨不均匀 等弊病。印刷网目调印刷品时网纹辊网线数应该选择与印版加网线数成1 ：4 左右的比较 适合。 涂布大大增加了纸张的平滑度，光泽度、表面强度、白度和不透明度都有所增加，而 吸墨性、机械强度和挺度都有所下降。涂料中胶乳含量越高，印刷品油墨光泽度越高，着 墨性和吸墨性越好，但胶乳含量过高会导致印刷品墨色过重，层次减少，网点扩大严重， 油墨固化速率慢，影响印刷品的品质及生产。因此，对于该纸板的柔性印刷，必需有最佳 的胶粘剂含量。 关键词：纸板涂布柔性印刷 s t u d y o l lp r i n t a b i l i t yo fp a p e r b o a r dw i t hf l e x o g r a p h y a b s t r a c t i no r d e rt oo b t a i nah i g h e re f f e c to ff l e xp r i n t i n gp a p e r b o a r d , t h ep e r f o r m a n c eo f f l e x o g r a p h yp a p e r b o a r dw a sm a d e ac o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h e s es t u d i e sh a sb e e nm a d e a b o u tt h ep r i n t e de d i t i o nv e r s i o no fm a t e r i a l ，t h i c k n e s s ，h a r d n e s s ，p r i n t i n gp r e s s u r e ，i n k v i s c o s i t y , p hv a l u e ，t h en u m b e ro fr o l l e rc a b l e a tt h es a m et i m e ，t h ef l e x 研n t i n gp a p e r b o a r d f o ra n a l y s i so fp e r f o r m a n c eh a sm a d ea b o u tc o a t i n gp e r f o r m a n c ea f t e rt h ep a p e r b o a r dc o a t e d t h ep a p e rh a sf o c u s e do nt h ec o n t e n to ft h ec o a t i n gl a t e x m a i nr e s u l t sh a v eb e e no b t a i n e da s f o l l o w s ： 1 1 1 ec h o i c e so ff l e xp r i n t i n gp l a t es u i t a b l em a t e r i a l ，t h i c k n e s s ，p l a t e - m a k i n gm e t h o d s s h o u l db eb a s e do nt h ea c t u a lp r i n t i n gm a c h i n e r ya n dp r i n t i n gm a t e r i a l sa n dd o tg a i n c o m p e n s a t i o na d j u s t m e n t f l e xp r i n t i n gp r e s s u r es h o u l db el i g h tt op r e v e n td o tg a i n w h e nt h e w a t e r - b a s e di n kv i s c o s i t yi sal i t t e rh i g h , t h et r a n s f e ro fi n kw i l lb e c o m er e l a t i v e l yp o o ra n dt h e p l a t ew i l lb e c o m ed i r t ye a s i l y i n kw i l ld r yo nt h er o l l e re a s i l ya n d i tw i l lp l u gt h er e f e r e n c eh o l e l o w e rw a t e r - b a s e di n kv i s c o s i t y , g r e a t e rt h ed o tg a i n i na d d i t i o ni tw i l lr e s u l ti nc o l o rd i m ， d e n s i t yr e d u c t i o n , l o w e rd e f i n i t i o n , i n kt r a n s f e rp o o r l y w h e np r i n t i n gaf e wl i n e sp r i n t e dm e s h , t h et r a n s f e rr o l l e rs h o u l db ec h o s e nb a s e do nt h ep l a t el i n e s w h e nt h er a t i oi s1 ：4 ，i tw i l lb e s u i t a b l e r n l es m o o t h n e s s ，b r i g h t n e s sa n do p a c i t yi n c r e a s e dg r e a t l ya f t e rt h ep a p e rw a sc o a t e d ，i n ki s r e d u c e d ，g l o s si n c r e a s e d ，b u tt h es u r f a c es t r e n g t ha n dm e c h a n i c a ls t r e n g t hh a v ed e c r e a s e d s t i f f n e s s h i g h e rl a t e xc o n t e n t ，t h eh i g h e rt h eg l o s si n k ，t h eb e t t e ri n ka b s o r p t i o n , b u tt h el a t e x c o n t e n ti st o oh i g hw i l ll e a dt oh e a v yb l a c kp r i n t , t h el e v e lr e d u c t i o n , d o tg a i ns e r i o u s l y , i n kd r y s l o w l y , a f f e c t i n gt h eq u a l i t yo fp r i n t e dm a t t e ra n dt h ep r o d u c e t h e r e f o r e ，t h eb e s tc o n t e n to f l a t e xs h o u l db ef i n df o rt h eb o a r df l e x i b l ep r i n t i n g k e y w o r d s ：p a p e r b o a r d ；c o a t i n g ；f l e x o g r a p h i cp r i n t i n g 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作 所取得的成果尽我所知，除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者( 本人签名) ：厥舂两 川年i 月叩日 学位论文版权使用授权书 本学位论丈作者完全了解南京林业大学有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版( 中国科学技术 信息研究所；国家图书馆等) ，允许论文被查阅和借阅。本人授权南京林业大学 可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以汇编和综合 为学校的科技成果，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论 文全部或部分内容。 保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密影 ( 请在以上方框内打“ ”) 学位论文作者( 本人签名) ：厥番两 指导教师( 本人签 锣了年占月矽日 叩们 致谢 首先向我的导师戴红旗教授、邢洁芳副教投表达我最诚挚的谢意，感谢戴老师和邢老 师三年来给予我的无私指导和帮助。本论文是在两位老师的悉心拍导下完成的，在这三年 的学习生活中，两位老师严谨的治学态度开拓创新的思想深深影响着我。同时也要感谢 制浆造纸实验室的皮成忠老师和到学斌老师为论文的完成提供了良好的实验条件。 感谢南东林业史学印刷工程教研室的刘真教授，白卫国老师。梁权峰老师，胡健安老 师和阮爱华老师，感谢你们从本科开始对我的关心和帮助在南京林业大学接受您们的教 诲是我的荣幸。 感谢和我一同经历了唧究生学习生活的袁广翔，韩晨，胡新月，黄琦，邱春蕾等同学， 和你们的交流忌是让我受益匪浅。 最后感谢我的亲人，朋友，i ：们在学习，生活，工作中给我提供了莫大的帮助，让我在求学的这 段时间里更充实，从你们的身上，我汲取了无穷的活力。 作者? 顾春雨 蝴4 1 1 柔性版印刷概述 第一章绪论 柔性版印刷作为特殊的凸版印刷方式，最初称为“苯胺印刷”。因用苯胺染料制成的挥 发性液体色墨而得名【l j 。 苯胺印刷的确切日期无从考证，有的资料所源自德国，有的资料说源自1 8 9 0 年英国， 但实际工人的第一台苯胺印刷机时1 9 0 5 年英国豪威研制的，此发明于1 9 0 8 年1 2 月7 日 授予英国专利1 6 5 1 9 号。由于当时采用手工雕刻橡皮版，只能印些大字、大色块简单图案、 粗糙简单的产品，以致此技术俳徊了3 0 - - 4 0 年。 2 0 世纪3 0 年代出现了剥离纸，其透明无吸收性、即轻又薄，不能用凸版、平版印刷， 凹版费用又高，而苯胺印刷可以胜任，又可进行卷筒印刷，故受到人们的重视。2 0 世纪 5 0 - - - 6 0 年代聚乙烯薄膜的出现，并大量应用于包装上，又进一步促进了苯胺印刷的发展。 由于苯胺油墨采用有毒的煤焦油作为制墨的原料，苯胺染料产生的颜色虽然很鲜艳， 但易褪色，致使当时苯胺印刷的应用受到很大的限制。 随着苯胺印刷的日渐成熟，印刷方法、使用设备和油墨的不端完善和改进，油墨专家 为其研制出新的油墨，不再使用煤焦油作为生产原料，易褪色的苯胺染料被不易褪色、耐 光性强的染料或颜料所替代，因而苯胺印刷这一教法也就没有意义了。1 9 5 2 年1 0 月2 1 日美国包装学会第1 4 届学术研讨会上正式将其改名为 f l e x o g r a p h y ”，意为可挠曲性的印 版，国内今年来也相应改称为“柔性版印刷”【2 j 。 美国柔性版印刷协会1 9 8 0 年修改柔性版印刷定义为：柔性版印刷是一种直接轮转印 刷方法，使用具有弹性的凸起图像印版，印版可粘固在可重复长度的印版滚筒上；印版由 一根雕刻了着墨孔的金属墨辊施墨；金属墨辊( 网纹传墨辊) 由另一根墨辊或刮墨刀控制 输墨量，可将液体和脂状油墨转印刀所有种类的材料上。 我国印刷技术标准语g b 9 8 5 1 4 9 0 定义：柔性版印刷是使用柔性版，通过网纹辊传 递油墨的印刷方式。 1 1 1 柔性版印刷的原理 柔性版印刷是一种直接轮转印刷方式，使用具有弹性的凸起图象印版，印版可粘固在 可重复长度的印版滚筒上；印版由一根雕刻了着墨孔的金属墨辊施墨；金属墨辊( 网纹传 墨辊) 由另一根墨辊或刮墨刀控制输墨量，可将液体和脂状油墨转印到所有种类的材料上 【3 】。我国印刷技术标准术语定义：柔性版印刷是使用柔性版，通过网纹辊传递油墨的印刷 方式。 原理如图所示： 1 1 2 柔性版印刷的优势 图1 - 1 柔性印刷原理 柔性版印刷兼有凸印、胶印和凹印三者的特点。从印版结构来说，其图文部分凸起， 高于空白，具有凹印的特性：从印刷适性来说，它是柔性的橡胶面与印刷纸张接触，具有 胶印特性；从输墨机构来说，其结构简单，而有与凹印特性。除此之外，柔性版印刷还具 有如下特点 4 1 。 ( 1 ) 柔性版使用高分子树脂材料，具有柔软可弯曲、富于弹性的特点。柔性印版肖氏 硬度一般在2 5 - , - 6 0 之间。印版耐印力高，一般在几百万印以上。属于轻压力印刷，不能 承受过大印刷压力的承印物印刷。 ( 2 ) 制版周期短，制版设备简单，制版费用低 一般情况下，制作一副多色的凹舨滚筒的周期为5 l o d ，而柔性舨印版制作约5 h ， 制版费用是凹印制版费的1 1 0 。 ( 3 ) 承印材料非常广泛，柔性版印刷工艺几乎不受承印材料的限制 光滑或粗糙表面、吸收性和非吸收性材料、厚与薄的承印物均可实现印刷。可承印不 同厚度( 2 8 - 一4 5 0 9 m 2 ) 的纸张和纸板、瓦楞纸板、塑料薄膜、铝箔、不干胶纸、玻璃纸、 金属箔等。承印材料的种类多于凹印，而胶印除纸张外，其余承印材料都不能印刷或印刷 效果不好。 似) 机器设备结构简单，造价低，设备投资少 柔性版印刷机由于构造相对简单，因此设备投资低于相同规模的胶印机或凹印机，同 样色组的印刷设备，柔性版印刷生产线比胶印机价格低4 0 - 6 0 ，为凹印生产线价格 的l 3 。 ( 5 ) 应用范围广泛，可用于包装装潢产品的印刷 柔性版印刷既可印刷各种复合软包装产品、折叠纸盒、烟包、商标及标签；也可以印 2 刷报纸、书籍、杂志和信封等。 ( 6 ) 可使用无污染、干燥快的油墨 柔性版印刷生产线可使用水溶性或u v 油墨，对环境无污染，对人体无危害。柔印水 墨是目前所有油墨中惟一经美国食品药品协会认可的无毒油墨，因而，柔性版印刷又被人 们称为绿色印刷，被广泛用于食品和药品包装。每个印刷色组都设有红外线干燥系统，通 过红外线热风干燥装置，墨层可在0 2 - 0 4 s 内干燥，不会影响下一色组的套印。 ( 7 ) 印刷速度快、效率高、生产周期短 柔性版印刷设备通常采用卷筒型材料，可进行双面和多色印刷。一般机组式窄幅柔印 机印刷速度可达1 5 0 m r a i n ，卫星式宽幅柔印机印刷速度可达3 5 0 m m i n ，凹印仅为9 0 - 1 3 0 m m i n 。特别是柔印机可与上光、烫金、压痕、模切等印后加工设备相连接，形成印 后加工连续化生产线，设备综合加工能力强。因此，生产周期比其他印刷工艺短，节省后 道工序的用工，避免了工序之间周转的浪费，实现了高速多色印刷。所以，人们将柔性版 印刷机称之为印刷加工生产线。而在平版胶印中往往要使用更多的人员和多台设备用三四 个工序才能完成相同的活件。 ( 8 ) 经济效益高 柔性印版费用仅为凹印的1 0 - - - 一2 0 ，耗墨量比凹印少1 3 ，节电4 0 ，废品率仅为 1 - - - 2 ，废品率低于凹印和胶印，从而降低了生产成本。 ( 9 ) 柔性版印利着墨量大，印刷的产品底色饱满、印刷质量良好 柔性版印刷特别适合印制古香古色、色调暗淡的图像。网线产品已达到每英寸1 7 5 - 2 0 0 线，我国柔印产品质量已接近世界先进水平。 柔性版印刷近年有绿色环保印刷之称，为大家所熟悉。近年来随着制版工艺水显影及 c t p 技术 7 】以及水性墨、u v 墨等的推广、普及，进一步实现了真正意义上的绿色印刷。 1 1 3 柔性版印刷的缺点 ( 1 ) 与凹印和胶印相比，柔印密度曲线不稳定，印版厚度变化对印刷质量有较大影响， 这增加了柔性版彩色套印的难度。 ( 2 ) 柔性版印刷采用网纹辊传墨，印版的网线必须和网纹辊的线数相匹配，否则会造 成高光区的小点陷入墨孔而印不出来，也容易产生龟纹。 ( 3 ) 网点增大较严型5 1 ，因为柔性版硬度低，图文受挤压后容易变形，印刷过程中的网 点增大比较严重。一般的增大范围在1 6 - 3 0 ，中间调最高可达到5 0 ，印刷品的阶调 层次难以得到保证，致使整个版层次向高调发展，暗调部分变成实地，网点出现空心、不 光洁。网点层次发生变化会使图像严重偏色，整个画面看上去层次不明、不清晰、细微层 次难以表现、立体感不强。8 5 以上暗调层易变成实地。 ( 4 ) 因为柔性版印刷的压力很小( 仅为2 k g f c m ，而凸印的压力5 0 k g f c r n ，凹印的压力为 4 0 k g f c m ，平印的压力为4 1 0 k g f c m ，l k g f = - 9 8 0 6 6 5 n ) ，压力稍有变化都会对印刷质量 产生明显变化，压印力的控制变得非常重要。例如印刷压力操作不当时，会使实地，线条、 文字出现边缘效应，使印迹看上去不平服、墨色欠厚实，以至丧失凸版印刷色鲜艳、文字 笔锋好的特点。 ( 5 ) 需重新设定分色参数，不能照搬胶印或凹印。 ( 6 ) 设计合理的后工序。柔印印刷单元较多，再加上联机多遭后加工，对套印提出了 更高的要求，因此在柔印制版时，如何同时设计后加工工艺成为一大难点。 ( 7 ) 柔印网点增大呈非线性化变化。即这种变化与网点成数不是成比例的。嘲 1 1 4 柔印水性油墨概述 水墨一般由不溶性颜料、水溶性或水分散性树脂、纯净的水和少量的乙醇及助剂组成 7 1 。主要用于瓦楞纸箱、白板纸等吸收性材料的印届l j t 2 引。醇溶性柔版油墨与之相比，它是 以醇类为主要溶剂制作的油墨，醇类溶剂是有机溶剂中毒性最小的一类，而且对柔性印版 没有溶蚀和损害，但对环境和安全仍由一定的危害性。而水墨使用的不溶性颜料，主要是 耐碱性强。水墨连结料主要是水溶性成份或水分散性树脂，最影响水墨的特性，特别是高 精细度水墨质量的重要因素。水性树脂的种类很多，例如松香改性的马来酸树脂，水溶性 丙烯酸树脂，苯乙烯改性马来酸树脂，水性聚酯树脂，水性聚氨酯树脂，水性氨基树脂以 及聚乙烯醇。其水溶的原理是：这些高分子树脂中一般均含有c o o h ( 羧基) 、o h ( 羟 基) 、- n h 2 ( 胺基) 等亲水性基团，经过一定的工艺处理，就可以成为完全溶于水的树脂。 水墨的粘度、附着力、光泽、干燥性、流平性、防水性、抗磨性等主要取决于水性树脂连 接料。 水墨的结构中，树脂即连结料所占的份量为最大，而且影响性亦大。一般水墨最通用 的树脂为丙烯酸树脂，其结构为：r c o o h ，其中r 为碳链，为亲油团；而c o o h 为一 酸团，为亲水团：丙烯酸本身不溶水，但当基于一些氨类产生反应时，则可溶于水。 柔性版印刷油墨必须具备一些基本特性，才能满足印刷及实际应用过程所提出的要 求。特性包括流变性、转印性能、色相及颜色强度、印刷品外观黏度等其他功能特性【8 】。 ( 1 ) 流变性 流动变性与低黏度对柔性版印刷是非常重要的。在印刷机上，油墨被泵出并转印，要 承受极大的剪切力。保持油墨的流动性和低黏度有益于降低印刷机件的磨损。只要溶剂使 用的正确，就可以实现这个目的。在印刷过程中，黏度的选择有一系列因素决定，其中包 括墨量计量系统，承印物特性、印刷速度及印刷要求等。 ( 2 ) 转印性能 在油墨的所有成分中，连接料系统对转印性能的影响最大。一般来说，所选择的树脂 的分子量越大、油墨中的固态树脂越多，油墨的转移性能就越强。 ( 3 ) 色相及颜色强度 柔性版印刷品的色相及颜色强度主要由油墨颜料的类型、浓度及湿墨膜的厚度决定， 也受承印物类型、加工工艺等其他因素的影响。 ( 4 ) 黏附力 4 非吸收性承印材料特别需要油墨具备足够的黏附力，而对于纸张或纸板这类吸收性承 印物来说，油墨的黏附力并不时主要问题。 1 2 柔性版i ；pj i 5 l j 的现状及发展趋势 1 2 1 国外柔性版印刷的现状及发展趋势 柔性版印刷已成为当今世界的印刷潮流。目前，只在美国已有窄幅生产线超过1 0 0 0 条。柔印在美国整个印刷工业中将占到3 3 ，在包装印刷中有7 5 是靠柔性版印刷的。 欧洲则拥有6 0 0 0 , - - - , 7 0 0 0 条窄幅柔印轮转生产线在使用绿色水性油墨和环保型的u v 油墨 在印刷生产。 柔性版印刷主要用于包装印刷( 包括食品、药品、化妆品、饮料、乳品等) ，美国超 级市场包装6 7 以上是采用柔印。此外，也用于商业印刷、标签印刷和报纸印刷。美国 2 0 的报纸采用的是柔印【引。 表1 1欧美印刷市场各种印刷方式的变化 印刷 胶印凹印凸印 柔印丝网印刷其它 方式 比增比增比增比增比增比增 、 时期 例长例 长 例 长 例 长 例 长例长 窒 塞室塞盎室 5 0 年代初 5 5 2 3 0 4 1 0 2 4 1 l 2 oo 7 0 年代初 5 2 2 2 8 2 8 o1 0 4 l 1 1 l 9 0 年代初 4 6 2 2 6 2 6 0 1 6 6 2 2 2 55 9 0 年代末 4 5 o 2 0 o 2 0 2 8 4 2 2 3 4 2 0 0 5 焦3 5 0 1 5 0 1 o 3 2 2 2 0 1 5 6 2 0 世纪8 0 年代初，全球为取得可持续发展，越来越重视环保和绿色安全。柔性版印 刷所用的水性油墨既无凹印油墨中毒性极高的苯、酯、酮等熔剂，也无胶印油墨中的有毒 金属。为了保护环境和人体健康，对食品、医药、保健品、家用化妆品以及人体直接接触 的包装材料都明文采用柔性版印刷。这些措施在美国和西欧等发达国家都极为重视，并誉 柔印为绿色安全印刷。因此柔性版印刷这些年来得以突飞猛进的发展。原来由平、凹、凸 三分天下的印刷工艺。柔印从2 0 世纪5 0 年代初的4 上升到9 0 年代末的2 8 。胶印由 5 5 下降到4 5 ，凹印由3 0 下降到2 0 ，凸印由1 0 下降到2 ( 欧美印刷市场各种 印刷方式的变化，见表1 - 1 。 表1 2 美国包装印刷方式变化趋势 1 9 9 9 钽2 0 0 0 焦2 0 0 5 年 胶版印刷 4 2 4 0 3 6 凹版印刷 1 9 1 8 1 5 柔版印刷 3 0 3 2 3 9 其它印刷 9 1 0 l o 表1 2 所列数字说明在包装印刷中比重的变化趋势。印刷服务对象一般可分为书刊、 报纸、商业及包装印刷四大类，包装又可分为软包装、纸制袋多层复合袋、瓦楞纸箱、折 叠纸盒及标签等9 1 。柔印在主要包装印刷品中所占份额见表1 3 。 表1 3 柔印在主要包装印刷品中所占份额 年份 袋 瓦楞软包装标签纸盒 美国1 9 9 77 5 9 5 7 5 3 0 2 0 2 0 0 08 0 9 5 8 5 4 0 4 0 日本1 9 9 9 9 0 9 0 低于1 0 低于1 0 4 0 欧洲 1 9 9 9 未列出 8 5 6 0 3 5 3 0 美国柔印技术基金会2 0 0 4 年第一届论坛主席曾讲到：“据最新资料统计，柔性版印刷 在美国包装印刷业中占有7 5 的份额，约9 0 0 亿美元。加拿大包装协会对包装的总市场 份额估计占其g d p 的2 5 ，即2 0 0 亿美元左右，6 0 7 0 是靠柔印来实现的。” 1 2 2 国内柔性版印刷的现状及发展趋势 国内自2 0 世纪8 0 年代开始，从香港台湾地区引进较简单的层叠式柔性版印刷机。当 时正值塑料薄膜印刷方兴未艾，促使柔印有了较快的发展，并得到较好的经济【l0 。随着 对包装材料的品种、质量的升级，2 0 世纪9 0 年代开始向意大利、德国购入宽幅层叠式及 卫星式柔印机，形成我国柔印发展的。该批设备验收和试印都取得了令人满意的效果，但 因未能掌握工艺操作技术以及配套材料跟不上，这一批设备除个别降级使用外，大部分闲 置不用。 柔印发展虽步入低谷，但印刷科研机构，大专院校以及领导层受到国外柔印迅速发展 的影响，并不断从国外观察中进一步认识柔印，同时业内人士也终结经验与教训，共同致 力于发展我国的柔印工业。至2 0 世纪9 0 年代中期，国外把窄幅多功能机组式柔性版印刷 机用于标签，国内较快用于折叠纸盒和商标。由于制版工艺以及油墨等配套材料问题得到 及时解决，设备供应商也能采取“扶上马后送一段”的方式，新设备很快在烟包、酒标方面 打开市场，并尝到甜头。其中西安一家印刷厂经过近两年的磨合期，工厂和设备推销商均 取得了双赢，为柔印成功发展事例之一。随着制约柔版印刷机发展的板材、油墨、网纹辊 6 等技术的突破，再加上环保绿色产品的优势，柔性版印刷对胶印、凹印的垄断地位产生了 冲击。 目前，国内包装印刷企业，引进的国外柔版印刷机( 窄幅、宽幅) 及国内自行研制开 发生产的窄幅柔性版印刷机，近3 5 0 条生产线。除少数边远省区外，分布在全国各地，其 中以上海、北京、辽宁、大连、山东、浙江、江苏、广东、陕西、四川、云南较多。在引 进机组式柔性版印刷机中，其规格幅宽有：1 0 ”、1 3 ”、1 6 5 ”、1 8 ”、2 1 5 ”、2 5 0 m m 、5 1 0 m m 。 最多l l 色，最少为3 色。在引进的卫星式柔性版印刷机中，其幅宽一般在8 0 0 , - - - 1 2 0 0 m m ， 一般为6 个色组。 浙江天外烟草印刷有限公司从瑞士捷拉斯( g a l l u s ) 公司引进了胶印、柔印、丝 印相结合的e m 0 4 1 0 、2 5 3 多功能全u v 生产线。在亚洲还是第一家。该生产线具有：1 、 双面接纸、电子纠偏、电晕处理及予处理纸功能；2 、印刷功能具有滚筒丝网印刷、四色 柔印、四色胶印及烫金、覆膜功能；3 、印后处理有平压平模切、压痕、分条、滚刀模切、 电脑纸打孔、电脑纸点线刀模切等功酏b e ；4 、在收纸方式上柔版纸收纸、卷筒纸收纸、折 页收纸等；另外，该生产线还配有二次套准功能，剥离复合印刷以及翻转印刷等功能。该 生产线应用广泛；主要用于高档精美包装印刷( 如烟盒、药盒、化妆品盒等) 和防伪印刷。 柔性版印刷适印载体广泛，且印品质量已逐步与胶印、凹印靠拢，目前柔性版印刷方 式已广泛用于各类包装印刷品，已完全能满足各类用户对印刷品的要求。并已被广大用户 所认同。如烟包、医药包装、食品包装、商标标签类印刷、不干胶印刷等。据统计：目前 采用柔印为烟包行业印刷的占3 0 2 为各类商标、标签印刷的占1 5 ；为不于胶印刷的 占3 5 ；为其他印刷的占2 2 。 由于柔性版印刷机是一条联动生产线，从纸卷、印刷、涂胶、模切、收卷一次成型， 这种工艺，既能提高生产效率，又能降低产品成本。有的企业在柔印机上增加了剥离装置， 就能印出不于胶防伪标签；有的增加挂蜡装置，即可为糖果纸包装印刷、标签印刷、提供 新的工艺方法。柔性版印刷机承印不干胶印刷品效果最好，其印品的质量是任何印刷方式 都无法比拟的。如采用u v 油墨印刷效果更好。由于分切、模切在一条线上生产，既提高 工效，又省人力，目前在南方的一些印刷厂里采用较多。 中国印刷工业规划中已明确提出，到2 0 1 0 年力争将现在柔版印刷市场的7 扩大到 3 0 ，给柔性版印刷的发展提供广阔的发展空间。 1 3 纸板概述 纸板两面皆白、平滑细致，通常供香烟、化妆品、药品、食品、文具等商品的外包装 盒用【1 1 1 。近年来，由于商品经济的发展，社会对包装装潢要求日益增高。在纸板的基础上， 相继开放了单面涂布白纸板、铸涂白纸板( 俗称玻璃卡白纸板) 等品种，而且其消费量大 大地超过原有地白纸板。 白纸板必需洁白平整、组织紧密、挺度较好，印刷时不易起毛，伸缩变形小，适合套 色印刷。同时，还要具有良好的耐折性，以保证轧制纸盒时压线平直，边缘线不会引起纸 面折断。 单面涂布白纸板是为提高白纸板的档次，在机内进行涂布加工说得到的成品。故单面 涂布白纸板的挂面( 涂布面) 具有更高的平滑度和光泽度，其底面则与一般单面白纸板相 同。单面涂布白纸板适合用于彩色印刷和制包装盒等。一般用于食品、化妆品、洗涤用品 ( 牙膏、肥皂) 等的外包装。 1 4 纸板的的市场及前景 包装印刷行业的一个显著特点就是为其它行业的产品“穿衣戴帽”。俗话说“人是桩桩， 全靠衣裳”，同样，产品想进入市场，也必须依靠包装。在市场竞争愈来愈烈的今天，广 大消费者在购买商品时，除了注重商品的质量性能外，对包装装演的要求也越来越高。因 此，包装装演在市场营销中的作用也越来越大。市场营销学的常识告诉我们商品的功能、 包装装演等是否符合消费者的需要，就成了企业营销活动成败的关键。因此，企业为了迎 合消费者的心理需求，提高印刷包装的质量，竞相采用新材料、新技术和新工艺【l 引。 当今社会，包装除了要美观、实用外，另一个观念越来越深入人心那就是健康、绿色、 环保，这也将是包装行业的一个发展趋势。 纸板，作为一种包装材料，以它特有的纸性，已经成为大部分香烟、化妆品、药品、 食品、文具等商品的主要包装材料，而且在将来也将一直在包装材料中占有重要地位。目 标是通过不断改进其纸性，以使其印刷品品质更好。 1 5 涂布概述 纸页是由纤维交织而成的网络状结构，由于抄纸时纤维的絮聚、结团，势必会造成纸页 的表面平滑性、光泽度较差，在印刷时由于孔隙率的不均匀造成油墨渗透不匀现象，影响了 印刷品质量，因此常用一些矿物颜料进行加工处理。根据处理方式的不同，又可分为浆内加 填及表面涂布两种方式，其中表面涂布更能改善纸页表观特性【l5 1 。未进行表面涂布的纸纤 维裸露于纸张表面，纵横交织，均匀性差，粗糙度较高。涂布后的在纸页表面看不到纤维交织 状况，而是以一定颜料、胶粘剂形成的平滑细腻的涂层表面，纸页表面状况明显改观。 许多研究表明，涂布纸的印刷适性和其它性能在很大程度上取决于涂层结构的特性。 早在2 0 世纪3 0 年代，涂层结构就已开始受到研究者的注意。涂层结构是一个广义名词，通 常包括涂层的厚度、孔隙度、微孔尺寸的分布以及涂料组分在表面和内部的分布【1 6 1 。一直 以来对涂层结构特性及其影响因素的研究都是涂布纸研究领域的热点之一，其中又以涂料 组分( 特别是胶粘剂) 在涂层表面与内部的分布以及涂层表面形貌的研究为重点，其最终目 的是实现涂层结构的优化与控制，提高涂布纸的印刷适性。 颜料涂布纸的涂层是把颜料、胶粘剂及少量添加剂的混合物通过一定的涂布方式施涂 到纸页表面干燥形成的多孔性覆盖层，目的是提高纸页的光学、印刷等性能【1 7 】。 涂层结构的特征【1 8 1 可以从涂料的流变性、不动点固含量、脱水速率及干涂层结构的表 8 面粗糙度、孔隙体积、毛细孔分布、颜料粒子排列、胶粘剂分布等几个方面来说明。 涂层结构很大程度上影响了印刷品的质量，如油墨吸收性、网点扩大率、印刷品光泽 度、印刷品色彩还原等。 1 5 1 涂布的作用 涂布改善纸张的印刷性能，因此高质量的纸张和纸板都是涂布的。在纸张涂布中，将 称为涂料的悬浮水溶液涂于纸张的一面或两面【1 3 】。在施加所需要涂料后再将涂料干燥与整 饰。在整饰中，涂布纸获得其平滑度与光泽度。 最理想的涂布是，除了填平凹坑外，涂料还能覆盖住原纸上突出的最高点纤维。有些 方法往往能填满凹坑，而对高出点则只能覆盖一个薄层或根本没有覆盖。而有些方法则基 本能涂覆均一的厚度，因而将原纸上的最高突出点都涂覆住，但只部分地填满凹坑【1 4 1 。 1 5 2 涂料的组成成份 涂料由好几种成份组成。这些成分中最重要的是颜料。在颜料中可以只有某一种颜料， 或者更为常见的，可以有几种颜料。根据情况，在干涂料中的颜料份额约为8 0 9 5 。 颜料通常是不同产地的矿物，最常用的是高岭土和碳酸钙 4 0 l 。也使用合成颜料。在涂料中 的颜料是非常细小的颗粒；实际上，几乎所有涂布用颜料粒子的规格小于1 0 u r n 。 涂料中另外的重要成分是胶粘剂。涂料的胶粘剂组成通常由胶粘剂混合体所组成。胶 粘剂的主要用途，如其名称所示，是将颜料粒子粘结到原纸上且将其互相粘结在一起。所 以它起到胶结的作用。涂料中胶粘剂的数量约为干颜料量5 , - - 2 0 1 1 9 】。胶粘剂用量最低 的是轮转凹版印刷的涂料。胶粘剂也可以影响涂料的粘度和流动性。各种不同的聚合物分 散体是常用的胶粘体。淀粉这是影响流动性的水溶性胶粘剂的一个例子。 可将一种称为增稠剂的成份加入到涂料中以进一步改变涂料的流变性和保水性。增稠 剂也可有很好的粘结性能，因而称为共粘剂【2 们。增稠剂可以全部是合成材料，或者也可以 天然聚合物为主。典型剂量是布超过颜料量的百分之几。 除颜料与胶粘剂外，涂料一般还含有各种起不同作用的添加剂。这些添加剂的作用有 协助颜料分散、调解p h 、起润滑作用、起光学增白作用，以及对涂料的杀菌等。添加剂 的用量一般仅为总固形物的2 以下。水是涂料的基本成分。水可使涂料的各个成份很好 的混合，例如，使所有的颜料粒子彼此很好的分散，这在干态不可能做到。水也使涂料有 可能输送到别处，并使涂料均匀分散地涂覆在原纸上。最后，随着水分从涂层蒸发，胶粘 剂成为颜料粒子和原纸之间地桥梁时，涂料就固化了。涂料只应含有流动性所必需地水量。 在涂料中的干固形物含量可高达7 0 左右，即含水量可少至3 0 左右【2 1 1 。 9 1 6 颜料概述 颜料是涂布纸涂料的主体部分，不仅影响涂布机的运转适应性，另外赋予涂布纸的涂 层以白度、平滑度等光学和外观性能，同时对涂层的结构性能、吸收性能有重大影响嘲。 1 6 1 颜料主要品种及发展状态 用作造纸涂布的颜料主要为高岭土( 水合铝化物) 和碳酸钙、二氧化钦、滑石粉、三水 合氧化铝、沙丁白( 钙基、硫基铝酸盐) 、硫酸钡、二氧化硅和氧化锌等，中空的苯乙烯丙 烯聚合物微粒等也有应用。颜料粒子的折射率、粒子形状、平均粒子尺寸和粒子尺寸分布 对颜料的用途很关键。结合本研究下面主要介绍涂布用高岭土和碳酸钙的情况。 高岭土 高岭土又名瓷土，是最常用的涂布颜料【2 3 】。高岭土由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格 组成，常见的有片状( p l a t e s ) 和管状( n e e d l e s ) 两种晶形。因产地不同，其组成和性质也不相 同，一般情况下其比重为2 5 7 2 6 7 ，折射率为1 5 7 ，白度约8 0 - - 9 0 。高岭土中5 1 0 ： 和a 1 2 0 3 的比例不同，其水悬浮液的p h 值也不一样，一般在5 0 9 0 之间。酸度太高会 影响某些胶粘剂的流动性。一般认为经过合理精制的片状瓷土可以很好的满足高浓涂布颜 料的要求。管状瓷土则由于高浓分散液的粘度和流变性差被认为不适合制备高浓涂料。 高岭土的颗粒直径与涂布纸的白度、光泽度、不透明度及油墨的干燥性有直接关系【4 6 】。 颗粒适中，质量好。优质涂布纸要求颜料颗粒直径在2 微米以下的占9 2 - - 9 8 ，涂布用 高岭土的形状以六角片状为宜，六角片状高岭土的比例越多，纸张的光泽度越好【2 4 1 。 高岭土是一种比较传统的应用于涂布纸生产的颜料。高岭土生产厂家为适应变化开发 了多种形式的产品：高白度、低体积比的片状高岭土和锻烧高岭土。高岭土应用广泛，它 折射率高( 比球形粒子看起来更平面化) ，等效直径( e s d ) 相同，超过o 8 微米，采用特殊的 助剂浮选而制成的高白度瓷土，e s d 可达到o 8 微米，白度指标可达9 0 ( e s b 测试仪) 。 新近开发的超细高岭土据称可达到很高的光泽度，但是目前它的生产和消耗都还受到一定 的限制【2 5 1 。 碳酸钙 随着碱性造纸逐步取代酸性造纸，碳酸钙的使用日益增多。用于涂布工业的碳酸钙有 两种：天然研磨碳酸钙和沉淀碳酸钙。两者性质比较如下表1 4 所利2 6 1 ： 表1 - 4 沉淀碳酸钙与研磨碳酸钙性能比较 性能沉淀碳酸钙 研磨碳酸钙 涂料流动性高粘度、低流动性低粘度、高流动性 一 保水性局低 p h 值 稳定稳定 光学性质提高白度和不透明度 提高白度、降低光泽度 印刷性能改善油墨吸收性和吸水性改善油墨吸收性和印刷干燥性 纸表面强度稍低稍高 1 0 天然研磨碳酸钙( g c c ) 和化学沉淀碳酸钙伊c o ) 与普通的高岭土产品有着相似的折 射率( 1 5 6 左右) ，但它们的白度更高，可达到9 8 ，这意味着涂布用碳酸钙粒子的粒径接 近典型的理论值0 5 - - 0 8 微米，用作造纸涂布的商品g c c 以其高自度和减少胶粘剂用量 的优点，在7 0 年代中期向西欧市场发起了进攻，并迅速占领市场，由于加工工艺简单且 质量好的白里和方解石在西欧储量相当丰富，而天然高岭土的最低生产成本相对较高， g c c 以其低廉的价格取代了高岭土在地中海地区的市场。随着造纸工艺向碱性造纸的转 变，对p c c 颜料比较有利【2 7 1 。 涂料中碳酸钙通常和高岭土配合使用，加入碳酸钙以后涂料粘度下降的同时，其固含 量可以相应提高。但由于碳酸钙的消光作用及其对胶粘剂的需用量大，因此配用量一般有 一定的限制【2 引。 1 7 胶粘剂概述 在涂布原料中，胶粘剂是最重要的组成部分之一。在决定涂料的粘度，流变学，释出 水和固化时间方面，它起着决定性的作用【2 9 】。涂层中胶粘剂的用量及其分布对涂布纸的光 学性质、涂层对油墨的吸收性以及涂层强度影响很大，不同的胶粘剂对颜料的粘结力和对 墨水组分的化学亲和性都是不同的。 胶粘剂作为颜料的分散体，使颜料成悬浮状态分散而不会很快沉淀，用来控制涂料的 流动性、稳定性和保水性，使之适应各种涂布形式对涂料粘度的要求。 1 7 1 涂布纸中常用胶粘剂 纸张涂布胶粘剂【3 0 】分为天然品和合成胶两大类。 天然品包括蛋白质类、淀粉类及纤维素类三种，其中 蛋白质类：干酪素、豆酪素： 淀粉类：氧化淀粉、酷化淀粉、醚化淀粉、交链淀粉、醛淀粉等，以氧化淀粉、阳 离子淀粉、磷酸醋淀粉和酶淀粉用得最多： 纤维素类：梭甲基纤维素c ( m c ) 、轻乙基纤维素等。 合成胶包括水溶液类和胶乳类两种，其中 水溶液类：聚乙烯醇： 胶乳类：丁苯胶乳、梭基丁苯胶乳、聚丙烯酸醋胶乳、聚醋酸乙烯乳液、丙醋乳液、 苯丙乳液、异丁烯酸甲酷一丁二烯共聚物胶乳等，以梭基丁苯胶乳占据统治地位。 常用的胶粘剂有：氧化淀粉、磷酸酷淀粉、醚化淀粉、梭甲基纤维素、梭基丁苯胶乳、 聚乙烯醇、甲基丙烯酸胶乳等，通常选用一种胶粘剂难以达到涂料所要求的性能，选用几 种胶粘剂按不同比例配用，发挥各自特点，效果较好。 1 7 2 胶粘剂的作用 胶粘剂的作用【3 0 】概括起来有以下几点： ( 1 ) 使颜料粒子之间及颜料与原纸牢固的结合。 ( 2 ) 作为涂料液的胶体保护剂，使涂料液稳定。 ( 3 ) 作为颜料的介质，给涂料以流动性，以利于涂布作业。 ( 4 ) 调节涂层对油墨的吸收性。 制备涂料的胶粘剂必须具备以下条件： ( 1 ) 对颜料有较好的粘结力。 ( 2 ) 与颜料的适应性好，不损坏颜料的性质。 ( 3 ) 稳定性好，用其制备的涂料液稳定而不变质。 ( 4 ) 既要有适当的流动性，又要有一定的粘度、保水性和成膜性。 ( 5 ) 能保证涂层有适当的吸墨性，有适当的塑性，以提高压光效果。 ( 6 ) 颜色浅而不含杂质有利于调料时的操作。 ( 7 ) 资源丰富，价格低廉。 1 7 3 颜料与胶粘剂用量关系 涂料除了改进纸张外观外，上涂的目的是为了获取纸张表面所需要的性能。最重要的 是印刷性能，但涂层应该很强韧，以便抵御印刷过程的应力作用；涂料的表面强度决定了 最低允许胶粘剂量。例如，胶版印刷油墨的黏性大，它要求涂料有一定的z 向强度，即 拉毛强度。另一方面，增加胶粘剂用量对好几个涂布性能有负面效应，过多的胶粘剂可造 成质量问题，诸如低不透明度和低光泽度，或易粘性问题。所以应避免将多于表面强度所 需要的胶粘剂加入涂料中，因为胶粘剂是很昂贵的。但涂布工艺与原纸吸墨性则可能使得 高胶粘剂用量成为必要。为了表示颜料与胶粘剂得相对用量，这里引入颜料体积浓度 ( p v c ) 的概念： e v c = 颜料体积x 1 0 0 ( 颜料体积+ 胶粘剂体积) 临界颜料体积浓度( c e v c ) 是指胶粘剂刚刚填满颜料粒子之间空隙的颜料体积浓度。 当p v c c e v c 时，胶粘剂只部分地填满颜料粒子之间地空隙。这就是在使用涂料时地 情况。另一方面当e v c c e v c 时，则除填满颜料粒子间空隙外尚有剩余胶粘剂【s 。 1 7 4 胶粘剂对印刷性能的影响 ( 1 ) 油墨光泽度的影响 油墨光泽度不仅跟未印原纸的光泽度有关，而且还跟表面透气性和 油墨与胶粘剂的相互作用有关。通常，原始纸页光泽度愈高，油墨光泽度愈高。这也从胶 乳丙烯贿含量对光泽度的效应获得支持：丙烯赌含量愈高，胶乳聚合物与油墨溶剂之间的 1 2 相互作用愈少，则油墨光泽度愈高【3 】。 ( 2 ) 着墨性和吸墨性的影响 影响涂布面着墨性和吸墨性的因素很多但最重要的因素是涂料中的胶粘剂含量水平： 胶粘剂含量越低，着墨性和吸墨性愈高，各类胶粘剂中，p v a c 胶乳比s b 胶乳或丙烯酸 胶乳有更好的着墨性1 4 卯。通常着墨性谁胶乳粒子规格的增大和胶乳聚合物硬度的增加而增 加。它也可以借限制胶乳粒子的聚合而增加。