■ 文/陸健

一、聚氨酯基油墨在軟包裝中的優(yōu)勢(shì)

新一代軟包裝印刷用聚氨酯樹(shù)脂基油墨為多種基材使用同種油墨提供了可能性，它不僅拓展了水基柔印油墨的應(yīng)用范圍，滿(mǎn)足了耐蒸煮要求，而且為大幅度減少揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)和CO2排放作出了貢獻(xiàn)。

為了滿(mǎn)足印刷質(zhì)量、印刷性能、印刷成本、印刷效益的要求，印刷廠會(huì)考慮選用特種油墨。這些油墨必須適用于包裝材料的最終用途，包括考慮到某些包裝必須被冷凍、被煮，甚至被蒸，對(duì)于所用油墨都有不同的耐熱、耐水等要求。

另一個(gè)需要考慮的地方，就是承印薄膜類(lèi)型的選擇。從目前來(lái)看，有些油墨適用于某種承印薄膜，但不適用于其他類(lèi)型的薄膜，印刷廠只能不停地變更印刷工藝以滿(mǎn)足不同客戶(hù)的印刷要求。這就意味著，一旦改變了承印薄膜，勢(shì)必要改變油墨類(lèi)型。在這種情況下，印刷廠需要存儲(chǔ)大量的油墨以適用各種基材。

最終，印刷廠不得不要考慮成本因素。一旦更換油墨（從一種油墨換作另一種油墨），就要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行清洗工作；另外，大量?jī)?chǔ)備不同類(lèi)型的油墨將給印刷廠的生產(chǎn)成本帶來(lái)負(fù)面影響。

二、樹(shù)脂是關(guān)鍵

作為油墨的基礎(chǔ)材料——樹(shù)脂是區(qū)分油墨類(lèi)型的關(guān)鍵要素之一。樹(shù)脂作為油墨的連結(jié)料，不僅將油墨的其他成分粘結(jié)在一起，而且能讓油墨粘附在承印物上。另外，樹(shù)脂還賦予油墨其他特性，包括光澤、耐熱、耐化學(xué)、耐水等。因此，選擇合適的油墨就是選擇正確的樹(shù)脂。

硝化纖維素和丙烯酸樹(shù)脂已被大量用于制造軟包裝印刷用油墨，不過(guò)，這類(lèi)油墨有其局限性。例如，這類(lèi)油墨無(wú)法應(yīng)用到各種承印物上（配方體系沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的變化），使得印刷廠很難使用同種油墨來(lái)印刷不同的包裝體系。此外，這些油墨沒(méi)有足夠的靈活性以滿(mǎn)足多種應(yīng)用要求，包括高要求的蒸煮包裝。

三、聚氨酯樹(shù)脂的優(yōu)勢(shì)

基于聚氨酯(PU)樹(shù)脂的油墨，無(wú)需將配方體系進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的改變，就能應(yīng)用到各種承印物上。這一優(yōu)勢(shì)能直接產(chǎn)生兩個(gè)積極效果：

1.印刷廠只需儲(chǔ)備少許幾種油墨，就能大范圍地覆蓋各種承印材料的印刷要求，從而使油墨的庫(kù)存量降至最低，有利于降低生產(chǎn)成本。

2.由于換墨作業(yè)（根據(jù)承印物要求進(jìn)行換墨）不再煩瑣（清洗），印刷作業(yè)的變更也就更加快捷。

PU樹(shù)脂基油墨還有個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是比其他油墨擁有更好的性能。由于其內(nèi)部的柔韌性和墨膜（印刷表面）的高強(qiáng)度，這些油墨能適合作業(yè)要求極高的場(chǎng)合，如蒸煮加工、高速印刷等。

日本的東洋油墨公司多年從事PU樹(shù)脂的研究，開(kāi)發(fā)出了一系列凹印油墨和柔印油墨?；赑U樹(shù)脂的交聯(lián)技術(shù)，用PU樹(shù)脂配制的油墨在溶劑殘留（極低氣味）方面表現(xiàn)出色并具有極好的耐熱性。這些PU樹(shù)脂基油墨可以直接印刷在不同的承印物（如經(jīng)電暈處理的OPP、PET、尼龍）上，且無(wú)需對(duì)承印物進(jìn)行打底涂層或者化學(xué)處理。

另外，憑借PU樹(shù)脂的低玻璃化溫度，這些油墨具有極好的應(yīng)力松弛能力，這在復(fù)合包裝（油墨被夾在兩層之間）的蒸煮加工過(guò)程中尤為重要。當(dāng)溫度升高或者降低時(shí)，不同的層表現(xiàn)出不同的性能（薄膜可能會(huì)擴(kuò)展或收縮）。

產(chǎn)自東洋油墨公司的PU樹(shù)脂基油墨，如Lioalpha 溶劑基凹印油墨、Rexta 溶劑基柔印油墨、Aquaecol 水基柔印油墨，都適合用于蒸煮的復(fù)合包裝，其配方成分均符合有關(guān)食品包裝的主要法規(guī)，如瑞士條例或雀巢指導(dǎo)。

四、環(huán)保型柔印油墨

由于可持續(xù)性日益受到重視，油墨制造商正在尋找方法來(lái)改善其油墨產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。Aquaecol是東洋油墨公司首批推向市場(chǎng)的環(huán)保系列水基柔印油墨產(chǎn)品之一，尤其適用于里印（標(biāo)簽印刷和復(fù)合里?。杏〔牧习烧糁蠹庸さ氖称钒b材料等。經(jīng)過(guò)測(cè)試，目前耐蒸煮溫度在120℃～135℃之間。

為了滿(mǎn)足客戶(hù)要求，東洋油墨推出了AquaLiona系列產(chǎn)品，對(duì)以前產(chǎn)品的性能作了改善：

1.采用一種特殊的顏料分散體以提高顏料含量；

2.VOCs含量降低到2%；

3.提高了干燥性能，穩(wěn)定了網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)，從而改善了高速印刷性能；

4.達(dá)到了復(fù)合所需的粘接強(qiáng)度。

憑借新的水基聚氨酯樹(shù)脂技術(shù)，東洋油墨已經(jīng)在柔印材料上取得了成果。在塑料薄膜上，即便是低乙醇含量的油墨配方體系，在高速印刷狀態(tài)下也能展現(xiàn)出極好的流平性和網(wǎng)點(diǎn)再現(xiàn)性。

新款A(yù)quaLiona系列產(chǎn)品，采用一種顏料分散體系進(jìn)行配制，它可以使油墨在網(wǎng)穴更小的網(wǎng)紋輥上進(jìn)行印刷，從而得到更高的色密度；而且液體的排出量較低，因而印速可以提高到500 m/min，如表1所示。

表1 AquaLiona新舊產(chǎn)品網(wǎng)紋輥線數(shù)和網(wǎng)穴容積的比較

此外，更高的色強(qiáng)度使得印刷品的色域更加寬廣。為了提高印刷圖像的分辨率，應(yīng)當(dāng)按照加網(wǎng)版上的線數(shù)來(lái)選擇網(wǎng)紋輥上的線數(shù)。高色強(qiáng)度油墨可允許印刷機(jī)使用分辨率超過(guò)150 lpi的高分辨率加網(wǎng)版進(jìn)行印刷，從而得到優(yōu)良的印刷圖像。

AquaLiona系列產(chǎn)品適用于復(fù)合包裝印刷和在PET、OPP、尼龍、PE和PP膜上進(jìn)行里印。對(duì)印刷品進(jìn)行復(fù)合的方式有多種，主要包括：擠出復(fù)合、干式復(fù)合、無(wú)溶劑復(fù)合。用新款產(chǎn)品進(jìn)行印刷，使溶劑殘留達(dá)到較低水平，安全性也得到了提高。

五、減少生態(tài)負(fù)擔(dān)

從環(huán)保方面看，水基聚氨酯油墨能極大降低VOCs的排放量。相同的包裝材料，選用不同的油墨和不同的印刷方式，在印刷過(guò)程中測(cè)量相應(yīng)的VOCs排放量。結(jié)果表明，在凹版印刷中，若將溶劑基油墨改換成水基油墨，則VOCs排放量會(huì)下降58%；在柔版印刷中，換成水基油墨后，VOCs排放量會(huì)下降85%，如圖1所示。使用新研制的、VOCs含量?jī)H為2%的AquaLiona系列產(chǎn)品，VOCs排放量將比以往減少得更多。

圖1 換成水基油墨，VOCs排放量下降85%

另一方面，在整個(gè)包裝物制造過(guò)程中（包括制版、油墨生產(chǎn)、印刷、復(fù)合和包裝制品加工），對(duì)CO2排放量進(jìn)行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，若將凹印改換成柔印，標(biāo)準(zhǔn)溶劑基油墨改換成水基油墨，干式復(fù)合膠黏劑改換成無(wú)溶劑膠黏劑，則CO2的排放量將明顯降低。若將溶劑基油墨改換成水基油墨，干式復(fù)合膠黏劑改換成無(wú)溶劑膠黏劑，則CO2的排放量將下降15%；若將凹印改換成柔印（使用水基油墨和無(wú)溶劑膠黏劑），則CO2的排放量將下降44%。如圖2所示。

圖2 換成柔印、水基油墨和無(wú)溶劑膠黏劑，CO2排放量下降44%

六、小結(jié)

PU樹(shù)脂基油墨的通用性和高性能滿(mǎn)足了當(dāng)前和不久將來(lái)的市場(chǎng)要求。它們對(duì)各種基材具有優(yōu)異的粘合性能，適用于各種包裝材料。這種多功能性和高性能并結(jié)合水基油墨的環(huán)保性能，符合高要求客戶(hù)的期望。

七、包裝印刷用UV固化油墨

自從三十多年前，UV固化油墨首次引入到金屬印刷和包裝應(yīng)用領(lǐng)域，便得到了快速發(fā)展。與普通油墨相比，UV固化油墨具有顯著優(yōu)勢(shì)，包括快速干燥，極大提高印刷質(zhì)量，降低應(yīng)用成本。另外，它們不含任何揮發(fā)性有機(jī)溶劑，因而提高了可持續(xù)性。

這項(xiàng)技術(shù)始于英國(guó)。二十世紀(jì)七十年代，Edward Marsden公司推出了全球第一款UV油墨。早期的UV油墨雖然印刷效果良好，但也有其局限性，導(dǎo)致初期增長(zhǎng)減緩。特別是，該油墨含有丙烯酸酯單體，如果不小心處理，就會(huì)引起皮膚刺激和過(guò)敏。

英國(guó)印刷行業(yè)在UV設(shè)備上投入了大量資金，并熱衷于使之成為一種可行的工藝。該行業(yè)曾與英國(guó)印刷油墨制造商協(xié)會(huì)（現(xiàn)在是英國(guó)涂料聯(lián)盟成員，BCF）合作推出了多項(xiàng)舉措，包括針對(duì)自律使用合適原材料的丙烯酸酯選擇標(biāo)準(zhǔn)；與BCF印刷工業(yè)技術(shù)委員會(huì)促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的安全操作技能。

八、結(jié)合技術(shù)

早期的UV油墨在平版印刷性能上表現(xiàn)相對(duì)較差，直到二十世紀(jì)八十年代才得以解決。Edward Marsden和Wiederholdt（ICI分公司），結(jié)合紫外技術(shù)，推出了首款Eurocure油墨系列產(chǎn)品（現(xiàn)在Eurocure系列產(chǎn)品屬于阿克蘇諾貝爾）。這些油墨提供了非凡的印刷性能，從而導(dǎo)致在印刷及印刷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域里發(fā)生了變革。

在印刷領(lǐng)域里，隨著數(shù)字技術(shù)和隨機(jī)式加網(wǎng)技術(shù)（能印刷較小的不規(guī)則網(wǎng)點(diǎn)圖案）的引入，印前作業(yè)，包括排版、膜分離和制版，都發(fā)生了變革。允許多色分離，使圖像更加精細(xì)，色域更加寬廣，可使用特殊顏色進(jìn)行包裝設(shè)計(jì)。

UV油墨應(yīng)用于金屬包裝印刷相對(duì)較晚。典型的金屬包裝印刷用單張紙印刷機(jī)的制造已延續(xù)多年，服役四十多年的Crabtree或者M(jìn)ailander印刷機(jī)仍在滿(mǎn)負(fù)荷生產(chǎn)的并不少見(jiàn)。然而，許多公司將其傳統(tǒng)的單色和雙色普通型印刷機(jī)改裝成UV印刷機(jī)和混合型印刷機(jī)（第一單元為UV印刷裝置，后跟普通型印刷機(jī)和烘箱）。此類(lèi)印刷機(jī)開(kāi)始變得越來(lái)越復(fù)雜，運(yùn)行速度也越來(lái)越快，并能配置多色機(jī)組和機(jī)組間UV系統(tǒng)。

UV油墨在金屬印刷中的一個(gè)主要優(yōu)勢(shì)在于能夠進(jìn)行濕疊干印刷。雖然用普通型油墨的濕疊濕印刷可以印制一些半色調(diào)圖案，但是只適用于有限的幾種圖案類(lèi)型。如果使用UV油墨，就可以在最新式的高速多色印刷機(jī)上進(jìn)行高質(zhì)量濕疊干印刷，機(jī)速可達(dá)到8 000印張/h。

九、安全標(biāo)準(zhǔn)

UV油墨被廣泛用于食品包裝，值得關(guān)注的是，有一些成分可能會(huì)遷移到食品中，導(dǎo)致出臺(tái)了大量的監(jiān)管規(guī)則和行業(yè)指導(dǎo)。金屬包裝雖然也被關(guān)注，但關(guān)注的焦點(diǎn)主要還是紙箱和軟包裝行業(yè)。

因此，應(yīng)用于食品包裝印刷的UV油墨，必須進(jìn)行特殊配制，才能在包裝制品加工中達(dá)到“良好操作規(guī)范”的要求，這是非常重要的。阿克蘇諾貝爾繼續(xù)與BCF和EuPIA（歐洲印刷油墨協(xié)會(huì)）合作，捍衛(wèi)安全配方和制造標(biāo)準(zhǔn)的使用。

十、UV的可持續(xù)性

總體來(lái)說(shuō)，UV印刷及UV上光產(chǎn)品與普通產(chǎn)品相比，具有更高的環(huán)保性和可持續(xù)性。UV油墨，零VOCs排放，無(wú)需使用燃?xì)夂嫦?，只消耗相?dāng)少的能量進(jìn)行干燥；印速高、轉(zhuǎn)換快，可在線進(jìn)行多色印刷，使得印刷成本大大降低。此外，UV生產(chǎn)線與普通生產(chǎn)線相比，所占空間更小。

十一、小結(jié)

阿克蘇諾貝爾提供全套系列油墨和涂料產(chǎn)品，以滿(mǎn)足包裝行業(yè)所有細(xì)分市場(chǎng)包括食品和飲料市場(chǎng)的需求。該公司一直投資UV包裝油墨產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)并緊跟全球UV包裝油墨市場(chǎng)的發(fā)展。近來(lái)，該公司在中國(guó)松江新建的包裝油墨廠開(kāi)始投產(chǎn)。這家新廠將成為阿克蘇諾貝爾在中國(guó)當(dāng)?shù)氐挠湍?yīng)商，以加強(qiáng)其在當(dāng)?shù)匕b市場(chǎng)的地位。

十二、機(jī)上控制金屬油墨顏色的解決方案

過(guò)去，從科學(xué)角度上看，在印刷機(jī)上對(duì)金屬油墨的顏色控制不是很精準(zhǔn)。在大多數(shù)情況下，機(jī)上金屬油墨是按照客戶(hù)視覺(jué)的接受度來(lái)控制顏色。金屬油墨的光澤度不能通過(guò)密度計(jì)或分光光度計(jì)按0°/ 45°或45°/ 0°的設(shè)置進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)闇y(cè)量結(jié)果往往會(huì)有誤差。此前，測(cè)量金屬油墨的唯一方案是使用配有漫射照明或者測(cè)量幾何結(jié)構(gòu)d/8°的分光光度計(jì)。然而，這類(lèi)分光光度計(jì)通常不適用于印刷車(chē)間。

國(guó)外科研人員在對(duì)金屬油墨的測(cè)量研究中發(fā)現(xiàn)，將一個(gè)偏振濾波器設(shè)置在密度計(jì)的光路上，可以達(dá)到非常好的測(cè)量效果。在加拿大圣地亞哥舉行的2010 TAGA年度技術(shù)會(huì)議上，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)被公布并發(fā)表在該會(huì)議的論文集中。唯一的問(wèn)題是，密度計(jì)廠家所用偏振濾波器的類(lèi)型存在差異。

新ISO 13655標(biāo)準(zhǔn)的頒布，公開(kāi)了三種測(cè)量模式，并明確定義了測(cè)量條件。以下是所規(guī)定的測(cè)量條件：

M0—傳統(tǒng)模式（任何照明光源，主要是鎢絲燈）；M1—D50，含UV模式（設(shè)備可以使用兩種不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這種模式）；M2—不含UV模式（不含波長(zhǎng)低于400 nm的UV光）；M3—偏振模式。

M0模式被稱(chēng)為傳統(tǒng)模式，目前一些印刷車(chē)間所使用的測(cè)量裝置都選擇這種模式。選擇這種模式進(jìn)行測(cè)量的儀器通常使用經(jīng)藍(lán)光校正的鎢燈泡作為被測(cè)樣品的光源。以鎢絲燈為光源的儀器，所產(chǎn)生的UV光線（波長(zhǎng)范圍300 nm ～400 nm）的光量極低。

M1模式被稱(chēng)為“D50”模式或“含UV”模式。儀器光源必須使用CIE標(biāo)準(zhǔn)光源D50。相對(duì)于以前對(duì)D50的規(guī)定，新測(cè)試方法作了如下改進(jìn)，即在明確D50光源的波長(zhǎng)光譜功率分布的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)明確UV光線的光量。

M1模式源自于ISO 13655，是因ISO 3664標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)取景窗口的升級(jí)而產(chǎn)生。ISO 3664還規(guī)定了在取景窗口中必須明確UV光線的光量。

M2模式被定義為“無(wú)UV”模式。設(shè)定了M2測(cè)量模式的儀器只能使用發(fā)射波長(zhǎng)為400 nm以上的光源。

M3模式為偏振模式。它使用兩個(gè)偏振濾光器用于屏蔽UV光線，一個(gè)設(shè)在光源的前面，另一個(gè)設(shè)在測(cè)量傳感器的前面。ISO 13655表述如下：“M3對(duì)樣品照明的要求同M2一樣，在光路的流入和流出位置都設(shè)有偏振濾波器，它們的偏振主軸處于正交方向或者‘交叉’方向”。

M3模式最初被定義為測(cè)量濕墨膜，它可以消除所有的表面反射。M3模式還可以用來(lái)測(cè)量特殊效果油墨，包括測(cè)量金屬油墨。

有研究人員曾選用X-Rite eXact和Tenchkon SpectroDens作為測(cè)量工具。這兩種光密度計(jì)允許用戶(hù)在多種測(cè)量模式之間進(jìn)行切換。這兩種儀器都配有相應(yīng)的軟件用于數(shù)據(jù)采集，而且提供了無(wú)線(Techkon)或藍(lán)牙(X-Rite)傳輸數(shù)據(jù)功能。這種便捷功能可允許操作者遠(yuǎn)程測(cè)量顏色，而不必將計(jì)算機(jī)直接與儀器連接。

首先，用Prüfbau印刷適性?xún)x對(duì)10種金屬油墨進(jìn)行打樣，以PANTONE?金屬油墨色卡作為顏色參考，并利用DE2000色差公式測(cè)定印樣與色卡之間的色差。因?yàn)橛肈E2000色差公式計(jì)算出的色差值比肉眼觀察到的精確。光密度計(jì)通常用于測(cè)量印樣的反射光，得到L*a*b*值和墨膜密度值。因此，可能會(huì)用M3模式來(lái)測(cè)量金屬油墨并得到墨膜密度，其測(cè)量結(jié)果也被大多數(shù)印刷機(jī)操作者所認(rèn)可。

這10種金屬油墨分別是：P874、P877、P8063、P8083、P8203、P8283、P8682、P8783、P8824和P8863。如前所述，這10種金屬油墨印樣與PANTONE?金屬油墨色卡進(jìn)行比對(duì)。一旦顏色匹配，即可連續(xù)印刷。其間，還必須觀察L*a*b*值和墨膜密度的變化情況。采用海德堡Quickmaster QM46-2實(shí)驗(yàn)室印刷裝置制作印樣，從10種金屬油墨中采集6個(gè)印樣。打樣順序依次為：P874、P877、P8063、P8203、P8682和P8824。一旦油墨的密度達(dá)到標(biāo)樣密度，即可停止供墨并在銅版紙上印制200張印樣。涂布紙顏色與PANTONE?色卡顏色相近。在這200張印樣中，每10張印樣選取1張，用上述兩種光密度計(jì)分別測(cè)量它們的L*a*b*值和墨膜色密度并作好記錄。

測(cè)量結(jié)果表明，這兩種儀器(Techkon SpectroDens和X-Rite eXact)對(duì)同一印樣的測(cè)量結(jié)果是吻合的，Techkon Spectrodens和X-Rite eXact對(duì)金屬油墨密度的測(cè)量接近一致。這兩種測(cè)量裝置上的密度函數(shù)可以很容易地跟蹤印刷機(jī)上墨膜密度。當(dāng)操作者試圖印刷一種非常強(qiáng)烈或濃重的顏色時(shí)，墨膜開(kāi)始變厚，L*a*b*與墨膜密度的差別就開(kāi)始顯現(xiàn)。原因在于厚重墨膜和高密度墨膜使得極少量的光到達(dá)光傳感器上，導(dǎo)致L*a*b*和墨膜密度的計(jì)算值開(kāi)始略有偏差。

另一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目是跟蹤墨膜的L*值，L*是一個(gè)亮度測(cè)量值。如果測(cè)得的L*值低于目標(biāo)L*值，則表明墨色太暗，上墨量太多；如果測(cè)得的L*值高于目標(biāo)L*值，則墨色太淺，上墨量太少。

許多印刷工作室在印前和印刷作業(yè)中配備了不同的儀器，還有一些印刷商為每個(gè)印刷廠的不同場(chǎng)所配置了同一臺(tái)儀器。新ISO 13655標(biāo)準(zhǔn)把所有這些不同的儀器緊密地聯(lián)系在一起，并提供了不同的測(cè)量模式，包括含UV光測(cè)量、屏蔽UV光測(cè)量，以及用于測(cè)量金屬油墨的M3模式。這些變化整合在一起，為印刷業(yè)的測(cè)色、配色等實(shí)際操作提供了巨大的優(yōu)勢(shì)。

這并不是營(yíng)銷(xiāo)炒作，印刷廠的確應(yīng)該為升級(jí)他們的儀器去尋找方案。Techkon SpectroDens和X-Rite eXact光密度計(jì)符合新ISO 13655標(biāo)準(zhǔn)，配有軟件驅(qū)動(dòng)裝置，易于使用。具體而言，在本項(xiàng)測(cè)試中，使用Techkon SpectroDens和X-Rite eXact光密度計(jì)按M3模式對(duì)機(jī)上金屬油墨進(jìn)行測(cè)量。不難理解，機(jī)上控制墨膜密度的測(cè)量值可以顯示在這兩種儀器的液晶顯示屏上，印刷機(jī)操作者利用這些測(cè)量值像控制四色版油墨一樣對(duì)金屬油墨進(jìn)行測(cè)量和控制。