煙包綠色印刷工藝探索

近幾年，水性油墨在包裝印刷市場，尤其是柔印領域的應用越來越廣，但在凹印領域的應用相對滯后。為了加強水性油墨在煙包凹印中的推廣和應用，我公司于2012年10月中旬對煙包凹印水性油墨進行了一次實踐生產評估，并取得了成功。本文中，筆者愿與大家分享一下煙包水性油墨凹印的實踐所得。

立項背景

水性油墨是由水溶性樹脂、高級顏料、溶劑和助劑經科學復合加工研磨而成的。其中，主溶劑是水和少量乙醇，不含揮發性有毒有機溶劑，在操作過程中不會損害員工健康，對環境無污染，在印品中無殘留，還可以消除印刷車間的火災隱患，有利于安全生產。

在歐美和日本等發達國家和地區，水性油墨已成為除膠印以外其他印刷方式的專用油墨。例如，在美國，95%的柔印產品和80%的凹印產品采用的都是水性油墨。相比之下，水性油墨在我國起步較晚，但隨著人們環保意識的不斷提高，以及國家對綠色印刷的大力倡導，近幾年來水性油墨在我國得到了迅速發展，國產水性油墨的質量也得到了顯著提高。在進口水性油墨價格普遍偏高的情況下，性價比更高的國產水性油墨已逐漸占領國內市場。

在包裝印刷領域，尤其是針對食品包裝印刷使用的有機溶劑、溶劑型油墨和光油，國家提出了許多衛生、環保方面的要求和制約條件，大力倡導綠色印刷，并出臺了綠色印刷相關標準。特別是在三鹿“毒奶粉”事件爆發以來，國家煙草專賣局將煙草包裝安全提升到了食品安全的高度，相繼出臺了YC/T 207-2006《卷煙條與盒包裝紙中揮發性有機化合物的測定 頂空-氣相色譜法》、YC263-2008《卷煙條與盒包裝紙中揮發性有機化合物的限量》兩項標準，各卷煙廠對揮發性有機化合物（VOC）殘留指標實行一票否決制，這給習慣使用溶劑型油墨的煙包印刷企業帶來了嚴峻的考驗，我公司也不例外。

我公司印制的“泰山（白將軍）”煙包使用的就是溶劑型油墨，主溶劑為乙酯或正丙酯，生產中經常出現有機溶劑超標問題，甚至還檢出了苯類色譜。在這種情況下，不進行技術創新，企業就如履薄冰；不進行技術創新，企業就會被市場淘汰！為此，我公司專門成立了技術創新項目組，確立了在部分產品中推廣使用水性油墨的攻關項目。

項目技術關鍵及實踐路線

1.工藝設計

“泰山（白將軍）”煙包小盒的凹印工藝流程為：印刷淺灰色細條杠→印刷紅色主色調→印刷黑色條碼→印刷青光金色警示語→上水性光油→燙印兩次→模切。承印物定量為230g/m2，印刷速度為180m/min，主色調為紅色，采用水性油墨印刷，上水性光油；淺灰色細條杠、黑色條碼、青光金色警示語采用溶劑型油墨印刷，但耗墨量極少。

2.技術關鍵

（1）凹版制版參數的調整。結合水性光油和溶劑型光油的印版制版經驗，一般將印刷水性油墨的凹版網穴深度由46μm調整到35μm（或30μm）；為保證水性油墨的流平效果，將加網線數調整為100線/厘米，加網角度不變。

（2）提高烘箱干燥效果。對紅色水性油墨印刷單元的烘箱進行改造，將功率加大30%。若印品干燥不徹底，可采取兩種辦法，一是加大烘箱功率，二是減少油墨轉移量。考慮到印品墨色飽和度是硬性指標，因此油墨轉移量不能無限減少。

（3）保證良好的水性油墨流平效果與色差穩定性。

（4）水性油墨的柔韌性決定印品模切壓痕后的耐折性能，如果柔韌性不好，就會導致煙包成盒后發生墨層爆裂現象。

（5）水性油墨耐曬指數的檢測。由于水性油墨采用的顏料與溶劑型油墨不同，耐曬指數也有較大差別。一般，水性油墨的耐曬性能不應低于原來使用的溶劑型油墨。

3.實踐路線

該項目的實踐路線圖如圖1所示。

油墨調配及印刷過程

1.實踐過程

（1）安裝印版。安裝網穴深度為35μm、加網線數為100線/厘米的印版，調整刮墨刀角度，檢查刀架擺動狀態是否正常。

（ 2 ）按照金紅∶洋紅=1∶2的比例，對水性油墨進行調配、稀釋、刮樣、對比。循環以上過程，記錄油墨添加量，直到與原來溶劑型油墨的刮樣效果相近。取適量調配好的水性油墨，加入凹印機墨槽。

（3）開機印刷。查看水性油墨干燥情況，預調整烘箱功率。如果烘箱功率已達到最大，而在低速下仍然不能干燥，應更換另一根網穴深度為30μm、加網線數為100線/厘米的印版。

（4）檢測最初開機試印印品的VOC含量。

（5）肉眼觀察水性油墨在印品表面的流平效果，是否存在斑點、橘皮、花斑、馬蹄印等瑕疵，并檢查其他常規印刷項目。

（6）油墨黏度的調整。用水調節油墨黏度，將油墨黏度控制在18～25秒之間（2#察恩杯），同時記錄環境溫濕度。如果黏度過高，油墨的轉移性能就會變差，易出現臟版、糊版等弊病；如果黏度過低，印品則易出現拖尾、發花、印刷不實等缺陷。

（7）印品色差的檢查。提高印刷速度，用色差儀檢測紅色色差，根據指示方向對油墨進行微調，直至合格。

（8）燙印試驗。取少量印品，采用燙金機對其進行試燙印，驗證紅色水性油墨的燙印適性。

（9）對燙印樣品進行模切，檢測壓痕折力，確保紅色水性油墨墨層無爆裂現象。

（10）待各項檢測完成后，提速生產適量產品（一般為50箱），然后在卷煙廠的包裝機上試用，確認無誤后加大批量，生產500箱，待我公司到卷煙廠跟蹤驗證無誤后，鎖定油墨生產廠家與生產工藝，最后實現持續大批量生產?！疤┥剑ò讓④姡辈捎萌軇┬陀湍退杂湍∷⑿Ч麑Ρ热鐖D2所示。

2.注意事項

（1）水性油墨的溶劑必須是水和乙醇，一旦錯加了酯類有機溶劑，油墨便會結塊，呈漿糊狀。

（2）印刷完畢后，務必將印版擦干凈，一旦水性油墨中的水性樹脂連結料在網穴中干固，便無法清理，印版只能報廢。

（3）刷洗印版時盡量少用溶劑（水和乙醇），過多使用可能會導致次日印刷時墨色嚴重變淺。

（4）務必注意水性油墨的儲存溫度，一般在10℃以上。油墨溫度太低時，一旦凍壞，將不可逆。

質量指標及VOC殘留分析

1.質量指標

采用溶劑型油墨和水性油墨印刷的印品，在物理指標方面的差異不是很大，都能達到中煙公司的企業標準，但水性油墨由于在使用過程中沒有溶劑揮發現象，印刷流平更均勻、色相更穩定、色彩飽和度更高。此外，水性油墨中采用的水溶性樹脂及連結料與溶劑型油墨不同，其墨層干燥后的滑爽性較好，有利于卷煙廠高速機組的生產作業。表1為水性油墨與溶劑型油墨印品的主要質量指標對比。

2.VOC殘留

該煙包為五色凹印，其中紅色油墨和光油均為水性，從印品成本角度分析，紅色水性油墨和水性光油占油墨總用量的96%，換言之，該產品96%的印刷面積采用的是水性油墨和水性光油，因此不存在VOC殘留量超標的問題。

根據YC/T207-2006《卷煙條與盒包裝紙中揮發性有機物的測定 頂空-氣相色譜法》標準的要求，我公司采用頂空-氣相色譜儀對該產品的VOC殘留量進行了檢測，結果見表2。結果表明，使用水性油墨印刷的“泰山（白將軍）”煙包中，15種有機化合物在各個工序中均無VOC殘留超標現象；而使用溶劑型油墨印刷的煙包產品，乙醇、乙酸正丙酯的殘留量超標，乙酸乙酯的含量偏高，雖然按照YC263-2008《卷煙條與盒包裝紙中揮發性有機物的限量》標準，綜合值不超標，但按照山東中煙集團的企業新標準（單項指標不超3倍），使用溶劑型油墨印刷的煙包產品則為不合格品。

超預期的經濟指標

實施煙包水性油墨凹印項目的根本目的是解決“泰山（白將軍）”煙包中VOC殘留量經常超標的問題，我們起初考慮到水性油墨雖然以水和乙醇為主溶劑，但水性油墨的采購成本較高，因此我們的預期目標是希望與采用溶劑型油墨的成本持平，但最終我們在成本方面也得到了意外收獲。表3是按照我公司20萬箱（5億張）“泰山（白將軍）”煙包小盒的年產量核算的經濟效益指標。從表3中可以看出，生產20萬箱“泰山（白將軍）”煙包小盒，僅應用水性油墨一項，全年可節約成本近25萬元；而且溶劑型油墨需要使用4種輔助材料，而水性油墨僅使用2種，更便于操作。