对标签柔印的未来思考
任何事物都一分为二，对标签柔印来说，在稳增长的同时也存在短板。国内印刷行业现在的市场需求主要有五个方面：一是产能要高；二是质量要好；三是绿色环保、可持续；四是能吸引年轻人；五是能扩大产品的利润空间。在标签行业同样存在这些诉求，作为标签的主要印刷工艺之一，标签柔印亟需静心审视自己的不足，尽快找到突围的方法。
其实，近几年标签总量的增长速度有所放缓，除了疫情影响及国际商业环境变动等宏观因素外，标签柔印缺乏新技术也是主要原因。平心而论，以上标签柔印应用现状中列举的技术属于最近几年推出的并不多，现在取得的成绩主要是上述技术的推广与普及，只在进行量的扩张。不少标签印企强调规格化、标准化，其实都是立足于目前平台的优化整合，用跑量的优势来掩盖新技术与新工艺的不足。
以柔印几年前新开拓的薄膜收缩套标市场为例，柔印能够打入这一市场，有以下几个有利条件：一是短版的版费，相对于凹印高昂的版费，柔印的版费要低许多；二是印刷质量，柔印可以提供在网点层次上更加完美的印刷效果，尤其是在中暗调区域印刷效果更加优异；三是金属油墨效果，柔印采用冷烫工艺，金属墨色鲜亮，使得原工艺很难避免的金属色因氧化而造成的缺陷从此不复存在，而且随着冷烫工艺的延伸而获得的镭射标签效应，如果采用凹印，则需要大动干戈重新更换镭射膜。因此，收缩套标采用“凹转柔”，即使产品价格更高，用户也是欢迎的。
然而，任何新技术都有时间上的限制，一旦技术普及后就会失去新鲜感，竞争者也会随之增多，不得不使产能、成本、价格成为行业竞争的主要因素，价格战成为很难避免的梦魇。
此外，数字印刷在业内的推广对标签柔印也是一个威胁。从目前情况来看，短订单基本上就应该是数字印刷的天下。传统工艺要想在短订单上同数字印刷竞争，只能祭出低成本这个杀手锏。然而低成本却不能低质量，价格战这把“双刃剑”，如果操作不好就很可能会对自己造成反噬。前几年，数字印刷的质量还不太稳定，静电成像与喷墨印刷两大体系相争，没有统一的质量评判标准，给市场带来的印象是：在质量上同传统印刷相比还存在一定的差距。然而，软件系统升级后，原本采用调频网输出的喷墨印刷，经过RIP的改进后可以输出调幅网。标签柔印和数字印刷这两种印刷方式，当印刷网点趋于相同或一致时，差距何在？
因此，标签柔印必须要根据以上市场的五大需求来找到自己的短板，充分找准自身定位，扬长避短。从三个实际问题着手，既要对比传统印刷中的同道工艺，如凹印或胶印，也要跟随数字印刷尽快拓展出自己擅长的市场领域。
01 产能
标签柔印一定要适应市场的高产能需求。其中，产能问题主要包含三个因素，即速度、干燥与多功能组合印刷对整体印刷速度的影响。
标签柔印通常使用机组式窄幅柔印机，可以根据市场需求组装多色组的柔印生产线，以满足各种印刷需求，在机器长度上并没有太大的限制。提高柔印机的机械速度并不难，以前有博世力士乐、西门子与贝加莱，现在有西安交大团队，国内外都有很成熟的电子驱动方案可供选择。由于柔印机采用机组式机型，因此在各色组线速度的基础上构成的承印材料恒张力传输，是提高速度的关键。机组式机型对套准的要求很高，在恒张力条件下还必须提供稳定和高响应速度的光电跟踪调节系统。没有恒定的材料张力控制无法得到精准套印，如果光电机构对套色光标的检取还停留在按光标位置逐个调节的基础上，那么套准系统一定会振荡。因此，对机组式机型各段张力的设置与调节非常重要，对各张力区间的张力隔断也很重要。尤其是长期印刷不干胶材料，适应了在大张力条件下印刷的操作人员，在每次使用不同厚度、不同宽度以及不同材质的承印料卷时，必须要根据印刷机全幅材料宽度条件下的张力设置数值，通过计算制定放卷张力、进料张力、出料张力或者收卷张力等的精确值。机组式柔印机在制造时可能会输入某些规格的参数，但这些参数无法涵盖印刷机使用各种不同承印材料时的需求，因此印刷一线工艺的调整与增补将十分重要。这些参数将构成标签柔印自动化的基石。
需要注意印刷过程中对材料传输时的运动补偿，这是获得稳定张力控制系统的重要一环。轮转印刷机有一个重要的特点，即材料在传输时受到的各种摩擦，尤其是压印时受到的正压力，会形成正比于所受压力的反向摩擦力，对印刷所需要的恒张力形成阻碍。这就需要在速度方向上获得补偿。轮转凹印与胶印，由于压印时的压力很大，形成的摩擦力也大，所需的运动补偿就大。柔印属于轻压力印刷，压印力小，摩擦力也小，从理论上说补偿率也小。但是这个补偿是无法忽略不计的，若没有这个补偿，承印材料的恒张力系统一定会出现问题。如果操作人员习惯了不干胶印刷时使用较大的张力，设置调节时可能会粗放一些，但这种习惯如果带到印刷单层薄膜中，将对印刷质量控制十分不利。
保证印刷高产能的是油墨的干燥速度。标签柔印很多都使用UV油墨，而UV干燥属于能量固化的瞬间干燥模式，理论上完全适应快速干燥，但实际上未必。业界使用UV油墨时通常用3M胶带测试墨膜的附着力，用平磨仪测量墨膜的耐磨擦力，用铅笔硬度表示墨膜的硬度，其实都是在测量UV油墨的干燥程度。如果UV油墨的干燥速度提升不上去，印刷机再高的机械速度也是无用的。只有油墨干燥后得到的印刷速度才是货真价实的产能，标签柔印需要的高产能必须建立在油墨干燥的基础之上。
说到这里，不得不牵扯到标签产业链上的一个老问题：如何判定UV油墨是否固化？笔者至今还坚持当年的一个观点，即用红外光谱仪测定UV油墨固化前后的不饱和双键转换率，这个方法在理论上站得住脚，在实践上也可行。但这种干燥方法必须要建立在UV油墨光引发剂的吸收频谱与UV灯具的发射频谱基本对应的前提下，发射与吸收的对应相当于形成共振，这样才能保证油墨瞬间干燥。由于单峰频谱的光引发剂很难寻找，因此按光引发剂频谱制造UV灯具的复合频谱势在必行。否则提高UV油墨的固化速度将是一句空话，使用UV油墨的标签柔印提升产能也几乎不可能。
多功能组合印刷对整体印刷产能的影响一直没有解决，因为组合功能越多，对产能的影响越大。例如用轮转网印底涂或者局部上光，本身是利用网印油墨的墨层与质感，但油墨干燥困难，速度也慢，如果组合在一起，必然降低印刷工序原本可以达到的高速。更不要说连线击凸（俗称压凹凸，在加温加压条件下将承印材料热压而获得立体感），损失的产能会更大。但最近两届的亚洲标签大奖上的作品已有重大突破，利用数字印刷喷墨技术代替轮转网印，用数字印后的透明树脂局部喷涂代替击凸，原来有缺陷的工艺被新工艺取代，这正是我们所需要的提高产能的有效方法。
02 质量
印品质量，即印刷成品率，我们都希望开机即可得到印刷合格品，没有印刷废品，这有可能实现吗？这就涉及到柔印的特征性缺陷，即伴随着柔印的诞生，始终像梦魇一样纠缠这个印刷工艺的质量缺陷。柔印的基本构造有以下几个特点：（1）柔印采用可压缩的弹性印版，虽然版面上的凹凸面决定了上墨与否的分界，但版面如果受压过大，造成网点坍塌，油墨就会掉落到原本不该着墨的凹陷区；（2）柔印转印单元的压力控制基本依赖于人工调节，调节时压力过大很有可能发生压力过大；（3）柔印使用低黏度的油墨，特点是自流平，从印版剖面来看，油墨从应该着墨的高处自动流向不该着墨的低处，属于大概率事件；（4）柔印采用网纹辊传墨，当印版上网点直径小于网纹辊网穴的开口时，网点就会误塞进网穴，拔出时网点的四周就会沾染油墨，这些油墨无法转移出去，只能在印版凹陷区堆积，直至形成质量故障，业界称之为糊版、脏点、堵版、塞网、堵墨，国外同行称之为ink fill in，故障表现为bridging。
各种不同的说法其实都在描述同一个现象：印版上不应该着墨的区域，即相邻网点间的凹陷区有油墨黏结。因为柔性版是凸版，黏结在凹陷区的油墨初始时还只是印刷隐患，随着积墨越来越多，转移到承印材料上就会形成质量故障。
从根本上解决这一缺陷需要柔性版在着墨区与非着墨区具有不同的表面能，这一点与无水胶印的印版类似。不过无水胶印版的不同表面能区域处于同一平面，而柔性版需要在不同厚度上具有不同的表面能。从柔性版的剖面来看，最高处的版面需要的表面能略高一些，同在此处着墨的油墨表面张力适配。中间一半高度的版材需要较低的表面能，油墨如果滴落其中不会在印版上黏附，而会像玻璃上的水珠一样处于可流动状态。最底部的表面能不能太低，因为此处还必须黏附贴版用的双面胶。
当柔印生产一线对复合柔性版的需求还不能实现时，利用柔印的界面分析与界面匹配理论，我们还是可以获得具有该性能的单层柔性版。以在薄膜上印刷为例，由于各种薄膜具有不同极性，业内有一个约定俗成的规矩，即薄膜的表面能必须在38达因及以上。因此，为了油墨在薄膜上能处于润湿状态，即接触角小于90°，油墨的表面张力要小于薄膜的表面张力。标签柔印常使用UV油墨，该类油墨的表面张力一般在31～32达因，符合这一需求。
我们选择表面能为29～30达因的柔性版，选择表面张力与之接近，但比柔版表面能略高一些的油墨。不必担心油墨转移到印版上时的着墨不良问题，有两个因素可以提供保障：一是印版在油墨转移中的作用，并不需要优良的润湿性，仅承担“二传手”的作用就足够了；二是固体表面经摩擦或剪切后，表面能会有所上升，这是固体材料本身的特性，足以承担油墨转移。
现在的关键是印版非着墨区域，即网点相邻凹陷区的表面能会达到多少，这个区域的数值同柔印堵版的生成概率有着非常密切的关系，不能等闲视之。有两种情况：一种是印版非着墨区的表面能比着墨区要大许多，如大6达因（即印版非着墨区表面能36达因），当油墨滴落在该区域，油墨表面张力小于印版非着墨区的表面能，接触角小于90°，油墨在此处润湿，黏附在版材上，就会留下堵版的隐患；另一种是该区域表面能比着墨区略高，比如非着墨区的表面能比着墨区高2达因，同油墨表面张力接近或着相等，此时接触角为90°，属于临界状态。当油墨滴落其中，油墨无法在该处润湿，只能处于临界的收缩状态。如果该区域表面能只比着墨区高1达因，接触角大于90°，完全不润湿，油墨滴就像玻璃板上的水珠，处于流动状态。当版辊旋转180°时，印版上网点的坡根高于着墨的坡顶位置，墨滴就会顺着坡度滑落到最低点的坡顶。原本已经处于凹陷区的油墨会重新回到着墨区，完成了柔性版的自我清洁，真正达到了清洁转印。
柔性版的这种自我清洁功能需要按界面匹配的原理选择油墨、印版，尤其要注意制版过程中不能使非着墨区的粗糙度提升该区域的表面能。有两个关键点必须注意：一是洗版液的溶解性；二是洗版毛刷着力的轻重。洗版液的溶解性越好，毛刷着力越轻，洗版过程对印版非着墨区留下的痕迹越浅，版面就越细腻，表面能提升的风险就越小。反之，痕迹越深，粗糙度加大，表面能上升。柔性版非着墨区的表面能与该区域的粗糙度有着非常密切的关系，不可等闲视之。
当柔性版不再积墨，柔印特征性缺陷的基础被颠覆，柔印质量会有质的提升，柔印自动化的基础将被奠定。保持柔版洗版液的溶解性已有解决方案，降低洗版毛刷的副作用也已有解决方案，令人惊喜的是连洗版不用毛刷也有成功案例，以印刷质量为自动化提供保证，方案已经可行。
至于开机即成品，标签柔印其实是有条件的。机组式柔印机速度约在150m/min，由于标签柔印大多使用逆向单刮刀，速度快慢对颜色密度的影响并不明显。以调机时的15m/min到最高印刷速度150m/min，这点密度误差在允许范围之内。
03 绿色环保、可持续
绿色环保、可持续是柔印的发展之路。环保问题主要是油墨问题，标签柔印采用的主流油墨是UV油墨，目前国家对柔印UV油墨还没有具体的限制标准，但HJ 2542-2016《环境标志产品技术要求胶印油墨》标准中对胶印UV油墨的溶剂限量为2%。如果将此标准延伸到柔印，柔印UV油墨的溶剂排放基本也不成问题。
主要问题在于UV油墨固化时产生的臭氧，目前还没有明文限制，但臭氧的危害众所周知，一线操作人员根本承受不住。由于LED属于冷光源，理论上不产生臭氧，所以使用LED-UV取代UV，在固化过程中就可以避免臭氧的产生，是当前标签柔印已经在推进的重要工作，连续几届的亚洲标签大奖“绿色风尚奖”的评选也以这一指标为主要考核标准。
UV或LED-UV在使用过程中有两个问题需要注意：一是上文所说的油墨光引发剂吸收频谱与灯具发射频谱的对应，是油墨固化的基本立足点，没有这个基础，固化问题不仅拖产能的后腿，而且不恰当地提增功率，能耗加大，产生臭氧的风险也随之加大；二是光引发剂的残留，低分子物的迁移或者析出，将造成不可估量的食品或药品质量问题。2000年前后欧洲的雀巢婴儿牛奶被ITX污染，这种错误绝不能重犯。
可以用EB油墨来解决，但EB固化装置价格太贵。胶印因价格问题把一款很有生命力的无水胶印技术耽搁了，EB会不会重蹈覆辙，还很难说。但薄膜水墨技术可用，只是要稍微动一下脑筋，按溶剂油墨的干燥原理来操作肯定不行，乳液型水墨有其独特的成膜理论，因此对薄膜水墨的使用，绝不能简单粗暴。
04 柔印自动化
将产能、质量与绿色环保作为柔印三个分支问题，还缺少一个柔印自动化。其实，柔印自动化不仅建立在高产能与高质量的基础之上，同时又是对高产能的补充。
柔印自动化涵盖图像自动监测并反馈、承印材料不停机换卷、油墨自动清洗以及柔印机自动换单。这些功能有的已经完成，有的还在实施中。国内有一家柔印企业已经能够做到自动换单，8个员工就能承担起一整个车间的全部工作。用机械手代替部分人工，机械手与人工并行，并逐步取代人工，柔印生产线从少人化走向无人化，不是没有可能。
回到市场的五大需求再思考标签柔印的未来，我们欣喜地看到，机组式标签柔印机按150m/min的速度生产，产品皆成品，不停机生产，使用绿色油墨，用自动化生产线逐步代替人工，这对年轻人是有吸引力的。不愿意做夜班，传统的四班三运转或三班两运转很可能被放弃，但印刷机的高产能，产品的高合格率，油墨的自动清洗或免清洗，不停机换单或有效减少停机时间，这些具体措施都可以应对。至于扩大产品的利润空间，这要从产品的定位来进行分析。包装印刷的价格，同所包装产品的价格有很大关系，如化妆品与日化产品，食品包装与药品包装，消费品包装与工业品包装，价格相差很明显。与承印材料的价格也有关系，印刷在聚酰亚胺（PI）薄膜上的产品肯定比印刷在聚丙烯（PP）薄膜上的昂贵。因此，是行业决定了价格。但提高产能，减少人工，提高合格率，减少损耗，产品的利润空间就能上升，这也是不言而喻的。
来源丨 蔡成基 标签技术
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