年，我公司启动了《白卡纸凹印水性油墨的研发应用》项目，历时三年，于年下半年实现了“泰山（白将军）”凹印水性油墨产品的批量生产。相比之下，“泰山（红将军）”烟包的印刷工艺难度较大，但我公司不畏困难，通过工艺调整和多次试验，目前已成功实现“泰山（红将军）”烟包凹印水性红墨和水性光油的应用，图1为我公司凹印水性油墨烟包产品。下面，笔者将重点介绍“泰山（红将军）”凹印水性红墨和水性光油烟包产品的研发改进与推广应用情况。
图1我公司凹印水性油墨烟包产品
生产工艺改进方案1.纸张性能的调整
根据凹印水性油墨的特点，量身定制了定量为g/m2的无荧光白卡纸，通过调整纸张性能，改善纸张表面涂布层的印刷适性，使其表面涂布质量稳定，具有适当的吸墨性能，从而保证印刷效果。目前，国内烟包级无荧光白卡纸基本能符合凹印水性油墨的印刷要求。
2.根据凹印水性油墨主要特点研究油墨最佳配方
(1)组分及作用
凹印水性油墨主要由水溶性树脂、颜料、水（水和助溶剂）、助剂等经过混合、研磨、分散、过滤后制成。其中，水溶性树脂主要用来包裹分散的颜料，以使油墨能良好地转移到承印物表面；颜料一般包括有机颜料和无机颜料，在油墨中起显色、着色作用；水主要作为稀释载体，助溶剂则主要用于增加溶解度，一般为少量醇类溶剂；助剂主要用于辅助改善油墨使用时的缺点，主要有消泡剂、分散剂、流平剂、抗磨剂、增稠剂、防腐剂等。
(2)细度
凹印水性油墨的细度与颜料、树脂等物质有关，是凹印水性油墨的重要指标之一。凹印水性油墨的颗粒太粗不仅会影响刮刀和印版的使用寿命，而且油墨本身也容易产生沉淀，流平性也会变差。因此，考虑到印版网穴深浅、墨层厚度和研磨的经济影响，一般要求凹印水性油墨的细度在15μm以下。
(3)黏度
印刷上机时原墨的黏度一般较高，需要添加适量的水或乙醇和水的混合液（水和乙醇的比例一般为1∶1～1∶2）进行稀释。如果凹印水性油墨黏度较高，则容易产生气泡，导致印刷不实或出现针孔现象；如果黏度太低，则会使印刷字体变粗，图案边缘变模糊，印刷质量不稳定。调整凹印水性油墨黏度时，应预先将水与醇类溶剂按一定比例混合均匀，然后边搅拌边加入油墨，一般使用2＃察恩杯测量油墨黏度，黏度以19～21s为宜。需要注意的是，不能单独将醇类溶剂加入油墨，否则会导致油墨返粗变质。
(4)pH值
目前市场上凹印水性油墨一般偏碱性，主要是因为这些产品大部分使用的是碱溶性连结料。我们在生产实践中发现，油墨pH值的控制也比较重要，通常控制在7.5～9.0为宜，此时凹印水性油墨的性能非常稳定，能保证印刷质量的稳定性。
根据凹印水性油墨的特点，经过反复试验，最终确定最佳的凹印水性油墨配方为：10%～20%的高级颜料、30%～40%的丙烯酸树脂、1%的助剂（分散剂、消泡剂、耐磨剂）、0.8%的微量助剂（X、Y、Z）、30%～40%的溶剂（水、乙醇）。通过试验发现，当水和乙醇的比例为1∶4时，印刷效果较为理想，但还需根据季节及印品特点进行微调。
3.干燥系统的改进
干燥是凹印水性油墨印刷中的重要环节，除了与凹印水性油墨本身的干燥速度有关外，与印版网穴深浅、烘箱温度也有很大关系，一般纸张类凹印干燥时的热风温度应控制在80～℃。此外，适当提高凹印机烘箱的通风量和加热功率，也可以改善凹印水性油墨的干燥效果。
4.制版参数的改进
凹版一般采用激光雕刻版或者电子雕刻版，原有溶剂型油墨的印版网穴深度一般在45～55μm，湿膜涂布量为6.0g/m2，但由于凹印水性油墨的干燥速度比溶剂型油墨慢，经过多次试验，可将印版网穴深度控制在35～40μm，湿膜涂布量为4.5g/m2，不仅能保证较好的印刷效果，同时还能兼顾油墨的流平效果与干燥效果，最终达到较快的印刷速度。
烟包产品质量分析1.物理指标、色差与滑爽性
烟包产品的物理指标主要取决于纸张的特性。采用溶剂型油墨与水性油墨生产的烟包产品，在物理指标方面差异不是很大，基本都能达到中烟公司的产品标准；在色差方面，凹印水性油墨在使用过程中没有溶剂挥发，且油墨流平均匀、色相稳定、色彩饱和度高；在滑爽性方面，由于凹印水性油墨中的水性树脂及连结料与溶剂型油墨不同，墨层干燥后滑爽性较好，有利于卷烟厂高速包装作业。
经研究，采用溶剂型油墨印刷的烟包产品，采用凹印水性油墨印刷的烟包产品色差小，且由于凹印水性油墨在使用过程中不易挥发，不需要频繁补充溶剂来维持油墨黏度的稳定，进一步保证了印品色差的稳定性；动摩擦系数对烟包产品的上机适用性具有较大的影响，动摩擦系数较小，说明凹印水性油墨烟包产品具有良好的滑爽性，更符合高速包装机的上机适用性要求。
2.VOCs指标
(1)使用凹印水性红墨生产的“泰山（红将军）”烟包产品，乙醇残留量较高，其他VOCs指标均比溶剂型油墨低。
(2)除乙醇外，“泰山（红将军）”凹印水性油墨烟包产品其他指标均比溶剂型油墨烟包产品低很多，但与“泰山（白将军）”凹印水性油墨烟包产品相比，却高出很多，这与两种烟包产品的油墨结构有关，超出部分主要来自“泰山（红将军）”烟包的两次珠光印刷。
(3)下一步，研发并应用水性珠光油墨是从根本上解决“泰山（红将军）”烟包产品VOCs残留量超标的重要措施。
效益分析1.经济效益
(1)相比溶剂型红墨，使用凹印水性红墨使得“泰山（红将军）”烟包的油墨综合成本降低了20.42%，按年产20万箱进行计算，可节约26.74万元的成本，加上配套的条盒，节约成本可达40万元。
(2)使用凹印水性红墨比溶剂型红墨的辅助材料种类少，后者共使用6种辅助材料，而凹印水性红墨仅使用3种，更便于操作。
(3)物流仓储方面，生产大箱“泰山（红将军）”烟包小盒需要溶剂型油墨.44kg，需要凹印水性油墨.00kg。可见，凹印水性油墨的物流量不足溶剂型油墨的一半，每年可减少34.2吨的材料装卸、库房及生产过程物流工作量，而且库存可以减少一半，同时可在普通仓库储存，有效消除了危化品仓库的安全隐患。
(4)溶剂使用量大幅减少。根据国家《挥发性有机物排污收费试点办法》相关条款，有机溶剂的排污费约为8元/千克。按照我公司年产量20万箱计算，使用溶剂型油墨需消耗正丙酯和慢干剂共44.2吨，大概需缴纳35.36万元排污费，而使用凹印水性油墨至少可省去该项费用。
2.社会效益
(1)溶剂型油墨的主要溶剂是正丙脂、丙二醇甲醚等，每年约向大气排放44.2吨气态有机化合物。而采用凹印水性油墨则能避免这部分有机化合物排放，有效保护了环境。
(2)凹印水性油墨的主要溶剂是水和乙醇，均不易挥发，生产作业现场溶剂气味较小，改善了印刷车间的作业环境，保障了员工的身体健康。
(3)由于凹印水性油墨不易燃烧，可消除印刷车间易燃易爆的火灾隐患，有利于安全生产。
目前，我公司已经固化了凹印水性红墨的部分研发成果，也申报了相关油墨配方的发明专利，并且实现了大批量生产，取得了显著的经济效益和社会效益。但就“泰山（红将军）”烟包产品而言，珠光金色还占据着三分之一的印刷面积，溶剂型珠光金墨依然对产品的VOCs指标具有一定影响。为此，我公司将继续与深圳布瑞特水墨涂料有限公司等先进油墨供应商深度合作，并不断总结经验，再接再厉，向水性珠光金墨的研发和应用发起挑战。
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