凹版溶剂型油墨干燥过程及干燥不当引起的故障分析.docx
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凹版溶剂型油墨干燥过程及干燥不当引起的故障分析
凹版溶剂型油墨干燥过程及干燥不当引起的故障分析
柔印,凹印,丝印技术专栏
凹版溶剂型油星干燥边程
及千燥不当引起的故障分析
文/黄军
现磊机
速高达3O0111/mirl,此外,凹版的凹入深度,一般为
25~35m,最深可达40m,为了适应凹印机的高
速连续印刷的特点和对油墨能在承印物上迅速干燥的要
求,昕有的凹印机上都装有各种形式的干燥机构.尤其
是现代凹印机具有宽幅,多色,高速的发展趋势,使得
干燥装置也不断由低级向高级发展,日益成为凹印质量
控制的关键部分.
一
凹版印刷机的干燥形式
目前,凹印机以机组式为主流机型,这是因为与卫
星式凹印机相比,机组式机构布局合理,机组之间有较
大空间,有利于设备的安装与调整,并便于操作,可实
现高速多色印刷,同时,由于各机组结构相同,可提高
产品的系列化,通用化和标准化程度.机组式凹印机的
干燥装置主要有以下两种类型.
1.干燥辊筒型
采用水蒸汽加热或电加热方式,使干燥辊筒表面辐
射热能,印品直接与干燥表面接触使印迹干燥固化,该
类干燥装置因为印品直接与干燥辊简接触,所以容易引
起印品的伸缩变形.如图一所示.
2.热风对流型
热风对流型由发热装置,通风装置和排气口等组成
热风干燥室,印品从热风干燥箱通过进行干燥,通过调
整风量大小来控制干燥速度.热风对流型与干燥辊简型
相比,承印材料变形小,有利于保证印刷质量.印品经
热风干燥后一般还应由冷却辊进行冷却.如图二所示.
热风对流型是现今凹印干燥的主要形式.
图一干燥辊简型装置
1一墨斗2一刮墨刀
3一干燥装置
图二热风对流型装置
1一通风装置2一发热装置
3一排气4一进气5一印品
二,印品干燥过程中的几个关键含剂量
干燥过程通常是指将热量加于被干燥物料并除去挥
发性湿分,而获得一定湿含量产品的过程.当凹印承印
物作热力干燥时,通常相继发生两个过程:
①能量传递过程.能量(大多数是热量)从周围环
境传至印张.
②质量传递过程.物料中湿分被蒸发,湿分蒸发包
括两个过程:
物料表面湿分的蒸发和物料内部湿分的蒸
发,干燥速度由上述两个湿分蒸发过程中一个速度较慢
的决定.
印品干燥过程就是利用热能去除印品中溶剂的过
程,即印品中溶剂含量不断减少的过程,在干燥过程中
有几个关键的含剂量的作用十分重要.印品的干燥质量
一
般以最终含剂量偏离标准的程度,最终含剂量的均匀
性以及印品上的图文质量来评判.优良的干燥质量是通
过正确的控制干燥时间,干燥介质在干燥设备内的状态
等工艺参数来实现的.这些参数的拟定和控制均直接依
●广东印刷2011.4一59
技术专栏
据印品的初合剂量,干燥印品的终合剂量,平衡含剂量,
临界含剂量.
1.印品的初含剂量
印品中初含剂量可按两种方法定义,即:
干基含剂
量和湿基含剂量.干基含剂量是指干燥后不含溶剂的印
品称为绝对干印品,湿基含剂量是以未干燥印品为基准
的组成表示方法.在实际生产中,通常以湿基含剂量来
表示印品中含溶剂的多少.但由于未干燥印品的质量在
干燥过程中因失去溶剂而逐渐减少,故用湿基含剂量表
示时,不能将干燥前后印品的含剂量直接相减以表示干
燥中除去的溶剂.而绝对干印品的质量在干燥过程中是
不变的,故用干基含剂量计算较为方便.
干燥工序中对印品初含剂的量要求,首先要均匀一
致,否则干燥工艺参数极难控制,必将导致印品终含剂
量不合格;其次在保证印刷性能的前提下,初含剂量偏
低为好,这样干燥时间短且能耗少.未干燥印品的初
含剂量取决于油墨调制工段,即取决于凹印油墨的含剂
量.为了提高合格印品的获得率,在印刷以前需要对油
墨进行调配.油墨含剂量过高,油墨中的有机溶剂在干
燥系统中未得到彻底挥发,薄膜收卷后仍有余热,给残
留在墨层中的溶剂带来继续挥发的条件,从而形成粘
连,并且干燥后印品中的溶剂含量易超标,达不到国家
卫生标准.油墨含剂量过低,蒸发过快,会产生印迹发
白等现象,影响印品图文的再现质量.
2.印品的终含剂量
印品的终含剂量x,是衡量系统干燥能力的指标,
达到这一指标的准确程度是衡量干燥质量的关键,也是
印刷生产工艺中的重要工艺指标,当印刷品用来包装食
品之类的物品时,如果有臭味就成为很大的问题.有时
这种臭味甚至会被内容物所吸收.这样,问题就会更为
严重.特别是因为玻璃纸,聚烯烃薄膜等,具有易吸收
溶剂的性质,所以在印刷时需特别注意.当包装食品时
甲苯的臭味最为敏感.该臭味不仅是由于残留溶剂造
成,有时与包装材料本身的臭味如聚烯烃的氧化臭味等
相混,造成不易解决的问题.国家标准也对此做了相应
的规定,即使不用于食品包装,也应从环保的角度出发
生产符合国家标准的产品.目前,"苯含量"超标问题
已经引起了广泛关注.软包装行业如食品,塑料,医药
复合包装所用薄膜的溶剂残留量已经成为了不安全的隐
患,由于其所含的苯,甲苯,二甲苯,丁酮,异丙醇,
乙酸乙酯等残留的溶剂对人体的伤害极大,尤其是苯和
一
60一
柔印,凹印,丝印
#|镰瓣鬻s鹄
甲苯等芳香族类溶剂,具有强烈气味,具有极强的毒性,
可引起急性中毒,麻痹中枢神经等危害,因此必须对包
装用薄膜的溶剂残留量进行检测.复合软包装在生产过
程中的印刷,复合,涂布工序中使用了大量的有机溶剂,
这些溶剂或多或少地残余在复合包装材料中,若含有较
高残留溶剂的包装材料用来包装食品,药品等,将会危
害人体健康.
在正常条件下,传统的凹印工艺生产过程中的影响
因素较多,给控制溶剂残留带来一定的难度.首先,电
子雕刻凹版的网穴一般呈倒棱锥体,容易发生堵版现象,
特别是高光部位的小网穴更容易发生堵塞,造成印品上
小网点丢失.因此,当向油墨中添加慢干性溶剂(如二甲
苯,丁酮,丁酯等)时,这些慢干性溶剂的沸点较高,难
以挥发,造成溶剂残留.其次,凹印油墨以溶剂型油墨
为主,溶剂型油墨有苯类与非苯类之分,苯类油墨正被
逐步淘汰.溶剂型凹印油墨使用的各类溶剂均可形成有
毒,有害的排放气体.凹印油墨常用树脂一般有聚酰胺,
聚乙烯醇缩丁醛,氯化聚丙烯,聚酯等.不同的树脂对
溶剂的释放性不同,有些树脂对溶剂的释放性差,但印
刷适性好,价格又比较便宜,但容易发生溶剂残留问题.
3.平衡含剂量
在印品干燥过程中,当热风吹过印品表面时,与印
品进行热,质交换.由于印品表面溶剂蒸气压大于热风
中溶剂蒸气分压,印品中的溶剂向热风中气化,直到印
品表面溶剂蒸气压与热风中溶剂蒸气分压相等为止,此
时印品的含剂量称为平衡含剂量x+.在实际中,只需
要控制热风在干燥设备内的状态,但必须使热风在干燥
设备出口处状态(废气状态)对应的印品平衡含剂量
x+低于终合剂量x,,以确保当印品图文面积,速度波
动(主要指增大)时依旧能准确地达到终合剂量要求.
平衡合剂量在印品干燥过程中的这种约束作用是通过调
整热风在干燥设备出口处状态给予保证的.
三,干燥不当引起的故障
凹印由于墨层较厚,因此干燥问题始终存在.干燥
速度对油墨的溶剂残留量,色调,堆积,气味,刀线等
均有决定性影响(如图三所示).油墨干燥过快时,残
留于凹版凹坑中的油墨在到达承印物的瞬间,溶剂过快
挥发,粘度上升而影响油墨转移,产生高光部分欠墨,
暗调部分油墨流散不良,甚至造成糊版.同时,叠色印
刷中会产生剥皮现象;油墨干燥过慢时,虽然转移性不
一广东印刷2011.4_
柔印,凹印,丝印
会产生问题,但后工序无法进行,套印也难以进行.
故障:
早干,现象:
印刷物转印油墨本应呈均匀效果的部
位产生深浅不一的情形.
图三印刷时油墨干燥不当
热空气
—sl+~
图四热风对流过程的传热传质
1.干燥不良的危害
①残留溶剂升高,易导致印刷品粘连和异味问题.
②非图文部分的微量fFh墨转移到承印物上形成版污.
③对复合等后工序产生不良影响.
2.干燥过快的危害
①经刮墨存留于凹版网穴中的油墨在到达承印物的
瞬间,因溶剂挥发过快,粘度上升而降低油墨的转移率.
从而影响印品的颜色,产生高光部分欠墨,暗调部分油
墨流散不良,网线,干版等印刷故障.
技术专栏
③混合溶剂的综合平衡不容易掌握,造成慢干剂大
量滞留.
④某些里印工艺,最后一色印白墨,然后就收卷,
干燥和收卷工位之间的距离过短,干燥困难.而且白墨
托底要求油墨具有良好的遮盖力,只能加厚墨层.一般
来说白墨的上墨量是昕有颜色中最大的.
⑤薄膜印刷时,烘干装置的温度不能过高,烘道不
能过长,否则薄膜会发生拉伸变形,影响到套印精度与
产品长度.常用的方法是采用低温,大风量,在干燥工
艺上采用挥发方式,舍弃了蒸发.
⑥溶剂的挥发速度与外界的温度及蒸气压有关,外
界的蒸气压愈大,温度愈高,溶剂的挥发速度愈快;空
气相对湿度越高,溶剂挥发速度越慢,同时,水分如果
进入油墨中,将造成溶剂的综合挥发性变差.
⑦热风对流干燥过程中,传质和传热同时发生.热
能由热风主体以对流的方式传到印品的表面,然后再由
印品的表面传到内部,而溶剂却由印品内部向印品表面
扩散,被气化后由印品至气相介质的主体.传热的推动
力是温度差,传质的推动力是溶剂的浓度差,或溶剂的
分压差,传热和传质的方向相反,但密切相关.热风对
流干燥机理如图四所示,图中N为由印品表面气化的
溶剂量,Q为由气相传给印品的热量,P是热风主体中
溶剂的分压,Ps是印品表面的溶剂分压,T为热风主体
的温度,Ts为印品表面的温度,6是热空气膜的厚度.
在干燥印品时,当印品中所含溶剂超过其平衡溶剂而与
热风接触时,热风将热量传给印品表面然后热量由表面
向内部传导,这过程称为传热过程.印品表面获得热量
后,由于其表面溶剂蒸气的分压大于热风溶剂蒸气分压,
溶剂立即蒸发,气化后的溶剂蒸气通过印品表面的气膜
②某一溶剂挥发过快而使体系失去平衡,出现树脂向空气中扩散.印品表面溶剂不断蒸发而逐渐减少,弓
不溶解,白浊,局部凝胶等现象.同时因墨层温度快速
降低,空气中的水分变成水滴溶入墨中,引起凝胶的"水
白化",造成墨层光泽差.
③由于油墨干燥过度,版辊筒与刮刀之间的摩擦力
相对增大,刮刀难以刮净版面的油墨,从而造成刀线等
印刷故障.
3.凹版印品干燥不良的原因
①凹版印品的墨层厚度是由凹版网穴深度决定的,
有时候深度达到60m,上墨量大,干燥会有困难.
②为保证高光小网点的转印,凹印工艺中必须添加
慢干剂,这也会影响油墨的干燥效果.
起印品内部与表面间形成含溶剂量的差,或称合剂量梯
度,以及传导到印品内部热量的作用,使印品内部的溶
剂源源不断地向表面汽化,由于热风连续不断地将气化
的溶剂带走,从而达到干燥的目的.表面溶剂气化过程
以及印品内部溶剂向表面移动的过程称为传质过程.
由此可见,印品的干燥是通过传热与传质过程的同
时作用而实现的.传热过程能促进传质过程,即热风向
印品传热使溶剂蒸发而产生传质过程.传质过程又分两
种,一种是印品表面的溶剂蒸气向热风中移动的气相传
质;一种是内部溶剂向蒸发面的扩散移动.溶剂的扩散
和表面溶剂的气化是相联系的,也是同时进行的.但在
曩●l广东印刷2011.4■I.6l
技术专栏
干燥过程不同的阶段,其干燥机理不相同,干燥速度与
传质速度和传热速度都有关.
总之,干燥装置的温度对凹版印刷油墨的干燥影响
很大,一般根据承印材料,印刷速度,印刷图文面积进
行调整.例如,承印材料是纸张,色序为黄,品红,青,
黑的实地版印刷,第一色温度不宜过高,控制在80oC
左右,过低,油墨干燥不良,过高,引起纸张收缩,第
二色套印不准.以后各色的干燥温度逐渐升高,最高不
柔印,凹印,丝印
得超过120oC.塑料薄膜受热软化,在张力作用下容易
伸长,所以更要严格地控制干燥温度.聚丙烯,聚乙烯,
尼龙等容易伸长的薄膜,干燥温度最好不要超过70"(2.
同时,干燥装置的能耗也是一个问题,热风温度高,干
燥速度快,耗能也相应增加.回
作者单位:
湖南工业大学包装与材料工程学院
责任编辑/欧定军
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裾放军报印刷厂再度牵手星骂
_.1京地区报业印刷企业首次引进曼罗兰平张印刷
-一-机暨签约仪式在北京成功举行
在这骄阳似火的盛夏,恰逢中国共产党建党90周
年之际,解放军报印刷厂与曼罗兰再度合作,双方于
2011年6月28日在北京隆重举行"解放军报印刷厂
引进曼罗兰RoLAND705Lv平张印刷机签约仪式",
这次战略合作的成功将成为双方在互惠发展和双赢道路
上的又一里程碑.
解放军报印刷厂于1956年伴随《解放军报》创刊而
建立,1969年独立建厂隶属于解放军报社.通过设备更
新改造,技术求新求变,目前生产规模,印刷水平,企业
信誉等方面,在印刷行业均享有很高的知名度.解放军报
印刷厂至今已与曼罗兰结缘十二载:
1999年在报纸印刷
业首批引进曼罗兰POLYMAN商业轮转印刷机,在报纸
印刷方面首次推出彩色轻涂纸新闻日报——《解放军报》;
2002年5月引进的曼罗兰UNISET70轮转印刷机正式投
产,实现了新闻报纸与彩色轻涂纸插页同步印刷,填补了
商业印刷和新闻印刷多版面彩色套合印刷的空白,成为国
内首批使用这种印刷方式的厂家,成功地解决了报纸的特
殊印刷和精品印刷高难度的要求;2011年6月引进曼罗
兰平张印刷机——ROLAND705Lv型对开5色加上光
胶印机,成为北京地区首个引进曼罗兰平张印刷机的报业
印刷企业.曼罗兰凭借其世界领先的印刷技术,优质的产
品服务质量,贴心全面的技术支持服务以及专业的咨询顾
62~
问服务,赢得解放军报印刷厂的支持与信赖,并建立友好
忠实的合作伙伴关系.近年来,解放军报印刷厂的业务发
展迅速,为了满足印刷市场日益增长的需要,他们再次牵
手曼罗兰,引进其最先进的印刷设备.这充分体现了解放
军报印刷厂对曼罗兰的高度信任和大力支持.
解放军报印刷厂所引进的曼罗兰ROLAND705Lv
型对开5色加上光印刷机是当今代表着世界领先技术水
平的高速商务和包装胶印机,其印刷速度可达每小时
17,000张,且具有自动装版及自动清洗系统,自动色彩
导控系统,联线水性上光及干燥系统等增值印刷功能.
此机型必将成为北京地区高质量高效率商务印刷的典范.
作为全球领先的印刷设备制造商,曼罗兰秉承"以
客为先"的服务宗旨,致力成为客户最出色的商业合作
伙伴.这次的签约仪式受到双方的高度重视,解放军报
印刷厂厂长李康先生,解放军报印刷厂党委书记曹增昌
先生,万邦联合(北京)设备有限公司吕晓东先生,曼
罗兰(中国)有限公司印刷设备部北方区总经理张建法
先生,曼罗兰(中国)有限公司轮转部副总经理武欣欣
先生,曼罗兰(中国)有限公司高级业务代表马建华先
生均亲自出席了这次签约仪式.曼罗兰(中国)有限公
司轮转部副总经理武欣欣先生及平张印刷设备部北方区
总经理张建法先生对解放军报印刷厂一直以来给予曼罗
兰的信任和支持表示衷心的感谢,并表达了曼罗兰与解
放军报印刷厂~起共创印刷美好未来的信心!
固
t
誊..一广东印刷2011.4l
=一
- 配套讲稿:
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- 凹版 溶剂 油墨 干燥 过程 不当 引起 故障 分析