獨(dú)家實(shí)錄！EB、UV、水墨、膠印薄膜8問8答！

我12月15日下午，由廣東包協(xié)情報(bào)委、《包裝前沿》聯(lián)合主辦的“ＥＢ、ＵＶ、水墨、膠印薄膜印刷大碰撞”在線技術(shù)交流會在包裝前沿技術(shù)QQ總?cè)海?21451012）舉行，本次交流活動邀請了陜西北人技術(shù)總監(jiān)薛志成先生、中山優(yōu)威總經(jīng)理劉洪生先生、渭南歐泰盧保國先生、中羅周國兵先生主講，四位嘉賓分別就ＥＢ、ＵＶ、水墨、膠印薄膜印刷技術(shù)應(yīng)對軟包裝企業(yè)源頭治理ＶＯＣs需求時的優(yōu)劣點(diǎn)及使用前景進(jìn)行了分析，并就群友提出的相關(guān)問題進(jìn)行了在線交流和解答。

四位嘉賓的主講內(nèi)容將刊于《包裝前沿》2018年1月號，敬請關(guān)注！

下面是群友提問的交流內(nèi)容的實(shí)錄：

 

1、能否介紹下這幾樣技術(shù)的使用成本？比如EB墨、UV墨目前大約的價位會定到多少？

北人薛總：我們目前采購的國外EB油墨115~120元/kg，國內(nèi)幾家大約100元左右。采用膠印方式，EB油墨的使用量大約為凹印的三分之一，這剛好對沖了EB油墨價格偏高的因素。北人演示的EB電子束印刷設(shè)備是采用的七原色EB膠印+一色EB柔印，柔印主要是打?qū)嵉装啄，F(xiàn)在美國正在研發(fā)凹印的EB油墨，目前現(xiàn)有的EB油墨主要是用于膠印和柔印。普通膠版機(jī)需要更換UV和EB專用的傳墨輥。

如皋中羅周國兵：據(jù)我了解，在歐美地區(qū)，EB和UV油墨的價格是差不多的，人民幣約160元/kg。國內(nèi)由于UV油墨相對普及，價格在100元~160元不等。目前我們客戶使用的有100元左右和130元左右的。我們有一家客戶既有膠印，也有凹印，據(jù)客戶透露，油墨成本差不多，除了大墨量時，膠印油墨會高出百分之二十?？蛻羰褂玫氖敲抗?20元左右的UV油墨。

中山優(yōu)威劉洪生：理論上EB油墨價格比UV略便宜一些，UV凹印油墨價格在每公斤100元左右。EB可以省掉引發(fā)劑成本。

如皋中羅周國兵：EB好是好，但固化設(shè)備的價格有點(diǎn)高。我們也想在膠印機(jī)上配套，但客戶有點(diǎn)接受不了成本。

北人薛總：EB固化機(jī)目前國外的價格偏高，國內(nèi)的產(chǎn)品目前已經(jīng)在試用，價格只有國外的40%，約為180萬左右。

 

2、 EB印刷機(jī)相較于傳統(tǒng)印刷機(jī)優(yōu)勢在哪里？EB印刷機(jī)可以用于哪些行業(yè)？

中山優(yōu)威劉洪生：

在環(huán)保方面EB與UV相同，比傳統(tǒng)印刷環(huán)保，但印刷品表面硬度高，EB固化更適合建材等要求高硬度產(chǎn)品。

北人薛總：

EB印刷的優(yōu)勢可按圖中的313概括：

     

                      

北人薛總：EB可使用于各類紙包裝和薄膜包裝，它的優(yōu)勢是用于食品、藥品包裝時，無殘留，無遷移，所以是非常安全的。

陳立：EB的好處遠(yuǎn)不止如此，不能簡單的認(rèn)為 UV減去光引發(fā)劑等于EB。

小可：UV印刷能遇到的問題，EB固化都有可能遇到。實(shí)際上EB是固化方式的改變，這個改變足以讓印刷材料發(fā)生質(zhì)的改變。EB最大的好處，是杜絕了UV油墨里引發(fā)劑的使用，而引發(fā)劑是造成印刷品里小分子遷移的一個重要原因。

 

3、EB印刷機(jī)對能耗有監(jiān)控嗎？與凹印機(jī)相比，其能耗成本大約是多少？

北人薛總：

EB固化機(jī)的總功率為40-55Kw,適合350m/min的印刷速度，因此基本是凹印電加熱的十分之一。

中山優(yōu)威劉洪生：

由于EB屬于高能輻射固化，比傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥節(jié)能，具體量化還不很清楚。

 

4、EB印刷后，印刷品上會有輻射殘留嗎？如果有，安全如何保證？我們要如何處理？

北人薛總：

這就有點(diǎn)以訛傳訛了，只有高能EB 大于10MeV才會有輻射殘留，這是美國聯(lián)邦的標(biāo)準(zhǔn)，印刷使用的是低能EB，只有110KeV，差幾個數(shù)量級，所以無任何輻射殘留。

中山優(yōu)威劉洪生：EB固化沒有輻射殘留，但固化過程中有輻射，要做好輻射屏蔽。

 

5、EB印刷有臭氧產(chǎn)生嗎？如何解決這個問題呢？

中山優(yōu)威劉洪生：

EB固化是有臭氧產(chǎn)生，釆用氮?dú)獗Ｗo(hù)的方式可以減少臭氧產(chǎn)生量。

北人薛總：

無任何臭氧發(fā)生，固化完全在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)中進(jìn)行。如果有臭氧發(fā)生，就已經(jīng)產(chǎn)生氧阻聚，固化就失敗了。因?yàn)殡娮邮谡婵罩邪l(fā)生，穿過鈦窗直接到油墨。所以電子束幾乎無機(jī)會接觸氧氣，自然沒有臭氧發(fā)生。

歐陽瓊萍：針對短波紫外光產(chǎn)生臭氧的問題，印刷企業(yè)可以通過改造設(shè)備的吸排風(fēng)方式或車間的通風(fēng)設(shè)施，以減少臭氧的積聚。但當(dāng)設(shè)備在使用大功率吸排風(fēng)裝置時，會導(dǎo)致紫外燈因溫度過低而產(chǎn)生開啟不正常的現(xiàn)象，此時車間的通風(fēng)就顯得尤為重要。

目前，國外已有燈管廠家開發(fā)出了不產(chǎn)生臭氧的紫外燈，并已投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。此類紫外燈可對280nm以下的紫外光進(jìn)行過濾（實(shí)踐證明，280nm以下的紫外光對UV油墨的固化作用不強(qiáng)，可以去除），保留或增加280～400nm波長范圍內(nèi)的紫外光。另外，近年來興起的UV-LED固化技術(shù)，由于波長固定，只在365nm、380nm、390nm、400nm等特定波段產(chǎn)生紫外光，因此也不會產(chǎn)生具有刺激性氣味的臭氧。而且，UVLED固化技術(shù)由于印刷能耗低、印品表面溫度低，目前在一些對溫度敏感性較大的印刷領(lǐng)域，如食品包裝袋生產(chǎn)中。

 

6、能否介紹一下膠印薄膜設(shè)備的價格和優(yōu)缺點(diǎn)，比如膠印薄膜的附著力，還有后期維護(hù)的成本。

如皋中羅周國兵：

膠印塑料薄膜的主要優(yōu)勢：

1、UV、EB膠印油墨無VOCs排放，從源頭治理，減少了環(huán)保設(shè)備投入及其運(yùn)行成本。符合國家綠色環(huán)保發(fā)展方向。為員工的身體健康，家庭和諧打好基礎(chǔ)，為企業(yè)的長久穩(wěn)定發(fā)展提供了可能。

2、膠印產(chǎn)品精美細(xì)膩，客戶已有體會。

3、制版費(fèi)用低，僅需凹印版費(fèi)的四十分之一左右。一張850寬的PS版只要30元左右。

4、制版快，幾分鐘一張版！凹版制版就要4天，還要改來改去，沒有兩個星期出不來產(chǎn)品。而膠印，你可以和客戶喝喝茶聊聊天，一到兩個小時包括制版、印刷全完成，直接讓客戶現(xiàn)場看樣，看好直接定下來，提高了效率，也讓終端客戶省掉很多麻煩。

5、專色用少了。由于膠印的原理是四色疊加完成彩色印刷，所以，一般機(jī)器在四色的基礎(chǔ)上加上2-3個專色即可。

6、機(jī)組式膠印機(jī)占用空間小，廠房成本降低了。VSOP機(jī)器高度僅為1.9米，車間高度要求3.5米就可以了。

劣勢：

1、設(shè)備初始投入較大，VSOP-850八色裸機(jī)就要900萬人民幣左右。

2、膠印完成不了無縫印刷。（可以加柔印完成）。

3、由于膠印墨層厚度較薄，其色彩飽和度比凹印稍差。

4、油墨單價較高。但由于膠印墨層厚度僅為凹印的五分之一，又沒有溶劑的參與，實(shí)際油墨成本也差不多。

膠印塑料薄膜的附著力與油墨和固化方式有很大的關(guān)系，由于膠印塑料薄膜還是開始階段，還需要油墨和膠水廠家的大力配合。

后期維護(hù)主要是看膠輥的使用壽命。目前，使用膠印薄膜的企業(yè)已生產(chǎn)過無溶劑復(fù)合產(chǎn)品，還有復(fù)鋁的，復(fù)合質(zhì)量沒有問題，但還不能應(yīng)用到水煮和蒸煮。

 

7、UV固化與EB固化都屬于高能電子固化，兩者有什么區(qū)別？在應(yīng)用到食品包裝時哪種更安全？

北人薛總：

UV固化與EB（electronic beam，電子束）固化的差別之一是UV固化依賴光引發(fā)劑產(chǎn)生自由基或陽離子引發(fā)聚合，就是我們說的干燥或固化。通常光引發(fā)劑會有大約20%~30％不能反應(yīng)而殘留下來，并會向被包裝物遷移。光引發(fā)劑大多都有毒性，因此，食品、藥品包裝要慎用UV印刷品。 而EB的能量遠(yuǎn)高于UV，因此固化不需要光引發(fā)劑，高能輻射直接且隨機(jī)地在反應(yīng)介質(zhì)中產(chǎn)生自由基，使油墨固化或者干燥。因此EB印刷更環(huán)保、衛(wèi)生、健康。

中山優(yōu)威劉洪生：

EB固化與UV固化的差別:

①輻射能強(qiáng)：EB大于UV；

②固化原理：EB是強(qiáng)制斷鍵,UV對有機(jī)物選擇性斷鍵；

③EB必須在氮保護(hù)條件下固化；

④EB固化時有電子輻射產(chǎn)生，需要做好防護(hù)設(shè)計(jì)，UV有UV光輻射防護(hù)措施比較好處理；

⑤UV油墨需要加入引發(fā)劑，EB不需要。

某群友：

理解UV和EB技術(shù)的差別，最好的方法是先思考UV和EB能量的本質(zhì)差別。

光子是UV能量的最小單位，物理學(xué)家認(rèn)為光子同時具有粒子和波的性質(zhì)，光子沒有質(zhì)量，光子的能量由光的波長決定。大部分UV光固化是采用波長在250~450nm的光。

EB能量的最小單位是電子，不同于光子，電子有質(zhì)量并帶有負(fù)電荷。電子的能量是由用于電子加速的電壓決定的。通常用于電子束固化的電子能量范圍是70~300keV。

EB固化會改變一些材料的熱封性能，高能電子會令分子鍵斷開重聚，導(dǎo)致性能改變，國外已有測試，部分膜會有這樣的情況，生產(chǎn)前要測試。低遷移UV膠印油墨印刷PET膜可以蒸煮，PA膜不行。

一個簡單的UV和EB能量的換算方法是，350nm的UV光子能量等于3.5eV，也就相當(dāng)于在110kV電壓加速下的電子能量。當(dāng)加速電子通過電子窗，抵達(dá)基材表面的空氣層時會被減速，但抵達(dá)基材表面時電子束平均能量依然達(dá)到70,000eV，也就意味著EB能量是UV能量的20,000倍。

C-H和C-C鍵能為4-5eV，這就意味著EB可以以電離自由基的形式使化合物斷鏈，而UV是非電離狀態(tài)。這就是為什么EB不需要引發(fā)劑，自由基可以由電子束直接作用于單體和齊聚體產(chǎn)生。

基于上述對于UV和EB能量的討論，我們?nèi)绾味xUV和EB固化的能量？

UV固化能量的單位是mJ/cm2或者J/cm2，而EB固化能量的單位是Mrads或kGy。

按照定義，kGy=1J/gram。用于UV固化的能量范圍一般是0.1-0.5J/cm2，而典型的用于丙烯酸體系EB固化的劑量通常為20-40kGy。

另外一個重要的差異，是UV和EB對于固化材料的穿透性。因?yàn)橹挥挟?dāng)吸收的能量達(dá)到一定的能量才能夠激發(fā)自由基聚合反應(yīng)。UV固化的穿透性對于光密度非常敏感，對于透明材料，光固化可以在很深的層面發(fā)生(幾英寸深度)；然而，UV固化對于光密度很高的不透明材料，能量衰減非?？?，底層無法固化。

而固化材料的光密度對于電子束的穿透沒有影響，他可以同樣穿過透明和不透明的固化材料。但是，材料的質(zhì)量密度對于電子束有較大的影響。對于不同密度的材料，需要通過不同的加速電壓來使電子束在一定深度的材料中達(dá)到足夠的能量。因此，材料的密度和固化的深度是EB固化設(shè)備選型的重要參數(shù)。

8、水墨助劑是水的話，由風(fēng)箱烘干其水蒸氣，對印刷設(shè)備、版、車間、排風(fēng)管的設(shè)計(jì)等有什么新的改造要求嗎？會影響其使用壽命嗎？

歐泰盧總：在純水狀態(tài)下，水墨印刷的溫度會比溶劑型油墨高一點(diǎn)，但裝機(jī)容量并不高，我們一臺9色的300m/min水性油墨印刷機(jī)，裝機(jī)總?cè)萘恳仓挥?00KW左右，和傳統(tǒng)凹印機(jī)沒有區(qū)別，甚至還低一些。關(guān)鍵還是烘箱設(shè)計(jì)。濕度會對印刷有一定的影響，但在黃梅天的狀態(tài)下，我們做過測試，印刷的效果并不受影響，而且，版上有水也不用害怕，因?yàn)樗苡谀?，而溶劑型油墨在黃梅天就有點(diǎn)難受了。

因?yàn)闀r間關(guān)系，以下問題尚未討論，我們會繼續(xù)關(guān)注：

9、EB固化的印刷方式是濕壓濕，通過控制油墨黏度來防止串色，那么色序就固定了嗎？

10、軟包裝行業(yè)常使用的幾種印刷材料，PET，BOPP，CPP，NY，PE，Paper，使用這四種印刷方式，對于這些材料有什么要求，存在什么限制？是否四種印刷方式可以直接使用我們軟包裝行業(yè)常用的這六種材料，印刷后的精美度、油墨附著力如何？謝謝！