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独家实录!EB、UV、水墨、胶印薄膜8问8答!

时间:2017-12-18 17:28来源:未知点击:
我12月15日下午,由广东包协情报委、《包装前沿》联合主办的“EB、UV、水墨、胶印薄膜印刷大碰撞”在线技术交流会在包装前沿技术QQ总群(121451012)举行,本次交流活动邀请了陕西北人技术总监薛志成先生、中山优威总经理刘洪生先生、渭南欧泰卢保国先生、中罗周国兵先生主讲,四位嘉宾分别就EB、UV、水墨、胶印薄膜印刷技术应对软包装企业源头治理VOCs需求时的优劣点及使用前景进行了分析,并就群友提出的相关问题进行了在线交流和解答。
四位嘉宾的主讲内容将刊于《包装前沿》2018年1月号,敬请关注!
下面是群友提问的交流内容的实录:
 
1、能否介绍下这几样技术的使用成本?比如EB墨、UV墨目前大约的价位会定到多少?
北人薛总:我们目前采购的国外EB油墨115~120元/kg,国内几家大约100元左右。采用胶印方式,EB油墨的使用量大约为凹印的三分之一,这刚好对冲了EB油墨价格偏高的因素。北人演示的EB电子束印刷设备是采用的七原色EB胶印+一色EB柔印,柔印主要是打实底白墨。现在美国正在研发凹印的EB油墨,目前现有的EB油墨主要是用于胶印和柔印。普通胶版机需要更换UV和EB专用的传墨辊。
如皋中罗周国兵:据我了解,在欧美地区,EB和UV油墨的价格是差不多的,人民币约160元/kg。国内由于UV油墨相对普及,价格在100元~160元不等。目前我们客户使用的有100元左右和130元左右的。我们有一家客户既有胶印,也有凹印,据客户透露,油墨成本差不多,除了大墨量时,胶印油墨会高出百分之二十。客户使用的是每公斤120元左右的UV油墨。
中山优威刘洪生:理论上EB油墨价格比UV略便宜一些,UV凹印油墨价格在每公斤100元左右。EB可以省掉引发剂成本。
如皋中罗周国兵:EB好是好,但固化设备的价格有点高。我们也想在胶印机上配套,但客户有点接受不了成本。
北人薛总:EB固化机目前国外的价格偏高,国内的产品目前已经在试用,价格只有国外的40%,约为180万左右。
 
2、 EB印刷机相较于传统印刷机优势在哪里?EB印刷机可以用于哪些行业?
中山优威刘洪生:
在环保方面EB与UV相同,比传统印刷环保,但印刷品表面硬度高,EB固化更适合建材等要求高硬度产品。
北人薛总:
EB印刷的优势可按图中的313概括:
     
                      
北人薛总:EB可使用于各类纸包装和薄膜包装,它的优势是用于食品、药品包装时,无残留,无迁移,所以是非常安全的。
陈立:EB的好处远不止如此,不能简单的认为 UV减去光引发剂等于EB。
小可:UV印刷能遇到的问题,EB固化都有可能遇到。实际上EB是固化方式的改变,这个改变足以让印刷材料发生质的改变。EB最大的好处,是杜绝了UV油墨里引发剂的使用,而引发剂是造成印刷品里小分子迁移的一个重要原因。
 
3、EB印刷机对能耗有监控吗?与凹印机相比,其能耗成本大约是多少?
北人薛总:
EB固化机的总功率为40-55Kw,适合350m/min的印刷速度,因此基本是凹印电加热的十分之一。
中山优威刘洪生:
由于EB属于高能辐射固化,比传统热风干燥节能,具体量化还不很清楚。
 
4、EB印刷后,印刷品上会有辐射残留吗?如果有,安全如何保证?我们要如何处理?
北人薛总:
这就有点以讹传讹了,只有高能EB 大于10MeV才会有辐射残留,这是美国联邦的标准,印刷使用的是低能EB,只有110KeV,差几个数量级,所以无任何辐射残留。
中山优威刘洪生:EB固化没有辐射残留,但固化过程中有辐射,要做好辐射屏蔽。
 
5、EB印刷有臭氧产生吗?如何解决这个问题呢?
中山优威刘洪生:
EB固化是有臭氧产生,釆用氮气保护的方式可以减少臭氧产生量。
北人薛总:
无任何臭氧发生,固化完全在氮气的保护中进行。如果有臭氧发生,就已经产生氧阻聚,固化就失败了。因为电子束在真空中发生,穿过钛窗直接到油墨。所以电子束几乎无机会接触氧气,自然没有臭氧发生。
欧阳琼萍:针对短波紫外光产生臭氧的问题,印刷企业可以通过改造设备的吸排风方式或车间的通风设施,以减少臭氧的积聚。但当设备在使用大功率吸排风装置时,会导致紫外灯因温度过低而产生开启不正常的现象,此时车间的通风就显得尤为重要。
目前,国外已有灯管厂家开发出了不产生臭氧的紫外灯,并已投入实际生产应用。此类紫外灯可对280nm以下的紫外光进行过滤(实践证明,280nm以下的紫外光对UV油墨的固化作用不强,可以去除),保留或增加280~400nm波长范围内的紫外光。另外,近年来兴起的UV-LED固化技术,由于波长固定,只在365nm、380nm、390nm、400nm等特定波段产生紫外光,因此也不会产生具有刺激性气味的臭氧。而且,UVLED固化技术由于印刷能耗低、印品表面温度低,目前在一些对温度敏感性较大的印刷领域,如食品包装袋生产中。
 
6、能否介绍一下胶印薄膜设备的价格和优缺点,比如胶印薄膜的附着力,还有后期维护的成本。
如皋中罗周国兵:
胶印塑料薄膜的主要优势:
1、UV、EB胶印油墨无VOCs排放,从源头治理,减少了环保设备投入及其运行成本。符合国家绿色环保发展方向。为员工的身体健康,家庭和谐打好基础,为企业的长久稳定发展提供了可能。
2、胶印产品精美细腻,客户已有体会。
3、制版费用低,仅需凹印版费的四十分之一左右。一张850宽的PS版只要30元左右。
4、制版快,几分钟一张版!凹版制版就要4天,还要改来改去,没有两个星期出不来产品。而胶印,你可以和客户喝喝茶聊聊天,一到两个小时包括制版、印刷全完成,直接让客户现场看样,看好直接定下来,提高了效率,也让终端客户省掉很多麻烦。
5、专色用少了。由于胶印的原理是四色叠加完成彩色印刷,所以,一般机器在四色的基础上加上2-3个专色即可。
6、机组式胶印机占用空间小,厂房成本降低了。VSOP机器高度仅为1.9米,车间高度要求3.5米就可以了。
劣势:
1、设备初始投入较大,VSOP-850八色裸机就要900万人民币左右。
2、胶印完成不了无缝印刷。(可以加柔印完成)。
3、由于胶印墨层厚度较薄,其色彩饱和度比凹印稍差。
4、油墨单价较高。但由于胶印墨层厚度仅为凹印的五分之一,又没有溶剂的参与,实际油墨成本也差不多。
胶印塑料薄膜的附着力与油墨和固化方式有很大的关系,由于胶印塑料薄膜还是开始阶段,还需要油墨和胶水厂家的大力配合。
后期维护主要是看胶辊的使用寿命。目前,使用胶印薄膜的企业已生产过无溶剂复合产品,还有复铝的,复合质量没有问题,但还不能应用到水煮和蒸煮。
 
7、UV固化与EB固化都属于高能电子固化,两者有什么区别?在应用到食品包装时哪种更安全?
北人薛总:
UV固化与EB(electronic beam,电子束)固化的差别之一是UV固化依赖光引发剂产生自由基或阳离子引发聚合,就是我们说的干燥或固化。通常光引发剂会有大约20%~30%不能反应而残留下来,并会向被包装物迁移。光引发剂大多都有毒性,因此,食品、药品包装要慎用UV印刷品。 而EB的能量远高于UV,因此固化不需要光引发剂,高能辐射直接且随机地在反应介质中产生自由基,使油墨固化或者干燥。因此EB印刷更环保、卫生、健康。
中山优威刘洪生:
EB固化与UV固化的差别:
①辐射能强:EB大于UV;
②固化原理:EB是强制断键,UV对有机物选择性断键;
③EB必须在氮保护条件下固化;
④EB固化时有电子辐射产生,需要做好防护设计,UV有UV光辐射防护措施比较好处理;
⑤UV油墨需要加入引发剂,EB不需要。
某群友:
理解UV和EB技术的差别,最好的方法是先思考UV和EB能量的本质差别。
光子是UV能量的最小单位,物理学家认为光子同时具有粒子和波的性质,光子没有质量,光子的能量由光的波长决定。大部分UV光固化是采用波长在250~450nm的光。
EB能量的最小单位是电子,不同于光子,电子有质量并带有负电荷。电子的能量是由用于电子加速的电压决定的。通常用于电子束固化的电子能量范围是70~300keV。
EB固化会改变一些材料的热封性能,高能电子会令分子键断开重聚,导致性能改变,国外已有测试,部分膜会有这样的情况,生产前要测试。低迁移UV胶印油墨印刷PET膜可以蒸煮,PA膜不行。
一个简单的UV和EB能量的换算方法是,350nm的UV光子能量等于3.5eV,也就相当于在110kV电压加速下的电子能量。当加速电子通过电子窗,抵达基材表面的空气层时会被减速,但抵达基材表面时电子束平均能量依然达到70,000eV,也就意味着EB能量是UV能量的20,000倍。
C-H和C-C键能为4-5eV,这就意味着EB可以以电离自由基的形式使化合物断链,而UV是非电离状态。这就是为什么EB不需要引发剂,自由基可以由电子束直接作用于单体和齐聚体产生。
基于上述对于UV和EB能量的讨论,我们如何定义UV和EB固化的能量?
UV固化能量的单位是mJ/cm2或者J/cm2,而EB固化能量的单位是Mrads或kGy。
按照定义,kGy=1J/gram。用于UV固化的能量范围一般是0.1-0.5J/cm2,而典型的用于丙烯酸体系EB固化的剂量通常为20-40kGy。
另外一个重要的差异,是UV和EB对于固化材料的穿透性。因为只有当吸收的能量达到一定的能量才能够激发自由基聚合反应。UV固化的穿透性对于光密度非常敏感,对于透明材料,光固化可以在很深的层面发生(几英寸深度);然而,UV固化对于光密度很高的不透明材料,能量衰减非常快,底层无法固化。
而固化材料的光密度对于电子束的穿透没有影响,他可以同样穿过透明和不透明的固化材料。但是,材料的质量密度对于电子束有较大的影响。对于不同密度的材料,需要通过不同的加速电压来使电子束在一定深度的材料中达到足够的能量。因此,材料的密度和固化的深度是EB固化设备选型的重要参数。
8、水墨助剂是水的话,由风箱烘干其水蒸气,对印刷设备、版、车间、排风管的设计等有什么新的改造要求吗?会影响其使用寿命吗?
欧泰卢总:在纯水状态下,水墨印刷的温度会比溶剂型油墨高一点,但装机容量并不高,我们一台9色的300m/min水性油墨印刷机,装机总容量也只有400KW左右,和传统凹印机没有区别,甚至还低一些。关键还是烘箱设计。湿度会对印刷有一定的影响,但在黄梅天的状态下,我们做过测试,印刷的效果并不受影响,而且,版上有水也不用害怕,因为水溶于墨,而溶剂型油墨在黄梅天就有点难受了。
因为时间关系,以下问题尚未讨论,我们会继续关注:
9、EB固化的印刷方式是湿压湿,通过控制油墨黏度来防止串色,那么色序就固定了吗?
10、软包装行业常使用的几种印刷材料,PET,BOPP,CPP,NY,PE,Paper,使用这四种印刷方式,对于这些材料有什么要求,存在什么限制?是否四种印刷方式可以直接使用我们软包装行业常用的这六种材料,印刷后的精美度、油墨附着力如何?谢谢!

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