采用凹印機實現裂變效果，1臺相當于4～5臺網印機
時間：2020-12-23 來源：
裂變工藝的原理與特點
裂變油墨含有幾種不同波長的光引發劑，印在金卡紙、銀卡紙等承印物上后，先經過主波長為250nm左右的弱UV引爆燈照射，對其敏感的光引發劑引發油墨表面預聚物發生聚合交聯反應，形成特殊的皺紋，達到表層固化、里層未固化的半干效果；
再經主波長為365nm左右的強UV引爆燈照射，引發對其敏感的光引發劑引發油墨其余的預聚物發生聚合反應，使油墨徹底固化，完成裂變油墨的聚合過程，形成一層類似皺紋紙表面不規則的波紋，在光線照射下，波紋對光產生衍射作用，展現出多種顏色光澤的視覺效果，即所謂的印刷裂變效果或裂變工藝。
該種工藝廣泛應用于印刷高檔煙包、酒盒、禮品包裝盒、保健品包裝盒等印刷包裝品。
凹印裂變工藝的特點和研究思路
通常裂變效果采用網印工藝來實現，生產的產品具有墨膜飽滿、立體感強、視覺效果好的特點，但網印存在工序較煩瑣、生產效率低（2500～3000張/時左右）、一次只印一色、多次套印廢品率高、網版耐印率低和勞動強度較大等缺點。
通過凹印機配套合適的UV固化裝置若能實現裂變效果，和網印工藝相比，具有以下優勢。
(1)效率高。車速超過120米/分，相當于配套4～5臺網印機，訂單響應速度更快。
(2)裂變質量更穩定。裂變圖案在生產過程中的一致性好，質量更有保障。
(3)在產量大的條件下成本更低。減少了網印工序，節約了設備使用和人員的費用，同時油墨成本也相比網印更低。
因此，無論從控制產品質量的角度還是降低成本的角度，都很有必要在凹印機上進行裂變工藝研究。以某煙包的裂變效果為例，樣本是通過網印生產的，由于凹印與網印在印刷原理、設備結構、機械傳動、套準系統等方面存在很大差異，因此為了完美呈現樣本的裂變效果，下面將對凹印機的UV固化裝置、光源、凹版制版參數和油墨等進行研究與試驗。
凹印機裂變工藝研究
公司某品牌凹印機上安裝有兩組UV固化裝置，每組UV固化裝置配有3支功率為21kW的鹵素燈，處于不同水平的平臺上，如圖1。
圖1 改造前的UV固化裝置
根據裂變油墨的固化原理，要形成所需的裂變效果，裂變油墨印刷后必須經過引爆與光固兩個過程。要求UV引爆燈引爆完成后，油墨不能再接觸導輥，然后再進行固化，因此UV引爆燈引爆與固化應處于同一水平。鑒于設備現狀，需要對UV固化裝置進行改造，將凹印機上兩組不在同一水平平臺的UV固化裝置提升至同一平臺，如圖2所示，并在圖中的陰影位置再加裝一組UV引爆燈，通過調整走紙讓前后兩組UV固化裝置共同發揮作用，從而符合裂變工藝的生產要求。
圖2 改造后的UV固化裝置
樣本煙包采用網印工藝，網版目數為150目，使用4盞功率為24W的低壓裂變引爆燈引爆，再經過2支10kW的中壓汞燈固化，引爆燈與固化燈之間的距離為2米左右，印刷速度為2500～3000張/時，裂變效果明顯、手感較強。
裂變效果與生產速度、引爆燈數量、引爆燈功率、引爆燈與固化燈之間的距離等有著密切關聯。
由于凹印生產速度相較網印生產速度提高了，要達到同樣的裂變效果，引爆燈數量與功率也應同比例提高，根據生產速度的對比，我們選擇安裝5倍于網印引爆燈功率的引爆燈，引爆燈與固化燈之間的距離為4米左右，以保證實現良好的裂變效果。
網印裂變效果與網版目數、網印速度、刮刀角度、刮刀壓力等都有關系，凹印裂變效果同樣與凹版雕刻線數、網穴深度、印刷速度等有著密切關系。
一般情況下，網版目數與出片加網線數通常按比例進行匹配，在相同速度下，適宜的網版目數是出片加網線數的4倍左右，所以如果在相同或接近的生產速度下用凹印工藝來復制生產網印裂變工藝，制版線數應在35～40線/英寸左右，考慮到兩者印刷方式的不同，凹印印刷速度明顯提高以及凹印裂變油墨上機黏度較低的差別，裂變圖案的凹版雕刻線數還要再降低些。
因此，我們初步確定裂變圖案的凹版雕刻線數為25線/英寸左右，網穴深度要盡可能深，基本達到100μm以上。現場上機試驗時，在同一塊印版上雕刻了多個不同線數和網穴深度的圖案，進行印刷效果的對比分析。
由于凹印印刷速度較快，這就要求凹印裂變油墨必須是一種反應迅速的油墨，不論起皺還是固化都要比一般的網印裂變油墨要快。因此，凹印裂變油墨主要成分應該具有以下特點。
(1)高反應速率稀釋單體，也稱活性單體。其是一種分子量較大的化合物，可降低油墨黏度，起分散作用，決定油墨的表面特性，如光澤、硬度、柔軟性、表面光滑度，并且參與UV樹脂固化交聯反應。其不同于一般的單體，沸點極高，常溫下幾乎不會揮發或根本不揮發。
(2)興奮活躍的光引發劑。作為激發光固化樹脂交聯反應的特殊基團的有機化合物，光引發劑一經受光激發吸收光子后便變得非常興奮活躍，產生自由基，能量傳遞到高分子聚合物，產生連鎖反應，改變線性樹脂為網狀結構，使油墨固化成堅韌的油墨膜。
(3)高反應速率樹脂連接料。其是油墨的主要部分，決定油墨的性質，如附著力、黏度、硬度、耐磨性、耐化學性、耐溶劑性、固化速度等。
(4)有效的助劑，改善油墨的表面性能和流動性。該油墨紫外線皺紋燈發出的波長峰值為250nm左右，利用這種波長對油墨進行表面固化，因為這種波長屬于短波，不能進入油墨層的底部，所以只能對油墨表面進行固化，油墨中間和底部卻沒有固化，在進入高壓汞燈范圍時，最終產生褶皺現象。
根據此種油墨的特點，我們尋找了專業制作凹印裂變油墨的廠家進行合作，制作了不同的油墨樣本，先進行刮樣對比，再選擇刮樣效果與網印樣本比較接近的油墨進行現場上機測試，并準備好相關的助劑調整裂變效果及印刷上機適應性。
上機效果測試
按照預定的測試計劃，做好充分準備工作后進行上機測試，通過交叉調整引爆燈數量、引爆燈與固化燈距離、印刷速度等相關參數，最終在130米/分的生產速度下，找到某個固定凹版雕刻線數與網穴深度的圖案裂變效果較好，與樣張更接近，只是裂變紋路較細些。
在第一次測試的基礎上經過適當調整油墨配方、引爆燈數量等相關工藝參數后，進行第二次測試，在相同生產速度下，該圖案裂變紋路效果明顯增強，與原樣十分接近，可以替代原樣投入實際生產。圖3是兩次測試效果與原樣效果對比。
圖3 兩次測試效果與原樣效果對比
經過基于公司實際情況進行凹印裂變工藝的實現研究，我們掌握了采用凹印機生產裂變效果產品的關鍵工藝數據，實現了凹印裂變效果與網印裂變效果基本一致的目標，具備隨時轉化為訂單生產的技術能力，可供有類似產品需求的廠家參考。