初探新型紙基復合材料的凹印生產工藝

王云馬+何邦貴+陳磊+王金寶+王超+周玲

摘要：常用煙包內襯紙生產工藝有兩種：壓延復合和真空鍍鋁。但是兩種方式都有自己的缺點，因此提出了一種新型紙基復合材料的生產方式：采用凹版印刷工藝將金屬油墨涂覆到紙上，進行煙包內襯紙生產。本文初步探索新型材料的凹印工藝，并且將涂覆結果與現有生產工藝生產的鋁箔紙進行比較。

Abstract： Rolling composite and vacuum aluminum are two kinds to produce cigarette packs lining paper. But both of them have their own shortcomings. Therefore， the paper proposes a new paper-based composite material production method： we use gravure process to coat metal ink onto the paper to produce cigarette packs lining paper. The paper preliminarily explored the gravure printing process of the new material， and the coating results were compared with the aluminum foil paper produced by the existing production process.

關鍵詞：凹版印刷；內襯紙；紙基復合

Key words： gravure printing；cigarette packs lining paper；paper-based composite

中圖分類號：TS42 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0157-03

0 引言

煙包內襯紙是煙草包裝中重要的一個部分。內襯紙主要起到防潮防濕的保護作用。但隨著技術的日益發展，煙包內襯紙的生產方式迎來了一次革新。

目前國內煙包內襯紙的生產主要有兩種：

第一種是鋁箔紙的壓延復合，鋁箔紙的壓延復合生產工藝是將基紙與0.006mm～0.007mm的鋁箔的表面涂覆一層粘接劑，然后在壓力機（軋機）的壓力作用下形成物理復合。這樣物理粘接和壓延復合工藝生產的鋁箔紙存在粘接劑的殘留和安全性差的缺點，而且鋁箔層與紙基之間容易剝離，產生復合材料的錯位，再者對于鋁箔的厚度要求在 0.006mm到0.007mm之間，鋁箔的加工成本高，加工后的鋁箔的寬度直接影響到紙基金屬復合材料的寬度，使用的經濟性能差，不能夠根據紙基的寬度和復合機的能力設計相應的鋁箔寬度，導致鋁箔紙的壓延復合受到很大的限制，逐漸被真空鍍鋁復合所取代。

第二種是真空鍍鋁工藝，真空鍍鋁工藝又可以分為直接真空鍍鋁和轉移法真空鍍鋁。直接法真空鍍鋁紙是在高真空中將電阻、高頻或電子束加熱，使鋁絲加熱到1400℃左右氣化后附著在紙基上形成的。真空鍍鋁紙按生產工藝可分為直接法（紙面噴鋁）和轉移法（膜面噴鋁）兩種。直接法是原紙經表面處理后直接放入真空鍍鋁機進行噴鋁的方法，這種方法對紙張要求高，適用于40g/m2～120g/m2的銅版紙、白板紙、卡紙等紙型。轉移法是在PET、BOPP等薄膜上預涂轉移涂料和結合層（信息層）涂布上色，再經過真空鍍鋁、復合、模壓、剝離等工序將鋁層（或含有信息層的鋁層）轉移至紙上（或其他基材上），這種方法可生產40g/m2～450g/m2的紙或紙板。但是真空鍍鋁紙雖然性能優越，但是會存在生產效率低，生產成本高的問題。

因此，提出了一種新型的煙包內襯紙的生產工藝。這種工藝的特點是以凹版印刷作為鋁粉與紙復合的方式。所用原料是新型水性金屬油墨，由于使用了新型的油墨，新的生產方式，需要對現有的凹版印刷工藝進行研究，并在以此的基礎上提出適合新型油墨的生產工藝，讓鋁粉與紙基更好復合，基本接近現有的壓延復合和真空鍍鋁工藝生產的鋁箔紙的性能。

1 工藝改進

為了達到新型油墨通過凹印可以形成印刷品，需要對現有的凹版印刷機進行改進，改進的方面包括但不僅限于如下幾個方面：

①靜電移墨裝置的添加。在凹版印刷中經常會出現油墨轉移困難的問題，對此，可以設計出靜電壓印滾筒。這樣，壓印滾筒作為正極，印版滾筒作為負極，形成電場，這樣可以讓帶有負電荷的油墨想帶有正電荷的承印物上轉移。增加油墨轉移量，使得印刷效果更佳。[1]

②卷筒料印刷的張力控制。通常情況下，印刷機印刷過程中，諸多因素會導致紙張張力的改變。印刷機加速時，張力會變大，當減速時卷材的慣性會使張力減小，這種張力的改變是不希望看到的。張力過小，卷材的動力不足，會產生堆積、褶皺，正常印刷無法進行。張力過大，卷材會變形甚至斷裂，因此需要對張力進行控制。[2]

③靜電問題。一般來說，固體與固體之間進行摩擦，會產生電子轉移而導致產生靜電，印刷過程中，紙張和滾筒之間的摩擦同樣會產生靜電。印刷過程中的靜電會產生諸多危害，需要進行一定的預處理才能避免。[1]

2 工藝參數的研究

2.1 印刷速度

印刷速度對各印刷質量都有關系。首先，當印刷速度增大時，紙張經過壓印滾筒的時間縮短，這樣在相同印刷壓力的情況下，還是會產生印刷壓力作用不足的情況，從而導致油墨轉移的不夠。同時過快的印刷速度也會對紙張性能造成影響，過快的印刷速度可能會產生紙張拉毛等問題。[3]相應的，對于干燥來說，印刷速度的加快也會產生干燥時間不足的情況，水分含量過高將會影響整個印刷品質量。

印刷速度對印刷品最大的影響還是體現在油墨轉移量上，如圖1所示。[4]目前常用印刷速度可能對于該油墨印刷過大，應取小一點，1000-1200r/min較為合適。對于印刷速度的確定如果有足夠的數據還可以通過經驗公式計算獲得。[5]

2.2 印刷壓力

在其他條件一定時，油墨轉移率與印刷壓力的關系類似于圖2的曲線關系。

在曲線中的AB段，油墨轉移率很低，這是由于該段曲線對應的印刷壓力過小，包襯的變形不能充分克服印刷面的不平度，使印刷面不能充分接觸，導致了油墨覆蓋紙張的面積小，幽默轉移率低。

BC段中，BC曲線近似直線，說明了印刷壓力和油墨轉移率在這段區間內近似成線性關系。油墨轉移率會隨著壓力的增加而成比例的增加，因此壓力的一點點變化也會造成油墨轉移率的變化，所以要保證印刷壓力的穩定。

在CD段中，油墨轉移率到達了最大，曲線變得平直，此時油墨轉移率幾乎不隨壓力的變化而變化。因此這段區間是在實際生產中所需要的。

印刷壓力小于Pc時，部分油墨依然沒有轉移，這對于高光亮調等油墨少的網穴轉移不益。大于Pd時，會造成網點擴大，線條并糊。Pc稱為最小印刷壓力或者必須壓力，Pd稱為最大印刷壓力或者臨界壓力。

對于凹版印刷，常常采用線壓力來表示印刷壓力的大小，以考察整個壓印線上的壓力的均勻性，因此，加在壓印滾筒兩端的氣壓與印版滾筒承受的壓力大小有這樣的關系：

其中，FL——線壓力，N/m，R——氣缸活塞的半徑，p——氣缸的壓強數據，N/m2，L——印版滾筒的長度。

用過推倒，可以知道：

這樣就可以根據需要的線壓力大小得出應該調節到的氣缸壓強大小。一般的，對于紙張類的承印材料，壓力一般為7.8-10kN/m。壓力過大，容易造成龜紋、起伏甚至出現印刷膜皺折現象。壓力過小會發生漏印，圖案高光部分甚至因油墨不能有效地轉移而發生嚴重的色差。氣缸加壓示意圖如圖3所示。

2.3 刮墨刀的安裝

凹版印刷的供墨系統由墨槽、版輥、刮墨刀三部分組成。刮墨刀的作用是將印版的空白部分油墨刮去。刮墨刀的安裝對于油墨的傳遞以及色差的控制有一定的影響。總的來說，刮墨刀需要合理的安裝位置，高度和壓力。[5]同時還應該注意由于刮墨刀故障所帶來的印刷質量問題。[6]

2.4 干燥溫度

由于煙包內襯紙生產的特殊性，煙包內襯紙水含量對于煙草保護起著重要的作用。所以需要在進行工藝參數研究時，對于干燥溫度這一塊不可忽視。實際操作過程中應加大干燥溫度，加快水分的蒸發，同時也應該注意到高溫度對紙張性能的影響。

3 總結

通過以上內容的分析，進行了第一次上機測驗，最終結果表明，在進行初步的凹版印刷工藝改進之后，水性金屬油墨可以均勻涂覆到紙張上去。但是性能上，尤其是光澤度上，與現有的壓延復合和真空鍍鋁有一定的差距，還需要在后期的工作中，逐步完善工藝與油墨的配方，進一步減少這一差距。涂覆結果如圖4所示。同時，還應該進行凹印機的綠色印刷改造，可以分析凹版印刷機能耗的影響因素和有機廢氣污染產生的主要工藝環節的基礎上，建立凹版印刷機干燥系統節能減排工藝控制框架結構。重點介紹了凹版印刷機干燥系統優化工藝結構。變頻節能電氣控制?；谧罴延∷⒐に噮捣抡婧陀袡C廢氣排放控制與治理等節能減排的具體措施和實施辦法。工程應用效果表明，在某種意義上，上述措施能起到緩解凹版印刷機行業高能耗、高污染現狀的作用。[7]

參考文獻：

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