设为首页 | 加入收藏

24小时服务热线:139-3393-8816

tel:010-57102522

从质量控制和成本分析看标签卷筒纸轮转胶印技术的发展

2016-09-11 23:47:29编辑:沐彤包装

标签印刷是目前包装印刷业中继续保持较高利润率的几个领域之一,“高进高出”是这个行业的特点。所谓“高进高出”,即承印材料的价格高,印刷品的销售价格也高,不干胶标签尤其薄膜类不干胶标签就是一个典型的案例。“高进高出”行业的特点是产品质量要求高,因此标签印刷几乎集中了包装印刷行业所有的高端、新型技术。最新型的设备,最新型的材料,乃至最新型的工艺,基本上都是在标签印刷领域首先应用,并随之在其他领域得以推广,冷烫印技术从轮转生产线进而推广到单张纸生产线即是一个典型的例子。质量比拼、成本比拼、管理比拼是标签印刷行业的鲜明特点。因此我们从标签印刷工艺的演变就可以很清楚地看到各种印刷工艺的特点及其缺陷。在此,笔者从质量控制和成本分析等方面与大家探讨一下标签卷筒纸轮转胶印技术。 标签印刷行业青睐胶印工艺的缘由 胶印是最早应用在我国标签印刷中的一种印制工艺。多年前,国内标签以手工贴标为主,因此单张纸传输形式的胶印与凸印曾是标签印刷的主力方式。因单张纸传输的需要,每一印张除了要留下左右边丝(胶印称为“靠身”与“朝外”)外,还必须留下叼口和拖梢。对这些必须的材料损耗,业内曾有过一个计算:单张纸传输形式比卷筒纸传输形式的材料损耗要多3个百分点。当贴标方式逐渐摆脱手工贴标,走向自动化之时,以卷筒纸传输形式为主的凸印与柔印也就逐步替代了单张纸传输形式的胶印。 在国内标签业占主导地位的凸印与柔印,其主要特点是采用一定硬度的感光树脂印版来转移油墨,凸版硬些,一般在肖氏70~80度,柔版软些,一般在肖氏60~70度。这些采用浮雕形式,具有一定硬度的硬版有一个共同的缺陷,即对操作人员掌控印刷压力的能力有着较高的要求。若印刷压力调节不当,印版上的网点会严重变形,导致印刷网点的还原性不容易掌握。所以目前主导标签印刷行业的凸印与柔印工艺在最小网点控制上仍达不到胶印的水平。虽然凸印与柔印的标签一般都采用加网线数150~175线/英寸的印版印刷,但由于网点扩张不容易控制,即使在印前采用了补偿曲线等措施,仍达不到网点渐变到“零”的绝网效果。如果硬要渐变到“零”,那么最边缘处由于网点直径较大,大于15~20μm,人眼视觉上就会看到一道明显的“硬口”。对于这一问题,国外同行的相应处理方法是在高光区域的边缘采用调频加网,即多年前推出的Sanba网点技术,经过改善,尤其是采用了两次调频加网技术,形成了今天的调频调幅混合加网技术。但可惜的是,在欧美风行一时的调频调幅混合加网技术并不被包括中国、日本、韩国在内的亚洲国家的标签印刷行业所看好,因为在高光区域采用调频网点来表现颜色深浅的方法并不符合亚洲消费者以均匀的调幅网点大小逐次衰减来呈现颜色的习惯,消费者常常把疏密不同的调频网点误认为丢失网点的调幅网点。因此,高光小网点技术,尤其是渐变到“零”的绝网技术,至今仍是国内标签印刷行业从业者的心病。 胶印工艺采用铝基PS版,版材硬度大,印版较浅,图文浮雕高度为3~5μm,通过亲油的重氮感光树脂与亲水的三氧化二铝区分印版上的图文部分和非图文部分。油墨先转移到印版上,再转移到橡皮布上,最后转移到承印物上。即使在比较大的印刷压力下,因胶印印版受压变形而导致网点扩大的风险也很小。因此胶印能够完美地表现小网点,人眼看到的最小网点边缘没有硬口,好似渐变到“零”,达到绝网的效果。 除了工艺特性影响印品高光小网点的印刷效果之外,网点形状也会影响到印刷效果。凸印与柔印采用的是圆形网点,这种网点的特点是:网点面积率10%~30%为亮调区域,网点面积率为40%~60%为中间调区域,网点面积率70%~90%为暗调区域。理论上讲,从网点向反白网点(阴点)转换临界点在网点面积率为78.8%处,由于网点在实际印刷时会扩张,所以业内一般认为临界点在网点面积率为70%处。亮调区域与中调区域的网点间隔很清晰,层次分明,但达到临界点(即网点面积率大于70%的区域)后,其反白面积大小急剧变化,网点间隔不清晰,层次分辨不清。如果以网点面积率(从10%~100%)为横轴,以网点增大率(实际网点测量值与理论值的差值,如网点面积率为10%网点实测为30%,则网点增大率为30%-10%=20%)为纵轴,圆形网点扩大率分布如图1所示。很明显,在网点面积率大于70%的区域,圆形网点的层次表现力是“天生不足”的。

图1 凸印圆形网点增大率分布

胶印工艺采用的是方形网点,其扩大率分布与圆形网点不同,如图2所示。很明显,网点面积率10%~40%的是实心网点(阳点),网点面积率60%~90%的是反白网点,网点面积率50%处是阴阳各半,为临界点。方形网点在50%处的网点周长最长,从理论上讲,此时网点的扩大率为最大。图2中方形网点的扩大率分布显示了方形网点以网点面积率50%为对称轴,左右两端层次对称。换言之,在暗调区域,方形网点完全没有圆形网点挤在一块的弊病。值得一提的是,近年来,方圆形网点在胶印工艺中的应用逐渐增多。方圆形网点仅在临界点处呈现方形,在左右两端均以圆形呈现,其网点扩大率分布同方形网点相似。胶印恰恰是利用方圆形网点的特征,克服了凸印与柔印在暗调区域层次表现上的不足。

图2 胶印方形网点增大率分布

凸印的缺点是印刷速度较慢、对色差控制比较困难,但投资成本较低、入门门槛低、产品成本低、特别适合印刷短版标签活件。相比之下,柔印采用网纹辊供墨,墨路短,所以色差控制得特别好,印刷速度处于中等水平,最高可达150~120米/分钟,适合印刷中短版标签活件。理论上讲,凸印与柔印都应属于轻压力印刷,因为它们所用的印版硬度相差不多,印刷压力过大会引起网点扩张失控。但凸印与柔印的压印机构不同,凸印的压印辊是包裹了厚度为8~10mm橡胶层的钢辊,而柔印的压印辊是高光洁度的镀铬或镀镍的金属辊,两者的精度误差相差很大;凸印印版是用厚0.1mm的双面胶粘贴,柔印印版则采用厚度为0.38~0.50mm、具有缓冲及吸收压力调节误差的泡棉双面胶粘贴,因此柔印的印刷压力比凸印要小许多。但尽管如此,凸印与柔印对高光小网点的印刷一直是标签印刷行业质量控制的重点,标签印刷企业生产的标签产品质量好坏在很大程度上是以高光小网点的质量控制来衡量的。相比之下,胶印高光小网点的扩张比较小,因此解决凸印与柔印高光小网点控制难点的任务就历史性地落在了胶印身上。在柔印平台上建立卷筒纸轮转胶印是柔印工艺的首创。利用柔印印刷压力比较轻的特点,即经柔印以后卷料在传送过程中的速度损失较小、补偿比较简单的特点,采用胶印印刷高光小网点,采用柔印印刷实地尤其是带有包装产品标志色的专色,并根据需要连线增加网印,甚至凹印工艺,最后再连接检品、模切、排废、收卷等工序,从而形成多工艺的标签生产线。 标签多工艺生产线的投资成本高,但胶印高光小网点的控制技术一直被业内所青睐,因此,近年来往复式轮转胶印机应运而生,并被业内人士所看好,正逐渐形成应用潮流。 卷筒纸轮转胶印标签的质量控制要点 柔印平台基础上的卷筒纸轮转胶印机组和标签卷筒纸轮转胶印机能够比较容易解决高光小网点印刷时的网点扩张严重问题,那么这种印刷工艺有没有质量弱点呢? 笔者之前在担任某印刷大奖赛评委时,遇到这样一个案例:两枚不干胶标签,一枚采用MO330多功能机中的胶印机组印刷,一枚采用柔印工艺印刷,两枚不干胶标签的印刷质量都非常好,在高光小网点表现方面均没有瑕疵,并且选送单位是同一家公司,评审专家需要在两者中选其一。参加评审工作的三位专家中有两位是国内知名的胶印专家,但最后的评审结果却出人意料:胶印的不干胶标签被淘汰出局,而柔印的不干胶标签,其在主背景上采用了柔印特有的调频调幅混合加网技术,以全票通过的方式顺利过关。由此可见,胶印虽然能够保证高光小网点的印刷效果,但在其他方面总有些不尽如人意之处。 (1)网点的完整性。胶印根据水墨不相容的原理,来处理上墨和不上墨的关系,但水与油墨的交界处往往会出现油墨乳化的现象,水与油墨互相渗透,由此造成了网点的不完整性。印刷图文的“细胞”即基本单元是网点,一旦网点不完整,印刷还原的效果会大打折扣,图像的饱满程度也就受到影响。笔者曾经用放大镜仔细观察过,发现很少有胶印网点可以保持完整的。因此,胶印工艺一直把水墨平衡控制放在质量控制的首位。 其实在油墨转印过程中,胶印还有一些问题没有搞清楚,如油墨的表面张力问题。众所周知,两种不同的胶印油墨,即便在相同条件下(印刷机、承印物、印刷压力等条件均相同)印刷,油墨的转移量也是不同的。因为有的胶印油墨很容易从橡皮布上转移,而有的胶印油墨则易黏附在橡皮布上。由于业内对胶印油墨相关知识了解还不多,因此一般将这种情况归为“印刷适性”,在实际生产中需要挑选合适的油墨使用。但我们若从油墨与水这两种印刷时处于同一界面材料的表面张力角度来思考,从油墨同橡皮布的表面张力配合角度来思考,胶印网点的不完整性可能就不是现在这种情况了。 (2)墨色均匀性。胶印采用的是浆状油墨,黏度比液体油墨高许多,而且黏性也大。单张纸胶印机采用长墨路,通过多道传墨辊、串墨辊将油墨打匀,墨辊的材质有不同硬度的橡胶,还有钢辊。卷筒纸轮转胶印,尤其是在多工艺生产线上的卷筒纸轮转胶印色组,由于空间的限制,不可能像经典的单张纸胶印机配置得那么完备,因此浆状油墨经串墨辊匀墨后的均匀程度将影响到印刷墨色的均匀性。而且,虽然胶印是目前各种印刷工艺中最完备的,但其印版上的油墨通过橡皮布转移到承印材料上,因表面张力引起油墨转移量不同、从而引起色密度差异这个问题并没有很好地解决。因此,采用同样转印原理的卷筒纸轮转胶印也存在这样的问题。 (3)临界点附近的网点搭接。胶印采用的是方形网点,网点面积率50%的网点是临界点,且此处的网点增大率也最大,新型方圆形网点也具有此特点。胶印工艺在临界点处必须要注意网点的扩张情况,否则,网点之间会互相连接,形成平网发花、颜色不平服的缺陷。前文提到的被评委淘汰出局的那枚胶印不干胶标签,正是在这个不引人注意的地方被挑了“刺”。胶印网点可以精细呈现暗调部分,但在中间调部分容易出现网点搭接,在视觉上出现图像跳跃的缺陷。因此在工艺上扬长避短将是标签技术人员必须要做好的功课。认为只要采用胶印机就能得到最好质量的标签产品的想法是不切实际的。 (4)色序、灰平衡和叠色率。胶印工艺在标签上的应用主要体现在高光小网点的质量控制上,图像最精细处采用四色网点叠加,从而为图像的层次表现力提供了有效保证。因此,色序问题,CMY三原色在叠加时的灰平衡控制问题、网点叠加时的叠色率问题都是胶印工艺实施数据化、规范化时必须注意的问题。 (5)印刷重复周长与套准精度。建立在柔印平台基础上的胶印机组,需要注意印刷重复长度的问题。胶印机组的版辊周长是定长的,不能轻易变动。而柔印的版辊周长可以变动,如果采用伺服驱动机构,甚至可以无级变动,取得任意周长。由此可见,连线的多工艺生产线是有太多限制性的。胶印与柔印的印刷压力不同,因印刷压力会引起卷料传输过程中的摩擦力不同,即阻碍卷料传递的阻力是不同的。因此,套准精度是连线多工艺生产线必须要注意的一个问题。 (6)印刷张力、材料变形与套准。往复式胶印机组,采用卷料按需设定周长,用伺服电机驱动,靠橡胶压辊产生的摩擦力传输卷料。该机型的传动要点是伺服控制的稳定性。据笔者所知,为了保证卷料传输的稳定性,不少该机型制造商全套采用了国际传动界三巨头——博世力士乐、西门子、贝加莱的产品,尽管这样会使设备的成本大幅上升。该机型一个很重要的特点是卷料必须绷紧,在高印刷张力的情况下运行。如果在实际印刷过程中将此项功能控制得好,而卷料又没有明显的变形,那么这种模式下的套准精度是非常高的,有些设备制造商甚至提出了两次印刷套准的口号。但是如果承印材料在印刷过程中发生受热而形变,因为该机型印刷速度并不高,紧接着印刷单元之后的大功率UV烘干单元很可能会使材料长度受影响,套准精度误差控制值得关注。因此,间歇式机型的张力设置,UV烘干装置的功率设置,印刷速度设置,同套印精度控制关系甚大,必须引起操作者的重视。 采用卷筒纸轮转胶印工艺印刷标签,虽然可以轻易解决高光小网点质量控制的问题,但其既然属于胶印工艺,必然也会存在单张纸胶印的基本质量问题(如水墨平衡、印刷压力引起的网点扩张、墨皮脏污版面、鬼影和重影等问题)。目前,国内标签印刷行业中熟练掌握胶印工艺的人员并不多,因此标签印刷企业一旦采用此项技术,必须尽快组织人员向出版印刷和包装印刷行业学习成熟的胶印技术,把胶印质量控制环节认认真真抓起来。 印刷质量与投入成本的综合分析 标签印刷行业是目前国内残存的几个能保持高利润的印刷产业之一,但随着企业间人员流动,标签印制工艺的提升,即便当年被视为“秘密武器”的特殊工艺,现在也不再是盈利的“杀手锏”。因此,不单纯依靠设备的先进性来保证工艺的先进性,不仅仅依靠高档次的设备来保证利润,已成为标签印刷企业经营者和管理者追求的目标。 2010年9月,笔者在美国芝加哥举办的Labelexpo Americas 2010展会上遇到了一位负责某国际知名柔印机品牌在中国市场推广的总经理,他向笔者描述了这样一种“奇怪”现象:其公司所经营的某型号胶印、柔印等工艺连线的多工艺生产线,最开始在中国市场很难打开销售局面,这一方面是因为高昂的价格使得很多标签印刷企业望而却步,另一方面是业内既懂胶印又懂柔印的人才为数不多,该生产线的印刷过程比较难控制;但近几年这种情况大有改观,前来问询这种多工艺生产线的标签印刷企业多了,甚至一些跨国标签印刷企业把原本安装在欧美国家标签印刷企业中的这款机型搬迁到了中国内地。带有胶印机组的多工艺生产线甚至多过了经典的全柔印机组。笔者认为,这种现象其实反映了当前标签印刷行业对解决高光小网点问题的渴望,但也隐藏了设备成本居高,印刷利润下降的风险。 印刷市场的销售价格通常有两种计算方法:一种是根据本企业的料、工、费,加上税收和目标利润,报出合适的价格;另一种是根据市场平均价格核算出本企业的料、工、费各项成本,通过压缩企业的各项成本,得到利润。在目前国内标签印刷市场供大于求的态势下,第二种方法可能更实用一些。因此仔细核算投入与产出,估算投入资本的回收期,是标签印刷企业经营者一项很重要的工作。根据这一观点来衡量多工艺生产线中的卷筒纸轮转胶印机组与标签往复式卷筒纸轮转胶印机的话,质量固然很重要,成本更是重中之重。 传统胶印工艺经过数十年来的不断革新,从水墨平衡、灰平衡控制、CTP制版到现在的G7工艺,工艺发展越来越完善,但胶印市场上的竞争也越来越激烈。尤其是胶印G7工艺控制,其是建立在胶印工艺现有的灰平衡、实地密度、网点增大曲线、L*a*b*色彩空间等技术的基础上,为达到与胶印“同貌”(shared appearance)的效果,增添了灰平衡印刷密度曲线(NPDC)、亮调范围(HR)、暗调反差(SC)、亮调反差(HC)等新理念、新数据。国内一些先进的胶印企业已完成了G7认证,使印刷质量又提升了一个台阶。作为标签产业的胶印平台,在解决标签印刷图文高光小网点技术难点的同时,从管理上也应该适应这一潮流,在开始时就把好质量控制这一关、避免走弯路。 其实,国外标签印刷行业已经开始做柔印的G7控制了。美国柔性版印刷技术协会(FTA)在2010年的工作中就涉及到了G7的内容。笔者在labelexpo Americas 2010上也看到了应用柔印G7控制技术印刷的标签产品。为了克服激光柔印CDI制版过程中厌氧所造成的尖顶网点的缺陷,不少柔版制造商已在解决平面网点问题,包括使用惰性气体保护来达到网点的平面。若能如此进行,在不久以后,凸印与柔印在高光小网点扩张方面的劣势将不复存在,刚刚兴起的标签卷筒纸轮转胶印工艺将面临新一轮的挑战,标签生产的质量与成本问题又会再一次被业内关注。 总之,成本永远是第一位的,也是标签印刷企业中的永恒话题。

用户评论