包装印刷

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包装印刷(package printing,packaging and printing)

目录

什么是包装印刷[1]

  包装印刷是以满足包装要求为目的,在包装材料包装容器上印刷各种图文的总称。由于包装装潢对颜色和图案的多样性要求,包装印刷采用了凸印、胶印、凹印、柔印、丝印等多种印刷工艺技术及印后加工技术。

  包装印刷过程中的原稿、胶片、印版、油墨、润版液、上光油、印刷机清洗液等除作为印刷成品的组成部分外,还有一部分在其作用完成后变成了气体、液体、固体的废弃物而污染环境和损害人体健康。对于这部分废弃物质,必须从源头上或在生产过程中减少各种化学制剂对环境的影响,以控制其对环境的污染,即要努力发展绿色包装印刷。发展绿色包装印刷需在包装印刷材料的选择,印前、印刷印后加工,以及包装印刷产品的使用、回收等生命周期全过程中,做到绿色环保。

包装印刷的分类[2]

  包装印刷的分类方法较多,常用的分类方法主要有以下几种。

  (1)按所用印版分类:凹版印刷凸版印刷(柔性版印刷)、平版印刷(胶版印刷)、丝网印刷、其他印刷。

  (2)按所承印的包装材料分类:纸及纸板印刷,塑料薄膜印刷、塑料板材印刷、金属印刷玻璃印刷、陶瓷印刷、织物印刷、其他印刷。

  (3)按包装制品及用途分类:纸包装制品印刷(包括纸盒、纸箱、纸袋、纸罐、纸杯、纸筒印刷等)、塑料包装制品印刷(包括以塑料薄膜和复合薄膜为主的软包装袋印刷以及硬质塑料容器印刷等)、金属包装制品印刷(包括金属罐、金属盒、金属筒、金属箱印刷等)、玻璃包装制品印刷、陶瓷容器印刷、标签印刷等。

  (4)按承印物的表面形态分类:平面印刷、曲面印刷(包括移印软管印刷、玻璃及陶瓷容器印刷等)、球面印刷。

包装印刷工艺[3]

  根据不同产品包装、不同的包装材质与印刷质量要求,包装印刷技术方法有多种类型。如按印版版面结构特征,可分为凸版印刷(包括柔性版印刷)、平版印刷、凹版印刷、孔版印刷(包括丝网版印刷);按承印物,可分为普通印刷和特种印刷(包括喷墨印刷、塑料膜与塑料产品印刷、金属印刷、玻璃印刷、陶瓷印刷、织物印刷等)。

  以下简要介绍备类包装印刷的方法与特点。

  1.凸版印刷

  凸版印刷是起步最早的一类直接印刷方式,即印刷版上的图文直接转印到承印物的印刷方式。就像盖图章一样,版面凸出的部分着墨后,宜接压印在纸面上。

  早期的凸版以木刻版、活字版为主,现代凸版印刷的印版主要采用铜锌版和感光性树脂凸版两种制版方式。凸版印刷的特点是以色块与色块套印,叠印为主,墨色厚实,色泽饱满,大面积的专色平面印刷效果尤其好;还可以把经过浮雕的立体图案压印到包装或书面上形成凹凸效果;将金、银(电化铝)烫印到承印物上。取得平凹、烫金结合的多种特殊效果。但是凹版印刷的制版质量难以控制,费用较高,不适合印刷大幅面的产品,印刷速度也难以与平版印刷相比。

  2.平版印刷

  平版印刷也称为胶版印刷,是现代印刷技术中应用最广泛的一类印刷方式。平版印刷是利用油水不相溶的原理,在印版上不着墨的部分,由一层亲水物质组成,图像由一层亲油物质组成。印机开印后,印版最先接触的是给水辊,印版中的非图形部分均匀地沾上一层印刷专用的水,接着印版才接触给墨辊,版上有水的部位不会沾上一点油墨,而有图文的部分就均匀地沾上了油墨,印版的油墨再转印到承印物上,就完成了印刷。

  平版印刷机分为单色机和多色机两类,最新的多色机一次可以完成4—8色,甚至12色印刷,还可两面同时印刷。平版印刷适应面宽,印刷效果良好,适合数量多和各种版幅的印刷,规格上有四开印刷机、对开印刷机、全开印刷机;印刷速度陕,每小时可高达12000张。

  3.凹版印刷

  凹版印刷的印版版面图文部分,被腐蚀或雕刻凹下低于版面平白部分,同时凹下的深度随图像的深度不同而不同,图像部位越深而凹下的深度越深。印刷时整个版面沾着水性油墨,然后用刮墨刮刀刮去印版平面上的油墨,再施以较大的压力将印版低凹部位留下的油墨转印到承印物上而获得印刷效果。

  凹版印刷具有墨色厚实、富于立体感、色泽鲜艳、层次丰富、印刷速度快、干燥迅速、承印材料适应面广、适合各种幅面和大宗产品装潢印刷的特点。广泛应用于塑料包装、挂历、精美画册的印刷。

  4.孔版印刷

  孔版印刷是使用网目漏印方式进行印刷的一类方法,也称为丝网印刷或网目印刷。丝网印刷首先要将真丝网或维纶网、铜丝网、不锈钢丝网固定绷紧在金属或木框上,然后在丝网上涂敷感光胶,把做好的图版或底片紧贴感光面进行紫外线曝光。被曝光部分的感光胶在紫外线作用下,变成牢固黏附在网上的阻水膜,再用水冲洗掉网上未固化的感光胶,透出网孔中的图文,印刷时,在印版下放入承印物,将油墨放入网框内,再用柔性刮刀在网框内加压,刮动油墨,使油墨从网孔中漏印到承印物上。

  丝网印刷品上的墨层较厚(为平版印刷的5-10倍),图文具有立体感,色彩浓厚,适合于各种材料和曲面、平面印刷,版幅根据需要可大可小,适合于手工或机印,操作方便,适用面很宽。

  5.柔版印刷

  柔版印刷是使用柔性印版,通过网纹传墨辊传递油墨的印刷方式。柔性版印刷是采用具有柔性、图纹呈浮雕型凸起的印版,其印刷原理与直接凸版印刷的原理是一致的。但柔性版印刷的传墨方式是通过网纹传墨辊和能定量控制油墨的刮刀技术来传墨的,油墨传输路线属于短程墨传输方式。

  柔性版印刷的特点是,印刷机采用网纹辊输墨,传墨系统十分简单,省去了复杂的输墨辊组,操作方便,降低了成本;制版简单,并能在机外对印版滚筒上版与打印样张,适合各种小批量、多品种的短版印刷品;耐磨性强,干燥快,对大批量印刷可减少换版次数;柔性版印机可与各种加工机械连接配套,形成流水作业线,提高生产效率;适应于各种材料的印刷,还可采用水基油墨无污染印刷,有利于环保,墨色又坚实,印刷效果良好,因此在包装印刷中应用发展很快,具有明显的竞争优势

  6.其他印刷方式

  由于现代高新科技的发展和包装印刷的多种需求,除上述介绍的印刷方式外,还有多种印刷新技术和特种印刷不断应用于包装印刷。如立体印刷全息印刷、喷墨印刷、发泡印刷等。

  立体印刷——是根据光学原理,利用光栅板使图像景物具有立体感的一种印刷方式,又称为光栅板法或三维空间印刷。立体印刷光泽度好,颜色鲜艳印刷品的表面覆盖一层凹凸柱镜状光栅片,具有很强的立体感,能够逼真地再现景物的立体效果。在包装装潢中广泛地应用于儿童玩具、文教用品、礼品盒、化妆品、扑克牌等产品、纪念品和贵重精致的小商品的包装。

  全息印刷——利用全息照相获得实像可以用屏幕接收,也可以采用模压的方法大量复制彩虹全息图片。全息印刷就是利用全息照相获得的实像,在特定的材半斗(真空镀铝膜)上将浮雕全息图压印获得全息图片的印刷方式。全息印刷也称激光印刷,主要应用于高档产品包装及标志与标签装潢印刷,具有闪光变色和立体形象效果,也应用于商品包装防伪印刷。

  发泡印刷——发泡印刷是在纸张、塑料、皮革、纺织品等承印物上,采用特殊的发泡油墨进行印刷,再经加热处理,印刷图案就会随着墨膜发泡凸起,然后自然冷却凝固形成浮凸图文的一种印刷技术方式。发泡油墨的连接料一般为水性,使用方便,无污染,具有较好的耐溶性、耐药|生、耐磨性及不变形、立体感强、手感柔软舒适、近似人工贴花等特点,广泛地应用于盲文点字、商品包装装潢服装与纺织品图案装饰、图书封面装饰等领域,具有优良的装饰效果。

  喷墨印刷——喷墨印刷是指通过计算机控制,使油墨流从喷嘴喷射在承印物上面获得图文的无版无压印刷技术方式。喷墨印刷机主要由油墨喷头、喷墨控制器、承印物驱动器和系统控制器组成。其印刷原理是先将原稿模拟图像信息转换为数字印刷信息,以数字形式储存,印刷时数字信号指挥喷墨装置使墨雾按要求喷射到承印物上形成图文。喷墨印刷采用电脑控制整理工艺过程。全部操作过程实现自动化,可以完成单色和多色印刷。同时喷墨印刷装置结构比较简单,体积小重量轻,操作与维修也比较方便,可以适应各种材料的印刷,是一种发展应用前景极其广阔的印刷技术方式。

包装印刷行业能耗及污染现状[4]

  与其他机械装备行业产品类似,包装印刷设备从材料获取、产品生产、使用,到产品服务和最终处置的整个生命周期内,单位能耗高、资源利用率低。特别是印刷涂布设备干燥系统热废气的排放,不仅浪费能源,而且热废气中的甲苯等有毒致癌物质一般都直接排放到大气中,已经严重影响生活空气质量,对生态环境造成严重的影响。印刷生产过程中使用的油墨和化学药品以及废弃物很多都会产生挥发性有机化合物,会对人体造成有害影响,如导致肺病甚至损害大脑,也会造成了大气污染。

  1.印刷包装行业能耗现状

  目前,我国包装工业总产值已达4000亿元(相当于500亿美元),包装行业在我国国民经济42个主要行业中已由20世纪80年代的倒数第二位,跃升为现在的第14位,基本上满足了67,000多亿元国内消费零售商品和1万多亿美元出口商品的配套包装任务。从我国目前的印刷涂布包装行业市场来看,每年印刷涂布机械国内售销额约180亿元~200亿元之间,其年平均增长速度达到15%以上。保守估计中国目前在用的印刷及涂布复合设备约10000台,按每台设备的热能耗200KW/时计×开机4800dx时/年×10,000台=96亿千瓦时(以电能计),按每台设备热废气排放量10,800m3/时×开机4800dx时/年×10,000台,我国印刷及涂布复合设备总的热废气排放量约达5184亿立方米,这是个十分惊人的数字,而且这些热废气到目前为止还没有进行有效的处理,造成能源的极大浪费和环境污染。

  若根据国家制定的到2010年单位GDP能耗降低20%,主要污染物排放降低15%的要求,那么每年全国的E|J刷及涂布复合设备可以节约96亿KWhx20%=19.2亿千瓦时的电能。根据全国供电标准煤耗为362克/千瓦时,即大约节约19.2亿千瓦×362克/千瓦时=6,950,400吨煤;可以减少排放热废气5184亿立方米×15%=777.6亿立方米。

  2.包装印刷行业污染现状

  污染是相对生态环境而言的,包装印刷污染主要分为以下几大类:原材料污染、噪声污染、印刷产生的垃圾污染、静电污染以及其他污染。印刷厂排放到环境斗J的废物主要包括:油墨中被列为化学物质对象的溶剂向大气中的挥发,混入废水中的溶剂成分、颜料成分、废油墨的迁移等。另外,还有由设备中挥发出来的化学物质,在用活性炭吸附等废气设备处理时产生的废弃物(废活性炭等)的迁移。

  (1)油墨污染

  复合包装材料在印刷中要使用大量油墨,某些有毒物质会迁移到食品里,危害人们健康。印刷油墨中常使用乙醇、异丙醇、丁醇,丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有机溶剂,既有毒又可燃,不利于环保、健康和安全。虽然通过干燥可以除去绝大部分,但是残留溶剂却会迁移到食品中,危害人体健康。特别是在凹版印刷油墨中,颜料颗粒很小,吸附力很强,虽然在印刷时已加热干燥,但因时间短、速度快,往往干燥不彻底,特别是上墨面积较大、墨层较厚的印刷品,其残留溶剂更多。这些残留溶剂被带到复合工序中,经复合后更难跑掉,会慢慢迁移渗透。医学研究表明,若人体长期接触含甲苯、二甲苯、丙酮、丁醇、乙酸乙酯等有机成分的废气,将对神经系统及造血功能造成严重危害。

  (2)废气污染

  目前,我国印刷工业中使用的大部分油墨均含有有机溶剂,且有机溶剂在排放时几乎没有经过任何处理就直接进入了大气,导致每年向大气排放的有机挥发物(VOC)高达几十万吨,对人体和环境都有极大的危害。这些物质对我们的生产、生活环境造成了重大污染。

  (3)水体污染

  印刷业制版过程中使用的腐蚀液及重金属的电镀废液等无机物,照相胶片及胶印印版显影冲洗废液中含有的有机物,它们大多未经有效处理就直接排放到江河湖海,这些是造成水体污染的重要原因之一。

  (4)土壤污染

  包装印刷行业引起的土壤污染包括工厂设备故障、破损等事故引起的原材料泄漏、废弃物堆积而引起的污染物质直接混入土壤的直接污染和水体污染、大气污染等给土壤带来的二次污染。污染物质主要有铅、6价铬、镉、汞、砷、钡等有害萤余属元素,以及三氯乙烯、四氯乙烯等挥发性有机化合物。(5)固体污染

  如塑料印刷废品等是一种不可忽视的污染源,由于它们的水不溶性和在自然界中极难降解,若直接进入环境必然造成危害。如果将废弃物就近烧毁,会产生大量的二恶英等毒性很强的气体,即使极低浓度的二恶英也能使人和动物发生畸变,而且是一种强致癌物质。

  (6)噪声污染

  包装印刷生产过程中会产生强烈的噪声,不但污染环境,危害工作人员身心健康,还常常掩盖危险信号,使人不易察觉事故隐患,而酿成生产事故。

包装印刷行业节能减排的重要性和必要性[4]

  2l世纪的经济是生态经济,面对越来越严峻的资源和环境约束,我国2007年政府工作报告申明确指出:“要把节能降耗、保护环境和集约用地作为转变经济增长方式的突破口”、“发展循环经济,加快建设节约型社会”、“只有走以最有效利用资源和保护环境为基础的循环经济之路,可持续发展才能得到实现”。节能减排、可持续发展已经成了社会各界非常关心的一个问题。节能减排,承载的不仅是环境保护,更是经济社会可持续发展、科学发展的未来。技术进步、降耗增效是推行系统节能、实现集约管理的核心。也是当前市场经济形势下企业节能节材工作的根本内容。工业发展所造成的环境污染,直接影响着人们的生活质量。因此,包装印刷行业生产过程中产生的各种污染和热废气排放以及节能等是全社会、特别是行业企业应该关注并解决的问题。

  随着人类生存的生态系统日益脆弱,环境质量恶化,资源高度缺乏,在资源存量和环境承载力两个方面,我们都已不能再沿用传统的发展模式。如果包装印刷业继续走传统经济发展之路,那么只能减缓我国实现现代化的进程,阻碍包装印刷业健康持续的发展。因此,开展包装印刷行业企业的节能减排工作是十分必要的。

包装印刷行业节能减排对策[4]

  由此可见,要加快包装印刷行业的节能减排生态设计,必须优化节能减排技术创新与转化的政策环境,加强资源环境高技术领域创新团队、研发基地以及相关检测实验平台建设,推动建立以企业为主体、产学研相结合的节能减排技术创新与成果转化体系。以行业优势企业为王体,以行业专业研究院为合作伙伴,以技术研发力量雄厚的高等院校为依托单位,产学研相结合,为推动把我国建设成为资源节约型、环境友好型社会做出本行业的贡献。

  1.包装印刷行业的节能对策

  包装印刷生产设备能耗主要集中在传动系统和干燥系统,以节约电能为研究对象列出如下方案:

  (1)电能质量优化节能

  采用无功功率就地补偿技术以提高功率因数,降低损耗,节约电能,减少运行费用,是投入少、收效快的好技术。从技术经济性比较,该方法是一种简单实用、收效快的电能质量优化节能方案。

  (2)变频调速控制节能

  对于包装印刷生产过程中的可变负载有如下关系:流量与转速成正比;压力与转速的平方成正比;功率与转速的立方成正比。可采用变频模糊控制技术节能:当电机可以在低于额定速度下工作时,输出功率可以大大降低,速度降得越多,输出功率可以越小。速度降到90%,功率降到81%;速度降到80%,输出功率降到64%;速度降到50%,输出功率降为1/8,依次类推,起到节能的效果。

  (3)模糊控制算法实现节能

  模糊PID控制算法充分利用了模糊控制和PID控制的优点,避开了建立精确模型这一难题。可以在线自调整PID参数。模糊PID控制器可提高了系统的稳态特性。作者单位将之应用于凹版印刷机干燥系统,在保证各项控制指标的基础上,不但提高了干燥系统的干燥效率,而且大大减少了蒸汽、热导油、电能的使用量,降低了废气中的污染物的含量,达到了节能、经济、环保护运行的目的。

  (4)供热管道系统节能

  供热管道系统是将蒸汽从热源输送到耗能点。供热管道系统遵循高压输送、低压使用的原则。高压输送可以减少管道费用、减少散热损失。而低压使用可以降低设备的等级,充分利用蒸汽中的潜热能,降低冷凝水的排放温度,减少热蒸汽的消耗量。同时采用减小散热面积和防止蒸汽泄漏,安装在线检测控制装置合理供汽的方法,也能起到节能的效果。

  (5)优化工艺结构节能

  如对凹版印刷机干燥箱箱体内进行有效的分区,采用新型机构使高浓度溶剂气体不参与二次回风的循环,但废气热能得以利用,节约了能源。在整幅面有旋风布局,对承印物由里及表的干燥,大大降低了产品残留溶剂的含量。

  (6)赠设辅助设备节能

  凹版印刷干燥过程由电阻发热体产生热能通过散热器传导给承印物,使承印物升至预定的温度。因此,提高发热体的发热效率和加强保温,以及减少热量的损失是干燥箱节能的重要途径。具体的措施:①将电阻丝改为电阻带,并涂上红外涂料,既加强辐射传热,又保护电阻带;②箱体壁用轻质保温层,并贴上陶瓷纤维毡,反射热量,以防止热量散失。

  除此之外,利用高效化学剂、合理使用助剂、合理安排设备生产流程,均可以有效缩短设备生产流程,减少能量损失。

  2.包装印刷行业的环保措施

  在现阶段,由于工艺等原因,不得不使用各种4带有污染性的印刷材料,如油性油墨、油性覆膜、油性上光等,它们在使用过程中产生的有害、有毒气体,可以通过抽风吸附、吸收、催化燃烧等方法进行处理,要最大限度降低工作环境中有害气体的浓度,以减轻对工人身体健康的伤害,同时也减轻有害气体对环境的污染。对印刷过程中产生的各种废弃物进行专门收集,对其中的纸张等有价值的物品进行回收利用;对胶片、塑料薄膜等难降解、危害环境的物质,由垃圾回收站统一回收进行资源化处理或卫生填埋。

  为推进包装印刷企业对生态环境的保护,企业应以经济社会可持续发展为目标,推进生态环境保护为目的;在企业年审时,政府印刷管理部门可以把环保要求作为重要的指标,纳入年审的范畴,对环保不达标的企业限期整改;印刷行业协会要配合政府抓环保,要宣传、提倡、使用新技术、新工艺、新材料。用新的循环经济发展模式,减少对自然环境的危害,具体环保措施如下:

  (1)发展无水胶印技术

  无水胶印取消了醇类物质润版液,因此对环境保护意义重大。目前,虽然无水胶印实际应用还不多,但从环保角度考虑,凡是有利于环境的新技术、新材料、新工艺、新设备,今后必将有极大的发展前途,特别是随着数字化Ep,届U技术的发展,无水胶印终将成为人们的必然选择。

  (2)发展环保柔印技术

  柔性版印刷被公认为是一种最优秀最有前途的印刷方式,在于柔印采用水基油墨,具有良好的印刷适性和优良的环境性能,符合现代包装印刷的绿色化发展趋势。

  (3)发展环保油墨

  紫外固化油墨(简称UV油墨)是在一定波长的紫外光照射下,能够从液态变成固态的、无溶剂排放的光固化型油墨。具有固化速度快、绿色环保、印刷质量好等特点。水性uV油墨兼有水性油墨和UV油墨的优点,较普通uV油墨更具有无刺激、无污染,更安全等特点,被人们认为是污染物排放几乎为零的环保产品,有节能、环保型“绿色”产品的美誉。

  (4)发展直接制版技术(CTP)和数字化印刷

  发展直接制版技术(CTP),减少了制版中软片输出、冲洗等中间环节,减少了废弃物、废液等的排放,降低了环境污染,提高了制版印刷技术的环境性能。。数字化印刷技术在改善作业环境、纸张的有效利用、能源保护、减少浪费、资源的再循环利用等方面的智能化,使其更具绿色环保特性。

  (5)注重废弃物处理

  由于制造过程中的废弃物主要是印刷油墨的有机溶剂、清洗剂中的溶剂及上光复合工艺中的上光油、复合胶中的溶剂产生的大量有机挥发物(VOC)。因此要严格执行VOC排放标准,改进和完善废气处理技术。

  (6)推广水性上光工艺

  水性上光使用的稀释剂是无毒、无味、无污染的水,以其独特的绿色环保特性,必将受到行业的青睐。

  (7)开发光降解型高分子材料

  开发、采用不含氯化物、光降解型的高分子材料作为安全、环保的塑料材料包装基材,如在塑料、包装印刷领域,聚烯烃是替代PVC的最佳材料。

参考文献

  1. 杨祖彬,戴宏民主编.绿色包装印刷工艺及材料.印刷工业出版社,2009.01.
  2. 许文才主编.包装印刷与印后加工.中国轻工业出版社,2006年03月第1版.
  3. 肖禾编.包装导论与教学.湖南美术出版社,2009.9.
  4. 4.0 4.1 4.2 中国包装年鉴 2009-2010
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