包裝印刷

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包裝印刷(package printing,packaging and printing)

目錄

什麼是包裝印刷[1]

  包裝印刷是以滿足包裝要求為目的,在包裝材料包裝容器上印刷各種圖文的總稱。由於包裝裝潢對顏色和圖案的多樣性要求,包裝印刷採用了凸印、膠印、凹印、柔印、絲印等多種印刷工藝技術及印後加工技術。

  包裝印刷過程中的原稿、膠片、印版、油墨、潤版液、上光油、印刷機清洗液等除作為印刷成品的組成部分外,還有一部分在其作用完成後變成了氣體、液體、固體的廢棄物而污染環境和損害人體健康。對於這部分廢棄物質,必須從源頭上或在生產過程中減少各種化學製劑對環境的影響,以控制其對環境的污染,即要努力發展綠色包裝印刷。發展綠色包裝印刷需在包裝印刷材料的選擇,印前、印刷印後加工,以及包裝印刷產品的使用、回收等生命周期全過程中,做到綠色環保。

包裝印刷的分類[2]

  包裝印刷的分類方法較多,常用的分類方法主要有以下幾種。

  (1)按所用印版分類:凹版印刷凸版印刷(柔性版印刷)、平版印刷(膠版印刷)、絲網印刷、其他印刷。

  (2)按所承印的包裝材料分類:紙及紙板印刷,塑料薄膜印刷、塑料板材印刷、金屬印刷玻璃印刷、陶瓷印刷、織物印刷、其他印刷。

  (3)按包裝製品及用途分類:紙包裝製品印刷(包括紙盒、紙箱、紙袋、紙罐、紙杯、紙筒印刷等)、塑料包裝製品印刷(包括以塑料薄膜和複合薄膜為主的軟包裝袋印刷以及硬質塑料容器印刷等)、金屬包裝製品印刷(包括金屬罐、金屬盒、金屬筒、金屬箱印刷等)、玻璃包裝製品印刷、陶瓷容器印刷、標簽印刷等。

  (4)按承印物的錶面形態分類:平面印刷、曲面印刷(包括移印軟管印刷、玻璃及陶瓷容器印刷等)、球面印刷。

包裝印刷工藝[3]

  根據不同產品包裝、不同的包裝材質與印刷質量要求,包裝印刷技術方法有多種類型。如按印版版面結構特征,可分為凸版印刷(包括柔性版印刷)、平版印刷、凹版印刷、孔版印刷(包括絲網版印刷);按承印物,可分為普通印刷和特種印刷(包括噴墨印刷、塑料膜與塑料產品印刷、金屬印刷、玻璃印刷、陶瓷印刷、織物印刷等)。

  以下簡要介紹備類包裝印刷的方法與特點。

  1.凸版印刷

  凸版印刷是起步最早的一類直接印刷方式,即印刷版上的圖文直接轉印到承印物的印刷方式。就像蓋圖章一樣,版面凸出的部分著墨後,宜接壓印在紙面上。

  早期的凸版以木刻版、活字版為主,現代凸版印刷的印版主要採用銅鋅版和感光性樹脂凸版兩種製版方式。凸版印刷的特點是以色塊與色塊套印,疊印為主,墨色厚實,色澤飽滿,大面積的專色平面印刷效果尤其好;還可以把經過浮雕的立體圖案壓印到包裝或書面上形成凹凸效果;將金、銀(電化鋁)燙印到承印物上。取得平凹、燙金結合的多種特殊效果。但是凹版印刷的製版質量難以控制,費用較高,不適合印刷大幅面的產品,印刷速度也難以與平版印刷相比。

  2.平版印刷

  平版印刷也稱為膠版印刷,是現代印刷技術中應用最廣泛的一類印刷方式。平版印刷是利用油水不相溶的原理,在印版上不著墨的部分,由一層親水物質組成,圖像由一層親油物質組成。印機開印後,印版最先接觸的是給水輥,印版中的非圖形部分均勻地沾上一層印刷專用的水,接著印版才接觸給墨輥,版上有水的部位不會沾上一點油墨,而有圖文的部分就均勻地沾上了油墨,印版的油墨再轉印到承印物上,就完成了印刷。

  平版印刷機分為單色機和多色機兩類,最新的多色機一次可以完成4—8色,甚至12色印刷,還可兩面同時印刷。平版印刷適應面寬,印刷效果良好,適合數量多和各種版幅的印刷,規格上有四開印刷機、對開印刷機、全開印刷機;印刷速度陝,每小時可高達12000張。

  3.凹版印刷

  凹版印刷的印版版面圖文部分,被腐蝕或雕刻凹下低於版面平白部分,同時凹下的深度隨圖像的深度不同而不同,圖像部位越深而凹下的深度越深。印刷時整個版面沾著水性油墨,然後用刮墨刮刀颳去印版平面上的油墨,再施以較大的壓力將印版低凹部位留下的油墨轉印到承印物上而獲得印刷效果。

  凹版印刷具有墨色厚實、富於立體感、色澤鮮艷、層次豐富、印刷速度快、乾燥迅速、承印材料適應面廣、適合各種幅面和大宗產品裝潢印刷的特點。廣泛應用於塑料包裝、掛歷、精美畫冊的印刷。

  4.孔版印刷

  孔版印刷是使用網目漏印方式進行印刷的一類方法,也稱為絲網印刷或網目印刷。絲網印刷首先要將真絲網或維綸網、銅絲網、不鏽鋼絲網固定繃緊在金屬或木框上,然後在絲網上塗敷感光膠,把做好的圖版或底片緊貼感光面進行紫外線曝光。被曝光部分的感光膠在紫外線作用下,變成牢固黏附在網上的阻水膜,再用水沖洗掉網上未固化的感光膠,透出網孔中的圖文,印刷時,在印版下放入承印物,將油墨放入網框內,再用柔性刮刀在網框內加壓,刮動油墨,使油墨從網孔中漏印到承印物上。

  絲網印刷品上的墨層較厚(為平版印刷的5-10倍),圖文具有立體感,色彩濃厚,適合於各種材料和曲面、平面印刷,版幅根據需要可大可小,適合於手工或機印,操作方便,適用面很寬。

  5.柔版印刷

  柔版印刷是使用柔性印版,通過網紋傳墨輥傳遞油墨的印刷方式。柔性版印刷是採用具有柔性、圖紋呈浮雕型凸起的印版,其印刷原理與直接凸版印刷的原理是一致的。但柔性版印刷的傳墨方式是通過網紋傳墨輥和能定量控制油墨的刮刀技術來傳墨的,油墨傳輸路線屬於短程墨傳輸方式。

  柔性版印刷的特點是,印刷機採用網紋輥輸墨,傳墨系統十分簡單,省去了複雜的輸墨輥組,操作方便,降低了成本;製版簡單,並能在機外對印版滾筒上版與列印樣張,適合各種小批量、多品種的短版印刷品;耐磨性強,乾燥快,對大批量印刷可減少換版次數;柔性版印機可與各種加工機械連接配套,形成流水作業線,提高生產效率;適應於各種材料的印刷,還可採用水基油墨無污染印刷,有利於環保,墨色又堅實,印刷效果良好,因此在包裝印刷中應用發展很快,具有明顯的競爭優勢

  6.其他印刷方式

  由於現代高新科技的發展和包裝印刷的多種需求,除上述介紹的印刷方式外,還有多種印刷新技術和特種印刷不斷應用於包裝印刷。如立體印刷全息印刷、噴墨印刷、發泡印刷等。

  立體印刷——是根據光學原理,利用光柵板使圖像景物具有立體感的一種印刷方式,又稱為光柵板法或三維空間印刷。立體印刷光澤度好,顏色鮮艷印刷品的錶面覆蓋一層凹凸柱鏡狀光柵片,具有很強的立體感,能夠逼真地再現景物的立體效果。在包裝裝潢中廣泛地應用於兒童玩具、文教用品、禮品盒、化妝品、撲克牌等產品、紀念品和貴重精緻的小商品的包裝。

  全息印刷——利用全息照相獲得實像可以用屏幕接收,也可以採用模壓的方法大量複製彩虹全息圖片。全息印刷就是利用全息照相獲得的實像,在特定的材半鬥(真空鍍鋁膜)上將浮雕全息圖壓印獲得全息圖片的印刷方式。全息印刷也稱激光印刷,主要應用於高檔產品包裝及標誌與標簽裝潢印刷,具有閃光變色和立體形象效果,也應用於商品包裝防偽印刷。

  發泡印刷——發泡印刷是在紙張、塑料、皮革、紡織品等承印物上,採用特殊的發泡油墨進行印刷,再經加熱處理,印刷圖案就會隨著墨膜發泡凸起,然後自然冷卻凝固形成浮凸圖文的一種印刷技術方式。發泡油墨的連接料一般為水性,使用方便,無污染,具有較好的耐溶性、耐藥|生、耐磨性及不變形、立體感強、手感柔軟舒適、近似人工貼花等特點,廣泛地應用於盲文點字、商品包裝裝潢服裝與紡織品圖案裝飾、圖書封面裝飾等領域,具有優良的裝飾效果。

  噴墨印刷——噴墨印刷是指通過電腦控制,使油墨流從噴嘴噴射在承印物上面獲得圖文的無版無壓印刷技術方式。噴墨印刷機主要由油墨噴頭、噴墨控制器、承印物驅動器和系統控制器組成。其印刷原理是先將原稿模擬圖像信息轉換為數字印刷信息,以數字形式儲存,印刷時數字信號指揮噴墨裝置使墨霧按要求噴射到承印物上形成圖文。噴墨印刷採用電腦控制整理工藝過程。全部操作過程實現自動化,可以完成單色和多色印刷。同時噴墨印刷裝置結構比較簡單,體積小重量輕,操作與維修也比較方便,可以適應各種材料的印刷,是一種發展應用前景極其廣闊的印刷技術方式。

包裝印刷行業能耗及污染現狀[4]

  與其他機械裝備行業產品類似,包裝印刷設備從材料獲取、產品生產、使用,到產品服務和最終處置的整個生命周期內,單位能耗高、資源利用率低。特別是印刷塗布設備乾燥系統熱廢氣的排放,不僅浪費能源,而且熱廢氣中的甲苯等有毒致癌物質一般都直接排放到大氣中,已經嚴重影響生活空氣質量,對生態環境造成嚴重的影響。印刷生產過程中使用的油墨和化學藥品以及廢棄物很多都會產生揮發性有機化合物,會對人體造成有害影響,如導致肺病甚至損害大腦,也會造成了大氣污染。

  1.印刷包裝行業能耗現狀

  目前,我國包裝工業總產值已達4000億元(相當於500億美元),包裝行業在我國國民經濟42個主要行業中已由20世紀80年代的倒數第二位,躍升為現在的第14位,基本上滿足了67,000多億元國內消費零售商品和1萬多億美元出口商品的配套包裝任務。從我國目前的印刷塗布包裝行業市場來看,每年印刷塗布機械國內售銷額約180億元~200億元之間,其年平均增長速度達到15%以上。保守估計中國目前在用的印刷及塗布複合設備約10000台,按每台設備的熱能耗200KW/時計×開機4800dx時/年×10,000台=96億千瓦時(以電能計),按每台設備熱廢氣排放量10,800m3/時×開機4800dx時/年×10,000台,我國印刷及塗布複合設備總的熱廢氣排放量約達5184億立方米,這是個十分驚人的數字,而且這些熱廢氣到目前為止還沒有進行有效的處理,造成能源的極大浪費和環境污染。

  若根據國家制定的到2010年單位GDP能耗降低20%,主要污染物排放降低15%的要求,那麼每年全國的E|J刷及塗布複合設備可以節約96億KWhx20%=19.2億千瓦時的電能。根據全國供電標準煤耗為362克/千瓦時,即大約節約19.2億千瓦×362克/千瓦時=6,950,400噸煤;可以減少排放熱廢氣5184億立方米×15%=777.6億立方米。

  2.包裝印刷行業污染現狀

  污染是相對生態環境而言的,包裝印刷污染主要分為以下幾大類:原材料污染、雜訊污染、印刷產生的垃圾污染、靜電污染以及其他污染。印刷廠排放到環境鬥J的廢物主要包括:油墨中被列為化學物質對象的溶劑向大氣中的揮發,混入廢水中的溶劑成分、顏料成分、廢油墨的遷移等。另外,還有由設備中揮發出來的化學物質,在用活性炭吸附等廢氣設備處理時產生的廢棄物(廢活性炭等)的遷移。

  (1)油墨污染

  複合包裝材料在印刷中要使用大量油墨,某些有毒物質會遷移到食品里,危害人們健康。印刷油墨中常使用乙醇、異丙醇、丁醇,丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有機溶劑,既有毒又可燃,不利於環保、健康和安全。雖然通過乾燥可以除去絕大部分,但是殘留溶劑卻會遷移到食品中,危害人體健康。特別是在凹版印刷油墨中,顏料顆粒很小,吸附力很強,雖然在印刷時已加熱乾燥,但因時間短、速度快,往往乾燥不徹底,特別是上墨面積較大、墨層較厚的印刷品,其殘留溶劑更多。這些殘留溶劑被帶到複合工序中,經複合後更難跑掉,會慢慢遷移滲透。醫學研究表明,若人體長期接觸含甲苯、二甲苯、丙酮、丁醇、乙酸乙酯等有機成分的廢氣,將對神經系統及造血功能造成嚴重危害。

  (2)廢氣污染

  目前,我國印刷工業中使用的大部分油墨均含有有機溶劑,且有機溶劑在排放時幾乎沒有經過任何處理就直接進入了大氣,導致每年向大氣排放的有機揮發物(VOC)高達幾十萬噸,對人體和環境都有極大的危害。這些物質對我們的生產、生活環境造成了重大污染。

  (3)水體污染

  印刷業製版過程中使用的腐蝕液及重金屬的電鍍廢液等無機物,照相膠片及膠印印版顯影沖洗廢液中含有的有機物,它們大多未經有效處理就直接排放到江河湖海,這些是造成水體污染的重要原因之一。

  (4)土壤污染

  包裝印刷行業引起的土壤污染包括工廠設備故障、破損等事故引起的原材料泄漏、廢棄物堆積而引起的污染物質直接混入土壤的直接污染和水體污染、大氣污染等給土壤帶來的二次污染。污染物質主要有鉛、6價鉻、鎘、汞、砷、鋇等有害螢餘屬元素,以及三氯乙烯、四氯乙烯等揮發性有機化合物。(5)固體污染

  如塑料印刷廢品等是一種不可忽視的污染源,由於它們的水不溶性和在自然界中極難降解,若直接進入環境必然造成危害。如果將廢棄物就近燒毀,會產生大量的二惡英等毒性很強的氣體,即使極低濃度的二惡英也能使人和動物發生畸變,而且是一種強致癌物質。

  (6)雜訊污染

  包裝印刷生產過程中會產生強烈的雜訊,不但污染環境,危害工作人員身心健康,還常常掩蓋危險信號,使人不易察覺事故隱患,而釀成生產事故。

包裝印刷行業節能減排的重要性和必要性[4]

  2l世紀的經濟是生態經濟,面對越來越嚴峻的資源和環境約束,我國2007年政府工作報告申明確指出:“要把節能降耗、保護環境和集約用地作為轉變經濟增長方式的突破口”、“發展迴圈經濟,加快建設節約型社會”、“只有走以最有效利用資源和保護環境為基礎的迴圈經濟之路,可持續發展才能得到實現”。節能減排、可持續發展已經成了社會各界非常關心的一個問題。節能減排,承載的不僅是環境保護,更是經濟社會可持續發展、科學發展的未來。技術進步、降耗增效是推行系統節能、實現集約管理的核心。也是當前市場經濟形勢下企業節能節材工作的根本內容。工業發展所造成的環境污染,直接影響著人們的生活質量。因此,包裝印刷行業生產過程中產生的各種污染和熱廢氣排放以及節能等是全社會、特別是行業企業應該關註並解決的問題。

  隨著人類生存的生態系統日益脆弱,環境質量惡化,資源高度缺乏,在資源存量和環境承載力兩個方面,我們都已不能再沿用傳統的發展模式。如果包裝印刷業繼續走傳統經濟發展之路,那麼只能減緩我國實現現代化的進程,阻礙包裝印刷業健康持續的發展。因此,開展包裝印刷行業企業的節能減排工作是十分必要的。

包裝印刷行業節能減排對策[4]

  由此可見,要加快包裝印刷行業的節能減排生態設計,必須優化節能減排技術創新與轉化的政策環境,加強資源環境高技術領域創新團隊、研發基地以及相關檢測實驗平臺建設,推動建立以企業為主體、產學研相結合的節能減排技術創新與成果轉化體系。以行業優勢企業為王體,以行業專業研究院為合作伙伴,以技術研發力量雄厚的高等院校為依托單位,產學研相結合,為推動把我國建設成為資源節約型、環境友好型社會做出本行業的貢獻。

  1.包裝印刷行業的節能對策

  包裝印刷生產設備能耗主要集中在傳動系統和乾燥系統,以節約電能為研究對象列出如下方案:

  (1)電能質量優化節能

  採用無功功率就地補償技術以提高功率因數,降低損耗,節約電能,減少運行費用,是投入少、收效快的好技術。從技術經濟性比較,該方法是一種簡單實用、收效快的電能質量優化節能方案。

  (2)變頻調速控制節能

  對於包裝印刷生產過程中的可變負載有如下關係:流量與轉速成正比;壓力與轉速的平方成正比;功率與轉速的立方成正比。可採用變頻模糊控制技術節能:當電機可以在低於額定速度下工作時,輸出功率可以大大降低,速度降得越多,輸出功率可以越小。速度降到90%,功率降到81%;速度降到80%,輸出功率降到64%;速度降到50%,輸出功率降為1/8,依次類推,起到節能的效果。

  (3)模糊控制演算法實現節能

  模糊PID控制演算法充分利用了模糊控制和PID控制的優點,避開了建立精確模型這一難題。可以線上自調整PID參數。模糊PID控制器可提高了系統的穩態特性。作者單位將之應用於凹版印刷機乾燥系統,在保證各項控制指標的基礎上,不但提高了乾燥系統的乾燥效率,而且大大減少了蒸汽、熱導油、電能的使用量,降低了廢氣中的污染物的含量,達到了節能、經濟、環保護運行的目的。

  (4)供熱管道系統節能

  供熱管道系統是將蒸汽從熱源輸送到耗能點。供熱管道系統遵循高壓輸送、低壓使用的原則。高壓輸送可以減少管道費用、減少散熱損失。而低壓使用可以降低設備的等級,充分利用蒸汽中的潛熱能,降低冷凝水的排放溫度,減少熱蒸汽的消耗量。同時採用減小散熱面積和防止蒸汽泄漏,安裝線上檢測控制裝置合理供汽的方法,也能起到節能的效果。

  (5)優化工藝結構節能

  如對凹版印刷機乾燥箱箱體內進行有效的分區,採用新型機構使高濃度溶劑氣體不參與二次迴風的迴圈,但廢氣熱能得以利用,節約了能源。在整幅面有旋風佈局,對承印物由里及表的乾燥,大大降低了產品殘留溶劑的含量。

  (6)贈設輔助設備節能

  凹版印刷乾燥過程由電阻發熱體產生熱能通過散熱器傳導給承印物,使承印物升至預定的溫度。因此,提高發熱體的發熱效率和加強保溫,以及減少熱量的損失是乾燥箱節能的重要途徑。具體的措施:①將電阻絲改為電阻帶,並塗上紅外塗料,既加強輻射傳熱,又保護電阻帶;②箱體壁用輕質保溫層,並貼上陶瓷纖維氈,反射熱量,以防止熱量散失。

  除此之外,利用高效化學劑、合理使用助劑、合理安排設備生產流程,均可以有效縮短設備生產流程,減少能量損失。

  2.包裝印刷行業的環保措施

  在現階段,由於工藝等原因,不得不使用各種4帶有污染性的印刷材料,如油性油墨、油性覆膜、油性上光等,它們在使用過程中產生的有害、有毒氣體,可以通過抽風吸附、吸收、催化燃燒等方法進行處理,要最大限度降低工作環境中有害氣體的濃度,以減輕對工人身體健康的傷害,同時也減輕有害氣體對環境的污染。對印刷過程中產生的各種廢棄物進行專門收集,對其中的紙張等有價值的物品進行回收利用;對膠片、塑料薄膜等難降解、危害環境的物質,由垃圾回收站統一回收進行資源化處理或衛生填埋。

  為推進包裝印刷企業對生態環境的保護,企業應以經濟社會可持續發展為目標,推進生態環境保護為目的;在企業年審時,政府印刷管理部門可以把環保要求作為重要的指標,納入年審的範疇,對環保不達標的企業限期整改;印刷行業協會要配合政府抓環保,要宣傳、提倡、使用新技術、新工藝、新材料。用新的迴圈經濟發展模式,減少對自然環境的危害,具體環保措施如下:

  (1)發展無水膠印技術

  無水膠印取消了醇類物質潤版液,因此對環境保護意義重大。目前,雖然無水膠印實際應用還不多,但從環保角度考慮,凡是有利於環境的新技術、新材料、新工藝、新設備,今後必將有極大的發展前途,特別是隨著數字化Ep,屆U技術的發展,無水膠印終將成為人們的必然選擇。

  (2)發展環保柔印技術

  柔性版印刷被公認為是一種最優秀最有前途的印刷方式,在於柔印採用水基油墨,具有良好的印刷適性和優良的環境性能,符合現代包裝印刷的綠色化發展趨勢。

  (3)發展環保油墨

  紫外固化油墨(簡稱UV油墨)是在一定波長的紫外光照射下,能夠從液態變成固態的、無溶劑排放的光固化型油墨。具有固化速度快、綠色環保、印刷質量好等特點。水性uV油墨兼有水性油墨和UV油墨的優點,較普通uV油墨更具有無刺激、無污染,更安全等特點,被人們認為是污染物排放幾乎為零的環保產品,有節能、環保型“綠色”產品的美譽。

  (4)發展直接製版技術(CTP)和數字化印刷

  發展直接製版技術(CTP),減少了製版中軟片輸出、沖洗等中間環節,減少了廢棄物、廢液等的排放,降低了環境污染,提高了製版印刷技術的環境性能。。數字化印刷技術在改善作業環境、紙張的有效利用、能源保護、減少浪費、資源的再迴圈利用等方面的智能化,使其更具綠色環保特性。

  (5)註重廢棄物處理

  由於製造過程中的廢棄物主要是印刷油墨的有機溶劑、清洗劑中的溶劑及上光複合工藝中的上光油、複合膠中的溶劑產生的大量有機揮發物(VOC)。因此要嚴格執行VOC排放標準,改進和完善廢氣處理技術。

  (6)推廣水性上光工藝

  水性上光使用的稀釋劑是無毒、無味、無污染的水,以其獨特的綠色環保特性,必將受到行業的青睞。

  (7)開發光降解型高分子材料

  開發、採用不含氯化物、光降解型的高分子材料作為安全、環保的塑料材料包裝基材,如在塑料、包裝印刷領域,聚烯烴是替代PVC的最佳材料。

參考文獻

  1. 楊祖彬,戴巨集民主編.綠色包裝印刷工藝及材料.印刷工業出版社,2009.01.
  2. 許文才主編.包裝印刷與印後加工.中國輕工業出版社,2006年03月第1版.
  3. 肖禾編.包裝導論與教學.湖南美術出版社,2009.9.
  4. 4.0 4.1 4.2 中國包裝年鑒 2009-2010
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