采用凹印机实现裂变效果，1台相当于4～5台网印机
时间：2020-12-23 来源：
裂变工艺的原理与特点
裂变油墨含有几种不同波长的光引发剂，印在金卡纸、银卡纸等承印物上后，先经过主波长为250nm左右的弱UV引爆灯照射，对其敏感的光引发剂引发油墨表面预聚物发生聚合交联反应，形成特殊的皱纹，达到表层固化、里层未固化的半干效果；
再经主波长为365nm左右的强UV引爆灯照射，引发对其敏感的光引发剂引发油墨其余的预聚物发生聚合反应，使油墨彻底固化，完成裂变油墨的聚合过程，形成一层类似皱纹纸表面不规则的波纹，在光线照射下，波纹对光产生衍射作用，展现出多种颜色光泽的视觉效果，即所谓的印刷裂变效果或裂变工艺。
该种工艺广泛应用于印刷高档烟包、酒盒、礼品包装盒、保健品包装盒等印刷包装品。
凹印裂变工艺的特点和研究思路
通常裂变效果采用网印工艺来实现，生产的产品具有墨膜饱满、立体感强、视觉效果好的特点，但网印存在工序较烦琐、生产效率低（2500～3000张/时左右）、一次只印一色、多次套印废品率高、网版耐印率低和劳动强度较大等缺点。
通过凹印机配套合适的UV固化装置若能实现裂变效果，和网印工艺相比，具有以下优势。
(1)效率高。车速超过120米/分，相当于配套4～5台网印机，订单响应速度更快。
(2)裂变质量更稳定。裂变图案在生产过程中的一致性好，质量更有保障。
(3)在产量大的条件下成本更低。减少了网印工序，节约了设备使用和人员的费用，同时油墨成本也相比网印更低。
因此，无论从控制产品质量的角度还是降低成本的角度，都很有必要在凹印机上进行裂变工艺研究。以某烟包的裂变效果为例，样本是通过网印生产的，由于凹印与网印在印刷原理、设备结构、机械传动、套准系统等方面存在很大差异，因此为了完美呈现样本的裂变效果，下面将对凹印机的UV固化装置、光源、凹版制版参数和油墨等进行研究与试验。
凹印机裂变工艺研究
公司某品牌凹印机上安装有两组UV固化装置，每组UV固化装置配有3支功率为21kW的卤素灯，处于不同水平的平台上，如图1。
图1 改造前的UV固化装置
根据裂变油墨的固化原理，要形成所需的裂变效果，裂变油墨印刷后必须经过引爆与光固两个过程。要求UV引爆灯引爆完成后，油墨不能再接触导辊，然后再进行固化，因此UV引爆灯引爆与固化应处于同一水平。鉴于设备现状，需要对UV固化装置进行改造，将凹印机上两组不在同一水平平台的UV固化装置提升至同一平台，如图2所示，并在图中的阴影位置再加装一组UV引爆灯，通过调整走纸让前后两组UV固化装置共同发挥作用，从而符合裂变工艺的生产要求。
图2 改造后的UV固化装置
样本烟包采用网印工艺，网版目数为150目，使用4盏功率为24W的低压裂变引爆灯引爆，再经过2支10kW的中压汞灯固化，引爆灯与固化灯之间的距离为2米左右，印刷速度为2500～3000张/时，裂变效果明显、手感较强。
裂变效果与生产速度、引爆灯数量、引爆灯功率、引爆灯与固化灯之间的距离等有着密切关联。
由于凹印生产速度相较网印生产速度提高了，要达到同样的裂变效果，引爆灯数量与功率也应同比例提高，根据生产速度的对比，我们选择安装5倍于网印引爆灯功率的引爆灯，引爆灯与固化灯之间的距离为4米左右，以保证实现良好的裂变效果。
网印裂变效果与网版目数、网印速度、刮刀角度、刮刀压力等都有关系，凹印裂变效果同样与凹版雕刻线数、网穴深度、印刷速度等有着密切关系。
一般情况下，网版目数与出片加网线数通常按比例进行匹配，在相同速度下，适宜的网版目数是出片加网线数的4倍左右，所以如果在相同或接近的生产速度下用凹印工艺来复制生产网印裂变工艺，制版线数应在35～40线/英寸左右，考虑到两者印刷方式的不同，凹印印刷速度明显提高以及凹印裂变油墨上机黏度较低的差别，裂变图案的凹版雕刻线数还要再降低些。
因此，我们初步确定裂变图案的凹版雕刻线数为25线/英寸左右，网穴深度要尽可能深，基本达到100μm以上。现场上机试验时，在同一块印版上雕刻了多个不同线数和网穴深度的图案，进行印刷效果的对比分析。
由于凹印印刷速度较快，这就要求凹印裂变油墨必须是一种反应迅速的油墨，不论起皱还是固化都要比一般的网印裂变油墨要快。因此，凹印裂变油墨主要成分应该具有以下特点。
(1)高反应速率稀释单体，也称活性单体。其是一种分子量较大的化合物，可降低油墨黏度，起分散作用，决定油墨的表面特性，如光泽、硬度、柔软性、表面光滑度，并且参与UV树脂固化交联反应。其不同于一般的单体，沸点极高，常温下几乎不会挥发或根本不挥发。
(2)兴奋活跃的光引发剂。作为激发光固化树脂交联反应的特殊基团的有机化合物，光引发剂一经受光激发吸收光子后便变得非常兴奋活跃，产生自由基，能量传递到高分子聚合物，产生连锁反应，改变线性树脂为网状结构，使油墨固化成坚韧的油墨膜。
(3)高反应速率树脂连接料。其是油墨的主要部分，决定油墨的性质，如附着力、黏度、硬度、耐磨性、耐化学性、耐溶剂性、固化速度等。
(4)有效的助剂，改善油墨的表面性能和流动性。该油墨紫外线皱纹灯发出的波长峰值为250nm左右，利用这种波长对油墨进行表面固化，因为这种波长属于短波，不能进入油墨层的底部，所以只能对油墨表面进行固化，油墨中间和底部却没有固化，在进入高压汞灯范围时，最终产生褶皱现象。
根据此种油墨的特点，我们寻找了专业制作凹印裂变油墨的厂家进行合作，制作了不同的油墨样本，先进行刮样对比，再选择刮样效果与网印样本比较接近的油墨进行现场上机测试，并准备好相关的助剂调整裂变效果及印刷上机适应性。
上机效果测试
按照预定的测试计划，做好充分准备工作后进行上机测试，通过交叉调整引爆灯数量、引爆灯与固化灯距离、印刷速度等相关参数，最终在130米/分的生产速度下，找到某个固定凹版雕刻线数与网穴深度的图案裂变效果较好，与样张更接近，只是裂变纹路较细些。
在第一次测试的基础上经过适当调整油墨配方、引爆灯数量等相关工艺参数后，进行第二次测试，在相同生产速度下，该图案裂变纹路效果明显增强，与原样十分接近，可以替代原样投入实际生产。图3是两次测试效果与原样效果对比。
图3 两次测试效果与原样效果对比
经过基于公司实际情况进行凹印裂变工艺的实现研究，我们掌握了采用凹印机生产裂变效果产品的关键工艺数据，实现了凹印裂变效果与网印裂变效果基本一致的目标，具备随时转化为订单生产的技术能力，可供有类似产品需求的厂家参考。