蔡成基
當(dāng)前,軟包裝企業(yè)遇到的最大問(wèn)題莫過(guò)于必須要支付VOCs排污費(fèi)。不論多少,排污費(fèi)已經(jīng)不可能不交。1年來(lái)的觀望、博弈,終究是鐵板釘釘,不可避免了。好不容易經(jīng)市場(chǎng)整合,軟包裝行業(yè)利潤(rùn)率近年來(lái)有了明顯上升,但一旦支付排污費(fèi),必然會(huì)被打回原形,重新淪為低利微利行業(yè),甚至可能面臨新的虧損。排污費(fèi)問(wèn)題,很可能成為軟包裝行業(yè)新一輪洗牌的契機(jī),達(dá)摩克利斯劍高懸,軟包裝印刷企業(yè)不得不慎思。
國(guó)內(nèi)印刷界遭遇前所未有的尷尬
軟包裝企業(yè)排污費(fèi)的征收有兩種計(jì)算方法,即產(chǎn)污系數(shù)法和物料衡算法。北京市采用的是產(chǎn)污系數(shù)法,上海市采用的是物料衡算法。算法不同,具體落實(shí)到付費(fèi)金額上也略有不同。由于征收排污費(fèi)已是大勢(shì)所趨,對(duì)于印刷企業(yè)來(lái)說(shuō),總希望少交點(diǎn),因此總想選一個(gè)可以少交點(diǎn)的算法??上?,選用何種方法是由各省市環(huán)保部門(mén)所定,印刷企業(yè)沒(méi)有絲毫發(fā)言權(quán)。
由各省市環(huán)保部門(mén)確認(rèn)的關(guān)鍵參數(shù)是每公斤排污征收的金額,有20元/千克,也有15元/千克、10元/千克,甚至1.2元/千克。征收價(jià)格還同征收時(shí)間段有關(guān),初期單價(jià)低些,可能只是按半價(jià)征收,越往后價(jià)格越高,如果時(shí)間段已經(jīng)延后,但排污治理的質(zhì)與量沒(méi)有明顯改善,政府甚至?xí)墩魇?,以體現(xiàn)政策上的懲罰力度。按照筆者的理解,這是各地環(huán)保部門(mén)依據(jù)當(dāng)?shù)貙?duì)生態(tài)的控制需求以及GDP平衡下來(lái)的綜合結(jié)果。排污征收價(jià)格隨企業(yè)所在城市的不同需求側(cè)重而存在差異化,由此導(dǎo)致了污染企業(yè)從一線大城市向三四線中小城市的轉(zhuǎn)移,筆者多年前工作過(guò)的印刷企業(yè)已部分從上海遷到安徽,應(yīng)該走的就是這條道路。
印刷行業(yè)本身就屬于都市產(chǎn)業(yè)。20世紀(jì)80年代上海確定的六大都市產(chǎn)業(yè),印刷行業(yè)就位列其中。印刷企業(yè)的規(guī)模與城市人口密集度存在很大關(guān)系,不論是出版印刷還是包裝印刷,絕大多數(shù)用戶(hù)都集中在大中城市,印刷產(chǎn)業(yè)的前端供應(yīng)鏈,也大多集中在大中城市。按照就近原則,印刷行業(yè)集中在城市,尤其是人口密集的大中城市無(wú)可厚非。然而,由于環(huán)保因素,印刷企業(yè)不得不遷離城市,遷移到人口相對(duì)較少、人口密集度相對(duì)較低的地域。這種背離就近原則的遷移,帶來(lái)的直接后果就是印刷企業(yè)物流費(fèi)用的大幅度上升,以及交貨時(shí)間的延長(zhǎng)。
隨著政府對(duì)環(huán)保要求的提升,印刷企業(yè)的制造成本也會(huì)大幅上揚(yáng),這已是不爭(zhēng)的事實(shí)。長(zhǎng)期以來(lái),印刷產(chǎn)業(yè)的稅后利潤(rùn)率并不高,由環(huán)保因素提升的成本,將很可能是將國(guó)內(nèi)印刷業(yè)壓垮的最后一根稻草。
今年年初,北京市印刷協(xié)會(huì)對(duì)北京市環(huán)保局2015年11月26日印發(fā)的《揮發(fā)性有機(jī)物排污費(fèi)征收細(xì)則》提出了異議,并起草了“對(duì)《揮發(fā)性有機(jī)物排污費(fèi)征收細(xì)則》的意見(jiàn)反映”文件,文件中提出希望政府環(huán)保部門(mén)對(duì)已經(jīng)通過(guò)清潔生產(chǎn)審核的印刷企業(yè)給予排污費(fèi)減半征收的優(yōu)惠。北京市環(huán)保局對(duì)此做出了回應(yīng),其表示《揮發(fā)性有機(jī)物排污費(fèi)征收細(xì)則》規(guī)定只有以VOCs污染防治為重點(diǎn)的清潔生產(chǎn)審核,才能作為減半征收VOCs排污費(fèi)的條件之一,雖然其也認(rèn)可這些企業(yè)的不懈努力,但在VOCs排污費(fèi)征收方面沒(méi)有給出一絲一毫的優(yōu)惠。因?yàn)榄h(huán)保部門(mén)目的很明確,一旦書(shū)刊印刷企業(yè)的口子出現(xiàn)松動(dòng),包裝印刷企業(yè)也會(huì)提出要求,如此,印刷業(yè)的VOCs治理之路將會(huì)變得更加崎嶇。所以,無(wú)論印刷企業(yè)是否取得綠色印刷認(rèn)證或通過(guò)清潔生產(chǎn)審核,只要仍然使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑,仍然在排污,必須支付排污費(fèi)。印刷的不環(huán)保其實(shí)是油墨的不環(huán)保,盡管其他一切均達(dá)到了所謂的綠色與清潔,但只要采用的油墨不環(huán)保,存在著污染環(huán)境的可能,印刷企業(yè)就必須承擔(dān)后果,為排污買(mǎi)單。
在兩種不同的排污費(fèi)計(jì)算方法中有幾個(gè)共同的重要參數(shù):生產(chǎn)過(guò)程中有機(jī)溶劑的耗用量、企業(yè)自行處理的有機(jī)溶劑總量以及處理效率。目前的計(jì)算方法基本可以歸納為有機(jī)溶劑的耗用量減去處理量,得到排污量,再乘于排污單價(jià),即為企業(yè)需要交納的排污費(fèi)總量。耗用量確認(rèn)起來(lái)很簡(jiǎn)單,采購(gòu)訂單上寫(xiě)得清清楚楚,因?yàn)榇嬖谠鲋刀惖挚郏衅髽I(yè)不愿造假也不敢造假。但企業(yè)自行處理的有機(jī)溶劑總量與處理效率就不同了,由于至今為止尚沒(méi)有像度量衡那樣必須每年強(qiáng)檢的計(jì)量裝置,目前印刷企業(yè)提供的數(shù)據(jù)并不具有公信力,還需要環(huán)保部門(mén)的檢查和確認(rèn)??梢?jiàn),這兩種計(jì)算方法其實(shí)存在著人為因素,存在著極大的可變動(dòng)性,從某種意義上說(shuō),存在著非技術(shù)因素的人為調(diào)節(jié)性。
因此,我們可以很清晰地將印刷企業(yè)必須要支出的排污成本歸納為3項(xiàng)。
(1)印刷企業(yè)必須添置價(jià)值不菲的VOCs處理設(shè)備。
(2)印刷企業(yè)必須承擔(dān)該類(lèi)設(shè)備日常運(yùn)行、維修、保養(yǎng)的一切開(kāi)支。
(3)印刷企業(yè)必須準(zhǔn)備應(yīng)付排放與計(jì)費(fèi)過(guò)程中可能遇到的所有檢查、確認(rèn)、懲罰、放行等一系列帶有人治痕跡的公關(guān),準(zhǔn)備可能的被潛規(guī)則。
7月13日,工信部和財(cái)務(wù)部聯(lián)合印發(fā)《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃》,針對(duì)印刷企業(yè)的現(xiàn)狀推薦了3種類(lèi)型的油墨,一是有機(jī)溶劑含量30%及以下的水墨;二是單一溶劑的溶劑型油墨;三是醇溶性油墨。使用工信部推薦的油墨,能不能不交排污費(fèi)呢?答案是顯而易見(jiàn)的,環(huán)保部門(mén)一定不買(mǎi)賬,除非工信部代替印刷企業(yè)買(mǎi)單。
說(shuō)到水墨,其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用已有很長(zhǎng)一段時(shí)間,但基本上都是印刷在紙張上,在非吸收性承印材料,如塑料薄膜、金屬箔片上,始終磕磕碰碰,走得并不順利。由于印刷企業(yè)已是排污費(fèi)的征收主體,有采用水墨的強(qiáng)烈愿望,但缺少使用水墨的技術(shù),即使有合格的薄膜水墨,因?yàn)椴粫?huì)使用而始終達(dá)不到溶劑型油墨的相同質(zhì)量指標(biāo),最后不得不判為不合格而將之放棄。當(dāng)然,國(guó)外的成熟薄膜水墨確實(shí)也沒(méi)有在國(guó)內(nèi)推廣,今年德魯巴展會(huì)上有一款柔印水墨在薄膜上最高印刷速度可達(dá)300m/min,但他們的市場(chǎng)目標(biāo)很清楚,不向亞洲推廣,更不準(zhǔn)備賣(mài)到中國(guó)。
我們的應(yīng)對(duì)策略是,立足于國(guó)內(nèi)油墨制造業(yè),立足于中國(guó)自己制造的薄膜水墨,通過(guò)解決油墨的不環(huán)保,來(lái)解決印刷的不環(huán)保。在2015中國(guó)國(guó)際軟包裝技術(shù)高峰論壇(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“2015軟包裝論壇”)上,筆者向業(yè)界公開(kāi)了通過(guò)實(shí)驗(yàn)室篩選的辦法來(lái)選擇薄膜水墨,先篩選,再上機(jī)中試,以最大限度降低企業(yè)水墨試驗(yàn)的成本。雖然許多印刷企業(yè)對(duì)水墨的了解與掌握遠(yuǎn)沒(méi)有油墨行業(yè)那樣深刻,但印刷企業(yè)畢竟已經(jīng)是排污費(fèi)的征收主體,已經(jīng)承受成本增加的壓力,以印刷企業(yè)為水墨試驗(yàn)的主體,堅(jiān)持環(huán)保與成本并舉,盡快完成測(cè)試,實(shí)現(xiàn)水墨對(duì)溶劑型油墨的切換,是印刷企業(yè)無(wú)法推卻的責(zé)任。采用環(huán)保型薄膜水墨,是徹底走出VOCs排污費(fèi)征收桎梏的絕佳途徑,印刷企業(yè)要用行動(dòng)還印刷行業(yè)在環(huán)保方面的清白。
薄膜水墨應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及其原因
請(qǐng)注意:標(biāo)題是問(wèn)題及其原因,而不是問(wèn)題與解決方法。筆者想要強(qiáng)調(diào)的是對(duì)問(wèn)題的闡述與分析,不開(kāi)藥方。至于具體的解決方法,建議讀者自行思考,自行決定。
筆者有必要重申在2015軟包裝論壇上提出的凹印薄膜水墨的9項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法:①水墨在不同極性薄膜上的附著力測(cè)試;②用初干長(zhǎng)度表征的水墨表干性能;③細(xì)度;④黏度;⑤顏色密度;⑥水墨的pH值穩(wěn)定性;⑦墨膜的耐磨與耐刮擦;⑧水墨的有機(jī)溶劑含量;⑨水墨的表面張力。
筆者在2015軟包裝論壇上強(qiáng)調(diào)的是凹印薄膜水墨,因?yàn)樵趪?guó)內(nèi)軟包裝界,凹印機(jī)的數(shù)量遠(yuǎn)大于柔印機(jī),要扭轉(zhuǎn)印刷界面臨的困局,凹印的作用明顯大于柔印。
但是柔印水墨與凹印水墨沒(méi)有明顯的本質(zhì)區(qū)別,可以用在凹印上的薄膜水墨,基本上也可以用在柔印上,只是有以下幾個(gè)原則必須掌控。
(1)因墨路結(jié)構(gòu)的差別,凹印水墨的初干長(zhǎng)度比柔印水墨的短,即表干性能要快。
(2)因柔印采用感光樹(shù)脂版,柔印水墨中采用的助溶劑應(yīng)該遠(yuǎn)離感光樹(shù)脂的溶解度參數(shù)δ,避免印版發(fā)生溶脹。
(3)由于柔印水墨在印版上必須有效避免黏滯,尤其是在印版網(wǎng)點(diǎn)間的非著墨區(qū)域黏滯,因此對(duì)水墨表面張力有特殊要求。
(4)由于柔印采用間接印刷,沒(méi)有凹印刀絲的風(fēng)險(xiǎn),所以柔印水墨沒(méi)有必要考慮水性溶液樹(shù)脂與水性乳液樹(shù)脂在分子量方面的匹配。換言之,凹印薄膜水墨則一定要考慮這個(gè)問(wèn)題,不然,凹印刀絲故障一定會(huì)產(chǎn)生。
凹印版輥上的油墨經(jīng)刮刀作用后,從刮刀位置到壓印輥位置之間的距離很短。以最極限的條件舉例,一般都落在版輥圓的第一象限內(nèi),即四分之一版輥周長(zhǎng),且不可能更長(zhǎng)。而柔印則不同,刮刀在網(wǎng)紋輥上刮墨,網(wǎng)紋輥載墨后經(jīng)版輥轉(zhuǎn)移,再傳到壓印輥,僅就墨路長(zhǎng)短而言,半個(gè)網(wǎng)紋輥周長(zhǎng)加半個(gè)印版輥周長(zhǎng),比凹印要長(zhǎng)許多。這意味著凹印水墨的表干性能要很快,而柔印則不必,柔印的較長(zhǎng)墨路可以掩蓋水墨表干性能的不足。
1.表干不足
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13217.5-2008《液體油墨初干性檢驗(yàn)方法》對(duì)凹印油墨表干性能是這樣規(guī)定的:刮板細(xì)度計(jì),深度0~100μm,當(dāng)刮刀刮下,開(kāi)始計(jì)時(shí),30秒后轉(zhuǎn)移到承印材料上,測(cè)量其長(zhǎng)短,定義為表干性能。凹印油墨的常規(guī)數(shù)值是(10~60)mm/25℃ 30S。這個(gè)數(shù)據(jù),依據(jù)于凹印機(jī)的特定墨路,不論使用的是溶劑型油墨或水墨。這是墨路特點(diǎn)決定的油墨特點(diǎn),而不是相反。
圖1是凹印水墨因表干不足而引起的網(wǎng)點(diǎn)拖尾故障,圖2是實(shí)地拖尾故障。刮刀刮墨后,印版網(wǎng)穴中的油墨因揮發(fā)過(guò)慢,在充分濕潤(rùn)狀態(tài)下被轉(zhuǎn)移到薄膜上,經(jīng)壓印輥?zhàn)饔?,網(wǎng)穴中的油墨不是完整轉(zhuǎn)移,而是產(chǎn)生嚴(yán)重拖尾,網(wǎng)點(diǎn)被油墨拉長(zhǎng),搭接到后一個(gè)網(wǎng)點(diǎn)上。這種故障在使用60°網(wǎng)角的電雕凹版時(shí)特別明顯,獨(dú)立的長(zhǎng)菱形網(wǎng)點(diǎn)變成了前后相連的線條。在實(shí)地部分的表現(xiàn)也如此,實(shí)地后沿的油墨溢出,污染圖面。
解決凹印水墨因表干不足而引起的拖尾,目前主流的辦法有兩種。一種方法是采用電雕淺版,將電雕刀換用130°角度,將原印版深度從50μm左右減小到30~35μm,甚至20μm,使墨層減薄,容易干燥。筆者在查看各水墨供應(yīng)商提供的初干長(zhǎng)度測(cè)定樣張時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)一些表干性能特別好的樣品,好到筆者竟然不敢相信自己的眼睛。但仔細(xì)一詢(xún)查,供應(yīng)商沒(méi)有按規(guī)定使用100μm的刮板細(xì)度計(jì),而是使用了25μm的刮板細(xì)度計(jì),將墨層厚度降低了四分之三。另一種方法就是在水墨中添加有機(jī)溶劑,尤其是能溶于水的乙醇,利用溶劑的揮發(fā)來(lái)帶走水分,幫助水墨干燥。而煙包的水墨印刷之所以沒(méi)有遭遇拖尾,其實(shí)是紙張的吸水性幫助了表干,掩蓋了凹印水墨表干性能的不足。煙包行業(yè)在使用水墨時(shí)需要挑選不同吸水性能的紙張,其實(shí)就說(shuō)明了這一問(wèn)題。
解決表干不足的這兩種方法均有其道理,目前均可以使用,但必須注意其存在的可能隱患。
(1)采用電雕淺版的隱患。凹印網(wǎng)點(diǎn)與膠印、柔印網(wǎng)點(diǎn)的最大區(qū)別在于其具有二維特性,即凹印層次的體現(xiàn)不僅在于網(wǎng)點(diǎn)面積,還在于網(wǎng)穴深度。若用愛(ài)色麗分光密度儀測(cè)量凹印各層次的網(wǎng)點(diǎn)擴(kuò)大,可以感受到其規(guī)律同膠印、柔印的平面網(wǎng)點(diǎn)完全不同。電雕刀角度的不同,雕出的網(wǎng)點(diǎn)面積與網(wǎng)穴深度也不同,而使用傳統(tǒng)深度電雕版的還原曲線同電雕淺版有很大不同,因此需要重新確立還原曲線。此外,凹印產(chǎn)品原有的網(wǎng)點(diǎn)精細(xì)、實(shí)地飽滿(mǎn)的特點(diǎn)也有可能起變化,比如凹印四色藍(lán)的實(shí)地部分的密度一般在1.8~2.0,采用淺版后,一定要注意顏色飽和度的變化。
(2)使用有機(jī)溶劑助干,在政府尚未控制VOCs排放問(wèn)題前,是理所當(dāng)然的。乙醇價(jià)格不高,添加乙醇確實(shí)能改善水墨干燥性能,不論是表干或徹干,何樂(lè)而不為?而且我國(guó)水墨標(biāo)準(zhǔn)允許溶劑含量達(dá)30%,只要不超標(biāo),就不會(huì)出格。但是在國(guó)家提出必須對(duì)有機(jī)溶劑排污征收排污費(fèi)時(shí),再繼續(xù)堅(jiān)持30%,甚至超過(guò)30%,環(huán)保部門(mén)會(huì)視而不見(jiàn)嗎?如果對(duì)水墨中存在的有機(jī)溶劑作排污處理,據(jù)筆者所知,比不含水的溶劑處理起來(lái)難度更大、能耗更高。中國(guó)印刷技術(shù)協(xié)會(huì)凹版印刷分會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)曾經(jīng)問(wèn)過(guò)筆者,凹印如果成功地用水墨代替了溶劑型油墨,對(duì)解決VOCs污染的貢獻(xiàn)有多大?筆者當(dāng)時(shí)坦率地回答,可以使凹印工藝的污染系數(shù)從70%下降到30%,如此而已,不可能更多。
水墨中有機(jī)溶劑含量允許達(dá)到30%,這個(gè)問(wèn)題追溯起來(lái)有些奇怪。2011年,國(guó)家頒布了凹印水墨的兩個(gè)推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),即GB/T 26394-2011《水性薄膜凹印復(fù)合油墨》與GB/T 26395-2011《水性煙包凹印油墨》。這兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,我國(guó)采用的水性油墨,不論是紙張水墨或薄膜水墨,允許的溶劑含量均≤30%。這兩個(gè)文件并不是該問(wèn)題的始作俑者,據(jù)筆者所知,始作俑者是HJ/T 371-2007《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 凹印油墨與柔印油墨》。環(huán)保專(zhuān)家規(guī)定了水墨的質(zhì)量指標(biāo),這聽(tīng)起來(lái)有些不可思議,外行領(lǐng)導(dǎo)內(nèi)行,而且外行還取代了內(nèi)行。2007年的一個(gè)文件,為將近10年后印刷界遇到的難題埋下了伏筆。
仔細(xì)對(duì)比HJ/T 371-2007制訂前后的文件,我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)值得深思的問(wèn)題,HJ/T 371-2007討論稿中對(duì)水墨的定義為:水基凹印油墨與水基柔印油墨的有機(jī)溶劑含量不到5%,僅用水稀釋。在文件的編制說(shuō)明一節(jié),文件比較了韓國(guó)、日本、澳大利亞、新西蘭與加拿大五國(guó)的油墨生態(tài)標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)與限值,在水墨的揮發(fā)性有機(jī)溶劑VOCs含量中,加拿大標(biāo)準(zhǔn)<6%,澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)<5%,新西蘭標(biāo)準(zhǔn)<5%,因此我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)也定為≤5% 。討論稿下發(fā)各大油墨供應(yīng)商討論后,最終定稿文件中水墨溶劑含量≤30%,30%便由此而來(lái)。近10年來(lái),國(guó)內(nèi)水墨始終徘徊不前,除了用在紙張上的水墨,可以利用紙張的吸水性能幫助油墨干燥以外,薄膜水墨一敗涂地。30%溶劑含量的指標(biāo)戕害了國(guó)產(chǎn)水墨,因此即使在大力治理溶劑型油墨VOCs污染的今天,上海環(huán)保局的專(zhuān)家仍然表態(tài),水墨也必須要做排污處理,水墨用戶(hù)也必須支付排污費(fèi)。
允許水墨中添加大量有機(jī)溶劑以掩蓋水墨質(zhì)量的不足,以現(xiàn)在的觀點(diǎn)來(lái)看,其實(shí)質(zhì)是掩蓋了水性樹(shù)脂在乳液化過(guò)程中的不足,放棄了通過(guò)尋找差距提高技術(shù)的正確途徑,僅從快速上馬的實(shí)用性,降低了水墨的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。降低標(biāo)準(zhǔn)使水墨從2007年至今在技術(shù)上沒(méi)有明顯突破。因此,當(dāng)政府環(huán)保政策收緊、VOCs排污需要收費(fèi)時(shí),原本號(hào)稱(chēng)綠色印刷耗材的水性油墨瞬間墮入了尷尬境地。
不使用有機(jī)溶劑助干,也不采用電雕淺版降低墨膜厚度,凹印薄膜水墨有沒(méi)有可能走出困境?依據(jù)筆者的實(shí)踐,方法還是存在的。圖3~圖6是采用改造凹印設(shè)備初干功能后得到的印刷實(shí)樣。從圖中可明顯看出,各網(wǎng)點(diǎn)間分隔清晰,網(wǎng)點(diǎn)完整,而水墨本身的表干性能在當(dāng)時(shí)并沒(méi)有任何改變,在初干長(zhǎng)度測(cè)量上,仍然有150mm之多。
上述圖片中的凹印網(wǎng)點(diǎn)質(zhì)量,即使在使用溶劑型油墨時(shí),也不容易得到。因?yàn)榘加〉碾y點(diǎn)不在高光,而在暗調(diào),即60%及以上的暗調(diào)不能并級(jí)。但如圖3和圖6所示,200線/英寸的5%、60%網(wǎng)點(diǎn)均沒(méi)有拖尾故障,表明不添加溶劑助干,不使用降低墨膜厚度的電雕淺版,這種思路是完全可行的。
采用改善凹印機(jī)初干功能的設(shè)備改造方法,可以避免凹版網(wǎng)穴中的水墨在完全濕潤(rùn)狀態(tài)下發(fā)生轉(zhuǎn)移,凹版第一象限范圍內(nèi)的初次烘干,使網(wǎng)穴中的水墨快速收斂,避免潤(rùn)濕性鋪展,使水墨在收縮狀態(tài)下向薄膜轉(zhuǎn)移。因此,必要的熱量與風(fēng)量,必須控制的刮刀至壓印輥之間的距離,這些參數(shù)將有效決定水墨因表干性能不足而造成的質(zhì)量故障。
水墨中溶劑含量的測(cè)定方法早已有之,GB/T 26395-2011《水性煙包凹印油墨》附錄B(規(guī)范性附錄)中記錄了使用頂空-氣相色譜法就可以對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物的最大限量加以測(cè)定。因此,若要證明水墨中有機(jī)溶劑含量究竟有多高,氣相色譜儀就可以明確告知。對(duì)于印刷企業(yè)而言,只要拿得出具體的數(shù)據(jù)證明水墨的環(huán)保性,我們相信,在數(shù)據(jù)面前,政府環(huán)保部門(mén)還是存在商量余地的。
2.實(shí)地流平不足
凹印薄膜水墨的另一質(zhì)量問(wèn)題是實(shí)地流平,癥狀如圖7所示。
實(shí)際使用過(guò)凹印水墨的人,都會(huì)有這樣一個(gè)感覺(jué),即同樣的印版,溶劑型油墨印刷的實(shí)地比水墨印刷的實(shí)地明顯要好許多,即使在紙張上印刷,如果細(xì)看,水墨實(shí)地缺少平服,似乎存在漏印,或者印不實(shí)。這種情況在柔印水墨應(yīng)用中也時(shí)常發(fā)現(xiàn),柔印水墨印刷的實(shí)地比UV油墨印刷的實(shí)地要差,比溶劑型油墨印刷的實(shí)地也要差,因此為了保證實(shí)地密度,柔印水墨往往會(huì)采用印兩遍的辦法。
通過(guò)比較凹版30°網(wǎng)角90%與100%兩處的實(shí)地細(xì)節(jié),當(dāng)然從嚴(yán)格意義上說(shuō),凹版是沒(méi)有100%實(shí)地的,因?yàn)閷?shí)地中還存在著網(wǎng)墻。但由于30°網(wǎng)角的凹版在95%網(wǎng)點(diǎn)開(kāi)始出現(xiàn)通溝,在通溝的作用下,油墨迅速流平,能達(dá)到100%的實(shí)際效果。因此從凹版理論上說(shuō),在30°網(wǎng)角下,100%網(wǎng)點(diǎn)平服性應(yīng)該好于90%網(wǎng)點(diǎn),因?yàn)閷脮r(shí)通溝已經(jīng)出現(xiàn),實(shí)地中原有的網(wǎng)墻已無(wú)法阻礙在通溝作用下油墨的迅速流平。但實(shí)際看到的效果卻是,90%處網(wǎng)點(diǎn)平服性比100%處明顯要好,如圖8與圖9所示。
換一個(gè)凹版網(wǎng)角再觀察。圖10是38°網(wǎng)角90%網(wǎng)點(diǎn) ,圖11是38°網(wǎng)角100%網(wǎng)點(diǎn),同樣得到這一結(jié)論。電雕凹版有一個(gè)特點(diǎn),當(dāng)網(wǎng)角為60°時(shí),通溝很難出現(xiàn),所以當(dāng)凹版的菱形網(wǎng)點(diǎn)從扁菱形向長(zhǎng)菱形變化時(shí),通溝的出現(xiàn)會(huì)從95%處往后延,直至不出現(xiàn),即沒(méi)有通溝,此時(shí)凹印實(shí)地部分的質(zhì)量全靠油墨的流平特點(diǎn)來(lái)保證。
據(jù)此,我們得到的結(jié)論是:凹印水墨在實(shí)地印刷中,對(duì)于實(shí)地的均勻與平服,100%處比90%處要差,凹版通溝的作用不明顯。即使選用不同的網(wǎng)角,作用也不明顯。但若用相同印版印刷,一旦采用溶劑型油墨,質(zhì)量問(wèn)題便迎刃而解。水墨實(shí)地印刷的質(zhì)量故障,主要原因在于水墨的質(zhì)量。
有必要闡述一下水墨的構(gòu)成與墨膜形成的一個(gè)重要特點(diǎn),以幫助我們找到問(wèn)題的癥結(jié)。水墨一般由水性溶液、水性乳液、顏料以及助劑構(gòu)成,與水可逆的水性溶液與顏料構(gòu)成色漿,然后與水性乳液共混,構(gòu)成水墨。現(xiàn)在也有全乳液水墨,但因?yàn)榇?/p>
在破乳的風(fēng)險(xiǎn),采用該工藝的并不多。水性溶液的主要作用是制造色漿,因此往往選用分子量不太高的樹(shù)脂,以利于顏料分散。水墨的物理特性全依賴(lài)于水性乳液,因此乳液樹(shù)脂的分子量要高許多,水墨的所有特性,差不多都靠水性乳液樹(shù)脂來(lái)保證。由于樹(shù)脂的分子量比較大,因此為了得到所需要的低黏度,水墨制造工藝有一個(gè)特殊環(huán)節(jié),即樹(shù)脂的乳液化。樹(shù)脂乳液化的關(guān)鍵是選用合適的乳化劑。
水墨的墨膜形成不同于溶劑型油墨。后者在油墨轉(zhuǎn)移到承印材料上后,溶劑揮發(fā),留下的樹(shù)脂堆積成膜,形成均勻墨膜。前者由于乳液的存在,堆積在承印材料上的墨膜先是以顆粒狀存在,然后隨水分揮發(fā),水墨顆粒呈緊密排列,緊密排列后的顆粒再通過(guò)變形逐漸形成連續(xù)墨膜,最后才得到水性墨膜。因此溶劑型油墨形成墨膜只需要兩個(gè)階段,而水墨形成墨膜則需要四個(gè)階段。
水墨墨膜形成過(guò)程的特點(diǎn)是:由于水性乳液是懸浮體,借助乳化劑作用乳化在水中,樹(shù)脂呈離散分布;轉(zhuǎn)移到承印材料上的墨膜還含有水分,樹(shù)脂之間的連接還不緊密;含有水分的墨膜還不能得到統(tǒng)一的流動(dòng)性,表現(xiàn)在流平欠缺,顏色密度不均一。
我們?cè)?jīng)考慮過(guò)水墨的流平性差是否同表面張力有關(guān),經(jīng)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)測(cè)定,尤其是水性乳液的表面張力測(cè)定,排除了這種可能。因此我們的結(jié)論是:水墨的實(shí)地流平性能差是由水性乳液的相關(guān)性能所決定,這是水墨制造工藝的缺陷。有效的解決辦法是采用助溶劑,助溶劑的作用在于改善水性樹(shù)脂乳液化過(guò)程中的不足,使水性乳液制造過(guò)程中的乳化劑減少副作用。在墨膜干燥過(guò)程中,助溶劑可使聚合物微粒溶解、變形并融合成連續(xù)墨膜,具有對(duì)樹(shù)脂的溶解作用和短暫的增塑作用。但是助溶劑的使用必須嚴(yán)格控制在5%以?xún)?nèi)。
由此,我們已經(jīng)斷定,水墨實(shí)地流平問(wèn)題其實(shí)是水墨質(zhì)量問(wèn)題,水墨制造商必須解決。但是,同水墨表干性能一樣,在水墨制造商尚未解決該問(wèn)題之前,我們總不能坐以待斃吧?我們可以利用凹版在實(shí)地區(qū)域的特殊結(jié)構(gòu)來(lái)解決該問(wèn)題。電雕凹版的通溝很難解決該問(wèn)題,因?yàn)榍笆鲆衙鞔_,60°網(wǎng)角很難出現(xiàn)通溝,沒(méi)有通溝就無(wú)助于改善油墨流平。因此采用具有合適通溝的印版,就成了解決思路。圖12是電雕凹版實(shí)地通溝的放大圖片,圖13是激光凹版實(shí)地通溝的放大圖片,圖14是激光凹版實(shí)地通溝的細(xì)節(jié)圖,比較一下這些特點(diǎn),解決方法躍然紙上了。
實(shí)地流平問(wèn)題在柔印水墨的應(yīng)用上也有反映,將實(shí)地印刷樣張放大,可以看到一絲一絲的狀態(tài)。該癥狀特別容易同水波紋混淆,由于解決水波紋的辦法是調(diào)節(jié)油墨黏度,但用在此處,不容易見(jiàn)效。
同用印版的方法解決凹印實(shí)地流平思路相仿,柔印也可以利用印版的實(shí)地加網(wǎng)技術(shù),利用實(shí)地上存在的有規(guī)律的細(xì)網(wǎng)來(lái)改善流平。實(shí)地加網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)在的應(yīng)用比較多,但大多使用在增加顏色密度上,采用該技術(shù)來(lái)解決水墨流平的不足,可能是首創(chuàng)。筆者很感興趣的是某知名柔性版DIGICAP技術(shù)的眾多點(diǎn)形,需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)篩選出最合適的一種。
3.水墨針孔
水墨的再一個(gè)質(zhì)量問(wèn)題被稱(chēng)為墨膜上的小白點(diǎn),有時(shí)也被稱(chēng)為墨膜縮孔、針孔等,如圖15所示。
水墨針孔有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
(1)水墨針孔的產(chǎn)生不同于水墨遭外力剪切后產(chǎn)生氣泡所造成的墨膜露白。
(2)水墨針孔在實(shí)驗(yàn)室條件下就能檢測(cè)到,上機(jī)印刷并不能明顯改善。
(3)用絲棒展色的瞬間并不會(huì)有針孔,針孔往往在墨膜形成1~2分鐘時(shí)才慢慢出現(xiàn)。
(4)針孔形成時(shí)與所使用薄膜的極性與表面張力沒(méi)有明顯的差別。
水墨針孔完全是水墨供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。對(duì)于自己生產(chǎn)乳液樹(shù)脂的供應(yīng)商而言,這是乳液工序的質(zhì)量問(wèn)題;對(duì)于外購(gòu)水性乳液制造水墨的供應(yīng)商而言,這是材料的選擇問(wèn)題。筆者在2015年篩選水墨時(shí),5家供應(yīng)商中有2家是自己制造水性乳液,3家是外購(gòu)水性乳液,對(duì)此類(lèi)問(wèn)題的反應(yīng),普遍比較遲鈍。水墨制造商常用的解決方法是采用消泡劑。水墨配方一般離不開(kāi)消泡劑,但消泡劑的存在正是水墨針孔的隱患。因?yàn)橄輨┍仨氁鶕?jù)乳液的特點(diǎn)而選擇,消泡劑同乳液體系必須匹配、相容。消泡劑過(guò)量一定會(huì)產(chǎn)生墨膜針孔。
印刷企業(yè)在處理水墨針孔方面的自由度有限,第一個(gè)任務(wù)是在實(shí)驗(yàn)室條件下篩選,將可能產(chǎn)生針孔的水墨排除在外;第二個(gè)任務(wù)是在印刷中減少對(duì)水墨本身的剪切,水墨在使用過(guò)程中很少起泡,供應(yīng)商就盡可能不加或少加消泡劑,以避免消泡劑對(duì)墨膜質(zhì)量產(chǎn)生影響。
至于水墨在薄膜上的附著力,這完全是水墨制造方面的專(zhuān)業(yè)技術(shù)問(wèn)題了。因?yàn)楸疚牡闹黝}是水墨應(yīng)用,對(duì)水墨制造方面的話(huà)題就不展開(kāi)了,但有必要提醒幾個(gè)與印刷工序相關(guān)的問(wèn)題,即印刷企業(yè)技術(shù)管理部門(mén)在選擇與應(yīng)用水墨時(shí)必須要注意、在制定印刷工藝時(shí)必須要考慮到的問(wèn)題:
(1)水墨在薄膜上的附著力主要取決于水性乳液同薄膜的相容性匹配。
(2)取決于墨膜的干燥程度。
(3)根據(jù)水墨樹(shù)脂的玻璃化溫度Tg決定是否需要添加熟成工藝。
(4)必須走出軟樹(shù)脂、硬樹(shù)脂在薄膜附著力問(wèn)題上的誤區(qū)。
印刷企業(yè)的擔(dān)當(dāng)與訴求
印刷企業(yè)在水墨應(yīng)用中始終應(yīng)處于主動(dòng)而不是被動(dòng)的地位,這是由目前的排污費(fèi)危機(jī)所促成的。因?yàn)檎畬?duì)排污費(fèi)征收的主體是印刷企業(yè)而非油墨企業(yè),對(duì)排污費(fèi)問(wèn)題最著急的,是印刷企業(yè)而非油墨企業(yè),對(duì)因排污費(fèi)增加制造成本而最憂(yōu)心的,也是印刷企業(yè)而非油墨企業(yè)。僅僅這一項(xiàng),解決水墨應(yīng)用中存在的問(wèn)題,盡快用水墨替代溶劑型油墨,這個(gè)責(zé)任主體只能是印刷企業(yè)而非油墨企業(yè),這是很明了的。
然而,國(guó)內(nèi)印刷界的現(xiàn)狀,尤其是軟包裝界的現(xiàn)狀,在新材料、新工藝方面很強(qiáng),軟包裝企業(yè)技術(shù)管理部門(mén)不少技術(shù)人員都受過(guò)高分子材料科學(xué)的教育與培訓(xùn)。但在印刷工藝,尤其是凹印工藝方面,卻相對(duì)薄弱,承擔(dān)重任的還是經(jīng)驗(yàn)型的由基層提升上來(lái)的技術(shù)人員,不少印刷企業(yè)還直接依靠一線機(jī)長(zhǎng),用經(jīng)驗(yàn)來(lái)主導(dǎo)工藝,用經(jīng)驗(yàn)來(lái)替代工藝。
相對(duì)于凹印工藝至今還依靠凹印機(jī)長(zhǎng)一把刀的傳統(tǒng),柔印工藝要先進(jìn)許多。近年來(lái),柔印注重工藝工程師的培養(yǎng),注重理論指導(dǎo)實(shí)踐,而不是盲目地跟著一線機(jī)長(zhǎng)走。同樣在薄膜印刷上用水墨替代溶劑型油墨,按技術(shù)底蘊(yùn),按接受新事物新觀念的反應(yīng)速度,柔印成功的概率可能比凹印要大許多。
目前在凹印軟包裝界,雖然已有比較成熟的紙張凹印應(yīng)用水墨的經(jīng)驗(yàn),但仍然局限在水墨黏度、添加醇與水的比例、水墨pH值的波動(dòng)、熱風(fēng)溫度以及電雕淺版等低層次的經(jīng)驗(yàn),微信圈里傳播的凹印水性油墨常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案,起到的作用并不大。一落實(shí)到薄膜凹印,可操作性就不太強(qiáng)。凹印薄膜水墨的經(jīng)驗(yàn)至多是印刷超市購(gòu)物袋(承印材料為PE薄膜),比如在實(shí)地印刷時(shí)選擇什么樣的印版網(wǎng)角,用印版來(lái)掩蓋水墨實(shí)地流平的不足。
水墨制造商目前不可謂不努力,畢竟這是一塊很大的市場(chǎng),原先溶劑型油墨的市場(chǎng)分割將很可能出現(xiàn)顛覆,重新布局,市場(chǎng)再分配。但油墨企業(yè)中真正掌握印刷工藝的人實(shí)在太少,而且在印刷現(xiàn)場(chǎng)指手畫(huà)腳也不方便。因此主導(dǎo)水墨應(yīng)用的試驗(yàn),將印刷過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題盡快反饋給油墨制造商,從而提升產(chǎn)品質(zhì)量,或及時(shí)用非改善油墨的方法來(lái)解決因油墨的不足所造成的質(zhì)量缺陷,盡快達(dá)到用水墨替代溶劑型油墨的目標(biāo),歷史性地落到了印刷企業(yè)身上。責(zé)無(wú)旁貸,也無(wú)可避免。
水墨印刷企業(yè)還面臨著一個(gè)大問(wèn)題,即既需要水墨供應(yīng)商將產(chǎn)品中的溶劑含量控制在5%及以下,又需要呼吁政府相關(guān)部門(mén)允諾,采用目前歐美各國(guó)的不將溶劑含量5%的水墨列入VOCs污染源。我們認(rèn)為,只要水墨溶劑含量不超過(guò)5%,其他指標(biāo)均按照環(huán)保文件HJ/T 371-2007《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 凹印油墨和柔印油墨》中規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)執(zhí)行,水墨就將是安全的、環(huán)保的,于環(huán)境無(wú)害的。即使采用環(huán)境監(jiān)測(cè)專(zhuān)用的HJ 734-2014《固定污染源廢氣 揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定 固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法》,即24種揮發(fā)性有機(jī)物測(cè)定,水墨排放也不至于成為固定污染源。換言之,水墨印刷企業(yè)也就不用交排污費(fèi)。當(dāng)然,2011年的兩個(gè)水墨國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)必須修改,2007年環(huán)保部文件也必須修改。我們將用自己的行動(dòng)還水墨以清白。
不少印刷界的同仁對(duì)環(huán)保部門(mén)以印刷企業(yè)為主體的排污費(fèi)征收政策有怨氣,其實(shí)這就是市場(chǎng)倒逼,筆者是贊同這種倒逼的。印刷企業(yè)在使用環(huán)保油墨的過(guò)程中置之死地而后生,鳳凰涅磐,前途光明而遠(yuǎn)大。當(dāng)然,我們需要的是盡可能降低試驗(yàn)成本,環(huán)保與成本不可偏廢,盡快達(dá)到綠色印刷的目標(biāo),同時(shí)也增加我們的利潤(rùn)。