胶印机UV改造中的技术问题

    在烟包印刷领域，随着纸张和油墨技术的快速发展，特别是各种复合纸、转移纸的应用，中高档烟包产品的胶印工艺已经全面转化为UV胶印工艺。可以说，UV胶印已经成为中高档烟包产品的主流印刷工艺，而传统胶印工艺面对原辅材料的大幅变化就显得力不从心，其应用越来越受到限制，主要用于中低档烟包产品的生产。为此，就需要对原有的传统胶印机进行UV改造，使之能够达到UV胶印的工艺要求，满足生产需要。

　　(一)传统胶印机UV改造的必要性
近几年，烟包所采用的原辅材料有了实质性的变化，不再局限于铜版纸、白卡纸，特别是纸张复合技术、BOPP和PET膜技术的成熟，产品效果对纸张的依赖性大幅提高，通过纸张的亮度、材质、金属感、镭射效果、全息效果来体现产品的设计内涵和产品的品质，已经成为重要手段，相对全息烫印来讲，这些高档品质的表现对设备的依赖程度大幅度降低。
对于镜面纸张、镭射纸张、转移纸张等表面不易吸收油墨的纸张，采用传统胶印工艺基本上是无法实现的。前两年采用的复合油墨印刷技术，虽然在一定程度上解决了油墨附着力的问题，但是由于操作复杂，墨槽和墨辊上的油墨容易结皮等因素，一直无法实现大批量生产。而采用UV胶印，这些问题就会迎刃而解，不仅印刷适性良好，而且印刷后能够保留纸张原有的金属感、镭射效果、全息效果，实现了印刷效果与纸张效果的完美结合。
　　随着客户对包装品质、档次需求的逐步提高，这些特殊纸张必将在烟包、化妆品包装、药品包装、食品包装等领域得到快速发展和应用，势必带动UV胶印市场需求的增长和技术的发展。因此，对仅能印刷普通油墨的传统胶印机进行UV改造已经成为必然。
　　（二）UV胶印的特点
　　1.主要优点
　　(1)承印材料的适应性强，特别适合印刷镜面纸、镭射纸、转移纸等表面不易吸收油墨的纸张。
　　(2)固化速度快，在UV灯照射下不到1/10秒就能固化，无须红外线干燥所需的加长烘道。
　　(3)固化后不再使用喷粉，可以避免因喷粉造成的色彩问题，固化后色彩也不会再发生变化。
　　(4)印刷后就能直接进入印后工序加工，减少工序间的等待时间。
　　(5)印刷过程中墨槽中的油墨不会结皮，短时间停机无须清理墨槽中的油墨。
　　(6)印刷后色彩亮丽，饱和度高，体现产品的高品质。
　　(7)UV油墨和UV光油印刷后的表面效果光滑，质感好，亮度高，爽滑度高。
　　(8)UV油墨附着力强，耐摩擦性、耐折性优良。
　　(9)能通过选择油墨和控制固化速度等形成冰花、磨砂等特殊效果。
　　(10)UV油墨为无溶剂体系，VOC检测符合环保标准。
　　2.主要缺点
　　(1)需要添加多组UV固化装置。
　　(2)需要专用的印版、橡皮布、墨辊、润版液、洗车水等。
　　(3)润版液的酒精浓度要高于普通油墨，一般要求达到15%。
　　(4)UV油墨的水墨平衡范围较窄，油墨极易乳化。
　　(5)UV胶印的印刷速度还不能达到传统胶印的印刷速度，一般仅为8000～10000张/小时。
　　(6)UV灯管的高温造成纸张变形较大，影响多色套印的精度。
　　(7)UV油墨对皮肤的腐蚀性较强；固化装置的紫外光线对操作者的眼睛有较强的灼伤，需要戴防护镜或者使用保护膜。
　　(8)UV灯管的使用寿命较短，一般运行不超过1000小时就需要更换。
　　(9)UV油墨价格昂贵，是普通油墨的3～5倍以上，UV光油的价格是水性光油的2倍以上。
(10)UV油墨和UV光油的储存受温度影响较大，必须保持在25℃以下。
（三）传统胶印机UV改造技术方案
　　1.增加UV固化装置
　　并不是每个色组都需要安装UV固化装置，一般在印刷机上配置2～4个UV固化装置就能满足生产需要，简单地说，每2个色组共用1个UV固化装置，主要是解决翻色、串色问题；同时，在UV上光和收纸部分之间需要增加3个UV固化装置，确保所有UV油墨和光油的固化。一般每个色组都预留有安装固化装置的位置，实际生产中可根据工艺需要将固化装置安装到需要的色组中。为了减少准备时间和避免频繁地调换，也可以为每个色组都单独配备固化装置，需要时就单独打开，单独控制使用。
　　UV固化装置包括UV灯管、反光罩、能量控制装置、冷却装置等。还要有冷媒水循环装置，保证在印刷过程中对每个色组的胶辊都能进行冷却水的循环，真正起到对墨辊降温的作用。
　　2.UV功率调整装置
　　UV灯管的功率调整主要是为了适应不同颜色的油墨对固化的要求不同，以及不同的产品对固化的要求不同而设计的，通过一套固化装置和一种功率的UV灯管来满足要求。UV功率调整装置一般分为变频调节控制器和电容式分级调节控制器。变频调节控制器通过变频器来控制UV灯管的功率，可以达到对UV灯管输出功率的连续调整；而电容式分级调节控制器则通过漏磁变压器、电容器（串联）实现对UV灯管功率的调整，电容器的主要作用是平衡电流、补偿功率，一般情况下分50%、80%、100%三级调整，也有的增加一个30%的级别，可以细化到四级调整。
　　从当前的发展趋势来讲，变频调节控制器是今后的发展方向，但是价格相对要高一些。
　　3.快门装置
　　快门装置有三种功能：一是在短时间内不需要紫外光时，不用直接关闭灯管，而是用快门挡住光线，减少了灯管重新启动的时间，提高了效率；二是在不使用灯管的时候，避免灰尘、纸粉落到反光罩和灯管上；三是在不合压设备空转时，快门处于关闭状态，减少了紫外光对滚筒叼牙和牙排的照射。
　　4.灯管功率
　　灯管的类型主要有两种：一种是高压汞灯，主要是国产灯管；另一种是卤素灯，进口设备主要采用这类灯管。国内主要使用高压汞灯，主要是因为其转化效率比较高，发射的谱线波长范围较宽，并有重叠，从其发射的光谱来看，在紫外区其主要发射波长为365nm的光线，还有波长为366.3nm、313nm、303nm、253.7nm的光线。UV胶印油墨中的光引发剂吸收光线的主波长也在200～400nm范围内。
　　灯管的功率一般在80～250w/cm，主要是根据产品类型的不同、材料的不同、油墨颜色的不同而定。一般将最难固化的油墨放在前面的色组印刷，色序安排为白、黑、青、黄、品红。一般情况下根据公司的产品，可以选择最难固化的产品来设计灯管的功率，在印刷其他产品时对灯管的功率进行调整就能满足要求。
　　5.反光罩
　　反光罩的主要功能是将部分紫外光线重新反射到纸上，使紫外光线最大限度地照射到纸张上面，提高固化效率，同时还能维持灯管的温度稳定。反光罩的类型主要有聚焦型、非聚焦型、散射型等，高速UV胶印中使用的主要是聚焦型反光罩，灯管安装在反光罩的焦点上，通过反光罩将光线聚焦到一条线上，紫外光线的强度大幅度提高，适合于UV胶印的高速印刷。
　　反光罩一般是铝制的，反射效率要求达到90%以上。不能为了贪图便宜采用不锈钢等材质的反光罩，这些材料经过高温后表面就丧失了反射功能。
　　6.水冷、风冷系统
　　水冷、风冷系统是UV固化装置所必需的，水冷系统主要用于灯罩的冷却，降低灯罩的温度，减少高温对设备的影响，同时还用于墨辊的冷却，降低由于油墨黏性增大造成的墨辊温度升高；风冷系统主要用于UV灯管的冷却，同时将固化过程中产生的臭氧排出操作区域。
　　（四）UV改造中应注意的问题
　　1.对收纸部分牙排的影响
　　为了保证UV油墨和UV光油的固化，一般要求在收纸部分安装3支UV灯管，而且灯管的功率要足够大，以保证最终产品的固化效果。对开高速进口胶印机一般需要安装3支功率不低于150w/cm、最高能够达到250w/cm的灯管。大功率以及较强的红外发热量，意味着对收纸部分的牙排有较大影响，最大的影响主要来自两方面：一是牙排整体变形，二是牙垫老化，缺乏弹力。为此可以采取以下措施：一是合理选定灯管的安装位置和安装高度，以保证在停车过程中牙排不在灯管的正下方；二是要使用快门灯管，以保证停车时光线不直射到牙排上；三是要在灯管下方、紧贴纸张的上方安装冷媒水循环台面，确保对灯管工作区的整体降温。
　　2.高温对滚筒叼牙的影响
　　为了保证不串色，色组间要安装固化装置对油墨进行UV固化，UV灯管功率会比较大，一般安装1支200w/cm左右的灯管，为了保证固化效果，灯管距滚筒的垂直距离比较小。在这种情况下，滚筒叼牙就会经常接受高温辐射和冷却，从而导致其缺乏弹性，为此就需要更换专用的滚筒叼牙。
　　3.色组发生起火现象
　　即使安装水冷系统降低了灯罩的温度，但仍会出现色组着火现象，特别是由于飞达走纸造成的问题，停机时刚好灯罩下面有纸，这种情况下就容易发生起火现象。所以一般要求此时固化装置的快门必须关闭，否则起火现象就会频繁发生。设备改造之前，一定要针对此问题与设备厂家进行深入的分析，尽可能减少甚至杜绝起火现象的发生。
　　发生起火现象后一定不要慌张，首先要关闭固化装置，保证起火范围不再扩大；其次，要使用二氧化碳灭火器，尽快扑灭明火，切记不能使用干粉灭火器，否则灭火后需要更换印版、油墨和清理设备；第三，尽快找到发生燃烧的那张纸，以确定纸张不会再燃烧起来；第四，进一步确定开启和关闭灯罩快门的动作是否灵活，闭合是否到位，以保证灯罩功能的有效性。检查后再进行开机测试，如果出现连续的起火现象，一定要彻底查明原因，确保设备的安全。
　　4.灯管的冷却
　　高压汞灯在启动过程中是冷阴极释放热电子，电子在电场作用下被加速，经过与惰性气体分子和汞原子的多次碰撞，使汞原子跃迁而发光，汞原子由激发态向基态或低能态跃进，多余的能量就以光的形式释放出来。UV灯管正常发光时，管壁温度一般在600℃以上，但当温度超过800℃时就会缩短UV灯管的使用寿命，UV灯管发出的紫外光强度也会降低。汞的沸点为357℃，如果灯管温度低于600℃，就会造成UV灯管不易维持汞的气化状态，造成紫外光强度不稳定。所以，如何使UV灯管工作时的温度保持在600～800℃这一稳定状态是一个非常关键的问题。使用抽风冷却方式可以达到这种效果，这种冷却方式不但可以使灯管保持稳定的工作温度，还可以把生产过程中产生的臭氧排离操作区域。
　　同时，还要求UV灯管启动的时候，其温度不能太高，所以每次正常关闭UV灯管后，要等15分钟待灯管冷却后才能重新启动。
　　5.灯罩的冷却
　　灯罩的冷却也是UV固化系统的关键，灯罩正常工作温度在55℃左右。但是在紫外光的辐射下，加之与高温灯管的距离非常近，灯罩的温度会不断升高，造成纸张变形、设备温度增高。为此需要通过水冷装置对灯罩进行降温，冷媒水流经反光罩和快门内部的空腔，可对反光罩和快门进行降温，冷媒水的温度一般控制在30℃以下。
　　6.UV光油印刷
　　UV光油印刷主要注意以下几个方面的问题：一是光油的流平问题，要通过对光油加温和使用柔性版上光方式，来保证光油流平，同时还可以通过加大上光机组与UV固化装置的距离来提高流平性；二是UV光油起水雾的问题，要通过增加防雾剂和降低光油流平来提高防雾的能力。由于光油的流平与防水雾要兼顾，这就需要通过与客户沟通，设置一个先后顺序，在保证流平的前提下，尽可能提高防雾效果；或者通过工艺改进，不要让流平与防雾效果完全对立起来。
（五）UV改造后实际操作的注意事项
　　(1)注意工作环境，避免各种光线直接照射到墨槽、墨辊，特别是太阳光线不能直射或者反射到印刷机组上，最好将靠近设备的窗户全部封闭。
　　(2)不能按照传统油墨的操作思路控制UV胶印过程，特别是UV油墨的水墨平衡范围非常窄，难以控制，尤其是白墨不仅极易乳化，且难以彻底固化，造成掉墨现象。
　　(3)润版液要使用纯度更高的异丙醇，酒精浓度要有所提高，一般控制在15%左右。
　　(4)由于UV油墨对皮肤有较强的腐蚀作用，在操作过程中一定要戴上橡胶手套；在收纸台的玻璃挡板上要粘贴保护膜，同时眼睛不要长时间看紫外光。
　　(5)由于很多UV改造系统没有对印刷过程中UV灯和快门的关闭进行报警设置，一定要严密观察UV固化装置的工作情况以及印品的固化情况，避免由于UV灯的关闭或者快门的关闭造成固化不彻底并出现掉墨现象，或者根本就没有固化的情况发生。
　　(6)注意正常生产速度。UV改造后的胶印机的正常生产速度一般仅能达到8000～10000张/小时，与改造前12000张/小时的印刷速度有较大的差距。主要是UV油墨黏度高，对印刷速度有一定的限制。还有就是要保证UV固化效果，UV固化时间很短，但受灯管发热和功率的限制，不能无限制地提高灯管功率。
　　总之，对传统胶印机进行UV技术改造是一件非常复杂的事情，每个厂家的设备不尽相同，操作者的习惯各异，产品工艺要求和工艺设计也有很大差别，如何保证改造成功就变得非常关键。为此，烟包印刷企业不仅要跟参与改造的厂家签订设备改造合同，还需要对改造后预期的生产情况进行事先约定，特别是对改造后的产品质量进行约定，不能用另一家企业改造成功的案例替代本企业的改造方案。