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标签产品的利润空间在于深挖工艺细节

时间:2012-12-22 17:04:43来源:科印传媒《标签技术》作者:蔡成基
  标签印刷企业注意转型,已是产业潮流赋予我们的任务。有四个理由使我们必须关注转型。
  (1)整个工业生产的大环境。中国GDP的增速低于8%,外销市场回落,内销市场的增长远不能填补外销回落的缺口。供大于求,标签市场上的供需平衡出现波动。
  (2)经济低迷扩大了设备投资的风险。传统标签印刷企业的增长模式有一个规律,即设备投资→扩大产能→做大市场→必须的投资回收周期。因此,固定资产投资是整个循环的基础。但若市场做大的不确定性导致投资回收期延长,此风险不可小觑。
  (3)数码印刷逐渐成熟,对传统印刷构成威胁。标签产业应用数码印刷已是大势所趋,虽然数码印刷目前仍有重大不足,业内还处于观望状态,但试水者已有之。仅就印刷工艺特点来说,数码印刷可以避免各种传统印刷的许多不足。今后,标签印刷企业的重大设备投资方向究竟是传统印刷还是数码印刷?哪个风险小?确实令人踌躇。
  (4)传统标签印刷企业提高利润空间存在瓶颈。由于材料成本与用工成本上升,企业利润空间下降。企业采用技术培训提高一线员工的技术水准,意图提高产能,降低消耗,但员工的高流动使得结果往往事与愿违,企业提升成品率遭遇瓶颈。因此,根据企业特点寻找问题的症结,根据具体问题具体分析的思维方法,不拘泥于新技术还是老技术,从传统印刷工艺的不足来剖析我们已有方法的不足,从砂金中开发出富矿,笔者觉得这些应该是企业经营者、各级管理者必须关注的问题。
  标签印刷工艺现状
  我国标签产品所用的印刷工艺很杂,平、凸、凹、柔、网五大印刷工艺齐上阵,八仙过海,各显神通。凸印利用低价位的优势,通过“跑量”,继续领跑标签产业。柔印利用色差与网点扩大控制稳定的特点,占领中高端标签产品的“阵地”,代表着标签产业的发展方向。胶印利用小网点印刷的优势,有单张纸传输、轮转传输等方式,再次挺进标签产业。凹印在薄膜标签市场原本已有一定份额(如可口可乐、康师傅等品牌的饮料标签),近些年还在水晶标签(即透明不干胶标签)的制作上取得了不错的成绩。水晶标签的制作过程包括凹印薄膜里印、透明不干胶干复、轮转模切等,虽然离线工艺增加一定损耗,但工艺、质量稳定,在业内也已一展身手。至于网印,曾经是标签产业的主力军之一,由于印刷精细度与印刷产能的原因,逐步从主力军蜕变为配套力量,但在组合印刷标签方面,白墨打底与局部上光,仍然非网印不可。
  下面,让我们再进一步分析这些印刷工艺的优劣势。
  凸印的成本低,包括凸印设备与凸印材料两方面。卫星式凸印轮转机、间歇式凸印轮转机等机型,国内已能成熟生产。即使一些外资品牌,在国内印机企业已能平抑凸印机械市场价格的情况下,也无法挑高凸印机售价。又如标签凸刷中常用的UV油墨,同普通油墨相比,价格很贵,但同柔印UV油墨相比,明显要便宜一些。再以卫星式凸印机为例,其纸路比较短,在原材料消耗方面比较节约,尤其是面对市场上的短单活件,这种纸路短、成本低的优势更加明显。但是凸印有三个致命缺点:一是色差控制困难,需要有经验的一线操作员工,随时根据色泽变化调节墨斗的下墨量、油墨黏度,即使这样,也很难避免每一料卷的首尾处出现色差;二是网点扩大难于控制,图文印刷有硬口,网点有边框,网点层次无法衰减到零;三是产品上杜绝不了油墨脏点,这些脏点往往表现为印刷区域露出来的几个圆形小白点。
  柔印采用网纹辊上墨技术,在产品色差控制方面有其独到的专长。精准的柔印过程控制,可以使每一色组的颜色密度误差在±0.1之内,产品色差ΔE在1.5。柔印在印刷速度上有明显优势,相较凸印0~40米/分钟的印刷速度,柔印可达100~120米/分钟。但实际生产中,受UV油墨固化不彻底的影响,柔印的印刷速度只能在70~80米/分钟上下徘徊。柔印工艺解决高光小网点绝网技术,即渐变网衰减到零的技术并没有普及,只有个别高端企业能解决这个高难问题。此外,柔印的堵版(或称塞网,国外同行称之为“bridging”或“inkfillin”)问题,即油墨没有全部从印版转移到承印材料上,而是黏滞在印版上,使得操作人员不得不停机擦版,造成损耗增加。目前柔印这个致命缺陷,尚未彻底解决。柔印是“舶来品”,各项技术的国产化程度并不高,如版材、双面胶价格被国外供货商所控制,尽管国内已能制造网纹辊,但高端网纹辊技术还是要依赖国外供应商。因此,中高端的柔印设备和网纹辊、印版、双面胶、UV油墨等,价格都比较高。简而言之,柔印的综合成本偏高。
  轮转胶印切入标签行业是从胶印票据印刷机印刷卷标开始的,这源于标签对高光小网点的追求。同时,胶印的版费相对于柔印版与凸印版比较低。但由于轮转胶印机与单张纸胶印机在墨路结构、供水系统方面的差异,即使操作过海德堡胶印机的员工,操作轮转胶印机时的控制难度也要大许多。由于水墨平衡控制困难,因此对产品的色差控制,对标签产品网点完整性和平服性控制,都还比较困难。
  凹印在透明不干胶标签方面的最大特点是离线作业,薄膜里印—离线复合—离线模切,用足了凹印工艺特点,在长单活件上尽显优势。但离线加工增加了制造成本,增加了物料损耗,而且由于版费的原因,凹印并不适应标签的短单市场。
  网印的最大特点是墨色厚泽,但印品的精细程度、生产速度与成本等制约了网印在标签领域的发展。幸好在标签的组合印刷中,网印找到了“位置”,逐步成为组合印刷卷标不可缺少的重要一环。但很可惜,由于油墨的干燥问题,网印同时也成为拖累组合印刷速度的主要原因。
  印刷工艺中的主要问题
  1.轮转胶印的主要问题
  不论是国外先进的柔印组合生产线上配置的胶印色组,还是国产往复式轮转胶印机,都遭遇到印刷网点不完整和不平服的困惑。尽管胶印网点可以印得很小,能达到渐变网衰减到零的效果,但若同柔印网点相比,还是有差距。笔者曾经用高倍放大镜仔细观察过胶印网点,发现胶印网点大多不完整、边缘参差不齐、表面不平服,有些胶印网点明显高低不平,就像油墨黏度过高、流平性不好一样。
  在出版印刷领域独霸天下的胶印工艺,控制印刷质量常用的“三板斧”是:CTP制版、色彩管理、流程。究其本质,胶印的“三板斧”是要从系统控制上找到精确的印刷还原曲线,从而达到印刷前道管理的标准化,保证印刷质量的稳定性,印刷还原的快速性与可靠性。但是把这一套用到标签轮转胶印平台似乎见效并不大,花了不少费用的CTP技术,对胶印标签质量的提升没有明显作用。如果仅仅利用胶印平台来印刷高光小网点,使之不堵版,轮转胶印是做到了,但若细细分析标签产品上的胶印网点,只能说是差强人意。
  其实,同为胶印,不同印刷设备的墨路与水路要相差很多,以下述机型为例:海德堡SM102单张纸胶印机,薄纸型,三辊(版辊、橡皮布辊、压印辊)尺寸相等,水辊5根、墨辊20根,其中靠版辊4根;丹麦Nilpeter的MO330与瑞士Gallus的RCS330胶印单元,水辊4根、墨辊18根,其中靠版辊3根;最初将轮转胶印带入标签行业的胶印轮转票据印刷机,水辊3根、墨辊16根,其中靠版辊2根;国产往复式轮转胶印机,水辊4根、墨辊18根,其中靠版辊4根……墨辊数量不同,对油墨的剪切力不同,胶印单元的匀墨能力也不同。水辊也一样,水辊数量不同,匀水能力也不同。靠版辊数量与胶印着墨量有关,票据印刷机印刷的实地密度同普通胶印机相比,相差实在太大。笔者曾经看过用票据印刷机印制的彩色图文,样品质量尚可,但若长时间实际生产,实地密度的控制一定会比用4根靠版辊的胶印设备差得多。而且,墨辊直径的大小同剪切力矩大小相关,也值得关注。如海德堡胶印机的墨辊粗,轮转标签胶印机或胶印平台所用的墨辊细,显而易见,匀墨能力差别就很大。
  胶印水墨平衡的核心技术是在印版着墨区与着水区表面张力不同的情况下,匀墨后的油墨同匀水后的润版液表面张力接近,在油墨与水的边界区互不干涉、互不渗透。这样印刷出来的网点才能达到印刷界推崇的胶印“网点结实饱满”的效果。但事实上,胶印过程中的油墨乳化问题往往不可避免,网点不完整也不能避免,所以才有了“水包油”或“油包水”等种种说法。
  有一个重要问题需要指出,胶印酒精润版系统所用的酒精包含异丙醇、乙醇、甲醇等,同属于醇类有机溶剂。这些醇类沸点不同、挥发性不同、表面张力不同,而且与润版液中水的混合性能也不同,如乙醇溶于水,异丙醇难溶于水。笔者曾经为了将异丙醇同水很好相溶,用1500转/分钟的高速叶轮剪切混合液体30分钟,才达到效果。
  由此可见,胶印机型不同、墨路不同、水系统剪切力不同,最终水墨平衡的效果也并不相同。标签行业轮转胶印的水墨平衡还必须要从最基础的观测网点细部特征做起,并以此来判别润版液与油墨的表面张力是否合适、是否匹配,从而选择合适的油墨、润版液配比。这些工作无法用“CTP—色彩管理—流程”等单张纸胶印的固有理念来取代,也不能要求由一线胶印机长用水量的大小来调节。不然,仅用8~10倍的放大镜观测网点有无,用“水大水小”的观点来控制水墨平衡,只能是稀里糊涂一锅粥,水墨平衡问题永远纠缠不清。
  2.凸印的主要问题
  凸印标签的色差控制困难是人所尽知的问题,目前应对措施主要是靠机长的应变能力与临场调节水平。机长的常规做法是观察所印图文的耗墨量来调节墨斗辊的下墨量。另外,由于凸印速度提升会影响墨量,所以一定要有一个台阶,即提升一段速度、调节一下墨量,很少有凸印机长敢于在短时间内大幅度提速。
  凸印还有这样一个特点:在4~5个小时内,凸印机的墨辊温度会从开机时的25℃上升到60~70℃,这是墨辊剪切油墨的必然结果。墨辊温度升高,油墨黏度下降,原先调节的墨路匀墨特性也发生变化,因此,凸印产品中固有的油墨脏点故障必然产生。
  同为圆形网点,柔印的网点可以印得结实饱满,很少变形,更不走样。但凸印圆形网点则不同,其中心是一个墨点,外围是一个深深的圆圈,在点与圈中间,墨色比较淡。凸印实地边缘也很有意思,一定有一条细细的边框,如影随行。原因是印刷压力过大,网点或实地边缘变形所致。
  传统印刷机结构中,两辊相切,由于机械加工精度的原因,必定会存在误差,即辊的径向跳动数据,业内也称TIR。柔印处理该误差的办法是,利用0.38mm或0.50mm的双面胶做缓冲,所以双面胶的弹性有高中低之分。但凸印基本上只采用0.1mm厚度的双面胶,这意味着凸印所用的双面胶仅仅有黏合的作用,而没有缓冲作用。凸印机构的缓冲是靠压印辊上包裹的一层8~12mm厚的橡胶层,但很可惜,凸印机的橡胶层硬度比较高,一般其肖氏硬度为90~92°,而印版的硬度远不及此,即使一些号称硬版的版材,其肖氏硬度也只在90°左右。如此配置,使得印版成了缓冲层,即凸印转印机构必然的机械误差,不是由压印辊的橡胶层和双面胶来缓冲,而由必须控制变形的印版来缓冲。因此,只要凸印机械存在精度误差,弥补误差必定是靠印版。
  为了控制印版变形,业内目前的做法是提升印版硬度。由于凸印版周长一般比较小,即版辊直径不是很大,将硬度大的印版粘贴在直径较小的版辊上,为了防止印版粘贴不牢翘版,往往需要进行预定型处理,贴版前先将印版定型为圆筒状。薄版、硬版、预定型,这些因素造成了印版在低温干燥季节容易开裂,尤其是在冬季,这成了提升印版利用率的“瓶颈”。
  3.柔印的主要问题
  笔者认为,柔印是中国标签业的主流。虽然柔印在印刷总量上还不及凸印,在精细网点呈现上还不及胶印与凹印,但纵观柔印控制色差的稳定性、质量与产能的优势,在中高端标签产品上的市场份额,其已经堪称标签业的主流,而不必自惭形秽了。
  但是,国内能够解决柔印堵版缺陷的标签印刷企业目前还很少;在高光小网点印制方面,在150~175线/英寸印版的渐变网衰减到零,即绝网技术的掌握方面,业内远没有普及。因此,绝大部分柔印标签,在应该绝网处的空白部分往往采用小网点铺底的工艺来代替,造成高光部分不亮、层次发闷。
  柔印因印版上的油墨不能彻底转移,极易残留在印版上,当残留量达到一定程度之后,就会无规律地转移到承印材料上。这种油墨同印版的配合关系,柔印尚未明确建立,目前还只停留在实验的水平,已经影响了柔印高产能与低消耗的优势。
  标签柔印大量使用UV油墨,但UV油墨的固化问题制约了柔印的高速生产。同利乐包生产线采用柔印水墨、600m/min的生产速度相比,标签柔印UV油墨的固化问题应该引起业内注意了。
  当前,柔印标签印刷机大量采用齿轮传动,经典的配置是1/8CP,即3.175mm的齿轮。因传动齿轮节圆同版辊外圆的不匹配造成的齿轮杠,一直困扰着一线操作人员,而因墨杠造成的标签废品率,也是柔印损耗中不可忽视的一个重要方面。
  4.凹印的主要问题
  凹印工艺在高光网点方面的印制以前一直是薄弱点。由于凹版的二维特点,即网点成数不仅有面积因素,还有深浅因素,因此高光小网点不仅面积小,而且深度也浅。凹印高光网点最担心的是油墨因干燥过快,干涸在网穴中,形成小网点转移困难的故障,因此凹印国标中对最小网点的限定是5%,而不是国外先进凹印企业所说的3%。但近年来,有些凹印企业采用多增加一块印版的方法来规避此类问题,即对要求很高的渐变网,采用单独一个色组,将网点成数放大,用油墨颜色冲淡的方法来印刷,效果出奇得好。
  凹印难于解决的是溶剂型油墨形成的刀丝。由于凹印墨路很短,从架在凹版上的刮刀到压印辊的油墨转印点,不会超过版辊周长的1/4。在这么短的距离内,一旦油墨中有杂质或者颗粒,必然在印版上拉出线条,在承印物上形成刀丝。因此,保证凹印墨槽中没有大的颗粒,是解决刀丝的前提。
  排除生产环境对凹印刀丝的影响,凹印混合溶剂因为沸点不同形成的混合比例与挥发比例的差异,直接形成了混合溶剂溶解性能的波动。当混合溶剂的溶解性与油墨树脂的溶解性偏离达±15%以上,油墨中颗粒积聚将很难避免。换言之,凹印刀丝将很难避免。如正丙酯在正丙酯/正丙醇混合溶剂中,混合比例10%时的挥发比例为35%,说明正丙酯在混合溶剂中逃逸得很快。若正丙酯恰好是树脂的真溶剂,溶解性问题就很大。乙二醇乙醚在乙二醇乙醚/乙醇混合溶剂中,混合比例40%时的挥发比例为10%,说明乙二醇乙醚滞留得很厉害。虽然乙二醇乙醚的溶解度参数为9.13,对油墨中聚氨酯树脂的溶解性较好,但干燥过慢会带来许多干燥问题,同样会影响凹印质量。
  不容忽视的耗材问题
  1.不干胶材料的选择
  标签印刷企业在选择不干胶材料时,主要还是依靠经验的积累,依靠对供应商的信赖。对许多牵涉到标签产品质量的核心参数,如胶黏剂类型、面材种类、涂胶厚度,材料挺度等关键因素,了解不多,知之甚少。笔者曾经遇到过一个在一款紫色PET瓶上贴标的案例。标签采用薄膜不干胶材料,上面有大面积的冷烫箔。贴标时并没有问题,但经船运后,标签的冷烫箔处出现气泡,形成质量故障。这个案例很典型地说明了标签印刷企业对不干胶材料知识了解不足,材料选择的盲目性。
  其实,选择不干胶材料是一个很专业的技术工作。同为不干胶材料,在华北、华东、华南地区生产应该有所不同,因为三地气温不同,从而胶黏剂的黏性不同,卷料边缘溢胶程度也不同。不干胶材料的销售半径约为400千米,这既有运输成本、交货时间的因素,更有按不同地域选择不同胶黏剂性能的因素。然而,据笔者所知,目前还很少有标签印刷企业在技术部门设立不干胶材料研究的专职岗位,不干胶材料的技术基本掌握在材料供应商手中,标签印刷企业在不干胶材料性能这一环节,只是“二传手”,没有选择权与决定权,一旦因不干胶材料选择出错而造成经济损失,标签印刷企业却又不得不买单。
  2.UV油墨的固化问题
  
在标签业,UV油墨的应用是相当普及的。UV油墨价格贵、能耗大,只要想象一下某些标签印刷机上UV固化装置的抽风管烫得连手都放不上,就可以推断UV固化在节能方面存在问题的严重性。然而,即使花了如此大的能源代价,UV油墨还经常出现墨层固化不透、墨膜达不到预期设计的耐抗性的尴尬。
  UV固化有以下几个特点。
  (1)一般而言,UV光油的频谱大多在UVC波段。UV油墨的频谱大多在UVA波段,目前UV固化装置一般都不区分,统一使用高压汞灯或金属卤素灯进行固化。灯的频谱同UV产品中光引发剂的频谱明显偏离,所以很难达到高效。
  (2)对于UV油墨而言,固化牵涉到的因素有预聚物、单体、光引发剂等。但标签印刷企业在选择UV油墨时,往往仅关注光引发剂,而且主要关注其添加比例。
  (3)暖色系UV油墨比冷色系UV油墨固化要容易些,墨层薄比墨层厚固化要容易些。然而标签印刷企业对这些特点的应用仅仅停留在调整印刷色序上。如让标签产品印刷冷色系UV油墨后多经过几个固化装置,使其固化得彻底些;将墨层薄的色组多放在生产线后段,生产线前段留给印刷墨层厚的色组。但是,对UV油墨的挑选和改良,使之适合于高速印刷的实际需要,标签印刷企业往往是无助的。
  其实,对UV油墨固化的判定方法是UV技术应用中的真正困惑。业内常用的方法是指触法,即用手指轻触墨层,通过是否发黏来判定。但通过指触法鉴定的UV墨层,再用胶带测试其在承印材料上的附着力,用平磨法来测定墨层的耐磨性后,往往还会回到UV油墨是否彻底固化的疑问。这是因为UV油墨中添加的滑爽剂和流平剂,是可以“欺骗”胶带测试法的,添加的蜡类耐磨剂,也可以掩盖墨层本身硬度。
  判定UV油墨固化的标准不定,标签生产一线就不敢提高印刷速度,从而直接影响印刷产能,使UV固化效率低、能耗大的局面很难改观,即使使用新型的LEDUV装置,效果也一样。
  解决问题就是提升利润空间
  以上笔者所列的标签印刷工艺存在的问题,就是目前影响标签成品率、影响材料损耗的主要问题。解决了这些问题,成品率上升,损耗下降,利润空间提升。否则,标签印刷企业面临的是不断压缩标签的利润空间,在原有管理水平上徘徊。
  组织技术团队有计划地解决上述问题,使企业的技术水平更上一层楼,使生产线的标准化和数据化更完善,是标签印刷企业应该做也可以做到的一项重要工作。
  解决现存的工艺技术问题,使之不断完善,首先要解决心态浮躁问题,要沉得下心来,通过实验,通过数据,来说明问题,解决问题。印刷行业是一个崇尚经验的行业,经验是以往工作成功或失败的积累,经验很重要,经验是无形的财富。但经验需要梳理,需要总结,需要上升为理论,需要避免片面性与不完整性,经验不应该成为我们的“包袱”。有些成功企业面对自己已经积累的经验会有一些自信、自负、自满的情绪,这种情绪很危险,不利于技术上的总结与提高。应该提倡的是,总结经验而不迷信经验,我们要依靠在经验基础上总结出来的理论。
  作为传统标签印刷企业,必须要注意从生产型向技术型的转变,这其中很重要的一个方面,即必须从依靠一线机长调整到更重视和重用工程技术人员。企业通过技术攻关、技术提升,在过程中组建并完善工程技术团队。工程技术团队从一开始就必须有梯队意识,既包括一线人员,也有二线人员。工程技术团队的主要任务是将生产工艺数据化、标准化,我们需要的是只要按标准工艺操作就能得到设计目标要求的产品成品率,而不是各个机台、各个班次起落很大的产能与损耗,仅仅依靠一线机长的个人技能和临场应变能力来维持生产的局面不能继续下去了。
  组建并发展好工程技术团队,在大形势低迷、固定资产投资存在很大风险条件下,更具有经济上的实际意义。能够用中档的设备生产出高档的产品,不要反其道而行之,这就是工程技术团队的任务。因此,根据自身条件组建并壮大自己的工程技术团队,用技术的力量来推动生产,每个标签印刷企业可以做,也能做。路就在我们自己脚下。
  其实,上述标签印刷工艺存在的主要问题并非没有解,按笔者的理解,我们既然已经发现并已在分析问题,只要思路没有错,再努一把力,解决这些问题并非不可能。当然,我们面临解决这些问题在时间上的紧迫性:数码印刷已经在步步逼近传统印刷,留给传统印刷自我改良的时间已不多了。数码印刷目前面临两大难题:耗材成本高与油墨对承印材料的附着力不够广泛,但Landa数码技术已经让我们看到了曙光。同不使用印版的数码印刷相比,各传统印刷在中短单活件印刷方面都自愧不如。因此在数码印刷还没有解决“软肋”问题之前,我们必须紧急行动起来,作一个短距离的冲刺,同数码印刷比一比谁在成本和质量上更领先一步,谁就将占据更大市场份额。传统标签印刷应该有领先一步的自信,相对于来自IT技术的数码印刷,传统印刷对行业的了解程度、熟悉程度、驾驭市场的能力,是数码印刷在短期内很难迅速赶上的。在一段时期内,数码印刷一定是同传统印刷相辅相成,拾遗补缺。但以后呢?传统印刷自我提升、自我改良的时间节点就在数码印刷解决耗材成本和油墨在各种材料上的附着力之时,对于传统印刷来说,时间不多了。
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