导读

在票据印刷领域，防伪标线的高精度印刷是确保票据安全性的关键技术。针对传统印刷装置因纸粉混入导致水性油墨粘稠、产生标线边缘毛刺及粘连等问题，本研究设计并开发了一种集成动态喷雾湿润系统的改进型印刷装置。该装置通过非接触式喷雾技术实现匀墨辊表面油墨乳化度的精准调控，结合分级清洁机制，能有效清除纸粉污染物。

票据防伪标线通常由宽度为0.1mm、间距小于0.5mm的精细线条构成，其印刷质量直接影响票据的防伪性能。在传统轮转印刷过程中，水性油墨因纸粉混入导致的粘度失控问题长期困扰企业。具体表现如下：

1)油墨性能劣化：纸张表面脱落的纸粉(粒径5～20μm)与油墨混合后形成胶状物，导致油墨流动性下降。

2)印刷缺陷频发：粘稠油墨无法均匀延展，线条边缘呈现锯齿状缺陷，形成边缘毛刺。

3)边界粘连：相邻标线间的油墨扩散造成边界模糊，严重时形成连续墨块。

4)生产效率受限：为清除匀墨辊表面污染物，需每小时停机清洗，使设备综合利用率不足60%。

传统印刷机依赖水辊接触式湿润系统，其局限性体现在以下几方面：

1)供水量不足：不锈钢水辊的供水量为12～18mL/min，仅为水性油墨需求量的50%。

2)清洁效率低下：刮刀仅能清除60%～70%的纸粉，残留污染物持续影响印刷质量。

3)动态响应滞后：控制系统调整时间超过0.5s，无法匹配高速印刷节奏。

针对传统印刷装置因纸粉混入导致水性油墨粘稠、标线边缘毛刺及粘连等问题，本研究设计并开发了一种集成动态喷雾湿润系统的改进型印刷装置。

1.整体设计架构

如图1所示，该装置包括机架110以及设置在机架110上的匀墨辊组120、印刷辊组130和牵引组件140。匀墨辊组120将水性油墨传递至印刷辊组130，牵引组件140牵引待印刷纸张穿过印刷辊组130。在机架110上还设置有喷雾组件150，喷雾组件150向匀墨辊组120喷洒液体，以湿润匀墨辊组120上的水性油墨。

改进型印刷装置在传统结构基础上集成了喷雾湿润系统与智能控制模块，核心组件包括：

1)匀墨辊组：材料采用氮化硅陶瓷辊体，表面硬度达HS80，耐磨性提升3倍。

2)微孔结构：激光加工孔径为50μm的蜂窝状表面，增强油墨附着均匀性。

3)喷雾湿润系统：喷头阵列沿匀墨辊轴向布置12组扇形高压喷头，覆盖650mm幅宽。

4)分层喷雾模式：近场高压冲刷，距离辊面10cm区域采用0.5MPa水流冲离游离纸粉;远场低压保湿，20cm外区域以0.2MPa水雾维持油墨湿润度。

5)智能控制单元：温湿度传感器实时监测车间环境(温度23±2℃，湿度50%±5%)。

2.技术创新点

(1)雾化精度控制通过Lechler高压喷嘴将水雾化为15～30μm液滴，形成均匀水膜。

(2)自适应调节

当检测到油墨粘度升高时，系统自动增强喷雾强度(最高达0.8MPa)。

(3)三级处理流程

1)初级冲刷：喷雾水流清除80%以上游离纸粉。

2)机械刮削：用陶瓷刮刀(摩擦系数0.18)去除粘结污染物。

3)自循环过滤：污水经沉淀、活性炭吸附后回用，节水率达70%。

4)故障预警系统：当纸粉沉积量超过阈值(0.3g/m2)时触发声光报警。

3.实际应用效果

将这种集成动态喷雾湿润系统的改进型印刷装置应用在公司的增值税发票生产线中。实践表明，应用该装置后，该生产线的防伪标线印刷合格率提升至98%以上，连续工作时间延长至12h，废品率降低至0.35%。同时，应用改进装置后还在其他方面收获了显著效果：

1)激光共聚焦显微镜检测显示，标线边缘粗糙度(Ra值)从1.2μm降至0.3μm。

2)相邻标线间距公差稳定在±0.03mm，优于规定的±0.05mm标准。

3)毛刺不良率从15.2%降至1.8%，边界粘连问题基本消除。

4)停机清洗频率由每班3次减少至1次，设备综合利用率提高40%。

5)油墨损耗减少21.7%，年节约成本超80万元。

4.典型案例

2023年6月，某批次防伪税票印刷中因纸张涂层异常导致纸粉量激增，印刷2h后，标线粘连区域占比达18%，企业被迫停机更换匀墨辊。应用这种集成动态喷雾湿润系统的改进型印刷装置后，生产过程中通过本装置触发智能预警系统，自动切换至“高污染模式”，喷雾压力提升至1.0MPa，刮刀压力同步增加20%，最终将生产线的废品率控制在3%以内，避免了批次报废损失。

本研究通过喷雾湿润技术的创新应用，成功解决了水性油墨印刷中的油墨粘度失控难题。非接触式喷雾设计突破了传统水辊的供水量限制，动态调控油墨乳化状态。在高速印刷环境下，装置可稳定维持防伪标线的精度。目前，该技术已在陕西煤航安全印务有限公司的金融票据等生产线中实现规模化应用，为高精度防伪印刷提供了创新解决方案。