如何進(jìn)行凹印軟包裝溶劑殘留量的控制
發(fā)布時(shí)間：2024-06-03 點(diǎn)擊：76
目前國內(nèi)軟包裝行業(yè)使用的溶劑型凹印油墨中含有大量有機(jī)溶劑，此外，在軟包裝凹印和加工過程中還需要加入一定量的稀釋劑來調(diào)節(jié)油墨黏度和揮發(fā)速度，以適應(yīng)印刷、復(fù)合工藝的要求。凹印油墨常用的稀釋劑有甲苯、丁酮、異丙醇、二甲苯等。干式復(fù)合中酯溶性膠黏劑使用的溶劑有乙酸乙酯，醇溶性膠黏劑所用的溶劑有乙醇、甲醇等。印刷、復(fù)合時(shí)雖然基材會通過烘箱系統(tǒng)進(jìn)行干燥，但是仍然有部分溶劑不能完全揮發(fā)，進(jìn)而形成溶劑殘留。
隨著社會的不斷進(jìn)步，凹印軟包裝溶劑殘留問題對環(huán)境和食品安全產(chǎn)生的影響受到越來越多的關(guān)注。在軟包裝復(fù)合膜（袋）產(chǎn)品相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的理化指標(biāo)檢測項(xiàng)目中，國家對軟包裝中的甲苯二胺、蒸發(fā)殘?jiān)⒅亟饘俸俊⑷軇埩袅康茸龀隽嗣鞔_規(guī)定。其中，食品用復(fù)合膜（袋）的溶劑殘留總量必須小于10mg/m2，苯系溶劑殘留量≤2mg/m2。
要達(dá)到溶劑殘留控制的相關(guān)指標(biāo)印刷，軟包裝企業(yè)就必須在油墨選擇、工藝控制等方面采取更嚴(yán)格的措施。同時(shí)，這對印刷機(jī)和復(fù)合機(jī)的干燥效率也提出了挑戰(zhàn)。
溶劑殘留的危害及不良影響
1.影響包裝安全
殘留溶劑會污染包裝內(nèi)容物，甚至使內(nèi)容物變質(zhì)變味，進(jìn)而帶來食品包裝的安全問題。尤其是苯系物質(zhì)已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物質(zhì)，如何降低溶劑殘留量特別是降低乃至消除苯類溶劑殘留已經(jīng)成為軟包裝企業(yè)必須要解決的問題。
2.造成印品黏連、復(fù)合工序剝離強(qiáng)度下降等質(zhì)量問題
印刷后，當(dāng)殘留溶劑達(dá)到一定量時(shí)，就容易造成印品在收卷及放置過程中出現(xiàn)反黏等問題。同時(shí)還會影響復(fù)合工序的質(zhì)量。當(dāng)醇類溶劑殘留較多時(shí)，會影響干式復(fù)合（通常用聚氨酯膠黏劑）的剝離強(qiáng)度或造成“不干”；而對于無溶劑復(fù)合工藝來說，醇類溶劑的殘留則會直接影響無溶劑復(fù)合剝離強(qiáng)度的穩(wěn)定性。
3.印刷工序溶劑殘留對下工序溶劑殘留及總殘留量的影響
如果采用含苯溶劑型油墨，則印刷后必然有甲苯殘留，而殘留的甲苯不僅會是印品殘留溶劑中重要的組成部分，而且還會進(jìn)一步影響復(fù)合工序中乙酸乙酯的揮發(fā)。因此，在整個(gè)溶劑殘留量控制中，關(guān)鍵是對印刷環(huán)節(jié)中甲苯殘留量的控制。
凹印工序中影響溶劑殘留的主要因素及其控制
1.油墨自身的溶劑釋放性
不同的油墨其溶劑釋放性是不相同的，特別是有些低檔次油墨，由于使用了比較低檔的連結(jié)料、樹脂和顏料，其溶劑釋放性較差，最終印品的溶劑殘留量就較大。醇溶性油墨雖然不含苯類溶劑，但印品的溶劑殘留也受油墨自身溶劑釋放性的影響。因此在使用油墨之前，最好能向油墨制造商了解其殘留溶劑傾向，以便做出相應(yīng)的處理。
油墨常用樹脂一般有聚酰胺、聚乙烯醇縮丁醛、氯化聚丙烯、聚酯等。不同的樹脂對溶劑的釋放性不同，有些樹脂對溶劑的釋放性差，但印刷適性好，價(jià)格又比較便宜，往往成為主流產(chǎn)品。但是，軟包裝企業(yè)在使用這種油墨印刷軟包裝產(chǎn)品時(shí)也容易引發(fā)溶劑殘留超標(biāo)問題。
油墨的溶劑釋放性好，溶劑殘留相對較小。不同廠家的油墨其體系有所區(qū)別，而溶劑釋放性的區(qū)別主要在于油墨連結(jié)料、樹脂與顏料的不同。
同一種油墨體系中，各色油墨的溶劑釋放性也有所差別，其中品紅墨、黑墨溶劑的釋放性相對較差印刷色，主要是由于品紅墨、黑墨的顏料粒子很小，吸附能力很強(qiáng)。
由于更嚴(yán)格的溶劑殘留要求，目前許多軟包裝企業(yè)紛紛采用無苯油墨、無苯無酮油墨和醇水白墨等，有效降低了溶劑尤其是苯系溶劑的殘留。
2.工作墨的揮發(fā)速度及黏度
印刷過程中，油墨使用的溶劑基本都是混合溶劑，其揮發(fā)速度對溶劑殘留的影響最大，如果混合溶劑中含有較多的慢干型溶劑就會導(dǎo)致嚴(yán)重的溶劑殘留。因此，合理設(shè)計(jì)混合溶劑的配方是一個(gè)十分重要的技術(shù)問題。此外，溶劑的純度將直接影響揮發(fā)速度，溶劑中水分的含量對溶劑的揮發(fā)率影響最大。油墨黏度對溶劑殘留也有較大影響。
3.干燥條件
干燥條件包括干燥箱的結(jié)構(gòu)、長度、風(fēng)量、風(fēng)溫等印刷價(jià)格，它們決定了印品干燥效率。干燥不良，溶劑殘留量就會增大。提高風(fēng)量、風(fēng)溫，會提高干燥效率，但墨層較厚時(shí)，也可能會造成墨層表面迅速干硬，從而阻礙墨層內(nèi)溶劑的逸出，導(dǎo)致溶劑殘留量增大。此外，干燥裝置應(yīng)定期維護(hù)、清潔，避免堵塞。
隨著印刷速度的提高以及市場對軟包裝加工設(shè)備環(huán)保性能的要求越來越嚴(yán)格，印刷及復(fù)合機(jī)的干燥系統(tǒng)得到不斷改進(jìn)。例如凹印機(jī)最后一個(gè)色組使用兩個(gè)烘箱或加長烘箱；在凹印機(jī)最后一個(gè)色組上增加導(dǎo)輥，將印品傳遞回第一色組前面，這樣就增長了干燥距離，使溶劑能夠充分揮發(fā)；將印刷烘箱內(nèi)進(jìn)行有效的分區(qū)（分為上下兩部分，將下部溶劑含量高的氣體全部排出，而將上部溶劑含量低的氣體進(jìn)行熱風(fēng)二次循環(huán)），使高濃度的溶劑氣體直接外排，不參與二次回風(fēng)，大大降低了印品的溶劑殘留量。又比如干燥系統(tǒng)風(fēng)機(jī)采用變頻控制，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)量、風(fēng)速的可靠控制與調(diào)節(jié)。
4.印刷速度
印刷速度的快慢決定了印品干燥時(shí)間的長短，應(yīng)該在保證印刷墨層充分干燥的情況下逐漸提高印刷速度。
5.干燥介質(zhì)的濕度及有機(jī)溶劑濃度
干燥介質(zhì)（空氣）的濕度對溶劑殘留量有很大影響。一是空氣中的水分進(jìn)入油墨小型印刷機(jī)，勢必造成溶劑的綜合揮發(fā)性變差；二是干燥介質(zhì)中水分的大量存在，也會抑制溶劑的揮發(fā)。濕度增加一倍，油墨的干燥速度就要遲緩近兩倍。因此在高濕條件下，應(yīng)盡量減緩印刷速度并減少油墨與空氣的接觸，以保證油墨能夠充分干燥。同時(shí)應(yīng)立即調(diào)整溶劑配方，配制適宜這種氣候的特殊配方。印刷車間空氣濕度一般不應(yīng)超過70%，當(dāng)然也不能過于干燥，否則會引起靜電問題。
6.基材薄膜對溶劑的選擇性吸收
不同基材薄膜對印刷所使用的溶劑的吸附能力和吸附傾向不同。pp類材料容易吸附碳?xì)湎等軇瑢妆降任镔|(zhì)的吸附量大；pvdc吸附甲苯的能力更強(qiáng)；pa、pt等吸水性材料易吸附醇類溶劑。
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隨著社會的不斷進(jìn)步，凹印軟包裝溶劑殘留問題對環(huán)境和食品安全產(chǎn)生的影響受到越來越多的關(guān)注。在軟包裝復(fù)合膜（袋）產(chǎn)品相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的理化指標(biāo)檢測項(xiàng)目中，國家對軟包裝中的甲苯二胺、蒸發(fā)殘?jiān)⒅亟饘俸俊⑷軇埩袅康茸龀隽嗣鞔_規(guī)定。其中，食品用復(fù)合膜（袋）的溶劑殘留總量必須小于10mg/m2，苯系溶劑殘留量≤2mg/m2。
要達(dá)到溶劑殘留控制的相關(guān)指標(biāo)印刷，軟包裝企業(yè)就必須在油墨選擇、工藝控制等方面采取更嚴(yán)格的措施。同時(shí)，這對印刷機(jī)和復(fù)合機(jī)的干燥效率也提出了挑戰(zhàn)。
溶劑殘留的危害及不良影響
1.影響包裝安全
殘留溶劑會污染包裝內(nèi)容物，甚至使內(nèi)容物變質(zhì)變味，進(jìn)而帶來食品包裝的安全問題。尤其是苯系物質(zhì)已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物質(zhì)，如何降低溶劑殘留量特別是降低乃至消除苯類溶劑殘留已經(jīng)成為軟包裝企業(yè)必須要解決的問題。
2.造成印品黏連、復(fù)合工序剝離強(qiáng)度下降等質(zhì)量問題
印刷后，當(dāng)殘留溶劑達(dá)到一定量時(shí)，就容易造成印品在收卷及放置過程中出現(xiàn)反黏等問題。同時(shí)還會影響復(fù)合工序的質(zhì)量。當(dāng)醇類溶劑殘留較多時(shí)，會影響干式復(fù)合（通常用聚氨酯膠黏劑）的剝離強(qiáng)度或造成“不干”；而對于無溶劑復(fù)合工藝來說，醇類溶劑的殘留則會直接影響無溶劑復(fù)合剝離強(qiáng)度的穩(wěn)定性。
3.印刷工序溶劑殘留對下工序溶劑殘留及總殘留量的影響
如果采用含苯溶劑型油墨，則印刷后必然有甲苯殘留，而殘留的甲苯不僅會是印品殘留溶劑中重要的組成部分，而且還會進(jìn)一步影響復(fù)合工序中乙酸乙酯的揮發(fā)。因此，在整個(gè)溶劑殘留量控制中，關(guān)鍵是對印刷環(huán)節(jié)中甲苯殘留量的控制。
凹印工序中影響溶劑殘留的主要因素及其控制
1.油墨自身的溶劑釋放性
不同的油墨其溶劑釋放性是不相同的，特別是有些低檔次油墨，由于使用了比較低檔的連結(jié)料、樹脂和顏料，其溶劑釋放性較差，最終印品的溶劑殘留量就較大。醇溶性油墨雖然不含苯類溶劑，但印品的溶劑殘留也受油墨自身溶劑釋放性的影響。因此在使用油墨之前，最好能向油墨制造商了解其殘留溶劑傾向，以便做出相應(yīng)的處理。
油墨常用樹脂一般有聚酰胺、聚乙烯醇縮丁醛、氯化聚丙烯、聚酯等。不同的樹脂對溶劑的釋放性不同，有些樹脂對溶劑的釋放性差，但印刷適性好，價(jià)格又比較便宜，往往成為主流產(chǎn)品。但是，軟包裝企業(yè)在使用這種油墨印刷軟包裝產(chǎn)品時(shí)也容易引發(fā)溶劑殘留超標(biāo)問題。
油墨的溶劑釋放性好，溶劑殘留相對較小。不同廠家的油墨其體系有所區(qū)別，而溶劑釋放性的區(qū)別主要在于油墨連結(jié)料、樹脂與顏料的不同。
同一種油墨體系中，各色油墨的溶劑釋放性也有所差別，其中品紅墨、黑墨溶劑的釋放性相對較差印刷色，主要是由于品紅墨、黑墨的顏料粒子很小，吸附能力很強(qiáng)。
由于更嚴(yán)格的溶劑殘留要求，目前許多軟包裝企業(yè)紛紛采用無苯油墨、無苯無酮油墨和醇水白墨等，有效降低了溶劑尤其是苯系溶劑的殘留。
2.工作墨的揮發(fā)速度及黏度
印刷過程中，油墨使用的溶劑基本都是混合溶劑，其揮發(fā)速度對溶劑殘留的影響最大，如果混合溶劑中含有較多的慢干型溶劑就會導(dǎo)致嚴(yán)重的溶劑殘留。因此，合理設(shè)計(jì)混合溶劑的配方是一個(gè)十分重要的技術(shù)問題。此外，溶劑的純度將直接影響揮發(fā)速度，溶劑中水分的含量對溶劑的揮發(fā)率影響最大。油墨黏度對溶劑殘留也有較大影響。
3.干燥條件
干燥條件包括干燥箱的結(jié)構(gòu)、長度、風(fēng)量、風(fēng)溫等印刷價(jià)格，它們決定了印品干燥效率。干燥不良，溶劑殘留量就會增大。提高風(fēng)量、風(fēng)溫，會提高干燥效率，但墨層較厚時(shí)，也可能會造成墨層表面迅速干硬，從而阻礙墨層內(nèi)溶劑的逸出，導(dǎo)致溶劑殘留量增大。此外，干燥裝置應(yīng)定期維護(hù)、清潔，避免堵塞。
隨著印刷速度的提高以及市場對軟包裝加工設(shè)備環(huán)保性能的要求越來越嚴(yán)格，印刷及復(fù)合機(jī)的干燥系統(tǒng)得到不斷改進(jìn)。例如凹印機(jī)最后一個(gè)色組使用兩個(gè)烘箱或加長烘箱；在凹印機(jī)最后一個(gè)色組上增加導(dǎo)輥，將印品傳遞回第一色組前面，這樣就增長了干燥距離，使溶劑能夠充分揮發(fā)；將印刷烘箱內(nèi)進(jìn)行有效的分區(qū)（分為上下兩部分，將下部溶劑含量高的氣體全部排出，而將上部溶劑含量低的氣體進(jìn)行熱風(fēng)二次循環(huán)），使高濃度的溶劑氣體直接外排，不參與二次回風(fēng)，大大降低了印品的溶劑殘留量。又比如干燥系統(tǒng)風(fēng)機(jī)采用變頻控制，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)量、風(fēng)速的可靠控制與調(diào)節(jié)。
4.印刷速度
印刷速度的快慢決定了印品干燥時(shí)間的長短，應(yīng)該在保證印刷墨層充分干燥的情況下逐漸提高印刷速度。
5.干燥介質(zhì)的濕度及有機(jī)溶劑濃度
干燥介質(zhì)（空氣）的濕度對溶劑殘留量有很大影響。一是空氣中的水分進(jìn)入油墨小型印刷機(jī)，勢必造成溶劑的綜合揮發(fā)性變差；二是干燥介質(zhì)中水分的大量存在，也會抑制溶劑的揮發(fā)。濕度增加一倍，油墨的干燥速度就要遲緩近兩倍。因此在高濕條件下，應(yīng)盡量減緩印刷速度并減少油墨與空氣的接觸，以保證油墨能夠充分干燥。同時(shí)應(yīng)立即調(diào)整溶劑配方，配制適宜這種氣候的特殊配方。印刷車間空氣濕度一般不應(yīng)超過70%，當(dāng)然也不能過于干燥，否則會引起靜電問題。
6.基材薄膜對溶劑的選擇性吸收
不同基材薄膜對印刷所使用的溶劑的吸附能力和吸附傾向不同。pp類材料容易吸附碳?xì)湎等軇瑢妆降任镔|(zhì)的吸附量大；pvdc吸附甲苯的能力更強(qiáng)；pa、pt等吸水性材料易吸附醇類溶劑。
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