如何進行凹印軟包裝溶劑殘留量的控制
發布時間：2024-06-03 點擊：77
目前國內軟包裝行業使用的溶劑型凹印油墨中含有大量有機溶劑，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節油墨黏度和揮發速度，以適應印刷、復合工藝的要求。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、復合時雖然基材會通過烘箱系統進行干燥，但是仍然有部分溶劑不能完全揮發，進而形成溶劑殘留。
隨著社會的不斷進步，凹印軟包裝溶劑殘留問題對環境和食品安全產生的影響受到越來越多的關注。在軟包裝復合膜（袋）產品相關國家標準的理化指標檢測項目中，國家對軟包裝中的甲苯二胺、蒸發殘渣、重金屬含量、溶劑殘留量等做出了明確規定。其中，食品用復合膜（袋）的溶劑殘留總量必須小于10mg/m2，苯系溶劑殘留量≤2mg/m2。
要達到溶劑殘留控制的相關指標印刷，軟包裝企業就必須在油墨選擇、工藝控制等方面采取更嚴格的措施。同時，這對印刷機和復合機的干燥效率也提出了挑戰。
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容物，甚至使內容物變質變味，進而帶來食品包裝的安全問題。尤其是苯系物質已經被世界衛生組織確定為致癌物質，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成為軟包裝企業必須要解決的問題。
2.造成印品黏連、復合工序剝離強度下降等質量問題
印刷后，當殘留溶劑達到一定量時，就容易造成印品在收卷及放置過程中出現反黏等問題。同時還會影響復合工序的質量。當醇類溶劑殘留較多時，會影響干式復合（通常用聚氨酯膠黏劑）的剝離強度或造成“不干”；而對于無溶劑復合工藝來說，醇類溶劑的殘留則會直接影響無溶劑復合剝離強度的穩定性。
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，而且還會進一步影響復合工序中乙酸乙酯的揮發。因此，在整個溶劑殘留量控制中，關鍵是對印刷環節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，價格又比較便宜，往往成為主流產品。但是，軟包裝企業在使用這種油墨印刷軟包裝產品時也容易引發溶劑殘留超標問題。
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別，而溶劑釋放性的區別主要在于油墨連結料、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。
由于更嚴格的溶劑殘留要求，目前許多軟包裝企業紛紛采用無苯油墨、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致嚴重的溶劑殘留。因此，合理設計混合溶劑的配方是一個十分重要的技術問題。此外，溶劑的純度將直接影響揮發速度，溶劑中水分的含量對溶劑的揮發率影響最大。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構、長度、風量、風溫等印刷價格，它們決定了印品干燥效率。干燥不良，溶劑殘留量就會增大。提高風量、風溫，會提高干燥效率，但墨層較厚時，也可能會造成墨層表面迅速干硬，從而阻礙墨層內溶劑的逸出，導致溶劑殘留量增大。此外，干燥裝置應定期維護、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備環保性能的要求越來越嚴格，印刷及復合機的干燥系統得到不斷改進。例如凹印機最后一個色組使用兩個烘箱或加長烘箱；在凹印機最后一個色組上增加導輥，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；將印刷烘箱內進行有效的分區（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行熱風二次循環），使高濃度的溶劑氣體直接外排，不參與二次回風，大大降低了印品的溶劑殘留量。又比如干燥系統風機采用變頻控制，從而實現風量、風速的可靠控制與調節。
4.印刷速度
印刷速度的快慢決定了印品干燥時間的長短，應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.干燥介質的濕度及有機溶劑濃度
干燥介質（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入油墨小型印刷機，勢必造成溶劑的綜合揮發性變差；二是干燥介質中水分的大量存在，也會抑制溶劑的揮發。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。同時應立即調整溶劑配方，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超過70%，當然也不能過于干燥，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類材料容易吸附碳氫系溶劑，對甲苯等物質的吸附量大；pvdc吸附甲苯的能力更強；pa、pt等吸水性材料易吸附醇類溶劑。
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隨著社會的不斷進步，凹印軟包裝溶劑殘留問題對環境和食品安全產生的影響受到越來越多的關注。在軟包裝復合膜（袋）產品相關國家標準的理化指標檢測項目中，國家對軟包裝中的甲苯二胺、蒸發殘渣、重金屬含量、溶劑殘留量等做出了明確規定。其中，食品用復合膜（袋）的溶劑殘留總量必須小于10mg/m2，苯系溶劑殘留量≤2mg/m2。
要達到溶劑殘留控制的相關指標印刷，軟包裝企業就必須在油墨選擇、工藝控制等方面采取更嚴格的措施。同時，這對印刷機和復合機的干燥效率也提出了挑戰。
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容物，甚至使內容物變質變味，進而帶來食品包裝的安全問題。尤其是苯系物質已經被世界衛生組織確定為致癌物質，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成為軟包裝企業必須要解決的問題。
2.造成印品黏連、復合工序剝離強度下降等質量問題
印刷后，當殘留溶劑達到一定量時，就容易造成印品在收卷及放置過程中出現反黏等問題。同時還會影響復合工序的質量。當醇類溶劑殘留較多時，會影響干式復合（通常用聚氨酯膠黏劑）的剝離強度或造成“不干”；而對于無溶劑復合工藝來說，醇類溶劑的殘留則會直接影響無溶劑復合剝離強度的穩定性。
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，而且還會進一步影響復合工序中乙酸乙酯的揮發。因此，在整個溶劑殘留量控制中，關鍵是對印刷環節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，價格又比較便宜，往往成為主流產品。但是，軟包裝企業在使用這種油墨印刷軟包裝產品時也容易引發溶劑殘留超標問題。
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別，而溶劑釋放性的區別主要在于油墨連結料、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。
由于更嚴格的溶劑殘留要求，目前許多軟包裝企業紛紛采用無苯油墨、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致嚴重的溶劑殘留。因此，合理設計混合溶劑的配方是一個十分重要的技術問題。此外，溶劑的純度將直接影響揮發速度，溶劑中水分的含量對溶劑的揮發率影響最大。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構、長度、風量、風溫等印刷價格，它們決定了印品干燥效率。干燥不良，溶劑殘留量就會增大。提高風量、風溫，會提高干燥效率，但墨層較厚時，也可能會造成墨層表面迅速干硬，從而阻礙墨層內溶劑的逸出，導致溶劑殘留量增大。此外，干燥裝置應定期維護、清潔，避免堵塞。
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4.印刷速度
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5.干燥介質的濕度及有機溶劑濃度
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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類材料容易吸附碳氫系溶劑，對甲苯等物質的吸附量大；pvdc吸附甲苯的能力更強；pa、pt等吸水性材料易吸附醇類溶劑。
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