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談談凹版塑料印刷包裝產品溶劑殘留量的控制
時間:2016-05-26   來源: 包裝前沿   閱讀:12008次

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  在塑料軟包裝的凹版印刷過程和溶劑型干法復合過程中,均需要使用大量的酯醇類有機溶劑,如異丙醇、乙酯等。按理想的目標,這些溶劑在生產過程中揮發得越徹底越好,但在實際生產中,由于多種原因總會有或多或少的溶劑沒有徹底揮放,殘留在包裝產品中,造成“溶劑殘留”。當溶劑殘留達到一定的量值時,人的嗅覺就能夠感覺到它的存在,影響人們的身心健康。

  我國對軟包裝產品溶劑殘留量的國標要求是:總溶劑殘留量≤5mg/m2,其中苯類溶劑≤0.01mg/m2。而許多知名企業則要求總溶劑殘留量≤3mg/m2,如雀巢等大品牌客戶均有這種要求。

  那么,凹版塑料印刷包裝產品溶劑殘留量究竟受哪些因素的影響,如何才能夠有效地降低塑料包裝產品中的溶劑殘留量呢?

  一、影響溶劑殘留的因素

  印刷包裝產品的殘留溶劑不是單一的溶劑,而是幾種溶劑的混合體,來源于生產過程各個工序階段,最終殘留量的高低是各個影響因素的綜合結果,主要有以下幾個方面對其影響:

  1、殘留溶劑的主要來源

  印刷油墨中的溶劑、復合用膠水里的溶劑、印刷過程中加入的稀釋溶劑等,這些溶劑是殘留溶劑的主要來源。

  2、生產工藝的影響

  印刷設備性能、印刷速度、上墨量、干燥系統、復合用膠水的選擇等會直接影響溶劑殘留量。

  3、印刷基材的影響

  不同的印刷基材對印刷所使用的溶劑有不同的吸附能力和不同的吸附傾向,影響溶劑揮發。

  4、產品結構的影響

  包裝產品有單層、多層結構,由于不同結構其材料的阻隔性差異,在后續加工中釋放溶劑的程度也就存在著差異,影響最終的溶劑殘留量。

  二、溶劑殘留影響因素的控制

  1、油墨

  油墨是一種由顏料、樹脂、溶劑等多種不同結構物質組成的有機混合物,樹脂的結構組成和油墨的品質對塑料包裝的溶劑殘留有著重要的影響,這一點集中體現在油墨樹脂對溶劑的釋放性能和油墨中各種溶劑的搭配比例上,油墨中適當的快干溶劑和慢干溶劑的比例可以調節油墨在干燥過程中處于最佳的平衡狀態,可以明顯地降低塑料包裝的溶劑殘留量。

  讓油墨在印刷轉移成膜的過程中溶劑能快速揮發,從油墨配方設計時就要充分考慮這一需求。

  在油墨配方中,選擇的溶劑對樹脂溶解力強,樹脂與溶劑間的親和力就大,油墨體系流動性就會比較好,油墨印刷轉移也會比較好,但是,樹脂與溶劑結合得太強,樹脂對溶劑的釋放不一定優良,油墨成膜過程中溶劑可能就會釋放不徹底。如果選擇的溶劑對樹脂溶解力弱,雖然在油墨印刷轉移過程中溶劑釋放比較好,但是由于樹脂溶解不徹底,會帶來印刷的故障如刀絲、霧版等,因此,我們既要保證印刷無故障,又要使溶劑釋放更徹底,在油墨配方設計的時候就要了解清楚印刷環境、印刷設備條件等因素,把握好印刷轉移和溶劑釋放的關系,設計出適合印刷機速的揮發合適的油墨。

  2、生產工藝

  在已確定油墨品種的情況下,包裝印刷生產工藝對溶劑殘留的影響就顯得更為重要。因此,要針對印刷設備性能、印刷速度、印版深度、上墨量、干燥系統性能、復合用膠水等情況了解清楚,采取相應的工藝控制達到溶劑殘留最低的目的。

  (1)印刷稀釋溶劑的選擇

  印刷溶劑一般是多種溶劑的混合,揮發速度不一,因此,要注重溶劑的平衡,根據印刷機的速度來配制稀釋溶劑,特別要注意稀釋溶劑中慢干溶劑的用量。如在氯化聚丙烯油墨中要控制正丙酯的用量,在聚氨酯油墨中要控制正丙酯、丙二醇甲醚等慢干溶劑的用量。如果慢干溶劑多了,會直接造成溶劑揮發不完全,溶劑殘留高。如果慢干溶劑少了,又會造成油墨結皮,容易堵版轉移不良的后果。因此,在已確定稀釋溶劑配比的情況下,不要輕易改動稀釋溶劑的比例。

  (2)印刷干燥溫度和通風

  干燥通風裝置是印刷過程中溶劑能否良好釋放的關鍵。首先要養成對干燥通風裝置進行維護、清潔的習慣,保持一定的風量并使其進排風平衡。其次是在最后一色干燥時,溫度應提高5~10℃,如果設備和產品色數允許,印刷后可以讓卷膜空穿兩色機組,進一步通風干燥,使溶劑徹底揮發,最終降低產品的溶劑殘留量。

  (3)干式復合工藝

  由于復合所選用膠水和稀釋溶劑為乙酯,揮發性高。因此,復合造成的溶劑殘留問題不如印刷嚴重,但是如果控制不當,也會造成很高的溶劑殘留。這是因為復合烘道長,溫度高,所以最主要的是控制風量。復合設備的預抽風正常、排風正常時,在正常的加工速度下,一般都能保證乙酯良好的釋放。同時,復合能夠將印刷中的殘留溶劑進一步排除。

  如果復合后發現乙酯超標,可以把復合膜在熟化室多烘24h,時間不可太長,否則內層材料添加劑析出反而增加異味。但如果是雙層阻隔結構的產品,多烘也無益。所以一定要做好前期印刷和復合階段的控制。

  (4)印刷環境

  印刷車間的溫濕度,也會對溶劑的釋放造成一定的影響,主要是車間里過高的濕度會降低溶劑的揮發速度和平衡,造成印刷過程中溶劑的揮發速度減緩導致殘留,但濕度過低又會容易使高速印刷過程產生靜電,因此,要經常關注車間里的溫濕度,保持一定的濕度狀態以有效消除油墨印刷中的靜電,而不致于濕度過高導致溶劑殘留的增加。

  3、印刷基材

  印刷基材對溶劑都是有選擇地吸附的,不同的印刷基材對印刷所使用的溶劑有不同的吸附能力和不同的吸附傾向,PP、PVDC類材料容易吸附酯類有機溶劑,PA、PET等吸水性材料易吸附醇類溶劑。總體來說,PA、PET對溶劑的吸附量小于PP類,但都會增加包裝產品的溶劑殘留。對某一包裝產品而言,印刷基材和復合基材是對應其產品包裝要求而選定的,基本不好更改。因此,在基材不可改變的情況下,根據不同的基材,應該選擇溶劑成分配比不同的油墨品種,相應降低印刷基材對溶劑的吸附量。

  4、產品結構

  不同的包裝產品有著不同的包裝結構,單層結構的溶劑殘留相對比較好控制,多層結構產品相對控制難度要高些,同時材料的阻隔性差異對溶劑殘留也有不同的影響。

  對于阻隔性較差的產品結構,如BOPP//PE,殘留的溶劑經過烘房熟化、分切倒卷等工序,能溢出很大一部分的殘留溶劑,尤其是易揮發的乙酯類。但對于外層是阻隔性好的產品結構而言,如VMPET//PE,則殘留溶劑會較難通過這種方法溢出。

  對于有雙層阻隔結構的產品,溶劑殘留最難控制,事后也最難補救,如PET//VMPET//PE、玻璃紙//AL//PE、PET//VMCPP等結構,被封閉在復合層中的殘留溶劑很難逸出。所以,我們在生產產品時,就要考慮到產品結構的影響因素,對于雙層阻隔結構的產品,在印刷一開始就要設計好溶劑的平衡,對殘留量進行控制,使產品在前期生產過程中盡最大量地將溶劑釋放徹底,以免導致溶劑殘留偏高,而在后期加工又無法改善。

  5、溶劑的純度

  油墨制作過程中和包裝印刷過程中都使用到大量的有機溶劑。溶劑的純度不高,一是含有高沸點的成分較多,會減緩整體溶劑的揮發速度,特別是溶劑揮發的后期速度,從而造成溶劑殘留。二是溶劑中殘留的一些焦化成分的雜質,會在軟包裝印刷中產生一種焦臭氣味,即使溶劑殘留量在控制的標準之內,也不能被消費者接受。

  因此,凡是包裝產品生產過程中使用的溶劑,企業都要進行嚴格控制,防止溶劑不純帶來的質量損失。

  三、結論

  綜上所述,包裝溶劑殘留的每一個影響因素都很重要。因此,一個合格的包裝產品,是經過眾多工藝工序嚴格控制的結果,我們在生產任何一個產品時,無論過程多復雜,都要先分析清楚產品生產過程,涉及到的工藝要素,再分析清楚各個環節各個工藝會給產品溶劑殘留帶來的影響,然后逐一對其進行控制,這樣才可以減少溶劑殘留量,生產出合格的產品。


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