如何消除UV印刷的刺激性氣味

呂翔+韓海祥

隨著社會的進步，綠色環(huán)保的理念逐漸深入人心，印刷業(yè)也為此面臨越來越大的環(huán)保壓力，因此尋求更加環(huán)保的印刷方式成為印刷企業(yè)的共同愿望。UV印刷由于采用不含VOC的UV油墨，且UV油墨百分之百參與固化反應，因此，相對于傳統(tǒng)的溶劑型凹印、網(wǎng)印以及芳香烴型的普通膠印而言，其更符合綠色環(huán)保的要求。

然而，UV印刷過程中會產(chǎn)生刺激性氣味，包括最終印品也會帶有一些刺激性氣味。如何消除這些刺激性氣味一直困擾著印刷企業(yè)。

從源頭上來看，UV印刷的刺激性氣味主要來自以下4個方面：

（1）UV固化裝置工作時會產(chǎn)生帶有刺激性氣味的臭氧；

（2）UV油墨本身含有一定氣味，且固化后可能產(chǎn)生刺激性氣味；

（3）受環(huán)境影響，不同材質(zhì)的承印物會裂解出相關(guān)化學物質(zhì)，從而產(chǎn)生刺激性氣味；

（4）UV清洗劑、添加助劑等輔料可能帶有刺激性氣味。

下面，本文就從上述4個方面入手，詳細分析刺激性氣味的產(chǎn)生原因及消除方法，希望能對從事UV印刷的同行有所幫助。

UV固化裝置工作時產(chǎn)生臭氧

1.原因分析

UV油墨通過紫外光照射，利用不同波長和能量的紫外光使自身產(chǎn)生固化。因此，紫外光在UV印刷過程中起到了關(guān)鍵作用。UV固化裝置產(chǎn)生的紫外光波長范圍為200～425nm。其中，275nm以下的短波紫外光與空氣中的氧氣接觸，易產(chǎn)生臭氧，是刺激性氣味的一大來源。從反應機理上來看，短波紫外光會分解空氣中的氧分子，從而產(chǎn)生游離氧，由于游離氧所攜正負電子不平衡，所以會與氧分子結(jié)合，進而產(chǎn)生臭氧。這些臭氧往往不能自行分解，不僅會飄浮于空氣中，也會殘留于印品表面（印品有吸附性，會對部分氣味有所保留）。

一定濃度的臭氧具有消毒殺菌的作用，但它的刺激性氣味卻讓人討厭。而且研究表明，攝入過量的臭氧，不僅會刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽，引發(fā)支氣管炎和肺氣腫，還會引起頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退等神經(jīng)中毒癥狀。

2.消除方法

針對短波紫外光產(chǎn)生臭氧的問題，印刷企業(yè)可以通過改造設(shè)備的吸排風方式或車間的通風設(shè)施，以減少臭氧的積聚。但當設(shè)備在使用大功率吸排風裝置時，會導致紫外燈因溫度過低而產(chǎn)生開啟不正常的現(xiàn)象，此時車間的通風就顯得尤為重要。

目前，國外已有燈管廠家開發(fā)出了不產(chǎn)生臭氧的紫外燈，并已投入實際生產(chǎn)應用。此類紫外燈可對280nm以下的紫外光進行過濾（實踐證明，280nm以下的紫外光對UV油墨的固化作用不強，可以去除），保留或增加280～400nm波長范圍內(nèi)的紫外光。

另外，近年來興起的UV-LED固化技術(shù)，由于波長固定，只在365nm、380nm、390nm、400nm等特定波段產(chǎn)生紫外光，因此也不會產(chǎn)生具有刺激性氣味的臭氧。而且，UVLED固化技術(shù)由于印刷能耗低、印品表面溫度低，目前在一些對溫度敏感性較大的印刷領(lǐng)域，如票據(jù)印刷、薄膜印刷，具有較為突出的應用優(yōu)勢。

UV油墨本身產(chǎn)生刺激性氣味

1.原因分析

現(xiàn)實中，UV油墨本身雖然不含VOC，且百分之百參與固化反應，但并不代表其不會產(chǎn)生刺激性氣味。UV油墨的刺激性氣味主要來源于兩個方面：一是UV油墨自身原料（如單體稀釋劑、低分子量引發(fā)劑、樹脂連結(jié)劑等）在一定條件下會緩慢釋放刺激性氣味；二是UV油墨固化后，引發(fā)劑、樹脂等原料會裂解產(chǎn)生醛類、硫類刺激性氣體。現(xiàn)階段，絕大部分UV印刷的刺激性氣味主要來源于UV油墨固化前后所釋放的揮發(fā)物。

如果部分單體或樹脂反應不完全，殘存沒有反應的“丙烯酸”成分，就會產(chǎn)生刺激性的酸臭味，此類情況多出現(xiàn)于國產(chǎn)原料。如果單體為低分子量、低沸點單體，其可能會在室溫下?lián)]發(fā)出惡臭氣味，尤其是單官能度單體，如IBOA（丙烯酸異冰片酯）。如果UV油墨中所使用的單體及樹脂質(zhì)量較好，不存在氣味問題，那么引發(fā)劑就可能是UV油墨最大的刺激性氣味來源。此外，UV油墨中所使用的固體成分，如顏料、填料、蠟等，基本無氣味，可以不用考慮。UV油墨中不同原料固化前后的氣味問題見表1。

2.消除方法

市場上的引發(fā)劑種類高達上百種之多，但引發(fā)效率、價格、顏色以及使用范圍千差萬別。目前國內(nèi)大部分UV油墨使用的是907引發(fā)劑，化學名稱為2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎啉-1-丙酮。此類引發(fā)劑價格適中，引發(fā)效率高，但固化后會裂解產(chǎn)生難聞的“甲硫基”。此外，BP（二苯甲酮）引發(fā)劑、EDAB引發(fā)劑也會在固化后產(chǎn)生臭味。因此，為了減少由引發(fā)劑引起的氣味問題，油墨制造商應避免使用這些引發(fā)劑，盡可能選用一些不會產(chǎn)生刺激性氣味的高檔引發(fā)劑，如369、EHA、TPO等，當然UV油墨的成本也會相應增加一些。

可以說，選擇低氣味的UV油墨是解決UV印刷及最終印品產(chǎn)生刺激性氣味的關(guān)鍵之一。

不同承印物產(chǎn)生刺激性氣味

1.原因分析

目前UV印刷的承印物主要包括紙張、金銀卡紙、鋁箔、轉(zhuǎn)印紙、合成紙以及PVC、PP、PET、ABS、PC等薄膜。受紫外燈高溫及高強度光照的影響，承印物也會產(chǎn)生刺激性氣味。

紫外燈是發(fā)射紫外光的裝置，但一支紫外燈只有40%左右的功率會產(chǎn)生有效的紫外光，其總功率的50%～70%還會產(chǎn)生紅外光，所以紫外燈的表面溫度通常高達700～800℃，即使UV固化裝置自帶冷卻裝置，仍會有部分熱輻射照射到承印物表面，導致其溫度上升到40～70℃。

在明顯高于室溫的條件下，再加上強烈的紫外光照射，承印物就會裂解出復雜的化學物質(zhì)，從而產(chǎn)生少許刺激性氣味。而大量印品的疊摞存放會導致熱量來不及散發(fā)，進而造成刺激性氣味大量殘留于印品內(nèi)部。endprint

2.消除方法

一般情況下，金銀卡紙產(chǎn)生的氣味較輕，而塑料材料產(chǎn)生的氣味要重一些。因此印刷企業(yè)在選擇承印物時，對于金銀卡紙，應關(guān)注其復合時所用膠黏劑是否含有機溶劑，以及表面涂層的牢固度；對于塑料材料，應盡量選擇一些質(zhì)量有保障的廠家，使用“新料” 制備的可靠材料。

除此之外，應盡量降低承印物的表面溫度，減少疊放印品內(nèi)部的熱量積聚。對此，建議印刷企業(yè)在收紙?zhí)幵鲈O(shè)降溫措施，如在收紙?zhí)幖友b傳送帶，在傳送帶底部通冷卻水；使用冷風機對每一張印品進行疊放前的吹風除濕處理等。此類措施在食品、藥品等包裝印刷領(lǐng)域應用較多。

UV清洗劑產(chǎn)生刺激性氣味

1.原因分析

UV清洗劑由一些高沸點的醚類、酯類和醇類等溶劑組成，屬于有機揮發(fā)物。UV印刷前，如果采用UV清洗劑清洗設(shè)備后馬上印刷，UV清洗劑就會與UV油墨混合，從而殘留在承印物表面，進而產(chǎn)生刺激性氣味。UV清洗劑成分不同，所產(chǎn)生的刺激性氣味也相差較大。

沸點高的UV清洗劑清洗效果好，但揮發(fā)慢，易造成大量殘留；沸點低的UV清洗劑，如乙醇、乙酸乙酯等，清洗效果一般，但揮發(fā)快，不易殘留。一般，同一種UV清洗劑配方中會將高沸點與低沸點成分搭配使用。

2.消除方法

最便捷的解決方法就是采用UV清洗劑清洗設(shè)備后，等待一會兒再進行印刷。目前國內(nèi)仍有部分印刷企業(yè)使用汽油來清洗設(shè)備，筆者曾見過一家生產(chǎn)奶茶用塑料杯的印刷企業(yè)，由于使用汽油清洗設(shè)備后馬上就進行UV印刷，因此生產(chǎn)出來的產(chǎn)品均有汽油的味道，結(jié)果這批產(chǎn)品全部報廢。因此，在此提醒各位同仁在生產(chǎn)中一定要對這種細節(jié)多加注意。

氣味判定標準

也許有人會問，既然UV印刷存在那么多氣味問題，那么有沒有一種判定標準可以來規(guī)范它，以達到降低或消除的目的？

由于氣味能對人的嗅覺器官產(chǎn)生相應的刺激作用，引起人愉快或厭惡兩種不同認知，且不同的人對氣味的喜好不同，因此無法單純地從氣味上硬性規(guī)定其好壞及香臭，而且要想以現(xiàn)有的技術(shù)分析出所有氣味的結(jié)構(gòu)、性能、刺激性強弱等更是不可能。因此，當我們無法對UV印刷的刺激性氣味進行定性、定量判定時，就會將目光轉(zhuǎn)移至UV油墨以及相關(guān)原輔材料上。

大約2005年，國家煙草專賣局開始對煙包產(chǎn)品實施VOC控制，規(guī)定煙包產(chǎn)品的VOC總含量要低于某一限值。2007年，全行業(yè)開始嚴格執(zhí)行YC/T 207-2006《卷煙條與盒包裝紙中揮發(fā)性有機化合物的測定 頂空-氣相色譜法》標準，這對UV油墨制造商和印刷企業(yè)產(chǎn)生了極大的影響，幾乎改變了UV印刷的整體發(fā)展方向，同時這一標準還號稱在VOC限制方面的嚴格性位居世界第一，就算在注重環(huán)保和食品安全的日本，食品包裝對于苯含量以及其他VOC的限制也沒有超過此標準。為此，油墨制造商也推出了相應的油墨產(chǎn)品，如表2所示，我公司推出的UV NT系列油墨的VOC含量實際檢測值要比YC/T 207-2006標準中規(guī)定的指標低得多，完全滿足標準要求。

2012年，國家煙草專賣局在征求各方意見的基礎(chǔ)上，又出臺了《煙用材料許可使用物質(zhì)名單》，名單中詳細地規(guī)定了油墨、紙張、輔料等各種煙用材料的成分目錄，要求所提供的產(chǎn)品組分必須在這份名單中，并規(guī)定了相關(guān)原料的最終遷移量范圍。為此，各大油墨制造商和相關(guān)原輔材料供應商正在針對名單要求進行產(chǎn)品設(shè)計。我公司也相應地配套了UV YQ15-NT固化增強型、標準型以及高柔韌型三種油墨，面向不同地區(qū)煙包印刷企業(yè)進行銷售。UV YQ15-NT系列油墨采用了大分子引發(fā)劑，大部分采用了高官能度及高純度的單體和樹脂，在保證固化速度的同時，有效降低了油墨固化后最終殘留物質(zhì)的遷移性。最難能可貴的是，該系列油墨在固化前后的氣味極小，幾乎完全消除了UV油墨對UV印刷刺激性氣味的貢獻，在環(huán)保性能上明顯比以往產(chǎn)品更加優(yōu)異。

綜上所述，UV印刷的刺激性氣味來源可以從以上4個方面來考慮，然后采取相應的解決方案。然而，在現(xiàn)實中，無論是食品、藥品包裝，還是判定標準最為嚴格的煙草包裝，UV印刷的氣味均難以完全消除。尤其是當UV印刷的墨層較厚，且表面再上UV光油時，由于紫外光照射次數(shù)較多，刺激性氣味明顯重于一般印品。因此，有些印刷企業(yè)在無法改造固化裝置、無法更換UV油墨和承印物的情況下，最終會對所有印品采取“抽真空法”進行處理，即在封閉的集裝箱或特定的房間內(nèi)，安裝相關(guān)設(shè)備，如加濕器、恒溫器、抽真空的排氣扇等，放置一天或幾天后可以將印品的殘留氣味降到最低。endprint