煙包凹印油墨VOCs改進方案探討

韓祥龍

近期，煙草行業(yè)就當前形勢對煙包VOCs進行了分析研究，擬對煙包VOCs限量標準作出相應(yīng)修改，即在保持原來各項指標限量不變的基礎(chǔ)上，苯仍為單項否決，而其他15項化合物的限量指標中每一單項均不允許超標，該要求在一些地區(qū)已開始試行。目前，該要求雖未形成強制執(zhí)行文件標準并付諸實施，但為煙包VOCs控制明確了新的思路和方向。然而，目前煙包VOCs控制水平還不足以適應(yīng)新變化，面對這一新課題，如何確保凹印煙包達到新的VOCs限量標準要求，成為煙包印刷企業(yè)當前的首要任務(wù)。

油墨VOCs改進的必要性

一般，煙包印刷企業(yè)對煙包VOCs含量檢測主要分生產(chǎn)即時抽樣檢測和產(chǎn)品出廠前抽樣檢測兩個階段進行，有時還會根據(jù)實際需要和不同目的適當增加檢測次數(shù)。根據(jù)目前不同品牌煙包的檢測數(shù)據(jù)顯示，所有產(chǎn)品的單項苯指標均符合限量要求，而其他15項化合物的限量指標中，有些產(chǎn)品的每一單項都符合要求，有些產(chǎn)品的單項則出現(xiàn)超標現(xiàn)象，具體情況如下：

（1）有些產(chǎn)品在生產(chǎn)即時抽樣檢測時就能達標。這類產(chǎn)品一般是疊印色數(shù)少且以線條文字為主的采用傳統(tǒng)溶劑型凹印工藝的煙包，或主要使用水性油墨印刷的煙包；

（2）有些產(chǎn)品在生產(chǎn)即時抽樣檢測時不達標，但存放一段時間后能達標。這類產(chǎn)品一般是以少數(shù)（一般1～2個）滿版實地色塊與線條文字為主，疊印色數(shù)5～7個，且使用溶劑型凹印油墨印刷的煙包；

（3）有些產(chǎn)品在生產(chǎn)即時抽樣檢測時不達標，且存放一段時間后仍然不達標。比如，使用溶劑型油墨印刷的以滿版實地色塊為主且多色疊印的煙包，其中，使用表面吸墨性能差的紙張（如鍍鋁紙）生產(chǎn)的煙包則更為突出。

據(jù)原材料檢測數(shù)據(jù)顯示，煙包印刷的三大原料（紙張、油墨和溶劑）中，紙張作為承印材料，其VOCs含量很低，對煙包VOCs含量的影響甚微，基本可以忽略不計；而溶劑用于油墨的稀釋調(diào)配，與油墨作為一個整體使用，兩者是煙包VOCs含量的主要影響因素，油墨更是重中之重，其對煙包VOCs含量起決定性作用。因此，針對油墨進行VOCs改進才是解決煙包VOCs含量單項超標問題的關(guān)鍵所在。我們對近期煙包檢測情況進行匯總分析后發(fā)現(xiàn)，存在VOCs含量單項超標問題的大多是采用溶劑型凹印油墨印刷的煙包。因此，對煙包凹印油墨VOCs改進方案進行專題探討則更有必要。

在實際生產(chǎn)中，影響煙包VOCs含量的因素較多，為方便探討和研究，我們特選定一款典型的傳統(tǒng)溶劑型凹印煙包（7色印刷，其中3個主色為大面積實地色塊疊??；承印材料為鍍鋁紙；油墨為溶劑型凹印油墨）作為改進分析的對象。改進前該煙包的VOCs檢測數(shù)據(jù)見表1，15項化合物的超標比值之和為18.9；存放10～15天后再檢測，其超標比值之和在7～10范圍內(nèi)，可滿足小于15倍的要求，但未能達到單項指標要求，需進一步改進。為此，我們結(jié)合生產(chǎn)實際制定了兩種不同的方案，下面分別加以介紹。

方案一：改良溶劑型油墨配方

該方案是在保持溶劑型油墨體系不變的基礎(chǔ)上，通過對油墨配方進行改良來降低原來超標的各個單項VOCs含量，使其達到限量值水平。由于大實地色塊對煙包VOCs含量影響最大，因此有針對性地選定三個大實地主色所用的油墨作為改進切入點。油墨配方改良主要是在保持油墨性能不變的前提下，以限量指標為參考重新分配油墨中的溶劑結(jié)構(gòu)和比例，如表1中異丙醇的超標倍數(shù)高達16.4，占超標總量的86.8%，應(yīng)作為重點監(jiān)控對象。進行配方改良時要結(jié)合實測結(jié)果做適當調(diào)整，以盡可能達到最佳的溶劑比例。

經(jīng)對油墨配方的反復(fù)調(diào)整和生產(chǎn)試用，最后確定最合適的油墨配方。表1中的改進方案一為生產(chǎn)即時抽樣檢測結(jié)果，數(shù)據(jù)顯示具體超標倍數(shù)為4.4，存放13～15天后再檢測，實測數(shù)據(jù)顯示每一個單項均符合要求，可達到預(yù)期目的。

油墨配方改良雖是關(guān)鍵，但還需實際生產(chǎn)中各方面密切配合，才能達到最理想的VOCs控制效果。實際操作時須注意以下幾點：

（1）實際生產(chǎn)中，稀釋調(diào)配油墨所用的溶劑對煙包VOCs含量檢測結(jié)果有很大影響，因此，要根據(jù)不同溶劑的限量指標并結(jié)合其溶解力、揮發(fā)速度，對其用量作出適當調(diào)整。例如，高限量溶劑如乙醇、乙酸正丙酯的用量可適當加大，而低限量的溶劑如乙酸正丁酯、異丙醇的用量則適當減少。大實地印刷時油墨所用溶劑主要以乙醇、乙酸乙酯為主，異丙醇為輔，線條文字印刷時油墨所用溶劑則以乙酸正丙酯、乙酸正丁酯為輔，可用適量的丙二醇甲醚進行慢干調(diào)整。

（2）印刷過程中要注意調(diào)整和控制合適的干燥溫度和風量，以確保印刷墨層中的溶劑得以充分揮發(fā)，減少殘留量，同時加強VOCs含量檢測監(jiān)控，預(yù)防印刷過程的不確定因素對VOCs控制造成影響。

（3）改進期間要密切觀察油墨性能的變化，并加強各項指標的檢驗，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。同時要堅持少量多次試用合格后才可投入批量生產(chǎn)，以防發(fā)生不測。

（4）生產(chǎn)中進行調(diào)色操作時，若需將不同生產(chǎn)廠家的油墨混合或搭配使用，則要注意VOCs含量變化，特別是苯，由于其限量極低往往容易超標。筆者在實際生產(chǎn)中就曾遇到過因油墨混用而造成的苯超標問題，因此生產(chǎn)中要密切監(jiān)測，以免發(fā)生意外。

（5）煙包VOCs含量與過程轉(zhuǎn)序、印后加工、儲存環(huán)境條件、存放時間等有關(guān)，如進行模切加工、儲存環(huán)境通風、存放時間長的煙包，其VOCs含量也就相對較低。

（6）一般客戶要求產(chǎn)品從生產(chǎn)到交貨的時間間隔至少15天，因此，可合理統(tǒng)籌安排生產(chǎn)計劃，使產(chǎn)品有合理的存放時間，以便進行后續(xù)VOCs揮發(fā)，確保VOCs達到單項指標要求。

方案二：改用水性油墨

水性油墨主要是用水和乙醇配比來進行稀釋調(diào)配，因此其VOCs含量極低，環(huán)保性更好，安全性更高。這也是改用水性油墨的原因所在。方案二是在方案一的基礎(chǔ)上進行的，目的是在盡可能少改變工藝的情況下獲得更佳的VOCs控制效果。實際操作時，我們只選擇一個色序改用水性油墨，改進后的煙包VOCs含量檢測結(jié)果見表1中改進方案二數(shù)據(jù)，15項化合物的限量指標中每一個單項均達到了標準要求。endprint

由于水性油墨的組成（見表2）不同于溶劑型油墨，因此其在使用和操作上與溶劑型油墨有著本質(zhì)的區(qū)別，需要在生產(chǎn)工藝、設(shè)備等方面作出調(diào)整和改變。由此可知，方案二的改進不是單純的引入水性油墨，還需要油墨、制版、印刷三者互相配合，才能達到理想的效果。在實際應(yīng)用中須注意以下幾點：

（1）由于方案一產(chǎn)品的單項超標倍數(shù)不高，因此可以考慮從三個實地色中選定一個色引入水性油墨。選擇的原則是，在不影響原來產(chǎn)品各項性能指標的前提下，使生產(chǎn)工藝、設(shè)備等改造或投入最少。

（2）由于改變了油墨體系，需重新制作適用于水性油墨印刷的印版，將印版網(wǎng)穴深度調(diào)整為15～25μm（溶劑型油墨用印版的網(wǎng)穴深度為45～55μm）。

（3）為了彌補水性油墨在干燥性方面的不足，還需改造現(xiàn)有設(shè)備相應(yīng)印刷色組的烘干裝置，通過增大烘干裝置的功率，增強烘干裝置的風量、風速，延長烘箱長度，提升烘箱的干燥能力，確保水性油墨能夠充分干燥。

（4）生產(chǎn)過程中要密切注意水性油墨印刷性能的變化，對于易受影響的項目指標如附著力、干燥性、色相、光澤度等要加強觀察和檢驗，確保產(chǎn)品質(zhì)量。對于產(chǎn)品出現(xiàn)的干燥不良問題，可通過調(diào)整水與乙醇的比例來解決，如從正常比例7：3逐步調(diào)整至5：5，必要時可加入快干劑。若仍不能解決，則需要重新調(diào)整水性油墨配方。

（5）掌握水性油墨的特性和使用注意事項，禁止與溶劑型油墨混合使用，同時要規(guī)范生產(chǎn)操作，如停機時要及時清洗印版，以防因油墨干固而影響印刷效果。

（6）印刷過程中可根據(jù)實際需要使用一些助劑，如分散劑、消泡劑、流平劑、增滑劑及交聯(lián)劑等來改善水性油墨的性能，常用助劑可參考表3。

結(jié)語

從上述兩個改進方案來看，兩者在交貨時均能滿足單項不超標的要求，但方案一須經(jīng)一定的存放時間才可達標，而方案二在印刷后就能達到單項達標要求。此外，方案一可保持原有生產(chǎn)工藝與操作要求，適合于計劃性生產(chǎn)安排，但不適用于緊急訂單；方案二則要改造設(shè)備、改變生產(chǎn)工藝和操作習慣，但產(chǎn)品VOCs含量更低，可應(yīng)對臨時增加的較急生產(chǎn)訂單，適用性更強。至于何種方案更合適，需根據(jù)企業(yè)實際情況作出選擇。

在煙草行業(yè)VOCs控制政策的推動下，不久的將來，超低VOCs含量將作為煙包印刷企業(yè)的準入門檻，溶劑型凹印油墨在煙包印刷領(lǐng)域的應(yīng)用將受到威脅。相比之下，水性油墨符合煙包綠色、環(huán)保、低危害的發(fā)展要求，得到煙草行業(yè)的大力推廣。但目前水性油墨的性能和印刷質(zhì)量還達不到溶劑型油墨的水平，不能適應(yīng)高速凹印的要求，因而在實際應(yīng)用中還受到一定制約。因此，水性油墨要想在煙包印刷中全面普及并廣泛應(yīng)用，還需更進一步完善和提高。endprint