溶劑型油墨凹印煙標(biāo)溶劑殘留的檢測(cè)與控制

摘 要：通過(guò)分析凹印煙標(biāo)生產(chǎn)所用的紙張及溶劑型油墨、溶劑情況，找出影響溶劑殘留的主要因素，并提出解決和控制措施。結(jié)果表明：通過(guò)從紙張?jiān)搭^控制原材料的溶劑殘留總量、溶劑使用種類(lèi)及使用量、生產(chǎn)全過(guò)程控制及放置時(shí)間揮發(fā)等措施，能夠有效控制溶劑型油墨凹印煙標(biāo)的溶劑殘留超標(biāo)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：溶劑型油墨;溶劑殘留;煙標(biāo)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.008

溶劑型油墨泛指使用各種溶劑作為稀釋的油墨，包括有醇類(lèi)、酯類(lèi)、苯類(lèi)和酮類(lèi)溶劑等。由于苯類(lèi)和酮類(lèi)溶劑的毒性巨大，目前在凹印煙標(biāo)印刷中已禁止使用這兩種類(lèi)型的溶劑型油墨。在國(guó)外，絕大部分凹印使用水性油墨進(jìn)行生產(chǎn)，以降低溶劑殘留。在我國(guó)，由于水性油墨的色域及實(shí)際應(yīng)用中存在干燥難問(wèn)題，仍然使用溶劑型油墨為主。

在煙標(biāo)的凹印生產(chǎn)中，所使用的溶劑型油墨，除了油墨本身自帶有溶劑外，在調(diào)墨過(guò)程中還需要加入大量的溶劑進(jìn)行稀釋和調(diào)配，以滿(mǎn)足生產(chǎn)使用。油墨本身自帶了大量的樹(shù)脂、涂料及溶劑等，這些都是引起凹印煙標(biāo)溶劑殘留超標(biāo)的主要因素。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 樣品

采用同一品牌的225g 涂布白卡紙，以及相對(duì)應(yīng)底紙的復(fù)合光銀紙、復(fù)合鐳射轉(zhuǎn)移紙及復(fù)合鋁箔紙，白卡紙為珠海某紙業(yè)有限公司，復(fù)合紙為浙江某激光材料科技公司。溶劑型油墨為東莞某油墨公司提供，溶劑為東莞某石油化工公司提供。

1.2 測(cè)試方法

根據(jù)YC/T 207-2014《煙用紙張中溶劑殘留的測(cè)定頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法》中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3 儀器

美國(guó)Agilent7697A頂空儀、Agilent7890A氣象色譜儀、Agilent 5975C質(zhì)譜（EI源）、載氣為氦氣，恒流模式。

1.4 頂空-氣相色譜/質(zhì)譜法檢驗(yàn)流程

溶劑殘留的檢測(cè)方法比較多，包括有多點(diǎn)加標(biāo)低濃度曲線(xiàn)法、差值法、氣相色譜法、高效液相色譜法、頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法等。[1]本次測(cè)試采用頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法，該方法最大的優(yōu)點(diǎn)是不需要對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的前處理，直接取頂空氣體進(jìn)行分析，可降低共提物引起的噪音，具有更高的林敏度和分析速度。

1.5 判定標(biāo)準(zhǔn)

可參照YQ69-2015進(jìn)行判定。

1.6 溶劑殘留的定義

溶劑殘留包含甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、4-甲基-2-戊酮、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、環(huán)己酮、正炳醇、2-乙氧基乙醇、丙二醇乙醚、苯乙烯、2-乙氧基乙基乙酸酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯，己二酸二甲酯等26種[2]。

2 結(jié)果與討論

2.1 檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

2.2 底紙對(duì)凹印煙標(biāo)溶劑殘留含量的影響

從表1可得，轉(zhuǎn)移紙及鋁箔紙生產(chǎn)的成品中溶劑殘留超標(biāo)，鋁箔紙生產(chǎn)的成品的苯系物超標(biāo)且在鋁箔紙生產(chǎn)的成品中檢測(cè)出了苯。

從底紙工藝上分析原因?yàn)檗D(zhuǎn)移紙中膠水及離型層中含有大量樹(shù)脂及連結(jié)料，油墨溶劑和紙張進(jìn)行疊加，導(dǎo)致了溶劑殘留總量的超標(biāo)。而光銀紙生產(chǎn)過(guò)程中只需要膠水不需要離型劑，因而在疊加后只是出現(xiàn)偏高的結(jié)果而未超標(biāo)。同樣的，鋁箔紙?jiān)谏a(chǎn)過(guò)程中也有需要膠水，且其表面需要涂布金色，但由于鋁箔為金屬，透氣性差，因而在產(chǎn)品上殘留的溶劑等相對(duì)較少，由于其使用了油性色漿，導(dǎo)致苯系物超標(biāo)，且檢測(cè)出了苯的存在。

2.3 溶劑添加量對(duì)凹印煙標(biāo)溶劑殘留含量的影響

溶劑殘留量隨著所添加的溶劑的量增加而增加。在表1中可得，白卡紙、白卡紙2級(jí)白卡紙3等三個(gè)樣品，溶劑殘留逐步上升，甚至超過(guò)了轉(zhuǎn)移紙生產(chǎn)的產(chǎn)品。這是由于在印刷過(guò)程中，白卡紙2及白卡紙3兩個(gè)樣品，所印刷的油墨都增加了溶劑進(jìn)行稀釋?zhuān)岣吡巳軇┑暮?，?dǎo)致殘留在產(chǎn)品上的溶劑殘留偏高。

2.4 溶劑種類(lèi)凹印煙標(biāo)溶劑殘留含量的影響

從表1可知，白卡紙3的溶劑殘留相比白卡紙1的還要低，但是白卡紙4則相對(duì)比白卡紙1的溶劑殘留要高得多。這是因?yàn)?，白卡?主要的溶劑為乙酸正丙酯，設(shè)其為溶劑揮發(fā)速度正常，白卡紙3的樣品則是添加大量的乙酸乙酯，在印刷環(huán)節(jié)尤其是在烘箱內(nèi)干燥的環(huán)節(jié)揮發(fā)速度非常快，其揮發(fā)速度約為乙酸正丙酯的2-3倍，因而殘留在樣品上的溶劑殘留相對(duì)較少。相反，在白卡紙4的樣品中，使用了較多的丙二醇甲醚（俗稱(chēng)慢干劑），溶劑在全過(guò)程中揮發(fā)速度急劇下降，最終導(dǎo)致溶劑殘留嚴(yán)重超標(biāo)。

2.5 放置時(shí)間對(duì)凹印煙標(biāo)溶劑殘留含量的影響

溶劑殘留的含量會(huì)隨著放置時(shí)間的增加而降低。從圖2可知，隨著放置時(shí)間的增加，白卡紙、光銀紙、轉(zhuǎn)移紙及鋁箔紙的溶劑殘留含量都在下降。放置時(shí)間對(duì)溶劑殘留含量的影響與溶劑殘留的種類(lèi)有關(guān)，如乙醇的下降速度要比乙酸正丙酯要快得多，如圖3所示。

3 控制措施

導(dǎo)致凹印煙標(biāo)溶劑殘留偏高的主要原因包括以下幾個(gè)方面：

（1）原材料紙張本身的溶劑殘留偏高;

（2）溶劑種類(lèi)不同導(dǎo)致溶劑殘留偏高;

（3）工藝的局限性導(dǎo)致溶劑殘留偏高;

（4）印刷后煙標(biāo)放置時(shí)間短，導(dǎo)致溶劑殘留揮發(fā)時(shí)間不夠。

3.1 從原材料控制溶劑殘留含量

凹印煙標(biāo)印刷使用卷筒紙，由于轉(zhuǎn)移紙、光銀紙及鋁箔紙等不同加工工藝的復(fù)合紙，所使用的原材料非常復(fù)雜，且不同的原材料生產(chǎn)工藝所使用的溶劑含量都不同，在做成卷筒紙后溶劑殘留含量都會(huì)進(jìn)行疊加，除白卡紙外，復(fù)合紙都有可能影響煙標(biāo)的溶劑殘留含量。因此，加強(qiáng)對(duì)原材料的溶劑殘留控制，選用溶劑殘留含量低的紙張進(jìn)行生產(chǎn)，是解決溶劑殘留偏高根本途徑之一。

3.2 從溶劑使用種類(lèi)控制溶劑殘留含量

使用不同類(lèi)型的溶劑，直接導(dǎo)致溶劑殘留揮發(fā)的快慢。因此，需要在批量生產(chǎn)前的打樣、小試及中試環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)所選擇的溶劑或混合溶劑，必要時(shí)可能需要小范圍調(diào)整不同溶劑的組成和添加量，以改善凹版印刷機(jī)油墨的某一方面的性能，如粘度、流平性、揮發(fā)等，滿(mǎn)足凹版印刷油墨配方的要求，最終能得到滿(mǎn)足凹印機(jī)油墨各方面性能的混合溶劑。

3.3 從生產(chǎn)全過(guò)程控制溶劑殘留含量

做好凹印煙標(biāo)溶劑殘留的控制，需要從原材料投入生產(chǎn)至成品出廠全過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)控，即對(duì)不同環(huán)節(jié)的煙標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)控。煙標(biāo)可以通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程增加檢測(cè)環(huán)節(jié)進(jìn)行溶劑殘留的檢驗(yàn)控制，在正常凹印生產(chǎn)簽樣后，即正常生產(chǎn)1000米左右后，即可取樣進(jìn)行溶劑殘留測(cè)試。實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)煙標(biāo)有超標(biāo)情況時(shí)，應(yīng)對(duì)所用原材料及生產(chǎn)工序進(jìn)行逐一排查，對(duì)查出超標(biāo)或容易超標(biāo)的材料、工序進(jìn)行重點(diǎn)改進(jìn)和監(jiān)控。

3.4 從放置時(shí)間控制溶劑殘留含量

溶劑殘留會(huì)隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。因此，需要合理規(guī)劃原材料、半成品和成品的存放環(huán)境，避免相互交叉污染。其次，合理安排生產(chǎn)工序和時(shí)間點(diǎn)，以有利于溶劑殘留的揮發(fā)。減少最明顯的時(shí)間段是：連線(xiàn)產(chǎn)品為10天左右，離線(xiàn)產(chǎn)品為7天左右。因此應(yīng)合理安排生產(chǎn)，盡可能使煙標(biāo)的生產(chǎn)周期拉長(zhǎng)，以便于溶劑殘留揮發(fā)，使凹印煙標(biāo)溶劑殘留符合要求。

4 結(jié)論

（1）從紙張本身控制溶劑殘留的含量，設(shè)置比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格的適宜的紙張溶劑殘留控制標(biāo)準(zhǔn)，降低煙標(biāo)印刷后與溶劑的累加作用。同時(shí)進(jìn)來(lái)采取水性涂料、水性清漆等原材料生產(chǎn)，降低紙張本身的溶劑殘留含量[3]。

（2）從原材料檢測(cè)、過(guò)程檢測(cè)到成品檢測(cè)，應(yīng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料便于查索，以掌握溶劑殘留含量的變化情況，建立全過(guò)程的溶劑殘留分析分布圖庫(kù)，采用合理的溶劑配比，使全過(guò)程的溶劑殘留控制清晰有效。生產(chǎn)中，應(yīng)杜絕使用苯類(lèi)和酮類(lèi)溶劑，盡量避免和減少使用丙二醇甲醚等慢干溶劑。因?yàn)槁扇軇┑姆悬c(diǎn)高（沸點(diǎn)在140℃以上），經(jīng)過(guò)烘道烘干后通常其也無(wú)法充分揮發(fā)，易殘留在墨層中。此外，還應(yīng)盡量使用限量較高的乙醇、乙酸正丙酯等溶劑[4]。

（3）合理安排生產(chǎn)工序和時(shí)間，確保煙標(biāo)在生產(chǎn)過(guò)程中具有的周期，以有利于溶劑殘留的揮發(fā)。對(duì)于已確定超標(biāo)的產(chǎn)品，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)膹?fù)卷、抽氣、利用活性炭吸附、晾味等措施，降低煙標(biāo)的溶劑殘留含量。

（4）結(jié)合各單位自身實(shí)際特點(diǎn)，逐步使用水性凹印油墨替代溶劑型油墨，不但可以有效降低煙標(biāo)產(chǎn)品的溶劑殘留含量，還可以改善生產(chǎn)環(huán)境和安全狀況。這是確保溶劑殘留安全的最根本途徑。

參考文獻(xiàn)：

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[3]馬偉祥.金銀卡紙中VOC的檢測(cè)與控制[J].輕工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014（04）：67-68+73.

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