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标题: 凹印软包装的无苯化及相关问题探讨 [打印本页]

作者: Bruce 时间: 2012-4-17 21:26
标题: 凹印软包装的无苯化及相关问题探讨
　2009年8月1日，《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》（GB/T 10004-2008）正式实施，该标准将溶剂残留总量指标由原标准的≤10mg/m2修改为≤5.0mg/m2，其中，苯类溶剂残留量指标由原标准的≤3mg/m2修改为“不检出”（＜0.01mg/m2视为不检出）。GB/T 10004-2008的实施，体现了整个行业强烈的社会责任感，对促进行业技术进步具有里程碑般的深远意义。该标准实施一年多来已得到了社会的广泛认可，而那些率先采用GB/T 10004-2008的软包装企业，在高端客户市场上也获得了更强的市场竞争力。
　　目前，食品包装安全已经受到食品企业高度重视，一些知名品牌（如雀巢、达能、卡夫等跨国食品企业和华龙等国内食品企业）已经对食品软包装的安全性提出了明确的要求，要求软包装企业必须使用无苯凹印油墨。将来，更多的中小型食品企业会在《食品安全法》强大的法律压力以及企业社会责任感的推动下要求软包装企业使用无苯凹印油墨，保证所用的软包装符合GB/T 10004-2008的要求。
　　上述来自政府、知名企业的推动力正在逐步转变为市场的力量，凹印软包装的无苯化已经成为不可逆转的历史潮流，无苯凹印油墨的市场占有率正在迅速提高。就市场总体而言，目前软包装行业虽然仍以含苯的氯化聚丙烯凹印油墨为主导，但对于较大规模的软包装企业来说，食品、药品软包装采用无苯凹印油墨印刷已经成为市场主流。
　　在国内市场上，新东方、乐通、洋紫荆以及东洋、DIC、阪田等成熟的无苯油墨产品的相继推出，为GB/T 10004-2008的实施提供了基本的原材料保证。不过，仅仅使用了无苯油墨，并不能确保生产的软包装产品彻底实现无苯化。要实现软包装的无苯化并使之符合GB/T 10004-2008的各项要求，就必须在油墨选择、黏合剂选择、溶剂选择、生产环境控制、熟化室控制、生产过程等多方面实现有效的控制。

　　无苯凹印油墨的体系类别及特点
　　薄膜凹印油墨在我国已有30多年的发展历史，经历了从非环保、卫生性差到环保型、卫生性佳的发展历程，目前已接近或达到欧美、日本等发达国家和地区的技术水平。
　　近两年，环保型凹印油墨发展迅速，并经历了从含苯到无苯含酮再到无苯无酮的技术提升过程。下面介绍一下市场上常见的无苯凹印油墨体系类别。
　　1.聚氨酯型无苯凹印油墨体系
　　聚氨酯型无苯凹印油墨主要用于PET、PA薄膜的印刷，具有较好的印刷适性、抗黏连性、低残留溶剂等特性，可满足从轻质包装到水煮及蒸煮包装等多种产品的印刷需求。
　　另外，浙江新东方油墨集团有限公司等一些油墨企业已相继推出了成熟的聚氨酯型环保通用凹印油墨，可用于BOPP、PET等薄膜的印刷，可有效帮助软包装企业降低剩墨库存。
　　2.无苯氯化聚丙烯体系
　　该体系油墨以改性无苯氯化聚丙烯为连结料，为酯溶性连结树脂，稀释时可不使用丁酮，全部采用酯类溶剂。不过，由于溶剂性能单一，印刷时要特别注意测试溶剂残留量是否符合标准要求。以氯化聚丙烯改性树脂为连结料的无苯凹印油墨，虽然不能说完全环保，但由于成本较低、使用较为简单，同时也适应挤出复合工艺对油墨的特殊要求，因此得到了大量的应用。　　无苯氯化聚丙烯体系凹印油墨的溶剂配比可参考表1。这类油墨具有以下基本特性。
　　（1）溶剂残留量较低。使用无苯氯化聚丙烯体系凹印油墨印刷的软包装可以达到较低的溶剂残留。
　　（2）浅网转移性良好。无苯氯化聚丙烯体系凹印油墨适应高低速印刷，具有良好的浅网转移性，不易堵版。如浙江新东方油墨集团有限公司的力福2010NT油墨能够适应50～200米/分钟的印刷速度，小网点再现性优秀，能够再现5%的浅网层次，达到并超过原有含苯凹印油墨的转移效果。
　　（3）可与市场上大量使用的含苯氯化聚丙烯体系凹印油墨混合使用，可以帮助软包装企业有效地消化含苯凹印油墨剩墨及专色墨等库存。

表1 无苯氯化聚丙烯体系凹印油墨的溶剂配比

　　3.醇水型丙烯酸共聚体系
　　醇水型凹印油墨由于目前尚存在一些难以解决的问题，除白墨得到应用外，色墨的应用进展缓慢。总体来说，由于质量、成本等因素的限制，该体系油墨仍然处于非主流地位。
　　该体系油墨的特点及目前存在的主要问题如下。
　　（1）稀释溶剂为乙醇/乙酯/纯水。白墨浓度较高，稀释溶剂用量超过100%，甚至可达300%。在使用过程中要注意铺底白墨的耐划痕性是否合格。醇水型凹印油墨的黏度变化对浅网或叠色部位的影响较大，甚至会造成大面积的浅网部位干版。
　　（2）浅网转移性。该体系色墨要达到优秀的浅网转移性，要求溶剂的挥发速率必须非常缓慢，因此溶剂残留量通常较高，易产生刀线和黏连问题。醇水型油墨体系的溶剂由醇/酯构成，相对于苯溶型的氯化聚丙烯凹印油墨而言，其挥发速率约慢15%，需适当提高凹印机烘道的干燥能力，或将印刷速度降到常规运行速度的90%左右。提高溶剂的挥发速度容易干版，而加入慢干溶剂则容易出现反粘、气味等问题，甚至会同时发生干版和溶剂残留超标现象。
　　（3）溶剂残留量较高。如果色墨中的溶剂不能彻底挥发，由于白墨铺底干燥后的屏蔽效果强，就会造成软包装产品的溶剂残留量较高，特别是当色墨与白墨所用的树脂体系不同时，溶剂残留情况更明显。
　　总体来说，无苯凹印油墨与有苯凹印油墨相比，工艺适应范围较窄。无苯凹印油墨的技术难点在于刮刀适性和浅网转移性能，不同标准色的选择也会影响专色的转移性和刮墨性。就印刷质量而言，无苯凹印油墨与有苯凹印油墨相比，在细微层次表现、刮刀适性等方面尚有一定的差距，同时在使用较多慢干溶剂及冲淡剂时，无苯凹印油墨更容易发生黏连问题。

　　凹印软包装无苯化的相关技术问题
　　1.无苯凹印油墨的选择
　　为达到GB/T 10004-2008中关于溶剂残留量的要求，改用环保型的无苯凹印油墨是技术基础。采用无苯凹印油墨后，不仅有效消除了苯系溶剂的残留，乙酸乙酯的残留量也会随之大幅下降，因此有利于溶剂残留总量的控制。
　　无苯凹印油墨虽然在配方中没有添加苯类溶剂，但实际上各家油墨供应商生产的无苯凹印油墨中都含有微量的苯类溶剂，具体含量则取决于油墨供应商的质量控制水平。若无苯凹印油墨中苯类溶剂含量偏高，无疑会增加软包装生产过程中苯类溶剂残留量的控制难度，因此软包装企业必须选择质量稳定、苯类溶剂含量尽量低的油墨供应商。油墨供应商承诺的最高苯类溶剂含量及实际检出量是选择无苯凹印油墨的重要技术依据。
　　2.黏合剂及溶剂的苯类溶剂含量控制
　　要实现凹印软包装的无苯化，还要注意控制复合用黏合剂中苯类溶剂的含量。同时，对于印刷和复合过程中使用的稀释溶剂，特别是用作凹印油墨和酯溶性黏合剂中溶剂的乙酸乙酯，要加强检测其中苯类溶剂的含量，选择优秀的溶剂供应商。
　　溶剂中的苯类溶剂含量直接影响到稀释后的凹印油墨和黏合剂中的苯类溶剂含量，如果生产中使用了不合格的溶剂，就相当于降低了无苯凹印油墨和黏合剂的质量水平，这样一来，即使凹印机和干式复合设备具备足够的干燥能力（能满足溶剂残留总量≤5.0mg/m2的要求），最终生产出来的软包装产品的苯类溶剂残留量还是有可能超标。
　　3.干式复合设备的干燥能力
　　凹印软包装的无苯化并不是简单地选用无苯凹印油墨就可以了，干式复合工序也是一个重要的控制环节，特别是对干式复合设备的干燥能力提出了更高的要求。干式复合设备良好的干燥能力能使印刷膜中的苯类溶剂残留量进一步降低，否则黏合剂中的微量苯类溶剂不能充分干燥，就会使复合膜中的苯类溶剂残留量增加。
　　国内小型软包装企业以及一些大型软包装企业的生产设备比较陈旧，要想将溶剂残留总量控制到≤5.0mg/m2是比较难的，尤其是生产三层、四层结构的复合软包装时，难度会更大。因此就有必要对生产设备进行改造或选用新的生产设备。近年来，国内印刷、干式复合设备制造企业在设备通风系统和干燥系统方面的改进已经达到了一个较高的水平。
　　4.生产环境控制
　　不同种类的薄膜基材对凹印过程中所使用的溶剂有不同的吸附倾向和吸附能力，如PP类薄膜容易吸附碳氢系溶剂，对甲苯等的吸附量大；PVDC薄膜尤其易于吸附甲苯；PA、PT等吸水性薄膜易吸附醇类溶剂。总体来说，PA、PET薄膜对溶剂的吸附量小于PP类薄膜。
　　由于薄膜的吸附作用，很容易交叉污染。如果一家软包装企业有三四条生产线，那么就算中间用隔离墙隔离，仍然无法完全杜绝苯系物的交叉污染。我们可以使用一个简单的方法来验证BOPP等薄膜对甲苯等溶剂的选择性吸收倾向。取BOPP、PE薄膜置于有苯印刷车间或熟化室1～2小时后，检测其溶剂残留就会发现其对环境中的溶剂特别是甲苯具有明显的吸附作用。另外，如果干燥介质（空气）中含有苯类溶剂，则会直接影响有机溶剂的挥发速度。烘箱进风口设在车间或车间附近的话，车间内有机溶剂的浓度就等于烘箱中有机溶剂的浓度。　　可以说，在有苯环境下生产的复合膜很难实现真正的无苯化。因此，生产环境的控制对软包装溶剂残留的控制至关重要。软包装企业应尽量建立独立的无苯印刷车间及复合车间；不具备无苯生产车间条件的软包装企业，应当将有苯油墨与无苯油墨分开印刷，将有苯印刷车间与复合车间隔开，对有苯凹印复合膜与无苯凹印复合膜分别进行熟化。
　　多数软包装企业还处在有苯凹印油墨与无苯凹印油墨的交替使用时期，还不能全面采用无苯凹印油墨生产。在进行有苯凹印油墨向无苯凹印油墨的活件转换时，墨槽、刮刀等也要进行彻底的清洗。
　　5.熟化室中苯类溶剂的浓度
　　采用有苯凹印油墨印刷的复合膜经熟化后，其甲苯残留通常会有明显的降低，但采用无苯凹印油墨印刷的复合膜由于本身苯类溶剂含量极低，经熟化后甲苯含量是否降低，则取决于熟化室中苯类溶剂的浓度。当熟化室中苯类溶剂的浓度接近或高于无苯凹印复合膜表面的苯类溶剂浓度时，就会抑制复合膜中苯类溶剂的迁移渗透，甚至会产生薄膜吸附现象。如果检测发现熟化后的无苯凹印复合膜的苯类溶剂残留与刚下机时的产品相比没有明显减少，就要考虑熟化室中苯类溶剂浓度的影响。
　　6.检测控制
　　检测方法、检测设备不同，会造成不同的检测结果，尤其是GB/T 10004-2008要求苯类溶剂不检出，即要求苯类溶剂残留＜0.01mg/m2，有时检测设备之间的误差就已达到这个数值了。因此，一方面应严格按标准规定的方法进行检测，另一方面，要对检测仪器及时校准，以避免不必要的质量纠纷以及由此造成的法律责任。
　　今后无苯凹印油墨将向单液型、通用型、适应高低速印刷、提高工艺适应性方向发展。我们可以期待，我国凹印软包装行业在不久的将来将全面进入无苯化的新时期。

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