软包装残留溶剂的定量控制浅析

包装袋内的残留溶剂在包装了食品之后向内层的迁移超过一定的限量时，将改变食品本身的气味特征，甚至污染内容物。包装袋的残留溶剂超标是包装袋涉及食品安全的重要因素之一，而软包装袋残留超标的质量问题在行业内仍然没有彻底解决，还存在严重超标的现象。本文结合软包装厂的具体生产条件对包装袋残留溶剂的定量控制作了具体的分析。

一、标准要求

表1为部分产品标准对残留溶剂的指标要求。从对食品药品包装标准对溶剂残留限量的指标变化可以看出，对包装溶剂残留的限量逐渐趋于严格，在GB/T 10004-2008中要求“苯类不检出”，而且残留总量已由原来的10mg/m2降到5mg/m2。虽然在残留总量上与美日欧等发达国家总量为2或3mg/m2的要求相比还有一定差距，但是第一次对食品软包装提出了无苯化的要求。

表1  标准的残留溶剂要求

产品标准	溶剂残留要求	备   注
QB/T 1871-93 BOPA//LDPE复合膜袋	无具体指标规定
QB 2197-1996 榨菜包装用复合膜袋	无具体指标规定
YY 0236-1996 药品包装用复合膜（通则）	溶剂残留量≤10mg/m2
GB/T 10004-1998 耐蒸煮复合膜、袋	溶剂残留量不大于10mg/m2
GB/T 10005-1998 BOPP//LDPE复合膜、袋	总量≤10mg/m2，其中苯类溶剂≤3̣.0mg/m2。
YBB00132002 药品包装用复合膜袋通则（试行）	溶剂残留总量≤10mg/m2，其中苯类≤3̣.0mg/m2。
食品包装QS认证	总量≤10mg/m2，其中苯类≤2.0mg/m2。
GB/T 18706-2008 液体食品保鲜包装用纸基复合材料	溶剂残留总量≤10mg/m2，苯类残留量≤2.0mg/m2
GB/T 18192-2008 液体食品无菌包装用纸基复合材料	溶剂残留量≤10mg/m2，苯类残留量≤2.0mg/m2。
GB/T 10004-2008 包装用塑料复合膜、袋干法复合挤出复合	溶剂残留量总量≤5mg/m2，其中苯类不检出。	代替GB/T 10004-1998 代替GB/T 10005-1998

二、产生残留溶剂的原因

当前国内的软包装印刷（凹印）主要使用的还是有机油墨，以高温烘干为主要的有机溶剂去除方式，但是油墨中所含不等量的甲苯、丁酮、乙酯等溶剂挥发速度并不相同，这就造成了各种溶剂残留量数值不一。

而软包装复合方式还是以酯溶性胶黏剂的干式复合为主，这样涂布后乙酯挥发去除不彻底，贴合后残留在复合膜间，形面溶剂残留。

解决残留溶剂的思路：使印刷复合中的有机溶剂尽量充分挥发，以达到最终的残留溶剂限量要求；选择使用环保型油墨、胶黏剂进行加工，例如使用醇水性油墨、无苯油墨可大幅降低印刷膜中的苯类残留，使用水性胶黏剂复合可避免复合中乙酯残留的问题。相比较而言，采用环保型油墨、胶黏剂对降低复合膜的残留溶剂的效果要显著明显得多。

三、影响印刷（凹印）复合溶剂残留量的因素

1、印刷膜残留溶剂的影响因素

设备的干燥能力，包括干燥器的结构、进风量及排风量的调节、干燥段的长度、干燥温度、印刷速度、印刷后是否空穿1-2组烘道。

‚溶剂的释放能力，如油墨的种类（树脂对溶剂的释放能力，不同树脂型号、不同厂家的油墨有很大区别）、溶剂的纯度及稀释配比、环境温湿度的影响、不同承印材料对不同溶剂的吸附性。

ƒ干燥负荷的大小，即需要挥发的溶剂总量。如色序的多少及排列顺序、版面油墨的面积、印版的深浅、上墨量的多少、是否满版白墨印刷、油墨粘度的大小等。

2、干式复合残留溶剂的影响

印刷油墨的影响。乙酯是里印复合油墨的良好溶剂，乙酯对已干燥的印刷墨层具有很好的复溶性。例如，印刷油墨的版面面积的多少、印刷油墨的种类等。

‚设备的干燥能力，如干燥器的结构、进风量（进风风咀的风速）、排风能力、烘箱的风压状态、烘箱的分段及长度、合理的温度设定、复合机速等。

ƒ溶剂的释放能力。例如，不同树脂分子结构及分子量的大小对溶剂的释放能力不同，乙酯的含水量及环境温湿度的变化等。

④干燥负荷的大小，如上胶量的多少、配胶工作浓度、机速等。

四、溶剂残留量的量化分析

在实际生产控制过程中，仅仅知道残留溶剂的影响因素是远远不够的，还必须对残留溶剂的主要因素进行定量分析，区分其对最终残留的影响程度，以便生产中进行重点控制，也有必要根据其残留量的变化趋势对生产参数进行适当的调整。

1、复合膜残留溶剂的现状

首先要了解复合膜的残留溶剂量现状及严重程度，知道要本原因所在，才能作进一步的分析。例如，表2为某时期不同产品的残留溶剂情况。

表2  复合膜的残留溶剂情况

产品结构	生产情况	残留溶剂量，mg/m2
A：消光OPP/PET/PE	满版油墨，10色高速机印刷，1#高速机复合	乙酯：21.5 甲苯：22.6
B：OPP/VMPET/PE	满版油墨，10色高速机印刷，1#高速机复合	乙酯：26.3 甲苯：6.39
C：OPP/PE	满版油墨，低速机印刷，低速机复合	乙酯：14.16 甲苯：18.01
D：OPP/CPP	约1/6版面油墨，低速机印刷，低速机复合	乙酯：17.94 甲苯：6.59
E：OPP/VMCPP	小面积单面油墨，2#高速机复合	乙酯：20.847 甲苯：0.1177
F：NY//PE	约1/6版面油墨，低速机印刷，低速机复合	乙酯：8.94 甲苯：0.04

注，经排查发现1#高速复合的第二段进风口堵塞，第四段第五段的风咀风速不足；而2#高速复合机的第二第三段进风口过滤网被灰尘堵塞，第五段风机工作不正常，其进风量均只有正常情况的一半。

从表2中不同机台、不同材料结构的成品的溶剂残留检测数据，可以看出复合膜的残留溶剂超标非常严重，存大很大的质量风险。可以说印刷膜的甲苯残留很严重，同时低速复合机的干燥能力非常不足，高速复合机的干燥状态也很不理想。

图1是某一具体产品的各生产工序的残留量情况，也反映出同样的质量问题，印刷膜复合前的甲苯残留超过20mg/m2，面层复合后的乙酯残留更是高达67mg/m2。

产品结构：OPP//VMPET//PE，高速机普通氯化聚丙烯油墨满版印刷，普通双组分聚氨酯胶黏剂低速机复合（排风较差），面层复合使用印刷膜上胶，内层复合时使用OPP//VMPET半成品上胶（半成品经过数小时熟化），干燥温度（两段）：70℃、75℃，机速80m/min，干胶量上胶宽度：530mm，成品55℃熟化24小时。

                图1 残留溶剂的变化图示

2、生产机台对残留量的影响

表3为相同版面设计，不同规格的产品在不同复合机台上生产的成品残留溶剂检测数据：

表3 不同机台生产的残留量数据

产品说明	乙酯残留量，mg/m2	甲苯残留量，mg/m2	备注
OPP38//CPP50，宽度490mm，30%版面油墨	13.5	6.1	低速机印刷、低速机复合
OPP38//CPP50，宽度490mm，30%版面油墨	1.45	8.1	低速机印刷、高速机复合

从表3中乙酯的残留数据来看，低速机复合机较高速复合机的乙酯残留量高出近10倍，这说明复合设备的干燥能力是乙酯残留的关键影响因素。

3、干胶量及环境湿度对残留量的影响

表4为同一复合机台生产同一产品，不同干胶量及环境湿度时的下机残留检测数据。

表4 不同操作条件的残留量数据

产品说明	乙酯残留量，mg/m2	甲苯残留量，mg/m2	备注
OPP19//CPP30，印刷膜宽820mm，20%色墨+90%白墨印刷，色墨为氯化聚丙型、白墨为醇水型	5.72	0.7117	干胶量2.2g/m2，机速120m/min；天气：晴
	10.88	1.12	干胶量3.15g/m2，机速110m/min；天气：晴
	8.51	1.2	干胶量2.2g/m2，机速120m/min；天气：雨

注，不同上胶量的网线辊深度不同。

从表4中的对比数据可看出，干胶量为3.15g/m2时复合下机时的乙酯残留量是干胶量2.2g/m2时复合下机残留量的2倍，而环境湿度升高时复合下机的乙酯残留量也呈现增加趋势。

4、设备的调节状态对残留溶剂的影响

表5为与表4同一复合设备在进风量调整之前生产同一产品结构的产品（干胶量、干燥温度设定均相同）的复合下机残留量检测数据。

表5 风量调节状态对残留量的影响数据

机速，m/min	乙酯残留量，mg/m2	甲苯残留量，mg/m2	备注
100	21.7	0.59	与表4中同一设备，进风量调节之前的状态。
90	17.5	0.77

从表5与表4中乙酯的残留量的对比数据可以看出，将复合机的进风系统调整到比较理想的状态，可有效降低复合膜中的残留溶剂。

5、印刷油墨对复合乙酯残留的影响

表6为高速复合机（同表5中的复合设备）光膜涂布复合时的下机残留量检测数据（设备的进风系统调整之前的检测数据）。

表6 光膜复合时的溶剂残留数据

复合下机残留量，mg/m2	NO.1次	NO.2次
乙酸乙酯	0.312	0.5636

产品VMPET12//PE30，VMPET上胶宽度750mm，双组分聚氨酯胶黏剂，配比：主：固：乙酯=20：5.6：24，工作浓度36%，140L新网辊，实测上胶量2.7、3.1g/m2，机速90m/min，干燥温度设定：1-5#依次为50℃、60℃、70℃、80℃、65℃。

从表6中数据可看出，涂布复合膜在不存在油墨干扰的情下，乙酯的残留量是很容易得到控制的。同理，涂胶膜油墨的种类、油墨版面积的大小会显著影响复合乙酯的残留量。

6、产品熟化过程对溶剂残留的影响

图2为OPP//CPP、OPP//VMCPP两结构复合膜熟化前后的残留溶剂数据。

图2 产品熟化前后的残留量数据

从图2中可看出复合膜熟化前后乙酯的残留量有明显的降低，而且OPP//CPP结构较OPP//VMCPP结构的残留量降低幅度要大一些。而且复合膜熟化前后溶剂残留的变化量与复合材料的阻隔性有关，与复合膜的宽度也有关。

另外，需要说明的是熟化室的结构、循环风的流向、物料的摆放方式等与复合膜内残留量的变化密切相关。有的厂家的熟化膜卷直立放于地板上，复合膜下端面的空气不能实现有效对流，这样不利于复合膜中残留溶剂的逸出。

7、采用醇水性白墨和水性胶黏膜剂时的溶剂残留数据

图3为采用醇水性白墨印刷、面层使用水性胶黏剂复合的OPP//VMPET//PE三层镀铝复合膜结构产品的残留溶剂变化图。

注，①20%色墨+100%白墨印刷；②OPP//VMPET在复合PE前经12h熟化，故复PE后检测的甲苯量有明显降低。

图3 复合膜的残留量数据

从图3中可看出面层复合后，复合膜的残留溶剂未见增加，内层尽管使用的还是酯溶性胶黏复合，但内层复合下机时的乙酯量只有少量增加，整个产品的溶剂残留量仍然能控制在较低的水平。因此，使用无苯油墨和水性胶黏剂是有效降低复合膜残留溶剂的有效手段。

8、操作的规范性对残留溶剂的影响

例如，对一卷芯底的制袋产品（OPP//PE结构）的溶剂残留量检测为：乙酯49。1267mg/m2、甲苯0。5270mg/m2，而对另一卷卷中的样品进行检测的残留数据为：乙酯2。2435mg/m2、甲苯0。2014mg/m2，后者为正常生产时的残留溶剂数据。同一产品的残留溶剂检测数据相差几十倍，显然该卷芯底残留超标的产品为员工在烘道温度还未上升到设定温度的开机生产产品。尽管不合格的产品比例并不大，但是从标准所规定的抽样判定规则“溶剂残留若有一项不合格，则溶剂残留量不合格”（不进行二次抽样复检）及抽样的随机性来看，这一小部分残留不达标的产品，会很可能被判为整批不合格。

另外，多数软包装厂印刷复合中油墨、胶黏剂的工作粘度不能有效控制，而粘度上升会使上墨（胶）量（厚度）增加，从而复合膜中的溶剂残留量也随之增加。

9、取样的代表性

复合膜经熟化之后，膜卷表面及膜表两端与膜卷中间的残留溶剂量具有一定的差别，表7为一膜卷中间一出五列产品（依次排列编号），每一列的残留溶剂数据。从表7中可看出膜卷两端的复合膜的溶剂残留量较中间偏低。故检测检测取样时要注意取样的代表性，不能取膜卷两端也不能取膜卷表面的样品。另外，不是满版印刷的复合膜，取样时尽量取墨层较厚度部分进行检测。

表7 同一幅面不同列的产品残留数据

	乙酯	甲苯	总量
第1列	15.4	0.968	16.558
第2列	22.94	1.006	24.57
第3列	20.30	0.806	21.42
第4列	21.22	1.019	22.55
第5列	11.6257	0.3809	12.105

五、小结

1、不同机台设备，不同的工艺条件，其复合膜的溶剂残留量有很大的差异，作为软包装厂应进行定量检测以量化评估不同生产条件对复合膜残留量的影响程度，以制定相应的工艺控制参数。

2、使用排风、干燥能力很差的低速机，复合膜的残留溶剂控制几乎不可能，会成倍超标。而这些设备在一些包装厂仍在使用。同时一些高速机也需要经常检查进风口是否堵塞、风咀出风速度是否正常、整个干燥系统的风压是否正常等，维持其最佳干燥状态，以免造成残留超标。

3、苯类超标主要体现在较大印刷面积的BOPP结构中，这主要是使用一些低档次的苯溶性油墨造成的。含苯油墨溶剂残留量的大小主要取决于油墨树脂对溶剂的释放性，氯化聚丙烯树脂油墨比芳香烃聚氨酯油墨对甲苯、二甲苯的释放性差。同时BOPP对苯类溶剂的吸附性较强也是重要原因，几种材料吸附甲苯的能力由大到小为BOPP、PA、PET。

4、从图2中熟化前后的残留溶剂的变化量来看，复合下机的乙酯残留量要≤10mg/m2、印刷膜的苯类残留量要≤3mg/m2，这样才能保证熟化之后的复合膜符合残留总量≤10mg/m2、苯类小于≤2mg/m2的现行标准。企业应自身条件制定相应的印刷膜、复合膜下机残留溶剂的控制标准。

5、一些无苯油墨和水性胶黏剂可较有效控制复合膜的残留溶剂，但要注意具体产品型号的使用局限性和操作条件。