从生产工艺的优化选择上控制软包装溶剂残留量

时间:2010-12-26 10:48:10来源:科印传媒《印刷技术》作者:伍秋涛

  我国于2009年8月1日正式实施的GB/T 10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干法复合、挤出复合》中规定:溶剂残留总量≤5mg/m2,其中苯类溶剂不检出。这使得软包装的溶剂残留问题引起了业界更广泛的关注。
  控制溶剂残留量的思路不外乎两种:一种是建立严格的控制参数,将溶剂残留量控制在允许的范围内,即所谓的“控残去异”的传统思路;另一种是从源头上避免溶剂的使用,即采用环保工艺加工复合软包装,从根本上杜绝溶剂残留。显然,后一种思路在溶剂残留量的控制上往往能起到意想不到的效果,在此加以简单介绍。

  印刷工艺的优化
  软包装的印刷方式主要有凹印和柔印两种,就我国目前的应用情况而言,绝大多数软包装采用的是溶剂型凹印方式,采用柔印方式的软包装仅占5%左右。在此主要谈一下薄膜凹印工艺的优化对溶剂残留量控制的影响。
  1.无苯型复合油墨的种类及选择
  目前我国薄膜凹印工艺中使用的无苯型复合油墨主要有以下几种。
  (1)改性氯化聚丙烯无苯油墨。该类型油墨是氯化聚丙烯含苯油墨经过树脂改性、溶剂去苯化的替代产品,主要用于BOPP薄膜里印轻质包装。与通用型聚氨酯无苯油墨相比,其主要优势在于印刷成本相对较低。
  (2)通用型聚氨酯无苯油墨。该类型油墨可用来替代以前的通用型聚氨酯含苯油墨,应用范围也与后者相同,可用于BOPP、PET、PA等薄膜的印刷,也可用于水煮和蒸煮包装的印刷。用于BOPP薄膜印刷时,其油墨附着力比改性氯化聚丙烯无苯油墨稍差,但能满足使用要求。对于软包装企业而言,采用该类型油墨可以减少油墨使用的种类及油墨库存,有利于残墨的管理。
  (3)聚氨酯无苯无酮油墨。该类型油墨符合GB 9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》的规定,可用于BOPP、PET、PA等薄膜的印刷,也可用于水煮和蒸煮包装的印刷,但印刷成本相对要高一些。
  (4)醇水性油墨。此类型油墨采用丙烯酸类树脂为连结料,以醇类、酯类、水作为溶剂,适用于BOPP薄膜轻质包装的印刷,虽然单价比改性氯化聚丙烯无苯油墨略高,但综合印刷成本更低,且和改性氯化聚丙烯无苯油墨有很好的配伍性。现在部分软包装企业先用改性氯化聚丙烯无苯彩色油墨印刷图文,再用醇水性油墨进行铺底印刷。但目前我国市场上的醇水性油墨采用的主要溶剂还是醇类和酯类,水的比例在15%以下,还不是真正的水性油墨。
  以上四大类无苯型油墨仍属于溶剂型油墨的范畴,只有水性油墨才是真正意义上的环保油墨,但其距离大规模实际应用还有很长的路要走。
  使用无苯油墨是保证最终产品“苯类溶剂不检出”的前提条件。上述四大类无苯型油墨虽然在溶剂配方上都做到了“无苯化”,但由于技术水平的限制,油墨生产企业也不可能做到生产的无苯油墨中绝对不含苯,现在最好的水平能做到将苯类溶剂在原墨溶剂中的比例控制在0.5%以内。另一方面,印刷所用的溶剂(如乙酸乙酯、异丙醇、丁酮、乙醇等)中也可能含有微量的苯类溶剂,这些微量苯类溶剂的存在最终也会导致印刷膜中残留微量的苯类溶剂。能否将印刷膜中的溶剂残留量控制在允许的范围内取决于软包装企业的技术控制能力。一般来讲,复合前印刷膜中苯类溶剂的残留量≤0.03mg/m2,才能使最终产品中苯类溶剂残留量达到“不检出”的要求。而且,印刷膜中溶剂残留总量越低越好,因为它是最终产品中溶剂残留的一部分。
  2.印刷膜中溶剂残留量的影响因素
  印刷膜中溶剂残留量的主要影响因素有以下几个方面。
  (1)采购的油墨及溶剂中微量苯类溶剂的含量。不同油墨生产企业生产的无苯油墨中微量苯类溶剂的含量是不一样的,如果苯类溶剂含量偏高,显然会增加印刷膜中苯类溶剂残留量的控制难度。
  (2)油墨对溶剂的释放能力。在BOPP薄膜印刷中,使用通用型聚氨酯无苯油墨或聚氨酯无苯无酮油墨,较使用改性氯化聚烯无苯油墨更容易控制印刷膜中微量甲苯的残留,而且印刷膜的溶剂残留总量也要低得多。就目前一般软包装企业的生产条件而言,使用改性氯化聚丙烯无苯油墨在BOPP薄膜上进行满版印刷时,要达到“苯类溶剂不检出”的要求还是有一定难度的。这主要是由于改性氯化聚丙烯无苯油墨使用的稀释溶剂主要为乙酸乙酯、丁酯、丁酮等,丁酯是慢干溶剂,很容易残留于印刷膜中。而且聚氨酯体系的油墨对油墨中微量苯类溶剂的吸附性也要小得多。值得注意的是,即便采用的是同一体系的油墨,由于不同油墨生产企业的油墨配方差异,软包装企业进一步调整溶剂配方,也能导致最终印刷膜中溶剂残留量的差异。
  (3)薄膜的吸附特性。PP类薄膜对甲苯的吸附能力要强于PET、PA薄膜,软包装企业因成本因素一般使用改性氯化聚丙烯无苯油墨进行印刷,因而BOPP印刷膜中苯类溶剂残留量的控制难度较大。
  (4)环境控制。这是“无苯化”控制最为关键的环节,但往往被软包装企业所忽视,而简单地认为只要使用了无苯油墨就解决问题了。实际上,薄膜材料对环境中的苯类溶剂具有很强的吸附作用,很容易造成交叉污染。为了验证薄膜材料对环境中溶剂成分的吸附性,我们分别裁取面积为0.2m2的消光BOPP薄膜(厚度为18μm)、BOPP薄膜(厚度为28μm)、PE薄膜(厚度为38μm)、CPP薄膜(厚度为27μm),并将其放于有苯生产车间中,1小时后取出,用气相色谱法测定其溶剂的吸附量,结果如表1。

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