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              武漢市天虹紙塑彩印有限公司

              【技術(shù)】印刷溶劑殘留控制要點(diǎn)

              來(lái)源:發(fā)布時(shí)間:2024-03-26

              當下凹版印刷油墨的主流還是以溶劑型油墨為主。盡管?chē)鴥人岢?0余年,但用于塑料軟包裝復合膜的產(chǎn)品,尚未做到突破性的技術(shù)進(jìn)展,即使今天在用的大部分水墨,還是以醇水為稀釋劑,未能徹底有效解決VOCs的排放問(wèn)題。且在未來(lái)雙碳的要求下,水墨并未能夠有效勝出溶劑型油墨,而UV油墨游離單體的問(wèn)題又難以解決,因此未來(lái)軟包裝大概率還是溶劑墨占優(yōu)的局面,行業(yè)面對溶殘控制的道路還任重道遠。

              使用溶劑型油墨做印刷,必然要面對二個(gè)問(wèn)題:

              一是溶劑排放的問(wèn)題,這牽涉到環(huán)保及國家的雙碳政策;

              二是溶劑殘留的問(wèn)題,這個(gè)牽涉到食品衛生安全問(wèn)題。

              這二個(gè)問(wèn)題都屬于凹版塑料印刷繞不過(guò)去的坎,且相互間又存在一定的勾連。

              溶劑排放與溶劑殘留的問(wèn)題又是怎么勾連的呢?!

              有溶劑排放就需要治理,在VOCs治理的時(shí)候,無(wú)論是溶劑回收還是RTO燃燒治理,為了高效治理,都必須將印刷排風(fēng)的溶劑濃度提高到2~3g/m3以上,否則將帶來(lái)巨大的成本壓力。

              現在治理VOCs主流模式是在印刷機上進(jìn)行減風(fēng)增濃,目的就是減少風(fēng)量,增加排風(fēng)里面的溶劑量,讓印刷干燥熱風(fēng)不斷循環(huán)使用,減少了排放、增加了熱能的利用效率,但同時(shí)帶來(lái)了溶殘的風(fēng)險。

              我們先看一下行業(yè)的相關(guān)國標要求:

              1、《印刷工業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》(GB 37822—2019)就對印刷企業(yè)的VOCs排放進(jìn)行了規定:“印刷工業(yè)企業(yè)廢氣中非甲烷總烴、苯、甲苯與二甲苯合計排放濃度分別不高于40mg/m3、0.5mg/m3、8mg/m3;同時(shí)要求車(chē)間或生產(chǎn)設施排氣中非甲烷總烴初始排放速率大于2kg/h時(shí),配置的VOCs處理設施處理效率應不低于80%。”

              2、對于溶劑殘留,國標GB/T10004-2008中規定溶劑殘留總量≤5.0mg/m2、苯類(lèi)溶劑不檢出(即<0.01mg/m2)。

              以上二條標準,對我們軟包裝的溶殘提出了明確的要求和標準,在治理VOCs的同時(shí),可印刷干燥風(fēng)內的VOCs濃度成倍乃至十數倍增加,再去兼顧溶殘管理,對于生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō),各方面的要求不可謂不高。

              溶劑殘留產(chǎn)生源頭為印刷和復合工序,也就是印刷溶劑殘留和復合溶劑的殘留,為了確??傮w溶殘不超標,實(shí)際操作印刷的溶劑殘留應控制在2mg/m2以?xún)葹橐?。在印刷的溶殘產(chǎn)生各個(gè)因素中,印前工藝、印刷油墨、溶劑配比、干燥條件、薄膜的溶劑釋放性等,對于溶殘的影響較大,逐個(gè)因素來(lái)分析:
              一、印前工藝   
              印前工藝路徑的設計對于溶劑殘留的控制來(lái)說(shuō)是非常重要的環(huán)節,事前提前的控制,對于溶殘最終的控制起到關(guān)鍵性的作用。

              1、印前設計:盡量減少大面積的疊色印刷,大面積的多色疊印可以選擇改用專(zhuān)色印刷,避免多色油墨的反復堆疊,易造成油墨不干形成溶殘的超標;
              2、印前盡量避免金屬油墨、珠光油墨、透明油墨、反應啞油等特殊油墨大面積印刷,與客戶(hù)溝通在不可避免的時(shí)候,需要提前從印版→油墨→印刷工藝→復合的整體工藝路徑進(jìn)行規劃,盡量采用預防溶殘發(fā)生的方法和手段避免超標;
              3、不影響原稿復制的情況下,對印版雕刻的網(wǎng)線(xiàn)數、網(wǎng)孔雕深等重要的工藝參數進(jìn)行科學(xué)設定,避免因印版過(guò)深產(chǎn)生過(guò)量的油墨堆疊,帶來(lái)油墨難以干燥而形成溶殘超標的風(fēng)險。
              4、盡量選用高色濃度的油墨(高固低粘),減少油墨、溶劑的總體使用量,降低溶殘風(fēng)險。
              5、提前依據印刷設備及干燥能力的實(shí)際情況,設定最優(yōu)的工藝路徑,綜合考慮油墨、溶劑、印刷速度、干燥能力、薄膜材料等溶殘的風(fēng)險評估與控制。
              6、做好事前管控,對自我的生產(chǎn)加工能力(人員、場(chǎng)地、設備狀態(tài)、物料等)進(jìn)行提前研判與準備,避免印刷過(guò)程中的溶殘超標。
              二、印刷油墨    
              凹版油墨屬于揮發(fā)干燥型油墨,由顏料、樹(shù)脂(連接料)、溶劑、填充料和助劑等幾大部分組成,通常凹版油墨樹(shù)脂10%~30%,顏料5%~20%,溶劑50%~75%,剩下的為填充料和助劑。到實(shí)際印刷中再加上溶劑的開(kāi)稀調粘,溶劑的比例會(huì )更多,這么多的溶劑都需要徹底揮發(fā)才能保障溶殘達標。
              而油墨本身就是一個(gè)混合體,各組分對溶劑的揮發(fā)都有可能產(chǎn)生影響的,包括油墨的粘度。
              1、顏料:顏料的顆粒越細,意味著(zhù)同等比例顏料的表面積越大,溶劑的揮發(fā)速度就越慢。凹印油墨的顏料主要分為有機顏料、無(wú)機顏料、染料這三大類(lèi),顏料的顆粒粒徑大小一般為:無(wú)機顏料>有機顏料>染料。
              油墨生產(chǎn)的時(shí)候,隨著(zhù)顏料、填充料等材料的加入,溶劑的揮發(fā)速度就會(huì )大為降低。在同一種油墨體系中,各色油墨的溶劑釋放性也有所差別,其中品紅墨、黑墨溶劑的釋放性相對較差,主要是由于品紅墨、黑墨的顏料粒子很小,吸附能力很強。
              對于顏料的選擇,研磨后墨粒的粒徑大小,對溶劑的釋放性就有所區別,提前的顏料選擇與應用,在考慮到色彩還原的前提,對各方的因素需要進(jìn)行綜合評估的。
              2、樹(shù)脂:樹(shù)脂也稱(chēng)連接料,在油墨中起到分散的介質(zhì)作用。它使顏料和填充料均勻地分散于其中,并在它們周?chē)纬杀Wo,不讓其發(fā)生沉淀現象,讓油墨有良好的印刷轉移性能,     當油墨轉移到承印物表面后,油墨迅速地粘結在承印物表面上,并形成牢固的墨膜。  
               樹(shù)脂是影響油墨性能的第一要素,油墨的粘度、干燥性、光澤度、流動(dòng)性、抗水性、轉移性、成膜性、耐磨、耐刮、耐曬、耐酸、耐堿、耐溶劑性等各種特性,主要是由油墨中的樹(shù)脂所決定的。從油墨生產(chǎn)角度來(lái)講,樹(shù)脂遠比顏料重要。因同一種顏料,換了另一體系的樹(shù)脂,它就變成了另一體系的油墨;而同一種樹(shù)脂,就算換了不同的顏料,也只是色相上的變化,不會(huì )改變油墨的本質(zhì)。所以在油墨生產(chǎn)制造中,樹(shù)脂的選擇是最重要的環(huán)節。
              凹印油墨的制造基本都以揮發(fā)干燥型樹(shù)脂為主,樹(shù)脂的選型需必須具備以下5個(gè)條件:
              ①、樹(shù)脂必須是高分子的有機化學(xué)物,樹(shù)脂色澤要透明或淡色,不能對油墨的色相有所影響;
              ②、具備良好的印刷適性,能被常用的有機溶劑溶解;
              ③、能將顏料粒子均勻地分散,并包裹在其中;
              ④、要具有合適的粘度,印刷時(shí)能將溶劑迅速地釋放出來(lái);
              ⑤良好的性?xún)r(jià)比。
              凹版油墨常用樹(shù)脂有聚酰胺、硝化纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、氯化聚丙烯、聚氨酯等,不同的樹(shù)脂對溶劑的釋放性不同,有些樹(shù)脂對溶劑的釋放性差,但印刷適性好,價(jià)格又比較便宜,往往成為主流產(chǎn)品。但軟包裝企業(yè)在使用這種油墨印刷軟包裝產(chǎn)品時(shí)也容易引發(fā)溶劑殘留超標問(wèn)題。
              油墨中溶劑揮發(fā)情況較為復雜,當樹(shù)脂溶解于溶劑中,兩種物質(zhì)分子則彼此緊密結合,此時(shí),溶劑的揮發(fā)速度要比溶劑本身的揮發(fā)速度低,溶劑對樹(shù)脂的溶解性越好,樹(shù)脂與溶劑的親和力越大釋放性就越差,溶劑殘留就越高。
              特別是醇類(lèi)溶劑有較大的極性,與帶極性的聚酰胺樹(shù)脂吸引力較大,尤其是沸點(diǎn)較高的醇類(lèi),不容易揮發(fā),使殘存的墨膜中的溶劑量增加,污染包裝物,所以選擇油墨時(shí),應盡量使用對溶劑釋放性比較好的樹(shù)脂的油墨。
              3、溶劑:溶劑是低粘度的液體,有調節粘度與干燥速度的能力,溶劑加到油墨中,可降低其粘度。同時(shí)溶劑還起到溶解樹(shù)脂、分散色料、改善油墨流動(dòng)性的作用。溶劑通常分為真溶劑和助溶劑。 
              油墨內能夠溶解樹(shù)脂等高分子物質(zhì)的稱(chēng)為真溶劑;不能溶解樹(shù)脂的溶劑稱(chēng)之為助溶劑。也有的兩種溶劑對某種樹(shù)脂單獨使用都不是真溶劑,而混合在一起時(shí)卻是該樹(shù)脂的優(yōu)良溶劑情況, 所以在油墨中常使用混合溶劑,就是這個(gè)道理。
               凹印中常用到的溶劑無(wú)非是酯、苯、酮、醇、醚這五大類(lèi),其中按極性可分為分為極性溶劑與非極性溶劑;按活性來(lái)分可分為活性溶劑與惰性溶劑;按溶劑的沸點(diǎn)來(lái)分,可分為低沸點(diǎn)溶劑、中沸點(diǎn)溶劑、和高沸點(diǎn)溶劑。也有利用烷烴類(lèi)溶劑不易燃的特性,冒充環(huán)保溶劑來(lái)使用的,這類(lèi)溶劑比重大,綜合使用成本并不低,以其來(lái)避開(kāi)溶殘監管并不劃算,不建議行業(yè)使用。 
              塑料凹印油墨一般采用混合溶劑,混合溶劑的揮發(fā)速度不但與各個(gè)溶劑本身的沸點(diǎn)有關(guān),而且溶劑分子之間相互影響,揮發(fā)速度并不是各混合溶劑揮發(fā)速度的平均值,在選擇溶劑時(shí)必須同時(shí)考慮兩個(gè)方面:既要滿(mǎn)足印刷要求,又要保證溶劑殘存量盡可能小。
              印刷過(guò)程中,油墨使用的溶劑基本都是混合溶劑,其整體的揮發(fā)速度對溶劑殘留的影響很大,如果混合溶劑中含有較多的慢干溶劑就會(huì )導致嚴重的溶劑殘留。因此,合理設計溶劑的混合配方是一個(gè)十分重要的技術(shù)問(wèn)題。
              此外,溶劑的純度將直接影響揮發(fā)速度,溶劑中水分的含量對溶劑的揮發(fā)率影響最大。油墨粘度變化對溶劑的釋放性也產(chǎn)生影響,對溶劑殘留也就有所影響。
              (此文轉載自新達咨詢(xún))

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