如何消除UV印刷的刺激性氣味

呂翔+韓海祥

隨著社會的進步，綠色環保的理念逐漸深入人心，印刷業也為此面臨越來越大的環保壓力，因此尋求更加環保的印刷方式成為印刷企業的共同愿望。UV印刷由于采用不含VOC的UV油墨，且UV油墨百分之百參與固化反應，因此，相對于傳統的溶劑型凹印、網印以及芳香烴型的普通膠印而言，其更符合綠色環保的要求。

然而，UV印刷過程中會產生刺激性氣味，包括最終印品也會帶有一些刺激性氣味。如何消除這些刺激性氣味一直困擾著印刷企業。

從源頭上來看，UV印刷的刺激性氣味主要來自以下4個方面：

（1）UV固化裝置工作時會產生帶有刺激性氣味的臭氧；

（2）UV油墨本身含有一定氣味，且固化后可能產生刺激性氣味；

（3）受環境影響，不同材質的承印物會裂解出相關化學物質，從而產生刺激性氣味；

（4）UV清洗劑、添加助劑等輔料可能帶有刺激性氣味。

下面，本文就從上述4個方面入手，詳細分析刺激性氣味的產生原因及消除方法，希望能對從事UV印刷的同行有所幫助。

UV固化裝置工作時產生臭氧

1.原因分析

UV油墨通過紫外光照射，利用不同波長和能量的紫外光使自身產生固化。因此，紫外光在UV印刷過程中起到了關鍵作用。UV固化裝置產生的紫外光波長范圍為200～425nm。其中，275nm以下的短波紫外光與空氣中的氧氣接觸，易產生臭氧，是刺激性氣味的一大來源。從反應機理上來看，短波紫外光會分解空氣中的氧分子，從而產生游離氧，由于游離氧所攜正負電子不平衡，所以會與氧分子結合，進而產生臭氧。這些臭氧往往不能自行分解，不僅會飄浮于空氣中，也會殘留于印品表面（印品有吸附性，會對部分氣味有所保留）。

一定濃度的臭氧具有消毒殺菌的作用，但它的刺激性氣味卻讓人討厭。而且研究表明，攝入過量的臭氧，不僅會刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽，引發支氣管炎和肺氣腫，還會引起頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退等神經中毒癥狀。

2.消除方法

針對短波紫外光產生臭氧的問題，印刷企業可以通過改造設備的吸排風方式或車間的通風設施，以減少臭氧的積聚。但當設備在使用大功率吸排風裝置時，會導致紫外燈因溫度過低而產生開啟不正常的現象，此時車間的通風就顯得尤為重要。

目前，國外已有燈管廠家開發出了不產生臭氧的紫外燈，并已投入實際生產應用。此類紫外燈可對280nm以下的紫外光進行過濾（實踐證明，280nm以下的紫外光對UV油墨的固化作用不強，可以去除），保留或增加280～400nm波長范圍內的紫外光。

另外，近年來興起的UV-LED固化技術，由于波長固定，只在365nm、380nm、390nm、400nm等特定波段產生紫外光，因此也不會產生具有刺激性氣味的臭氧。而且，UVLED固化技術由于印刷能耗低、印品表面溫度低，目前在一些對溫度敏感性較大的印刷領域，如票據印刷、薄膜印刷，具有較為突出的應用優勢。

UV油墨本身產生刺激性氣味

1.原因分析

現實中，UV油墨本身雖然不含VOC，且百分之百參與固化反應，但并不代表其不會產生刺激性氣味。UV油墨的刺激性氣味主要來源于兩個方面：一是UV油墨自身原料（如單體稀釋劑、低分子量引發劑、樹脂連結劑等）在一定條件下會緩慢釋放刺激性氣味；二是UV油墨固化后，引發劑、樹脂等原料會裂解產生醛類、硫類刺激性氣體?，F階段，絕大部分UV印刷的刺激性氣味主要來源于UV油墨固化前后所釋放的揮發物。

如果部分單體或樹脂反應不完全，殘存沒有反應的“丙烯酸”成分，就會產生刺激性的酸臭味，此類情況多出現于國產原料。如果單體為低分子量、低沸點單體，其可能會在室溫下揮發出惡臭氣味，尤其是單官能度單體，如IBOA（丙烯酸異冰片酯）。如果UV油墨中所使用的單體及樹脂質量較好，不存在氣味問題，那么引發劑就可能是UV油墨最大的刺激性氣味來源。此外，UV油墨中所使用的固體成分，如顏料、填料、蠟等，基本無氣味，可以不用考慮。UV油墨中不同原料固化前后的氣味問題見表1。

2.消除方法

市場上的引發劑種類高達上百種之多，但引發效率、價格、顏色以及使用范圍千差萬別。目前國內大部分UV油墨使用的是907引發劑，化學名稱為2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎啉-1-丙酮。此類引發劑價格適中，引發效率高，但固化后會裂解產生難聞的“甲硫基”。此外，BP（二苯甲酮）引發劑、EDAB引發劑也會在固化后產生臭味。因此，為了減少由引發劑引起的氣味問題，油墨制造商應避免使用這些引發劑，盡可能選用一些不會產生刺激性氣味的高檔引發劑，如369、EHA、TPO等，當然UV油墨的成本也會相應增加一些。

可以說，選擇低氣味的UV油墨是解決UV印刷及最終印品產生刺激性氣味的關鍵之一。

不同承印物產生刺激性氣味

1.原因分析

目前UV印刷的承印物主要包括紙張、金銀卡紙、鋁箔、轉印紙、合成紙以及PVC、PP、PET、ABS、PC等薄膜。受紫外燈高溫及高強度光照的影響，承印物也會產生刺激性氣味。

紫外燈是發射紫外光的裝置，但一支紫外燈只有40%左右的功率會產生有效的紫外光，其總功率的50%～70%還會產生紅外光，所以紫外燈的表面溫度通常高達700～800℃，即使UV固化裝置自帶冷卻裝置，仍會有部分熱輻射照射到承印物表面，導致其溫度上升到40～70℃。

在明顯高于室溫的條件下，再加上強烈的紫外光照射，承印物就會裂解出復雜的化學物質，從而產生少許刺激性氣味。而大量印品的疊摞存放會導致熱量來不及散發，進而造成刺激性氣味大量殘留于印品內部。endprint

2.消除方法

一般情況下，金銀卡紙產生的氣味較輕，而塑料材料產生的氣味要重一些。因此印刷企業在選擇承印物時，對于金銀卡紙，應關注其復合時所用膠黏劑是否含有機溶劑，以及表面涂層的牢固度；對于塑料材料，應盡量選擇一些質量有保障的廠家，使用“新料” 制備的可靠材料。

除此之外，應盡量降低承印物的表面溫度，減少疊放印品內部的熱量積聚。對此，建議印刷企業在收紙處增設降溫措施，如在收紙處加裝傳送帶，在傳送帶底部通冷卻水；使用冷風機對每一張印品進行疊放前的吹風除濕處理等。此類措施在食品、藥品等包裝印刷領域應用較多。

UV清洗劑產生刺激性氣味

1.原因分析

UV清洗劑由一些高沸點的醚類、酯類和醇類等溶劑組成，屬于有機揮發物。UV印刷前，如果采用UV清洗劑清洗設備后馬上印刷，UV清洗劑就會與UV油墨混合，從而殘留在承印物表面，進而產生刺激性氣味。UV清洗劑成分不同，所產生的刺激性氣味也相差較大。

沸點高的UV清洗劑清洗效果好，但揮發慢，易造成大量殘留；沸點低的UV清洗劑，如乙醇、乙酸乙酯等，清洗效果一般，但揮發快，不易殘留。一般，同一種UV清洗劑配方中會將高沸點與低沸點成分搭配使用。

2.消除方法

最便捷的解決方法就是采用UV清洗劑清洗設備后，等待一會兒再進行印刷。目前國內仍有部分印刷企業使用汽油來清洗設備，筆者曾見過一家生產奶茶用塑料杯的印刷企業，由于使用汽油清洗設備后馬上就進行UV印刷，因此生產出來的產品均有汽油的味道，結果這批產品全部報廢。因此，在此提醒各位同仁在生產中一定要對這種細節多加注意。

氣味判定標準

也許有人會問，既然UV印刷存在那么多氣味問題，那么有沒有一種判定標準可以來規范它，以達到降低或消除的目的？

由于氣味能對人的嗅覺器官產生相應的刺激作用，引起人愉快或厭惡兩種不同認知，且不同的人對氣味的喜好不同，因此無法單純地從氣味上硬性規定其好壞及香臭，而且要想以現有的技術分析出所有氣味的結構、性能、刺激性強弱等更是不可能。因此，當我們無法對UV印刷的刺激性氣味進行定性、定量判定時，就會將目光轉移至UV油墨以及相關原輔材料上。

大約2005年，國家煙草專賣局開始對煙包產品實施VOC控制，規定煙包產品的VOC總含量要低于某一限值。2007年，全行業開始嚴格執行YC/T 207-2006《卷煙條與盒包裝紙中揮發性有機化合物的測定 頂空-氣相色譜法》標準，這對UV油墨制造商和印刷企業產生了極大的影響，幾乎改變了UV印刷的整體發展方向，同時這一標準還號稱在VOC限制方面的嚴格性位居世界第一，就算在注重環保和食品安全的日本，食品包裝對于苯含量以及其他VOC的限制也沒有超過此標準。為此，油墨制造商也推出了相應的油墨產品，如表2所示，我公司推出的UV NT系列油墨的VOC含量實際檢測值要比YC/T 207-2006標準中規定的指標低得多，完全滿足標準要求。

2012年，國家煙草專賣局在征求各方意見的基礎上，又出臺了《煙用材料許可使用物質名單》，名單中詳細地規定了油墨、紙張、輔料等各種煙用材料的成分目錄，要求所提供的產品組分必須在這份名單中，并規定了相關原料的最終遷移量范圍。為此，各大油墨制造商和相關原輔材料供應商正在針對名單要求進行產品設計。我公司也相應地配套了UV YQ15-NT固化增強型、標準型以及高柔韌型三種油墨，面向不同地區煙包印刷企業進行銷售。UV YQ15-NT系列油墨采用了大分子引發劑，大部分采用了高官能度及高純度的單體和樹脂，在保證固化速度的同時，有效降低了油墨固化后最終殘留物質的遷移性。最難能可貴的是，該系列油墨在固化前后的氣味極小，幾乎完全消除了UV油墨對UV印刷刺激性氣味的貢獻，在環保性能上明顯比以往產品更加優異。

綜上所述，UV印刷的刺激性氣味來源可以從以上4個方面來考慮，然后采取相應的解決方案。然而，在現實中，無論是食品、藥品包裝，還是判定標準最為嚴格的煙草包裝，UV印刷的氣味均難以完全消除。尤其是當UV印刷的墨層較厚，且表面再上UV光油時，由于紫外光照射次數較多，刺激性氣味明顯重于一般印品。因此，有些印刷企業在無法改造固化裝置、無法更換UV油墨和承印物的情況下，最終會對所有印品采取“抽真空法”進行處理，即在封閉的集裝箱或特定的房間內，安裝相關設備，如加濕器、恒溫器、抽真空的排氣扇等，放置一天或幾天后可以將印品的殘留氣味降到最低。endprint