煙包凹印油墨VOCs改進方案探討

韓祥龍

近期，煙草行業就當前形勢對煙包VOCs進行了分析研究，擬對煙包VOCs限量標準作出相應修改，即在保持原來各項指標限量不變的基礎上，苯仍為單項否決，而其他15項化合物的限量指標中每一單項均不允許超標，該要求在一些地區已開始試行。目前，該要求雖未形成強制執行文件標準并付諸實施，但為煙包VOCs控制明確了新的思路和方向。然而，目前煙包VOCs控制水平還不足以適應新變化，面對這一新課題，如何確保凹印煙包達到新的VOCs限量標準要求，成為煙包印刷企業當前的首要任務。

油墨VOCs改進的必要性

一般，煙包印刷企業對煙包VOCs含量檢測主要分生產即時抽樣檢測和產品出廠前抽樣檢測兩個階段進行，有時還會根據實際需要和不同目的適當增加檢測次數。根據目前不同品牌煙包的檢測數據顯示，所有產品的單項苯指標均符合限量要求，而其他15項化合物的限量指標中，有些產品的每一單項都符合要求，有些產品的單項則出現超標現象，具體情況如下：

（1）有些產品在生產即時抽樣檢測時就能達標。這類產品一般是疊印色數少且以線條文字為主的采用傳統溶劑型凹印工藝的煙包，或主要使用水性油墨印刷的煙包；

（2）有些產品在生產即時抽樣檢測時不達標，但存放一段時間后能達標。這類產品一般是以少數（一般1～2個）滿版實地色塊與線條文字為主，疊印色數5～7個，且使用溶劑型凹印油墨印刷的煙包；

（3）有些產品在生產即時抽樣檢測時不達標，且存放一段時間后仍然不達標。比如，使用溶劑型油墨印刷的以滿版實地色塊為主且多色疊印的煙包，其中，使用表面吸墨性能差的紙張（如鍍鋁紙）生產的煙包則更為突出。

據原材料檢測數據顯示，煙包印刷的三大原料（紙張、油墨和溶劑）中，紙張作為承印材料，其VOCs含量很低，對煙包VOCs含量的影響甚微，基本可以忽略不計；而溶劑用于油墨的稀釋調配，與油墨作為一個整體使用，兩者是煙包VOCs含量的主要影響因素，油墨更是重中之重，其對煙包VOCs含量起決定性作用。因此，針對油墨進行VOCs改進才是解決煙包VOCs含量單項超標問題的關鍵所在。我們對近期煙包檢測情況進行匯總分析后發現，存在VOCs含量單項超標問題的大多是采用溶劑型凹印油墨印刷的煙包。因此，對煙包凹印油墨VOCs改進方案進行專題探討則更有必要。

在實際生產中，影響煙包VOCs含量的因素較多，為方便探討和研究，我們特選定一款典型的傳統溶劑型凹印煙包（7色印刷，其中3個主色為大面積實地色塊疊印；承印材料為鍍鋁紙；油墨為溶劑型凹印油墨）作為改進分析的對象。改進前該煙包的VOCs檢測數據見表1，15項化合物的超標比值之和為18.9；存放10～15天后再檢測，其超標比值之和在7～10范圍內，可滿足小于15倍的要求，但未能達到單項指標要求，需進一步改進。為此，我們結合生產實際制定了兩種不同的方案，下面分別加以介紹。

方案一：改良溶劑型油墨配方

該方案是在保持溶劑型油墨體系不變的基礎上，通過對油墨配方進行改良來降低原來超標的各個單項VOCs含量，使其達到限量值水平。由于大實地色塊對煙包VOCs含量影響最大，因此有針對性地選定三個大實地主色所用的油墨作為改進切入點。油墨配方改良主要是在保持油墨性能不變的前提下，以限量指標為參考重新分配油墨中的溶劑結構和比例，如表1中異丙醇的超標倍數高達16.4，占超標總量的86.8%，應作為重點監控對象。進行配方改良時要結合實測結果做適當調整，以盡可能達到最佳的溶劑比例。

經對油墨配方的反復調整和生產試用，最后確定最合適的油墨配方。表1中的改進方案一為生產即時抽樣檢測結果，數據顯示具體超標倍數為4.4，存放13～15天后再檢測，實測數據顯示每一個單項均符合要求，可達到預期目的。

油墨配方改良雖是關鍵，但還需實際生產中各方面密切配合，才能達到最理想的VOCs控制效果。實際操作時須注意以下幾點：

（1）實際生產中，稀釋調配油墨所用的溶劑對煙包VOCs含量檢測結果有很大影響，因此，要根據不同溶劑的限量指標并結合其溶解力、揮發速度，對其用量作出適當調整。例如，高限量溶劑如乙醇、乙酸正丙酯的用量可適當加大，而低限量的溶劑如乙酸正丁酯、異丙醇的用量則適當減少。大實地印刷時油墨所用溶劑主要以乙醇、乙酸乙酯為主，異丙醇為輔，線條文字印刷時油墨所用溶劑則以乙酸正丙酯、乙酸正丁酯為輔，可用適量的丙二醇甲醚進行慢干調整。

（2）印刷過程中要注意調整和控制合適的干燥溫度和風量，以確保印刷墨層中的溶劑得以充分揮發，減少殘留量，同時加強VOCs含量檢測監控，預防印刷過程的不確定因素對VOCs控制造成影響。

（3）改進期間要密切觀察油墨性能的變化，并加強各項指標的檢驗，發現問題及時調整。同時要堅持少量多次試用合格后才可投入批量生產，以防發生不測。

（4）生產中進行調色操作時，若需將不同生產廠家的油墨混合或搭配使用，則要注意VOCs含量變化，特別是苯，由于其限量極低往往容易超標。筆者在實際生產中就曾遇到過因油墨混用而造成的苯超標問題，因此生產中要密切監測，以免發生意外。

（5）煙包VOCs含量與過程轉序、印后加工、儲存環境條件、存放時間等有關，如進行模切加工、儲存環境通風、存放時間長的煙包，其VOCs含量也就相對較低。

（6）一般客戶要求產品從生產到交貨的時間間隔至少15天，因此，可合理統籌安排生產計劃，使產品有合理的存放時間，以便進行后續VOCs揮發，確保VOCs達到單項指標要求。

方案二：改用水性油墨

水性油墨主要是用水和乙醇配比來進行稀釋調配，因此其VOCs含量極低，環保性更好，安全性更高。這也是改用水性油墨的原因所在。方案二是在方案一的基礎上進行的，目的是在盡可能少改變工藝的情況下獲得更佳的VOCs控制效果。實際操作時，我們只選擇一個色序改用水性油墨，改進后的煙包VOCs含量檢測結果見表1中改進方案二數據，15項化合物的限量指標中每一個單項均達到了標準要求。endprint

由于水性油墨的組成（見表2）不同于溶劑型油墨，因此其在使用和操作上與溶劑型油墨有著本質的區別，需要在生產工藝、設備等方面作出調整和改變。由此可知，方案二的改進不是單純的引入水性油墨，還需要油墨、制版、印刷三者互相配合，才能達到理想的效果。在實際應用中須注意以下幾點：

（1）由于方案一產品的單項超標倍數不高，因此可以考慮從三個實地色中選定一個色引入水性油墨。選擇的原則是，在不影響原來產品各項性能指標的前提下，使生產工藝、設備等改造或投入最少。

（2）由于改變了油墨體系，需重新制作適用于水性油墨印刷的印版，將印版網穴深度調整為15～25μm（溶劑型油墨用印版的網穴深度為45～55μm）。

（3）為了彌補水性油墨在干燥性方面的不足，還需改造現有設備相應印刷色組的烘干裝置，通過增大烘干裝置的功率，增強烘干裝置的風量、風速，延長烘箱長度，提升烘箱的干燥能力，確保水性油墨能夠充分干燥。

（4）生產過程中要密切注意水性油墨印刷性能的變化，對于易受影響的項目指標如附著力、干燥性、色相、光澤度等要加強觀察和檢驗，確保產品質量。對于產品出現的干燥不良問題，可通過調整水與乙醇的比例來解決，如從正常比例7：3逐步調整至5：5，必要時可加入快干劑。若仍不能解決，則需要重新調整水性油墨配方。

（5）掌握水性油墨的特性和使用注意事項，禁止與溶劑型油墨混合使用，同時要規范生產操作，如停機時要及時清洗印版，以防因油墨干固而影響印刷效果。

（6）印刷過程中可根據實際需要使用一些助劑，如分散劑、消泡劑、流平劑、增滑劑及交聯劑等來改善水性油墨的性能，常用助劑可參考表3。

結語

從上述兩個改進方案來看，兩者在交貨時均能滿足單項不超標的要求，但方案一須經一定的存放時間才可達標，而方案二在印刷后就能達到單項達標要求。此外，方案一可保持原有生產工藝與操作要求，適合于計劃性生產安排，但不適用于緊急訂單；方案二則要改造設備、改變生產工藝和操作習慣，但產品VOCs含量更低，可應對臨時增加的較急生產訂單，適用性更強。至于何種方案更合適，需根據企業實際情況作出選擇。

在煙草行業VOCs控制政策的推動下，不久的將來，超低VOCs含量將作為煙包印刷企業的準入門檻，溶劑型凹印油墨在煙包印刷領域的應用將受到威脅。相比之下，水性油墨符合煙包綠色、環保、低危害的發展要求，得到煙草行業的大力推廣。但目前水性油墨的性能和印刷質量還達不到溶劑型油墨的水平，不能適應高速凹印的要求，因而在實際應用中還受到一定制約。因此，水性油墨要想在煙包印刷中全面普及并廣泛應用，還需更進一步完善和提高。endprint