溶劑型油墨凹印煙標溶劑殘留的檢測與控制

摘 要：通過分析凹印煙標生產所用的紙張及溶劑型油墨、溶劑情況，找出影響溶劑殘留的主要因素，并提出解決和控制措施。結果表明：通過從紙張源頭控制原材料的溶劑殘留總量、溶劑使用種類及使用量、生產全過程控制及放置時間揮發等措施，能夠有效控制溶劑型油墨凹印煙標的溶劑殘留超標問題。

關鍵詞：溶劑型油墨;溶劑殘留;煙標

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.008

溶劑型油墨泛指使用各種溶劑作為稀釋的油墨，包括有醇類、酯類、苯類和酮類溶劑等。由于苯類和酮類溶劑的毒性巨大，目前在凹印煙標印刷中已禁止使用這兩種類型的溶劑型油墨。在國外，絕大部分凹印使用水性油墨進行生產，以降低溶劑殘留。在我國，由于水性油墨的色域及實際應用中存在干燥難問題，仍然使用溶劑型油墨為主。

在煙標的凹印生產中，所使用的溶劑型油墨，除了油墨本身自帶有溶劑外，在調墨過程中還需要加入大量的溶劑進行稀釋和調配，以滿足生產使用。油墨本身自帶了大量的樹脂、涂料及溶劑等，這些都是引起凹印煙標溶劑殘留超標的主要因素。

1 實驗

1.1 樣品

采用同一品牌的225g 涂布白卡紙，以及相對應底紙的復合光銀紙、復合鐳射轉移紙及復合鋁箔紙，白卡紙為珠海某紙業有限公司，復合紙為浙江某激光材料科技公司。溶劑型油墨為東莞某油墨公司提供，溶劑為東莞某石油化工公司提供。

1.2 測試方法

根據YC/T 207-2014《煙用紙張中溶劑殘留的測定頂空-氣相色譜/質譜聯用法》中規定的方法進行測定。

1.3 儀器

美國Agilent7697A頂空儀、Agilent7890A氣象色譜儀、Agilent 5975C質譜（EI源）、載氣為氦氣，恒流模式。

1.4 頂空-氣相色譜/質譜法檢驗流程

溶劑殘留的檢測方法比較多，包括有多點加標低濃度曲線法、差值法、氣相色譜法、高效液相色譜法、頂空-氣相色譜/質譜聯用法等。[1]本次測試采用頂空-氣相色譜/質譜聯用法，該方法最大的優點是不需要對樣品進行復雜的前處理，直接取頂空氣體進行分析，可降低共提物引起的噪音，具有更高的林敏度和分析速度。

1.5 判定標準

可參照YQ69-2015進行判定。

1.6 溶劑殘留的定義

溶劑殘留包含甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、4-甲基-2-戊酮、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、環己酮、正炳醇、2-乙氧基乙醇、丙二醇乙醚、苯乙烯、2-乙氧基乙基乙酸酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯，己二酸二甲酯等26種[2]。

2 結果與討論

2.1 檢測結果

檢測結果如表1所示。

2.2 底紙對凹印煙標溶劑殘留含量的影響

從表1可得，轉移紙及鋁箔紙生產的成品中溶劑殘留超標，鋁箔紙生產的成品的苯系物超標且在鋁箔紙生產的成品中檢測出了苯。

從底紙工藝上分析原因為轉移紙中膠水及離型層中含有大量樹脂及連結料，油墨溶劑和紙張進行疊加，導致了溶劑殘留總量的超標。而光銀紙生產過程中只需要膠水不需要離型劑，因而在疊加后只是出現偏高的結果而未超標。同樣的，鋁箔紙在生產過程中也有需要膠水，且其表面需要涂布金色，但由于鋁箔為金屬，透氣性差，因而在產品上殘留的溶劑等相對較少，由于其使用了油性色漿，導致苯系物超標，且檢測出了苯的存在。

2.3 溶劑添加量對凹印煙標溶劑殘留含量的影響

溶劑殘留量隨著所添加的溶劑的量增加而增加。在表1中可得，白卡紙、白卡紙2級白卡紙3等三個樣品，溶劑殘留逐步上升，甚至超過了轉移紙生產的產品。這是由于在印刷過程中，白卡紙2及白卡紙3兩個樣品，所印刷的油墨都增加了溶劑進行稀釋，提高了溶劑的含量，導致殘留在產品上的溶劑殘留偏高。

2.4 溶劑種類凹印煙標溶劑殘留含量的影響

從表1可知，白卡紙3的溶劑殘留相比白卡紙1的還要低，但是白卡紙4則相對比白卡紙1的溶劑殘留要高得多。這是因為，白卡紙1主要的溶劑為乙酸正丙酯，設其為溶劑揮發速度正常，白卡紙3的樣品則是添加大量的乙酸乙酯，在印刷環節尤其是在烘箱內干燥的環節揮發速度非常快，其揮發速度約為乙酸正丙酯的2-3倍，因而殘留在樣品上的溶劑殘留相對較少。相反，在白卡紙4的樣品中，使用了較多的丙二醇甲醚（俗稱慢干劑），溶劑在全過程中揮發速度急劇下降，最終導致溶劑殘留嚴重超標。

2.5 放置時間對凹印煙標溶劑殘留含量的影響

溶劑殘留的含量會隨著放置時間的增加而降低。從圖2可知，隨著放置時間的增加，白卡紙、光銀紙、轉移紙及鋁箔紙的溶劑殘留含量都在下降。放置時間對溶劑殘留含量的影響與溶劑殘留的種類有關，如乙醇的下降速度要比乙酸正丙酯要快得多，如圖3所示。

3 控制措施

導致凹印煙標溶劑殘留偏高的主要原因包括以下幾個方面：

（1）原材料紙張本身的溶劑殘留偏高;

（2）溶劑種類不同導致溶劑殘留偏高;

（3）工藝的局限性導致溶劑殘留偏高;

（4）印刷后煙標放置時間短，導致溶劑殘留揮發時間不夠。

3.1 從原材料控制溶劑殘留含量

凹印煙標印刷使用卷筒紙，由于轉移紙、光銀紙及鋁箔紙等不同加工工藝的復合紙，所使用的原材料非常復雜，且不同的原材料生產工藝所使用的溶劑含量都不同，在做成卷筒紙后溶劑殘留含量都會進行疊加，除白卡紙外，復合紙都有可能影響煙標的溶劑殘留含量。因此，加強對原材料的溶劑殘留控制，選用溶劑殘留含量低的紙張進行生產，是解決溶劑殘留偏高根本途徑之一。

3.2 從溶劑使用種類控制溶劑殘留含量

使用不同類型的溶劑，直接導致溶劑殘留揮發的快慢。因此，需要在批量生產前的打樣、小試及中試環節，通過實驗證實所選擇的溶劑或混合溶劑，必要時可能需要小范圍調整不同溶劑的組成和添加量，以改善凹版印刷機油墨的某一方面的性能，如粘度、流平性、揮發等，滿足凹版印刷油墨配方的要求，最終能得到滿足凹印機油墨各方面性能的混合溶劑。

3.3 從生產全過程控制溶劑殘留含量

做好凹印煙標溶劑殘留的控制，需要從原材料投入生產至成品出廠全過程進行全面監控，即對不同環節的煙標產品進行檢測和監控。煙標可以通過在生產過程增加檢測環節進行溶劑殘留的檢驗控制，在正常凹印生產簽樣后，即正常生產1000米左右后，即可取樣進行溶劑殘留測試。實際檢測發現煙標有超標情況時，應對所用原材料及生產工序進行逐一排查，對查出超標或容易超標的材料、工序進行重點改進和監控。

3.4 從放置時間控制溶劑殘留含量

溶劑殘留會隨著放置時間的延長而下降。因此，需要合理規劃原材料、半成品和成品的存放環境，避免相互交叉污染。其次，合理安排生產工序和時間點，以有利于溶劑殘留的揮發。減少最明顯的時間段是：連線產品為10天左右，離線產品為7天左右。因此應合理安排生產，盡可能使煙標的生產周期拉長，以便于溶劑殘留揮發，使凹印煙標溶劑殘留符合要求。

4 結論

（1）從紙張本身控制溶劑殘留的含量，設置比行業標準更嚴格的適宜的紙張溶劑殘留控制標準，降低煙標印刷后與溶劑的累加作用。同時進來采取水性涂料、水性清漆等原材料生產，降低紙張本身的溶劑殘留含量[3]。

（2）從原材料檢測、過程檢測到成品檢測，應對檢測結果進行數據分析，建立相應的數據資料便于查索，以掌握溶劑殘留含量的變化情況，建立全過程的溶劑殘留分析分布圖庫，采用合理的溶劑配比，使全過程的溶劑殘留控制清晰有效。生產中，應杜絕使用苯類和酮類溶劑，盡量避免和減少使用丙二醇甲醚等慢干溶劑。因為慢干溶劑的沸點高（沸點在140℃以上），經過烘道烘干后通常其也無法充分揮發，易殘留在墨層中。此外，還應盡量使用限量較高的乙醇、乙酸正丙酯等溶劑[4]。

（3）合理安排生產工序和時間，確保煙標在生產過程中具有的周期，以有利于溶劑殘留的揮發。對于已確定超標的產品，可以通過適當的復卷、抽氣、利用活性炭吸附、晾味等措施，降低煙標的溶劑殘留含量。

（4）結合各單位自身實際特點，逐步使用水性凹印油墨替代溶劑型油墨，不但可以有效降低煙標產品的溶劑殘留含量，還可以改善生產環境和安全狀況。這是確保溶劑殘留安全的最根本途徑。

參考文獻：

[1]劉國文.凹印VOC含量檢測方法探討[J].印刷技術，2013（20）：55-58.

[2]翁聰澤，林勝發.煙標凹印油墨中溶劑殘留檢測方法探索[J].印刷質量與標準化，2016（12）：33-37.

[3]馬偉祥.金銀卡紙中VOC的檢測與控制[J].輕工標準與質量，2014（04）：67-68+73.

[4]李強.凹印煙包VOC檢測與控制[J].印刷技術，2010（20）：46-49.