溶剂型油墨凹印烟标溶剂残留的检测与控制

摘 要：通过分析凹印烟标生产所用的纸张及溶剂型油墨、溶剂情况，找出影响溶剂残留的主要因素，并提出解决和控制措施。结果表明：通过从纸张源头控制原材料的溶剂残留总量、溶剂使用种类及使用量、生产全过程控制及放置时间挥发等措施，能够有效控制溶剂型油墨凹印烟标的溶剂残留超标问题。

关键词：溶剂型油墨;溶剂残留;烟标

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

溶剂型油墨泛指使用各种溶剂作为稀释的油墨，包括有醇类、酯类、苯类和酮类溶剂等。由于苯类和酮类溶剂的毒性巨大，目前在凹印烟标印刷中已禁止使用这两种类型的溶剂型油墨。在国外，绝大部分凹印使用水性油墨进行生产，以降低溶剂残留。在我国，由于水性油墨的色域及实际应用中存在干燥难问题，仍然使用溶剂型油墨为主。

在烟标的凹印生产中，所使用的溶剂型油墨，除了油墨本身自带有溶剂外，在调墨过程中还需要加入大量的溶剂进行稀释和调配，以满足生产使用。油墨本身自带了大量的树脂、涂料及溶剂等，这些都是引起凹印烟标溶剂残留超标的主要因素。

1 实验

1.1 样品

采用同一品牌的225g 涂布白卡纸，以及相对应底纸的复合光银纸、复合镭射转移纸及复合铝箔纸，白卡纸为珠海某纸业有限公司，复合纸为浙江某激光材料科技公司。溶剂型油墨为东莞某油墨公司提供，溶剂为东莞某石油化工公司提供。

1.2 测试方法

根据YC/T 207-2014《烟用纸张中溶剂残留的测定顶空-气相色谱/质谱联用法》中规定的方法进行测定。

1.3 仪器

美国Agilent7697A顶空仪、Agilent7890A气象色谱仪、Agilent 5975C质谱（EI源）、载气为氦气，恒流模式。

1.4 顶空-气相色谱/质谱法检验流程

溶剂残留的检测方法比较多，包括有多点加标低浓度曲线法、差值法、气相色谱法、高效液相色谱法、顶空-气相色谱/质谱联用法等。[1]本次测试采用顶空-气相色谱/质谱联用法，该方法最大的优点是不需要对样品进行复杂的前处理，直接取顶空气体进行分析，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 判定标准

可参照YQ69-2015进行判定。

1.6 溶剂残留的定义

溶剂残留包含甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、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、环己酮、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种[2]。

2 结果与讨论

2.1 检测结果

检测结果如表1所示。

2.2 底纸对凹印烟标溶剂残留含量的影响

从表1可得，转移纸及铝箔纸生产的成品中溶剂残留超标，铝箔纸生产的成品的苯系物超标且在铝箔纸生产的成品中检测出了苯。

从底纸工艺上分析原因为转移纸中胶水及离型层中含有大量树脂及连结料，油墨溶剂和纸张进行叠加，导致了溶剂残留总量的超标。而光银纸生产过程中只需要胶水不需要离型剂，因而在叠加后只是出现偏高的结果而未超标。同样的，铝箔纸在生产过程中也有需要胶水，且其表面需要涂布金色，但由于铝箔为金属，透气性差，因而在产品上残留的溶剂等相对较少，由于其使用了油性色浆，导致苯系物超标，且检测出了苯的存在。

2.3 溶剂添加量对凹印烟标溶剂残留含量的影响

溶剂残留量随着所添加的溶剂的量增加而增加。在表1中可得，白卡纸、白卡纸2级白卡纸3等三个样品，溶剂残留逐步上升，甚至超过了转移纸生产的产品。这是由于在印刷过程中，白卡纸2及白卡纸3两个样品，所印刷的油墨都增加了溶剂进行稀释，提高了溶剂的含量，导致残留在产品上的溶剂残留偏高。

2.4 溶剂种类凹印烟标溶剂残留含量的影响

从表1可知，白卡纸3的溶剂残留相比白卡纸1的还要低，但是白卡纸4则相对比白卡纸1的溶剂残留要高得多。这是因为，白卡纸1主要的溶剂为乙酸正丙酯，设其为溶剂挥发速度正常，白卡纸3的样品则是添加大量的乙酸乙酯，在印刷环节尤其是在烘箱内干燥的环节挥发速度非常快，其挥发速度约为乙酸正丙酯的2-3倍，因而残留在样品上的溶剂残留相对较少。相反，在白卡纸4的样品中，使用了较多的丙二醇甲醚（俗称慢干剂），溶剂在全过程中挥发速度急剧下降，最终导致溶剂残留严重超标。

2.5 放置时间对凹印烟标溶剂残留含量的影响

溶剂残留的含量会随着放置时间的增加而降低。从图2可知，随着放置时间的增加，白卡纸、光银纸、转移纸及铝箔纸的溶剂残留含量都在下降。放置时间对溶剂残留含量的影响与溶剂残留的种类有关，如乙醇的下降速度要比乙酸正丙酯要快得多，如图3所示。

3 控制措施

导致凹印烟标溶剂残留偏高的主要原因包括以下几个方面：

（1）原材料纸张本身的溶剂残留偏高;

（2）溶剂种类不同导致溶剂残留偏高;

（3）工艺的局限性導致溶剂残留偏高;

（4）印刷后烟标放置时间短，导致溶剂残留挥发时间不够。

3.1 从原材料控制溶剂残留含量

凹印烟标印刷使用卷筒纸，由于转移纸、光银纸及铝箔纸等不同加工工艺的复合纸，所使用的原材料非常复杂，且不同的原材料生产工艺所使用的溶剂含量都不同，在做成卷筒纸后溶剂残留含量都会进行叠加，除白卡纸外，复合纸都有可能影响烟标的溶剂残留含量。因此，加强对原材料的溶剂残留控制，选用溶剂残留含量低的纸张进行生产，是解决溶剂残留偏高根本途径之一。

3.2 从溶剂使用种类控制溶剂残留含量

使用不同类型的溶剂，直接导致溶剂残留挥发的快慢。因此，需要在批量生产前的打样、小试及中试环节，通过实验证实所选择的溶剂或混合溶剂，必要时可能需要小范围调整不同溶剂的组成和添加量，以改善凹版印刷机油墨的某一方面的性能，如粘度、流平性、挥发等，满足凹版印刷油墨配方的要求，最终能得到满足凹印机油墨各方面性能的混合溶剂。

3.3 从生产全过程控制溶剂残留含量

做好凹印烟标溶剂残留的控制，需要从原材料投入生产至成品出厂全过程进行全面监控，即对不同环节的烟标产品进行检测和监控。烟标可以通过在生产过程增加检测环节进行溶剂残留的检验控制，在正常凹印生产签样后，即正常生产1000米左右后，即可取样进行溶剂残留测试。实际检测发现烟标有超标情况时，应对所用原材料及生产工序进行逐一排查，对查出超标或容易超标的材料、工序进行重点改进和监控。

3.4 从放置时间控制溶剂残留含量

溶剂残留会随着放置时间的延长而下降。因此，需要合理规划原材料、半成品和成品的存放环境，避免相互交叉污染。其次，合理安排生产工序和时间点，以有利于溶剂残留的挥发。减少最明显的时间段是：连线产品为10天左右，离线产品为7天左右。因此应合理安排生产，尽可能使烟标的生产周期拉长，以便于溶剂残留挥发，使凹印烟标溶剂残留符合要求。

4 结论

（1）从纸张本身控制溶剂残留的含量，设置比行业标准更严格的适宜的纸张溶剂残留控制标准，降低烟标印刷后与溶剂的累加作用。同时进来采取水性涂料、水性清漆等原材料生产，降低纸张本身的溶剂残留含量[3]。

（2）从原材料检测、过程检测到成品检测，应对检测结果进行数据分析，建立相应的数据资料便于查索，以掌握溶剂残留含量的变化情况，建立全过程的溶剂残留分析分布图库，采用合理的溶剂配比，使全过程的溶剂残留控制清晰有效。生产中，应杜绝使用苯类和酮类溶剂，尽量避免和减少使用丙二醇甲醚等慢干溶剂。因為慢干溶剂的沸点高（沸点在140℃以上），经过烘道烘干后通常其也无法充分挥发，易残留在墨层中。此外，还应尽量使用限量较高的乙醇、乙酸正丙酯等溶剂[4]。

（3）合理安排生产工序和时间，确保烟标在生产过程中具有的周期，以有利于溶剂残留的挥发。对于已确定超标的产品，可以通过适当的复卷、抽气、利用活性炭吸附、晾味等措施，降低烟标的溶剂残留含量。

（4）结合各单位自身实际特点，逐步使用水性凹印油墨替代溶剂型油墨，不但可以有效降低烟标产品的溶剂残留含量，还可以改善生产环境和安全状况。这是确保溶剂残留安全的最根本途径。

参考文献：

[1]刘国文.凹印VOC含量检测方法探讨[J].印刷技术，2013（20）：55-58.

[2]翁聪泽，林胜发.烟标凹印油墨中溶剂残留检测方法探索[J].印刷质量与标准化，2016（12）：33-37.

[3]马伟祥.金银卡纸中VOC的检测与控制[J].轻工标准与质量，2014（04）：67-68+73.

[4]李强.凹印烟包VOC检测与控制[J].印刷技术，2010（20）：46-49.