干法复合彩印复合膜溶剂残留问题讨论
2014-01-08 09:23:21.0 来源：互联网 责编：陈莎莎
- 摘要：
- 干式复合是溶剂残留状况的最后一道关卡，它决定了最终的溶剂残留量，而且对于极低溶剂残留要求的产品的控制，也大多更注重此阶段的控制，我先讨论一下干式复合工艺参数在这个问题上的控制。
【CPP114】讯：干式复合工艺参数的影响
干式复合是溶剂残留状况的最后一道关卡，它决定了最终的溶剂残留量，而且对于极低溶剂残留要求的产品的控制，也大多更注重此阶段的控制，我先讨论一下干式复合工艺参数在这个问题上的控制。
①温度梯度和通风效果
干式复合的烘箱温度梯度和通风效果是影响溶剂残留极为主要的因素，控制较好的温度梯度和良好的通风是关键的。通常所说的标准工艺参数三段烘箱温度分别为60℃、70℃、80℃的温度梯度，是针对正常的机速，而且是以乙酯做为溶剂而言的，一般情况下，良好的通风加上这样一个温度梯度，溶剂残留量控制得更低或印刷工序采用二甲苯，或满底印刷工序甲苯残留量大于mg/m2，或采用易吸附乙酯而溶胀的薄膜时，应考虑将干法复合烘箱温度相应提高5-10℃，需注意的是提高温度会提高薄膜内爽滑剂的迁移性——向粘接层迁移，从而造成磨系数的增加和粘接强度的降低，对于卷材产品，尤其要注意温度的提高造成磨擦系数的降低，而引起对客户流水制袋的设备适应性差，对于BOPP还要考虑温度升高，乙酯挥发速率和吸附速率的提高谁占优势，一般90℃以下前者占优势，90℃以上，后者占优势，另外在调节时，第一段烘箱温度尽可能不动，保证乙酯和甲苯挥发过快，在粘合剂表面将形成一个较致密的硬胶层，它的存在将严重影响里层的胶和油墨中乙酯及甲苯的挥发，造成残留溶剂量增大。
第二段以温度提高5-10℃为好，强迫里层胶和油墨中的乙酯及甲苯挥发，到了第三阶段，乙酯和甲苯的挥发已经很难了，因为表面的硬胶已形成，剩余少量的乙酯和甲苯很难突破胶层而挥发，这也是为何工艺标准中要求最后一段温度可以相应提高5-15℃，但此数据是依据机速在80-120m/min范围内的实验结果，如果机速降低，则温度可以相应下调。
②涂布量的影响
单位面积涂布影响越大，涂胶层越厚，在通过烘箱过程中表层的硬化对深层乙酯挥发的阻碍作用越大，会使溶剂的残留量相应有所提高。
甲苯的影响
在某一种溶剂中混入少量高沸的液体，混合溶剂的蒸发焓将明显提高，换名话说混和溶剂的挥发难度大大增加了，如果采用溶剂型油墨，则印刷后必然有甲苯残留，而残留的甲苯不单是残留溶剂的重要组成部分，而且由于残留残留甲苯的存在，会进一步影响乙酯的挥发，所以这就是为什么我们在实践中经常强调控制印刷中甲苯的残留量是控制总溶剂残留量的关键步骤的原因。在实践中我发现一个有趣的数据，一般乙酯的最终残留量总是甲苯的1.5-2.0倍左右，，所以印刷工序中甲苯残留控制得不好，将增加复合工序中混合溶剂的挥发难度，干法复合就无法保证低的溶剂残留。降低印刷工序甲苯的残留量，目前采用的方法主要有以下几种：①改变印刷机操作参数，主要指提高温度或降低印刷速度；②设备进行部分改造，改用复式通风；③采用新的材料组合。一般在印刷工序中，甲苯残留量控制在4mg/m2左右是比较正常的，如果采用更严格精细的控制，可以控制在2mg/m2以下，这样经过干式复合工序后甲苯的残留量可以控制到1mg/m2左右，甚至更低，就完全可以达到国际食品包装的要求。近来复式通风干燥的结构被更多的采用，尤其新近引进的日本设备，在印刷工序中有个奇怪的问题，面积少的色块先印刷，本来由于面积少就容易烘干，却通过多个烘箱，而面积大得多的满底色块却最后印刷，只通过一个烘箱，这样的结构在从溶剂残留角度上考虑是不合理的。复式通风就解决了这个问题，即在最后大面积色块上多设计一个烘箱，这样就大大提高了满底色块的烘干效果，甲苯残留也可以进一步降低了。另外，目前采用醇溶性油墨与溶剂性粘合剂配合作用，既可以达到低溶剂残留的要求又不至于有过高的材料成本，也是一条很好的值得推广的办法，这在很多厂家获得了成功，因为油墨中根本就不含甲苯，挥发组份中不含甲苯，在干式复合中也就不存在对乙酯挥发速率的影响问题。目前看来，醇溶性油墨用于BOPP印刷是成功的，但用于PET上的效果如何，包装界正拭目以待。
膜的影响
由于我们采用的工艺是将油墨和粘合剂稀释后涂布在载胶膜上，再经过烘箱烘干后，最后复合，不同的载胶膜用相同的油墨和粘全剂及相同的工艺生产后，其溶剂残留是不一样的，为什么呢？因为不同的载胶膜对溶剂的吸附和释放速率是不一样的，常用的载胶膜中乙酯的释放速率排序为PET＞NY＞BOPP，在通常的烘干条件下的温度距BOPP薄膜熔点更近，其分子无规活动更加剧烈，表现对乙酯和甲苯等有机溶剂的吸附速率加快，从而使其更难挥归，因此，前面讨论工艺参数时讲过，对BOPP薄膜，要尽一步降低其溶剂残留，难度更大些，必须同时考虑温度升高带来的对溶剂释放速率和强迫挥发速率的提高两个因素。另外，不同阻隔性的复合膜相复合，按上面介绍的检测方法，其溶剂残留的结果也是不一样的，如在PET/VMPET，PET/VMBOPP和PET/PE结构中，相同工艺条件下，其溶剂残留顺序如下；PET/PE，PET/VMBOPP，PET/VMPET。这是由于在实验条件下，PET/VMPET结构中阻隔性更高，溶剂更难以释放，所以测出的溶剂残留量更低些。生产三层复合膜时第二遍复合由于一般以PET/VMPET做为载胶膜，不存在甲苯的干扰，所以第二遍的溶剂残留相对容易控制。
干式复合是溶剂残留状况的最后一道关卡，它决定了最终的溶剂残留量，而且对于极低溶剂残留要求的产品的控制，也大多更注重此阶段的控制，我先讨论一下干式复合工艺参数在这个问题上的控制。
①温度梯度和通风效果
干式复合的烘箱温度梯度和通风效果是影响溶剂残留极为主要的因素，控制较好的温度梯度和良好的通风是关键的。通常所说的标准工艺参数三段烘箱温度分别为60℃、70℃、80℃的温度梯度，是针对正常的机速，而且是以乙酯做为溶剂而言的，一般情况下，良好的通风加上这样一个温度梯度，溶剂残留量控制得更低或印刷工序采用二甲苯，或满底印刷工序甲苯残留量大于mg/m2，或采用易吸附乙酯而溶胀的薄膜时，应考虑将干法复合烘箱温度相应提高5-10℃，需注意的是提高温度会提高薄膜内爽滑剂的迁移性——向粘接层迁移，从而造成磨系数的增加和粘接强度的降低，对于卷材产品，尤其要注意温度的提高造成磨擦系数的降低，而引起对客户流水制袋的设备适应性差，对于BOPP还要考虑温度升高，乙酯挥发速率和吸附速率的提高谁占优势，一般90℃以下前者占优势，90℃以上，后者占优势，另外在调节时，第一段烘箱温度尽可能不动，保证乙酯和甲苯挥发过快，在粘合剂表面将形成一个较致密的硬胶层，它的存在将严重影响里层的胶和油墨中乙酯及甲苯的挥发，造成残留溶剂量增大。
第二段以温度提高5-10℃为好，强迫里层胶和油墨中的乙酯及甲苯挥发，到了第三阶段，乙酯和甲苯的挥发已经很难了，因为表面的硬胶已形成，剩余少量的乙酯和甲苯很难突破胶层而挥发，这也是为何工艺标准中要求最后一段温度可以相应提高5-15℃，但此数据是依据机速在80-120m/min范围内的实验结果，如果机速降低，则温度可以相应下调。
②涂布量的影响
单位面积涂布影响越大，涂胶层越厚，在通过烘箱过程中表层的硬化对深层乙酯挥发的阻碍作用越大，会使溶剂的残留量相应有所提高。
甲苯的影响
在某一种溶剂中混入少量高沸的液体，混合溶剂的蒸发焓将明显提高，换名话说混和溶剂的挥发难度大大增加了，如果采用溶剂型油墨，则印刷后必然有甲苯残留，而残留的甲苯不单是残留溶剂的重要组成部分，而且由于残留残留甲苯的存在，会进一步影响乙酯的挥发，所以这就是为什么我们在实践中经常强调控制印刷中甲苯的残留量是控制总溶剂残留量的关键步骤的原因。在实践中我发现一个有趣的数据，一般乙酯的最终残留量总是甲苯的1.5-2.0倍左右，，所以印刷工序中甲苯残留控制得不好，将增加复合工序中混合溶剂的挥发难度，干法复合就无法保证低的溶剂残留。降低印刷工序甲苯的残留量，目前采用的方法主要有以下几种：①改变印刷机操作参数，主要指提高温度或降低印刷速度；②设备进行部分改造，改用复式通风；③采用新的材料组合。一般在印刷工序中，甲苯残留量控制在4mg/m2左右是比较正常的，如果采用更严格精细的控制，可以控制在2mg/m2以下，这样经过干式复合工序后甲苯的残留量可以控制到1mg/m2左右，甚至更低，就完全可以达到国际食品包装的要求。近来复式通风干燥的结构被更多的采用，尤其新近引进的日本设备，在印刷工序中有个奇怪的问题，面积少的色块先印刷，本来由于面积少就容易烘干，却通过多个烘箱，而面积大得多的满底色块却最后印刷，只通过一个烘箱，这样的结构在从溶剂残留角度上考虑是不合理的。复式通风就解决了这个问题，即在最后大面积色块上多设计一个烘箱，这样就大大提高了满底色块的烘干效果，甲苯残留也可以进一步降低了。另外，目前采用醇溶性油墨与溶剂性粘合剂配合作用，既可以达到低溶剂残留的要求又不至于有过高的材料成本，也是一条很好的值得推广的办法，这在很多厂家获得了成功，因为油墨中根本就不含甲苯，挥发组份中不含甲苯，在干式复合中也就不存在对乙酯挥发速率的影响问题。目前看来，醇溶性油墨用于BOPP印刷是成功的，但用于PET上的效果如何，包装界正拭目以待。
膜的影响
由于我们采用的工艺是将油墨和粘合剂稀释后涂布在载胶膜上，再经过烘箱烘干后，最后复合，不同的载胶膜用相同的油墨和粘全剂及相同的工艺生产后，其溶剂残留是不一样的，为什么呢？因为不同的载胶膜对溶剂的吸附和释放速率是不一样的，常用的载胶膜中乙酯的释放速率排序为PET＞NY＞BOPP，在通常的烘干条件下的温度距BOPP薄膜熔点更近，其分子无规活动更加剧烈，表现对乙酯和甲苯等有机溶剂的吸附速率加快，从而使其更难挥归，因此，前面讨论工艺参数时讲过，对BOPP薄膜，要尽一步降低其溶剂残留，难度更大些，必须同时考虑温度升高带来的对溶剂释放速率和强迫挥发速率的提高两个因素。另外，不同阻隔性的复合膜相复合，按上面介绍的检测方法，其溶剂残留的结果也是不一样的，如在PET/VMPET，PET/VMBOPP和PET/PE结构中，相同工艺条件下，其溶剂残留顺序如下；PET/PE，PET/VMBOPP，PET/VMPET。这是由于在实验条件下，PET/VMPET结构中阻隔性更高，溶剂更难以释放，所以测出的溶剂残留量更低些。生产三层复合膜时第二遍复合由于一般以PET/VMPET做为载胶膜，不存在甲苯的干扰，所以第二遍的溶剂残留相对容易控制。
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