煙包凹印溶劑殘留太高？不妨嘗試這樣改進工藝……
時間：2020-12-15 來源：
近年來，隨著人們環保意識的提高，產品的安全衛生指標、環保性能日益受到關注。對于卷煙產品而言，煙用包裝材料的安全性一直受到煙草行業的密切關注，安全衛生指標要求越來越高，例如不斷提高溶劑殘留總量（乙醇除外）要求，從之前的≤100mg/m²提升到目前的≤80mg/m²，而我公司的內控標準更是按照≤75mg/m²執行。
在凹印過程中，凹印油墨需要使用大量有機溶劑，特別是當凹印大版面底色（溶劑型金銀墨）且印刷材質為白卡紙時，無論是剛下線還是下線后放置一段時間（3～5天）的產品，其溶劑殘留總量都超標，印刷生產后需長時間（至少一周，甚至超過半月）擺放、吹晾，溶劑殘留總量才能達標。但這種處理方式存在一定的弊端：
一方面，產品交貨周期會相對延長，且有可能存在個別不能滿足煙草行業安全衛生指標要求的隱患；
另一方面，長時間放置雖有利于產品溶劑的揮發和減少，但因此帶來的紙張變形（翹曲不平整）以及其他質量風險，是我們不能承受的。
我們知道，一旦溶劑殘留過量，就會直接影響卷煙產品的質量，同時對煙包品牌價值帶來不可預估的損失，最終會對消費者的健康造成一定傷害。
我公司實驗室通過長期對生產產品的檢測，以及在相同印刷工藝、不同印刷材質的條件下，進行工藝測試。
通過實驗室檢測數據的對比，我們得出結論：在同時使用凹印溶劑型油墨的情況下，白卡紙溶劑殘留總量總體上高于普通轉移紙，且在涂布白卡紙上凹印大版面金銀墨，溶劑殘留總量易超標。
本文，筆者將對如何降低涂布白卡紙凹印大版面金銀墨溶劑殘留進行探討。
根據不同類型的產品，凹印油墨的干燥方式可大致分為揮發干燥和滲透干燥兩種。
轉移紙表面緊密，溶劑不易滲透至紙張內部，通過印刷機烘箱加溫、抽風，大部分溶劑均從油墨中揮發并經處理后排放，因此轉移紙類產品屬于揮發干燥；白卡紙表面疏松，溶劑容易滲透至紙張內部，部分溶劑被紙張纖維吸附，因此白卡紙類產品偏向于滲透干燥。
這是白卡紙類產品溶劑殘留總量相比轉移紙類產品要高的一個主要原因。
另一方面，目前國內煙包產品設計均為大版面滿版底色，且使用金銀墨打底的印刷工藝較多，油墨大多為溶劑型油墨，因此凹印生產過程中容易產生溶劑殘留。
因此，通過改進印刷工藝、材料工藝，來降低凹印大版面金銀墨產品的溶劑殘留總量，在煙包印刷企業通往綠色印刷方向發展的道路上具有積極的意義。
采用溶劑型油墨印刷的煙包產品，其控制溶劑殘留的一般方法為：適當控制開機機速，提高烘箱溫度，加大抽風風量。但此方法具有一定的局限性，對降低溶劑殘留總量只能起到很細微的作用。
對此，我公司針對印刷材質為涂布白卡紙、印刷版面含大版面金銀墨的產品，從調整印版、油墨材料工藝的角度出發，通過調整金銀墨凹版的網穴深度，與油墨供應商開發環保型水性凹印金銀墨，從根本上來解決溶劑殘留總量超標的問題。
當然，根據不同產品對金銀墨用量需求不一致的前提條件，油墨材料的配方參數也不盡相同，以我公司某滿版水性銀墨產品為例，其主要材料配比參數如表1。
表1 滿版水性銀墨主要材料配比參數
表1中的配比可以根據實際印刷效果的要求和工藝、設備的適應性情況進行調整，如果是金墨或者其他金屬墨，則調整主要成分鋁為銅或對應的金屬顏料，其中的連接料、助劑、溶劑、消泡劑、流平劑等成分比例則根據實際印刷效果的要求進行調整，正常滿版水性銀墨印刷效果如圖1（空白部分為涂布白卡紙的非圖文區域）。
圖1 正常滿版水性銀墨印刷效果
印版采用電子雕刻或激光雕刻凹版，測試印版的網穴深度為10～40μm，根據不同網穴深度呈現出來的效果進行最終優化，最終確認網穴深度為15～25μm，淺于溶劑性油墨印版。這是由于水性油墨采用自來水生產，水的沸點較溶劑高，因此水性油墨不易揮發，而淺版能提高印刷速度，避免出現水波紋。但網穴深度不能太淺，當網穴深度低于15μm時，油墨轉移效果已不足以再現樣張或原稿效果，且流平較差。
如果使用溶劑型油墨印刷，印版網穴深度在35～40μm時，容易產生水波紋；如果使用水性油墨印刷，印版網穴深度在25μm以上生產時會有水波紋出現。因此，選用合適的印版網穴深度至關重要，圖2為不同網穴深度印版印刷測試后呈現出來的效果。
網穴深度15μm，流平較差，效果不佳
網穴深度20μm，流平穩定，效果再現較好
網穴深度25μm，流平穩定，墨層偏厚
網穴深度30μm，出現水波紋，轉移不良
圖2 不同網穴深度印版印刷測試后呈現出來的效果
另外，水性油墨在使用時可用水調節油墨黏度，一般控制為15～25s（4#察恩杯，25℃）。如果油墨黏度過高，就會造成油墨轉移性能較差，容易導致臟版、糊版等問題。反之，如果油墨黏度過低，就會出現油墨轉移不良、印刷效果再現性差等問題。
經過多次試驗，并對樣品進行對比檢測，將滿版底銀油墨由溶劑型油墨改為水性油墨印刷時，溶劑殘留總量大幅降低。再通過多次調整印版、油墨配方，最終在不改變產品外觀顏色及物理性能的情況下，實現了凹印水性油墨生產，該工藝可成功運用到同類型工藝不同產品上。
對于涂布白卡紙凹印大版面金銀墨這類煙包產品，我們通過將溶劑型銀墨改為水性銀墨，以及調整印版網穴深度的工藝，降低了此類產品的溶劑殘留總量，實現了批量生產。值得一提的是，該工藝亦可適用于其他類型煙包產品，具有比較廣泛的適用性。最后，筆者希望煙包印刷產業鏈在技術、原料、工藝、生產環境等方面不斷改進和提升，早日實現水性凹印油墨的廣泛應用，向全面實現綠色環保凹印的道路邁進。
作者｜云南華紅科技股份有限公司 郭鎮洪 蔣迎春 李鵬飛