當(dāng)下凹版印刷油墨的主流還是以溶劑型油墨為主。盡管國(guó)內(nèi)水墨提倡了20余年，但用于塑料軟包裝復(fù)合膜的產(chǎn)品，尚未做到突破性的技術(shù)進(jìn)展，即使今天在用的大部分水墨，還是以醇水為稀釋劑，未能徹底有效解決VOCs的排放問題。且在未來雙碳的要求下，水墨并未能夠有效勝出溶劑型油墨，而UV油墨游離單體的問題又難以解決，因此未來軟包裝大概率還是溶劑墨占優(yōu)的局面，行業(yè)面對(duì)溶殘控制的道路還任重道遠(yuǎn)。
使用溶劑型油墨做印刷，必然要面對(duì)二個(gè)問題：
一是溶劑排放的問題，這牽涉到環(huán)保及國(guó)家的雙碳政策；
二是溶劑殘留的問題，這個(gè)牽涉到食品衛(wèi)生安全問題。
這二個(gè)問題都屬于凹版塑料印刷繞不過去的坎，且相互間又存在一定的勾連。
溶劑排放與溶劑殘留的問題又是怎么勾連的呢？！
有溶劑排放就需要治理，在VOCs治理的時(shí)候，無論是溶劑回收還是RTO燃燒治理，為了高效治理，都必須將印刷排風(fēng)的溶劑濃度提高到2~3g/m3以上，否則將帶來巨大的成本壓力。
現(xiàn)在治理VOCs主流模式是在印刷機(jī)上進(jìn)行減風(fēng)增濃，目的就是減少風(fēng)量，增加排風(fēng)里面的溶劑量，讓印刷干燥熱風(fēng)不斷循環(huán)使用，減少了排放、增加了熱能的利用效率，但同時(shí)帶來了溶殘的風(fēng)險(xiǎn)。
我們先看一下行業(yè)的相關(guān)國(guó)標(biāo)要求：
1、《印刷工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37822—2019）就對(duì)印刷企業(yè)的VOCs排放進(jìn)行了規(guī)定：“印刷工業(yè)企業(yè)廢氣中非甲烷總烴、苯、甲苯與二甲苯合計(jì)排放濃度分別不高于40mg/m3、0.5mg/m3、8mg/m3；同時(shí)要求車間或生產(chǎn)設(shè)施排氣中非甲烷總烴初始排放速率大于2kg/h時(shí)，配置的VOCs處理設(shè)施處理效率應(yīng)不低于80%。”
2、對(duì)于溶劑殘留，國(guó)標(biāo)GB/T10004-2008中規(guī)定溶劑殘留總量≤5.0mg/m2、苯類溶劑不檢出（即<0.01mg/m2）。
以上二條標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我們軟包裝的溶殘?zhí)岢隽嗣鞔_的要求和標(biāo)準(zhǔn)，在治理VOCs的同時(shí)，可印刷干燥風(fēng)內(nèi)的VOCs濃度成倍乃至十?dāng)?shù)倍增加，再去兼顧溶殘管理，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來說，各方面的要求不可謂不高。
溶劑殘留產(chǎn)生源頭為印刷和復(fù)合工序，也就是印刷溶劑殘留和復(fù)合溶劑的殘留，為了確?？傮w溶殘不超標(biāo)，實(shí)際操作印刷的溶劑殘留應(yīng)控制在2mg/m2以內(nèi)為宜。在印刷的溶殘產(chǎn)生各個(gè)因素中，印前工藝、印刷油墨、溶劑配比、干燥條件、薄膜的溶劑釋放性等，對(duì)于溶殘的影響較大，逐個(gè)因素來分析：
一、印前工藝
印前工藝路徑的設(shè)計(jì)對(duì)于溶劑殘留的控制來說是非常重要的環(huán)節(jié)，事前提前的控制，對(duì)于溶殘最終的控制起到關(guān)鍵性的作用。
1、印前設(shè)計(jì)：盡量減少大面積的疊色印刷，大面積的多色疊印可以選擇改用專色印刷，避免多色油墨的反復(fù)堆疊，易造成油墨不干形成溶殘的超標(biāo)；
2、印前盡量避免金屬油墨、珠光油墨、透明油墨、反應(yīng)啞油等特殊油墨大面積印刷，與客戶溝通在不可避免的時(shí)候，需要提前從印版→油墨→印刷工藝→復(fù)合的整體工藝路徑進(jìn)行規(guī)劃，盡量采用預(yù)防溶殘發(fā)生的方法和手段避免超標(biāo)；
3、不影響原稿復(fù)制的情況下，對(duì)印版雕刻的網(wǎng)線數(shù)、網(wǎng)孔雕深等重要的工藝參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)定，避免因印版過深產(chǎn)生過量的油墨堆疊，帶來油墨難以干燥而形成溶殘超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)。
4、盡量選用高色濃度的油墨（高固低粘），減少油墨、溶劑的總體使用量，降低溶殘風(fēng)險(xiǎn)。
5、提前依據(jù)印刷設(shè)備及干燥能力的實(shí)際情況，設(shè)定最優(yōu)的工藝路徑，綜合考慮油墨、溶劑、印刷速度、干燥能力、薄膜材料等溶殘的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與控制。
6、做好事前管控，對(duì)自我的生產(chǎn)加工能力（人員、場(chǎng)地、設(shè)備狀態(tài)、物料等）進(jìn)行提前研判與準(zhǔn)備，避免印刷過程中的溶殘超標(biāo)。
二、印刷油墨
凹版油墨屬于揮發(fā)干燥型油墨，由顏料、樹脂（連接料）、溶劑、填充料和助劑等幾大部分組成，通常凹版油墨樹脂10%~30%，顏料5%~20%，溶劑50%~75%，剩下的為填充料和助劑。到實(shí)際印刷中再加上溶劑的開稀調(diào)粘，溶劑的比例會(huì)更多，這么多的溶劑都需要徹底揮發(fā)才能保障溶殘達(dá)標(biāo)。
而油墨本身就是一個(gè)混合體，各組分對(duì)溶劑的揮發(fā)都有可能產(chǎn)生影響的，包括油墨的粘度。
1、顏料：顏料的顆粒越細(xì)，意味著同等比例顏料的表面積越大，溶劑的揮發(fā)速度就越慢。凹印油墨的顏料主要分為有機(jī)顏料、無機(jī)顏料、染料這三大類，顏料的顆粒粒徑大小一般為：無機(jī)顏料>有機(jī)顏料>染料。
油墨生產(chǎn)的時(shí)候，隨著顏料、填充料等材料的加入，溶劑的揮發(fā)速度就會(huì)大為降低。在同一種油墨體系中,各色油墨的溶劑釋放性也有所差別,其中品紅墨、黑墨溶劑的釋放性相對(duì)較差,主要是由于品紅墨、黑墨的顏料粒子很小,吸附能力很強(qiáng)。
對(duì)于顏料的選擇，研磨后墨粒的粒徑大小，對(duì)溶劑的釋放性就有所區(qū)別，提前的顏料選擇與應(yīng)用，在考慮到色彩還原的前提，對(duì)各方的因素需要進(jìn)行綜合評(píng)估的。
2、樹脂：樹脂也稱連接料，在油墨中起到分散的介質(zhì)作用。它使顏料和填充料均勻地分散于其中，并在它們周圍形成保護(hù)，不讓其發(fā)生沉淀現(xiàn)象，讓油墨有良好的印刷轉(zhuǎn)移性能， 當(dāng)油墨轉(zhuǎn)移到承印物表面后，油墨迅速地粘結(jié)在承印物表面上，并形成牢固的墨膜。
樹脂是影響油墨性能的第一要素，油墨的粘度、干燥性、光澤度、流動(dòng)性、抗水性、轉(zhuǎn)移性、成膜性、耐磨、耐刮、耐曬、耐酸、耐堿、耐溶劑性等各種特性，主要是由油墨中的樹脂所決定的。從油墨生產(chǎn)角度來講，樹脂遠(yuǎn)比顏料重要。因同一種顏料，換了另一體系的樹脂，它就變成了另一體系的油墨；而同一種樹脂，就算換了不同的顏料，也只是色相上的變化，不會(huì)改變油墨的本質(zhì)。所以在油墨生產(chǎn)制造中，樹脂的選擇是最重要的環(huán)節(jié)。
凹印油墨的制造基本都以揮發(fā)干燥型樹脂為主，樹脂的選型需必須具備以下5個(gè)條件：
①、樹脂必須是高分子的有機(jī)化學(xué)物，樹脂色澤要透明或淡色，不能對(duì)油墨的色相有所影響；
②、具備良好的印刷適性，能被常用的有機(jī)溶劑溶解；
③、能將顏料粒子均勻地分散，并包裹在其中；
④、要具有合適的粘度，印刷時(shí)能將溶劑迅速地釋放出來；
⑤良好的性價(jià)比。
凹版油墨常用樹脂有聚酰胺、硝化纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、氯化聚丙烯、聚氨酯等，不同的樹脂對(duì)溶劑的釋放性不同,有些樹脂對(duì)溶劑的釋放性差,但印刷適性好,價(jià)格又比較便宜,往往成為主流產(chǎn)品。但軟包裝企業(yè)在使用這種油墨印刷軟包裝產(chǎn)品時(shí)也容易引發(fā)溶劑殘留超標(biāo)問題。
油墨中溶劑揮發(fā)情況較為復(fù)雜，當(dāng)樹脂溶解于溶劑中，兩種物質(zhì)分子則彼此緊密結(jié)合，此時(shí)，溶劑的揮發(fā)速度要比溶劑本身的揮發(fā)速度低，溶劑對(duì)樹脂的溶解性越好，樹脂與溶劑的親和力越大釋放性就越差，溶劑殘留就越高。
特別是醇類溶劑有較大的極性，與帶極性的聚酰胺樹脂吸引力較大，尤其是沸點(diǎn)較高的醇類，不容易揮發(fā)，使殘存的墨膜中的溶劑量增加，污染包裝物，所以選擇油墨時(shí)，應(yīng)盡量使用對(duì)溶劑釋放性比較好的樹脂的油墨。
3、溶劑：溶劑是低粘度的液體，有調(diào)節(jié)粘度與干燥速度的能力，溶劑加到油墨中，可降低其粘度。同時(shí)溶劑還起到溶解樹脂、分散色料、改善油墨流動(dòng)性的作用。溶劑通常分為真溶劑和助溶劑。
油墨內(nèi)能夠溶解樹脂等高分子物質(zhì)的稱為真溶劑；不能溶解樹脂的溶劑稱之為助溶劑。也有的兩種溶劑對(duì)某種樹脂單獨(dú)使用都不是真溶劑，而混合在一起時(shí)卻是該樹脂的優(yōu)良溶劑情況， 所以在油墨中常使用混合溶劑，就是這個(gè)道理。
凹印中常用到的溶劑無非是酯、苯、酮、醇、醚這五大類，其中按極性可分為分為極性溶劑與非極性溶劑；按活性來分可分為活性溶劑與惰性溶劑；按溶劑的沸點(diǎn)來分，可分為低沸點(diǎn)溶劑、中沸點(diǎn)溶劑、和高沸點(diǎn)溶劑。也有利用烷烴類溶劑不易燃的特性，冒充環(huán)保溶劑來使用的，這類溶劑比重大，綜合使用成本并不低，以其來避開溶殘監(jiān)管并不劃算，不建議行業(yè)使用。
塑料凹印油墨一般采用混合溶劑，混合溶劑的揮發(fā)速度不但與各個(gè)溶劑本身的沸點(diǎn)有關(guān)，而且溶劑分子之間相互影響，揮發(fā)速度并不是各混合溶劑揮發(fā)速度的平均值，在選擇溶劑時(shí)必須同時(shí)考慮兩個(gè)方面：既要滿足印刷要求，又要保證溶劑殘存量盡可能小。
印刷過程中,油墨使用的溶劑基本都是混合溶劑,其整體的揮發(fā)速度對(duì)溶劑殘留的影響很大,如果混合溶劑中含有較多的慢干溶劑就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的溶劑殘留。因此,合理設(shè)計(jì)溶劑的混合配方是一個(gè)十分重要的技術(shù)問題。
此外,溶劑的純度將直接影響揮發(fā)速度,溶劑中水分的含量對(duì)溶劑的揮發(fā)率影響最大。油墨粘度變化對(duì)溶劑的釋放性也產(chǎn)生影響，對(duì)溶劑殘留也就有所影響。
(此文轉(zhuǎn)載自新達(dá)咨詢)