一、干式復(fù)合工藝參數(shù)的影響
1、溫度梯度和通風(fēng)效果
干式復(fù)合的烘箱溫度梯度和通風(fēng)效果是影響溶劑殘留的主要因素?？刂坪脺囟忍荻群屯L(fēng)非常關(guān)鍵。通常所說的三段烘箱的溫度標(biāo)準(zhǔn)工藝參數(shù)為60℃、70℃、80℃的溫度梯度，主要是針對(duì)正常的機(jī)速(80~120m／min)，而且是以乙酸乙酯作為溶劑而言的。一般情況下，良好的通風(fēng)加上這樣的溫度梯度，溶劑殘留量能夠滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。如果要將殘留溶劑量控制得更低(如小于5mg/m2)或者①印刷工序采用二甲苯，②滿底印刷工序后甲苯殘留量大于5mg/m2時(shí)，③采用易吸附乙酸乙酯而溶脹的薄膜時(shí)，應(yīng)考慮將干法復(fù)合烘箱溫度相應(yīng)提高5~10℃。同時(shí)需注意的是：提高溫度會(huì)增加薄膜內(nèi)爽滑劑的析出———向界面層遷移，從而造成粘接強(qiáng)度的降低。
對(duì)于BOPP還要考慮溫度升高，乙酸乙酯揮發(fā)速率和吸附速率的平衡問題。理論上是：在90℃以下，揮發(fā)速率大于吸附速率，90℃以上，吸附速率大于揮發(fā)速率。上文所說的是在 80~120m/min復(fù)合速度范圍內(nèi)的結(jié)果，如果機(jī)速差別大，殘留差別也大。在調(diào)節(jié)溫度時(shí)，一段烘箱溫度盡可能不動(dòng)，保證乙酸乙酯和甲苯在一段保持一定的揮發(fā)速率。如果在一階段乙酸乙酯與甲苯揮發(fā)過快，在粘合劑表面將形成一個(gè)較致密的膠層(俗稱“結(jié)皮”)，“結(jié)皮”的存在將嚴(yán)重影響里層的膠和油墨中溶劑的揮發(fā)，造成殘留溶劑量增大。
第二段溫度提高以5~10℃為好，強(qiáng)迫內(nèi)層溶劑的揮發(fā)；到了第三階段，溶劑的揮發(fā)已經(jīng)很難了，因?yàn)楸砻娴哪z層已經(jīng) “結(jié)皮”，剩余少量的乙酯和甲苯很難揮發(fā)，所以工藝標(biāo)準(zhǔn)中要求后一段溫度高，如果有可能，一段溫度可以提高5~15℃。以上數(shù)據(jù)是依據(jù)機(jī)速在80~120m／min范圍內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果，如果機(jī)速降低，則溫度可以相應(yīng)下調(diào)。
2、涂布量的影響
單位面積涂布量越大，涂膠層越厚，在通過烘箱過程中表層的硬化對(duì)內(nèi)層乙酸乙酯揮發(fā)的阻礙作用越大，會(huì)使溶劑的殘留量相應(yīng)提高。
二、甲苯的影響
在低沸點(diǎn)的溶劑中混入高沸點(diǎn)的溶劑，其結(jié)果是低沸點(diǎn)溶劑的“沸點(diǎn)”增加，高沸點(diǎn)溶劑“沸點(diǎn)”降低。乙酸乙酯的沸點(diǎn)為77.1℃，甲苯的沸點(diǎn)為110．8℃，如果采用溶劑型油墨，則印刷后有甲苯殘留。甲苯的殘留本身是殘留溶劑的一部分，更為關(guān)鍵的是：由于甲苯的殘留，進(jìn)一步影響乙酸乙酯的揮發(fā)。這就是為什么我們?cè)趯?shí)踐中經(jīng)常強(qiáng)調(diào)控制印刷中甲苯的殘留量是控制總?cè)軇埩袅康年P(guān)鍵步驟的原因；在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的數(shù)據(jù)，一般乙酸乙酯的終殘留量總是甲苯的1．5~2．0倍左右，(根據(jù)設(shè)備不同，控制參數(shù)不同，相應(yīng)有所變化)，所以印刷工序中甲苯殘留控制得不好，將增加復(fù)合工序中混合溶劑的揮發(fā)難度，無法保證低的溶劑殘留。
降低印刷工序甲苯的殘留量，目前采用的方法主要有以下幾種：一是改變印刷機(jī)操作參數(shù)，主要指提高溫度或降低印刷速度；二是對(duì)設(shè)備進(jìn)行部分改造，改用復(fù)式通風(fēng)；三是采用新的材料組合。一般在印刷工序中，甲苯殘留量控制在4mg/m2左右(指滿底印刷)是比較正常的，如果采用更嚴(yán)格精細(xì)的控制，可以控制在2mg/m2以下，這樣經(jīng)過干式復(fù)合工序后甲苯的殘留量可以控制到1mg/m2以下，就能夠達(dá)到食品包裝的要求。近來復(fù)式通風(fēng)干燥的結(jié)構(gòu)被更多的采用，尤其新近引進(jìn)的日本設(shè)備。在印刷工序中有個(gè)奇怪的問題，面積少的色塊先印刷，本來由于面積少就容易烘干，卻通過多個(gè)烘箱，而面積大的滿底色塊卻后印刷，只通過一個(gè)烘箱，這樣的結(jié)構(gòu)從溶劑殘留角度上考慮是不合理的。復(fù)式通風(fēng)就解決了這個(gè)問題，即在后大面積色塊上多設(shè)計(jì)一個(gè)烘箱，這樣就大大提高了滿底色塊的烘干效果，甲苯殘留也可以進(jìn)一步降低。另外，采用醇溶性油墨與溶劑性粘合劑配合作用，既可以達(dá)到低溶劑殘留的要求又不至于有過高的材料成本，也是一條很好的值得推廣的辦法，這在很多廠家獲得了成功。因?yàn)橛湍胁缓悬c(diǎn)高的甲苯，大多使用沸點(diǎn)和乙酸乙酯沸點(diǎn)相接近的乙醇和異丙醇，在干式復(fù)合中對(duì)乙酸乙酯揮發(fā)速率的影響很小。但要注意：乙醇和異丙醇的殘留將消耗固化劑，使主劑和固化劑的配比失調(diào)，嚴(yán)重時(shí)不能夠固化(表現(xiàn)為“發(fā)粘”)，廠家要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
三、膜的影響
由于印刷和干式復(fù)合是將油墨和粘合劑稀釋后涂布在載膠膜上，再經(jīng)過烘箱烘干。不同的載膠膜使用相同的油墨、粘合劑，即使是相同的生產(chǎn)工藝，其溶劑殘留也不一樣。這是因?yàn)椴煌妮d膠膜對(duì)溶劑的吸附和釋放速率不一樣。常用的載膠膜中對(duì)乙酸乙酯的釋放速率排序?yàn)镻ET>BOPP(吸附速率正相反)。在通常的烘干條件下的溫度距BOPP薄膜熔點(diǎn)更近，其分子運(yùn)動(dòng)更加劇烈，表現(xiàn)對(duì)乙酸乙酯和甲苯等有機(jī)溶劑的吸附速率加快，從而使其更難揮發(fā)。前面討論工藝參數(shù)時(shí)講過，對(duì)于BOPP薄膜，要進(jìn)一步降低其溶劑殘留，難度更大些，必須同時(shí)考慮溫度升高對(duì)溶劑釋放速率和吸附率的綜合影響。
另外，不同阻隔性的薄膜相復(fù)合，按上面介紹的檢測(cè)方法，其溶劑殘留的結(jié)果也是不一樣的。如在PET/VMPET，PET/VMBOPP和PET/PE結(jié)構(gòu)中，相同工藝條件下，其溶劑殘留量順序如下(數(shù)值由高至低排序)：PET/PE，PET/VMBOPP，PET/VMPET。這是由于在實(shí)驗(yàn)條件下，PET/VMPET結(jié)構(gòu)中阻隔性更高，溶劑更難以釋放，所以測(cè)出的溶劑殘留量更低些。生產(chǎn)三層復(fù)合膜時(shí)(如PET/VMPET/PET)第二遍復(fù)合由于一般以PET／VMPET作為載膠膜，不存在甲苯的干擾，所以第二遍的溶劑殘留相對(duì)容易控制。
四、水含量的影響
水不僅影響復(fù)合強(qiáng)度、透明度等，而且對(duì)乙酸乙酯的殘留量影響很大，其原理和甲苯對(duì)乙酸乙酯的殘留量影響原理類似。漢高公司進(jìn)入中國(guó)時(shí)，明確提出“氨酯級(jí)”乙酸乙酯的概念，即水含量小于300ppm，醇含量小于200ppm，濃度高于99．9％。盡管我們國(guó)家的乙酸乙酯國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)比較低，但國(guó)內(nèi)較大的乙酸乙酯生產(chǎn)廠家能夠生產(chǎn)出“氨酯級(jí)”乙酸乙酯，需要軟包裝企業(yè)在購(gòu)買時(shí)和乙酸乙酯生產(chǎn)廠家確定好技術(shù)指標(biāo)，嚴(yán)格控制。水的影響，祥見拙著《干式復(fù)合，如何遠(yuǎn)離水分的困擾？》。
五、油墨的影響
油墨是由粘接料、溶劑、顏料和改性劑四部分組成。其中對(duì)溶劑殘留量影響較大的是粘接料部分，而且不同的粘接料對(duì)同一溶劑的揮發(fā)的速率的影響是不同的。如PET、PA印刷采用的是聚酯、聚酰胺等作為粘接料的聚酯油墨，其分子中的羥基(-OH)；酰胺基(-NHCO-)等基團(tuán)與乙酸乙酯(CH3COOCH2CH3)分子中的C=O鍵形成氫鍵作用，從而抑制了乙酸乙酯的釋放。而BOPP印刷采用氯化聚丙烯樹脂作為粘接料的油墨，由于氯化聚丙烯和甲苯的溶解度參數(shù)相近，分子間力作用較強(qiáng)，對(duì)甲苯的束縛力大，因此BOPP印刷產(chǎn)品甲苯殘留量易超標(biāo)。
六、粘合劑結(jié)構(gòu)的影響
上述討論了復(fù)合工藝、涂布量、高沸點(diǎn)的甲苯和水、基材以及印刷油墨等對(duì)溶劑殘留的影響，但在以上所有條件都一致時(shí)，粘合劑對(duì)溶劑殘留的影響非常大。
如果印刷過程中使用醇溶性油墨，復(fù)合過程中使用水性或者無溶劑復(fù)合粘合劑，和溶劑型復(fù)合粘合劑相比，其甲苯和乙酸乙酯的溶劑殘留將很低。使用醇溶油墨，甲苯和乙酸乙酯的殘留量低了；其它殘留溶劑應(yīng)控制在多少?使用水性或者無溶劑復(fù)合粘合劑能夠解決溶劑殘留問題，但由于水性或者無溶劑復(fù)合粘合劑自身的不足，即應(yīng)用面窄———難以滿足水煮、蒸煮產(chǎn)品的要求；設(shè)備要求高———無溶劑復(fù)合粘合劑的加熱涂膠系統(tǒng)、上膠系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備成本高。而水性復(fù)合粘合劑對(duì)設(shè)備耐腐蝕性能要求嚴(yán)格，水的蒸發(fā)量高，能耗大；再加上國(guó)內(nèi)多數(shù)彩印廠家規(guī)模、技術(shù)、設(shè)備以及價(jià)格等原因，使水性或者無溶劑復(fù)合粘合劑近年難以成為主流復(fù)合粘合產(chǎn)品。
即使如此，我國(guó)也有針對(duì)水性油墨和膠粘劑、醇溶性的油墨和粘合劑以及無溶劑膠粘劑等新產(chǎn)品，制定了GB9685《食品容器、包裝材料用助劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。在這個(gè)助劑的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了添加劑、溶劑、粘合劑等十七個(gè)大類、五十八種具體物質(zhì)的名稱和高使用量，類似于FDA21 CFR&175．105和日本接著劑“自主規(guī)定”，列出可以用在食品包裝領(lǐng)域中的輔助材料名稱清單及其高用量，除此以外就不準(zhǔn)使用。
ZF1800總遷移量?jī)xAuto
標(biāo)際GBPI生產(chǎn)的全自動(dòng)總遷移量測(cè)定儀適用于以聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、過氯乙烯樹脂為原料制作的各種食具、容器及食品用包裝薄膜、罐頭或其他各種食品用工具、管道等制品在不同浸泡液中的溶出量的測(cè)定。通過蒸發(fā)殘?jiān)臏y(cè)定，進(jìn)行浸出指標(biāo)的分析，滿足產(chǎn)品應(yīng)用的不同需求。
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Products陳馬蓬
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