包裝袋產(chǎn)生異味不但對(duì)包裝內(nèi)容物的色、香、味等感官特性有影響,還會(huì)在一定程度上危害消費(fèi)者的身體健康,是產(chǎn)品不可忽視的問題。情況嚴(yán)重時(shí),包裝現(xiàn)場都會(huì)充斥著包裝袋散發(fā)出的刺鼻異味,極大地劣化了操作環(huán)境。當(dāng)然,造成包裝袋異味的主因之一是殘留溶劑,如果在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi),對(duì)人體健康沒什么影響。然而,毒性較大的有機(jī)物長時(shí)間的累加卻相當(dāng)有害健康。
一、異味來源
薄膜、各種油墨、粘合劑、有機(jī)溶劑均會(huì)帶來各種異味。包裝材料產(chǎn)生的異味,種類繁多,復(fù)雜多變,有甜味、酸臭味、硫磺味、藥味、焦臭味、石蠟味、石油味、油墨味、肥皂味、焦油味、溶劑味等。異味不光由一種物質(zhì)引起,往往是幾種物質(zhì)的混合物引發(fā)的,甚至描述異味時(shí)都特別困難,因?yàn)榛旌衔锝M成的微小變化都會(huì)導(dǎo)致氣味的差別。
薄膜中的異味主要來源于這兩部分 :樹脂本身各類添加劑和自身的低分子物質(zhì);軟包裝加工中出現(xiàn)的異味。
二、來源分析
1、樹脂本身的影響
1.薄膜一般是用高分子樹脂加工而成, 樹脂是由大小不一的分子組成, 而且不同樹脂的分子量分布不同, 低分子的含量也不同。低分子物質(zhì)在擠出加工時(shí)容易被氧化揮發(fā), 產(chǎn)生氣味。
2.樹脂合成工藝溶液法和氣象法之分,兩種不同的合成法本身在氣味上也有差異:溶液法由于在合成后經(jīng)過去除溶液這一工序, 很多低分子的物質(zhì)被去除掉, 因此味道在理論上要比氣象法要好。
3.樹脂當(dāng)中要添加很多添加劑來改善性能, 這些添加劑是味道的來源:
爽滑劑一般是酰氨類的化合物, 有些發(fā)甜的味道。
抗靜電劑的味道非常刺鼻, 在低氣味的包裝中不可以使用。
開口劑一般以無機(jī)物為主, 通常是碳酸鈣和二氧化硅。但是就開口效果而言, 二氧化硅要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于碳酸鈣,但就味道而言碳酸鈣要好于二氧化硅。
抗氧劑通常是苯酚類的東西, 也有一定的味道。一般線形分子由于有催化劑殘留的問題, 因此必須加抗氧劑。
色母料: 常用的白母料一般會(huì)加一些蠟和硬脂酸鹽來作為分散劑和潤滑劑。這些低分子的物質(zhì)會(huì)在加工時(shí)析出,味道很大,因此在多層共擠中盡可能放在中層。
我們在復(fù)合包裝袋中常用的熱封層PE膜、CPP膜是容易出現(xiàn)氣味的,檢測手法:可準(zhǔn)備好1L的廣口瓶5個(gè),裁取0.1㎡的BOPP、PE、CPP、PET膜、成品復(fù)合膜各一份,在60℃的烘箱中烘30分鐘,取出冷卻30分鐘,可判定氣味。
2、是軟包裝加工中出現(xiàn)的異味
1.熱分解產(chǎn)生
聚乙烯分解產(chǎn)生異味的物質(zhì)成分,大致可分為脂肪族的碳?xì)浠衔锖头枷阕宓奶細(xì)浠衔飪纱箢?。?jù)研究熱分解為三碳到二十八碳的飽和或不飽和的碳?xì)浠衔?,其中短支鏈所產(chǎn)生的三碳到六碳化合物,對(duì)內(nèi)容物影響,由于揮發(fā)性較低,極性不高,這些物質(zhì)在膜中能長時(shí)間保存。
2.熱氧化產(chǎn)生異味
塑料在高溫、高剪切力下進(jìn)行加工時(shí),除熱分解外,在擠出模子口后,還在與空氣中氧發(fā)生熱氧化反應(yīng),產(chǎn)生的物質(zhì)也會(huì)造成異味。
表面電暈處理產(chǎn)生異味為了使油墨或粘和劑具有較好的粘性,不同的塑料薄膜必須被電暈或火焰處理。由于氧化反應(yīng)使得膠版的表面張力變得更強(qiáng),在隨后使用的涂布中將遇到處理過程中產(chǎn)生的一組物質(zhì)(羥基、醛、酮和羧基)。如果處理的強(qiáng)度增大了,不但會(huì)使表面張力增大,而且會(huì)使聚合物降解的程度增大,從而產(chǎn)生易揮發(fā)的小分子(醛和酮);這些易揮發(fā)的醛和酮會(huì)產(chǎn)生異味。
3.熱封中產(chǎn)生異味
復(fù)合膜在高溫?zé)岷蠒r(shí),材料會(huì)熱分解添加劑析出,油墨粘合劑中的各種成份會(huì)揮發(fā)分解產(chǎn)生異味。塑料添加劑產(chǎn)生的異味塑料在加工成型過程中,為了提高可加工性或改進(jìn)制品的性能,都會(huì)添加各種助劑,品種繁雜,成分各異,是造成異味的主要因素之一。如增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗紫外線劑、潤滑劑、開口劑、抗靜電劑、防霧劑等等;另外還會(huì)添加功能性的無機(jī)添加料,如加碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、氧化硅等,又會(huì)帶進(jìn)大量的分散劑、偶聯(lián)劑等;再是添加的各種有機(jī)顏料色母、鈦白色母等,在加熱時(shí)都會(huì)產(chǎn)生許多揮發(fā)物質(zhì),如果添加的色料等能促進(jìn)聚合物分解,在熱封時(shí)便會(huì)發(fā)生嚴(yán)重異味。
4.油墨、粘合劑的殘留溶劑
油墨、粘合劑的殘留溶劑造成的異味在復(fù)合軟包裝材料當(dāng)中,引起異味的主要因素來自于油墨、粘合劑的溶劑殘留,特別是在干式復(fù)合當(dāng)中,溶劑殘留是無法完全避免的,目前國際要求殘留溶劑5mg/㎡,苯類不得檢出。
三、減少異味的措施
對(duì)于復(fù)合包裝袋生產(chǎn)控制而言,主要的是采取措施控制以下幾種影響的因素:印刷與復(fù)合中的溶劑殘留、樹脂分解及添加劑析出。
1、殘留溶劑的控制
殘留溶劑由油墨、粘合劑帶入,常見的溶劑有醋酸乙酯、甲苯、二甲苯、乙醇、丁酮、異丙醇、丁醇等。實(shí)際產(chǎn)品測試數(shù)據(jù)表明,醋酸乙酯、甲苯占總殘留總量較大,因此是重點(diǎn)控制的對(duì)象。主要是國內(nèi)絕大多數(shù)軟包裝產(chǎn)品均采用里印復(fù)合油墨和干法復(fù)合生產(chǎn)的緣故。
印刷基材:不同印刷基材對(duì)印刷所使用的溶劑有不同的吸附能力和不同的吸附傾向。BOPP對(duì)對(duì)溶劑的吸附要大于PET與尼龍,這一點(diǎn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu):對(duì)于阻隔性較差的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),如 BOPP/PE殘留的溶劑經(jīng)過烘房熟化和分切倒卷等工序,能逸出相當(dāng)?shù)臍埩羧軇?,尤其是易揮發(fā)的醋酸乙酯類。對(duì)于外層為阻隔性好的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),殘留溶劑較高。對(duì)于有雙層阻隔壁結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品,殘留難控制,事后也難補(bǔ)救。
印刷畫面:產(chǎn)品印刷色序多、油墨層厚、油墨面積大,易產(chǎn)生殘留溶劑。油墨使用時(shí)會(huì)加入大量混合溶劑,如甲苯、二甲苯、丁酮、醋酸乙酯等;二甲苯沸點(diǎn)高易殘留,丁酮的殘留異味嚴(yán)重。
1.溶劑的揮發(fā)干燥性
不同的溶劑其揮發(fā)速度不同。同類的溶劑,沸點(diǎn)越低,揮發(fā)速度越快。但不同類的溶劑,沸點(diǎn)同樣時(shí),揮發(fā)速度不一定接近。溶劑的揮發(fā)速度還與外界的氣壓、溫度和風(fēng)量有關(guān)。外界的氣壓越大,溫度越高,風(fēng)量越大,則溶劑的揮發(fā)速度越快。
實(shí)際的油墨揮發(fā)物質(zhì),一般不是單一組分的溶劑。在這種情況下,揮發(fā)性強(qiáng)的組分首先逸出,揮發(fā)弱的組分滯留下來,溶劑的組成發(fā)生了變化,不可能像單一溶劑那樣在恒定的沸點(diǎn)下得到單一的揮發(fā)速率,而溶劑的揮發(fā)逐漸變緩。一般要求油墨溶劑沸點(diǎn)應(yīng)盡量窄些,否則一些高沸點(diǎn)的餾分則易殘留在墨膜中。
2.溶劑純度
溶劑的純度不高,含有高沸點(diǎn)的成分多,是導(dǎo)致異味的重要因素之一,在印刷當(dāng)中,如果高沸點(diǎn)成分多,揮發(fā)性強(qiáng)的溶劑先逸出揮發(fā),揮發(fā)性弱的留了下來,溶劑揮發(fā)性逐漸下降,后就會(huì)產(chǎn)生大量的溶劑殘留。另外,溶劑在貯存轉(zhuǎn)移中也易受污染。
3.油墨的影響
選用醇溶性油墨、無苯油墨、水性油墨可在源頭減少異味的產(chǎn)生。顏料的表面特性和濃度會(huì)對(duì)溶劑的揮發(fā)產(chǎn)生影響。顏料的密度小,顆粒小,溶劑在單位面積、時(shí)間的揮發(fā)就少。
4.印刷干燥對(duì)殘留溶劑的影響
印刷墨層中所含的溶劑屬于混合溶劑,每種溶劑的揮發(fā)速度是不同的。在這種情況下溶劑的揮發(fā)發(fā)生變化,揮發(fā)性強(qiáng)的溶劑首先逸出,揮發(fā)性弱的組分滯留下來,溶劑的組分發(fā)生了變化。不可能像單一的溶劑那樣在恒定速率下得到單一的揮發(fā)速率,溶劑的揮發(fā)會(huì)逐漸緩慢下來。如果溶劑的純度不合要求(例如含高沸點(diǎn)組分過多)或過多地使用了慢干溶劑,那么在正常條件下就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的殘留溶劑問題。
另外,由于油墨中的顏料顆粒很小,比表面積很大,吸附能力很強(qiáng),雖然在印刷時(shí)已經(jīng)加熱干燥,但由于時(shí)間短、速度快,往往干燥得不徹底,殘留溶劑太多,特別是大面積多套色印刷時(shí),更是如此。這些殘留溶劑帶到復(fù)合工序中來,經(jīng)過復(fù)合后更難跑掉,只好慢慢遷移滲透。
在印刷疊色層時(shí),由于前一層和二層的油墨層沒有徹底干燥。致使互相拉色、串色,容易造成異味。因?yàn)榘及鎯?nèi)的油墨自印上膜后,油墨內(nèi)的有機(jī)物在溫度的作用下汽化,它的運(yùn)動(dòng)是雙向的,一面往墨的表面運(yùn)作,被抽風(fēng)機(jī)抽掉,而另一面則相反往墨層的深處、重疊的另一層墨層運(yùn)作,如果前一層油墨沒有徹干,那么就會(huì)吸附造成異味。關(guān)鍵是一層的油墨必須徹干,有些油墨層看似干燥了,但這只是表干,而沒有徹干,往往這些沒有徹干的油墨層里,殘留的又是高沸點(diǎn)的溶劑,造成以后的回粘、異味等問題。對(duì)于印刷干燥,關(guān)鍵是搞好印刷干燥設(shè)備的維護(hù),控制印刷溫度、印刷速度及印刷環(huán)境,而這些因素往往又是相互關(guān)聯(lián)的。主要是:
5.干燥裝置要定期維護(hù)保持清潔,不可堵塞,如配有復(fù)式干燥裝置。
6.在條件允許時(shí),印刷后空穿一至二色,進(jìn)一步揮發(fā)溶劑。
7.后一色烘干溫度提高干燥介質(zhì)(空氣)的濕度及有機(jī)溶劑度。
2、殘留溶劑與印刷速度和干燥溫度的關(guān)系
干燥箱溫度越高,溶劑揮發(fā)越快,但過高的溫度會(huì)使印刷基膜拉伸、變形。因此,這里討論的溫度是相對(duì)的低溫和高溫,即在滿足印刷品質(zhì)下的低溫干燥和高溫干燥。
3、油墨粘度與殘留溶劑關(guān)系
若了解油墨粘度對(duì)溶劑殘留的影響,需通過研究油墨稀釋率與油墨印刷粘度,上墨量(系指干重,下同)和溶劑殘留的關(guān)系。使用印刷機(jī)(或打樣機(jī))模擬印刷做定性分析是比較適用的方式。通過測試不同稀釋率與三者的關(guān)系,從而為印刷油墨粘度的設(shè)定和溶劑殘留的控制打好基礎(chǔ)。
4、干式復(fù)合對(duì)殘留溶劑的控制
干式復(fù)合工序是影響溶劑殘留的關(guān)鍵工序,一方面干復(fù)所使用的酯溶性粘合劑會(huì)帶進(jìn)醋酸乙酯,醇溶性粘合劑會(huì)帶入乙醇等,增加溶劑殘留;另一方面,干式復(fù)合工序溫度高,風(fēng)量大,又會(huì)對(duì)印刷中的殘留溶劑進(jìn)一步排除。如使用無溶劑復(fù)合將不存在復(fù)合上溶劑殘留的影響。
5、粘合劑的影響
有經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)有這樣的認(rèn)識(shí),如使用干式復(fù)合不同生產(chǎn)廠家的粘合劑在相同材料、相同工藝下生產(chǎn)的復(fù)合膜溶劑殘留是不一樣的。這是因?yàn)榫郯滨フ澈蟿┑闹鲃?,其分子鍵中含有活性氫的羥基與乙酯會(huì)造成氫鍵的形成,大大束縛了乙酯的揮發(fā)。而主劑結(jié)構(gòu)的變化會(huì)影響此氫鍵的強(qiáng)弱,此氫鍵越強(qiáng),乙酯的釋放越難,因而不同的主劑會(huì)造成不同的溶劑殘留結(jié)果。如使用無溶劑復(fù)合需特別注意檢測來料氣味問題,及注意蓖麻油含量與氣味問題,過程中配比準(zhǔn)確必須由于配比準(zhǔn)確。
6、熟化的影響
熟化室的熱風(fēng)應(yīng)從底部進(jìn)入,從頂部排出,如果復(fù)合后發(fā)現(xiàn)醋酸乙酯超標(biāo),可把復(fù)合膜在熱化室多烘 ), 小時(shí),時(shí)間不可太長,否則內(nèi)層材料添加劑析出反而會(huì)增加異味,如果是雙層阻隔結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品,多烘也無益。