當(dāng)下，食品和藥品包裝安全等同食品和藥品安全的概念已經(jīng)深入人心，符合食品安全與低碳環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求的包裝將成為食品和藥品包裝材料發(fā)展的新趨勢(shì)。本文將從柔印水墨的角度闡述如何利用柔印水墨印刷將食品和藥品標(biāo)簽打造得更安全些。

UV油墨印刷包裝制品遭歐美食品企業(yè)排斥

1.利樂(lè)包事件引發(fā)行業(yè)關(guān)注

2005年，發(fā)生在歐洲的“利樂(lè)包雀巢嬰兒牛奶被包裝盒油墨中的光引發(fā)劑異丙基噻噸酮(ITX)污染”事件曾轟動(dòng)一時(shí)，在嬰兒牛奶中發(fā)現(xiàn)了UV油墨的光引發(fā)劑ITX。這主要是因?yàn)樵居∷⒃诳埍砻鎁V油墨中的光引發(fā)劑透過(guò)卡紙、鋁箔、作為膠黏劑層的EAA或EMAA、經(jīng)過(guò)PE，直接進(jìn)入了嬰兒牛奶，而對(duì)外稱(chēng)阻水、阻氧、高阻隔的多層復(fù)合利樂(lè)包卻對(duì)ITX毫無(wú)任何抵御能力，結(jié)果使得全歐洲范圍內(nèi)的問(wèn)題產(chǎn)品全部被召回并銷(xiāo)毀，且利樂(lè)包裝承擔(dān)全部責(zé)任。

 利樂(lè)包事件讓我們明白，采用UV油墨印刷食品包裝存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性。膠印UV油墨在使用過(guò)程中為了能夠達(dá)到瞬間干燥的效果，離不開(kāi)光引發(fā)劑的加入。UV油墨干燥的基本原理是UV燈對(duì)印刷品表面的墨膜進(jìn)行輻射，使得含有光引發(fā)劑的感光樹(shù)脂油墨固化成膜，而合理的光引發(fā)劑含量會(huì)隨著墨膜的固化而逐漸消耗殆盡，但是現(xiàn)有的固化技術(shù)還不能保證每一次UV油墨固化都能夠達(dá)到理想值，所以不論是油墨中的光引發(fā)劑含量，還是輻射固化時(shí)的準(zhǔn)確消耗量，光引發(fā)劑的殘留都是一個(gè)大概率事件。這是因?yàn)楦泄鈽?shù)脂中的光引發(fā)劑想要均勻分布，必然要選擇光引發(fā)劑的分子量，而分子量越低，光引發(fā)劑的分散性越好，最終光引發(fā)劑的殘留導(dǎo)致低分子物遷移現(xiàn)象。

由此可知，在使用UV油墨印刷時(shí)，由于UV油墨中各色顏料對(duì)光波的吸收存在差異性，在相同輻射條件下，暖色調(diào)油墨紅、黃容易干燥，冷色調(diào)油墨黑、藍(lán)不容易干燥，在給UV油墨添加光引發(fā)劑時(shí)含量應(yīng)該有所區(qū)別。值得注意的是，印刷設(shè)備配置的各組燈具的輻射能量和輻射距離會(huì)因燈具表面清潔程度、印刷速度等變量的不同而發(fā)生變化，在生產(chǎn)過(guò)程中不容易被掌控。  

2.低遷移UV油墨

光引發(fā)劑的分子量大小直接涉及到感光樹(shù)脂中光引發(fā)劑分布的均勻性，分子量太大的光引發(fā)劑分散起來(lái)有一定的難度，而表面遷移是低分子量物質(zhì)的固有屬性。在這種情況下，各大油墨廠商都推出了一款低遷移UV油墨。所謂低遷移，是指通過(guò)改善光引發(fā)劑的分散技術(shù)，摒棄采用降低分子量來(lái)達(dá)到光引發(fā)劑分散均勻的工藝路線。

低遷移提高的是光引發(fā)劑的分子量，使殘留的低分子物遷移更加困難。采用低遷移UV油墨印刷時(shí)，可以保證在無(wú)法確保輻射固化將光引發(fā)劑消耗殆盡的前提下，使干燥的墨膜與殘留的光引發(fā)劑共存，最終確保印刷品墨膜殘留的光引發(fā)劑在包裝盒或包裝袋上可以不跑出來(lái)或者少跑出來(lái)，達(dá)到與被包裝物和平共處的效果。

 3.UV油墨干燥

我們很清楚，光引發(fā)劑發(fā)生遷移主要是因?yàn)楣庖l(fā)劑在干燥過(guò)程中沒(méi)有反應(yīng)完全，且分子量低還容易導(dǎo)致遷移，因此利樂(lè)包雀巢牛奶事件的再發(fā)生是完全有可能的。即使不再有ITX，但是否有逐漸被列入負(fù)面清單的其他光引發(fā)劑，問(wèn)題的不確定性確實(shí)令人擔(dān)憂。那么，能否根據(jù)UV油墨是否徹底干燥來(lái)推斷光引發(fā)劑是否反應(yīng)完全，從而排除低分子物遷移的風(fēng)險(xiǎn)呢?答案是否定的。 

我們知道，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，常用來(lái)判斷UV油墨干燥的方法有：指觸法、平磨法、膠帶測(cè)試法、墨膜硬度測(cè)試法和丙酮擦拭法。指觸法全憑個(gè)人感覺(jué)，沒(méi)有數(shù)值概念;平磨法在平磨過(guò)程中油墨中的微晶蠟析出，遷移到墨膜表面，被磨的很可能是蠟而不是干燥墨膜;膠帶測(cè)試法，墨膜中的表面活性劑使測(cè)試膠帶難于粘住，“騙膠帶”一說(shuō)可以表明其實(shí)質(zhì);墨膜硬度測(cè)試法，用一句話來(lái)形容，“道高一尺，魔高一丈”，防不勝防;丙酮擦拭法，一般情況下終端用戶(hù)不敢信任。因此，UV油墨印刷和食品藥品包裝產(chǎn)業(yè)始終處于一個(gè)很微妙的階段。

傳統(tǒng)UV油墨干燥常用的燈具有水銀汞燈與金屬鹵素?zé)魞煞N。水銀汞燈的頻譜較寬，UVC、UVB、UVA各段均有，波峰較為復(fù)雜。金屬鹵素?zé)舻念l譜可以按照燈管中添加的金屬離子鐵離子、鈉離子、鎵離子等來(lái)修正，不同的金屬離子可以有效增強(qiáng)燈管在UVB、UVA頻段的輻射性能。傳統(tǒng)UV燈可以用選擇燈管的頻譜來(lái)適應(yīng)光引發(fā)劑的頻譜，適合光油的UVC頻譜，水銀汞燈略強(qiáng)。

 LED-UV俗稱(chēng)冷光源，屬于窄頻器件，尖峰頻譜常用在365nm、395nm、405nm等頻段。使用LED-UV干燥可以避免傳統(tǒng)UV干燥中50%紅外熱能的浪費(fèi)，大幅度降低能耗;去除了傳統(tǒng)UV干燥過(guò)程中的臭氧排放，可以明顯改善操作環(huán)境;同時(shí)具有光源壽命長(zhǎng)、無(wú)需預(yù)熱、工作溫度低、輸出穩(wěn)定、功率可調(diào)等優(yōu)勢(shì)，是近年來(lái)值得推廣的一項(xiàng)新技術(shù)。  

然而，LED-UV依然存在一定的局限性，傳統(tǒng)UV干燥需要的功率匹配、燈具清潔、輻射距離、輻射時(shí)間(印刷速度)等干燥要素，LED-UV同樣也需要，且LED燈的窄頻特性使得傳統(tǒng)UV的頻譜對(duì)應(yīng)問(wèn)題更加凸現(xiàn)，UV干燥的核心技術(shù)是燈具的發(fā)射頻譜要與UV油墨中光引發(fā)劑的接受頻譜相對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)的越好，干燥效能越高，當(dāng)發(fā)射頻譜為窄頻，接受頻譜為寬頻時(shí)，頻譜對(duì)應(yīng)越困難，這時(shí)一旦遇到寬頻的光引發(fā)劑，LED燈就無(wú)法實(shí)現(xiàn)干燥效果。

要想改善LED-UV的干燥效果就需要按照窄頻要求選擇油墨中的光引發(fā)劑，這是對(duì)油墨廠商的一大考驗(yàn)。而按照光引發(fā)劑選擇復(fù)合頻譜的LED-UV燈，雖然成本會(huì)上升，但是效能會(huì)提高。需要注意的是，只要LED-UV干燥方法的測(cè)定與判斷與傳統(tǒng)UV的測(cè)定與判斷基本相同，LED-UV也必然存在光引發(fā)劑殘留的風(fēng)險(xiǎn)。

水墨柔印工藝破除魔咒

利樂(lè)包事件后，利樂(lè)包裝除了承擔(dān)全部責(zé)任外，利樂(lè)(中國(guó))還同時(shí)發(fā)布了聲明，中國(guó)工廠已經(jīng)采用了水墨柔印工藝，不存在任何光引發(fā)劑殘留的風(fēng)險(xiǎn)。利樂(lè)包裝果斷同UV油墨切割，從而杜絕ITX，BP，907等所有光引發(fā)劑引起的污染問(wèn)題。據(jù)悉，利樂(lè)包裝的水墨柔印生產(chǎn)線采用了機(jī)組式柔印機(jī)型，可以進(jìn)行連線印刷模切，生產(chǎn)速度可達(dá)600m/min，安全可靠。此外，近20年的實(shí)踐也證明了水墨柔印的高度安全性。  

1.水墨柔印干燥原理

對(duì)于紙張類(lèi)印刷品，采用水墨印刷的干燥原理是水墨的溶液樹(shù)脂通過(guò)滲透鉆進(jìn)紙張纖維內(nèi)扎根，乳液樹(shù)脂留在紙面成膜;對(duì)于薄膜類(lèi)印刷品，采用水墨印刷的干燥原理是水墨成膜分四階段進(jìn)行，溶液與乳液共存，水分揮發(fā)使乳液顆?？繑n集中，乳液樹(shù)脂交聯(lián)，交聯(lián)樹(shù)脂形成墨膜。水墨印刷采用熱風(fēng)干燥，直觀、簡(jiǎn)單、可靠，同時(shí)油墨中不需要光引發(fā)劑，不存在低分子物遷移的問(wèn)題，利樂(lè)包裝的水墨柔印工藝已經(jīng)作了強(qiáng)有力的佐證。

2.水墨柔印應(yīng)用于食品、藥品標(biāo)簽需關(guān)注的要點(diǎn)

目前，采用UV油墨柔印工藝印刷標(biāo)簽時(shí)可以實(shí)現(xiàn)175lpi印刷，且可以實(shí)現(xiàn)的最小網(wǎng)點(diǎn)為1%～2%，漸變網(wǎng)衰減到零，裸視無(wú)明顯硬口;UV油墨柔印的質(zhì)量可以達(dá)到與膠印相同的色域空間和顏色密度，裸視無(wú)差別;UV油墨柔印的色差控制優(yōu)于膠印的色差控制。因此，在使用水墨柔印工藝印刷標(biāo)簽時(shí)也必須要達(dá)到UV油墨柔印相同的標(biāo)準(zhǔn)，才能保證采用不同油墨印刷時(shí)標(biāo)簽的印刷質(zhì)量可以一致。在此過(guò)程中，應(yīng)該特別注意以下幾個(gè)要點(diǎn)。

(1)水墨在薄膜不干膠材料上的附著力

在實(shí)際印刷過(guò)程中，能夠證明水墨在薄膜不干膠材料上具有可靠的附著力的案例已經(jīng)很多，在這里不再贅述。從宏觀角度來(lái)看，不論P(yáng)E、PP或PET類(lèi)薄膜不干膠材料，水墨已經(jīng)能夠可靠附著，不再具備偶然性;從微觀角度來(lái)看，水墨能夠與薄膜結(jié)合，重點(diǎn)在水墨乳液樹(shù)脂的選擇，與薄膜的溶解性、潤(rùn)濕性是否匹配。用一句話來(lái)講，UV油墨與薄膜有多大的附著力，水墨也同樣具有多大的附著力。

(2)顏料比例是油墨色濃度的保證

柔印同膠印一樣，采用平面網(wǎng)點(diǎn)，網(wǎng)點(diǎn)面積越大，顏色越深。相同面積下的顏色深淺，首先考慮的是油墨中的顏料比例，UV油墨的顏料比例一般在25%，而水墨的顏料比例能否達(dá)到25%嗎?答案是肯定的。溶劑型油墨的顏料比例受到顏基比的限制，而水墨成膜由乳液樹(shù)脂決定，顏料比例由溶液樹(shù)脂決定的二元特點(diǎn)，使得水墨可以突破顏基比，因此，國(guó)產(chǎn)薄膜水墨的顏料比例已經(jīng)突破了25%。  

(3)水墨黏度

機(jī)組式柔印機(jī)是第一種可以應(yīng)用較高黏度油墨的印刷機(jī)型，既然它的著墨輥結(jié)構(gòu)可以用較高黏度油墨，為什么還要降低油墨黏度呢?這是因?yàn)轲ざ扰c墨膜固含量有關(guān)。

 (4)油墨表面張力與堵版概率

提高水墨黏度會(huì)不會(huì)增加堵版的概率，使油墨容易黏在印版相鄰網(wǎng)點(diǎn)間的凹陷區(qū)呢?其實(shí)，UV油墨在堵版概率上的良好表現(xiàn)不在于黏度高低與干燥快慢，而在于油墨的表面張力與印版的表面能是否匹配。所以，在實(shí)際使用水墨印刷的生產(chǎn)過(guò)程中如果要降低堵板概率，水墨必須具備和UV油墨相同的表面張力。

(5)水墨干燥能力與產(chǎn)能

UV油墨是輻射固化后的瞬間干燥，而水墨干燥有兩個(gè)關(guān)鍵性參數(shù)：成膜溫度與成膜時(shí)間。按照成膜溫度可以決定烘干溫度的設(shè)定，按照成膜時(shí)間可以決定墨膜徹干時(shí)所需要的時(shí)間。因此，水墨印刷+UV上光的可行性主要是因?yàn)閁V光油中的引發(fā)劑偏向于UVC，與水銀汞燈的頻譜有較大重合。從實(shí)踐效果來(lái)看，印刷廠鮮有光油不干的案例，高錳酸鉀滴定方法可以有效監(jiān)控不飽和雙鍵的殘余，有效判定水墨的干燥程度。可以看出，水墨干燥完全適應(yīng)標(biāo)簽柔印現(xiàn)有的最高印刷速度。  

目前，對(duì)薄膜水墨印刷還抱有疑慮的標(biāo)簽印刷企業(yè)大多擔(dān)心的是印刷質(zhì)量，長(zhǎng)期以來(lái)水墨與溶劑墨的印刷質(zhì)量不如UV油墨的感覺(jué)成了工藝改換的陰影。但是可以看出，從環(huán)保的角度看標(biāo)簽的水性化，現(xiàn)實(shí)意義將更大;從成本角度看標(biāo)簽的水性化，企業(yè)利潤(rùn)空間將上升;從印刷質(zhì)量角度看標(biāo)簽的水性化，我們將在國(guó)際柔印界趕上同行，彎道超車(chē)。