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打造食品药品标签安全性,柔印水墨需关注的要点有哪些?


作者:蔡成基 来源:标签技术 2019-11-04 10:58:28 填写您的邮件地址,订阅我们的精彩内容:

摘要:当下,食品和药品包装安全等同食品和药品安全的概念已经深入人心,符合食品安全与低碳环保标准要求的包装将成为食品和药品包装材料发展的新趋势。本文将从柔印水墨的角度阐述如何利用柔印水墨印刷将食品和药品标签打造得更安全些。

关键词:药品标签[5篇]  柔印水墨[0篇]  

当下,食品和药品包装安全等同食品和药品安全的概念已经深入人心,符合食品安全与低碳环保标准要求的包装将成为食品和药品包装材料发展的新趋势。本文将从柔印水墨的角度阐述如何利用柔印水墨印刷将食品和药品标签打造得更安全些。

UV油墨印刷包装制品遭欧美食品企业排斥

1.利乐包事件引发行业关注

2005年,发生在欧洲的“利乐包雀巢婴儿牛奶被包装盒油墨中的光引发剂异丙基噻吨酮(ITX)污染”事件曾轰动一时,在婴儿牛奶中发现了UV油墨的光引发剂ITX。这主要是因为原本印刷在卡纸表面UV油墨中的光引发剂透过卡纸、铝箔、作为胶黏剂层的EAA或EMAA、经过PE,直接进入了婴儿牛奶,而对外称阻水、阻氧、高阻隔的多层复合利乐包却对ITX毫无任何抵御能力,结果使得全欧洲范围内的问题产品全部被召回并销毁,且利乐包装承担全部责任。

 利乐包事件让我们明白,采用UV油墨印刷食品包装存在一定的风险性。胶印UV油墨在使用过程中为了能够达到瞬间干燥的效果,离不开光引发剂的加入。UV油墨干燥的基本原理是UV灯对印刷品表面的墨膜进行辐射,使得含有光引发剂的感光树脂油墨固化成膜,而合理的光引发剂含量会随着墨膜的固化而逐渐消耗殆尽,但是现有的固化技术还不能保证每一次UV油墨固化都能够达到理想值,所以不论是油墨中的光引发剂含量,还是辐射固化时的准确消耗量,光引发剂的残留都是一个大概率事件。这是因为感光树脂中的光引发剂想要均匀分布,必然要选择光引发剂的分子量,而分子量越低,光引发剂的分散性越好,最终光引发剂的残留导致低分子物迁移现象。

由此可知,在使用UV油墨印刷时,由于UV油墨中各色颜料对光波的吸收存在差异性,在相同辐射条件下,暖色调油墨红、黄容易干燥,冷色调油墨黑、蓝不容易干燥,在给UV油墨添加光引发剂时含量应该有所区别。值得注意的是,印刷设备配置的各组灯具的辐射能量和辐射距离会因灯具表面清洁程度、印刷速度等变量的不同而发生变化,在生产过程中不容易被掌控。  

2.低迁移UV油墨

光引发剂的分子量大小直接涉及到感光树脂中光引发剂分布的均匀性,分子量太大的光引发剂分散起来有一定的难度,而表面迁移是低分子量物质的固有属性。在这种情况下,各大油墨厂商都推出了一款低迁移UV油墨。所谓低迁移,是指通过改善光引发剂的分散技术,摒弃采用降低分子量来达到光引发剂分散均匀的工艺路线。

低迁移提高的是光引发剂的分子量,使残留的低分子物迁移更加困难。采用低迁移UV油墨印刷时,可以保证在无法确保辐射固化将光引发剂消耗殆尽的前提下,使干燥的墨膜与残留的光引发剂共存,最终确保印刷品墨膜残留的光引发剂在包装盒或包装袋上可以不跑出来或者少跑出来,达到与被包装物和平共处的效果。

 3.UV油墨干燥

我们很清楚,光引发剂发生迁移主要是因为光引发剂在干燥过程中没有反应完全,且分子量低还容易导致迁移,因此利乐包雀巢牛奶事件的再发生是完全有可能的。即使不再有ITX,但是否有逐渐被列入负面清单的其他光引发剂,问题的不确定性确实令人担忧。那么,能否根据UV油墨是否彻底干燥来推断光引发剂是否反应完全,从而排除低分子物迁移的风险呢?答案是否定的。 

我们知道,在实际生产过程中,常用来判断UV油墨干燥的方法有:指触法、平磨法、胶带测试法、墨膜硬度测试法和丙酮擦拭法。指触法全凭个人感觉,没有数值概念;平磨法在平磨过程中油墨中的微晶蜡析出,迁移到墨膜表面,被磨的很可能是蜡而不是干燥墨膜;胶带测试法,墨膜中的表面活性剂使测试胶带难于粘住,“骗胶带”一说可以表明其实质;墨膜硬度测试法,用一句话来形容,“道高一尺,魔高一丈”,防不胜防;丙酮擦拭法,一般情况下终端用户不敢信任。因此,UV油墨印刷和食品药品包装产业始终处于一个很微妙的阶段。

传统UV油墨干燥常用的灯具有水银汞灯与金属卤素灯两种。水银汞灯的频谱较宽,UVC、UVB、UVA各段均有,波峰较为复杂。金属卤素灯的频谱可以按照灯管中添加的金属离子铁离子、钠离子、镓离子等来修正,不同的金属离子可以有效增强灯管在UVB、UVA频段的辐射性能。传统UV灯可以用选择灯管的频谱来适应光引发剂的频谱,适合光油的UVC频谱,水银汞灯略强。

 LED-UV俗称冷光源,属于窄频器件,尖峰频谱常用在365nm、395nm、405nm等频段。使用LED-UV干燥可以避免传统UV干燥中50%红外热能的浪费,大幅度降低能耗;去除了传统UV干燥过程中的臭氧排放,可以明显改善操作环境;同时具有光源寿命长、无需预热、工作温度低、输出稳定、功率可调等优势,是近年来值得推广的一项新技术。  

然而,LED-UV依然存在一定的局限性,传统UV干燥需要的功率匹配、灯具清洁、辐射距离、辐射时间(印刷速度)等干燥要素,LED-UV同样也需要,且LED灯的窄频特性使得传统UV的频谱对应问题更加凸现,UV干燥的核心技术是灯具的发射频谱要与UV油墨中光引发剂的接受频谱相对应,对应的越好,干燥效能越高,当发射频谱为窄频,接受频谱为宽频时,频谱对应越困难,这时一旦遇到宽频的光引发剂,LED灯就无法实现干燥效果。

要想改善LED-UV的干燥效果就需要按照窄频要求选择油墨中的光引发剂,这是对油墨厂商的一大考验。而按照光引发剂选择复合频谱的LED-UV灯,虽然成本会上升,但是效能会提高。需要注意的是,只要LED-UV干燥方法的测定与判断与传统UV的测定与判断基本相同,LED-UV也必然存在光引发剂残留的风险。

水墨柔印工艺破除魔咒

利乐包事件后,利乐包装除了承担全部责任外,利乐(中国)还同时发布了声明,中国工厂已经采用了水墨柔印工艺,不存在任何光引发剂残留的风险。利乐包装果断同UV油墨切割,从而杜绝ITX,BP,907等所有光引发剂引起的污染问题。据悉,利乐包装的水墨柔印生产线采用了机组式柔印机型,可以进行连线印刷模切,生产速度可达600m/min,安全可靠。此外,近20年的实践也证明了水墨柔印的高度安全性。  

1.水墨柔印干燥原理

对于纸张类印刷品,采用水墨印刷的干燥原理是水墨的溶液树脂通过渗透钻进纸张纤维内扎根,乳液树脂留在纸面成膜;对于薄膜类印刷品,采用水墨印刷的干燥原理是水墨成膜分四阶段进行,溶液与乳液共存,水分挥发使乳液颗粒靠拢集中,乳液树脂交联,交联树脂形成墨膜。水墨印刷采用热风干燥,直观、简单、可靠,同时油墨中不需要光引发剂,不存在低分子物迁移的问题,利乐包装的水墨柔印工艺已经作了强有力的佐证。

2.水墨柔印应用于食品、药品标签需关注的要点

目前,采用UV油墨柔印工艺印刷标签时可以实现175lpi印刷,且可以实现的最小网点为1%~2%,渐变网衰减到零,裸视无明显硬口;UV油墨柔印的质量可以达到与胶印相同的色域空间和颜色密度,裸视无差别;UV油墨柔印的色差控制优于胶印的色差控制。因此,在使用水墨柔印工艺印刷标签时也必须要达到UV油墨柔印相同的标准,才能保证采用不同油墨印刷时标签的印刷质量可以一致。在此过程中,应该特别注意以下几个要点。

(1)水墨在薄膜不干胶材料上的附着力

在实际印刷过程中,能够证明水墨在薄膜不干胶材料上具有可靠的附着力的案例已经很多,在这里不再赘述。从宏观角度来看,不论PE、PP或PET类薄膜不干胶材料,水墨已经能够可靠附着,不再具备偶然性;从微观角度来看,水墨能够与薄膜结合,重点在水墨乳液树脂的选择,与薄膜的溶解性、润湿性是否匹配。用一句话来讲,UV油墨与薄膜有多大的附着力,水墨也同样具有多大的附着力。

(2)颜料比例是油墨色浓度的保证

柔印同胶印一样,采用平面网点,网点面积越大,颜色越深。相同面积下的颜色深浅,首先考虑的是油墨中的颜料比例,UV油墨的颜料比例一般在25%,而水墨的颜料比例能否达到25%吗?答案是肯定的。溶剂型油墨的颜料比例受到颜基比的限制,而水墨成膜由乳液树脂决定,颜料比例由溶液树脂决定的二元特点,使得水墨可以突破颜基比,因此,国产薄膜水墨的颜料比例已经突破了25%。  

(3)水墨黏度

机组式柔印机是第一种可以应用较高黏度油墨的印刷机型,既然它的着墨辊结构可以用较高黏度油墨,为什么还要降低油墨黏度呢?这是因为黏度与墨膜固含量有关。

 (4)油墨表面张力与堵版概率

提高水墨黏度会不会增加堵版的概率,使油墨容易黏在印版相邻网点间的凹陷区呢?其实,UV油墨在堵版概率上的良好表现不在于黏度高低与干燥快慢,而在于油墨的表面张力与印版的表面能是否匹配。所以,在实际使用水墨印刷的生产过程中如果要降低堵板概率,水墨必须具备和UV油墨相同的表面张力。

(5)水墨干燥能力与产能

UV油墨是辐射固化后的瞬间干燥,而水墨干燥有两个关键性参数:成膜温度与成膜时间。按照成膜温度可以决定烘干温度的设定,按照成膜时间可以决定墨膜彻干时所需要的时间。因此,水墨印刷+UV上光的可行性主要是因为UV光油中的引发剂偏向于UVC,与水银汞灯的频谱有较大重合。从实践效果来看,印刷厂鲜有光油不干的案例,高锰酸钾滴定方法可以有效监控不饱和双键的残余,有效判定水墨的干燥程度。可以看出,水墨干燥完全适应标签柔印现有的最高印刷速度。  

目前,对薄膜水墨印刷还抱有疑虑的标签印刷企业大多担心的是印刷质量,长期以来水墨与溶剂墨的印刷质量不如UV油墨的感觉成了工艺改换的阴影。但是可以看出,从环保的角度看标签的水性化,现实意义将更大;从成本角度看标签的水性化,企业利润空间将上升;从印刷质量角度看标签的水性化,我们将在国际柔印界赶上同行,弯道超车。

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