煙標印刷中光引發(fā)劑的控制及要求

孔 恒

(廣西真龍彩印包裝有限公司，廣西 賀州 542700)

光引發(fā)劑是一種容易接收紫外線能照射激發(fā)產(chǎn)生自由基或陽離子的化合物。在UV油墨中其含量雖然很少，一般只有1%～5%，但確是膠印煙標印刷墨層固化的必備條件[1]。煙草總公司在煙草行業(yè)以及國內(nèi)外法律法規(guī)的要求下，制定了YQ69-2015，對煙標中18種光引發(fā)劑做了限量要求。本文論述煙標生產(chǎn)過程中光引發(fā)劑含量的控制。

1 實 驗

1.1 材料與儀器、設備

不同種類膠印煙包印刷品，廣西真龍彩印包裝有限公司；得力牌裁切刀；Agilent頂空瓶(規(guī)格：2 mL)，安捷倫科技有限公司；乙腈(質(zhì)量分數(shù)：99%)，北京百靈威科技有限公司；乙腈(質(zhì)量分數(shù)：99%)，北京百靈威科技有限公司；乙酸乙酯(質(zhì)量分數(shù)：99%)，北京百靈威科技有限公司；正己烷(質(zhì)量分數(shù)：99%)，北京百靈威科技有限公司；氘代蒽(純度99%)，北京百靈威科技有限公司。

Transferpette活塞式移液槍(規(guī)格：100～1000)μL，普蘭德(上海)貿(mào)易有限公司；光引發(fā)劑內(nèi)標液，鄭州煙草研究院；Agilent 7890/5975C頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀，安捷倫科技有限公司；testo 608-H2臺式溫濕度計，上海默威生物科技有限公司；Talboys數(shù)顯型多管式漩渦混合器，上海安譜實驗科技股份有限公司；高速臺式離心機，上海安亭科學儀器廠；KQ-500E型超聲波清洗機，昆山市超聲波儀器有限公司；高純氦氣(99.999%)，廣西瑞達化工科技有限公司；bond elut spe固相萃取柱，安捷倫科技有限公司。

1.2 標準溶液的配置

按照卷煙條與盒包裝紙中光引發(fā)劑的測定氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[2]進行配置。

1.3 樣品制備

將紙張印刷品裁切成0.2～0.3 cm2的碎片，將樣品放入50 mL 三角瓶中，同時加入20 mL一級水，靜置30 min，加入20 mL乙腈和200 μL內(nèi)標溶液，超聲40 min，靜置5～10 min，取4 mL上層清液放入離心管中，加入3 mL正己烷-乙酸乙酯混合液，渦旋振蕩器2000 r/min振蕩2 min，取上層清液，移取1.5 mL清液放入bond elut spe固相萃取柱，渦旋振蕩器2000 r/min 振蕩2 min，10000 r/min轉(zhuǎn)速的離心機上離心5 min，上層清液為待測樣品。

1.4 分析條件

氣相色譜條件，進口溫度：300 ℃；氦氣流速：1.0 mL/min。質(zhì)譜條件，傳輸線溫度：300 ℃；電離能量：70 eV；離子源溫度：280 ℃；四級桿溫度：150 ℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 煙標生產(chǎn)光引發(fā)劑含量與原輔材料的關(guān)系

對膠印生產(chǎn)用紙張及燙金電化鋁進行生產(chǎn)前及UV照射后光引發(fā)劑檢測，檢測結(jié)果未發(fā)現(xiàn)有限量要求的光引發(fā)劑殘留。占膠印印刷大部分的鐳射轉(zhuǎn)移紙生產(chǎn)過程為制鐳射模壓版，涂布，壓鐳射圖文，真空噴鍍。電化鋁結(jié)構(gòu)包括基膜層、脫離層，色層，鍍鋁層，粘膠層。目前膠印生產(chǎn)用紙張及燙金電化鋁未涉及光引發(fā)劑添加。

煙標生產(chǎn)光引發(fā)劑含量與原輔料關(guān)系主要為與使用油墨的關(guān)系，檢測生產(chǎn)用膠印油墨，均檢測出YQ69-2015規(guī)定的所列18中光引發(fā)劑的其中幾種。研究得出產(chǎn)品光引發(fā)劑與油墨光引發(fā)劑呈正相關(guān)系。我公司制定油墨、紙張、電化鋁進廠光引發(fā)劑限制標準。

表1 煙標原輔料光引發(fā)劑限制標準表

通過控制油墨、紙張、電化鋁進廠光引發(fā)劑含量，從源頭上控制產(chǎn)品光引發(fā)劑殘留。對限制標準進行跟蹤，原材料光引發(fā)劑在限定范圍內(nèi)，所生產(chǎn)的煙包光引發(fā)劑符合行業(yè)限量要求。

2.2 光引發(fā)劑與油墨固化

表2 UV油墨光引發(fā)劑含量與固化速度關(guān)系

光引發(fā)劑含量較低時，油墨的固化速率隨光引發(fā)劑含量的增加顯著加快，而光引發(fā)劑含量超過7%時，光引發(fā)劑含量的增加對油墨固化速度的提高影響不大，油墨干燥不徹底與光引發(fā)劑含量及固化燈功率相關(guān)[3]。印刷疊印及功率調(diào)整測試光引發(fā)劑含量，產(chǎn)品光引發(fā)劑受正常生產(chǎn)工序條件影響不大，通過調(diào)節(jié)油墨中光引發(fā)劑比例、及時更換舊的UV燈、控制好生產(chǎn)速度，確保產(chǎn)品固化完全。引發(fā)劑用量過大，無法形成高分子交聯(lián)物，聚合物碎片化，導致耐磨性差，引發(fā)劑用量過少，則固化程度和表干程度難以滿足要求。油墨干燥不徹底還與水墨平衡有關(guān)，生產(chǎn)過程沒控制好就可能導致UV油墨乳化，油墨乳化后，固化速度迅速下降，導致油墨干燥不良。當油墨乳化率達到15%以上后，呈直線下降。我公司通過控制好印刷機速，膠印生產(chǎn)過程嚴格控制水墨平衡，調(diào)節(jié)油墨中光引發(fā)劑比例，確保油墨干燥徹底。

2.3 油墨光引發(fā)劑與煙標色差

煙標色差要求較高，一般色差要求ΔE≤2.5，易引起變色的光引發(fā)劑不能作為印刷煙標用油墨光引發(fā)劑的添加。研究1173、MBF、BP、2-MBP、184、3-MBP、4-MBP、OMBB、907、PBZ、DEAB、TPO、TPO-L、819、DETX黃變穩(wěn)定性，結(jié)果為1173、MBF、184、OMBB、DEAB、TPO、TPO-L、819不易黃變，DETX可以用，但含量過高會使固化膜黃變嚴重，DEAB有限量要求，謹慎使用。部分光引發(fā)劑紫外吸收光譜[4]如圖1所示。

圖1 11種光引發(fā)劑的紫外吸收光譜

2.4 光引發(fā)劑的遷移

擴散系數(shù)(D)與相對分子質(zhì)量(Mr)的關(guān)系：

T一定時，Ap為常數(shù)，Mr<200，D*達到最大值，如BP、4-甲氨基苯甲酸乙酯、4-MBP、2-HBP，Mr<300，D*明顯增大，如184、BDK、DETX、MK、2-ITX，Mr<300，D*明顯下降，如TPO、369，Mr>600，D*可忽略[5]。煙標要求限定光引發(fā)劑種類在標準范圍，因此在油墨中添加遷移率小的光引發(fā)劑，未來可使用將小分子量光引發(fā)劑作為端基或側(cè)基引入聚合物中，以及開發(fā)多官能團光引發(fā)劑作為易遷移光引發(fā)劑替代品，從而控制產(chǎn)品光引發(fā)劑。

3 結(jié) 論

分析了光引發(fā)劑控制要點，光引發(fā)劑與油墨固化，油墨光引發(fā)劑與煙標色差，光引發(fā)劑的遷移，煙標中光引發(fā)劑含量控制主要在原輔材料光引發(fā)劑控制上，光引發(fā)劑對油墨固化產(chǎn)生影響，引發(fā)劑用量過大，無法形成高分子交聯(lián)物，聚合物碎片化，導致耐磨性差，引發(fā)劑用量過少，則固化程度和表干程度難以滿足要求。部分光引發(fā)劑易引起黃變，不能用在對色差要求高的產(chǎn)品上使用。將小分子量光引發(fā)劑作為端基或側(cè)基引入聚合物中，以及開發(fā)多官能團光引發(fā)劑作為易遷移光引發(fā)劑替代品，可控制產(chǎn)品光引發(fā)劑遷移。