烟标印刷中光引发剂的控制及要求

孔 恒

(广西真龙彩印包装有限公司，广西 贺州 542700)

光引发剂是一种容易接收紫外线能照射激发产生自由基或阳离子的化合物。在UV油墨中其含量虽然很少，一般只有1%～5%，但确是胶印烟标印刷墨层固化的必备条件[1]。烟草总公司在烟草行业以及国内外法律法规的要求下，制定了YQ69-2015，对烟标中18种光引发剂做了限量要求。本文论述烟标生产过程中光引发剂含量的控制。

1 实 验

1.1 材料与仪器、设备

不同种类胶印烟包印刷品，广西真龙彩印包装有限公司；得力牌裁切刀；Agilent顶空瓶(规格：2 mL)，安捷伦科技有限公司；乙腈(质量分数：99%)，北京百灵威科技有限公司；乙腈(质量分数：99%)，北京百灵威科技有限公司；乙酸乙酯(质量分数：99%)，北京百灵威科技有限公司；正己烷(质量分数：99%)，北京百灵威科技有限公司；氘代蒽(纯度99%)，北京百灵威科技有限公司。

Transferpette活塞式移液枪(规格：100～1000)μL，普兰德(上海)贸易有限公司；光引发剂内标液，郑州烟草研究院；Agilent 7890/5975C顶空-气相色谱/质谱联用仪，安捷伦科技有限公司；testo 608-H2台式温湿度计，上海默威生物科技有限公司；Talboys数显型多管式漩涡混合器，上海安谱实验科技股份有限公司；高速台式离心机，上海安亭科学仪器厂；KQ-500E型超声波清洗机，昆山市超声波仪器有限公司；高纯氦气(99.999%)，广西瑞达化工科技有限公司；bond elut spe固相萃取柱，安捷伦科技有限公司。

1.2 标准溶液的配置

按照卷烟条与盒包装纸中光引发剂的测定气相色谱-质谱联用法[2]进行配置。

1.3 样品制备

将纸张印刷品裁切成0.2～0.3 cm2的碎片，将样品放入50 mL 三角瓶中，同时加入20 mL一级水，静置30 min，加入20 mL乙腈和200 μL内标溶液，超声40 min，静置5～10 min，取4 mL上层清液放入离心管中，加入3 mL正己烷-乙酸乙酯混合液，涡旋振荡器2000 r/min振荡2 min，取上层清液，移取1.5 mL清液放入bond elut spe固相萃取柱，涡旋振荡器2000 r/min 振荡2 min，10000 r/min转速的离心机上离心5 min，上层清液为待测样品。

1.4 分析条件

气相色谱条件，进口温度：300 ℃；氦气流速：1.0 mL/min。质谱条件，传输线温度：300 ℃；电离能量：70 eV；离子源温度：280 ℃；四级杆温度：150 ℃。

2 结果与讨论

2.1 烟标生产光引发剂含量与原辅材料的关系

对胶印生产用纸张及烫金电化铝进行生产前及UV照射后光引发剂检测，检测结果未发现有限量要求的光引发剂残留。占胶印印刷大部分的镭射转移纸生产过程为制镭射模压版，涂布，压镭射图文，真空喷镀。电化铝结构包括基膜层、脱离层，色层，镀铝层，粘胶层。目前胶印生产用纸张及烫金电化铝未涉及光引发剂添加。

烟标生产光引发剂含量与原辅料关系主要为与使用油墨的关系，检测生产用胶印油墨，均检测出YQ69-2015规定的所列18中光引发剂的其中几种。研究得出产品光引发剂与油墨光引发剂呈正相关系。我公司制定油墨、纸张、电化铝进厂光引发剂限制标准。

表1 烟标原辅料光引发剂限制标准表

通过控制油墨、纸张、电化铝进厂光引发剂含量，从源头上控制产品光引发剂残留。对限制标准进行跟踪，原材料光引发剂在限定范围内，所生产的烟包光引发剂符合行业限量要求。

2.2 光引发剂与油墨固化

表2 UV油墨光引发剂含量与固化速度关系

光引发剂含量较低时，油墨的固化速率随光引发剂含量的增加显著加快，而光引发剂含量超过7%时，光引发剂含量的增加对油墨固化速度的提高影响不大，油墨干燥不彻底与光引发剂含量及固化灯功率相关[3]。印刷叠印及功率调整测试光引发剂含量，产品光引发剂受正常生产工序条件影响不大，通过调节油墨中光引发剂比例、及时更换旧的UV灯、控制好生产速度，确保产品固化完全。引发剂用量过大，无法形成高分子交联物，聚合物碎片化，导致耐磨性差，引发剂用量过少，则固化程度和表干程度难以满足要求。油墨干燥不彻底还与水墨平衡有关，生产过程没控制好就可能导致UV油墨乳化，油墨乳化后，固化速度迅速下降，导致油墨干燥不良。当油墨乳化率达到15%以上后，呈直线下降。我公司通过控制好印刷机速，胶印生产过程严格控制水墨平衡，调节油墨中光引发剂比例，确保油墨干燥彻底。

2.3 油墨光引发剂与烟标色差

烟标色差要求较高，一般色差要求ΔE≤2.5，易引起变色的光引发剂不能作为印刷烟标用油墨光引发剂的添加。研究1173、MBF、BP、2-MBP、184、3-MBP、4-MBP、OMBB、907、PBZ、DEAB、TPO、TPO-L、819、DETX黄变稳定性，结果为1173、MBF、184、OMBB、DEAB、TPO、TPO-L、819不易黄变，DETX可以用，但含量过高会使固化膜黄变严重，DEAB有限量要求，谨慎使用。部分光引发剂紫外吸收光谱[4]如图1所示。

图1 11种光引发剂的紫外吸收光谱

2.4 光引发剂的迁移

扩散系数(D)与相对分子质量(Mr)的关系：

T一定时，Ap为常数，Mr<200，D*达到最大值，如BP、4-甲氨基苯甲酸乙酯、4-MBP、2-HBP，Mr<300，D*明显增大，如184、BDK、DETX、MK、2-ITX，Mr<300，D*明显下降，如TPO、369，Mr>600，D*可忽略[5]。烟标要求限定光引发剂种类在标准范围，因此在油墨中添加迁移率小的光引发剂，未来可使用将小分子量光引发剂作为端基或侧基引入聚合物中，以及开发多官能团光引发剂作为易迁移光引发剂替代品，从而控制产品光引发剂。

3 结 论

分析了光引发剂控制要点，光引发剂与油墨固化，油墨光引发剂与烟标色差，光引发剂的迁移，烟标中光引发剂含量控制主要在原辅材料光引发剂控制上，光引发剂对油墨固化产生影响，引发剂用量过大，无法形成高分子交联物，聚合物碎片化，导致耐磨性差，引发剂用量过少，则固化程度和表干程度难以满足要求。部分光引发剂易引起黄变，不能用在对色差要求高的产品上使用。将小分子量光引发剂作为端基或侧基引入聚合物中，以及开发多官能团光引发剂作为易迁移光引发剂替代品，可控制产品光引发剂迁移。