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3.3干燥热风中溶剂浓度对挥发速度的影响
若干燥热风中溶剂蒸气浓度达到安全控制上限,对溶剂挥发速度影响究竟有多大,本文选择了几种典型溶剂来进行量化。从国家标准出发,2009年8月1日正式实施的复合膜、袋国家标准GB/T10004-2008《包装用塑料复合膜、袋干式复合、挤出复合》规定不得检出苯类溶剂残留,溶剂总量不得高于5.0mg/m2,苯类溶剂残留规定不得检出。面对不断严格的溶剂残留要求,许多软包装企业纷纷采用了无苯无酮油墨。虽然企业在油墨溶剂的搭配比例上有差异,但是总量上主要以乙酸乙酯(EA,ethylacetate)、乙酸丙酯(PA,propylacetate)和异丙醇(IPA,isopropylalcohol)三种溶剂为主。
鉴于凹印承印品材质上的差别,干燥温度有所差异,但主要集中在65℃左右,因此本文选择65℃作为溶剂挥发的环境温度。如表1所示,控制上限及安全控制上限,是溶剂蒸气爆炸下限的25%;浓度占比是控制上限占溶剂蒸气饱和浓度的比例。为了更加直观,溶剂蒸气浓度以体积占比进行换算。
如表1所示,三种溶剂在回风中蒸气浓度的安全控制上限均在0.5%左右,分别占饱和浓度的0.83%,1.78%和1.14%。其中,浓度占比最高的是乙酸丙酯,其浓度占比仅为1.78%。结合道尔顿蒸发定律可知,作为挥发过程推动力的浓度差,仅仅减少了1.78%,对溶剂蒸气挥发速率上的影响很小。在实际情况下,油墨中三种溶剂是共同存在的,且乙酸乙酯的比例在50%左右,因此综合的浓度占比会小于1.78%,对溶剂蒸气挥发速率的影响也会进一步降低。
总之,干燥热风中的溶剂蒸气只要没有饱和,油墨层中的溶剂会一直持续挥发,且在控制上限浓度水平以内的溶剂蒸气对溶剂挥发速度影响较低。另外,影响油墨中溶剂挥发速度的因素很多,除了达尔顿蒸发定律所示的风速和浓度差之外,还包括溶剂的导热系数以及墨层厚度等诸多条件,不能简单的将溶剂残留与安全控制上限条件下的溶剂蒸气浓度进行联系。
结语
印刷行业已经从几年前的微利时代进入红海搏杀时代,加上环保政策的收紧,行业内的洗牌已经开始,迫使企业必须从环保和节能角度入手。干燥热风的高效重复应用不但能够减小干燥所需的热能损耗,同时也能减少废气排放,提高溶剂蒸气浓度,为末端治理设备的购置和运行节约费用,因此,理性分析干燥热风中溶剂蒸气浓度对溶剂残留的影响非常重要。
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