分類：投稿 作者：佚名 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理 發(fā)布時(shí)間：2023-02-09
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印刷行業(yè)已經(jīng)成為我們?nèi)祟惿婧桶l(fā)展中的一項(xiàng)重要組成部分，是我們生活中必不可少的。在發(fā)展印刷業(yè)的同時(shí)，要注重環(huán)境污染，保護(hù)環(huán)境，人人有責(zé)。作為VOCs 治理目標(biāo)中的五大重點(diǎn)行業(yè)之一，印刷工業(yè)一時(shí)間面臨著前所未有的環(huán)保壓力。從源頭、過(guò)程 控制到末端治理，如何開展VOCs 治理、如何選擇治理設(shè)備，成為印刷企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。
從源頭上減少有機(jī)溶劑的使用量和排放量，減排潛力巨大，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)講是實(shí)現(xiàn)行業(yè)VOCs 減排的根本途徑。但是現(xiàn)階段達(dá)不到完全從源頭方面來(lái)治理廢氣，針對(duì)以VOCs為原料的生產(chǎn)過(guò)程環(huán)節(jié)和含VOCs產(chǎn)品的使用過(guò)程環(huán)節(jié)，只能采取廢氣收集措施，提高廢氣收集效率，減少?gòu)U氣的無(wú)組織排放與逸散，這是進(jìn)行后續(xù)治理的前提條件。在含VOCs 產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程和以VOCs 為原料的生產(chǎn)過(guò)程中，VOCs 的排放不可避免，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)有法律及法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)必須進(jìn)行末端治理。
VOCs 的產(chǎn)生
印刷是使用印版或其他方式將原稿上的圖文信息轉(zhuǎn)移到承印物上的工藝技術(shù)，按分類主要包括出版物印刷、包裝物印刷和其他印刷品印刷，按承載物分為紙及紙板印刷、金屬印刷、塑料印刷等。
印刷工藝主要有平版印刷、凸版印刷（如柔版印刷）、凹版印刷和孔版印刷。不同印刷工藝的VOCs來(lái)源和排放方式基本相同：VOCs 來(lái)源于所使用的油墨及稀釋劑（印刷不透氣承印物需添加稀釋劑，如金屬印刷、塑料印刷）、復(fù)合用膠粘劑（僅限于部分存在復(fù)合工藝的印刷企業(yè)）及設(shè)備清洗劑，可能的排放途徑有油墨調(diào)配過(guò)程溶劑揮發(fā)、印刷過(guò)程油墨溶劑揮發(fā)、烘干階段、復(fù)合過(guò)程及設(shè)備清洗過(guò)程等。
印刷生產(chǎn)工藝流程及主要VOCs產(chǎn)生環(huán)節(jié)如圖所示。
01
平版印刷工藝及VOCs 排放
平版印刷（平印）又稱為膠版印刷（膠印），其特征是印版的圖文著墨部分和空白部分幾乎在同一平面上。平版印刷企業(yè)所使用的油墨包括溶劑型油墨、植物大豆油墨、UV 固化油墨和水性油墨，其中溶劑型油墨揮發(fā)性有機(jī)化合物含量較高，是平版印刷企業(yè)主要的VOCs排放源。此外，平版印刷在生產(chǎn)過(guò)程中所使用的有機(jī)溶劑型洗車水及潤(rùn)版液等也是VOCs 排放源之一。
02
凸版印刷工藝及VOCs 排放
凸版印刷（凸印）的圖文部分處于一個(gè)平面，明顯高于空白部分，印版著墨時(shí)，油墨附著在印版的凸起部分，并在壓力作用下轉(zhuǎn)移到承印物上。傳統(tǒng)的凸版印刷采用銅鋅版，目前逐漸被柔版印刷（柔印）代替，采用軟質(zhì)的樹脂印版。
柔版印刷通常用于產(chǎn)品包裝印刷，對(duì)于色彩要求不高的瓦楞紙包裝箱產(chǎn)品一般使用水性油墨，幾乎不存在VOCs 排放；而對(duì)于色彩鮮艷的薄膜制品則一般使用醇溶性油墨，印刷過(guò)程產(chǎn)生VOCs 污染。
03
凹版印刷工藝及VOCs 排放
凹版印刷（凹印）的印版滾筒上空白部分高于印刷圖文部分，并且高低懸殊，空白部分處于同一平面或同一曲面上。印版上凹陷的圖文部分形成網(wǎng)穴容納油墨，通過(guò)滾筒壓印，使印版滾筒上的圖文印跡轉(zhuǎn)移到承印物表面。
凹版印刷廣泛應(yīng)用于包裝和特殊產(chǎn)品印刷領(lǐng)域，適用于薄膜、復(fù)合材料及紙張等介質(zhì)，通常使用低粘度、高VOCs 含量的油墨，印制過(guò)程產(chǎn)生大量的VOCs，且成分復(fù)雜。
04
孔版印刷工藝及VOCs 排放
孔版印刷（也稱絲網(wǎng)印刷、絲印）是將真絲、尼龍或金屬絲編織成網(wǎng)，將其緊繃于網(wǎng)框上，采用手工刻膜或光化學(xué)制版的方法制成網(wǎng)版，網(wǎng)版上非圖文部分被涂布的感光涂層封住，只留下圖文部分的網(wǎng)孔可以透過(guò)油墨。印刷時(shí)，先在網(wǎng)版上涂墨，再用橡皮刮板在網(wǎng)版上輕刮，油墨透過(guò)網(wǎng)版，轉(zhuǎn)移到放置在網(wǎng)版下的承印材料上。
孔版印刷VOCs 主要來(lái)源于油墨及清洗劑，使用溶劑型油墨時(shí)VOCs 排放濃度相對(duì)較高。
05
復(fù)合工藝及VOCs 排放
復(fù)合工藝是指使用膠粘劑將不同的基材通過(guò)壓貼粘合形成二種或多種材料的組合的一種印后加工方式，包含干式復(fù)合、濕式復(fù)合、擠出復(fù)合、熱熔復(fù)合等工藝，其中干式復(fù)合工藝需要使用大量的膠粘劑和稀釋劑，VOCs 排放量較大，且成分單一。印刷工藝與含VOCs 原輔材料及VOCs 排放特征見表所示。
VOCs的治理
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)印刷行業(yè)也在飛速發(fā)展中，發(fā)展規(guī)模已經(jīng)成為全球第二位，我國(guó)也成為包裝印刷業(yè)的大國(guó)。隨著國(guó)家一系列的環(huán)保法律法規(guī)的頒布，包裝印刷也被列為VOCs重點(diǎn)治理行業(yè)之一。包裝印刷業(yè)VOCs治理技術(shù)主要包括：源頭降低、過(guò)程的控制、末端的處理。
01
VOCs源頭降低
源頭控制的目的，是從工藝的開端減少原輔材料VOCs的含量，從而達(dá)到VOCs減排的目的。環(huán)保型的原輔材料有以下幾種：
固化油墨
此類油墨有機(jī)溶劑較低，在使用過(guò)程中不排放VOCs，可用于平版印刷、凹/凸版印刷、絲網(wǎng)印刷等各種領(lǐng)域。
水性油墨
以水為溶劑，主要應(yīng)用于柔性版印刷和凹版印刷，在我國(guó)出版領(lǐng)域凹版印刷基本采用的方式都是水性油墨。
植物油墨
以植物油代替石油，目前使用最多的是大豆油墨，主要應(yīng)用于平版印刷。
02
VOCs過(guò)程控制
此種技術(shù)的宗旨，是減少VOCs的自然發(fā)揮與排放，優(yōu)化調(diào)整VOCs廢氣的濃密度凹版印刷包裝，達(dá)到用戶期望的排放條件，為末端處理設(shè)施提供便利條件，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)工藝、設(shè)備進(jìn)行控制，從而達(dá)到減少末端VOCs的排放，有以下幾種控制技術(shù)：
①原料
采用封閉的容器和管道輸送方式，對(duì)原料的儲(chǔ)存以及分配過(guò)程進(jìn)行疏散。
②收集
為了增加VOCs廢氣概率，建立印刷和烘干的收集系統(tǒng)，減少無(wú)組織的排放。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮科學(xué)的方式，不能一味地加大排風(fēng)量。
③優(yōu)化
ESO控制技術(shù)、循環(huán)回用技術(shù)、二次利用技術(shù)、節(jié)能減排系統(tǒng)，都是優(yōu)化VOCs廢氣的重要方式，其中ESO控制系統(tǒng)是我國(guó)環(huán)保發(fā)展歷程中的重大創(chuàng)新技術(shù)，目前正在示范應(yīng)用中，未來(lái)將對(duì)彩印包裝印刷企業(yè)干法復(fù)合工序的成本治療發(fā)揮重要的作用。
03
VOCs末端處理
末端處理技術(shù)包含兩個(gè)方面：回收技術(shù)與銷毀技術(shù)，回收技術(shù)是使用非破壞性的方法，即物理方法進(jìn)行VOCs回收，銷毀技術(shù)是通過(guò)化學(xué)方式將VOCs進(jìn)行分解成對(duì)人類沒有傷害的無(wú)毒物質(zhì)的破壞性方法。在末端治理過(guò)程中，技術(shù)投資較大，設(shè)備的占地面積也較大，印刷企業(yè)在使用過(guò)程中，需要考慮選擇問(wèn)題、環(huán)保問(wèn)題和使用問(wèn)題。
在目前的末端處理技術(shù)中，溶劑的回收存在較大的安全隱患，不建議企業(yè)使用，而活性炭置換的投資較小，成為企業(yè)的第一選擇，而末端處理的最佳方案是濃縮后廢棄直接催化焚燒。
綠色印刷 環(huán)保材料先行
在環(huán)保問(wèn)題上，印刷企業(yè)需要時(shí)刻保持警惕的狀態(tài)，時(shí)刻關(guān)注環(huán)保部門的動(dòng)向，環(huán)保政策的頒布，應(yīng)該做好應(yīng)對(duì)的準(zhǔn)備，探索VOCs治理方案的可行性，為企業(yè)發(fā)展贏得更多的機(jī)會(huì)。
綠色印刷材料的開發(fā)是實(shí)現(xiàn)完全印刷的關(guān)鍵步驟，而印刷技術(shù)的選擇與應(yīng)用是非常重要的。可印刷水性材料是一種綠色印刷材料，由于具有在加工過(guò)程中產(chǎn)生的可揮發(fā)性有機(jī)氣體較少甚至幾乎沒有的特點(diǎn)，給綠色印刷指明了一個(gè)綠色環(huán)保的發(fā)展方向。現(xiàn)階段我國(guó)已有部分印刷企業(yè)開始使用可印刷水性材料，與國(guó)外相比我們起步較晚，因此對(duì)于開展綠色印刷的可印刷水性材料的使用有著巨大的發(fā)展空間。
水性數(shù)碼紙張底涂料
水性底涂料主要由決定成膜效果的水性樹脂和其他助劑組成，憑借其乙烯基單體的化學(xué)微觀結(jié)構(gòu)，能夠很好地附著在工藝品表面，廣泛應(yīng)用于對(duì)陶瓷、木板、金屬、塑料制品以及紙張表面的裝飾，增加工藝品的美感，來(lái)達(dá)到更好的觀賞效果。目前市場(chǎng)上存在成本最低、使用范圍最廣的產(chǎn)品為紙制品的加工。利用好水性紙張底涂料，書刊、廣告宣傳頁(yè)以及商品外包裝的紙盒或紙袋，不僅可以達(dá)到美化的效果，吸引消費(fèi)者，還可以讓產(chǎn)品保存更久。
對(duì)于使用的水性紙張底涂料而言，其制備過(guò)程中的配比不同，所達(dá)到的使用效果也不盡相同。對(duì)于制造商，要想搶占市場(chǎng)機(jī)遇，要做好的就是研究出質(zhì)量更高的水性紙張底涂料。例如，河南千卡繪紙制品有限公司汪元紅團(tuán)隊(duì)在2019年公開提出一種可以用于數(shù)碼印刷的水性紙張涂層用涂料，具體為在制備過(guò)程中采用去離子水、親水性纖維素樹脂以及其他等助劑共10種原材料按照一定的比例配制而成。在制備成分上，其印刷基材化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)，有利于長(zhǎng)時(shí)間的存放。此外，在使用過(guò)程中，相比較傳統(tǒng)的印刷方式而言，經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的數(shù)碼印刷基材，與其他類型的底涂相比較，在高濕度或高溫儲(chǔ)藏條件下的固化粘合性得到了極大的提升，能夠減少對(duì)印版的傷害，可以增加重復(fù)利用率，并且在油墨固著、干燥的過(guò)程中能夠達(dá)到較為不錯(cuò)的效果，使用后的印品不易掉粉。對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)，在生產(chǎn)過(guò)程中，不僅可以減少對(duì)版材的消耗，還可以提高生產(chǎn)效率，有利于提高企業(yè)的利潤(rùn)。更重要的是，隨著綠色環(huán)保的理念不斷深入，數(shù)碼水性紙張底涂料突出的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)環(huán)境來(lái)說(shuō)污染是極小的，大大減輕了企業(yè)在生產(chǎn)管理過(guò)程中環(huán)保監(jiān)控方面的壓力。
水性油墨
水性油墨在生產(chǎn)過(guò)程中被廣泛應(yīng)用于各類商品(如圖 2 所示)，主要成分包括助劑、連結(jié)料、色料等物質(zhì)。其中，顏料使油墨顯色，以滿足印刷對(duì)顏色的要求;連結(jié)料可以保護(hù)、分散顏料，是油墨的載體，水稀釋型和水分散性是水性油墨連結(jié)料的兩種主要類型。同時(shí)，為了使油墨擁有更好的性能，通常需要往油墨里面添加助劑，包括水性油墨清洗劑、消泡劑、穩(wěn)定劑、沖淡劑等助劑類型。
01
在柔性版印刷中的應(yīng)用
柔性版印刷把環(huán)保的水性油墨當(dāng)作印刷材料，因此被稱為最環(huán)保的印刷方式。水性油墨以凹版印刷與柔版印刷為主，主要適用于對(duì)衛(wèi)生要求比較嚴(yán)格的印刷產(chǎn)品，如在兒童玩具、藥包、軟包裝、食品包裝以及印刷電子材料中使用。在瓦楞紙板印刷工藝中，水性柔印是最常見的一種，據(jù)調(diào)查，美國(guó)幾乎全部采用水性柔印方式印刷紙箱，西歐 85%的紙箱也是采用水性柔印，日本有93%，我國(guó)僅有50%左右。在國(guó)家大力提倡低碳、環(huán)保、綠色發(fā)展趨勢(shì)之下，以及日益嚴(yán)苛的企業(yè)操作環(huán)境安全健康要求，水性柔印在軟包裝印刷領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。
02
在凹印領(lǐng)域中的應(yīng)用
水性凹版油墨早在 20 世紀(jì) 70年代就逐漸應(yīng)用于包裝紙、厚板紙等產(chǎn)品的印刷中。長(zhǎng)久以來(lái)，我國(guó)的軟包印刷形成了以凹印為主流的生產(chǎn)現(xiàn)狀，據(jù)資料顯示，印刷業(yè)有機(jī)物污染之首的便是塑料凹版印刷。因此，使用水性凹版印刷便顯得尤為重要。但是凹印速度與凹印質(zhì)量以及凹印干燥之間存在著矛盾，這也是水性凹印難以推廣的重要原因。
03
在絲網(wǎng)印刷中的應(yīng)用
水性絲網(wǎng)印刷技術(shù)應(yīng)用最成熟、最廣泛的國(guó)家有美國(guó)、德國(guó)、瑞典等。絲網(wǎng)印刷油墨應(yīng)具有的特性是滑、短、松、軟、薄，在日常的輕小貨品的印刷過(guò)程中具有廣泛的應(yīng)用。目前，我國(guó)也研發(fā)了水性絲網(wǎng)印刷油墨。
04
在數(shù)碼印刷中應(yīng)用
目前，數(shù)碼印刷的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越為普遍。在傳統(tǒng)印刷的基礎(chǔ)上，數(shù)碼印刷的油墨使用上有著它的特殊要求，水性油墨恰好符合這種要求。為了可以進(jìn)行高速連續(xù)印刷，必須保證油墨在轉(zhuǎn)移到承印物后要快速固著干燥。因此，確保現(xiàn)代設(shè)備能夠進(jìn)行一次多色連續(xù)的印刷，油墨迅速干燥的特性尤為重要。惠普推出的Latex 水性油墨，具備墨水色域廣、色彩明艷濃烈、墨層輕薄等特點(diǎn)，可保持介質(zhì)原有的色澤與質(zhì)感，提升墨水在硬質(zhì)承印物上的印刷效果。
黏度是水性油墨的一項(xiàng)重要指標(biāo)，目前，實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)胺化試劑對(duì)油墨的黏度有著非常重要的作用，這也為獲得油墨理想的黏度提供了重要依據(jù)。同時(shí)，干燥時(shí)間是取代溶劑型油墨速度的關(guān)鍵問(wèn)題，解決好此類問(wèn)題有利于直接提高印品質(zhì)量。水性油墨是一種無(wú)溶劑揮發(fā)、幾乎沒有揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的環(huán)保型油墨，不僅綠色環(huán)保，而且對(duì)人們健康的影響也很小，值得廣泛推廣應(yīng)用。但是它仍然存在著一些不足，比如，油墨干燥時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、成本較高等，只有解決了這些問(wèn)題，水性油墨才能真正得以廣泛應(yīng)用。
水性不干膠
不干膠以紙、薄膜或者特種材料為面料，背面涂布膠黏劑，在食品、酒類、飲料、醫(yī)藥產(chǎn)品的包裝中應(yīng)用比較廣泛。在數(shù)碼印刷中，水性膠粘劑的種類有聚酯(PET）膠粘劑、聚氯乙烯(PVC)膠粘劑、BOPP 膠粘劑等。
PET 不干膠是標(biāo)簽行業(yè)常用的一種印刷材料(如圖 7 所示)，具有材料堅(jiān)固、密度高、耐高溫、耐腐蝕、金屬化等優(yōu)點(diǎn)。PET 膠料種類繁多，可分為透明、白色、金屬色等多種，根據(jù)表面光澤度可分為亮光和啞光。由于 PET 不干膠的表面能低，普通油墨的潤(rùn)濕性差且墨層不牢固，一些專業(yè)標(biāo)簽印刷企業(yè)一般采用涂有 PET 膠的材料生產(chǎn)電子標(biāo)簽。涂層改變了 PET 膠料的表面潤(rùn)濕性，性能穩(wěn)定，貯存時(shí)間不變，能有效保證墨層的牢固性。
數(shù)碼 PVC 不干膠較柔軟，性能良好，適用于面積較大的貼標(biāo)，防水、防油且耐化學(xué)腐蝕。膠帶牢度最高可達(dá)到 7 級(jí)，一般用于家具標(biāo)簽、化妝品標(biāo)簽、電器產(chǎn)品標(biāo)簽等。
人們對(duì)生活質(zhì)量的要求很高，對(duì)食品包裝也有著嚴(yán)格的要求。溶劑型不干膠在基材中應(yīng)用廣泛，初始黏度高，但會(huì)揮發(fā)有機(jī)物，威脅人體健康，破壞環(huán)境。考慮到安全性和無(wú)污染性，水性不干膠是發(fā)展的必然趨勢(shì)。水性不干膠是一種綠色環(huán)保的不干膠，具有水溶性和水分散性。水基膠粘劑是以水為聚合物的分散介質(zhì)，當(dāng)聚合物溶解在水中時(shí)，稱為水溶性膠粘劑。用乳化劑將聚合物分散在水中，稱為水乳液膠粘劑。水性膠粘劑的優(yōu)點(diǎn)是：高黏度、高耐熱性和高剪切強(qiáng)度;環(huán)保、無(wú)毒、不燃、固含量高凹版印刷包裝，可通過(guò)現(xiàn)有的應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行清洗。有報(bào)告顯示，在美國(guó)軟包裝市場(chǎng)，水性不干膠的占比為 40%，日本為50%，歐洲為 20%。在我國(guó)，軟包裝市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的單組分丙烯酸水性膠粘劑，具有初始復(fù)合強(qiáng)度高、復(fù)合產(chǎn)品透明度好、交貨期短等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于鋁涂層復(fù)合材料，可用于干式復(fù)合設(shè)備。
水性上光油
水性上光油的成分與水性紙張底涂料相似，主要由水性樹脂以及其他改善性能的助劑組成，但在功能上，主要為了提高物品表面的機(jī)械性能，比如經(jīng)過(guò)施加水性上光油的印品表面其耐磨性、耐水性和耐玷污性都可以得到不同程度的提高，從而讓產(chǎn)品更加耐用等。水性上光油突出的特點(diǎn)是，其在生產(chǎn)以及應(yīng)用過(guò)程中VOCs 的排放可以保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)上減少對(duì)工人身體的損傷。此外，用來(lái)制備水性上光油的原料提取容易且種類廣泛，這讓制備工藝不再受到原料的限制，讓生產(chǎn)成本更低。
從水性環(huán)保數(shù)字上光油本身的物質(zhì)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，與電子油墨的親和力強(qiáng)，能夠滿足用戶對(duì)圖案?jìng)€(gè)性化定制的需求。在對(duì)印刷品的加印生產(chǎn)過(guò)程中，其優(yōu)勢(shì)可總結(jié)為如下幾點(diǎn)：
第一，水性上光油不會(huì)對(duì)印品本身的顏色造成干擾，能夠保護(hù)最初的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。
第二，經(jīng)過(guò)水性上光油涂布的印品除了可以提高表面物理性能，也可以將被印物提亮，達(dá)到美化的效果。
第三，水性上光油本身化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，即使在長(zhǎng)期強(qiáng)烈日光的照射下，也不易泛黃，便于保存。
第四，涂布后的油墨層結(jié)膜速度快，干燥迅速，大大縮短了產(chǎn)品線上用來(lái)干燥的時(shí)間，有助于提高產(chǎn)業(yè)鏈的生產(chǎn)效率。
第五，在使用、運(yùn)輸以及貯藏過(guò)程中更加方便、安全，有利于達(dá)到企業(yè)安全生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)能更好地改善職工勞動(dòng)條件。
作為一種綠色材料，可印刷水性材料給印刷行業(yè)開辟出了一條綠色印刷的道路。充分發(fā)揮好水性紙張底涂液、水性油墨、水性不干膠、水性上光油及水性清潔劑等在印刷行業(yè)的使用，印刷企業(yè)一定會(huì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。
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