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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，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)一時間面臨著前所未有的環(huán)保壓力。從源頭、過程 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，從長遠(yuǎn)來講是實(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治理廢氣，針對以VOCs為原料的生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)和含VOCs產(chǎn)品的使用過程環(huán)節(jié)，只能采取廢氣收集措施，提高廢氣收集效率，減少廢氣的無組織排放與逸散，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)過程和以VOCs 為原料的生產(chǎn)過程中，VOCs 的排放不可避免，根據(jù)國家現(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來源和排放方式基本相同：VOCs 來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)配過程溶劑揮發(fā)、印刷過程油墨溶劑揮發(fā)、烘干階段、復(fù)合過程及設(shè)備清洗過程等。

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?。?，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)過程中所使用的有機(jī)溶劑型洗車水及潤版液等也是VOCs 排放源之一。

02

凸版印刷工藝及VOCs 排放

凸版印刷（凸?。┑膱D文部分處于一個平面，明顯高于空白部分，印版著墨時，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?。┐妫捎密涃|(zhì)的樹脂印版。

柔版印刷通常用于產(chǎn)品包裝印刷，對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；而對于色彩鮮艷的薄膜制品則一般使用醇溶性油墨，印刷過程產(chǎn)生VOCs 污染。

03

凹版印刷工藝及VOCs 排放

凹版印刷（凹?。┑挠“鏉L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?。┦菍⒄娼z、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)孔可以透過油墨。印刷時，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 主要來源于油墨及清洗劑，使用溶劑型油墨時VOCs 排放濃度相對較高。

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

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國印刷行業(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，我國也成為包裝印刷業(yè)的大國。隨著國家一系列的環(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)過程中對工藝、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，對原料的儲存以及分配過程進(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)，減少無組織的排放。在設(shè)計(jì)時應(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，未來將對彩印包裝印刷企業(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)是通過化學(xué)方式將VOCs進(jìn)行分解成對人類沒有傷害的無毒物質(zhì)的破壞性方法。在末端治理過程中，技術(shù)投資較大，設(shè)備的占地面積也較大，印刷企業(yè)在使用過程中，需要考慮選擇問題、環(huán)保問題和使用問題。

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)保問題上，印刷企業(yè)需要時刻保持警惕的狀態(tài)，時刻關(guān)注環(huán)保部門的動向，環(huán)保政策的頒布，應(yīng)該做好應(yīng)對的準(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。

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?？捎∷⑺圆牧鲜且环N綠色印刷材料，由于具有在加工過程中產(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綠色環(huán)保的發(fā)展方向?，F(xiàn)階段我國已有部分印刷企業(yè)開始使用可印刷水性材料，與國外相比我們起步較晚，因此對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，來達(dá)到更好的觀賞效果。目前市場上存在成本最低、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。

對于使用的水性紙張底涂料而言，其制備過程中的配比不同，所達(dá)到的使用效果也不盡相同。對于制造商，要想搶占市場機(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)，有利于長時間的存放。此外，在使用過程中，相比較傳統(tǒng)的印刷方式而言，經(jīng)過優(yōu)化處理的數(shù)碼印刷基材，與其他類型的底涂相比較，在高濕度或高溫儲藏條件下的固化粘合性得到了極大的提升，能夠減少對印版的傷害，可以增加重復(fù)利用率，并且在油墨固著、干燥的過程中能夠達(dá)到較為不錯的效果，使用后的印品不易掉粉。對于制造商來說，在生產(chǎn)過程中，不僅可以減少對版材的消耗，還可以提高生產(chǎn)效率，有利于提高企業(yè)的利潤。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)勢在于對環(huán)境來說污染是極小的，大大減輕了企業(yè)在生產(chǎn)管理過程中環(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，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%，我國僅有50%左右。在國家大力提倡低碳、環(huán)保、綠色發(fā)展趨勢之下，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)用將會越來越廣泛。

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。長久以來，我國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、最廣泛的國家有美國、德國、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程中具有廣泛的應(yīng)用。目前，我國也研發(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?，F(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?；萜胀瞥龅腖atex 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，干燥時間是取代溶劑型油墨速度的關(guān)鍵問題，解決好此類問題有利于直接提高印品質(zhì)量。水性油墨是一種無溶劑揮發(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，油墨干燥時間長、生產(chǎn)效率低、成本較高等，只有解決了這些問題，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 膠料的表面潤濕性，性能穩(wěn)定，貯存時間不變，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，一般用于家具標(biāo)簽、化妝品標(biāo)簽、電器產(chǎn)品標(biāo)簽等。

人們對生活質(zhì)量的要求很高，對食品包裝也有著嚴(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，但會揮發(fā)有機(jī)物，威脅人體健康，破壞環(huán)境?？紤]到安全性和無污染性，水性不干膠是發(fā)展的必然趨勢。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，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、無毒、不燃、固含量高凹版印刷包裝，可通過現(xiàn)有的應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行清洗。有報告顯示，在美國軟包裝市場，水性不干膠的占比為 40%，日本為50%，歐洲為 20%。在我國，軟包裝市場上廣泛應(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)用過程中VOCs 的排放可以保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)上減少對工人身體的損傷。此外，用來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)上來看，與電子油墨的親和力強(qiáng)，能夠滿足用戶對圖案個性化定制的需求。在對印刷品的加印生產(chǎn)過程中，其優(yōu)勢可總結(jié)為如下幾點(diǎn)：

第一，水性上光油不會對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)品線上用來干燥的時間，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)，同時能更好地改善職工勞動條件。

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)一定會突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

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