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印刷行业已经成为我们人类生存和发展中的一项重要组成部分，是我们生活中必不可少的。在发展印刷业的同时，要注重环境污染，保护环境，人人有责。作为VOCs 治理目标中的五大重点行业之一，印刷工业一时间面临着前所未有的环保压力。从源头、过程控制到末端治理，如何开展VOCs 治理、如何选择治理设备，成为印刷企业关注的焦点。 从源头上减少有机溶剂的使用量和排放量，减排潜力巨大，从长远来讲是实现行业VOCs 减排的根本途径。但是现阶段达不到完全从源头方面来治理废气，针对以VOCs为原料的生产过程环节和含VOCs产品的使用过程环节，只能采取废气收集措施，提高废气收集效率，减少废气的无组织排放与逸散，这是进行后续治理的前提条件。在含VOCs 产品的生产过程和以VOCs 为原料的生产过程中，VOCs 的排放不可避免，根据国家现有法律及法规标准必须进行末端治理。  印刷是使用印版或其他方式将原稿上的图文信息转移到承印物上的工艺技术，按分类主要包括出版物印刷、包装物印刷和其他印刷品印刷，按承载物分为纸及纸板印刷、金属印刷、塑料印刷等。 印刷工艺主要有平版印刷、凸版印刷（如柔版印刷）、凹版印刷和孔版印刷。不同印刷工艺的VOCs来源和排放方式基本相同：VOCs 来源于所使用的油墨及稀释剂（印刷不透气承印物需添加稀释剂，如金属印刷、塑料印刷）、复合用胶粘剂（仅限于部分存在复合工艺的印刷企业）及设备清洗剂，可能的排放途径有油墨调配过程溶剂挥发、印刷过程油墨溶剂挥发、烘干阶段、复合过程及设备清洗过程等。 印刷生产工艺流程及主要VOCs产生环节如图所示。 01 平版印刷工艺及VOCs 排放 平版印刷（平印）又称为胶版印刷（胶印），其特征是印版的图文着墨部分和空白部分几乎在同一平面上。平版印刷企业所使用的油墨包括溶剂型油墨、植物大豆油墨、UV 固化油墨和水性油墨，其中溶剂型油墨挥发性有机化合物含量较高，是平版印刷企业主要的VOCs排放源。此外，平版印刷在生产过程中所使用的有机溶剂型洗车水及润版液等也是VOCs 排放源之一。 02 凸版印刷工艺及VOCs 排放 凸版印刷（凸印）的图文部分处于一个平面，明显高于空白部分，印版着墨时，油墨附着在印版的凸起部分，并在压力作用下转移到承印物上。传统的凸版印刷采用铜锌版，目前逐渐被柔版印刷（柔印）代替，采用软质的树脂印版。 柔版印刷通常用于产品包装印刷，对于色彩要求不高的瓦楞纸包装箱产品一般使用水性油墨，几乎不存在VOCs 排放；而对于色彩鲜艳的薄膜制品则一般使用醇溶性油墨，印刷过程产生VOCs 污染。 03 凹版印刷工艺及VOCs 排放 凹版印刷（凹印）的印版滚筒上空白部分高于印刷图文部分，并且高低悬殊，空白部分处于同一平面或同一曲面上。印版上凹陷的图文部分形成网穴容纳油墨，通过滚筒压印，使印版滚筒上的图文印迹转移到承印物表面。 凹版印刷广泛应用于包装和特殊产品印刷领域，适用于薄膜、复合材料及纸张等介质，通常使用低粘度、高VOCs 含量的油墨，印制过程产生大量的VOCs，且成分复杂。 04 孔版印刷工艺及VOCs 排放 孔版印刷（也称丝网印刷、丝印）是将真丝、尼龙或金属丝编织成网，将其紧绷于网框上，采用手工刻膜或光化学制版的方法制成网版，网版上非图文部分被涂布的感光涂层封住，只留下图文部分的网孔可以透过油墨。印刷时，先在网版上涂墨，再用橡皮刮板在网版上轻刮，油墨透过网版，转移到放置在网版下的承印材料上。 孔版印刷VOCs 主要来源于油墨及清洗剂，使用溶剂型油墨时VOCs 排放浓度相对较高。 05 复合工艺及VOCs 排放 复合工艺是指使用胶粘剂将不同的基材通过压贴粘合形成二种或多种材料的组合的一种印后加工方式，包含干式复合、湿式复合、挤出复合、热熔复合等工艺，其中干式复合工艺需要使用大量的胶粘剂和稀释剂，VOCs 排放量较大，且成分单一。印刷工艺与含VOCs 原辅材料及VOCs 排放特征见表所示。 随着中国经济的快速发展，我国印刷行业也在飞速发展中，发展规模已经成为全球第二位，我国也成为包装印刷业的大国。随着国家一系列的环保法律法规的颁布，包装印刷也被列为VOCs重点治理行业之一。包装印刷业VOCs治理技术主要包括：源头降低、过程的控制、末端的处理。 01 VOCs源头降低 源头控制的目的，是从工艺的开端减少原辅材料VOCs的含量，从而达到VOCs减排的目的。环保型的原辅材料有以下几种： 固化油墨 此类油墨有机溶剂较低，在使用过程中不排放VOCs，可用于平版印刷、凹/凸版印刷、丝网印刷等各种领域。 水性油墨 以水为溶剂，主要应用于柔性版印刷和凹版印刷，在我国出版领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，主要应用于平版印刷。 02 VOCs过程控制 此种技术的宗旨，是减少VOCs的自然发挥与排放，优化调整VOCs废气的浓密度，达到用户期望的排放条件，为末端处理设施提供便利条件，在生产过程中对工艺、设备进行控制，从而达到减少末端VOCs的排放，有以下几种控制技术： ①原料 采用封闭的容器和管道输送方式，对原料的储存以及分配过程进行疏散。 ②收集 为了增加VOCs废气概率，建立印刷和烘干的收集系统，减少无组织的排放。在设计时应充分考虑科学的方式，不能一味地加大排风量。 ③优化 ESO控制技术、循环回用技术、二次利用技术、节能减排系统，都是优化VOCs废气的重要方式，其中ESO控制系统是我国环保发展历程中的重大创新技术，目前正在示范应用中，未来将对彩印包装印刷企业干法复合工序的成本治疗发挥重要的作用。 03 VOCs末端处理 末端处理技术包含两个方面：回收技术与销毁技术，回收技术是使用非破坏性的方法，即物理方法进行VOCs回收，销毁技术是通过化学方式将VOCs进行分解成对人类没有伤害的无毒物质的破坏性方法。在末端治理过程中，技术投资较大，设备的占地面积也较大，印刷企业在使用过程中，需要考虑选择问题、环保问题和使用问题。 在目前的末端处理技术中，溶剂的回收存在较大的安全隐患，不建议企业使用，而活性炭置换的投资较小，成为企业的第一选择，而末端处理的最佳方案是浓缩后废弃直接催化焚烧。 在环保问题上，印刷企业需要时刻保持警惕的状态，时刻关注环保部门的动向，环保政策的颁布，应该做好应对的准备，探索VOCs治理方案的可行性，为企业发展赢得更多的机会。 绿色印刷材料的开发是实现完全印刷的关键步骤，而印刷技术的选择与应用是非常重要的。可印刷水性材料是一种绿色印刷材料，由于具有在加工过程中产生的可挥发性有机气体较少甚至几乎没有的特点，给绿色印刷指明了一个绿色环保的发展方向。现阶段我国已有部分印刷企业开始使用可印刷水性材料，与国外相比我们起步较晚，因此对于开展绿色印刷的可印刷水性材料的使用有着巨大的发展空间。 水性底涂料主要由决定成膜效果的水性树脂和其他助剂组成，凭借其乙烯基单体的化学微观结构，能够很好地附着在工艺品表面，广泛应用于对陶瓷、木板、金属、塑料制品以及纸张表面的装饰，增加工艺品的美感，来达到更好的观赏效果。目前市场上存在成本最低、使用范围最广的产品为纸制品的加工。利用好水性纸张底涂料，书刊、广告宣传页以及商品外包装的纸盒或纸袋，不仅可以达到美化的效果，吸引消费者，还可以让产品保存更久。 对于使用的水性纸张底涂料而言，其制备过程中的配比不同，所达到的使用效果也不尽相同。对于制造商，要想抢占市场机遇，要做好的就是研究出质量更高的水性纸张底涂料。例如，河南千卡绘纸制品有限公司汪元红团队在2019年公开提出一种可以用于数码印刷的水性纸张涂层用涂料，具体为在制备过程中采用去离子水、亲水性纤维素树脂以及其他等助剂共10种原材料按照一定的比例配制而成。在制备成分上，其印刷基材化学性质稳定，不易变质，有利于长时间的存放。此外，在使用过程中，相比较传统的印刷方式而言，经过优化处理的数码印刷基材，与其他类型的底涂相比较，在高湿度或高温储藏条件下的固化粘合性得到了极大的提升，能够减少对印版的伤害，可以增加重复利用率，并且在油墨固着、干燥的过程中能够达到较为不错的效果，使用后的印品不易掉粉。对于制造商来说，在生产过程中，不仅可以减少对版材的消耗，还可以提高生产效率，有利于提高企业的利润。更重要的是，随着绿色环保的理念不断深入，数码水性纸张底涂料突出的优势在于对环境来说污染是极小的，大大减轻了企业在生产管理过程中环保监控方面的压力。 水性油墨在生产过程中被广泛应用于各类商品(如图 2 所示)，主要成分包括助剂、连结料、色料等物质。其中，颜料使油墨显色，以满足印刷对颜色的要求;连结料可以保护、分散颜料，是油墨的载体，水稀释型和水分散性是水性油墨连结料的两种主要类型。同时，为了使油墨拥有更好的性能，通常需要往油墨里面添加助剂，包括水性油墨清洗剂、消泡剂、稳定剂、冲淡剂等助剂类型。 01 在柔性版印刷中的应用 柔性版印刷把环保的水性油墨当作印刷材料，因此被称为最环保的印刷方式。水性油墨以凹版印刷与柔版印刷为主，主要适用于对卫生要求比较严格的印刷产品，如在儿童玩具、药包、软包装、食品包装以及印刷电子材料中使用。在瓦楞纸板印刷工艺中，水性柔印是最常见的一种，据调查，美国几乎全部采用水性柔印方式印刷纸箱，西欧 85%的纸箱也是采用水性柔印，日本有93%，我国仅有50%左右。在国家大力提倡低碳、环保、绿色发展趋势之下，以及日益严苛的企业操作环境安全健康要求，水性柔印在软包装印刷领域的应用将会越来越广泛。 02 在凹印领域中的应用 水性凹版油墨早在 20 世纪 70年代就逐渐应用于包装纸、厚板纸等产品的印刷中。长久以来，我国的软包印刷形成了以凹印为主流的生产现状，据资料显示，印刷业有机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显得尤为重要。但是凹印速度与凹印质量以及凹印干燥之间存在着矛盾，这也是水性凹印难以推广的重要原因。 03 在丝网印刷中的应用 水性丝网印刷技术应用最成熟、最广泛的国家有美国、德国、瑞典等。丝网印刷油墨应具有的特性是滑、短、松、软、薄，在日常的轻小货品的印刷过程中具有广泛的应用。目前，我国也研发了水性丝网印刷油墨。 04 在数码印刷中应用 目前，数码印刷的应用已经越来越为普遍。在传统印刷的基础上，数码印刷的油墨使用上有着它的特殊要求，水性油墨恰好符合这种要求。为了可以进行高速连续印刷，必须保证油墨在转移到承印物后要快速固着干燥。因此，确保现代设备能够进行一次多色连续的印刷，油墨迅速干燥的特性尤为重要。惠普推出的Latex 水性油墨，具备墨水色域广、色彩明艳浓烈、墨层轻薄等特点，可保持介质原有的色泽与质感，提升墨水在硬质承印物上的印刷效果。 黏度是水性油墨的一项重要指标，目前，实验研究发现胺化试剂对油墨的黏度有着非常重要的作用，这也为获得油墨理想的黏度提供了重要依据。同时，干燥时间是取代溶剂型油墨速度的关键问题，解决好此类问题有利于直接提高印品质量。水性油墨是一种无溶剂挥发、几乎没有挥发性有机化合物排放的环保型油墨，不仅绿色环保，而且对人们健康的影响也很小，值得广泛推广应用。但是它仍然存在着一些不足，比如，油墨干燥时间长、生产效率低、成本较高等，只有解决了这些问题，水性油墨才能真正得以广泛应用。 不干胶以纸、薄膜或者特种材料为面料，背面涂布胶黏剂，在食品、酒类、饮料、医药产品的包装中应用比较广泛。在数码印刷中，水性胶粘剂的种类有聚酯(PET）胶粘剂、聚氯乙烯(PVC)胶粘剂、BOPP 胶粘剂等。 PET 不干胶是标签行业常用的一种印刷材料(如图 7 所示)，具有材料坚固、密度高、耐高温、耐腐蚀、金属化等优点。PET 胶料种类繁多，可分为透明、白色、金属色等多种，根据表面光泽度可分为亮光和哑光。由于 PET 不干胶的表面能低，普通油墨的润湿性差且墨层不牢固，一些专业标签印刷企业一般采用涂有 PET 胶的材料生产电子标签。涂层改变了 PET 胶料的表面润湿性，性能稳定，贮存时间不变，能有效保证墨层的牢固性。
数码 PVC 不干胶较柔软，性能良好，适用于面积较大的贴标，防水、防油且耐化学腐蚀。胶带牢度最高可达到 7 级，一般用于家具标签、化妆品标签、电器产品标签等。 人们对生活质量的要求很高，对食品包装也有着严格的要求。溶剂型不干胶在基材中应用广泛，初始黏度高，但会挥发有机物，威胁人体健康，破坏环境。考虑到安全性和无污染性，水性不干胶是发展的必然趋势。水性不干胶是一种绿色环保的不干胶，具有水溶性和水分散性。水基胶粘剂是以水为聚合物的分散介质，当聚合物溶解在水中时，称为水溶性胶粘剂。用乳化剂将聚合物分散在水中，称为水乳液胶粘剂。水性胶粘剂的优点是：高黏度、高耐热性和高剪切强度;环保、无毒、不燃、固含量高，可通过现有的应用设备进行清洗。有报告显示，在美国软包装市场，水性不干胶的占比为 40%，日本为50%，欧洲为 20%。在我国，软包装市场上广泛应用的单组分丙烯酸水性胶粘剂，具有初始复合强度高、复合产品透明度好、交货期短等优点，特别适用于铝涂层复合材料，可用于干式复合设备。 水性上光油的成分与水性纸张底涂料相似，主要由水性树脂以及其他改善性能的助剂组成，但在功能上，主要为了提高物品表面的机械性能，比如经过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，从而让产品更加耐用等。水性上光油突出的特点是，其在生产以及应用过程中VOCs 的排放可以保证生产环节上减少对工人身体的损伤。此外，用来制备水性上光油的原料提取容易且种类广泛，这让制备工艺不再受到原料的限制，让生产成本更低。
从水性环保数字上光油本身的物质结构上来看，与电子油墨的亲和力强，能够满足用户对图案个性化定制的需求。在对印刷品的加印生产过程中，其优势可总结为如下几点： 第一，水性上光油不会对印品本身的颜色造成干扰，能够保护最初的产品设计。 第二，经过水性上光油涂布的印品除了可以提高表面物理性能，也可以将被印物提亮，达到美化的效果。 第三，水性上光油本身化学性质稳定，即使在长期强烈日光的照射下，也不易泛黄，便于保存。 第四，涂布后的油墨层结膜速度快，干燥迅速，大大缩短了产品线上用来干燥的时间，有助于提高产业链的生产效率。 第五，在使用、运输以及贮藏过程中更加方便、安全，有利于达到企业安全生产的标准，同时能更好地改善职工劳动条件。 作为一种绿色材料，可印刷水性材料给印刷行业开辟出了一条绿色印刷的道路。充分发挥好水性纸张底涂液、水性油墨、水性不干胶、水性上光油及水性清洁剂等在印刷行业的使用，印刷企业一定会突飞猛进的发展。 素材来源：华南印刷标签展 |
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