鄭秀亮　陳昊

把氮?dú)膺\(yùn)用到印刷行業(yè)中，實(shí)現(xiàn)UV油墨在傳統(tǒng)凹版印刷機(jī)上的應(yīng)用……通過這些研發(fā)改造，“優(yōu)威”實(shí)現(xiàn)了凹版印刷的VOC零排放，而且大大減少了能耗。

凹版印刷，具有墨色厚實(shí)、色彩豐富、印速快捷、印品質(zhì)量好等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于印刷食品、藥品、卷煙、洗滌用品等軟塑包裝，是目前包裝印刷產(chǎn)業(yè)中使用最普遍的印刷方式。

然而凹版印刷使用的油墨及原輔材料含有許多有機(jī)溶劑，印刷過程會產(chǎn)生大量有機(jī)廢氣，不僅有損操作工人的身體健康，而且?guī)韲?yán)重污染，是包裝印刷行業(yè)污染的“重災(zāi)區(qū)”。面對越來越嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，解決凹版印刷的污染問題，成為包裝印刷行業(yè)生存發(fā)展的必經(jīng)之路。中山優(yōu)威印刷設(shè)備有限公司（以下簡稱“優(yōu)威”）的“VOC（揮發(fā)性有機(jī)物）零排放、高效節(jié)能綠色凹版印刷機(jī)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目，或許是解決這一問題的一種有益嘗試。

研發(fā)背景：綠色印刷勢在必行

“我們最初研發(fā)的方向是降低凹版印刷機(jī)的能耗，后來看到環(huán)保問題越來越受到重視，我們又開始著手VOC零排放、高效節(jié)能綠色凹版印刷機(jī)的研發(fā)，沒想到不僅獲得了成功，還拿了環(huán)保部的科技獎(jiǎng)，也可以說是歪打正著?！薄皟?yōu)威”總經(jīng)理劉洪生開心地說。

2012年開始，全國多地屢次遭遇霧霾天氣，PM2.5“爆表”的情況屢見不鮮，國家開始啟動最強(qiáng)大氣污染防治行動，諸多污染行業(yè)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。最初，很少有人會把嚴(yán)峻的大氣污染狀況跟印刷行業(yè)相聯(lián)系，因?yàn)橛∷⑿袠I(yè)多年來是一個(gè)不被環(huán)保部門重視的行業(yè)。然而從2013年開始，作為VOC的排放者以及PM2.5指數(shù)的“貢獻(xiàn)者”之一，印刷行業(yè)開始進(jìn)入環(huán)保部門重點(diǎn)關(guān)注的視野。環(huán)保部、國家發(fā)改委、財(cái)政部三部委于2012年12月發(fā)布的《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中，4處提到“包裝印刷”?！兑?guī)劃》列出的針對大氣污染防治的重點(diǎn)工程項(xiàng)目中，87家包裝印刷類企業(yè)“榜上有名”。

印刷行業(yè)的污染主要源自油墨。目前，世界油墨年產(chǎn)量已超過300萬噸，溶劑型油墨占30%～40%，由油墨帶來的有機(jī)溶劑用量每年高達(dá)100萬噸以上。油墨干燥過程會把有機(jī)溶劑散發(fā)出來，每年由此產(chǎn)生的有機(jī)揮發(fā)物（VOC）排放量已達(dá)幾十萬噸。這些有機(jī)揮發(fā)物包括醇、酯、醚、酮、礦物油等，可能造成比二氧化碳更嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。VOC還會與空氣中的氮氧化物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成二次污染物，是PM2.5的主要來源之一。

“印刷企業(yè)中，揮發(fā)性有機(jī)物排放最嚴(yán)重的當(dāng)屬凹版印刷，因?yàn)榘及嬗∷⑹褂煤筋惾軇┬陀湍：筋惾軇]發(fā)性極強(qiáng)，對環(huán)境和人體都有危害?！?印刷業(yè)專家楊中元表示。劉洪生也提到，“傳統(tǒng)凹版印刷機(jī)的污染是非常厲害的，1公斤的油墨大概就能產(chǎn)生0.7公斤的VOC。” 隨著國家對PM2.5指數(shù)越來越關(guān)注，印刷行業(yè)特別是凹版印刷企業(yè)的污染整治問題被提上了議事日程。

2014年9月，國家正式頒布第三部綠色印刷標(biāo)準(zhǔn)——《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求印刷第三部分：凹版印刷》，這一標(biāo)準(zhǔn)的頒布，預(yù)示著凹版印刷的綠色發(fā)展進(jìn)入了攻堅(jiān)階段，低排放成為凹版印刷行業(yè)未來的主攻方向，這也為“VOC零排放、高效節(jié)能綠色凹版印刷機(jī)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目的研發(fā)及實(shí)施，提供了良好契機(jī)。

研發(fā)成果：集環(huán)保與節(jié)能于一身的綠色印刷機(jī)

近期，記者在“優(yōu)威”的凹版印刷生產(chǎn)線上看到，與傳統(tǒng)凹版印刷生產(chǎn)線不同的是，這里沒有任何排氣系統(tǒng)，也聞不到難聞的氣味?！绊?xiàng)目的實(shí)施填補(bǔ)了國際印刷行業(yè)的一項(xiàng)空白，使得綠色印刷成為了現(xiàn)實(shí)。”劉洪生說，“VOC零排放、高效節(jié)能綠色凹版印刷機(jī)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目首次將氮?dú)庖胗∷⑿袠I(yè)，實(shí)現(xiàn)了UV油墨在傳統(tǒng)凹版印刷機(jī)上的應(yīng)用，解決了凹版印刷有機(jī)揮發(fā)物（VOC）零排放和節(jié)能問題，真正實(shí)現(xiàn)凹版印刷的綠色生產(chǎn)。

該項(xiàng)目首先從油墨入手，研發(fā)出一種更加環(huán)保的UV油墨，從源頭解決VOC排放問題。據(jù)介紹，傳統(tǒng)凹印機(jī)使用的油墨為溶解性油墨，油墨中有機(jī)溶劑含量達(dá)70%。在實(shí)際印刷過程中，還必須加進(jìn)適當(dāng)溶劑調(diào)節(jié)油墨粘度，防止出現(xiàn)堵塞印版等問題，這些油墨本身含有的溶劑以及后加進(jìn)去的溶劑最后都要使用巨大的能量烘干，然后排放到大氣中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一條傳統(tǒng)凹印生產(chǎn)線正常使用的情況下，一年要向大氣排放400～500噸溶劑，這些溶劑按9000元/噸計(jì)算，相當(dāng)于白白浪費(fèi)了360萬元～450萬元。

相反，UV油墨中不含任何揮發(fā)性溶劑，油墨中的液態(tài)物質(zhì)為單體樹脂等，油墨干燥固化的時(shí)候，這些物質(zhì)會融入到印刷品中不會揮發(fā)出來，干燥過程中不會向大氣排放任何有害物質(zhì)，基本上實(shí)現(xiàn)VOC的零排放。在成本方面，UV油墨的價(jià)格是傳統(tǒng)油墨的3倍。不過，UV油墨中樹脂的含量只有1%～1.5%，而傳統(tǒng)油墨中有機(jī)溶劑達(dá)70%，所以印刷同樣的產(chǎn)品時(shí)，UV油墨的使用量要比傳統(tǒng)油墨少，再加上干燥時(shí)也能節(jié)省的電費(fèi)，UV油墨的使用成本比傳統(tǒng)油墨便宜。

“UV油墨在凹版印刷機(jī)上的使用，看起來好像很簡單，但實(shí)際操作起來卻很難?！眲⒑樯榻B說，UV油墨在凹版印刷機(jī)上的使用，干燥是最大的問題。以往，UV油墨干燥過程中會產(chǎn)生氧化反應(yīng)，這樣就會消耗大量的光引發(fā)劑，同時(shí)也影響了油墨固化的速度和效果，要保證高速高效的固化，就需要耗費(fèi)巨大的能量。高能量的干燥過程又會帶來高溫反應(yīng)，使得印刷紙張產(chǎn)生熱脹冷縮反應(yīng)，從而影響印刷品質(zhì)量，UV油墨要在凹版印刷機(jī)上使用，首先必須解決這個(gè)難題。

對此，“優(yōu)威”在印刷機(jī)干燥工藝的設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)了氮?dú)獗Ｗo(hù)在印刷機(jī)上的成功應(yīng)用，有效解決了UV油墨在凹版印刷機(jī)上的干燥問題。該技術(shù)主要是為UV油墨在凹印機(jī)上完全干燥提供環(huán)境保障，包括紫外線燈管和供氣裝置。供氣裝置用于生產(chǎn)氮?dú)?，位于紫外線燈罩內(nèi)。具體來說，在承印材料涂布或印刷油墨后進(jìn)入干燥區(qū)之前，首先采用氮?dú)鈱Τ杏〔牧系谋砻孢M(jìn)行吹掃、清氧處理，然后使其在充有氮?dú)獾淖贤饩€干燥箱中進(jìn)行干燥，整個(gè)干燥過程中油墨不會與空氣中的氧氣接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可避免在油墨中添加抗氧劑和增加固化劑的量，這不但降低了油墨的成本，減少污染排放，而且可以降低干燥時(shí)所需的能量，降低了印刷品的生產(chǎn)成本?！奥犉饋砗孟窈芎唵危珜?shí)際上我們是經(jīng)歷過無數(shù)次的試驗(yàn)，最終才選到了氮?dú)??！眲⒑樯f。

據(jù)了解，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下的紫外線固化凹版印刷機(jī)每色組所需最大干燥的功率為15千瓦/小時(shí)，傳統(tǒng)凹印機(jī)的電烘箱干燥功率每色組為60千瓦/小時(shí)，節(jié)能效果明顯。另外，傳統(tǒng)凹印機(jī)干燥時(shí)所產(chǎn)生的廢氣，還需要大功率的排廢系統(tǒng)來處理，而氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下的紫外線固化凹印機(jī)不需要這些高能耗的輔助設(shè)備。傳統(tǒng)凹印機(jī)還需要功率較大的冷卻系統(tǒng)對墨輥進(jìn)行冷卻，氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下的紫外線固化凹印機(jī)由于干燥時(shí)溫度低，不僅減少了冷卻系統(tǒng)，而且不會對紙張?jiān)斐捎绊?，保證了印刷品的質(zhì)量不受影響。

未來展望：具有較好的產(chǎn)業(yè)政策前景

“經(jīng)過2012和2013兩年的改造，凹印機(jī)生產(chǎn)過程中并無異味、VOC接近零排放，印刷品VOC殘留僅為國家標(biāo)準(zhǔn)的0.1%，不僅很好地保證了我們公司產(chǎn)品的質(zhì)量，更大大提高了我們公司的環(huán)保水平?！辈捎谩皟?yōu)威”的低排放技術(shù)改造之后，西安西正印鈔有限公司給出了這樣的評價(jià)。

四川嬌子印務(wù)有限公司則表示，“公司采購的由中山優(yōu)威印刷設(shè)備有限公司生產(chǎn)的凹版印刷機(jī)，在使用過程中性能穩(wěn)定，操作簡便，印刷速度及印刷效果滿意，產(chǎn)品干燥質(zhì)量穩(wěn)定，而且節(jié)能效果明顯?！彼拇▼勺佑?wù)有限公司的電量使用統(tǒng)計(jì)表明，使用了“優(yōu)威”的凹版印刷機(jī)之后，耗電量比以往減少了三分之一，同時(shí)油墨耗用量也較以前減少。2012年使用一年后，新增產(chǎn)值1560萬元，增收節(jié)支總額274萬元，取得了明顯的社會和環(huán)境效益。

此外，“優(yōu)威”的這一新技術(shù)還運(yùn)用到云南紅云紅河集團(tuán)、云南清甜香科技發(fā)展有限公司等企業(yè)中，有限解決了印刷品VOC殘留和異味的問題，不僅提升產(chǎn)品質(zhì)量，也有效解決了環(huán)境污染問題。

最近公布的全球設(shè)備印刷器材市場的研究報(bào)告顯示，受噴墨打印機(jī)、數(shù)字彩色機(jī)和特種成像印刷機(jī)市場需求增長的影響，數(shù)字印刷技術(shù)的市場需求正不斷增長，全球印刷設(shè)備器材市場的規(guī)模有望在2015年達(dá)到212.2億美元?！皟?yōu)威”生產(chǎn)的環(huán)保型凹版印刷機(jī)，以十色機(jī)為例，一條完整的生產(chǎn)線，價(jià)格大約在3000萬～4000萬之間，而進(jìn)口同類型的凹版印刷機(jī)，其價(jià)格大約為7000萬。

中山市環(huán)保局大氣科負(fù)責(zé)人還介紹，“目前很多企業(yè)對VOC的治理多采取末端治理的方式，通過增加環(huán)保設(shè)備進(jìn)行回收處理。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，目前的末端處理還是存在不少問題，特別是管理起來比較麻煩?！倍夷┒烁脑斓囊淮涡酝度肱c購買“優(yōu)威”設(shè)備的投入是差不多的，末端改造還需要增加日常的運(yùn)行費(fèi)用。所以，無論從價(jià)格的角度還是從環(huán)保的角度來看，“優(yōu)威”的凹版印刷機(jī)都具有比較強(qiáng)的競爭力。

值得一提的是，綠色印刷已經(jīng)成為印刷行業(yè)的發(fā)展主題。2014年，國家就相繼出臺了多項(xiàng)綠色發(fā)展政策，對于印刷行業(yè)來說，平版印刷、商業(yè)票據(jù)、凹版印刷3項(xiàng)環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)在這一年全部完成，實(shí)現(xiàn)了綠色印刷標(biāo)準(zhǔn)全覆蓋。

2014年末，環(huán)境保護(hù)部相關(guān)負(fù)責(zé)人向媒體通報(bào)，商務(wù)部、環(huán)境保護(hù)部、工信部已經(jīng)聯(lián)合發(fā)布《企業(yè)綠色采購指南（試行）》，這又將對整個(gè)印刷行業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型起到重要的推動作用。這一年，中央文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金還對全國31家印刷企業(yè)共給予2.116億元的綠色專項(xiàng)扶持，北京、上海、安徽、江蘇、重慶等地緊隨其后，通過各種渠道對綠色印刷給予資金扶持。一系列動作標(biāo)志著印刷業(yè)“后綠色印刷時(shí)代”正在開啟。

“如果不是國家對環(huán)保的重視，如果不是印刷行業(yè)對綠色印刷的認(rèn)識提升了，我們的設(shè)備估計(jì)也很難推廣?！眲⒑樯χf，當(dāng)下的環(huán)保形勢，為“優(yōu)威”這個(gè)綠色印刷的先行者提供了無限商機(jī)。