李倩

根據(jù)中科院有關(guān)調(diào)查顯示，印刷行業(yè)是繼汽車、涂料、石化行業(yè)之后的第四大污染行業(yè)，其中凹版印刷每年的VOCs排放總量達(dá)百萬(wàn)噸，凹印行業(yè)有機(jī)廢氣的排放不僅導(dǎo)致可再生資源的浪費(fèi)，同時(shí)也加劇了環(huán)境污染。針對(duì)近年日益嚴(yán)重的霧霾天氣，國(guó)家及地方相關(guān)部門陸續(xù)頒布了多項(xiàng)與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的政策措施，環(huán)保政策力度不斷加大。與此同時(shí)，一些國(guó)際化的終端企業(yè)也相繼制定了可持續(xù)包裝策略，對(duì)包裝材料供應(yīng)商以及印刷企業(yè)綠色環(huán)保的要求不斷提高。

近期出臺(tái)的一系列國(guó)家和地方法規(guī)更是劍指印刷行業(yè)，例如，北京市從2015年10月1日起開始征收VOCs排污費(fèi)，通過揮發(fā)性有機(jī)物清潔生產(chǎn)評(píng)估、排放濃度低于或等于本市排放限值的50%，且當(dāng)月未因污染環(huán)境受到環(huán)保部門處罰的，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為每千克10元；對(duì)于存在未安裝廢氣治理設(shè)施、廢氣治理設(shè)施運(yùn)行不正常或揮發(fā)性有機(jī)物超標(biāo)排放等環(huán)境污染行為的，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為每千克40元；其他情況收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為每千克20元。繼北京、上海、江蘇、安徽、湖南、四川、天津、遼寧、浙江、河北、山東、山西、海南、湖北、福建、江西開征包裝印刷行業(yè)有機(jī)化學(xué)物VOCs排污費(fèi)征收費(fèi)之后，云南省也正式發(fā)文試點(diǎn)開征VOCs排污費(fèi)，成為全國(guó)第十七個(gè)出臺(tái)試點(diǎn)包裝印刷行業(yè)VOCs排污費(fèi)征收政策的省級(jí)地區(qū)（含直轄市）。

從以上國(guó)家和地方的治理力度來(lái)看，包裝印刷行業(yè)面臨著環(huán)保治理的巨大壓力和困擾，“污染重災(zāi)區(qū)”的凹版印刷轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫。國(guó)內(nèi)凹印及相關(guān)設(shè)備保有量幾萬(wàn)臺(tái)套，產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從業(yè)人員多，凹印工藝經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，作為包裝印刷主要方式，環(huán)保問題不解決，企業(yè)將難以生存。VOCs排放的得不到治理，還會(huì)造成嚴(yán)重的社會(huì)問題。雖然如今的凹版軟包裝薄膜印刷已從芳香烴類的有機(jī)溶劑換成無(wú)苯無(wú)酮的酯醚類溶劑，對(duì)產(chǎn)品的溶劑殘留、印刷環(huán)境的污染有所減輕，但隨著凹印產(chǎn)能的提高與市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，有機(jī)溶劑的揮發(fā)廢氣排放，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成的危害也日趨嚴(yán)重。

如何從源頭治理凹版印刷的污染？水性油墨技術(shù)是關(guān)鍵。2016年12月7日，在CHINA PRINT 2017國(guó)際媒體周暨第十九屆北京國(guó)際印刷信息交流大會(huì)上，華新（佛山）彩色印刷有限公司的吳永強(qiáng)副總經(jīng)理宣布，薄膜凹印全色系水性油墨研發(fā)成功及進(jìn)行批量應(yīng)用，這將為凹版印刷歷史上樹立一座里程碑，也預(yù)示著凹版印刷未來(lái)的路會(huì)越走越寬廣。

為此，本刊記者在會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)采訪了北京中科麗顏科技發(fā)展有限公司技術(shù)總監(jiān)魏洪濤先生和華新（佛山）彩色印刷有限公司（以下簡(jiǎn)稱華新彩?。└笨偨?jīng)理吳永強(qiáng)先生，聽他們講述了如何攻克技術(shù)難關(guān)，成功研發(fā)并批量生產(chǎn)水性油墨的精彩歷程。

歷經(jīng)20年 終克技術(shù)難關(guān)

眾所周知，目前凹版溶劑性油墨的VOCs排放治理問題非常嚴(yán)峻，凹版油墨的酯醚類等高濃度溶劑揮發(fā)，采用末端治理VOCs無(wú)論采取何種形式，都必須投入昂貴回收處理的裝置，需要增加運(yùn)營(yíng)成本，耗費(fèi)大量的資源。華新彩印吳總道出了水性油墨難以替代溶劑型油墨的原因：“目前凹印塑料薄膜軟包裝印刷，絕大多數(shù)用的是溶劑油墨，有的企業(yè)選擇末端治理，購(gòu)買末端治理設(shè)備。這種選擇，一是投資大、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本高；二是部分企業(yè)溶劑回收后處理困難，有的企業(yè)處理不當(dāng)又形成二次污染。早在20世紀(jì)90年代末，我們生產(chǎn)口香糖的紙塑鋁復(fù)合包材，在行業(yè)里較早應(yīng)用凹版薄膜醇溶油墨。對(duì)于水性油墨的薄膜凹印工藝一直未能實(shí)現(xiàn)，就因?yàn)樗芰媳∧な欠俏招圆牧希杂湍珨U(kuò)散性大、固著力差，從技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)二者的有機(jī)結(jié)合，這是軟包行業(yè)里專業(yè)性的難題，也是溶劑型油墨在我國(guó)使用幾十年都無(wú)法替代的原因?！?/p>

近20年來(lái)，北京中科麗顏科技發(fā)展有限公司技術(shù)總監(jiān)魏洪濤先生一直致力于研究油墨。1996年，他在印鈔廠研究合成印鈔用的油墨樹脂，當(dāng)時(shí)他意識(shí)到油墨的水基化是未來(lái)的趨勢(shì)，于是他成功地將整個(gè)油墨水基化，并建立了自己的樹脂體系。2001年，他去浙江溫州龍崗考察時(shí)發(fā)生的一件事對(duì)他觸動(dòng)很大，“溫州的小企業(yè)特別多，有一個(gè)工廠老板跟我講，他們廠里有3個(gè)工人得了白血病，就是因?yàn)橛湍锏谋剿?。如果把塑料包裝的毒性問題解決了，那真是造福行業(yè)的事。”

從那時(shí)起，魏洪濤便開始把整個(gè)精力投入到塑料包裝的改進(jìn)上，首先要解決油墨的毒性問題，再解決油墨的氣味問題，最后解決油墨的排放問題。魏洪濤所在的北京中科麗顏研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過十幾年的上千次實(shí)驗(yàn)，每年都要做至少兩次上機(jī)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過近20年的研究和努力，利用自主開發(fā)的非丙烯酸改性水基樹脂的水性聚氨酯合成樹脂，研制成可用于塑料薄膜印刷的新型水性全色系、多品種的凹印復(fù)合油墨。盡管該系列油墨從技術(shù)路線上取得了突破，樹脂合成及印刷打樣也取得很好效果，不過一直沒能產(chǎn)業(yè)化。事實(shí)上，要在產(chǎn)業(yè)化上取得成功，必須與印刷、制版工藝以及設(shè)備改進(jìn)相結(jié)合，這方面的結(jié)合牽扯很多難以產(chǎn)業(yè)化的困難與問題。

產(chǎn)學(xué)研同努力 實(shí)現(xiàn)水墨產(chǎn)業(yè)化

2015年，由行業(yè)協(xié)會(huì)牽頭（中國(guó)印刷及設(shè)備器材工業(yè)協(xié)會(huì)和廣東省印刷協(xié)會(huì)），華新彩印聯(lián)合軟包相關(guān)專業(yè)研究人員及科研專家，組建以印刷、油墨、制版及設(shè)備企業(yè)為主體的水性薄膜凹印復(fù)合油墨開發(fā)應(yīng)用行業(yè)聯(lián)盟，通過聯(lián)盟成員的共同努力，制定了周密的薄膜凹印水性墨生產(chǎn)工藝方案。首先，由華新彩印的研發(fā)人員與專家們一起，以工廠現(xiàn)有在生產(chǎn)中的一條電子軸十色凹印設(shè)備為基準(zhǔn)，以嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度，科學(xué)地制定設(shè)備升級(jí)、版輥制作、印刷油墨匹配以及生產(chǎn)工藝技術(shù)方案。對(duì)BOPP、BOPET等非極性與極性的薄膜基材，進(jìn)行反復(fù)的水性薄膜凹版復(fù)合油墨的印刷適性測(cè)試，經(jīng)歷了小、中、大試3個(gè)階段。歷時(shí)1年時(shí)間，企業(yè)逐步建立起水性墨工藝標(biāo)準(zhǔn)、工人操作規(guī)范、最佳的水墨印刷適性方法，同時(shí)制定了水墨印刷技術(shù)體系和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)管理制度。

運(yùn)城制版的專家根據(jù)水墨的特性，不斷改進(jìn)電雕曲線，結(jié)合水性薄膜油墨凹印工藝關(guān)鍵技術(shù)，逐項(xiàng)分析對(duì)比，找出最佳方案。不僅如此，運(yùn)城制版在版輥制作環(huán)節(jié)，通過應(yīng)用高度智能化的裝備，確保制版精度及制版過程無(wú)污染、清潔生產(chǎn)。水墨的研發(fā)測(cè)試整個(gè)過程，根據(jù)印刷工藝要求及制版反饋數(shù)據(jù)，不斷改進(jìn)油墨結(jié)構(gòu)及配方，做到印版與油墨的最佳匹配，使水墨的印刷質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化，直至適應(yīng)凹印大批量生產(chǎn)工藝的要求。

經(jīng)過產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的各方努力，終于成功研發(fā)出了HLWA型水墨，HLWA型水墨是一種基于水性聚氨酯型體系的環(huán)保油墨。油墨只含有水性樹脂、顏料以及純水、食用酒精（乙醇）助劑等材料，不含苯、酮、酯及醚類有機(jī)溶劑。經(jīng)過一年來(lái)的測(cè)試及生產(chǎn)，使用水性油墨已經(jīng)取得了優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量與可靠的技術(shù)指標(biāo)。據(jù)魏洪濤介紹，該水性塑料薄膜凹版油墨濃度高、色彩再現(xiàn)性優(yōu)異，印刷網(wǎng)點(diǎn)、線條清晰，油墨的流平性和固著力良好，并具備優(yōu)異的無(wú)溶劑復(fù)合加工性能。它不但可以適應(yīng)和滿足目前大部分輕包裝類的軟包市場(chǎng)產(chǎn)品要求，而且具備溶劑型聚氨酯油墨的一些重要性能。另外，薄膜水墨印刷已經(jīng)通過300米速度設(shè)備的技術(shù)測(cè)試，在300米速度的凹印機(jī)設(shè)備印刷，完全可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高效生產(chǎn)的技術(shù)需求。

在該水性薄膜凹印油墨的應(yīng)用方面，華新彩印吳總表示：“這幾年業(yè)內(nèi)都在熱議水性油墨，我們也期盼著能用最短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，進(jìn)行訂單生產(chǎn)。2016年5月，我們完成了最后的實(shí)驗(yàn)，拿出產(chǎn)品給到我們的客戶，客戶在6月經(jīng)過上機(jī)包裝驗(yàn)證可以完全替代原來(lái)的產(chǎn)品，現(xiàn)在已經(jīng)批量訂單生產(chǎn)了，我們已經(jīng)生產(chǎn)了超過150萬(wàn)米800寬幅面的產(chǎn)品。我們的油墨不是只有做測(cè)試，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，半年之內(nèi)已經(jīng)有10噸以上油墨的使用量，經(jīng)過前期的考證以后，我們的產(chǎn)品已經(jīng)從測(cè)試論證的階段邁入了實(shí)際生產(chǎn)的階段。”

經(jīng)過一年來(lái)密集高效的印刷實(shí)驗(yàn)，薄膜水墨凹印工藝的開發(fā)應(yīng)用取得重大的技術(shù)突破和創(chuàng)新成果。華新彩印在多家知名品牌食品糖果包材上，進(jìn)行水墨全色系批量生產(chǎn)。其產(chǎn)品質(zhì)量可靠，印刷過程穩(wěn)定，指標(biāo)性能完全可以替代溶劑油墨，平方面積油墨消耗量同比減少25%，印刷綜合成本降低。更重要的是印刷中沒有揮發(fā)性有機(jī)溶劑，印刷車間無(wú)異味、無(wú)毒害。印刷過程中不僅保護(hù)了印刷生產(chǎn)者的健康，而其VOCs排放量，經(jīng)廣州質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)研究院生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)采集氣體，檢測(cè)結(jié)果VOCs排放量比溶劑油墨生產(chǎn)時(shí)排放減小90%，印刷車間的印刷機(jī)末端排放口，沒經(jīng)任何處理排放溶度低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。不僅如此，用水性油墨印刷的包裝產(chǎn)品本身不再含有有毒的苯類、酮類、酯類、醚類等有毒物質(zhì)，不存在二次污染問題。使用水性塑料薄膜凹版油墨印刷及無(wú)溶劑復(fù)合工藝，達(dá)成包裝制品、產(chǎn)品包裝及商品流通消費(fèi)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈安全的有效保障，符合綠色生態(tài)的發(fā)展戰(zhàn)略。

華新彩印吳總表示：“通過水性塑料薄膜凹印油墨產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的經(jīng)驗(yàn)積累，我們將繼續(xù)以綠色印刷產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟為基礎(chǔ)，要與包裝印刷行業(yè)一起不斷提升凹版塑料薄膜水性油墨新材料的適用性。凹版塑料薄膜水性油墨一定會(huì)在軟包裝領(lǐng)域得到更廣泛市場(chǎng)認(rèn)同，它也將對(duì)軟包裝行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和綠色生態(tài)發(fā)展的貢獻(xiàn)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響?！?/p>

創(chuàng)建油墨新體系 破除體系性缺陷

為什么他們能成功解決塑包油墨的問題？過去那么多做水性塑包油墨的人都沒有成功呢？魏洪濤從技術(shù)原理上作了分析：“油墨與刷墻的涂料從本質(zhì)上是沒有區(qū)別的，都是采用丙烯酸體系，丙烯酸體系在水性柔版油墨當(dāng)中也有應(yīng)用，丙烯酸體系在應(yīng)用涂料和柔版油墨還是很成功的。過去將紙箱印刷用水性柔版以后，也是無(wú)污染的。但是丙烯酸體系是水分散體系，用到凹版方面，有一個(gè)很大的弊端，就是會(huì)干版，凹版印刷是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，在版輥高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生大量熱，不斷攪動(dòng)，油墨變化特別大，如果油墨沒有很好的穩(wěn)定性，就無(wú)法保證印刷進(jìn)行的連續(xù)性，這也是水性油墨在凹版印刷中最大的問題。穩(wěn)定性是無(wú)法通過改進(jìn)機(jī)械來(lái)解決，是體系性缺陷?！?/p>

“我們?cè)诜治鲞@個(gè)缺陷的基礎(chǔ)上否定了原來(lái)的路線，創(chuàng)立了一個(gè)新的體系，叫溶液性體系，非丙烯酸的溶液性體系，將水視作為溶劑，傳統(tǒng)的溶劑型油墨是溶液的，是溶劑將原來(lái)的高分子樹脂溶解了，但是水不是很好的溶劑，如果要將高分子樹脂在水里溶解是一個(gè)非常大的技術(shù)突破。油墨的結(jié)構(gòu)核心是樹脂，樹脂是油墨的骨架，將聚酯聚氨酯水性化之后，把體系轉(zhuǎn)化成溶液體系，如此一來(lái)穩(wěn)定性得到了大大提高，便滿足了凹版需要的連續(xù)性印刷的要求。其實(shí)對(duì)于水性油墨在凹版印刷應(yīng)用的研究已經(jīng)有很多年，但是應(yīng)用于高端凹版煙包印刷的水性油墨都達(dá)不到要求，因?yàn)闀?huì)糊版。有一個(gè)現(xiàn)象叫“4000張現(xiàn)象”，就是印過4000張，油墨就不穩(wěn)定了，出現(xiàn)臟點(diǎn)、丟點(diǎn)、露白等現(xiàn)象。實(shí)際上就是水性油墨的穩(wěn)定性不好，我們就是將這個(gè)問題解決了，這是世界首創(chuàng)的。”魏洪濤欣喜地看到今天的成果，水性薄膜油墨的成功研發(fā)和應(yīng)用無(wú)疑成功救贖了凹版印刷。

“我們的印版輥技術(shù)參數(shù)與溶劑油墨是可以兼容的，不像別的普通的水性油墨需要特殊的制版工藝，他們的制版工效要慢一半以上，別人能做3塊版，他才能做1塊版。水性薄膜凹印油墨很難做到全色系，有實(shí)地有套印都在一個(gè)版面上是很難實(shí)現(xiàn)的。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，水性薄膜凹印油墨過去一直以來(lái)沒有得到普遍性應(yīng)用，是因?yàn)樗暮芏鄦栴}解決不了，包括油墨成本、印刷速度、質(zhì)量、油墨品種等不像溶劑油墨那么全面成熟。水性油墨做到將近20年，一直都沒有得到廣泛應(yīng)用，由于歐美地區(qū)柔版技術(shù)方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)把凹版印刷淘汰了。但是中國(guó)市場(chǎng)情況不同，凹版市場(chǎng)規(guī)模龐大，有1萬(wàn)多家印刷企業(yè)，凹版制版成本低，如果采用柔版，印刷成本會(huì)上升很多。其實(shí)用柔版方式來(lái)做塑料薄膜軟包裝印刷還是溶劑油墨，并不是水墨。如果換了印刷方式，但是還是解決不了油墨問題、排放問題、污染問題，那就沒有任何意義。所以我們還是從凹版本身解決，真正改成水性油墨，特別是薄膜水性油墨，這是我們做這件事的意義。”不忘初心，方得始終。魏洪濤苦心鉆研20年，終在各方努力配合幫助下，突破了重重阻力，成功解決了這一世界性難題。

而作為一家專業(yè)的包裝印刷企業(yè)，華新彩印在水性油墨研發(fā)項(xiàng)目上也遇到了重重阻力。華新彩印吳總說(shuō)道：“我們有一個(gè)機(jī)長(zhǎng)，在水性薄膜油墨測(cè)試及批量生產(chǎn)過程有不配合、工作態(tài)度消極的表現(xiàn)，后來(lái)我們就把這名員工調(diào)離崗位3個(gè)月。大家使用溶劑油墨傳統(tǒng)工藝幾十年，對(duì)于溶劑油墨印刷的工藝流程、產(chǎn)品質(zhì)量管控等都很熟悉，新的事物出來(lái)，難免很多員工沒有站在一定高度看待發(fā)展。另外，我們對(duì)于技術(shù)的熟悉程度以及技能掌握都需要時(shí)間積累。溶劑油墨幾十年積累了很豐富的經(jīng)驗(yàn)，水性油墨應(yīng)用有很多技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，剛開始出現(xiàn)的印版與標(biāo)準(zhǔn)不匹配，堵版、干版，色彩再現(xiàn)和印刷適性調(diào)整等情況，造成員工很迷茫?！钡?，華新彩印的管理層對(duì)于該項(xiàng)目態(tài)度堅(jiān)定，公司技術(shù)部門、質(zhì)控部門、生產(chǎn)部門有著很好的溝通銜接，使得水性油墨項(xiàng)目能夠順利地進(jìn)展下去。

吳總表示，目前，華新彩印90%以上的員工對(duì)使用水性油墨生產(chǎn)是非常認(rèn)同的，以前員工在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)印刷作業(yè)時(shí)都要戴口罩，其他部門非生產(chǎn)人員也不愿意長(zhǎng)時(shí)間停留生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。如今，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)十分友好，都沒有任何味道了，員工身體健康有保障，大家心情舒暢。從生產(chǎn)成本上來(lái)說(shuō)，聚氨酯型水性薄膜復(fù)合油墨，以行業(yè)實(shí)際情況出發(fā)，它既可以滿足綠色環(huán)保要求，也保留了有誘惑力的價(jià)格。目前國(guó)內(nèi)的大多數(shù)軟包印刷廠不需要過多地投入資源來(lái)應(yīng)對(duì)新工藝的進(jìn)入，比如印刷機(jī)的改造以及版輥的高付出版費(fèi)，節(jié)省了大量的有機(jī)溶劑使用成本，大幅度降低有機(jī)化學(xué)物廢氣VOCs排放，不必投入龐大的末端治理設(shè)備，使用水性薄膜凹印油墨綜合成本整體是降低的，體現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量、復(fù)合質(zhì)量、產(chǎn)品價(jià)格和安全環(huán)保的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。軟包印企在轉(zhuǎn)為水墨印刷工藝的過度期間，印版輥大部分是基本可以兼用，也可以采用水性油墨和溶劑油墨共用印刷方式。當(dāng)然，在全部采用水性油墨印刷生產(chǎn)以后，印刷版輥的制版工藝是必須按照全新的制版技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)制版的。我們通過一年多的實(shí)踐論證，在目前行業(yè)現(xiàn)有運(yùn)行中的原溶劑型凹印機(jī)上、在不需要較大改變?cè)軇┬陀湍a(chǎn)條件下，可以保持或超過原有產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。同時(shí)，從塑料薄膜軟包裝凹版印刷機(jī)的裝備領(lǐng)域，圍繞水性油墨新材料的技術(shù)發(fā)展進(jìn)程需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)。另外，該水性油墨跟溶劑油墨比較還有個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，就是水性油墨解決了靜電蓄積問題，排除了印刷企業(yè)的起火隱患。

新型水性薄膜凹印復(fù)合油墨的誕生，標(biāo)志著我國(guó)在包裝印刷環(huán)保新材料這一領(lǐng)域又有了新的跨越。隨著新型塑料薄膜凹印水墨的推廣與應(yīng)用，將徹底改變我國(guó)塑料薄膜凹版印刷污染嚴(yán)重和技術(shù)落后的偏見，凹版塑料薄膜印刷工藝將邁進(jìn)清潔環(huán)保、綠色印刷的行列，我國(guó)包裝印刷VOCs減排的指標(biāo)一定能夠早日實(shí)現(xiàn)！