任慧 馮晶 曹磊 王曉萌 伊麗娜

（中日友好環(huán)境保護(hù)中心，北京市，100029）

引言

中國(guó)已成為全球第二大油墨生產(chǎn)國(guó)，近幾年我國(guó)油墨生產(chǎn)水平整體保持穩(wěn)中略升的發(fā)展態(tài)勢(shì)，2018年中國(guó)油墨產(chǎn)量達(dá)76.8萬(wàn)噸，同比2017年增長(zhǎng)3.5%。長(zhǎng)期以來(lái)溶劑型產(chǎn)品仍占主要比重[1]，因此油墨行業(yè)一直是國(guó)內(nèi)外揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）控制的重點(diǎn)領(lǐng)域[2]。隨著綠色印刷的推行，綠色環(huán)保油墨已得到較好的推廣使用[3]。2007年《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 膠印油墨》與《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 柔印油墨和凹印油墨》標(biāo)準(zhǔn)的制定，從改善環(huán)境質(zhì)量和降低對(duì)人體健康的影響方面對(duì)油墨的有害物和污染物做出了限定，成為印刷相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的重要依據(jù)之一，為綠色環(huán)保油墨奠定了標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)，引導(dǎo)了環(huán)保發(fā)展方向，得到了企業(yè)的積極響應(yīng)。隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)綠色印刷材料提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保要求。2016年《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 膠印油墨》的修訂，提高了膠印油墨在生態(tài)環(huán)保的相關(guān)要求[4]，增加了輻射固化油墨光引發(fā)劑的規(guī)定，與此同時(shí)柔印和凹印油墨的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展變化，現(xiàn)行的環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)對(duì)部分企業(yè)來(lái)說(shuō)還具有一定的先進(jìn)性，但就其中最主要的環(huán)境指標(biāo)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）來(lái)說(shuō)，HJ/T 371-2007已不符合國(guó)家VOCs減排政策的需要，塑料包裝行業(yè)VOCs減排也對(duì)凹印[5]和柔印油墨的綠色化[6]提出了新要求。

1. 油墨VOCs管控政策法規(guī)

《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》提出推進(jìn)對(duì)包裝印刷行業(yè)的VOCs污染治理工作，我國(guó)陸續(xù)出臺(tái)了多項(xiàng)相關(guān)政策及法規(guī)不斷完善加嚴(yán)油墨及印刷企業(yè)的VOCs排放。2015年修訂的《大氣污染防治法》，為改善大氣環(huán)境質(zhì)量，對(duì)油墨及印刷企業(yè)的過(guò)程管理提出了較高要求。第四十五條指出：“產(chǎn)生含揮發(fā)性有機(jī)物廢氣的生產(chǎn)和服務(wù)活動(dòng)，應(yīng)當(dāng)在密閉空間或者設(shè)備中進(jìn)行，并按照規(guī)定安裝、使用污染防治設(shè)施；無(wú)法密閉的，應(yīng)當(dāng)采取措施減少?gòu)U氣排放”；第四十七條指出：“石油、化工以及其他生產(chǎn)和使用有機(jī)溶劑的企業(yè)，應(yīng)當(dāng)采取措施對(duì)管道、設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)、維修，減少物料泄漏，對(duì)泄漏的物料應(yīng)當(dāng)及時(shí)收集處理”。

2016年工業(yè)和信息化部、財(cái)政部聯(lián)合發(fā)布了《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃》（工信部聯(lián)節(jié)〔2016〕217號(hào)），其中提到“油墨行業(yè)應(yīng)重點(diǎn)研發(fā)推廣使用低（無(wú)）VOCs的非吸收性基材的水性油墨（VOCs含量低于30%）、單一溶劑型凹印油墨、輻射固化油墨?！辈⑻岢觥暗?018年，工業(yè)行業(yè)減少苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺（DMF）等溶劑使用量20%以上，低（無(wú)）VOCs的綠色油墨產(chǎn)品比例分別達(dá)到70%以上”。2018年公布的《中國(guó)中央國(guó)務(wù)院關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù) 堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見》也提出了到2020年，揮發(fā)性有機(jī)物排放總量比2015年下降10%以上的目標(biāo)。

2019年生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案中》提到“對(duì)于企業(yè)采用符合國(guó)家有關(guān)低VOCs含量產(chǎn)品規(guī)定的油墨等，排放濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)且排放速率、排放績(jī)效等滿足相關(guān)規(guī)定的，相應(yīng)生產(chǎn)工序可不要求建設(shè)末端治理設(shè)施。使用的原輔材料VOCs含量（質(zhì)量比）低于10%的工序，可不要求采取無(wú)組織排放收集措施?！边@一規(guī)定大大調(diào)動(dòng)了印刷企業(yè)使用低VOCs油墨產(chǎn)品的積極性，通過(guò)源頭替代實(shí)現(xiàn)VOCs減排,減少企業(yè)在末端治理設(shè)施的投入。

2. 研究技術(shù)路線

標(biāo)準(zhǔn)的修訂建立在對(duì)凹印油墨和柔印油墨的全生命周期分析基礎(chǔ)上，從設(shè)計(jì)階段（原材料）、生產(chǎn)階段、使用階段和廢棄階段對(duì)產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。環(huán)境影響主要為大氣污染物排放和其他有害物質(zhì)兩個(gè)方面，從這兩個(gè)方面考慮，水性油墨和UV油墨較溶劑型油墨有著極大的優(yōu)勢(shì)[7]。參考《綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)通則》（GB/T 33761-2017）要求與《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 編制技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 454-2009）的編制原則構(gòu)建指標(biāo)體系框架，并根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)外環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行指標(biāo)篩選與確定。主要政策目標(biāo)導(dǎo)向是希望達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)要求的綠色油墨產(chǎn)品VOCs可以滿足《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案中》中末端治理設(shè)施豁免條件，減排的同時(shí)減少企業(yè)在末端治理的投入。

3. 指標(biāo)體系構(gòu)建

3.1 綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

遵循“生命周期理念”原則，從原材料獲取、制造、使用、廢棄等生命周期階段出發(fā)，重點(diǎn)分析產(chǎn)品在不同階段的資源能源消耗、生態(tài)環(huán)境影響及人體監(jiān)看安全影響因素，選取能夠表征該類產(chǎn)品主要綠色特性并可量化和可檢測(cè)驗(yàn)證的指標(biāo)構(gòu)成綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。由于是對(duì)油墨產(chǎn)品進(jìn)行綠色評(píng)價(jià)體系的搭建，參考《綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)通則》（GB/T 33761 -2017）要求，從基本要求、資源屬性、能源屬性、環(huán)境屬性、品質(zhì)屬性5個(gè)方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)搭建。并結(jié)合《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 編制技術(shù)導(dǎo)則》（HJ 454-2009）的原則，對(duì)油墨的相關(guān)基本要求和技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行篩選，形成符合環(huán)境標(biāo)志技術(shù)要求的指標(biāo)體系，見表1。

表1 油墨產(chǎn)品環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求指標(biāo)體系

3.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

本文比較了韓國(guó)、日本、中國(guó)香港等三個(gè)國(guó)家和地區(qū)的油墨（Printing inks）生態(tài)標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)。其中日本環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)與我國(guó)最為相近，都是從環(huán)境守法、生產(chǎn)過(guò)程、禁用物質(zhì)、限量物質(zhì)等方面進(jìn)行規(guī)定，規(guī)定的類別也有相似之處。但VOCs指標(biāo)都有詳細(xì)的要求，在對(duì)VOCs的限定方面，除韓國(guó)對(duì)所有產(chǎn)品統(tǒng)一要求VOCs質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于25%以外，其它國(guó)家都分類分別限定VOCs含量，香港綠色標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)（GL-004-004）水性油墨中VOCs應(yīng)小于5%；油型油墨中VOCs應(yīng)小于4%；紫外型油墨中VOCs應(yīng)小于2%；溶劑型油墨中VOCs應(yīng)小于50%。

日本規(guī)定凹版油墨應(yīng)含有少于20%的VOC成分，并應(yīng)設(shè)計(jì)成可以在低于30%VOC組分的條件下進(jìn)行印刷；樹脂版印刷油墨應(yīng)含有少于5%的VOC成分；UV固化的紙張印刷油墨VOC成分少于3%。

4. VOCs指標(biāo)控制

溶劑作為油墨的重要組成部分，傳統(tǒng)的溶劑基油墨添加有機(jī)溶劑的量高達(dá)70%-80%，使用過(guò)程還需添加3-5倍的溶劑用于稀釋和清洗設(shè)備，所有溶劑幾乎100%以揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的形式排放到大氣中，造成嚴(yán)重污染。因此VOCs是油墨產(chǎn)品中最主要的環(huán)保指標(biāo)，在設(shè)置過(guò)程中考慮到末端治理設(shè)施豁免條件，對(duì)所有油墨進(jìn)行水性化方向的設(shè)計(jì)。

指標(biāo)的設(shè)定主要依據(jù)不同VOCs含量的油墨在平均速度、統(tǒng)一墨量、相同風(fēng)速下印刷的VOCs排放濃度設(shè)定。按照滿版印刷100-120米/分鐘的印刷速度計(jì)算，每臺(tái)印刷機(jī)每天用墨量60公斤/天，每臺(tái)印刷機(jī)每天的風(fēng)量約為70000立方米/天，不同含量對(duì)應(yīng)的VOCs排放濃度如表2。

按照里印滿版100-120米/分鐘的印刷速度計(jì)算，每臺(tái)印刷機(jī)每天用墨量60公斤/天，每臺(tái)印刷機(jī)每天的風(fēng)量約為70000立方米/天，不同含量對(duì)應(yīng)的VOCs排放濃度如表3。

由表2、表3測(cè)算數(shù)據(jù)可以看出，速度快用墨量大排放較高，采用5%以下VOCs含量的油墨即使不進(jìn)行廢氣處理即可滿足目前全國(guó)最嚴(yán)格的50.0毫克/立方米的排放限值（上海地方標(biāo)準(zhǔn)和北京地區(qū)I時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)）。

另外，我們同時(shí)對(duì)22個(gè)國(guó)內(nèi)認(rèn)證企業(yè)的水性凹印油墨和柔印油墨進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方法依據(jù)《色漆和清漆 揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量的測(cè)定氣相色譜法》（GB/T 23986-2009），測(cè)試的數(shù)據(jù)見表4。

表2 表印油墨中VOCs含量與排放濃度理論值

表3 里印油墨中VOCs含量與排放濃度理論值

表4 樣品中VOCs含量測(cè)試值

由以上測(cè)試結(jié)果可以看出，22個(gè)水性油墨樣品中仍有4個(gè)不符合要求，但大多數(shù)水性油墨是可以符合VOCs5%以下要求的。

另外，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步實(shí)證，低VOCs的水性油墨已在紙張凹印及柔印中得到了廣泛的應(yīng)用，在塑料軟包裝表印中的應(yīng)用也已較為成熟，目前只有在塑料軟包裝里印上，由于要配合后道復(fù)合工藝，其應(yīng)用剛剛處于起步階段，但經(jīng)過(guò)實(shí)證，目前已有使用VOCs含量在5%以下的油墨進(jìn)行里印復(fù)合的成功案例。因此，無(wú)論從環(huán)保、安全還是經(jīng)濟(jì)性方面考慮，推廣VOCs含量不超過(guò)5%的油墨都是共贏舉措。

污染物減排效益：溶劑型油墨通常含有VOCs 70%左右，采用低VOCs水性油墨和低VOCs的UV油墨替代溶劑型油墨可減少VOCs產(chǎn)生量95%以上。

5. 結(jié)論

根據(jù)VOC污染的問(wèn)題導(dǎo)向和現(xiàn)有的政策導(dǎo)向，水性化油墨是當(dāng)前低VOCs凹印油墨和柔印油墨產(chǎn)品的重要方向，此次標(biāo)準(zhǔn)修訂將VOCs限量定為5%是通過(guò)充分考量環(huán)保、安全和經(jīng)濟(jì)性衡量所得到的共贏局面。

按照2015年油墨總產(chǎn)量70萬(wàn)噸的數(shù)據(jù)計(jì)算，凹印油墨約占總產(chǎn)量的 39%，柔印油墨約占總產(chǎn)量的 11%。其中柔印油墨的水性化程度較高，按照90%計(jì)算，但凹印油墨幾乎為溶劑型（包括醇水型），因此按照溶劑型油墨占油墨總量的40%計(jì)算，產(chǎn)量約為28萬(wàn)噸。按照1千克油墨向環(huán)境中排放3.7千克溶劑計(jì)算，如全部替換為VOCs低于5%的水性油墨，可減排VOCs約100萬(wàn)噸，占全國(guó)VOCs 排放量3100 萬(wàn)噸的3.2%。

因此，借助環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)的影響力引導(dǎo)和推動(dòng)行業(yè)內(nèi)的水性化轉(zhuǎn)變對(duì)于大氣污染物VOCs的減排具有重要意義。凹印和柔印油墨的綠色化尤其為塑料包裝行業(yè)VOCs源頭治理提供了最佳可行路徑。

同時(shí)，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了更為嚴(yán)格的有害物質(zhì)控制要求，這對(duì)保護(hù)消費(fèi)者健康、保護(hù)印刷工人健康、推行綠色印刷、推動(dòng)綠色消費(fèi)有積極的作用。