新版凹印機：助力印刷行業(yè)綠色發(fā)展

鄭秀亮　陳昊

把氮氣運用到印刷行業(yè)中，實現(xiàn)UV油墨在傳統(tǒng)凹版印刷機上的應(yīng)用……通過這些研發(fā)改造，“優(yōu)威”實現(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、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溶劑，印刷過程會產(chǎn)生大量有機廢氣，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)性有機物）零排放、高效節(jié)能綠色凹版印刷機研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目，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，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，因為印刷行業(yè)多年來是一個不被環(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“貢獻者”之一，印刷行業(yè)開始進入環(huán)保部門重點關(guān)注的視野。環(huán)保部、國家發(fā)改委、財政部三部委于2012年12月發(fā)布的《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中，4處提到“包裝印刷”。《規(guī)劃》列出的針對大氣污染防治的重點工程項目中，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%，由油墨帶來的有機溶劑用量每年高達100萬噸以上。油墨干燥過程會把有機溶劑散發(fā)出來，每年由此產(chǎn)生的有機揮發(fā)物（VOC）排放量已達幾十萬噸。這些有機揮發(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)性有機物排放最嚴(yán)重的當(dāng)屬凹版印刷，因為凹版印刷使用含苯類溶劑型油墨。含苯類溶劑揮發(fā)性極強，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)展進入了攻堅階段，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)能綠色凹版印刷機研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目的研發(fā)及實施，提供了良好契機。

研發(fā)成果：集環(huán)保與節(jié)能于一身的綠色印刷機

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?！绊椖康膶嵤┨钛a了國際印刷行業(yè)的一項空白，使得綠色印刷成為了現(xiàn)實?！眲⒑樯f，“VOC零排放、高效節(jié)能綠色凹版印刷機研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目首次將氮氣引入印刷行業(yè)，實現(xiàn)了UV油墨在傳統(tǒng)凹版印刷機上的應(yīng)用，解決了凹版印刷有機揮發(fā)物（VOC）零排放和節(jié)能問題，真正實現(xiàn)凹版印刷的綠色生產(chǎn)。

該項目首先從油墨入手，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)凹印機使用的油墨為溶解性油墨，油墨中有機溶劑含量達70%。在實際印刷過程中，還必須加進適當(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，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/噸計算，相當(dāng)于白白浪費了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)，基本上實現(xiàn)VOC的零排放。在成本方面，UV油墨的價格是傳統(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)油墨中有機溶劑達70%，所以印刷同樣的產(chǎn)品時，UV油墨的使用量要比傳統(tǒng)油墨少，再加上干燥時也能節(jié)省的電費，UV油墨的使用成本比傳統(tǒng)油墨便宜。

“UV油墨在凹版印刷機上的使用，看起來好像很簡單，但實際操作起來卻很難。”劉洪生介紹說，UV油墨在凹版印刷機上的使用，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上使用，首先必須解決這個難題。

對此，“優(yōu)威”在印刷機干燥工藝的設(shè)計上，實現(xiàn)了氮氣保護在印刷機上的成功應(yīng)用，有效解決了UV油墨在凹版印刷機上的干燥問題。該技術(shù)主要是為UV油墨在凹印機上完全干燥提供環(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)氮氣，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入干燥區(qū)之前，首先采用氮氣對承印材料的表面進行吹掃、清氧處理，然后使其在充有氮氣的紫外線干燥箱中進行干燥，整個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?，但實際上我們是經(jīng)歷過無數(shù)次的試驗，最終才選到了氮氣?！眲⒑樯f。

據(jù)了解，氮氣保護條件下的紫外線固化凹版印刷機每色組所需最大干燥的功率為15千瓦/小時，傳統(tǒng)凹印機的電烘箱干燥功率每色組為60千瓦/小時，節(jié)能效果明顯。另外，傳統(tǒng)凹印機干燥時所產(chǎn)生的廢氣，還需要大功率的排廢系統(tǒng)來處理，而氮氣保護條件下的紫外線固化凹印機不需要這些高能耗的輔助設(shè)備。傳統(tǒng)凹印機還需要功率較大的冷卻系統(tǒng)對墨輥進行冷卻，氮氣保護條件下的紫外線固化凹印機由于干燥時溫度低，不僅減少了冷卻系統(tǒng)，而且不會對紙張造成影響，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。”采用“優(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。

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，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。”四川嬌子印務(wù)有限公司的電量使用統(tǒng)計表明，使用了“優(yōu)威”的凹版印刷機之后，耗電量比以往減少了三分之一，同時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)還運用到云南紅云紅河集團、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告顯示，受噴墨打印機、數(shù)字彩色機和特種成像印刷機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年達到212.2億美元?！皟?yōu)威”生產(chǎn)的環(huán)保型凹版印刷機，以十色機為例，一條完整的生產(chǎn)線，價格大約在3000萬～4000萬之間，而進口同類型的凹版印刷機，其價格大約為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)備進行回收處理。實踐發(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。”而且末端改造的一次性投入與購買“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行費用。所以，無論從價格的角度還是從環(huán)保的角度來看，“優(yōu)威”的凹版印刷機都具有比較強的競爭力。

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項環(huán)境標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)在這一年全部完成，實現(xiàn)了綠色印刷標(biāo)準(zhǔn)全覆蓋。

2014年末，環(huán)境保護部相關(guān)負(fù)責(zé)人向媒體通報，商務(wù)部、環(huán)境保護部、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”這個綠色印刷的先行者提供了無限商機。