規(guī)模化軟包彩印企業(yè)VOCs減排的創(chuàng)新思維與經(jīng)驗(yàn)分享

包燕敏

（江蘇彩華包裝集團(tuán)有限公司）

一、源頭削減、控制

軟包彩印企業(yè)的印刷、復(fù)合生產(chǎn)工序及配墨、配膠、清洗等輔助工序中，會(huì)產(chǎn)生VOCs，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外包裝、印刷行業(yè)大氣環(huán)境的保護(hù)措施、VOCs處理方法與技術(shù)、相應(yīng)環(huán)保材料收集與采用、查詢與考證，根據(jù)企業(yè)自身產(chǎn)生VOCs的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)產(chǎn)品的不同特點(diǎn)，采取了源頭削減重點(diǎn)控制，從生產(chǎn)原料、設(shè)備、工藝等進(jìn)行控制、改進(jìn)和杜絕。

1.原材料

1）水性凹版油墨

2014年起，在對(duì)相關(guān)化企公司的水性樹(shù)脂原料、助劑等比對(duì)、篩選下，在與科研院校、跨國(guó)化企技術(shù)合作、研討下，國(guó)內(nèi)部分油墨制造公司開(kāi)始試制聚酯型凹版水性油墨與聚氨酯型凹版水性油墨。通過(guò)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室、中試車間一系列配方調(diào)整，攪拌、研磨工藝的改變，小樣、樣品制作；小試、試樣測(cè)試、刮樣分析、比對(duì)總結(jié)，開(kāi)始上機(jī)小試、中試、小批量試印刷及復(fù)合、分切、制袋等后加工，進(jìn)行了一系列操作與產(chǎn)品性能測(cè)試、與溶劑型凹版油墨技術(shù)參數(shù)比對(duì)、試印刷、復(fù)合、分切制袋等后加工，并在規(guī)定的水性印刷機(jī)上實(shí)施小單、中單、選擇性批量印刷，并已實(shí)現(xiàn)低VOCs水性凹版油墨在規(guī)?；洶b企業(yè)使用。

2）單一溶劑的凹版油墨

單一溶劑的凹版油墨，由于稀釋劑為單一酯類或醇類溶劑，便于印刷車間回收、管理與控制，是歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家目前較為采用的一種有利溶劑回收的油墨。單一醇類溶劑油墨，乙醇能溶于水、可在土壤中自然分解，有利降低大氣環(huán)境污染，其又與水墨體系相近，為今后過(guò)度至全水墨印刷鋪下基石；單一酯類溶劑油墨，有利印刷、復(fù)合等加工工藝的實(shí)施與操作，其工藝可操作性更強(qiáng)，無(wú)需調(diào)整任何操作工藝參數(shù)。使用單一溶劑的凹版油墨，為后續(xù)的VOCs治理設(shè)備回收再利用創(chuàng)造了有利條件。已在較多產(chǎn)品上推行、實(shí)施單一溶劑的凹版油墨印刷。

3）無(wú)溶劑膠粘劑

無(wú)溶劑膠粘劑是100%液體樹(shù)脂成分，無(wú)有機(jī)溶劑，其復(fù)合工藝，目前均能熟練掌握，除少數(shù)蒸煮結(jié)構(gòu)、重型包裝、抗腐蝕液體包裝結(jié)構(gòu)等外，已普遍在輕型軟包裝結(jié)構(gòu)中使用，并一直在做原溶劑型干復(fù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，轉(zhuǎn)至使用無(wú)溶劑膠粘劑的復(fù)合工藝，使用量在增加，無(wú)溶劑復(fù)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、數(shù)量也在擴(kuò)大。

4）水性膠粘劑

水性膠粘劑，由于其所具有的環(huán)保性，一直在使用：在干復(fù)工藝中適量替代酯溶性膠粘劑；在擠復(fù)工藝中，做底膠替代溶劑型AC劑與溶劑型雙組分聚氨酯膠粘劑；在濕復(fù)工藝中，更廣泛使用，如AL/PAPER、VMPET/PAPER等結(jié)構(gòu)中，全面使用水性膠粘劑。

5）水性底涂液

水性底涂液已全面推行使用，在BOPET膜、BOPP膜、AL箔等膜上涂布，按需求、按材質(zhì)不同，實(shí)施在線與離線涂布，增加后續(xù)結(jié)合層與之結(jié)合的牢度，如鍍鋁、鍍氧化鋁（ALOx）、氧化硅（SIOx），同時(shí)還可做保護(hù)涂層，具有保護(hù)、阻隔作用，全面提升該材質(zhì)的綜合物理阻隔性能與附加值。

6）多層共擠膜

軟包裝多層共擠吹塑膜、共擠雙拉膜，采取分子結(jié)構(gòu)排列、內(nèi)應(yīng)力梯度分配、結(jié)晶定位取向進(jìn)行優(yōu)化，在其性能保證和提升的前提下，實(shí)現(xiàn)了減薄化、減量化，從而減少?gòu)?fù)合工藝，降低與減少VOCs的產(chǎn)生。

7）高固含量膠粘劑

對(duì)于部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與其包裝內(nèi)含物的特殊性，目前還要使用溶劑型膠粘劑干復(fù)工藝，調(diào)整上膠網(wǎng)紋輥，改為使用高固含量、低粘度的膠粘劑，減少溶劑型膠粘劑干式復(fù)合工藝中的VOVs產(chǎn)生量。

2.設(shè)備

1）水性油墨凹版印刷機(jī)

配置水性油墨凹版印刷機(jī)或?qū)υ∷C(jī)干燥系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，實(shí)行了印刷油墨與印刷設(shè)備相對(duì)應(yīng)的分類管理，水性油墨凹版印刷，配備專項(xiàng)水性油墨凹版印刷機(jī)、操作人員及相應(yīng)的操作工藝，使水性油墨印刷技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，水性油墨印刷連續(xù)性與印刷管理穩(wěn)定、可控。

2）EB油墨印刷機(jī)

電子束輻射加熱固化的EB油墨印刷機(jī)，實(shí)行EB電子束干燥油墨在軟包材料上的印刷，是高保真CMYK+OGV（青色、品紅、黃色、黑色+橘色、綠色、紫色）七原色印刷，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化印刷與油墨管理，EB油墨不會(huì)變干固，無(wú)需清洗與更換油墨，20min內(nèi)完成產(chǎn)品更換，具有快速、記憶、儲(chǔ)存、重復(fù)還原性，徹底達(dá)到了無(wú)VOCs產(chǎn)生的印刷機(jī)與印刷方式。

3）UV-LED燈干燥的印刷機(jī)

UV-LED燈干燥的印刷機(jī)，使用冷光源固化色墨，印刷中油墨不堵版、不干版，印刷層次網(wǎng)點(diǎn)更加清晰，無(wú)需要添加任何溶劑，基材印刷面的VOCs殘留為零；同時(shí)運(yùn)用LED固化干燥技術(shù)，干燥速度快，替代了原凹版印刷的電、氣等加熱干燥方式，比原印刷機(jī)干燥能耗節(jié)約70%以上，適應(yīng)食品、醫(yī)藥、日化等軟包裝基材的里印與表印，取消了原凹印機(jī)具有的烘道設(shè)計(jì)，整機(jī)尺寸變小，基材的損耗減少，機(jī)械制造成本降低，操作也更具安全與智能。

4）無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備

配制無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備，絕大多數(shù)原來(lái)復(fù)合的產(chǎn)品，已從溶劑型干復(fù)工藝，轉(zhuǎn)至無(wú)溶劑復(fù)合工藝，無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備的使用效率在逐步提高，無(wú)溶劑復(fù)合質(zhì)量在上升、無(wú)溶劑復(fù)合產(chǎn)品對(duì)下道分切、制袋工序的影響在縮小，復(fù)合結(jié)構(gòu)范圍也在不斷擴(kuò)大。

5）智能化配色系統(tǒng)

對(duì)于規(guī)?；视∑髽I(yè)，為提高專色配色準(zhǔn)確性，減少配色中的經(jīng)驗(yàn)變數(shù)，杜絕配色色差與配色的基墨浪費(fèi)，可配備了一臺(tái)21頭或41頭的智能化、全自動(dòng)、準(zhǔn)確計(jì)量、有記憶功能的配色系統(tǒng)，配合印刷車間印墨色相、色差控制、余墨的管理，減少或杜絕配色廢墨的產(chǎn)生，提高專色油墨配色準(zhǔn)確度，保證了最低油墨庫(kù)存量。

6）密閉清洗、回收裝置

為減少無(wú)組織VOCs排放與員工操作環(huán)境改善，可配置全封閉印刷部件清洗回收環(huán)保設(shè)備。該設(shè)備是在封閉狀態(tài)下，專職清洗印刷部件：油墨桶、墨缸、墨箱、刮刀、防護(hù)罩等，并通過(guò)密閉蒸餾機(jī)，分離溶劑與墨渣，分離出來(lái)的溶劑回用清洗，墨渣按危廢處理，杜絕了油墨桶、墨缸、墨箱、刮刀、防護(hù)罩等用手工抹布沾溶劑清洗產(chǎn)生的VOCs無(wú)組織排放，極大降低生產(chǎn)環(huán)境VOCs濃度，保護(hù)操作員工的身心健康。

7）增加印刷、復(fù)合的密閉裝置

在凹版印刷的油墨印刷單元、干式復(fù)合的膠粘劑上膠單元，安裝密閉防溶劑蒸發(fā)泄露、油墨、膠粘劑的飛沾的防護(hù)裝置，降低印刷單元、復(fù)合上膠單元的VOCs無(wú)組織排放與印刷、復(fù)合單元操作環(huán)境的污染。

3.工藝

1）多層共擠功能性薄膜加工

采取一次成型的多層功能性包裝材料，是集表面EB油墨印刷、復(fù)合與熱封，能阻隔水蒸氣、阻隔氧氣的一體成型綠色包裝材料，減少以往的中間多次復(fù)合過(guò)程與復(fù)合膠粘劑的使用，不產(chǎn)生VOCs。

2）復(fù)合工藝方式改變

部分產(chǎn)品的復(fù)合工藝經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)論證，并通過(guò)客戶認(rèn)可其在線包裝、材料綜合物理性能，已從溶劑型干復(fù)工藝轉(zhuǎn)至無(wú)溶劑復(fù)合工藝與擠復(fù)工藝，并嘗試少量重型包裝、蒸煮產(chǎn)品、耐腐蝕產(chǎn)品復(fù)合工藝改至無(wú)溶劑復(fù)合工藝或其它環(huán)保的復(fù)合工藝，逐步、有計(jì)劃地減少VOCs的排放量。

3）涂布與蒸鍍

逐步增加水性底涂、面涂保護(hù)工藝，在線水性底涂液涂布與離線水性底涂液涂布并存，并與蒸鍍工藝相結(jié)合，形成鍍鋁與鍍氧化鋁、鍍氧化硅結(jié)構(gòu)，具有金屬光澤與透明性的二種高阻隔材料，部分替代了金屬鋁箔材料與PVDC、EVOH材料，減少了復(fù)合工藝，降低VOCs產(chǎn)生量。

4）工藝調(diào)整、簡(jiǎn)化

產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)與制定中，印刷色數(shù)減少、層次疊色取代專色油墨、印刷版面減小，環(huán)保型油墨取代常規(guī)溶劑型油墨；復(fù)合工藝次數(shù)減少，上膠量降低，環(huán)保型復(fù)合工藝采用，如：無(wú)溶劑復(fù)合、水性膠復(fù)合、擠出復(fù)合、共擠等復(fù)合工藝取代常規(guī)干式溶劑型復(fù)合工藝；產(chǎn)品材質(zhì)結(jié)構(gòu)改變，厚度降低，大小尺寸設(shè)計(jì)合理；排版、拼版更科學(xué)，減少不必后加工，更嚴(yán)格生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)管理與清潔生產(chǎn)管理。

二、末端處理、達(dá)標(biāo)排放

1.印刷單元：引入沸石轉(zhuǎn)輪濃縮+RTO焚燒處理裝置。

印刷單元采用閉風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，印刷和烘干產(chǎn)生的VOCs廢氣采用沸石轉(zhuǎn)輪濃縮，潔凈氣體經(jīng)過(guò)＞15m高排氣筒外排，濃縮后的廢氣進(jìn)入RTO+催化工藝焚燒處理后經(jīng)過(guò)15m～35m高排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

2.復(fù)合單元：引入活性炭吸附、氮?dú)饷摳?、冷凝精餾回收處理裝置及焚燒處理。

復(fù)合機(jī)笫一段干燥排氣濃度較高，不需濃縮處理，直接采用表面冷凝+活性碳吸附+氮?dú)饷摳?冷凝精餾的工藝進(jìn)行回收處理，其少量經(jīng)處理后的潔凈氣體通過(guò)＞15m高排氣筒外排。復(fù)合機(jī)的二、三段的干燥排風(fēng)因濃度低，經(jīng)過(guò)沸石轉(zhuǎn)輪回收裝置進(jìn)行濃縮，潔凈氣體經(jīng)過(guò)15m～35m高排氣筒外排，濃縮后的廢氣和印刷線產(chǎn)生的濃縮后的廢氣一起進(jìn)入RTO+催化工藝處理，其所產(chǎn)生的熱量主要用于脫附，多余的熱量經(jīng)過(guò)氣、氣換熱器換熱后供印刷干燥用。

設(shè)備自投入運(yùn)行后，其進(jìn)、出口濃度、風(fēng)量、處理率、排放濃度，均要處于設(shè)計(jì)可控范圍內(nèi)，符合相應(yīng)包裝印刷行業(yè)VOCs排放要求與標(biāo)準(zhǔn)。

三、環(huán)保升級(jí)補(bǔ)充措施

1）日常車間地坪、機(jī)器油墨、膠、油污等臟污的清除，采用水性清潔劑，這是一種無(wú)毒、無(wú)VOCs、無(wú)腐蝕性、不燃燒，具備生物分解性的水性清潔劑，可清除機(jī)臺(tái)、網(wǎng)紋輥、墨缸、壓膠輥、墨箱、墨桶、地坪等的墨跡、膠跡、臟污，替代原先用有機(jī)溶劑沾抹布擦除墨跡的工作方式，極大地減少無(wú)組織VOCs排放。

2）用大數(shù)據(jù)，對(duì)目前凹版印刷單元中的油墨種類、性能、固含量、VOCs含量、印刷基材、產(chǎn)品復(fù)合結(jié)構(gòu)、客戶要求、VOCs排放量、處理達(dá)標(biāo)率、處理能量效益等進(jìn)行比對(duì)分析、科學(xué)擇優(yōu)，逐步排除VOCs量大的油墨，選用環(huán)保型、可操作性的油墨。

3）EB電子束輻射加熱固化油墨印刷，是當(dāng)今公認(rèn)環(huán)保的印刷工藝，也是今后規(guī)?；视∑髽I(yè)今后重點(diǎn)發(fā)展的印刷工藝、印刷單元，會(huì)從目前認(rèn)知摸索階段，逐步過(guò)渡到全面掌握操作、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完善、增量發(fā)展的階段；同時(shí)，凹版水性油墨印刷，在配備專用水性凹版印刷機(jī)后；UV油墨印刷，配置LED燈干燥系統(tǒng)的印刷機(jī)，將與EB電子束輻射加熱固化油墨印刷一樣，成為規(guī)?；视∑髽I(yè)后續(xù)印刷發(fā)展主力。

4）在復(fù)合工藝中，以共擠膜、水性底涂結(jié)合蒸鍍一次成型的多層功能性包裝材料，可直接EB印刷、UV印刷、凹版水性油墨印刷或柔版水性油墨印刷、熱封，能阻隔水蒸氣與氧氣，是一體成型的綠色包裝材料，減少中間多次復(fù)合過(guò)程與復(fù)合膠粘劑的使用，不產(chǎn)生VOCs；同時(shí)，也可采用和提高帶水性底涂、串聯(lián)式雙聯(lián)共擠摸頭擠出、無(wú)溶劑復(fù)合工藝與水性濕式復(fù)合工藝使用量。

5）提升綠色制造、綠色產(chǎn)品、綠色發(fā)展理念與實(shí)效，建立降解合成實(shí)驗(yàn)室與堆肥降解實(shí)驗(yàn)室，對(duì)搖床肥泥培養(yǎng)、爆氣、抽取、攪拌、固含量、PH測(cè)定、抽真空、配液、樣品粉碎處理、比對(duì)裝置、厭氧培養(yǎng)……，將時(shí)時(shí)支撐與保障服務(wù)于軟包裝功能性材料的高阻隔性與生物降解性，為后續(xù)軟包裝材料逐步走上環(huán)保循環(huán)、降解、減量之路，做好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)工作。

四、結(jié)論

國(guó)內(nèi)規(guī)模化軟包裝彩印企業(yè)自2014年初就開(kāi)始啟動(dòng)包裝印刷企業(yè)的VOCs產(chǎn)生、排放、解決等問(wèn)題，同時(shí)各協(xié)會(huì)啟動(dòng)了相應(yīng)環(huán)保材料收集、組織請(qǐng)進(jìn)來(lái)技術(shù)交流、走出去歐、美、日等國(guó)考察學(xué)習(xí)等流程，并對(duì)各自產(chǎn)生VOCs的生產(chǎn)型企業(yè)按其不同生產(chǎn)設(shè)備、軟包產(chǎn)品等特點(diǎn)，采取相應(yīng)的源頭削減、過(guò)程控制、末端治理的措施，并在不斷地汲取國(guó)內(nèi)外相類似廠家先進(jìn)VOCs管控經(jīng)驗(yàn)及環(huán)保設(shè)備廠商推薦的環(huán)保新技術(shù)，結(jié)合自身特點(diǎn)，不斷進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新，已取得了一定效果，已為當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保工作做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，也都盡了應(yīng)盡的社會(huì)責(zé)任，同時(shí)也為國(guó)內(nèi)中、小軟包裝彩印企業(yè)做了引領(lǐng)、表率作用。