胶印油墨是一种不用溶剂、干燥速度快的油墨,其利用不同波长和能量的紫外光使油墨连接料中的单体聚合成聚合物,使油墨成膜干燥,使用过程中基本不产生VOCs,但是由于价格要比溶剂型油墨高,使用不是很普遍。
(2)凹印油墨
凹印广泛的应用在烟标和软包装印刷中,在凹印油墨中,目前溶剂型油墨占大多数,主要为酯溶性和醇溶性油墨。其中油墨自身含有的有机溶剂约占40%~70%。一般,在印刷时要向油墨中再添加30%~70%的有机溶剂做为稀释剂,这些溶剂沸点大都在70℃~120℃,其中主要是甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸正丙酯、丁酮(MEK)、乙醇、异丙醇(IPA)等物质。
目前,为了推动绿色印刷,水性凹印油墨也在不断地开发,但是由于水性凹印油墨成本高,干燥慢等问题,在山东省印刷企业中应用较少。水性凹印油墨的溶剂是纯水和少量的醇类,VOCs含量较小,具有广阔的发展前景。
(3)柔印油墨
柔印具有独特的灵活性、经济性,并对保护环境有利,符合食品包装印刷品卫生标准,可用在纸容器、瓦楞纸箱、信封、报纸等产品上。在柔印油墨中,用来印刷纸容器、瓦楞纸等的一般是水性油墨,它们几乎不排放VOCs。但是用来印刷软包装材料的柔印油墨,大都含有乙酸乙酯和异丙醇等有机溶剂,VOCs的排放情况跟用在软包装中的凹印油墨类似,但柔印比凹印油墨用量小, VOCs的排放量只有凹印的1/2~1/3。
水性油墨的使用可以明显地减少VOCs的排放量,适用于食品、饮料、药品等卫生条件要求严格的包装印刷产品。目前,水性油墨主要用于柔性版纸制品印刷,适用于塑料软包装印刷的水性油墨尚在研发中。
(4)丝网油墨
丝网印刷主要应用于广告业,在丝网油墨中,溶剂型油墨占50%~60%,一般在印刷时向油墨中再添加10%~30%的有机溶剂,这些溶剂的沸点一般在160℃~200℃。由于丝网印刷工艺的特点,在印刷工序安装燃烧装置或回收装置,存在费用太高及其他问题,推广有一定困难。现在,UV油墨在丝网印刷中应用越来越多。所以,针对VOCs的排放问题,无溶剂型和UV油墨将是以后的主流趋势。 4.1.2.2 润版液
润版液也称润湿液、水槽液、水斗液。其是一种高浓缩产品,使用前需进行稀释。受地域和传统的影响,印刷行业中许多名词不统一、不规范,对润版液及润版添加剂
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的称呼也不例外。润版液在印刷厂又被称为水斗液、水斗药水、润湿液等,而润版添加剂有时也被称为润版液、润版剂、润湿液等。
润版液可分为普通润版液、酒精润版液和非离子润版液等。
普通润版液加入的化学成分有磷酸、磷酸盐、硝酸盐等无机化合物,具有表面张力较高,润湿性较差,但成本低、易操作的特点。
酒精润版液添加有乙醇、异丙醇或其他醇类,具有表面张力较低,润湿性好的特点,适用于安装有酒精润湿系统的平版式印刷机。酒精量一般控制在12%~20%之间。
非离子表面活性剂润版液一般是把非离子表面活性剂加入含有其他电解质的润版液中配制而成的。非离子表面活性剂常使用的有聚氧乙烯、聚氧丙烯醚、烷基醇酰胺等。具有表面张力低,润湿性能良好,化学性能稳定的特点,是高速多色平版印刷机理想的润版液,但是控制不好易出现油墨乳化。
目前胶印印刷机上普遍采用的是酒精润版系统,润版液主要成分是异丙醇(工业酒精,IPA)及磷酸,异丙醇的挥发是造成VOCs排放的主要污染源之一。为减低润版液的VOCs挥发量,部份企业尝试使用低/无酒精润版液,取得了较好的效果。 4.1.2.3 清洗剂
清洗剂用来清洗印刷机上油墨,是印刷工艺中VOCs产生的主要源头之一。印刷机的部件必须经常清洗,以防积聚干涸的油墨和纸尘。常用的清洗剂包括汽油、煤油、乙二醇醚、醇类、甲苯、己烷和特别配制的混合剂(洗车水)。工人在操作时,通常会把装清洗剂的桶罐敞口置于印刷机旁,从而造成VOCs的逸散排放。
(1)汽油、煤油
用汽油、煤油做为清洗剂会对周围环境造成相当大的危害,汽油的主要成分为C5~C12脂肪烃和环烷烃类,以及一定量芳香烃;煤油的主要成分为C11~C16的脂肪烃和环烷烃以及芳烃。有的企业无循环处理设备,员工将清洗过墨辊、橡皮布、墨斗等的废汽油、煤油乱倒、乱放,不仅造成VOCs的排放,并且还会污染土壤和水体。由于价格因素,现在仍有少部分小企业还在使用汽油、煤油作为清洗剂。
(3)洗车水
随着环保意识的加强,现在很多印刷企业改用环保洗车水。环保洗车水主要是环保溶剂加上高效乳化剂配制而成,在使用时,配成一定比例的浓度。质量合格的洗车水与汽油、煤油相比,清洗效果好,安全性能高,并且对人体及环境的危害小,但是价格比较高。虽然相对于汽油、煤油而言,洗车水既安全,污染又小,但并不等于洗
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车水是完美无缺的。处于即用状态的洗车水一般是由90%以上的水和洗车水原液配制而成的,洗车水原液的主要成分是有机溶剂35~55%、有机羧酸10~25%、乙醇30~40%、少量乳化剂,在使用过程中会产生VOCs,由于企业每年的洗车水用量很大,所以洗车水造成的VOCs排放仍是印刷企业主要的VOCs排放源之一。 4.1.3 印后工序 4.1.3.1 上光油
上光是在印刷品表面涂覆上一层无色透明的涂料,经流平、干燥、压光后,在印刷品的表面形成薄而均匀的透明层。上光能够增加印品表面的光泽度、光洁度,起到保护印刷品、增加美观的作用。上光涂料的基本组成主要由主剂、助剂和溶剂三部分组成。主剂分为天然树脂和合成树脂;助剂包括固化剂、表面活性剂、增塑剂等;常用的溶剂有芳香烃类、酯类和醇类等。在上光过程中溶剂受热会有少量的挥发性有机物如甲苯、醇类释放出来。
新型的水性上光油和UV上光油不含溶剂,可以广泛的使用。特别是在包装印刷领域,水性光油不会对人体造成危害,目前已在烟标、酒标、食品包装袋等产品的包装上得到广泛应用。 4.1.3.2 覆膜胶
覆膜是将塑料薄膜涂上粘合剂与纸印刷品加热加压后使之粘合在一起,形成纸塑合一的产品加工技术。国内覆膜使用的粘合剂主要有聚氨酯类、橡胶类以及热塑高分子树脂等,覆膜过程中粘合剂受热会释放挥发性有机物,如苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁醇、丙烯酸类等,会造成车间空气污染,危害工人健康,如果未经处理直接排放,会对大气造成污染。
溶剂型即涂覆膜工艺已经被原国家经济贸易委员会列入第3批《淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录》,目前,山东省大部分企业主要使用预涂干式覆膜和水性覆膜工艺。
预涂覆膜是将粘合剂预先涂布在塑料薄膜上,经烘干收卷而成,是国外目前普遍使用的一种先进的覆膜技术,也是我国今后的发展方向。预涂膜技术减少了污染物质的排放,无毒、无味的环保特性决定其可广泛用于食品、烟酒、药品包装。目前,欧美等发达国家已全面采用预涂膜工艺。
水性覆膜工艺在覆膜时使用水性胶黏剂,水性胶黏剂溶剂含量低。
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虽然采用预涂干式覆膜和水性覆膜工艺大大减少了VOCs的排放,但在生产过程中仍然会存在溶剂的使用和挥发,所以要按照标准严格控制胶黏剂的使用。 4.1.3.3 复合胶
所谓复合工艺是指在软包装印刷中将不同特性的基材通过胶粘剂或类似方法粘接到一起而组成一个新的功能性材料的工艺。通常是把粘合剂涂布到一层薄膜上,经过烘箱干燥,再与另一层薄膜热压贴合成复合薄膜。它适用于各种基材薄膜,基材选择自由度高,可生产出各种优异性能的复合膜,如耐热、耐油、高阻隔、耐化学性薄膜等。
在所有的印刷工艺中,软包装印刷(通常是凹版印刷)工艺的VOCs排放量最大(约占全部VOCs排放的80%左右)。而在软包装印刷中,复合工艺和凹版印刷工艺的VOCs排放量约各占50%,因此,复合工艺是印刷行业中VOCs排放的一个主要环节。软包装复合工序需要使用大量的复合胶,复合胶一般为溶剂型胶黏剂,其中含有大量的挥发性有机物(乙酸乙酯、甲醇、乙醇等,主要为乙酸乙酯),是印刷行业VOCs排放的主要污染源之一。 4.1.3.4 胶黏剂
胶黏剂主要用于印后加工整理阶段把印刷品连接起来。一般而言,胶黏剂所含的VOCs来源包括:食品包装和书本钉装夹层用的胶黏剂所含的异氰酸酯、一些特殊胶黏剂所含的环氧有机物及一些钉装用胶黏剂所含的松香。胶黏剂又可分为水性和溶剂型,水性胶黏剂所产生的VOCs排放较少。 4.2 印刷业VOCs治理技术 4.2.1 印刷业VOCs的治理技术
印刷行业VOCs的控制一般可以通过两类方法来达到,一是源头治理,二是末端治理。由于目前我省印刷行业的清洁生产水平普遍较低,提高清洁生产水平,从源头上减少VOCs的使用和产生量,可以从根本上降低VOCs的排放量。源头治理相对于末端治理,通常成本更低、更有效、更可控。 4.2.1.1源头治理
印刷生产中VOCs的排放大部分来源于原材料中VOCs的挥发,使用不含VOCs或低VOCs含量的原材料做为替代品,是一种源头治理的方法。
用洗车水代替汽油、煤油做为清洗剂可以减少VOCs的排放。在平版印刷中,润
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