浅谈在丝网印刷中实现低碳印刷

文|林其水

浅谈在丝网印刷中实现低碳印刷

文|林其水

在人类发展进程中，世界文明先后经历了农业文明、工业文明和信息化三次浪潮，每次浪潮都有不同的显著内涵和特点。例如，农业文明的浪潮实现人类农耕文明的兴起，带动农业的辉煌发展；工业文明的浪潮使农业文明向工业文明转变，带来工业化的飞速发展；信息化的浪潮引领着信息化改革，使全球进入知识经济时代。

继工业化、信息化浪潮之后，目前世界将迎来第四次浪潮，这就是全球低碳化的浪潮，它正以迅猛之势，覆盖全球的各行各业，可以预计，低碳化的浪潮将促使人们走出一条生态文明的道路，将有效地解决当前困扰人类的气候和环境的问题。

当人类从原始文明走向农业文明和工业文明之后，随着全球人口和经济规模的不断增长，除了可再生能源外，地球上的能源储量终究是有限的。同时，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，除了烟雾、光化学烟雾和酸雨等的危害外，阿伦尼乌斯1896年预测的大气中二氧化碳浓度升高将带来的全球气候变化，也已被确认为不争的事实。在此背景下，“碳足迹”、“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活方式”、“低碳社会”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列概念、政策应运而生。而能源与经济以至价值观实行大变革的结果，可能将为逐步迈向生态文明走出一条路，即改变20世纪的传统增长模式，直接应用新世纪的创新技术，通过低碳经济模式与低碳生活方式，实现可持续发展，这也预示着一个全新的低碳时代的来临。走向低碳化时代是大势所趋，一直以来，人类对碳基能源的依赖，导致CO2排放过度，带来温室效应，对全球环境、经济，乃至人类社会都产生巨大影响，严重危及人类生存，这比经济危机更为可怕。解决世界气候和环境问题，低碳化是一条根本途径，也是人类发展的必由之路。

低碳化包含着工业、农业、服务、消费等与人们生产、生活关系的诸多方面，而低碳印刷就是印刷业今后发展的大势所趋。丝网印刷也和其他印刷一样，也会产生的一些污染物。这些环境污染物大体上可分为化学、物理和生物三大类。其中化学性污染物和物理性污染物是主要污染物。化学性污染以无机物为主，如:汞、铬、铅、氯化物等；有机物包括有机氯、酚等；物理性污染物主要有噪声、振动、热源等。由于这些污染物的形态不同，又可分为空气污染物、水污染物和固体污染物。污染物的产生不仅对操作人员带来身心健康和影响，而且还会随着空气和水的流动而污染大气和水源。此外，使用不符合低碳要求的油墨印刷品(尤其是食品、药品等包装印刷)还会对使用者带来危害，因此，在当前和今后的丝网印刷中，低碳印刷问题应是一个非常重要的问题。

一、丝网印刷中主要污染物

在印刷环境污染物中，目前主要有以下3种:

空气污染物：包括气溶胶（烟、粉尘、雾）、有害气体（硫氧化物、碳氢化合物、二氧化碳、氯化氢等）。

水污染物：包括无机悬浮物（炉渣、铁屑）、有毒污染物（汞、铅、铬、酚、氯等化学废液）、酸碱污染物（酸和碱）、油（油类、脂类等）。另外，热水、高温废气等热源也会对水和大气造成污染。

固体污染物：固体污染物包括纸、塑料、玻璃、金属、陶瓷、木屑等固体废物。噪声与振动也属于环境污染源。对丝网印刷来说，其产生的污染物主要是由感光材料、油墨（溶剂和颜料）等造成。

1．制版感光材料造成的污染

丝网印刷制版中常用的重铬酸类感光材料，由于在制版过程中排出的废液中含有大量的6价铬离子，其毒性大，如果人体接触到含有6价铬离子的溶液就会产生皮炎等疾病，而废液排出后对环境造成污染，严重影响动植物的正常生长。因此，使用无毒性的重氮盐及重氮树脂系乳剂型感光胶以根治铬离子的污染，将是未来制版的主要方向。

2．印刷油墨中的溶剂产生的污染

在印刷业，油墨对环境的影响是非常大的，油墨是目前印刷工业最大的污染源。世界油墨年产量已达300万吨。每年由油墨引起的全球有机挥发物（VOC）污染排放量已达几十万吨。这些有机挥发物，可以形成比二氧化碳更为严重的温室效应，而且在太阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾，严重污染大气环境，影响人们的身体健康和环境质量。此外，在食品、玩具等包装印刷时，普通油墨组分中重金属等对人体有害的成分还会直接危害食用者的身体健康。

（1）对人体健康的影响。

印刷油墨是由颜料、连结剂、溶剂、辅助剂组成的。其中有机溶剂和重金属元素对人体损害严重。丝网印刷油墨中的某些溶剂，挥发或排放到空气中会污染环境，影响动、植物的生长，特别是挥发性油墨对空气污染非常严重。另外，油墨中的一些溶剂及助剂燃点比较低，在空气中聚集并达到一定浓度时，遇火就会发生火灾等等。油墨中的颜料有两种，即无机颜料和有机颜料，其性质不溶于水和其它介质，并具有鲜明的色泽和稳定性。有些无机颜料中，含有铅、铬、铜、汞等重金属元素，均具有一定毒性，不能用于印刷食品包装和儿童玩具，有机颜料中有的含有合联苯胶，其中含有致癌成分，应严禁使用。有机溶剂可溶解许多天然树脂和合成树脂，是各种油墨的重要组成部分。有机溶剂会损害人体及皮下脂肪。长期接触某些溶剂会使皮肤干裂、粗糙；如果渗入皮肤或渗入血管，则会随血液危及人的血球及造血机能；溶剂气体被吸进气管、支气管、肺部或经血管、淋巴管传到其它器官，甚至可能引起肌体慢性中毒。

油墨中的重金属离子的毒性问题，颜料和染料中都含有某些致癌成分，对人体健康有很大的害处。复合包装材料在印刷中要使用大量的油墨、有机溶剂和粘合剂等，这些辅料虽不和食品有直接接触，但在食品包装和贮存过程中，某些有毒物质会迁移到食品中，危害人们的健康。印刷油墨中常使用乙醇、异丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有机溶剂。这些有机溶剂虽然通过干燥可以除去绝大部分，但是残留的溶剂迁移到食品中对人体造成危害。在凹印油墨中使用的溶剂一般有丁酮、二甲苯、甲苯、丁醇等高沸点有臭味、有毒性的溶剂。特别是丁酮，残留的气味很浓。由于油墨中的颜料颗粒很细小，吸附能力很强，虽然在印刷时已经加热干燥，但由于时间短、速度快，往往干燥得不彻底，特别是上墨面积较大、墨层较厚的印刷品，其残留溶剂较多，这些残留溶剂被带到复合工序中，经复合后更难跑掉，会慢慢地迁移渗透出来。因此必须将溶剂残留控制到最低限度。

（2）对环境质量的影响。

油墨中溶剂挥发造成的大气污染等问题，这以油墨中含有的挥发性有机物（VOC）为主，由于凹印油墨中使用了较多的VOC作为溶剂，因此污染最为严重。但网印和其他印刷也同样存在着这个问题，长期处于高浓度的VOC中，将会对人体，特别是神经系统造成极大的损害；VOC还会与空气中的氮氧化物发生光化学反应，产生臭氧及烟雾，从而造成大气污染。

为减少VOC，有回收和燃烧排放溶剂两种解决方法。除此之外，排放清洗水性油墨的水会造成水质污染，排放胶印润版液也会造成水质污染。印刷品以及油墨容器等产业废弃物的处理也是一件十分棘手的问题。在丝网印刷油墨中，颜料也是产生污染的重要因素。丝网油墨中常用一些金属材料，如铜、水银等，他们的离子或蒸气可形成污染物。另外印染用的盐基性染料中的槐黄和甲基紫都是致癌物质。使用含有毒性颜料印刷的陶瓷容器、玻璃制品、食品包装、儿童玩具等都会对人体造成一定的危害。对颜料废液可采用净化处理方法进行处理，使用有些微毒性颜料时，必须严格按照国家有关使用安全标准执行。

加强使用管理，减少污染。作为印刷中常用的油墨，如今虽然其技术不断向高科技化发展，但随着环境保护呼声的日益高涨，作为绿色印刷的主要组成部分，对油墨的环保要求也日益重视。可以说，环保油墨是今后油墨发展必须首先考虑的问题。

二、实现丝网低碳印刷的思路

1.使用环保油墨

大家知道，普通油墨中有机溶剂和重金属元素是造成环境污染和损害人体健康的重要因素。普通油墨是目前印刷工业中影响环境的最大污染源。据统计，全世界油墨年产量已超过300万吨。每年由油墨引起的全球有机挥发物（VOC）污染排放量已达几十万吨。这些有机挥发物，可以形成比二氧化碳更为严重的温室效应，而且在太阳光的照射下会形成氧化物和光化学烟雾，严重污染大气环境，影响人们的身体健康和环境质量。在油墨使用中，人们长期处于高浓度的VOC中，将会对人体，特别是神经系统造成极大的损害；VOC还会与空气中的氮氧化物发生光化学反应，产生臭氧及烟雾，从而造成大气污染。

因此，为减少油墨中溶剂造成的环境污染，除了采取一些措施对废气、废水进行处理以及改善印刷环境外，最好的方法是使用环保油墨，这是丝网及其他印刷的必由之路。要使油墨适合环保要求，主要应该改变油墨的组成，即要采用环保型材料来配制新型的油墨。科研人员也主要着力于开发研制这些材料，目前，符合环保的油墨主要有水性油墨、UV油墨、水性UV油墨和一些醇溶性油墨。

（1）植物油墨

植物油墨(如大豆油墨)，它是使用大豆或菜籽油、葵花籽等油脂作为连接料，其主要特点是由纯天然大豆色浆、使用天然大豆油脂作连结剂，再配上水和一些助剂等为原料制备而成。

经过多年对多种植物油配方的研发试验表明，大豆油墨无毒无污染，而且烹调用的大豆等植物油产量丰富，价格便宜，安全可靠，印刷效果良好并且符合印刷油墨的各项标准，尤其环保性能优越。植物油墨的优点不仅可降低挥发性有机化合物毒性的释放量，大大降低了普通石油基油墨中所含有的大量对人体有害的挥发性有机化合物成分，使用时基本上不排放VOC，不会污染环境，而且植物油墨的耐摩擦性较好，因此可使报纸等印刷品的墨色牢固，读者不受手沾黑的困扰，同时又没有不良刺激异味，因此受到读者的普遍肯定和欢迎。

据美国报纸协会报道，通常报纸读者比报纸封面更关心其手沾黑（即传统石油系油墨印刷的耐擦性不良，而容易沾黑读者的手）。另外，植物油墨的沸点比石油挥发成分高得多，在需要加热印刷(如激光打印、复印等)时，不会因为挥发而粘在纸上，这也是植物油墨显著优于普通油墨的优良特点。

还有，使用植物油墨的印刷品对于回收废纸的脱油墨，它比普通油墨更容易脱墨，而且纸纤维损伤少。同时脱油墨后的废油墨残渣比石油系的油墨容易分解（因为大豆油系生物可分解，而石油系生物不可分解的物质），以利排水处理作业，而可掌控排放水质量。通常废油墨的废弃，成为印刷厂及油墨制造厂的关心困扰问题点，盖因其废料成为工业废弃物引起公害污染所致，因此必须妥为处理。然而大豆油墨可以回填在新油墨混合使用，做为减废措施，亦利于环保。通常报纸用纸张80%以上系采用再生纸。 用大豆油墨印制的印刷品在使用和再生处理时，不会产生污染环境的有毒有害物质，可称为环保印刷品。

现在欧美地区一些采用大豆油墨的印刷品面市时，都要特为标上醒目的标记——“采用环保油墨印刷”，借此来扩大环保产品的社会影响力。还有，由于大豆油墨可展现更为浓厚而且亮丽的颜色效果，油墨的流动性和着色性极好，透明度高，色彩鲜艳，颜色深厚，丰富而亮丽，不易掉色等，可极大地提高了印刷质量。并且植物油墨印刷时用墨量少，成本降低，可增加单位印刷量，利于降低成本。植物油墨是目前比较符合低碳印刷要求的油墨之一。大豆油墨适用范围广泛，可适用于软包装、盒、袋子、卫生用品包装、快餐饭盒、购物袋、纸杯、烟盒；各种商标、报纸、杂志、不干胶标签、饮料、酒、药品和各种化妆品的印刷。

日本大阪印刷油墨公司最近推出了新型环保油墨“Opis100”，就是一种赢得美国大豆协会认可的大豆油墨，它是以大豆油为主体的100%植物油油墨，VOC的含量不到1%，完全符合日本环境协会去年年末修订的绿色标志认定标准、日本印刷工业联合会的环保标准和新修改的绿色标志“平版油墨V-2”标准；此外，这种油墨还具有在机上的稳定性和转移性都比较好，耐摩擦性、光泽和发色良好，润版液适性优良，易于生物分解和脱墨，与UV-OP清漆的融合性优良，光泽更佳，对于双面8色机亦具备优良的印刷适性等特点。单张纸油墨含有树脂份较多，而植物油至少为20%。该油墨为单张纸胶印油墨，符合日本环境协会去年年末修订的绿色标志认定标准，它具有如下特点：

①符合新修改的绿色标志“平版油墨V-2”标准；

②是赢得美国大豆协会认可的大豆油油墨；

③符合日本印刷工业联合会的环保标准；

④符合GPN的订货指南；

⑤是以大豆油为主体的100%植物油油墨；

⑥VOC的含量不到1%；

⑦在机上的稳定性和转移性好；

⑧耐摩擦性、光泽和发色良好；

⑨润版液适性优良；

⑩易于生物分解和脱墨；

11 与UV-OP清漆的融合性优良，光泽更加好；

12 对于双面8色机亦具备优良的印刷适性。

（2）生物油墨

美国科学家早就致力于一种名为菌视紫质的蛋白分子的研究。天然物料往往可以演示出诸如半导体之类制成物料所不能轻易获得的复杂功能。菌视紫质是在一种生长在盐碱沼泽中被称为“盐制品嗜盐杆菌”体上的强度紫色细胞膜中被发现的。照亮其蛋白质，就能引发一个光化学反应圈。其原理是：该光化学反应圈沿着环绕细胞膜的通道运送质子。此细胞膜的紫色源自被称为“视网膜”的菌视紫质成分。

（未完待续）

（接下期）