凹印行业节能减排与绿色化新进展

马平东

在如此严峻的环保背景下，凹印行业只有通过转型升级才能求得生存，转型空间（转型整体包装解决方案供应商、UV塑料凹印、塑料胶印及软包装数字印刷等）相对较小，而升级空间相对较大。因此转型升级的重点在于技术升级和管理升级。伴随供热方式的限制，热能成本越来越高，再加上VOCs排污收费及严格限制超标排放的政策，凹印企业承受的压力越来越大。因此，通过技术升级实现节能减排成为凹印企业的必由之路，而如何选择合适的技术路线及设备成为各企业的大考。

自《挥发性有机物排污收费试点办法》正式实施以来，我国已有15个省市相继出台VOCs排污收费政策，凹印行业在重视质量、成本、效率的基础上，其新技术、新工艺、新设备和新材料将向着环保（节能、减排、降耗、节材等）、安全、健康的方向快速发展。

节能优化技术

在凹印工序使用节能优化技术以减少能耗。例如，在凹印机烘箱系统使用热泵技术、热管技术等，可大幅降低设备能耗；在熟化室加热中使用热泵技术，也会大幅降低能耗。

广东环葆嘉节能科技公司开发的ESO节能优化技术，可用于印刷机热风干燥系统的改造与优化。ESO节能优化技术运用压力自动平衡技术，通过烘箱送排风的压力自动跟随，使烘箱稳定在设定的微负压状态，同时不受其他单元烘箱及送排风风机的影响，保证稳定的进出风量，以满足干燥所需，配合逐次升高的溶剂挥发工艺，既能达到节能目的，又实现了安全风量控制的目标，并兼顾减少废气排放总量的期望。该技术在凹印机上应用效果显著。

目前，博斯特、陕西北人和广东环葆嘉等已展开对凹印机进行减风节能的一系列行动，其手段都是通过增加烘箱热风的循环利用率，减少排风量，增加废气排放浓度，达到节能的效果并为后续的废气处理打下基础，部分企业的技术已经投入使用。

凹印VOCs减排

当前，凹印VOCs减排是当务之急。凹印VOCs治理措施主要有3个途径，即源头治理、过程控制、末端治理。其中，在源头治理方面，低VOCs含量材料的开发力度日益加强，这些材料的特性和使用方法还需要凹印企业逐步适应；在过程控制方面，也有新技术出现，大多以提高材料循环利用率、减少污染物排放为主；末端治理则是凹印行业目前使用较多的VOCs减排方式。

1.源头治理

随着多地VOCs排污收费标准的相继出台，凹印行业的VOCs治理越来越紧迫。综合对比之下，减少有机溶剂的使用是凹印企业实现VOCs源头治理的必经之路。

（1）凹印油墨的水性化

在凹印行业的绿色化进程中，油墨行业对我国凹印行业的发展起到了极大的促进作用。从含苯油墨到无苯油墨是软包装凹印行业的一次重大技术进步，也是油墨行业环保技术的重要创新，而从无苯油墨到水性油墨则是一场重大的技术革命。高性价比且能适应低中高速印刷的塑料薄膜凹印水墨将是一个重要的发展方向。

由于水墨用水作稀释剂，VOCs排放量极小，因此得到越来越多包装印刷企业的青睐，与此同时，越来越多油墨制造商开始研发生产塑料凹印水墨，并取得了一定的技术进展。但目前水墨依旧存在干燥速度慢、印刷牢度低、颜色与溶剂墨有差别、北方冬季低温适应性差等问题。目前水墨在以纸张为承印物的烟包凹印中的推行还算顺利，但在以薄膜等伸缩性基材上进行印刷时，以上问题是影响印刷质量的主因。

可喜的是，近几个月来，凹印水墨的研发取得了突破性进展，而凹印水墨的推广应用也得到了凹印设备制造商和凹版制造商的重视，结合凹印水墨的特点，也有许多配套设备和产品相继问世。

结合水墨特点，通过优化烘箱设计和循环排风设计，大大提升了凹印机的干燥能力，为水墨的高速印刷奠定了基础。如宁波欣达高速电子轴传动水墨凹版印刷机，特别采用了“热风+红外”相结合的“耦合干燥”方式，同时对设备的烘箱进行了创新优化设计，很好地解决了凹印水墨干燥难的问题。

在制版方面，网穴的形状和深浅都有了相应的改变，且已经解决水墨网点分散的问题。水墨固含量高，采用15～20μm浅版印刷，相对于溶剂墨，上墨量能减少三分之一。也就是说，印刷相同数量和规格的印刷品，水墨的消耗量较溶剂墨减少约30%。

从目前来看，采用水墨从源头治理是最理想的方法。水墨的成功试用是一个良好的开端，但离大面积推广还有一定距离，还需要油墨制造商、凹印机制造商、凹印企业的共同努力。

①实现真正的水墨凹印

部分油墨制造商研制的凹印水墨含有一定比例的醇类物质，在补充水中也必须加入一定量的醇类溶剂，离不含或含微量有机溶剂的真正水墨或水基油墨，还有一定差距。也有油墨制造商声称研制出了不含有机溶剂的水墨，但仍有待于市场的检验。

②水墨的环保性及安全性

并不是所有的水墨都是环保油墨，如果水墨无限制地使用染料（水性金属油墨采用铜锌粉）、氨水等，这样的水墨未必是环保油墨。对必须添加的助剂及表面活性剂，应符合GB 9685-2008《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》的要求。

③提高印刷适性

包括油墨初干性、转移性及复溶性等，以及后加工适性，与干式复合、无溶剂复合的匹配性。

（2）采用单一溶剂油墨

为了方便溶剂回收，一些油墨制造商进行了单一溶剂油墨的研发，但目前还处于小试阶段。单一溶剂油墨的回收方法与干式复合工艺的回收方法相同，目前已在欧洲国家得到普遍使用。这是因为欧洲国家的印刷设备生产速度普遍较高，可达300米/分钟，且欧洲国家对印刷质量的要求较低，即使使用单一溶剂油墨在高速印刷下出现了微小的印刷质量瑕疵，也可以被接受。而我国印刷设备的生产速度不仅无法与欧洲国家相比，且国人对印刷质量的高要求也使得单一溶剂油墨在凹印工艺中难以大范围应用。虽然单一溶剂油墨的大范围应用有一定难度，但完全可以采用单一体系溶剂油墨来代替溶剂型油墨，比如油墨溶剂均为酯类，回收时只回收组分大的溶剂，组分小的不回收，也可以解决凹印油墨回收难的问题。

2.过程控制

过程控制即从凹印过程中通过改进烘箱效率和生产现场等措施，从而达到VOCs减排的目的。主要措施是对印刷机的机械设备进行技术革新，减小凹印生产中VOCs的排放量，提高排放浓度，同时增加热能利用等。例如，凹印设备增加LEL控制装置、减少车间现场的溶剂挥发、半封闭墨槽及油墨槽加盖、全封闭挡墨装置及推行清洁生产等。

综合比较来看，凹印企业采用LEL控制装置是实现VOCs治理的有效方法，将凹印机烘箱的一部分废气再次通入烘箱用于印品干燥，不仅可以降低干燥时的能源消耗，而且还能减少废气的排放量，以减少末端治理成本。需要注意的是，使用LEL控制装置时应控制好烘箱内的废气浓度，以防止爆炸。目前，大部分凹印设备已经自带LEL控制装置。对于一些比较陈旧的凹印设备，在加装LEL控制装置前可能还需要对其进行改造，以适应LEL控制装置的运行，从目前的技术手段来看已不是难题。总体来说，LEL控制装置的废气回用方法如果使用得当，能帮助凹印企业大大降低VOCs的排放量。

3.末端治理

凹印企业VOCs末端治理目前主要有两个方向：一为回收，包括吸收法、吸附法和冷凝法等；二为消除，包括燃烧法、光催化法、低温等离子法和生物处理法等。

目前，业内一些大型凹印企业已开始对生产中排放的废气（溶剂）进行回收、燃烧或等离子无害化处理。但就全国凹印企业总量来说，所占比例极少（不到1%）。有机废气处理在凹印行业的推广困难重重，究其原因主要是该行业排放的有机废气成分复杂而且浓度偏低，处理风量幅度变化很大。

（1）回收法

回收法是通过物理方法，改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来收集分离有机气相污染物，主要有吸附、吸收、冷凝及膜分离技术。回收的挥发性有机物可以直接或经过简单纯化后返回工艺过程再利用，以减少原料消耗，或者用于有机溶剂质量要求较低的生产工艺，或者进行集中分离提纯。

回收法已广泛应用于软包装干式复合工艺的溶剂回收，但在凹印工序中，回收法的应用效果依然不太明朗，主要是由于凹印油墨所含溶剂类型较多，回收后必须经过精馏、提纯，不仅技术要求高，还要求安装精馏塔等设备，大大增加了凹印企业的成本投入，这是小型凹印企业无法承担的。而且，在当前石油价格和溶剂成本均较低的情况下，经过精馏、提纯后所得溶剂的经济价值也会大打折扣。

（2）燃烧法

燃烧法主要分为直接燃烧（TNV）、蓄热式燃烧（RTO）、催化蓄热燃烧（RCO）等。目前燃烧法应用较为成熟，有机废气经过燃烧后产生的热能可以直接回收，并且按需要稳定输出热能，在实现废气治理的同时可以取代燃气锅炉作为供热设备。在我国，应用燃烧法治理VOCs的凹印企业也比较多，与吸附法结合使用效果更佳，废气经吸附、解吸之后，浓度变得更高，这样就能减少燃烧时的能源消耗。类似的方法还有转轮浓缩+焚烧法。建议凹印企业根据自身实际生产中的排气浓度、排风量等情况选择最合适的燃烧工艺。

（3）低温等离子法

低温等离子法通过高压放电，将气体电离分解转变为无害物质，但处理效率低、能力有限，适用于废气量较少的情况，对于印刷生产中产生的大量废气并不适合。当然也有少数凹印企业安装了这种治理装置，并通过了环境影响评价。

（4）生物处理法

生物处理法是利用微生物将废气分解，具有费用低、能耗少等优点，但设备占地面积很大，很少有企业拥有可以安装生物处理设备的空间场地。目前国内尚未采用。