规模化软包彩印企业VOCs减排的创新思维与经验分享

包燕敏

（江苏彩华包装集团有限公司）

一、源头削减、控制

软包彩印企业的印刷、复合生产工序及配墨、配胶、清洗等辅助工序中，会产生VOCs，通过对国内外包装、印刷行业大气环境的保护措施、VOCs处理方法与技术、相应环保材料收集与采用、查询与考证，根据企业自身产生VOCs的生产设备、生产产品的不同特点，采取了源头削减重点控制，从生产原料、设备、工艺等进行控制、改进和杜绝。

1.原材料

1）水性凹版油墨

2014年起，在对相关化企公司的水性树脂原料、助剂等比对、筛选下，在与科研院校、跨国化企技术合作、研讨下，国内部分油墨制造公司开始试制聚酯型凹版水性油墨与聚氨酯型凹版水性油墨。通过研发实验室、中试车间一系列配方调整，搅拌、研磨工艺的改变，小样、样品制作；小试、试样测试、刮样分析、比对总结，开始上机小试、中试、小批量试印刷及复合、分切、制袋等后加工，进行了一系列操作与产品性能测试、与溶剂型凹版油墨技术参数比对、试印刷、复合、分切制袋等后加工，并在规定的水性印刷机上实施小单、中单、选择性批量印刷，并已实现低VOCs水性凹版油墨在规模化软包装企业使用。

2）单一溶剂的凹版油墨

单一溶剂的凹版油墨，由于稀释剂为单一酯类或醇类溶剂，便于印刷车间回收、管理与控制，是欧美、日本等发达国家目前较为采用的一种有利溶剂回收的油墨。单一醇类溶剂油墨，乙醇能溶于水、可在土壤中自然分解，有利降低大气环境污染，其又与水墨体系相近，为今后过度至全水墨印刷铺下基石；单一酯类溶剂油墨，有利印刷、复合等加工工艺的实施与操作，其工艺可操作性更强，无需调整任何操作工艺参数。使用单一溶剂的凹版油墨，为后续的VOCs治理设备回收再利用创造了有利条件。已在较多产品上推行、实施单一溶剂的凹版油墨印刷。

3）无溶剂胶粘剂

无溶剂胶粘剂是100%液体树脂成分，无有机溶剂，其复合工艺，目前均能熟练掌握，除少数蒸煮结构、重型包装、抗腐蚀液体包装结构等外，已普遍在轻型软包装结构中使用，并一直在做原溶剂型干复结构产品，转至使用无溶剂胶粘剂的复合工艺，使用量在增加，无溶剂复合产品结构、数量也在扩大。

4）水性胶粘剂

水性胶粘剂，由于其所具有的环保性，一直在使用：在干复工艺中适量替代酯溶性胶粘剂；在挤复工艺中，做底胶替代溶剂型AC剂与溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂；在湿复工艺中，更广泛使用，如AL/PAPER、VMPET/PAPER等结构中，全面使用水性胶粘剂。

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、按材质不同，实施在线与离线涂布，增加后续结合层与之结合的牢度，如镀铝、镀氧化铝（ALOx）、氧化硅（SIOx），同时还可做保护涂层，具有保护、阻隔作用，全面提升该材质的综合物理阻隔性能与附加值。

6）多层共挤膜

软包装多层共挤吹塑膜、共挤双拉膜，采取分子结构排列、内应力梯度分配、结晶定位取向进行优化，在其性能保证和提升的前提下，实现了减薄化、减量化，从而减少复合工艺，降低与减少VOCs的产生。

7）高固含量胶粘剂

对于部分产品结构与其包装内含物的特殊性，目前还要使用溶剂型胶粘剂干复工艺，调整上胶网纹辊，改为使用高固含量、低粘度的胶粘剂，减少溶剂型胶粘剂干式复合工艺中的VOVs产生量。

2.设备

1）水性油墨凹版印刷机

配置水性油墨凹版印刷机或对原印刷机干燥系统进行相应改进，实行了印刷油墨与印刷设备相对应的分类管理，水性油墨凹版印刷，配备专项水性油墨凹版印刷机、操作人员及相应的操作工艺，使水性油墨印刷技术、产品质量不断提升，水性油墨印刷连续性与印刷管理稳定、可控。

2）EB油墨印刷机

电子束辐射加热固化的EB油墨印刷机，实行EB电子束干燥油墨在软包材料上的印刷，是高保真CMYK+OGV（青色、品红、黄色、黑色+橘色、绿色、紫色）七原色印刷，实现标准化印刷与油墨管理，EB油墨不会变干固，无需清洗与更换油墨，20min内完成产品更换，具有快速、记忆、储存、重复还原性，彻底达到了无VOCs产生的印刷机与印刷方式。

3）UV-LED灯干燥的印刷机

UV-LED灯干燥的印刷机，使用冷光源固化色墨，印刷中油墨不堵版、不干版，印刷层次网点更加清晰，无需要添加任何溶剂，基材印刷面的VOCs残留为零；同时运用LED固化干燥技术，干燥速度快，替代了原凹版印刷的电、气等加热干燥方式，比原印刷机干燥能耗节约70%以上，适应食品、医药、日化等软包装基材的里印与表印，取消了原凹印机具有的烘道设计，整机尺寸变小，基材的损耗减少，机械制造成本降低，操作也更具安全与智能。

4）无溶剂复合设备

配制无溶剂复合设备，绝大多数原来复合的产品，已从溶剂型干复工艺，转至无溶剂复合工艺，无溶剂复合设备的使用效率在逐步提高，无溶剂复合质量在上升、无溶剂复合产品对下道分切、制袋工序的影响在缩小，复合结构范围也在不断扩大。

5）智能化配色系统

对于规模化彩印企业，为提高专色配色准确性，减少配色中的经验变数，杜绝配色色差与配色的基墨浪费，可配备了一台21头或41头的智能化、全自动、准确计量、有记忆功能的配色系统，配合印刷车间印墨色相、色差控制、余墨的管理，减少或杜绝配色废墨的产生，提高专色油墨配色准确度，保证了最低油墨库存量。

6）密闭清洗、回收装置

为减少无组织VOCs排放与员工操作环境改善，可配置全封闭印刷部件清洗回收环保设备。该设备是在封闭状态下，专职清洗印刷部件：油墨桶、墨缸、墨箱、刮刀、防护罩等，并通过密闭蒸馏机，分离溶剂与墨渣，分离出来的溶剂回用清洗，墨渣按危废处理，杜绝了油墨桶、墨缸、墨箱、刮刀、防护罩等用手工抹布沾溶剂清洗产生的VOCs无组织排放，极大降低生产环境VOCs浓度，保护操作员工的身心健康。

7）增加印刷、复合的密闭装置

在凹版印刷的油墨印刷单元、干式复合的胶粘剂上胶单元，安装密闭防溶剂蒸发泄露、油墨、胶粘剂的飞沾的防护装置，降低印刷单元、复合上胶单元的VOCs无组织排放与印刷、复合单元操作环境的污染。

3.工艺

1）多层共挤功能性薄膜加工

采取一次成型的多层功能性包装材料，是集表面EB油墨印刷、复合与热封，能阻隔水蒸气、阻隔氧气的一体成型绿色包装材料，减少以往的中间多次复合过程与复合胶粘剂的使用，不产生VOCs。

2）复合工艺方式改变

部分产品的复合工艺经过多次试验论证，并通过客户认可其在线包装、材料综合物理性能，已从溶剂型干复工艺转至无溶剂复合工艺与挤复工艺，并尝试少量重型包装、蒸煮产品、耐腐蚀产品复合工艺改至无溶剂复合工艺或其它环保的复合工艺，逐步、有计划地减少VOCs的排放量。

3）涂布与蒸镀

逐步增加水性底涂、面涂保护工艺，在线水性底涂液涂布与离线水性底涂液涂布并存，并与蒸镀工艺相结合，形成镀铝与镀氧化铝、镀氧化硅结构，具有金属光泽与透明性的二种高阻隔材料，部分替代了金属铝箔材料与PVDC、EVOH材料，减少了复合工艺，降低VOCs产生量。

4）工艺调整、简化

产品工艺设计与制定中，印刷色数减少、层次叠色取代专色油墨、印刷版面减小，环保型油墨取代常规溶剂型油墨；复合工艺次数减少，上胶量降低，环保型复合工艺采用，如：无溶剂复合、水性胶复合、挤出复合、共挤等复合工艺取代常规干式溶剂型复合工艺；产品材质结构改变，厚度降低，大小尺寸设计合理；排版、拼版更科学，减少不必后加工，更严格生产现场精细管理与清洁生产管理。

二、末端处理、达标排放

1.印刷单元：引入沸石转轮浓缩+RTO焚烧处理装置。

印刷单元采用闭风循环系统，印刷和烘干产生的VOCs废气采用沸石转轮浓缩，洁净气体经过＞15m高排气筒外排，浓缩后的废气进入RTO+催化工艺焚烧处理后经过15m～35m高排气筒达标排放。

2.复合单元：引入活性炭吸附、氮气脱附、冷凝精馏回收处理装置及焚烧处理。

复合机笫一段干燥排气浓度较高，不需浓缩处理，直接采用表面冷凝+活性碳吸附+氮气脱附+冷凝精馏的工艺进行回收处理，其少量经处理后的洁净气体通过＞15m高排气筒外排。复合机的二、三段的干燥排风因浓度低，经过沸石转轮回收装置进行浓缩，洁净气体经过15m～35m高排气筒外排，浓缩后的废气和印刷线产生的浓缩后的废气一起进入RTO+催化工艺处理，其所产生的热量主要用于脱附，多余的热量经过气、气换热器换热后供印刷干燥用。

设备自投入运行后，其进、出口浓度、风量、处理率、排放浓度，均要处于设计可控范围内，符合相应包装印刷行业VOCs排放要求与标准。

三、环保升级补充措施

1）日常车间地坪、机器油墨、胶、油污等脏污的清除，采用水性清洁剂，这是一种无毒、无VOCs、无腐蚀性、不燃烧，具备生物分解性的水性清洁剂，可清除机台、网纹辊、墨缸、压胶辊、墨箱、墨桶、地坪等的墨迹、胶迹、脏污，替代原先用有机溶剂沾抹布擦除墨迹的工作方式，极大地减少无组织VOCs排放。

2）用大数据，对目前凹版印刷单元中的油墨种类、性能、固含量、VOCs含量、印刷基材、产品复合结构、客户要求、VOCs排放量、处理达标率、处理能量效益等进行比对分析、科学择优，逐步排除VOCs量大的油墨，选用环保型、可操作性的油墨。

3）EB电子束辐射加热固化油墨印刷，是当今公认环保的印刷工艺，也是今后规模化彩印企业今后重点发展的印刷工艺、印刷单元，会从目前认知摸索阶段，逐步过渡到全面掌握操作、产品结构完善、增量发展的阶段；同时，凹版水性油墨印刷，在配备专用水性凹版印刷机后；UV油墨印刷，配置LED灯干燥系统的印刷机，将与EB电子束辐射加热固化油墨印刷一样，成为规模化彩印企业后续印刷发展主力。

4）在复合工艺中，以共挤膜、水性底涂结合蒸镀一次成型的多层功能性包装材料，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、热封，能阻隔水蒸气与氧气，是一体成型的绿色包装材料，减少中间多次复合过程与复合胶粘剂的使用，不产生VOCs；同时，也可采用和提高带水性底涂、串联式双联共挤摸头挤出、无溶剂复合工艺与水性湿式复合工艺使用量。

5）提升绿色制造、绿色产品、绿色发展理念与实效，建立降解合成实验室与堆肥降解实验室，对摇床肥泥培养、爆气、抽取、搅拌、固含量、PH测定、抽真空、配液、样品粉碎处理、比对装置、厌氧培养……，将时时支撑与保障服务于软包装功能性材料的高阻隔性与生物降解性，为后续软包装材料逐步走上环保循环、降解、减量之路，做好坚实的基础工作。

四、结论

国内规模化软包装彩印企业自2014年初就开始启动包装印刷企业的VOCs产生、排放、解决等问题，同时各协会启动了相应环保材料收集、组织请进来技术交流、走出去欧、美、日等国考察学习等流程，并对各自产生VOCs的生产型企业按其不同生产设备、软包产品等特点，采取相应的源头削减、过程控制、末端治理的措施，并在不断地汲取国内外相类似厂家先进VOCs管控经验及环保设备厂商推荐的环保新技术，结合自身特点，不断进行改进、创新，已取得了一定效果，已为当地的环保工作做出了应有的贡献，也都尽了应尽的社会责任，同时也为国内中、小软包装彩印企业做了引领、表率作用。