柔印与胶印包装印刷生命周期评价

摘要：近年来，随着环保意识的进一步增强，绿色环保印刷方式是印刷工业发展的必然趋势。柔版印刷业一直因其使用环保的水性油墨而被业界认为是最环保的印刷方式之一。本文采用生命周期评价法研究了柔印与胶印的生命周期情况，本文以皂盒产品为案例主要分析柔印与凹印制版和印刷过程中的环境足迹。

关键词：柔印;生命周期评价;凹印;包装

1.引言

胶印和柔印是包装印刷领域中的两大印刷方式，两者之间既存在着些许相近的原理或特点，亦有着自己的特色。近年来，随着计算机技术、材料科学和激光技术的发展，胶印和柔印也呈现出各种新的技术，为各自的发展及应用带来了新的生命力。

生命周期评价（LCA）在国外研究和发展已有30多年，正越来越受到人们的重视。目前国际环境毒理学与化学学会（SETAC）与国际标准化组织（ISO）正积极开展LCA以方法的完善与标准化工作，ISO己将生命周期评价作为了正在制定的ISO14000环境管理体系的一个重要步骤，它同时也是环境标志计划与清洁生产实施的重要基础。生命周期评价必将成为本世纪最有生命力和发展前途的环境管理工具。

本文是在查阅分析了大量的国内外文献的基础上，依据现有生命周期评价的原则和技术框架的要求，采用生命周期评价法研究了柔印与胶印的生命周期情况，本文以皂盒产品为案例主要分析柔印与凹印制版和印刷过程中的环境迹。

2.不同印刷方式的生命周期评价

2.1目标与范围的确定

本文不同印刷方式的生命周期评价主要研究对象是包装柔印工艺和包装胶印工艺的生产过程的资源、能耗在整个生命周期内的比较分析，其中一项重要内容就是对柔印和凹印工艺的环境足迹进行比较。理论上一个完整的包装生命周期评价应包括原材料和能源的获取、包装盒生产加工、印刷、印后、模切、粘合、使用、回收处理等几个阶段。本文以柔印机及胶印的制版工艺和印刷工藝为具体的研究对象（柔印连线印后工艺和模切，以同时适合柔印和胶印生产方式的某四色皂盒产品（图1：皂盒规格）为例，以实际生产300万个香皂盒订单为例去研究柔印与胶印的环境足迹。本文旨在进行柔印与胶印生命周期评价的尝试，以提供新的角度评价两种印刷方式的环保性。

研究对象的工艺流程图和系统边界图如图2-2，图2-3所示，该工艺流程包括从原纸供给到印刷成品生产的全过程。实际上，在生产过程中产生的输出包括边角余料、废气、废水等，但考虑到Gabi教育版软件数据库的局限性、数据收集的有限性，我们对其两种印刷方式工艺流程进行简化，把本次研究主要重点放在柔印和凹印工艺在制版、印刷环节，并假设所有原料最后100%转换为包装盒。

2.2 研究对象

通过两种印刷方式印刷300万个小盒，胶印机印刷速度为8000张/h，柔印印刷机生产速度为7800m/h，胶印机为平张纸印刷，纸张开料为60*101cm，可拼20个版，柔版印刷机为卷筒纸印刷，一转印刷纸张开料为60*60cm，可拼12个版，可由以上数据算出单个小盒所占面积，由此可得一下表格数据：

香皂盒为4色印刷，已知每种颜色在单个小盒所占的面积，因两种印刷方式油墨转印的原理和印版的差异性，单个小盒柔印油墨用量为3g/㎡，胶印油墨用量为1.5g/㎡。

2.3数据清单分析

在本文中，数据主要的差异来源是胶印单张印刷，纸张有预留咬口位置，实际在生产中还有为了纸张整齐飞边废料产生，柔印为卷筒纸印刷，能够减少以上两种纸张的浪费，但因本数据简化未计算废料，所以把开料浪费平均到了单个小盒，所以虽然相同规格小盒，会出现单个小盒面积的差异。

在胶印生产速度8000张/h为单张印刷速度，柔印的7800m/h为柔印印刷+印后+模切成品的速度，在本文中简化印后工序。假设为印刷→模切工序。

2.3.1 清单记录

制版阶段：生产300万个皂盒，胶印拼20个版，胶印印刷有15万印次，柔印拼12个版，柔印印次为25万印次，胶印印版为PS版，基材为铝，耐印率为10万印次，柔版印版基材为树脂，耐印率为100万印次。故而可知，生产300万个皂盒需要柔印印版4张（4C），胶印印版需要2*4=8张（4C）。CTP 出版对开尺寸790*1030，CTP出版速度约20张/h。出8张版需要耗时0.4h，胶印出版功率为3.5KW。柔印出版机（含晒版机、冲版机）功率5.7KW。PS版基材为铝（密度

2.7kg/m³），柔印基材为树脂（密度为1.12KG/m³），PE菲林密度为1.38kg/m³。顾而可计算出在制版过程中需要用到的物料、水和电的清单如表3：

实际生产中，制版材料中还有碳酸钠，对苯二酚，醋酸、正丁醇等显影药水，感光材料的组成原料，但在本文中简化未主要基材和对能源的消耗。

印刷阶段：生产300万个小盒（模切完成品），胶印机需耗时印刷18.75h+模切 37.5H，柔印机需耗时19.2小时。胶印机设备功率75KW，柔印机功率110KW，全自动清废模切机功率43.6KW。胶印机印刷原理为水油不相容原理，在印刷过程中需要消耗自来水，消耗量大致为3g/㎡，柔印机则只计算洗机需消耗约10KG水顾可得出在印刷过程中需要用到的物料、水和电的清单如表4：

2.3.2 制版和印刷过程使用GABI生命周期评价软件建立流程

使用Gabi软件，根据上述清单记录柔印及胶印制版和印刷阶段的数据，分别新建Plan，创建制版阶段、印刷阶段的Process如图2-4、2-5、2-6、2-7，运用平衡表运算生产结果。

2.4影响评价与结果解释

本文使用Gabi软件对胶印和柔印生命周期进行评价，并且生成结果。本论文选用全球变暖指数（GWP）、酸雨指数（AP）、水体富营养话指数（EP）、光化氧化污染潜力（POCP）、臭氧破坏潜力指数（ODP）五大指标综合评价两种生产方式在制版过程和印刷过程中对环境的影响。

2.4.1 全球变暖指数（GWP）对比

全球变暖潜势（GWP）是基于充分混合的温室气体辐射特性的一个指数，用于衡量相对于二氧化碳的，在所选定时间内进行积分的，当前大气中某个给定的充分混合的温室气体单位质量的辐射强迫。全球变暖潜势表示这些气体在不同时间内在大气中保持综合影响及其吸收外逸热红外辐射的相对作用。

图2-8和图2-9分为柔印和胶印分别在制版阶段和印刷阶段的全球变暖指数。从数据中可以看出，在制版阶段柔印的碳排放比胶印多，印刷阶段柔印为连线生产，总耗电量更少，但柔印的油墨使用量更大，本文未区别柔印和胶印油墨的差异性，所以从本图中来看柔印碳排放量大于胶印，在本文中，印在gabi教学版中无油墨生产流，顾统一使用某石油制品替代。

2.4.2 酸雨指数（AP）对比

酸雨指数（AP）是评价产品在生命周期中排出的导致酸雨物质的多少，是一项重要的环境评价指标。

从图2-10和图2-11分别为柔印和胶印在在制版阶段和印刷阶段的酸雨指数。从数据中可以看出，在整个周期中，酸雨指数都偏低。

2.4.3 水体富营养化指数（EP）对比

水体富营养化指数（EP）是发生在淡水中，由水体中氮、磷、钾含量过高导致藻类突然性过度繁殖的一种自然现象，同时也是一种二次污染。通常水的颜色呈现出绿色或蓝色。水体富营养化形成原因主要是氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量的生产繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破环水生生态平衡的过程。

图2-12和图2-13分别为柔印和胶印分别在制版階段和印刷阶段的水体富营养化指数。从数据中可以看出，在整个周期中，水体富营养化主要在油墨和电能使用阶段。

2.4.4 光化氧化污染潜力（POCP）对比

光化氧化污染潜力（POCP）指生产大气中的氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物及其受紫外线照射后产生的以臭氧为主的二次污染物所组成的混合污染物。

图2-14和图2-15分别为柔印和胶印分别在制版阶段和印刷阶段的水体富营养化指数。

2.5生命周期评价结论及包装建议

在本文中，制版过程对物料消耗量在整个300万个小盒订单中极少，所以整个生产周期来看，主要对比起印刷阶段的差异性。本文中使用数据印GABI测试版原因，油墨和纸张均使用了替代。在实际生产过程中，柔印卷筒比胶印更节省纸张，柔印油墨使用量比胶印大，但油墨的类型不同，柔印生产为连线，整个生产周期耗电量小于胶印。本文中油墨差异性未体现。纸张用量因使用材料替代后也未体现。顾本文数据可以看出胶印比柔印更加环保，似乎与通常认知相悖，但无疑为后续对印刷方式的研究提供了一个更加完整的思路，从包装生产生命周期来看，柔印和胶印正在的环保性比较需要从整个包装生产的生命周期来看，这样的环保评价将更有意义。

3. 结论

本文使用Gabi软件对两种不同印刷方案的皂盒包装进行生命周期评价，并将其对环境的影响进行对比研究。从全球变暖指数（GWP）、酸雨指数（AP）、水体富营养化指数（EP）、光化氧化污染潜力（POCP）等方面进行对比，全方位的分析不同包装方案对环境的影响。

研究表明对环境的影响主要存在于生产阶段。包装材料损耗率降低，油墨用量减少，材料克重降低，对环境的保护具有一定的成效。

结束语：

本研究存在不足，对数据采集的完整性有限假设，对某些生命周期阶段进行了忽略假设，在运用Gabi Education软件进行分析时，因许多材料无法找到，对大部分材料进行了替代，且未体现柔印机胶印的材料差异，仅仅体现了用量差异。未来可针对上述不足做进一步的研究。

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作者简介：

杨秀涵，女，汉族，四川达州，1989年4月，本科，工程师，中荣印刷集团股份有限公司，单位所在省市（广东中山），单位邮编（528400），研究方向（轻工包装印刷）