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我國印刷業(yè)面臨環(huán)境污染問題的挑戰(zhàn)
2006-09-14 09:14 來源:潮州金科網(wǎng) 責(zé)編:中華印刷包裝網(wǎng)
印刷工業(yè)是近20年來國際上技術(shù)進(jìn)步最快的產(chǎn)業(yè)之一,,目前已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字印刷的新時代。據(jù)介紹,,人類從有語言到有印刷經(jīng)歷了約10萬年,,從印刷術(shù)發(fā)明到鉛印經(jīng)歷了450年,從鉛印到彩色桌面系統(tǒng)經(jīng)歷了大約30年,,從彩色桌面系統(tǒng)到多媒體電子出版物(無紙印刷)經(jīng)歷了3年,,從多媒體到因特網(wǎng)只用了18 個月。國際的發(fā)展趨勢是:高檔彩色印刷品迅速增長,,計算機(jī),、電子等高新技術(shù)在印刷工藝中廣泛應(yīng)用。
目前我國印刷工業(yè)的情況是:傳統(tǒng)膠印仍占主導(dǎo)地位,,柔性版印刷,、絲網(wǎng)印刷發(fā)展很快,印后裝訂聯(lián)動自動化,、彩色桌面出版系統(tǒng)已普及應(yīng)用,,圖文處理系統(tǒng)的開放式及數(shù)字化已成為印前系統(tǒng)的基本特征,直接制版技術(shù)和數(shù)字印刷已成為印刷出版工業(yè)的發(fā)展方向,。印刷工業(yè)的發(fā)展以及環(huán)保法規(guī)的不斷完善,,給印刷工業(yè)的發(fā)展帶來了巨大挑戰(zhàn)和機(jī)遇,其中包括研制各種新的符合環(huán)境保護(hù)的印刷耗材,;對原有的工藝進(jìn)行改造,,包括原料的改進(jìn)和干燥方式的改進(jìn)等等。
目前在我國絲網(wǎng)印刷,、凹版印刷等印刷過程中大量使用的溶劑型油墨,,含有50%~60%的揮發(fā)性組分,如果加上調(diào)油墨粘度所需的稀釋劑,,那么在印品干燥時,,油墨所散發(fā)出來的揮發(fā)性組分的總含量為70%~80%。這些有機(jī)溶劑所揮發(fā)的氣體,,通過呼吸進(jìn)入工人的體內(nèi),,對人體的肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)造成損害,對環(huán)境造成很大的危害,。
膠印過程中的酒精潤版液無時無刻不向車間的空氣中排放有機(jī)揮發(fā)物,,在暫時停止工作或者換色時對墨輥和橡皮布的清洗,,更是大量采用了易燃,、易爆的汽油(當(dāng)然從廠家角度來看,,使用汽油作為清洗劑,既方便隨手可得,,清洗效果又好,,干燥速度又快;最重要的是價格便宜,,大大降低了生產(chǎn)成本),。但是在看到汽油的好處時,人們常常忘記了這么使用汽油,,有可能造成爆炸的火災(zāi),,從而使印刷廠在頃刻之間化為烏有;另一方面,,在使用含鉛的汽油時,,將導(dǎo)致印刷工人的慢性鉛中毒,這一點(diǎn)更被人們忽視,。
長期以來,,在各種印刷過程中的“飛墨”現(xiàn)象困擾了整個印刷過程。這是因?yàn)橛∷C(jī)在高速轉(zhuǎn)動時,,墨輥間的墨膜被分裂,、拉長,產(chǎn)生斷片,,在油墨的表面張力的作用下,,這些斷片收縮,形成眾多球狀的細(xì)小墨滴散落在空氣中,,即所謂的飛墨現(xiàn)象,。飛墨問題既是高速印刷過程中危害性極大的一類常見印刷故障,也是一類嚴(yán)重造成環(huán)境污染的問題,。
飛墨給印刷過程帶來的較大危害性有:
1,、對環(huán)境造成污染。油墨飛散到空氣中,、機(jī)器設(shè)備上,、墻面上等,輕者會影響到環(huán)境的整潔,、美觀,,重者甚至還會引起爆烯,引發(fā)安全事故,。
2,、對產(chǎn)品質(zhì)量造成不良影響。油墨飛散到印品上,,會使印品表面產(chǎn)生一定程度的臟污,,使印品的清晰度等受到影響,,嚴(yán)重時會導(dǎo)致印品作廢。
3,、對人的身體健康造成長時間的損害,。由于目前的油墨中普遍采用有機(jī)顏料、有機(jī)溶劑及添加劑,,在原材料中有不少含有重金屬成分,。這些有害物質(zhì)會通過飛墨吸附在工人的皮膚表面,被吸入呼吸道,,勢必對操作人員的健康造成不良影響,。
由此可見,在印刷行業(yè)中的有害氣體的排放,、有害液體和固體的使用及其廢棄物的排放,,均對人體健康和人類的生存環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重的威脅。環(huán)境問題不僅涉及到人類文明的前途,,也涉及到企業(yè)的生存與發(fā)展,。我們在制定印刷工業(yè)發(fā)展規(guī)劃時,必須同步考慮環(huán)境保護(hù)這一問題,,擬訂切實(shí)可行的有力措施,。
在國外為限制污染,一些國家制定了“勞動衛(wèi)生法”,、“有機(jī)溶劑排放法”等一系列法規(guī),。這些法律、法規(guī)決定了印刷生產(chǎn)工藝和油墨的研究與發(fā)展方向,。
國外例如德國,,早在1982年就頒布了《化學(xué)制品法》,其內(nèi)容包含了3項(xiàng)規(guī)定:在車間內(nèi)對工人的保護(hù),;一般健康的保護(hù),;環(huán)境的保護(hù),。在環(huán)保法律的壓力下,,迫使國外的研究部門和一些廠家研究開發(fā)無溶劑的油墨,或溶劑含量低的絲網(wǎng)印刷油墨,。
歐美國家于90年代前后通過了與環(huán)保有關(guān)的揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOC)法律,。VOC法律要求印刷廠和油墨生產(chǎn)廠商達(dá)到以下要求:
1、在作業(yè)車間外不應(yīng)有有溶劑的氣味,。
2,、在作業(yè)車間內(nèi)揮發(fā)性物質(zhì)的濃度必須低于:
揮發(fā)性有機(jī)溶劑50毫克/立方米
一氧化碳100毫克/立方米
一氧化氮100毫克/立方米。
這個嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)法遲早將成為世界各國環(huán)境保護(hù)的基準(zhǔn)。
這一要求目前對大多數(shù)國內(nèi)廠家(包括印刷廠和印刷耗材生產(chǎn)廠家)都很難達(dá)到,,因?yàn)樵诟鞣N印刷過程及傳統(tǒng)耗材中存在很多與VOC和其它環(huán)境污染問題有關(guān)的成分,,但是通過努力可以解決的問題有以下一些:
1、冷固輪轉(zhuǎn),、單張紙膠印過程中大多數(shù)清洗用品和潤片液的揮發(fā)性物質(zhì)問題:現(xiàn)在國外已經(jīng)摒棄了汽油作為清洗用品,,取而代之的是專門的油墨清洗劑(W/O乳液型),,這種油墨清洗劑應(yīng)該大力推廣,;同時應(yīng)該為膠印研制開發(fā)新的適應(yīng)高速輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)的無醇潤版液。
2,、要嚴(yán)格檢查油墨中所含的成分,,不能采用含有有害重金屬的顏料來生產(chǎn)油墨,保證工人不受重金屬的危害,;同時要進(jìn)一步提高油墨的質(zhì)量,,減少飛墨的產(chǎn)生。
3,、熱固輪轉(zhuǎn)膠印過程是VOC的主要產(chǎn)生者,,因?yàn)槠淙軇s蒸在230~340℃;油墨的干燥是在烘干裝置內(nèi)300℃高溫下強(qiáng)行干燥的,,按碳的含量算,,油墨中每公斤碳會釋放出0.3公斤的VOC物質(zhì),;應(yīng)該通過回收裝置將其回收,。
4、輪轉(zhuǎn)凹印過程用了大量揮發(fā)性的低沸點(diǎn)的溶劑,,所以會產(chǎn)生嚴(yán)重的VOC問題,如果在輪轉(zhuǎn)凹印機(jī)上安裝了溶劑回收裝置,,可以達(dá)到降低VOC揮發(fā)量的目的;
5,、在凹版印刷過程、柔性版印刷過程和絲網(wǎng)印刷過程中盡量采用以水作為溶劑的油墨(水基墨),,這樣有可能降低VOC問題,,同時應(yīng)該盡可能降低水基墨中的醇含量(通常含有15%的醇類),。
在油墨的生產(chǎn)和研制工作中,為了符合VOC法律的要求,,西方國家目前在油墨配方和干燥系統(tǒng)中作了很大的改進(jìn),,目前使用得比較多的油墨有以下品種:
1,、輻射固化油墨。實(shí)際上UV固化油墨早在40年代就已經(jīng)開發(fā)出來,,但是直到最近20年才得到較大發(fā)展,。由于油墨中不含溶劑,不存在VOC問題,,印刷過程對環(huán)境是友好的,。90年代后,隨著西方國家VOC法律的實(shí)施,,應(yīng)該說人們對UV固化油墨有了進(jìn)一步的認(rèn)識,。但是UV固化油墨成本較高,使用過程較常規(guī)油墨復(fù)雜,。
2,、水基油墨。早己被柔性版,、凹版印刷,、絲網(wǎng)印刷采用,但沒有用在膠印油墨上,。水基柔性版油墨已經(jīng)大量用于報刊印刷,,水基凹版油墨也開始取代溶劑型油墨,但是目前這種趨勢有減慢的跡象,,會持續(xù)到更加嚴(yán)厲的法律出臺,。
3、植物油基墨(主要是豆油油墨),。在膠印印報油墨中獲得了成功,。
在解決VOC問題上,目前西方國家將重點(diǎn)放在研制新型的固化裝置控制系統(tǒng)上和新的油墨干燥方式上,。以下就來看一下新的油墨干燥方式,。
VOC律要求印刷廠和油墨制造廠嚴(yán)格控制有機(jī)溶劑揮發(fā)生(VOC)的排放量。因此,,無論干燥系統(tǒng)還是開發(fā)新的油墨干燥方式,,都必須考慮以下幾點(diǎn):
1、降低VOC的排放量,;
2,、因?yàn)楦稍锵到y(tǒng)要消耗大量能量,因此提高能量使用效率成為干燥系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到的第二目標(biāo),。
3,、隨著印機(jī)印刷速度越來越快,干燥系統(tǒng)要跟上這種趨勢,以保證印刷效率,;
4,、為了降低VOC的揮發(fā)量,對溶劑含量高并且油墨用量大的印刷機(jī),,應(yīng)該考慮印刷過程中對溶劑產(chǎn)品的在線回收利用,;
5、在以上各點(diǎn)皆滿足的前提下,,最后一點(diǎn)才考慮保證印刷質(zhì)量,。
那么干燥系統(tǒng)應(yīng)該如何改進(jìn)呢?可以按以下幾個方面來改進(jìn):
1,、改進(jìn)干燥系統(tǒng),。首先是改進(jìn)空氣噴嘴系統(tǒng),,降低空氣在烘干裝置中的速度,,減少空氣用量,減少能量消耗,。但是要保持干燥的效率,,因此降低空氣在烘干裝置中的速度不是簡單的調(diào)低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn),而是要在保持干燥效率的前提下,,改進(jìn)噴嘴系統(tǒng),。對于已經(jīng)安裝好的設(shè)備,仔細(xì)調(diào)整使其處于最佳工作狀態(tài),。調(diào)好的話可以節(jié)省能源30%~50%(最多),,提高印刷速度40%(最多),對正在使用的設(shè)備而言,,這點(diǎn)也很重要,。
2、改進(jìn)烘干裝置的控制系統(tǒng)�,,F(xiàn)在許多新型烘干裝置直接測量承印物表面的溫度,,而不像以前的烘干裝置測量的是烘箱內(nèi)的空氣溫度,這樣可以及時對承印物表面的溫度變化作出反應(yīng),,及時調(diào)整風(fēng)速和熱量,,進(jìn)而節(jié)省能源;
3,、應(yīng)該考慮對熱風(fēng)的循環(huán)使用,。解決這個問題比較容易,在熱風(fēng)出口處安裝熱交換器,,對抽入的冷空氣進(jìn)行預(yù)熱,,這樣可以達(dá)到節(jié)能的目的;
4、在烘干裝置中引入惰性氣體,。因?yàn)橛行┤軇╅W點(diǎn)比較低,,容易發(fā)生生產(chǎn)事故,這樣可以保證在空氣中易燃易爆的高揮發(fā)性溶劑的安全性,,提高溶劑回收裝置的效率,,同時減少空氣的流量,也就減少了用來加熱空氣的熱量,,大大節(jié)省了能源,。
5、因?yàn)槭褂昧诵滦偷姆垂忡R和UV燈,,UV固化系統(tǒng)的使用效率也大大提高了,。
那么新研制的油墨干燥方式又應(yīng)該怎么做呢?新的油墨干燥方式欲達(dá)到的目的應(yīng)該和干燥系統(tǒng)欲達(dá)到的目的是一致的,。新研制的油墨干燥方式大概有以下幾種:
1,、反應(yīng)固化型。這種油墨與以前的雙組分反應(yīng)固化型油墨不同,,是當(dāng)油墨與紙張接觸時,,由于油墨中某個成分與紙張中某個成分發(fā)生反應(yīng)而干燥固化,這一成果曾在惠普噴墨打印機(jī)中得到應(yīng)用,。這種反應(yīng)存在于油墨與紙張表面的涂布層上,,使油墨迅速干燥。該方法使油墨固化迅速,,無VOC環(huán)保問題產(chǎn)生,,但必須選用互相能發(fā)生反應(yīng)的油墨和紙張進(jìn)行印刷。
2,、壓力固化,。用壓力將微膠囊(含有兩種以上成分的組分)加壓,使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng),。這是無碳復(fù)寫紙中運(yùn)用的技術(shù),,這一技術(shù)用到油墨上,是把油墨制成微膠囊顆粒,,印刷過程中對油墨微膠囊施壓使之破裂,,微膠囊顆粒中的兩組分發(fā)生反應(yīng)而迅速固化。這一干燥過程無VOC問題,,也無需烘干裝置,。
3、調(diào)溫固化,。這種油墨在常溫下呈現(xiàn)固態(tài),,印刷時升高溫度,,使油墨由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài);當(dāng)油墨轉(zhuǎn)移到承印物表面后,,由于溫度下降,,墨膜迅速由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài),干燥很快,,無溶劑揮發(fā),,無須烘干裝置,但需要加熱印刷元器件,,在絲印中可以最先實(shí)現(xiàn),。
4、水基UV固化技術(shù),。這一技術(shù)會克服目前固化技術(shù)的很多缺點(diǎn),,最重要的是在固化前把水處理掉。
5,、熱燃燒固化,。熱固化裝置在600~1000℃高溫下將有機(jī)蒸汽變成二氧化碳和水。其優(yōu)點(diǎn)是:應(yīng)用范圍廣,,幾乎完全消除揮發(fā)性物質(zhì)-可以高達(dá) 99.5%,,對多種溶劑有效,。還可以安裝熱量回收循環(huán)裝置,。其缺點(diǎn)是:投資和日常運(yùn)轉(zhuǎn)的費(fèi)用非常高,能量消耗高,;同時會產(chǎn)生二氧化碳和一氧化氮,。
6、催化燃燒固化,。催化燃燒干燥的溫度比熱燃燒干燥的溫度低,,在350~600℃左右,典型的輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)干燥溫度為350~420℃,,就能夠?qū)?nbsp;VOC的揮發(fā)量減低95%,。但是催化劑通常是有毒的。催化劑的壽命是有限的,,需定期更新,。其優(yōu)點(diǎn)為:比熱燃燒干燥裝置的投資少,能量消耗少,,對多種溶劑有效,,一氧化氮?dú)堄辔锏暮枯^低。
催化燃燒的方法將會更加普遍地應(yīng)用,,尤其對使用溶劑型油墨的小印刷機(jī)而言,,因?yàn)閷π∮∷C(jī)來講,,溶劑的回收并不太重要。
7,、真空固化,。可以幫助溶劑揮發(fā),,無需熱量,,固化速度比較快,可以安裝溶劑回收裝置,,但在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)比較困難,。
8、冷凍固化,。用吹冷風(fēng)的辦法使油墨迅速固化,,固化后的墨膜在常溫下保持固態(tài),這種固化方式也不會有VOC問題,,但在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)同樣有一定難度,。
最后兩種固化方式是正在開發(fā)中的固化方式。真正用在印刷上還有重重困難,。
油墨配方研制的觀念將發(fā)生變化,,即從首先考慮油墨的成本轉(zhuǎn)變?yōu)橛湍某杀颈仨毞䦶挠谌∷⑦^程的經(jīng)濟(jì)效益。
同時復(fù)合型的干燥裝置將不斷開發(fā)出來,,一些新的油墨干燥方式將會被用于特殊需求領(lǐng)域,,最主要的是商標(biāo)和包裝印刷,特別是防偽和有保密需求的印刷,。
我國政府早已把環(huán)境保護(hù)作為一項(xiàng)基本的國策,,要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展,以及國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,,要實(shí)現(xiàn)2008年綠色奧運(yùn)的目標(biāo),。可以預(yù)見,,今后對各行各業(yè)的環(huán)境保護(hù)法律將越來越嚴(yán)格,,越來越健全。印刷行業(yè)應(yīng)該未雨綢繆,,面對這一挑戰(zhàn)�,,F(xiàn)在對我國印刷行業(yè)的環(huán)境污染問題應(yīng)該有一個清醒的認(rèn)識,有一個很好的規(guī)劃調(diào)查和系統(tǒng)的研究,,為我國建立這一領(lǐng)域的法律或者法規(guī)做一些工作,;為我國的印刷企業(yè)適應(yīng)這種時代的進(jìn)步、工藝的改進(jìn)做一些工作,。
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