塑料薄膜凹版水性油墨,包装印刷VOCs排放怎么算

2019-11-05 21:22栏目:包装材料
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溶剂墨薄膜凹印工艺的有机溶剂排放量到底有多大?举一个案例说明:1台薄膜凹印机,印刷速度为300米/分钟,每天有效运转时间为20小时,薄膜幅宽为1米,每天的产量为36万平方米,以凹印工艺的平均耗墨量为7g/m2(注意:是湿墨,不是干墨)计算,需要消耗油墨约2.52吨。凹印过程中需要用溶剂调节油墨黏度,常规的比例为1∶2,具体的溶剂耗用量与企业现场管理水平有直接关系,姑且按按管理水平偏上企业的标准来计算,即油墨与有机溶剂的配比1∶1.5计算,则每天消耗2.52吨油墨的同时还需要消耗3.78吨溶剂。国内凹印油墨的固含量一般在30%左右,即油墨中70%为溶剂,按此比例计算,2.52吨油墨中的溶剂为1.76吨。两项相加后的溶剂消耗总量约为5.54吨,如果不加任何处理,这5.54吨溶剂除了少量残留在软包装产品上,以及少量以溶剂蒸汽的形态被操作工人吸入体内,绝大部分排放到大气中。也就是说,1台凹印机1天向大气排放5.54吨有机溶剂,这乍听起来似乎有点恐怖!

目前国内塑料凹版油墨以溶剂型油墨为主,主要是氯化聚丙烯油墨。以甲苯等为溶剂,几乎占到凹印油墨成份的50%,高挥发性溶剂含有芳香烃,有毒又可燃。超标的苯对人体危害极大,而凹印速度高,必须使用挥发性强的油墨才能满足印刷要求,使凹印在所有印刷工艺中环保问题尤为突出。醇溶型塑料凹印油墨具有低气味,不含苯等特点,能有效减少残留溶剂对包装食品质量的影响,现在正逐步推广,但与凹印机的配合性能及印品质量尚需完善。而塑料薄膜用水性凹版油墨才刚刚开始投入使用。它是由水做溶剂制成的环保型液状油墨。具有不燃、不爆、无毒、无刺激味、墨性稳定、色彩鲜艳、高光泽、不腐蚀印版、操作简便、印刷成本低、印后附着力好、抗水性强、干燥迅速等特点。用水性油墨印刷的产品完全无毒,生产环境环保,最大特点是减少了有机挥发物voc向大气中的排放量。水性油墨是目前各种油墨中唯一经过美国食品药品协会认可的无毒油墨。

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对这个结论提出质疑的大有人在。当然,也会有对数据计算是否片面夸大的质疑,比如:印刷机车速、门幅,每天的工作时间、凹印的单位耗墨量等。这些看来属于细节,但归总后产生的疑问是:溶剂型凹印工艺的污染真有这么大吗?其实,案例中的产能在国内大中型软包装企业中并不突出,如果说300米/分钟的车速太高,可能是特指的进口凹印机,对软包装业没有典型意义。那我们采用国产凹印机,速度250米/分钟,门幅采用软包装企业现在用得很多的1.2米,再说每天的生产时间,不论采用四班三运转,还是三班两运转,重视劳动力有效利用时间的企业很少还有一天仅20小时工作量的,吃饭时停人不停机,交接班不停机,有效印刷时间超22小时是很正常的。至于凹印的单位耗墨量,笔者在这里提出的是湿墨7g/m2,虽然有些企业要求的指标只有3~4g/m2,但这是指干墨而不是湿墨,如果按30%的固含量计算一下,就会发现湿墨远超7g/m2。这样的话,每天的印刷产能可达到39.6万平方米,耗墨量要大大超过2.52吨,凹印VOCs排放的数据可能更吓人。

水性油墨由于不含挥发性有机溶剂,改善了工作环境,完全消除了溶剂型油墨中的有毒有害物质,消除了被包装商品的污染。它主要用于轮转凹版印刷机在经过电火花处理的PE、PP、PET、PVC等薄膜印制食品袋、鲜奶包装袋、药品包装袋、糖果袋、饮料袋、玩具包装袋等包装印刷产品。适应印速20-100米/分。

一位专业人士以实际数据分析凹印工艺和柔印工艺在溶剂消耗量方面的区别,从这个计算过程,可以看出为何相比于凹印来说,柔印属于环保印刷工艺。

如果采用柔印工艺,其VOCs影响的程度又如何?同样以这个案例为例,由于柔印采用封闭式刮墨刀,不像凹印那样采用敞开式墨槽,因此生产现场的溶剂泄漏和挥发比凹印要小许多,生产过程中的溶剂添加当然也要少许多。按照生产统计数据,当凹印采用1∶2的油墨与溶剂比例时,柔印只要1∶1.5,现场管理水平好一点的企业基本只要1∶1。另外,柔印的墨膜较薄,单位耗墨量往往只有湿墨2g/m2。柔印在达到每天36万平方米产能时,耗墨量达到720kg。同样以柔印油墨30%固含量计算,油墨中的溶剂达504kg。加上必要的溶剂添加量720kg,总量为1.224吨。以柔印约1.22吨的VOCs排放同凹印的5.54吨相比,柔印确实无愧于环保工艺之美称,但这1.2吨溶剂毕竟还是排放到空气中,其危害性也不得不慎重评估。

据有关报道,国家认证认可监督管理委员会将把食品包装/容器类产品划入强制性认证目录内,并从今年第二季度起执行,目前已开始接受企业申请。从2006年开始,将强制执行产品认证管制制度,必须达到复合食品包装袋卫生标准。只有达到3C认证标准的塑料食品包装产品才可以上市。这个标准针对所有的食品包装企业,包括塑料制品,纸制品,复合包装产品,玻璃陶瓷等。这个标准要求生产食品包装材料的企业,从原材料采购到生产工艺,到生产中,产品使用中人体的安全和用后废弃物对环境的安全,都必须执行这个强制性标准。这是对彩印包装企业和油墨生产企业的极大挑战和绝好的机遇。

1台凹印机运转1天的溶剂耗用量高达5.544吨

薄膜柔印的排放量还有一个佐证。笔者曾从事过国外柔印机的推广工作,在介绍其废气排放系统时接触到一个名词红外线LEL气体监控系统。为什么要监控排放气体?因为担心排放气体浓度过高引起爆炸,所以国外的柔印机制造商在排放系统上专门添加了便携式量筒等自动检测装置,一旦检测到气体浓度过高接近爆炸临界点,机器就会自动限速抑制有机溶剂排放量。可见,只要使用溶剂墨,即使号称环保的柔印的VOCs排放危害也是很严重的,连设备供应商也不得不考虑当气体浓度接近爆炸临界点时的干预措施。

水墨应用主要以柔性版印刷和凹版印刷为主。在国外得到广泛应用的水墨环保性好,油墨性能好,主要表现在:墨性稳定、亮度高、着色力强、附着牢度高、干燥速度能够适应印刷速度的需要,四色套印和专色印均可。水性凹印油墨应用于包装纸、纸盒等纸的产品印刷中已经很广泛,这是由于纸制品蒸发干燥和吸收干燥较好的缘故。水性油墨应用于柔版印刷中目前在国内发展中也很快,水墨在柔印机中占的比例与日俱增。但水性凹版油墨应用于塑料薄膜印刷国内尚处于起步阶段,这主要是由于水性油墨在凹版印刷中其附着力,印刷速度,光泽等方面还不能完全达到溶剂型油墨性能的缘故。而WE型凹版水性油墨使塑料薄膜凹版印刷领域中有了新的完全可以达到合格标准的产品。

凹印工艺的有机溶剂排放量到底有多大?举一个案例说明:1台薄膜凹印机,印刷速度300米/分钟,每天有效运转时间为20小时,薄膜幅宽1米,每天的产量为360000平方米,以凹印工艺的平均耗墨量为每平方米7克计算,需要消耗油墨2520000克,即2.52吨。
凹印过程中需要用溶剂调节油墨黏度,常规的比例为1∶2,即1千克油墨需要2千克溶剂,这既包括了添加在墨桶里的溶剂,也包括了清洗时所消耗的溶剂。
具体的溶剂耗用量与企业现场管理水平有直接关系,一般而言,企业管理水平高,溶剂耗用量小,反之则耗用量大。
如果我们按管理水平偏上企业的标准来计算,即比例为1∶1.5,那么,在消耗2.52吨油墨的同时还需要消耗3.78吨溶剂。
由于溶剂型凹印油墨的固含量普遍不高,按30%计算,则2.52吨油墨中70%是溶剂,即1.764吨。
这样算下来,1台凹印机运转1天的溶剂耗用量高达5.544吨。
这个数据并不是被刻意放大的。

目前采取的措施与面临的困境

塑料薄膜凹版水性油墨性能对比表:煮沸半小时后取出吹干,其粘膏牢度与未煮沸前相同,不掉墨。将其放入40℃的30%浓度的双氧水中两分钟后取出吹干后,光泽如初,粘膏牢度不变。经生产印刷中使用证明:WE型水性凹版油墨其性能已完全满足凹印机生产中的要求,在附着牢度,干燥速度、颜色浓度和光泽度等主要性能指标上已达到国际同类产品先进水平。

这是因为:300米/分钟的印刷速度在凹印企业中并不是最高的,何况这些年来凹印界引进了不少进口高速凹印机;每天20小时的有效开机时间也不是最长的,大中型凹印企业在吃饭、换班时并不停机;每平方米耗墨量7克还算是可以的,一些损耗较大的凹印企业的单位耗墨量已远超这一数值,只是没有精确计算过而已;溶剂添加量按1∶1.5计算其实已经比较低了,一般管理水平的凹印企业差不多是1∶2。
而且,溶剂型凹印油墨的固含量按30%计算已经很高了,其实不少凹印油墨的固含量根本不到30%,换言之,1千克油墨中的溶剂含量更高。

目前我们采取的措施主要是通过活性炭吸附来回收气体状态的有机溶剂,回收气体的出路有二:一是作为热能利用的可燃性气体燃烧,二是将气体冷凝后转化为液体,再根据回收溶剂的特点决定是直接利用或进一步精馏。不论采用哪一种回收方式,都需要大量能源。软包装企业在决定是否投入溶剂回收装置时,设备投资的价格往往不是考虑的重点,该装置的日常运行费用,即能源消耗的开支,成了项目的首要考虑因素。

WE型塑料薄膜凹版水性油墨产品技术指标如下:

还可以用其他数据来从侧面证实:在一些已经关注环保的凹印企业,对大量排放的溶剂已经进行处理和回收利用,其创造的经济效益之大,已经成为构成企业利润的主要方面。
有行业人士曾对一家知名的方便面包装生产企业做过了解,该厂的产品处于软包装产业链的低端,年产值几个亿,但利润基本上就由溶剂回收利用所贡献,因此该企业一直非常重视溶剂回收装置的升级与改造,不断投资改换并升级溶剂回收装置。
以一斑窥全豹,这些有机溶剂若不加处理就直接排放,排放量将是多么巨大!

从已经投入运行的溶剂回收装置案例来看,最成功的是干法复合工艺的醋酸乙酯回收。干法复合使用的单一溶剂,回收的溶剂可以直接使用,使软包企业直接减少了醋酸乙酯的购买量,只要减去回收装置的运行成本,对产品利润空间的提升还是很有帮助的。困难的是印刷工序混合溶剂的回收。不论凹印或柔印,只要采用溶剂墨,就一定会采用混合溶剂。按目前溶剂回收装置的水平,得到的都是溶剂的各特性参数全被打乱的混合物,而不是直接可用的达到原设计指标的混合溶剂,因此必须进行精馏。但精馏需要技术、资金与能源,软包装企业无能为力,只能委托专业机构处理之后再买回来。一进一出,受损失的还是软包装企业。

颜色:近似标准样 着色力:为标准样的95—105% 色度:<15微米 PH值: 8.0~9.0 粘度20~50秒 初干性:10~30毫米 附着牢度: 揉搓牢度—100%无脱落;剥离牢度—100%无脱落; 耐1:1水醇性能:墨膜无脱落 耐碱性:墨膜无脱落

为何柔印工艺被列为环保工艺?

溶剂回收项目的成本困境,在现实中出现的后果有时是惨不忍睹的。过高的成本促使某些不良业者即使配置了在线溶剂回收装置,但也不常用,政府环保部门来检查了就用,不来检查就不用。在溶剂吸附单元前端设置的旁路检修通道,往往成了直接排污口。

塑料薄膜凹版水性油墨使用注意事项:

如果这个案例换用柔印工艺会怎样?柔印墨膜较薄,而且溶剂型柔印油墨的颜料比例比凹印油墨要高将近1倍,固含量稍高些,也按30%计算,每平方米耗墨量一般为2克。
因为薄膜柔印机一般都采用卫星式结构,各印刷单元采用封闭式刮墨刀,墨桶中的油墨通过管道传输,完全不像凹印机的墨槽那样是敞开式的,因此溶剂的挥发量较小。
柔印油墨与溶剂的比例一般为1∶1,管理水平较高的企业甚至可达1∶0.7,为计算方便,此处按1∶1计算。
仍按上述生产条件,则1台柔印机运转1天的溶剂耗用量仅为1.224吨,是凹印工艺的22%。
怪不得同样使用溶剂型油墨,业内会将柔印列为环保工艺,而将凹印列为不环保工艺。
如果薄膜柔印使用的是水性油墨,又将是一个怎样的比较呢?结果可想而知。

其实国家这几年对VOCs排放问题抓得越来越紧了。要真正解决问题,必定要从治理污染源抓起。包装印刷业VOCs排放标准已经出台,这对包装印刷企业来说并不是好消息。如果企业没有相应的技术与物质准备,如何应对肯定是个大问题。旁门邪道是走不得了,现今的溶剂回收之路成本又太高,软包装企业究竟何去何从?这就成了绕不过去的大问题,不解决这个大问题,肯定会对国内软包装行业的发展造成严重障碍。

使用时可用水调节油墨粘度,控制涂—4粘度15-25秒/25℃。粘度过高,会造成油墨的转移性能较差,易造成脏版、糊版等弊病。塑料薄膜凹版水性油墨使用时,PH值注意应控制在8.5-9,不可过大或过小。印版采用电雕版或激光雕版,版深应在15-25微米之间为易。现有版深一般在35-55微米。版浅能提高印速,并节约用墨。版过深会影响印速,且耗墨量大,易发生粘连。烘干温度50-60℃为宜,而且风量要大,使转移到薄膜上的油墨迅速干燥。在印刷前水墨倒入墨槽后,让印版空转2-3分钟,起到润湿印版和搅拌作用,印刷过程如观察印品而临时停机时,不得使印版停止转动,以免印版上的墨干固而造成塞版。如塞版可以用专用洗版液润湿清洗。印前根据版的深浅调整好墨的粘度后,在印刷过程中尽量不要往墨中加水,只要加新墨即可,以保证印品前后颜色及色浓度一致。印刷完毕应立即清洗印版,余墨装好,将清水放入槽中,转动印版进行清洗或调入3%洗衣粉溶液进行清洗。

近10年来,凹印溶剂型油墨虽然已经去苯化,但无法去溶剂化。
历史与现实一再告诫我们,溶剂型凹印油墨必须用水性油墨来代替,虽然面临重重困难。

关键词:包装印刷VOCs

彩印包装厂对塑料薄膜凹版水性油墨的选择和要求:水性油墨性价比要好,色性高,色相稳定,高光泽,细度控制在15微米以下,粘度15—25秒,附着强度要高,能够适应高速印刷的需要,干燥要快。

江苏申凯包装高新技术股份有限公司成立于2002年,公司注册资本8000万RMB,天交所上市企业,,股权代码000057,高新技术企业,公司总投资超过2.1亿RMB,拥有20000余平方米普包厂区;拥有13000平方米的药包厂区,11000平方米的办公面积。
公司拥有二位行业顶尖研发博士,每年新增超过100多个专利,专业生产食品包装膜、化工包装膜、电子监管码防伪包装等各类彩印复合包装膜。
现位于无锡新区硕放中通路99号,毗邻上海车程2小时内。

水性塑料凹印油墨使用成本测算:氯丙溶剂型凹印油墨售价20-30元/公斤,醇溶型凹印油墨售价50元/公斤左右,水性凹印油墨售价40-45元/公斤。由于水墨印版浅,印版深度15-25微米,水墨每平方米耗墨量是溶剂型油墨的50-60%,而其色浓度高。所以用水性凹印油墨印刷使用成本略高于溶剂型油墨,而低于醇溶性油墨,它的优异的性价比无疑是彩印包装厂最佳的首选.

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结论:塑料薄膜凹版水性油墨是替代溶剂型油墨减少醇溶型油墨,是凹版印刷发展的必然趋势。北京英科凡化工产品有限公司推出的具有完全自主知识产权的WE型塑料薄膜凹版水性油墨主要品种有:洋红、中黄、天蓝、黑色、白色、大红色、绿色、金墨、银墨、冲淡剂等,愿与包装印刷界的朋友携手共进,互利共赢,为我国绿色包装印刷竭诚服务。

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