新版凹印机：助力印刷行业绿色发展

郑秀亮　陈昊

把氮气运用到印刷行业中，实现UV油墨在传统凹版印刷机上的应用……通过这些研发改造，“优威”实现了凹版印刷的VOC零排放，而且大大减少了能耗。

凹版印刷，具有墨色厚实、色彩丰富、印速快捷、印品质量好等优势，被广泛应用于印刷食品、药品、卷烟、洗涤用品等软塑包装，是目前包装印刷产业中使用最普遍的印刷方式。

然而凹版印刷使用的油墨及原辅材料含有许多有机溶剂，印刷过程会产生大量有机废气，不仅有损操作工人的身体健康，而且带来严重污染，是包装印刷行业污染的“重灾区”。面对越来越严格的环保标准，解决凹版印刷的污染问题，成为包装印刷行业生存发展的必经之路。中山优威印刷设备有限公司（以下简称“优威”）的“VOC（挥发性有机物）零排放、高效节能绿色凹版印刷机研发及产业化”项目，或许是解决这一问题的一种有益尝试。

研发背景：绿色印刷势在必行

“我们最初研发的方向是降低凹版印刷机的能耗，后来看到环保问题越来越受到重视，我们又开始着手VOC零排放、高效节能绿色凹版印刷机的研发，没想到不仅获得了成功，还拿了环保部的科技奖，也可以说是歪打正着。”“优威”总经理刘洪生开心地说。

2012年开始，全国多地屡次遭遇雾霾天气，PM2.5“爆表”的情况屡见不鲜，国家开始启动最强大气污染防治行动，诸多污染行业面临严峻挑战。最初，很少有人会把严峻的大气污染状况跟印刷行业相联系，因为印刷行业多年来是一个不被环保部门重视的行业。然而从2013年开始，作为VOC的排放者以及PM2.5指数的“贡献者”之一，印刷行业开始进入环保部门重点关注的视野。环保部、国家发改委、财政部三部委于2012年12月发布的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中，4处提到“包装印刷”。《规划》列出的针对大气污染防治的重点工程项目中，87家包装印刷类企业“榜上有名”。

印刷行业的污染主要源自油墨。目前，世界油墨年产量已超过300万吨，溶剂型油墨占30%～40%，由油墨带来的有机溶剂用量每年高达100万吨以上。油墨干燥过程会把有机溶剂散发出来，每年由此产生的有机挥发物（VOC）排放量已达几十万吨。这些有机挥发物包括醇、酯、醚、酮、矿物油等，可能造成比二氧化碳更严重的温室效应。VOC还会与空气中的氮氧化物发生光化学反应，形成二次污染物，是PM2.5的主要来源之一。

“印刷企业中，挥发性有机物排放最严重的当属凹版印刷，因为凹版印刷使用含苯类溶剂型油墨。含苯类溶剂挥发性极强，对环境和人体都有危害。” 印刷业专家杨中元表示。刘洪生也提到，“传统凹版印刷机的污染是非常厉害的，1公斤的油墨大概就能产生0.7公斤的VOC。” 随着国家对PM2.5指数越来越关注，印刷行业特别是凹版印刷企业的污染整治问题被提上了议事日程。

2014年9月，国家正式颁布第三部绿色印刷标准——《环境标志产品技术要求印刷第三部分：凹版印刷》，这一标准的颁布，预示着凹版印刷的绿色发展进入了攻坚阶段，低排放成为凹版印刷行业未来的主攻方向，这也为“VOC零排放、高效节能绿色凹版印刷机研发及产业化”项目的研发及实施，提供了良好契机。

研发成果：集环保与节能于一身的绿色印刷机

近期，记者在“优威”的凹版印刷生产线上看到，与传统凹版印刷生产线不同的是，这里没有任何排气系统，也闻不到难闻的气味。“项目的实施填补了国际印刷行业的一项空白，使得绿色印刷成为了现实。”刘洪生说，“VOC零排放、高效节能绿色凹版印刷机研发及产业化”项目首次将氮气引入印刷行业，实现了UV油墨在传统凹版印刷机上的应用，解决了凹版印刷有机挥发物（VOC）零排放和节能问题，真正实现凹版印刷的绿色生产。

该项目首先从油墨入手，研发出一种更加环保的UV油墨，从源头解决VOC排放问题。据介绍，传统凹印机使用的油墨为溶解性油墨，油墨中有机溶剂含量达70%。在实际印刷过程中，还必须加进适当溶剂调节油墨粘度，防止出现堵塞印版等问题，这些油墨本身含有的溶剂以及后加进去的溶剂最后都要使用巨大的能量烘干，然后排放到大气中。据统计，一条传统凹印生产线正常使用的情况下，一年要向大气排放400～500吨溶剂，这些溶剂按9000元/吨计算，相当于白白浪费了360万元～450万元。

相反，UV油墨中不含任何挥发性溶剂，油墨中的液态物质为单体树脂等，油墨干燥固化的时候，这些物质会融入到印刷品中不会挥发出来，干燥过程中不会向大气排放任何有害物质，基本上实现VOC的零排放。在成本方面，UV油墨的价格是传统油墨的3倍。不过，UV油墨中树脂的含量只有1%～1.5%，而传统油墨中有机溶剂达70%，所以印刷同样的产品时，UV油墨的使用量要比传统油墨少，再加上干燥时也能节省的电费，UV油墨的使用成本比传统油墨便宜。

“UV油墨在凹版印刷机上的使用，看起来好像很简单，但实际操作起来却很难。”刘洪生介绍说，UV油墨在凹版印刷机上的使用，干燥是最大的问题。以往，UV油墨干燥过程中会产生氧化反应，这样就会消耗大量的光引发剂，同时也影响了油墨固化的速度和效果，要保证高速高效的固化，就需要耗费巨大的能量。高能量的干燥过程又会带来高温反应，使得印刷纸张产生热胀冷缩反应，从而影响印刷品质量，UV油墨要在凹版印刷机上使用，首先必须解决这个难题。

对此，“优威”在印刷机干燥工艺的设计上，实现了氮气保护在印刷机上的成功应用，有效解决了UV油墨在凹版印刷机上的干燥问题。该技术主要是为UV油墨在凹印机上完全干燥提供环境保障，包括紫外线灯管和供气装置。供气装置用于生产氮气，位于紫外线灯罩内。具体来说，在承印材料涂布或印刷油墨后进入干燥区之前，首先采用氮气对承印材料的表面进行吹扫、清氧处理，然后使其在充有氮气的紫外线干燥箱中进行干燥，整个干燥过程中油墨不会与空气中的氧气接触发生化学反应，可避免在油墨中添加抗氧剂和增加固化剂的量，这不但降低了油墨的成本，减少污染排放，而且可以降低干燥时所需的能量，降低了印刷品的生产成本。“听起来好像很简单，但实际上我们是经历过无数次的试验，最终才选到了氮气。”刘洪生说。

据了解，氮气保护条件下的紫外线固化凹版印刷机每色组所需最大干燥的功率为15千瓦/小时，传统凹印机的电烘箱干燥功率每色组为60千瓦/小时，节能效果明显。另外，传统凹印机干燥时所产生的废气，还需要大功率的排废系统来处理，而氮气保护条件下的紫外线固化凹印机不需要这些高能耗的辅助设备。传统凹印机还需要功率较大的冷却系统对墨辊进行冷却，氮气保护条件下的紫外线固化凹印机由于干燥时温度低，不仅减少了冷却系统，而且不会对纸张造成影响，保证了印刷品的质量不受影响。

未来展望：具有较好的产业政策前景

“经过2012和2013两年的改造，凹印机生产过程中并无异味、VOC接近零排放，印刷品VOC残留仅为国家标准的0.1%，不仅很好地保证了我们公司产品的质量，更大大提高了我们公司的环保水平。”采用“优威”的低排放技术改造之后，西安西正印钞有限公司给出了这样的评价。

四川娇子印务有限公司则表示，“公司采购的由中山优威印刷设备有限公司生产的凹版印刷机，在使用过程中性能稳定，操作简便，印刷速度及印刷效果满意，产品干燥质量稳定，而且节能效果明显。”四川娇子印务有限公司的电量使用统计表明，使用了“优威”的凹版印刷机之后，耗电量比以往减少了三分之一，同时油墨耗用量也较以前减少。2012年使用一年后，新增产值1560万元，增收节支总额274万元，取得了明显的社会和环境效益。

此外，“优威”的这一新技术还运用到云南红云红河集团、云南清甜香科技发展有限公司等企业中，有限解决了印刷品VOC残留和异味的问题，不仅提升产品质量，也有效解决了环境污染问题。

最近公布的全球设备印刷器材市场的研究报告显示，受喷墨打印机、数字彩色机和特种成像印刷机市场需求增长的影响，数字印刷技术的市场需求正不断增长，全球印刷设备器材市场的规模有望在2015年达到212.2亿美元。“优威”生产的环保型凹版印刷机，以十色机为例，一条完整的生产线，价格大约在3000万～4000万之间，而进口同类型的凹版印刷机，其价格大约为7000万。

中山市环保局大气科负责人还介绍，“目前很多企业对VOC的治理多采取末端治理的方式，通过增加环保设备进行回收处理。实践发现，目前的末端处理还是存在不少问题，特别是管理起来比较麻烦。”而且末端改造的一次性投入与购买“优威”设备的投入是差不多的，末端改造还需要增加日常的运行费用。所以，无论从价格的角度还是从环保的角度来看，“优威”的凹版印刷机都具有比较强的竞争力。

值得一提的是，绿色印刷已经成为印刷行业的发展主题。2014年，国家就相继出台了多项绿色发展政策，对于印刷行业来说，平版印刷、商业票据、凹版印刷3项环境标志标准在这一年全部完成，实现了绿色印刷标准全覆盖。

2014年末，环境保护部相关负责人向媒体通报，商务部、环境保护部、工信部已经联合发布《企业绿色采购指南（试行）》，这又将对整个印刷行业的绿色转型起到重要的推动作用。这一年，中央文化产业发展专项资金还对全国31家印刷企业共给予2.116亿元的绿色专项扶持，北京、上海、安徽、江苏、重庆等地紧随其后，通过各种渠道对绿色印刷给予资金扶持。一系列动作标志着印刷业“后绿色印刷时代”正在开启。

“如果不是国家对环保的重视，如果不是印刷行业对绿色印刷的认识提升了，我们的设备估计也很难推广。”刘洪生笑着说，当下的环保形势，为“优威”这个绿色印刷的先行者提供了无限商机。