农优土特产礼品包装盒印刷VOCs 废气治理技术研究

龚立朋 聂文豪 陈其梅 龙 江

（贵州西牛王印务有限公司，贵州 贵阳550007）

1 概述

挥发性有机化合物（VOCs）是任何能参加大气光化学反应的有机化合物，沸点等于或低于250℃的化学物质。当居室中的VOCs 达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。

绿色环保是社会发展永恒的主题，随着人们生活水平和消费理念的不断提升，印刷品的适用性和安全性受到广泛关注。尤其是与食品相关的包装印刷材料，残留的挥发性有机化合物会造成印刷品完工后依然具有气味及毒性，特别是会对所包装的食品、药物和化妆品等商品产生污染,不但影响食品的气味或口味，甚至危害消费者的身体健康。类似的报导在中中央电视台《每周质量报告》中屡见不鲜，据相关调查报道显示，食品的包装袋目前有近五成存在苯残留等问题。

因此，包装印刷材料有机化合物含量的控制，已是涉及广大消费者的切身利益问题。而实施“包装印刷VOCs废气治理技术研究”项目对满足客户的标准要求、对产业的发展、对企业的增效都有着重要意义。

2 包装印刷VOCs 废气蓄热式催化燃烧技术研究

蓄热式催化燃烧技术（简称RCO）是将催化剂置于蓄热材料的顶部，把有机废气加热到一定温度以上，使废气中的VOCs氧化分解成CO2和H2O。氧化产生的高温气体流经特的陶瓷蓄热体，使陶瓷体升温而“蓄热”，此“蓄热”用于顶热后续进入的有机度气，从而节省废气升温的燃料消耗。陶瓷蓄热体应分成两个（含两个）以上的区或室，每个蓄热室依次经历蓄热- 放热-清扫等程序，周而复始，连续工作。蓄热室“放热”后应立即引人部分已处理合格的洁净排气对该蓄热室进行清扫（以保证VOCs 去除率在95%以上）清扫完成后进入“蓄热”程序，其热回收率高达95%。RCO 系统性能优良的关键是使用专用的、浸渍在鞍状或是蜂窝状陶瓷上的贵金属或过渡金属催化剂，氧化发生在250～500℃低温，既降低了燃料消耗，又降低了设备造价。用RCO 取代催化氧化（CO）进行有机废气的净化处理，这样可以降低操作费用达33%～50%。反应后，挥发性有机物转化为无毒的CO2和H2O，从而使污染得到治理。

3 包装印刷VOCs 废气吸附回收技术研究

用吸附技术净化回收有价值低浓度的挥发性有机物，对于浓度较高的废气，采取冷凝- 吸附的方技术，采用吸附技术净化挥发性有机物可以达到相当彻底的程度。由于大多数挥发性有机物都对人体有害，因此对其在空气中的含量要求都很严格，根据国家相关标准，有的挥发性有机物的排放浓度甚至达到以μg/m3为单位来计量。

另外，在不使用深冷和高压等手段的情况下，可有效地回收有价值的有机物组分。

4 印刷废弃物的无污染处理系统设计研究

印刷是一种高污染生产过程，随着工艺技术的不断提高，相对传统印刷已经有了明显改善。对于原材料的环保化进程不断加快，而对于印刷过程中产生的“三废”仍然是印刷厂需继续研究解决的课题。本项目主旨在于对我厂在印刷过程中产生的各种不利于环保要求的“三废”进行研究治理，以期在扩大生产的同时对各种污染物的治理进行有效的管控和治理。

5 不同印刷工艺对印刷品残留有机化合物的影响研究

研究采用非反应型材料，在不同印刷方式下，针对不同的油墨类型，印刷工艺对印刷品VOCs 含量的影响，摸索出针对不同油墨类型，降低印刷品VOCs 含量的最佳印刷工艺。其中凹印方式，需要研究溶剂型油墨，水性油墨向大类品种的印版深度，走纸速度，烘干温度与风量，印刷色序等工艺参数对印刷品VOCs含量的影响。凹印方式，还需要研究印刷网版线数、油墨粘度、走纸速度、烘干温度等工艺。

6 胶印UV 油墨对衍生印刷品有机化合物种类的变化规律研究

采用胶印UV 光固化反应性油墨，油墨配方与固化工艺对所衍生VOCs 的种类，含量变化规律。重点研究内容包括：

①UV 光光强，到达墨层表面的光量，UV 光光谱波段对衍生VOCs 的影响。

②不同光引发剂类型油墨对衍生VOCs 的影响。通过对以上内容的攻关，找到产生衍生VOCs 的途径及影响因素。从而找到控制衍生VOCs 生成的方法。

7 研究结论

公司通过将VOCs 的控制要求延伸到供应链的上游，要求供应商在提供产品时严格控制VOCs 的含量；对生产现场进行了清洁整理；对于采样制样的过程制定严格的流程要求；同时，通过邀请专家上门培训，对色谱工作站检测曲线制作、标准溶液配制、检测方法等进行规范；与同行进行交流等方式提高了印刷品VOCs 控制的稳定性。

通过多方面试验研究，形成了一系列规范性文件，如《印刷材料VOC 限量标准》、《关于挥发性有机化合物（VOCs）检验规定》、《挥发性有机物（VOCs）取样制样操作规程》。同时，通过UV胶印成品多次固化试验，得出UV 胶印成品残留与时间的关系。

通过试验，在其他条件不能完全杜绝苯残留产生，苯的残留数据较低的情况下，可以采取自然挥发的手段达到达标的目的：考虑到产品印刷完成到出厂一般情况下有2-3 天时间，而出厂到送达客户又有一段时间，各类UV 型油墨出厂检测“苯”残留只要小于0.01mg/m2，印刷时半成品苯残留小于0.013mg/m2，成品到烟厂后检测基本能符合国家烟草局标准要求。试验中我们还发现UV 印刷承印物的不同，苯残留的产生会有较大差异，白卡纸与镭射纸在相同条件下，苯残留会高0.01mg/m2左右。这是由于两种纸张对紫外光吸收反射的不同造成的，镭射表面较强的光反射造成油墨吸收较多的紫外能量，相当于固化强度增加从而增大了苯残留的产生量。

表2 UV 胶印成品多次固化试验结果

表3 UV 胶印成品残留与时间的关系