浅析绿色环保油墨对大气污染防治的推动作用

任慧 冯晶 曹磊 王晓萌 伊丽娜

（中日友好环境保护中心，北京市，100029）

引言

中国已成为全球第二大油墨生产国，近几年我国油墨生产水平整体保持稳中略升的发展态势，2018年中国油墨产量达76.8万吨，同比2017年增长3.5%。长期以来溶剂型产品仍占主要比重[1]，因此油墨行业一直是国内外挥发性有机物（VOCs）控制的重点领域[2]。随着绿色印刷的推行，绿色环保油墨已得到较好的推广使用[3]。2007年《环境标志产品技术要求 胶印油墨》与《环境标志产品技术要求 柔印油墨和凹印油墨》标准的制定，从改善环境质量和降低对人体健康的影响方面对油墨的有害物和污染物做出了限定，成为印刷相关标准实施的重要依据之一，为绿色环保油墨奠定了标准基础，引导了环保发展方向，得到了企业的积极响应。随着我国生态文明建设和生态环境保护环境保护意识的加强，对绿色印刷材料提出了更高标准的环保要求。2016年《环境标志产品技术要求 胶印油墨》的修订，提高了胶印油墨在生态环保的相关要求[4]，增加了辐射固化油墨光引发剂的规定，与此同时柔印和凹印油墨的标准经过多年发展变化，现行的环境标志标准对部分企业来说还具有一定的先进性，但就其中最主要的环境指标挥发性有机化合物（VOCs）来说，HJ/T 371-2007已不符合国家VOCs减排政策的需要，塑料包装行业VOCs减排也对凹印[5]和柔印油墨的绿色化[6]提出了新要求。

1. 油墨VOCs管控政策法规

《大气污染防治行动计划》提出推进对包装印刷行业的VOCs污染治理工作，我国陆续出台了多项相关政策及法规不断完善加严油墨及印刷企业的VOCs排放。2015年修订的《大气污染防治法》，为改善大气环境质量，对油墨及印刷企业的过程管理提出了较高要求。第四十五条指出：“产生含挥发性有机物废气的生产和服务活动，应当在密闭空间或者设备中进行，并按照规定安装、使用污染防治设施；无法密闭的，应当采取措施减少废气排放”；第四十七条指出：“石油、化工以及其他生产和使用有机溶剂的企业，应当采取措施对管道、设备进行日常维护、维修，减少物料泄漏，对泄漏的物料应当及时收集处理”。

2016年工业和信息化部、财政部联合发布了《重点行业挥发性有机物削减行动计划》（工信部联节〔2016〕217号），其中提到“油墨行业应重点研发推广使用低（无）VOCs的非吸收性基材的水性油墨（VOCs含量低于30%）、单一溶剂型凹印油墨、辐射固化油墨。”并提出“到2018年，工业行业减少苯、甲苯、二甲苯、二甲基甲酰胺（DMF）等溶剂使用量20%以上，低（无）VOCs的绿色油墨产品比例分别达到70%以上”。2018年公布的《中国中央国务院关于全面加强生态环境保护 坚决打好污染防治攻坚战的意见》也提出了到2020年，挥发性有机物排放总量比2015年下降10%以上的目标。

2019年生态环境部印发《重点行业挥发性有机物综合治理方案中》提到“对于企业采用符合国家有关低VOCs含量产品规定的油墨等，排放浓度稳定达标且排放速率、排放绩效等满足相关规定的，相应生产工序可不要求建设末端治理设施。使用的原辅材料VOCs含量（质量比）低于10%的工序，可不要求采取无组织排放收集措施。”这一规定大大调动了印刷企业使用低VOCs油墨产品的积极性，通过源头替代实现VOCs减排,减少企业在末端治理设施的投入。

2. 研究技术路线

标准的修订建立在对凹印油墨和柔印油墨的全生命周期分析基础上，从设计阶段（原材料）、生产阶段、使用阶段和废弃阶段对产生的环境影响进行分析设计。环境影响主要为大气污染物排放和其他有害物质两个方面，从这两个方面考虑，水性油墨和UV油墨较溶剂型油墨有着极大的优势[7]。参考《绿色产品评价通则》（GB/T 33761-2017）要求与《环境标志产品技术要求 编制技术导则》（HJ 454-2009）的编制原则构建指标体系框架，并根据国内外相关环保标准及国外环境标志标准的要求进行指标筛选与确定。主要政策目标导向是希望达到此标准要求的绿色油墨产品VOCs可以满足《重点行业挥发性有机物综合治理方案中》中末端治理设施豁免条件，减排的同时减少企业在末端治理的投入。

3. 指标体系构建

3.1 绿色产品评价指标体系

遵循“生命周期理念”原则，从原材料获取、制造、使用、废弃等生命周期阶段出发，重点分析产品在不同阶段的资源能源消耗、生态环境影响及人体监看安全影响因素，选取能够表征该类产品主要绿色特性并可量化和可检测验证的指标构成绿色产品评价指标体系。由于是对油墨产品进行绿色评价体系的搭建，参考《绿色产品评价通则》（GB/T 33761 -2017）要求，从基本要求、资源属性、能源属性、环境属性、品质属性5个方面进行标准搭建。并结合《环境标志产品技术要求 编制技术导则》（HJ 454-2009）的原则，对油墨的相关基本要求和技术内容进行筛选，形成符合环境标志技术要求的指标体系，见表1。

表1 油墨产品环境标志产品技术要求指标体系

3.2 国内外相关标准对比

本文比较了韩国、日本、中国香港等三个国家和地区的油墨（Printing inks）生态标签标准。其中日本环境标志标准与我国最为相近，都是从环境守法、生产过程、禁用物质、限量物质等方面进行规定，规定的类别也有相似之处。但VOCs指标都有详细的要求，在对VOCs的限定方面，除韩国对所有产品统一要求VOCs质量分数小于25%以外，其它国家都分类分别限定VOCs含量，香港绿色标签标准（GL-004-004）水性油墨中VOCs应小于5%；油型油墨中VOCs应小于4%；紫外型油墨中VOCs应小于2%；溶剂型油墨中VOCs应小于50%。

日本规定凹版油墨应含有少于20%的VOC成分，并应设计成可以在低于30%VOC组分的条件下进行印刷；树脂版印刷油墨应含有少于5%的VOC成分；UV固化的纸张印刷油墨VOC成分少于3%。

4. VOCs指标控制

溶剂作为油墨的重要组成部分，传统的溶剂基油墨添加有机溶剂的量高达70%-80%，使用过程还需添加3-5倍的溶剂用于稀释和清洗设备，所有溶剂几乎100%以挥发性有机化合物（VOCs）的形式排放到大气中，造成严重污染。因此VOCs是油墨产品中最主要的环保指标，在设置过程中考虑到末端治理设施豁免条件，对所有油墨进行水性化方向的设计。

指标的设定主要依据不同VOCs含量的油墨在平均速度、统一墨量、相同风速下印刷的VOCs排放浓度设定。按照满版印刷100-120米/分钟的印刷速度计算，每台印刷机每天用墨量60公斤/天，每台印刷机每天的风量约为70000立方米/天，不同含量对应的VOCs排放浓度如表2。

按照里印满版100-120米/分钟的印刷速度计算，每台印刷机每天用墨量60公斤/天，每台印刷机每天的风量约为70000立方米/天，不同含量对应的VOCs排放浓度如表3。

由表2、表3测算数据可以看出，速度快用墨量大排放较高，采用5%以下VOCs含量的油墨即使不进行废气处理即可满足目前全国最严格的50.0毫克/立方米的排放限值（上海地方标准和北京地区I时段标准）。

另外，我们同时对22个国内认证企业的水性凹印油墨和柔印油墨进行检测，检测方法依据《色漆和清漆 挥发性有机化合物（VOC）含量的测定气相色谱法》（GB/T 23986-2009），测试的数据见表4。

表2 表印油墨中VOCs含量与排放浓度理论值

表3 里印油墨中VOCs含量与排放浓度理论值

表4 样品中VOCs含量测试值

由以上测试结果可以看出，22个水性油墨样品中仍有4个不符合要求，但大多数水性油墨是可以符合VOCs5%以下要求的。

另外，经过进一步实证，低VOCs的水性油墨已在纸张凹印及柔印中得到了广泛的应用，在塑料软包装表印中的应用也已较为成熟，目前只有在塑料软包装里印上，由于要配合后道复合工艺，其应用刚刚处于起步阶段，但经过实证，目前已有使用VOCs含量在5%以下的油墨进行里印复合的成功案例。因此，无论从环保、安全还是经济性方面考虑，推广VOCs含量不超过5%的油墨都是共赢举措。

污染物减排效益：溶剂型油墨通常含有VOCs 70%左右，采用低VOCs水性油墨和低VOCs的UV油墨替代溶剂型油墨可减少VOCs产生量95%以上。

5. 结论

根据VOC污染的问题导向和现有的政策导向，水性化油墨是当前低VOCs凹印油墨和柔印油墨产品的重要方向，此次标准修订将VOCs限量定为5%是通过充分考量环保、安全和经济性衡量所得到的共赢局面。

按照2015年油墨总产量70万吨的数据计算，凹印油墨约占总产量的 39%，柔印油墨约占总产量的 11%。其中柔印油墨的水性化程度较高，按照90%计算，但凹印油墨几乎为溶剂型（包括醇水型），因此按照溶剂型油墨占油墨总量的40%计算，产量约为28万吨。按照1千克油墨向环境中排放3.7千克溶剂计算，如全部替换为VOCs低于5%的水性油墨，可减排VOCs约100万吨，占全国VOCs 排放量3100 万吨的3.2%。

因此，借助环境标志标准的影响力引导和推动行业内的水性化转变对于大气污染物VOCs的减排具有重要意义。凹印和柔印油墨的绿色化尤其为塑料包装行业VOCs源头治理提供了最佳可行路径。

同时，新标准规定了更为严格的有害物质控制要求，这对保护消费者健康、保护印刷工人健康、推行绿色印刷、推动绿色消费有积极的作用。