有害废气分析：印刷生产过程VOCs影响因素

查看全部 · 发表于 2021-4-8 20:04:52

随着我国经济的发展，人们越来越重视自身的健康，因此我国对整治大气污染的力度逐渐加大，挥发性有机物（volatile organic compounds VOCs）开始进入人们的视野。本文着重研究印刷生产过程VOCs影响因素，不同于以往着重对挥发性有机物进行收集或燃烧处理，而是在此基础上遵循全过程控制原则，若是全面实施，将给我国凹版印刷企业及环境带来颇大的益处。

一、印刷材料使用情况

目前国内卷烟印刷包装制品主要集中以凹印、胶印和丝印方式生产，辅以烫金、压凸等后加工，主要印刷材料无外乎纸张、油墨、溶剂、电化铝等。因印刷使用的原辅料均为化工类产品，所以其中存在大量的VOCs残留[1][2]。以下对主要的几种印刷材料的VOCs进行分析：

1、纸张

作为印刷的承印物和信息传输载体，纸张在印刷产品中占绝对的主导地位。现今为了追求卷烟包装的美观华丽，迎合消费者的审美心理，各种特殊纸张不断涌现，如转移镭射卡纸、玻璃铜版纸等等[3]。随着纸张加工工艺的复杂化，其施加在基纸上的化学材料就越复杂，这其中必然含有大量的VOCs物质。

2、油墨、溶剂

油墨是烟标中残留有机溶剂的主要来源，除了本身含有部分有机溶剂外，在印刷时还会加入大量的其他溶剂（特别是凹印方式）进行稀释使用，这都会最终影响印刷品的VOCs残留量[4][5]。

油墨VOCs残留量的大小取决于油墨所使用的树脂对溶剂的释放性，树脂在溶剂中的溶解性越好，树脂与溶剂的亲和力越大，释放性就越差，VOCs残留量就越高。

不同类型不同体系的油墨要求使用的溶剂类别不一样，其VOCs含量差异也很大。溶剂型油墨常使用乙酸乙酯、正丙酯、异丙醇、丙二醇甲醚等有机溶剂；醇溶型油墨以乙醇为主要溶剂，辅以乙酸乙酯配制；而水性油墨则几乎只使用乙醇和水。不同的溶剂因其沸点和蒸汽压不同而挥发性差异较大。例如二甲苯的沸点是140℃，丁酮的沸点是79.6℃，乙醇的沸点是78.4℃，乙酸乙酯的沸点为77℃，二甲苯沸点较高很难挥发，而相比较乙醇、乙酸乙酯沸点低则较易挥发，残留比例相对较低。但是，除了考虑残留量低外，对气味较大的有机溶剂还要避免使用。

3、电化铝

为了烫金时电化铝涂层和纸张有较好的粘合力，不至使涂料脱落，电化铝需要使用大量粘合剂，其中不可避免的含有大量有机物质[6]，在烫金过程中经加温后挥发吸附在纸张上，导致印刷品VOCs含量升高。

二、印刷工艺分析

不同印刷工艺采用的油墨性质不同，用墨量区别较大，印刷过程中材料的物理化学变化不一样，VOCs的残留量差异也很大[7]。

1、胶印、丝印

现今高档烟包印刷大多会采用胶印和丝印来实现一些特殊印刷效果，因其所使用的油墨粘度高、组分复杂，VOCs含量高，较难挥发，且大部分为UV油墨，在紫外光照射下还会产生不良反应，导致VOCs含量上升。丝网印刷还因含有较多的苯族和酮类成分，上墨量大，气味较重，在实际检测中发现其感官判定和VOCs检测均较难达标。

2、凹印

凹版印刷因其速度快、效率高、色泽稳定性好被广泛使用在烟标印刷生产上，其特点为使用粘度较低的油墨，使用时需用大量挥发性较强的溶剂稀释。经过印刷机烘干后，残留在纸张内的VOCs相对比例较少，特别是随着环保醇溶型油墨、水性油墨的开发使用，相比较胶印、丝印而言VOCs含量较低。

3、上墨量

印刷色序的多少、墨层的厚薄、实地面积大小等对VOCs的残留有显著影响。同等纸张油墨条件下，印刷色越多、墨层越厚、实地面积越大，VOCs含量越高。

三、生产过程VOCs控制环节

1、印刷原辅料进货环节

不同生产厂家、不同生产工艺、条件和不同体系的原辅料，其VOCs状况不尽相同，材料的性状直接决定了最终产品的质量指标是否能达标，因此，印刷原辅料的选择应严格按照标准检验进货，不符合VOCs控制要求的原辅料应杜绝投入使用。

2、印刷生产过程

温度和湿度是两个对VOCs的挥发起至关重要作用的环境参数，各印刷车间、不同加工工序温湿度的变化是不一致的，其直接影响着最终成品的VOCs含量。

现代印刷设备为追求生产效率均配备有快速烘干装置，不同印刷要求需要不同的烘干温度和吹风量，对VOCs在印刷介质中的残留量会起到显著的影响。

生产周期的长短也影响着VOCs的挥发程度，一般而言，周期越长挥发比例越高，成品中驻留的VOCs相对含量会有所降低，这一点对高挥发性物质尤为明显。

3、储存和运输环节

储存、运输环境的温湿度和洁净程度也影响着原辅料和印刷成品的VOCs挥发程度和是否会被污染。作者:曹于东夏家良等

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