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20
2023
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環(huán)保新形勢下凹印油墨的現狀及發(fā)展方向
作者:
-- 轉自《包裝前沿》
摘要：本文認為單一溶劑油墨最適合當前軟包裝企業(yè)的需求，主要是排放達標的基礎上，更便于回收，同時(shí)使用方便簡(jiǎn)單，效果也能達到客戶(hù)要求。
Abstract: The viewpoint of this paper is the single-solvent ink is the most suitable one for the current flexible packaging enterprise needs. It is easy to use and can also meet customer printing requirements while having lower emissions and easier recycling than traditional solvent inks.
本文所稱(chēng)塑料凹印油墨是指應用在塑料薄膜凹版印刷機的油墨，也是我們俗稱(chēng)的軟包裝凹印企業(yè)使用的油墨，近十多年隨著(zhù)印刷行業(yè)的快速發(fā)展，凹印油墨也有了長(cháng)足的進(jìn)步。
目前行業(yè)的主流油墨分為兩大類(lèi)：一是里印復合油墨（以下簡(jiǎn)稱(chēng)里印墨）；二是表面印刷油墨（以下簡(jiǎn)稱(chēng)表印墨）。當前市面上的里印墨以一體化聚氨酯
樹(shù)脂 （PU） 為主，主要用于食品、化妝品、醫藥等包裝。表印墨還是以聚酰胺樹(shù)脂（PA）為主，主要用于玩具、日用品、工業(yè)品等塑料包裝。
隨著(zhù)國家對環(huán)保問(wèn)題的重視，出臺了一系列關(guān)于大氣污染治理的法律法規、規劃計劃、政策要求、技術(shù)標準等。印刷行業(yè)尤其是軟包裝印刷屬于重點(diǎn)排污類(lèi)別，油墨生產(chǎn)廠(chǎng)家作為印刷產(chǎn)業(yè)鏈的原料方，產(chǎn)品的要求是低VOCs含量環(huán)保型油墨。為響應國家號召，適應新形勢下的環(huán)保要求和市場(chǎng)需求，各油墨生產(chǎn)企業(yè)相繼推出了自己的環(huán)保型油墨，比如水性墨。但由于技術(shù)水平所限，水性墨投入實(shí)際應用后，其產(chǎn)品質(zhì)量、使用效果、覆蓋種類(lèi)以及印刷成本參差不齊，市場(chǎng)推廣進(jìn)展緩慢。
一、油墨的發(fā)展歷程
軟包裝行業(yè)在十多年前已經(jīng)從使用苯酮類(lèi)溶劑的油墨，換代到了無(wú)苯無(wú)酮的酯溶“環(huán)保”凹印油墨，此油墨具有低氣味、不含苯、酮等特點(diǎn)。同時(shí)酯溶油墨也幫助我們解決了甲苯溶劑類(lèi)油墨對健康所產(chǎn)生的苯傷害以及苯殘留影響包裝食品的質(zhì)量問(wèn)題，但是始終還是沒(méi)有從源頭上解決VOCs排放對環(huán)境污染的問(wèn)題。
目前國內使用的凹版印刷油墨，含有大量的有機溶劑（約占50%），包括醋酸正丙酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、異丙醇等溶劑，這些溶劑具有低沸點(diǎn)、高揮發(fā)、易燃的特點(diǎn)，生產(chǎn)操作方面存在巨大的安全隱患，同時(shí)這些溶劑揮發(fā)排放是目前印刷行業(yè)對空氣污染的主要污染源。
從國家近10年針對軟包企業(yè)對VOCs排放所做的一系列法律、法規的出臺就清楚知道，塑料印油墨的生產(chǎn)正受到消防法、勞動(dòng)安全法、衛生法、環(huán)保法等法規制約，因此要積極開(kāi)發(fā)和應用符合環(huán)保要求的綠色凹印油墨，這將成為一個(gè)必然的趨勢。
二、水墨應用瓶頸
水性印油墨（以下簡(jiǎn)稱(chēng)水墨）作為溶劑類(lèi)油墨的替代體系已引起多方關(guān)注，包裝薄膜印刷中的油墨水性化也在大力研發(fā)和發(fā)展中。
從收集“水墨”生產(chǎn)及軟包企業(yè)的試用上來(lái)看，“水墨”遲遲得不到進(jìn)一步回及的重要原因是，印刷性能和質(zhì)量仍然達不到溶劑性凹印油墨印刷的標準。究其主要原因是由于擔任稀釋劑的“水”表面張力較大，水的表面張力在25℃室溫下，有72mN/m（達因），比我們軟包廠(chǎng)使用的薄膜（BOPP\BOPET\BOPA等）表面張力大太多了（這些薄膜的表面張力在38-52達因），導致油墨難以潤濕薄膜表面，無(wú)法附著(zhù)在薄膜上，難以形成墨膜層，也就不能還原印刷圖案；同時(shí)水的沸點(diǎn)比有機溶劑高很多，水不易揮發(fā)，雖然可以通過(guò)提高烘箱的溫度和更換高功率進(jìn)風(fēng)風(fēng)機增大風(fēng)速，但干燥速度和效果始終不理想。據調查和了解的情況，現階段哪怕使用最長(cháng)的干燥烘箱（U型烘箱或者L型烘箱）的專(zhuān)用水墨印刷機，印刷速度還是上不去，更別說(shuō)油墨的轉移性了，所以如果要取得凹印溶劑性油墨的印刷速度和印刷質(zhì)量，不但“水墨”本身需要先進(jìn)的技術(shù)升級，而且凹印設備及印刷版輥也需要很大的改造為改進(jìn)。
例如：將印劇版輥印網(wǎng)深大約35~42μm的電雕版輥筒改變?yōu)?/font>印網(wǎng)深大約為20~25μm的激光制版輥筒，所制作的印刷版輥也需要考慮使用耐水性（防銹）材料來(lái)制造。還需要在印刷機烘箱及穿膜行程上改裝或者更換更強力有效的油墨干燥系統、烘箱、導輥、油墨刮刀以及風(fēng)管、風(fēng)機等設備組件的材料，要更換防銹、耐水的材料制造，這些改善都需要相當大的投資和較長(cháng)的時(shí)間。
特別擔心的是，如果油墨中的水，未能徹底干燥的話(huà)，含水的油墨層會(huì )造成膠粘劑不干或者復合強度低，產(chǎn)品會(huì )直接報廢，無(wú)法使用。而在復合銹鋁時(shí)，油墨中的殘留水分在放置一段時(shí)間后，會(huì )氧化鍍鋁膜的鋁層，造成鍍鋁氧化，形成發(fā)黑及氧化美，如果在客戶(hù)裝好內容物才出現這個(gè)問(wèn)題，可以想象損失有多大。
所以目前水墨除紙張上印別外，塑料薄換印刷還無(wú)法真正替代溶劑類(lèi)油墨。
使用水墨的目的，是為了保護我們的生存環(huán)境，也就是希望從源頭上解決有機廢氣排放污染環(huán)境的問(wèn)題，所以我們就必須說(shuō)一下當前軟包廠(chǎng)VOCs排放問(wèn)題，國內外無(wú)非就是三種主流方式，其他的方式實(shí)際上也就是這三個(gè)方式的變種。
三、VOCs治理的發(fā)展方向
筆者始終認為軟包裝廠(chǎng)VOCs處理的最好方式是溶劑回收處理，并且要形成回收溶劑再使用的循環(huán)，這種方式基本零排放同時(shí)也減少溶劑重復購買(mǎi)，既完美解決環(huán)境污染同題，也幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，是真正意義上的環(huán)保。
其次采用燃燒法也就是我們國內叫的“RTO”當然還有很多“XXTO”，不過(guò)原理也就是濃縮后進(jìn)行燃燒，首先在印刷機烘箱或者管道中增加轉輪，達到“減風(fēng)增濃”，再把增濃的溶劑送進(jìn)燃燒爐進(jìn)行燃燒，再利用熱能來(lái)給印刷烘箱加熱，同時(shí)排放出達到排放標準的“廢氣”，這種方式屬于末端處理，相對而言能耗較高，雖然熱能重復利用了，但利用率還是偏低，同時(shí)排放的廢氣中含有CO2，也就是常說(shuō)的碳排放，這種處理方式也給未來(lái)發(fā)展留下隱患，以后國家是否會(huì )要求經(jīng)過(guò)“二次碳處理”，目前不得而知，但從社會(huì )發(fā)展的角度來(lái)看，以后要求對“碳排放”處理的可能性極大。
最后就是我們常說(shuō)的活性炭吸附、UV光解這些，其實(shí)就是“簡(jiǎn)易”處理了，是部分地區的一個(gè)過(guò)渡性措施，根據規模一般投資在30-100萬(wàn)左右。
我們再來(lái)看看VOCs處理設備的投資和占地：
(1) 當前的酯溶型油墨的回收設備，進(jìn)口設備沒(méi)有幾千萬(wàn)拿不下來(lái)。目前我們國內的酯溶型溶劑回收設備現階段采取的是設備廠(chǎng)家投入設備，然后返銷(xiāo)回收溶劑給軟包廠(chǎng)的方式，因為全部賣(mài)斷給軟包廠(chǎng)價(jià)格太貴，一般要兩千萬(wàn)以上，這套酯溶型的回收設備占地面積也大，不適合廠(chǎng)房緊湊型的企業(yè)，如果處理量大的話(huà)，還要擴大占地。
(2) RTO及其他燃燒方式，整體投入也在300-2000萬(wàn)，占地面積根據企業(yè)設備規模，最小的也要占地80~100m”，有些廠(chǎng)家把它放在頂層的平臺或者專(zhuān)門(mén)搭建平臺來(lái)用，但始終還是要預留不小的地方來(lái)安裝。
(3) 簡(jiǎn)易型的吸附和“光解”相對占地較小，作為過(guò)渡也是不錯的選擇。
四、環(huán)保油墨的發(fā)展未來(lái)及趨勢
綜上所述，目前軟包廠(chǎng)最希望的是能有一種單一溶劑油墨，可以印刷在各種塑料薄膜基材上，任何地區、氣候都適應，對高速、中速、低速設備都適合，價(jià)格選中，這種油墨才是目前能幫我國軟包行業(yè)業(yè)走出困境的產(chǎn)品。
顧名思義，單一溶劑就是在油墨的生產(chǎn)過(guò)程中，添加的溶劑是以一種溶劑為主，并且這個(gè)溶劑在油墨中稀釋劑的占比要超過(guò)90%，較包廠(chǎng)在使用時(shí)根據機速添加不同數量的這種消劑和調墨油（其實(shí)就是根據機速調整涂布的粘度），就能達到產(chǎn)品所需的質(zhì)量和效果。
這樣的單一溶劑油墨它有2個(gè)方面的優(yōu)勢：第一是便于回收，單一溶劑的回收，在設備制造和回收工藝方面，比混合溶劑簡(jiǎn)單很多，也更加容易實(shí)現；第二使用方便簡(jiǎn)單，軟包廠(chǎng)只需儲備一種溶劑，添加方式也簡(jiǎn)單明了，不會(huì )再出現加錯溶劑的尷尬事情了。
針對目前軟包廠(chǎng)痛點(diǎn)，結合市場(chǎng)需求，在2023年春節前，已成功研制出一款真正的單一溶劑產(chǎn)品——醇溶油墨，此油墨不同于以前大家認知的醇溶丙烯酸樹(shù)脂油墨，這個(gè)型號為“NLS”的單一醇溶墨，不但可以水煮、蒸煮，還適合各種機速的印刷使用，是一個(gè)“傻瓜式”凹印油墨，操作極其簡(jiǎn)單，就算學(xué)徒也不會(huì )加錯溶劑，造成印刷質(zhì)量事故。
以2條1米寬幅的9色機為例，在前端做好減風(fēng)增濃的前提下，只需要投入一套3萬(wàn)風(fēng)量的單一溶劑（乙醇溶劑）回收設備，投入資金約150-180萬(wàn)，且占地不大。
五、建議
國外印刷機的印刷速度快、生產(chǎn)環(huán)境較規范，品種批量大、色彩專(zhuān)一，所以對油墨的要求限于高固含、低粘度、色澤艷、著(zhù)色力強等。而國內多以中低速印刷機為主，目國產(chǎn)的印刷機參差不齊、性能懸殊過(guò)大，產(chǎn)品批量小、品種繁多、生產(chǎn)環(huán)境相對經(jīng)差、操作不規范。因此對油墨的要求就比較多樣，既要油墨適應性強、流動(dòng)性好，價(jià)格還要低廉。另外，由于部分操作人員“崇洋”心態(tài)的緣故，在使用進(jìn)口油墨時(shí)，如果印刷出了問(wèn)題，就會(huì )認為是設備的問(wèn)題，從而選擇調整印刷機的參數來(lái)適應油墨。反過(guò)來(lái)如果用國產(chǎn)油墨時(shí)，印刷出了問(wèn)題，則通常直接是找油墨或者印版的同題。
目前我國凹版印刷機的油墨循環(huán)系統，很多設備都裝有傳遞供墨的遞墨輥，這樣的設備，會(huì )對油墨的轉移有很大的幫助作用，但是還是有部分中、小型包裝彩印廠(chǎng)的設備沒(méi)有遞墨裝置，甚至連油墨循環(huán)系統都沒(méi)有，建議此類(lèi)企業(yè)在合適的時(shí)候添加或者改進(jìn)這些裝置。
有些企業(yè)的操作人員對凹版印刷的上墨規律，對油墨的性能了解甚少，油墨配比、稀釋等沒(méi)做到位（據觀(guān)察，油墨的浪費率平均是25%~30%，有許多小型包裝彩印廠(chǎng)甚至浪費率達40%-50%）。因而更需要的是普及塑料軟包裝生產(chǎn)技術(shù)的基礎知識培訓，還有多和油墨廠(chǎng)售后的技術(shù)服務(wù)人員多溝通交流。
軟包裝綠色發(fā)展是必然趨勢，油墨環(huán)?；俏覀冇篮愕淖非?。歡迎更多同行指正交流，共同為行業(yè)環(huán)保里程獻策獻力!
