薄膜凹印水性油墨的质量瓶颈与解决思路

时间:2014-04-03 13:55:45来源:科印传媒《印刷技术》作者:蔡成基

  当前,我国大气污染问题日益严峻,部分地区多次出现持续大范围雾霾天气,已经引起全社会的广泛关注。有调查显示,挥发性有机溶剂排放对于空气污染和雾霾的“贡献”也不可小觑,这其中也包括印刷业。若论印刷业有机溶剂污染的首位,则非薄膜凹印工艺莫属,因为它面广量大,溶剂排放量大,对大气污染的“贡献”也大。

  近些年,虽然薄膜凹印工艺已从芳香烃类的有机溶剂成功切换为无苯无酮的环保溶剂,对产品和印刷环境的污染已大大减轻,但随着产能的提高与规模的扩大,有机溶剂对空排放对大气造成的危害也日趋严重。虽有废气处理装置推出,但处理成本高,能耗大,结果尚不理想。而且由于政府有关部门监管不力,没有严格的允许排放标准,或某些省份虽有标准但执法不严,不能排除不少企业至今还在高空直排。当然,可以预测,假以时日,目前的制度漏洞终会被堵上,凹印溶剂型油墨的危害一定会被消除。但是,从现在起就必须着手解决凹印油墨的去溶剂化问题,用水性油墨取代溶剂型油墨,这是凹印工艺从根本上解决环保问题的必由之路。

  一个并非耸人听闻的数据

  凹印工艺的有机溶剂排放量到底有多大?举一个案例说明:1台薄膜凹印机,印刷速度300米/分钟,每天有效运转时间为20小时,薄膜幅宽1米,每天的产量为360000平方米,以凹印工艺的平均耗墨量为每平方米7克计算(注意:是湿墨,不是干墨),需要消耗油墨2520000克,即2.52吨。凹印过程中需要用溶剂调节油墨黏度,常规的比例为1∶2,即1千克油墨需要2千克溶剂,这既包括了添加在墨桶里的溶剂,也包括了清洗时所消耗的溶剂。具体的溶剂耗用量与企业现场管理水平有直接关系,一般而言,企业管理水平高,溶剂耗用量小,反之则耗用量大。如果我们按管理水平偏上企业的标准来计算,即比例为1∶1.5,那么,在消耗2.52吨油墨的同时还需要消耗3.78吨溶剂。由于溶剂型凹印油墨的固含量普遍不高,按30%计算,则2.52吨油墨中70%是溶剂,即1.764吨。这样算下来,1台凹印机运转1天的溶剂耗用量高达5.544吨。

  这个数据并不是被刻意放大的。这是因为:300米/分钟的印刷速度在凹印企业中并不是最高的,据笔者了解,目前国产凹印机的速度就能达到250~280米/分钟,何况这些年来凹印界引进了不少进口高速凹印机;每天20小时的有效开机时间也不是最长的,大中型凹印企业在吃饭、换班时并不停机;每平方米耗墨量7克还算是可以的,一些损耗较大的凹印企业的单位耗墨量已远超这一数值,只是没有精确计算过而已;溶剂添加量按1∶1.5计算其实已经比较低了,一般管理水平的凹印企业差不多是1∶2。而且,溶剂型凹印油墨的固含量按30%计算已经很高了,其实不少凹印油墨的固含量根本不到30%,换言之,1千克油墨中的溶剂含量更高。

  还可以用其他数据来从侧面证实:在一些已经关注环保的凹印企业,对大量排放的溶剂已经进行处理和回收利用,其创造的经济效益之大,已经成为构成企业利润的主要方面。笔者曾对一家知名的方便面包装生产企业做过了解,该厂的产品处于软包装产业链的低端,年产值几个亿,但利润基本上就由溶剂回收利用所贡献,因此该企业一直非常重视溶剂回收装置的升级与改造,不断投资改换并升级溶剂回收装置。以一斑窥全豹,这些有机溶剂若不加处理就直接排放,排放量将是多么巨大!

  如果这个案例换用柔印工艺会怎样?柔印墨膜较薄,而且溶剂型柔印油墨的颜料比例比凹印油墨要高将近1倍,固含量稍高些,也按30%计算,每平方米耗墨量一般为2克。因为薄膜柔印机一般都采用卫星式结构,各印刷单元采用封闭式刮墨刀,墨桶中的油墨通过管道传输,完全不像凹印机的墨槽那样是敞开式的,因此溶剂的挥发量较小。柔印油墨与溶剂的比例一般为1∶1,管理水平较高的企业甚至可达1∶0.7,为计算方便,此处按1∶1计算。仍按上述生产条件,则1台柔印机运转1天的溶剂耗用量仅为1.224吨,是凹印工艺的22%。怪不得同样使用溶剂型油墨,业内会将柔印列为环保工艺,而将凹印列为不环保工艺。如果薄膜柔印使用的是水性油墨,又将是一个怎样的比较呢?结果可想而知。

  笔者对凹印溶剂型油墨对环境危害的认识始于20世纪90年代初,当时在一家有80年历史的老国企任职,厂里每年都要印刷几十本塑料薄膜挂历,每本对开13页。当时印刷车间大量使用的是甲苯类凹印油墨,每年春夏季是非常忙的季节,这个季节温湿度高,气压

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