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印刷生产过程VOCs影响因素有哪些?

文章来源: 更新时间:2019-09-11 05:05

摘要: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。


VOCs的来源及危害


一、VOCs的来源:


VOCs的来源分为自然源和人为源。全球尺度上,VOCs排放以自然源为主;但对于重点区域和城市来说,人为源排放量远高于自然源,是自然源的6-18倍。

印刷生产过程VOCs影响因素有哪些?

在城市里,VOCs的自然源主要是绿色植被,基本属于不可控源;而其人为源主要包括不完全燃烧行为、溶剂使用、工业过程、油品挥发和生物作用等。


目前我国VOCs排放主要来自固定源燃烧、道路交通溶剂产品使用和工业过程。


在众多人为源中,工业源是主要的VOCs污染来源,具有排放集中、排放强度大、浓度高、组分复杂的特点。

印刷生产过程VOCs影响因素有哪些?

含VOCs的产品


室外排放源主要来自燃料燃烧和交通运输;


室内排放源主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等得烟雾,建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。


烟草行业:油墨、有机溶剂;


纺织品行业:鞋类制品所用的胶水等;


玩具行业:涂改液、香味玩具等;


家具装饰材料:涂料、油漆、胶黏剂等;


汽车配件材料:胶水、油漆等;


电子电气行业:在较高温度下使用时会挥发出VOC、电子五金的清洁溶剂等;


其他:洗涤剂、清洁剂、衣物柔顺剂、化妆品、办公用品、壁纸及其他装饰品。


二、VOCs对人体的危害


据研究,目前确定对环境和人类产生危害的大气污染物约有几百种,VOCs即是其中重要一员。而VOCs对人体健康的影响有直接效应,更多的是间接效应。如果把PM10中成千上亿的细小颗粒物聚合体,当成一个巨大的反应床,那么VOCs就既是臭氧和细粒子生成的一个最重要前体物,又直接贡献细粒子。


一旦出现细粒子污染的灰霾天气,近地大气中的细粒子无时无刻不在产生光化学反应,生活在地面的人群和其它动植物,则无时无刻不在呼吸交换气体,于是造成大量有毒有害物质进入人体沉积,人体健康受损。


VOCs对人体的危害主要有两个方面:其一为其有害成分直接影响人体健康,其二VOCs会形成PM 2.5 前体物,从而间接影响人体健康。


1、容易产生火灾或者发生爆炸这一类气体在化工厂中的使用特别广泛,一般情况下没有毒或者低毒性,但是基本上都属于易燃易爆物品,所以广大企业在使用的过程中一定要注意防火。


2、VOCs会对人的身体产生危害例如在很多房间装修的时候我们会闻到许多很怪的气味,如果浓度很高的话,人会产生头晕的感觉。尤其是一些油漆里面含有苯,甲苯之类的,会严重损害人的神经,长时间待在这样的环境里面可能会致癌。


3、VOCs会变成臭氧还有PM2.5,会造成雾霾,使得环境的辨识度变低以及使人体很容易产生呼吸道的疾病例如臭氧浓度很高的话,会破坏人体皮肤,也会影响人们的呼吸系统,降低人们免疫系统的抵抗能力。

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