國內外印刷業節能進程對比分析

上海出版印刷高等專科學校 陳 昱

上海市質量監督檢驗技術研究院 黃 鳴

0 引言

面對全球氣候變化的挑戰，節能減排、低碳經濟等已成為人類社會可持續發展的重要內容。對于印刷行業來說，用環保產品和能夠減少或消除空氣污染物的工藝進行“綠色印刷”生產已是印刷企業的共識[1]。傳統印刷工藝存在一些諸如有機溶劑揮發、廢水排放等環境問題，資源存量和環境承載兩個方面都早已不堪重負。因此，印刷業的節能進程包含印前、印刷、印后各環節要使用環保的版材、紙張、油墨、膠黏劑等材料，以及環保的制版工藝和印刷工藝，還有印刷廢料的回收以及整個流程中的過程控制和節能減排，這些不僅關系到印刷業自身的長久利益，更關系到全社會的協調發展。

1 國外印刷業節能進程

近十年來國外環保組織協助印刷企業改進設備及工藝進行節能減排，很多企業客戶都擔負起了積極的社會責任和環境保護的使命，而且特別指出印刷企業需要得到這把大傘的保護。隨著企業不斷縮小自己的經銷范圍，在環境保護上起到的帶頭作用讓企業成為了有價值的合作伙伴。

美國食品藥品協會目前唯一認可柔印水性油墨用于食品和藥品的包裝印刷，三分之二以上的商品包裝、標簽等都是以柔性版印刷生產的。有些印刷企業每年投資10多萬美元到風能的利用上，結果在經營中賺取了兩三百萬美元；用全新的再生設備取代了原有的燃氣污染控制設備，從而極大地減少了對天然氣的消耗；有些公司成立專門開展綠色印刷的部門，采取了有效措施，甚至在某些方面比相關法律規定的標準更為出色。

澳大利亞的印刷企業采用智能電表監測電費，每月節省費用相當可觀，一般18個月就可收回投資成本；印刷中使用無水膠印工藝，不僅能帶來更加銳利的網點呈現、更明亮的色彩和更快的印刷速度，而且具有減少排放的優點。除了降低開機準備時間、紙張浪費減少40%外，每臺對開機每年能節省10～20t水，減少1～2t揮發性有機化合物的排放。

日本現已建立完整全面的節能減排體系，2010年全年減少了30%的碳排放量，環保油墨比如水性墨、UV(紫外光固化)油墨、水性U V墨和一些醇溶性墨的使用己經相當普遍，像大阪印刷油墨公司最近推出的新型環保油墨，為單張紙膠印油墨，就符合日本環境協會去年末修訂的綠色標志認定標準。日本政府出面協助中小型企業，給他們提供測量和更新的免費咨詢服務。

巴西使用PUR（濕氣固化反應型聚氨酯）熱熔膠粘接學生用的教科書，其數量每年有2億冊。PUR膠的特點是具有良好的低碳節能環保性能以及優異的粘接強度、耐溫性、耐化學腐蝕性和耐老化性。PUR膠在一些先進國家使用的時間已經有七八年，用量也越來越大，目前已有60%左右的書刊本冊使用PUR膠粘接，今后還會增加。

2000年6月，英國立法禁止用溶劑型油墨印刷食品包裝薄膜，其國內60%的印刷品采用無醇或少醇油墨印刷。

德國工業協會制定了印刷業低碳發展指導方針，在2010年初作為德國機械設備制造業聯合會的標準出版，將其成為評價能耗和效率的重要基礎[2～4]。

2 我國印刷業節能進程

與國外相比，中國的綠色環保印刷起步比較晚，但近些年來在政府及相關部門的高度重視下也蓬勃發展起來，制定節能減排的相關措施優先在中小學教材印刷中展開，并逐步向政府采購產品印刷、食品包裝印刷等領域推廣。

2.1 印刷耗材

油墨是最大的污染源，每年由傳統油墨引起的VOC（揮發性有機化合物）排放量達到幾十萬t，嚴重污染大氣，損害人體健康。國內制造商研發出多種環保型油墨。比如大豆油墨，一種由食用黃豆油或者其他干性或半干性植物油脂與顏料、樹脂、蠟質等混合而成的油墨，無臭、無毒，在回收再利用的過程中也不會產生污染環境的有害物質。還有水性U V油墨，即在U V油墨內加了一定的水分及環保溶劑，結合特殊水性樹脂制成。該油墨兼有水性油墨和U V油墨的優點，固化快、節省能源、無刺激、無污染，被人們認為是污染物排放幾乎為零的環保產品，也達到了油墨固化后，水分揮發，使墨層變薄的印刷要求[5]。目前國內多家企業已經實現了環保油墨印刷，但是在高速印刷的適應性、產品質量上還沒有明顯的優勢。

印刷中用量最大的耗材是紙張，國內企業目前大多數從經過國際森林管理委員會FSC認證、符合綠色環保要求的紙廠購買紙張，主要有鐳射紙、真空噴鋁紙和輕型紙，這些紙張印刷性能極佳，機械加工性能很好，而且降解回收性好[6]。2010年，本色紙在上海世博會上被作為特許用紙而為世人所知，上海在進行秋季教材環保印刷試驗時選擇了本色紙。該紙張具有保護視力和保護環境的優點，因其以農作物秸稈為主要原料，在生產過程中不添加漂白劑和熒光劑，顏色為淡黃色，用其制作的印刷品長時間閱讀不會造成視疲勞。當前，國內企業采用一定比例的再生紙漿或全部再生紙漿來生產滿足不同需求的紙張已經成為一種趨勢和潮流，如報紙和雜志印刷就廣泛使用了再生紙張。

印后環節書刊裝訂膠的使用也至關重要。印后裝訂膠黏劑分為EVA（乙烯及乙烯基醋酸鹽）和PUR（濕氣固化反應型聚氨酯）兩種。其中EVA熱熔膠內部添加的抗氧化劑和樹脂成分等若有差異，其安全性和揮發性就不同。從安全角度考慮，現在粘接書刊本冊都開始使用粘結力強、熔點低且無氣味的PUR熱熔膠，對環境污染也較小。使用PUR熱熔膠可以減少用膠量，用于精裝，更可以節約成本。我國使用PUR膠粘接書冊已有四年多的時間，主要是廣東一帶，特別是一些外單加工的要求，近期內單也開始使用并逐漸增大了使用地區范圍。

2.2 印刷工藝

目前柔性版印刷在我國已經有了一定的市場，前幾年主要在軟包裝印刷、標簽印刷、標識帖等方面，近幾年來如箱包、防偽標識與防偽包裝、高檔電腦、各種票證票據、行李帶、各種紙巾、牙膏、洗滌品、化妝品等也都采用了柔性版印刷。柔性版印刷價格低廉，易采用多種組合工藝加工模切一次成型，承印材料廣泛，速度快，產量高，而且廣泛使用無毒、無殘留溶劑、無環境污染的水性墨和U V油墨，體現著環保優勢。在我國，與之配套的設備器材的研制開發與生產柔版印刷產業鏈已初步形成。目前已有上海紫光、北京北人富士、西安黑牛、青州意高發、濰坊東航等10多個廠家能制造柔印機，但國產柔印機在設備的先進性、工藝的多樣性和靈活性、使用壽命、耐用性和精度以及應用范圍等方面同進口柔印機相比，仍存在較大的差距。

傳統的平印版在著墨前為了保持空白部分斥墨性能整合，需要用潤濕液，并在潤濕液中添加酒精、異丙醇等醇類，但膠印潤版液的排放會造成水質污染。現在采用的潤版液已經改良，通過加入碳酸氫鹽做緩沖劑，將酒精濃度降至3%，減少VOC（揮發性有機化合物）排放。其實更有效減排VOC的方法是實行無水膠印，用斥墨的硅橡膠層作為印版空白部分，不需要潤版，用特制油墨印刷，因為網點變形小，可以再現高密度網點，即使在凹凸較大的膠版紙和無光澤紙上也能印出高精細的印刷品，在提升印刷產品的質量的同時減輕了環境的負擔。據國內一廠家統計，通過低酒精潤版液(只有3%酒精成分)的技術，加上無水膠印兩者配合使用，能夠減少酒精用量每年逾12萬L，從而避免大約100t VOC的排放。

當前，我國印刷業普遍采用的是激光照排技術進行計算機直接制版，但因其基于感光成像原理而存在感光、顯影、定影、沖洗等復雜過程和繁瑣工藝，廢液排放中仍不可避免地造成環境污染和資源浪費，而且該技術一直為國外壟斷，所以存在成本高、耗時長等問題。我國中科院化學所成功開發出“納米材料綠色制版技術”，徹底摒棄了感光成像的思路，將特制納米復合轉印材料直接打印在具有納微結構的超親水版材上，通過納米尺度界面調控，在印版表面形成超親油的圖文區和超親水的非圖文區，省略了繁瑣工藝，徹底克服了感光沖洗過程帶來的化學污染問題，使制版過程綠色環保，而且大大降低了成本。目前中科院與優勢企業合作，已建成一條包括制版車間、超凈涂布車間、墨盒生產車間和印刷車間的中試示范線，大大推動了納米材料綠色制版技術的產業化進程。

3 對比分析

對于我國印刷行業來說，目前企業對使用環保的材料，以及環保的制版工藝和印刷工藝方面都已經達成共識。對一個中型企業而言，油墨、紙張、印后裝訂膠黏劑、菲林、印版橡皮布、潤版液、沖洗藥水和洗車水等多種印刷材料的年消耗費用可高達百萬元以上，每降低一個百分點物耗不僅產生數倍的環保效應，還為企業增效數萬元以上。

但是對工業廢氣、廢液和固體廢棄物的清潔、降解處理等的先進環保技術，我國投入遠遠不夠，而國外在印刷廢料的回收以及整個流程中的過程控制和節能減排的確有很多借鑒之處。

3.1 廢棄物回收及處理

印刷過程中所產生的廢棄物主要指廢氣、廢液以及固體垃圾。

目前國外在VOC有機溶劑回收方面的研究已經比較成熟，將有機廢氣通過吸附、解吸、回收、提純等過程，實現有機溶劑的循環使用，不但解決了有機廢氣的環境污染問題，同時還能變廢為寶。而國內還處于起步階段，大多采用催化燃燒的方法將含VOC廢氣燃燒后直接排放。據測算，我國若有半數印刷企業使用有機溶劑回收技術，每年可減少3～4萬t有機溶劑排放。

對于廢液的處理，國外通過政府扶持和環保組織協助，一般的印刷企業都建立了自己的廢水處理站，每年通過購買大批藥品加入廢水中處理，從而回收再利用，節省了水資源。

3.2 節電和熱能回收技術

除了印刷材料的消耗，印刷企業還有電能、熱能等能源消耗。

據統計，我國現正在用的印刷及涂布復合設備在l萬臺左右，按每臺設備功率200kW，平均年運行時間4800小時計，年能耗達到96億kWh，而且設備排出的熱廢氣有很大的潛在能源尚未得到有效利用，造成了能源的巨大浪費。所以通過熱交換設備或回收設備將熱廢氣中的潛在能源進行回收使用即熱能回收技術的研究開發刻不容緩。

目前國外已針對這一狀況開發了配套的熱能回收設備。如曼羅蘭Dual-Dry RTO（再生熱氧化）干燥裝置能夠回收干燥過程中溶劑所含有的能量，并使得氮和一氧化碳排放量也減少一半，不會對干燥裝置的壽命產生任何負面的影響，其效率可達95%，全功率輸出時可節省能耗50%，二氧化碳排放量也減少了，真正達到了碳減排的目的。海德堡開發的新型干燥之星3000系列產品，使每一印張在干燥過程中耗電量下降10%～20%，可循環使用的熱風多達30%[7]。

企業也可以在供熱管道系統方面下功夫達到節熱效果。供熱管道系統將蒸汽從熱源輸送到耗能點，遵循高壓輸送、低壓使用的原則。高壓輸送可減少管道費用、減少散熱損失。而低壓使用可降低設備等級，充分利用蒸汽中的潛熱能，降低冷凝水的排放溫度，減少熱蒸汽的消耗量，起到節能減排的效果。工廠也可選擇遠紅外加熱、電感加熱、微波加熱等先進的加熱工藝和加熱元件，采用輕體耐火保溫材料，減少散熱損失。

至于節電方面，印刷企業可做的事情有照明節能、電機節能、中央空調節能等等。使用高效發光光源(如T 5熒光燈)代替原有的低效光源(如T 8熒光燈)，在節電的同時提高照度、顯色度，改善照明環境。針對電機、空調等輔助設備進行變頻改造，節電效果立竿見影。比如空調采用智能變頻調速控制系統后，其能根據室外天氣的變化，自動完成冷水流量的跟蹤控制，使循環水流量恰到好處地與制冷量相匹配，并實現空調末端自動恒溫控制，從而達到節能的目的。用中央空調替代普通的壁掛或立式空調，經常關注空調的排風系統，定期清洗過濾網、定期檢修、檢查皮帶是否太松、工作點是否偏移、送風狀態是否合適，想方設法達到最大程度的節能。據測算，采用智能變頻調速控制系統的中央空調可節電20%～45%。

4 結論和建議

對于我國的印刷行業來說，尤其要對以下幾方面高度重視：

1）完善印刷業的環保立法，讓企業積極承擔社會責任和環境保護的使命。淘汰落后產能，引進先進印刷設備，選擇環保的版材、紙張、油墨、膠黏劑等材料，改進制版工藝和印刷工藝，減少環境污染和資源浪費。

2）加大對工業廢氣、廢液和固體廢棄物的清潔、降解處理和再回收利用的先進環保技術的投入。根據產品類別有意識地建立各個工序廢料分類收集體系，分類收集不同類型的紙張，為紙張循環再生降低脫墨、紙漿纖維分離的化學品使用量和用水量奠定良好基礎，同時分類紙張回收價格的提高，也為印刷企業間接增效。統一回收膠片、塑料薄膜等難降解的危害環境的物質。

3）升級節能設備。我國可借鑒國外開發的熱能回收設備將熱廢氣中的潛在能源進行回收；選擇先進加熱工藝和材料；企業里人人都要樹立節電節熱節水的意識。

綜上所述，凡有利于節能減排、環境保護的新技術、新材料、新工藝、新設備，今后必將有極大的發展前途。只有在印刷廢料的回收以及整個流程中的過程控制和節能減排方面下功夫才能真正達到我國印刷業節能進程質的飛躍。

[1]黃清明，許鵬 等.包裝印刷行業節能減排技術探討[J].輕工機械,2008,10(26)：109-112

[2]范敏.關注印刷生產過程中產生的污染[J].印刷質量與標準化,2005(7)：11-13

[3]白翠平.印刷業環境問題及應對措施[J].今日印刷,2002(4)：12-14

[4]嚴且明.印刷中的環境污染問題與對策[J].廣東印刷,2006,28(1):30-31

[5]周梅.綠色環保印刷與環保油墨的發展趨勢[J].印刷質量與標準化,2009,17(9):17-20

[6]艾海榮.印刷材料[M].北京:中國輕工業出版社,2009

[7]王茂生.印刷業的節能減排與清潔生產[J].印刷質量與標準化,2011(10)：24-2