農優土特產禮品包裝盒印刷VOCs 廢氣治理技術研究

龔立朋 聶文豪 陳其梅 龍 江

（貴州西牛王印務有限公司，貴州 貴陽550007）

1 概述

揮發性有機化合物（VOCs）是任何能參加大氣光化學反應的有機化合物，沸點等于或低于250℃的化學物質。當居室中的VOCs 達到一定濃度時，短時間內人們會感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴重時會出現抽搐、昏迷，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統，造成記憶力減退等嚴重后果。

綠色環保是社會發展永恒的主題，隨著人們生活水平和消費理念的不斷提升，印刷品的適用性和安全性受到廣泛關注。尤其是與食品相關的包裝印刷材料，殘留的揮發性有機化合物會造成印刷品完工后依然具有氣味及毒性，特別是會對所包裝的食品、藥物和化妝品等商品產生污染,不但影響食品的氣味或口味，甚至危害消費者的身體健康。類似的報導在中中央電視臺《每周質量報告》中屢見不鮮，據相關調查報道顯示，食品的包裝袋目前有近五成存在苯殘留等問題。

因此，包裝印刷材料有機化合物含量的控制，已是涉及廣大消費者的切身利益問題。而實施“包裝印刷VOCs廢氣治理技術研究”項目對滿足客戶的標準要求、對產業的發展、對企業的增效都有著重要意義。

2 包裝印刷VOCs 廢氣蓄熱式催化燃燒技術研究

蓄熱式催化燃燒技術（簡稱RCO）是將催化劑置于蓄熱材料的頂部，把有機廢氣加熱到一定溫度以上，使廢氣中的VOCs氧化分解成CO2和H2O。氧化產生的高溫氣體流經特的陶瓷蓄熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，此“蓄熱”用于頂熱后續進入的有機度氣，從而節省廢氣升溫的燃料消耗。陶瓷蓄熱體應分成兩個（含兩個）以上的區或室，每個蓄熱室依次經歷蓄熱- 放熱-清掃等程序，周而復始，連續工作。蓄熱室“放熱”后應立即引人部分已處理合格的潔凈排氣對該蓄熱室進行清掃（以保證VOCs 去除率在95%以上）清掃完成后進入“蓄熱”程序，其熱回收率高達95%。RCO 系統性能優良的關鍵是使用專用的、浸漬在鞍狀或是蜂窩狀陶瓷上的貴金屬或過渡金屬催化劑，氧化發生在250～500℃低溫，既降低了燃料消耗，又降低了設備造價。用RCO 取代催化氧化（CO）進行有機廢氣的凈化處理，這樣可以降低操作費用達33%～50%。反應后，揮發性有機物轉化為無毒的CO2和H2O，從而使污染得到治理。

3 包裝印刷VOCs 廢氣吸附回收技術研究

用吸附技術凈化回收有價值低濃度的揮發性有機物，對于濃度較高的廢氣，采取冷凝- 吸附的方技術，采用吸附技術凈化揮發性有機物可以達到相當徹底的程度。由于大多數揮發性有機物都對人體有害，因此對其在空氣中的含量要求都很嚴格，根據國家相關標準，有的揮發性有機物的排放濃度甚至達到以μg/m3為單位來計量。

另外，在不使用深冷和高壓等手段的情況下，可有效地回收有價值的有機物組分。

4 印刷廢棄物的無污染處理系統設計研究

印刷是一種高污染生產過程，隨著工藝技術的不斷提高，相對傳統印刷已經有了明顯改善。對于原材料的環保化進程不斷加快，而對于印刷過程中產生的“三廢”仍然是印刷廠需繼續研究解決的課題。本項目主旨在于對我廠在印刷過程中產生的各種不利于環保要求的“三廢”進行研究治理，以期在擴大生產的同時對各種污染物的治理進行有效的管控和治理。

5 不同印刷工藝對印刷品殘留有機化合物的影響研究

研究采用非反應型材料，在不同印刷方式下，針對不同的油墨類型，印刷工藝對印刷品VOCs 含量的影響，摸索出針對不同油墨類型，降低印刷品VOCs 含量的最佳印刷工藝。其中凹印方式，需要研究溶劑型油墨，水性油墨向大類品種的印版深度，走紙速度，烘干溫度與風量，印刷色序等工藝參數對印刷品VOCs含量的影響。凹印方式，還需要研究印刷網版線數、油墨粘度、走紙速度、烘干溫度等工藝。

6 膠印UV 油墨對衍生印刷品有機化合物種類的變化規律研究

采用膠印UV 光固化反應性油墨，油墨配方與固化工藝對所衍生VOCs 的種類，含量變化規律。重點研究內容包括：

①UV 光光強，到達墨層表面的光量，UV 光光譜波段對衍生VOCs 的影響。

②不同光引發劑類型油墨對衍生VOCs 的影響。通過對以上內容的攻關，找到產生衍生VOCs 的途徑及影響因素。從而找到控制衍生VOCs 生成的方法。

7 研究結論

公司通過將VOCs 的控制要求延伸到供應鏈的上游，要求供應商在提供產品時嚴格控制VOCs 的含量；對生產現場進行了清潔整理；對于采樣制樣的過程制定嚴格的流程要求；同時，通過邀請專家上門培訓，對色譜工作站檢測曲線制作、標準溶液配制、檢測方法等進行規范；與同行進行交流等方式提高了印刷品VOCs 控制的穩定性。

通過多方面試驗研究，形成了一系列規范性文件，如《印刷材料VOC 限量標準》、《關于揮發性有機化合物（VOCs）檢驗規定》、《揮發性有機物（VOCs）取樣制樣操作規程》。同時，通過UV膠印成品多次固化試驗，得出UV 膠印成品殘留與時間的關系。

通過試驗，在其他條件不能完全杜絕苯殘留產生，苯的殘留數據較低的情況下，可以采取自然揮發的手段達到達標的目的：考慮到產品印刷完成到出廠一般情況下有2-3 天時間，而出廠到送達客戶又有一段時間，各類UV 型油墨出廠檢測“苯”殘留只要小于0.01mg/m2，印刷時半成品苯殘留小于0.013mg/m2，成品到煙廠后檢測基本能符合國家煙草局標準要求。試驗中我們還發現UV 印刷承印物的不同，苯殘留的產生會有較大差異，白卡紙與鐳射紙在相同條件下，苯殘留會高0.01mg/m2左右。這是由于兩種紙張對紫外光吸收反射的不同造成的，鐳射表面較強的光反射造成油墨吸收較多的紫外能量，相當于固化強度增加從而增大了苯殘留的產生量。

表2 UV 膠印成品多次固化試驗結果

表3 UV 膠印成品殘留與時間的關系