2016年,許多軟(ruǎn)包裝凹印企業因環境問題多次停產限產,尤其是位(wèi)於北京周邊的企業。2016年的“G20藍”和第四季度的(de)環保(bǎo)風潮是無數實體行業老板心中永遠(yuǎn)的(de)痛,工(gōng)廠在(zài)未獲任何經(jīng)濟補償和稅收(shōu)減免的情況下,被迫多次(cì)停產、限產,軟包裝凹印(yìn)企業的(de)承受力已(yǐ)經達到了極(jí)限。2017年,他(tā)們麵臨的最大問題依然是環保,可以預知,在這次環保(bǎo)浪潮下,整個軟包裝凹印行業的洗牌已不可避免。想要獲得長足發展,軟包裝凹印企業不僅要看清現狀,更要做好充分的準備。
軟包裝凹印行(háng)業VOCs治理現狀
當前(qián),軟包裝凹(āo)印行業(yè)中,凹印及複合工序VOCs減排是當務之(zhī)急。如何選擇合適的VOCs技術路線及治理設備,成為業內企業麵(miàn)臨的大考。選擇得當,可以增強(qiáng)企業競爭力,獲得持續發展(zhǎn)的(de)空(kōng)間,讓企(qǐ)業脫穎而出;選擇不當,則會讓企業因(yīn)成本上升或環(huán)保壓(yā)力喪失競爭力。
我們欣喜地看到,經過幾年的努力(lì),整個行業從開始的不知所措,到思路逐(zhú)漸清晰(xī),VOCs治理理念發生(shēng)根本變化,業內基本已初步形成(chéng)“應治、能(néng)治、該治(zhì)、必治,標本兼治、全程控製(zhì),源頭控(kòng)製與末端治理雙管齊下、重在源(yuán)頭”的治理理念(niàn)。
同時,治理效果初見(jiàn)成效。目前(qián)就源頭控製而言,無溶劑複合技術和水性膠黏劑複合技(jì)術已得到(dào)越來越多的應用,水墨技術逐步市場化。就過(guò)程控製而言,減風技術不斷湧現。末端治(zhì)理是企業目前選擇最多(duō),也是較易出效果的控製方式。但(dàn)從現實情況(kuàng)來看,中小型軟包(bāo)裝凹印企業的末端治理難度最大,由於其訂單小(xiǎo)、散,工況變化大,加之印刷(shuā)設備排風量大、排放濃度低,現有的常規末端治理技術難以無縫對接,出現了設備投(tóu)資(zī)大、運行費用高(gāo)、處理效果差的(de)難題(tí)。當前我國已(yǐ)投資VOCs末端治理的凹印企業所占比例很(hěn)低。
軟包裝凹印行業VOCs減排的源頭控製
從軟包裝(zhuāng)生產的源頭減少溶劑的使用量,從長遠(yuǎn)來(lái)講是實現VOCs減排的根本措(cuò)施。
1.無溶劑複(fù)合技術
無溶劑複合技術目(mù)前已基本發展成熟,可用於輕質包裝、重包裝、液體包裝、冷凍包裝(-40℃)、水煮包裝(100℃)等。不過,用於高溫蒸煮包(bāo)裝(135℃)、耐介質包裝、鋁箔包裝的無溶劑複合技術尚未成熟,有待進一步研發。
從技術角度上看,無溶(róng)劑複合對溶劑型幹(gàn)式複合的可替代比例已達到80%以上。如果(guǒ)能(néng)全麵得到推廣(guǎng),預計VOCs減排量(liàng)可達48萬
噸/年。據不(bú)完全統計,目前全國已累計安裝(zhuāng)無溶劑複合生產線約1000條,無溶劑(jì)複合在整(zhěng)個複合工藝中所占比例約為9%。2012~2016年新增(zēng)無溶劑複合生產線增長率年均超過30%(按台數計),國產設備的比例不斷提高(超(chāo)過85%)。無溶劑複合技術已形成完整的產業鏈(liàn),相應的供應商數量快速增加,其中國內無溶劑複(fù)合設備供應商數量超(chāo)過20家,無溶劑膠黏劑供應商數量超過35家。
另外(wài),雙頭塗布無溶劑複合(hé)技術是值得關注(zhù)的新技術,因為其速度極快,印刷基材殘留的醇(chún)類或對(duì)環(huán)境(jìng)濕度的影(yǐng)響可忽略不計。這(zhè)意味著不再需要混膠泵,即因混膠泵(bèng)產生的質量問題,不再是(shì)困擾軟包裝凹印企業的問題。而且,改(gǎi)用(yòng)普通泵,設備中午停機時(shí)也無需清洗(xǐ)。
目前國內已有如新東方、康達新材料、玉立等多(duō)家膠黏劑生(shēng)產商推出了快幹固化(huà)型無溶劑複合膠黏劑,重慶鑫仕達等企業(yè)推出了國產雙頭塗布無溶(róng)劑複合設備。並且(qiě),目前國內已有軟包裝凹印企業購入(rù)國產(chǎn)雙頭塗布無溶劑(jì)複合設備,這是一個(gè)有益嚐試。
盡管相比傳統無溶劑(jì)複合工藝來說,雙(shuāng)頭(tóu)塗布無(wú)溶劑複合工(gōng)藝是一項革命性升(shēng)級,但這項技術尚剛剛起步(bù),其並不是簡單的機械結構改變,該技術對設備精度和雙組分膠配比的(de)控製方式都有新的要求,是否值得大(dà)範圍推廣(guǎng)還有待市場驗證(zhèng)。
2.水性膠黏劑
(1)水(shuǐ)性(xìng)丙烯酸膠黏劑
目前水性(xìng)丙烯酸膠(jiāo)黏劑主要應用於方便麵、膨化食品、餅幹、掛麵、糖果等輕型軟包裝,使用範圍相(xiàng)對較小,與溶劑型膠黏劑相比功能性(xìng)要少許多。同時,因水性丙烯酸膠黏劑(jì)的(de)載體為水,零度以下會發生(shēng)冰(bīng)凍(dòng),這勢必會對(duì)原使用性能造成影響,故北方地區使用水性丙烯酸膠黏劑的企業比南方地區要少(shǎo)。
目前,市場上水性丙烯酸膠黏劑仍以(yǐ)羅門哈斯係列產(chǎn)品為主,占據近一半(bàn)的市場份額,諸多國產膠黏劑爭奪其餘市場份(fèn)額,國產水性丙烯酸膠黏劑的發展(zhǎn)任重道遠。
(2)水性聚氨酯膠黏劑
水性聚氨酯膠黏劑除具備其他水性膠黏劑的(de)基本優勢外,還具有溶劑型聚氨酯膠黏劑的基本性能,即耐水煮、冷凍、可抽真空、可熱(rè)封製袋(dài)、可燙(tàng)拉鏈等特性,適應基材廣泛,不分層次、不分結構、不分輕重(chóng)包(bāo)裝,可在現有幹式複合機上使(shǐ)用,基本能解決(jué)多年來複合鍍鋁膜轉移問題,且複合膜(mó)的複合牢度後(hòu)期不衰減,目(mù)前已開(kāi)始在市場上(shàng)逐(zhú)步(bù)應用。
從複合成(chéng)本上來說,溶劑型聚氨(ān)酯膠(jiāo)黏劑較高,水性聚氨酯膠黏劑居中,無(wú)溶劑聚氨酯膠黏劑較低。沒有無溶(róng)劑複合機的軟包裝凹印企業(yè),可以在大部分產(chǎn)品上用水性聚氨酯膠黏劑來替代溶(róng)劑型聚氨酯膠(jiāo)黏劑,但要求幹式複合機(jī)具有較好的幹燥能力。
水性聚氨酯膠黏劑目前處於批量應用的推廣階段,抗疲勞性(xìng)還有待市場驗證。
3.凹印水墨
目前,國內已有十幾家油墨企業聲稱研製成功凹印水墨並投放市場,而(ér)且國內所有一線凹印機製造商和部分二線凹印機製造商(shāng)都相(xiàng)繼(jì)推出了適應水墨的凹印機(jī)。運城製版等(děng)製版(bǎn)企業也推出適應水墨的淺版(bǎn)。目前看來,水墨、水墨凹印機、水墨淺版及水墨刮刀等水墨應(yīng)用產(chǎn)業鏈已成雛形。
總(zǒng)體來說,水墨對傳統溶劑墨的替代率很低,許多軟包裝凹印企業很大程度上(shàng)是將其作為一種技術儲備,小批量試用(yòng)的(de)較多,真正大批量應用的還較少。但無論如何,水墨的成功試用是良好的開端,需要油墨製造商、凹(āo)印機製造商、軟包裝凹印企業不斷努力,助其成熟。
(1)水墨的研發及應用
目前,對於水墨的定義,業界仍(réng)然存在分歧:一(yī)種看法是,按國家標準《水性薄膜(mó)凹印複合油墨》(GB/T 26394-2011),油墨體係中(zhōng)除了固形物之(zhī)外(wài),醇類(lèi)溶劑≤30%,即可稱為水墨。另一種看法是,油墨體係(xì)中除了固形物之外,醇類溶劑(jì)≤5%才能稱為(wéi)水墨。還(hái)有一種看法則認為,使用(yòng)100%水作為稀釋劑的油墨才可稱為(wéi)水墨或全水油墨。對此(cǐ),筆者建議國家相關部門應(yīng)對相(xiàng)關水墨標準進行(háng)修訂(dìng)或分級。
目前,用於軟包裝的凹印水墨研發已取得階(jiē)段性進展,初步解決了水墨的初幹、徹幹問題,油(yóu)墨對基材的潤濕(shī)問題、體係(xì)對顏(yán)料的分散問題,適應淺版印刷的遮蓋力問題。筆者(zhě)建(jiàn)議軟包裝凹印企業在使用凹(āo)印水墨(mò)時要循序(xù)漸進(jìn),在熟練使(shǐ)用白(bái)墨後,再增加色墨使用,這樣既可以減少版費支出(chū),也可以減少一次性全色轉換可能帶(dài)來的風險。關於軟包裝用水墨的使(shǐ)用進(jìn)展情(qíng)況,筆者總結如下。
①適用於PE、PP薄膜(mó)表印的水墨(mò)相(xiàng)對成熟,如購物袋等。
②適用(yòng)於BOPP、BOPET薄膜裏印的水墨(mò)接近成(chéng)熟,如一些印(yìn)刷要(yào)求較低的複合裏(lǐ)印。
③目前的水墨尚不能完全適用於BOPA尼龍薄(báo)膜裏印,有待(dài)於(yú)油墨製(zhì)造商的進一步研發。
水墨要想(xiǎng)真正(zhèng)做到大麵積推廣,還需不斷完善。骨幹油墨製造商正在發力水墨研發,我們期待水墨突破的方向是,一是真正水墨化。二是具有環保性(xìng)及安(ān)全性,水墨中必須添加的助劑(jì)及表麵活性劑(jì),應符合GB 9685-2016《食品安全國家標準食(shí)品接觸材料及製品用添加(jiā)劑使用標(biāo)準》的要求。三是提高印刷適性。
(2)水墨凹印(yìn)機及水(shuǐ)墨淺版
通過優化烘箱設(shè)計和循環排風設計,大(dà)大提升了凹印機的幹燥能力,為水墨高速印刷奠定了基礎。而水墨的印(yìn)刷(shuā)速度一直是個瓶頸,高能耗、低幹燥率是主要原(yuán)因。陝西(xī)北人針對此問題推出除濕熱泵,可將濕度(dù)為80%的空氣除濕到20%以下,可大(dà)幅(fú)提高幹燥速度,降低水墨幹燥的溫度(dù),水(shuǐ)墨印刷速度可達250~300m/min。
在製版方麵,水墨淺版(bǎn)網點的形狀和深淺都有相應改變。運城製版等製版企業已經掌握了適用於水墨印刷的(de)凹印版輥製版技術,並(bìng)開始提供水墨淺版服務。但是軟包裝凹印企業現用凹印版(bǎn)輥存量巨大,全部改(gǎi)為淺版,將會造成巨大經濟損失。
4.單一溶(róng)劑(jì)油墨
使用單一溶劑油墨是(shì)VOCs源頭管控的方法(fǎ)之一,其回收方法與幹式複合工藝(yì)的回收方法相同,目(mù)前已(yǐ)在(zài)歐洲國家得到(dào)普遍使用。歐洲國(guó)家的印刷設備生產速度較高,可達300米(mǐ)/分,而且其對印刷質量的要求較(jiào)低,即使使(shǐ)用單一溶劑油墨在高速印刷下(xià)出現了微小的(de)印刷瑕疵,也可以(yǐ)被接受。而在我國,不僅印刷設備的速度無法與歐洲國家相比,而且國人對印(yìn)刷質量的(de)高要求也使得單一溶劑油墨在凹印工藝中難(nán)以(yǐ)大麵積推廣。
5.數字印刷技術
當(dāng)前的軟包(bāo)裝業務越來越趨向於個性化(huà)、短版化,尤(yóu)其是市場營銷所需要的複合包裝袋(dài)印膜打樣及個性化包裝袋定製更是如此。隨著數字印刷在軟包裝領域的成功應用,越來越多軟包裝凹印企業看到了新的業務增長點。目前,國(guó)內已有軟(ruǎn)包裝凹印(yìn)企(qǐ)業購置了數字印刷設備,並開始應用,成功開拓了新的業(yè)務,幫助企業轉型升級。
6.無溶劑凹印技術
傳統凹(āo)印油墨使用的溶劑(jì)種類多,回收難度(dù)大,一直是治理難點(diǎn)。無溶劑凹印技術運用冷光源固化技術,油墨消耗量僅是普通(tōng)油墨的1/3,在凹印領域能實現真正的無溶劑印刷,可取代傳統凹印(yìn)的電、氣、油(yóu)等加熱烘幹方式,相比傳統印刷機,幹燥能耗大幅度降低(dī),將凹印工(gōng)藝進行了一次全麵的優化與升級。此外,無溶(róng)劑凹印技術無(wú)溶劑殘留(VOCs殘留基本為零)、有效減少印刷損耗,避免刀線、堵版等質(zhì)量問題,印版壽命長,對短版印(yìn)刷更(gèng)具優勢(shì)。目前,已有國產無溶劑凹印(yìn)機推(tuī)向市場,如中山鬆德成功研發(fā)的軟包裝無溶劑凹版印刷機,可(kě)以幫助軟包裝(zhuāng)凹印企業從源頭(tóu)杜絕VOCs產(chǎn)生,解決印刷環節VOCs治理(lǐ)的難題。
軟包裝凹印行業VOCs減排的過(guò)程控製
過程控製的主要措施是對(duì)印刷、複合設備進行技術革新,使生產排放的廢氣(qì)風量減小、濃度提高,同時增加熱能利用等。例如,印刷設備增加LEL裝置、減少車間現場的溶劑揮發、采用半封閉(bì)墨槽及油墨槽加蓋、全封閉擋(dǎng)墨(mò)裝置及推行清潔生產等。
1.減風增濃
通過優化凹印機的烘箱結構,可以(yǐ)減少(shǎo)、合並、濃縮廢氣,減少排放總量(但(dàn)烘(hōng)箱內部循環風量和風壓等均保持不變),可以通過手(shǒu)動熱風回用、自動LEL熱風回用等措施來實現,從而有效減少VOCs末端回(huí)收工藝或燃燒工藝的治理投資(zī)和運行成本。如果濃縮後廢氣濃度(dù)大於2.5g/m3,可達到RTO自維持濃度。根據一(yī)些軟(ruǎn)包裝凹印企(qǐ)業的經驗,目(mù)前凹印環節的有機廢氣不宜直接進入RTO處理,否則運行成(chéng)本會高到企(qǐ)業無法承受。
各種新的減風、增濃(nóng)技術不斷(duàn)湧現(xiàn)。例如將烘箱上下部分(fèn)串(chuàn)聯使用或分段使(shǐ)用,以及ESO整體熱風統籌等。同時,在印刷時關閉不工作單(dān)元的進出風風門,並退出熱(rè)風係統。另外,改進風機實(shí)現(xiàn)變頻控製、按需抽(chōu)風,也可以減少排風量。
目前,博斯特、陝西北人和廣東環(huán)葆嘉等企業已展開對凹印機減風節能的一係列行動,其手段都是通過增加烘箱熱(rè)風的循環利用率、減少排風量、增加廢氣排放濃度,達到節能的效果,並(bìng)為後續的廢氣處理(lǐ)打下基礎,部分企業的技術已經投入使(shǐ)用,通過檢測,印(yìn)刷品溶劑殘留(liú)量更低,其節(jiē)能效果更優(yōu)於熱泵。
需要指出的是,減風(fēng)後廢氣(qì)濃度(dù)大幅(fú)增加,安全風險和防爆要求相應會大幅提高。由於廢氣回用循環後,烘幹熱風內的溶劑濃度比原來新風大幅增加了,需(xū)要格外關注產品殘留和產品異味。
2.現場(chǎng)封閉
現(xiàn)場(chǎng)封(fēng)閉是減少無組織排放的重(chóng)要措施,包括墨槽封閉、烘箱微負(fù)壓、烘箱密封等。另(lìng)外,對部分不受控排放環節的廢氣要有效收(shōu)集。生產車間也要(yào)密閉。
軟包裝凹印行業VOCs減排的末端治理
末端治理技術(shù)如吸附回收(shōu)技術、燃燒技術等本身已比較成(chéng)熟,但(dàn)在與軟包裝凹印行業的“無縫對接”上,還需要做許多細致艱苦的工作。
目前,一些大型軟包裝凹印企業已經開始對(duì)VOCs進行(háng)回收、燃燒或低溫等離子體無害化處理。但就全國軟包裝(zhuāng)凹印企業總量來說,所占比例極小(1%左(zuǒ)右),部分軟包裝凹印企業已開始使用末端治理(lǐ)技術,但受限(xiàn)於效率(lǜ)較低(dī)、回收溶劑質量不達標(biāo)(無法(fǎ)循環使用)、耗材(cái)使用壽命過短、運(yùn)行成本高等問題。究其原因,主要是該行業(yè)所排放的有機廢氣成分複雜且濃度偏低,而且處理風量(liàng)幅度變化很大。
軟包裝凹印企業應該因情製宜,統籌考慮,精心選擇適合企業(yè)條件的治理技術方案,不應盲目效仿。近兩年來,通過燃燒法進行軟包裝凹印行業VOCs治理(lǐ)已成為市場(chǎng)主流。
末端治理技術目前主要有兩個方向:一個是回收處(chù)理,另一個是燃燒處理。
1.回收處理
回收處理技術中,吸附法對VOCs去除效率高、淨化徹底、工(gōng)藝成熟,但如果再生的(de)溶劑不能回用或者這些溶劑必須進(jìn)行處理,則可能造成二次汙染或增加許多處理成本。另外,當廢(fèi)氣(qì)中出(chū)現(xiàn)氣溶膠或其他雜質時,活性(xìng)炭容易失效(xiào)。回收處理技術的目標(biāo)是回收回用,關鍵(jiàn)是回用。要(yào)想實現回用,就必須解決吸(xī)附材料效率、處理裝置小型化等技術瓶頸。對於排放量大、包裝印刷集中的區域、園區,可考慮采用“分散收集+集中處(chù)理”方式。
幹(gàn)式複合工(gōng)藝由於(yú)溶劑單一、廢氣濃度高(1500~2500mg/m3)等因素,其回收技術已經成熟。采用幹(gàn)式複合VOCs溶劑回收係統的軟包裝凹印企(qǐ)業不但取得(dé)了良好的社(shè)會效益,也取得了良好的經濟效益。在凹(āo)印工序,回收處理的(de)應用效果(guǒ)依然不太明(míng)朗,一切(qiē)都歸因於成本壓力較大,這(zhè)是小型軟包裝凹印企業所無(wú)法(fǎ)承擔的。而且(qiě),在當(dāng)前石油價格和(hé)溶劑成本較低(dī)的情況下,回(huí)收的溶劑經濟價值大打折扣。
2.燃(rán)燒處理技術(shù)
燃燒(shāo)處理技(jì)術分為熱力燃燒法、蓄熱式燃燒RTO、催化蓄熱燃燒(shāo)RCO等。目(mù)前燃燒法(fǎ)應用較為成熟,有機廢氣(qì)經過燃燒(shāo)後產生的熱能可以直接回收(shōu),按需要輸出熱能,實(shí)現廢氣治理的同時可以取代燃(rán)氣(qì)鍋爐作為供(gòng)熱設備。在我(wǒ)國,應用燃燒(shāo)法治(zhì)理VOCs的軟包裝凹印企業也相對較多。
熱力燃燒技術需要較高的工作溫度,運行費(fèi)用(yòng)較高。催化燃燒技術需要的燃燒溫度較低、能量消耗(hào)較小,但催化劑的費用較高且壽命較短。由於印刷使用的溶劑成分複雜,催化劑容易(yì)中毒失效造成(chéng)排放不達標,經常更換(huàn)昂貴的催化劑更易造成使用成本高昂。另外,對規模較小或不能連續生產的單班或雙班軟包裝凹印企業,還需要考(kǎo)慮燃燒爐(lú)的(de)保溫問題或頻繁點火的費用(yòng)問(wèn)題。目前,凹印VOCs燃燒法處理技術可考(kǎo)慮以下工藝(yì)組(zǔ)合:濃縮+RTO/RCO/CO、ESO+CO/RTO/RCO、ESO(節能、減風量、增濃(nóng)度)+CO+供熱。
環(huán)保重壓之下,VOCs治理已經迫在眉睫(jié)。雖然在短期內,軟包裝凹(āo)印企(qǐ)業在VOCs治理方麵(miàn)要多一(yī)些投入(rù),但從長(zhǎng)遠來看,這將促進企業的轉(zhuǎn)型升級。環保綠色化是任何一家軟包裝凹印企業發展都無法(fǎ)繞(rào)過的門檻,軟(ruǎn)包裝凹印企業必須(xū)勇敢地跨過這(zhè)道坎,才能開啟新(xīn)征程。
資料來源:科印網 . 中國包裝網
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