2016年,許多軟包裝凹印企業(yè)因環境(jìng)問題多次停產限產,尤其是位於北京周邊的企業。2016年的(de)“G20藍”和第四季度的環保風潮是無數(shù)實體行業老板心中永遠(yuǎn)的痛,工廠在(zài)未獲任(rèn)何經濟補償和稅收減免的情況下(xià),被迫多次停產、限產,軟包裝凹印企業的承受力已經達到(dào)了極限。2017年,他們麵臨的最(zuì)大問題依然是環保,可(kě)以預知,在這次環保浪潮下,整個軟包裝凹印行業的洗牌已不可避免。想要獲得長足(zú)發展,軟包裝凹印企業(yè)不僅要看清現狀,更要做好充分的準備。
軟包裝凹印行業VOCs治理現狀
當前,軟包裝凹(āo)印行業(yè)中(zhōng),凹印及複合工序VOCs減排是當務之急。如何選擇合適的VOCs技(jì)術路線及治(zhì)理設備,成為(wéi)業內企業麵臨的大考。選擇得當,可以增強企業競爭力,獲得持續發展的空間(jiān),讓企業(yè)脫穎而出;選擇不當(dāng),則會讓企業因成本上升或(huò)環保壓力喪(sàng)失(shī)競爭力。
我們欣喜地看到,經過幾年的努力,整(zhěng)個行(háng)業從(cóng)開始的不知所措,到思路逐(zhú)漸清晰,VOCs治理理念發(fā)生根本變化,業內基本已初步形成“應治、能治、該(gāi)治、必治,標本兼治、全程控製(zhì),源頭控製與末端治理雙管齊下、重在源頭(tóu)”的治理理念。
同(tóng)時,治理效果初(chū)見成效。目前就源頭控製而言,無溶劑複合技術和水性膠黏劑複合技術已得到越來越多的應用,水(shuǐ)墨(mò)技術逐步市場(chǎng)化。就過程控製而(ér)言,減風技術不斷(duàn)湧現。末端治理(lǐ)是企業目前選擇最多,也是較易出效果的控(kòng)製方式。但從(cóng)現實情況來看,中小型軟包裝凹(āo)印企業的末端治理難度最大,由於其訂單小、散,工況變化大(dà),加之印刷設備排風量大、排放濃度低(dī),現有的常(cháng)規末端治理技術難(nán)以無縫對接,出(chū)現了設備投資(zī)大、運行費(fèi)用高、處理效果差的難題(tí)。當前我國已投(tóu)資VOCs末端治理的凹印企業所占比例很低。
軟包裝凹印行業VOCs減排的源頭控製
從軟包(bāo)裝生產的源頭減少(shǎo)溶劑(jì)的使(shǐ)用量,從長遠來講是實現VOCs減排的根(gēn)本措施。
1.無溶劑複合技術
無溶劑複(fù)合(hé)技術目前已(yǐ)基本發展成熟,可用於輕(qīng)質包裝、重包裝、液體包裝、冷(lěng)凍包裝(-40℃)、水(shuǐ)煮包裝(100℃)等。不過,用於高溫蒸煮包裝(135℃)、耐(nài)介質包裝、鋁箔包裝的無溶劑複合技術尚未成熟,有待進(jìn)一步研發(fā)。
從技術角度上看,無溶劑複合(hé)對(duì)溶劑型幹式複合的可替代比例已達到80%以上。如果能全麵得到(dào)推廣,預計VOCs減排量可達(dá)48萬(wàn)
噸/年。據不完全統計,目前全國已累計安裝無溶(róng)劑(jì)複合生產線約1000條,無溶劑複(fù)合在整個複合工藝中所占比例約為9%。2012~2016年新(xīn)增無溶劑複合生產線(xiàn)增長率年均超過30%(按台數計),國產設備的(de)比例(lì)不斷提高(超過85%)。無溶劑複合技術已形成完整的(de)產業鏈,相(xiàng)應(yīng)的供應商數(shù)量快速增加,其中國內無溶劑複合設備供應商數量(liàng)超過20家(jiā),無溶劑膠黏劑供(gòng)應商數(shù)量超過35家。
另外,雙頭塗布無溶劑複合技(jì)術是(shì)值得關注(zhù)的新技術(shù),因為其速度極快,印刷基材殘留的醇類或對環境濕度的影響可忽略不計。這(zhè)意味著不(bú)再需要混膠泵,即因混膠泵產生(shēng)的(de)質量問題(tí),不再是困擾軟包裝(zhuāng)凹印企業的問題。而且,改用普通泵,設備中(zhōng)午(wǔ)停機時也無需清洗。
目前國內已有(yǒu)如新東方、康達新材料、玉立等多家膠黏劑生產商推出了快幹固化型無溶劑複合膠黏劑,重慶鑫仕達等(děng)企(qǐ)業推出了國產雙頭塗布無溶劑複合設備。並且,目前國內已有軟包裝凹印企業購入國產雙頭塗布無溶劑複合設備,這是一(yī)個(gè)有益嚐試。
盡管相比傳統無溶劑複合工藝來說,雙頭塗布無溶劑複合工藝是一項(xiàng)革命性升級,但這(zhè)項技術(shù)尚剛剛起步,其並不是簡單(dān)的機械結構改變,該技術對設備精度和(hé)雙組分膠配比的控製方式都有新的要求,是否值得大範圍推廣(guǎng)還有待市場驗證。
2.水性膠黏劑
(1)水性丙烯酸膠(jiāo)黏劑
目前(qián)水性丙烯酸膠(jiāo)黏劑主要應用於方便(biàn)麵、膨化食品、餅幹、掛麵(miàn)、糖果等輕型軟包裝,使用範圍相對較小,與溶劑型(xíng)膠黏劑相比功能性要(yào)少(shǎo)許(xǔ)多。同時,因水性丙(bǐng)烯酸膠(jiāo)黏劑的載體為水(shuǐ),零度以下會(huì)發生冰凍,這勢(shì)必會對原使用(yòng)性能造成(chéng)影響,故北(běi)方地區使用水(shuǐ)性丙烯酸膠黏(nián)劑的企業比南方地區要少。
目前,市場上水(shuǐ)性丙烯酸膠黏劑仍以羅門哈斯係列產品為主,占據近(jìn)一半的市場份額,諸(zhū)多國產膠黏劑爭奪其餘市場份額,國產水性丙烯酸膠黏劑的發展(zhǎn)任重(chóng)道遠。
(2)水性聚氨(ān)酯膠黏劑
水(shuǐ)性聚氨酯(zhǐ)膠黏劑除具備其他水性膠(jiāo)黏(nián)劑的基本優勢外,還具有溶劑型聚氨酯膠黏劑的基本性(xìng)能,即耐水煮、冷凍、可抽真空、可熱封(fēng)製袋(dài)、可燙拉(lā)鏈等特性,適應基材廣泛,不分(fèn)層次、不分結構、不分輕重包裝(zhuāng),可在現有幹式複合機上使用,基本能解決多年來複合鍍鋁膜轉移問題,且複合膜的複合牢度後期不衰減,目前已開始在市(shì)場(chǎng)上逐步應用。
從複合成本上來說,溶劑型聚氨酯膠黏劑較高,水性聚氨酯膠黏劑居中,無溶劑聚氨酯膠黏劑較低。沒有無(wú)溶劑複合機(jī)的軟包(bāo)裝凹印企業(yè),可以在大部(bù)分產品上用(yòng)水(shuǐ)性聚氨酯膠(jiāo)黏(nián)劑來(lái)替(tì)代溶劑型聚氨酯膠黏劑,但要求(qiú)幹式複合機具有較好的幹燥能力。
水性(xìng)聚(jù)氨酯膠黏劑目前處(chù)於批量應用(yòng)的推廣階段,抗疲勞性還有待市場驗證。
3.凹印水墨
目前,國內已有(yǒu)十幾家油墨企業聲稱研製成功凹印水墨並投放市(shì)場,而且國(guó)內所有一線凹(āo)印機製造商(shāng)和部分(fèn)二線凹印機製造商都相(xiàng)繼推出了(le)適應水墨的凹印機。運城製版等製版企(qǐ)業也推出適應水墨的淺版。目前看(kàn)來,水墨、水墨凹印機、水墨淺(qiǎn)版及水墨刮刀等水墨(mò)應用產業鏈已成雛形(xíng)。
總體來(lái)說,水墨對傳統溶劑墨的替代率很低(dī),許多軟包裝凹印企業很大程度(dù)上是將(jiāng)其作為一種技術儲備,小批量試用的較多,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(liáng)好的開(kāi)端,需要油墨製造商、凹印機製造(zào)商(shāng)、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,業界仍然存在分歧:一種看法是,按國家標準《水性薄膜凹印複合油墨》(GB/T 26394-2011),油(yóu)墨體係中除了固形物之外,醇類溶劑≤30%,即可稱(chēng)為水墨。另一(yī)種看(kàn)法是,油墨體係中(zhōng)除了固形物之外,醇類溶劑≤5%才能稱為水墨。還有一種(zhǒng)看法則認為,使用100%水作為稀釋劑的油(yóu)墨才(cái)可稱為水墨或全水油墨。對此,筆者建議國家相關部門應對相關水墨標準進行修訂或分級。
目前,用於軟包裝(zhuāng)的凹(āo)印水墨研發已取得階段性進展,初步解決了水墨的初幹、徹幹問題,油(yóu)墨對基材的潤濕問題、體係對(duì)顏料的分散問題,適應淺版印(yìn)刷的遮蓋力問題。筆(bǐ)者建議軟包裝凹印企業(yè)在使用凹(āo)印水墨時要循序漸進,在熟(shú)練使用白墨後(hòu),再增加(jiā)色墨使用,這樣既可以減少版費(fèi)支出,也可以減少一次性全色轉換可能帶來的風險。關於軟包裝用水墨的使用(yòng)進展情況,筆者總結如下。
①適用於PE、PP薄膜(mó)表印的水墨相對成熟,如購物袋等。
②適用於BOPP、BOPET薄膜裏印的水墨接近成熟,如(rú)一些印刷要求較低的複合裏印。
③目前的水墨尚不能完(wán)全適用(yòng)於BOPA尼龍薄膜裏印,有待於油墨製造商的進一步研發。
水墨要想(xiǎng)真正做到大(dà)麵(miàn)積推廣,還需不(bú)斷完(wán)善。骨幹(gàn)油墨製造商正在發力水墨研發,我們期待(dài)水墨突破的方向是,一是真正水墨化。二是具(jù)有環保性及安全性,水墨中必須添加的助劑及表麵(miàn)活性(xìng)劑,應符合GB 9685-2016《食品(pǐn)安全國家(jiā)標準食品接觸材料及製品用添加劑使用標準(zhǔn)》的要求。三是(shì)提高印刷適性。
(2)水(shuǐ)墨凹印機及水墨淺版
通過優化烘箱設計和循環(huán)排風設(shè)計,大大提升了凹印機的幹燥能(néng)力,為水墨高速印(yìn)刷奠定了(le)基礎。而水墨的印刷速度一直是個瓶頸,高能耗、低幹(gàn)燥率是主要原因。陝西北人針對此問題推出除濕熱泵,可將濕度為80%的空氣除濕到20%以(yǐ)下,可大幅提高幹(gàn)燥速度,降低水墨幹燥(zào)的(de)溫度,水墨印刷速度可達250~300m/min。
在製版方麵(miàn),水墨淺(qiǎn)版網點的形(xíng)狀和(hé)深淺都有相應(yīng)改變。運城製版等製版企業已經掌握了適用於水墨印(yìn)刷的凹印版輥製版技術,並開始提供水墨淺版服務。但是軟(ruǎn)包裝凹印企業現用凹印版輥存量巨大,全(quán)部改為淺版,將會造成巨大經濟損失。
4.單(dān)一溶(róng)劑油墨
使用單一溶劑油墨是VOCs源頭管控(kòng)的方法之一,其回收方法與幹式複合工藝的回收方法相同,目前已在(zài)歐(ōu)洲國家得到(dào)普遍使用。歐洲國家的印刷設備生產速度較高,可達300米/分,而且其對印刷質量的要求較低,即使使用單一溶劑油墨在高速印刷下出現了微小的印(yìn)刷瑕疵,也可以被接(jiē)受。而在我國,不僅印刷設備的速度無法與歐洲國家相比(bǐ),而且國人對印刷質量的高要求也使得單一溶劑油墨(mò)在凹印工藝中難以大麵積推廣。
5.數字印刷技術
當前的軟包裝業務(wù)越來越趨向於個(gè)性化、短版化,尤其是市場營銷所需要的複合包裝袋印膜打樣及(jí)個性化包裝袋定製更(gèng)是如此。隨著數字印刷在軟包裝領域的(de)成功應用,越來越多軟包裝(zhuāng)凹印(yìn)企業看到了新的業務增長點。目前,國內已有軟包裝凹印企業購置了數字印刷設備,並開始應用,成功開拓了新的業務,幫助企業轉型升級。
6.無溶劑凹(āo)印技術
傳統凹印油墨(mò)使用的溶劑種類多(duō),回收難度大,一直是治理難點。無溶劑凹印技術運(yùn)用(yòng)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(yìn)領域能實現(xiàn)真正的無溶(róng)劑印刷,可取代傳統凹印的電、氣、油等加熱烘幹(gàn)方式,相比(bǐ)傳統印刷機,幹燥能耗大幅度降低,將凹印工(gōng)藝進行了(le)一次全麵的優(yōu)化與升級。此外,無溶劑凹印技術無溶劑殘留(VOCs殘留(liú)基本為零)、有效減少印刷損耗,避免刀線、堵版等質量問題,印版壽命長,對短版印刷(shuā)更具優勢。目前,已有國產無溶劑(jì)凹印機推向市場,如中山鬆德成(chéng)功(gōng)研發的軟包裝無溶劑凹版印刷機,可以(yǐ)幫助軟包裝凹印(yìn)企業從源頭杜絕(jué)VOCs產生,解決印刷環節VOCs治理(lǐ)的難題。
軟包裝凹印(yìn)行業(yè)VOCs減排的過程控製
過程控製的主要措施是對印刷、複合設備進行技術革新,使生產排放的廢(fèi)氣風量(liàng)減小、濃度(dù)提高,同時增加熱能利用等。例如(rú),印刷設備增加LEL裝置(zhì)、減少車(chē)間現場的溶劑揮發、采用半封閉(bì)墨槽及油墨槽加蓋、全封閉擋墨裝置及推行清潔生產等。
1.減風增(zēng)濃
通過優化(huà)凹印機的烘箱結構,可以減少、合並、濃縮廢(fèi)氣,減少排放總量(但烘箱內部循環風量和風壓等均保持(chí)不變),可以通過手動熱風回用(yòng)、自動LEL熱風回用等措施來實現,從而有效減少VOCs末端回收工藝或燃燒工(gōng)藝的治理投資和運行成本。如(rú)果濃縮後廢氣濃度大於2.5g/m3,可達到RTO自維持(chí)濃度。根據一些軟包裝凹印企業的經驗,目(mù)前凹印環節(jiē)的有機廢氣不宜直接進入RTO處理,否則運行成(chéng)本會高到企業無法承受。
各種新的減風、增濃技術(shù)不斷湧現。例如將烘箱上下部分串聯使用或分段使用,以及ESO整體熱風統籌等。同時,在印刷時關閉不工作單元的進出風風門,並退出熱風係統。另外(wài),改進風(fēng)機(jī)實現變頻(pín)控製、按需抽風,也可以減少排風量。
目前,博斯特、陝西(xī)北人和廣東環葆嘉等(děng)企業已展開對凹(āo)印機減風節能(néng)的一係列行動,其手段都是通過增加烘箱熱風的(de)循環利用率、減少排風量、增加廢(fèi)氣排放濃度,達到節能的效(xiào)果,並為後續的廢氣處理打下基礎,部分(fèn)企業的技術(shù)已經投入使(shǐ)用,通過檢測,印刷(shuā)品溶劑殘留量更低,其節能效果(guǒ)更優於熱(rè)泵。
需要指出的是,減風後廢氣(qì)濃度(dù)大幅增加,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,需要格外關注產品殘留和產品異味。
2.現場封閉
現場封閉是減少無組織排放的重(chóng)要措施(shī),包括墨槽封閉、烘箱微(wēi)負壓、烘箱密封等。另外,對部(bù)分不受控(kòng)排放環節的廢氣要有效收集。生產車間也要密閉(bì)。
軟包裝凹印行業VOCs減排的末(mò)端治理
末端治理技術如吸附回收技術、燃燒技術等本身已比較成熟,但在與軟(ruǎn)包(bāo)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(yìn)企業已經開始對VOCs進行回(huí)收、燃燒或低溫等(děng)離子(zǐ)體無害化處理。但就全國(guó)軟包裝凹印企業總量來(lái)說(shuō),所占比例極小(1%左右),部分軟包裝(zhuāng)凹印企業已開始使用末端治理技術,但受(shòu)限於效率較低、回收溶劑質量不達標(無法循環使用)、耗材使用壽命過短、運行成本高等問題。究其原因,主要是該行業所排放的有機廢氣成分複雜(zá)且濃度偏低,而且處理風量幅度變(biàn)化很大。
軟包(bāo)裝凹印企業應該因情製宜(yí),統籌考(kǎo)慮,精心選擇適合企業條件的治理技術方(fāng)案,不應盲(máng)目效仿。近兩年來,通(tōng)過燃燒法(fǎ)進行軟包裝凹印行業VOCs治理已成為市場主流。
末端治理技術目前主要有兩個方向:一個是(shì)回收處理,另一個(gè)是(shì)燃燒(shāo)處理。
1.回收處理
回收處理技術中,吸附(fù)法對VOCs去除效率高、淨化徹底、工藝(yì)成熟,但如果再生的溶劑(jì)不(bú)能回用或者這些溶劑必須進行處理,則可能造成二次汙染或(huò)增加許(xǔ)多處理成本。另外,當廢氣中出現氣溶膠或其他雜質時,活性炭(tàn)容易失效。回收(shōu)處理技術的目標是回收回用,關鍵是回用。要想實現回用,就必須解決(jué)吸附材料效率、處理裝置小型化等技術(shù)瓶頸。對於排放(fàng)量大、包裝印刷(shuā)集中的區域、園區,可考慮(lǜ)采用“分散收集+集中處(chù)理”方式。
幹式複合工藝(yì)由於溶劑單一、廢(fèi)氣濃度高(1500~2500mg/m3)等因(yīn)素,其回收技(jì)術已經(jīng)成熟。采用幹式複合VOCs溶劑回收係(xì)統的軟包裝凹印企業不但取得了良好(hǎo)的社會效(xiào)益(yì),也取得了良好的經濟效益。在凹印工序,回收處(chù)理的應用效果依然不(bú)太明朗,一切都歸因於成本壓力較大,這是小型軟包(bāo)裝凹印企業所(suǒ)無法承擔的。而且,在當前石(shí)油價格和溶劑(jì)成本(běn)較低的情況(kuàng)下(xià),回收的溶劑(jì)經濟價值大打折扣(kòu)。
2.燃燒處(chù)理技術
燃燒處理(lǐ)技術分為熱力燃燒法、蓄熱式燃燒RTO、催化蓄熱燃(rán)燒(shāo)RCO等。目前燃(rán)燒法應用較為成熟,有(yǒu)機廢氣經過燃燒後產生的熱能可以直接回收,按需要輸出熱能,實現廢氣治理的同時可以取(qǔ)代燃氣鍋爐作為供熱設備。在我國,應用燃燒法治理VOCs的軟包裝凹印企業也相對較多。
熱力燃燒(shāo)技術需(xū)要較高的工(gōng)作溫度,運行費用較高。催化燃燒技術需要的燃燒溫度較低、能量消耗較小,但催化劑的費用較高且壽命較短。由於(yú)印刷使用的溶劑成分複雜,催化劑容易中毒失效造成(chéng)排放不達標,經常更換昂貴的催(cuī)化劑更易造成使用成本高昂(áng)。另外,對規模較小或不能連續生產的單班或雙班軟(ruǎn)包裝凹印企業,還需要考(kǎo)慮燃燒爐的保溫問題或(huò)頻繁點(diǎn)火的(de)費用問題。目前,凹印VOCs燃燒法處理技術可考慮以下工藝組合:濃縮(suō)+RTO/RCO/CO、ESO+CO/RTO/RCO、ESO(節能、減風量、增濃度)+CO+供(gòng)熱(rè)。
環保重壓之下,VOCs治理已經迫在眉睫。雖然(rán)在短期內,軟(ruǎn)包裝凹印企業(yè)在VOCs治理方麵(miàn)要多(duō)一些(xiē)投入,但從長遠來看,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(āo)印企業發展都無法繞過的(de)門檻,軟包裝凹印企業(yè)必須勇敢地跨過這道坎,才能開(kāi)啟新征程。
資料來源:科印網 . 中國包裝網
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