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紙引未來網訊：2016年，許多軟包裝凹印企業因環境問題多次停產限產，尤其是位于北京周邊的企業。2016年的“G20藍”和第四季度的環保風潮是無數實體行業老板心中永遠的痛，工廠在未獲任何經濟補償和稅收減免的情況下，被迫多次停產、限產，軟包裝凹印企業的承受力已經達到了極限。2017年，他們面臨的最大問題依然是環保，可以預知，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。
軟包裝凹印行業VOCs治理現狀
當前，軟包裝凹印行業中，凹印及復合工序VOCs減排是當務之急。如何選擇合適的VOCs技術路線及治理設備，成為業內企業面臨的大考。選擇得當，可以增強企業競爭力，獲得持續發展的空間，讓企業脫穎而出;選擇不當，則會讓企業因成本上升或環保壓力喪失競爭力。在這種情況下，紙引未來網包裝，環保又優惠，值得選購。
我們欣喜地看到，經過幾年的努力，整個行業從開始的不知所措，到思路逐漸清晰，VOCs治理理念發生根本變化，業內基本已初步形成“應治、能治、該治、必治，標本兼治、全程控制，源頭控制與末端治理雙管齊下、重在源頭”的治理理念。
同時，治理效果初見成效。目前就源頭控制而言，無溶劑復合技術和水性膠黏劑復合技術已得到越來越多的應用，水墨技術逐步市場化。就過程控制而言，減風技術不斷涌現。末端治理是企業目前選擇最多，也是較易出效果的控制方式。但從現實情況來看，中小型軟包裝凹印企業的末端治理難度最大，由于其訂單小、散，工況變化大，加之印刷設備排風量大、排放濃度低，現有的常規末端治理技術難以無縫對接，出現了設備投資大、運行費用高、處理效果差的難題。當前我國已投資VOCs末端治理的凹印企業所占比例很低。
軟包裝凹印行業VOCs減排的源頭控制
從軟包裝生產的源頭減少溶劑的使用量，從長遠來講是實現VOCs減排的根本措施。
1.無溶劑復合技術
無溶劑復合技術目前已基本發展成熟，可用于輕質包裝、重包裝、液體包裝、冷凍包裝(-40℃)、水煮包裝(100℃)等。不過，用于高溫蒸煮包裝(135℃)、耐介質包裝、鋁箔包裝的無溶劑復合技術尚未成熟，有待進一步研發。
從技術角度上看，無溶劑復合對溶劑型干式復合的可替代比例已達到80%以上。如果能全面得到推廣，預計VOCs減排量可達48萬
噸/年。據不完全統計，目前全國已累計安裝無溶劑復合生產線約1000條，無溶劑復合在整個復合工藝中所占比例約為9%。2012～2016年新增無溶劑復合生產線增長率年均超過30%(按臺數計)，國產設備的比例不斷提高(超過85%)。無溶劑復合技術已形成完整的產業鏈，相應的供應商數量快速增加，其中國內無溶劑復合設備供應商數量超過20家，無溶劑膠黏劑供應商數量超過35家。
另外，雙頭涂布無溶劑復合技術是值得關注的新技術，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。這意味著不再需要混膠泵，即因混膠泵產生的質量問題，不再是困擾軟包裝凹印企業的問題。而且，改用普通泵，設備中午停機時也無需清洗。
目前國內已有如新東方、康達新材料、玉立等多家膠黏劑生產商推出了快干固化型無溶劑復合膠黏劑，重慶鑫仕達等企業推出了國產雙頭涂布無溶劑復合設備。并且，目前國內已有軟包裝凹印企業購入國產雙頭涂布無溶劑復合設備，這是一個有益嘗試。
盡管相比傳統無溶劑復合工藝來說，雙頭涂布無溶劑復合工藝是一項革命性升級，但這項技術尚剛剛起步，其并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控制方式都有新的要求，是否值得大范圍推廣還有待市場驗證。
2.水性膠黏劑
(1)水性丙烯酸膠黏劑
目前水性丙烯酸膠黏劑主要應用于方便面、膨化食品、餅干、掛面、糖果等輕型軟包裝，使用范圍相對較小，與溶劑型膠黏劑相比功能性要少許多。同時，因水性丙烯酸膠黏劑的載體為水，零度以下會發生冰凍，這勢必會對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。
目前，市場上水性丙烯酸膠黏劑仍以羅門哈斯系列產品為主，占據近一半的市場份額，諸多國產膠黏劑爭奪其余市場份額，國產水性丙烯酸膠黏劑的發展任重道遠。
(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、可熱封制袋、可燙拉鏈等特性，適應基材廣泛，不分層次、不分結構、不分輕重包裝，可在現有干式復合機上使用，基本能解決多年來復合鍍鋁膜轉移問題，且復合膜的復合牢度后期不衰減，目前已開始在市場上逐步應用。
從復合成本上來說，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。沒有無溶劑復合機的軟包裝凹印企業，可以在大部分產品上用水性聚氨酯膠黏劑來替代溶劑型聚氨酯膠黏劑，但要求干式復合機具有較好的干燥能力。
水性聚氨酯膠黏劑目前處于批量應用的推廣階段，抗疲勞性還有待市場驗證。
3.凹印水墨
目前，國內已有十幾家油墨企業聲稱研制成功凹印水墨并投放市場，而且國內所有一線凹印機制造商和部分二線凹印機制造商都相繼推出了適應水墨的凹印機。運城制版等制版企業也推出適應水墨的淺版。目前看來，水墨、水墨凹印機、水墨淺版及水墨刮刀等水墨應用產業鏈已成雛形。
總體來說，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是將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好的開端，需要油墨制造商、凹印機制造商、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，對于水墨的定義，業界仍然存在分歧：一種看法是，按國家標準《水性薄膜凹印復合油墨》(GB/T 26394-2011)，油墨體系中除了固形物之外，醇類溶劑≤30%，即可稱為水墨。另一種看法是，油墨體系中除了固形物之外，醇類溶劑≤5%才能稱為水墨。還有一種看法則認為，使用100%水作為稀釋劑的油墨才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，用于軟包裝的凹印水墨研發已取得階段性進展，初步解決了水墨的初干、徹干問題，油墨對基材的潤濕問題、體系對顏料的分散問題，適應淺版印刷的遮蓋力問題。筆者建議軟包裝凹印企業在使用凹印水墨時要循序漸進，在熟練使用白墨后，再增加色墨使用，這樣既可以減少版費支出，也可以減少一次性全色轉換可能帶來的風險。關于軟包裝用水墨的使用進展情況，筆者總結如下。
①適用于PE、PP薄膜表印的水墨相對成熟，如購物袋等。
②適用于BOPP、BOPET薄膜里印的水墨接近成熟，如一些印刷要求較低的復合里印。
③目前的水墨尚不能完全適用于BOPA尼龍薄膜里印，有待于油墨制造商的進一步研發。
水墨要想真正做到大面積推廣，還需不斷完善。骨干油墨制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。二是具有環保性及安全性，水墨中必須添加的助劑及表面活性劑，應符合GB 9685-2016《食品安全國家標準食品接觸材料及制品用添加劑使用標準》的要求。三是提高印刷適性。
(2)水墨凹印機及水墨淺版
通過優化烘箱設計和循環排風設計，大大提升了凹印機的干燥能力，為水墨高速印刷奠定了基礎。而水墨的印刷速度一直是個瓶頸，高能耗、低干燥率是主要原因。陜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%以下，可大幅提高干燥速度，降低水墨干燥的溫度，水墨印刷速度可達250～300m/min。
在制版方面，水墨淺版網點的形狀和深淺都有相應改變。運城制版等制版企業已經掌握了適用于水墨印刷的凹印版輥制版技術，并開始提供水墨淺版服務。但是軟包裝凹印企業現用凹印版輥存量巨大，全部改為淺版，將會造成巨大經濟損失。
4.單一溶劑油墨
使用單一溶劑油墨是VOCs源頭管控的方法之一，其回收方法與干式復合工藝的回收方法相同，目前已在歐洲國家得到普遍使用。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刷瑕疵，也可以被接受。而在我國，不僅印刷設備的速度無法與歐洲國家相比，而且國人對印刷質量的高要求也使得單一溶劑油墨在凹印工藝中難以大面積推廣。
5.數字印刷技術
當前的軟包裝業務越來越趨向于個性化、短版化，尤其是市場營銷所需要的復合包裝袋印膜打樣及個性化包裝袋定制更是如此。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，國內已有軟包裝凹印企業購置了數字印刷設備，并開始應用，成功開拓了新的業務，幫助企業轉型升級。
6.無溶劑凹印技術
傳統凹印油墨使用的溶劑種類多，回收難度大，一直是治理難點。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，可取代傳統凹印的電、氣、油等加熱烘干方式，相比傳統印刷機，干燥能耗大幅度降低，將凹印工藝進行了一次全面的優化與升級。此外，無溶劑凹印技術無溶劑殘留(VOCs殘留基本為零)、有效減少印刷損耗，避免刀線、堵版等質量問題，印版壽命長，對短版印刷更具優勢。目前，已有國產無溶劑凹印機推向市場，如中山松德成功研發的軟包裝無溶劑凹版印刷機，可以幫助軟包裝凹印企業從源頭杜絕VOCs產生，解決印刷環節VOCs治理的難題。
軟包裝凹印行業VOCs減排的過程控制
過程控制的主要措施是對印刷、復合設備進行技術革新，使生產排放的廢氣風量減小、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.減風增濃
通過優化凹印機的烘箱結構，可以減少、合并、濃縮廢氣，減少排放總量(但烘箱內部循環風量和風壓等均保持不變)，可以通過手動熱風回用、自動LEL熱風回用等措施來實現，從而有效減少VOCs末端回收工藝或燃燒工藝的治理投資和運行成本。如果濃縮后廢氣濃度大于2.5g/m3，可達到RTO自維持濃度。根據一些軟包裝凹印企業的經驗，目前凹印環節的有機廢氣不宜直接進入RTO處理，否則運行成本會高到企業無法承受。
各種新的減風、增濃技術不斷涌現。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，并退出熱風系統。另外，改進風機實現變頻控制、按需抽風，也可以減少排風量。
目前，博斯特、陜西北人和廣東環葆嘉等企業已展開對凹印機減風節能的一系列行動，其手段都是通過增加烘箱熱風的循環利用率、減少排風量、增加廢氣排放濃度，達到節能的效果，并為后續的廢氣處理打下基礎，部分企業的技術已經投入使用，通過檢測，印刷品溶劑殘留量更低，其節能效果更優于熱泵。
需要指出的是，減風后廢氣濃度大幅增加，安全風險和防爆要求相應會大幅提高。由于廢氣回用循環后，烘干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要措施，包括墨槽封閉、烘箱微負壓、烘箱密封等。另外，對部分不受控排放環節的廢氣要有效收集。生產車間也要密閉。
軟包裝凹印行業VOCs減排的末端治理
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VOCs進行回收、燃燒或低溫等離子體無害化處理。但就全國軟包裝凹印企業總量來說，所占比例極小(1%左右)，部分軟包裝凹印企業已開始使用末端治理技術，但受限于效率較低、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復雜且濃度偏低，而且處理風量幅度變化很大。
軟包裝凹印企業應該因情制宜，統籌考慮，精心選擇適合企業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：一個是回收處理，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、凈化徹底、工藝成熟，但如果再生的溶劑不能回用或者這些溶劑必須進行處理，則可能造成二次污染或增加許多處理成本。另外，當廢氣中出現氣溶膠或其他雜質時，活性炭容易失效。回收處理技術的目標是回收回用，關鍵是回用。要想實現回用，就必須解決吸附材料效率、處理裝置小型化等技術瓶頸。對于排放量大、包裝印刷集中的區域、園區，可考慮采用“分散收集+集中處理”方式。
干式復合工藝由于溶劑單一、廢氣濃度高(1500～2500mg/m3)等因素，其回收技術已經成熟。采用干式復合VOCs溶劑回收系統的軟包裝凹印企業不但取得了良好的社會效益，也取得了良好的經濟效益。在凹印工序，回收處理的應用效果依然不太明朗，一切都歸因于成本壓力較大，這是小型軟包裝凹印企業所無法承擔的。而且，在當前石油價格和溶劑成本較低的情況下，回收的溶劑經濟價值大打折扣。
2.燃燒處理技術
燃燒處理技術分為熱力燃燒法、蓄熱式燃燒RTO、催化蓄熱燃燒RCO等。目前燃燒法應用較為成熟，有機廢氣經過燃燒后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。
熱力燃燒技術需要較高的工作溫度，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。由于印刷使用的溶劑成分復雜，催化劑容易中毒失效造成排放不達標，經常更換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，還需要考慮燃燒爐的保溫問題或頻繁點火的費用問題。目前，凹印VOCs燃燒法處理技術可考慮以下工藝組合：濃縮+RTO/RCO/CO、ESO+CO/RTO/RCO、ESO(節能、減風量、增濃度)+CO+供熱。
