中小学教材印刷VOCs控制标准及其应用研究

马涛 张朝亮 王超 李锐 郭力铭 李雨秋 刘铁波

摘要：為提高中小学教材的卫生安全性，降低中小学教科书VOCs残留，对中小学教材原辅料进行分析。通过分析印品VOCs残留的影响因素，参考国家颁布的相关行业标准，并结合企业生产特点，建立原辅料和成品VOCs控制标准。在教材生产过程中严格执行新制定的VOCs控制标准，进行教材印刷生产，生产结束后对样书进行抽样检测。根据对所选样书的检测结果，得知样书中挥发性有机化合物的残留种类明显减少，残留总量明显降低。以丙酮、甲苯、环己酮为例：语文教材分别含有0.13mg/m2、0.004mg/ m2、0.03mg/m2，未采用VOCs控制标准的数学教材分别含有0.578mg/m2、0.004mg/m2、0.242mg/ m2。通过标准的建立和完善，有效证明了建立符合企业生产特点的VOCs控制标准，不仅可以推动企业绿色生产的发展，还可以提高产品质量，提高企业竞争力。

关键词：VOCs；中小学教材；控制标准；原辅料

中图分类号：TS802；X505 文献标识码：A 文章编号：1400 （2020） 11-0040-05

VOCs Control Standard and Its Application in Primary and Secondary School Textbooks

MA Tao1， ZHANG Chao-liang2， WANG Chao2， LI Rui2， GUO Li-ming2， LI Yu-qiu2， LIU Tie-bo3（1. Yunnan Publishing and Printing Group Co.， Ltd.， Kunming， Yunnan 650200； 2. Yunnan Printing Technology Research Co.， Ltd.， Kunming， Yunnan 650231； 3. Yunnan Press and Publication Industry Technology Center， Kunming， Yunnan 650000， China）

Abstract： In order to improve the hygiene and safety of textbooks in primary and secondary schools， and reduce the residual VOCs of textbooks in primary and secondary schools， the raw and auxiliary materials of textbooks in primary and secondary schools are analyzed. By analyzing the influencing factors of VOCs residues in printed products， referring to relevant industry standards promulgated by the country， and combining the production characteristics of enterprises， the control standards for raw materials and finished products VOCs are established. Strictly implement the newly formulated VOCs control standards in the production process of teaching materials， carry out printing production of teaching materials， and conduct sampling tests on sample books after production. According to the test results of the selected sample book， it is known that the residual types of volatile organic compounds in the sample book are significantly reduced， and the total amount of residues is significantly reduced. Take acetone， toluene， and cyclohexanone as examples： Chinese textbooks contain 0.13mg/m2， 0.004mg/m2， 0.03mg/m2， and mathematics textbooks that do not use VOCs control standards contain 0.578mg/m2， 0.004mg/m2， respectively. 0.242mg/m2. Through the establishment and improvement of standards， it is effectively proved that the establishment of VOCs control standards that meet the characteristics of enterprise production can not only promote the development of enterprise green production， but also improve product quality and enhance enterprise competitiveness.

Keywords： VOCs； teaching materials for primary and secondary schools； control standards； raw materials

VOCs[1-3]是挥发性有机化合物（Volatile organic compounds）的英文缩写，从广义上讲是在常温常压下，任何在大气中可挥发的液体或固体有机化合物。VOCs对人体伤害极大，长期接触不利于身体健康。生活中许多日常用品都有VOCs残留，比较明显的是新物品使用时会嗅到较刺鼻或稍明显的味道，尤以新书较为明显。书籍作为知识的载体，在基础教育中被广泛使用。中小学学生用书时存在喜欢嗅闻新书气味、舔舐摸书页的手指、啃咬书页等习惯，该过程中会使书页未挥发的VOCs物质通过口腔直接进入人体，不利于中小学生健康。因此，为提高中小学教材卫生安全性，国家近年开始大力推广中小学教材教辅绿色印刷[4-6]，通过实施绿色印刷减少印品VOCs残留对人体的危害。

在推进绿色印刷的进程中，国家制定各类标准对印品VOCs残留进行规定，控制VOCs排放和残留，同时发展数字化教科书[7]，推动线上教育，减少纸质教材使用。虽然电子教材可以减少纸质教材的使用，降低VOCs对人体影响，提高教学便利性，但基础教育依然不能完全脱离传统纸质教材。因此，在国家发展的大背景下，印刷企业发展并制定中小学教材VOCs控制标准，不仅可以降低印品VOCs残留量，有利于生产人员和使用者身体健康，还可以推动书籍印制企业向绿色印刷的转型速度。

1 中小学教材VOCs残留因素

1.1原辅料

原辅料中含有的挥发性有机化合物是非UV型印刷品产品挥发性有机化合物残留的主要来源之一，是由于原辅料的生产方式和化学添加剂的使用，导致其成品存在一定量的挥发性有机化合物残留。

纸张抄造选用的制浆方式、化学药剂等都会影响纸张VOCs含量。此外，纸张上光、覆膜、金属箔（塑料膜）复合等加工环节的光油和粘合剂中有机溶剂残留，同样会增加纸张中VOCs残留量。油墨作为印刷图文再现载体，在印刷过程中需要添加稀释剂、冲淡剂、慢干剂等油墨助剂调节油墨适性，使油墨的印刷适性达到生产要求，其中添加的各类助剂含有的有机溶剂会通过油墨残留在印品表面。虽然水性油墨等环保油墨的应用可以有效控制印品VOCs残留量，但溶剂型油墨因其色彩艳丽、价格低廉、印刷适性好等特点仍然被广泛使用，使用溶剂型油墨印刷的印品VOCs残留量要高于环保型油墨印品VOCs残留量。此外，其它各类生产助剂中含有的有机溶剂会以间接的方式留在印品中，如显影液、定影液、润版液等。

1.2生产工艺过程

目前教材主要采用轮转胶印工艺，其可分为印前、印刷、印后加工三个环节。印前主要为制版，在制版过程中选用的版材、显影液、定影液等制版材料中的VOCs会残留在版材中，在印刷过程中传递给印品。印刷是影响印品VOCs残留的关键环节，可分为封面铜版纸印刷和内页印刷，印刷时主要是油墨干燥和VOCs治理方式对印品VOCs的残留影响较大。除水性油墨等环保型油墨外，对于挥发性溶剂油墨，合适的干燥方式可以有效去除印品中的VOCs。实际印刷中多采用“红外+热风”或“光催化氧化”的治理方式，通过热风、光催化或相组合的方式加快油墨干燥过程中VOCs挥发速度和挥发量。虽然红外或热风干燥可以挥发绝大部分溶剂，但仍有少量高沸点挥发性有机物残留在印品中，如丙二醇甲醚、二甲苯、乙苯等。教材印后加工中影响教材VOCs含量的为胶装环节，但环保胶水的应用大幅减少了胶装对教材VOCs残留的影响。

2 中小学教材VOCs控制标准建立

在总结国家教科书印刷和装订质量标准的基础上，对教材印刷中VOCs产生原因和环节进行分析，结合绿色印刷需求和云南新华印刷二厂生产情况，构建教材生产VOCs控制标准。其中主要对原辅料VOCs含量进行严格规定，制定的VOCs控制标准涉及教材印制各环节，由于标准制定较为细致，此处以纸张、油墨及成品VOCs控制标准为例进行介绍。表1为纸张、油墨和教材VOCs检验标准，Y1、Y2、Y3分别表示纸张、油墨和教材成品。其中苯系物、酯类、酮类、醇类为单项判定物，一项不合格即整批纸张（油墨或教材）判定为不合格。

標准中对于教材印刷用油墨还要求：严禁添加铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）、锑（Sb）、砷（As）、硒（Se）、六价铬（Cr6+）等元素及其化合物；不得含有邻苯二甲酸酯类物质；多溴联苯中各元素≤5mg/kg、多溴二苯醚中各元素≤5mg/kg。

此外，在平装书质量检测项中增添了对平装书书脊的可溶性迁移元素检测要求，加强了对教材胶封环节监管，有利于提高平装教材的卫生安全性。通过建立VOCs控制标准，实现源头严格控制原辅料VOCs含量，并在教材印刷过程中严格执行VOCs控制标准，使中小学教材教辅的卫生安全性达到生产要求。

3 VOCs标准在教材生产中的应用

3.1原辅料选用

采用新建立的VOCs控制标准对教材原辅料进行质量检测，剔除VOCs含量超标或其它有害物质不合格的原辅料。为验证建立的VOCs控制标准在实际生产中的可行性，以小学语文四年级（下册）和高中数学选修（4-4册）教材生产为例，对原辅料进行理化检测并合格后，油墨选用BO-XXX快固亮光系列和新境界CS系列；纸张选择157g/ m2铜板纸（890*1260mm）和80g/m2胶版印刷纸（787*1092mm）；润版液选择3838 Zi免酒精润版液和WF/2高级润版液；光油选用维格拉水性上光油10145；PS版选用VPST0.27，显影液选用LP—D3WA。生产用原辅料不限于上述内容，经企业建立的VOCs控制标准和物理标准检测合格，且生产适性可以满足产品生产要求的原辅料均可采用。

3.2 教材样书VOCs检测

随机抽取语文和数学样书各5本，密封后对样书进行第三方检测。卫生安全性检测条件为（20～30）℃，（40～70）%RH。对语文书（平装）样书封面、书脊和内页进行有害物质检测，1～3分别对应样书封面、书脊和内页检测结果；对数学（骑马钉）样书封面和内页进行检测，4、5分别对应封皮和内页检测结果。以HJ 2503-2011《环境标志产品技术要求 印刷 第一部分：平版印刷》为判定依据，GB6675.4-2014《玩具安全第四部分：特定元素的迁移》和YC/T 207-2014《烟用纸张中溶剂残留量的测定 顶空-气相色谱/质谱联用法》为方法进行，检测结果见表2。

由表2可知，在教材生产过程中采用企业制定VOCs控制标准生产的语文和数学两种样书中残留的8种可溶性重金属元素迁移量远低于标准值，在元素迁移方面具有较高的卫生安全性。表2中7～9组为2018年1月未制定中小学教材VOCs控制标准时印制的数学（平装）样书封面、书脊和内页检测结果，由表可知未制定相关标准前可溶性元素迁移量可以达到生产要求。由于未要求对平装书书脊进行VOCs检测，所以表2中第8组书脊部分无VOCs检测数据。

在VOCs检测中，采用企业制定的VOCs控制标准生产的语文教材只有丙酮、甲苯、乙酸正丁酯和环己酮4项有检出，且内页无丙酮、甲苯、乙酸正丁酯和环己酮检出，其它12种挥发性有机化合物未检出（“未检出”表示测量值低于方法测定低限）；数学教材封皮和内页只有丙酮和乙酸正丁酯两项有检出，其它14种挥发性有机化合物均未检出。同样以数学（六年级·下册）检测结果作为对比，以6～8组表示封皮、书脊和内页。VOCs检测结果见表3。

由表3可知，生产过程中采用企业制定的VOCs控制标准生产的语文和数学样书中16种挥发性有机化合物仅有4项微量检出，其中骑马订装数学教材仅有2项微量检出，其余各项均未检出，具有较高的卫生安全水平。未制定企业生产教材VOCs控制标准前生产的数学样书具备较好的卫生安全性，但封面、书脊、内页中共有7项挥发性有机化合物有检出，且各项含量均高于采用VOCs控制标准生产的教材，以丙酮、甲苯、环己酮各残留总量为例：1～3组分别含有0.13mg/m2、0.004mg/m2、0.03mg/m2，6～8分别含有0.578mg/m2、0.004mg/m2、0.242mg/m2，较执行企业标准后生产的教材的VOCs残留种类和总量多。通过在教材生产过程中执行企业制定的VOCs控制标准，不仅可以减少印制过程中VOCs排放量和印品VOCs残留量，還可以减少VOCs残留种类，有利于提高生产和产品的绿色化。

4 结论

通过分析影响教材VOCs残留产生因素，参考国家标准建立符合企业生产的教材VOCs控制标准，并在生产中严格执行。采用建立的VOCs控制标准生产的中小学教材中，VOCs残留种类由7种减少至4种，且残留总量明显降低。以均有检出的丙酮、甲苯、乙酸正丁酯、环己酮为例，未采用VOCs控制标准生产的教材残留总量由0.578mg/m2、0.004mg/m2、0.089mg/m2、0.242mg/m2降至采用VOCs控制标准生产教材的0.13mg/m2、0.004mg/m2、0.04mg/m2、0.03mg/m2。通过建立中小学教材VOCs控制标准进行源头控制，可以有效控制教材VOCs残留，提升中小学教材卫生安全性。中小学教材VOCs控制标准的建立与实施，验证了标准在中小学教材生产中的可行性和适用性，为其它未建立并执行企业VOCs控制标准的印刷企业提供了一定参考。

参考文献：

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[3]卢志刚，王启繁，孙桂菊，吴丽娜.多种VOC共存评估法对饰面刨花板的危害性研究[J].森林工程，2020，36（2）：49-54.

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[6]岳翔.为绿色包装印刷提供“利器”[J].绿色包装，2018，（10）：89-90.

[7]耿颖超.基于教师视角审视数字化教科书的发展[J].中国教育信息化，2017，0（4）.

基金项目：云南省科技计划项目资助（2018DC020）