国内外印刷业节能进程对比分析

上海出版印刷高等专科学校 陈 昱

上海市质量监督检验技术研究院 黄 鸣

0 引言

面对全球气候变化的挑战，节能减排、低碳经济等已成为人类社会可持续发展的重要内容。对于印刷行业来说，用环保产品和能够减少或消除空气污染物的工艺进行“绿色印刷”生产已是印刷企业的共识[1]。传统印刷工艺存在一些诸如有机溶剂挥发、废水排放等环境问题，资源存量和环境承载两个方面都早已不堪重负。因此，印刷业的节能进程包含印前、印刷、印后各环节要使用环保的版材、纸张、油墨、胶黏剂等材料，以及环保的制版工艺和印刷工艺，还有印刷废料的回收以及整个流程中的过程控制和节能减排，这些不仅关系到印刷业自身的长久利益，更关系到全社会的协调发展。

1 国外印刷业节能进程

近十年来国外环保组织协助印刷企业改进设备及工艺进行节能减排，很多企业客户都担负起了积极的社会责任和环境保护的使命，而且特别指出印刷企业需要得到这把大伞的保护。随着企业不断缩小自己的经销范围，在环境保护上起到的带头作用让企业成为了有价值的合作伙伴。

美国食品药品协会目前唯一认可柔印水性油墨用于食品和药品的包装印刷，三分之二以上的商品包装、标签等都是以柔性版印刷生产的。有些印刷企业每年投资10多万美元到风能的利用上，结果在经营中赚取了两三百万美元；用全新的再生设备取代了原有的燃气污染控制设备，从而极大地减少了对天然气的消耗；有些公司成立专门开展绿色印刷的部门，采取了有效措施，甚至在某些方面比相关法律规定的标准更为出色。

澳大利亚的印刷企业采用智能电表监测电费，每月节省费用相当可观，一般18个月就可收回投资成本；印刷中使用无水胶印工艺，不仅能带来更加锐利的网点呈现、更明亮的色彩和更快的印刷速度，而且具有减少排放的优点。除了降低开机准备时间、纸张浪费减少40%外，每台对开机每年能节省10～20t水，减少1～2t挥发性有机化合物的排放。

日本现已建立完整全面的节能减排体系，2010年全年减少了30%的碳排放量，环保油墨比如水性墨、UV(紫外光固化)油墨、水性U V墨和一些醇溶性墨的使用己经相当普遍，像大阪印刷油墨公司最近推出的新型环保油墨，为单张纸胶印油墨，就符合日本环境协会去年末修订的绿色标志认定标准。日本政府出面协助中小型企业，给他们提供测量和更新的免费咨询服务。

巴西使用PUR（湿气固化反应型聚氨酯）热熔胶粘接学生用的教科书，其数量每年有2亿册。PUR胶的特点是具有良好的低碳节能环保性能以及优异的粘接强度、耐温性、耐化学腐蚀性和耐老化性。PUR胶在一些先进国家使用的时间已经有七八年，用量也越来越大，目前已有60%左右的书刊本册使用PUR胶粘接，今后还会增加。

2000年6月，英国立法禁止用溶剂型油墨印刷食品包装薄膜，其国内60%的印刷品采用无醇或少醇油墨印刷。

德国工业协会制定了印刷业低碳发展指导方针，在2010年初作为德国机械设备制造业联合会的标准出版，将其成为评价能耗和效率的重要基础[2～4]。

2 我国印刷业节能进程

与国外相比，中国的绿色环保印刷起步比较晚，但近些年来在政府及相关部门的高度重视下也蓬勃发展起来，制定节能减排的相关措施优先在中小学教材印刷中展开，并逐步向政府采购产品印刷、食品包装印刷等领域推广。

2.1 印刷耗材

油墨是最大的污染源，每年由传统油墨引起的VOC（挥发性有机化合物）排放量达到几十万t，严重污染大气，损害人体健康。国内制造商研发出多种环保型油墨。比如大豆油墨，一种由食用黄豆油或者其他干性或半干性植物油脂与颜料、树脂、蜡质等混合而成的油墨，无臭、无毒，在回收再利用的过程中也不会产生污染环境的有害物质。还有水性U V油墨，即在U V油墨内加了一定的水分及环保溶剂，结合特殊水性树脂制成。该油墨兼有水性油墨和U V油墨的优点，固化快、节省能源、无刺激、无污染，被人们认为是污染物排放几乎为零的环保产品，也达到了油墨固化后，水分挥发，使墨层变薄的印刷要求[5]。目前国内多家企业已经实现了环保油墨印刷，但是在高速印刷的适应性、产品质量上还没有明显的优势。

印刷中用量最大的耗材是纸张，国内企业目前大多数从经过国际森林管理委员会FSC认证、符合绿色环保要求的纸厂购买纸张，主要有镭射纸、真空喷铝纸和轻型纸，这些纸张印刷性能极佳，机械加工性能很好，而且降解回收性好[6]。2010年，本色纸在上海世博会上被作为特许用纸而为世人所知，上海在进行秋季教材环保印刷试验时选择了本色纸。该纸张具有保护视力和保护环境的优点，因其以农作物秸秆为主要原料，在生产过程中不添加漂白剂和荧光剂，颜色为淡黄色，用其制作的印刷品长时间阅读不会造成视疲劳。当前，国内企业采用一定比例的再生纸浆或全部再生纸浆来生产满足不同需求的纸张已经成为一种趋势和潮流，如报纸和杂志印刷就广泛使用了再生纸张。

印后环节书刊装订胶的使用也至关重要。印后装订胶黏剂分为EVA（乙烯及乙烯基醋酸盐）和PUR（湿气固化反应型聚氨酯）两种。其中EVA热熔胶内部添加的抗氧化剂和树脂成分等若有差异，其安全性和挥发性就不同。从安全角度考虑，现在粘接书刊本册都开始使用粘结力强、熔点低且无气味的PUR热熔胶，对环境污染也较小。使用PUR热熔胶可以减少用胶量，用于精装，更可以节约成本。我国使用PUR胶粘接书册已有四年多的时间，主要是广东一带，特别是一些外单加工的要求，近期内单也开始使用并逐渐增大了使用地区范围。

2.2 印刷工艺

目前柔性版印刷在我国已经有了一定的市场，前几年主要在软包装印刷、标签印刷、标识帖等方面，近几年来如箱包、防伪标识与防伪包装、高档电脑、各种票证票据、行李带、各种纸巾、牙膏、洗涤品、化妆品等也都采用了柔性版印刷。柔性版印刷价格低廉，易采用多种组合工艺加工模切一次成型，承印材料广泛，速度快，产量高，而且广泛使用无毒、无残留溶剂、无环境污染的水性墨和U V油墨，体现着环保优势。在我国，与之配套的设备器材的研制开发与生产柔版印刷产业链已初步形成。目前已有上海紫光、北京北人富士、西安黑牛、青州意高发、潍坊东航等10多个厂家能制造柔印机，但国产柔印机在设备的先进性、工艺的多样性和灵活性、使用寿命、耐用性和精度以及应用范围等方面同进口柔印机相比，仍存在较大的差距。

传统的平印版在着墨前为了保持空白部分斥墨性能整合，需要用润湿液，并在润湿液中添加酒精、异丙醇等醇类，但胶印润版液的排放会造成水质污染。现在采用的润版液已经改良，通过加入碳酸氢盐做缓冲剂，将酒精浓度降至3%，减少VOC（挥发性有机化合物）排放。其实更有效减排VOC的方法是实行无水胶印，用斥墨的硅橡胶层作为印版空白部分，不需要润版，用特制油墨印刷，因为网点变形小，可以再现高密度网点，即使在凹凸较大的胶版纸和无光泽纸上也能印出高精细的印刷品，在提升印刷产品的质量的同时减轻了环境的负担。据国内一厂家统计，通过低酒精润版液(只有3%酒精成分)的技术，加上无水胶印两者配合使用，能够减少酒精用量每年逾12万L，从而避免大约100t VOC的排放。

当前，我国印刷业普遍采用的是激光照排技术进行计算机直接制版，但因其基于感光成像原理而存在感光、显影、定影、冲洗等复杂过程和繁琐工艺，废液排放中仍不可避免地造成环境污染和资源浪费，而且该技术一直为国外垄断，所以存在成本高、耗时长等问题。我国中科院化学所成功开发出“纳米材料绿色制版技术”，彻底摒弃了感光成像的思路，将特制纳米复合转印材料直接打印在具有纳微结构的超亲水版材上，通过纳米尺度界面调控，在印版表面形成超亲油的图文区和超亲水的非图文区，省略了繁琐工艺，彻底克服了感光冲洗过程带来的化学污染问题，使制版过程绿色环保，而且大大降低了成本。目前中科院与优势企业合作，已建成一条包括制版车间、超净涂布车间、墨盒生产车间和印刷车间的中试示范线，大大推动了纳米材料绿色制版技术的产业化进程。

3 对比分析

对于我国印刷行业来说，目前企业对使用环保的材料，以及环保的制版工艺和印刷工艺方面都已经达成共识。对一个中型企业而言，油墨、纸张、印后装订胶黏剂、菲林、印版橡皮布、润版液、冲洗药水和洗车水等多种印刷材料的年消耗费用可高达百万元以上，每降低一个百分点物耗不仅产生数倍的环保效应，还为企业增效数万元以上。

但是对工业废气、废液和固体废弃物的清洁、降解处理等的先进环保技术，我国投入远远不够，而国外在印刷废料的回收以及整个流程中的过程控制和节能减排的确有很多借鉴之处。

3.1 废弃物回收及处理

印刷过程中所产生的废弃物主要指废气、废液以及固体垃圾。

目前国外在VOC有机溶剂回收方面的研究已经比较成熟，将有机废气通过吸附、解吸、回收、提纯等过程，实现有机溶剂的循环使用，不但解决了有机废气的环境污染问题，同时还能变废为宝。而国内还处于起步阶段，大多采用催化燃烧的方法将含VOC废气燃烧后直接排放。据测算，我国若有半数印刷企业使用有机溶剂回收技术，每年可减少3～4万t有机溶剂排放。

对于废液的处理，国外通过政府扶持和环保组织协助，一般的印刷企业都建立了自己的废水处理站，每年通过购买大批药品加入废水中处理，从而回收再利用，节省了水资源。

3.2 节电和热能回收技术

除了印刷材料的消耗，印刷企业还有电能、热能等能源消耗。

据统计，我国现正在用的印刷及涂布复合设备在l万台左右，按每台设备功率200kW，平均年运行时间4800小时计，年能耗达到96亿kWh，而且设备排出的热废气有很大的潜在能源尚未得到有效利用，造成了能源的巨大浪费。所以通过热交换设备或回收设备将热废气中的潜在能源进行回收使用即热能回收技术的研究开发刻不容缓。

目前国外已针对这一状况开发了配套的热能回收设备。如曼罗兰Dual-Dry RTO（再生热氧化）干燥装置能够回收干燥过程中溶剂所含有的能量，并使得氮和一氧化碳排放量也减少一半，不会对干燥装置的寿命产生任何负面的影响，其效率可达95%，全功率输出时可节省能耗50%，二氧化碳排放量也减少了，真正达到了碳减排的目的。海德堡开发的新型干燥之星3000系列产品，使每一印张在干燥过程中耗电量下降10%～20%，可循环使用的热风多达30%[7]。

企业也可以在供热管道系统方面下功夫达到节热效果。供热管道系统将蒸汽从热源输送到耗能点，遵循高压输送、低压使用的原则。高压输送可减少管道费用、减少散热损失。而低压使用可降低设备等级，充分利用蒸汽中的潜热能，降低冷凝水的排放温度，减少热蒸汽的消耗量，起到节能减排的效果。工厂也可选择远红外加热、电感加热、微波加热等先进的加热工艺和加热元件，采用轻体耐火保温材料，减少散热损失。

至于节电方面，印刷企业可做的事情有照明节能、电机节能、中央空调节能等等。使用高效发光光源(如T 5荧光灯)代替原有的低效光源(如T 8荧光灯)，在节电的同时提高照度、显色度，改善照明环境。针对电机、空调等辅助设备进行变频改造，节电效果立竿见影。比如空调采用智能变频调速控制系统后，其能根据室外天气的变化，自动完成冷水流量的跟踪控制，使循环水流量恰到好处地与制冷量相匹配，并实现空调末端自动恒温控制，从而达到节能的目的。用中央空调替代普通的壁挂或立式空调，经常关注空调的排风系统，定期清洗过滤网、定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适，想方设法达到最大程度的节能。据测算，采用智能变频调速控制系统的中央空调可节电20%～45%。

4 结论和建议

对于我国的印刷行业来说，尤其要对以下几方面高度重视：

1）完善印刷业的环保立法，让企业积极承担社会责任和环境保护的使命。淘汰落后产能，引进先进印刷设备，选择环保的版材、纸张、油墨、胶黏剂等材料，改进制版工艺和印刷工艺，减少环境污染和资源浪费。

2）加大对工业废气、废液和固体废弃物的清洁、降解处理和再回收利用的先进环保技术的投入。根据产品类别有意识地建立各个工序废料分类收集体系，分类收集不同类型的纸张，为纸张循环再生降低脱墨、纸浆纤维分离的化学品使用量和用水量奠定良好基础，同时分类纸张回收价格的提高，也为印刷企业间接增效。统一回收胶片、塑料薄膜等难降解的危害环境的物质。

3）升级节能设备。我国可借鉴国外开发的热能回收设备将热废气中的潜在能源进行回收；选择先进加热工艺和材料；企业里人人都要树立节电节热节水的意识。

综上所述，凡有利于节能减排、环境保护的新技术、新材料、新工艺、新设备，今后必将有极大的发展前途。只有在印刷废料的回收以及整个流程中的过程控制和节能减排方面下功夫才能真正达到我国印刷业节能进程质的飞跃。

[1]黄清明，许鹏 等.包装印刷行业节能减排技术探讨[J].轻工机械,2008,10(26)：109-112

[2]范敏.关注印刷生产过程中产生的污染[J].印刷质量与标准化,2005(7)：11-13

[3]白翠平.印刷业环境问题及应对措施[J].今日印刷,2002(4)：12-14

[4]严且明.印刷中的环境污染问题与对策[J].广东印刷,2006,28(1):30-31

[5]周梅.绿色环保印刷与环保油墨的发展趋势[J].印刷质量与标准化,2009,17(9):17-20

[6]艾海荣.印刷材料[M].北京:中国轻工业出版社,2009

[7]王茂生.印刷业的节能减排与清洁生产[J].印刷质量与标准化,2011(10)：24-2