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軟包裝亚洲AVVOCs治理方案分析

作者: 来源: 日期:2018-3-21 13:04:18 人气:0

當前,在國家政策的大力推動下,綠色環保成爲印刷包裝亚洲AV發展的主旋律。作爲VOCs排放“大戶”的軟包裝亚洲AV,更是成爲重點關注對象。但VOCs治理對于我國軟包裝亚洲AV來講還是一個新課題,目前亚洲AV內普遍存在如下狀況。

(1)從20世紀80年代國內開始發展軟包裝工業到這幾年,軟包裝生産工藝流程中都沒有考慮VOCs治理工藝,包括所使用的原輔材料、所使用的設備、生産廠房設計、生産過程中對可能産生不受控的VOCs排放的重視和處理,因此企業對于准備采用的VOCs治理工藝的一些細節認知不足。

(2)企業對于采用何種VOCs末端治理設備或方案關注較多,但對于其他生産環節對VOCs治理的影響關注較少。

(3)由于VOCs綜合治理需要頗大的投資,因此企業面臨決策難題,更多的企業考慮的是如何“過關”,殊不知,一旦VOCs治理不當,就會導致生産成本的增加,有時還會産生二次汙染。

(4)早期部分已經開始使用VOCs末端治理設備的企業,面對因使用各種不成熟工藝和設備而出現的一系列問題,例如,效率過低;回收溶劑質量不達標,無法循環使用;耗材使用壽命過短;運行成本較高等,頗爲頭疼。

然而,軟包裝亚洲AVVOCs治理其實是一個系統工程,並不是簡單安裝一台VOCs末端治理設備就能解決,而是需要考慮多方面因素。比如,源頭控制對整個VOCs治理效果的影響;如何正確選擇合適的VOCs末端治理方案,以及如何采用專業的技術來管理、運行好VOCs末端治理設備;解決軟包裝生産過程中不受控VOCs的排放問題;如何改造産生VOCs排放的生産設備和廠房環境等。下面,筆者就與大家分享選擇VOCs治理方案的一些建議,以及有關配合VOCs治理如何合理選擇設備的問題。


軟包裝亚洲AVVOCs排放特點

軟包裝的生産工藝包括印刷(凹印或柔印)、複合(或塗布)、分切、制袋、廢氣處理。其中,印刷和幹式複合或塗布工藝均會産生VOCs排放。和其他産生VOCs排放的亚洲AV相比,軟包裝亚洲AV的情況有所不同,其特點如下。

(1)與亚洲AV特點、設備設計不合理性有關,軟包裝生産所産生的VOCs廢氣量大、濃度低,且不穩定。

(2)除幹式複合工序外,印刷工序使用了多種溶劑型油墨,VOCs成分複雜。

(3)傳統幹式複合設備設計落後,需要使用的溶劑量頗大,産生大量的VOCs排放。

(4)由于所使用設備的設計不完善,生産車間會産生大量低濃度的不受控的VOCs排放。

目前,我國軟包裝亚洲AV處于微利經營狀態,如何在滿足環保要求的前提下不增加生産成本是亚洲AV面臨的挑戰。爲此,軟包裝企業必須正視VOCs治理這一系統工程,從各個環節考慮平衡VOCs治理與成本之間的關系。


從末端治理綜合考慮

在VOCs末端治理的各種方案中,采用溶劑回收再利用技術,是一個既能滿足環保要求,又能降低生産成本的方案,符合環保及循環經濟的思路,是軟包裝企業值得考慮的方向。

據了解,國外最新的吸附回收技術,使用惰性氣體代替了上一代采用水蒸氣對吸附了VOCs的活性炭進行高溫脫附,然後用低溫冷凝的辦法回收溶劑,根據需要增加分餾工序,使回收的溶劑能夠達標再循環使用。

對使用惰性氣體高溫解吸附+深冷凝回收溶劑的成本和購買新溶劑的價格比可以達到1/3,甚至1/4,大大降低了軟包裝的生産成本,投資有所回報。

但如果采用這種末端治理工藝,印刷工序所使用的溶劑需要考慮改爲單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨,而且對設備和廠房也有所要求,另外初次投資的金額較大。

可見,使用適合在塑料基材上裏印、複合的單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨,對溶劑的回收再利用大有裨益,滿足循環經濟的思路,能降低生産成本。而且在解決純水性油墨的技術問題之前,單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨有其存在的價值和地位,但需解決以下一系列問題。

(1)單一溶劑油墨會溶解K塗布膜,而且幹燥速度較快,淺網圖案油墨轉移容易出現堵版問題,需要提高印刷速度;使用單一種類溶劑油墨可以取得平衡,緩解該問題。

(2)要求設備在較高速度印刷時,能維持複雜圖案的套印精度。

(3)需要考慮增加設備的輔助上下料手段,避免操作工人長期處于高頻率、高強度的單一上下料勞動。

(4)廠房的設計、生産環境需要考慮如何保證穩定的生産條件(包括溫度、濕度)等一系列問題。

當然,包括需要國內油墨廠商供應適合國情(高溫多濕環境)的單一溶劑(如醋酸正丙酯)(或單一種類溶劑)油墨,解決單一溶劑對樹脂的溶解性問題,以及油墨的黏度和流動性問題。

但使用單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨後,在配置VOCs治理設備時,需選擇匹配的VOCs回收再利用技術和工藝,設備投資較大。

当企业采用其他末端治理工艺时,如RTO或RCO,应关注尽量减少可能会出现的环保问题,如二氧化碳排放导致的温室效应。借鉴国外的一些做法,当企业采用RTO或RCO时,应綜合考慮碳排放指标的置换,换句话说,就是要做好热能的综合利用。


從源頭治理綜合考慮

如果我们考虑在塑料基材上进行凹印表印或里印(需复合),采用非溶剂型油墨(水性油墨,包括如果政府有关法令允许的乙醇含量低于5%的水/醇溶性油墨),部分复合采用无溶剂复合或挤出复合工艺,希望從源头杜绝VOCs的产生。

但我們也必然會面臨以下一系列問題。

(1)目前大部分廠家推出的水性油墨並非純水性油墨,大多添加了30%~70%的乙醇,還是會有VOCs排放,而且水分含量高,不能沿用現有流行的VOCs治理工藝和設備,需要考慮采用冷凝工藝和設備,但能耗較大。

(2)如果末端治理采用冷凝方案,爭取實現含少量乙醇的溶劑(水)循環使用。但可能會和新政策中“稀釋劑必須是100%水,絕對不能添加乙醇”的規定産生沖突。

(3)烘箱幹燥溫度偏高,導致承印物可能出現熱延伸問題,增加電子軸凹印設備套印的工作難度。烘箱的熱風需要預幹燥,風量需要加大,烘箱的效率需要提高,增加了能耗。而且幹燥問題也制約了印刷速度的提升。使用水性油墨對烘箱、版輥和設備的防鏽問題也提出了新的挑戰。目前,業內大多數工廠的設備將會面臨改造的要求。

(4)需要改變使用傳統溶劑型油墨的印刷操作習慣和經驗,需要采用新的制版工藝。

(5)由于承印物的表面張力問題,水性油墨印刷的文字容易變粗或閉合,增加套印難度。

(6)刮刀和凹版的版面容易磨損,影響刮刀和版輥的使用壽命。

(7)水性油墨幹燥後難以用水清洗,帶來版輥和設備的清洗問題以及可能帶來的汙水處理問題。

(8)如果印刷品有水分和醇類的殘留,除了可能會有氣味殘留問題,也會影響幹式複合亚洲AV的複合性能。

(9)水性油墨的使用,能否覆蓋所有傳統承印物(如尼龍)或所有軟包裝應用?否則,一家工廠會存在兩套不同的油墨系統和VOCs末端治理系統。


生産設備與VOCs治理的配合

1.凹印設備

首先,我們必須了解傳統凹印設備使用多種類溶劑油墨的以下幾點原因。

(1)含苯、含酮油墨過渡到非苯、非酮油墨的曆史背景。多種類溶劑油墨的配方對油墨樹脂提供了優越的溶解性。

(2)生産環境和條件不穩定,導致油墨的幹燥速度需要經常調整。

(3)市場對印刷圖案精美度的過分要求,對套印帶來的挑戰。

(4)市場的需求和國産設備的套印水平限制了印刷速度的提升。而過低的印刷速度要求油墨的幹燥速度不能過高。

(5)油墨供應商爲適應市場所使用的配方和材料。

其次,爲配合實現溶劑回收再利用的VOCs治理方案,最好使用單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨,以方便回收。這就對使用單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨的凹印設備和生産車間帶來了新的要求。

(1)爲配合較快的油墨幹燥速度,設備需能進行較高速度印刷。

(2)在高速印刷狀態下,設備能保證一定的套印精度。

(3)使用較低烘幹溫度時,烘箱應具有高效的烘幹能力,且不會向外排放廢氣。

(4)凹印設備需配備LEL傳感器,做到熱風循環,減少VOCs排放量,提升VOCs濃度。一般來講,VOCs排放量可以減少40%~55%,濃度可達到2g/m3上,以滿足後處理工序的要求。

(5)設備應配備自動或半自動輔助上下料手段,避免高速印刷時,操作工人長期處于高頻率、高強度的單一上下料勞動。

(6)油墨槽和油墨桶的設計必須防止不受控的VOCs排放。

(7)設計廠房時,應使其能提供穩定的生産條件(包括溫度、濕度)。

(8)需要國內的油墨廠商供應適合國情(高溫高濕環境)的單一溶劑(或單一種類溶劑)油墨。

最後需要注意的是,如使用水性油墨,對設備有如下新的要求。

(1)設備必須具備很好的防鏽能力。

(2)烘箱的烘幹效率要高。

(3)在不使用過高烘幹溫度的前提下,能有效保證印刷質量和薄膜的幹燥,提供較高的工作效率。

(4)較大的風量。

(5)熱交換器應具有熱風預幹燥功能。

(6)刮刀系統剛性要好,能准確定位,在不使用過大壓力的前提下能均勻刮墨,避免刮刀或版輥産生過度磨損。

(7)配備對含醇水性油墨的VOCs末端治理設備。


2.幹式複合(塗布)設備

傳統幹式複合(塗布)設備具有如下缺點。

(1)使用網紋輥塗布方式,決定了必須使用黏度較低的膠黏劑,導致溶劑使用量大,産生大量VOCs排放。

(2)塗布後容易出現膠黏劑垂流現象。

(3)烘箱工作效率低,過長的烘箱對張力産生幹涉。

(4)烘箱各個工作段的VOCs濃度差異大,拉低了總的VOCs排放濃度。

可見,如何減少幹式複合(塗布)設備的溶劑使用,提升烘箱效率,是對VOCs治理的配合。

(1)改變膠黏劑塗布方式。

(2)用好烘箱幹燥的各個要素。

(3)配備LEL檢測裝置,充分用好熱風循環,節約能源,減少排風量,濃縮廢氣。


在嚴峻的環保形勢下,希望我國軟包裝産業鏈能通力合作,共同努力通過環保大考,迎來真正的可持續發展!



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