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软包行业VOCs防治

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-04-13
软包装行业的VOCs源头控制
从源头减少溶剂的使用量,从长远来讲是实现软包装行业VOCs减排的根本解决措施,也是当前的优先选择。就目前情况而言,无溶剂复合技术和水性胶粘剂复合技术已得到广泛应用;水性油墨印刷技术正逐步实现市场化;数字印刷技术、无溶剂凹印技术、EB塑料印刷技术开始被应用。
 
1.浅版化VOCs源头减排
 
1)采用高浓度油墨及高浓度白墨,减轻环境负担。
 
与传统油墨相比,高浓度油墨中溶剂含量可减少6%~10%,稀释剂使用量可减少30%,版深可减少25%~30%,上机墨使用量可减少约25%~30%,故整体的使用成本优势显著。特别值得一提的是高浓度白墨,其可用于有较强遮盖要求的真空镀铝及铝箔等的薄膜印刷。
 
2)采用高浓涂布粘合剂,减少醋酸乙酯使用量。
 
高浓度双组份聚氨酯胶粘剂可以以原胶50%的含量直接进行涂布(使用高网线涂布辊),真正实现高固低粘上胶,有效降低VOCs排放量,节约复合成本,降低能耗和减少复合工序的溶剂残留。

2.水墨凹印技术
 
采用水墨从源头治理VOCs可以说是较为理想的方法。目前,由水墨、水墨凹印机、水墨浅版及水墨刮刀等组成的水墨应用产业链已成雏形。
 
就水墨而言,其研发已经接近成熟,初步解决了水墨的初干、彻干问题,水墨对基材的润湿、体系对颜料的分散问题,适应浅版印刷的遮盖力问题,故其已在一些软包装企业开始推广使用。建议使用水墨时,先白墨后色墨,这样可以减少版费支出,也可以减少一次性全色转换可能带来的风险。以目前市场情况而言,适用于PE、PP薄膜表印的水性油墨相对成熟,应用案例较多,如购物袋等;适用于BOPP、BOPET薄膜里印的水性油墨接近成熟,如应用于一些印刷要求较低的复合里印;但水性油墨尚不能完全适用于BOPA尼龙薄膜里印,有待于油墨制造企业的进一步研发。
 
就水墨凹印机而言,水墨的印刷速度是个瓶颈,高能耗、低干燥率是主要原因。通过优化烘箱设计和循环排风设计,可以大大提升凹印机的干燥能力。如推出除湿热泵, 可将湿度从80%调整为20%以下,从而大幅提高干燥速度,降低水墨干燥的温度,保证纯水墨印刷速度可达250~300m/min。
 
就制版而言,水墨浅版网点的形状和深浅都较普通凹印版有了相应的改变。
 
3.使用单一溶剂油墨
 
使用单一溶剂油墨也是解决软包装行业源头管控问题的方法之一,其回收方法与干式复合工艺的回收方法相同,目前已在欧洲国家得到普遍使用。这是因为欧洲国家的印刷设备生产速度较高,可达300~500m/min,且欧洲国家对印刷质量的要求较低,即使使用单一溶剂油墨在高速印刷下出现了微小的印刷瑕疵,也可以被接受。而在我国,印刷设备的生产速度无法与欧洲国家相比,加之国人对印刷质量要求较高,使得单一溶剂油墨在凹印工艺中难以应用。
 
4.塑料薄膜数字印刷技术
 
在个性短版渐成趋势的背景下,塑料薄膜数字印刷技术更多为软包装行业所应用,其无需制版,而且不同规格、尺寸、袋型及版本设计的产品都可进行拼版印刷。国内已有一些软包企业购置了数字印刷设备,进行薄膜印刷,然后再用传统的工艺进行复合和制袋。
 
本届展会上,通泽公司展出了数字印刷专用复合机,在第二放卷配置了电晕处理器,针对数字印刷油墨表面进行处理,以提高复合强度。该设备结构紧凑,走料路径最短,可大幅减少复合基材损耗,降低生产成本。
 
5.无溶剂凹印技术
 
无溶剂凹版印刷是在承印物的表面涂布固含量100%的油墨(不含任何有机溶剂),并通过辐射固化进行干燥的印刷方法,辐射固化源包括UV、LED、OLED、EB等。无溶剂凹印技术可实现无溶剂残留(VOCs残留基本为零),有效减少印刷损耗,避免了刀线、堵版等质量问题,同时让印版寿命增加,对短版印刷活件更有优势。
 
 
6.EB等塑料薄膜胶印技术
 
国内一些企业已经开始引进EB塑料印刷机或UV薄膜胶印机,这也是从源头考虑彻底解决VOCs问题。
 
7.双头涂布无溶剂复合技术
 
无溶剂复合技术发展迅速,替代比例持续增加。从技术角度看,无溶剂复合对溶剂型干式复合的可替代比例已达到 80%以上。如全面推广,可实现VOCs减排48万吨/年。
 
双头涂布快干固化无溶剂复合工艺更是值得关注的新工艺。所谓双涂布头,即主剂、固化剂分开涂布,在复合工位时,双组分才相遇并快速产生化学反应,固化时间比干复还短。因为速度极快,故印刷基材残留的醇类或环境湿度的影响可忽略不计。这意味着不再需要混胶泵,也就是说,不用再担心因为混胶泵而产生的质量问题。 除此之外,即使改用普通泵,设备短时间休息时也不用清洗了。
 
双头涂布无溶剂复合工艺属于革命性技术,在成熟度上还有待市场验证和完善。目前,台湾日胜、康达、玉立等多家胶粘剂企业推出了快干固化的无溶剂复合粘合剂。
 
软包装行业的VOCs减排过程控制
VOCs减排的过程控制,是指在印刷和复合加工过程中,通过改进烘干效率和生产现场管理等措施,从而达到VOCs减排的目的,主要措施是减风增浓和现场封闭。具体而言,通过对印刷复合设备进行技术革新,使生产排放VOCs的风量减小、浓度提高,同时增加热能利用等。如,采用ESO系统、给设备增加LEL装置、减少车间现场的溶剂挥发、采用半封闭墨槽及给油墨槽加盖、采用全封闭挡墨装置,以及推行清洁生产等。优化排风系统,可以在实现减风的同时,实现节能、减少末端治理投资和运行成本。 
 
软包装行业的VOCs末端治理
 
目前,软包装行业内的一些大型企业已经开始对排放废气(溶剂)进行回收、燃烧或等离子体无害化处理。但就全国软包装企业总量来说,所占比例极少(1%左右)。此外,部分已经开始使用 VOCs后端处理工艺的企业,由于各种原因也出现了一些问题,如效率较低、回收溶剂质量不达标(无法循环使用)、耗材使用寿命过短、运行成本较高等。有机废气处理在凹印行业困难重重,究其原因,主要是该行业排放的有机废气成分复杂且浓度偏低,而且处理风量幅度变化很大。
 
软包装行业的VOCs末端治理技术目前主要有两个方向:一个是回收方向,另一个为销毁方向。无论哪种技术路线,都希望可以达到“达标排放、成本适当”的目标。 
 
1.VOCs回收处理技术
 
回收技术中,吸附法的效率高、净化彻底、工艺成熟,但如果再生的溶剂不能回用或者该溶剂必须进行处理,则可能造成二次污染或增加处理成本。另外,当废气中有气溶胶或其他杂质时,活性炭吸附剂容易失效。回收处理技术的目标是回收回用,关键是回用。如果要实现回用,就必须解决吸附材料效率低、处理装置小型化等技术瓶颈。对于排放量大、包装印刷集中的区域、园区,可考虑采用“分散收集+集中处理”的方式。
 
回收法已成功应用于软包装干式复合工艺的溶剂处理,但在凹印生产中,回收法的应用效果依然不太明朗,主要是由于凹印油墨所含溶剂类型较多,回收后必须经过精馏、提纯,不仅技术要求高,还需安装精馏塔等设备,大大增加了企业的成本投入,这是小型印刷企业无法承担的。而且,在当前石油价格和溶剂成本均较低的情况下,回收的溶剂经济价值大打折扣。
 
2.VOCs燃烧处理技术
 
燃烧处理技术分为热力燃烧法、蓄热式燃烧RTO和催化蓄热燃烧RCO等。目前,燃烧法应用较为成熟,有机废气经过燃烧后产生的热能可以直接回收,按需要输出热能,在实现废气治理的同时可取代燃气锅炉作为供热设备。在我国,应用燃烧法治理VOCs的印刷企业也相对较多。
 
热力燃烧法需要较高的工作温度,运行费用较高。催化蓄热燃烧需要的燃烧温度较低、能量消耗较小,但催化剂的费用较高且寿命较短。由于印刷使用的溶剂成分复杂,催化剂容易失效而造成排放不达标,而经常更换昂贵的催化剂会造成使用成本高昂。另外,对于小型印刷厂或不能连续生产的单班或双班生产企业,还需要考虑燃烧炉的保温问题或频繁点火的费用问题。
 
3.低温等离子体净化技术
 
低温等离子体净化技术,利用介质放电产生的等离子体,以极快的速度反复轰击废气中的气体分子,激活、电离、裂解废气中的各种成分,通过分解、氧化等一系列复杂的化学反应,使复杂大分子污染物转变为一些小分子的安全物质,有机化合物最终产物为CO2、CO和H2O。该技术避免了其他方法产生的后期处理问题,无需考虑催化剂失活问题。但其也存在对混合有机废气净化效率较低、容易产生打火危险等问题。