環(huán)保重壓下軟包裝行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

在當(dāng)今環(huán)保呼聲日益高漲的形勢(shì)下，“環(huán)保重壓”是推動(dòng)我國(guó)軟包裝行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要契機(jī)。這是我國(guó)軟包裝行業(yè)提升的一次機(jī)會(huì)，也是我國(guó)軟包裝行業(yè)發(fā)展的必由之路，功在當(dāng)代，利在千秋，我們成功邁出這一步，將會(huì)使我國(guó)軟包裝生產(chǎn)的工藝技術(shù)逐步向其他先進(jìn)國(guó)家看齊。采用積極的態(tài)度來(lái)迎接這個(gè)挑戰(zhàn)，才是我國(guó)軟包裝行業(yè)同仁應(yīng)盡的責(zé)任!

 

環(huán)保是軟包裝發(fā)展的永恒主題，無(wú)論是軟包裝設(shè)計(jì)(包括圖案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì))，還是生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、原材料的選擇，抑或是廠房的設(shè)計(jì)，都應(yīng)滿足環(huán)保要求。例如，過多顏色的圖案設(shè)計(jì)或過度包裝設(shè)計(jì);產(chǎn)生過量且濃度特別低的VOCs的落后設(shè)備;不合理的廠房設(shè)計(jì)帶來(lái)不穩(wěn)定的生產(chǎn)環(huán)境，導(dǎo)致大量質(zhì)量事故的產(chǎn)生等，這些都違背了環(huán)保的原則，需要我們正視和改正。那么，環(huán)保重壓下，軟包裝行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)如何?軟包裝企業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)呢?

 

源頭控制

 

VOCs源頭控制是實(shí)現(xiàn)軟包裝環(huán)保生產(chǎn)的一個(gè)重要關(guān)鍵，參考國(guó)外同行的成功經(jīng)驗(yàn)，凹印使用單一溶劑或單一種類溶劑的油墨，筆者認(rèn)為這是我國(guó)軟包裝行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。與此同時(shí)，一些特殊應(yīng)用所使用的UV油墨和EB油墨，也是實(shí)現(xiàn)VOCs源頭控制的一個(gè)思路。當(dāng)然，如果用于薄膜凹版里印復(fù)合軟包裝的水性油墨研發(fā)成功，并能滿足應(yīng)用要求，這將是對(duì)VOCs治理的一大貢獻(xiàn)。這里，筆者特別強(qiáng)調(diào)“薄膜凹版里印”和“復(fù)合”這兩個(gè)關(guān)鍵詞。

 

近年來(lái)，在凹印水性油墨的研發(fā)過程中，我們大多只是聚焦在油墨的色彩表現(xiàn)或印刷過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題(如容易產(chǎn)生拉絲現(xiàn)象等)上，部分油墨生產(chǎn)商也關(guān)注到水性油墨在薄膜基材上的附著力。其實(shí)除了上述研發(fā)過程中需要關(guān)注的問題外，我們更需要從“復(fù)合軟包裝”的整個(gè)生產(chǎn)過程和整體結(jié)構(gòu)需要面對(duì)的問題來(lái)考慮水性油墨的研發(fā)。例如：

 

(1)水性油墨的干燥，需要使用比溶劑型油墨更高的干燥溫度。這就需要更多的能源消耗，需要設(shè)備烘箱具備更好的防銹能力。而且，更高的干燥溫度會(huì)導(dǎo)致薄膜基材更容易產(chǎn)生熱延伸現(xiàn)象，這對(duì)于當(dāng)今潮流發(fā)展的電子軸凹印設(shè)備所使用的套色原理是一個(gè)大忌。

 

(2)如果出現(xiàn)水分不完全干燥的現(xiàn)象，殘留水分會(huì)影響干式復(fù)合雙組分膠黏劑交聯(lián)反應(yīng)的完整性，使膠黏劑無(wú)法正常發(fā)揮其應(yīng)有的耐熱和耐水性能，比如在熱封過程中無(wú)法維系應(yīng)有的復(fù)合強(qiáng)度，從而影響整體結(jié)構(gòu)的復(fù)合性能;再比如復(fù)合結(jié)構(gòu)中的阻隔性材料(如鋁箔)有可能由于復(fù)合強(qiáng)度減弱或完全剝離而與結(jié)構(gòu)中其他材料分離，單獨(dú)承受外界應(yīng)力的沖擊，從而在熱封過程中受到破壞，造成阻隔功能失效。在軟包裝材料的使用過程中，所有的復(fù)合軟包裝產(chǎn)品都需要進(jìn)行熱封，熱封溫度可能高達(dá)180℃甚至200℃以上，而且熱量是由包裝設(shè)備的熱封刀首先從承印材料開始傳導(dǎo)到封

 

口層材料，印刷油墨的耐熱性能首先受到挑戰(zhàn)。此外，水性油墨在薄膜基材上的附著力，也直接影響整個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的剝離強(qiáng)度。

 

(3)水性油墨是否使用100%的水作為溶劑?或是需要添加一定百分比的醇類溶劑?如果是后者，排放的VOCs濃度將會(huì)非常低，對(duì)于當(dāng)今在中國(guó)，醇類的排放是否像美國(guó)那樣視為允許排放的類別的問題還沒有清晰的情況下，對(duì)VOCs的處理效率和難度，這又是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。

 

生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

 

1.凹印設(shè)備正向高速、高效、智能化和人性化方向發(fā)展

 

為了更好地使用單一溶劑或單一種類溶劑油墨，凹印設(shè)備的工作速度必須要快，以適應(yīng)單一溶劑或單一種類溶劑油墨較快的干燥速度，避免出現(xiàn)淺網(wǎng)轉(zhuǎn)移掉點(diǎn)的問題。另外，還有以下一系列問題需要解決。

 

(1)高速凹印設(shè)備的烘箱效率必須要優(yōu)化，廢氣排放總量要少，廢氣濃度要高，需要保證干燥效果和溶劑殘留值達(dá)標(biāo)。為此，烘箱和熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須要優(yōu)化，要有突破;熱風(fēng)在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)合理循環(huán)，提高熱能利用，減少?gòu)U氣排放總量及增加廢氣濃度，同時(shí)改進(jìn)VOCs治理效率，減少能源消耗。

 

(2)高速運(yùn)行的凹印設(shè)備，帶來(lái)了套印精度的挑戰(zhàn)。真正的電子軸凹印設(shè)備將是應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的最佳選擇。

 

(3)高速運(yùn)行的凹印設(shè)備，其設(shè)備運(yùn)行的輔助手段，如裝卸卷的機(jī)械化手段必須要跟上，把操作工人從高強(qiáng)度的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來(lái)，聚焦在印刷質(zhì)量的監(jiān)控等主要工作中去。

 

(4)工藝參數(shù)設(shè)定的智能化，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量保證。

 

2.隨著環(huán)保趨勢(shì)的加強(qiáng)，柔印將在中國(guó)得到發(fā)展

 

更少的油墨使用量、更少的VOCs排放、設(shè)備的智能化設(shè)計(jì)，使柔印產(chǎn)品的質(zhì)量和成品率驚人地提高。隨著柔印技術(shù)的不斷成熟，其在我國(guó)復(fù)合軟包裝市場(chǎng)具有潛在的生命力，市場(chǎng)發(fā)展前景不可估量。

 

反觀我國(guó)軟包裝產(chǎn)品的生產(chǎn)，凹印占領(lǐng)了超過95%的市場(chǎng)份額，主要是因?yàn)榘加‘a(chǎn)品印刷圖案精美，能滿足亞洲特別是中國(guó)市場(chǎng)消費(fèi)者的特殊心理要求，很大部分的消費(fèi)者錯(cuò)誤地認(rèn)為印刷精美的包裝意味著內(nèi)容物的高質(zhì)量。另外，凹版制版的普及(技術(shù)、質(zhì)量、價(jià)格、交貨期)、凹印設(shè)備的普及(技術(shù)、價(jià)格、國(guó)產(chǎn)電子軸設(shè)備的出現(xiàn))和凹印操作人員的普及，更是起到了推波助瀾的作用。

 

過去的柔印設(shè)備過分依賴操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧，而且受過去柔性版制版技術(shù)的制約，柔印的表現(xiàn)能力不能滿足我國(guó)軟包裝最終用戶的審美要求。另外，柔印水性油墨不能滿足復(fù)合軟包裝薄膜基材里印對(duì)油墨附著力的要求，且自身光澤度不足，而柔性版薄膜里印溶劑型油墨在中國(guó)的供應(yīng)渠道很窄，使柔印的應(yīng)用更多地只停留在PE薄膜、墻紙、紙張及紙箱印刷等領(lǐng)域。其實(shí)，我們所期待的柔印未來(lái)的潛在市場(chǎng)，不應(yīng)只是在這些領(lǐng)域，而是應(yīng)在食品、藥品、日用品等復(fù)合軟包裝領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。隨著柔印技術(shù)的發(fā)展，上述問題已經(jīng)逐步得到解決。

 

色彩還原是柔印的關(guān)鍵，國(guó)外先進(jìn)的衛(wèi)星式柔印設(shè)備都具有智能化設(shè)計(jì)，能夠通過自動(dòng)計(jì)算或使用多種手段，來(lái)實(shí)現(xiàn)版輥對(duì)中央冷卻輥的壓力控制，從而保證印刷色彩的還原效果。這方面的設(shè)計(jì)大致可以歸納為兩大類：一類是動(dòng)態(tài)自動(dòng)調(diào)整功能;另一類是靜態(tài)自動(dòng)調(diào)整功能。兩種設(shè)計(jì)在產(chǎn)生廢品量方面存在較大差別。

 

為了確保柔印色彩還原的準(zhǔn)確性，不單單版輥對(duì)中央冷卻輥的壓力需要得到準(zhǔn)確的計(jì)算和執(zhí)行，整臺(tái)設(shè)備的制造和裝配，尤其是中央冷卻輥的制造和裝配精度，以及中央冷卻輥表面和側(cè)面的實(shí)際溫度、墻板因溫度變化而產(chǎn)生的變形、中央冷卻輥不同心度的跳動(dòng)量都需要實(shí)現(xiàn)精確和有效的控制。

 

再加上版輥零力矩到位技術(shù)、版輥定期自動(dòng)調(diào)整復(fù)位技術(shù)、高效的烘干系統(tǒng)(包括單元烘干和主烘箱)、套筒式版輥和網(wǎng)紋輥的應(yīng)用……這一系列新技術(shù)讓柔印的質(zhì)量和效果追上了凹印。

 

當(dāng)然，柔性版制版技術(shù)的提升，比如更環(huán)保的無(wú)溶劑制版(如水洗制版、熱敏制版及激光直接雕刻制版等)，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)圖案印刷的無(wú)縫套筒，能高效地滿足精細(xì)網(wǎng)點(diǎn)印刷的表現(xiàn)力和實(shí)地印刷的油墨轉(zhuǎn)移和色彩飽和度、光滑表面或磨砂表面的平頂網(wǎng)點(diǎn)技術(shù)(如杜邦TM賽麗®EASY平頂網(wǎng)點(diǎn)版材技術(shù))，高線數(shù)陶瓷網(wǎng)紋輥(六角形60度網(wǎng)穴)的應(yīng)用等，都為高質(zhì)量柔印帶來(lái)了不可估量的貢獻(xiàn)。

 

以上技術(shù)突破，擺脫了一直以來(lái)柔印質(zhì)量依賴操作工人的技巧和經(jīng)驗(yàn)的約束，為柔印技術(shù)在非傳統(tǒng)使用國(guó)家的推廣奠定了基礎(chǔ)。但同時(shí)也帶來(lái)了進(jìn)口設(shè)備高昂的價(jià)格和關(guān)稅問題，而國(guó)產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和性能，尤其是在設(shè)備的制造安裝精度以及智能化功能方面還有很多差距，導(dǎo)致柔印應(yīng)用準(zhǔn)入門檻的提高。

 

3.傳統(tǒng)干式復(fù)合設(shè)備需要改進(jìn)

 

傳統(tǒng)干式復(fù)合設(shè)備的設(shè)計(jì)在生產(chǎn)效率、VOCs排放等方面存在一些問題，需要進(jìn)行革命，只有提高效能，改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，減少膠黏劑和溶劑的消耗，才能適應(yīng)環(huán)保要求。

 

(1)多輥轉(zhuǎn)移的涂布方式

 

該涂布方式突破了傳統(tǒng)網(wǎng)紋輥涂布量的限制，能夠使用更高黏度的膠黏劑，減少溶劑消耗，實(shí)現(xiàn)更均勻的涂布效果，有效改善涂布基材進(jìn)入烘箱前經(jīng)常發(fā)生的膠黏劑垂流現(xiàn)象，而且實(shí)現(xiàn)了在良好的導(dǎo)熱材料鋁箔上涂膠的可能性。不但減少了溶劑的揮發(fā)量，使得溶劑殘留值更容易達(dá)標(biāo)，而且使得在印刷膜上涂膠容易導(dǎo)致酯溶性油墨發(fā)生再溶解的隱患得到了有效控制。

 

(2)烘箱的革命

 

傳統(tǒng)的烘箱設(shè)計(jì)(包括印刷設(shè)備和干式復(fù)合設(shè)備，以及一些涂布設(shè)備)在熱的傳導(dǎo)途徑、熱的作用時(shí)間，以及如何有效建立涂布基材和烘箱之間的溶劑濃度差等方面都需要改善。新的烘箱設(shè)計(jì)，要使熱風(fēng)不僅作用在涂層表面，還要直接作用在涂布基材表面，讓溶劑揮發(fā)得更徹底;要使熱風(fēng)出風(fēng)嘴產(chǎn)生合理的渦流，延長(zhǎng)熱風(fēng)在涂層表面的作用時(shí)間，帶走更多溶劑;提高熱風(fēng)風(fēng)速，更加有效地營(yíng)造涂布基材和烘箱之間溶劑濃度差的環(huán)境，更加有利于溶劑揮發(fā)。這些

 

都是高效烘箱的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。如果這些特點(diǎn)都能得到最好的利用，那么溫度這個(gè)要素就有調(diào)低的可能性了，這就可以在一定程度上避免薄膜基材產(chǎn)生熱延伸。

 

4.不能忽略分切機(jī)的重要作用

 

對(duì)于很多軟包裝企業(yè)而言，在軟包裝生產(chǎn)過程中往往會(huì)忽略分切這個(gè)工序的重要作用。

 

分切就好比我們完成軟包裝生產(chǎn)的“臨門一腳”。如果分切工序處理不好，就會(huì)導(dǎo)致大量廢品的產(chǎn)生，讓我們前功盡棄，同時(shí)也違背了環(huán)保的原則。一臺(tái)好的分切機(jī)，不單單精度要好、速度要高、收卷要整齊，更重要的是，不論需要分切的復(fù)合材料的摩擦系數(shù)如何、厚度和挺度如何、厚薄均勻度如何、分切寬度如何、是否容易拉伸等，它都應(yīng)有對(duì)應(yīng)的手段和方案來(lái)解決。

 

末端治理

 

國(guó)家環(huán)保政策的實(shí)施，已經(jīng)到了非常堅(jiān)決的地步，這對(duì)行業(yè)無(wú)疑是一個(gè)不小的壓力，VOCs治理已成為軟包裝生產(chǎn)必不可缺少的一個(gè)流程，與其無(wú)奈地接受這個(gè)需要增加投資的工藝環(huán)節(jié)，不如改變思維方式，積極面對(duì)。

 

(1)用循環(huán)經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看待這個(gè)問題，突破技術(shù)難關(guān)，實(shí)現(xiàn)溶劑回收再利用，解決生產(chǎn)成本的問題。

 

(2)用總成本的概念去看待VOCs治理設(shè)備的投資。

 

作為一個(gè)對(duì)于我國(guó)軟包裝行業(yè)而言全新的工藝流程，各種VOCs末端治理工藝，包括回收(吸收或吸附)、燃燒(直接燃燒或催化燃燒)或蓄熱式熱氧化(RTO，RegenerativeThermalOxidizer)，都在慢慢成熟之中。但筆者需要提醒大家的是，各種VOCs治理工藝，無(wú)論是RTO，還是水蒸氣或惰性氣體解吸附方案，都存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，如易爆、易燃、靜電的產(chǎn)生等，都需要我們有妥善的防護(hù)措施，所以在VOCs治理設(shè)備的設(shè)計(jì)、采用的安全標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)及配件的選用上，一定要慎之又慎!

 

廠房設(shè)計(jì)在廠房設(shè)計(jì)方面，為配合環(huán)保需要，發(fā)揮設(shè)備優(yōu)勢(shì)，滿足客戶對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求，廠房設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求：

 

(1)要按合理工藝流程設(shè)計(jì)廠房布局，實(shí)現(xiàn)最短和最合理的物流和人流路線。

 

(2)要使整個(gè)生產(chǎn)流程在一個(gè)封閉受控的穩(wěn)定環(huán)境中完成，這個(gè)封閉受控的穩(wěn)定環(huán)境包括溫濕度可控，車間保持正壓，減少影響軟包裝產(chǎn)品質(zhì)量的一系列變量，滿足GMP廠房潔凈的要求。

 

(3)廠房和設(shè)備的布局要考慮到進(jìn)排風(fēng)和VOCs治理設(shè)備的合理位置，保證進(jìn)排風(fēng)實(shí)現(xiàn)最小風(fēng)阻、烘箱內(nèi)保持負(fù)壓，保證VOCs治理設(shè)備有合理、足夠的安放位置。

 

(4)要考慮到配合未來(lái)企業(yè)管理體系(如ERP管理系統(tǒng))在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。

 

(5)要滿足建筑和消防條例要求。

 

國(guó)外同行的一些做法在VOCs治理方面，和大家分享一下國(guó)外同行的一些做法：

 

(1)國(guó)外同行大量使用柔印來(lái)生產(chǎn)復(fù)合軟包裝(里印/復(fù)合)，在歐洲，60%的軟包裝生產(chǎn)采用柔印;而在美洲，這一數(shù)字達(dá)到了80%。

 

(2)國(guó)外軟包裝企業(yè)在使用溶劑的軟包裝生產(chǎn)設(shè)備上均安裝有LEL(最低爆炸濃度)檢測(cè)裝置，排出的廢氣都可以安全地達(dá)到最佳和安全的濃縮狀態(tài)，有利于VOCs的高效回收處理。

 

(3)凹印多使用單一溶劑或單一種類溶劑油墨，為VOCs的末端治理、溶劑循環(huán)使用創(chuàng)造了有利條件。其中不乏在使用單一溶劑的工藝下，非常成功地實(shí)現(xiàn)溶劑回收再利用，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，降低生產(chǎn)成本的軟包裝企業(yè)。

 

(4)根據(jù)氣候條件，很多國(guó)外同行使用燃燒或RTO方法進(jìn)行VOCs治理，并實(shí)現(xiàn)熱源綜合利用。

 

(5)在歐洲一些國(guó)家，如德國(guó)、葡萄牙、意大利，亦有同時(shí)使用兩種VOCs處理裝置(RTO和吸附解吸附)的軟包裝企業(yè)。