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平版印刷挥发性有机化合物量测与计算之研究(上)

《印刷新讯》第92期 作者:高志诚、翁鸿铭、苏云笛 更新日期:2012-11-08

摘要

环保署自民国96 年起开征挥发性有机化合物空气污染防制费( 简称VOCs 空污费)已达五年之久,从民国100 年起又增加硫氧化物与氮氧化物污染防治费的征收,相关环保法令常使平版印刷同业不慎其解。本研究主要探讨欧美先进国家针对平版印刷业的挥发性有机化合物的防治经验与环保署相关法令与检测方法的说明,使平版印刷同业得以了解并遵循,已善尽企业环境保护之责任。本研究主要利用内容分析法以美国环保署(USEPA)、美国材料试验协会(ASTM)、环保署环境检验所与欧洲、日本、澳洲、香港等印刷相关环保法令进行比较分析。本研究结果已促成环保署于民国101 年1 月9 日修正平版印刷油墨挥发性有机化合物的检测方法与平版印刷行业制程排放系数,其中,热固型油墨为 20%,非热固型油墨为 95%。

关键词: 挥发性有机化合物(VOCs)、残留系数、平版印刷油墨

壹、绪论

一、研究动机与背景

为因应气候变迁与减缓地球暖化,环保署自96 年起开征挥发性有机化合物空气污染防制费( 简称VOCs 空污费) 以降低国内制造业对挥发性有机化合物使用,并期望由于挥发性有机化合物空气污染防制费开征能达到源头减量的目的。自民国99 年起已进入第2 期程VOCs 空污费征收,平版印刷业之费率是每公斤25 元。环保署为了解挥发性有机化合物空气污染防制费开征对于国内制造业的冲击,特聘请中央研究院梁启源教授,对整体产业经济进行影响评估。研究分析VOCs 空污费缴费额前15 大行业对象,在各行业别VOCs 空污费占营运比例分析结果中显示,在各行业中以塑料制品制造、印刷业及船舶制造业为VOCs 空污费费额占该行业总营业额比例较高的前三大行业别。在各行业别VOCs 空污费占净盈余比例分析结果中,各行业以印刷业、塑料制品制造及纺织业等占该行业净盈余比例较高,依照民国96 年度各行业VOCs 空污费占净盈余比例分析资料中,其中印刷及其辅助业为70.48%、塑料制品制造业为8.51%、船舶制造业为1.36%、纺织业为0.87%、皮革毛皮及其制品制造业为0.82%、橡胶制品制造业为0.31%,令人难以置信的印刷及其辅助业在VOCs 空污费占净盈余比例分析结果居然位居行业别第一大,高达70.48%,民国97 年度VOCs 空污费占净盈余比例亦高达51.01%,且数十倍于其它行业,显然政府开征挥发性有机化合物空气污染防制费已经严重影响到平版印刷业者的利润空间( 表1),因此对于平版印刷业所用的原物料中所含的VOCs 挥发性有机化合物与印刷制程中逸散的VOCs 挥发性有机化合物实有深入了解与探讨的重要性。

二、研究目的

本研究主要在台湾区印刷暨机器材料工业同业公会委托,针对环保署开征挥发性有机化合物空气污染防制费,平版印刷业者应如何因应,以达到清净生产的目标。详细目的叙述如下:

(一)研究欧美先进国家对VOCs 定义

(二)研究平版印刷原物料中含有VOCs 的比例

(三) 研究欧美先进国家针对平版印刷制程VOCs 逸散之量测方式

(四) 探讨平版印刷制程污染防治设备的防治效率

三、研究的重要性

(一) 平版印刷业者了解环保相关法令并依法缴交挥发性有机化合物污染防制费

(二) 促使平版印刷业者认识平版印刷原物料中含有VOCs 的比例,并选用低VOCs 的原物料进行生产,已达到源头减量的目的。

(三) 了解平版印刷制程VOCs 逸散之量测方式,以聘请专业检测机构进行定期检测并按时向主管单位申报。

(四) 认识平版印刷制程污染防治设备的种类与污染防治效率及维护成本分析,以做为未来污染防治设备采购的参考依据。

四、研究范围与限制

(一)本研究主要以平版印刷制程为范围。

(二) 本研究主要以美国环保署(USE -PA)、美国加州南岸空气质量管理局(SCAQMD)、美国材料试验协会(ASTM)、环保署环境检验所与欧洲、日本、澳洲、香港等印刷相关环保法令进行比较分析。

(三) 关于平版印刷设备及原物料,主要以国内平版印刷业者常用之品牌为研究对象。关于污染防治设备主要以国际间轮转设备供货商认可的污染防治设备为研究对象,依不同原理分为燃烧式与触媒转换式。

(四) 依照平版印刷机的干燥原理,印刷油墨主要以张页冷固型油墨与轮转热固型油墨为主要探讨对象。

五、研究流程

六、名词解释

挥发性有机化合物VOCs:

原文为Volatile Organic Compounds(VOCs)依照环保署「挥发性有机物空气污染管制及排放标准」的定义为:指在一大气压下,测量所得初始沸点在摄氏二百五十度以下有机化合物之空气污染物总称。但不包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、二硫化碳、碳酸、碳酸盐、碳酸铵、氰化物或硫氰化物等化合物。

残留系数Retention Factor:

在平版印刷制程中,计算印刷原物料挥发性有机化合物VOCs 与有害空气污染物(HazardousAir Pollutants, HAPs)逸散是以消耗函数乘以VOC 或HAP 含量和任何适用的释放因子。这两个极为重要残留系数将被用于决定原物料在制程中的逸散程度。经由美国环保局确认,这些保留的因素使挥发性有机化合物(VOCs) 或有害空气污染物(HAPs) 排放量的减少,由于其物理特性和某些材料的使用和处理方式,他们不会释放到空气中。环保署最新修订的「公私场所固定污染源申报空气污染防制费之挥发性有机物之行业制程排放系数、操作单元(含设备组件)排放系数、控制效率及其它计量规定」平版印刷热固型油墨残留系数为20%,非热固型油墨为95%。

质量平衡:

质量平衡基于物质不会产生和毁坏,因此任何的加工过程质量平衡需遵循。现行环保署法规是采用质量平衡计算空气污染物排放量之固定污染源计量方式规定。

气相层析质谱分析仪(GC-MS):

Gas Chromatography-Mass Spectrophotometer(GC-MS) 气相层析仪是分析挥发性或半挥发性有机化合物之最适当仪器。将待测成份直接注入层吸管柱或注入注射部经加热挥发进入层吸管柱后,管柱以恒温加热或以程控加热,则各成份依其热力学性质( 化合物在层析温度之蒸气压及对固定相之选择性) 之不同而固定相及移动相( 即载行气体) 中有不同之分布,载行气体携带化合物之蒸气通过层析管,并依其蒸气压之不同即对固定相之选择性不同而得以分离不同之成份。