馬濤 張朝亮 王超 李銳 郭力銘 李雨秋 劉鐵波

摘要：為提高中小學教材的衛(wèi)生安全性，降低中小學教科書VOCs殘留，對中小學教材原輔料進行分析。通過分析印品VOCs殘留的影響因素，參考國家頒布的相關行業(yè)標準，并結合企業(yè)生產(chǎn)特點，建立原輔料和成品VOCs控制標準。在教材生產(chǎn)過程中嚴格執(zhí)行新制定的VOCs控制標準，進行教材印刷生產(chǎn)，生產(chǎn)結束后對樣書進行抽樣檢測。根據(jù)對所選樣書的檢測結果，得知樣書中揮發(fā)性有機化合物的殘留種類明顯減少，殘留總量明顯降低。以丙酮、甲苯、環(huán)己酮為例：語文教材分別含有0.13mg/m2、0.004mg/ m2、0.03mg/m2，未采用VOCs控制標準的數(shù)學教材分別含有0.578mg/m2、0.004mg/m2、0.242mg/ m2。通過標準的建立和完善，有效證明了建立符合企業(yè)生產(chǎn)特點的VOCs控制標準，不僅可以推動企業(yè)綠色生產(chǎn)的發(fā)展，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)競爭力。

關鍵詞：VOCs；中小學教材；控制標準；原輔料

中圖分類號：TS802；X505 文獻標識碼：A 文章編號：1400 （2020） 11-0040-05

VOCs Control Standard and Its Application in Primary and Secondary School Textbooks

MA Tao1， ZHANG Chao-liang2， WANG Chao2， LI Rui2， GUO Li-ming2， LI Yu-qiu2， LIU Tie-bo3（1. Yunnan Publishing and Printing Group Co.， Ltd.， Kunming， Yunnan 650200； 2. Yunnan Printing Technology Research Co.， Ltd.， Kunming， Yunnan 650231； 3. Yunnan Press and Publication Industry Technology Center， Kunming， Yunnan 650000， China）

Abstract： In order to improve the hygiene and safety of textbooks in primary and secondary schools， and reduce the residual VOCs of textbooks in primary and secondary schools， the raw and auxiliary materials of textbooks in primary and secondary schools are analyzed. By analyzing the influencing factors of VOCs residues in printed products， referring to relevant industry standards promulgated by the country， and combining the production characteristics of enterprises， the control standards for raw materials and finished products VOCs are established. Strictly implement the newly formulated VOCs control standards in the production process of teaching materials， carry out printing production of teaching materials， and conduct sampling tests on sample books after production. According to the test results of the selected sample book， it is known that the residual types of volatile organic compounds in the sample book are significantly reduced， and the total amount of residues is significantly reduced. Take acetone， toluene， and cyclohexanone as examples： Chinese textbooks contain 0.13mg/m2， 0.004mg/m2， 0.03mg/m2， and mathematics textbooks that do not use VOCs control standards contain 0.578mg/m2， 0.004mg/m2， respectively. 0.242mg/m2. Through the establishment and improvement of standards， it is effectively proved that the establishment of VOCs control standards that meet the characteristics of enterprise production can not only promote the development of enterprise green production， but also improve product quality and enhance enterprise competitiveness.

Keywords： VOCs； teaching materials for primary and secondary schools； control standards； raw materials

VOCs[1-3]是揮發(fā)性有機化合物（Volatile organic compounds）的英文縮寫，從廣義上講是在常溫常壓下，任何在大氣中可揮發(fā)的液體或固體有機化合物。VOCs對人體傷害極大，長期接觸不利于身體健康。生活中許多日常用品都有VOCs殘留，比較明顯的是新物品使用時會嗅到較刺鼻或稍明顯的味道，尤以新書較為明顯。書籍作為知識的載體，在基礎教育中被廣泛使用。中小學學生用書時存在喜歡嗅聞新書氣味、舔舐摸書頁的手指、啃咬書頁等習慣，該過程中會使書頁未揮發(fā)的VOCs物質(zhì)通過口腔直接進入人體，不利于中小學生健康。因此，為提高中小學教材衛(wèi)生安全性，國家近年開始大力推廣中小學教材教輔綠色印刷[4-6]，通過實施綠色印刷減少印品VOCs殘留對人體的危害。

在推進綠色印刷的進程中，國家制定各類標準對印品VOCs殘留進行規(guī)定，控制VOCs排放和殘留，同時發(fā)展數(shù)字化教科書[7]，推動線上教育，減少紙質(zhì)教材使用。雖然電子教材可以減少紙質(zhì)教材的使用，降低VOCs對人體影響，提高教學便利性，但基礎教育依然不能完全脫離傳統(tǒng)紙質(zhì)教材。因此，在國家發(fā)展的大背景下，印刷企業(yè)發(fā)展并制定中小學教材VOCs控制標準，不僅可以降低印品VOCs殘留量，有利于生產(chǎn)人員和使用者身體健康，還可以推動書籍印制企業(yè)向綠色印刷的轉(zhuǎn)型速度。

1 中小學教材VOCs殘留因素

1.1原輔料

原輔料中含有的揮發(fā)性有機化合物是非UV型印刷品產(chǎn)品揮發(fā)性有機化合物殘留的主要來源之一，是由于原輔料的生產(chǎn)方式和化學添加劑的使用，導致其成品存在一定量的揮發(fā)性有機化合物殘留。

紙張抄造選用的制漿方式、化學藥劑等都會影響紙張VOCs含量。此外，紙張上光、覆膜、金屬箔（塑料膜）復合等加工環(huán)節(jié)的光油和粘合劑中有機溶劑殘留，同樣會增加紙張中VOCs殘留量。油墨作為印刷圖文再現(xiàn)載體，在印刷過程中需要添加稀釋劑、沖淡劑、慢干劑等油墨助劑調(diào)節(jié)油墨適性，使油墨的印刷適性達到生產(chǎn)要求，其中添加的各類助劑含有的有機溶劑會通過油墨殘留在印品表面。雖然水性油墨等環(huán)保油墨的應用可以有效控制印品VOCs殘留量，但溶劑型油墨因其色彩艷麗、價格低廉、印刷適性好等特點仍然被廣泛使用，使用溶劑型油墨印刷的印品VOCs殘留量要高于環(huán)保型油墨印品VOCs殘留量。此外，其它各類生產(chǎn)助劑中含有的有機溶劑會以間接的方式留在印品中，如顯影液、定影液、潤版液等。

1.2生產(chǎn)工藝過程

目前教材主要采用輪轉(zhuǎn)膠印工藝，其可分為印前、印刷、印后加工三個環(huán)節(jié)。印前主要為制版，在制版過程中選用的版材、顯影液、定影液等制版材料中的VOCs會殘留在版材中，在印刷過程中傳遞給印品。印刷是影響印品VOCs殘留的關鍵環(huán)節(jié)，可分為封面銅版紙印刷和內(nèi)頁印刷，印刷時主要是油墨干燥和VOCs治理方式對印品VOCs的殘留影響較大。除水性油墨等環(huán)保型油墨外，對于揮發(fā)性溶劑油墨，合適的干燥方式可以有效去除印品中的VOCs。實際印刷中多采用“紅外+熱風”或“光催化氧化”的治理方式，通過熱風、光催化或相組合的方式加快油墨干燥過程中VOCs揮發(fā)速度和揮發(fā)量。雖然紅外或熱風干燥可以揮發(fā)絕大部分溶劑，但仍有少量高沸點揮發(fā)性有機物殘留在印品中，如丙二醇甲醚、二甲苯、乙苯等。教材印后加工中影響教材VOCs含量的為膠裝環(huán)節(jié)，但環(huán)保膠水的應用大幅減少了膠裝對教材VOCs殘留的影響。

2 中小學教材VOCs控制標準建立

在總結國家教科書印刷和裝訂質(zhì)量標準的基礎上，對教材印刷中VOCs產(chǎn)生原因和環(huán)節(jié)進行分析，結合綠色印刷需求和云南新華印刷二廠生產(chǎn)情況，構建教材生產(chǎn)VOCs控制標準。其中主要對原輔料VOCs含量進行嚴格規(guī)定，制定的VOCs控制標準涉及教材印制各環(huán)節(jié)，由于標準制定較為細致，此處以紙張、油墨及成品VOCs控制標準為例進行介紹。表1為紙張、油墨和教材VOCs檢驗標準，Y1、Y2、Y3分別表示紙張、油墨和教材成品。其中苯系物、酯類、酮類、醇類為單項判定物，一項不合格即整批紙張（油墨或教材）判定為不合格。

標準中對于教材印刷用油墨還要求：嚴禁添加鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）、銻（Sb）、砷（As）、硒（Se）、六價鉻（Cr6+）等元素及其化合物；不得含有鄰苯二甲酸酯類物質(zhì)；多溴聯(lián)苯中各元素≤5mg/kg、多溴二苯醚中各元素≤5mg/kg。

此外，在平裝書質(zhì)量檢測項中增添了對平裝書書脊的可溶性遷移元素檢測要求，加強了對教材膠封環(huán)節(jié)監(jiān)管，有利于提高平裝教材的衛(wèi)生安全性。通過建立VOCs控制標準，實現(xiàn)源頭嚴格控制原輔料VOCs含量，并在教材印刷過程中嚴格執(zhí)行VOCs控制標準，使中小學教材教輔的衛(wèi)生安全性達到生產(chǎn)要求。

3 VOCs標準在教材生產(chǎn)中的應用

3.1原輔料選用

采用新建立的VOCs控制標準對教材原輔料進行質(zhì)量檢測，剔除VOCs含量超標或其它有害物質(zhì)不合格的原輔料。為驗證建立的VOCs控制標準在實際生產(chǎn)中的可行性，以小學語文四年級（下冊）和高中數(shù)學選修（4-4冊）教材生產(chǎn)為例，對原輔料進行理化檢測并合格后，油墨選用BO-XXX快固亮光系列和新境界CS系列；紙張選擇157g/ m2銅板紙（890*1260mm）和80g/m2膠版印刷紙（787*1092mm）；潤版液選擇3838 Zi免酒精潤版液和WF/2高級潤版液；光油選用維格拉水性上光油10145；PS版選用VPST0.27，顯影液選用LP—D3WA。生產(chǎn)用原輔料不限于上述內(nèi)容，經(jīng)企業(yè)建立的VOCs控制標準和物理標準檢測合格，且生產(chǎn)適性可以滿足產(chǎn)品生產(chǎn)要求的原輔料均可采用。

3.2 教材樣書VOCs檢測

隨機抽取語文和數(shù)學樣書各5本，密封后對樣書進行第三方檢測。衛(wèi)生安全性檢測條件為（20～30）℃，（40～70）%RH。對語文書（平裝）樣書封面、書脊和內(nèi)頁進行有害物質(zhì)檢測，1～3分別對應樣書封面、書脊和內(nèi)頁檢測結果；對數(shù)學（騎馬釘）樣書封面和內(nèi)頁進行檢測，4、5分別對應封皮和內(nèi)頁檢測結果。以HJ 2503-2011《環(huán)境標志產(chǎn)品技術要求 印刷 第一部分：平版印刷》為判定依據(jù)，GB6675.4-2014《玩具安全第四部分：特定元素的遷移》和YC/T 207-2014《煙用紙張中溶劑殘留量的測定 頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法》為方法進行，檢測結果見表2。

由表2可知，在教材生產(chǎn)過程中采用企業(yè)制定VOCs控制標準生產(chǎn)的語文和數(shù)學兩種樣書中殘留的8種可溶性重金屬元素遷移量遠低于標準值，在元素遷移方面具有較高的衛(wèi)生安全性。表2中7～9組為2018年1月未制定中小學教材VOCs控制標準時印制的數(shù)學（平裝）樣書封面、書脊和內(nèi)頁檢測結果，由表可知未制定相關標準前可溶性元素遷移量可以達到生產(chǎn)要求。由于未要求對平裝書書脊進行VOCs檢測，所以表2中第8組書脊部分無VOCs檢測數(shù)據(jù)。

在VOCs檢測中，采用企業(yè)制定的VOCs控制標準生產(chǎn)的語文教材只有丙酮、甲苯、乙酸正丁酯和環(huán)己酮4項有檢出，且內(nèi)頁無丙酮、甲苯、乙酸正丁酯和環(huán)己酮檢出，其它12種揮發(fā)性有機化合物未檢出（“未檢出”表示測量值低于方法測定低限）；數(shù)學教材封皮和內(nèi)頁只有丙酮和乙酸正丁酯兩項有檢出，其它14種揮發(fā)性有機化合物均未檢出。同樣以數(shù)學（六年級·下冊）檢測結果作為對比，以6～8組表示封皮、書脊和內(nèi)頁。VOCs檢測結果見表3。

由表3可知，生產(chǎn)過程中采用企業(yè)制定的VOCs控制標準生產(chǎn)的語文和數(shù)學樣書中16種揮發(fā)性有機化合物僅有4項微量檢出，其中騎馬訂裝數(shù)學教材僅有2項微量檢出，其余各項均未檢出，具有較高的衛(wèi)生安全水平。未制定企業(yè)生產(chǎn)教材VOCs控制標準前生產(chǎn)的數(shù)學樣書具備較好的衛(wèi)生安全性，但封面、書脊、內(nèi)頁中共有7項揮發(fā)性有機化合物有檢出，且各項含量均高于采用VOCs控制標準生產(chǎn)的教材，以丙酮、甲苯、環(huán)己酮各殘留總量為例：1～3組分別含有0.13mg/m2、0.004mg/m2、0.03mg/m2，6～8分別含有0.578mg/m2、0.004mg/m2、0.242mg/m2，較執(zhí)行企業(yè)標準后生產(chǎn)的教材的VOCs殘留種類和總量多。通過在教材生產(chǎn)過程中執(zhí)行企業(yè)制定的VOCs控制標準，不僅可以減少印制過程中VOCs排放量和印品VOCs殘留量，還可以減少VOCs殘留種類，有利于提高生產(chǎn)和產(chǎn)品的綠色化。

4 結論

通過分析影響教材VOCs殘留產(chǎn)生因素，參考國家標準建立符合企業(yè)生產(chǎn)的教材VOCs控制標準，并在生產(chǎn)中嚴格執(zhí)行。采用建立的VOCs控制標準生產(chǎn)的中小學教材中，VOCs殘留種類由7種減少至4種，且殘留總量明顯降低。以均有檢出的丙酮、甲苯、乙酸正丁酯、環(huán)己酮為例，未采用VOCs控制標準生產(chǎn)的教材殘留總量由0.578mg/m2、0.004mg/m2、0.089mg/m2、0.242mg/m2降至采用VOCs控制標準生產(chǎn)教材的0.13mg/m2、0.004mg/m2、0.04mg/m2、0.03mg/m2。通過建立中小學教材VOCs控制標準進行源頭控制，可以有效控制教材VOCs殘留，提升中小學教材衛(wèi)生安全性。中小學教材VOCs控制標準的建立與實施，驗證了標準在中小學教材生產(chǎn)中的可行性和適用性，為其它未建立并執(zhí)行企業(yè)VOCs控制標準的印刷企業(yè)提供了一定參考。

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基金項目：云南省科技計劃項目資助（2018DC020）