ВЕНТИЛЯЦИЯ В ТИПОГРАФИИ

Научно-техническая статья

Химические загрязнения, нормирование, расчёт, зонирование, местная вытяжка, UV-отверждение, флексография, цифровая печать

 

Аннотация

Статья посвящена комплексному рассмотрению систем вентиляции полиграфических предприятий — типографий различного масштаба и специализации. Изложены источники химического загрязнения воздуха на каждом этапе полиграфического процесса: летучие органические соединения (ЛОС) печатных красок и растворителей, озон и оксиды азота от УФ-ламп и коронного разряда, изоцианаты и аэрозоли лаков при послепечатной обработке, пыль бумаги и картона. Рассмотрена нормативная база Российской Федерации и международные стандарты. Описаны расчётные методы определения воздухообмена по концентрации ЛОС и тепловым нагрузкам. Подробно рассмотрены конструктивные решения для основных технологических зон: офсетного, флексографского, глубокой печати, цифрового печатного цеха, цеха УФ-отверждения, переплётно-брошюровочного участка и цеха послепечатной обработки. Рассмотрены требования к взрывозащищённому исполнению оборудования в зонах работы с органическими растворителями, системы рекуперации растворителей, автоматизация и техническое обслуживание.

 1. Введение

Типография — полиграфическое предприятие, объединяющее несколько принципиально различных по химической природе загрязнений производственных процессов: нанесение красок на основе органических растворителей или водных дисперсий, термическую сушку при высоких температурах, фотохимическое отверждение под воздействием ультрафиолета, нанесение лаков и клеёв, резку, фальцовку и брошюровку бумаги и картона. Каждый из этих процессов формирует специфический профиль химических загрязнений воздуха рабочей зоны, требующий индивидуального инженерного решения.

Полиграфическое производство исторически является одним из наиболее химически нагруженных в части воздействия летучих органических соединений (ЛОС) на здоровье работников. По данным Международного агентства по исследованию рака (IARC), работники типографий имеют повышенный риск развития рака мочевого пузыря, лёгких и лейкемии, ассоциированный с хроническим воздействием бензола, толуола, ксилола, нитроарилаз красок и ультрафиолетового излучения. В России профессиональная заболеваемость в полиграфии охватывает нейротоксические эффекты растворителей, дерматиты контактной сенсибилизации и хронические заболевания органов дыхания.

Вентиляция типографии обязана решать комплекс задач: поддержание концентраций ЛОС и других загрязнителей ниже ПДК рабочей зоны; обеспечение нормируемого микроклимата для операторов высокоточного полиграфического оборудования, требующего поддержания заданных температуры и влажности для стабильности материалов; удаление избыточного тепла от оборудования (сушилки, лазерные головки, UV-лампы); предотвращение образования взрывоопасных концентраций паров растворителей в зонах глубокой и флексографской печати. Данная статья систематизирует требования и технические решения для всех зон современной типографии.

2. Технологические процессы и источники загрязнения воздуха

2.1. Классификация полиграфических процессов по видам загрязнений

Технологический процесс	Основные загрязнители воздуха	Категория опасности	Требования к вентиляции
Офсетная печать (листовая, рулонная) на краскax с минеральными маслами	ЛОС: ароматические углеводороды (нафталин, ксилол), альдегиды; озон от коронного разряда; аэрозоли увлажняющего раствора (изопропанол)	Умеренная — В3 по СП 12.13130	Общеобменная 6–10 крат/ч; местная вытяжка от красочных аппаратов; вытяжка от сушек
Офсетная ротационная печать с тепловой сушкой (heatset)	ЛОС из минеральных масел при нагреве 120–200°C; СО от газовых горелок сушилок; аэрозоли масла	Умеренная — В3; сушилки — зона с повышенной T	Мощная местная вытяжка от сушилок; дожиг ЛОС в каталитических или термических дожигателях
Флексографская печать (растворительные краски)	ЛОС: этанол, этилацетат, н-пропанол, метоксипропанол; концентрации высокие при открытых красочных аппаратах	Высокая — Б по СП 12.13130 (при ЛВЖ)	Взрывозащищённое оборудование; кратность ≥ 15–20; рекуперация растворителей или дожиг
Флексографская печать (водные краски)	ЛОС минимальны; аэрозоли воды; тепловыделения от ИК-сушилок	Умеренная — В3	Общеобменная 8–10 крат/ч; вытяжка от сушилок
Глубокая печать (rotogravure, растворительные краски)	ЛОС: толуол, ксилол (высокие концентрации); испарение с открытого красочного ящика	Высокая — Б; толуол — 2 класс опасности	Взрывозащищённое; герметизация красочных аппаратов; рекуперация толуола — экономически обязательна
УФ-печать (UV-offset, UV-флексо)	Озон O₃ (от UV-ламп 185 нм); оксиды азота NOₓ; свободные радикалы; аэрозоли фотоинициаторов и акрилатов	Умеренная; озон — ПДК 0,1 мг/м³	Местная вытяжка непосредственно от UV-секции; озонозащитные лампы или вытяжка не менее 500 м³/ч на лампу
Цифровая печать (лазерные принтеры и копиры)	Озон от коронного разряда; ультратонкие частицы тонера (PM0,1–PM2,5); ЛОС от термофиксации	Умеренная; особая опасность PM0,1	Вытяжка от каждого устройства; фильтрация HEPA; кратность 6–10
Цифровая печать (струйная, широкоформатная)	ЛОС растворителей чернил (при eco-solvent, hard solvent чернилах); ЛОС минимальны для водных UV-чернил	Умеренная–высокая (зависит от типа чернил)	Местная вытяжка над принтером; кратность 8–12
Трафаретная печать (шелкография)	ЛОС растворителей красок (ацетон, ксилол, спирты); аэрозоли при распылении	Умеренная–высокая	Местная вытяжка; кратность 10–15; взрывозащита при ЛВЖ
Послепечатная обработка: лакирование (дисперсионный лак)	ЛОС минимальны; аэрозоли воды и лака; запах аммиака (из дисперсий)	Умеренная — В3	Вытяжка от лакировальной секции; кратность 6–8
Послепечатная обработка: UV-лакирование	Озон; акрилаты и фотоинициаторы	Умеренная; аллергены акрилатов	Вытяжка от UV-секции аналогично UV-печати
Склеивание (клеи-расплавы, дисперсионные клеи)	ЛОС при нагреве клея-расплава; аэрозоли; акрилаты (дисперсионные)	Умеренная	Местная вытяжка от клеевых агрегатов
Переплётно-брошюровочный участок	Пыль бумаги и картона; ЛОС от клеёв; тепловыделения от фальцовщиков	Низкая — В4	Общеобменная 4–6 крат/ч; местные вытяжки от резальных машин

 

2.2. Летучие органические соединения полиграфических красок и растворителей

ЛОС являются основным и наиболее опасным классом загрязнителей воздуха типографии. Их химическая природа определяется применяемой технологией и составом красочных систем:

ЛОС / растворитель	Применение в полиграфии	ПДК рабочей зоны (мг/м³)	Класс опасности	Характерные эффекты
Толуол (C₆H₅CH₃)	Глубокая печать; разбавитель красок	50	III	Нейротоксин; накопление при хроническом воздействии; тератоген
Ксилолы (орто-, мета-, пара-)	Офсет; глубокая печать; разбавители	50	III	Нейротоксин; раздражение дыхательных путей; гепатотоксичность
Этанол (C₂H₅OH)	Флексографские краски; увлажнение в офсете	1000	IV	Наркотическое действие при высоких концентрациях; малотоксичен
Изопропанол (IPA)	Увлажняющий раствор офсетных машин	980	IV	Раздражение слизистых; наркотическое действие
Этилацетат (CH₃COOC₂H₅)	Флексографские краски; разбавители	200	IV	Раздражение слизистых; наркотическое действие
Метоксипропанол (1-МП)	Флексографские и офсетные краски	100	III	Раздражение; возможная репротоксичность (ограничения в ЕС)
Ацетон (CH₃COCH₃)	Трафаретные краски; промывочные средства	200	IV	Наркотическое действие; раздражение; НКПР 2,5%
н-Гексан (C₆H₁₄)	Обезжиривающие средства; некоторые краски	300	IV	Тяжёлый нейротоксин при хроническом воздействии (полиневропатия)
Бензол (C₆H₆)	Примесь в некоторых ароматических растворителях (должен быть исключён)	5 (канцероген!)	II	Лейкемоген; канцероген 1-й группы IARC; запрещён в составе красок
Акрилаты (мономеры UV-красок)	UV-краски и лаки; флексографские UV-краски	0,5–10 (зависит от вида)	II–III	Сильные сенсибилизаторы кожи и дыхательных путей; аллергия
Формальдегид (HCHO)	Некоторые клеи; продукт разложения при нагреве	0,5	II	Канцероген; сильный раздражитель слизистых
Озон (O₃)	UV-лампы (185 нм); коронный разряд в копирах	0,1	I	Сильный окислитель; раздражение дыхательных путей; бронхоспазм

 

2.3. Тепловыделения полиграфического оборудования

Типография является объектом со значительными тепловыделениями от оборудования — второй по важности расчётный фактор после ЛОС:

Оборудование	Тепловыделение (Вт)	Примечание
Листовая офсетная машина (4–6 секций)	3 000–8 000	Тепловыделения от двигателей и трения; при heatset-сушке — значительно больше
Рулонная офсетная машина (heatset)	15 000–50 000	Сушилка при T=150–200°C — основной источник тепла
Флексографская машина (с сушилками ИК)	5 000–20 000	ИК-сушилки — основной источник
Машина глубокой печати (rotogravure)	10 000–40 000	Электропечи для сушки растворительных красок
Широкоформатный УФ-принтер (промышленный)	3 000–8 000	UV-лампы или LED-UV — основной источник
Цифровая печатная машина (лазерная)	2 000–8 000	Фьюзер; лазеры; электроника
УФ-лакировальная машина	2 000–6 000	UV-лампы
Ламинатор (термический)	1 500–5 000	Прижимной вал с нагревом
Высекальная машина (электромеханическая)	2 000–6 000	Привод штанцформы
Клеевой агрегат (горячий клей-расплав)	1 000–3 000	Нагрев клея до 150–180°C
Освещение (промышленное LED)	500–2 000 на 100 м²	Зависит от площади и яркости

 

3. Нормативно-правовая база

Документ	Область применения
ГОСТ 12.1.005-88 (ССБТ)	Санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны; ПДК ЛОС
ГН 2.2.5.3532-18	Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны
СанПиН 2.2.4.548-96	Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений
СП 12.13130.2009	Определение категорий помещений по взрывопожарной и пожарной опасности
СП 60.13330.2020	Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха
СП 7.13130.2013	Требования пожарной безопасности к системам вентиляции
ПУЭ (7-е издание)	Классификация взрывоопасных зон; требования к электрооборудованию
ГОСТ 12.1.010-76 (ССБТ)	Взрывобезопасность. Общие требования
СНиП 11-01-95 / СП 118.13330.2022	Производственные здания (разделы по вентиляции цехов)
ПОТ РМ-006-97	Правила по охране труда в полиграфическом производстве
Директива ЕС 2004/42/EC (VOC Directive)	Ограничение выбросов ЛОС от применения органических растворителей
TRGS 900 (Германия)	Технические правила для опасных веществ; ПДК для полиграфических ЛОС
EN 1010-1:2004 (EN 13023:2003)	Безопасность машин — требования к вентиляции печатного оборудования
IARC Monographs, Vol. 98	Оценка канцерогенного риска для работников полиграфии
СанПиН 1.2.3685-21	Гигиенические нормативы концентраций вредных веществ

 

4. Зонирование типографии и категорирование помещений

4.1. Категории помещений по взрывопожарной опасности

Участок / помещение	Категория по СП 12.13130.2009	Класс зоны по ПУЭ	Основание
Цех глубокой печати (толуол, ксилол)	А (взрывопожароопасная)	В-Iа	Постоянное испарение ЛВЖ с НКПР ниже 10% ТВС; толуол НКПР 1,27%
Цех флексографии (растворительные краски)	А (взрывопожароопасная)	В-Iа	Постоянное испарение этанола (НКПР 3,3%), этилацетата (НКПР 2,2%)
Помещение хранения растворителей	А (взрывопожароопасная)	В-I или В-Iа	Хранение ЛВЖ в значительных количествах
Участок промывки форм (растворители)	А или Б (зависит от объёма)	В-Iа или В-IIа	Промывка растворителями; испарение при открытых ваннах
Листовой офсетный цех (масляные краски, IPA в увлажнении)	В2 (умеренно пожароопасная)	П-IIа	Горючие краски без значительного испарения; IPA ≤ 10% в увлажнении
UV-печатный цех (UV-краски, без растворителей)	В3 (пожароопасная)	П-IIа	Горючие материалы без испарения растворителей; акрилаты
Цифровой печатный цех (лазерные машины)	В4 (пожароопасная)	Без класса	Горючие материалы (бумага, тонер); малое испарение
Переплётно-брошюровочный цех	В4 (пожароопасная)	Без класса	Горючие бумага и картон без открытого огня
Участок ламинирования (термоламинат, дисперсионный лак)	В3 (пожароопасная)	П-IIа	Горючие плёнки; небольшое испарение
Склад бумаги и готовой продукции	В1 (пожароопасная)	Без класса	Крупные запасы горючих материалов
Офисные и административные помещения	Д (непожароопасная)	Без класса	Негорючие материалы

 

4.2. Принципы зонирования вентиляции

Исходя из категорий помещений, система вентиляции типографии строится по принципу полного разделения зон:

•      Зоны А (глубокая печать, флексография с растворителями): полностью независимая взрывозащищённая система вентиляции; запрет рециркуляции; 100 % воздуха — наружу через дожигатель или рекуперацию растворителей.

•      Зоны В2–В3 (офсет, UV-печать): отдельные системы с механическим побуждением; без рециркуляции или с рециркуляцией только через угольные фильтры при наличии системы контроля ЛОС.

•      Зоны В4–Д (переплёт, офис): стандартные системы; возможна рециркуляция.

•      Категорически запрещено объединять в одну систему вентиляции помещения категорий А/Б и В/Г/Д.

5. Нормируемые параметры воздушной среды

5.1. Микроклимат

Важнейшей особенностью типографии является повышенное значение точности поддержания температуры и влажности для ряда технологических процессов. Нестабильность этих параметров влечёт не только дискомфорт персонала, но и брак продукции:

Помещение / участок	T воздуха (°C)	Относительная влажность (%)	Скорость воздуха (м/с)	Технологическое обоснование
Бумажный склад (акклиматизация бумаги)	18–22 ± 1°C	45–55 ± 3%	Не более 0,2	Бумага впитывает влагу; при изменении влажности — деформация, нарушение приводки
Листовой офсетный цех	18–22 ± 1°C	45–55 ± 5%	Не более 0,3	Изменение влажности → коробление бумаги → нарушение приводки красок
Рулонный офсетный цех	18–24 °C	45–60 %	Не более 0,5	Менее критичен к влажности из-за натяжения рулона
Флексографский цех (водные краски)	18–24 °C	40–60 %	Не более 0,5	Влажность влияет на скорость высыхания водных красок
UV-печатный цех	18–24 °C	40–60 %	Не более 0,3	Относительно менее критичен; T влияет на вязкость UV-красок
Цифровой цех (лазерный)	18–24 °C	40–60 %	Не более 0,3	Тонер чувствителен к влажности; при φ > 65% — слипание
Цех допечатной подготовки (препресс)	20–24 °C	45–55 %	Не более 0,2	Мониторы и калибровка цветопередачи требуют стабильного освещения и T
Переплётно-брошюровочный цех	18–24 °C	40–60 %	Не более 0,3	Стандартные производственные требования
Участок трафаретной печати	18–24 °C	40–60 %	Не более 0,3	Вязкость красок чувствительна к температуре

 

5.2. Нормы воздухообмена

Участок	Вытяжка (крат/ч)	Приток (крат/ч)	Особые условия
Цех глубокой печати (растворительные краски)	≥ 15–20 + рекуперация	≥ 15–20	Взрывозащищённое оборудование; контроль ЛОС < 20% НКПР
Цех флексографии (растворительные краски)	≥ 15–20 + рекуперация/дожиг	≥ 15–20	Взрывозащищённое оборудование
Листовой офсетный цех	6–10	5–8	Кондиционирование для стабилизации влажности
Рулонный офсетный цех (heatset)	По тепловому расчёту; ≥ 10	8–10	Мощная местная вытяжка от сушилки; каталитический дожиг ЛОС
UV-печатный цех	8–12	6–10	Местная вытяжка от UV-секций; фильтрация озона
Цифровой цех (лазерный)	6–10	5–8	Вытяжка от каждого аппарата; HEPA-фильтрация тонера
Широкоформатная струйная печать (eco-solvent)	10–15	8–12	Местная вытяжка над принтером; взрывозащита при hard solvent
Трафаретный цех (растворительные краски)	10–15	8–12	Взрывозащита; местная вытяжка от печатного стола
Участок ламинирования / лакирования UV	6–10	5–8	Вытяжка от UV-секции; местная вытяжка от термоламинатора
Переплётно-брошюровочный цех	4–6	4–5	Местная вытяжка от резальных машин (пыль)
Склад бумаги (акклиматизация)	2–3	2–3 (с контролем влажности)	Кондиционирование с точным контролем φ
Участок промывки (растворители)	15–20	12–15	Взрывозащищённое; местные вытяжки от ванн

 

6. Местная вытяжная вентиляция

6.1. Местные отсосы от печатных машин

Печатная машина является источником распределённых по длине (многосекционная конструкция) выделений ЛОС и тепла. Эффективная местная вытяжка должна улавливать выделения у каждой печатной секции:

•      Вытяжной зонт над красочным аппаратом: располагается над зоной растекания краски по валикам; производительность 500–1500 м³/ч на секцию; скорость у открытой поверхности краски — 0,5–0,8 м/с.

•      Щелевой отсос у красочного ящика: бортовой отсос по всей длине красочного ящика; скорость всасывания 0,5–0,8 м/с; особенно важен при низкой вязкости и высокой летучести краски.

•      Вытяжка от зоны печати (офсет): отсос у зоны контакта офсетного полотна с бумагой; 300–600 м³/ч на секцию.

•      Вытяжка от сушки: наиболее мощная — от ИК-, горячевоздушной или UV-сушки; производительность 2000–10 000 м³/ч в зависимости от типа и мощности сушки.

При наличии нескольких печатных секций суммарный расход местной вытяжки может достигать 5 000–30 000 м³/ч. Воздуховоды местной вытяжки выводятся за пределы помещения напрямую или через систему очистки (каталитический дожигатель, адсорбер). Рециркуляция воздуха, загрязнённого ЛОС от растворительных красок, запрещена.

6.2. Вытяжка от UV-секций

UV-лампы высокой интенсивности (мощность 80–200 Вт/см длины лампы) при длине волны 185 нм генерируют озон в значительных количествах. Системы вытяжки от UV-секций:

•      Прямая вытяжка из камеры UV-лампы: все современные UV-секции имеют встроенные патрубки для подключения к вентиляционной системе; минимальный расход — 500–1000 м³/ч на лампу мощностью 6 кВт.

•      Температурный режим: UV-лампы разогреваются до 600–800 °C поверхности; охлаждающий воздух одновременно является носителем озона и вытяжным воздухом; нагретый озоновый воздух отводится в систему вентиляции.

•      Применение LED-UV ламп: LED-UV источники с длиной волны 365–395 нм практически не генерируют озон (отсутствует излучение 185 нм); вытяжка необходима для охлаждения оборудования, но требования к расходу значительно ниже. При переходе на LED-UV необходимо пересмотреть систему вентиляции.

•      Фильтрация озона при недостаточном вентилировании: угольные фильтры-адсорберы улавливают озон перед его поступлением в помещение (применяются в малых настольных UV-машинах); в промышленных установках — только прямая вытяжка наружу.

6.3. Вытяжка от цифровых печатных машин

Лазерные цифровые печатные машины являются источниками ультратонких частиц тонера (UFP — Ultrafine Particles, d < 0,1 мкм), которые в ряде исследований ассоциируются с неблагоприятными эффектами для здоровья при длительном воздействии. Требования:

•      Встроенная вытяжка производителя: большинство промышленных цифровых машин (Konica Minolta, Xerox, Ricoh, Canon) имеют встроенные патрубки для внешнего воздуховода; обязательна активация и подключение к системе вентиляции здания.

•      Фильтрация HEPA H13: вытяжной воздух от цифровых машин должен проходить через HEPA H13 перед выбросом в помещение (при рециркуляции) или через G4+F7 перед выбросом наружу.

•      Расход вытяжки: по паспорту оборудования; как правило, 200–600 м³/ч на одну промышленную машину.

•      Размещение: предпочтительно размещение цифровых машин в зонах с принудительной вентиляцией и исключение длительного нахождения персонала в непосредственной близости (менее 1 м) от работающего аппарата.

6.4. Местная вытяжка от участка промывки

Участок промывки форм, офсетных полотен и оборудования с применением органических растворителей (спиртовые смывки, нефтяные растворители, смывки-концентраты) является одним из наиболее концентрированных источников ЛОС в типографии. Применяются:

•      Вытяжной шкаф (вытяжной стол) для промывки небольших форм: полностью укрытое рабочее место с мощной вытяжкой; скорость всасывания в рабочем проёме — не менее 0,5 м/с.

•      Машина для промывки форм с закрытым циклом: замкнутая автоматическая система с конденсацией паров растворителя; значительно снижает выброс ЛОС по сравнению с ручной промывкой в открытых ваннах.

•      Местный отсос от ванны промывки: бортовые или щелевые отсосы по периметру ванны; скорость всасывания в рабочей зоне — 0,4–0,6 м/с.

7. Вентиляция рулонных машин heatset и системы дожигания ЛОС

7.1. Сушильный агрегат heatset

Рулонная офсетная машина с тепловой сушкой (heatset) является одним из наиболее сложных объектов с точки зрения вентиляции в типографии. Сушильный агрегат нагревает печатную ленту до 130–200 °C, испаряя минеральные масла красок. Объём паров ЛОС при производительности машины 15 000 об/ч на форматах 70×100 см составляет 20–50 кг/ч суммарных ЛОС. Эти пары должны быть улавлены и обезврежены перед выбросом в атмосферу — как по санитарным, так и по экологическим требованиям.

7.2. Каталитический дожигатель

Каталитический дожигатель (Catalytic Oxidizer / RTO Catalytic) — наиболее распространённое решение для обезвреживания ЛОС от heatset-сушек. Принцип: вытяжной воздух с парами ЛОС проходит через катализатор (палладий, платина на оксиде алюминия) при температуре 250–350 °C; ЛОС окисляются до CO₂ и H₂O с КПД 95–99 %. Теплота, выделяемая при окислении, частично возвращается для нагрева входящего газа (рекуперация до 70–90 %), что существенно снижает расход дополнительного топлива:

Q_рекуп = η_рекуп × ρ × c × L × (T_реак – T_вх),  Вт

где η_рекуп — КПД рекуперации тепла дожигателя (0,70–0,90); L — расход вытяжного воздуха (м³/с); T_реак — температура реакции (°C); T_вх — температура входящего воздуха (°C). При достаточно высоком содержании ЛОС в вытяжном воздухе (более 3–5 г/м³) дожигатель становится самодостаточным по теплу (автотермический режим) и не требует дополнительного нагрева.

7.3. Термический дожигатель (RTO — Regenerative Thermal Oxidizer)

RTO применяется при низких концентрациях ЛОС (менее 2–3 г/м³), когда каталитический дожигатель недостаточно эффективен. Принцип: вытяжной воздух нагревается до 760–820 °C в керамической насадке; ЛОС термически разрушаются; горячий очищенный воздух нагревает следующую порцию загрязнённого воздуха через регенеративный теплообменник. КПД рекуперации тепла — 90–95 %; КПД уничтожения ЛОС — 99 % и выше. Применяется на крупных рулонных машинах и при больших объёмах вытяжки (от 10 000 м³/ч).

7.4. Адсорбционная рекуперация растворителей

На предприятиях глубокой и флексографской печати с применением толуола и этилацетата в больших объёмах экономически целесообразна адсорбционная рекуперация растворителей: вытяжной воздух проходит через слой активированного угля, поглощающего пары растворителя; затем уголь регенерируется паром, десорбированный растворитель конденсируется и возвращается в производство. Рекуперация достигает 95–98 %; при крупнотоннажном применении растворителей (более 500 т/год) срок окупаемости установки составляет 2–4 года. Адсорбционная установка сочетает функцию очистки воздуха и экономической рекуперации ценного сырья.

8. Кондиционирование воздуха для стабилизации технологических параметров

8.1. Акклиматизация бумаги и материалов

Бумага является гигроскопичным материалом: при изменении относительной влажности на 1 % влажность бумаги изменяется на 0,1–0,2 %, что вызывает изменение линейных размеров листа на 0,01–0,05 %. Для многокрасочной офсетной печати с точностью приводки красок 0,05–0,1 мм это является критическим. Требования к акклиматизации:

•      Время акклиматизации: бумага в стопах поступает на производство упакованной (влажность соответствует условиям склада); перед печатью она должна акклиматизироваться при условиях печатного цеха (18–22 °C, 45–55 %) в течение 24–72 часов.

•      Склад акклиматизации: отдельное помещение с кондиционированием воздуха; T и φ должны соответствовать параметрам печатного цеха ±1 °C, ±3 %.

•      Упаковка снимается в помещении акклиматизации — не в печатном цеху: снятие полиэтиленовой упаковки в условиях, отличных от условий хранения, немедленно начинает процесс изменения влажности бумаги.

8.2. Требования к кондиционированию печатного цеха

Система кондиционирования офсетного цеха является прецизионной. Она должна обеспечивать:

•      Поддержание температуры: 18–22 °C с точностью ±0,5–1,0 °C; колебания температуры в течение смены — не более ±1 °C.

•      Поддержание относительной влажности: 45–55 % с точностью ±3–5 %; суточные колебания — не более ±5 %.

•      Равномерность параметров по объёму помещения: разброс температуры по горизонтальному сечению — не более ±1 °C; позволяет избежать перекоса листов в процессе печати.

•      Скорость воздуха в зоне укладчика и самонаклада: не более 0,1–0,15 м/с — даже слабый поток воздуха смещает лист на самонакладе и нарушает точность укладки.

Для достижения этих требований применяются центральные системы кондиционирования с точным ПИД-регулированием температуры и влажности, использование прецизионных кондиционеров типа Precision Air Conditioning (PAC) — аналогичных применяемым в серверных залах. Инерционность системы должна обеспечивать восстановление параметров после возмущений (открытие ворот) за 5–10 минут.

9. Вентиляция цехов флексографской и глубокой печати

9.1. Взрывозащищённые требования

Цеха флексографской печати с растворительными красками и глубокой печати (ротогравюра) относятся к категории А по СП 12.13130.2009 и зонам В-Iа по ПУЭ. Абсолютно всё электрооборудование в этих зонах — вентиляторы, двигатели, осветительные приборы, пусковые устройства, датчики — должно иметь взрывозащищённое исполнение с маркировкой Ex II 2G или соответствующей по ГОСТ Р 51330. Требования к системе вентиляции:

•      Кратность воздухообмена — не менее 15–20 крат/ч и обязательно подтверждённое расчётом поддержание концентрации ЛОС ниже 20 % НКПР (при непрерывном пространстве смешения); фактически для толуола при НКПР = 12 700 мг/м³ — концентрация не должна превышать 2540 мг/м³, что при интенсивном испарении требует многократного превышения нормативной кратности.

•      Запрет рециркуляции — 100 % вытяжного воздуха выводится наружу через дожигатель или адсорбционную рекуперацию.

•      Аварийная вентиляция — не менее 8–10 крат/ч в дежурном режиме; при срабатывании датчика ЛОС (20 % НКПР) — переход в максимальный режим немедленно.

•      Электростатические разряды исключаются заземлением всего оборудования, машин и металлических воздуховодов.

9.2. Автоматический контроль концентрации растворителей

Непрерывный мониторинг концентрации паров ЛОС является обязательным для цехов категории А. Применяются:

•      Каталитические (пеллисторные) датчики горючих газов LEL — измерение концентрации в % от НКПР; диапазон 0–100 % LEL; уставки: предупреждение — 20 % LEL, тревога — 40 % LEL, аварийное отключение технологического процесса — 40–50 % LEL.

•      ИК-абсорбционные анализаторы: высокая точность; специфичны к конкретному растворителю (толуол, этилацетат); применяются как основные измерители в автоматических системах управления.

•      ФИД (фотоионизационные детекторы): чувствительные; применяются для мониторинга суммарного ЛОС при низких концентрациях.

Логика управления: при 20 % НКПР — сигнализация и усиление вентиляции; при 40 % НКПР — аварийная остановка машины и открытие ворот; при 50 % НКПР — отключение всего электрооборудования в зоне (кроме взрывозащищённых систем безопасности).

10. Вентиляция цифровых печатных цехов

10.1. Специфика загрязнений от цифровых технологий

Цифровые технологии печати существенно снижают традиционные риски полиграфии (ЛОС от растворителей, пожароопасные краски), однако создают новые специфические загрязнители. Наибольшую научную дискуссию вызывает проблема ультратонких частиц (UFP) от лазерных принтеров:

При термофиксации тонера (температура 160–200 °C) происходит испарение компонентов тонера и летучих примесей красителей. Размер частиц — 10–100 нм (нанодиапазон). По ряду эпидемиологических исследований, работа в помещениях с высокой плотностью лазерного оборудования без надлежащей вентиляции ассоциируется с повышенной частотой респираторных симптомов. Официально ПДК для частиц тонера не установлена, однако рекомендации производителей однозначно предписывают вентиляцию с фильтрацией.

10.2. Широкоформатная струйная печать

Широкоформатные принтеры (плоттеры) применяют различные типы чернил, определяющие требования к вентиляции:

Тип чернил	Основные ЛОС	ПДК определяющего компонента	Требования к вентиляции
Водные (aqueous)	Практически отсутствуют	—	Общеобменная; минимальные требования
Сольвентные eco-solvent	2-бутоксиэтанол; глицерин; ЛОС умеренной летучести	50–100 мг/м³	Местная вытяжка над принтером 300–500 м³/ч; кратность 8–10
Сольвентные hard solvent	Циклогексанон; диацетоновый спирт; ксилол	50 мг/м³ (ксилол)	Мощная местная вытяжка; взрывозащита при накоплении; кратность 12–15
УФ-отверждаемые (UV-curable)	Акрилаты (при некачественном отверждении); озон от UV-LED	0,5–2 мг/м³ (акрилаты)	Вытяжка от UV-секции принтера; контроль озона
Латексные (HP Latex и аналоги)	Небольшое количество гликолей при нагреве	—	Общеобменная; вытяжка от сушки
Сублимационные	Диспергирующие красители при сублимации на термопрессе	—	Местная вытяжка от термопресса

 

11. Вентиляция участков послепечатной обработки

11.1. Ламинирование

Участок ламинирования объединяет несколько технологий с различными профилями загрязнений:

•      Термоламинирование (прижим нагретого ролика): выделяются ЛОС от адгезивного слоя плёнки при нагреве (50–150 °C); запах акрилатов и растворителей адгезива. Местная вытяжка над зоной нагретого ролика: производительность 500–1500 м³/ч; скорость у источника — 0,5 м/с.

•      Холодное ламинирование (прессование без нагрева): ЛОС минимальны; требуется только общеобменная вентиляция.

•      Клеевое ламинирование (дисперсионный или растворительный клей): при растворительных клеях — местная вытяжка аналогично флексографии (категория Б при значительных объёмах); при водно-дисперсионных — умеренные требования.

11.2. Тиснение фольгой

Горячее тиснение фольгой осуществляется при температуре 120–200 °C. Источники загрязнений: испарение разделительного слоя (восков, лаков) и лакового покрытия фольги при нагреве. Концентрации ЛОС невелики; основная мера — местная вытяжка от рабочей зоны тигельного или ролевого пресса тиснения (500–1000 м³/ч); запах при тиснении специфичен и неприятен, поэтому вентиляция обязательна из соображений комфорта.

11.3. Высечка и биговка

Высекальные машины (плоско- и ротационные) и биговальные аппараты являются источниками бумажной и картонной пыли, а также запаха картона (особенно при высечке гофрокартона). Требования:

•      местная вытяжка от зоны высечки — 1000–3000 м³/ч; рукавный или картриджный фильтр для улавливания бумажной пыли;

•      общеобменная вентиляция цеха — 4–6 крат/ч;

•      особое внимание при высечке синтетических материалов (ПВХ, полиэтилен): возможно выделение специфических ЛОС; требуется мощная местная вытяжка.

11.4. Клеевое скрепление (КБС, Perfect Binding)

Клеевое скрепление книжных блоков горячим клеем-расплавом (EVA или ПУ-клей) при температуре 150–180 °C является источником ЛОС. Полиуретановые термоклеи (PUR) при нагреве выделяют изоцианаты — сильные сенсибилизаторы дыхательных путей. ПДК изоцианатов (в пересчёте на NCO-группы): 0,05 мг/м³ (ГОСТ). Требования:

•      местная вытяжка непосредственно от клеевого аппарата и зоны нанесения клея: производительность 800–2000 м³/ч; скорость в рабочем сечении — 0,5–0,8 м/с;

•      при применении PUR-клеёв — более мощная вытяжка с учётом токсичности изоцианатов; обязательный контроль концентрации в воздухе рабочей зоны;

•      фильтрация выбросов: угольный адсорбер при выбросе внутри помещения или замкнутая вытяжка наружу.

12. Расчёт воздухообмена в помещениях типографии

12.1. Расчёт по концентрации ЛОС

Основной расчётный критерий для помещений с выделением ЛОС:

L = G_ЛОС / (ПДК – C_пр),  м³/ч

где G_ЛОС — суммарное выделение ЛОС от всех источников (мг/ч); ПДК — предельно допустимая концентрация определяющего ЛОС (мг/м³); C_пр — концентрация ЛОС в приточном воздухе (мг/м³, как правило ≈ 0). При суммарном выделении нескольких ЛОС расчёт ведётся для каждого, принимается максимальный воздухообмен. Если в воздухе присутствует смесь ЛОС с однонаправленным действием (изменение формулы с учётом суммарного воздействия): сумма отношений фактических концентраций к ПДК не должна превышать 1,0.

Пример: листовой офсетный цех, 4 машины, выделение IPA = 1 200 000 мг/ч (от увлажнения), выделение ЛОС масел = 800 000 мг/ч. ПДК_IPA = 980 мг/м³; ПДК_ЛОС_масел ≈ 300 мг/м³ (по ароматическим углеводородам). L_IPA = 1 200 000 / 980 = 1224 м³/ч; L_масла = 800 000 / 300 = 2667 м³/ч. Принимается L = 2667 м³/ч — значительно меньше нормативного (6 крат/ч при V = 1000 м³ = 6000 м³/ч). Нормативная кратность перекрывает расчётный воздухообмен — принимается нормативный.

12.2. Расчёт по теплоизбыткам

L_тепл = Q_явн / (ρ × c × (t_уд – t_пр)),  м³/ч

Для типографии с несколькими печатными машинами суммарные тепловыделения могут достигать 50–200 кВт. Расчёт по теплу часто является определяющим для помещений с интенсивным оборудованием. При heatset-сушке большая часть тепла уносится непосредственно воздухом сушилки (местная вытяжка), что снижает тепловую нагрузку на общеобменную вентиляцию.

12.3. Расчёт кратности при взрывоопасных концентрациях

Для помещений категорий А и Б обязателен расчёт из условия поддержания концентрации ЛОС ниже 20 % НКПР:

L_взрыв = G_ЛОС / (0,20 × НКПР – C_пр),  м³/ч

где НКПР — нижний концентрационный предел распространения пламени данного ЛОС (мг/м³). Для этилацетата НКПР = 62 300 мг/м³; 20 % НКПР = 12 460 мг/м³. При G_этилацетата = 10 000 000 мг/ч: L = 10 000 000 / 12 460 ≈ 803 м³/ч — кажется небольшим, но это при идеальном перемешивании. С учётом неравномерности распределения (коэффициент 3–5): L_реал = 803 × 5 = 4015 м³/ч. Фактически принимается с многократным запасом (кратность 15–20 крат/ч), обеспечивающим безопасность при нештатных ситуациях.

13. Вентиляционное оборудование для типографии

13.1. Вентиляторы

Зона применения	Тип вентилятора	Исполнение	Примечание
Цех глубокой и флексографской печати (растворительные краски)	Центробежный с назад загнутыми лопастями	Взрывозащищённый ExII 2G T3; рабочее колесо — цветной металл или антистатический материал	Вентилятор — ТОЛЬКО ПОСЛЕ рекуперации/дожигателя; не перекачивать загрязнённый ЛОС воздух через рабочее колесо при наличии альтернативы
Офсетный цех (вытяжка)	Центробежный или осевой	IP54; стандартное исполнение	ЛОС ниже НКПР; взрывозащита не обязательна при соблюдении кратности
UV-печатный цех (вытяжка с озоном)	Центробежный или осевой	IP54; лопасти из коррозионностойкого материала (озон агрессивен)	Озон разрушает резиновые уплотнения; применять силиконовые или EPDM уплотнения
Цифровой цех (вытяжка с тонером)	Центробежный канальный	IP54 + HEPA H13 на выходе	Фильтрация частиц тонера до выброса в атмосферу или помещение
Приточная система (прецизионное кондиционирование офсетного цеха)	Центробежный с ЧРП	Высокоэффективный IE3; низкий уровень шума; точное регулирование	Прецизионное ПИД-регулирование температуры и влажности

 

13.2. Фильтрация

Применение	Класс фильтра	Функция
Приточный воздух в офсетный цех	F7 (EU7) обязательно; F9 желательно	Защита бумаги от пыли; пыль на бумаге → дефекты печати
Приточный воздух в цех цифровой печати	F7–F9	Защита чувствительного оборудования; пыль — причина артефактов
Вытяжной воздух от цифровых машин (тонер)	HEPA H13	Улавливание частиц тонера перед выбросом
Угольный адсорбер (вытяжка от клеевых агрегатов)	Активированный уголь G4+F5+уголь	Поглощение ЛОС и запахов; замена раз в 6–12 месяцев
Рекуперация тепла (теплообменник рекуператора)	G4 предфильтр защиты рекуператора	Предотвращение засорения теплообменника пылью

 

14. Автоматизация управления микроклиматом

Автоматизация вентиляции типографии должна обеспечивать два принципиально различных контура управления: прецизионное кондиционирование (стабилизация T и φ с высокой точностью для офсетного цеха) и управление безопасностью (контроль ЛОС, аварийное управление в зонах А/Б).

Параметр	Тип датчика	Место установки	Управляемый элемент
Температура воздуха (±0,1°C)	Pt100 прецизионный	На высоте 1,5 м в нескольких точках офсетного цеха	Нагреватель; охладитель кондиционера; смешивающий клапан
Относительная влажность (±1%)	Ёмкостный прецизионный гигрометр	В паре с датчиком T; рядом с самонакладом машины	Пароувлажнитель; адсорбционный осушитель
Концентрация ЛОС (% LEL)	Каталитический или ИК-датчик	На уровне 0,5 м в цехах категории А/Б	Аварийная вентиляция; отключение машины при 40% LEL
Концентрация озона (O₃)	Электрохимический; диапазон 0–1 мг/м³	У UV-секций; высота 1,5 м	Усиление вытяжки от UV-секции; сигнализация при > 0,1 мг/м³
Концентрация ЛОС (мг/м³, суммарная)	ФИД (PID-детектор)	Рабочая зона; несколько точек	Мониторинг; управление вентиляцией
Запылённость воздуха	Оптический счётчик частиц	Приточный воздух; зал цифровой печати	Сигнализация при превышении; замена фильтра
Перепад давления на фильтрах	Дифференциальный датчик давления	До и после каждого фильтра	Сигнализация о засорении; замена по регламенту

 

15. Техническое обслуживание

Вид работ	Периодичность	Исполнитель
Визуальный осмотр местных отсосов, зонтов, решёток	Ежедневно (при обходе)	Механик / оператор
Проверка работоспособности аварийной вентиляции в зонах А/Б	Еженедельно	Механик
Проверка заземления оборудования в взрывоопасных зонах (омметром)	Еженедельно	Электрик
Замена предфильтров (G4) приточных систем	Каждые 1–3 месяца	Технический персонал
Калибровка датчиков ЛОС и озона	Ежеквартально	Метролог / сервис
Замена угольных адсорберов	Каждые 6–12 месяцев (по насыщению)	Технический персонал
Замена финишных фильтров (F7–H13)	Каждые 6–12 месяцев или по перепаду давления	Сервисная организация
Проверка и очистка каталитического дожигателя / катализатора	По регламенту производителя (как правило, раз в год)	Специализированная организация
Замер концентраций ЛОС в рабочей зоне (лабораторный контроль)	Раз в год (аккредитованная лаборатория); при изменении технологии — внепланово	Аккредитованная лаборатория
Балансировка воздуховодных систем; замер расходов воздуха	Раз в год	Наладочная организация
Аудит взрывопожарной безопасности вентиляции	Раз в год	Специализированная организация; МЧС (при проверке)
Промывка воздуховодов от масляных отложений (heatset-цех)	Раз в год или при снижении расхода > 15%	Специализированная организация

 

16. Типичные ошибки проектирования и эксплуатации

Ошибка	Последствия	Решение
Отсутствие местной вытяжки от UV-секций; только общеобменная вентиляция	Концентрация озона выше ПДК (0,1 мг/м³); раздражение глаз и дыхательных путей у операторов; хронические заболевания лёгких	Обязательная местная вытяжка непосредственно от каждой UV-лампы; минимум 500 м³/ч на лампу 6 кВт
Недостаточная точность кондиционирования офсетного цеха (отклонение φ > ±10%)	Нестабильность размеров бумаги; нарушение приводки красок; брак тиража; финансовые потери	Прецизионная система кондиционирования с точностью ±3% по влажности; датчики у самонаклада
Объединение вытяжки от растворительных цехов и офсетного цеха в одну систему	Распространение паров ЛОС в офсетный цех; нарушение категории помещения; пожарный риск	Полностью раздельные системы по категориям помещений
Применение обычного (не взрывозащищённого) оборудования в цехе глубокой или флексографской печати	Источник воспламенения ЛОС; взрыв с разрушением производства и гибелью персонала; уголовная ответственность	Полная замена на оборудование ExII 2G T3; проверка перед пуском
Отсутствие акклиматизации бумаги (бумага из холодного склада поступает сразу в печать)	Конденсация влаги на холодных листах бумаги; нарушение печати; брак; жалобы заказчиков	Выдержка бумаги при условиях цеха 24–72 часа; помещение акклиматизации
Высокая скорость воздуха у самонаклада печатной машины (> 0,1 м/с)	Листы отклоняются воздушным потоком; нарушение точности подачи; сбои; остановка машины	Направление струй приточного воздуха в стороны от самонаклада; максимальная скорость у самонаклада 0,05–0,1 м/с
Отсутствие вытяжки от цифровых машин (тонер UFP)	Хроническое накопление ультратонких частиц тонера в воздухе; возможные долгосрочные эффекты на здоровье; жалобы персонала	Подключение встроенных вытяжных патрубков машин к системе вентиляции; HEPA-фильтрация
Нерегулярная замена угольных адсорберов (насыщение угля)	Прекращение улавливания ЛОС; выброс загрязнённого воздуха в помещение; превышение ПДК	Журнал замен; замена по графику (каждые 6–12 мес.) или по индикатору насыщения

 

17. Заключение

Вентиляция типографии — многокомпонентная инженерная система, охватывающая принципиально различные по химической природе загрязнений и требованиям безопасности технологические зоны. Ни один другой тип производственного объекта не объединяет столь разнообразный спектр задач: взрывобезопасная аспирация паров растворителей в цехах глубокой и флексографской печати, прецизионное кондиционирование для стабилизации влажности бумаги в офсетном цеху, улавливание озона от UV-ламп, фильтрация ультратонких частиц тонера и обезвреживание ЛОС в каталитических и термических дожигателях.

Ключевым принципом проектирования является строгое зонирование: каждая категория помещений по взрывопожарной опасности имеет собственную независимую систему вентиляции с соответствующим уровнем требований — от взрывозащищённого исполнения в цехах категории А до стандартных офисных систем в административных помещениях. Смешение зон в одной вентиляционной системе является грубейшей ошибкой проектирования, способной превратить типографию в источник катастрофической аварии.

Переход полиграфической отрасли к экологически чистым технологиям — водным и UV-краскам, LED-UV-отверждению, цифровой печати — существенно меняет профиль загрязнений и снижает традиционные риски растворительных цехов, но одновременно создаёт новые вызовы: ультратонкие частицы тонера, аэрозоли акрилатов, озон от LED-UV. Это требует от проектировщика и эксплуатационного персонала постоянного мониторинга технологических изменений и своевременной адаптации вентиляционных решений.

 Статья подготовлена в соответствии с действующими нормативными документами Российской Федерации и международными стандартами полиграфической промышленности