绿色印刷技术及装备_王仪明，武淑琴，柴承文，李琼_9787518445288

《绿色印刷技术及装备》从印刷产业链的碳足迹和清洁生产评价准则出发，系统阐述了绿色印刷技术及装备的内涵、外延及特征；绿色印刷关键共性技术及装备，包括环保材料及制备工艺、节能技术及装备、减排技术及装备、增效技术及装备；印刷装备能耗评价体系及方法；基于无线数据传输（Zigbee）的印刷装备能耗检测技术及系统；印刷机邻域、印刷车间的VOCs排放特征及监测系统；印刷装备振动能量建模及应用技术；包装印刷智能工厂能效评价方法及应用。

实施绿色印刷即是国家环境保护要求，也是企业自身转型发展的需求。自2011年起，我国逐渐建立了绿色印刷环保体系及标准体系，绿色印刷材料、工艺、技术及装备成为实施绿色印刷的重要支撑。
自2004年起，以王仪明教授为带头人的印刷装备检测与故障诊断团队在北京市属高校学术创新人才项目印刷机械测试及检测技术资助下，开展了印刷机械测试及故障诊断技术研究。主持了十一五和十二五国家科技支撑计划项目子课题报业用高速轮转胶印机的研究与开发：胶印机折页装置的振动测试及结构优化、印刷行业产品数控化应用示范；北京市自然科学基金项目基于振动信息的印刷机动态设计理论及方法研究；北京市JW重点项目暨北京市自然科学基金重点项目印刷装备能效评价与非均匀运动能源逆变换方法研究；北京市2011协同创新中心计划项目绿色印刷与出版技术协同创新中心-绿色印刷与包装安全负责子任务绿色印刷装备能效评价检测技术及应用；国家新闻出版课题数字印刷技术发展与出版发行模式。连续六年承担了原国家新闻出版广电总局印刷发行司委托的实施绿色印刷效果分析课题。研发了印刷机综合测试及故障诊断系统，已经用于北人智能装备科技有限公司、陕西北人印刷机械有限责任公司、江苏东台世恒机械科技有限公司、北京贞亨利民印刷机械有限公司等企业；并通过国家印刷机械质量检验检测中心，应用于德国、日本及国产印刷装备的质量鉴定，为用户挽回近千万的经济损失。出版专著《印刷机械测试技术》（机械工业出版社，2014）。参编中国印刷及设备器材工业协会组织的《中?印刷产业技术发展路线图》（科学出版社，2016），任绿色印刷产业板块主笔人。2016年，获得陕西省科学技术奖二等奖。2017年获得中国机械工业科学技术奖一等奖，中国包装联合会科学技术奖一等奖，2019年获得中国轻工业联合会科学技术一等奖。2020年，参与完成的高端包装印刷装备关键技术及系列产品开发获得2020年国家科技进步二等奖。
数字化印刷装备北京市重点实验室配置了高精度印刷机械动态测试系统、印刷压力系统、非接触振动及噪声测试系统，提供了机械特性、印刷特性及环保特性测试条件。国家印刷机械质量检验检测中心为本书研究内容提出了问题需求和检测技术成果应用平台。本书得到北京市JW重点项目暨北京市自然科学基金重点项目印刷装备能效评价与非均匀运动能源逆变换方法研究（KZ201510015016）；北京市2011协同创新中心计划项目绿色印刷与出版技术协同创新中心-绿色印刷与包装安全；机械电子工程-印刷装备环保性能检测及绿色化制造平台建设学科专项；国家重点研发计划项目包装印刷产业网络协同制造平台研发与应用示范（2019YFB1707204）;北京市科技计划重带你项目京津冀包装印刷行业VOCs深度综合减排治理技术研究(Z191100009119002)等项目的资助。
本书由王仪明、武淑琴、柴承文、李琼共同撰写，其中，王仪明教授负责制定框架，第1、2、3、4、5章，由王仪明教授、武淑琴副教授撰写，第6、7章主要由王仪明教授和柴承文讲师撰?，研?生朱强完成了主要研究工作；第8、9章由王仪明教授、武淑琴副教授撰写，研究生焦林青完成了主要研究工作；第10、11、12章由武淑琴副教授、柴承文系讲师、王仪明教授撰写，研究生贾志慧完成了主要研究工作；第13章由王仪明教授、武淑琴副教授，研究生王玉虎完成了主要研究工作；第14章由王仪明教授和李琼工程师撰写。此外，全国印刷机械标准化技术委员会秘书长彭明高级工程师参与了本书国家及行业标准相关内容撰写，西安理工大学刘善慧博士参与了印刷装备智能化部分内容撰写。感谢曾参与《实施绿色印刷成果报告》撰写的李艳教授。感谢为印刷机械测试及检测工作奠定基础的彭明、张少华、张志宏、李晶、杨海奎、张磊、李建国、赵明明、朱强、孙万杰、高勇、刘鑫、黄德树、乔锌、贾志慧、王世辉、田贝、焦琳青、李林会、黄红星、张俊杰、卢伟、边亚超、王佳、吴锐、王玉虎、吴茂谦、庄严严等研究生。感谢团队成员赵吉斌副教授、白建军实验师等老师的支持及帮助。
衷心感谢北京印刷学院原副校长许文才教授的指导及帮助，国家印刷机械质量检验检测中心刘浩红副主任、徐津、韩宁、李青、李芯工程师的大力支持，长江学者、西安交通大学梅雪松教授长期的指导与帮助。特别致谢国家新闻出版署印刷发行司印刷发行处处长路州、副处长张迁平以及付东！衷心感谢北人智能装备有限公司陈邦设教授级高工、李彦锋总经理、薛志成总工程师，陕西北人印刷机械有限责任公司习大润副总工程师、焦飞强等，天津长荣科技集团公司李莉董事长的指导和帮助；中国印刷技术协会陈迎新秘书长、李永林副秘书长的支持和帮助。特别感谢中国轻工业出版社杜宇芳老师的辛勤付出。感谢挚友张铁岭、陈希良、高占习、郭宁军、薛龙等的支持及帮助！！

目录Contents
1.1绿色印刷概念内涵及特征3
1.1.1绿色概念3
1.1.2绿色印刷相关术语的内涵4
1.1.3绿色印刷的主要特征7
1.2国外绿色印刷技术现状7
1.2.1美国绿色印刷发展情况7
1.2.2日本绿色印刷实施情况10
1.2.3欧盟绿色印刷实施情况11
1.3国内绿色印刷发展现状14
1.3.1北京市印刷行业排放状况15
1.3.2国内绿色印刷实施情况16
1.4绿色印刷关键共性技术及装备总览 17
1.5绿色印刷相关标准体系18
1.5.1印刷行业强制性环保标准18
1.5.2印刷及相关行业推荐性环保标准20
1.5.3印刷相关行业强制性环保标准22
1.5.4印刷相关行业推荐性环保标准25
1.6小结26

2.1印前制版技术及材料28
2.2油墨31
2.3免酒精润版液35
2.3.1普通润版液的组分及特点35
2.3.2免酒精润版液的组分及特点36
2.4书刊装订用黏合剂特性及EVA37
2.4.1书刊装订用黏合剂性能要求37
2.4.2书刊装订用黏合剂EVA特点及适性38
2.5小结39

3.1国外印刷干燥节能技术41
3.2印刷装备能效评价及监测技术44
3.3国内环保印刷装备节能发展现状46
3.3.1天津长荣科技集团有限公司46
3.3.2陕西北人印刷机械有限责任公司46
3.3.3深圳精密达机械有限公司48
3.3.4四川德阳利通印刷机械有限公司49
3.4国内干燥技术及装置发展现状50
3.4.1凹版印刷机能耗概况50
3.4.2凹版印刷机的干燥传热方式51
3.4.3凹版印刷机干燥原理52
3.4.4环保干燥技术及装置53
3.5小结55

4.1低排放胶印机57
4.2油墨固化技术及设备58
4.3绿色印刷装备的环保性能定量化62
4.4包装印刷废弃物处置技术发展现状64
4.5印刷生产节能及环境保护设备67
4.6小结69

5.1数字化工作流程71
5.2印刷服务工程72
5.2.1印刷工程服务72
5.2.2印刷工程服务结构及措施74
5.3增值印刷75
5.4印刷装备再制造及绿色化75
5.4.1印刷装备再制造技术发展状况75
5.4.2普通印刷装备绿色化76
5.5实施印刷行业信息化工程78
5.6小结79

6.1国内外印刷装备能耗研究历程及进展81
6.2印刷机能耗模型建立83
6.2.1印刷机能耗分析的时间尺度问题83
6.2.2印刷机能耗模型框架体系的建立846.2.3卷筒料凹版印刷机分项能耗模型87
6.3卷筒料凹版印刷机能耗检测研究89
6.3.1印刷机能耗测试案例对象90
6.3.2实例能耗监测90
6.3.3能耗数据处理分析91
6.3.4卷筒料凹版印刷机能耗分项分析92
6.3.5分析结果评价93
6.4能耗系统评价方法93
6.4.1评价方法93
6.4.2印刷机碳排放量分析方法研究93
6.4.3能源标准换算95
6.5小结95

7.1智能网络化传感器97
7.2无线传感器网络概述97
7.3基于单片机的下位机检测系统设计97
7.3.1检测系统下位机硬件设计97
7.3.2检测系统下位机软件设计98
7.4基于Android系统的上位机设计102
7.5小结105

8.1非接触式扭矩检测系统开发107
8.1.1测试系统原理107
8.1.2基于单片机原理的转速测量设计108
8.1.3扭矩数据计算平台109
8.1.4非接触式扭矩检测系统应用110
8.2印刷机振动能源建模及分析111
8.2.1简谐激振力引起的强迫振动建模112
8.2.2质点振动能量测试114
8.3小结118

9.1印刷装备振动能量收集技术研究120
9.1.1印刷装备非均匀运动研究120
9.1.2能量收集技术利用现状121
9.2印刷装备能量收集技术可行性分析123
9.3压电能量收集技术125
9.4压电能量收集数学建模研究1279.5悬臂梁型压电能量收集器的参数式机电建模129
9.5.1带轴向变形的欧拉伯努利机电模型129
9.5.2能量方程的空间离散132
9.5.3拉格朗日导出的机电系统能量方程134
9.6印刷装备振动能量收集实验研究136
9.6.1振动能量收集实验系统说明136
9.6.2带末端质量的压电单晶悬臂梁141
9.6.3不带末端质量的压电单晶悬臂梁145
9.6.4带末端质量的压电双晶悬臂梁146
9.6.5冲击激励下的压电悬臂梁测试147
9.6.6不同负载电阻下的压电能量收集器测试 148
9.6.7测试结果总结分析149
9.7印刷装备悬臂梁型压电能量收集器150
9.8印刷装备振动压电能量收集电路152
9.8.1电压变换电路152
9.8.2充电控制电路153
9.8.3定时器电路154
9.9小结155

10.1印刷车间VOCs检测技术研究进展157
10.2印刷机邻域VOCs扩散特性分析157
10.2.1印刷机邻域VOCs扩散方程157
10.2.2印刷机邻域VOCs扩散浓度158
10.3印刷机邻域VOCs扩散特性仿真159
10.3.1印刷车间三维模型建立159
10.3.2印刷车间VOCs仿真分析160
10.4印刷机邻域VOCs扩散浓度实验分析162
10.4.1实验原理162
10.4.2印刷机邻域测点分布方案163
10.4.3印刷车间VOCs分布实验结果163
10.5小结164

11.1印刷过程VOCs在线监测系统硬件 167
11.1.1协调器组成168
11.1.2终端节点组成170
11.1.3数据处理模块 171
11.2印刷过程VOCs在线监测系统软件17211.2.1协调器程序172
11.2.2终端节点程序172
11.2.3通信协议172
11.2.4监控软件174
11.3小结174

12.1印刷业VOCs控制技术176
12.1.1印刷原材料改进176
12.1.2工艺改进176
12.1.3收集治理技术177
12.2车间环境对VOCs分布影响178
12.2.1通风条件178
12.2.2车间结构180
12.2.3照明情况181
12.3小结182

13.1效能与效能评价的内涵184
13.1.1效能定义184
13.1.2效能评价的定义184
13.2包装印刷智能工厂效能评价体系和数字模型建立185
13.2.1智能工厂效能评价指标185
13.2.2效能评价指标参数计算186
13.2.3指标权重计算与效能评价190
13.3包装印刷智能工厂效能评价体系应用192
13.3.1典型包装印刷智能工厂资源配置192
13.3.2评价指标应用及结果分析193
13.4小结194

14.1印刷绿色化、信息化、数字化、智能化解决方案及案例196
14.1.1实施主体认证情况及其绿色化进程196
14.1.2实施主体绿色化工程实施案例198
14.1.3实施主体精益敏捷制造工程实施案例205
14.1.4实施主体信息化工程实施案例205
14.1.5实施主体自动化、数字化、智能化工程案例206
14.2出版物与包装印刷企业绿色化工程案例213
14.2.1出版物印刷企业绿色化工程案例21314.2.2包装印刷企业绿色化工程案例之一215
14.2.3包装印刷企业绿色化工程案例之二219
14.3印刷装备制造企业绿色化工程案例222
14.3.1印后装备制造企业绿色化工程案例222
14.3.2印刷装备制造企业绿色化、数字化、智能化工程案例225
14.4小结228

参考文献229

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