这是一篇来自UV固化专家GEW的Jennifer Heathcote的文章，深入探讨了当前的汞法规状况。Jennifer解释了主要立法机构目前在这个问题上的立场，并讨论了它对印刷市场的UV固化的影响。

目录

1. 紫外线固化灯中的汞

2. 水星安全问题

3. 水星法规

• 欧盟 – RoHS

• 美利坚合众国 – 环境保护署

• 《水俣汞公约》

4. 水星关于灯处理的法规

5. UV LED固化系统

6. 结论

政府和非政府组织（NGO）制定并定期更新政策，规定在识别出最危险和最毒的材料时必须用替代品替换。通常被称为需要替代的有害材料被称为高度关注物质（SVHC）。SVHC的指定推动了法规的制定，该法规定义了该物质在什么情况下被禁止使用，并规定了允许材料的获取、销售、运输、进口、出口和处理方式。当不存在SVHC的可行替代品时，通常会建立豁免或逐步淘汰的时间表。

紫外线固化灯中的汞

汞（Hg）是高度关注物质（SVHC）的一个例子 – 你可以在这里观看詹妮弗关于汞法规的网络研讨会。汞的法规直接影响到UV固化设备的制造商和用户，因为UV灯内含有少量的元素汞。元素汞的物理特性使其在密封的石英管内被加热成高温等离子体时，会发射出宽频段的紫外线、可见光和红外线能量。没有汞，UV灯将无法工作。在运输、储存和使用过程中，UV灯内的汞以液态、气态和等离子态存在。对于来自信誉良好的供应商的灯，三种状态的汞都安全地封闭在灯的密封石英管内。

自20世纪40年代以来，UV可固化化学物质被 formulation 为仅对气化元素汞产生的广谱输出发生反应。这适用于标准汞弧灯和微波灯，以及包含少量金属的添加、掺杂和金属卤化物灯。添加灯中使用的金属示例包括铁、镓、铟和锡。金属的添加将光谱分布移至UV范围内，并有助于某些配方的优化固化。

紫外线固化灯内部的汞含量因设计和灯的长度而异；然而，通常每个灯的含量在10到100毫克之间。联合国环境规划署参考每个灯平均为25毫克。为了对比，一个单一的汞合金牙科填充物（也称为银色填充物）平均含有800毫克的汞。这意味着一个人的嘴里通常含有的汞比一台典型印刷机或加工线的所有紫外线灯中的汞还要多。

图1：传统紫外线固化灯内含有10到100毫克的汞。以供参考，5毫克的汞可以覆盖圆珠笔的笔尖。1

水星安全问题

虽然汞是一种危险的神经毒素，但在自然状态下被困在地球内、永久处理或妥善密封在地面以上的封闭产品和储存容器中时，通常不会对人类直接暴露和环境造成危害。当汞从其限制中释放并在全球生态系统或生物圈中分散时，它对人类和动物可能具有潜在的有害性。汞以气体和蒸汽排放到空气和直接或间接排放到水中进入生物圈。一旦自由，汞很容易迁移，容易改变形态，并可能暴露所有与其接触的生物。

水星法规

在欧洲联盟实施的根据RoHS的政策2以及在美国根据《洛顿伯格法》实施的政策3，还有欧洲委员会（EC）、美国环境保护署（EPA）4、联合国环境规划署（UNEP）5和国际《水俣公约》6旨在减少或消除人为汞的使用。人为汞是指通过人类活动直接或间接排放到空气或释放到水中的汞。虽然今天完全消除人为汞是不可能的，但预计在未来十年内，限制和执行将会增加。

需要强调的是，目前英国、欧盟、美国或全球任何其他国家都没有专门禁止生产、使用、出口、进口或一般运输汞紫外线固化灯的政策或法规。此外，预计在近期不会出台专门针对汞蒸汽紫外线固化灯的新限制。然而，法规是不断变化的，定期回顾法规趋势和法律变更仍然是很重要的。

欧盟 – RoHS

在全球范围内，适用于UV固化系统的最活跃的汞法规是欧洲委员会关于有害物质限制 (RoHS)指令。RoHS监管电气和电子设备（EEE）中危险物质的使用以及电气和电子设备的后续废物流（WEEE）。RoHS适用于所有在欧盟使用的制造品以及在其他地方制造并进口到欧盟的制造品。目前，RoHS限制了十种高度关注物质（SVHC）。其中之一是汞。

RoHS指令有两个版本以及多项修正案。RoHS最初于2003年立法，RoHS 2于2011年取代了原版。RoHS涵盖的EEE类别在指令的附件I中提供。中压汞弧灯在附件I中被归类为第5类照明设备。39 RoHS 2的附件III详细列出了所有豁免受限制的应用和产品。

附件III历史上为汞紫外线固化灯提供了可续期的五年豁免。2016年通过的豁免原本应在2021年到期，但已续期至2027年初。在2026年或2027年初，欧盟委员会将重新评估紫外线固化市场的状态以及当前替代技术的可行性。将决定是否再续期五年，是否为某些有 proven 替代方案的应用缩小豁免范围，还是彻底取消豁免。

无论汞的豁免状态如何，RoHS包含一个范围 carve-out，将大型固定工业工具（LSSITs）和大型固定装置（LSFIs）排除在外。对于UV固化行业，范围 carve-out被广泛解释为包括印刷机、工业固化腔和隧道以及转换线等其他工业和商业装置。因此，由于范围原因，大多数生产应用中使用汞UV固化系统通常被认为在RoHS限制下无限期豁免，无论任何特定的汞UV固化灯禁令或附件III中列出的任何具体豁免。在任何实施禁令之前安装的UV固化设备的备件和升级也允许无限期使用。

美利坚合众国 – 环境保护署

美国环境保护署（EPA）根据2016年《拉特伯格法》获得了国会赋予的全部权力，有权通过法规管理有毒物质和化学品。今天，EPA并没有禁止UVcuring灯。目前，EPA的工作重点是确定国内在哪里使用含汞产品，以及美国境内生产并在美国进口的产品中的总汞量。通过持续的评估和数据收集，EPA最终打算向制造商推荐可行的无汞替代品，以促进逐步远离汞。 

《水俣汞公约》

另一个政策制定机构是关于汞的《 Minamata 公约》。这是于2017年8月16日生效的国际条约，英国、欧盟国家和美国在内的139个国家已经批准。《 Minamata 公约》的目标是消除所有商品和生产过程中的人工汞。

在未来几十年内，监管政策将越来越多地受到这一条约的驱动。需要指出的是，像《水俣公约》这样的国际条约的遵守只能由各自的统治政府在领土边界内实施和执行。因此，汞立法有可能因国家而异，并且可能并不总是明确的。虽然《水俣公约》目前不要求禁止汞蒸汽紫外线固化灯，但它确实要求所有缔约方在可能的情况下逐步淘汰或采取措施减少汞的使用。在欧盟，遵守《水俣公约》将通过RoHS修正案进行立法。在美国，合规性将通过EPA发布的规则来实施。

第四次缔约方会议（COP）关于《汞公约》的会议于2022年3月21日至25日在印度尼西亚举行。在会议期间，没有宣布关于汞蒸气紫外线固化灯的新法规或逐步淘汰时间表。然而，通过了一项修正案，规定到2023年12月，15岁以下儿童和孕妇及哺乳期妇女的乳牙不再使用含汞的牙科合金。该修正案的实施和执行是139个缔约方的各自责任。第五次COP会议定于2023年10月30日至11月3日在瑞士举行。

水星关于灯处理的法规

由于汞添加产品向空气和水的排放主要发生在废物处理过程中，因此汞蒸汽灯绝不能与常规垃圾一起丢弃。当与常规垃圾一起丢弃时，灯被粉碎并随后焚烧或掩埋时，汞会进入生物圈。幸运的是，通过确保灯组件被分离并安全可靠地捕获使用过的汞的设施对紫外线固化灯进行回收，可以避免来自紫外线固化灯的汞污染。从回收灯中回收的汞被放入长期安全的储存或永久处理，或者通过已建立的协议进行处理，以安全地将元素汞重新引入允许的制造渠道。

UV LED固化系统

一种有前景的无汞替代弧光和微波固化灯的方案是UV LED固化系统。GEW空气和水冷却UV LED固化灯头的示例如图2所示。而传统灯发出UVC、UVB、UVA、可见光和红外光波长，UV LED固化系统在非常窄的UVA波长范围内发出更强烈的输出。

图2：UV LED灯头有多种长度和外形尺寸，并且通过水循环或强制风冷却。

UV LED技术在2000年代中期被引入固化行业。LED固化系统和适用的化学物质自那时以来一直在不断发展。目前能够利用LED系统的UV固化应用包括许多但不是全部的数字喷墨、丝网、旋转丝网、凹版、平版、轮转平版、垫印、胶印和干版印刷以及3D打印和增材制造。其他适用于LED的可实现应用包括冷箔粘合剂、覆膜粘合剂、涂层和一些清漆。需要指出的是，截至2023年中，仍然没有商业上使用的LED配方用于硅胶离型涂层、热熔粘合剂和工业硬涂层、面漆和清漆。

随着信心和经验的积累，越来越多的UV LED应用变得可行，更多的用户和市场将会转换。LED的普及是因为其强大的商业案例以及终端用户对这项技术的日益偏爱，这一转变正在独立于监管机构的参与而发生。最近推动UV LED固化技术采用的一个因素是，该技术能够减轻制造商在生产过程中设置油墨、涂层、胶粘剂和挤出材料时面临的能源成本上升问题。

结论

虽然在英国、欧盟、美国或全球任何其他国家，都没有专门禁止生产、使用、出口、进口或一般运输含汞紫外线固化灯的法律，但监管威胁正在引起人们的关注和压力，以加速变革。当对大多数紫外线固化应用在技术上、经济上和实践上都是可行的时候，监管政策将使市场负责并推动立法变革。在此之前，鼓励紫外线固化用户了解LED技术，当可行时安装紫外线LED系统，积极参与工艺开发，并在使用寿命结束时回收所有含汞蒸汽灯。

1Pepitone, J. (2007, 6月11日). 紧凑型荧光灯和汞：现实检验. 民用工程. www.popularmechanics.com/home/reviews/a1733/4217864/

2电气和电子设备中限制使用有害物质 (RoHS)。  https://environment.ec.europa.eu/topics/waste-and-recycling/rohs-directive_en

3弗兰克·R·洛特贝格尔化学安全法21世纪法，公共法114–182。（2016年）。取自www.congress.gov/114/plaws/publ182/PLAW-114publ182.pdf于2020年12月17日。

4美国环境保护署 (U.S. EPA).  www.epa.gov/assessing-and-managing-chemicals-under-tsca/frank-r-lautenberg-chemical-safety-21st-century-act

5联合国环境规划署 (UNEP). www.unep.org/explore-topics/chemicals-waste/what-we-do/mercury

6水银议定书。www.mercuryconvention.org

詹妮弗

詹妮弗·希思科特自1998年以来一直从事UV设备和应用业务。在UV行业的各种角色中，包括应用工程、销售、业务发展和总经理，詹妮弗已经证明自己是传统UV系统和UV LED技术及其在各种图形和工业固化应用中的应用的领先权威。她经常在行业会议上发言，发表了近两打关于UV固化的文章，并于2012年共同编写了《UV LED 手册》。她还曾担任RadTech North America的执行委员会成员。詹妮弗在普渡大学获得了机械工程学士学位，并在俄亥俄州立大学费舍尔商学院获得了工商管理硕士学位。詹妮弗目前是GEW, Inc.的业务发展副总裁。