水性インキは溶剤系インキよりも環境に優しいですか？

水性インクの環境への影響

水性インクとは何か、その環境に優しい組成の特徴

水性インクは通常、植物由来の樹脂および無毒の顔料と混合された約60〜70％の水を含んでいます。このため、従来のインク配合に依存するような強力な石油系溶剤は必要ありません。この組成により、揮発性有機化合物（VOC）が自然に削減されるため、REACH規制やカリフォルニア州の有害物質に関するProposition 65法といった規制への適合という点で大きなメリットがあります。2023年の最近の研究によると、従来の溶剤型インクには水性インクの代替品と比較して8〜12倍もの合成化学物質が含まれていることが明らかになりました。これにより、水性インクが化学的観点からはるかにクリーンであると考えられる強い理由付けとなっています。

低VOC排出および大気汚染の削減

水性インクに切り替えることで、従来の溶剤型システムと比較してVOC（揮発性有機化合物）排出量を85％からほぼ95％まで削減できます。通常の印刷インクは使用するリットルあたり約4.2kgのVOCを放出しますが、水性インクの場合はわずか0.3～0.5kg程度しか放出しません。これらの揮発性物質はもや（スモッグ）の原因となるため、この違いは非常に重要です。また、長期間にわたり人体の肺に悪影響を及ぼす可能性もあります。2022年に『労働安全ジャーナル』に掲載されたいくつかの研究によると、水性インクに切り替えた企業では、空気品質に関連する作業中の事故が約72％減少しました。つまり、環境にとって良いだけでなく、日々働く人々にとってもはるかに安全な作業環境を実現しているのです。

生分解性と排水処理に関する考慮事項

堆肥化条件下では、水性インキの成分の90％以上が30日以内に生物分解されるのに対し、溶剤系インキの残留物は数世紀かかるため、両者には明確な差がある。標準的な好気性廃水処理プロセスでは、水性インキの粒子の92～98％が除去され、化学的安定性により分解されにくい溶剤系汚染物質の55～60％の除去率を大きく上回っている。

ケーススタディ：水性インキを用いたテキスタイル印刷におけるカーボンフットプリント削減

欧州のテキスタイル製造メーカーは、水性スクリーン印刷インキへの移行により、年間カーボンフットプリントを43％削減した。この移行により、揮発性有機化合物（VOC）排出量が14トン削減され、乾燥工程のエネルギー消費も18％低減した結果、廃棄物処理および規制遵守コストの削減により3年間で12万ユーロの節約となった。

溶剤系インキの環境および健康リスク

化学組成と高揮発性有機化合物（VOC）排出

ほとんどの溶剤系インクにはベンゼン、トルエン、キシレンなどの石油製品が含まれており、これらは顔料粒子を適切に懸濁状態に保つ役割を果たします。これらの物質が乾燥すると、水性インクと比較して4〜7倍のレベルで揮発性有機化合物（VOC）を大気中に放出します。このため、印刷工場内の濃度が、労働安全衛生基準（OSHA）が室内環境に対して定める安全基準を大幅に上回ることも珍しくありません。昨年のスクリーン印刷作業から得られた実際のデータを見ると、その差は明確です。溶剤型インクを1トン使用するごとに、工場では約12.3kgのVOCが排出されています。これに対し、水性インクによる排出量は約2.1kg程度であり、明らかに溶剤系インクの方が環境への影響が大きいと言えます。このような著しい違いがあるため、両者の印刷方法を選択する際には、環境への影響を無視することはできません。

毒性および産業による環境危害

国際がん研究機関（IARC）は、溶剤系インクに含まれるベンゼン誘導体を危険性の最も高いカテゴリーである第1群発がん物質としてリストの最上位に位置づけています。長年にわたりこれらの物質に曝露された労働者は、白血病を発症したり肝臓障害を引き起こすなど、現実的な健康リスクに直面しています。また、廃水の問題もあります。企業がこのようなインkを製造する過程で、重金属や自然分解されにくい頑健な樹脂を含んだ排水が生じます。こうした廃棄物を適切に処理するには多大な費用がかかります。これは、メーカーがEPAの厳しい廃棄基準に従わなければならないためです。多くの小規模事業者は、法令順守を維持しながらも、こうした処理コストに苦慮しています。

印刷業界における大気汚染：溶剤系システムの役割

溶剤系インクが日光にさらされると、都市部のスモッグの主成分である地表オゾンを発生させます。業界全体のデータを調べると、商業印刷は世界中のコーティング作業による揮発性有機化合物（VOC）排出量の約8％を占めています。これらの排出のほとんどは、材料が乾燥する際に蒸発する溶剤によるもので、総排出量の約92％を占めています。いわゆるエコ溶剤は、VOC排出量を30〜50％程度削減できるとされていますが、依然として化石燃料由来のグリコールエーテルに大きく依存しています。つまり、こうした代替品はマーケティング上の主張とは裏腹に、ライフサイクル全体を通じて温室効果ガスの排出に貢献し続けています。

水性インクと溶剤系インク：サステナビリティの比較

VOC排出量の定量的比較と規制への影響

材料の持続可能性に関する研究によると、2023年にPermasetが発表した最近の研究で指摘されているように、水性インクは従来の溶剤型インクと比較してVOC（揮発性有機化合物）排出量を約80％削減できる。現在、規制はますます厳しくなっており、例えば欧州連合（EU）では産業界のVOC排出量を1立方メートルあたりわずか30グラムに制限する新たな規則を導入している。このため、多くの従来型の溶剤ベース印刷システムはもはや規制への適合が困難になっている。すでに一部の主要なテキスタイル印刷企業は完全に水性インクへ移行しており、顕著な成果を上げている。ある企業は、生産スピードを一切犠牲にすることなく、大気汚染を約62％削減できたと報告している。

ライフサイクルアセスメント：製造、使用、廃棄にわたる持続可能性

フルライフサイクルアセスメントによると、水性インクは乾燥時に20～25％多いエネルギーを必要とするものの、廃棄物および水管理において大きな環境的利点をもたらす：

このトレードオフにより、短期的なエネルギー効率よりも長期的な環境規制順守を重視する業界では、水性インキが有利になります。

エネルギー消費と廃棄物排出：環境性能指標

溶剤系システムは塗布工程においてエネルギーを30%少なく使用します（清河化学 2023）が、水性インキは 有害廃棄物を95%削減します . 大容量プリンターは通常、以下のように報告しています：

• 水性バッチあたり200kWhのエネルギー使用量（溶剤系は150kWh）
• 無毒廃棄物15kgに対し、化学スラッジは320kg

これらの指標は、使用後の処理段階における環境負荷の劇的な低減を示しています。

性能のトレードオフと環境的利益のバランスを取る

水性インクは、従来のインクと比べて乾燥に大幅に長い時間がかかり、完全に定着するまでに1日からほぼ2日かかることがよくあります。これは納期が厳しい案件や急ぎの仕事において大きな問題となる可能性があります。一方で、これらのインクは溶剤系インクに比べて環境を汚染する度合いがはるかに小さいという利点があります。土壌や大気への残留汚染物質が非常に少ないため、EPAやREACH規制など、ますます厳しくなる環境基準を満たそうとする企業にとって賢明な選択となります。市場動向を見ると、最近の報告によれば、今日使用されている持続可能な印刷材料の約半数が水性であるとされています。印刷業者がこのタイプのインクの取り扱いに慣れ、長めの乾燥時間があるにもかかわらず実際に良好な性能を発揮することを実感するにつれて、その採用率は着実に上昇しています。

環境に配慮した代替材料と持続可能な印刷業界の変化

バイオベースインクの台頭：Hydrosoyおよびその他の持続可能な革新

全国の印刷店では、従来の石油系製品に大きく依存するのではなく、大豆油を水性溶液と混合して作られるHydrosoyなどの環境に優しいインクへの移行が進んでいます。昨年の『Graphic Arts Magazine』によると、植物由来のインクは北米で販売されている特殊インクの約18％をすでに占めています。この変化を後押ししているのは何でしょうか？ 藻類から抽出した顔料やセルロース素材から作られた結合剤に関する最近の画期的な進展です。良い知らせは、こうした新しい配合は品質を犠牲にすることなく、鮮やかな色合いを維持しつつ、紙のリサイクル工程におけるインク除去を実際に容易にすることです。これにより、環境への廃棄物負荷が全体的に減少します。

水性インク、大豆系インク、溶剤型インクの比較：主な違いと用途

水性インキは、速乾性が求められる多孔質の基材に最も適しています。一方、大豆油系インキは、大量流通する印刷メディアに対して優れた擦れ抵抗性を発揮します。どちらも、溶剤型技術に伴う有害大気汚染物質を排除します。

より環境に配慮した印刷技術への業界の動向

2025年向けのEUの工業排出指令は、製造業者を低VOC（揮発性有機化合物）配合へと急速に押し進めています。印刷会社の約3分の2はすでにこうした環境に配慮した選択肢を主軸に置いています。多くの事業所では、水性インキとUV-LED技術を組み合わせたハイブリッドシステムへ移行しています。このような設備は、従来の熱乾燥方式と比較して電力使用量を約40％削減できます。このアプローチにより、リサイクル目標の達成が促進され、印刷事業所全体としてよりグリーン化が進みます。環境問題が日々深刻化する中で、業界は旧来の手法から脱却しつつあります。

よくある質問

水性インキはどのような成分でできていますか？

水性インクは通常、60〜70％の水、植物由来のレジン、および無毒の顔料を含み、石油系溶剤の使用を不要にします。

揮発性有機化合物（VOC）排出量に関して、水性インkと溶剤型インクはどのように比較されますか？

水性インクは、溶剤型インクと比較してVOC排出量を85〜95％大幅に削減し、大気汚染を大きく低減します。

水性インクは生分解性がありますか？

はい、水性インクの成分の90％以上が堆肥化条件下で30日以内に生分解されます。

溶剤型インクに関連する健康リスクは何ですか？

溶剤型インクには石油製品が含まれており、VOCを放出し、発がん性のリスクがあるため、白血病などの健康問題を引き起こす可能性があります。