印刷油墨與印刷方式對廢紙脫墨的影響

楊 恒 張素風(fēng)

（陜西科技大學(xué)造紙工程學(xué)院，陜西西安，710021）

印刷油墨與印刷方式對廢紙脫墨的影響

楊 恒 張素風(fēng)

（陜西科技大學(xué)造紙工程學(xué)院，陜西西安，710021）

隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的增強(qiáng)以及造紙纖維原料的日益緊缺，廢紙回收利用受到研究者的廣泛關(guān)注。廢紙脫墨漿由于具有污染小、成本低等特點(diǎn)，現(xiàn)已越來越多地應(yīng)用于造紙工業(yè)中。本文就印刷油墨與印刷方式對廢紙脫墨的影響進(jìn)行了分析論述。

油墨 印刷方式 廢紙脫墨

印刷油墨與廢紙脫墨息息相關(guān)。印刷油墨種類不同會導(dǎo)致脫墨過程的很大不同，例如油墨粒子去除的難易程度以及脫墨流程的復(fù)雜程度等。印刷方式根據(jù)油墨凝固過程及原理，可分為接觸印刷和非接觸印刷。非接觸印刷所使用的油墨以熱塑性樹脂為主，在組成和性質(zhì)上與傳統(tǒng)的油墨有很大的差別。

廢紙脫墨是通過一系列的物理和化學(xué)作用，脫出廢紙上的印刷油墨，來改善廢紙漿的外觀質(zhì)量和光學(xué)性能，包括漿料的白度、塵埃度和色調(diào)等。廢紙脫墨是一個(gè)復(fù)雜的過程，與印刷油墨的組成和印刷方式有著很大關(guān)系。

1 廢紙脫墨的原理及方法

廢紙脫墨就是在碎解或疏解廢紙過程中，通過脫墨劑的潤濕、滲透、分散、乳化等作用，破壞油墨與纖維間的黏結(jié)力，使油墨和其他雜質(zhì)與纖維脫離開來并分散于漿液中，對于已經(jīng)分散開來的油墨粒子，在分散劑和吸附劑的作用下，使其不再凝聚或重新吸附在纖維上，然后通過浮選法或洗滌法將油墨從紙漿中除去。簡單地說，可以分為三個(gè)過程：滲透、皂化-油墨從纖維上脫落-從紙漿中除去油墨粒子。廢紙脫墨有兩種最主要的方法，即洗滌法和浮選法。

洗滌法脫墨是最早使用的傳統(tǒng)脫墨方法。這種方法主要是用大量的水反復(fù)洗滌漿料，通過脫水的方法將油墨過濾掉，隨白水一起排走。洗滌法脫墨時(shí)，脫墨劑中必須加入分散劑和抗沉積劑。洗滌法優(yōu)點(diǎn)是脫墨漿白度較高，灰分含量低，操作方便，工藝穩(wěn)定，能耗低，設(shè)備投資少；其缺點(diǎn)是用水量大，纖維流失大，紙漿得率低（一般為75%左右）。

浮選法脫墨的優(yōu)點(diǎn)是纖維流失少 （紙漿得率可達(dá)85%～95%）、使用的脫墨劑的數(shù)量少，其缺點(diǎn)是紙漿白度較低、灰分含量高、所用設(shè)備也比洗滌法復(fù)雜、昂貴，動力消耗較大。浮選法脫墨自20世紀(jì)90年代以來發(fā)展很快，浮選槽的結(jié)構(gòu)和功能也有了許多更新和改進(jìn)，以適應(yīng)廢紙回收利用迅猛發(fā)展的勢頭。近年來，浮選法和洗滌法通常結(jié)合使用，以獲得更佳的脫墨效果。

隨著辦公自動化的迅速發(fā)展，二次纖維中高級印刷紙和辦公廢紙的比例也在日益增加。同時(shí)，隨著印刷技術(shù)的發(fā)展，新型油墨如紫外光固化油墨、激光打印和靜電復(fù)印油墨、水性油墨等大量使用，它們在組成和性質(zhì)上與傳統(tǒng)的油墨有很大的差別，傳統(tǒng)的脫墨技術(shù)不能對其進(jìn)行有效的處理。為了解決這類問題，近年來又出現(xiàn)了蒸汽爆破法、超聲波法、吸附脫墨法、生物酶等多種脫墨新方法。尤其是生物酶法脫墨技術(shù)在近年來的研究過程中取得了長足的進(jìn)展，已廣泛應(yīng)用到國內(nèi)外廢紙制漿領(lǐng)域中。

2 印刷油墨對廢紙脫墨的影響

用于紙張印刷的油墨大致上可以分成以下幾種類型：根據(jù)印刷版型的不同，可分為柔性凸版印刷油墨、凹版印刷油墨和網(wǎng)孔版油墨等；根據(jù)油墨主要組分不同，可分為紙張溶劑型油墨和水性油墨等；根據(jù)印刷材料不同，可分為紙張及其他紙制品油墨，塑料油墨以及金屬油墨等；根據(jù)油墨在印刷材料上固化方式不同，可分為熱固性油墨和光固性油墨等。

由于無壓印刷、噴墨印刷、靜電印刷等新型印刷技術(shù)的問世，油墨的種類也在日益增加。在當(dāng)前的MOW（混合辦公廢紙）中，使用紫外光固油墨、激光印刷油墨、苯胺印刷油墨等新型油墨已占相當(dāng)數(shù)量。這些新型油墨的使用使廢紙脫墨變得更加困難。

紫外光固油墨主要由光固連接料、顏料、光敏劑和輔料組成。光固化和不飽和樹脂的交聯(lián)反應(yīng)使得油墨在纖維表面上形成一層緊密的不可滲透的薄膜，導(dǎo)致脫墨困難。當(dāng)這種廢紙?jiān)谒λ闈{機(jī)的堿性條件下疏解時(shí)，堿對這種光固化油墨膜作用不大，但當(dāng)纖維在堿性條件下潤脹時(shí)，疏解作用會使這些油墨膜脫落。

激光印刷是借助熱熔的方法將調(diào)色油墨印在紙張上。激光印刷油墨中的黏結(jié)劑不能為水力碎漿中添加的氫氧化鈉（NaOH）所皂化，因而當(dāng)纖維在堿性條件下潤脹后，調(diào)色油墨會成片地從纖維上剝離，但仍會有相當(dāng)部分的油墨顆粒黏附在纖維上，造成脫墨效率下降。

傳統(tǒng)的脫墨工藝流程都是在堿性條件下進(jìn)行的。隨著水性油墨的產(chǎn)生以及二次纖維原料中堿溶性樹脂的增多，傳統(tǒng)的脫墨工藝流程顯得越來越力不從心，造成脫墨效率的下降。有些廠家采用多次洗滌的方法，盡管可以除去油墨，但這不僅使得成本上升，還造成大量的洗滌廢水難以回收等問題。為了解決這些問題，目前已出現(xiàn)了中性脫墨和酸循環(huán)篩選等脫墨方式或輔助方式。

3 印刷方式對廢紙脫墨的影響

目前，印刷方式主要有接觸印刷和非接觸印刷兩種。非接觸印刷廢紙包括激光打印紙和靜電復(fù)印紙，它不同于傳統(tǒng)的印刷廢紙，脫墨難度更大。為此，近年來，國內(nèi)外研究人員在這方面進(jìn)行了大量的研究，并取得了比較滿意的進(jìn)展。

蒸汽爆破法能適用于廢報(bào)紙、混合辦公廢紙和舊紙箱等廢紙的脫墨。該法的過程是將一定濃度的紙漿送入蒸汽爆破器中，通過往復(fù)式活塞將其壓縮成塞狀物料，該塞狀物連續(xù)送入高壓釜，經(jīng)過蒸汽處理，物料通過一個(gè)噴料閥噴出，使壓力降至常態(tài)。通過飽和蒸汽閃擊之后，廢紙已分解成纖維和能夠洗滌出去的油墨粒子。這種方法作為整個(gè)二次纖維回收脫墨系統(tǒng)中的一部分，與篩選、洗滌等設(shè)備配套使用，可以提高脫墨效率。蒸汽爆破法脫墨在環(huán)境保護(hù)以及對廢紙的廣泛適應(yīng)性上具有其獨(dú)到之處。

超聲波法適用于含有高光澤聚合物油墨的紙和紙板，如雜志封面、廣告、宣傳冊等。該法的原理是將廢紙漿稀懸浮液通過振鳴式超聲波發(fā)生器，利用超聲波的空化作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，在液體中引起周期性的壓縮與膨脹，使得油墨與纖維分開，此時(shí)的油墨粒子粒徑約為10μm，然后通過旋液分離器分離出油墨粒子。不同頻率的超聲波可疏解和分裂不同尺寸范圍的油墨粒子，一般有效的頻率范圍是20～60kHz。超聲波處理的特點(diǎn)是對過程溫度不敏感、減少添加脫墨化學(xué)品、且脫墨后的紙頁強(qiáng)度比采用水力碎漿機(jī)的要大。

吸附脫墨法又叫做溶劑脫墨法。是針對靜電復(fù)印紙中的靜電印刷顯像劑具有高溫軟化特性以及在一種有機(jī)溶劑中的可溶解性，使剝離下來的顯像劑吸附凝聚成較大的球形顆粒，再通過長風(fēng)壓力篩和離心除渣器除去的一種方法。

利用生物酶脫墨是一種具有良好前景的脫墨方法。酶在造紙中有著重要的用途，如在生物制漿、解決樹脂障礙、改善纖維性能、生物漂白、廢水處理等方面發(fā)揮著重大的作用。酶法脫墨不但可以降低脫墨廢水中的COD值、有效地減輕環(huán)境污染，而且還由于不需使用大量的NaOH，紙漿的白度可提高4%～5%。與傳統(tǒng)堿法脫墨相比，酶法脫墨不僅具有脫墨漿游離度高、物理性能及濾水性能良好、高白度以及低殘余油墨量等種種優(yōu)點(diǎn)，而且還可以通過改變酶的組成、用量、處理時(shí)間、pH值和添加—些助劑來控制油墨粒子的大小分布和形狀，從而有效地除去形狀各異的油墨。采用生物酶脫墨技術(shù)，可以大大提高浮選效率、降低洗滌負(fù)荷，減少纖維流失，為脫墨廢水的封閉循環(huán)創(chuàng)造了有利條件。同時(shí)，脫墨漿油墨性塵埃明顯下降，非油墨性塵埃略有下降?？傊捎蒙锩该撃夹g(shù)可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。另外，生物酶脫墨技術(shù)可適應(yīng)任何類型的廢紙脫墨，對激光打印、靜電復(fù)印等熱固性油墨尤其有效。更重要的是酶法脫墨可以大大降低脫墨廢水的COD值，有效地降低廢紙制漿過程中對環(huán)境的污染。雖然目前酶法脫墨技術(shù)還存在一些問題 （比如成本高、負(fù)荷大等）需要解決，但隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，在廢紙制漿過程中，相信廉價(jià)、高效的酶制劑替代傳統(tǒng)的脫墨用化學(xué)藥劑將成為必然。

4 結(jié)語

廢紙脫墨漿具有污染小、成本低等優(yōu)點(diǎn)，利用廢紙脫墨漿生產(chǎn)高質(zhì)量的文化用紙是解決我國纖維原料短缺問題的有效途徑之一。通過研究印刷油墨與印刷方式對廢紙脫墨的影響，提高廢紙漿的脫墨效率、解決二次纖維漿的性能缺陷具有重要的意義。

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2011－12－8

譯 文