一種多色混合膠印廢墨再利用的方法研究

徐忠國(guó)，胡更生

(杭州電子科技大學(xué)數(shù)字媒體與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江 杭州 310018)

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一種多色混合膠印廢墨再利用的方法研究

徐忠國(guó)，胡更生

(杭州電子科技大學(xué)數(shù)字媒體與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江 杭州 310018)

廢墨再利用；補(bǔ)色波長(zhǎng)；多色混合；三刺激值；CIE1931色品圖

0 引 言

在包裝印刷膠印中，往往要用黃、品、青、黑四色，或用多個(gè)專色來印刷一個(gè)產(chǎn)品.每次印刷完成后，需要清洗墨斗、墨輥，產(chǎn)生了大量含有清洗液、潤(rùn)版液、乙醇等溶劑的多色廢墨.大多數(shù)印刷公司通過焚燒掩埋處理這些廢墨，既造成浪費(fèi)又污染環(huán)境.為了提高油墨利用率和減少污染，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了不少的研究.在國(guó)內(nèi)，文獻(xiàn)[1]采用絮凝法處理水基油墨廢水，文獻(xiàn)[2]提出的電化學(xué)氧化法在線路板行業(yè)廢水處理方面得到了應(yīng)用，文獻(xiàn)[3]建議用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定食品包裝紙中9種重金屬元素；在國(guó)外，文獻(xiàn)[4]通過中和回收油墨顏色來產(chǎn)生黑墨，文獻(xiàn)[5]收縮包裝標(biāo)簽油墨涂層促進(jìn)回收，文獻(xiàn)[6]采用核心過濾和脫墨浮選回收熱致變色油墨.還有通過研究印刷方法、臭氧/氧混合氣體、脫墨性能計(jì)分卡、脫墨行為等來提高脫墨質(zhì)量，采用優(yōu)化材料、設(shè)備、技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)油墨再利用.

本文借鑒脫墨除雜和修正油墨色度、密度的方法，運(yùn)用格拉斯曼定律，預(yù)處理多色混合膠印廢墨，即采用沉淀、過濾、蒸餾等手段進(jìn)行除雜；再通過數(shù)據(jù)測(cè)量、計(jì)算和分析添加補(bǔ)色油墨和其他助劑的量，實(shí)現(xiàn)了色度、密度數(shù)字化修正，使油墨性能達(dá)到要求.

1 CIE色度計(jì)算與評(píng)價(jià)

油墨色度、密度的修正需要通過CIE色度學(xué)進(jìn)行計(jì)算與評(píng)價(jià)，而色彩學(xué)的整個(gè)顏色體系都是建立在格拉斯曼定律基礎(chǔ)之上的.故運(yùn)用該定律，研究油墨色度、密度的修正方法.

為了對(duì)油墨顏色定量化描述，實(shí)現(xiàn)三刺激值與色品坐標(biāo)之間的互相轉(zhuǎn)換計(jì)算，采用色度計(jì)算公式如下：

(1)

根據(jù)補(bǔ)色律，多色混合油墨顏色都有一個(gè)補(bǔ)色，故找到其補(bǔ)色進(jìn)行適當(dāng)比例混合，修正油墨色度為黑色.而常用油墨可以根據(jù)中間色律選擇與多色混合油墨補(bǔ)色相近的幾種，按一定比例混合后得到補(bǔ)色油墨.根據(jù)顏色三刺激值疊加原理，混合油墨、匹配混合油墨顏色的補(bǔ)色油墨的質(zhì)量百分比的計(jì)算方法如下：

(2)

其中，X,Y,Z為標(biāo)準(zhǔn)參照黑墨三刺激值，X0,Y0,Z0為混墨三刺激值，X2,Y2,Z2和X3,Y3,Z3分別為兩種用于匹配混墨的補(bǔ)墨三刺激值，a，b，c為混墨與兩種補(bǔ)墨的質(zhì)量百分比.

根據(jù)人眼分辨顏色三要素定律可知，配制油墨的明度、色調(diào)和飽和度在主觀感覺上要想達(dá)到要求，需要結(jié)合現(xiàn)有分光密度計(jì)等顏色測(cè)量工具測(cè)量油墨顏色的客觀數(shù)據(jù)，從色度和密度2個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)油墨性能，從而保證主觀評(píng)價(jià)的一致性.色度差、密度偏差計(jì)算方法如下：

(3)

ΔDs=Ds1-Ds2.

(4)

選用GB/T7705-2008實(shí)地印刷要求作為修正后油墨的可用性指標(biāo)，如表1所示.

表1 GB/T 7705-2008一般產(chǎn)品實(shí)地印刷要求

2 混合膠印油墨的處理

2.1 除雜研磨預(yù)處理

將4次清洗四色膠印機(jī)的廢墨倒入燒杯中進(jìn)行沉淀，待油墨中密度較大的雜質(zhì)位于下層時(shí)，記錄沉淀時(shí)間，取上清液進(jìn)行過濾；用油墨過濾器過濾廢墨上清液，除去廢墨中的墨皮、結(jié)塊及其它雜質(zhì)；將過濾后的廢墨稱量，放入蒸餾釜中蒸餾，控制蒸餾釜的溫度與時(shí)間，得到混墨并稱量.將蒸餾后得到的混墨放置于三輥壓墨機(jī)中，研磨完成后，將混墨取出裝入容器.具體情況如表2所示.

表2 物理除雜和首次研磨具體數(shù)據(jù)

2.2 油墨三刺激值與色品坐標(biāo)的測(cè)算

將杭華牌常用油墨和研磨后的混合油墨分別灌注至IGT精量注墨器中，涂于油墨印刷適性儀的膠輥上，采用晨鳴200 g銅版紙進(jìn)行實(shí)地油墨打樣在油墨印刷適性儀上進(jìn)行實(shí)地油墨打樣；打樣完成后，將實(shí)地油墨樣張經(jīng)過12 h以上時(shí)間的充分干燥，使用分光密度計(jì)在ISO14981條件下測(cè)量油墨三刺激值，根據(jù)式(1)計(jì)算色品坐標(biāo)，如表3所示.

表3 油墨三刺激值與色品坐標(biāo)

2.3 補(bǔ)色波長(zhǎng)和混合比例的確定

在CIE1931XYZ色度圖上，連接混合油墨的色度坐標(biāo)和等能白E點(diǎn)交于光譜軌跡邊界，如圖1所示.計(jì)算圖1中的各混合墨主波長(zhǎng)斜率后，結(jié)合交點(diǎn)查表讀取混合油墨的補(bǔ)色波長(zhǎng)，判定混合油墨的補(bǔ)色顏色范圍，根據(jù)表3數(shù)據(jù)和式(2)計(jì)算得出配制標(biāo)準(zhǔn)參考黑色油墨(顏色三刺激值X=0.85,Y=0.89,Z=1.01)所需混合油墨和兩種相近匹配混合油墨顏色的補(bǔ)色油墨的質(zhì)量百分比，其中第3次出現(xiàn)負(fù)值，從表3知第3次回收的廢墨接近理想灰墨，所以不用補(bǔ)色油墨.記混合油墨與兩種補(bǔ)色油墨的總質(zhì)量為100 g，具體分配如表4所示.

圖1 CIE1931色品圖上混墨補(bǔ)色波長(zhǎng)的確定

次數(shù)主波長(zhǎng)斜率補(bǔ)色波長(zhǎng)/nm波長(zhǎng)范圍/nm混合比例混墨/g補(bǔ)墨1/g補(bǔ)墨2/g10．68571．4黃綠560～58089．59︰7．56︰2．8589．59Y7．56G2．8520．70582．5黃580～58995．82︰2．66︰1．5295．82Y2．66G1．0030．25603．0橙600～615100．42︰-0．14︰-0．2100．00Y0．00R0．0040．36487．2青475～49590．81︰5．86︰3．3390．81G5．86C3．33

2.4 添加助劑攪拌混合配制黑墨

將預(yù)處理得到的混墨與兩種補(bǔ)墨按質(zhì)量百分比放置于容器中；加入炭黑顏料、調(diào)墨油、催干劑；將混合物加入攪拌機(jī)中充分混合均勻；混合均勻后放置于三輥壓墨機(jī)中，完成研磨后，得到黑墨.具體情況如表5所示.

表5 再次研磨具體數(shù)據(jù)

3 黑墨性能檢測(cè)結(jié)果與分析

表6 性能檢測(cè)具體數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過油墨除雜和修正油墨色度、密度進(jìn)行再利用，揭示了格拉斯曼定律在油墨減色混合的應(yīng)用.運(yùn)用CIE色度學(xué)計(jì)算公式得到混墨色品坐標(biāo)并進(jìn)行混合墨處理，采用GB/T 7705-2008評(píng)價(jià)配墨性能和分析修正油墨成分.油墨處理結(jié)果均符合規(guī)定的實(shí)地印刷要求中同批同色色差值、同色密度偏差值的閾值要求，可以用于生產(chǎn)使用.本文方法的創(chuàng)新在于優(yōu)化了油墨再利用處理技術(shù)，更新了廢棄混合墨的成分，創(chuàng)造了新的可用黑色油墨，改變了廢墨焚燒和掩埋的處理方法.

[1]蘇振華,馮文英,王承亮,等.絮凝法處理水基油墨廢水的研究[C]//中國(guó)造紙學(xué)會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.北京:中國(guó)造紙學(xué)會(huì),2014:309-314.

[2]聶小芳.電化學(xué)氧化法在線路板行業(yè)廢水處理方面的應(yīng)用[J].科技與創(chuàng)新,2016(8):131.

[3]祿春強(qiáng),羅嬋,孫多志,等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定食品包裝用紙中9種重金屬元素[J].理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè)),2015,51(1):111-113.

[4]ZOLTNER S J，HILL N C， KOROL S V C， et al. Method for operating a printer to print recycled ink with process black neutralization[EB/OL].(2014-05-29) [2016-06-05].http://www.freepatentsonline.com/y2014/0146100.html.

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XU Zhongguo, HU Gengsheng

(SchoolofMediaandDesign,HangzhouDianziUniversity,HangzhouZhejiang310018,China)

reuse of waste ink; complementary wavelength; multicolor mixture; tristimulus values; CIE1931 chromaticity diagram

10.13954/j.cnki.hdu.2016.06.012

2016-06-15

徐忠國(guó)(1992-)，男，浙江杭州人，碩士研究生，數(shù)字媒體技術(shù).通訊作者：胡更生教授，E-mail：hu702702@163.com.

TQ628.5

A

1001-9146(2016)06-0057-04