印刷油墨與印刷方式對廢紙脫墨的影響

楊 恒 張素風

（陜西科技大學造紙工程學院，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

（陜西科技大學造紙工程學院，陜西西安，710021）

隨著人們環境保護意識的增強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注。廢紙脫墨漿由于具有污染小、成本低等特點，現已越來越多地應用于造紙工業中。本文就印刷油墨與印刷方式對廢紙脫墨的影響進行了分析論述。

油墨 印刷方式 廢紙脫墨

印刷油墨與廢紙脫墨息息相關。印刷油墨種類不同會導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雜程度等。印刷方式根據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，在組成和性質上與傳統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作用，脫出廢紙上的印刷油墨，來改善廢紙漿的外觀質量和光學性能，包括漿料的白度、塵埃度和色調等。廢紙脫墨是一個復雜的過程，與印刷油墨的組成和印刷方式有著很大關系。

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力，使油墨和其他雜質與纖維脫離開來并分散于漿液中，對于已經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脫墨方法。這種方法主要是用大量的水反復洗滌漿料，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，脫墨劑中必須加入分散劑和抗沉積劑。洗滌法優點是脫墨漿白度較高，灰分含量低，操作方便，工藝穩定，能耗低，設備投資少；其缺點是用水量大，纖維流失大，紙漿得率低（一般為75%左右）。

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

隨著辦公自動化的迅速發展，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，隨著印刷技術的發展，新型油墨如紫外光固化油墨、激光打印和靜電復印油墨、水性油墨等大量使用，它們在組成和性質上與傳統的油墨有很大的差別，傳統的脫墨技術不能對其進行有效的處理。為了解決這類問題，近年來又出現了蒸汽爆破法、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在近年來的研究過程中取得了長足的進展，已廣泛應用到國內外廢紙制漿領域中。

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、凹版印刷油墨和網孔版油墨等；根據油墨主要組分不同，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的問世，油墨的種類也在日益增加。在當前的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數量。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反應使得油墨在纖維表面上形成一層緊密的不可滲透的薄膜，導致脫墨困難。當這種廢紙在水力碎漿機的堿性條件下疏解時，堿對這種光固化油墨膜作用不大，但當纖維在堿性條件下潤脹時，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色油墨印在紙張上。激光印刷油墨中的黏結劑不能為水力碎漿中添加的氫氧化鈉（NaOH）所皂化，因而當纖維在堿性條件下潤脹后，調色油墨會成片地從纖維上剝離，但仍會有相當部分的油墨顆粒黏附在纖維上，造成脫墨效率下降。

傳統的脫墨工藝流程都是在堿性條件下進行的。隨著水性油墨的產生以及二次纖維原料中堿溶性樹脂的增多，傳統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，目前已出現了中性脫墨和酸循環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印紙，它不同于傳統的印刷廢紙，脫墨難度更大。為此，近年來，國內外研究人員在這方面進行了大量的研究，并取得了比較滿意的進展。

蒸汽爆破法能適用于廢報紙、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，通過往復式活塞將其壓縮成塞狀物料，該塞狀物連續送入高壓釜，經過蒸汽處理，物料通過一個噴料閥噴出，使壓力降至常態。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。這種方法作為整個二次纖維回收脫墨系統中的一部分，與篩選、洗滌等設備配套使用，可以提高脫墨效率。蒸汽爆破法脫墨在環境保護以及對廢紙的廣泛適應性上具有其獨到之處。

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生器，利用超聲波的空化作用產生強烈的沖擊波，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。超聲波處理的特點是對過程溫度不敏感、減少添加脫墨化學品、且脫墨后的紙頁強度比采用水力碎漿機的要大。

吸附脫墨法又叫做溶劑脫墨法。是針對靜電復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點，而且還可以通過改變酶的組成、用量、處理時間、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，可以大大提高浮選效率、降低洗滌負荷，減少纖維流失，為脫墨廢水的封閉循環創造了有利條件。同時，脫墨漿油墨性塵埃明顯下降，非油墨性塵埃略有下降?？傊?，采用生物酶脫墨技術可以提高產品質量，降低生產成本。另外，生物酶脫墨技術可適應任何類型的廢紙脫墨，對激光打印、靜電復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境的污染。雖然目前酶法脫墨技術還存在一些問題 （比如成本高、負荷大等）需要解決，但隨著生物技術的飛速發展，在廢紙制漿過程中，相信廉價、高效的酶制劑替代傳統的脫墨用化學藥劑將成為必然。

4 結語

廢紙脫墨漿具有污染小、成本低等優點，利用廢紙脫墨漿生產高質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