不同废纸的脱墨性
旧报纸 根据最近研究,胶印报纸的可脱墨性变化范围很大,脱墨性差的胶印报纸几乎与一般的苯胺印的报纸一样。冷固性胶版印刷在报纸印刷中占有重要地位。它的印刷油墨主要*渗透进纸内而干燥,其可脱墨性在很大程度上取决于油墨配方。如果用矿物油的冷固性油墨不含氧化成分,当加进一些未饱和的醇酸树脂时便会导致严重的脱墨困难,尤其是经历过像夏季那样的高温以后。在印报的油墨中,如果油墨含有不饱和的植物油也会引发氧化作用而使油近年来,普遍采用植物油取代胶版印刷油墨中的矿物油,尤其是一些彩色印刷油墨。但由于不饱和油经过一段时间以后会被氧化,因此,被认为有损于油墨的可脱墨性。欧洲几家油墨供应商、脱墨化学品供应商正在合作研究改变油墨配方以达到良好的脱墨性。通过研究油墨成分对脱墨性的影响发现,不只是植物油,而且所用树脂的种类也会诱发强氧化作用,这就是为什么某些即使以纯粹矿物油为配方的新闻纸油墨也不易脱墨,因为其油墨中还含有其他氧化成分。另一方面,某些低氧化值的植物油由于老化引起的脱墨困难并不苯胺印刷用的油墨可以是溶剂的也可以是水性的,在非吸收性基材上印刷常用有机溶剂油墨,而印报纸大多用水性油墨。这种油墨60-75%是水,12-20%是颜料,约有10%为丙烯酸聚合物。
水性苯胺油墨印刷的报纸会引起脱墨困难,传统的浮选脱墨车间效率变得差,在大多数碱性条件下脱墨,它的黏结剂被溶解,油墨分散成细小颗粒很难用浮选法除去。为了寻找低成本的含有苯胺印刷品的废纸脱墨办法,可以从油墨配方和脱墨工艺两方面加以考虑。油墨供应商已致力于开发易于脱墨的苯胺油墨并取得进展。但仍需要所有对此感兴趣的人共同努力,最后把它应用于工业上。苯胺油墨粒子大多在0.5-2u,而浮选最佳脱墨粒子在5-60u。这种粒子用洗涤除去最理想,但如此多的粒子,很难全部除去,因为洗涤水要回用,还要设法把水中油墨除去。
电话号簿纸 一般废纸脱墨车间都不乐意用电话号簿纸,因为这种废纸的特点是在低定量的纸张上印刷了大量的油墨。电话号簿大都是用了一年以后才收集回收,油墨经老化后脱墨困难,它的脱墨纸浆往往有很多油墨斑点,白度较差。电话号簿通常还有相当量的黄页,这些黄页可能是染色的也可能是印成黄色的,这都会使脱墨浆有黄色的斑点或使纸浆带黄色。在电话号簿的“白页”上用优选过的油墨印刷可以大大降低甚至避免脱墨浆中大块黑点的存在。其脱墨浆的白度可比用标准油墨印刷的高二三点,但严格来说即使是用优选过的油墨印刷这种电话号簿纸仍不能认为是可脱墨的废纸。电话号簿的黄页,如果是染黄的,在碎浆机内加入H2O2便可迅速脱色;但如果是印成黄色的话,其脱墨就很难。用标准油墨印成黄色对纸张会有很大损害,即使是用优选过的黄色油墨印刷,脱墨后白度也达不到50%ISO,不但白度太低,而且这种低白度还带有很重的黄色色调(b值约为18-20)。 尽管如此,如果电话号簿印刷商采用改进过的油墨并选择装订书用的胶粘剂,那么就有助于在脱墨浆料中稍微多用一些电话号簿废纸。
热固性胶版印刷杂志纸 大多数热固性印刷是四色印刷,油墨在印刷结束之前干燥,最常用的是热风干燥和红外干燥。纸幅被热风加热使得油墨中的溶剂蒸发掉,这一阶段主要是蒸发作用;非涂布纸热固性胶版印刷品,经过一段时间之后就会像旧报纸那样,或者更准确地说与用可氧化油墨印刷的旧报纸一样,产生类似的脱墨困难,即油墨不易剥离。由于油墨发脆即使剥离下来也是大油墨碎片,会对浮选造成困难,浮选后的浆会存在大的油墨点,这些问题与电话号簿纸的脱墨很相似。试验表明,在热固性胶印油墨中最有害的组分是不饱和醇酸树脂,这种成分易于在高温下老化。另一重要参数是溶剂挥发。试验表明,减少溶剂的蒸发可以减少油墨的氧化,从而印刷废纸有较好的可脱墨性。可氧化的醇酸树脂又称为软树脂,印刷后经过4-6周时间的氧化而硬化,含有这种成分的印刷品就很难脱墨,因为油墨薄膜只能部分从纤维表面脱除。不同类型的胶版印刷品的脱墨性能不同,用涂布纸印刷的杂志是胶印印刷品中最容易脱墨的。同是胶印,用传统的浮选脱墨工艺,杂志比报纸更容易脱墨。 尽管胶版印刷品经过几个月的老化会对脱墨产生负面影响,但不会产生很大的脱墨困难。凸版印刷、胶版印刷和苯胺印刷报纸的脱墨系数(DEM)以凸版印刷最高,为52,胶印其次,为48,而苯胺印刷最差,仅17。
凹版印刷品 目前大多数凹印油墨都用甲苯作溶剂,尽管一些包装印刷也使用以酒精作溶剂的油墨。溶剂约占油墨质量的1/2。与胶印油墨相比,凹印油墨粘度相当低,印刷后纸面的油墨主要*溶剂挥发干燥,当然部分也被纸张吸收。为加快溶剂蒸发常用热风干燥,为减少大气污染常装有溶剂回收装置。
一般来说,凹版印刷品要比胶版印刷品易于脱墨,涂布纸的脱墨比非涂布纸容易。大量的研究工作在致力于开发水性凹版印刷油墨,水性油墨主要问题是要求干燥时间长,用于干燥的能量是传统溶剂油墨的6倍。现在已有在低速印刷机上用水性油墨的,但质量不好,尤其是彩印。随着对环保要求的认知增加,将来这种水性油墨必会有进一步的发展及应用。对于这种水性油墨印刷的凹版印刷品的脱墨,造纸工作者将会遇到与苯胺印刷品脱墨相同的困难。
凹版印刷品的主要脱墨问题之一是有时会在脱墨浆和过程用水中释出红色,虽然由立索玉红颜料PR57:1, 所产生的红色可以轻易地用连二亚硫酸盐或FAS一类还原漂剂脱色,但如果是罗丹明染料,情况就不同了。尽管进行了很多研究,但至今还未找到有效的脱除这种红色的办法。如果工厂出现这类问题,唯一的办法是加入互补色的染料以把颜色削弱,但同时会损害整体亮度和白度。有些研究部门已对用于脱除这种红色的各种漂白办法进行了研究。H2O2和连二亚硫酸盐或FAS结合使用并非真正有效,过酸的作用稍微好些,但脱色的能力还是有限的,看来有必要对不含罗丹明的染料配方进行更多的研究。
办公用纸 办公废纸所用的印刷方法主要是色料印刷(激光打印和静电复印)和喷墨打印。在北美对色料印刷品的可脱墨性已进行多年研究,一般来说,色料脱墨对纸浆白度影响不大,但残余油墨需要用很大的能量才能分散成不可见的微粒(约高达180kw小时/吨),才能达到这种浆所要求的5mm2/m2的洁净度水平。由于色料粒子不易与纤维分离,这种浆的洁净程度往往受到影响。而色料粒子和纤维分离的难易取决于诸多因素,如印刷条件(色料的厚度)、色料附着程度(色料的化学组成,熔结时的温度和熔结方式,熔结过程和熔结之后所加的压力,印刷速度),还取决于碎浆条件(浓度、温度、碎浆机形式、碎浆时间和所用的表面活性剂)。由于在碎浆时产生大块油墨粒子,这些大块油墨粒子有些过大难以用传统方法除去。如果废纸内含很多这样的色料印刷品,用传统方法脱墨时所生产的纸张通常会有黑色尘埃点。近年已有很多技术进展可以克服这些问题,脱墨设备制造商已开发出新的系统以处理这类废纸。
在对印刷参数的影响进行研究时,发现印刷(复印)速度越快,所附着的色料的量就越少。他们还研究了色料粒子厚度的影响并比较了激光打印机和复印机对色料脱落和除去的影响,发现色料粒子厚度越薄就越难使之剥离和除去,激光打印的色料比复印机的色料更难剥离。过去对喷墨印刷纸的可脱墨性研究不多。它的油墨主要由染料组成,在脱墨过程不可以用浮选也不可以完全用洗涤法。为了除去所形成的颜色,必须用H2O2、连二亚硫酸盐或FAS进行漂白(用连二亚硫酸盐漂白最终白度75%ISO左右)。因为喷墨打印的油墨都是水基油墨,不会有很好的脱墨性。近来已有在水基油墨内用颜料取代染料以改善它们的脱墨性,最近大多数黑色喷墨油墨已这样做,但彩色油墨用颜料代替染料正在开发中。这种办法可以减少这种油墨脱墨困难。
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