油墨印刷方法对浮选脱墨的影响研究

摘要：当今社会经常会产生大量废纸，造成了环境污染、能源及经济损失，因此国家制订了有关废纸回收的规定，并加强了废纸回收的工业建设。在废纸回收过程中，需要对废纸上的油墨进行脱除。不同的印刷方法具有不同的脱墨性。文章针对不同的印刷方法介绍了其对浮选脱墨的影响。

关键词：油墨印刷方法；浮选脱墨；废纸回收；水基油墨；脱墨效率 文献标识码：A

中图分类号：TS744 文章编号：1009-2374（2016）01-0059-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.01.030

1 概述

在日常生活中，经常会产生大量废纸，造成了环境污染、能源及经济损失，一些国家还因此制订了有关废纸回收的规定，并加强了废纸回收的工业建设，废纸回收量正在逐步增加。油墨在印刷品废纸中占有一定质量，因此要想进行回收，就必须将这些油墨去除。由于不同的纸张使用的印刷方法不同，每种印刷品的脱墨性也不同，因此这些差异对废纸回收产生一定影响。以往人们只在乎印刷品质量，开发并生产印刷适应性能强的油墨，而忽略了它的脱墨性，如今人们已经逐渐注意到了这一点。因此，无论是造纸行业或印刷行业，还是油墨工业，都应以提高废纸回收率为己任，贡献自己的力量。

2 油墨的成分、种类和特点

油墨是一种用于印刷的着色剂，以微粒的形式均匀地与连接剂结合，呈带黏性的流体状。

2.1 油墨成分

油墨的组成成分有颜料物质、填料物质、连接料以及附加物质等。

2.1.1 颜料。油墨中的颜料主要是为了显色，直接影响了油墨的性质，它分为无机颜料和有机颜料两种，既可以是天然的，也可以是人工合成的。

2.1.2 填料。填料是一种白色的粉状物质，可以是透明、半透明或者不透明的。填料起到节约颜料使用量、增加流动性、调节油墨黏稠度的作用。

2.1.3 连接料。连接料也叫调墨油，它可以充当黏合剂让油墨具有黏性，可以使颜料分散，让油墨具有流动性，还起到将图像转移到纸张上的作用。另外，连接料也与油墨成膜后颜料与纸张表面的结合有关。连接料影响了油墨的酸碱性、抗水性、颜色和印刷品质，它的组成成分包括各种合成树脂、矿物油、水和溶剂等。

2.1.4 附加剂。为了使油墨性能得到加强，通常会将一些附加物质添加进去，所以也称添加剂，比如干燥剂、增塑剂以及稀释剂等。

2.2 油墨种类及特性

在报纸印刷中通常使用的油墨为苯胺凸版水基油墨，它具有亲水性，所含成分里有50%都是水。如今报纸的印刷方法变成了彩色胶版印刷法，所以更多使用的是油基胶印冷固油墨以及胶印热固油墨，另位还有影印油墨和激光印刷油墨。油墨在分解后主要生成非极性化合物，所以具有疏水性，浮选脱墨时就很容易将它们与纤维素纤维分离。

3 油墨印刷方法对浮选脱墨的影响

适应印刷方法是对印刷油墨的基本要求。在不同的印刷方法中，油墨与纤维通过不同的突降进行接触，这就导致油墨发生的物理及化学性质变化也不相同，对浮选脱墨工序造成不同影响。

3.1 冷固性胶版印刷方法

胶版印刷方法是利用油无法与水相融的原理，印刷版上的图像部分被设计成可以附着油基油墨，而不能附着水。它以连接剂（抗水载色剂）与颜料在乙醇或者水中无法流出为基础。此方法一般在有光泽的杂志、新闻纸及书刊的印刷中能够见到。冷固性胶版印刷是在室温下进行，胶印冷固油基油墨可以被吸收进纸张的毛细孔，颜料跟着留存在纸张表面，没有进行额外的干燥工序。也就是说油墨中液体组成成分被吸收进纸张内部，而其中的固体组成成分留在外面。就算在干燥或化学反应条件下进行附着，吸收作用仍然存在。所以在印刷过程里，胶印冷固性油基油墨并没有产生较大的改变。这种方法的可脱墨性主要由油墨成分所决定，如果冷固性油墨中含有矿物油而缺少氧化组分，脱墨便会难以进行，尤其在夏天高温的情况下。另外油墨中含有不饱和植物油时，发生的氧化作用也阻碍了油墨的去除。

3.2 热固性胶版印刷方法

热固性胶版印刷大部分都是四色印刷，干燥过程是在印刷结束前进行，以红外干燥与热风干燥为主。热风通过对纸张进行加热，利用蒸发作用将纸张上油墨中的溶剂组分蒸发出来达到干燥的目的；非涂布纸热固性印刷品如果经历了一定时间，就会使脱墨过程难以进行，也就是说很难将油墨与纸张分离。干燥后的油墨具有脆性，就算成功脱下也不能保持完整而变成较大的油墨碎片，不利于浮选的进行，浮选过后会有大的油墨点留在浆中。热固性胶印油墨中含有的不饱和醇酸树脂是非常有害的物质，具有高温下易老化的特点。经过试验证明，要想避免油墨氧化过多，可以尽量减少溶剂蒸发，使脱墨变得更容易。印刷完成的一个月到一个半月的时间后，不饱和的醇酸树脂因为发生氧化而变硬，这种物质使印刷品脱墨变得困难，因为只能去除纤维表面上的部分油墨形成的薄膜。胶版印刷品的脱墨难度根据类型的不同而有差异，其中最易进行脱墨的是涂布纸印刷的杂志，它比报纸更容易使用传统的浮选脱墨方法进行脱墨。

3.3 苯胺凸版印刷

苯胺凸版印刷常使用油基油墨和水基油墨，能够快速干燥，黏度为低等或者中等。其基本原理是在印刷版的凸出面上附着油墨，再将其印在纸面上，使凸出面上的油墨转到纸上。该方法在报纸及杂志的印刷中通常会用到。使用水基油墨印刷时脱墨性能比较差，利用传统的浮选脱墨方法效率较低，当脱墨环境为碱性时，会溶解掉黏结剂，使油墨变成非常小的颗粒，因而浮选脱墨的难度较大。应当加强改进油墨配方的脱墨工艺，以利于提高苯胺印刷品的脱墨效率。

3.4 轮转凹版印刷

轮转凹版印刷的原理就是将图像在印刷版上形成凹面，在凹下去的部分内布满油墨，利用具有弹性的橡胶压辊将纸张压到凹面里，从而让纸张更好地接触到里面的油墨。一些彩色的报纸和杂志就是用的轮转凹版印刷法。轮转凹版印刷与苯胺凸版印刷一样，这两种方法使用的水基油墨和油基油墨里含有的挥发性溶剂是在60℃下进行蒸发达到干燥的目的（挥发性溶剂指的是水或者像酯和芳香族碳氢化合物类的沸点低的有机溶剂），留下来的树脂等各种物质结合于颜料而保存在纸张上。这两种方法的印刷过程没有涉及到化学反应，所以在印刷之后，干燥的水基油墨与油基油墨都没有改变原有的疏水性，因此没有对浮选脱墨造成较明显的影响。

3.5 影印方法与激光印刷

这种方法是先在带有电荷的光电导性表面上形成潜像，随后将其转移到纸上，也就是说以光的形式将记录的潜像发射在带电荷的表面，然后再进行复印。不是印刷图像的面积反射出来的光就会以表面电荷的方式消散，没出现光线的部分电荷保留。带电荷的表面与带相反电荷的色料粒子相接触，并将其吸附到自身表面形成能看见的图像。为了熔化丙烯酸乙烯酯，色料粒子与纸页的结合是在200℃条件下进行的。色料粒子的大小只有几μm，在影印过程中，无数色料粒子发生熔融，再结合到纸纤维上形成聚合粒子，进而产生图像，聚合粒子直径大小以mm计算。激光印刷是利用激光束进行的，与影印有着相似的印刷原理。在有电荷的硒鼓上制造激光束，激光束与非图像部分表面上的电荷中和后产生潜像，色料粒子与硒鼓接触后，与带电荷的图像部分结合而形成可视图像，色料粒子熔融后转移到纸页上。所以就像前面所说的，两种方法所用色料有着相似的组成。激光粒子在印刷后也发生了类似的物理及化学变化。

在印刷过程中，这两种印刷方法使用的色料短暂地与热、光与空气发生作用，色料粒子上的苯乙烯基发生了氧化和聚合反应，导致了过氧化物的生成，再加上色料聚合生成了大粒子，使色料粒子和纤维素纤维产生了化学结合，并将其包围；此外，色料油墨粒子由于发生了氧化反应而具有了较强的剂型，使浮选脱墨变得更加难以进行。就算油墨能脱离纤维，但是部分纤维素纤维仍可以粘附油墨粒子，这两种作用使油墨粒子的亲水性得到加强，造成浮选脱墨的效率低下，加之装置的不同，效果也有所差异，中小纸厂的质量较差，脱墨后白度仅提高4%～5% ISO。所以，可以设计出不一样的色料粒子以及改进脱墨方法，提高脱墨效率。经研究表明，脱墨剂通常由多种化学物质构成，能够起到有效分散和游离墨粒子的作用，单一的脱墨剂很难达到理想的脱墨效果，需要多种化学品相互作用、渗透和乳化才能实现。兰州理工大学轻工学院应用化学研究所经过长期的实验研究，配制出了由水玻璃、OH钠和氨基磷酸单脂合剂组成的脱墨剂，氨基磷酸单脂合剂由十二氨基磷酸酯和三氯氧磷组成，能够有效降低纸张的残余墨粒，而磷酸单脂是脱墨剂的捕捉剂，便于墨粒子集中于浮选泡沫层。较之单一的脱墨剂，这种新型混合配方使脱墨率增加了67%，值得大力推广。

4 结语

在上述几种印刷方法使用的油墨中，只有水基油墨具有亲水性，但在干燥之后形成的固体物质是不溶于水的，再加上其他的油墨本身就具有疏水性，所以为了分离纤维素纤维和疏水性的油墨，可以考虑使用泡沫浮选的方法。在印刷过程中，印刷方法的差异使油墨发生了不同的物理性质及化学性质方面的变化。由于油基胶印冷固油墨的原理较简单，只涉及到纸张表面的毛细孔吸收作用，然而水基油墨以及油基胶印热固油墨的操作温度是60℃以下，通过蒸发干燥来进行，所以以上油墨并没有发生化学性质，尤其是疏水性上的明显变化，浮选脱墨程序可以相对较容易地完成。对于影印和激光印刷方法来说，使用的色料粒子由于在印刷时受到了热的作用而发生熔融，进而与纸纤维结合，加上高温、空气中的氧和光，使色料粒子发生氧化作用和聚合作用，氧化作用生成的过氧化物结合于纤维，而聚合作用具有较大的物理化学结合力生成较大的粒子。加上色料粒子表面因氧化作用产生的极性性质，对浮选脱墨造成较大的影响，难以有高的脱墨效率，所以需要设计新的色料粒子，并改善粒子的表面特性。

参考文献

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[2] 王杨弘，宋先亮.阳离子化浮选脱墨渣纤维的制备及其对纸张性能的影响[J].东北林业大学学报，2013，（8）.

[3] 陈嘉翔.评价浮选脱墨效果的新参数——浮选脱墨选择性[J].中国造纸，2008，（2）.

作者简介：孙鹏（1976-），男，江苏人，天津世纪天源安全卫生评价监测有限公司工程师，研究方向：职业病危害监测评价。

（责任编辑：陈 洁）