油墨印刷方法對浮選脫墨的影響研究

摘要：當今社會經常會產生大量廢紙，造成了環境污染、能源及經濟損失，因此國家制訂了有關廢紙回收的規定，并加強了廢紙回收的工業建設。在廢紙回收過程中，需要對廢紙上的油墨進行脫除。不同的印刷方法具有不同的脫墨性。文章針對不同的印刷方法介紹了其對浮選脫墨的影響。

關鍵詞：油墨印刷方法；浮選脫墨；廢紙回收；水基油墨；脫墨效率 文獻標識碼：A

中圖分類號：TS744 文章編號：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，經常會產生大量廢紙，造成了環境污染、能源及經濟損失，一些國家還因此制訂了有關廢紙回收的規定，并加強了廢紙回收的工業建設，廢紙回收量正在逐步增加。油墨在印刷品廢紙中占有一定質量，因此要想進行回收，就必須將這些油墨去除。由于不同的紙張使用的印刷方法不同，每種印刷品的脫墨性也不同，因此這些差異對廢紙回收產生一定影響。以往人們只在乎印刷品質量，開發并生產印刷適應性能強的油墨，而忽略了它的脫墨性，如今人們已經逐漸注意到了這一點。因此，無論是造紙行業或印刷行業，還是油墨工業，都應以提高廢紙回收率為己任，貢獻自己的力量。

2 油墨的成分、種類和特點

油墨是一種用于印刷的著色劑，以微粒的形式均勻地與連接劑結合，呈帶黏性的流體狀。

2.1 油墨成分

油墨的組成成分有顏料物質、填料物質、連接料以及附加物質等。

2.1.1 顏料。油墨中的顏料主要是為了顯色，直接影響了油墨的性質，它分為無機顏料和有機顏料兩種，既可以是天然的，也可以是人工合成的。

2.1.2 填料。填料是一種白色的粉狀物質，可以是透明、半透明或者不透明的。填料起到節約顏料使用量、增加流動性、調節油墨黏稠度的作用。

2.1.3 連接料。連接料也叫調墨油，它可以充當黏合劑讓油墨具有黏性，可以使顏料分散，讓油墨具有流動性，還起到將圖像轉移到紙張上的作用。另外，連接料也與油墨成膜后顏料與紙張表面的結合有關。連接料影響了油墨的酸堿性、抗水性、顏色和印刷品質，它的組成成分包括各種合成樹脂、礦物油、水和溶劑等。

2.1.4 附加劑。為了使油墨性能得到加強，通常會將一些附加物質添加進去，所以也稱添加劑，比如干燥劑、增塑劑以及稀釋劑等。

2.2 油墨種類及特性

在報紙印刷中通常使用的油墨為苯胺凸版水基油墨，它具有親水性，所含成分里有50%都是水。如今報紙的印刷方法變成了彩色膠版印刷法，所以更多使用的是油基膠印冷固油墨以及膠印熱固油墨，另位還有影印油墨和激光印刷油墨。油墨在分解后主要生成非極性化合物，所以具有疏水性，浮選脫墨時就很容易將它們與纖維素纖維分離。

3 油墨印刷方法對浮選脫墨的影響

適應印刷方法是對印刷油墨的基本要求。在不同的印刷方法中，油墨與纖維通過不同的突降進行接觸，這就導致油墨發生的物理及化學性質變化也不相同，對浮選脫墨工序造成不同影響。

3.1 冷固性膠版印刷方法

膠版印刷方法是利用油無法與水相融的原理，印刷版上的圖像部分被設計成可以附著油基油墨，而不能附著水。它以連接劑（抗水載色劑）與顏料在乙醇或者水中無法流出為基礎。此方法一般在有光澤的雜志、新聞紙及書刊的印刷中能夠見到。冷固性膠版印刷是在室溫下進行，膠印冷固油基油墨可以被吸收進紙張的毛細孔，顏料跟著留存在紙張表面，沒有進行額外的干燥工序。也就是說油墨中液體組成成分被吸收進紙張內部，而其中的固體組成成分留在外面。就算在干燥或化學反應條件下進行附著，吸收作用仍然存在。所以在印刷過程里，膠印冷固性油基油墨并沒有產生較大的改變。這種方法的可脫墨性主要由油墨成分所決定，如果冷固性油墨中含有礦物油而缺少氧化組分，脫墨便會難以進行，尤其在夏天高溫的情況下。另外油墨中含有不飽和植物油時，發生的氧化作用也阻礙了油墨的去除。

3.2 熱固性膠版印刷方法

熱固性膠版印刷大部分都是四色印刷，干燥過程是在印刷結束前進行，以紅外干燥與熱風干燥為主。熱風通過對紙張進行加熱，利用蒸發作用將紙張上油墨中的溶劑組分蒸發出來達到干燥的目的；非涂布紙熱固性印刷品如果經歷了一定時間，就會使脫墨過程難以進行，也就是說很難將油墨與紙張分離。干燥后的油墨具有脆性，就算成功脫下也不能保持完整而變成較大的油墨碎片，不利于浮選的進行，浮選過后會有大的油墨點留在漿中。熱固性膠印油墨中含有的不飽和醇酸樹脂是非常有害的物質，具有高溫下易老化的特點。經過試驗證明，要想避免油墨氧化過多，可以盡量減少溶劑蒸發，使脫墨變得更容易。印刷完成的一個月到一個半月的時間后，不飽和的醇酸樹脂因為發生氧化而變硬，這種物質使印刷品脫墨變得困難，因為只能去除纖維表面上的部分油墨形成的薄膜。膠版印刷品的脫墨難度根據類型的不同而有差異，其中最易進行脫墨的是涂布紙印刷的雜志，它比報紙更容易使用傳統的浮選脫墨方法進行脫墨。

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，能夠快速干燥，黏度為低等或者中等。其基本原理是在印刷版的凸出面上附著油墨，再將其印在紙面上，使凸出面上的油墨轉到紙上。該方法在報紙及雜志的印刷中通常會用到。使用水基油墨印刷時脫墨性能比較差，利用傳統的浮選脫墨方法效率較低，當脫墨環境為堿性時，會溶解掉黏結劑，使油墨變成非常小的顆粒，因而浮選脫墨的難度較大。應當加強改進油墨配方的脫墨工藝，以利于提高苯胺印刷品的脫墨效率。

3.4 輪轉凹版印刷

輪轉凹版印刷的原理就是將圖像在印刷版上形成凹面，在凹下去的部分內布滿油墨，利用具有彈性的橡膠壓輥將紙張壓到凹面里，從而讓紙張更好地接觸到里面的油墨。一些彩色的報紙和雜志就是用的輪轉凹版印刷法。輪轉凹版印刷與苯胺凸版印刷一樣，這兩種方法使用的水基油墨和油基油墨里含有的揮發性溶劑是在60℃下進行蒸發達到干燥的目的（揮發性溶劑指的是水或者像酯和芳香族碳氫化合物類的沸點低的有機溶劑），留下來的樹脂等各種物質結合于顏料而保存在紙張上。這兩種方法的印刷過程沒有涉及到化學反應，所以在印刷之后，干燥的水基油墨與油基油墨都沒有改變原有的疏水性，因此沒有對浮選脫墨造成較明顯的影響。

3.5 影印方法與激光印刷

這種方法是先在帶有電荷的光電導性表面上形成潛像，隨后將其轉移到紙上，也就是說以光的形式將記錄的潛像發射在帶電荷的表面，然后再進行復印。不是印刷圖像的面積反射出來的光就會以表面電荷的方式消散，沒出現光線的部分電荷保留。帶電荷的表面與帶相反電荷的色料粒子相接觸，并將其吸附到自身表面形成能看見的圖像。為了熔化丙烯酸乙烯酯，色料粒子與紙頁的結合是在200℃條件下進行的。色料粒子的大小只有幾μm，在影印過程中，無數色料粒子發生熔融，再結合到紙纖維上形成聚合粒子，進而產生圖像，聚合粒子直徑大小以mm計算。激光印刷是利用激光束進行的，與影印有著相似的印刷原理。在有電荷的硒鼓上制造激光束，激光束與非圖像部分表面上的電荷中和后產生潛像，色料粒子與硒鼓接觸后，與帶電荷的圖像部分結合而形成可視圖像，色料粒子熔融后轉移到紙頁上。所以就像前面所說的，兩種方法所用色料有著相似的組成。激光粒子在印刷后也發生了類似的物理及化學變化。

在印刷過程中，這兩種印刷方法使用的色料短暫地與熱、光與空氣發生作用，色料粒子上的苯乙烯基發生了氧化和聚合反應，導致了過氧化物的生成，再加上色料聚合生成了大粒子，使色料粒子和纖維素纖維產生了化學結合，并將其包圍；此外，色料油墨粒子由于發生了氧化反應而具有了較強的劑型，使浮選脫墨變得更加難以進行。就算油墨能脫離纖維，但是部分纖維素纖維仍可以粘附油墨粒子，這兩種作用使油墨粒子的親水性得到加強，造成浮選脫墨的效率低下，加之裝置的不同，效果也有所差異，中小紙廠的質量較差，脫墨后白度僅提高4%～5% ISO。所以，可以設計出不一樣的色料粒子以及改進脫墨方法，提高脫墨效率。經研究表明，脫墨劑通常由多種化學物質構成，能夠起到有效分散和游離墨粒子的作用，單一的脫墨劑很難達到理想的脫墨效果，需要多種化學品相互作用、滲透和乳化才能實現。蘭州理工大學輕工學院應用化學研究所經過長期的實驗研究，配制出了由水玻璃、OH鈉和氨基磷酸單脂合劑組成的脫墨劑，氨基磷酸單脂合劑由十二氨基磷酸酯和三氯氧磷組成，能夠有效降低紙張的殘余墨粒，而磷酸單脂是脫墨劑的捕捉劑，便于墨粒子集中于浮選泡沫層。較之單一的脫墨劑，這種新型混合配方使脫墨率增加了67%，值得大力推廣。

4 結語

在上述幾種印刷方法使用的油墨中，只有水基油墨具有親水性，但在干燥之后形成的固體物質是不溶于水的，再加上其他的油墨本身就具有疏水性，所以為了分離纖維素纖維和疏水性的油墨，可以考慮使用泡沫浮選的方法。在印刷過程中，印刷方法的差異使油墨發生了不同的物理性質及化學性質方面的變化。由于油基膠印冷固油墨的原理較簡單，只涉及到紙張表面的毛細孔吸收作用，然而水基油墨以及油基膠印熱固油墨的操作溫度是60℃以下，通過蒸發干燥來進行，所以以上油墨并沒有發生化學性質，尤其是疏水性上的明顯變化，浮選脫墨程序可以相對較容易地完成。對于影印和激光印刷方法來說，使用的色料粒子由于在印刷時受到了熱的作用而發生熔融，進而與紙纖維結合，加上高溫、空氣中的氧和光，使色料粒子發生氧化作用和聚合作用，氧化作用生成的過氧化物結合于纖維，而聚合作用具有較大的物理化學結合力生成較大的粒子。加上色料粒子表面因氧化作用產生的極性性質，對浮選脫墨造成較大的影響，難以有高的脫墨效率，所以需要設計新的色料粒子，并改善粒子的表面特性。

參考文獻

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作者簡介：孫鵬（1976-），男，江蘇人，天津世紀天源安全衛生評價監測有限公司工程師，研究方向：職業病危害監測評價。

（責任編輯：陳 潔）