探究不同的條件下水性油墨脫墨性能的影響

    隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，水洗油墨在包裝印刷和商業(yè)印刷行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。水性油墨不同于以往的溶劑型油墨依靠溶劑的揮發(fā)干燥，溶劑的沸點(diǎn)越低，油墨的干燥速度越快，同時(shí)越容易釋放出有毒氣體污染環(huán)境及傷害身體健康。而水性油墨即采用水作為溶劑，在揮發(fā)過(guò)程中大大降低VOC的排放，消除了對(duì)環(huán)境及人體健康的負(fù)面影響，所以作為“綠色”印刷材料被使用。

 

    一、水性油墨的組成

 

    水性油墨是由特定的水性高分子樹(shù)脂、顏料、水、添加助劑等經(jīng)過(guò)物理化學(xué)過(guò)程組合而成的油墨。使用水作為溶劑，油墨轉(zhuǎn)移到印刷物上，水經(jīng)過(guò)揮發(fā)或滲入印刷物，油墨逐漸干燥。水性高分子樹(shù)脂在油墨中主要起連接料的作用，使油墨具有一定的流動(dòng)性能，并提供與印刷物之間的粘附力，使油墨在印刷后形成均勻的墨層。

 

    二、水性油墨在脫墨中存在的問(wèn)題

 

    隨著水性油墨被廣泛使用，廢紙中包含的水性油墨的比例也越來(lái)越高，在進(jìn)行脫墨操作時(shí)，水性油墨廢紙產(chǎn)生的油墨例子較難被去除。主要原因是水性油墨廢紙采用堿性條件脫墨會(huì)使油墨例子分散成非常細(xì)小的顆粒，這些細(xì)小顆粒在浮選過(guò)程中難以被氣泡捕集，重新沉積在纖維表面，大幅度降低脫墨漿的白度。

 

 

 

    通過(guò)保持浮選條件、實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備、藥品用量相同情況下，改變碎漿溫度、時(shí)間、濃度、pH值等條件，研究對(duì)水性油墨脫墨效率的影響。

 

    圖1碎漿溫度對(duì)脫墨漿白度的影響

 

    從上圖1中可以看出，隨著碎漿溫度的升高，脫墨漿的白度先升高后降低，碎漿溫度為50℃時(shí)，脫墨漿的白度值最高為61.5%ISO。主要原因是在溫度較低時(shí)候，纖維不易潤(rùn)脹，油墨不易從纖維表面剝離，溫度升高，纖維吸水潤(rùn)脹，油墨易從纖維表面剝離，當(dāng)溫度達(dá)到60℃后，高溫使油墨粒子的擴(kuò)散作用加強(qiáng)，出現(xiàn)白度降低的現(xiàn)象。

 

    圖2碎漿時(shí)間對(duì)脫墨漿白度的影響

 

    從上圖2中可以看出，隨著碎漿時(shí)間的增加，脫墨漿的白度持續(xù)降低，主要原因是碎漿10min可以充分的將油墨從纖維表面剝離，而提高碎漿時(shí)間，越來(lái)越多的油墨在纖維表面發(fā)生沉積。

 

    圖3碎漿濃度對(duì)脫墨漿白度的影響

 

    從上圖3可以看出，隨著碎漿濃度的提高，脫墨漿白度呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)，主要原因是在漿濃度較高的情況下，纖維間的揉搓、擠壓作用越來(lái)越強(qiáng)，導(dǎo)致較多的油墨例子沉積在纖維表面，影響脫墨漿白度低。而漿濃度較低的情況下，纖維間的揉搓作用減弱，油墨難以被剝離。

 

 

    從上圖4中可以得到，隨著碎漿pH值的升高，脫墨漿白度呈現(xiàn)出先升高，后降低的趨勢(shì)，其中在pH為7時(shí)，脫墨漿白度最高。主要原因是酸性條件纖維不易潤(rùn)脹，殘留在纖維上的油墨量較多，而堿性條件下，隨著pH值的升高，油墨粒子的粒徑逐漸變小，易于沉積在纖維表面，使白度降低。

 

 

    通過(guò)保持碎漿條件、實(shí)驗(yàn)原料及儀器設(shè)備、藥品用量相同情況下，改變浮選溫度、時(shí)間、濃度等條件，研究對(duì)水性油墨脫墨效率的影響。

 

 

    從上圖5中可以得出，隨著浮選溫度的提高，脫墨漿白度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。主要原因是溫度的增加有利于油墨粒子與纖維間的剝離，當(dāng)溫度達(dá)到50℃時(shí)，表面活性劑產(chǎn)生的氣泡速度快且穩(wěn)定，使油墨粒子易于浮出，當(dāng)溫度達(dá)到60℃時(shí)，泡沫的破裂速度過(guò)快，使已吸附的油墨粒子重新回到脫墨漿中。

 

 

    從上圖6可以得出，隨著浮選時(shí)間的增加，脫墨漿白度有先升高后降低的趨勢(shì)。主要原因是廢紙懸浮液中油墨濃度大，泡沫吸附的油墨粒子多，浮選時(shí)間的增長(zhǎng)使更多的油墨粒子被氣泡帶走，白度提高，但是到了一定時(shí)間后，油墨粒子數(shù)量已經(jīng)很少了，氣泡中夾帶的細(xì)小纖維增加，所以白度出現(xiàn)降低。

 

    圖7浮選漿濃度對(duì)脫墨漿白度的影響

 

    從上圖7中可以得出，隨著浮選漿濃度的提高，脫墨漿白度有先升高后降低的趨勢(shì)。主要原因是在較低濃度的提升過(guò)程中，相應(yīng)的表活劑的用量也在提高，降低了脫墨漿的表面張力，使油墨更好的被剝離，但是濃度提升到一定后，纖維間相互連接，氣泡帶著油墨粒子穿過(guò)這些纖維網(wǎng)絡(luò)的難度增大，使油墨易于沉積在纖維間，白度出現(xiàn)降低。

 

    分別單獨(dú)使用陰離子、陽(yáng)離子和非離子類(lèi)型的表活劑進(jìn)行脫墨，探究其對(duì)水性油墨脫墨效率的影響。

    圖8不同種類(lèi)表活劑對(duì)脫墨漿白度的影響

 

    從上圖8可以得出，三種類(lèi)型表活劑中，陽(yáng)離子類(lèi)的脫膜效果最好，非離子類(lèi)的次之，陰離子類(lèi)的較差。主要原因是陽(yáng)離子類(lèi)型表面活性劑對(duì)油墨粒子的捕集較好，浮選時(shí)產(chǎn)生的泡沫均勻且粒徑較小，能很好的將捕集的油墨粒子帶出；非離子類(lèi)型表面活性劑與油墨粒子的結(jié)合中等，浮選時(shí)泡沫雖然較高但是粒徑大，不易于油墨粒子的剝離；陰離子表面活性劑對(duì)水性油墨的捕集較差，泡沫量低且不規(guī)則，難以將油墨粒子從纖維間帶出。

 

 

    分別使用相同用量的非離子加陰離子與非離子加陽(yáng)離子表活劑兩種組合進(jìn)行測(cè)試。

    圖9不同種類(lèi)表活劑復(fù)配對(duì)脫墨漿白度的影響

 

    從上圖9中可以得出，采用非離子表活劑加陽(yáng)離子類(lèi)型表活劑配合使用比非離子加陰離子類(lèi)型表活劑復(fù)配使用的脫墨效率更高。主要原因是非離子類(lèi)型與陽(yáng)離子類(lèi)型表活劑配合使用時(shí)，水性油墨粒子較好的絮聚，且能產(chǎn)生豐富、均勻的泡沫漿油墨粒子剝離帶出，白度有所提高，而使用非離子類(lèi)型加陰離子類(lèi)型表活劑時(shí)，泡沫對(duì)油墨粒子的捕集比較弱，但是提高了發(fā)泡性能，所以白度提高的較低。

 

    通過(guò)此次研究測(cè)試表明，脫墨漿白度均在提升到一定的數(shù)值后會(huì)有回落，其中碎漿工藝中，控制碎漿pH值為7，碎漿濃度為10%，碎漿時(shí)間為10min，碎漿溫度為50℃下，脫墨漿的白度能有較大的提升。在浮選工藝中，控制浮選濃度在1.0%，浮選時(shí)間為5min，浮選溫度為50℃，脫墨漿的白度提升較好。在表活劑的選用中，單一類(lèi)型表活劑中陽(yáng)離子類(lèi)型脫墨效率較好，非離子類(lèi)型脫墨效率次之，陰離子類(lèi)型脫墨較差，將表活劑配合使用，非離子類(lèi)型加陽(yáng)離子類(lèi)型表活劑的脫墨效率提升較高，非離子類(lèi)型加陰離子類(lèi)型表活劑的脫墨效率提升一般。