探究不同的条件下水性油墨脱墨性能的影响

    随着人们环保意识的增强，水洗油墨在包装印刷和商业印刷行业中被广泛应用。水性油墨不同于以往的溶剂型油墨依靠溶剂的挥发干燥，溶剂的沸点越低，油墨的干燥速度越快，同时越容易释放出有毒气体污染环境及伤害身体健康。而水性油墨即采用水作为溶剂，在挥发过程中大大降低VOC的排放，消除了对环境及人体健康的负面影响，所以作为“绿色”印刷材料被使用。

 

    一、水性油墨的组成

 

    水性油墨是由特定的水性高分子树脂、颜料、水、添加助剂等经过物理化学过程组合而成的油墨。使用水作为溶剂，油墨转移到印刷物上，水经过挥发或渗入印刷物，油墨逐渐干燥。水性高分子树脂在油墨中主要起连接料的作用，使油墨具有一定的流动性能，并提供与印刷物之间的粘附力，使油墨在印刷后形成均匀的墨层。

 

    二、水性油墨在脱墨中存在的问题

 

    随着水性油墨被广泛使用，废纸中包含的水性油墨的比例也越来越高，在进行脱墨操作时，水性油墨废纸产生的油墨例子较难被去除。主要原因是水性油墨废纸采用碱性条件脱墨会使油墨例子分散成非常细小的颗粒，这些细小颗粒在浮选过程中难以被气泡捕集，重新沉积在纤维表面，大幅度降低脱墨浆的白度。

 

 

 

    通过保持浮选条件、实验原料及仪器设备、药品用量相同情况下，改变碎浆温度、时间、浓度、pH值等条件，研究对水性油墨脱墨效率的影响。

 

    图1碎浆温度对脱墨浆白度的影响

 

    从上图1中可以看出，随着碎浆温度的升高，脱墨浆的白度先升高后降低，碎浆温度为50℃时，脱墨浆的白度值最高为61.5%ISO。主要原因是在温度较低时候，纤维不易润胀，油墨不易从纤维表面剥离，温度升高，纤维吸水润胀，油墨易从纤维表面剥离，当温度达到60℃后，高温使油墨粒子的扩散作用加强，出现白度降低的现象。

 

    图2碎浆时间对脱墨浆白度的影响

 

    从上图2中可以看出，随着碎浆时间的增加，脱墨浆的白度持续降低，主要原因是碎浆10min可以充分的将油墨从纤维表面剥离，而提高碎浆时间，越来越多的油墨在纤维表面发生沉积。

 

    图3碎浆浓度对脱墨浆白度的影响

 

    从上图3可以看出，随着碎浆浓度的提高，脱墨浆白度呈现出先升高后降低的趋势，主要原因是在浆浓度较高的情况下，纤维间的揉搓、挤压作用越来越强，导致较多的油墨例子沉积在纤维表面，影响脱墨浆白度低。而浆浓度较低的情况下，纤维间的揉搓作用减弱，油墨难以被剥离。

 

 

    从上图4中可以得到，随着碎浆pH值的升高，脱墨浆白度呈现出先升高，后降低的趋势，其中在pH为7时，脱墨浆白度最高。主要原因是酸性条件纤维不易润胀，残留在纤维上的油墨量较多，而碱性条件下，随着pH值的升高，油墨粒子的粒径逐渐变小，易于沉积在纤维表面，使白度降低。

 

 

    通过保持碎浆条件、实验原料及仪器设备、药品用量相同情况下，改变浮选温度、时间、浓度等条件，研究对水性油墨脱墨效率的影响。

 

 

    从上图5中可以得出，随着浮选温度的提高，脱墨浆白度呈现先上升后下降的趋势。主要原因是温度的增加有利于油墨粒子与纤维间的剥离，当温度达到50℃时，表面活性剂产生的气泡速度快且稳定，使油墨粒子易于浮出，当温度达到60℃时，泡沫的破裂速度过快，使已吸附的油墨粒子重新回到脱墨浆中。

 

 

    从上图6可以得出，随着浮选时间的增加，脱墨浆白度有先升高后降低的趋势。主要原因是废纸悬浮液中油墨浓度大，泡沫吸附的油墨粒子多，浮选时间的增长使更多的油墨粒子被气泡带走，白度提高，但是到了一定时间后，油墨粒子数量已经很少了，气泡中夹带的细小纤维增加，所以白度出现降低。

 

    图7浮选浆浓度对脱墨浆白度的影响

 

    从上图7中可以得出，随着浮选浆浓度的提高，脱墨浆白度有先升高后降低的趋势。主要原因是在较低浓度的提升过程中，相应的表活剂的用量也在提高，降低了脱墨浆的表面张力，使油墨更好的被剥离，但是浓度提升到一定后，纤维间相互连接，气泡带着油墨粒子穿过这些纤维网络的难度增大，使油墨易于沉积在纤维间，白度出现降低。

 

    分别单独使用阴离子、阳离子和非离子类型的表活剂进行脱墨，探究其对水性油墨脱墨效率的影响。

    图8不同种类表活剂对脱墨浆白度的影响

 

    从上图8可以得出，三种类型表活剂中，阳离子类的脱膜效果最好，非离子类的次之，阴离子类的较差。主要原因是阳离子类型表面活性剂对油墨粒子的捕集较好，浮选时产生的泡沫均匀且粒径较小，能很好的将捕集的油墨粒子带出；非离子类型表面活性剂与油墨粒子的结合中等，浮选时泡沫虽然较高但是粒径大，不易于油墨粒子的剥离；阴离子表面活性剂对水性油墨的捕集较差，泡沫量低且不规则，难以将油墨粒子从纤维间带出。

 

 

    分别使用相同用量的非离子加阴离子与非离子加阳离子表活剂两种组合进行测试。

    图9不同种类表活剂复配对脱墨浆白度的影响

 

    从上图9中可以得出，采用非离子表活剂加阳离子类型表活剂配合使用比非离子加阴离子类型表活剂复配使用的脱墨效率更高。主要原因是非离子类型与阳离子类型表活剂配合使用时，水性油墨粒子较好的絮聚，且能产生丰富、均匀的泡沫浆油墨粒子剥离带出，白度有所提高，而使用非离子类型加阴离子类型表活剂时，泡沫对油墨粒子的捕集比较弱，但是提高了发泡性能，所以白度提高的较低。

 

    通过此次研究测试表明，脱墨浆白度均在提升到一定的数值后会有回落，其中碎浆工艺中，控制碎浆pH值为7，碎浆浓度为10%，碎浆时间为10min，碎浆温度为50℃下，脱墨浆的白度能有较大的提升。在浮选工艺中，控制浮选浓度在1.0%，浮选时间为5min，浮选温度为50℃，脱墨浆的白度提升较好。在表活剂的选用中，单一类型表活剂中阳离子类型脱墨效率较好，非离子类型脱墨效率次之，阴离子类型脱墨较差，将表活剂配合使用，非离子类型加阳离子类型表活剂的脱墨效率提升较高，非离子类型加阴离子类型表活剂的脱墨效率提升一般。