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1、第4章 脱墨化学,脱墨的目的是在去除杂质、净化纸浆的同时，尽可能生产出白度高的纸浆。 油墨脱除的难易程度主要与印刷油墨的种类、印刷方式和纸张纤维种类有关。 在脱墨过程中若油墨颗粒分离效果不佳，含有较大的油墨颗粒（直径大于40m）时，能通过人的肉眼观察到纸上显出的黑点； 较小的油墨颗粒则降低纸张的白度，增加了需要漂白的可能性。 废纸脱墨有两个基本步骤： 第一步是油墨从纤维上脱落，这一步是在水力碎浆机内进行的。,第二步是油墨颗粒与纤维相互分离。 传统的油墨颗粒与纤维分离方法有两类： 一类是采用浮选法、洗涤法或浮选洗涤相结合的方法除去； 另一类是通过筛选和离心净化的方式除去。 浮选法是利用润湿性不同
2、来分离，对直径为10100rm的油墨颗粒去除效果较好。 洗涤法是用水洗使杂质通过孔道而除去，能有效地去除直径小于10m的油墨颗粒。 筛选是通过颗粒的大小、几何形状和挺度不同来分离油墨颗粒，可有效地去除直径大 于1000m的杂质。,离心净化则主要是根据相对密度的不同来分离，可有效去除直径为1001000um的油墨颗粒，有些高效除渣器可以除去直径小于l00um油墨颗粒。 4.1 油墨的组成及印刷特性 为得到合格、精美的印刷品，印刷油墨必须能够连续、均匀、定量、有选择、可控制地从墨斗向墨辊及印刷承印物上转移，并且有大量复制印刷品的特性。 影响印刷油墨适性的四大性能主要是油墨的流变性、干燥性、光学特性
3、和墨膜特性。 油墨的成分，特别是连结料成分，决定了油墨干燥性和墨膜特性。,4.1.1 油墨的组成 按照印刷方法可以将油墨分为接触性印刷油墨和非接触性印刷油墨。 接触性印刷油墨就是通常意义上的油墨，是由色料（分散相）、连结料（连续相）和助剂按照一定比例混合，经反复研磨、轧制而成的稳定均匀分散体系。 非接触性油墨，包括复印和激光打印油墨，是粉状固体小颗粒，以热塑性树脂为主，加入烯烃、颜料、电荷控制剂和流动化剂等添加剂。当油墨加热至熔融后，再加压力以使其固定在纸上。该油墨比一般印刷油墨牢固、耐磨、耐水、耐酸碱，故碱法脱墨工艺对其不起作用。,接触性油墨种类繁多，成分复杂；油墨不含色料为透明油墨，不含溶
4、剂为无溶剂油墨，以水为溶剂的为水基油墨（水性油墨）。以油为溶剂的为油基油墨。 （1）色料 油墨中的有色物质称为色料，包括颜料和染料，其作用是使油墨具有色彩。 在油墨中使用较多的是颜料，因此要求颜料必须具备有鲜艳的色彩，有较强的着色力，有一定的透明度和遮盖力，并具有适宜的吸油性、很好的分散性和耐抗性。,染料一般溶于水、油或有机溶剂，而颜料则不溶于它们；颜料仅能使物体表面染色，而染料却能使物体全部染色。因此，油墨中大多使用颜料，有时也会颜料、染料并用。 染料一般分为活性染料、直接染料、还原性染料、中性染料、碱性染料、阳离子染料、冰染料、硫化染料及食用染料。 颜料分为有机颜料和无机颜料。 有机颜料以
5、分子结构区分有酞片颜料（酞蓄蓝或绿）、偶氮颜料（耐晒黄、永久红）。 无机颜料包括炭黑、铭黄、铁蓝、钛白粉、锌钡白、金属颜料等。,（2）连结料 连结料的作用是充当色料的载体，是使油墨中色料分散连结在一起的液体组分，能在干燥后使色料粘附在承印物上。 它必须具备两种功能：,印刷适印性 连结料作为色料的载体，分散和携带着色料使油墨具有适当的流变特性，将色料均匀地从容器自印版再向承印物转移。 固着性 连结料应使油墨在转移过程中不干燥，而在承印物上能较快干燥成固态膜，使色料固着在承印物上。 连结料主要包括： 油类 有机溶剂 树脂及辅助材料,油类包括植物油、加工油和矿物油。 植物油可根据分子不饱和程度分为干
6、性植物油（桐油、亚麻仁油），半干性植物油（豆油、菜油），不干性植物油（蓖麻油）。它们的主要成分是高级脂肪酸的甘油醋（甘油三酸酷）。 加工油包括脱水蓖麻油和聚合油。 矿物油主要是来自石油的不同馏分，油墨中常用的有汽油、高沸点煤油和润滑油。 油类连结料具有良好的附着力和一定的抗水性，但在碱性溶液中容易水解、皂化，其脱墨较为容易。,连结料中有机溶剂是用于溶解树脂等成膜性物质的，因此自身的溶解性能、释放性能与挥发性能十分重要。 连结料中有机溶剂含有芳烃类（苯、甲苯、二甲苯），醇类（乙醇、异丙醇），酮类（丙酮、丁酮），酉旨类（醋酸乙醋、醋酸丁醋）等。 在有机溶剂型连结料中，树脂和有机溶剂的抗水性低，其在
7、碱液中也易被除去。 树脂是连结料的中心原料，其性能的好坏直接影响到墨膜的光泽、牢固，还影响印刷过程与适印性。 油墨中常用的天然树脂有松香及其衍生物、沥青、虫胶等。,合成树脂包括石油树脂、改性醇酸树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂、聚酞胺树脂、环氧树脂、聚氨醋树脂、聚苯乙烯树脂、橡胶树脂、纤维素及其衍生物。 其中松香改性树脂用于配制快固着亮光油墨；醇酸树脂结膜光亮、耐磨；聚酞胺树脂俗称尼龙，用于配制柔性版油墨；石油沥青是结构复杂的多种聚合物的混合物，配制黑色轮转印报油墨的主要原料。 在树脂型连结料中，石油沥青、松香改性树脂和醇酸树脂这三类的抗水性低，在碱液中易被除去，但聚酞胺树脂类耐碱，故碱法工艺对其不
8、起作用。,油墨中的辅助材料包括蜡和铝皂。 蜡可以改变油墨的流变性、抗水性和印刷性能。蜡有多种，如植物蜡（加拿巴蜡）、动物蜡（虫蜡、蜂蜡）、矿物蜡（石蜡、地蜡）与合成蜡（聚乙烯蜡、聚四氟乙烯蜡）等。 铝皂是连结料的凝胶剂，连结料轻度凝胶时表现为增稠状态。它的作用机理是与连结料中树脂的活性基团反应形成大分子基团或生成鳌合物，形成的网络包围了连结料的稀释部分，从而形成凝胶状态。 (3)油墨助剂 助剂的作用是调节油墨的色调、私性、流动性、干燥性及印刷适应性。,油墨助剂的种类很多，在油墨中含有一种或多种，才可使油墨具有各种特性以适应印刷的过程。 增塑剂 增塑剂为高沸点、低挥发性溶剂或低熔点固体，用以降低
9、油墨中树脂的玻璃化温度，使其具有一定的柔韧性。 常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛醋（或丁醋）、癸二酸醋、磷酸三苯酉旨等。 催干剂 催干剂的作用是加快油墨的干燥速度。催于剂的组成主要是钻、锰、铅等金属的有机酸皂类。,有溶剂型的和分散型的产品，典型的催干剂有高级脂肪酸的钻盐、锰盐及硼酸的铝、锰盐等。 干燥抑制剂 干燥抑制剂是油墨抗氧化剂，主要用于延缓油墨中催干性强的颜料如铬黄、铁蓝等在轧炼或存放时出现结膜现象。 干燥抑制剂本身都是强还原剂，首先被氧化，即起到了正常氧化聚合的阻聚作用。 增稠剂 增稠剂用以提高油墨的粘度，使油墨凝胶化，具有一定触变性，防止颜料沉淀，常用的增稠剂为膨润土、烟雾硅。,稀释剂
10、稀释剂的作用是降低油墨的粘度，改变流动性。防止油墨过乳而引起拉毛、掉版等现象。其化学组成与油墨的种类有关，如油基油墨通常采用6号调墨油；溶剂型油墨采用甲苯、二甲苯；树脂型油墨采用低粘度的植物油、高沸点的煤油；水型油墨采用水、乙醇、异丙醇。 减粘剂 减粘剂用于降低油墨的赫着性，但不改变流动性，它是以精漂亚麻油、高沸点煤油为主体，加入凝胶剂（碳酸钻盐）、低粘度醇酸树脂、石蜡等组成。,调色剂 调色剂包括提色剂和冲淡剂。 提色剂是用来调节油墨色相的，如黑墨黑度不足，可加铁蓝或射光蓝等颜料以纠正其炭黑的偏棕色相。 冲淡剂使用的目的是冲淡油墨的颜色，但不改变油墨原有的粘性、流动性及印刷适应性，油基油墨的冲
11、淡剂是由氢氧化铝和干性油连结料一起混合轧炼成的透明浆状体。 防结皮剂 防结皮剂可防止氧化聚合干燥型油墨在使用时结皮，常用苯甲醚等。,其他助剂 分散剂、润湿剂使颜料在连结料中均匀分散，防止颜料颗粒凝集、沉淀。 油溶型有卵磷脂、聚丙烯酸盐。 水溶型有烷基硫酸醋钠、烷基芳基碳酸钠等阴离子表面活性剂。 还有防霉剂、消泡剂、防污剂、反胶化剂、防针孔剂、香料等。 4.1.2 纸和印刷油墨的特性 要解决好脱墨问题，不但要了解印刷油墨的组成，还必须了解不同印刷纸的纸张性能及油墨的分类。,常用的印刷纸一般有非涂布纸和涂布纸。 非涂布纸中有轻施胶纸和重施胶纸。 油墨的分类方法有两种： 一是根据印版的种类而分成平版
12、、凸版、凹版、网版等油墨； 二是根据油墨的干燥形式分为渗透干燥油墨、光催化干燥油墨、热干燥固化油墨、稀土催化固化油墨。 根据纸种、油墨干燥形式不同将废纸大致分为以下几种。 4.1.2.1 非涂布纸使用渗透干燥性油墨印刷,该类废纸以旧报纸、旧书刊纸为代表，其原料一般为木浆类，轻施胶或不施胶，不涂布。 报纸印刷油墨中树脂含量低，使用润滑油等矿物油作为溶剂。 矿物油型连结料是以矿物油溶剂、溶解沥青或松香构成，主要用于渗透干燥型印报轮转油墨中。 沥青是一种很复杂的化合物混合体，其主要戊分为树脂类物质和沥青质，多用于印报轮转油墨的连结料。 相对于废纸脱墨，该类废纸一般易于分散。载体树脂易皂化，从而释放颜
13、料，颜料可碎解成微小颗粒，一般采用浮选法和洗涤法均可达到理想的脱墨效果。,在脱墨设计时，一般选择皂化用碱，渗透力、分散力较强的表面活性剂即可。 目前国内外绝大多数新闻纸化学脱墨工厂采用碱性脱墨法和碱性脱墨剂，同时加入NaOH、硅酸钠和过氧化氢等化学品。 加入过氧化氢以防止浆料的碱性变黑现象，硅酸钠作为脱墨稳定剂。 4.1.2.2 非涂布纸使用干燥式或代固化型油墨印刷 该类废纸一般为旧书刊纸、旧账簿纸，这类纸张虽不经涂布，但施胶度相对较高，纤维吸墨性较差。,胶印工艺中常使用润版液，以赋予胶印油墨一些特殊的性能。首先其连结料要具有抗水性能。 过去胶版印刷过程用的连结料主要是亚麻油，其抗水性、干性及
14、光泽度都很差，现在已由性能较好的树脂类连结料所代替，常用的树脂有松香改性酚醛树脂、醇酸树脂和聚氨酩醇酸树脂。 除了树脂外，连结料中还有各种溶剂，如植物油或矿物油。 在一些由丙烯酸类、醋酸类或丁酸纤维素、硝酸纤维和氯化橡胶等作连结料的油墨中，甚至要加入强溶剂来溶解这些树脂，但这会侵蚀印版或引起飞墨或拉丝。,过去胶版印刷过程用的连结料主要是树脂类连结料，常用的树脂有松香改性酚醛树脂、醇酸树脂和聚氨酩醇酸树脂。 除了树脂外，连结料中还有各种溶剂，如植物油或矿物油。 在一些由丙烯酸类、醋酸类或丁酸纤维素、硝酸纤维和氯化橡胶等作连结料的油墨中，甚至要加入强溶剂来溶解这些树脂，但这会侵蚀印版或引起飞墨或拉
15、丝。 高施胶度纸在印刷过程中，油墨吸附在纸上。溶剂不能立即被纤维吸收，而是通过于燥或者代树脂固化在纸表面，树脂有一个化学固化过程。,固化后油墨固着力非常牢固，脱墨相对较难，但树脂仍可被皂化，只是需要较高皂化温度和较高碱浓度，解离后油墨颗粒相对较大，加入强氧化剂，可帮助纤维和油墨分离，加入表面活性剂能提高纤维白度。 非离子表面活性剂在蒸馏水中浮选胶印油墨时能获得最好的白度，这表明空气泡与油墨颗粒的连接不需要任何多价离子的存在。 阴离子表面活性剂在没有多价离子存的条件下，其浮选效果较差，这主要是由于没有多价离子在油墨颗粒和空气泡之间发挥架桥作用。,如浮选在酸性条件下进行，阳离子表面活性剂能提高浮选
16、后纸浆白度，原因在于多价阳离子起着空气泡和油墨颗粒之间的搭桥作用。 树脂载体一旦被皂化即释放出再生料，可采用浮选加洗涤法除去，一般脱墨较彻底，无墨点或极少墨点，脱墨设计时可采用高浓度碱皂化和高渗透表面活性剂剥离，并加入过氧化氢作为漂白和助脱剂，同时加入少量鳌合剂以稳定过氧化氢。 4.1.2.3 涂布纸使用多性能油墨印刷 该类废纸一般为彩色画报纸。纸张是在原纸基础上经涂布高分子树脂和无机增白颜料及其涂布助剂加工而成的。,印刷过程中，油墨不直接印在纤维上而是印在涂布层上，且印刷油墨中载体树脂和颜料种类较多，固化时多加入稀土或其他催化剂。 印刷过程对印刷品要求较高，粘着力要强，使用时间长，因而其脱墨就困难，其载体树脂固化硬度高，不能轻易皂化而解离，涂料、颜料、助剂等混杂在一起，使脱墨复杂化。 该类废纸脱墨一般采用机械与化学相结合的方法，即加强机械脱附作用同时添加分散能力较强的表面活性剂，使涂料、油墨与纤维剥离，然后再进一步分散、浮选，从而达到脱墨的目的。,该类油墨颗粒一般直径较大，多需采用浮选工艺脱墨，脱墨剂亦应以表面活性剂为主，辅之以碱液，并加入抗再凝聚
