浅析废纸脱墨的影响因素

王树东

东港股份有限公司 山东省 济南市 250100

摘 要：随着人们环境保护意识增强以及造纸纤维原料日益紧缺，废纸回收利用受到业界的广泛关注。废纸脱墨浆由于具有污染小、成本低等特点，被越来越多的广泛应用。本文就印刷油墨、印刷方式等影响废纸脱墨的因素进行了分析论述。

关键词：油墨 印刷方式 废纸脱墨

废纸脱墨是通过一系列的物理和化学作用，脱出废纸上的印刷油墨，来改善废纸浆的外观质量和光学性能，包括浆料的白度、尘埃度和色调等。废纸脱墨是一个复杂的过程，与印刷油墨的组成和印刷方式有着很大关系。

印刷油墨与废纸脱墨息息相关。印刷油墨种类不同会导致脱墨过程的很大不同，例如油墨粒子去除的难易程度以及脱墨流程的复杂程度等。印刷方式根据油墨凝固过程及原理，可分为接触印刷和非接触印刷。非接触印刷所使用的油墨以热塑性树脂为主，在组成和性质上与传统的油墨有很大的差别。

1. 废纸脱墨的原理及方法

废纸脱墨就是在碎解或疏解废纸过程中，通过脱墨剂的润湿、渗透、分散、乳化等作用，破坏油墨与纤维间的黏结力，使油墨和其他杂质与纤维脱离开来并分散于浆液中，对于已经分散开来的油墨粒子，在分散剂和吸附剂的作用下，使其不再凝聚或重新吸附在纤维上，然后通过浮选法或洗涤法将油墨从纸浆中除去。简单地说，可以分为三个过程：渗透、皂化-油墨从纤维上脱落-从纸浆中除去油墨粒子^[1]。废纸脱墨有两种最主要的方法，即洗涤法和浮选法。

洗涤法脱墨是最早使用的传统脱墨方法。这种方法主要是用大量的水反复洗涤浆料，通过脱水的方法将油墨过滤掉，随白水一起排走。洗涤法脱墨时，脱墨剂中必须加入分散剂和抗沉积剂。洗涤法脱墨浆白度较高，灰分含量低，操作方便，工艺稳定，能耗低，设备投资少；其缺点是用水量大，纤维流失大，纸浆得率低（一般为75％左右）。

浮选法脱墨的优点是纤维流失少，纸浆得率可达85％～95％，使用的脱墨剂的数量少；其缺点是纸浆白度较低，灰分含量高，所用设备也比洗涤法复杂、昂贵，动力消耗较大。浮选法脱墨自20世纪90年代以来发展很快，浮选槽的结构和功能也有了许多更新和改进，以适应废纸回收利用迅猛发展的势头。近年来，浮选法和洗涤法通常结合使用，以获得更佳的脱墨效果。

随着办公自动化的迅速发展，二次纤维中高级印刷纸和办公废纸的比例也在日益增加。同时，随着印刷技术的发展，新型油墨如紫外光固化油墨、激光打印和静电复印油墨、水性油墨等大量使用，它们在组成和性质上与传统的油墨有很大的差别，传统的脱墨技术不能对其进行有效的处理。为了解决这类问题，近年来又出现了蒸汽爆破法、超声波法、吸附脱墨法、生物酶等多种脱墨新方法。尤其是生物酶法脱墨技术在近年来的研究过程中取得了长足的进展，已广泛应用到国内外废纸制浆领域中。

2. 印刷油墨对废纸脱墨的影响

用于纸张印刷的油墨大致上可以分成以下几种类型：根据印刷版型的不同，可分为柔性凸版印刷油墨、凹版印刷油墨和网孔版油墨等；根据油墨主要组分不同，可分为纸张溶剂型油墨和水性油墨等；根据印刷材料不同，可分为纸张及其他纸制品油墨，塑料油墨以及金属油墨等；根据油墨在印刷材料上固化方式不同，可分为热固性油墨和光固性油墨等^[2]。

由于无压印刷、喷墨印刷、静电印刷等新型印刷技术的问世，油墨的种类也在日益增加。在当前的MOW（混合办公废纸）中，使用紫外光固油墨、激光印刷油墨、苯胺印刷油墨等新型油墨已占相当数量。这些新型油墨的使用使废纸脱墨变得更加困难。

紫外光固油墨主要由光固连接料、颜料、光敏剂和辅料组成。光固化和不饱和树脂的交联反应使得油墨在纤维表面上形成一层紧密的不可渗透的薄膜，导致脱墨困难。当这种废纸在水力碎浆机的碱性条件下疏解时，碱对这种光固化油墨膜作用不大，但当纤维在碱性条件下润胀时，疏解作用会使这些油墨膜脱落。

激光印刷是借助热熔的方法将调色油墨印在纸张上。激光印刷油墨中的粘结剂不能为水力碎浆中添加的氢氧化钠（NaOH）所皂化，因而当纤维在碱性条件下润胀后，调色油墨会成片地从纤维上剥离，但仍会有相当部分的油墨颗粒粘附在纤维上，造成脱墨效率下降。

传统的脱墨工艺流程都是在碱性条件下进行的，随着水性油墨的产生以及二次纤维原料中碱溶性树脂的增多，传统的脱墨工艺流程显得越来越力不从心，造成脱墨效率的下降。有些厂家采用多次洗涤的方法，尽管可以除去油墨，但这不仅使得成本上升，还造成大量的洗涤废水难以回收等问题^[3]。为了解决这些问题，目前已出现了中性脱墨和酸循环筛选等脱墨方式或辅助方式。

3. 印刷方式对废纸脱墨的影响

目前，印刷方式主要有接触印刷和非接触印刷两种。非接触印刷废纸包括激光打印纸和静电复印纸，它不同于传统的印刷废纸，脱墨难度更大。为此，近年来，国内外研究人员在这方面进行了大量的研究

^[4]，并取得了比较满意的进展。

蒸汽爆破法能适用于废报纸、混合办公废纸和旧纸箱等废纸的脱墨。该法的过程是将一定浓度的纸浆送入蒸汽爆破器中，通过往复式活塞将其压缩成塞状物料，该塞状物连续送入高压釜，经过蒸汽处理，物料通过一个喷料阀喷出，使压力降至常态。通过饱和蒸汽闪击之后，废纸已分解成纤维和能够洗涤出去的油墨粒子。这种方法作为整个二次纤维回收脱墨系统中的一部分，与筛选、洗涤等设备配套使用，可以提高脱墨效率。蒸汽爆破法脱墨在环境保护以及对废纸的广泛适应性上具有其独到之处。

超声波法适用于含有高光泽聚合物油墨的纸和纸板，如杂志封面、广告、宣传册等。该法的原理是将废纸浆稀悬浮液通过振鸣式超声波发生器，利用超声波的空化作用产生强烈的冲击波，在液体中引起周期性的压缩与膨胀，使得油墨与纤维分开，此时的油墨粒子粒径约为10μm，然后通过旋液分离器分离出油墨粒子。不同频率的超声波疏解和分裂不同尺寸范围的油墨粒子，一般有效的频率范围是20～60kHz。超声波处理的特点是对过程温度不敏感，减少添加脱墨化学品，且脱墨后的纸页强度比采用水力碎浆机要大。

吸附脱墨法，又叫做溶剂脱墨法，是针对静电复印纸中的静电印刷显像剂具有高温软化特性以及在一种有机溶剂中的可溶解性，使剥离下来的显像剂吸附凝聚成较大的球形颗粒，再通过长风压力筛和离心除渣器除去。

利用生物酶脱墨是一种具有良好前景的脱墨方法。酶在造纸中有着重要的用途，如在生物制浆、解决树脂障碍、改善纤维性能、生物漂白、废水处理等方面发挥着重大的作用。酶法脱墨不但可以降低脱墨废水中的COD值，有效地减轻环境污染，而且还由于不需使用大量的NaOH，纸浆的白度可提高4%～5%。与传统碱法脱墨相比，酶法脱墨不仅具有脱墨浆游离度高、物理陛能及滤水性能良好、高白度以及低残余油墨量等种种优点，而且还可以通过改变酶的组成、用量、处理时间、pH值和添加—些助剂来控制油墨粒子的大小分布和形状，从而有效地除去形状各异的油墨^[5]。采用生物酶脱墨技术，可以大大提高浮选效率，降低洗涤负荷，减少纤维流失，为脱墨废水的封闭循环创造了有利条件。同时，脱墨浆油墨性尘埃明显下降，非油墨性尘埃略有下降。总之，采用生物酶脱墨技术可以提高产品质量，降低生产成本。另外，生物酶脱墨技术可适应任何类型的废纸脱墨，对激光打印、静电复印等热固性油墨尤其有效。更重要的是酶法脱墨可以大大降低脱墨废水的COD值，有效地降低废纸制浆过程中对环境的污染。虽然目前酶法脱墨技术还存在一些问题（比如成本高、负荷大等）需要解决，但随着生物技术的飞速发展，在废纸制浆过程中，相信廉价、高效的酶制剂替代传统的脱墨用化学药剂将成为必然^[6]。

4. 结语

废纸脱墨浆具有污染小、成本低等优点，利用废纸脱墨浆生产高质量的文化用纸是解决我国纤维原料短缺问题的有效途径之一。通过研究印刷油墨与印刷方式对废纸脱墨的影响，对于提高废纸浆的脱墨效率，解决其性能缺陷具有重要意义。

参考文献

[1] 张运展. 现代废纸制浆技术问答[M]. 北京：化学工业出版社, 2009

[2] 成世杰,石淑兰. 印刷油墨的化学组成对脱墨的影响[J]. 中国造纸, 2003, 22(3):45-47

[3] 张效林,夏卫民, 薄相峰. 油墨、印刷方式与废纸脱墨的关系[J]. 印刷世界, 2003(1):40-43

[4] 陈嘉翔. 油墨种类和印刷方法及其对浮选脱墨的影响[J]. 造纸化学品, 2004(5):1-5

[5] E. Bobu, F. Ciolacu. Environmental aspects of enzyme deinking[J]. Professional Papermaking, 2007, 4(1): 6-13

[6] 徐龙权,张运展. 酶法脱墨的发展及研究动向[J]. 中国造纸, 2010, 29(7):62-68

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