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环保印务基数探析

来源:中国喷码机网发布日期:2012-03-29

  以上问题在很大程度上限制了水性油墨在新闻纸行业的应用,因此,研究水性油墨新闻纸脱墨具有长远的意义。另外,我国使用进口废纸为原料的大型新闻纸厂都遇到过脱墨浆白度突然下降的情况,原因就是原料中含有部分水性油墨印刷的新闻纸,至今,仍没有找到有效的解决办法,只能尽量避免使用水性油墨印刷新闻纸,因此,研究水性油墨印刷新闻纸脱墨也是非常迫切的任务。

  国外对水性油墨印刷新闻纸脱墨的研究较早,也取得了一定的成果。法国纸业技术中心与加拿大开发的两级脱墨技术、Oliver等人采用有机改性蒙脱土作聚集剂的浮选脱墨技术对处理含30%水性油墨印刷新闻纸的ONP脱墨均取得了一定的成功,但是,前者增加了成本与工艺流程的复杂性,后者又受到专利技术的保护,都未能得到很好地推广。因此,对水性油墨新闻纸脱墨进行进一步的研究是必须的。在这种形势下,本课题组张学铭等人在全水性油墨新闻纸的脱墨做了大量的研究,主要包括洗涤法脱墨、超声波预处理结合洗涤法脱墨、浮选法脱墨等,研究表明:水性油墨新闻纸在中性条件下碎浆比较理想,采用适当的脱墨剂能达到较高的浮选效率。目前的新闻纸印刷油墨为水性油墨和油性油墨共存,这种局面在短期内也很难改变,因此,研究新闻纸的脱墨更具有现实意义。

  碎浆是脱墨的**步,同时也是非常关键的一步,碎浆工艺对脱墨浆*终的白度有很大的影响。

  现有碱法脱墨生产线对水性油墨新闻纸的容忍界限在10%左右,而美国以水性油墨印刷的新闻纸占总报量的35%-40%,特别在西部地区比较高。

  结合水性油墨新闻纸在整个新闻纸市场中的占有率与碎浆工艺的重要性,本研究选择水性油墨印刷新闻纸与油性油墨印刷新闻纸绝干质量比为3:7的混合新闻纸为研究对象,对其碎浆工艺进行了专门地研究。

  在广州某纸厂生产的新闻原纸上双面印刷某一商品黑色水性油墨,制得水性油墨柔性版印刷新闻纸,室温下阴凉处保存10个月,;油性油墨印刷新闻纸为国产新闻纸,室温下阴凉处保存4个月。将上述旧新闻纸撕成1.5cm、1.5cm的碎片,各自充分混合均匀后分别置于密封塑料袋中平衡水分,备用。

  表面活性剂非离子表面活性剂吐温-80(Tween-80,简写为T-80)与吐温-20(Tween-20,简写为T-20)均配成100g/L的溶液;阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SAS)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTABr)为化学纯。

  实验用商品水性油墨各组分含量组分质量分数/%炭黑19水66树脂连接料10其它助剂51.2实验方法在中性条件下,ONP纤维被润胀程度较低,疏解比较困难,因此,本研究在碎浆前增加预浸渍段,用来润胀和软化纤维,减少碎浆过程中废纸对碎浆机的磨损。另外,本研究拟对碎浆后的浆料经超级洗涤处理,通过测量超级洗涤处理后浆料的白度和有效残余油墨浓度(ERIC)来衡量碎浆效果,超级洗涤处理的原理是通过强烈的、长时间的洗涤,将浆料中已经与纤维分离的油墨粒子从纤维中除去。因此,超级洗涤处理后,测量纤维的ERIC能评价碎浆中油墨从纤维上的剥离程度和纤维不可逆沉积的总体效果。与传统上用浮选或洗涤后浆料的白度、ERIC、尘埃度等指标来评价碎浆工艺相比,这一方法的好处在于能够对碎浆的效果直接进行衡量,不受脱墨剂对油墨粒子捕集能力等因素的影响;实验过程中,影响因素少且容易控制,因此,理论上实验可重现性也会好。

 预浸渍称取含30%水性油墨印刷新闻纸,总绝干质量为230g的混合新闻纸,倒入3L的烧杯中,加入碎浆所需化学药品与水稀释至一定的浆料浓度,然后置于50%的恒温水浴锅中浸渍30min.

  碎浆将浸渍后的试样转移至FORMAXN-100T型高浓碎浆机中,当温度升高至设定温度时,先慢速(190r/min左右)转动12min,待废纸初步碎解开后,提高转速至300r/min,开始计时,到预定时间后停止碎浆。

  超级洗涤处理超级洗涤处理在动态滤水仪(DDJ)中进行,DDJ转子处于滤水罐中心并使转子底部与滤网的间隙约为3.2mm.洗涤过程中维持浆料浓度在1.0%,转速为1200r/min.当滤出的水分彻底清澈时,就认为洗涤已经完成。洗涤过程全部使用去离子水。

  浆片抄造与测量浆片的抄造按国标GB/T8940.2-1988进行。

  浆片干燥后,采用美国Technidyne公司生产的ColorTouchERIC950测量其白度与有效残余油墨浓度(ERIC)。浆片两面各测四个点,取其平均值。

  废纸碎浆过程中存在着机械作用、化学作用与热能作用,机械作用主要与碎浆的浆料浓度、碎浆时间、碎浆机转子结构及转速有关,化学作用主要表现在浆料pH值与化学品的添加方面,热能作用则主要表现在碎解的温度方面。已有研究表明:水性油墨印刷新闻纸使用传统碱性脱墨并不合适,其原因如下:水性油墨的连接料一般是丙烯酸树脂,它们被皂化后重新分散的油墨粒子粒径很小,大约200nm左右,非常容易再沉积至细胞腔内部;水性油墨亲水性强,不容易通过浮选除去。

  不添加化学品时碎浆工艺的研究由于水性油墨新闻纸与油性油墨新闻纸的油墨性能不同,在制定实验方案时,综合考虑两者适宜的碎浆条件,选择中性与碱性环境进行探索。本实验先考察没有添加化学品(调节pH值所用盐酸和氢氧化钠除外)时,温度、pH值、浆料浓度和碎浆时间对碎浆效果的影响。

  白度和ERIC受浆料浓度、碎浆的时间影响较大,而温度和pH值对其影响很小。因为浆料白度越大,ERIC越小,碎浆效果越好,故理论上取A1B1C3D2*合适。而温度在各个水平下的实验结果几乎没有差别,考虑到成本等因素,碎浆条件选择A1B3C3D2更为理想,即浆料浓度为6%,温度为40%,时间为10min,pH值为7.另外,我们发现1号实验与3号实验所得浆料的白度几乎一样,但是,它们的ERIC相差很大。出现这一现象的主要原因如下:3号实验是废纸在pH值为11的情况下进行的碎浆,浆料中也没有添加过氧化氢等药品,从而产生了严重的碱致黑效应。在测量ERIC时,其结果与油墨粒子的吸收系数有关,但是水性油墨粒子与油性油墨粒子吸收系数不同,甚至,不同油性油墨粒子的吸收系数也不一样,本文中所有ERIC数据均采用950nm下油墨吸收系数为150000计算所得。同时,由于浆片不透明度大于97%,浆片的散射系数不能通过测量得到而采用了默认值,进一步扩大了实验误差,因此,ERIC仅具有相对的意义。

  正交实验安排因素的水平数有限,否则会导致实验量的急剧增大。本实验中浆料浓度各水平之间的跨度较大,有必要对它进行进一步优化。浆料浓度由6%增加到8%时,浆料白度略有上升,有效残余油墨浓度变化不大。另外,生产能力会有较大的提高,而处理单位质量浆料的能耗也会有所下降。综上,碎浆的浆料浓度选择8%.在本实验条件下,*优工艺条件为浆料浓度8%,温度40%,时间为10min,pH值为7.

  添加表面活性剂对碎浆效果影响的研究显然,前面所得*优工艺是中性的条件,油墨从纤维上的剥离仅仅依靠机械作用与热能作用,P层与部分S层的油墨不能与纤维分离,碎浆的效果有待改善。因此,在维持pH值、温度、碎浆时间和浆料浓度不变的情况下,本研究接着考察了碎浆前(预浸渍时)添加表面活性剂对碎浆效果的影响,选用几种不同类型的表面活性剂,分别为阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(SAS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTABr)、非离子表面活性剂吐温-80(T-80)与吐温-20(T-20)。碎浆前,在废纸中添加表面活性剂对碎浆的效果有比较大的影响,非离子表面活性剂吐温-80与吐温-20能显著提高浆料白度,降低有效残余油墨浓度,碎浆的效果明显得到改善;阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠对碎浆效果影响不大;阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对碎浆效果有很大的负面影响。究其原因,可能与以下两方面有关,一方面,表面活性剂会降低水的表面张力,使纤维易被润湿,纤维与纤维、纤维与油墨的结合力降低,从而促进碎浆和油墨脱落;另一方面,表面活性剂的电荷特性对整个纤维悬浮液系统产生影响,导致碎浆的效果改变。纤维悬浮液体系中,纤维由于其表面氢键的规则排列与少量羧基的电离带负电,裸露的油墨粒子本身带负电,剥离下来的水性油墨粒子上可能黏附有少量连接料,电离后也会产生负电。因此,阴离子表面活性剂对系统影响不大,阳离子表面活性剂会在纤维和炭黑粒子表面因静电作用而发生物理吸附,表面活性剂憎水端朝向水相,降低了水对纤维和炭黑粒子的润湿性。

  含水性油墨印刷新闻纸的废纸在中性条件下碎浆效果较好,实验条件下,浆料浓度和碎浆时间对碎浆效果影响显著,pH值与温度对碎浆效果影响不大。

  碎浆前添加非离子型表面活性剂吐温-80与吐温-20能显著改善碎浆效果,其原因可能是浆料溶液表面张力的降低导致溶液润湿纤维和油墨能力增强,从而降低了纤维与纤维、纤维与油墨的结合力。离子型表面活性剂SAS与CTABr不能改善碎浆效果,其原因可能由于它们与纤维悬浮液体系各组分间的静电作用而引起。

  实验条件下,碎浆*优条件为浆料浓度为8%,温度为40%,时间为10min,pH值为7,吐温-80或吐温-20用量0.5%,所得浆料经超级洗涤处理后白度能达到近56%ISO.

(完)

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