改进静电复印和激光打印油墨以利于废纸脱墨

改进静电复印和激光打印油墨以利于废纸脱墨　・论文与综述・　改进静电复印和激光打印油墨以利于废纸脱墨　

陈嘉翔　华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室　（５１０６４１）　

摘　要　介绍了新开发的静电复印和激光打印用油墨中的颜料粘结剂，这种粘结剂可以在常规碱性碎解条　件下有所反应并部分溶解，这样就有利于静电复印和激光打印废纸的碎解脱墨　关键词　静电复印　激光打印　废纸脱墨　

众所周知，混合办公废纸（ＭＯＷ）是很难正常脱　墨的，其主要原因是混合办公废纸中有较多的静电复　印纸和激光打印纸，而这两种纸的油墨种类与通常的　胶印纸的油墨种类是不同的。通常的胶印油墨都是油　基油墨（如矿物油基油墨和植物油基油量），而静电复　印和激光打印油墨则是合成树脂基油墨。油基油墨是　以矿物油或植物油作为颜料粒子的粘结剂，而合成树　脂基油墨（国外称Ｔｏｎｅｒ）是以合成树脂为颜料粒子的　粘结剂。这种合成树脂一般不为废纸碎解时的碱所反　应，也很难为碎解转子的剪切力碎化，所以会发生脱墨　困难。现在，有些人正在研究改进这些合成树脂的粘　结剂，使它能在碱性碎解条件下稍有反应并部分溶解，　这样就能改善静电复印纸和激光打印纸的脱墨过程。　ｌ合成树脂基油墨　合成树脂基油墨几乎都是用三类树脂中的一种作　为颜料粘结剂。最初的树脂是苯乙烯一丙烯酸酯　（Ｓｔｙｒｅｎｅ　ａｃｒｙｌａｔｅ）共聚物，甲基丙烯酸（正）丁酯是所　用的最普通的但不是唯一的丙烯酸单体。苯乙烯和丙　烯酸的不同比例（ＳＴＹ／ＡＣＣ）形成了这类树脂的复杂　性，第二类粘合剂树脂（ｂｉｎｄｅｒ　ｒｅｓｉｎ）是包括了苯乙烯　丁二烯（Ｓｔｙｒｅｎｅ—ｂｕｆａｄｉｅｎｅ）共聚物。第三类是主要　的一类，它是聚酯树脂类（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ　ｇｒｏｕｐ），其中许多　是由烷氧基化的双酚Ａ和富马酸或对一苯二酸　（ｔｅｒｅｐｈｆｈａｌｉｃ　ａｃｉｄ）缩合而成的聚酯树脂。　合成树脂基油墨中通常含有一种或几种颜料。用　于复印的油墨中常用磁铁矿粉作磁性颜料，加入量高　达５０％。因此，复印油墨的密度就会高达１．８ｇ／ｃｍ　，　而非磁性油墨的密度一般只有１．０～１．２ｇ／ｃｍ　。　收稿Ｆ１期：２００２（１６　０５　＊本文是根据６ｔｈ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｆｏｒｕｍ　ｏｎ　Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ，Ｏｃｔ　ｌ一４．２００ｌ有　关论文编写而成　合成树脂基油墨中还含有其他功能性组分，如电　荷控制剂，石蜡和石蜡分散剂。加入石蜡的目的在于　促进复印件从热熔辊脱离，这是因为石蜡降低了疏水　性合成树脂基油墨的表面能。合成树脂基油墨碎解时　难以从纤维上剥离而形成一些疏水性斑点而降低了浮　选效率。　因此，合成树脂基油墨不是一种简单的物料，而是　已经开发并满足复印和印刷工业的富有多样性的系统　化学。基于单一化学性质的脱墨方式将对所有合成树　脂基油墨的有效脱墨功能发生了疑问，就是说它不能　为常规的脱墨方式进行脱墨。这是因为选择使油墨粒　子保持疏水性的表面活性剂是困难的。另外，合成树　脂基油墨的化学凝聚也是困难的，因为凝聚是靠在碎　解时加入化学药品去软化合成树脂基油墨微粒使之互　相接触时粘结在一起，这种“万能的”软化剂还没有找　到，为此，必须设计可脱墨性的合成树脂基油墨。　

２合成树脂基油墨的改良设计　改良设计的目的是使这种油墨更适于现行脱墨系　统进行脱墨，也不需要高剪切分散或很少需要高剪切　分散以减少损伤纤维和使纤维变短。但这种设计也不　能使油墨对成象、复印和印刷有不良的影响。这种油　墨可以设计成水溶性以易于脱墨，但复印图文的持久　性就会受到影响，因此设计成水溶性是不能接受的。　由于通常的碎解是在碱性条件下进行的，因此，使合成　树脂基油墨设计在ｐＨ值ｌ０～１１能溶解，这条途径是　可行的。这就可以设计合成树脂基油墨成弱酸性。现　在用作合成树脂基油墨的共聚物实际上都没有酸性　（丙烯酸基树脂是例外）。某些含氮聚合物如亚胺（ｉｍ—　ｉｄｔ）的一部分也表现出酸性，这就提供了设计碱溶性　树脂可行的基础。另外一条途径是设计在强碱中能水　解的树脂，但这需要在ｐＨ值１４和温度５０℃进行２４ｈ　

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维普资讯 http://www.cqvip.com ２００２年第３期　《黑龙江造纸》　水解，不现实，本设计只考虑能满足动态的碱溶性就够　了。上述两种设计的聚合物结构如图１和图２。图１　是聚亚胺树脂（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ　ｒｅｓｉｎ，简写为ＰＩ），图２是聚　酯亚胺树脂（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｍｉｄｅ　ｒｅｓｉｎ简写为ＰＥＩ）。聚亚　胺较聚酯亚胺的酸位稠密度高，结果将会是具有较快　的动态碱溶性，但由于含氮单体价格高，所以聚亚胺树　脂要比聚酯亚胺树脂贵。　

图１聚亚胺树脂　图２聚酯亚胺树脂　３树脂的合成　

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聚亚胺是用克分子数相同的（体积克分子浓度相　同的）二酐１３４４００（ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ　１３４４００，可以从Ｃｈｒｉｓｋｅｖ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ公司买到）和二胺（ｄｉａｍｉｎｅ）如Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ　（可以从Ｈｕｎｔｓｍａｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ买到）反应合成。反应　（放热反应）是在熔融聚缩反应器中完成（不用溶剂）。　开始温度１５０℃，接着加热到１７５℃、２００℃。详见美国　专利５，４１１，８２９。　聚酯亚胺是用苯偏三酸酐（ｔｒｉｍｅｌｌｉｔｉｃ　ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、　丙（撑）二醇（Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ　ｇｌｙｃｏ１）和Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（都可以从　Ｈｕｎｔｓｍａｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ买到）合成。熔融聚酯化作用　（无溶剂）是加热反应剂到１５０℃（稍放热），接着在减　压下再慢慢加热到１９０℃，详见美国专利５，３４８，８３１。　

４油墨的制备和印刷、碎解脱墨试验　上述两种改进了的合成树脂（ＰＩ和ＰＥＩ）制成的　油墨称为ＰＩ树脂基油墨和ＰＥＩ树脂基油墨，与原有丁　苯树脂（Ｓｔｙｒｅｎｅ—Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ，简写为ＳＴＹ—Ｂｕ）基油墨　作对比，各印刷了９０ｋｇ纸张，三个月后碎解脱墨中试。　碎解是在Ｈｅｌｉｃｏ高浓立式碎解机中进行，转子转速为　６２５ｒｐｍ，一次投料８１ｋｇ，浆浓１２％，表面活性剂　０．２％，用ＮａＯＨ调节ｐＨ值在ｌ１左右，开始温度　４０℃，碎解６０ｍｉｎ后温度平均为６４℃。碎解至３０ｍｉｎ　和６０ｍｉｎ时取样洗涤后抄片。每次取样１．２ｇ，经２～４　——　１——　次洗涤（每次洗涤为１．２ｇ碎解浆用７Ｌ水稀释后一次　过滤洗涤）后抄片测定白度、尘埃度或小斑点数。　５结果和讨论　５．１碎解洗涤浆白度测定结果　表１不同合成树脂基油墨印刷纸碎解洗涤后脱墨浆白度测定　结果　％ＩＳ０　碎解时间／ｒａｉｎ洗涤／次ＰＩ印刷纸ＰＥＩ印刷纸　ＳＴＹ—Ｂｕ印刷纸　３Ｏ　６０　８３．６　８５．３　８５．７　７９．７　８ｌ　Ｏ　８ｌ　５　７７．６　８０　８　８２．４　７９．０　８４．５　８５．９　８０．Ｏ　８０．４　８０．５　８０　３　８０．７　８０．１　从表１看出，碎解时间短时（３０ｍｉｎ），ＰＩ印刷纸碎　解和洗涤后脱墨浆白度较ＰＥＩ印刷纸和ＳＴＹ—Ｂｕ印　刷纸高，ＰＥＩ印刷纸碎解和洗涤后脱墨浆白度也较　ＳＴＹ—Ｂｕ印刷纸高。但碎解时间长（６０ｍｉｎ）时，ＰＥＩ　印刷纸碎解洗涤后脱墨浆白度比其他两种印刷纸碎解　洗涤后的白度要高，其中ＳＴＹ—Ｂｕ印刷纸碎解洗涤后　的白度最差。其原因与油墨中树脂的碱溶性有关。　５．２碎解洗涤浆中小斑点测定结果　表２　三种印刷纸碎解洗涤后脱墨浆的图象分析结果个ｃｍ　从表２可以看出：ＰＩ印刷纸经碎解和４次洗涤　后，基本上测不到油墨小斑点了，ＰＥＩ印刷纸碎解洗涤　后也只有痕迹量的油墨小斑点，只有原来常用的丁苯　橡胶基油墨印刷纸（ＳＴＹ—Ｂｕ印刷纸）尚能测得较多　的油墨小斑点。这些小斑点约有５０％是５０～７５ｔｉｍ直　径的，３０％是７５～ｌＯ０￣ｍ直径的，１２％是１００～１２５ｔ￣ｍ　直径的，６％是１２５～１５０ｔ￣ｍ直径的，其他２％是大于　１５０ｔ￣ｍ直径的油墨小斑点。也就是说，它们绝大部分　是属于微细胶粘物（ｍｉｃｒｏ　ｓｔｉｃｋｉｅｓ）范围内的微细油墨　粒子，是很难用物理方法除去的。　６结论与建议　原碱不溶的合成树脂基油墨作为静电复印和激光　打印油墨已历时甚久，其废纸难以脱墨回用已是合理　利用ＭＯＷ的一大障碍。现将原有的合成树脂基油墨　中的碱不溶合成树脂改进为碱微溶的合成树脂，即聚　亚胺树脂或聚酯亚胺树脂后，用作碎解洗涤脱墨是有　效的，但还得进一步研究如何适应浮选脱墨，主要考虑　粒子大小问题，因为一般的浮选油墨粒子要求在　

一　一　一　维普资讯 http://www.cqvip.com 改进静电复印和激光打印油墨以利于废纸脱墨　２０　ｍ左右。这个问题应当是好解决的。除此以外，　是否还有其他办法能使合成树脂基油墨能像油基油墨　一样，能顺利地碎解浮选脱墨，或作为胶粘物来处理，　值得进一步研究。　

Ｍｏｄｉｆｙ　ｔｈｅ　Ｂｉｎｄｅｒ　Ｒｅｓｉｎ　ｆｏｒ　Ｅａｓｉｌｙ‘——Ｄｅｉｎｋａｂｌｅ　Ｔｏｎｅｒ　Ｃｈｅｎ　Ｊｉａｘｉａｎｇ　（Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂ　ｏｆ　Ｐｕｌｐ　ａｎｄ　Ｐａｐｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ，５１０６４１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｎｅｒ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｏｎｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｓｉｎ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｔｏｎｅｒ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ，ｒｅｐｕｌｐｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｉｎｋｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｂｉｎｄｅｒ　ｒｅｓｉｎｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｐｏｌｙ—　ｉｍｉｄｅ　ｒｅｓｉｎ　ａｎｄ　ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｉｍｉｄｅ　ｒｅｓｉｎ　ａｒｅ　ｕｓｅｆｕｌ　ｆｏｒ　ｅａｓｉｌｙ—ｄｅｉｎｋａｂｌｅ　ｔｏｎｅｒ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｘｅｒｏｇｒａｐｈｉｃ　ａｎｄ　ｌａｓｅｒ　ｔｏｎｅｒ，ｂｉｎｄｅｒ　ｒｅｓｉｎ，ｅａｓｉｌｙ—ｄｅｉｎｋａｂｌｅ　ｔｏｎｅｒ　

・造纸实践・　在高速纸机中ｂ　值的影响因素　赵凤敏　齐齐哈尔造纸有限公司　（１６１００５）　

纸的色度值有三种即Ｌ　值，ａ　值，ｂ　值。Ｌ　是　亮度，ａ　是纸的红绿反映，ａ　为正数，表示纸发红，ａ　值为负数，纸则发绿。ｂ　值显示纸的黄蓝，ｂ　值越大，　纸越黄，一般６以上，肉眼能看出黄，３以下，视觉就能　感觉出蓝，对新闻纸来说ｂ　值很主要，齐纸对其生产　的新闻纸只调节ｂ　值，不调节ａ　值和Ｌ　值。ｂ　值一　般控制在２～１０之间，在高速纸机中，由于浆料复杂，　添加化学品，车速高等原因，影响ｂ　值的因素很多。　笔者经过长期观测，总结出影响ｂ＊值的因素主　要有以下几种：