舊雜志紙脫墨過(guò)程中碎漿前預(yù)潤(rùn)濕條件分析

舊雜志紙脫墨過(guò)程中碎漿前預(yù)潤(rùn)濕條件分析

舊新聞紙（ONP）/舊雜志紙（OMG）的混合廢紙和100%ONP的最新脫墨研究表明，常規(guī)碎漿所用的潤(rùn)濕時(shí)間短，不能有效弱化油墨-基質(zhì)之間的結(jié)合力。如果在碎漿之前紙張潤(rùn)濕足夠長(zhǎng)時(shí)間，就可以獲得比常規(guī)碎漿更好的油墨分離效果。然而，當(dāng)處理OMG廢紙的時(shí)候，如超級(jí)壓光紙（SC）和低定量涂布紙（LWC），預(yù)潤(rùn)濕條件如何影響油墨的分離和碎裂尚不清楚。該研究考察了SC和LWC碎漿之前，在沒(méi)有機(jī)械作用的情況下進(jìn)行預(yù)潤(rùn)濕時(shí)，預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間、溫度和化學(xué)環(huán)境對(duì)其漿料光學(xué)性能的影響。研究表明：（1）在常規(guī)堿性皂化學(xué)環(huán)境和低堿性皂化學(xué)環(huán)境下，不同預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間（0～24 h）和不同溫度（25～65℃）的情況下，SC漿料的研究結(jié)果支持早先的發(fā)現(xiàn)——碎漿之前采用常規(guī)脫墨藥液潤(rùn)濕SC，可以改善油墨分離；SC預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間越長(zhǎng)，碎漿之后吸附的油墨量越低；（2）對(duì)于LWC，由于印刷在涂層上的油墨易于分離，因此，預(yù)潤(rùn)濕不能改善它的油墨脫除情況；（3）對(duì)于SC漿料和LWC漿料，有預(yù)潤(rùn)濕和沒(méi)有預(yù)潤(rùn)濕處理這2種情況的油墨碎裂情況類似。

傳統(tǒng)的碎漿過(guò)程將水和脫墨化學(xué)品加入回收紙中，減弱了纖維-纖維和油墨-基紙之間的結(jié)合力，使機(jī)械作用分離纖維和油墨變得更加容易。一旦紙進(jìn)入碎漿機(jī)，碎漿過(guò)程就給予相對(duì)強(qiáng)的機(jī)械作用。在機(jī)械力攪爛紙并從紙上脫除油墨之前，傳統(tǒng)的碎漿方法讓紙張潤(rùn)濕的時(shí)間很短。這可能是碎漿之后油墨脫除不徹底的原因之一。解決這種問(wèn)題的一種方法就是充分軟化油墨網(wǎng)絡(luò)，充分弱化油墨-基紙結(jié)合力，進(jìn)而使油墨從基紙上完全剝離下來(lái)。

新近的研究表明，常規(guī)碎漿短的潤(rùn)濕時(shí)間內(nèi)，油墨-紙基結(jié)合力的弱化程度可能不足，而在碎漿之前適當(dāng)潤(rùn)濕油墨-紙基界面，可以更好地脫除油墨。在碎漿之前，把歐洲舊新聞紙（ONP）/舊雜志紙（OMG）混合廢紙于典型的脫墨藥液中預(yù)潤(rùn)濕足夠長(zhǎng)的時(shí)間，可以改善油墨脫除情況，而且油墨碎裂程度降低。對(duì)于100%ONP，在碎漿之前認(rèn)真選擇預(yù)濕處理?xiàng)l件，與常規(guī)碎漿相比，也將提高其油墨的去除。

從前人的研究中，人們雖然了解到潤(rùn)濕油墨和油墨-紙基界面的重要性，但對(duì)于大量經(jīng)過(guò)印刷的紙，如經(jīng)過(guò)輪轉(zhuǎn)凹版印刷的SC和經(jīng)過(guò)熱固膠版印刷的LWC上的油墨脫除和油墨碎裂是否受到堿性條件和弱堿性條件下預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的影響，仍然沒(méi)有答案。

本研究的目的為：沒(méi)有機(jī)械力作用的情況下，確定預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間、溫度以及化學(xué)環(huán)境對(duì)油墨脫除和碎裂情況的影響。為了達(dá)到這個(gè)目的，選擇了家庭用紙中常見(jiàn)的廢紙——經(jīng)過(guò)輪轉(zhuǎn)凹版印刷的SC和經(jīng)過(guò)熱固膠版印刷的LWC作為實(shí)驗(yàn)原料，在對(duì)它們碎漿之前，在高濃的脫墨藥液中潤(rùn)濕。本研究的后續(xù)高濃碎漿的初始碎漿溫度大致與預(yù)潤(rùn)濕溫度相同；通過(guò)殘余油墨濃度評(píng)價(jià)預(yù)潤(rùn)濕對(duì)油墨脫除和碎裂情況的影響，并通過(guò)白度和塵埃斑點(diǎn)測(cè)量獲取更多的信息。本研究利用統(tǒng)計(jì)方法評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。

1 材料和方法

1.1 原料

實(shí)驗(yàn)采用了經(jīng)過(guò)輪轉(zhuǎn)凹版印刷的SC和經(jīng)過(guò)熱固膠版印刷的LWC。2種紙都是未使用過(guò)的紙，使用之前存貯在室內(nèi)。在實(shí)驗(yàn)之前，將這2類紙中的廣告頁(yè)和封面頁(yè)去除。表1列出了這2類紙的主要特性（實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，紙齡發(fā)生變化，但紙齡最大為2周；為了盡量減低實(shí)驗(yàn)誤差，不同紙齡的紙隨機(jī)排序）。

表1 所研究原料的主要特性

1.2 預(yù)潤(rùn)濕和碎漿

表2為常規(guī)的堿性皂化學(xué)環(huán)境和弱堿（RA）皂化學(xué)環(huán)境這2種化學(xué)環(huán)境下的脫墨化學(xué)品用量（基于絕干紙）。

表2 2種化學(xué)環(huán)境下的脫墨化學(xué)品及用量

潤(rùn)濕在漿料濃度為14%的情況下進(jìn)行（潤(rùn)濕過(guò)程中沒(méi)有混合作用或者其他機(jī)械力作用）。在25、45和65℃下預(yù)潤(rùn)濕0.5、1、6和24 h，將濕紙和脫墨藥液轉(zhuǎn)入配置有扁平打散裝置的實(shí)驗(yàn)室碎漿機(jī)中，碎解4 min，籍此完成所需混合作用。對(duì)于參比碎漿，是在給定溫度下，將脫墨化學(xué)品和自來(lái)水加入碎漿容器中，獲得濃度同樣為14%的漿料。在參比碎漿開(kāi)始之前，碎解所用紙暴露于脫墨化學(xué)品中的時(shí)間少于1 min。碎漿結(jié)束后進(jìn)行取樣。不管碎解所用紙是否在水解之前進(jìn)行了預(yù)潤(rùn)濕，均采用管式流動(dòng)分級(jí)器測(cè)定碎漿后的薄片含量。對(duì)于SC和LWC漿料，薄片含量在1%到3%之間變化。可見(jiàn)，即使沒(méi)有進(jìn)行預(yù)潤(rùn)濕，纖維在碎解4 min后就完全分離。

1.3 分析

碎解之后，用去離子水將漿料稀釋至1%，測(cè)定pH。制備漿墊（pad）時(shí)要調(diào)整pH。在此之前，在室溫下測(cè)定pH。

1.4 漿墊制備

為了確定漿料的光學(xué)性能，每個(gè)漿樣均制備了漿墊（225 g/m2）。 對(duì)漿墊的殘余油墨（RI）濃度（700 nm）和白度進(jìn)行了分析。

1.5 總油墨和附著油墨的測(cè)量

利用恒定散射系數(shù)（55 m2/kg）和標(biāo)準(zhǔn)分光光度儀裝置測(cè)定了總RI值。

像之前的研究一樣，為了測(cè)定附著油墨濃度，在150目的金屬網(wǎng)上用過(guò)量水對(duì)漿料進(jìn)行了強(qiáng)洗滌。采用散射系數(shù)35 m2/kg，測(cè)定了經(jīng)過(guò)強(qiáng)洗滌的漿墊的RI值，這可以合理表征經(jīng)過(guò)強(qiáng)洗滌的漿料的平均散射系數(shù)。用于確定經(jīng)過(guò)強(qiáng)洗滌漿料的RI值的公式，與測(cè)定總RI值所用公式一樣。

1.6 塵埃斑點(diǎn)

采用120目金屬網(wǎng)，在紙張成形器上制備5張定量為70 g/m2的紙張。采用圖像分析系統(tǒng)，對(duì)紙張進(jìn)行兩面掃描，并測(cè)定了塵埃斑點(diǎn)。暗于背景平均灰度水平20%的對(duì)象，被確認(rèn)為塵埃斑點(diǎn)。報(bào)告結(jié)果為分析5張紙的平均值。

1.7 統(tǒng)計(jì)分析

按照所用方法進(jìn)行單個(gè)實(shí)驗(yàn)室碎漿測(cè)試。根據(jù)所做實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按照TAPPI T 1200 sp—00（“用于確定TAPPI重復(fù)性和再現(xiàn)性的實(shí)驗(yàn)室間評(píng)價(jià)測(cè)試方法”）測(cè)定了取樣、漿墊制備以及測(cè)量的組合誤差。對(duì)于殘余油墨含量測(cè)定，其組合誤差大致為±5%，而對(duì)于白度則為±1%（ISO）（絕對(duì)值）。

這些準(zhǔn)確度用于估計(jì)RI和白度結(jié)果的顯著性。

采用設(shè)計(jì)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)軟件評(píng)估了所研究參數(shù)（預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間、溫度和化學(xué)環(huán)境）的統(tǒng)計(jì)顯著性，其置信度為95%。對(duì)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了多次線性回歸模型擬合，并確定了最佳模型。為了在所研究的預(yù)潤(rùn)濕和碎漿條件下模擬特定類型紙種的行為，分別對(duì)SC和LWC創(chuàng)建了模型。表3為所得模型基本特性。其中，R2為擬合適度（也就是說(shuō)給定模型與測(cè)量數(shù)據(jù)擬合的好壞），Q2為可預(yù)測(cè)性，表征了模型預(yù)測(cè)新數(shù)據(jù)的能力高低。好模型的R2和Q2均高。本研究認(rèn)為，R2≥0.8和Q2≥0.8的數(shù)據(jù)可以接受。

表3 為SC和LWC漿料所建模型的擬合適度和可預(yù)測(cè)性

如表3所示，SC行為模型可成功用于強(qiáng)洗滌后的RI含量和強(qiáng)洗滌后的白度。LWC模型只能成功用于基于面積的塵埃斑點(diǎn)?？梢?jiàn)，這些模型可以在95%的置信度下評(píng)估預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間、溫度和化學(xué)環(huán)境對(duì)響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)顯著性。

2 結(jié)果

2.1 漿料pH

圖1為SC漿料（a）和 LWC漿料（b）的pH對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)。預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間0 h代表沒(méi)有預(yù)潤(rùn)濕的參比漿料。

圖1 2種化學(xué)環(huán)境下SC和LWC漿料的pH對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)

由圖1可見(jiàn)，作為預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間的函數(shù)，SC漿料和LWC漿料的pH略微下降。堿性皂化學(xué)環(huán)境比弱堿性化學(xué)環(huán)境的pH要高。這是由于弱堿性條件下沒(méi)有氫氧化鈉存在所致。

2.2 油墨碎裂

圖2為碎漿之后 SC漿料（a）和 LWC漿料（b）中總殘余油墨含量（附著油墨和游離油墨）（圖中的誤差棒代表95%置信度的置信區(qū)間）。

圖2 2種化學(xué)環(huán)境下SC和LWC漿料中殘余油墨含量對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)

由圖2可見(jiàn)，作為預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間的函數(shù)，不論所處化學(xué)環(huán)境如何，SC漿料和LWC漿料的總RI含量大致保持在恒定水平。但是，65℃下的SC漿料例外——在堿性和弱堿性2種化學(xué)環(huán)境下，總RI含量略有下降，沒(méi)有預(yù)潤(rùn)濕的漿料為1 100×10-6左右，而碎漿前預(yù)潤(rùn)濕24 h的漿料為850×10-6左右。

2.3 油墨脫除

表4顯示了沒(méi)有預(yù)潤(rùn)濕情況下，25、45和65℃時(shí)SC和LWC的參比碎漿經(jīng)強(qiáng)洗滌后的殘余油墨含量。

表4 沒(méi)有預(yù)潤(rùn)濕的SC碎漿和LWC碎漿并經(jīng)強(qiáng)洗滌后的殘余油墨含量

由表4可見(jiàn)，SC和LWC參比碎漿在所有測(cè)試溫度下的附著殘余油墨含量都很低，說(shuō)明油墨已經(jīng)很好地脫除。

圖3為堿性化學(xué)環(huán)境和弱堿性化學(xué)環(huán)境下SC（a）和LWC（b）強(qiáng)洗滌漿料的殘余油墨含量對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)（圖中誤差棒代表95%置信度的置信區(qū)間）。

圖3 2種化學(xué)環(huán)境下SC和LWC強(qiáng)洗滌漿料的殘余油墨含量對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)

由圖3可見(jiàn)，在堿性和弱堿性化學(xué)環(huán)境下，與參比碎漿比較，SC碎漿前預(yù)潤(rùn)濕全部導(dǎo)致油墨脫除改善。預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間越長(zhǎng)，碎漿之后附著油墨濃度越低。從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度看，溫度對(duì)附著油墨濃度的影響小，但仍然顯著。較高的溫度導(dǎo)致附著油墨含量較低。堿性化學(xué)環(huán)境下油墨從SC上的脫除比弱堿性化學(xué)環(huán)境下要好。對(duì)于LWC，碎漿前預(yù)潤(rùn)濕既沒(méi)有改善油墨脫除，也沒(méi)有破壞油墨脫除。溫度和化學(xué)環(huán)境對(duì)附著油墨含量沒(méi)有影響。

表5列出了顯著影響SC附著油墨濃度統(tǒng)計(jì)的因子（置信水平為95%）。交互作用項(xiàng)“時(shí)間×?xí)r間”應(yīng)被認(rèn)為多次線性回歸模型中的二次項(xiàng)。

表5 顯著影響SC附著油墨濃度統(tǒng)計(jì)的因子和交互作用

2.4 塵埃斑點(diǎn)

與LWC漿料抄造的紙張相比，SC漿料所抄造的紙張中檢測(cè)到的塵埃斑點(diǎn)數(shù)量少且面積?。▽?duì)于大于50 μm的塵埃斑點(diǎn)，平均3萬(wàn)個(gè)/m2或300 mm2/m2）。另外，作為預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)，SC漿料的塵埃斑點(diǎn)含量沒(méi)有明顯上升或者下降的趨勢(shì)。同樣，化學(xué)環(huán)境對(duì)于SC漿料的塵埃斑點(diǎn)含量變化沒(méi)有顯著影響。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（置信度95%），對(duì)于LWC，化學(xué)環(huán)境和預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間不是確定塵埃斑點(diǎn)面積的顯著因子。因此，只提供了弱堿性化學(xué)環(huán)境的數(shù)據(jù)。圖4為弱堿性化學(xué)環(huán)境下LWC塵埃斑點(diǎn)（大于50 μm）的面積（a）和數(shù)量（b）對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)[碎漿之后所觀測(cè)到的LWC基塵埃斑點(diǎn)多數(shù)（大于90%）為50～150 μm，可被看作為小但可見(jiàn)的塵埃斑點(diǎn)]。

由圖4（a）可見(jiàn)，溫度對(duì)塵埃斑點(diǎn)面積有很大影響，不論LWC碎漿之前是否經(jīng)過(guò)預(yù)潤(rùn)濕處理，溫度提升都會(huì)導(dǎo)致所有測(cè)量尺寸范圍內(nèi)的塵埃斑點(diǎn)面積下降。由圖4（b）可見(jiàn)，溫度提升也導(dǎo)致塵埃斑點(diǎn)數(shù)量下降。

2.5 纖維白度

圖5為堿性化學(xué)環(huán)境和弱堿性化學(xué)環(huán)境下SC漿料（a）和 LWC漿料（b）（預(yù)潤(rùn)濕和沒(méi)有預(yù)潤(rùn)濕 2種情況）強(qiáng)洗滌后白度（誤差棒代表置信度為95%時(shí)的置信區(qū)間）。

由圖5可見(jiàn)，當(dāng)紙張?jiān)跍囟忍嵘箝L(zhǎng)時(shí)間預(yù)潤(rùn)濕時(shí)，就會(huì)造成強(qiáng)洗滌白度劇烈下降。強(qiáng)洗滌白度下降是所研究條件下纖維返黃的結(jié)果。當(dāng)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間長(zhǎng)、溫度高且堿性更強(qiáng)時(shí)，纖維返黃更顯著。表6列出了顯著影響SC強(qiáng)洗滌漿料白度統(tǒng)計(jì)的因子（置信度為 95%）。

3 討論

3.1 漿料pH

圖4 弱堿性化學(xué)環(huán)境下碎漿后LWC塵埃斑點(diǎn)面積和數(shù)量對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)

表6 顯著影響SC強(qiáng)洗滌漿料白度統(tǒng)計(jì)的因子和交互作用

在預(yù)潤(rùn)濕處理過(guò)程中，SC漿料和LWC漿料的pH僅僅略有下降（對(duì)于堿性化學(xué)環(huán)境，pH最多從11下降到10.5，而對(duì)于弱堿性化學(xué)環(huán)境pH則從10下降到9.5）（見(jiàn)圖1）。這種pH行為不同于類似預(yù)潤(rùn)濕和碎漿條件下純ONP的pH的行為。

圖5 2種化學(xué)環(huán)境下SC和LWC的強(qiáng)洗滌漿料白度對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度的函數(shù)

SC漿料和LWC漿料的pH穩(wěn)定，可能是和這些漿料中的組分有關(guān)，SC和LWC的灰分含量均高（表1）。同時(shí)，它們還含有一些含量未知的漂白硫酸鹽漿，因此機(jī)械漿含量比純ONP低。SC和LWC中含量較低的機(jī)械漿與木素/半纖維素的耗堿反應(yīng)發(fā)生幾率減小。

3.2 油墨和塵埃斑點(diǎn)碎裂情況

為了防止碎漿過(guò)程中油墨在纖維內(nèi)部或者外部過(guò)度沉積，保證后續(xù)浮選油墨去除效率，脫除的油墨不應(yīng)碎裂成太小的顆粒。浮選可有效去除10～250 μm的顆粒。可見(jiàn)，為了獲得良好的脫墨結(jié)果，沒(méi)有必要破碎小塵埃斑點(diǎn)（50～250 μm）。然而，如果碎漿時(shí)塵埃斑點(diǎn)被破碎成非常小的顆粒，就有可能阻礙浮選去除這些顆粒。除了上述對(duì)顆粒尺寸的需求外，塵埃斑點(diǎn)的表面化學(xué)應(yīng)該有助于它們?cè)诟∵x中的去除。

對(duì)于SC，除了在65℃下預(yù)潤(rùn)濕24 h時(shí)發(fā)現(xiàn)總RI含量下降少許之外，總RI含量基本保持恒定，見(jiàn)圖2（a）。一般規(guī)律表明，一定油墨負(fù)荷下總RI含量越低，則油墨顆粒越大?？梢?jiàn)，LWC的總RI含量對(duì)預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間的函數(shù)略有下降可以解釋為所脫除油墨顆粒的凝聚效率高，或者在這些條件下油墨以較大顆粒剝離。2種情況都會(huì)有助于后續(xù)浮選段的油墨去除。

對(duì)于已經(jīng)印刷的輪轉(zhuǎn)凹版SC，沒(méi)有看到大量的塵埃斑點(diǎn)。這種結(jié)果正如事先所料；只有某些歐洲輪轉(zhuǎn)凹版印刷未涂布紙才把塵埃斑點(diǎn)看作一種問(wèn)題。

LWC產(chǎn)生大量深色塵埃斑點(diǎn)，且不受預(yù)潤(rùn)濕處理影響。不容易碎裂的抵抗性涂層-油墨聚集體的剝離，可以解釋LWC產(chǎn)生的塵埃斑點(diǎn)。盡管如此，隨著碎漿溫度上升，塵埃斑點(diǎn)發(fā)生碎裂。當(dāng)處理溫度超過(guò)涂料黏合劑的玻璃化溫度時(shí)，內(nèi)聚性的涂料-油墨聚集體被軟化，這可以解釋LWC塵埃斑點(diǎn)的產(chǎn)生。

溫度提升似乎可以降低塵埃斑點(diǎn)數(shù)量，見(jiàn)圖4（b）。然而，由于為塵埃斑點(diǎn)數(shù)量所創(chuàng)建的模型達(dá)不到良好模型的接受限度，所以統(tǒng)計(jì)平均值無(wú)法證實(shí)這個(gè)結(jié)論，見(jiàn)表3。盡管如此，結(jié)果顯示隨著溫度提升，塵埃斑點(diǎn)被碎解成小于50 μm的顆粒，見(jiàn)圖4。

盡管隨著溫度變化，LWC產(chǎn)生的塵埃斑點(diǎn)被碎裂，但還是沒(méi)有看到總RI含量提升，見(jiàn)圖2（b）。對(duì)于此，最可能的解釋為L(zhǎng)WC塵埃斑點(diǎn)被碎裂成小于50 μm的顆粒，但是仍然大于10 μm，因而超出了殘余油墨測(cè)量的敏感范圍。如果塵埃斑點(diǎn)的表面化學(xué)性能適合于浮選，那么即使塵埃斑點(diǎn)明顯碎裂，在浮選中去除這些顆粒的機(jī)會(huì)仍然很高。

3.3 油墨脫除

在堿性條件下，經(jīng)過(guò)輪轉(zhuǎn)凹版印刷的SC的脫墨通常不是問(wèn)題。在對(duì)已經(jīng)印刷的輪轉(zhuǎn)凹版SC的研究中，即使沒(méi)有預(yù)潤(rùn)濕處理，附著油墨濃度仍然較低，見(jiàn)表4。盡管如此，當(dāng)紙預(yù)潤(rùn)濕很長(zhǎng)時(shí)間后，不管是堿性化學(xué)環(huán)境還是弱堿性化學(xué)環(huán)境，附著油墨含量都進(jìn)一步下降；堿性化學(xué)環(huán)境下降最多達(dá)到34%，而弱堿性化學(xué)環(huán)境下降最多達(dá)到19%。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析（置信度為95%），預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間的影響程度比預(yù)潤(rùn)濕溫度更加顯著；然而，隨著二者提升，附著油墨濃度均下降。

不管是堿性化學(xué)環(huán)境還是弱堿性化學(xué)環(huán)境，所有測(cè)試溫度下SC漿料的附著油墨濃度下降原因要么是由于碎解之前長(zhǎng)期化學(xué)品作用造成油墨和纖維之間的附著力下降，要么是這些碎漿條件下防止油墨再沉積的效率提升。然而，再沉積的驅(qū)動(dòng)力（即濃度、轉(zhuǎn)子速度和碎漿時(shí)間）保持恒定，而油墨碎裂程度相當(dāng)穩(wěn)定（在25℃和45℃），因此在所有預(yù)潤(rùn)濕和碎漿過(guò)程中，阻止SC油墨再沉積的程度不可能比相應(yīng)參比碎漿高。可見(jiàn)，SC纖維中附著油墨濃度下降最可能的解釋是，預(yù)處理導(dǎo)致油墨和纖維之間的附著力下降。

導(dǎo)致油墨和纖維之間附著力下降的原因可能是，纖維潤(rùn)脹更強(qiáng)烈，而油墨被認(rèn)為沒(méi)有這種潤(rùn)脹能力。另外一種可能的解釋是，在長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)潤(rùn)濕過(guò)程中，由于化學(xué)反應(yīng)造成輪轉(zhuǎn)凹版油墨成分發(fā)生變化；也有可能是溫度升高造成油墨軟化，進(jìn)而更好地脫除油墨。所有這些假定仍需進(jìn)一步研究。

由于油墨連接在涂層上，而涂層容易從基紙上脫除下來(lái)，所以認(rèn)為，油墨容易從LWC上脫除。當(dāng)LWC在碎漿之前得到潤(rùn)濕，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)油墨脫除得到改善，見(jiàn)圖3（b）。LWC強(qiáng)洗滌漿料的RI含量處于很低水平，這意味著參比碎漿中幾乎所有油墨已經(jīng)被脫除?？梢?jiàn)，正如所料，在碎漿之前預(yù)潤(rùn)濕紙不會(huì)改善LWC的油墨脫除情況。值得注意的是，預(yù)潤(rùn)濕不會(huì)破壞油墨從LWC上的脫除。

3.4 纖維白度

雖然碎漿之后沒(méi)有測(cè)定殘余過(guò)氧化氫，但可以假設(shè)沒(méi)有經(jīng)過(guò)用量?jī)?yōu)化的過(guò)氧化氫（4 kg/t）大部分在預(yù)潤(rùn)濕期間被消耗。可見(jiàn)，堿性條件以及高溫導(dǎo)致的纖維返黃無(wú)法被抵消，從而導(dǎo)致了纖維返黃。堿性化學(xué)環(huán)境比弱堿性化學(xué)環(huán)境的纖維返黃要?jiǎng)×?。另外，預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間越長(zhǎng)，溫度越高，纖維返黃越嚴(yán)重。這種結(jié)果與之前對(duì)ONP漿料的研究結(jié)果一致。

3.5 對(duì)脫墨工藝的適用性

碎漿工段在脫墨生產(chǎn)線上應(yīng)該達(dá)到的重要目標(biāo)包括：（1） 有效分離纖維；（2） 有效脫除油墨；（3）防止油墨過(guò)度碎裂和再沉積；（4）防止污染物（即膠粘物）碎裂。如果將預(yù)潤(rùn)濕工段應(yīng)用于脫墨工藝，就需要將所有這些因素與經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問(wèn)題一起考慮。

3.6 什么是最佳的預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間？

如果在脫墨工藝的碎漿之前預(yù)潤(rùn)濕紙，那么為了保持產(chǎn)能，預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)。然而，只有某些ONP/OMG紙種預(yù)潤(rùn)濕0.5～1 h后，可以改善油墨脫除情況。其他一些紙種，如ONP和本研究中的SC，可能需要較長(zhǎng)的預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間（至少6 h），才可以看到（統(tǒng)計(jì)學(xué)上）油墨脫除情況的顯著改善。

預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間長(zhǎng)有一個(gè)重大缺陷：與所用過(guò)氧化氫用量相比，堿度如果太高，纖維就容易返黃，特別是預(yù)潤(rùn)濕溫度升高和所用預(yù)潤(rùn)濕水中含有降解過(guò)氧化物的化合物時(shí)。如果預(yù)潤(rùn)濕藥液中沒(méi)有過(guò)氧化物，在預(yù)潤(rùn)濕的過(guò)程中纖維就會(huì)返黃，但是過(guò)氧化物并不會(huì)被浪費(fèi)。反之，后期在工藝中進(jìn)行適當(dāng)?shù)钠滋幚?，返黃纖維的白度就可以恢復(fù)。這種工藝需要進(jìn)一步研究。

在本研究以及之前的研究中，預(yù)潤(rùn)濕在高濃及沒(méi)有機(jī)械力的情況下進(jìn)行?；瘜W(xué)品的影響受制于預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間和溫度。為了防止預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間延長(zhǎng)后纖維返黃，又要在短時(shí)間內(nèi)有效脫除油墨，可能需要改進(jìn)預(yù)潤(rùn)濕方法。如果預(yù)潤(rùn)濕在溫和的機(jī)械作用下進(jìn)行，如在實(shí)際碎漿之前紙張與脫墨化學(xué)品溫和地進(jìn)行混合，化學(xué)品向纖維網(wǎng)絡(luò)以及油墨-纖維界面的滲透就會(huì)加速。然而，預(yù)潤(rùn)濕過(guò)程中機(jī)械力的強(qiáng)度需要保持在一定水平，為此它們對(duì)油墨的行為不會(huì)控制化學(xué)品對(duì)油墨行為的影響。纖維全部分離和/或油墨剝離不應(yīng)該成為預(yù)潤(rùn)濕階段的目標(biāo)。這些目標(biāo)應(yīng)該在油墨-纖維鍵結(jié)力充分弱化，且油墨足夠軟化之后，在后續(xù)的碎漿工段完成。如果在預(yù)潤(rùn)濕過(guò)程中機(jī)械力強(qiáng)，那么預(yù)潤(rùn)濕處理就與普通碎漿工藝沒(méi)有區(qū)別。

3.7 低溫還是高溫？

值得考慮的還有溫度。溫度影響碎漿過(guò)程中的油墨行為、纖維分離以及膠粘物行為。如SC和之前ONP研究所見(jiàn)，通過(guò)碎漿之前預(yù)潤(rùn)濕紙，可以在低溫下較好脫除油墨。實(shí)際上，在接近室溫于常規(guī)堿性皂化學(xué)環(huán)境中預(yù)潤(rùn)濕SC（預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間足夠長(zhǎng)），且在同樣溫度下進(jìn)行碎漿，油墨脫除會(huì)比45℃或者65℃下常規(guī)碎漿的情況好。如果碎漿環(huán)境的溫度可以降低，則會(huì)有某些正面影響，如微膠粘物較少。然而，由于需要考慮整條脫墨生產(chǎn)線的操作溫度，所以不能輕易改變碎漿溫度。

3.8 預(yù)潤(rùn)濕處理的正面影響

沒(méi)有過(guò)度機(jī)械力作用的情況下，適當(dāng)?shù)念A(yù)潤(rùn)濕處理具有數(shù)種正面影響：油墨碎裂減少，纖維-纖維和油墨-纖維鍵結(jié)力弱化，這樣實(shí)際碎漿中就可以在縮短碎漿時(shí)間的情況下，不但有效分離纖維，而且有效脫除油墨。碎漿時(shí)間短，油墨碎裂和再沉積不會(huì)像碎漿時(shí)間長(zhǎng)那樣嚴(yán)重。如果預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間沒(méi)有使之變?nèi)?，碎漿時(shí)間短，膠粘物保持相對(duì)較大的顆粒，那么就較易通過(guò)篩選去除。

3.9 什么預(yù)潤(rùn)濕條件可以用于所有回收紙混合物？

在單一的預(yù)潤(rùn)濕條件下，不同回收紙種所受影響方式不同。因此，難以列出適用于不同回收紙混合物的普遍適用的預(yù)潤(rùn)濕條件。反之，為了在不破壞漿料的其他性能或者水系統(tǒng)的情況下，達(dá)到預(yù)潤(rùn)濕的目的，對(duì)于不同原料就應(yīng)該進(jìn)行預(yù)潤(rùn)濕條件優(yōu)化。

本研究和之前的研究重在研究預(yù)潤(rùn)濕對(duì)光學(xué)性能的影響。預(yù)潤(rùn)濕ONP/OMG配料對(duì)強(qiáng)度性能、膠粘物行為、化學(xué)耗氧量（COD）、溶解物質(zhì)以及總物質(zhì)釋放以及薄片去除的影響都應(yīng)該進(jìn)行考察。雖然堿性預(yù)潤(rùn)濕條件改善油墨脫除情況，但物質(zhì)的溶解以及COD負(fù)荷的提升會(huì)成為強(qiáng)堿性預(yù)潤(rùn)濕條件的障礙。

4 結(jié)論

與沒(méi)有預(yù)潤(rùn)濕的碎漿比較，碎漿之前在pH約為11的常規(guī)堿性脫墨藥液中以及在不含氫氧化鈉的、pH約為10的弱堿性脫墨藥液中預(yù)潤(rùn)濕紙齡1個(gè)月的、經(jīng)過(guò)輪轉(zhuǎn)凹版印刷的SC，可以改善其油墨脫除情況。在所研究的條件下，預(yù)潤(rùn)濕時(shí)間越長(zhǎng)，油墨脫除的改善情況越好。

油墨易于從LWC上脫除，因此，預(yù)潤(rùn)濕無(wú)法改善它的油墨的脫除情況。當(dāng)溫度從25℃上升到65℃時(shí)，LWC配料產(chǎn)生的塵埃斑點(diǎn)更加容易碎裂。然而，預(yù)潤(rùn)濕處理對(duì)塵埃斑點(diǎn)碎裂沒(méi)有影響。

預(yù)潤(rùn)濕SC和經(jīng)過(guò)熱固膠版印刷的LWC不會(huì)造成油墨過(guò)度碎裂。然而，堿性條件下長(zhǎng)時(shí)間預(yù)潤(rùn)濕及高溫會(huì)導(dǎo)致纖維返黃。

（李海明 編譯）