FCS型脱墨剂应用性能的测试实验
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摘要：本文优选出了由5组分表面活性剂组成的复合型脱墨剂,称为fcs型脱墨剂,并通过正交试验,优选出了FCS型脱墨剂的最佳使用条件。
关键词：脱墨剂 废纸 表面活性剂
随着新的印刷技术的发展和各种不同品质油墨的出现,使印刷的颜色、光泽和牢固性都有所提高,所以脱墨也变得越来越困难。因此,利用各种不同结构的表面活性剂,充分发挥它们各自的性能和复配后的协同效应,发展多组分、多功能、高效能、低污染的复合型脱墨剂是废纸脱墨的发展趋势之一。
一、实 验
1.主要原料及药品
废纸:废报纸、彩色报纸、废杂志纸、废书写纸、废复印纸,分别剪成2cm×5cm 碎片。
药品:NaOH(CP)、Na2SiO3(CP)、H2O2 (AR)、CaCl2(CP)、EDTA(AR)、21种表面活性剂(市售)。
2.实验方法
将水、无机药品和表面活性剂分别加入碎浆机中,搅匀,并升至一定温度,然后加入一定量的废纸进行碎浆。碎浆完毕加水调至一定浆浓后倒入浮选器中进行浮选,浮选后用一定量水洗涤,最后抄片、烘干、检测。
二、结果与讨论
1.表面活性剂脱墨实验
1.1单一表面活性剂脱墨实验
在相同条件下,利用浮选-洗涤法脱墨工艺对市售21种表面活性剂分别进行了脱墨实验,并与不加表面活性剂的空白实验作了对比。结果是大部分单一表面活性剂对脱墨浆白度都有所提高。因此,要进行多种表面活性剂复配,找出具有渗透、润湿、洗涤、乳化、发泡、浮选性的复合脱墨剂。
1.22种表面活性剂复配的脱墨实验
根据单一表面活性剂的选择过程和条件,将表面活性剂分别以不同的配比组合成双组分脱墨剂进行脱墨实验。实验结果可以看出大部分双组分表面活性剂作为脱墨剂比单组分脱墨效果要好,这说明利用不同表面活性剂的性质?按一定比例复配,脱墨效果加强,都比单独使用时的脱墨效果要好,脱墨浆的白度均有所提高,说明某些表面活性剂配合使用有协同效应。
1.33种表面活性剂复配的脱墨实验
考虑到MES发泡性强而泡沫又细?脱墨浆得率低等原因,根据表面活性剂的性质,进行了一系列3种表面活性剂复配的脱墨实验。许多3 组分脱墨剂的脱墨效果较好,比2组分脱墨剂脱墨后纸浆得率和白度都有所提高。3组分脱墨剂脱墨后的纸浆白度提高值大?浆的得率大多在70%~80%之间。
1.4 多种表面活性剂的脱墨实验
在前面脱墨实验的基础上,又进行了一系列4组分?5组分和6组分表面活性剂配制的脱墨剂的脱墨实验。从实验结果中优选出由磺酸盐?脂肪酸盐?烷醇酰胺与另外 2种非离子表面活性剂组成的5组分脱墨剂,被称为FCS 型脱墨剂。这种5组分脱墨剂在最佳条件下用于废报纸脱墨抄纸,成纸的白度可高达67.0%ISO,脱墨浆得率在80%~85%,废彩色报纸脱墨浆成纸白度可高达60.2%ISO,废杂志纸脱墨浆成纸白度可高达83.0%ISO,废复印纸脱墨浆成纸白度可高达98.6%ISO,脱墨剂用量一般在0.3%~0.8%(对绝干废纸)。
2. FCS型脱墨剂的最佳使用条件
2.1主要无机药品的最佳用量
2.1.1NaOH 的最佳用量
NaOH在脱墨过程中主要起皂化油脂?润胀纤维和调节PH值的作用,在FCS型脱墨剂的用量和其它条件一定的情况下,随着NaOH用量的增加,脱墨浆白度提高,说明脱墨效果增加。但继续增加NaOH用量(2.0%),则由于碱性增强,纤维容易返黄,使脱墨浆白度下降,效果降低。因此,NaOH的使用量以1.5%为宜。
2.1.2Na2SiO3的最佳用量
Na2SiO3是一种具有渗透性的缓冲剂和分散剂,它能皂化油墨,又能分散颜料,也能稳定 H2O2。随着 Na2SiO3用量的增加,脱墨浆白度不断提高,但当Na2SiO3用量超过2.5% 时,脱墨浆白度提高不明显,说明脱墨效果增加不明显。因此,Na2SiO3用量为2.5%较佳。
2.1.3H2O2的最佳用量
H2O2主要起漂白作用,在碱性溶液中,能破坏发色基团并防止纸浆返黄,其用量也直接影响脱墨浆白度。随着H2O2用量的逐步增加,脱墨浆白度逐步提高,但当H2O2用量超过 3.0% 时,脱墨浆白度提高幅度变小。因此,H2O2用量控制在3.0%较合适。
综上所述,本实验得到了无机脱墨化学药品的最佳用量 :NaOH为1.5%，Na2SiO3为2.5%, H2O2为3.0%.
2.2最佳脱墨工艺条件
碎解温度、碎解时间、熟化时间、脱墨剂用量、洗涤次数等因素对脱墨效果均有影响。对脱墨剂脱墨工艺条件进行了正交实验,并分别计算出碎解温度、碎解时间、熟化时间、脱墨剂用量、洗涤次数等各水平实验数据的平均值,作出诸因素各水平与脱墨浆白度的关系曲线图(图略)。其中脱墨剂用量影响最大,其它依次为碎解温度、洗涤次数、碎解时间、熟化时间。根据正交实验我们选定了最佳脱墨工艺条件:碎解温度60℃,碎解时间40min,脱墨剂用量0.8%,洗涤次数3次(每次用水量为绝干废纸质量的19倍),熟化时间20min。
三、结语
用FCS型脱墨剂脱墨后成纸的白度高,废报纸脱墨后的白度可高达67.0%ISO,对同类废报纸进行脱墨实验,结果比日本报道的脱墨剂用于脱墨后浆的白度高,也比国内目前常用的脱墨剂效果好,对脱墨后纸的强度基本无影响。生产该脱墨剂工艺简便易行、技术路线科学、投资少,是一种很有推广应用价值的新型复合脱墨剂。
参考资料：
[1]李向华, 废纸脱墨优化工艺条件研究, 包装工程,2008.
[2]孙龙, 孪连表面活性剂在废纸脱墨中的应用研究,东北大学,:2008.
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”