一种多色混合胶印废墨再利用的方法研究

2016-12-13徐忠国胡更生

杭州电子科技大学学报(自然科学版) 2016年6期

关键词：色度油墨印刷

徐忠国，胡更生

(杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院，浙江杭州 310018)

一种多色混合胶印废墨再利用的方法研究

徐忠国，胡更生

(杭州电子科技大学数字媒体与艺术设计学院，浙江杭州 310018)

废墨再利用；补色波长；多色混合；三刺激值；CIE1931色品图

0 引言

在包装印刷胶印中，往往要用黄、品、青、黑四色，或用多个专色来印刷一个产品.每次印刷完成后，需要清洗墨斗、墨辊，产生了大量含有清洗液、润版液、乙醇等溶剂的多色废墨.大多数印刷公司通过焚烧掩埋处理这些废墨，既造成浪费又污染环境.为了提高油墨利用率和减少污染，针对现有技术的不足，国内外学者做了不少的研究.在国内，文献[1]采用絮凝法处理水基油墨废水，文献[2]提出的电化学氧化法在线路板行业废水处理方面得到了应用，文献[3]建议用电感耦合等离子体质谱法测定食品包装纸中9种重金属元素；在国外，文献[4]通过中和回收油墨颜色来产生黑墨，文献[5]收缩包装标签油墨涂层促进回收，文献[6]采用核心过滤和脱墨浮选回收热致变色油墨.还有通过研究印刷方法、臭氧/氧混合气体、脱墨性能计分卡、脱墨行为等来提高脱墨质量，采用优化材料、设备、技术等来实现油墨再利用.

本文借鉴脱墨除杂和修正油墨色度、密度的方法，运用格拉斯曼定律，预处理多色混合胶印废墨，即采用沉淀、过滤、蒸馏等手段进行除杂；再通过数据测量、计算和分析添加补色油墨和其他助剂的量，实现了色度、密度数字化修正，使油墨性能达到要求.

1 CIE色度计算与评价

油墨色度、密度的修正需要通过CIE色度学进行计算与评价，而色彩学的整个颜色体系都是建立在格拉斯曼定律基础之上的.故运用该定律，研究油墨色度、密度的修正方法.

为了对油墨颜色定量化描述，实现三刺激值与色品坐标之间的互相转换计算，采用色度计算公式如下：

(1)

根据补色律，多色混合油墨颜色都有一个补色，故找到其补色进行适当比例混合，修正油墨色度为黑色.而常用油墨可以根据中间色律选择与多色混合油墨补色相近的几种，按一定比例混合后得到补色油墨.根据颜色三刺激值叠加原理，混合油墨、匹配混合油墨颜色的补色油墨的质量百分比的计算方法如下：

(2)

其中，X,Y,Z为标准参照黑墨三刺激值，X0,Y0,Z0为混墨三刺激值，X2,Y2,Z2和X3,Y3,Z3分别为两种用于匹配混墨的补墨三刺激值，a，b，c为混墨与两种补墨的质量百分比.

根据人眼分辨颜色三要素定律可知，配制油墨的明度、色调和饱和度在主观感觉上要想达到要求，需要结合现有分光密度计等颜色测量工具测量油墨颜色的客观数据，从色度和密度2个指标来评价油墨性能，从而保证主观评价的一致性.色度差、密度偏差计算方法如下：

(3)

ΔDs=Ds1-Ds2.

(4)

选用GB/T7705-2008实地印刷要求作为修正后油墨的可用性指标，如表1所示.

表1 GB/T 7705-2008一般产品实地印刷要求

2 混合胶印油墨的处理

2.1 除杂研磨预处理

将4次清洗四色胶印机的废墨倒入烧杯中进行沉淀，待油墨中密度较大的杂质位于下层时，记录沉淀时间，取上清液进行过滤；用油墨过滤器过滤废墨上清液，除去废墨中的墨皮、结块及其它杂质；将过滤后的废墨称量，放入蒸馏釜中蒸馏，控制蒸馏釜的温度与时间，得到混墨并称量.将蒸馏后得到的混墨放置于三辊压墨机中，研磨完成后，将混墨取出装入容器.具体情况如表2所示.

表2 物理除杂和首次研磨具体数据

2.2 油墨三刺激值与色品坐标的测算

将杭华牌常用油墨和研磨后的混合油墨分别灌注至IGT精量注墨器中，涂于油墨印刷适性仪的胶辊上，采用晨鸣200 g铜版纸进行实地油墨打样在油墨印刷适性仪上进行实地油墨打样；打样完成后，将实地油墨样张经过12 h以上时间的充分干燥，使用分光密度计在ISO14981条件下测量油墨三刺激值，根据式(1)计算色品坐标，如表3所示.

表3 油墨三刺激值与色品坐标

2.3 补色波长和混合比例的确定

在CIE1931XYZ色度图上，连接混合油墨的色度坐标和等能白E点交于光谱轨迹边界，如图1所示.计算图1中的各混合墨主波长斜率后，结合交点查表读取混合油墨的补色波长，判定混合油墨的补色颜色范围，根据表3数据和式(2)计算得出配制标准参考黑色油墨(颜色三刺激值X=0.85,Y=0.89,Z=1.01)所需混合油墨和两种相近匹配混合油墨颜色的补色油墨的质量百分比，其中第3次出现负值，从表3知第3次回收的废墨接近理想灰墨，所以不用补色油墨.记混合油墨与两种补色油墨的总质量为100 g，具体分配如表4所示.

图1 CIE1931色品图上混墨补色波长的确定

次数主波长斜率补色波长/nm波长范围/nm混合比例混墨/g补墨1/g补墨2/g10．68571．4黄绿560～58089．59︰7．56︰2．8589．59Y7．56G2．8520．70582．5黄580～58995．82︰2．66︰1．5295．82Y2．66G1．0030．25603．0橙600～615100．42︰-0．14︰-0．2100．00Y0．00R0．0040．36487．2青475～49590．81︰5．86︰3．3390．81G5．86C3．33

2.4 添加助剂搅拌混合配制黑墨

将预处理得到的混墨与两种补墨按质量百分比放置于容器中；加入炭黑颜料、调墨油、催干剂；将混合物加入搅拌机中充分混合均匀；混合均匀后放置于三辊压墨机中，完成研磨后，得到黑墨.具体情况如表5所示.

表5 再次研磨具体数据

3 黑墨性能检测结果与分析

表6 性能检测具体数据

4 结束语

本文通过油墨除杂和修正油墨色度、密度进行再利用，揭示了格拉斯曼定律在油墨减色混合的应用.运用CIE色度学计算公式得到混墨色品坐标并进行混合墨处理，采用GB/T 7705-2008评价配墨性能和分析修正油墨成分.油墨处理结果均符合规定的实地印刷要求中同批同色色差值、同色密度偏差值的阈值要求，可以用于生产使用.本文方法的创新在于优化了油墨再利用处理技术，更新了废弃混合墨的成分，创造了新的可用黑色油墨，改变了废墨焚烧和掩埋的处理方法.

[1]苏振华,冯文英,王承亮,等.絮凝法处理水基油墨废水的研究[C]//中国造纸学会第十六届学术年会论文集.北京:中国造纸学会,2014:309-314.

[2]聂小芳.电化学氧化法在线路板行业废水处理方面的应用[J].科技与创新,2016(8):131.

[3]禄春强,罗婵,孙多志,等.电感耦合等离子体质谱法测定食品包装用纸中9种重金属元素[J].理化检验(化学分册),2015,51(1):111-113.

[4]ZOLTNER S J，HILL N C， KOROL S V C， et al. Method for operating a printer to print recycled ink with process black neutralization[EB/OL].(2014-05-29) [2016-06-05].http://www.freepatentsonline.com/y2014/0146100.html.

[5]SCHOTTLAND P, MATEUSZCZYK R, LUCCI S, et al. SHRINK WRAP LABEL COATING TO FACILITATE RECYCLING[P]. 2015-02-26.

[6]KRISTIJAN S. Recycling of thermochromic inks[EB/OL].(2015-09-15) [2016-06-05]. http://bib.irb.hr/prikazi-rad?&lang=EN&rad=776033.Recycling of Waste Multicolor Mixed Offset Ink

XU Zhongguo, HU Gengsheng

(SchoolofMediaandDesign,HangzhouDianziUniversity,HangzhouZhejiang310018,China)