La disinchiostrabilità di un prodotto stampato è determinata da tre fattori principali: il metodo di stampa e il tipo di inchiostro utilizzato, la carta usata per la stampa e il metodo di disinchiostrazione utilizzato. In questo articolo ci concentreremo principalmente sulla tecnologia di stampa e sul tipo di inchiostro utilizzati, ma vediamo rapidamente il metodo di disinchiostrazione.
Riciclaggio
Disinchiostrazione della carta: quali inchiostri sono più adatti alla disinchiostrazione?
Una delle fasi più complesse del processo di riciclo della carta è la disinchiostrazione, che consiste nel rimuovere l'inchiostro stampato dalla carta da macero affinché possa essere trasformata in carta nuova. Questo processo è illustrato nella prima parte della nostra serie, che potete leggere qui. Una delle principali sfide della disinchiostrazione è che gli inchiostri non sono tutti uguali. Alcuni sono facili da rimuovere, mentre altri sono più tenaci, o addirittura incompatibili, con i metodi di disinchiostrazione disponibili, che tratteremo in questo articolo.
Nozioni fondamentali della disinchiostrazione
Il metodo di disinchiostrazione più comune è la flottazione con schiuma, che è l'ideale per rimuovere inchiostri offset e rotocalco per illustrazioni convenzionali. Queste tecnologie di stampa sono le più longeve e quelle che generano la maggior parte della carta raccolta, quindi questo metodo di disinchiostrazione è stato appositamente ideato per rimuovere questi inchiostri. Lo sviluppo delle macchine da stampa digitali e le tecnologie di stampa più moderne hanno contribuito alla nascita di nuovi tipi di inchiostri, che si sono dimostrati difficili da rimuovere se non addirittura incompatibili con questo metodo di disinchiostrazione.
Potete leggere tutto sulla disinchiostrazione per flottazione con schiuma qui, ma, in breve, la carta da macero viene raccolta, smistata, sminuzzata, filtrata, pulita e aggiunta ad acqua per avviare la disinchiostrazione per flottazione con schiuma. In questo processo, alla miscela di fibre di carta e acqua viene aggiunta una soluzione saponosa e nella vasca viene soffiata aria per formare bolle. Le particelle di inchiostro si separano dalle fibre della carta, si fissano alle bolle di sapone e salgono in superficie formando una schiuma che viene eliminata lasciando fibre di carta disinchiostrate bianche.
Che cosa determina una buona disinchiostrabilità?
La disinchiostrabilità degli inchiostri è determinata da diversi fattori, ma i più importanti sono la solubilità o meno degli inchiostri in acqua, le dimensioni delle particelle di inchiostro e le caratteristiche delle particelle di inchiostro.
Nel grafico seguente si vede l'idoneità o meno di diversi tipi di inchiostro alla disinchiostrazione.
Solubili o non solubili in acqua
La disinchiostrazione per flottazione con schiuma è il processo che separa i materiali idrofobi, ovvero molecole respinte dall'acqua o non solubili in acqua, da quelli idrofili, ovvero molecole attratte dall'acqua o solubili in acqua.
Con il gonfiarsi delle fibre della carta nell'acqua saponosa, le particelle non solubili in acqua si staccano dalle fibre e cercano un altro mezzo a cui fissarsi, ovvero le bolle di sapone della flottazione con schiuma. Tuttavia, le particelle di inchiostro solubili in acqua, nonostante in teoria si separino facilmente dalle fibre della carta, sono attratte dall'acqua. Per questo motivo, le particelle di inchiostro finiscono per mescolarsi nell'acqua, colorandola, invece di fissarsi alle bolle di sapone.
Possiamo paragonare gli inchiostri solubili in acqua a un calzino rosso nella lavatrice: una piccola quantità è sufficiente a tingere l'acqua di rosa. Tuttavia, a differenza della lavatrice, nella disinchiostrazione per flottazione con schiuma si usa un ciclo d'acqua chiuso. Ciò significa che, invece di dover cambiare l'acqua ogni volta, l'acqua usata per la disinchiostrazione non viene smaltita direttamente nell'ambiente, ma viene riutilizzata nel ciclo successivo. Anche se questo è positivo in termini di sostenibilità, lo svantaggio è che nel ciclo chiuso gli inchiostri che non possono essere rimossi dall'acqua si accumulano con il passare del tempo, e quindi, ogni calzino rosso che entra nel processo scolora nel ciclo d'acqua.
Per questo motivo, gli inchiostri a base acqua, che per loro natura sono solubili in acqua, non possono essere rimossi in modo efficace con la disinchiostrazione per flottazione con schiuma e si accumulano nel ciclo d'acqua chiuso.
Le dimensioni contano
Anche le dimensioni delle particelle di inchiostro hanno un impatto importante sulla disinchiostrabilità, in quanto determinano il comportamento delle particelle durante la disinchiostrazione per flottazione con schiuma. Le dimensioni delle particelle di inchiostro devono essere equilibrate: se sono troppo piccole non si fissano correttamente alle bolle di sapone e non vengono trasportate in superficie; se sono troppo grandi il loro peso le porta a fondo. La fascia esatta che le rende equilibrate varia in base al tipo di inchiostro specifico utilizzato e alle condizioni del processo di flottazione.
Caratteristiche delle particelle (rigide e flessibili)
Il processo di flottazione con schiuma viene ripetuto in diverse vasche per garantire la migliore qualità possibile delle fibre di carta disinchiostrate. Come già detto, per la flottazione con schiuma si usa un ciclo d'acqua chiuso. Ciò significa che le fibre della carta passano da una vasca all'altra con la stessa acqua, dall'inizio alla fine. Tra le diverse vasche c'è un filtro che blocca le particelle più tenaci. Qui, le caratteristiche delle particelle di inchiostro sono determinanti. Ci sono particelle "rigide", che vengono facilmente bloccate dal filtro, e particelle "flessibili" che invece passano attraverso il filtro proprio per la loro flessibilità.
Le particelle di toner secco, ad esempio, contengono una pellicola di poliestere rigida e vengono facilmente bloccate dal filtro. Le particelle di toner liquido, invece, contengono una pellicola di polietilene flessibile che passa attraverso il filtro.
Conclusione: la disinchiostrazione è un processo complesso
Come si può desumere, la disinchiostrazione è un processo complesso. Ci sono numerosi tipi di inchiostri, che non sono di certo né bianchi né neri. Nonostante ci siano linee guida che indicano quali inchiostri sono più adatti alla disinchiostrazione per flottazione con schiuma, ci sono sempre eccezioni, e alcuni inchiostri devono essere valutati caso per caso per capire se determinati fattori, come la stampa su una carta speciale, influiscono sulla loro disinchiostrabilità.
È possibile che vi stiate chiedendo perché il processo di disinchiostrazione non si sia evoluto nel tempo, oppure perché non sia considerato come una questione urgente visto che i nostri sistemi di riciclo sono "inquinati" con tecnologie di stampa incompatibili. Gli stabilimenti di disinchiostrazione tradizionali furono creati per il trattamento di inchiostri offset e rotocalco per illustrazioni, e tuttora, la maggior parte della carta da macero raccolta è stampata con questi inchiostri. Comparativamente, le stampe digitali rappresentano solo il 3,85% del volume totale stampato. Di questa percentuale, il 2,4% è costituito da stampe a getto d'inchiostro e l'1,45% è rappresentato da stampe elettrofotografiche (toner)*. Nonostante sia previsto un aumento delle stampe a getto d'inchiostro entro il 2027, si tratta comunque di una porzione molto piccola.
Quindi, anche se è sufficiente un solo calzino rosso a tingere tutta l'acqua di rosa, quando il cestello è pieno di calzini bianchi, si usa il lavaggio dei bianchi. L'occasionale calzino rosso può essere aggiunto ai colorati, oppure, nel caso della carta, può essere riciclato con altro materiale di qualità inferiore per creare nuovi prodotti come carta Kraft o materiale ondulato.
Pubblicato da © Smithers Information Ltd 2022
Diversi tipi di inchiostro e relative proprietà di disinchiostrazione
Per capire meglio le differenze tra i diversi tipi di inchiostri e valutarne l'idoneità o meno alla disinchiostrazione, abbiamo preparato una serie di domande e risposte.
No, gli inchiostri flessografici convenzionali non possono essere disinchiostrati con il metodo di flottazione con schiuma.
Nella stampa flessografica si usano generalmente inchiostri a base acqua che non possono essere rimossi completamente mediante la disinchiostrazione per flottazione con schiuma. La condizione leggermente alcalina del processo di disinchiostrazione causa la decomposizione del legante nell'inchiostro, producendo minuscole particelle di pigmento solubili in acqua, di dimensioni inferiori a 1 micron. Tali particelle sono troppo piccole per fissarsi alle bolle d'aria e garantire una buona flottazione. Questo, insieme al fatto che le particelle sono solubili in acqua, fa sì che le particelle di inchiostro si muovano nel processo di flottazione con schiuma insieme alle fibre della carta. Di conseguenza, l'acqua diventa grigia con il passare del tempo, e lo diventa anche la pasta di cellulosa disinchiostrata finale. Bastano piccole quantità di materiale prodotto con la stampa flessografica presenti nella miscela per deteriorare notevolmente la qualità e il punto di bianco della pasta di cellulosa disinchiostrata.
Non è facile rispondere in senso affermativo o negativo.
Gli inchiostri a getto d'inchiostro sono usati nelle stampanti professioni e per ufficio. Sono principalmente inchiostri a base acqua in cartuccia, con un determinato rapporto pigmento-acqua (per mantenere l'inchiostro liquido) e altri ingredienti come glicole o glicerina. Questi componenti aggiuntivi consentono all'inchiostro di penetrare nella carta e rimanervi; questo, però, al momento della disinchiostrazione rende difficoltoso separare l'inchiostro dalle fibre della carta. Le carte come la nostra DNS high-speed inkjet NF hanno un trattamento superficiale che crea uno "strato di accoglienza dell'inchiostro" per mantenere i pigmenti sulla superficie della carta. L'uso di queste carte con trattamento speciale migliora notevolmente la disinchiostrabilità di un prodotto stampato.
Vediamo più da vicino le due categorie di inchiostri a getto d'inchiostro: a base di coloranti e a base di pigmenti.
Inchiostri a getto d'inchiostro a base di coloranti
Gli inchiostri a getto d'inchiostro a base di coloranti non possono essere disinchiostrati con il metodo di flottazione con schiuma.
Gli inchiostri a getto d'inchiostro a base di coloranti sono principalmente utilizzati nelle stampanti a getto d'inchiostro ad uso domestico. Questi inchiostri sono costituiti da coloranti che si dissolvono completamente in acqua. Durante la disinchiostrazione per flottazione con schiuma, gli inchiostri a getto d'inchiostro a base di coloranti si comportano come il "calzino rosso nella lavatrice".
Oltre ad essere troppo piccole per aderire in modo efficace alle bolle di sapone, le particelle di inchiostro sono solubili in acqua e finiscono pertanto per mescolarsi nell'acqua colorandola.
Inchiostri a getto d'inchiostro a base di pigmenti
Gli inchiostri a getto d'inchiostro a base di pigmenti sono più facili da rimuovere con il metodo di flottazione con schiuma, ma non sono totalmente ideali. Per migliorare la disinchiostrabilità, è consigliabile utilizzare carta con trattamento speciale.
Gli inchiostri a getto d'inchiostro a base di pigmenti sono usati principalmente nelle stampa a getto d’inchiostro ad alta velocità. Questi inchiostri non sono solubili in acqua e hanno particelle di dimensioni leggermente più grandi di quelle delle loro controparti a base di coloranti. In questo modo, le particelle di inchiostro aderiscono più facilmente alle bolle di sapone, ma gli inchiostri a getto d'inchiostro a base di pigmenti rimangono comunque difficili da separare dalle fibre della carta. L'uso di carta a getto d’inchiostro con trattamento speciale come le nostre DNS high-speed inkjet NF e DNS high-speed inkjet CF consente di aggirare questo problema perché il trattamento superficiale aiuta a separare l'inchiostro dalle fibre della carta.
Sì, il toner secco può essere disinchiostrato con il metodo di flottazione con schiuma.
Uno dei metodi di stampa digitale più diffusi è la stampa laser con toner secco, e la buona notizia è che quest'ultimo è ideale per la disinchiostrazione per flottazione con schiuma. Questa tecnologia di stampa non utilizza inchiostro liquido, bensì una polvere finissima chiamata toner. Il toner secco è contenuto in cartucce e viene depositato sulla carta usando la tecnologia laser, quindi la carta passa attraverso un'unità di fusione, dove il calore fonde i pigmenti in superficie.
A differenza della maggior parte degli altri tipi di inchiostri, il toner secco non contiene liquido. Poiché non ci sono solventi, il toner secco rimane sulla superficie della carta invece di penetrare nelle fibre. Durante la disinchiostrazione per flottazione con schiuma, le particelle di inchiostro hanno le dimensioni ideali per fissarsi alle bolle di sapone. Gli altri componenti presenti nel toner secco, come cera e resina poliestere, vengono fusi termicamente durante il processo di stampa/fusione. Al momento della disinchiostrazione, queste particelle "rigide" vengono facilmente bloccate dai filtri e non influiscono sul risultato.
No, il toner liquido / Electroink non può essere disinchiostrato con il metodo di flottazione con schiuma.
L'Electroink è un tipo di toner liquido sviluppato da HP Indigo che consiste di particelle di pigmenti caricate elettricamente dissolte in un liquido di trasferimento. Questo inchiostro crea stampe di alta qualità resistenti allo scolorimento e allo sfregamento e consente la stampa lucida, e per questo è il metodo più usato per stampare foto. Lo svantaggio è che non è idoneo alla disinchiostrazione per flottazione con schiuma.
I dissolutori usati negli stabilimenti di disinchiostrazione per flottazione con schiuma (la soluzione saponosa) non sono sufficientemente potenti da scomporre le particelle di toner liquido, e i grossi grappoli di particelle di Electroink sono troppo pesanti per aderire alle bolle di sapone.
Inoltre, il toner liquido contiene una pellicola di polietilene elastica che non può essere rimossa in modo adeguato. Queste particelle "flessibili" passano attraverso i filtri contaminando l'acqua.
Non è facile rispondere in senso affermativo o negativo.
La polimerizzazione a ultravioletti (o polimerizzazione UV) è un processo fotochimico in cui viene utilizzata luce ultravioletta ad alta intensità per polimerizzare o "asciugare" all'istante inchiostri, rivestimenti o adesivi. Gli inchiostri UV sono concepiti per essere resistenti all'acqua e ai solventi, e sono pertanto resistenti anche ai metodi di disinchiostrazione tradizionali. Inoltre, alcuni inchiostri speciali come quelli metallizzati o fluorescenti possono contenere metalli pesanti o altre sostanze che ne rendono difficile la rimozione durante la disinchiostrazione e possono lasciare residui o macchie sulla carta.
Tradizionalmente, gli inchiostri UV non sono considerati idonei alla disinchiostrazione perché lasciano macchie di sporco sulla pasta di cellulosa disinchiostrata. Negli ultimi anni, alcuni produttori di inchiostri hanno sviluppato speciali inchiostri UV disinchiostrabili. Questi inchiostri speciali sono però ancora l'eccezione piuttosto che la norma. Quindi, se non espressamente indicato, gli inchiostri UV e UV LED non sono considerati disinchiostrabili. Questo è particolarmente vero se si applica una vernice sulla stampa, in quanto le vernici influiscono sulla disinchiostrabilità complessiva.