CN101368354A - 再生纸造纸的下脚料再生利用工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种再生纸造纸的下脚料再生利用工艺，其包括以下依次进行的步骤：压缩、排气、混炼、膨化发泡、热压成型、冷却。本发明工艺解决了现有技术中无法将再生纸的下脚料再生利用的问题，采用巧妙的方法避开了原料分拣、混杂物挤出过滤、烘干、粉碎、切割等难题，工艺过程简单实用，生产成本大大降低，做到了物尽其用，也缓解了环境压力。

Description

再生纸造纸的下脚料再生利用工艺

技术领域

本发明涉及一种造纸下脚料再生工艺，具体涉及再生纸造纸的下脚料再生利用工艺。

背景技术

再生纸的造纸生产后剩下的下脚料是一种工业废弃物，其主要成份为塑料和纤维质，其组成不同于市场上常见的纸面压塑、塑封的那一类消费后生活废弃物(纸和塑料以各自独立的形态存在)，如果汁、牛奶利乐包，书刊杂志封面，家电、食品、礼品塑料贴面包装盒等。

上述的消费后生活废弃物的主要成份是成品纸，塑料成份很少且种类单一，基本上是PE、PVC、PP塑料膜，因此较易用一般的工艺方法再次塑化交联成为可利用材质。再生纸造纸的下脚料废弃量大，一个大型的再生纸厂每天的混杂纸塑渣固体废弃物多达50吨甚至100吨以上，对环境污染的影响很大，并且这种下脚料是一种含塑量高、分解困难、成份复杂的工业废弃物。

目前大规模处理工业废弃物的技术方法不多，对于再生纸造纸下脚料这种含塑量高、分解困难、成份复杂的工业废弃物一直都采用填埋法、焚烧法或分拣法等处理方法，没有将其再生利用。

有关造纸下脚料再生利用的工艺瓶颈如下：

1、装备的难题：一般的塑料装备都是针对某种塑料特性而制定的，难以对付包含有众多加工性能迴异的混杂塑料；

2、结合的难题：众所周知纸和植物类纤维是亲水性的，塑料类材料是亲油性的，亲水性材料和亲油性材料较难亲和；

3、烘干的难题：纸和植物类纤维的水份存在形式基本是内外湿透，塑料的水份存在形式基本湿在表面，泡沫塑料的水份存在形式与本身的泡沫穿孔率有关，有只湿表面的、有只湿表层的、有内外全湿的。烘干是温度高低和时间长短这二个烘干要素的结合，同一温度和时间的工艺条件，有的材料未干，有的发粘、有的己经焦了；

4、粉碎的难题：因为原料中有的材料韧、有的材料脆，用单一的剪切粉碎和单一的挤压粉碎都达不到理想的效率和质量；

5、磁选的难题：用人工磁选劳动強度很高，用输送带式磁选机磁选，间隙小了料过不去效率太低，间隙大了铁吸不出来，除了铁钉、铁皮更何况还有铝罐、铜块等有色金属硬物无法磁选；

6、挤出的难题：此类材料又湿又松，喂料、排气、混炼、过滤等相当困难，如果原料用橡塑挤出法过滤，留在滤网后面的大颗粒杂貭高达20％～30％，清渣时间将大于正常工作时间；

7、脱模的难题：低附加值制品不可能用高价脱模剂和耐高温隔离膜脱模，粘模问题就成了成型障碍；

8、密度的难题：如果该类材料进行密实成型，因其含有金属、石块等杂物，其同比重量将重于红木。板上钉钉要裂、拧螺絲要先打孔、切割效率低等等难题都要冒出来，作为包装材料，其实用价值就大打折扣；

9、切割的难题：因下脚物料成份很杂、大小不一，其中有较多铁钉、铁块、石块、玻璃、易拉罐等硬物，很容易打掉切割刀刃。又因为切割刀高速旋转，局部高温使塑料溶融粘刀大大影响切割速度，而且切割面较粗糙影响美观；

由于长期无法解决上述难题，找不到低成本的处理方法，因战再生纸行业近年高速发展的同时，固体废弃物自然越来越多，成为一个令社会头痛的问题，严重影响了生态环境及行业的可持续发展。

发明内容

本发明的目的是提供了一种再生纸造纸的下脚料再生利用工艺，该工艺包括以下依次进行的步骤：

1)压缩：采用挤出机的定距变径挤出螺杆对所述的下脚料在170～190℃温度和4.0～10.0MPa的压力下进行压缩；

2)排气：当步骤(1)中被压缩的下脚料到达所述定距变径挤出螺杆的排气段时释放，控制温度在150～170℃；

3)混炼：控制温度在170～190℃；

4)膨化发泡：将上述混炼后得到的物料从挤出机挤出并释放到设置在挤出机出口处的预成型模具，所述的预成型模具内的型腔为负压型腔，所述挤出机挤出口的横截面积与模具出口的横截面积比为1:1.65；

5)热压成型：对经过步骤(4)所得的物料置入成型模框进行加热加压，温度为165～175℃，压力为14.0～16.0MPa；

6)冷却：在压力为6.0～8.0MPa下冷却。

采用上述技术方案的再生纸造纸的下脚料再生利用工艺：

首先，压缩步骤中，在挤出机的进料段，用定距变径挤出螺杆对下脚料进行压缩，使膨松的物料喂料后在一定的压力和温度的作用下，物料卷缩密度增大，尤其是其中的塑料卷缩，导致物料中的积水由于自身重力作用被直接排出挤出机中的泄水孔，物料中的空隙和水份逐渐减少，互相贴紧的物料使热传递和压力传递效率大大提高，再者由于采用的是定距变径挤出螺杆，因此其中混有的体形较大的不能被压缩的硬物(如石块、铁块、硬木块)时，可以通过扭矩保护逆转使得硬物退出后取出；

在排气的过程中，压缩后的含水量约20～30％的物料在压力突然释放和高温的作用下，物料中的水份汽化通过挤出机排气口大部份排出，使纤维类物质表面含水量大大降低，并且在高温作用下溶融的塑料(熔融状态的塑料有类似胶水的效果)能与其他纤维类物质相互粘连；

另外，在定距变径螺杆的排气段上设置多孔高位排气帽，物料表面和内在的水份在高温高压下成为水蒸气通过多孔高位排气帽顺利逸出，解决了长槽排气口易翻料的缺点，也利于外部观察和采取措施；

混炼温度控制在170～190℃，因这一温度范围虽然会使少量低温塑料分解和部份植纤炭化，但绝大部份热塑性塑料能得到再生，能熔融与其他纤维类物质粘连(尤其是能熔融成为成型过程中起重要作用的再生塑料和粘合剂)，另外一些高温塑料(聚四氟乙烯、聚醚、ABS等)虽达不到溶融但己软化，因此极易被包裹进去，作为起增强作用的材料。混炼过程中通过螺杆的切剪、均分等使得较大块物料细碎，粘合的比表面积增大，既增加了挤出物的均和性也提高了制成品的强度；

膨化发泡：这是一种不需要任何添加剂的物理发泡工艺，本发明创造性地将该工艺用于造纸下脚料处理，不仅避开了粉碎、磁选、挤出、切割等难题，而且大大简化了下脚料处理的工艺流程。其采用的办法是将预成型模具设置在挤出机出口处，混炼后得到的物料从挤出机挤出后释放到的预成型模具，将预成型模具的型腔设计成负压型腔，所述挤出机挤出口的横截面积与模具出口的横截面积比为1:1.65，即预成型模具前腔与挤出口形成倒容积差，造成高温高压的物料被挤出时，在出口处压力突然释放，物料中未排尽的高压蒸气形成无数的汽泡，使物料达到膨化，但又受到模具型腔形状的限制，物料挤出模具即被强制快速冷却其表面结皮，内部大量的气化泡来不及破裂就被封住定型了。另一方面，由于模具的大开口，使得剩下的一些较大混杂物如压扁的易拉罐、铁片、螺钉、玻琍、石块、木块等能被顺利挤出，避免了人工分拣的困难；

热压成型：膨化发泡后预成型的物料放入成型模框内。成型模是固定模和移动模框的组合。物料在模框内被加热加压，固定模的凸模块压实了部份物料，使得一部份物料被挤向其它阻力较小地方(如筋条)，由于定高的移动模框封住了物料的溢出。纤维类物质内部的残留水份被再次高温气化加上原有被封闭的气泡形成一种挤压力把溶融的物料填充满型腔，因此最后得到的制品的隆起部分仍保留了膨化态：低发泡的密度较低(一般将隆起部分的厚度设置成大于压实部份的1倍以上，以此提高抗弯强度)。致密的成品表面不吸水所以制品能象木材一样长期浮于水中，而强度不会象长期浸泡的木材一样减弱，这就降低了制品搬运的劳动强度和运输成本，提高了制品的实用性；

上述的成型模框优选带有数根筋条的板形模框。

最后冷却。冷却定型工艺是消除无压力状态下，温降较快及不均匀所产生的应力变形(制品翘曲不平，强度降低，既影响外观也影响使用和运输)，冷却定型工艺过程一般在冷压机上进行，同样使用模具和模框来保证制品的平整、定尺及方便脱模。

冷却后，可以对制品进行装配，例如板形制品或其他方脚形制品可以用通常的铁钉、握钉等钉制，也可用螺钉联接，装配后提高了集装箱运输的容积率，降低了运输成本。

作为本发明的进一步改进，最好在所述的步骤(1)之前，先对下脚料进行摊晒去除部分水分。为降低能耗和提高产量应尽可能用低成本的室外摊晒，使下脚料去除部分水分。

本发明的解决了现有技术中无法将再生纸造纸下脚料的再生利用的问题，做到了物尽其用，缓解了造纸工业固体废弃物对环境的压力。从工艺过程来说，1)采用巧妙的方法避开了原料分拣、混杂物挤出过滤、烘干、粉碎、切割等难题，工艺过程简单实用，使生产成本大大降低；2)使得下脚料中的废塑料再生，使一部分熔点稍低的塑料熔融(作为胶水)能与其他纤维类物质相互粘连，使另一部分无法熔融的塑料得到软化后(作为增强材料)被熔融塑料包裹粘结起来，这样一来使得无法继续使用的下脚料能够达到再生原料的要求；3)整个过程不需要用任何添加剂、新塑料及其它材质的配加；4)造纸下脚料本身成份的不确定性和比例变化也己在成型模框的板厚中预留了保险因素，对强度起作用的塑料、纸、草茎、棉纤、化纤、碎木等比例无需特定的配比，仅影响板的软、硬程度，强度虽在一定幅度内变化但不影响使用。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步阐述本发明的再生纸造纸的下脚料再生利用工艺。

实施例1

本实施例中处理的下脚料是再生纸造纸后剩下的下脚料，其成分大致为塑料(PE、PP、PVC等)35～45％、纤维质35～45％、较大混杂物(易拉罐、铁片、螺钉、玻琍、石块、木块等)10～30％。采用上海迪胜橡塑机械有限公司生产的SJ-150型号的单螺杆挤出机，每小时处理约1吨下脚料。

该下脚料的再生利用工艺包括以下依次进行的步骤：

1)压缩：采用上述的SJ-150挤出机的定距变径挤出螺杆对所述的下脚料在180℃℃温度和5MPa的压力下进行压缩，压缩时间约1分钟，压缩后物料的含水量控制在30％以下；

2)排气：释放步骤(1)中所述的定距变径挤出螺杆，并加温到165℃温度，排气时间约0.3分钟；

3)混炼：控制温度在180℃，时间约1分钟；

4)膨化发泡：将上述混炼后得到的物料从挤出机挤出并释放到设置在挤出机出口处的预成型模具，预成型模具内的型腔为负压型腔，所述挤出机挤出口的横截面积与模具出口的横截面积比为1:1.65；

5)热压成型：对经过步骤(4)所得的物料置入成型模框进行加热加压，温度为170℃、压力为14.0Mpa、时间约为12分钟；

6)冷却：在压力为6.0MPa下冷却，时间为12分钟。

上述的成型模框选用带有数根筋条带板形模框。

冷却后再对制品进行装配。

上述各步骤时间主要取决于处理的下脚料的量以及含水量，各步骤采用的温度和压力也可以根据下脚料的成分以及含水量作出相应调整，这是本领域技术人员熟知的技术手段。

根据本发明的发明构思以及提供的数据范围，本领域技术人员可以在不作出创造性劳动的情况下，通过有限次试验得到处理各种不同的再生纸下脚料的优化的工艺条件。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种再生纸造纸的下脚料再生利用工艺，其特征在于：该工艺包括以下依次进行的步骤：

1)压缩：采用挤出机的定距变径挤出螺杆对所述的下脚料在170～190℃温度和4.0～10.0MPa的压力下进行压缩；

2)排气：当步骤(1)中被压缩的下脚料到达所述定距变径挤出螺杆的排气段时释放水蒸气，控制温度在150～170℃；

3)混炼：控制温度在170～190℃；

4)膨化发泡：将上述混炼后得到的物料从挤出机挤出并释放到设置在挤出机出口处的预成型模具，所述的预成型模具内的型腔为负压型腔，所述挤出机挤出口的横截面积与模具出口的横截面积比为1:1.65；

5)热压成型：对经过步骤(4)所得的物料置入成型模框进行加热加压，温度为165～175℃，压力为14.0～16.0MPa；

6)冷却：在压力为6.0～8.0MPa下冷却。

2.根据权利要求1所述的再生纸造纸的下脚料再生利用工艺，其特征在于：在所述的步骤(1)之前，先对下脚料进行摊晒去除部分水分。

3.根据权利要求1所述的再生纸造纸的下脚料再生利用工艺，其特征在于：所述的成型模框为带有数根筋条的板形模框。