CN110241660A - 一种废旧包装纸回收再利用的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,包括如下步骤:(1)粉碎除墨处理;(2)纸浆预处理;(3)原料称取;(4)混合浆的制备;(5)包装纸的制备。本发明对废旧包装纸进行了特殊的加工再利用,提高了物质的利用率,保护了环境,并且制得的再生包装纸具有很好的防霉抗菌性、防潮性,并且整体强度极佳,综合性能优良,拓宽了其应用范围。

Description

一种废旧包装纸回收再利用的加工方法
技术领域
本发明属于包装纸加工技术领域,具体涉及一种废旧包装纸回收再利用的加工方法。
背景技术
环境保护和资源合理利用是一项紧迫的、艰巨的任务。包装废弃物是一种污染源,但也是一种可利用的资源。目前,包装废弃物的回收利用已经引起世界各国的重视,有关包装废弃物的处理的研究会议和研究资料多不胜数。在我国,由于包装工业的快速发展,包装废弃物的问题也日益突出。为了提升增强回收废旧包装纸的使用性能,现有方法对其进行了相应的改善处理,如申请号为201811615453.X公开了一种包装纸的生产工艺,包括以下步骤:步骤一:原料准备,将原浆板或废回收纸先做好杂质、粘胶纸、装订针、包装带的分拣备用;步骤二:碎浆,将原料通过水力碎浆机碎浆;步骤三:配浆,将碎浆后的原料放入配浆池内,添加湿强剂,氧化淀粉,硬脂酸铵,由安装在配浆池上的浆料搅拌器充分搅拌;步骤四:供浆,将浆液通过供浆泵输送给生产线上的各成型设备;步骤五:抄造,将浆液进行抄造,上网,压榨,干燥,压光,卷取;步骤六:成型,再将纸张经过模切机加工成需要形状。上述方法得到的包装纸,由于对原浆板和废回收纸进行再次碎浆时,其二次纤维品质下降,进而降低了纸页匀度、不透明度、亮度及强度,甚至产生小孔和暗点,严重限制回收纸的应用范围。
纳米二氧化硅,又称白炭黑,分子形态呈现空间三维网状结构,表面存在着不同键合状态的羟基。纳米二氧化硅表面有3种硅羟基,一是单生自由硅羟基,对极性物质有很强的吸附力;二是连生缔合硅羟基;三是双生硅羟基。纳米二氧化硅除具有纳米材料的一般性质,如小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子隧道效应外,还具有补强性、增稠性、分散性、绝缘性等性能,可有效改善复合材料的物理性能。但是无机纳米粒子也因其粒径小、比表面大、具有亲水性,而容易团聚、在聚合物中不易分散,故无法直接将其用于加强包装纸的使用性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题,提供了一种废旧包装纸回收再利用的加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,包括如下步骤:
(1)粉碎除墨处理:
先将回收的废旧包装纸投入粉碎机内进行粉碎处理,然后对粉碎处理后的废旧包装纸进行脱墨处理,制得纸浆;
(2)纸浆预处理:
a. 将步骤(1)所得的纸浆投入离心机内进行高速离心处理,离心处理10~20min后,取沉淀备用;
b. 将操作a中所得的沉淀投入挤压膨化机内,进行挤压膨化处理,挤压膨化处理6~10min后得膨化纸浆备用;
(3)原料称取:
称取相应重量份的步骤(2)所得的膨化纸浆80~100份、改性纳米二氧化硅8~12份、阻燃剂1~2份、防潮剂3~4份、消泡剂0.6~0.7份备用;
(4)混合浆的制备:
将步骤(3)中称取的所有原料投入微射流高压均质机内进行高压均质处理8~12min后,取出混合浆备用;
(5)包装纸的制备:
将步骤(4)中所得的混合浆注入模具内,在160~180℃的条件下加热成型后,脱模烘干即可。
进一步的,所述步骤(2)操作a中离心处理时离心机的转速为12000~14000rpm。
进一步的,所述步骤(2)操作b中挤压膨化处理的工作参数为:螺杆转速为500~700rpm,膨化机的工作压力为4~10MPa。
进一步的,所述步骤(3)中改性纳米二氧化硅的制备,包括如下步骤:
(1)将纳米二氧化硅放入真空金属容器中,向真空金属容器中通入氦气,向真空金属容器内插入一根铝棒,所述铝棒与真空金属容器不接触,将纳米二氧化硅置于铝棒与真空金属容器之间,在铝棒与真空金属容器内壁上施加200~300V的直流电压,处理4~5min后取出纳米二氧化硅备用;
(2)称取相应重量份的大豆卵磷脂7~10份、烷基葡萄苷2~4份、聚酰胺粉末2~4份、丙基三甲氧基硅烷5~8份、去离子水90~100份共同投入高压罐内,将高压罐内的温度升至240~260℃,将高压罐内的压力升至0.2~0.3MPa,维压处理2~3min后,降温降压至常温常压,取出混合物备用:
(3)将步骤(1)中所得的纳米二氧化硅和步骤(2)所得的混合物按照重量比为0.4~0.5:7~9共同投入搅拌罐内,边加热边搅拌,保持搅拌罐内的温度为120~140℃,搅拌的速度为70~100rpm,搅拌处理1~2h后,抽滤烘干得改性纳米二氧化硅备用。
进一步的,所述步骤(1)中氦气的通入量为真空金属容器总体积的20~30%。
进一步的,所述步骤(3)中的阻燃剂至少为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种。
进一步的,所述步骤(3)中的防潮剂剂至少为蜡、熟桐油、维利油中的一种。
进一步的,所述步骤(3)中消泡剂至少为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种。
进一步的,所述步骤(4)中高压均质处理时微射流高压均质机的工作压力为60~90MPa。
废旧包装纸进行再制造使用时会影响整体的聚合特性,进而影响整体的使用特性,从而降低材料和产品的使用品质。对此,本发明优化改善了其加工方法,改善增强了废旧包装纸回收再利用的使用价值。首先是对回收的废旧包装纸进行粉碎脱墨后预处理,废旧包装纸在回收过程中会滋生很多霉菌,并且其纤维结构遭到破坏,回收利用后所得的包装纸均匀度和密度低,纸张强度低,本发明对此进行改善,将所得的纸浆投入离心机内进行高速离心处理,一方面对纸浆进行纯化,另一方面杀死纸浆中存在的霉菌,提高纸浆的质量,但是离心后的纸浆过于致密,不便于后续操作的进行,因此将其置于挤压膨化机内,随着机腔内部压力的逐渐加大,温度相应的不断升高,在高温、高压、高剪切力的条件下,物料物性发生变化,纸浆结构均匀疏松,同时进一步杀死纸浆中存在的霉菌和病原菌,为后续的加工奠定很好的基础。在混合浆的制备中,增强包装纸的强度,特别添加了一种特制的改性纳米二氧化硅,由于无机纳米粒子也因其粒径小、比表面大、具有亲水性,而容易团聚、在聚合物中不易分散,不宜直接将其用于包装纸的加工中,本发明首先将其置于真空金属容器中,在惰性气体的环境中,施加电压进行处理,一方面能够有效的活化纳米二氧化硅的表面,使得表面产生大量的自由基,此时将其投入混合物中,混合物中的表面活性剂中的反应基团与二氧化硅粒子表面活性基团反应,形成新的化学键,此时再结合丙基三甲氧基硅烷的作用,促使聚酰胺与纳米二氧化硅的结合界面成为化学键结合,显著提高了纳米二氧化硅的补强性能,同时聚酰胺薄通过UV照射后表面可产生胺离子,而胺离子能提高微生物细胞的黏附性,进而起到抗菌作用,提升包装纸的抗菌性,改性后的纳米二氧化硅有效的避免了纳米粒子的团聚现象,将其加入包装纸的制备中,能显著的改善包装整体的使用性能。
本发明相比现有技术具有以下优点:
本发明对废旧包装纸进行了特殊的加工再利用,提高了物质的利用率,保护了环境,并且制得的再生包装纸具有很好的防霉抗菌性、防潮性,并且整体强度极佳,综合性能优良,拓宽了其应用范围。
具体实施方式
实施例1
一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,包括如下步骤:
(1)粉碎除墨处理:
先将回收的废旧包装纸投入粉碎机内进行粉碎处理,然后对粉碎处理后的废旧包装纸进行脱墨处理,制得纸浆;
(2)纸浆预处理:
a. 将步骤(1)所得的纸浆投入离心机内进行高速离心处理,离心处理10min后,取沉淀备用;
b. 将操作a中所得的沉淀投入挤压膨化机内,进行挤压膨化处理,挤压膨化处理6min后得膨化纸浆备用;
(3)原料称取:
称取相应重量份的步骤(2)所得的膨化纸浆80份、改性纳米二氧化硅8份、阻燃剂1份、防潮剂3份、消泡剂0.6份备用;
(4)混合浆的制备:
将步骤(3)中称取的所有原料投入微射流高压均质机内进行高压均质处理8min后,取出混合浆备用;
(5)包装纸的制备:
将步骤(4)中所得的混合浆注入模具内,在160℃的条件下加热成型后,脱模烘干即可。
进一步的,所述步骤(2)操作a中离心处理时离心机的转速为12000rpm。
进一步的,所述步骤(2)操作b中挤压膨化处理的工作参数为:螺杆转速为500rpm,膨化机的工作压力为4MPa。
进一步的,所述步骤(3)中改性纳米二氧化硅的制备,包括如下步骤:
(1)将纳米二氧化硅放入真空金属容器中,向真空金属容器中通入氦气,向真空金属容器内插入一根铝棒,所述铝棒与真空金属容器不接触,将纳米二氧化硅置于铝棒与真空金属容器之间,在铝棒与真空金属容器内壁上施加200V的直流电压,处理4min后取出纳米二氧化硅备用;
(2)称取相应重量份的大豆卵磷脂7份、烷基葡萄苷2份、聚酰胺粉末2份、丙基三甲氧基硅烷5份、去离子水90份共同投入高压罐内,将高压罐内的温度升至240℃,将高压罐内的压力升至0.2MPa,维压处理2min后,降温降压至常温常压,取出混合物备用:
(3)将步骤(1)中所得的纳米二氧化硅和步骤(2)所得的混合物按照重量比为0.4:7共同投入搅拌罐内,边加热边搅拌,保持搅拌罐内的温度为120℃,搅拌的速度为70rpm,搅拌处理1h后,抽滤烘干得改性纳米二氧化硅备用。
进一步的,所述步骤(1)中氦气的通入量为真空金属容器总体积的20%。
进一步的,所述步骤(3)中的阻燃剂至少为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种。
进一步的,所述步骤(3)中的防潮剂剂至少为蜡、熟桐油、维利油中的一种。
进一步的,所述步骤(3)中消泡剂至少为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种。
进一步的,所述步骤(4)中高压均质处理时微射流高压均质机的工作压力为60MPa。
实施例2
一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,包括如下步骤:
(1)粉碎除墨处理:
先将回收的废旧包装纸投入粉碎机内进行粉碎处理,然后对粉碎处理后的废旧包装纸进行脱墨处理,制得纸浆;
(2)纸浆预处理:
a. 将步骤(1)所得的纸浆投入离心机内进行高速离心处理,离心处理15min后,取沉淀备用;
b. 将操作a中所得的沉淀投入挤压膨化机内,进行挤压膨化处理,挤压膨化处理8min后得膨化纸浆备用;
(3)原料称取:
称取相应重量份的步骤(2)所得的膨化纸浆90份、改性纳米二氧化硅10份、阻燃剂1.5份、防潮剂3.5份、消泡剂0.65份备用;
(4)混合浆的制备:
将步骤(3)中称取的所有原料投入微射流高压均质机内进行高压均质处理10min后,取出混合浆备用;
(5)包装纸的制备:
将步骤(4)中所得的混合浆注入模具内,在170℃的条件下加热成型后,脱模烘干即可。
进一步的,所述步骤(2)操作a中离心处理时离心机的转速为13000rpm。
进一步的,所述步骤(2)操作b中挤压膨化处理的工作参数为:螺杆转速为600rpm,膨化机的工作压力为7MPa。
进一步的,所述步骤(3)中改性纳米二氧化硅的制备,包括如下步骤:
(1)将纳米二氧化硅放入真空金属容器中,向真空金属容器中通入氦气,向真空金属容器内插入一根铝棒,所述铝棒与真空金属容器不接触,将纳米二氧化硅置于铝棒与真空金属容器之间,在铝棒与真空金属容器内壁上施加250V的直流电压,处理4.5min后取出纳米二氧化硅备用;
(2)称取相应重量份的大豆卵磷脂8.5份、烷基葡萄苷3份、聚酰胺粉末3份、丙基三甲氧基硅烷6.5份、去离子水95份共同投入高压罐内,将高压罐内的温度升至250℃,将高压罐内的压力升至0.25MPa,维压处理2.5min后,降温降压至常温常压,取出混合物备用:
(3)将步骤(1)中所得的纳米二氧化硅和步骤(2)所得的混合物按照重量比为0.45:8共同投入搅拌罐内,边加热边搅拌,保持搅拌罐内的温度为130℃,搅拌的速度为85rpm,搅拌处理1.5h后,抽滤烘干得改性纳米二氧化硅备用。
进一步的,所述步骤(1)中氦气的通入量为真空金属容器总体积的25%。
进一步的,所述步骤(3)中的阻燃剂至少为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种。
进一步的,所述步骤(3)中的防潮剂剂至少为蜡、熟桐油、维利油中的一种。
进一步的,所述步骤(3)中消泡剂至少为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种。
进一步的,所述步骤(4)中高压均质处理时微射流高压均质机的工作压力为75MPa。
实施例3
一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,包括如下步骤:
(1)粉碎除墨处理:
先将回收的废旧包装纸投入粉碎机内进行粉碎处理,然后对粉碎处理后的废旧包装纸进行脱墨处理,制得纸浆;
(2)纸浆预处理:
a. 将步骤(1)所得的纸浆投入离心机内进行高速离心处理,离心处理20min后,取沉淀备用;
b. 将操作a中所得的沉淀投入挤压膨化机内,进行挤压膨化处理,挤压膨化处理10min后得膨化纸浆备用;
(3)原料称取:
称取相应重量份的步骤(2)所得的膨化纸浆100份、改性纳米二氧化硅12份、阻燃剂2份、防潮剂4份、消泡剂0.7份备用;
(4)混合浆的制备:
将步骤(3)中称取的所有原料投入微射流高压均质机内进行高压均质处理12min后,取出混合浆备用;
(5)包装纸的制备:
将步骤(4)中所得的混合浆注入模具内,在180℃的条件下加热成型后,脱模烘干即可。
进一步的,所述步骤(2)操作a中离心处理时离心机的转速为14000rpm。
进一步的,所述步骤(2)操作b中挤压膨化处理的工作参数为:螺杆转速为700rpm,膨化机的工作压力为10MPa。
进一步的,所述步骤(3)中改性纳米二氧化硅的制备,包括如下步骤:
(1)将纳米二氧化硅放入真空金属容器中,向真空金属容器中通入氦气,向真空金属容器内插入一根铝棒,所述铝棒与真空金属容器不接触,将纳米二氧化硅置于铝棒与真空金属容器之间,在铝棒与真空金属容器内壁上施加300V的直流电压,处理5min后取出纳米二氧化硅备用;
(2)称取相应重量份的大豆卵磷脂10份、烷基葡萄苷4份、聚酰胺粉末4份、丙基三甲氧基硅烷8份、去离子水100份共同投入高压罐内,将高压罐内的温度升至260℃,将高压罐内的压力升至0.3MPa,维压处理3min后,降温降压至常温常压,取出混合物备用:
(3)将步骤(1)中所得的纳米二氧化硅和步骤(2)所得的混合物按照重量比为0.5:9共同投入搅拌罐内,边加热边搅拌,保持搅拌罐内的温度为140℃,搅拌的速度为100rpm,搅拌处理2h后,抽滤烘干得改性纳米二氧化硅备用。
进一步的,所述步骤(1)中氦气的通入量为真空金属容器总体积的30%。
进一步的,所述步骤(3)中的阻燃剂至少为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种。
进一步的,所述步骤(3)中的防潮剂剂至少为蜡、熟桐油、维利油中的一种。
进一步的,所述步骤(3)中消泡剂至少为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种。
进一步的,所述步骤(4)中高压均质处理时微射流高压均质机的工作压力为90MPa。
对比实施例1
(2)纸浆预处理:
将步骤(1)所得的纸浆投入挤压膨化机内,进行挤压膨化处理,挤压膨化处理8min后得膨化纸浆备用;
进一步的,所述步骤(2)中挤压膨化处理的工作参数为:螺杆转速为600rpm,膨化机的工作压力为7MPa。
其余方法步骤均同实施例2。
对比实施例2
(2)纸浆预处理:
将步骤(1)所得的纸浆投入离心机内进行高速离心处理,离心处理15min后,取沉淀备用;
(3)原料称取:
称取相应重量份的步骤(2)所得的沉淀90份、改性纳米二氧化硅10份、阻燃剂1.5份、防潮剂3.5份、消泡剂0.65份备用;
进一步的,所述步骤(2)中离心处理时离心机的转速为13000rpm。
其余方法步骤均同实施例2。
对比实施例3
(3)原料称取:
称取相应重量份的步骤(2)所得的膨化纸浆90份、纳米二氧化硅10份、阻燃剂1.5份、防潮剂3.5份、消泡剂0.65份备用;
同时省去改性纳米二氧化硅的制备,其余方法步骤均同实施例2。
对比实施例4
(3)原料称取:
称取相应重量份的步骤(2)所得的膨化纸浆90份、阻燃剂1.5份、防潮剂3.5份、消泡剂0.65份备用;
同时省去改性纳米二氧化硅的制备,其余方法步骤均同实施例2。
对照组
申请号为201811615453.X公开的一种包装纸的生产工艺。
为了对比本发明效果,选取同一批回收的废旧包装纸,将其随机分成6组,然后分别用实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对比实施例4、对照组的方法对应制备的包装纸,再分别按照GB/T 12914-2008、GB/T 457-2002、GB/T 455-2002的方法对应测定每组包装纸的抗张指数、耐折度、撕裂度,具体试验对比数据如下表1所示;以营养琼脂为培养基,按照GB15979-2002规定的细菌检验方法,以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为试验菌株,进行抑菌活性检验,试验对比数据如下表2所示:
表1
由上表1可以看出,本发明对废旧包装纸进行了特殊的加工再利用,提高了物质的利用率,保护了环境,并且制得的再生包装纸机械性能极佳。
表2
由上表2可以看出,本发明对废旧包装纸进行回收增强再利用,最终制得的包装纸具有很强的抑菌活性,作用2分钟之后,其抑菌率超过90%,完全达到并超过了GB/15979-2002规定的指标(该国际标准:当抑菌率≥50%时,样品具有抑菌性能;当抑菌率≥90%时,样品具有较强的抑菌性能)并且本发明中通过添加改性南无二氧化硅使包装纸的抗菌性更加持久。

Claims (9)

1.一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)粉碎除墨处理:
先将回收的废旧包装纸投入粉碎机内进行粉碎处理,然后对粉碎处理后的废旧包装纸进行脱墨处理,制得纸浆;
(2)纸浆预处理:
a. 将步骤(1)所得的纸浆投入离心机内进行高速离心处理,离心处理10~20min后,取沉淀备用;
b. 将操作a中所得的沉淀投入挤压膨化机内,进行挤压膨化处理,挤压膨化处理6~10min后得膨化纸浆备用;
(3)原料称取:
称取相应重量份的步骤(2)所得的膨化纸浆80~100份、改性纳米二氧化硅8~12份、阻燃剂1~2份、防潮剂3~4份、消泡剂0.6~0.7份备用;
(4)混合浆的制备:
将步骤(3)中称取的所有原料投入微射流高压均质机内进行高压均质处理8~12min后,取出混合浆备用;
(5)包装纸的制备:
将步骤(4)中所得的混合浆注入模具内,在160~180℃的条件下加热成型后,脱模烘干即可。
2.根据权利要求1所述一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,所述步骤(2)操作a中离心处理时离心机的转速为12000~14000rpm。
3.根据权利要求1所述一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,所述步骤(2)操作b中挤压膨化处理的工作参数为:螺杆转速为500~700rpm,膨化机的工作压力为4~10MPa。
4.根据权利要求1所述一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,所述步骤(3)中改性纳米二氧化硅的制备,包括如下步骤:
(1)将纳米二氧化硅放入真空金属容器中,向真空金属容器中通入氦气,向真空金属容器内插入一根铝棒,所述铝棒与真空金属容器不接触,将纳米二氧化硅置于铝棒与真空金属容器之间,在铝棒与真空金属容器内壁上施加200~300V的直流电压,处理4~5min后取出纳米二氧化硅备用;
(2)称取相应重量份的大豆卵磷脂7~10份、烷基葡萄苷2~4份、聚酰胺粉末2~4份、丙基三甲氧基硅烷5~8份、去离子水90~100份共同投入高压罐内,将高压罐内的温度升至240~260℃,将高压罐内的压力升至0.2~0.3MPa,维压处理2~3min后,降温降压至常温常压,取出混合物备用:
(3)将步骤(1)中所得的纳米二氧化硅和步骤(2)所得的混合物按照重量比为0.4~0.5:7~9共同投入搅拌罐内,边加热边搅拌,保持搅拌罐内的温度为120~140℃,搅拌的速度为70~100rpm,搅拌处理1~2h后,抽滤烘干得改性纳米二氧化硅备用。
5.根据权利要求4所述一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,所述步骤(1)中氦气的通入量为真空金属容器总体积的20~30%。
6.根据权利要求1所述一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,所述步骤(3)中的阻燃剂至少为三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝中的一种。
7.根据权利要求1所述一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,所述步骤(3)中的防潮剂剂至少为蜡、熟桐油、维利油中的一种。
8.根据权利要求1所述一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,所述步骤(3)中消泡剂至少为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种。
9.根据权利要求1所述一种废旧包装纸回收再利用的加工方法,其特征在于,所述步骤(4)中高压均质处理时微射流高压均质机的工作压力为60~90Mpa。
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