FI122371B - Menetelmä ja laitteisto kuituvalmisteen hajottamiseksi uusioraaka-aineeksi ja uusioraaka-aine - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA LAITTEISTO KUITUVALMISTEEN HAJOTTAMISEKSI UUSIORAAKA-AINEEKSI JA UUSIORAAKA-AINE

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa 5 esitetty menetelmä ja patenttivaatimuksen 6 johdanto-osassa esitetty laitteisto kuituvalmisteen hajottamiseksi uusioraaka-aineeksi ja patenttivaatimuksen 11 mukainen uusioraaka-aine.

Kuitupitoinen jätemateriaali, kuten jätepaperi, paperirullien 10 reunanauhat, laminaattijäte, jne. tulisi käyttää uudestaan mahdollisimman taloudellisesti ja luontoystävällisestä. Tällöin tunnetun tekniikan mukaisesti uusiokäyttöön menevä jäte-materiaali murskataan ja hienonnetaan sekä jatkokäsitellään esimerkiksi raaka-ainemateriaalin hyvyyden mukaan eri tavalla. 15 Yhtenä ongelmana jätemateriaalin käytössä on ollut laminaat-tijäte, joka koostuu esimerkiksi paperikerroksista ja liima-sekä silikonikerroksesta. Varsinkin liima on ongelmana, koska se tukkii murskaimen tai jauhimen terät. Tällöin murskattavan aineksen sekaan joudutaan panemaan sahanpurua, joka kuitenkin 20 huonontaa lopputulosta jopa niin paljon, että jätemateriaali kelpaa ainoastaan polttoaineeksi, esimerkiksi briketeiksi. Tällöin ei uusiokäyttö ole ollut kaikkein tehokkainta. Lisäksi jätelaminaatti on usein jouduttu polttamaan sellaisenaan.

25 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat sekä aikaansaada edullinen, luotettava ja ympäristöystävällinen sekä mahdollisimman tehokas menetelmä ja lait-teisto kuituvalmisteen hajottamiseksi uusioraaka-aineeksi, o Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on Ä 30 esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa ja keksinnön ^ mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista se, mitä on esitetty o ....

patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa. Lisaksi keksinnön

X

dl mukaiselle raaka-aineelle on tunnusomaista se, mitä on esi- tetty patenttivaatimuksen 11 tunnusmerkkiosassa Keksinnön ° 35 muille sovellutusmuodoille on tunnusomaista se, mitä on esi- oo § tetty muissa patenttivaatimuksissa.

(M

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston, eli yhteisesti ratkaisun etuna on se, että se sopii erityisen hyvin liimapi- 2 toisen kuitumateriaalin, kuten tarralaminaatin hajotukseen uusioraaka-aineeksi. Keksinnön mukaisen ratkaisun avulla aikaansaadaan nopea ja tehokas jätemateriaalin hajotus kuitumas-saksi, jossa liima ja silikoni passivoituvat siten, että kui-5 tumassa ei ole liimainen. Vesisuihkuleikkauksessa säilyy pitkiäkin paperikuituja ehjänä, jolloin laminaattijätteestäkin saadaan korkealuokkaista raaka-ainetta uusiokäyttöön, jossa raaka-aineessa kuitupitoisuus ja kuitujen laatu on hyvä. Tällaista raaka-ainetta voidaan käyttää esimerkiksi kuituva-10 losten tekemiseksi, mutta parhaimmillaan jopa uusiopaperin valmistamiseen silloin, kun hajotetun materiaalin pitkät kuidut on saatu talteen mahdollisimman pitkinä ja ehjinä. Etuna on myös se, että keksinnön mukaisella ratkaisulla voidaan hajottaa menestyksellisesti myös synteettisiä tarralaminaatteja 15 tai vastaavia rakenteita, joissa painettava pintakerros on muovia. Etuna on myös se, että keksinnön mukaisen ratkaisun avulla voidaan hajottaa hyvin erimuotoista tavaraa, kuten jä-temateriaalipaaleja, arkkeja, kokonaisia rullia, jne. Vielä on etuna se, että keksinnön mukainen ratkaisu on käyttökelpoinen 20 kaikille pinnoitetuille tai pinnoittamattomille paperilaaduille ja myös kartongeille.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin yhden sovellutusesimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuk-25 siin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti ja suurennettuna tyypilli- q sen tarralaminaatin kerrosrakennetta, c\i kuvio 2 esittää kaaviollisesti yksinkertaistettua esimerk- "V 30 kiä keksinnön mukaisesta prosessista, oo ° kuvio 3 esittää kaaviollisesti yksinkertaistettua esimerk- ϊ kiä keksinnön mukaisesta jätemateriaalin murskausta laitteistosta sivulta katsottuna ja ° kuvio 4 esittää kaaviollisesti yksinkertaistettua esimerk- oo ......

o 35 kiä keksinnön mukaisesta jatemateriaalm murskaus- laitteistosta hajotuslinjän kulkusuunnassa katsottuna .

3

Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti ja suurennettuna tyypillisen tarralaminaatin 1 kerrosrakennetta. Ylimpänä kerroksena on tarrapaperi 2, jolle esimerkiksi etiketti tai vastaava kuvio painetaan. Paperin alla on liimakerros 3, joka pitää tar-5 rapaperille 2 painetut tarrat, etiketit tai vastaavat kiinni pinnassa, johon ne kiinnitetään lopullista käyttöä varten. Liimakerroksen 3 alla on ohut silikonikerros 4, jonka alla on voimakkaasti kalanteroitu, sileä ja tiivis irrokepaperi 5. Silikonikerros 4 irrokepaperin 5 ja liimakerroksen 3 välissä 10 toimii siten, että laminaatti 1 pysyy hyvin kasassa, mutta tarraa irrotettaessa tarra liimakerroksineen irtoaa hyvin pohjana olevasta irrokepaperista 5 silikonikerroksen 4 ja liima-kerroksen 3 välistä rajapintaa pitkin.

15 Ongelmana uusiokäytössä on siis liimakerroksen 3 liima ja osittain myös silikonikerroksen 4 silikoni, koska ne tulevat helposti mukaan tarralaminaattia 1 tunnetuin keinoin hajotettaessa.

20 Kuviossa 2 on esitetty kaaviollisesti yksinkertaistettu esimerkki keksinnön mukaisesta prosessista. Aluksi hajotettava jätemateriaali 6, tuodaan prosessilinjan alkuun, jossa sille tehdään tarvittava esikäsittely. Jos materiaali, esimerkiksi tarralaminaattirullien reunanauhat, on paaleina, jotka on si-25 dottu paalilangoilla, täytyy mm. paalilangat poistaa ennen hajotusta. Käsiteltävä materiaali voi olla paalien sijasta monessa eri muodossa, mm. myös arkkeina ja jopa kokonaisina rul-5 Iina. Seuraavassa puhutaan yksinkertaisuuden vuoksi laminaat-

(M

tirullista, joilla tarkoitetaan kaiken tyyppistä keksinnön mu- ^ 30 kaisella ratkaisulla hajotettavaa materiaalia.

00 o g Esikäsittelyn jälkeen laminaattirullana oleva jätemateriaali 6 i^. johdetaan keksinnön mukaiseen murskausyksikköön 7, jossa mate in o riaali hajotetaan hienojakoiseksi kuitumassaksi kaksivaihei-

CO

o 35 sesti korkeapaineisten vesisuihkujen avulla. Riippuen jätema- ^ teriaalista, painevesisuihkujen vaiheistuksesta, painevesi- suihkujen lukumäärästä, muodoista ja paksuuksista sekä suutti-mien etäisyyksistä jätemateriaalin pintaan, sopivat paineet 4 jätemateriaalin hajotukseen ovat välillä 300...2500 bar. Sopivasti suihkujen paineet ovat esimerkiksi välillä 500...1500 bar. Paine voi olla sitä pienempi, mitä enemmän suihkuja on ja mitä lähempänä suuttimet ovat jätemateriaalin pintaa. Vesi-5 suihkuleikkaukseen vievän kuljettimen syöttönopeutta valvotaan sopivilla antureilla, kuten ultraääniantureilla.

Kun laminaattirulla syötetään murskausyksikköön 7, siihen tartutaan hydraulisella tai pneumaattisella tarttujalla, jolla 10 laminaattirullaa pidetään paikoillaan vesileikkauksen aikana. Muuten laminaattirulla ja varsinkin pienemmät pakkaukset saattaisi helposti liikkua paikaltaan korkean vesipaineen siirtä-mänä. Tarvittaessa tarttujilla voidaan myös siirtää tai pyörittää murskattavaa laminaattirullaa.

15

Vesisuihkujen suuttimien etäisyyttä hajotettavasta materiaalista valvotaan myös sopivilla antureilla, kuten ultraääniantureilla. Tarvittavaa vesipainetta valvotaan ja säädetään samoin kyseiseen tarkoitukseen sopivilla antureilla. Varsinai-20 sesti leikkuuta ja syöttönopeutta ohjataan logiikalla ja siihen liitetyllä tietokonepohjaisella valvomo-ohjelmistolla. Visuaalinen valvonta suoritetaan kamera/näyttölaiteyhdistelmäl-lä, jotta työalueelle ei tarvitsisi mennä kuin häiriö- ja huoltot Hanteissa.

25

Kun jätemateriaalina 6 oleva laminaattirulla on murskattu riittävän pieneksi, johdetaan muodostunut, vettä ja murskattua q paperimassaa sisältävä raaka-aine massasäiliöön 10. Tässä vai-

<M

heessa voidaan suorittaa myös ensimmäinen veden erotus 8, jon- ^ 30 ka yhteydessä osa korkeapaineisissa vesisuihkuissa käytetystä oo ° vedestä erotetaan kuiduista, suodatetaan ja palautetaan linjaa ϊ 9 pitkin takaisin korkeapainesuihkuille vesileikkaukseen. Myös massasäiliöstä 10 palautetaan tarvittaessa vettä korkeapaine- r"- o leikkaukseen.

cö _ c o 35 o ^ Massasäiliöstä 10 veden kanssa liettynyt kuitumassa johdetaan erotteluun 11, jossa kuitumassa siirretään esimerkiksi kaksipäisellä ruuvikuljettimella joko uudelleenkäyttöön johtavalle 5 linjalle tai polttoaineeksi, kuten briketeiksi valmistettavalle linjalle. Uudelleenkäyttölinjalla kuitumassa johdetaan ensin massan kylmähajottimelle 12, jollaisena voi olla esimerkiksi leikkausruuvi. Kylmähajottimelta kuitumassa johdetaan 5 yhteen tai useampaan varastosäiliöön 13, josta kuitumassasta muodostunut uusi raaka-aine otetaan uusiokäyttöön 14. Kun uusi raaka-aine otetaan varastosäiliöstä 13 uusiokäyttöön 14, raaka-aineesta erotetaan vielä mahdollinen kelpaamaton aines, joka palautetaan prosessiin, esimerkiksi takaisin varastosäili-10 öön 13 liettymään.

Näin valmistetusta keksinnön mukaisesta uudesta raaka-aineesta voidaan valmistaa mm. kuituvaloksia, esimerkiksi munakennoja, matkapuhelinten tai vastaavien myyntipakkauksien osia, jne. 15 Parempilaatuinen raaka-aine, jossa pitkät kuidut ovat säilyneet ehjinä kelpaa uusiokäytössä jopa paperin valmistukseen.

Vastaavasti erotusvaiheessa 11 polttoaineeksi valmistettavalle linjalle siirretty kuitumassa johdetaan aluksi massasäiliöön 20 15, josta kuitumassa siirretään kuivaukseen ja puristetaan esimerkiksi briketeiksi. Tähän tarkoitukseen käy uusiokäyttöä huonompilaatuinen kuitumassa. Briketöinnin yhteydessä kuitu-massaan voidaan sekoittaa myös sahanpurua ja/tai turvetta.

25 Kuvioissa 3 ja 4 on esitetty yksi sovellutusmuoto keksinnön mukaisesta jätemateriaalin murskauslaitteistosta, jolla saadaan edellä mainittuun prosessiin kelpaavaa hyvälaatuista raa-5 ka-ainetta. Murskauslaitteistossa on ainakin murskausyksikkö 7

(M

ja kuljetin 22, jolla murskattava jätemateriaali 6 kuljetetaan ^ 30 sopivalla syöttönopeudella nuolen 20 suunnassa murskausyksikön oo ° 7 korkeapaineisilla vesisuihkuilla 19 varustettuun leikkaus- x g ja murskauspisteeseen. Murskausyksikössä 7 on ainakin yksi, i^, mutta sopivimmin kaksi peräkkäistä ympyrämäistä kehää 18, jot- i^.

® ka kumpikin on varustettu tasaisin välein kehän keskipistee- oo o 35 seen suuntautuvilla korkeapainevesisuihkuilla 19, joiden sopi- ^ va lukumäärä on välillä 3...8, esimerkiksi sopivasti 4 tai 6.

Korkeapainevesisuihkujen 19 suuttimien etäisyyttä murskatta- 6 vasta materiaalista 6 valvotaan ultraääniantureilla tai vastaavilla sopivilla antureilla ja etäisyyttä muutetaan muuttamalla kehän 18 halkaisijaa, jossa suuttimet ovat kiinteästi kiinni. Kehä 18 on rakenteeltaan mekaaninen irissuljin, 5 jolloin kehän halkaisija pienenee ja suurenee siten, että suuttimet ovat koko ajan samassa asennossa kehän keskipisteeseen nähden. Murskauspisteen alapuolella vedenerotin 8, jossa murskatusta, vedensekaisesta kuitumassasta erotetaan ylimääräinen vesi ja palautetaan takaisin kiertoon. Vastaavasti näin 10 erotettu kuitumassa johdetaan kuljettimella nuolen 21 suunnassa massasäiliöön 10.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saatava raaka-aine eroaa tunnetusta, tarralaminaatista murskatusta raaka-aineesta siinä, 15 että tarralaminaatin liima on sitoutunut ja esiintyy ei-aktii-visena komponenttina, jolloin saatu kuitumassa ei ole liimai-nen. Samoin silikoni on ei-aktiivisena komponenttina. Lisäksi keksinnön mukaisessa kuitumassassa on tallella alkuperäisiä pitkiä kuituja, joiden ansiosta kuitumassan laatu on niin hy-20 vää, että siitä voidaan tehdä kuituvaloksia ja jopa uusio-pa-peria.

Alan ammattimiehelle on selvää, ettei keksintö rajoitu edellä esitettyyn esimerkkiin, vaan voi vaihdella jäljempänä esitet-25 tävien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä esimerkiksi keksinnön mukaisen prosessin ohjaukseen ja valvontaan voidaan käyttää myös manuaaliohjausta, jolloin käyttäjä ohjaa suoraan q edellä selityksessä mainitut toiminnot.

(M

^ 30 Alan ammattimiehelle on myös selvää, että murskauslaitteis- 00 ° tossa olevat korkeapainevesisuihkut 19 voivat olla tarvitta- g essa suunnatut myös hieman kehän 18 keskipisteestä sivuun, i^, siten, että vastakkaiset suihkut eivät ole suoraan toisiaan i^.

o kohti. Samoin alan ammattimiehelle on selvää, että selitys-

CO

o 35 osassa edellä mainitut korkeapainesuihkujen suihkunpaineet ja ^ suihkujen suuttimien rakenteet voivat erota edellä esitetys tä. On myös selvää, että suuttimessa voi olla yhden suihkun sijasta useita suihkuja.

Claims (11)

1. Menetelmä kuituvalmisteen hajottamiseksi uusioraaka-aineeksi, jossa menetelmässä hajotettava kuituvalmiste murskataan 5 ainakin yhdellä korkeapaineisella vesisuihkulla (19) ja sekoitetaan vesipitoiseen nesteeseen, tunnettu siitä, että kuitu-valmiste hajotetaan hienojakoiseksi kuitumassaksi kohdistamalla kuituvalmisteeseen ainakin yksi välillä 500...2500 bar oleva vesisuihku (19). 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituvalmiste on jätemateriaalia oleva pinnoitettu paperituote, kuten tarralaminaatti, joka hajotetaan kuitumassaksi korkeapaineisten vesisuihkujen (19) avulla ja josta mainitusta 15 kuitumassasta muodostetaan uusioraaka-ainetta kuituvalosten tekemiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituvalmiste on jätemateriaalia oleva pinnoitettu 20 paperituote, kuten tarralaminaatti, joka hajotetaan kuitumassaksi korkeapaineisten vesisuihkujen (19) avulla ja josta mainitusta kuitumassasta muodostetaan uusioraaka-ainetta paperituotteiden tekemiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoitetussa kuituvalmisteessa oleva liima muutetaan kuituvalmistetta painevesisuihkuilla hajotettaessa βίο aktiiviseksi komponentiksi. (M

5. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu 00 ° siitä, että pinnoitetussa kuituvalmisteessa oleva silikoni x £ muutetaan kuituvalmistetta painevesisuihkuilla hajotettaessa ei-aktiiviseksi komponentiksi. Is" o cö g 35

6. Laitteisto kuituvalmisteen hajottamiseksi uusioraaka-ai- 0X1 neeksi, jossa laitteistossa on ainakin murskausyksikkö (7) kuituvalmisteiden murskaamiseksi ja kuljetin (22) hajotettavien kuituvalmisteiden tuomiseksi murskausyksikköön (7) sekä yk- si tai useampia korkeapaineisia vesisuihkuja (19), tunnettu siitä, että korkeapaineisen vesisuihkun (19) paine on sovitettu säädettäväksi välillä 500-2500 bar tarkoitukseen sopivien anturien avulla. 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että murskausyksikössä (7) on ainakin yksi mekaanisen irissul-kimen muodostava ympyrämäinen kehä (18), jonka kehän (18) halkaisija on järjestetty pienentymään korkeapaineisten vesisuih-10 kujen (19) siirtämiseksi lähemmäksi murskattavaa materiaalia, ja jonka halkaisija on järjestetty suurentumaan korkeapaineisten vesisuihkujen (19) siirtämiseksi kauemmaksi murskattavasta materiaalista.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kehän (18) kehälle on sijoitettu tasaisin välein 4.. .8 korkeapaineista vesisuihkua (19), jotka on suunnattu oleellisesti kohti kehän (18) keskipistettä, ja että ympyrämäisiä kehiä (18) kaksi peräkkäin. 20

9. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kehän (18) kehälle on sijoitettu tasaisin välein 4.. .8 korkeapaineista vesisuihkua (19), jotka on suunnattu ohi kehän (18) keskipisteestä. 25

10. Patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä valmistettu uusioraaka-aine, tunnettu siitä, että uusioraaka-aine on val- o mistettu murskaamalla tarralaminaattia korkeapaineisen vesi en suihkun avulla siten, että uusioraaka-aineessa tarralaminaatin 1 30 liima on ei-aktiivisena komponenttina, o X

£ 11. Patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä valmistettu i'*. uusioraaka-aine, tunnettu siitä, että uusioraaka-aineessa tar- I'- ° ralaminaatin silikoni on ei-aktiivisena komponenttina, co o 35 o (M