專利名稱：廢紙?jiān)傺h(huán)的方法、由其獲得的產(chǎn)品及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種使源自高質(zhì)量紙的廢紙?jiān)傺h(huán)的方法。本發(fā)明還描述了通過(guò)所述方法獲得的產(chǎn)品，以及所述產(chǎn)品的不同用途。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今由于越來(lái)越多地選擇性收集紙和紙板，廢紙問(wèn)題在城市和工業(yè)化地區(qū)變得越來(lái)越重要。盡管現(xiàn)在大量的所述廢紙已被再循環(huán)。許多所述廢紙返回至紙或紙板循環(huán)，但是所述廢紙中很大部分包括明顯含量的添加劑、油墨、膠、抗?jié)駱渲龋沟迷傺h(huán)過(guò)程非常昂貴并且在許多情況下從環(huán)境角度看不是可持續(xù)的。該類廢物或殘留物必須送至垃圾場(chǎng)，從而造成公司的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。該問(wèn)題尤其存在于印刷和圖形設(shè)計(jì)公司，因?yàn)樗鼈儠?huì)出于環(huán)境和經(jīng)濟(jì)原因而盡力避免產(chǎn)生廢物或副產(chǎn)品。一般而言，一個(gè)趨勢(shì)是降低送至垃圾場(chǎng)和/或焚化爐的紙的量。由于這些原因，紙和紙板的再循環(huán)得到了共同促進(jìn)。通過(guò)回收和再循環(huán)已經(jīng)使用過(guò)的紙，纖維素的壽命可以延長(zhǎng)并且可以避免原纖消耗。印刷和圖形設(shè)計(jì)公司使用不同范圍的紙和油墨。一些副產(chǎn)品或廢物已經(jīng)有已知的處理方法，并且其再循環(huán)是該行業(yè)中產(chǎn)品壽命周期中正常過(guò)程的一部分。然而，有一些紙不包括在該已知的再循環(huán)處理中。所述紙為具有高添加劑含量的高質(zhì)量紙。高質(zhì)量印刷過(guò)程不能回收廢紙主要是由于油墨和添加劑的存在使得再制漿和再循環(huán)成為一個(gè)非常困難的過(guò)程。至今，該類紙制備中產(chǎn)生的所有廢物必須作為垃圾丟棄處理，因此除涉及高成本外還成為污染源，并造成物料和能量的大量損失。另外，生產(chǎn)高質(zhì)量印刷和書寫紙的公司不能使用再循環(huán)紙主要是由于使用再循環(huán)過(guò)程中的紙漿會(huì)造成最終產(chǎn)品的質(zhì)量損失。解決該問(wèn)題的一個(gè)方法為移除添加劑和油墨。有許多文獻(xiàn)公開了去油墨方法(見例 如US2009165967 ；US2007158039 Separation of ink particles from wastepaper by fine-bubbles.El-ShalI H. , Moudgil B. M. , El-Midany A.KONA (2005),23,122-128 ；W02005124016A1；US2005098278 ；W02004011717 The role of particlesize on the deposition efficiency of ink on plastic spheres. AZZAMMohammed 0.J.,MOUSA Hasan, AL-MAQRAEI Abduljalil A.Colloids and SurfacesA:PhysicochemicalandEngineering Aspects (2003)，230(1-3)，207-216 ；US2003106654 ；Coagulation using kerosene for magnetic deinking of waste office paper. OkiTatsuya, Owada Shuji, Yotsumoto Hiroki, Tanuma Hirokazu, Takeuchi Yuu. MaterialsTransactions (2003), 44 (2), 320-326 ；W02002012618);但是其中大部分使用甚至?xí)斐筛攮h(huán)境污染的化學(xué)產(chǎn)品。在一些其他情況下，移除這些添加劑后還會(huì)加入其他產(chǎn)品，這導(dǎo)致耗時(shí)間的工作并且消耗物料和能量，從而成為一種低成效的方法。另一個(gè)實(shí)例為文件W000/15899，該文件公開了去油墨和使印刷的紙脫色的方法，所述方法包括(a)使印刷的紙成漿以獲得紙漿，以及(b)稀釋紙漿，但是其中染料用一種或多種漆酶在氧存在下以及任選地一種或多種化學(xué)介質(zhì)存在下而脫色。再循環(huán)技術(shù)再循環(huán)技術(shù)已被證明對(duì)于報(bào)紙和紙板的紙是有效的。這些產(chǎn)品由含有低含量填充劑的紙制成并且再成漿容易進(jìn)行。因此，對(duì)于具有高含量填充劑的產(chǎn)品而言再成漿過(guò)程更難。在現(xiàn)有的從使用過(guò)的高質(zhì)量紙獲得紙漿的方法中，總是存在回收纖維的抗性損失、總纖維產(chǎn)量的損失和從紙中移除添加劑和油墨的問(wèn)題。還存在另外的必須將原漿加入至再循環(huán)的紙漿中以在最終產(chǎn)品中獲得可接受的抗性的問(wèn)題。這使該方法和產(chǎn)品更昂貴。有時(shí)，機(jī)械方法例如浮選和絮凝用于移除使用過(guò)的紙張中的非纖維素添加劑，例如樹脂、塑料、聚合物、清漆、涂料、預(yù)上墨制劑和后上墨制劑或其他非纖維素產(chǎn)品。一般而言，添加劑在纖維分離步驟中從纖維中移除。將使用過(guò)的紙?jiān)趬A性條件下在50-60°C下在制漿器中處理以獲得良好的纖維分離以及可制漿的糊劑。另一個(gè)方法為在冷條件下進(jìn)行該步驟，使紙衆(zhòng)增稠直至稠度(consistence)高于15%,用蒸汽將其加熱至60°C并且然后引入脫墨劑和漂白劑。然后紙漿在浸潰塔中在機(jī)械攪拌下停留2或3小時(shí)。該方法的首要問(wèn)題是在加熱處理中，低于其熔點(diǎn)的所有物質(zhì)保持分散在紙漿中并且不能再被移除，從而導(dǎo)致后續(xù)在造紙機(jī)中的問(wèn)題，使過(guò)濾器、格柵、閥門和傳導(dǎo)器機(jī)械堵塞。發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)問(wèn)題是這些脫墨技術(shù)對(duì)于大部分現(xiàn)代油墨而言是低效率的?，F(xiàn)在的油墨使用具有抗?jié)裥缘臉渲鳛槔w維上的固定載體，并且用這些方法，油墨不能從紙表面分離并且甚至對(duì)其的粘附并未減弱。第三個(gè)問(wèn)題為脫墨方法的溫度不能增加，因?yàn)樵趬A性介質(zhì)中在高溫下對(duì)纖維素纖維的延展處理使紙漿具有微黃色，特別是當(dāng)木頭片保留在紙中時(shí)。本發(fā)明人之一之前公開了一種方法(ES2241408B1)，用于使在凹版印刷上用抗?jié)裼湍∷⒌膹U紙?jiān)傺h(huán)。然而，提及的方法使用非常酸性的PH并且在過(guò)程中存在大量的廢棄物，并且顯著降低了纖維素纖維的長(zhǎng)度，因此降低了再循環(huán)的材料的斷裂強(qiáng)度。本發(fā)明公開的新的方法克服了提及的缺點(diǎn)并且另外允許獲得具有改進(jìn)的特性的產(chǎn)品，所述特性例如耐火、隔熱和隔聲、防水特性、尺寸穩(wěn)定性、低密度、高機(jī)械抗性、如木頭般堅(jiān)硬但是能夠模塑，并且可再循環(huán)。因此，本發(fā)明的首要目的是使源自高質(zhì)量紙(印刷紙)的廢紙?jiān)傺h(huán)的一種優(yōu)化的生物方法。本發(fā)明的第二目的是可以由第一個(gè)目的的生物方法獲得的產(chǎn)品。該“生態(tài)”材料在其生產(chǎn)或使用中對(duì)環(huán)境沒有影響。另外，這種方法給予在大城市中積累的數(shù)以噸計(jì)的廢紙和紙板以附加值。本發(fā)明的材料與可以被替代的非生態(tài)材料具有相當(dāng)?shù)奶匦裕瑑?yōu)點(diǎn)為其為一種天然材料。另外，該材料制備方法沒有負(fù)面影響，因?yàn)槠洳划a(chǎn)生殘留物并且所有使用的殘留物組分在過(guò)程自身中循環(huán)。如上所提及，本產(chǎn)品具有改進(jìn)的特性例如耐火、隔熱和隔聲、防水特性、尺寸穩(wěn)定性、低密度、高機(jī)械抗性、如木頭般堅(jiān)硬但是能夠模塑，并且可再循環(huán)。本發(fā)明的另一個(gè)目的為第二目的的產(chǎn)品作為建筑材料、生態(tài)-包裝材料以及作為生態(tài)-裝飾材料的用途。


凰！表示本發(fā)明的使源自高質(zhì)量紙的廢紙?jiān)傺h(huán)的生物技術(shù)方法(I)廢紙進(jìn)料⑵制漿器(3)第一稀釋容器(4)攪拌器(5)第二稀釋容器(6)真空過(guò)濾器(7)壓制過(guò)程(8)干燥加熱器 (9)水濾液收集器(10)最終產(chǎn)品圖2示出了在應(yīng)力-應(yīng)變(stress-strain)曲線圖中對(duì)拉伸強(qiáng)度的不同定義Ml示出了拉伸強(qiáng)度樣品的尺寸圖4示出了壓制樣品的尺寸S5示出了著火測(cè)試后的材料樣品的照片圖6示出了樣品Ml和M2在不同頻率下測(cè)得的規(guī)范化計(jì)權(quán)聲壓(normalizedweighted acoustic pressure)。Ml示出了樣品M3和M4在不同頻率下測(cè)得的規(guī)范化計(jì)權(quán)聲壓。示出了樣品在不同頻率下^聲系數(shù)的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及使源自高質(zhì)量紙的廢紙?jiān)傺h(huán)的一種生物方法，所述方法包括以下步驟a)制備紙漿；b)用水稀釋a)中獲得的成漿的材料；c)酶法處理紙漿；d)加入無(wú)機(jī)鹽和膠；e)用水稀釋d)中獲得的材料；f)真空過(guò)濾；任選地壓制；和g)干燥特別地，所述高質(zhì)量紙為印刷紙。本發(fā)明還涉及由上述方法獲得的產(chǎn)品。本發(fā)明進(jìn)一步涉及產(chǎn)品的不同用途例如建筑材料、生態(tài)-包裝材料和生態(tài)-裝飾材料。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及使源自高質(zhì)量紙的廢紙?jiān)傺h(huán)的方法，所述方法包括以下步驟
a)制備紙漿，其中將廢紙與水引入制漿機(jī)，稠度為15至20% ；b)將a)中獲得的成漿的材料用再循環(huán)水稀釋直至稠度為5至10% ；其特征在于還包括以下步驟c)酶法處理b)中獲得的稀釋的成漿材料；d)將一種或多種無(wú)機(jī)鹽和一種或多種膠添加至處理步驟c)中獲得的材料中；e)將d)中獲得的材料用水稀釋直至稠度為I至3% ；f)真空過(guò)濾e)中獲得的材料并任選地壓制；g)干燥f)中獲得的過(guò)濾的材料；其中在步驟f)過(guò)濾后，存在一個(gè)將殘留的水懸浮液反饋至進(jìn)行步驟b)和e)的容器中的步驟。 術(shù)語(yǔ)“殘留物”和“廢棄物”在本發(fā)明中當(dāng)其意指無(wú)用的或無(wú)益的材料時(shí)可以替換使用。術(shù)語(yǔ)“稠度”在本發(fā)明中是指干的原材料(通常為殘留物)在溶劑(通常為水)中的百分比。除非另作說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“廢紙”總是指源自高質(zhì)量印刷紙的廢紙。本文中的“廢紙”結(jié)構(gòu)上應(yīng)理解為具有纖維素基(例如紙纖維素、棉花、稻草等)的天然聚合物。在一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，該廢紙具有灰分(15%至40%)和纖維素纖維(60%至85%)，所述纖維素纖維包括短纖維硬木(70%至80%)和長(zhǎng)纖維針葉樹(20%至30%)。本文中源自“高質(zhì)量紙”的廢紙應(yīng)理解為是指在紙和紙板行業(yè)中不能再制漿也不能再循環(huán)的廢紙，例如股版紙或聞質(zhì)量凹版印刷、具有聞濃度防水樹脂和抗水油墨的雜志紙。步驟a本發(fā)明的步驟a)在制漿器(2)中通過(guò)加入通常為紙張大小的廢紙(I)進(jìn)行，使得在自來(lái)水中的稠度為15至20%。該步驟a)可以在酶的存在下在室溫或保持溫度在25至40°C之間進(jìn)行，酶的存在使得過(guò)程更快并且改善纖維分離。pH應(yīng)該保持為5至9，優(yōu)選約7。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述酶為水解酶。步驟b)在步驟b)中，將已經(jīng)成漿的材料引入容器(3)中用水稀釋。該水的90%為從收集器(9)再循環(huán)的水，10%為自來(lái)水，以補(bǔ)償蒸發(fā)，從而使得材料稠度為10至5%。步驟c)將步驟b)中獲得的混合物引入具有機(jī)械攪拌的容器(4)中。在那里將紙漿用酶(相對(duì)于干物質(zhì)-DM-為0. 05%-1%)處理?？刂茰囟?在25-50° C之間)并且控制pH (在6至9之間)以最優(yōu)地進(jìn)行酶反應(yīng)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述的酶為氧化還原酶和漆酶。步驟d)半小時(shí)至一小時(shí)后，將無(wú)機(jī)鹽(優(yōu)選地鋁鹽并且更優(yōu)選地硫酸鋁)和一種或多種天然膠(其包括天然樹脂酸，例如松香酸或其與甘油的酯或其鈉鹽，或其季銨鹽)以相對(duì)于DM為I至5%的量加入。在該步驟中，pH優(yōu)選保持在pH7并且溫度在25至50°C之間。步驟c)的酶和步驟d)的添加劑的濃度將會(huì)決定機(jī)械性能的變化。
步驟e)然后將步驟d)獲得的混合物引入至第二容器(5)中用水稀釋，其中所述水為從收集器(9)再循環(huán)的水。所述稀釋可獲得在PH6-9且溫度為25-40° C時(shí)稠度為I至3%，優(yōu)選約1%的材料。步驟f)將步驟e)中獲得的產(chǎn)品在模具￠)中真空過(guò)濾。水濾液收集在容器(9)中并重新引入工藝過(guò)程中，即容器⑶和(5)中。任選地，從過(guò)濾器(6)獲得的固體產(chǎn)品在壓機(jī)(7)中壓制以獲得更結(jié)實(shí)的材料。步驟g)將步驟f)中獲得的產(chǎn)品從模具中移出，然后引入至強(qiáng)制通風(fēng)干燥加熱器(8)中，在150°C保持?jǐn)?shù)分鐘。然后以1° C/分鐘梯度降溫至80°C并保持60至120分鐘(取決于材料的形狀和設(shè)計(jì))以使最終產(chǎn)品(10)脫水和固化。本發(fā)明還涉及通過(guò)本發(fā)明方法獲得的產(chǎn)品。所述產(chǎn)品(其為纖維素材料)通過(guò)以下測(cè)試表征-空氣滲透率-吸水性(Cobb3tl方法)

-通過(guò)浸潰和變形測(cè)得的吸水性-吸濕膨脹性-沖擊隔聲-空氣噪音隔聲-著火性能-密度-拉伸強(qiáng)度-壓縮強(qiáng)度-彎曲強(qiáng)度對(duì)于每個(gè)測(cè)試簡(jiǎn)要說(shuō)明如下?？諝鉂B誘率測(cè)定空氣滲透率根據(jù)UNE標(biāo)準(zhǔn)57-066-86測(cè)定。所述方法測(cè)定每增加壓力和時(shí)間單位通過(guò)一個(gè)表面單位的空氣的平均體積。以Um/(Pa s)表示并且如下計(jì)算
權(quán)利要求
1.使源自高質(zhì)量紙的廢紙?jiān)傺h(huán)的方法，所述方法包括以下步驟a)制備紙漿，其中將廢紙與水引入制漿機(jī)，稠度為15至20%；b)將a)中獲得的成漿的材料用再循環(huán)水稀釋直至稠度為5至10%；其特征在于還包括以下步驟c)酶法處理b)中獲得的稀釋的成漿材料；d)將一種或多種無(wú)機(jī)鹽和一種或多種膠添加至處理步驟c)中獲得的材料中；e)將d)中獲得的材料用水稀釋直至稠度為I至3%；f)真空過(guò)濾e)中獲得的材料并任選地壓制；g)干燥f)中獲得的過(guò)濾的材料；其中在步驟f)過(guò)濾后，存在一個(gè)將殘留的水懸浮液反饋至進(jìn)行步驟b)和e)的容器中的步驟。
2.權(quán)利要求1的方法，其中步驟a)通過(guò)另外加入水解酶而進(jìn)行。
3.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中步驟a
4.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法,其中步驟c
5.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法,其中步驟c
6.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法,其中步驟d
7.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中步驟d
8.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中步驟e的溫度為25至40°C并且pH為5至9。的pH為6至9。的酶法通過(guò)氧化還原酶和漆酶進(jìn)行。使用的無(wú)機(jī)鹽為硫酸鋁。中使用的膠包括樹脂酸或其鹽或其酯。結(jié)束時(shí)材料的稠度為I至3%。的溫度為25至40°C并且pH為6至9。
9.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中步驟
10.纖維素材料，其特征在于當(dāng)材料未壓制時(shí)密度低于O.500g/cm3,當(dāng)材料壓制時(shí)密度等于或高于O. 700g/cm3但低于1，當(dāng)材料壓制時(shí)彎曲強(qiáng)度高于30Mpa，并且根據(jù)UNE標(biāo)準(zhǔn)23-721-90其著火性能相當(dāng)于材料Ml。
11.權(quán)利要求10的材料的用途，作為建筑材料。
12.權(quán)利要求10的材料的用途，作為生態(tài)-包裝材料。
13.權(quán)利要求10的材料的用途，作為生態(tài)-裝飾材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及使源自高質(zhì)量紙的廢紙?jiān)傺h(huán)的一種生物方法，所述方法包括以下步驟a)制備紙漿；b)用水稀釋a)中獲得的成漿的材料；c)酶法處理紙漿；d)加入無(wú)機(jī)鹽和膠；e)用水稀釋d)中獲得的材料；f)真空過(guò)濾；任選地壓制；和g)干燥。特別地，所述的高質(zhì)量紙為印刷紙。本發(fā)明還涉及通過(guò)上述方法獲得的產(chǎn)品。本發(fā)明進(jìn)一步涉及產(chǎn)品的不同用途，例如作為建筑材料、生態(tài)-包裝材料和生態(tài)-裝飾材料。
文檔編號(hào)D21C5/00GK103038415SQ201180034383
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者M·卡拉斐蒙福特 申請(qǐng)人:加泰羅尼亞理工大學(xué)