專利名稱：廢紙再循環的方法、由其獲得的產品及其用途的制作方法
技術領域：
本發明公開了一種使源自高質量紙的廢紙再循環的方法。本發明還描述了通過所述方法獲得的產品，以及所述產品的不同用途。
背景技術：
現今由于越來越多地選擇性收集紙和紙板，廢紙問題在城市和工業化地區變得越來越重要。盡管現在大量的所述廢紙已被再循環。許多所述廢紙返回至紙或紙板循環，但是所述廢紙中很大部分包括明顯含量的添加劑、油墨、膠、抗濕樹脂等，使得再循環過程非常昂貴并且在許多情況下從環境角度看不是可持續的。該類廢物或殘留物必須送至垃圾場，從而造成公司的環境和經濟問題。該問題尤其存在于印刷和圖形設計公司，因為它們會出于環境和經濟原因而盡力避免產生廢物或副產品。一般而言，一個趨勢是降低送至垃圾場和/或焚化爐的紙的量。由于這些原因，紙和紙板的再循環得到了共同促進。通過回收和再循環已經使用過的紙，纖維素的壽命可以延長并且可以避免原纖消耗。印刷和圖形設計公司使用不同范圍的紙和油墨。一些副產品或廢物已經有已知的處理方法，并且其再循環是該行業中產品壽命周期中正常過程的一部分。然而，有一些紙不包括在該已知的再循環處理中。所述紙為具有高添加劑含量的高質量紙。高質量印刷過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成為一個非常困難的過程。至今，該類紙制備中產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，生產高質量印刷和書寫紙的公司不能使用再循環紙主要是由于使用再循環過程中的紙漿會造成最終產品的質量損失。解決該問題的一個方法為移除添加劑和油墨。有許多文獻公開了去油墨方法(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會造成更高環境污染的化學產品。在一些其他情況下，移除這些添加劑后還會加入其他產品，這導致耗時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。另一個實例為文件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介質存在下而脫色。再循環技術再循環技術已被證明對于報紙和紙板的紙是有效的。這些產品由含有低含量填充劑的紙制成并且再成漿容易進行。因此，對于具有高含量填充劑的產品而言再成漿過程更難。在現有的從使用過的高質量紙獲得紙漿的方法中，總是存在回收纖維的抗性損失、總纖維產量的損失和從紙中移除添加劑和油墨的問題。還存在另外的必須將原漿加入至再循環的紙漿中以在最終產品中獲得可接受的抗性的問題。這使該方法和產品更昂貴。有時，機械方法例如浮選和絮凝用于移除使用過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、預上墨制劑和后上墨制劑或其他非纖維素產品。一般而言，添加劑在纖維分離步驟中從纖維中移除。將使用過的紙在堿性條件下在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。另一個方法為在冷條件下進行該步驟，使紙衆增稠直至稠度(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械攪拌下停留2或3小時。該方法的首要問題是在加熱處理中，低于其熔點的所有物質保持分散在紙漿中并且不能再被移除，從而導致后續在造紙機中的問題，使過濾器、格柵、閥門和傳導器機械堵塞。發現的第二個問題是這些脫墨技術對于大部分現代油墨而言是低效率的。現在的油墨使用具有抗濕性的樹脂作為纖維上的固定載體，并且用這些方法，油墨不能從紙表面分離并且甚至對其的粘附并未減弱。第三個問題為脫墨方法的溫度不能增加，因為在堿性介質中在高溫下對纖維素纖維的延展處理使紙漿具有微黃色，特別是當木頭片保留在紙中時。本發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濕油墨印刷的廢紙再循環。然而，提及的方法使用非常酸性的PH并且在過程中存在大量的廢棄物，并且顯著降低了纖維素纖維的長度，因此降低了再循環的材料的斷裂強度。本發明公開的新的方法克服了提及的缺點并且另外允許獲得具有改進的特性的產品，所述特性例如耐火、隔熱和隔聲、防水特性、尺寸穩定性、低密度、高機械抗性、如木頭般堅硬但是能夠模塑，并且可再循環。因此，本發明的首要目的是使源自高質量紙(印刷紙)的廢紙再循環的一種優化的生物方法。本發明的第二目的是可以由第一個目的的生物方法獲得的產品。該“生態”材料在其生產或使用中對環境沒有影響。另外，這種方法給予在大城市中積累的數以噸計的廢紙和紙板以附加值。本發明的材料與可以被替代的非生態材料具有相當的特性，優點為其為一種天然材料。另外，該材料制備方法沒有負面影響，因為其不產生殘留物并且所有使用的殘留物組分在過程自身中循環。如上所提及，本產品具有改進的特性例如耐火、隔熱和隔聲、防水特性、尺寸穩定性、低密度、高機械抗性、如木頭般堅硬但是能夠模塑，并且可再循環。本發明的另一個目的為第二目的的產品作為建筑材料、生態-包裝材料以及作為生態-裝飾材料的用途。
凰！表示本發明的使源自高質量紙的廢紙再循環的生物技術方法(I)廢紙進料⑵制漿器(3)第一稀釋容器(4)攪拌器(5)第二稀釋容器(6)真空過濾器(7)壓制過程(8)干燥加熱器 (9)水濾液收集器(10)最終產品圖2示出了在應力-應變(stress-strain)曲線圖中對拉伸強度的不同定義Ml示出了拉伸強度樣品的尺寸圖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在不同頻率下測得的規范化計權聲壓(normalizedweighted acoustic pressure)。Ml示出了樣品M3和M4在不同頻率下測得的規范化計權聲壓。示出了樣品在不同頻率下^聲系數的增加。
發明內容
本發明涉及使源自高質量紙的廢紙再循環的一種生物方法，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)加入無機鹽和膠；e)用水稀釋d)中獲得的材料；f)真空過濾；任選地壓制；和g)干燥特別地，所述高質量紙為印刷紙。本發明還涉及由上述方法獲得的產品。本發明進一步涉及產品的不同用途例如建筑材料、生態-包裝材料和生態-裝飾材料。
具體實施例方式本發明涉及使源自高質量紙的廢紙再循環的方法，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，稠度為15至20% ；b)將a)中獲得的成漿的材料用再循環水稀釋直至稠度為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)將一種或多種無機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)真空過濾e)中獲得的材料并任選地壓制；g)干燥f)中獲得的過濾的材料；其中在步驟f)過濾后，存在一個將殘留的水懸浮液反饋至進行步驟b)和e)的容器中的步驟。 術語“殘留物”和“廢棄物”在本發明中當其意指無用的或無益的材料時可以替換使用。術語“稠度”在本發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。除非另作說明，術語“廢紙”總是指源自高質量印刷紙的廢紙。本文中的“廢紙”結構上應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。在一個更優選的實施方案中，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%)和長纖維針葉樹(20%至30%)。本文中源自“高質量紙”的廢紙應理解為是指在紙和紙板行業中不能再制漿也不能再循環的廢紙，例如股版紙或聞質量凹版印刷、具有聞濃度防水樹脂和抗水油墨的雜志紙。步驟a本發明的步驟a)在制漿器(2)中通過加入通常為紙張大小的廢紙(I)進行，使得在自來水中的稠度為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之間進行，酶的存在使得過程更快并且改善纖維分離。pH應該保持為5至9，優選約7。在一個優選的實施方案中,所述酶為水解酶。步驟b)在步驟b)中，將已經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)再循環的水，10%為自來水，以補償蒸發，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械攪拌的容器(4)中。在那里將紙漿用酶(相對于干物質-DM-為0. 05%-1%)處理。控制溫度(在25-50° C之間)并且控制pH (在6至9之間)以最優地進行酶反應。在一個優選的實施方案中,所述的酶為氧化還原酶和漆酶。步驟d)半小時至一小時后，將無機鹽(優選地鋁鹽并且更優選地硫酸鋁)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)以相對于DM為I至5%的量加入。在該步驟中，pH優選保持在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決定機械性能的變化。
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)再循環的水。所述稀釋可獲得在PH6-9且溫度為25-40° C時稠度為I至3%，優選約1%的材料。步驟f)將步驟e)中獲得的產品在模具￠)中真空過濾。水濾液收集在容器(9)中并重新引入工藝過程中，即容器⑶和(5)中。任選地，從過濾器(6)獲得的固體產品在壓機(7)中壓制以獲得更結實的材料。步驟g)將步驟f)中獲得的產品從模具中移出，然后引入至強制通風干燥加熱器(8)中，在150°C保持數分鐘。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計)以使最終產品(10)脫水和固化。本發明還涉及通過本發明方法獲得的產品。所述產品(其為纖維素材料)通過以下測試表征-空氣滲透率-吸水性(Cobb3tl方法)
-通過浸潰和變形測得的吸水性-吸濕膨脹性-沖擊隔聲-空氣噪音隔聲-著火性能-密度-拉伸強度-壓縮強度-彎曲強度對于每個測試簡要說明如下。空氣滲誘率測定空氣滲透率根據UNE標準57-066-86測定。所述方法測定每增加壓力和時間單位通過一個表面單位的空氣的平均體積。以Um/(Pa s)表示并且如下計算
權利要求
1.使源自高質量紙的廢紙再循環的方法，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，稠度為15至20%；b)將a)中獲得的成漿的材料用再循環水稀釋直至稠度為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)將一種或多種無機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)真空過濾e)中獲得的材料并任選地壓制；g)干燥f)中獲得的過濾的材料；其中在步驟f)過濾后，存在一個將殘留的水懸浮液反饋至進行步驟b)和e)的容器中的步驟。
2.權利要求1的方法，其中步驟a)通過另外加入水解酶而進行。
3.上述權利要求中任一項的方法，其中步驟a
4.上述權利要求中任一項的方法,其中步驟c
5.上述權利要求中任一項的方法,其中步驟c
6.上述權利要求中任一項的方法,其中步驟d
7.上述權利要求中任一項的方法，其中步驟d
8.上述權利要求中任一項的方法，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。的酶法通過氧化還原酶和漆酶進行。使用的無機鹽為硫酸鋁。中使用的膠包括樹脂酸或其鹽或其酯。結束時材料的稠度為I至3%。的溫度為25至40°C并且pH為6至9。
9.上述權利要求中任一項的方法，其中步驟
10.纖維素材料，其特征在于當材料未壓制時密度低于O.500g/cm3,當材料壓制時密度等于或高于O. 700g/cm3但低于1，當材料壓制時彎曲強度高于30Mpa，并且根據UNE標準23-721-90其著火性能相當于材料Ml。
11.權利要求10的材料的用途，作為建筑材料。
12.權利要求10的材料的用途，作為生態-包裝材料。
13.權利要求10的材料的用途，作為生態-裝飾材料。
全文摘要
本發明涉及使源自高質量紙的廢紙再循環的一種生物方法，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)加入無機鹽和膠；e)用水稀釋d)中獲得的材料；f)真空過濾；任選地壓制；和g)干燥。特別地，所述的高質量紙為印刷紙。本發明還涉及通過上述方法獲得的產品。本發明進一步涉及產品的不同用途，例如作為建筑材料、生態-包裝材料和生態-裝飾材料。
文檔編號D21C5/00GK103038415SQ201180034383
公開日2013年4月10日 申請日期2011年5月16日 優先權日2010年5月14日
發明者M·卡拉斐蒙福特 申請人:加泰羅尼亞理工大學