專利名稱：再生紙造紙的下腳料再生利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙下腳料再生工藝，具體涉及再生紙造紙的下腳料再生 利用工藝。
背景技術(shù)：
再生紙的造紙生產(chǎn)后剩下的下腳料是一種工業(yè)廢棄物，其主要成份為塑料 和纖維質(zhì)，其組成不同于市場上常見的紙面壓塑、塑封的那一類消費(fèi)后生活廢 棄物(紙和塑料以各自獨(dú)立的形態(tài)存在)，如果汁、牛奶利樂包，書刊雜志封面， 家電、食品、禮品塑料貼面包裝盒等。
上述的消費(fèi)后生活廢棄物的主要成份是成品紙，塑料成份很少且種類單一， 基本上是PE、 PVC、 PP塑料膜，因此較易用一般的工藝方法再次塑化交聯(lián)成為 可利用材質(zhì)。再生紙造紙的下腳料廢棄量大， 一個大型的再生紙廠每天的混雜 紙塑渣固體廢棄物多達(dá)50噸甚至100噸以上，對環(huán)境污染的影響很大，并且這 種下腳料是一種含塑量高、分解困難、成份復(fù)雜的工業(yè)廢棄物。
目前大規(guī)模處理工業(yè)廢棄物的技術(shù)方法不多，對于再生紙造紙下腳料這種 含塑量高、分解困難、成份復(fù)雜的工業(yè)廢棄物一直都采用填埋法、焚燒法或分 揀法等處理方法，沒有將其再生利用。
有關(guān)造紙下腳料再生利用的工藝瓶頸如下
1、 裝備的難題 一般的塑料裝備都是針對某種塑料特性而制定的，難以對 付包含有眾多加工性能迴異的混雜塑料；
2、 結(jié)合的難題眾所周知紙和植物類纖維是親水性的，塑料類材料是親油 性的，親水性材料和親油性材料較難親和；
3、 烘干的難題紙和植物類纖維的水份存在形式基本是內(nèi)外濕透，塑料的 水份存在形式基本濕在表面，泡沫塑料的水份存在形式與本身的泡沫穿孔率有 關(guān)，有只濕表面的、有只濕表層的、有內(nèi)外全濕的。烘干是溫度高低和時間長 短這二個烘干要素的結(jié)合，同一溫度和時間的工藝條件，有的材料未干，有的 發(fā)粘、有的己經(jīng)焦了；
4、 粉碎的難題因?yàn)樵现杏械牟牧享g、有的材料脆，用單一的剪切粉碎 和單一的擠壓粉碎都達(dá)不到理想的效率和質(zhì)量； 5、 磁選的難題用人工磁選勞動強(qiáng)度很高，用輸送帶式磁選機(jī)磁選，間隙 小了料過不去效率太低，間隙大了鐵吸不出來，除了鐵釘、鐵皮更何況還有鋁 罐、銅塊等有色金屬硬物無法磁選；
6、 擠出的難題此類材料又濕又松，喂料、排氣、混煉、過濾等相當(dāng)困難， 如果原料用橡塑擠出法過濾，留在濾網(wǎng)后面的大顆粒雜貭高達(dá)20% 30%，清渣 時間將大于正常工作時間；
7、 脫模的難題低附加值制品不可能用高價脫模劑和耐高溫隔離膜脫模， 粘模問題就成了成型障礙；
8、 密度的難題如果該類材料進(jìn)行密實(shí)成型，因其含有金屬、石塊等雜物， 其同比重量將重于紅木。板上釘釘要裂、擰螺絲要先打孔、切割效率低等等難
題都要冒出來，作為包裝材料，其實(shí)用價值就大打折扣；
9、 切割的難題因下腳物料成份很雜、大小不一，其中有較多鐵釘、鐵塊、
石塊、玻璃、易拉罐等硬物，很容易打掉切割刀刃。又因?yàn)榍懈畹陡咚傩D(zhuǎn)，
局部高溫使塑料溶融粘刀大大影響切割速度，而且切割面較粗糙影響美觀；
由于長期無法解決上述難題，找不到低成本的處理方法，因戰(zhàn)再生紙行業(yè) 近年高速發(fā)展的同時，固體廢棄物自然越來越多，成為一個令社會頭痛的問題， 嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境及行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種再生紙造紙的下腳料再生利用工藝，該工藝包
括以下依次進(jìn)行的步驟
1) 壓縮采用擠出機(jī)的定距變徑擠出螺桿對所述的下腳料在170 19(TC溫 度和4. 0 10. OMPa的壓力下進(jìn)行壓縮；
2) 排氣當(dāng)步驟(1)中被壓縮的下腳料到達(dá)所述定距變徑擠出螺桿的排 氣段時釋放，控制溫度在150 170'C;
3) 混煉控制溫度在170 190°C ;
4) 膨化發(fā)泡將上述混煉后得到的物料從擠出機(jī)擠出并釋放到設(shè)置在擠出
機(jī)出口處的預(yù)成型模具，所述的預(yù)成型模具內(nèi)的型腔為負(fù)壓型腔，所述擠出機(jī)
擠出口的橫截面積與模具出口的橫截面積比為1:1.65;
5) 熱壓成型對經(jīng)過步驟(4)所得的物料置入成型?？蜻M(jìn)行加熱加壓， 溫度為165 175°C ，壓力為14. 0 16. 0MPa;
6)冷卻在壓力為6. 0 8. 0MPa下冷卻。 采用上述技術(shù)方案的再生紙造紙的下腳料再生利用工藝
首先，壓縮步驟中，在擠出機(jī)的進(jìn)料段，用定距變徑擠出螺桿對下腳料進(jìn) 行壓縮，使膨松的物料喂料后在一定的壓力和溫度的作用下，物料巻縮密度增 大，尤其是其中的塑料巻縮，導(dǎo)致物料中的積水由于自身重力作用被直接排出 擠出機(jī)中的泄水孔，物料中的空隙和水份逐漸減少，互相貼緊的物料使熱傳遞 和壓力傳遞效率大大提高，再者由于采用的是定距變徑擠出螺桿，因此其中混 有的體形較大的不能被壓縮的硬物(如石塊、鐵塊、硬木塊)時，可以通過扭
矩保護(hù)逆轉(zhuǎn)使得硬物退出后取出；
在排氣的過程中，壓縮后的含水量約20 30%的物料在壓力突然釋放和高溫
的作用下，物料中的水份汽化通過擠出機(jī)排氣口大部份排出，使纖維類物質(zhì)表 面含水量大大降低，并且在高溫作用下溶融的塑料(熔融狀態(tài)的塑料有類似膠
水的效果)能與其他纖維類物質(zhì)相互粘連；
另外，在定距變徑螺桿的排氣段上設(shè)置多孔高位排氣帽，物料表面和內(nèi)在 的水份在高溫高壓下成為水蒸氣通過多孔高位排氣帽順利逸出，解決了長槽排 氣口易翻料的缺點(diǎn)，也利于外部觀察和采取措施；
混煉溫度控制在170 190'C，因這一溫度范圍雖然會使少量低溫塑料分解
和部份植纖炭化，但絕大部份熱塑性塑料能得到再生，能熔融與其他纖維類物 質(zhì)粘連(尤其是能熔融成為成型過程中起重要作用的再生塑料和粘合劑)，另外
一些高溫塑料(聚四氟乙烯、聚醚、ABS等)雖達(dá)不到溶融但己軟化，因此極易 被包裹進(jìn)去，作為起增強(qiáng)作用的材料?；鞜掃^程中通過螺桿的切剪、均分等使 得較大塊物料細(xì)碎，粘合的比表面積增大，既增加了擠出物的均和性也提高了 制成品的強(qiáng)度；
膨化發(fā)泡這是一種不需要任何添加劑的物理發(fā)泡工藝，本發(fā)明創(chuàng)造性地 將該工藝用于造紙下腳料處理，不僅避開了粉碎、磁選、擠出、切割等難題， 而且大大簡化了下腳料處理的工藝流程。其采用的辦法是將預(yù)成型模具設(shè)置在 擠出機(jī)出口處，混煉后得到的物料從擠出機(jī)擠出后釋放到的預(yù)成型模具，將預(yù) 成型模具的型腔設(shè)計成負(fù)壓型腔，所述擠出機(jī)擠出口的橫截面積與模具出口的 橫截面積比為1:1.65，即預(yù)成型模具前腔與擠出口形成倒容積差，造成高溫高 壓的物料被擠出時，在出口處壓力突然釋放，物料中未排盡的高壓蒸氣形成無 數(shù)的汽泡，使物料達(dá)到膨化，但又受到模具型腔形狀的限制，物料擠出模具即
被強(qiáng)制快速冷卻其表面結(jié)皮，內(nèi)部大量的氣化泡來不及破裂就被封住定型了。 另一方面，由于模具的大開口，使得剩下的一些較大混雜物如壓扁的易拉罐、 鐵片、螺釘、?，P、石塊、木塊等能被順利擠出，避免了人工分揀的困難；
熱壓成型膨化發(fā)泡后預(yù)成型的物料放入成型?？騼?nèi)。成型模是固定模和 移動?？虻慕M合。物料在?？騼?nèi)被加熱加壓，固定模的凸模塊壓實(shí)了部份物料， 使得一部份物料被擠向其它阻力較小地方(如筋條)，由于定高的移動模框封住 了物料的溢出。纖維類物質(zhì)內(nèi)部的殘留水份被再次高溫氣化加上原有被封閉的 氣泡形成一種擠壓力把溶融的物料填充滿型腔，因此最后得到的制品的隆起部 分仍保留了膨化態(tài)低發(fā)泡的密度較低(一般將隆起部分的厚度設(shè)置成大于壓 實(shí)部份的1倍以上，以此提高抗彎強(qiáng)度)。致密的成品表面不吸水所以制品能象 木材一樣長期浮于水中，而強(qiáng)度不會象長期浸泡的木材一樣減弱，這就降低了 制品搬運(yùn)的勞動強(qiáng)度和運(yùn)輸成本，提高了制品的實(shí)用性；
上述的成型模框優(yōu)選帶有數(shù)根筋條的板形?？颉?br> 最后冷卻。冷卻定型工藝是消除無壓力狀態(tài)下，溫降較快及不均勻所產(chǎn)生 的應(yīng)力變形(制品翹曲不平，強(qiáng)度降低，既影響外觀也影響使用和運(yùn)輸)，冷卻 定型工藝過程一般在冷壓機(jī)上進(jìn)行，同樣使用模具和?？騺肀ＷC制品的平整、 定尺及方便脫模。
冷卻后，可以對制品進(jìn)行裝配，例如板形制品或其他方腳形制品可以用通 常的鐵釘、握釘?shù)柔斨疲部捎寐葆斅?lián)接，裝配后提高了集裝箱運(yùn)輸?shù)娜莘e率， 降低了運(yùn)輸成本。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，最好在所述的步驟(1)之前，先對下腳料進(jìn)行 攤曬去除部分水分。為降低能耗和提高產(chǎn)量應(yīng)盡可能用低成本的室外攤曬，使 下腳料去除部分水分。
本發(fā)明的解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法將再生紙造紙下腳料的再生利用的問題，
做到了物盡其用，緩解了造紙工業(yè)固體廢棄物對環(huán)境的壓力。從工藝過程來說，
1)采用巧妙的方法避開了原料分揀、混雜物擠出過濾、烘干、粉碎、切割等難
題，工藝過程簡單實(shí)用，使生產(chǎn)成本大大降低；2)使得下腳料中的廢塑料再生，
使一部分熔點(diǎn)稍低的塑料熔融(作為膠水)能與其他纖維類物質(zhì)相互粘連，使
另一部分無法熔融的塑料得到軟化后(作為增強(qiáng)材料)被熔融塑料包裹粘結(jié)起
來，這樣一來使得無法繼續(xù)使用的下腳料能夠達(dá)到再生原料的要求；3)整個過
程不需要用任何添加劑、新塑料及其它材質(zhì)的配加；4)造紙下腳料本身成份的
不確定性和比例變化也己在成型?？虻陌搴裰蓄A(yù)留了保險因素，對強(qiáng)度起作用 的塑料、紙、草莖、棉纖、化纖、碎木等比例無需特定的配比，僅影響板的軟、 硬程度，強(qiáng)度雖在一定幅度內(nèi)變化但不影響使用。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的再生紙造紙的下腳料再生利用工藝。
實(shí)施例1
本實(shí)施例中處理的下腳料是再生紙造紙后剩下的下腳料，其成分大致為塑 料(PE、 PP、 PVC等)35 45%、纖維質(zhì)35 45%、較大混雜物(易拉罐、鐵片、 螺釘、?，P、石塊、木塊等)10 30%。采用上海迪勝橡塑機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 SJ-150型號的單螺桿擠出機(jī)，每小時處理約l噸下腳料。
該下腳料的再生利用工藝包括以下依次進(jìn)行的步驟
1) 壓縮采用上述的SJ-150擠出機(jī)的定距變徑擠出螺桿對所述的下腳料
在18(TC'C溫度和5MPa的壓力下進(jìn)行壓縮，壓縮時間約l分鐘，壓縮后物料的 含水量控制在30%以下；
2) 排氣釋放步驟(1)中所述的定距變徑擠出螺桿，并加溫到165'C溫度，
排氣時間約0. 3分鐘；
3) 混煉控制溫度在18(TC，時間約l分鐘；
4) 膨化發(fā)泡將上述混煉后得到的物料從擠出機(jī)擠出并釋放到設(shè)置在擠出
機(jī)出口處的預(yù)成型模具，預(yù)成型模具內(nèi)的型腔為負(fù)壓型腔，所述擠出機(jī)擠出口
的橫截面積與模具出口的橫截面積比為1:1.65;
5) 熱壓成型對經(jīng)過步驟(4)所得的物料置入成型?？蜻M(jìn)行加熱加壓， 溫度為170°C、壓力為14. OMpa、時間約為12分鐘；
6) 冷卻在壓力為6. OMPa下冷卻，時間為12分鐘。 上述的成型模框選用帶有數(shù)根筋條帶板形?？?。 冷卻后再對制品進(jìn)行裝配。
上述各步驟時間主要取決于處理的下腳料的量以及含水量，各步驟采用的 溫度和壓力也可以根據(jù)下腳料的成分以及含水量作出相應(yīng)調(diào)整，這是本領(lǐng)域技 術(shù)人員熟知的技術(shù)手段。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思以及提供的數(shù)據(jù)范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不作 出創(chuàng)造性勞動的情況下，通過有限次試驗(yàn)得到處理各種不同的再生紙下腳料的 優(yōu)化的工藝條件。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是讓熟悉此領(lǐng)域技 術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡 根據(jù)本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種再生紙造紙的下腳料再生利用工藝，其特征在于該工藝包括以下依次進(jìn)行的步驟1)壓縮采用擠出機(jī)的定距變徑擠出螺桿對所述的下腳料在170～190℃溫度和4.0～10.0MPa的壓力下進(jìn)行壓縮；2)排氣當(dāng)步驟(1)中被壓縮的下腳料到達(dá)所述定距變徑擠出螺桿的排氣段時釋放水蒸氣，控制溫度在150～170℃；3)混煉控制溫度在170～190℃；4)膨化發(fā)泡將上述混煉后得到的物料從擠出機(jī)擠出并釋放到設(shè)置在擠出機(jī)出口處的預(yù)成型模具，所述的預(yù)成型模具內(nèi)的型腔為負(fù)壓型腔，所述擠出機(jī)擠出口的橫截面積與模具出口的橫截面積比為1:1.65；5)熱壓成型對經(jīng)過步驟(4)所得的物料置入成型?？蜻M(jìn)行加熱加壓，溫度為165～175℃，壓力為14.0～16.0MPa；6)冷卻在壓力為6.0～8.0MPa下冷卻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生紙造紙的下腳料再生利用工藝，其特征在于在所述的步驟(1)之前，先對下腳料進(jìn)行攤曬去除部分水分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生紙造紙的下腳料再生利用工藝，其特征在于所述的成型?？?yàn)閹в袛?shù)根筋條的板形模框。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種再生紙造紙的下腳料再生利用工藝，其包括以下依次進(jìn)行的步驟壓縮、排氣、混煉、膨化發(fā)泡、熱壓成型、冷卻。本發(fā)明工藝解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法將再生紙的下腳料再生利用的問題，采用巧妙的方法避開了原料分揀、混雜物擠出過濾、烘干、粉碎、切割等難題，工藝過程簡單實(shí)用，生產(chǎn)成本大大降低，做到了物盡其用，也緩解了環(huán)境壓力。
文檔編號D21J3/00GK101368354SQ2008101072
公開日2009年2月18日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者劉名中, 陸久迪 申請人:玖龍紙業(yè)(太倉)有限公司