СПОСОБ СУХОГО СЕПАРИРОВАНИЯ БУМАЖНЫХ ОТХОДОВ С ЛАЗЕРНОЙ И КСЕРОКСНОЙ ПЕЧАТЬЮ ОТ ДРУГИХ БУМАЖНЫХ ОТХОДОВ, СПОСОБ УДАЛЕНИЯ МАГНИТНОЙ ТИПОГРАФСКОЙ КРАСКИ ИЗ БУМАЖНОЙ ПУЛЬПЫ, СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БУМАЖНЫХ ОТХОДОВ, СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КЛЕЙКОГО МАТЕРИАЛА ИЗ БУМАЖНОЙ ПУЛЬПЫ Российский патент 1999 года по МПК D21B1/08 D21B1/32 D21C5/02 

Настоящее изобретение относится к процессу удаления типографской краски с бумаги. Более конкретно, настоящее изобретение относится к восстановлению бумаги для повторного использования, содержащей следы всех, или почти всех типографских красок, удаленных с нее. В частности, настоящее изобретение относится к рециркуляции белой бумаги высокого качества, которая находит применение при производстве рециклированной бумаги для фотокопировальной и лазерной печати.

В последнее время все большее внимание уделяется повторному использованию бумаги и бумажных продуктов с целью уменьшения количества первичной пульпы, применяемой при производстве бумаги. Для того, чтобы рециклированная бумага имела желаемое качество, необходимо удалять с перерабатываемой бумаги и бумажной продукции всю, или почти всю, типографскую краску. Это особенно существенно для бумаги, используемой для лазерной и ксероксной печати. В бумажной промышленности такая бумага обычно представляет собой белую бумагу высокого качества, которую считают потенциально важным сырьем для производства рециклированной бумаги для фотокопировальной и лазерной печати. Однако методы, обычно используемые сегодня для удаления типографской краски с такой бумаги, являются недостаточно эффективными. Для этих целей используют методики, основанные на применении химических экстрагентов, например, метод флотации, и вспомогательных диспергирующих веществ.

Существует две основные проблемы, связанные возможностью переработки бумаги с лазерной или ксероксной печатью. Во-первых, когда бумага и бумажная продукция собирается для переработки, обычно она представляет собой все виды собираемых бумажных отходов. Таким образом, для того, чтобы получить качественную переработанную бумагу для фотокопировальной и лазерной печати, необходимо, чтобы присутствовала только бумага с лазерной и ксероксной печатью. Во-вторых, необходимо, насколько это возможно, обеспечить полное удаление типографской краски из бумажной пульпы, приготовленной из бумаги с лазерной и ксероксной печатью, для того, чтобы исключить как эффект затемнения, возникающий при наличии небольших частиц краски, так и образование пятен из-за присутствия более крупных частиц краски.

Вследствие того, что известные химические методики не обеспечивают экономической эффективности, а также учитывая тот факт, что бумажные отходы не могут быть разделены соответствующим образом, и то, что, когда перерабатывается бумага с лазерной и ксероксной печатью, не достигается полное удаление типографской краски, то для того чтобы получить желаемое высокое качество волокна, используется первичная пульпа. А это означает необходимость рубить все больше и больше деревьев и, следовательно, появление связанных с этим экологических проблем.

Известен способ удаления магнитной типографской краски из бумажной пульпы, полученной из бумажных отходов с лазерной и ксероксной печатью (WO 81/01022).

Известен, также способ переработки бумажных отходов, содержащих типографскую краску, которая нормально не содержит магнитного компонента (Патент Франции N 2664627).

Наконец, известен способ удаления клейкого материала из бумажной пульпы, содержащей этот материал (Патент Германии N 3215347).

Однако всем этим способам присущи вышеуказанные недостатки.

В основу изобретения положена задача создания способа первоначальной сортировки отходов высококачественной бумаги с лазерной и ксероксной печатью от других бумажных отходов с последующим удалением из нее типографской краски и получением высококачественной глянцевой бумаги без пятен, а также задача создания способа переработки других видов печатной бумажной продукции.

Настоящее изобретение основано на том, что краска, используемая для лазерной и ксероксной печати, включает термопластичную смолу (обычно ПВХ), содержащую сажу в качестве пигмента и оксид железа для облегчения работы с сухой краской в печатном устройстве. Исходя из этого открытия, заявитель установил, что можно отделять бумагу, пригодную для лазерной и ксероксной печати от бумаги других видов с помощью магнитного разделения и, кроме того, установил, что можно отделять краску от волокна такой бумаги с лазерной и ксероксной печатью после превращения ее в волокнистую массу опять же с помощью магнита.

Данная задача согласно одному аспекту изобретения достигается посредством способа сухого сепарирования и/или сортировки бумажных отходов с лазерной и ксероксной печатью, содержащих типографскую краску с магнитным компонентом, от других бумажных отходов, содержащих типографскую краску без магнитного компонента, в котором, согласно изобретению, используют, по меньшей мере, один магнит и прикладывают соответствующую магнитную силу.

При осуществлении этого аспекта настоящего изобретения может быть использован любой подходящий магнит, хотя он должен быть достаточно сильным, чтобы обеспечить отделение бумаги, содержащей краску с магнитным компонентом, от бумаги без такого магнитного компонента.

Предпочтительно, чтобы использовали, по меньшей мере, один электромагнит, и/или, по меньшей мере, один постоянный магнит, и/или, по меньшей мере, один сверхпроводящий магнит.

Целесообразно, чтобы смесь бумажных отходов, содержащую бумажные отходы с лазерной и ксероксной печатью типографской краской магнитным компонентом и другие бумажные отходы, не содержащие такой магнитный компонент, подавали по-существу вертикально вниз мимо, по меньшей мере, одного работающего магнита, при этом бумажные отходы, содержащие типографскую краску с магнитным компонентом, за счет магнитных сил перемещаются в одну сторону и собирают, а бумажные отходы, содержащие типографскую краску без магнитного компонента, опускаются вниз мимо вышеуказанного (ых) магнита (ов) и не притягиваются им.

Желательно, чтобы необходимых магнитных сил достигали посредством использования фоновых магнитных полей с напряженностью свыше 4000 Гс и градиента поля свыше 1000 Гс/см.

При предпочтительном варианте осуществления этого аспекта настоящего изобретения смесь бумажных отходов падает практически вертикально мимо, по меньшей мере, одного работающего магнита, и бумажные отходы, содержащие типографскую краску с магнитным компонентом, за счет магнитных сил будут перемещаться в одну сторону и собираться. В этом случае может быть использована любая подходящая методика. Работающий(ие) магнит(ы) должен(ы) прикладывать магнитные силы на большую площадь бумажной массы, которая подвергается переработке.

Магнитные силы представляют собой функции двух переменных:
1) плотность магнитного потока, и
2) градиент магнитного поля.

Плотность магнитного потока зависит от напряженности магнитного поля и магнитной проницаемости материала. Напряженность магнитного поля представляет собой величину вектора силы магнитного поля в среде (то есть магнитную деформацию, вызываемую соседними магнитными элементами или проводниками тока).

Заявитель считает, что этот аспект настоящего изобретения будет давать преимущества продавцам бумажных отходов или на предприятиях, специализирующихся на измельчении бумаги, на которых желают выбирать определенный вид бумаги для специализации только на одной определенной операции на предприятии, например, производства рециклированной бумаги, пригодной для лазерной и ксероксной печати. Остальная бумага может быть затем использована для производства рециклированной бумаги более низкого качества.

Заявителем приведены опыты с использованием бумаги с лазерной и ксероксной печатью. При этом установлено, что такая бумага может сепарироваться с помощью магнитного поля.

В соответствии с описанным выше аспектом настоящего изобретения имеется возможность собирать бумагу с лазерной и ксероксной печатью. Таким образом, при помещении листа бумаги с лазерной и ксероксной печатью в сильное магнитное поле наблюдается его перемещение в направлении магнита, и этот эффект может быть использован в качестве способа предварительного отделения бумаги с лазерной и ксероксной печатью от других офсетных бумажных отходов в ситуации, когда имеется смесь обычных отходов и отходов бумаги для ксерокса.

Подходящие магнитные силы достигаются за счет использования фоновых магнитных полей свыше 4000 Гс, (4 Тл) и градиента магнитного поля свыше 1000 Гс (10 Тл/м).

Однако такие сильные и абсолютные поля не являются необходимыми при осуществлении настоящего изобретения на практике. Можно создать разделяющее устройство с высоким магнитным градиентом, в котором не будет требоваться создания поля такой высокой напряженности. Именно градиент магнитного поля играет важную роль в процессе сепарации. Существует несколько видов устройств с высоким градиентом. Эти устройства называют устройствами с "наведенными полюсами".

Примерами таких подходящих устройств, например, являются:
- Феррофильтр Франца (Ferrofilter Frantz)
- Сортировочная машина Карпко (Separator Carpco)
- Сортировочная машина Джонса (Separator Jones)
- Сортировочная машина Колы-Марстона (Separator Kalm-Marston),
которые модифицированы соответствующим образом, чтобы их можно было использовать в технологии с использованием пульпы.

Проведены дополнительные испытания для оценки суспендирования в воде типографской краски, применяемой при ксероксной и лазерной печати, с использованием поверхностно-активного вещества, которое применялось вследствие того, что типографская краска является гидрофобной. Заявитель смог выделить эту краску с помощью магнита.

Данная задача согласно еще одному аспекту изобретения достигается посредством способа удаления магнитной типографской краски из бумажной пульпы, полученной из бумажных отходов с лазерной и ксероксной печатью, в котором, согласно изобретению, с целью получения не имеющей пятен белой глянцевой бумаги подают пульпу бумажных отходов мимо, по меньшей мере, одного магнита для удаления всей или по-существу всей магнитной типографской краски.

Предпочтительно, чтобы использовали множество магнитов и бумажную пульпу подавали вдоль удлиненного в виде канала корпуса- приемника, причем направление и величину магнитной силы, воздействующей на пульпу, выбирали с возможностью улавливания или отклонения небольших магнитных частиц от основного направления.

Целесообразно, чтобы выделение магнитного материала из бумажной пульпы осуществляли посредством улавливания, причем каждый магнит опускали в пульпу или располагали непосредственно над пульпой.

Желательно, чтобы выделение магнитного материала из бумажной пульпы осуществляли посредством отклонения от основного направления, причем каждый магнит располагали около внешней стенки канального корпуса.

Возможно, чтобы использовали, по меньшей мере, один электромагнит, и/или, по меньшей мере, один постоянный магнит, и/или, по меньшей мере, один сверхпроводящий магнит.

Полезно, чтобы, по меньшей мере, один магнит был выполнен с возможностью создания магнитной силы, характеризующейся фоновым магнитным полем напряженностью, 4000 Гс и градиентом поля, по меньшей мере, 1000 Гс/см.

Если предположить, что вся печатная продукция является ксерографической (на бумаге также может присутствовать обычная печать в виде названий и логограмм), то такой метод будет давать возможность рециркулировать сажу, присутствующую в бумаге, а также волокно. Это приводит к увеличению выхода. Кроме того, если типографская краска, которая обычно расплавлена на бумаге, после обработки отделяется от волокна не полностью, то эти волокна со всe еще присоединенной к ним краской, вместе с этой краской также будут извлекаться с помощью магнита(ов). Следовательно, эффективность удаления загрязнений повышается, поскольку, когда осуществляют рециркулирование бумаги для производства высококачественной бумаги никому не нужны кусочки волокна, содержащие прилипшую к ним краску.

Расположение, по меньшей мере, одного магнита будет таким, чтобы обеспечивать магнитное поле, включающее фоновое магнитное поле предпочтительно, по меньшей мере, 4000 Гс и градиент поля предпочтительно, по меньшей мере, 1000 Тл/см.

Предпочтительно использование большого числа магнитов, при этом пульпа подается вдоль удлиненного в виде канала корпуса-приемника. Магнитные силы действуют на пульпу таким образом, что мелкие магнитные частицы улавливаются или отклоняются от основного направления движения.

Заявитель установил, что может быть достигнуто магнитное разделение чрезвычайно мелких частиц за счет воздействия соответствующих магнитных сил на фактически каждую магнитную частицу. Примененная магнитная сила должна быть достаточно высокой, чтобы преодолеть силы жидкостного натяжения по мере подачи пульпы вдоль удлиненного корпуса.

Заявитель установил, что при приложении сильного магнита к внешним стенкам химического стакана, содержащего пульпу, можно переместить ферромагнитные частицы к внутренним стенкам стакана.

Следовательно, для того, чтобы выделить магнитный материал из пульпы можно использовать улавливающую систему, в которой магниты опущены в пульпу или расположены непосредственно сверху пульпы.

С другой стороны, можно использовать дефлекторную (отклоняющую) систему, в которой магниты располагаются смежно с внешними стенками канального корпуса, при этом прикладываются достаточно большие магнитные силы, чтобы притянуть магнитные частицы к внутренним стенкам канального корпуса.

Также можно использовать большое число стальных шаров определенного размера и формы, и эти шары намагничиваются и вводятся в пульпу. Магнитные и подобные им частицы будут прилипать к стальным шарам, которые могут быть в дальнейшем извлечены из пульпы и размагничены, в результате чего металлические частицы отделяются от них. Стальные шары затем можно снова намагнитить и провести опять описанный выше процесс.

При использовании приемов, описанных выше, достигается отделение ферромагнитного материала от пульпы. Однако связующие вещества, наполнители и белые пигменты, содержащиеся в пульпе, не отделяются и поэтому могут использоваться повторно при получении рециклированного продукта.

При использовании системы магнитного разделения в соответствии с настоящим изобретением необходимо преодолевать силы гравитации и жидкостного натяжения (плотность пульпы).

Экономия может быть достигнута для тех ранее использовавшихся приемов разделения при рециклировании бумаги, при которых используются дорогие материалы, например, каолин.

Данная задача согласно следующему аспекту изобретения достигается посредством способа переработки бумажных отходов, содержащих типографскую краску, которая нормально не содержит магнитного компонента, в котором, согласно изобретению, используют один или несколько магнитных носителей в составе типографской краски для удаления этой краски с помощью, по меньшей мере, одного магнита.

Предпочтительно, чтобы основным пигментом типографской краски являлась черная сажа, а железо, его оксиды или другие магнитные материалы использовали для получения магнитной краски.

Если основным пигментом краски является сажа, оказывается возможным вводить в такую типографскую краску железо или его оксиды или некоторые другие магнитные материалы для того, чтобы краска обладала магнитными свойствами. Такой способ будет облегчать извлечение других видов краски, например, флексографических красок, где несущая матрица представляет собой растворимый в щелочах полимер (полиакрилат).

Данная задача согласно последнему аспекту изобретения достигается посредством способа удаления клейкого материала из бумажной пульпы, содержащей этот материал, в котором, согласно изобретению, вводят магнитный наполнитель или носитель в клейкий материал и удаляют его с помощью магнитного поля.

Следовательно, клейкий материал, используемый при переплетении книг, может быть удален из водной фазы после измельчения бумаги, содержащей этот материал.

Следовательно, можно заметить, что настоящее изобретение предполагает использование магнита с подходящей напряженностью магнитного поля для того, чтобы дать возможность отделять определенный тип печатной бумаги от других видов бумаги и для того, чтобы краска, содержащаяся на такой бумаге, могла быть удалена в процессе измельчения, причем в обоих процессах используются магниты, такие как электромагнит, постоянный магнит или сверхпроводящий магнит. Также в настоящем изобретении рассматривается введение одного или нескольких магнитных носителей или наполнителей в другие виды типографской краски и клейкие и другие материалы, используемые при производстве бумаги с тем, чтобы такие краски и другие материалы можно было отделять с помощью магнитов от бумажной пульпы при рециклировании бумажных отходов.

Использование магнита более экономично по сравнению с известными способами и экологически более приемлемо, так как в этом случае не применяются никакие химикаты. Принимая во внимание положительные результаты, достигаемые за счет использования такой магнитной технологии, количество требуемой первичной пульпы будет значительно сокращено.

Как указывалось выше, любой приемлемый магнит может быть использован, при условии, что он обеспечивает достаточно сильное магнитное поле и достаточную его напряженность. Полагают, что энергии 10 - 20 кВт будет достаточно для того, чтобы можно было удалять магнитные частицы и подобные им материалы.

Способы касаются сухого сепарирования и/или сортировки бумажных отходов с лазерной и ксероксной печатью, содержащих типографскую краску с магнитным компонентом, удаления магнитной типографской краски из бумажной пульпы, переработки бумажных отходов, содержащих типографскую краску; удаления клейкого материала из бумажной пульпы. Способ сухого сепарирования и/или сортировки бумажных отходов с лазерной и ксероксной печатью, содержащих типографскую краску с магнитным компонентом, от других бумажных отходов осуществляют с помощью по меньшей мере одного магнита с приложением соответствующей магнитной силы. Способ удаления магнитной типографской краски из бумажной пульпы бумажных отходов с лазерной и ксероксной печатью проводят путем подачи пульпы бумажных отходов мимо по меньшей мере одного магнита. Способ переработки бумажных отходов, содержащих типографскую краску, не содержащую магнитного компонента, осуществляют с использованием одного или нескольких магнитных носителей в составе типографской краски для удаления этой краски с помощью по меньшей мере, одного магнита. В способе удаления клейкого материла из бумажной пульпы, содержащей этот материал, с помощью магнитного поля удаляют клейкий материал путем введения в него магнитного наполнителя или носителя. Предложенные способы обеспечивают получение высококачественной глянцевой бумаги без пятен за счет исключения эффекта затемнения, а также повышают экономичность и экологическую безопасность процессов. 4 с. и 9 з.п.ф-лы.

1. Способ сухого сепарирования и/или сортировки бумажных отходов с лазерной и ксероксной печатью, содержащих типографскую краску с магнитным компонентом, от других бумажных отходов, содержащих типографскую краску без магнитного компонента, характеризующийся тем, что используют по меньшей мере один магнит и прикладывают соответствующую магнитную силу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют по меньшей мере один электромагнит, и/или по меньшей мере один постоянный магнит, и/или по меньшей мере один сверхпроводящий магнит. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что смесь бумажных отходов, содержащую бумажные отходы с лазерной и ксероксной печатью типографской краской с магнитным компонентом и другие бумажные отходы, не содержащие такой магнитный компонент, подают по существу вертикально вниз мимо по меньшей мере одного работающего магнита, при этом бумажные отходы, содержащие типографскую краску с магнитным компонентом, за счет магнитных сил перемещаются в одну сторону и собираются, а бумажные отходы, содержащие типографскую краску без магнитного компонента, опускаются вниз мимо указанного(ых) магнита(ов) и не притягиваются им. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что необходимых магнитных сил достигают посредством использования фоновых магнитных полей с напряженностью свыше 4000 Гс и градиента поля свыше 1000 Гс/см. 5. Способ удаления магнитной типографской краски из бумажной пульпы, полученной из бумажных отходов с лазерной и ксероксной печатью, отличающийся тем, что подают пульпу бумажных отходов мимо по меньшей мере одного магнита для удаления всей или по существу всей магнитной типографской краски. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что используют множество магнитов и бумажную пульпу подают вдоль удлиненного в виде канала корпуса-приемника, причем направление и величину магнитной силы, взаимодействующей на пульпу, выбирают с возможностью улавливания или отклонения небольших магнитных частиц от основного направления. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что выделение магнитного материала из бумажной пульпы осуществляют посредством улавливания, причем каждый магнит опускают в пульпу или располагают непосредственно над пульпой. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что выделение магнитного материала из бумажной пульпы осуществляют посредством отклонения от основного направления, причем каждый магнит располагают около внешней стенки канального корпуса. 9. Способ по любому из пп.5-8, отличающийся тем, что используют по меньшей мере один электромагнит, и/или по меньшей мере один постоянный магнит, и/или по меньшей мере один сверхпроводящий магнит. 10. Способ по любому из пп.5-9, отличающийся тем, что по меньшей мере один магнит выполнен с возможностью создания магнитной силы, характеризующейся фоновым магнитным полем напряженностью по меньшей мере 4000 Гс и градиентом поля по меньшей мере 1000 Гс/см. 11. Способ переработки бумажных отходов, содержащих типографскую краску, которая нормально не содержит магнитного компонента, отличающийся тем, что используют один или несколько магнитных носителей в составе типографской краски для удаления этой краски с помощью по меньшей мере одного магнита. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что основным пигментом типографской краски является черная сажа, а железо, его оксиды или другие магнитные материалы используют для получения магнитной краски. 13. Способ удаления клейкого материала из бумажной пульпы, содержащей этот материал, отличающийся тем, что вводят магнитный наполнитель или носитель в клейкий материал и удаляют его с помощью магнитного поля.