СПОСОБ УДАЛЕНИЯ КРАСКИ, ОТПЕЧАТАННОЙ НА ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНКАХ Российский патент 2017 года по МПК B08B3/04 B29B17/02 C09D9/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к новому способу удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке различных видов. К некоторым примерам полимерных пленок, которые могут быть использованы в описываемом способе, относятся полиэтилен (РЕ), полипропилен (РР), полиэфирная пленка (PET) и полиамид (РА).

Уровень техники

Процесс печати на гибкой упаковке состоит из нанесения жидкой краски на полимерную пленку. Затем используемый растворитель (обычно органические соединения или воду), который имеет свойство испаряться, удаляют посредством процесса сушки. Требуемый рисунок отпечатывают на пленке после испарения, после чего пленка готова для использования в качестве упаковки для разных продуктов. Чтобы достичь качественного процесса печати без дефектов, обычно регулируют параметры печатной машины и различные цвета, используемые во время упомянутого процесса печати. На этом этапе образуется большая часть отходов. Во время регулировки машины полимерная пленка циркулирует в печатающем устройстве со скоростью, которая может достигать 500 метров в минуту. Вследствие такой скорости образуется большое количество полимерной пленки, не обладающей качеством, необходимым для использования в областях применения итоговой упаковки.

К наиболее широко используемым в этом процессе подложкам относятся пленки из полиэтилена, полипропилена, полиэфира и т.д. Вследствие вышеописанной регулировки в полиграфической промышленности возникает большое количество отходов, которое может достигать 5-10% от ее общего производства упаковочной пленки. Материал с отпечатанной на нем краской, который может быть приведен в состояние для повторного использования с помощью заявленного способа, по существу получается из вышеупомянутых отходов и из материала, бывшего в употреблении на предприятиях.

В настоящее время такой материал восстанавливают для повторного использования посредством процессов, при которых отпечатанную краску не удаляют. В результате получают низкокачественную коричневатую или черную пленку, цена которой значительно ниже цены пленок без первоначальной краски. Поэтому обычно такую пленку используют для изготовления мешков для мусора или в применениях с низкими требованиями к внешнему виду.

Может быть найден ряд патентов, относящихся к различным вариантам этого решения:

- Устройство для регенерации носителя записи - US 5621939 А;

- Способ и устройство для повторного использования полимерных пленок с отпечатанной на них краской - ЕР 1419829 А1;

- Способ отделения отпечатанной краски от композитных материалов - СА 2101181.

Изобретение US 5621939 А относится к обработке с целью удаления краски, отпечатанной на бумаге, таким образом, исходный материал в данном способе другой. Кроме того, в данном способе материал не измельчают, а обрабатывают, непосредственно помещая бумагу в ванну, содержащую очищающий раствор.

Изобретение ЕР 1419829 А1 относится к удалению отпечатанной на пленках краски, но используемый способ совершенно другой, так как пленку обрабатывают без предварительного гранулирования и, хотя используемый способ отделения является химическим способом, данный способ основывается на применении органических растворителей и неионогенных поверхностно-активных веществ.

По отношению к последнему документу уровня техники главное отличие состоит материале, предназначенном для обработки. В изобретении СА 2101181 раскрывается способ повторного использования многослойных композитных контейнеров, образованных полимерным слоем, еще одним металлическим слоем (преимущественно алюминиевым) и еще одним слоем бумаги или картона. Отпечатанная краска, удаляемая посредством водяного пара, обычно находится на листе бумаги или картона. Часть краски, прилипающей к полимерной пленке, отделяют посредством растворения в растворителе, и отделение происходит за счет плотности металлической части и пленки без отпечатанной на ней краски, так что принцип отделения, как и исходный материал, отличаются от принципа отделения и исходного материала данного изобретения.

Таким образом, запатентованные на сегодняшний день способы не обеспечивают общего решения проблемы удаления отпечатанной на пленках краски, в то время как предложенное в данном документе изобретение действительно решает данную проблему.

Раскрытие изобретения

В свете вышесказанного существует необходимость найти общее решение проблемы удаления отпечатанной на пленках краски.

Основное преимущество описанного в данном документе способа состоит в том, что он делает возможным отделение отпечатанной краски и получение пленки, очищенной от краски, посредством экономически эффективного решения, увеличивающего добавленную стоимость восстановленного продукта. Кроме того, получают пигменты, которые могут быть использованы в других применениях, снижая таким образом количество отходов до возможного минимума.

Принимая во внимание рост затрат на сырьевые материалы, оптимизация использования отходов процесса печати на полимерных материалах все в большей степени необходима для снижения производственных расходов, и данный способ идеален для достижения этой цели.

При осуществлении настоящего изобретения из пленки с отпечатанной на ней краской получают два продукта: пигменты, которые после обработки, например, описанной в патенте ES2344778 В1, могут быть повторно использованы в том же или другом применении, и переработанную бесцветную пленку в виде гранул, которая также может быть использована повторно и которая представляет собой продукт более высокого качества, чем цветная пленка.

Следовательно, данное изобретение относится к способу удаления краски, содержащейся в полимерной пленке, посредством использования различных методов физической/химической обработки. Посредством данного изобретения решается техническая проблема, связанная с повторным использованием пленки с отпечатанной на ней краской, благодаря получению продукта без краски, пригодного для повторного использования в любом применении. Описанный в данном документе способ может быть применен для продукции с отпечатанной на ней краской, уже использованной конечным потребителем, или к материалам с отпечатанной на них краской, образованным из производственных отходов, в этом случае материал может представлять собой джамбо рулоны (рулоны материала, имеющего ширину 1,5 м и различную толщину) или меньшие рулоны более тонкого материала, а также диспергированный материал.

Данный способ содержит этапы, описанные ниже.

Этап 1: предварительно обрабатывают материал.

Первый этап осуществления изобретения состоит в предварительной обработке материала. Для этого чтобы упростить операцию измельчения, удаляют цилиндрическую втулку, изготавливаемую обычно из картона, на которой крепится пленка. Этого достигают, вручную или механически удаляя втулку из рулонов полимерной пленки.

Этап 2: измельчают.

Второй этап данного способа состоит в измельчении рулонов пленки до размера, который может варьироваться от 6 до 14 мм в диаметре для последующей очистки. Для этого, рулоны пленки вводят в ножевой измельчитель, имеющий как подвижные, так и неподвижные ножи.

Этап 3: удаляют краску с пленки.

На третьем этапе данного способа выполняют операцию очистки пленки с отпечатанной на ней краской, т.е. выполняют этап, на котором полимерную пленку отделяют от отпечатанной на ней краски. Для этого, измельченный материал из измельчителя помещают в систему очистки. Систему очистки образуют по меньшей мере три бака: очистной бак и по меньшей мере два промывочных бака. Кроме пленки в очистной бак добавляют подходящие очищающие вещества, инициирующие отделение краски от полимерной пленки. Предпочтительно эту операцию выполняют в основной среде. В случае пленки этот этап выполняют периодически, для этого в очистной бак загружают молотый материал, полученный в результате этапа 2. Добавляют необходимое количество воды, очищающих веществ и оснований и перемешивают содержимое бака, используя лопастные мешалки подходящей конфигурации. Во время очистки непрерывно отводят краску, удаленную с пленки. Для этого отводят поток воды, содержащий очищающий раствор и краску.

Начиная с этого момента, этапы выполняют параллельно: с одной стороны, пленку промывают (этап 4) и сушат (этап 7), а с другой стороны, восстанавливают очищающий раствор (этап 5) и пигмент (этап 6).

Этап 4: промывают пленку.

Поскольку обработку осуществляют очищающим раствором, измельченную пленку необходимо поместить в новый промывочный бак, чтобы удалить возможные диспергированные остатки краски и очищающего раствора. Эту операцию выполняют требуемое количество раз, до тех пор, пока полимерная пленка не будет полностью промыта и не будет содержать ни краски, ни очищающих веществ.

Этап 5: восстанавливают очищающий раствор.

Очищающий раствор, полученный на этапе 3, подают в центрифугу для восстановления очищающего раствора. Центрифуга работает непрерывно, пока в баке этапа 3 происходит операция очистки, и от очищающего раствора отделяют твердую краску. Следовательно, после обработки выходят два потока: один поток представляет собой краску, а другой - очищающий раствор. Таким образом, данный способ более предпочтителен с точки зрения охраны окружающей среды и экономичности, так как очищающий раствор может быть повторно использован в очистном баке, а краска может быть обработана с целью восстановления пигмента и использования в различных применениях после термической обработки.

Этап 6: восстанавливают пигмент.

Термическая обработка заключается в термической обработке в реакторе, в котором предусмотрен нагрев и функция которого состоит в разложении полимера с целью получения повторно используемого пигмента.

Этап 7: сушат пленку.

Наконец, после промывки пленки, выполненной на этапе 4, полимерную пленку необходимо высушить для удаления остаточного содержания воды. Для этого влажный материал пропускают через механическое разделительное устройство, например прессовальную машину, чтобы удалить как можно большую часть воды, или осуществляют сушку при помощи горячего воздуха.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схему осуществления предлагаемого способа, а также компонентов применяемого в изобретении оборудования.

Фиг. 2 представляет собой детальную схему системы очистки предлагаемым способом с целью удаления краски, отпечатанной на пленке.

Осуществление изобретения

Ниже со ссылкой на чертежи описывается предпочтительный вариант осуществления предлагаемого способа.

Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, содержит следующие этапы.

Этап 1: предварительно обрабатывают материал.

Исходный материал 1 с отпечатанной на нем краской может представлять собой полиэтилен (РЕ), полипропилен (РР), полиэфирную пленку (PET) или полиамид (РА). Собрав исходный материал 1 с отпечатанной на нем краской, осуществляют этап предварительной обработки, на котором из пленки удаляют втулки, а также любой объект, выполненный не из полимерной пленки в виде джамбо-рулонов или диспергированного материала. Оборудование, предназначенное для удаления втулки, поддерживающей полимер 101, состоит из плунжера, прикладывающего силу к цилиндрической втулке и удерживающего рулон полимерной пленки закрепленным. Цилиндр отделяют от полимерного объекта, прикладывая давление. Выполнив предварительную обработку, получают промежуточный пленочный продукт 2 без посторонних объектов, содержащий рулоны пленки без втулок, и исходный диспергированный материал.

Этап 2: измельчают.

Для способствования проникновению очищающего раствора размер частиц пленки 2 без посторонних объектов необходимо уменьшить до диаметра, составляющего от 6 до 14 мм. Для этого пленку помещают в ножевой измельчитель 102, содержащий как неподвижные, так и подвижные ножи. Данный измельчитель уменьшает размер пленки, получая молотый материал 3.

Этап 3: удаляют краску с пленки.

С молотого материала 3 необходимо удалить краску, поэтому данный материал помещают в систему 103 очистки с очищающим раствором 6, состоящим из раствора смеси поверхностно-активных веществ в воде с массовой долей поверхностно-активных веществ от 0,1 до 5%, и с основным рН, составляющим от 11 до 13, причем в данной системе краску, содержащуюся в пленке, удаляют, и затем краска становится частью очищающего раствора в нерастворенной форме. В предпочтительном варианте осуществления изобретения поверхностно-активные вещества очищающего раствора представляют собой бромид гексадецилтриметиламмония, бромид додецилтриметиламмония или додецилсульфат. Система 103 очистки представляет собой систему, состоящую из трех баков, изображенную на Фиг. 2. Очистной бак 201 представляет собой бак, в котором осуществляют перемешивание при помощи лопастей и в котором полимерная пленка контактирует с очищающим раствором 6. Два других бака представляют собой промывочные баки, которые начинают функционировать на следующем этапе. В систему 103 очистки входят три потока, т.е. поток, содержащий молотый материал 3, поток, содержащий очищающий раствор 6, и поток, содержащий чистую воду, а также другие два потока, описанные ниже, выходят из упомянутой системы. Поток, содержащий молотый материал 3, входит в систему 103 очистки, питая очистной бак 201. Кроме того, в данный очистной бак из центрифуги 104 входит очищающий раствор 6. Очень важно, чтобы лопасти очистного бака 201 инициировали внутри бака, в котором с их помощью осуществляют перемешивание, высокую турбулентность, чтобы предотвратить наложение частиц молотой пленки друг на друга и, таким образом, повысить эффективность способа. Кроме того, турбулентность также способствует дисперсии краски, отделяющейся от пленки в очищающий раствор 6. С одной стороны, из очистного бака 201 выходят обработанная полимерная пленка 21, содержащая очищающий раствор и диспергированные остатки краски, и, с другой стороны, из очистного бака 201 в направлении центрифуги 104 выходит очищающий раствор вместе с краской, удаленной с пленки 4.

Этап 4: промывают пленку.

В одной и той же системе 103 очистки в двух промывочных баках с лопастями осуществляют два последовательных способа промывки. Очистной бак 201 промывают водой, поступающей из первого промывочного бака 202. Чтобы удалить остатки очищающего раствора, во втором промывочном баке 203 пленка, поступающая из первого промывочного бака 202, контактирует с чистой водой. Обработанную полимерную пленку 21 помещают в первый промывочный бак 202, чтобы удалить диспергированные остатки краски и остатки очищающего раствора. Для экономии воды в очистной бак 201 подают промывочную жидкость 25, выходящую из первого промывочного бака 202. Промытую полимерную пленку 22, содержащую остатки очищающего раствора и выходящую из первого промывочного бака 202, подают во второй промывочный бак 203. Благодаря второй промывке удаляют последние остатки очищающего раствора, которые могут остаться в полимере. Из второго промывочного бака 203 выходят два потока: один поток 8, содержащий чистую пленку без краски и остатков очищающего раствора, который подают в прессовальную машину 106, и еще один поток 24, содержащий промывочную воду, подаваемый для экономии воды в первый промывочный бак 202.

Этап 5: восстановливают очищающий раствор.

Очищающий раствор вместе с краской, удаленной с пленки 4, необходимо непрерывно регенерировать посредством использования центрифуги 104, вращающейся с частотой 10000 оборотов в минуту. Данное оборудование состоит из центробежного сепаратора для отделения очищающего раствора 6 от краски 5. Очищающий раствор 6 снова помещают в систему 103 очистки, снижая значение расхода очищающего раствора по отношению к значению в случае, если бы раствор не применяли повторно.

Этап 6: восстанавливают пигмент.

Поток, содержащий краску 5, подают в реактор 105 для термической обработки краски, чтобы разрушить структуру полимера, и из реактора 105 выходит пигмент 7, готовый для повторного использования. Реактор для термической обработки функционирует при температуре от 170 до 200°С. Как было обнаружено заявителем, указанный температурный диапазон является оптимальным для повышения скорости разложения полимера и уменьшения времени реакции, при этом верхний предел диапазона температур ограничен температурой разложения пигмента. Уменьшение времени реакции способствует повышению экономической эффективности способа согласно изобретению и обеспечивает увеличение добавленной стоимости восстановленного продукта. В реактор, в котором термически разрушают полимер, содержащий пигмент, помещают смесь пигмента и масла. Могут быть использованы как растительное масло, например подсолнечное или льняное масло, так и минеральное масло. Реактор функционирует в режиме сильного перемешивания, а среднее время нахождения пигмента в реакторе составляет 1 час. После обработки данную смесь фильтруют для отделения пигмента от масла, а масло снова помещают в реактор для продолжения обработки дополнительного пигмента. Таким образом, пигмент не содержит полимера, и его могут использовать в различных применениях.

Этап 7: сушат пленку.

Чистая пленка 8 без остатков очищающего раствора и краски представляет собой чистую пленку 5 после удаления краски и промывки очищающим раствором 6. Данный полимер помещают в прессовальную машину 106, состоящую из сушильного устройства, удаляющего наибольшую возможную часть воды посредством сжатия и прессования материала. Из прессовальной машины 106 выходит поток 9, содержащий молотую пленку без краски и очищающего раствора, готовую для использования в других областях применения.

Как замечено выше, посредством данного способа получают два продукта: с одной стороны - пигменты, а с другой - бесцветную повторно используемую пленку в форме гранул.

В данном изобретении раскрыт способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, содержащий различные методы физической/химической обработки. Согласно способу предварительно обрабатывают исходный материал с отпечатанной на нем краской в плунжере с получением пленки без посторонних объектов. Далее измельчают пленку без посторонних объектов в измельчителе. Краску удаляют с пленки очищающим раствором, состоящим из раствора поверхностно-активных веществ в воде с основным рН, в системе очистки. При этом в очистном баке, в котором осуществляют перемешивание при помощи лопастей, получают обработанную полимерную пленку, содержащую часть очищающего раствора и диспергированные остатки краски и, в дополнение, очищающий раствор вместе с краской, удаленной с пленки. Обработанную полимерную пленку промывают в упомянутой системе очистки, содержащей, по меньшей мере, три бака, для получения чистой пленки без краски и остатков очищающего раствора. Очищающий раствор восстанавливают в центрифуге. Пигмент восстанавливают в реакторе для термической обработки. Пленку сушат в сушильном устройстве с получением молотой пленки без краски и очищающего раствора. Технический результат: получение двух продуктов: полимерной пленки без краски и пигмента для повторного использования в промышленности, снижение количества отходов. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, содержащий этапы, на которых:

a. предварительно обрабатывают исходный материал с отпечатанной на нем краской в плунжере с получением пленки без посторонних объектов;

b. измельчают пленку без посторонних объектов в измельчителе;

c. удаляют краску с пленки очищающим раствором, состоящим из раствора поверхностно-активных веществ в воде с основным рН, в системе очистки, при этом в очистном баке, в котором осуществляют перемешивание при помощи лопастей, получают обработанную полимерную пленку, содержащую часть очищающего раствора и диспергированные остатки краски и, в дополнение, очищающий раствор вместе с краской, удаленной с пленки;

d. промывают обработанную полимерную пленку в упомянутой системе очистки, содержащей, по меньшей мере, три бака, для получения чистой пленки без краски и остатков очищающего раствора;

e. восстанавливают очищающий раствор в центрифуге;

f. восстанавливают пигмент в реакторе для термической обработки;

g. сушат пленку в сушильном устройстве с получением молотой пленки без краски и очищающего раствора.

2. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 1, в котором исходный материал с отпечатанной на нем краской может представлять собой полиэтилен (РЕ), полипропилен (РР), полиэфирную пленку (PET) или полиамид (РА).

3. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 1, в котором после измельчения размер пленки без посторонних объектов составляет от 6 до 14 мм в диаметре.

4. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 1, в котором очищающий раствор содержит раствор поверхностно-активных веществ в воде с массовой долей поверхностно-активных веществ от 0,1 до 5%.

5. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 4, в котором в качестве поверхностно-активных веществ очищающий раствор содержит бромид гексадецилтриметиламмония, бромид додецилтриметиламмония или додецилсульфат.

6. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 4, в котором рН очищающего раствора составляет от 11 до 13.

7. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 1, в котором этап промывки выполняют в двух промывочных баках: в первом баке оборотной водой, а во втором баке чистой водой.

8. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 1, в котором скорость центрифугирования составляет 10000 оборотов в минуту.

9. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 1, в котором реактор для термической обработки работает в режиме энергичного перемешивания в течение 1 часа при температуре от 170 до 200°С, при этом вследствие воздействия смеси пигмента и растительного или минерального масла полимер, содержащий пигмент, термически разрушается, и после обработки упомянутую смесь фильтруют с отделением пигмента от масла, а данное масло снова помещают в реактор для продолжения обработки дополнительного пигмента.

10. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 1, в котором этап сушки выполняют посредством прессовальной машины.

11. Способ удаления краски, отпечатанной на полимерной пленке, по п. 1, в котором этап сушки выполняют посредством горячего воздуха.