Способ разделения макулатуры из картона, ламинированного полиэтиленом, на компоненты Российский патент 2024 года по МПК B29B17/02 C08J11/08 

Изобретение относится к области переработки целлюлозосодержащих отходов – ламинированного картона «Тетрапак», состоящего из картонной основы с нанесенной на нее полимерной полиэтиленовой пленки (картон, ламинированный полиэтиленом). Способ предусматривает разделение макулатуры «Тетрапак» на картонную основу и полимерное полиэтиленовое составляющее.

Известен сухой способ подготовки макулатуры, который предполагает минимальное использование воды (Осипов П.С. и др. Моделирование процесса получения волокнистого полуфабриката из целлюлозосодержащих отходов в воздушной среде/ "Целлюлоза. Бумага. Картон." - 2012. - №4. С. 50-53). Сухое диспергирование отходов бумажного производства осуществляется в молотковой дробилке. В рабочей зоне дробилки отходы измельчаются под ударным воздействием молотков. Образовавшаяся в рабочей зоне дробилки воздушная дисперсия частиц после сепарации через сито направляется на очистку в циклон, затем через бункер-накопитель поступает в упаковочный узел. Очищенные на фильтре излишки воздуха выбрасываются в атмосферу. Макулатурная масса данным способом получается с минимальным использованием воды, при этом сокращаются энергетические затраты, связанные с транспортировкой и снижается нагрузка на водоочистные сооружения. Недостатком сухого способа является низкая прочность получаемого бумажного или картонного продукта. Согласно описанию сухого способа производства бумаги и картона прочность конечного продукта по сопротивлению продавливанию, разрывной длине, прочности на разрыв и модулю упругости может быть снижена более, чем в 5 раз. По этой причине сухой способ производства бумаги и картона не нашел применения на практике производства прочных целлюлозно-бумажных материалов, в том числе картона тест-лайнера. Получаемый по данному способу материал содержит остатки полимерных веществ.

Для повышения прочности бумажного или картонного продукта при сокращении водных и энергетических затрат и снижении нагрузки на водоочистные сооружения используется комбинированный способ подготовки массы [Пат. РФ 2583362, D21B 1/32, опубл. 10.05.16.]. По этому способу целлюлозный материал измельчают в воздушной среде в молотковой дробилке, снабженной молотками с двухсторонним скосом рабочей поверхности, выведение измельченного материала из нее через камеру с разрежением воздуха 140 мм вод. ст., при этом в качестве целлюлозосодержащих отходов используют отходы производства чайных фильтр-пакетов, их измельчение проводят при окружной скорости ротора 3500 об/мин и скорости движения материального потока в дробилке 30 м/с, измельченный материал диспергируют в воде, в дисперсию добавляют вспомогательные компоненты, полученную смесь подвергают дополнительному размолу, получают бумажную массу и формуют из нее бумажное полотно. Дополнительный размол проводят до степени помола 19-65° ШР, вспомогательные компоненты берут из ряда, включающего древесную массу, целлюлозу беленую хвойную и лиственную, синтетические волокна, а химикаты из следующего ряда - наполнитель минеральный порошковый, смола синтетическая термореактивная, связующее на основе простых эфиров целлюлозы. Данный способ не обеспечивает высокого качества волокнистого полуфабриката, а именно достаточные бумагообразующие свойства макулатуры после ее измельчения в молотковой дробилке. Полуфабрикат, полученный заявленным способом, не может быть использован при производстве картона лайнера, требующего высокие механические показатели. Получаемый по данному способу материал содержит остатки полимерных веществ.

Наиболее близким к предлагаемому способу по совокупности существенных признаков является способ приготовления макулатурной массы для производства бумаги и картона, выбранный авторами в качестве прототипа. Известен способ приготовления макулатурной массы для производства бумаги и картона (Заявка: 2004106002/12, МПК D21C 5/02, опубликовано 20.08.2000), который включает стадии роспуска макулатуры в воде, грубую очистку макулатурной массы от загрязняющих включений, дороспуск, окончательный дороспуск макулатуры на волокна, тонкое сортирование и очистку макулатурной массы от загрязняющих включений, размол волокнистого полуфабриката и гидрофобизирующую проклейку бумаги и картона в бумажной массе с использованием флокулянта-коагулянта полиоксихлорида алюминия. Технический результат: получение качественного тест-лайнера. Высокие затраты воды и энергии, а также большая нагрузка на водоочистные сооружения являются недостатками способа подготовки макулатурной массы. Макулатурная масса, подготовленная по этому способу содержит около 4% волокон и 96% воды. На транспортировку и очистку 4% макулатурной массы требуются большие затраты энергии. Получаемый по данному способу материал содержит до 10% полимерных нецеллюлозных веществ при переработке ламинированных картонов.

Технической задачей предлагаемого способа является снижение содержания полимерных веществ нецеллюлозной природы в получаемой целлюлозной массе до не более 1%.

Способ осуществляется следующим образом. Сухие листы ламинированного полиэтиленом картона из макулатуры «Тетрапак», содержащие от 1 до 50 % полиэтилена на своей поверхности, обрабатывают раствором диоксида хлора (содержание диоксида хлора от 0,5 до 1,5 г/л) при температуре его кипения. Модуль экстракции составляет от 1 до 50 (соотношение сырья к экстрагенту). Расход раствора диоксида хлора составляет 1 – 50 кг/кг сырья (макулатуры «Тетрапак»). Продолжительность обработки от 10 минут до 2,5 часов. После окончания экстракции, раствор, содержащий всплывший на поверхность полиэтилен, сливают в отдельную ёмкость, а целлюлозные листы промываются водой для удаления следов диоксида хлора и хлорид-ионов. После охлаждения отработанного раствора диоксида хлора, полиэтилен снимается с его поверхности механически, а водная часть подвергается обычной очистке и может быть использована вновь для получения раствора диоксида хлора.

Конкретные условия реализации способа (модуль экстракции, временные режимы, концентрация диоксида хлора) могут варьироваться.

Выход целлюлозы и содержание в ней полиэтилена определяли по методикам, известным и общепризнанным в данной области. Использовали промышленные образцы ламинированного картона с различным содержанием полиэтилена.

Примеры, подтверждающие возможность разделения макулатуры из картона, ламинированного полиэтиленом, на компоненты: целлюлозное волокно и полиэтилен по предлагаемому способу приведены в таблице 1. При проведении подтверждающих экспериментов использовано оборудование ЦКП НО «Арктика» Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова.

Для реализации заявляемого способа может быть использовано стандартное оборудование применяемое в целлюлозно-бумажной и химической промышленности.

Заявляемый способ может быть использован для выделения технической целлюлозы из макулатуры «Тетрапак» как в лабораторной практике, так и в промышленности и пригоден и для периодических, и для непрерывных технологических методов.

Способ позволяет получить волокно технической целлюлозы свободной от полимерного материала для последующего использования при производстве эковаты теплоизоляционной при отсутствии трудно утилизируемых отходов.

Изобретение относится к области переработки целлюлозосодержащих отходов - ламинированного картона «Тетрапак», состоящего из картонной основы с нанесенной на нее полимерной полиэтиленовой пленкой. Способ включает обработку подготовленного сырья водным раствором диоксида хлора при температуре его кипения и обеспечивающим отделение полимерного вещества с поверхности листов ламинированного картона. Используют водный раствор диоксида хлора с его содержанием 0,5 - 1,5 г/л при температуре его кипения. Расход раствора диоксида хлора составляет 1 - 50 кг/кг сырья. Продолжительность обработки составляет 10 минут - 2,5 часа. Отработанный раствор диоксида хлора после охлаждения и отделения твёрдого полимера используется повторно в процессе получения диоксида хлора. Обеспечивается снижение содержания полимерных веществ нецеллюлозной природы в получаемой целлюлозной массе до не более 1%. 1 табл.

Способ разделения макулатуры из картона, ламинированного полиэтиленом, на целлюлозное волокно и полиэтилен, включающий отделение плёнки полиэтилена от ламинированного картона, отличающийся тем, что подготовленное сырье обрабатывают водным раствором диоксида хлора с его содержанием 0,5-1,5 г/л при температуре его кипения, расход раствора диоксида хлора составляет 1-50 кг/кг сырья, продолжительность обработки составляет 10 минут-2,5 часа, а после окончания экстракции, раствор, содержащий всплывший на поверхность полиэтилен, сливают в отдельную ёмкость, а целлюлозные листы промывают водой для удаления следов диоксида хлора и хлорид-ионов.