紙張除墨的改進方法
2023-04-24 11:26:06
專利名稱：紙張除墨的改進方法
技術領域：
本發明涉及紙張除墨的改進方法。特別地，本發明涉及為重複利用目的的紙張回收，這些紙張所具有的全部墨跡或基本上所有的墨跡都被除去。更特別地，本發明涉及用再生的靜電複印或雷射列印紙生產的高質量白紙的回收利用。
目前，人們越來越多地關注紙張的重複使用以試圖降低在紙張製造中原紙漿的使用量。為了保證再生的紙張具有所要求的高質量，通常需要從要重複利用的紙張和紙製品上除去全部、或基本上全部的印跡。特別是在與雷射列印或靜電複印過的紙張有關的情況下。在造紙工業中，這些紙張通常是高質量的白紙並通常被作為用於製造再生的複印件或雷射列印紙的潛在的非常有價值的原料。然而，到目前為止，所採用的常規除墨方法並不特別成功。在這方面，化學萃取劑技術，如漂浮法(flotation)和分散輔助法(dispersion aids)的應用首先被採用。
圍繞著經濟地重複利用這些雷射列印或靜電複印紙有兩個主要問題。第一，當紙張和紙製品為重複利用而被收集時，通常情況下所收集的是所有類型廢紙的混合物。因此，為了保證得到的是高質量的再生靜電複印紙和雷射列印紙，就必須保證其中只有雷射列印和靜電複印紙或紙製品。其次，必須儘可能地從打成漿的雷射列印和靜電複印紙中完全除去油墨，以消除由油墨小顆粒產生的發暗現象和由油墨大顆粒產生的斑點生成。
鑑於上述化學技術已被證明不那麼經濟成功這一事實，並考慮到，第一，廢紙不能被適當地分離這個事實，連同另一個事實，即在處理雷射列印紙和複印紙之後基本上不能完全除去油墨，而為了獲得所需要的高質量纖維，還需要使用原紙漿，這即意味著要伐倒更多的樹木，其結果帶來與之有關的生態問題。
本發明的目的在於提供一種從其他廢紙中揀選出高質量的雷射列印和靜電複印廢紙，然後從中除去油墨從而提供無斑點的高亮度紙的方法。
本發明進一步的目的還在於將本發明的方法應用於其他類型印刷紙製品的處理之中，其中，印刷所使用的油墨已經過適當的處理了。
本發明基於如下發現在雷射列印和靜電複印紙中所用的油墨包括熱固性樹脂(通常為PVC)，其中含有作為顏料的碳黑和通常參予將幹墨置於印刷設備中的氧化鐵。基於這個發現，我們感到通過磁性分離將雷射列印紙和靜電複印紙從其他種類的紙中分離出來是可能的，且進而發現再通過磁體的使用可以在打漿之後將這些雷射列印紙和靜電複印紙纖維中的油墨分離出來。
根據本發明的一個方面，提供了一種通過使用至少一塊磁體並施加一適當的磁力，從其他含有油墨(但其中不含任何磁性材料)的廢紙製品中幹分離和/或揀選含有帶磁性組分的油墨的雷射列印和靜電複印廢紙的方法。
在本發明的這一方面，儘管磁體需具有足夠強的磁性以將含有帶磁性組分的油墨的紙張從含不帶任何磁性材料的油墨的紙張中分離出來，但任何適當的磁體均可使用。適合的磁體可以是電磁體，永磁體或超導磁體。
在根據這一方面的一個優選方法中，將廢紙混合物基本上垂直下落通過至少一個運行中的磁體，含有帶磁性組分的油墨的廢紙被磁吸引至一側並被收集起來。在這點上，可以採納任何適當的方法。該運行中的磁體應在被處理紙片的大區域內施加磁力。
磁力是兩個變量的函數1)磁通密度；以及2)場梯度。
磁通密度是磁場強度和材料的磁導率的乘積。磁場強度是在介質中場強向量的數值(即，由鄰近的磁性單元或帶電導體產生的磁張力)。
相信本發明的這個方面對廢紙商或在工廠裡那些希望為工廠裡的一項特殊操作而挑選特殊類型紙張的人來說是有利的，例如適合於雷射列印或靜電複印的再生紙張的生產。剩餘的紙即可用來製造低級的再生紙。
我們進行了與雷射列印和複印紙有關的試驗，並弄清了這些紙可通過磁場除去。
根據本發明的上述方面，我們已能夠揀出其上有靜電複印和雷射列印的紙張。因此，使其上有靜電複印或雷射列印的紙頁置於強磁場中，然後該紙頁將移向磁體，在常規廢紙和靜電複印廢紙混合物存在的情況下，這一方法可用來作為從辦公室的廢紙中預選靜電複印或雷射列印紙的一種手段。
合適的磁力是通過使用超過4000高斯(4特斯拉)的背景磁場和超過1000高斯/cm(10特斯拉/m)的場梯度來實現的。
但是，實現本發明並不一定必須是如此高且絕對的磁場。可以設想一個高梯度磁性分離設備，該設備不需要如此高的輸出場強。磁場梯度對於分離效果是重要的。故還存在一些高梯度機器的設計類型。這些設計被稱作為「感應極(induced pole)」設備。
與此有關的合適的設備，例如Frantz Ferrofilter(Frantz鐵過濾機)Carpco Separator(Carpco分離機)Jones Separator(Jones分離機)Kolm—Marston Separator(Kolm—Marston分離機)可為打漿技術的使用作適當的改裝。
由於油墨是疏水性的，採用一種萃取劑，進行了與使得用在靜電複印和雷射列印紙上的油墨在水中懸浮有關的進一步實驗。我們已能夠使用一磁體回收這些油墨。
根據本發明的另一方面，提供了一種從由靜電複印和雷射列印廢紙所形成的紙漿原料中除去磁性油墨的方法，來提供無斑點的高亮度紙，該方法包括將這樣的廢紙紙漿送經至少一個磁體，以除去全部或基本上全部這樣的磁性油墨。
假設所有的印跡都是靜電複印的(可為對紙張的常規印刷，如信頭，標識等)，該方法可以允許為重新利用在紙張上或在纖維中存在的灰分從而增加產量。另外，如果在碎漿機處理後正常鋪散在紙張上的油墨沒有從紙纖維中完全分離出去，則那些仍然附著油墨的纖維還需用磁體來除去這些油墨。由於當回收紙用來生產高質量紙時，人們要求任何一絲纖維都不附著有油墨。
至少一個磁體的安置應這樣設計，即，使得它產生一個磁力，它包括優選至少4000高斯的一個背景磁場和優選至少1000高斯/cm的場梯度。
優選地，使用多個磁體，並將紙漿原料沿延伸的通道型容器外殼送入。對紙漿以這樣的方式提供磁力，即，使得小磁性顆粒被俘獲或偏轉。
我們發現，令人難以置信的是，通過對可能的每個磁性顆粒施加磁力，可獲得細顆粒的磁性分離。所施加的磁力需足夠地大且強，以克服當紙漿沿延伸的外殼送入時的流體拖曳力。
我們還發現，通過向裝有紙漿的大燒杯壁的外側施加非常強的磁體，可將磁性顆粒吸至該燒杯壁的內側。
由此，為了從紙漿中回收磁性材料，利用一種俘獲型系統是可能的，在該俘獲型系統中，將磁體滴加至紙漿中或將磁體置於紙漿上方的鄰近處。或者，利用一種偏轉系統也是可能的，在該偏轉系統中，磁體置於通道狀外殼的外壁附近並施加足夠大的磁力而將磁性顆粒吸向通道狀外殼的內壁。
利用多個選定尺寸和形狀的鋼球也是可能的，這些球是被磁化後加入到紙漿中的。磁性顆粒及諸如此類的將附著在鋼球之上，然後從紙漿中回收這些鋼球並將其消磁，於是這些金屬顆粒從其上分離下來。此後，這些鋼球可以被再次磁化並將上述方法再進行一次。
通過使用上面羅列的方法，可以實現磁性材從紙漿中的分離。而且，紙漿中所含的粘合劑、填料和白色顏料並沒有被分離出去，故可在生產再生紙張中被再次使用。
當使用根據本發明的磁性分離系統時，克服重力和流體拖曳力(紙漿密集度)是必需的。
由於在回收利用紙張的過程中可以避免使用較為貴重的材料，如(白)瓷土，所以在上述所採用的分離過程中可獲得節省的效果。
在本發明的另一個方面，提供了一種增進廢紙重新利用的方法，而這些廢紙上的油墨在正常情況下是不含有磁性成分的，即，通過在所使用的印刷油墨配方中使用一種或多種磁性載體，而使得該油墨可以通過根據上述羅列的方法被除去。
在本發明的這個方面，當碳墨是基本顏料時，向這種油墨中摻入金屬鐵或其氧化物或一些其他順磁性材料而使油墨具有磁性是可能的。這樣的方法可能簡化與其他類型油墨的分離，如苯胺印刷油墨，其載體基質是鹼可溶性聚合物(聚丙烯酸酯)。
本發明的再一方面是提供一種使得粘合劑材料從含有這種材料的紙漿中除去的方法，該方法是通過在所述的粘合劑中摻入磁性填料或載體並通過磁性裝置除去這種粘合劑。由此，含有在書本裝訂區所使用的粘合劑的紙張在打漿之後，其中的粘合劑可從其水相中分離出來。
由此可見，本發明試圖使用適當強度的磁體使得一種特殊類型的被印刷過的紙張從其他類型的紙張中分離出來，並在打漿過程中除去這些紙張上所含有的油墨，這兩個過程均使用了磁體，如電磁體，永磁體或超導磁體。在本發明的範圍內還設想將一種或多種的磁性載體或填料摻入其他類型的油墨以及粘合劑或造紙工業中使用的材料中去，從而使得當發生回收利用時，再使用磁性裝置，將這些油墨和其他類型的材料能夠從紙漿中除去。
與公知方法相比，磁體的使用是經濟的，而且由於沒有化學物質的使用，它對生態環境也是無害的。由使用該磁性技術所得到的可信的優點，就是所需的原紙漿大大的減少。
如上所述，任何合適的提供足夠場強和磁場力強度的磁體均可使用。相信10—20KW的功率足以能使磁性顆粒等按所期望的分離出去。
權利要求
1.一種通過使用至少一個磁體並通過施加合適磁力從含有油墨但該油墨中不含任何磁性材料的其他廢紙製品中幹分離和/或揀選含有帶磁性組分的油墨的雷射列印紙和靜電複印紙的方法。
2.如權利要求1的方法，其中使用了至少一個電磁體和/或至少一個永磁體和/或至少一個超導磁體。
3.如權利要求1或2的方法，其中，將廢紙混合物基本上垂直地落下經過至少一個運行中的磁體，該廢紙混合物包括含有帶磁性組分的油墨的雷射列印紙和靜電複印廢紙及不含有這種磁性組分的其他廢紙，該含有帶磁性組分的油墨的廢紙被磁吸引至一側並被收集，該不含這種磁性組分的廢紙落經該磁體，且不被吸引。
4.如權利要求1、2或3的方法，其中，所需的磁力是通過使用超過4000高斯的背景磁場和超過1000高斯/cm的場梯度而達到的。
5.一種從由靜電複印和雷射列印廢紙所形成的紙漿原料中除去磁性油墨的方法，包括將這種成漿的廢紙經過至少一個磁體，以除去全部或基本上全部的這種磁生油墨。
6.如權利要求5的方法，其中，使用了多個磁體，且該紙漿原料沿延伸的通道型容器外殼供入，對紙漿以這樣的方式提供磁力，即，使得小磁性顆粒被俘獲或偏轉。
7.如權利要求6的方法，其中，從紙漿原料中回收磁性材料是以俘獲型的方式實現的，其中，該磁體或每個磁體是滴加入紙漿中的或是被置於紙漿上方的鄰近處。
8.如權利要求6的方法，其中以偏轉型方式從紙漿中回收磁性材料，其中該磁體或每個磁體被置於通道狀外殼的外壁附近。
9.如權利要求5至8任一項的方法，其中使用了至少一個電磁體和/或至少一個永磁體和/或至少一個超導磁體。
10.如權利要求5至9的任一項方法，其中，至少一個磁體的安置應這樣設計，即，使得它產生一個磁力，該磁力包括至少4000高斯的背景磁場和至少1000高斯/cm的場梯度。
11.一種增進其上有油墨的廢紙可重新利用性的方法，該油墨在正常情況下不含有磁性組分，通過在所使用的印刷油墨的配方中使用磁性載體，從而使得該油墨可以通過使用根據前述任何一項權利要求的方法的至少一個磁體來除去。
12.如權利要求11的方法，當磁黑是基本顏料時，使用金屬鐵或其氧化物或一些其他的順磁材料以使油墨具有磁性。
13.一種使粘合劑材料從含有這種材料的紙漿中除去的方法，包括在所述的粘合劑中摻入磁性填料或載體，然後，通過磁性裝置除去這種粘合劑。
全文摘要
本發明提供了一種通過使用至少一個磁體從含有油墨但該油墨中不含任何磁性材料的其他廢紙製品中分離含有帶磁性組分的油墨的雷射列印和靜電複印廢紙的各種方法。本發明還提供了從由這種靜電複印和雷射列印廢紙所形成的紙漿原料中除去磁性油墨的方法，包括將這種成漿的廢紙經過至少一個磁體，以除去全部或基本上全部的這種磁性油墨。該磁性油墨可以通過俘獲或偏轉技術除去。為獲得所需要的結果，所施加的磁力優選採用超過4000高斯的背景磁場和超過1000高斯/cm的場梯度。本發明還提供了一種通過在所使用的印刷油墨配方中使用一種或多種磁性載體來增進其上有油墨的廢紙的可重新利用性的方法，該油墨在正常情況下不含有磁性組分。還公開了一種使粘合劑材料從含有這種材料的紙漿中除去的方法，包括在所述的粘合劑中摻入磁性填料或載體，並通過磁性裝置除去這種粘合劑。
文檔編號C09J5/00GK1122151SQ9419184
公開日1996年5月8日 申請日期1994年4月21日 優先權日1993年4月21日
發明者戴維·歐文 申請人:化溶有限公司