利用造紙汙泥製作型材的方法
2023-07-20 13:30:56 1
專利名稱：利用造紙汙泥製作型材的方法
技術領域：
本發明涉及一種人造型材的製造工藝，特別是一種利用造紙廠廢棄的汙泥來製作人造型材的工藝方法。
背景技術：
我國造紙行業總排水量僅次於化工與鋼鐵，位居工業部門排放量的第3位，而COD排放量則佔全國工業排放量的三分之一。造紙行業是高汙染行業，目前我國製漿造紙工業汙水排放量約佔全國汙水排放總量的10-12％；排放汙水中化學耗氧量約佔全國總排放量的40-45％，居第一位。製漿造紙生產中的廢水主要是蒸煮廢液、中段廢水和造紙白水三個部分。蒸煮廢液的汙染負荷約佔全部製漿造紙汙染總量的80％，是最主要的汙染源，其次是中段廢水。造紙汙泥是造紙過程廢水經沉澱處理的終端產物，除含有短纖維物質外，還含有許多有機質和氮、磷、氯等物質。而造紙廢渣中含有相當成分的木質！紙頭和油墨渣等有機可燃成分。因此，造紙工業水汙染治理不但成為造紙行業乃至全社會關注的熱點，而且也成為造紙企業生存與發展的關鍵。我國森林資源匱乏，因而大量使用禾草原料製漿造紙，大部分企業採用鹼法化學漿或半化學漿製漿工藝。在中國專利CN88106448.3的名為小紙漿廠黑液汙染治理新工藝公開了一種用化學方法將紙廢棄物降解，所得的產物可作為肥料，但其處理過程中加入了化學試劑，且產物是一種肥料實際上還存在一定的汙染。還有將造紙汙泥處理成生物肥料的工藝如文章編號為1001-6309(2003)03-0047-04名為造紙汙泥作為肥料資源的評價與農用試驗介紹了一種將造紙汙泥農用資源化應採用生物堆肥無害化處理與資源回收的技術，造紙汙泥堆肥後經過二次加工，可以成為園林栽培基質、土壤改良劑以及高效有機復混肥，其市場前景廣闊。但可以看出以上僅僅是用於農業上的，不適合大規模工業化。中國專利CN01258128.3公開的板材是一種複合紙層，複合紙層是由若干紙張粘接壓合而成。採用這種結構後，由於板材是由複合紙層構成，這樣既保證了板材的結構強度，同時紙制材料不汙染環境，有利於環保。而且本實用新型重量輕，便於使用者挪動。可用於包裝板材、裝飾材料、音箱等各種產品中。但這樣其環保效果並不明顯，且其得到的紙板強度太小不適合作為工程用的各種板材，這種紙的應用前景有限。
發明內容
本發明解決了現有技術所存在的紙汙泥難處理，複合板強度不夠的問題，提供了一種清潔環保，成本低，一次成型，得到高強度人造型材的一種利用造紙汙泥製造人造型材的工藝。
本發明的上述技術目的是通過以下技術方案解決的一種利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於將造紙汙泥收集後經脫水，加入膠混合後，在高溫高壓條件下壓製成人造型材。高溫一般在100到300攝氏度，高壓在10Mpa到60Mpa，高溫高壓使得其型材的強度能滿足要求。
作為優選，將造紙汙泥收集後經脫水，烘乾至含水量在10-30％，再混入烘乾後原料重量的2-60％的膠，在20Mpa到60Mpa的壓力條件下壓出成型，進一步烘乾。利用目前造紙廠廢棄的紙汙泥(造紙廠一般成為4-5級廢料)，這是目前較難處理的工業廢渣，本發明將其作為高強度人造板的原材料既解決了環保方面的問題，又提供了一種成本低廉的原材料，同時通過高壓壓製出來的人造板其強度和硬度都大大超過普通的木質板的強度，通過在原料中混膠，使得這種人造板的防水防潮效果大大提高，所製得的產品可以做包裝板、音箱板、也可以製作家具，由於可燃性低還可以代替纖維板製造家庭廚櫃，由於強度較大，它可以作為工程材料用。在汙泥脫水的過程中，目前所用的是通用的市售的脫水機，一般可將水分除掉40％左右，在烘乾的步驟中可採取多種烘乾方法如將其堆積後熱烘乾，也可將其在烘箱裡滾動烘乾，還可以在傳送帶上烘烤的同時用風扇吹等等多種方法，此步將紙汙泥預先將原料烘乾，這和成型後再脫水相比節約了大量的能源，且在製造成型的過程中其形狀穩定，生產過程連續；烘乾後加入烘乾原料重量2-60％的膠，同時混合均勻，所述的膠可以是尿醛膠水、酚醛膠、玉米澱粉、大米澱粉、變性澱粉，由於各種膠的濃度和粘合力可能存在較大差異，故所述的2-60％是較大的範圍，以純的尿醛膠來計算為烘乾原料重量的30-35％為宜，這種加膠量為本領域普通技術人員所能理解；加膠混勻後在20Mpa到60Mpa的壓力下壓製成型，在高壓的條件下使得所得型材的強度和硬度都非常高，一般為同厚度木質板的強度10倍左右，這種壓制可採取不見斷連續生產方式生產，這樣其產量高，產品性質穩定，在壓出後立即切割，依據不同的壓出口可得板材、管材、棒材等；最後再進一步烘乾其可助產品定型，此時由於在成型前已經經過預烘故此次烘乾時間短，故其烘乾效率高，不易使板材在烘乾的過程中發脹變形。膠水一方面使得紙汙泥在壓制時成型更加穩定，膠水幹了後使得整個型材的防水性能和強度大大提高，但是當膠水的量過多或者過少的時候其強度會達不到要求。
作為優選，在壓出成型烘乾後用模腔壓貼裱裝。由於所需型材不同，在此步中所用的模具也不相同，將切好的產品放在模具中，合模時模具的上下模仁面根據需要裝有裱紙或者油漆、塗料、固化物、膠合板皮等，在合模的同時，合模壓力的存在使得存於型材中的膠被壓出，它正好和上下模仁表面的裱裝物粘結融合為一體。
作為優選，所述混膠的同時還加入纖維材料。加入纖維材料可以是木質纖維也可以是化學纖維，加入量為膠和烘乾原材料總重的0.8％-10％，加入纖維提高了型材製品的韌性和強度。作為優選，所述的纖維材料是農作物秸稈或鋸末，纖維材料的加入量是烘乾後原料重量的300～500％。實驗表明，將大量的稻杆粉碎加入後所得的型材不經強度沒有減少，而且其密度減小了20％左右，同時其成本也下降了10％左右。
作為優選，所述的混膠同時還加入廢紙。加入廢紙等可使得廢紙的回收變得更為簡單。加入時廢紙可搗碎，廢紙的加入量變動範圍大，通常是烘乾汙泥的40～60％。
作為優選，脫水烘乾為烘乾至含水量為10-20％，加入的膠水量為烘乾所得造紙汙泥的10-35％。造紙汙泥經烘乾到這個含水量時加工更加容易。膠水一方面使得紙汙泥在壓制時成型更加穩定，膠水幹了後使得整個型材的防水性能和強度大大提高，但是當膠水的量過多或者過少的時候其強度會達不到要求。
作為優選法，所述的膠為澱粉膠，其加入量為上步烘乾料的為10-15％。所述的上步烘乾料即為含水量在10-30％的造紙汙泥，澱粉膠在型材中其降解更迅速，產品更環保。
作為優選法，所述的膠為玉米澱粉膠，其加入量為上步烘乾料的為14％。玉米澱粉在型材中其降解更迅速，成本低且製作的型材強度高。
作為優選，所述的混膠步驟中所用的膠為尿醛膠水，其加入量為上步烘乾料的30-35％。尿醛膠水為一種市售通用的人造型材用膠，用在此處使得型材強度更高，混合容易，凝固更快，成本更低。
作為優選，所述的裱裝前還經過烘乾或曝曬，裱裝後還將所得的型材包邊。裱裝後由於型材的表面有裱裝的裱紙或者其他的保護修飾層，但其在裱裝過程中壓出的膠未在表面固化，此前加熱烘乾可使得型材的表面快速形成更為堅固的表面防護層，極大提高了型材的抗水防潮的能力。
作為優選，所述的高溫高壓條件下壓製成人造型材前經過一道在模框中預壓的步驟。預壓的過程中所得型材已經基本達到要求的密度，再次被壓縮的量較小，這種多級壓縮使得型材的強度提高，在高溫高壓制的過程中形狀變化較小，形狀易於控制。
因此，本發明具有節能環保、成本低、所得型材防潮防水效果好、硬度高以及用途廣泛的特點。
具體實施例方式
下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
實施例1以造紙廠的終端水處理廢棄物——淤泥狀廢棄物，俗稱4-5級廢料，收集後將其鋪在加熱平臺上烘烤，在通風、50攝氏度的條件下持續8個小時，此時鋪層厚度為10釐米烘乾後其中水分約佔總重量的10％，在鋪層表面撒上尿醛膠，尿醛膠的含量為汙泥的60％，此時將汙泥裝入儲料筒中，這時尿醛膠基本和汙泥混合均勻，210攝氏度21Mpa的條件下將汙泥壓出，類似塑料工業的擠出成型，通過一個長方形的成型口，將筒內的造紙汙泥壓出，根據需要一次切割成2米寬3米長的人造板，烘乾至含水量為2.5％左右，冷卻2個小時後置入與之相應的模腔內，快速壓制將上下模仁面的裱裝物——膠合板皮粘牢在板的兩面上，待上述經過裱裝的板材自然幹後進行最後的相關處理工作包括修整，裝箱等。由於採用了特殊材料和特殊的處理工藝，本發明所得的木板的衝擊強度為50KJ/m2，這遠大於普通的複合板強度。
實施例2以造紙廠的終端水處理廢棄物——淤泥狀廢棄物，主要為短纖維和其他的木質纖維以及有機物的混合物，俗稱4-5級廢料，收集後堆積存放4天，將其鋪在加熱平臺上烘烤，在通風、40攝氏度的條件下持續15個小時，此時鋪層厚度為10釐米烘乾後其中水分約佔總重量的30％，將其放在混膠器中加入其重量14％的玉米澱粉，澱粉和烘乾後的造紙汙泥在混膠器中混合均勻，將汙泥裝入儲料筒中，200攝氏度60Mpa的條件下將汙泥壓出，類似塑料工業的擠出成型，通過一園環狀的成型口，根據需要一次切割成2米寬3米長的人造管，烘乾至含水量為10％，冷卻1個小時用裱紙機在管的內外壁裱紙。
實施例3以造紙廠的終端水處理廢棄物——淤泥狀廢棄物，俗稱4-5級廢料，將其鋪在加熱平臺上烘烤，在通風、60攝氏度的條件下持續8個小時，此時鋪層厚度為10釐米烘乾後其中水分約佔總重量的20％，在鋪層表面撒上鋪層重量的35％的尿醛膠並同時加入400％重量的稻杆，所述的稻杆是經粉碎而成的顆粒，在混膠器中將其混勻，將其混合物填在長方形的模腔中，在28Mpa的壓力下預壓成板狀，冷卻2個小時後置入與另一模腔內，210攝氏度40Mpa的條件下再壓制，快速壓制時將上下模仁面的裱裝物——裝飾紙粘在板的兩面上，待上述經過裱裝的板材自然幹後進行最後的相關處理工作包括修整，裝箱等。
實施例4以造紙廠的終端水處理廢棄物——淤泥狀廢棄物，俗稱4-5級廢料，將其鋪在加熱平臺上烘烤，在通風、50攝氏度的條件下持續13個小時，此時鋪層厚度為10釐米烘乾後其中水分約佔總重量的16％，在鋪層表面撒上鋪層重量的15％的大米澱粉，加入烘乾料和膠總量0.8％的醋酸纖維在混膠器中將其混勻，將其混合物填在長方形的模腔中，在28Mpa的壓力下預壓成板狀，冷卻2個小時後置入與另一模腔內，280攝氏度35Mpa的條件下再壓制，快速壓制時將上下模仁面的裱裝物——裝飾紙粘在板的兩面上，待上述經過裱裝的板材自然幹後進行最後的相關處理工作包括修整，裝箱等。
實施例5以造紙廠的終端水處理廢棄物——淤泥狀廢棄物，俗稱4-5級廢料，將其鋪在加熱平臺上烘烤，在通風、50攝氏度的條件下持續8個小時，此時鋪層厚度為10釐米烘乾後其中水分約佔總重量的20％，在鋪層表面撒上鋪層重量的30％的尿醛膠，加入烘乾料和膠水總量10％的木質纖維在混膠器中將其混勻同時加入木質纖維重量兩倍的經過搗碎的廢紙，將其混合物填在長方形的模腔中，在40Mpa的壓力、210攝氏度下從圓環型出頭壓出，壓出後在管的內部和外部塗上裝飾防水漆，自然幹後進行最後的相關處理工作包括修整，裝箱等。
本發明還有多種實施方案，但都在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於將造紙汙泥收集後經脫水烘乾，加膠混合後，在高溫高壓條件下壓製成人造型材。
2.根據權利要求1利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於將造紙汙泥收集後經脫水，烘乾至含水量在10-30％，再混入烘乾後原料重量的2-60％的膠，在10Mpa到60Mpa的壓力條件下壓出成型，進一步烘乾。
3.根據權利要求2所述的利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於在進一步烘乾後用模腔壓貼裱裝。
4.根據權利要求2或3所述的利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於所述的混膠的同時還加入纖維材料，所述的纖維材料是農作物秸稈或鋸末，纖維材料的加入量是烘乾後原料重量的300～500％。
5.根據權利要求2或3所述的利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於所述的脫水烘乾為烘乾至含水量為10-20％，加入的膠水量為烘乾所得汙泥的10-35％。
6.根據權利要求4所述的利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於所述的脫水烘乾為烘乾致含水量為10-20％，加入的膠水量為烘乾所得造紙汙泥的10-35％，並且在加膠的同時加入廢紙。
7.根據權利要求2或3所述的利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於所述的裱裝後還經過烘乾或曝曬，將所得的型材包邊。
8.根據權利要求4所述的利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於所述的裱裝前還經過烘乾或曝曬，裱裝後將所得的型材包邊。
9.根據權利要求2或3所述的利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於所述的混膠步驟中所用的膠為尿醛膠水，其加入量為上步烘乾料的為30-35％。
10.根據權利要求6或8所述的利用造紙汙泥製作型材的方法，其特徵在於所述的混膠步驟中所用的膠為澱粉膠，其加入量為上步烘後的造紙汙泥的10-15％。
全文摘要
一種利用紙汙泥製作型材的方法，將紙汙泥收集後經脫水，進一步烘乾至含水量在10－30％，再混入烘乾後原料重量的2－60％的膠，最後在10Mpa以上的壓力條件下壓出成型，最後經過進一步烘乾。本發明解決了現有技術所存在的紙汙泥難處理，複合板強度不夠的問題，提供了一種清潔環保，成本低，一次成型，產品強度高的利用紙汙泥製造人造板材的工藝方法。
文檔編號C02F11/12GK101045616SQ200710135650
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月6日 優先權日2006年3月17日
發明者吳國鋒 申請人:吳國鋒