（制浆造纸工程专业论文）混合办公废纸附聚—磁性法脱除胶粘物的研究.pdf

混合办公废纸附聚一磁性法脱除胶粘物的研究 摘要 混合办公废纸已成为二次纤维回用的增长点，然而其中含有的非接触 印刷油墨以及含有的大量胶粘物，造成回用过程中的障碍。本文通过添加 磁铁矿，使用十八醇聚废纸中的油墨和胶粘物，最后在磁分离中除去这些 杂质。采用单因素实验的方法，讨论了各因素对附聚磁分离的影响，并使 用压敏胶模型物研究附聚对于胶粘物的作用，通过s e m 、f t i r 等分析探 讨附聚的基本原理。研究结果表明： 磁铁矿的粒径、附聚过程中的搅拌速度对油墨附聚有很大的影响。最 佳的混合办公废纸附聚处理工艺为，温度7 0 、十八醇用量2 、磁铁矿 粒径6 0 8 0 目，搅拌速度8 0 0 r m i n ，附聚时间6 0 m i n ，附聚浓度4 ，离心 磁分离浓度1 ，离心时间3 0 m i n 。可以获得油墨脱除率9 9 ，d c s 含量 小于0 1 8 的脱墨浆。 氢氧化钠的存在对处理过程有负面作用，附聚磁分离法是一种中性处 理方法，消除了碱对纤维的降解以及造成的环境问题。 f t i r 图谱表明，附聚磁分离后脱墨浆中的油墨和胶粘物成分的吸收 强度明显降低。十八醇与油墨和胶粘物之间的具有较强的润湿作用，s e m 研究证明，十八醇通过“液桥”作用，将油墨和胶粘物连接在一起，最终 形成“包裹 状态形成近似圆形的附聚体。 关键词：混合办公废纸脱墨微胶粘物d c s附聚磁分离作用 s t u d yo na g g l o 1 e r a t i o n m a g n e t i cr e m o v i n g s t i c l ( i e so fm i x e do f f i c ew a s t ep a p e r a b s t r a c t m i x e do f f i c ew a s t ep a p e rh a sb e c o m et h eg r o w t hp o i n ti nt h es e c o n d a r y f i b e rr e c y c l i n g h o w e v e r , t h ec o n t a m i n a t i o n so fn o n c o n t a c tp r i n t i n gi n k sa n d s t i c k i e si nt h ef i b e r su s u a l l yc a u s e st r o u b l ei nt h er e c o v e r i n gp r o c e s s i nt h et h i s p a p e r ，t h eo c t a d e c a n o lw a su s e d ，b ya d d i n gm a g n e t i t e ，t oa g g l o m e r a t et h ei n k a n ds t i c k i e si nw a s t ep a p e r ，a n dt h e s ec o n t a m i n a t i o n sw a sr e m o v e db ym a g n e t i c s e p a r a t i o n t h r o u g hu s i n gt h es i n g l ef a c t o rm e t h o de x p e r i m e n t ，t h ev a r i o u s f a c t o r so nt h ea g g l o m e r a t i o n - m a g n e t i cs e p a r a t i o np r o c e s sh a db e e nd i s c u s s e d a n db yt h eu s eo fp r e s s u r es e n s i t i v ea d h e s i v em o d e l ，t h ee f f e c to fa g g l o m e r a t i o n o nt h es t i c k i e s ，a n da l s ot h eb a s i ct e n e t so fa g g l o m e r a t i o nb ys e m ，f t i r a n a l y s i sh a db e e ns t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a t ： m a g n e t i t ep a r t i c l es i z e ，a sw e l la st h es t i r r i n gs p e e do ft h ea g g l o m e r a t i n g p r o c e s sa r ev e r ye f f e c t i v ea ta g g l o m e r t a t i n gi n k s b e s ta g g l o m e r a t i o np r o c e s s p a r a m e t e r s f o rm i x e dt h eo f f i c ew a s t e p a p e r i st h a t ：t h e a g g l o m e r a t i o n t e m p e r a t u r ei s7 0 。c ，a n do c t a d e c a n o lc o n t e n ti s2 ，m a g n e t i t ep a r t i c l es i z ei s m e s ho f6 0 8 0 ，w i t ht h es t i r r i n gs p e e do f8 0 0r m i n ，a n da g g l o m e r a t i n g6 0m i n ， d u r i n gt h ea g g l o m e r a t i o np u l p c o n c e n t r a t i o ni s 4 ，c e n t r i f u g a lm a g n e t i c s e p a r a t i o nc o n c e n t r a t i o ni s1 ，b yc e n t r i f u g a l i n g3 0m i n a sar e s u l t ，9 9 i n k r e m o v a lr a t eh a sb e e no b t a i n e d ，w i t hl e s st h a n0 18 o fd c si nt h ed e i n k e d p u l p t h ep r e s e n c eo fs o d i u mh y d r o x i d eh a san e g a t i v er o l ei nt h ep r o c e s s ，a n d a g g l o m e r a t i o n m a g n e t i cs e p a r a t i o nm e t h o di s an e u t r a la p p r o a c h ，e l i m i n a t i n g t h ed e g r a d a t i o no ff i b e rc a u s e db ys o d i u m ，a sw e l la se n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s f t i rs p e c t r as h o w st h a tt h ea b s o r p t i o ns t r e n g t ho ft h e i n ka n da d h e s i v ei n d e i n k e dp u l pa i d e ra g g l o m e r a t i o n - m a g n e t i cs e p a r a t i o n ，d e c r e a s e ss i g n i f i c a n t l y o c t a d e c a n o lh a ss t r o n gw e t t i n ga c t i o no ni n k sa n ds t i c k i e s ，a sw e l la st h ei m a g e s o fs e ms h o w e st h a tt h r o u g h “l i q u i db r i d g e r o l e ，o c t a d e c a n o lc o n n e c t si n k s a n ds t i c k i e st o g e t h e r ，f o r m i n ga g g l o m e r a t e s ，s i m i l a rt ob a l l s ，i nt h e “e n b e d d i n g k e yw o r d ：m i x e do f f i c ew a s t ep a p e r ( m o 、聊；m i c r o - s t i c k i e s ；d c s ； a g g l o m e r a t i o n - m a g n e t i cs e p a r a t i o n 广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用授权说明 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相 关知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究 成果，也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮 助的个人和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名：微 pr 年钼臼阳 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 囱即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) ：露辰名：榭峰艚占月胛 广西大学硕士学位论文混合办公废纸附聚一磁性法脱除胶粘物的研究 1 1 研究背景 1 1 1 废纸回用中的问题 第一章绪论 废纸( - - 次纤维) 回收利用因其显著的经济效益和社会效益受到越来越多的关注。 与生产原浆( 一次纤维) 相比【l 】，二次纤维生产成本低、设备投资少，加大废纸的回收 利用率已得到全球造纸工业的普遍共识。在今后的1 0 年中，世界对纸和纸板的需求将持 续增长。n 2 0 l o 年口l ，预期回用纤维将达到世界纤维供应量的4 5 5 0 ，大多数发达国 家纤维回用率将达到5 5 。废纸的回收利用对我国显得更为重要，因为我国的森林覆盖 率较低，利用废纸不但可保护有限的森林资源，还可以节约能源、减少对环境的污染。 目前回用的废纸主要是旧瓦楞箱纸板( o c c ) 、旧报纸( o n p ) 、旧杂志纸( o m g ) ， 这三类废纸已经达到回收极限。未来，混合办公废纸( m o w ) 将成为回收纸的主要增 长源【2 】随着办公自动化的发展，办公废纸的数量越来越多，而且废纸中难脱墨成分也 在不断增加。这些难脱墨废纸主要是指激光打印纸和静电复印纸，它们在办公废纸中的 比例高达7 0 8 0 ，是混合办公废纸的主要成分。传统的方法处理混合办公废纸时效 率较低，这是由于混合办公废纸中的油墨自身特点，以及其中含有的大量的胶粘物所致。 1 1 1 1 混合办公废纸中的油墨特点i m 】 二次纤维回收利用最大的困难就是杂质的去除，尤其是油墨。印刷油墨的组成、性 质及干燥( 固化) 方式是决定油墨是否容易脱除的主要因素。激光打印废纸的油墨成膜性 很好，且墨膜较厚。激光打印墨粉是固态物质，属热固化油墨，主要由优质炭黑、热塑 性树脂、电磁性材料氧化铁等组成，其中热塑性树脂在墨粉配方中占很大比例，常用的 有聚苯乙烯、乙烯一醋酸乙烯酯共聚物、硝基纤维素、聚氯乙烯、聚酰胺树脂及聚酯等。 打印后，墨粉靠静电作用力吸附在打印纸上，但这种结合很不牢固，需经过定影加热加 压，墨粉中的树脂受热熔化，在压力作用下树脂包裹着炭黑结合在纸上，冷却后在纸张 表面形成较厚的成片墨膜。激光打印废纸碎解后的油墨粒子呈较大的片状，油墨粒子大 小分布较宽。其中面积范围在0 0 2 o 0 3 m m 2 以上的油墨粒子占有1 2 的比例，且有一些 广西大学硕士学位论文混合办公废纸附聚一磁性法脱除胶粘物的研究 很大的颗粒在0 2 0 - - 0 4 0 删0 范围内。激光打印废纸的油墨在纸张表面形成较厚的成片 墨膜，且连接料合成树脂具有水不溶性，也不能被碱皂化，不易与纤维分离，也不易碎 化，脱墨时只能依靠机械作用将被碱润胀的纤维疏解，使油墨剥离，且仍有许多油墨颗 粒粘附在纤维上，很难脱落。 静电复印废纸的油墨膜也较厚，成膜性好。静电复印的墨粉是由炭黑( 5 l o ) 、 热塑性树脂( 丙烯酸树脂、环氧树脂、酰胺树脂等，占8 0 - - 9 0 ) 和添加剂( 5 1 0 ) 组成的干性粉末，也是通过墨粉中的树脂受热受压后与纸张结合的，即树脂在高温下熔 化，冷却后固化在纤维上。因此，复印后的墨膜也是呈连续片状的。静电复印废纸碎解 后的油墨粒子虽然也集中在0 0 1 - 0 1 5 r a m 2 面积范围内，比激光打印废纸的要小，但 0 0 2 - - 0 0 3 m m 2 面积范围以上的占很大比例，比旧报纸的要大许多。静电复印热固化的 墨膜也是呈连续片状的，该油墨的载体树脂亦不能被碱皂化，脱墨时在离解后的废纸浆 中也形成片状的油墨粒子。但静电复印显像剂又不同于激光打印墨粉，尽管也不溶于水， 且碱性化学药品对其不起作用，但机械作用可将其分散成较小的颗粒。 办公废纸经碎浆，油墨载体树脂不能被碱皂化，只能依靠碎浆机将被碱润胀的纤维 疏解，使油墨剥离，然而剥离下来的油墨会成为大的薄片状结构，这些薄片在洗涤、浮 选时偏大，而除渣、筛选时又偏小而难以去除，传统脱墨工艺很难去除静电复印和激光 打印废纸的油墨。 1 1 1 2 混合办公废纸中的胶粘物 在废纸制浆过程中，胶粘物易堵塞净化器和筛选网孔，在胶粘沉积物上有微生物集 结时，将产生腐蚀问题【l i 1 9 1 。在抄纸过程中，胶粘物会沉积在成形网上、刮板上、毛布 上、压榨辊上和干燥部烘缸刮刀上，还会造成纸页断头。在产品中胶粘物沉积会形成斑 点、孔洞，降低了物理强度。对施胶、涂布加工和印刷造成严重质量问题【1 9 之4 】。混合办 公废纸中的胶粘物主要来自废纸中的胶带、标签、热熔胶残留物、涂料、蜡、油墨连接 剂、乳胶、湿强剂和其他聚合物1 2 5 。7 1 。 1 热融物( h o tm e l t s ) 部分来源于用于封装纸箱、纸袋和书本杂志的胶粘剂，如聚乙酸乙烯醋( p v a c ) 和 乙烯乙酸乙烯酷( e v a ) ；另一部分来源于某些具有特殊用途纸品中的防水、防油剂，如 蜡和蜡质化合物。 2 压敏胶粘剂( p r e s s u r e s e n s i t i v ea d h e s i v