基于超聲波預處理的無菌紙包裝材料分離方法技術

本發明專利技術公開了基于超聲波預處理的無菌紙包裝材料分離方法。該方法先將無菌紙包裝材料剪切成小片后浸泡在盛有水溶液的容器中，并使固體材料完全浸沒在液面以下，進行超聲處理時間2～8小時，超聲波發生器功率為200～2700W，超聲波頻率為25KHz～100KHz，將廢紙撕碎后，與超聲波預處理后的無菌紙包裝材料和水的混合物一起置于碎漿機中碎漿15～40分鐘；碎漿的漿料放入篩漿機中進行篩分，篩出鋁塑部分，收集篩后的良漿。本發明專利技術通過超聲波預處理，在同等碎漿強度和時間等條件下，能夠顯著提高無菌紙包裝材料各部分的分離效率，充分回收紙、鋁、塑各部分，提高回收材料的品質，進一步增加回收的經濟效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及紙包裝材料分離，特別是涉及無菌紙包裝中紙、鋁、塑三種材料的分離，具體涉及無菌紙包裝材料高效分離方法，屬于廢棄包裝物高效回用及二次纖維回用

技術介紹
無菌紙包裝是以食品專用紙板作為基料的包裝系統，一般分為6 7層，由紙、聚乙烯和鋁箔等復合而成，以重量百分比計，主要材料所占比例大致為紙75%、聚乙烯薄膜20%、鋁箔5%。其中，紙板是主要的原材料，成分主要是高品質硫酸鹽木漿，用于確保整個包裝的牢固性；聚乙烯薄膜是一種常用的塑料，用于密封液體，保護產品免受外部濕氣的影響；鋁箔層，保護產品免受氧氣、氣味和光線的影響。這些材料的應用及包裝的整體結構特點決定了無菌紙包裝具有較高的回收再利用價值，特別是包裝中的纖維具有良好的纖維形態和較高的物理強度指標，適合于抄造較高強度要求的包裝用紙，如牛皮包裝紙、掛面箱板紙、高強瓦楞紙，或者與辦公廢紙配比后用來抄制文化用紙等；而鋁塑部分分離后則可以重新加工成塑料制品和鋁制品。但是，由于復合包裝中使用的原輔材料品種繁多，除了各種基材，還包括有黏合劑、溶劑及油墨等，并且不同產品的包裝結構千變萬化，造成了無菌紙包裝廢棄物種類雜亂，篩選難度大，而且各基材之間相互黏結強度高，采用一般方法難以分離，回收利用比較復雜，是目前無菌紙包裝材料發展的頸瓶。目前，除了少部分的無菌紙包裝廢料被科學的回收外，大部分的廢棄包進入城市固體垃圾(MSW)流，被當做一般的生活垃圾處理，如自然降解、焚燒、填埋等簡單的垃圾處理方式，其中的木漿纖維、優質塑料和工業鋁箔因得不到有效回收而浪費。對于少部分被回收的廢棄包，采用的處理技術主要有四種:水力再生、剝離劑、塑木技術和彩樂板技術等。其中，前兩種技術分別采取水力碎漿和化學分離方式分離紙、塑、鋁等各種材料；而后兩種技術則采取直接將包裝整體粉碎碾壓的方式，重新制成塑木制品，或者再熱壓后制成果皮箱、公共場所休息長椅等。就此幾種技術相比較，后兩種的加工成本雖然較低，但是沒有充分回用廢棄包中的優質材料，利用等級不高，造成相當的浪費，而且從長遠來看，該類制品一定使用周期之后的回用問題可能又會成為新的難題，因此適合作為過渡時期的方法，而不是長久發展的良方；前兩種是采取將各材料分離的方式，處理的成本可能會高些，但是能夠還原各種材料，提高回用價值，具有一定發展前景。分離處理方式存在的問題有:化學分離法一般使用強度較高的酸、堿或者有機溶劑，對包裝中的各材料有一定的損傷，并且會影響到再生制品的用途，應用范圍有限；而水力碎漿雖然是當前廢紙循環處理最為廣泛的處理方式，但是對于復合紙包裝這種材料，常規的碎漿條件并不能有效分離紙和鋁塑部分，通常要采取升高碎漿溫度、延長碎漿時間以及加快碎漿轉子轉速等方法來實現，對各部分材料也會產生損傷，降低回用材料的品質。因此，從無菌紙包裝材料的分離技術著手，尋求高效、高品質還原各種材料的方法和技術，實現廢棄包的資源化利用，就成為該類型紙復合包裝材料回收利用發展的必然趨勢。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種纖維得率高，纖維和鋁塑的損傷小，適合于規模化處理的。本專利技術的目的通過如下技術方案實現:，包括如下步驟:(I)超聲波預處理:將無菌紙包裝材料剪切成小片后浸泡在盛有水溶液的容器中，使固體材料完全浸沒在液面以下，進行超聲處理2 8小時，超聲波發生器功率為200 2700W，超聲波頻率為25KHz ΙΟΟΚΗζ，控制水溶液的pH值為4 10，溫度為20 70 0C ；(2)碎漿:將廢紙撕碎后，與經過步驟(I)超聲波預處理后的無菌紙包裝材料和水的混合物一起置于碎漿機中，在溫度為40 70°C、轉速為200 lOOOrpm、漿濃為12 18%條件下碎漿15 40分鐘；以絕干質量計算，無菌紙包裝材料和廢紙的配比為1: 4 4:1;(3)分離:碎漿的漿料放入篩漿機中進行篩分，篩出鋁塑部分，收集篩后的紙漿。超聲處理的超聲波發生器的諧振元件與容器中的水直接接觸或者間接接觸進一步地，所述無菌紙包裝材料剪切成小片是指剪切成邊長為4 30cm2的方形和/或棱形小片。所述PH值優選通過加入鹽酸、硫酸、乙酸、檸檬酸等無機酸或有機酸，以及氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸氫鈉等堿調整。所述的將廢紙撕碎是根據碎漿機的規模將廢紙的尺寸減小到與之相適應的尺寸。所述廢紙撕碎的大小優選為邊長3cm2X3cm2的方形或棱形。所述廢紙優選包括回收的廢舊新聞紙、混合辦公廢紙、舊瓦楞箱板紙和舊書刊紙等。所述篩漿機的篩縫優選為0.1Omm 0.20mm。步驟(3)篩出鋁塑部分后，收集篩后的紙漿為良漿。良漿是指通過篩漿機篩縫篩選后得到包括固形物和水分在內的混合物，其中固形物絕大部分為纖維，還包含有填料等其他物質成分。本專利技術先利用超聲波在液體中的空化效應對浸泡在水中的無菌紙包裝材料進行預處理，破壞紙、鋁、塑復合層之間的結合，使得各層特別是纖維層與鋁塑層之間結構由緊密趨于松散；然后，采用水力碎漿的方式，將處理后的無菌紙包裝與廢紙按比例配比后高濃碎衆，利用纖維間的摩擦較溫和的分離紙、招、塑，碎漿條件為。碎后的紙漿放入篩漿機中進行篩選，篩出鋁塑部分，收集篩后的良漿，取樣烘干后計算濃度，然后得到良漿總量，除以碎漿時放入的原材料中非鋁塑部分的總量(即原材料的絕干質量減去鋁塑部分之差，其中鋁塑部分的在無菌紙包裝中的比例一般是固定的，可以事先檢測得到)，得到良漿得率，鋁塑部分留用。本專利技術中涉及的碎漿是指通過機械轉子的轉動和液體存在時產生的流體作用力將廢紙和無菌紙包裝中的紙板分散成單根的纖維，同時將鋁塑部分與纖維部分分散開的處理過程。碎漿漿濃是指所有固形物不 含水分時的絕干質量占浸泡后連同水在內的混合物總質量的百分比。相對于現有技術，本 專利技術具有如下優點和有益效果:1.能夠使紙和鋁塑之間的結構在碎漿前變得松散，由此在隨后的水力碎漿處理時，纖維能夠更容易、更充分地從鋁塑表面剝離下來，提高無菌紙包裝中高品質纖維的回收率，同時降低分離出的鋁塑部分中纖維含量，提高鋁塑材料純度。2.當超聲波預處理及后續碎漿階段的pH值都保持在中性范圍時，能夠避免纖維和鋁受酸、堿的負面影響，從而還原出更多高品質的纖維和鋁塑材料，實現廢棄包裝物的同質化轉化。3.能夠充分發揮水力再生技術較之其他處理方法適合應用于工業化生產的優勢，特別是當前超聲波技術較為成熟，應用成本也較低，直接與現已廣泛應用的廢紙回用設備相結合，即可實現本專利所述的無菌紙包材料的高效高品質回用技術，在當前無菌紙包裝市場需求量逐年增大的趨勢下，為最大程度地發揮該類紙基復合包裝材料的再生利用價值奠定基礎，同時也減少該類型材料廢棄對環境產生的危害，實現雙贏目標。具體實施方式為了更好理解本專利技術，下面結合實施例對本專利技術做進一步地詳細說明，但是本專利技術要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。除非特別說明，下面實施例中的％均為質量百分比。實施例1稱取總量為360g(絕干質量)的利樂包和復印紙，質量比例為2: 3，將利樂包剪成3cmX 3cm的方形和/或棱形小片，浸泡在2000g水中，然后進行超聲波處理，超聲波功率開至450W，超聲波頻率40KHz，溫度設定為30°C，pH值為4 (用鹽酸調)，處理2小時，然后加入稱取好的復印紙，同樣也撕成3cmX3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于超聲波預處理的無菌紙包裝材料分離方法，其特征在于包括如下步驟：(1)超聲波預處理：將無菌紙包裝材料剪切成小片后浸泡在盛有水溶液的容器中，使固體材料完全浸沒在液面以下，進行超聲處理2～8小時，超聲波發生器功率為200～2700W，超聲波頻率為25KHz～100KHz，控制水溶液的pH值為4～10，溫度為20～70℃；(2)碎漿：將廢紙撕碎后，與經過步驟(1)超聲波預處理后的無菌紙包裝材料和水的混合物一起置于碎漿機中，在溫度為40～70℃、轉速為200～1000rpm、漿濃為12～18％條件下碎漿15～40分鐘；以絕干質量計算，無菌紙包裝材料和廢紙的配比為1∶4～4∶1；(3)分離：碎漿的漿料放入篩漿機中進行篩分，篩出鋁塑部分，收集篩后的紙漿。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李擘，劉曉雯，武書彬，何俊雅，苗苗，李乾，詹金森，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：