?。保梗梗的耆毡绢C布包裝容器回收法(Container Recycling Law),積極控制事態(tài)。
正如上文提及的,各個(gè)領(lǐng)域的政府主管部門(mén)正積極提倡廢物的回收,尤其是廢紙,如舊報(bào)紙、雜志等。由于人們的努力和熱情,使得約有50%的廢紙得到了回收利用。
然而,為了近一步提高紙制品的回收利用率,我們應(yīng)擴(kuò)大再生紙的應(yīng)用范圍,而不局限于紙板。除了紙板用紙外,新聞紙和打印紙對(duì)原料紙的質(zhì)量要求較高,這就要求回收廢紙的品質(zhì)要好,因?yàn)樗鼘⒅苯佑绊懺偕埖膽?yīng)用范圍。
利于回收的廢紙應(yīng)該具有大致相同的品質(zhì),而且利于低成本回收。也就是說(shuō)廢紙應(yīng)具有較少的污染物,如墨水、粘合劑污染物,有較高的機(jī)械強(qiáng)度,有較少的復(fù)合材料,如塑料膜等。
然而,廢紙上的粘合劑污染物卻是難以避免的,問(wèn)題也一直未能解決。因?yàn)樵趶U紙?jiān)偕^(guò)程中熱熔膠(HMAs)和壓敏膠(PSAs)不能得到很好的分離,一部分殘留在紙漿中。在本文中,著重討論了在廢紙?jiān)偕^(guò)程中利于分離的HMAs的有關(guān)問(wèn)題。
日本1998年,膠粘劑用量為995,000噸,在裝訂包裝等領(lǐng)域用量為150,000噸,90%的書(shū)藉裝訂使用HMAs,用量約為15,000噸。
表一、實(shí)際應(yīng)用中再生紙所占比例
產(chǎn)品總量(1000噸/年) | 再生紙所占比例 | |
非紙板紙 | 17821 | 0.27 |
紙 板 | 11981 | 0.95 |
總 計(jì) |
29802 |
0.55 |
表二、對(duì)在實(shí)驗(yàn)中用于裝訂的HMAs的簡(jiǎn)介
樣品名稱 |
簡(jiǎn)介 |
對(duì)比樣 N-1 (水溶性HMA) |
現(xiàn)今用于書(shū)籍裝訂的EVA-HMA( 凝膠HMA),改性凝膠熱熔膠。熔點(diǎn)為30°-40°C的水溶性膠。在加熱和冷卻時(shí)伴有zol / gel轉(zhuǎn)變。在60°-70°C下涂布,冷卻凝固,可以溶于熱水和堿性溶液中,無(wú)殘留。 |
N-2 (反應(yīng)型聚氨酯) |
反應(yīng)型聚氨酯(R-PU)經(jīng)過(guò)空氣濕致固化,表現(xiàn)出優(yōu)秀的耐熱性和強(qiáng)度。由于具有聚氨酯的特性,用其裝訂的書(shū)籍,可以在較寬的溫度范圍內(nèi)使用。由于膠本身具有較高強(qiáng)度,因此在回收前不用將其切割分離,可以采用物理分離方法從紙漿中將其除去。 |
N-3 (高內(nèi)聚強(qiáng)度HMA) |
這類HMA通常是高內(nèi)聚強(qiáng)度聚醋酸乙烯熱熔膠。分子式中樹(shù)脂組成部分進(jìn)行置換,使其有較高軟化點(diǎn)和高內(nèi)聚強(qiáng)度?,F(xiàn)有的書(shū)籍裝訂設(shè)備不需改造即可直接使用該膠。由于具有較高的軟化點(diǎn),對(duì)在廢紙進(jìn)行分解處理時(shí),HMA并不軟化,這就使機(jī)械分離成為可能,而無(wú)需在廢紙?jiān)偕皩?duì)該膠進(jìn)行切割處理。 |
表三、在實(shí)驗(yàn)中所用各種HMA的比較
樣品名稱 |
參照樣 |
N-1 |
N-2 | N-3 |
類別 | EVA-HMA | 凝膠熱熔膠 | 反應(yīng)型聚氨酯 | 高內(nèi)聚強(qiáng)度EVA-HMA |
在回收中狀態(tài) | 不溶 | 可溶 | 不溶 | 不溶 |
特征 | 現(xiàn)有產(chǎn)品的特征 |
耐高溫 柔性好 書(shū)本開(kāi)合性能好 耐久性好 |
耐高溫 耐低溫 耐久性好 韌性好 |
高內(nèi)聚強(qiáng)度 高軟化點(diǎn) 低耗 |
裝訂設(shè)備 | 不需改造 | 需改造 | 需改造 | 不需改造 |
操作溫度 | 180°C | 60°C | 120°C | 180°C |
粘度(mPas) | 3900 / 80°C | 7000 / 60°C | 7400 / 120°C | C8000 / 180°C |
軟化點(diǎn) | 108°C | ?? | 注① | 113°C |
熔點(diǎn) | ?? | 41°C | ?? | ?? |
拉抻強(qiáng)度(kg/cm2) | 28 | ?? | 310 | 65 |
拉伸率(%) | 1200 | ?? | 1100 | 570 |
脆化溫度 | -2°C | <-5°C | <-20°C | 0 |
固化速度(%) | 100 | 64 | 100 | 100 |
表四、裝訂條件
樣品名稱 | 對(duì)照樣 | N-1 | N-2 | N-3 |
類別 | EVA-HMA | 凝膠熱熔膠 | 反應(yīng)型聚氨酯 | 高內(nèi)聚強(qiáng)度EVA-HMA |
裝訂機(jī) | Horizon | SB-08 | YosinoB-85 | Yosino B-85 |
裝訂方法 | 完全裝訂 | 完全裝訂 | 完全裝訂 | 完全裝訂 |
輥數(shù) | 2 | 2 | 2 | 2 |
涂布溫度 | 180°C | 65-70°C | 20°C | 180°C |
膠層厚度 | 0.8mm | 0.8mm | 0.8mm | 0.8mm |
封面用紙 | 非木制紙86.5kg | 非木制紙86.5kg | 非木制紙86.5kg | 非木制紙86.5kg |
主體用紙 | 非木制紙44.5kg | 非木制紙44.5kg | 非木制紙44.5kg | 非木制紙44.5kg |
書(shū)尺寸和頁(yè)數(shù) | A4240頁(yè) | A4 240頁(yè) | A4 240頁(yè) | A4 240頁(yè) |
裝訂速度(冊(cè)/小時(shí)) | 2000 | 3600 | 3600 | 3600 |
表五、書(shū)的特性
樣品名稱 | 對(duì)照樣 | N-1 | N-2 | N-3 |
類別 | EVA-HMA | 凝膠熱熔膠 | 反應(yīng)型聚氨酯 | 高內(nèi)聚EVA-HMA |
裝訂強(qiáng)度(kgf) | ||||
23°(av) | 19 | 22.1 | >25 | 22 |
40°(av) | 15 | 17 | >25 | 20.2 |
70°(av) | ?? | 16.7 | 19.1 | 0 |
熱循環(huán)測(cè)試 | 沒(méi)問(wèn)題 | 沒(méi)問(wèn)題 | 沒(méi)問(wèn)題 | 沒(méi)問(wèn)題書(shū) |
書(shū)本開(kāi)合性能 | 好 | 好 | 好 | 好 |
脆化溫度(耐低溫性能) | 3°C | <-5°C | <-20°C | 3°C |
日本的廢紙回收
日本是廢紙回收的極力倡導(dǎo)國(guó)。在1998年收集的廢紙占總紙產(chǎn)量的55.3%,回收利用率達(dá)54.9%,含包裝紙板在內(nèi)的紙制品產(chǎn)量為30×106 噸,紙板的回收率達(dá)89%,而除紙板外其它紙品的回收率為29%。
此外,日本紙業(yè)聯(lián)合會(huì)定下了2000年總廢紙回收率56%的目標(biāo),該計(jì)劃在國(guó)際工商組織的監(jiān)督下得到很好的實(shí)施。舊報(bào)紙回收用做非紙板用紙,波紋紙板回收再生為紙板。而廢雜志、書(shū)本回收只能用來(lái)制造紙板,而不能它用,這是因?yàn)檠b訂用膠HMAs、PSAs、塑料膜等物質(zhì)在回收時(shí)不能很好的分離。
我們必須認(rèn)清產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中存在的一個(gè)問(wèn)題,那就是非紙板用紙和紙板用紙(主要由再生紙制造)產(chǎn)量上的差距。雖然再生紙?jiān)诳偧埰分姓加新蕿椋担矗?,非紙板用紙僅為27%,紙板用紙為95%。因此提高再生紙的品質(zhì),擴(kuò)大其在新聞?dòng)∷⒌刃袠I(yè)的應(yīng)用迫在眉捷。
回收中存在的問(wèn)題
從對(duì)38家廢紙回收和造紙企業(yè)的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),HMAs是影響廢紙回收利用的第二大因素,即是提高廢紙回收利用率的最大障礙之一,廢紙回收過(guò)程包括:一、廢紙?jiān)诜鬯闄C(jī)中機(jī)械分解;二、通過(guò)化學(xué)方法分解墨水等;三、在浮選器中通過(guò)鼓泡的方法從紙漿中選擇性的除去墨水等較重雜質(zhì);四、尺寸較大的雜質(zhì)經(jīng)篩分過(guò)濾除去,濾餅在漂白后暫存?zhèn)溆?;五、處理后的紙漿機(jī)械混合,根據(jù)其最終用途分別處理。
如果粘性材料如HMAs恰巧混于回收紙漿中將可能發(fā)生下列問(wèn)題:
?。掣接诟稍锲鞅砻妫喝绻承圆牧先纾龋停粒笳掣接诟稍锲鞅砻?,將會(huì)使其污染,并日益加??;
?。垙埰扑?,紙質(zhì)降低:沉積于紙表面的粘性物質(zhì)將會(huì)導(dǎo)致紙張破碎。拿紙板的制造為例一旦有這種情況發(fā)生,產(chǎn)品將被視為不合格,從而被拒絕,并不斷積壓,直到生產(chǎn)線停工;
?。臀郏汉蜌W美比起來(lái),回收紙漿中是否有油污這個(gè)問(wèn)題在日本顯得嚴(yán)重的多。這不不光是紙質(zhì)的問(wèn)題,同時(shí)也是日本人性格的體現(xiàn)。
裝訂膠HMAs
考慮到HMAs在廢紙回收中的影響,兩種HMAs值得推薦:一是可溶型HMAs,也就是在廢紙回收過(guò)程中可以溶于水,另一種是高內(nèi)聚強(qiáng)度型,可以在過(guò)篩分時(shí)分離出去。
我們選擇凝膠HMA做為可溶型HMA的代表,反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠和EVA共聚物為各高內(nèi)聚強(qiáng)度HMA的代表。為探索其在裝訂和廢紙回收過(guò)程中的可行性,我們對(duì)膠粘劑制造商提供的試用品進(jìn)行了評(píng)價(jià)。如果需要,這些試用產(chǎn)品立即可投入生產(chǎn)。
表六、濾餅的COD值(mg/l)
樣品名稱 | 參照樣 | 對(duì)比樣 | N-1 | N-2 | N-3 |
類別 | 凈紙 | EVA-HMA | 凝膠熱熔膠 | 反應(yīng)型聚氨酯 | 高內(nèi)聚強(qiáng)度EVA-HMA |
分散條件 | |||||
20° | 839 | 829 | 1700 | 925 | 869 |
50° | 849 | 908 | 1920 | 999 | 1070 |
NaOH 20° | 1110 | 1070 | 1970 | 1090 | 1130 |
表七、HMAs殘留百分比
樣品名稱 | 對(duì)比樣 | N-1 | N-2 | N-3 |
類別 | EVA-HMA | 凝膠熱熔膠 | 反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠 | 高內(nèi)聚強(qiáng)度EVA-HMA |
每本書(shū)HMA用量 | 3.73g | 2.06g | 5.42g | 3.84g |
20°時(shí)殘留率(%) | 86.5 | 0.2 | >100 | 94.7 |
50°時(shí)殘留率(%) | 89.9 | 0.8 | >100 | >100 |
20°C NaOH中殘留率(%) | 82.9 | 0.3 | >100 | 96.6 |
表八、結(jié)論
樣品名稱 | 對(duì)比樣 | N-1 | N-2 | N-3 |
膠種裝訂過(guò)程 | EVA-HMA | 凝膠熱熔膠 | 反應(yīng)型聚氨酯熱熔膠 | 高內(nèi)聚強(qiáng)度EVA-HMA |
設(shè)備 | 不需改造 | 需改造 | 需改造 | 不需改造 |
裝訂速度(冊(cè)/小時(shí)) | 2000 | 3600 | 3600 | 3600 |
可操作性 | ○ | ○ | ○ | ○ |
成本 | × | △ | × | ○ |
成書(shū)特征 | ||||
書(shū)頁(yè)拉扯強(qiáng)度 | ○ | ○ | ○ | ○ |
開(kāi)合性 | ○ | ○ | ○ | ○ |
柔軟性 | △ | ○ | ● | △ |
廢紙回收方面 | ||||
可分散性 | × | ● | × | × |
回收紙漿的質(zhì)量 | × | ● | ● | ○ |
廢水COD值 | ○ | × | ○ | ○ |
●??優(yōu)秀; ○??好; △?一般; ×??不利
實(shí)驗(yàn)部分
裝訂效果評(píng)價(jià)
這里評(píng)價(jià)用書(shū)就是用上文提到的HMA裝訂的,每種HMA的使用條件如表四所示。書(shū)本的基本性能如表五所示。
回收可操作性
被測(cè)試書(shū)本仔細(xì)切碎,裝訂部位切成3×10mm小條,其它部分切成23×20mm?xiàng)l,浸于水中,使碎紙占總重為5%,然后分散于2L標(biāo)準(zhǔn)打漿泵中。打漿過(guò)程在15min內(nèi)按以下三種情況分別進(jìn)行:①常溫(20°C);②50°③20°,0.3%NaOH水溶液。取少量漿液于300目濾紙上,輕擠,測(cè)COD值。
紙漿液用6 / 1000切割平面篩過(guò)濾,將留在篩上的物料稱重。濾液進(jìn)一步制成紙(200cm2)180°加熱后,殘留的HMA污跡即可顯現(xiàn),并測(cè)量。
有關(guān)回收的實(shí)驗(yàn)結(jié)論
試驗(yàn)結(jié)果
1、 被測(cè)書(shū)分散紙漿的COD值
使用凝膠熱熔膠的COD值是其它膠的兩倍。在高溫下的COD值增大,在堿性條件下也增大。
2、 濾餅中殘留HMA
所測(cè)樣品中使用非水溶性熱溶膠的殘留率都較高。只有水溶性凝膠熱熔膠的殘率很低,見(jiàn)表七。
3、 通過(guò)篩網(wǎng)的油跡
反應(yīng)型聚氨酯效果最好,其次是凝膠熱熔膠和EVA-HMA。
結(jié)論
從試驗(yàn)結(jié)果可知反應(yīng)型聚氨酯和凝膠熱熔膠最為有利于廢紙回收。但是從實(shí)際應(yīng)用考慮,我們還應(yīng)了解其它一些在使用中難于避免的問(wèn)題,例如,對(duì)于反應(yīng)型聚氨酯來(lái)說(shuō),設(shè)備改造問(wèn)題造價(jià)昂貴,對(duì)于凝膠熱熔膠來(lái)說(shuō),處理過(guò)程中,廢液的COD值高。
另一方面,考慮到EVA-HMA,在殘留比率上比現(xiàn)有產(chǎn)品有較大改進(jìn)。最為可能在現(xiàn)今的裝訂業(yè)中使用。
結(jié)束語(yǔ)
正如上文所提到,為了提高廢紙的回收利用率,我們應(yīng)提高再生紙的質(zhì)量,擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。這就要求我們使用有利于廢紙回收的裝訂膠。同時(shí)還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況,設(shè)備改造應(yīng)容易進(jìn)行,且不影響裝訂質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本。這是一項(xiàng)涉及到多方面的系統(tǒng)工程。如膠粘劑生產(chǎn)廠家、裝訂廠家、出版商、原料廢紙?zhí)峁┱咭约凹埰分蒲b商等,日本聯(lián)邦印務(wù)為成就此事極力翰旋。
目前,高內(nèi)聚強(qiáng)度EVA-HMA,反應(yīng)型聚氨酯和凝膠熱熔膠是當(dāng)前用膠的最佳替代品。然而環(huán)境友好膠粘劑如生物降解膠粘劑脂肪酸聚酯、聚乙烯、,聚磷腈等,將最終成為主流膠粘材料。
譯自《Adhesive Age》