一种处理废旧热转印碳带的新型技术工艺的制作方法

专利名称：一种处理废旧热转印碳带的新型技术工艺的制作方法
技术领域：
本发明所涉及的是通过设计一种有效的分离技术工艺，可以将废旧热转 印碳带所包含的各种物质成分变成可回收成分，从而解决了热转印碳带面临 的环境污染、安全等方面存在的难题。本发明提出的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，包括分离清洗液的 配方组成、废旧热转印碳带专用清洗设备的设计和工艺参数、碳粉回收和分 离清洗液循环利用系统的设计、分离清洗液挥发控制回收和再生物质利用方 法等工艺内容，通过将上述工艺内容科学地组合，形成一套新颖、有效、可 靠的处理废旧热转印碳带的工艺程序，将组成废旧热转印碳带的各种物质加 以有效地分离，并处理成具有一定使用价值的产品，达到有效回收废旧热转 印碳带，消除环境污染，保护环境，节约资源的目的。本发明属于环境保护 和资源再生技术领域。
技术背景热转印碳带简称TTR，是即时打印技术中的消耗性材料，它是由聚脂薄膜 涂上碳粉后复合而成的。在即时打印的过程中，碳粉遇热后被转印到票纸上。 碳带属于一次性消耗品。20世纪70年代发明至今的几十年中，随着打印技术和打印介质的发展， 已从开始的简单多用途发展到多种类和较强的针对性以适应打印技术的迅猛 发展的步伐。热转印碳带主要应用于产品外包装标签、生产日期、产品批次 号码、货运标签、计算机资产管理系统、超市、产品条形码、铭牌、服装行 业的洗涤标识、邮政标签、公路客运票据、铁路客运票据、航空客货运票据、 生产管理流程、自动识别控制系统、图书管理系统等。根据资料显示，目前国内各行业每月大约使用100吨热转印碳带，约合 25万巻，并有持续增长的趋势。热转印碳带由聚酯薄膜、蜡基、炭黑和树脂等成分组成，其中聚酯薄膜作 为碳带的基质材料，炭黑作为转印的印刷颜料，蜡和树脂起到转移介质和粘合附着剂的作用，尽管市场上各种品牌和用途的碳带众多，但基本上主要成 分都没有超出这个范围。热转印碳带在打印时用后，只有少部分碳粉转移到了其他物质如纸、塑 料等上面，其余的碳粉仍旧残留在碳带上，使用后的废旧热转印碳带作为一 种多成分的物质，其各种成分物理化学性质各异，几乎没有直接利用的价值， 而使用后的废旧热转印碳带在性质上是相当稳定的，直接作为垃圾进入环境， 会对环境造成长期的危害，以通常的塑料回收再利用方式处理，没有实际利 用的经济价值。我们寻访了国内外很多知名的碳带生产厂商，他们都表示， 这个领域没有人涉足，没有有效的解决方法。国际上，各生产厂商是花钱请 清洁公司把废旧热转印碳带贩运到经济不发达的小国进行添埋，而厂家不再 处理。国内的所有废旧塑料再生利用企业不接受没有经过处理的废旧热转印 碳带。废旧热转印碳带在处理时技术难度大。碳带属于塑料薄膜制品，这种产 品的化学性质稳定，在地下可千百年不分解，用火焚烧会产生有毒气体，造 成空气被污染，不符合国家环保要求。针对上述问题，本发明提出一种新型技术工艺用于解决废旧热转印碳带 对环境造成的危害，在解决环境污染的问题的同时，使废旧物质得到再次利 用，实现循环经济的要求。 发明内容本发明的目的在于提出一种新型技术工艺，通过这种新型技术工艺的实 施，对废旧热转印碳带进行处理，将废旧热转印碳带上的各种组成成分有效 地分离开，并保证得到的各种物质成分是具有一定使用价值的。本发明通过对使用前的热转印碳带成分和使用后转移至票纸上及残留在 废旧热转印碳带上的成分进行分析，发现，前后所有成分都没有发生化学变 化，简言之，没有新的物质生成。基于上述发现，本发明提出新型技术工艺是通过如F设计实现本发明提出的处理废旧热转印碳带，使其再生为具有一首先，本发明选取一组溶剂作为分离清洗液，分离清洗液可以由一种溶 剂或多种溶剂组成，分离清洗液中的各种组分首先必须符合下述条件1、 分离清洗液中的各种组分与废旧热转印碳带的组成成分是不发生化学 反应的，或即使发生化学反应，但是当分离清洗液与废旧热转印碳带的各种 成分分离后，这个化学反应是可逆的，废旧热转印碳带的各种成分又恢复为原来的性质，或这种新的物质是可分离并具有利用价值的；2、 分离清洗液是可以与废旧热转印碳带的各种成分加以分离的；3、 分离清洗液能够在一定的时间内，将碳带的热转印成分与聚酯薄膜基 质分离开，分离的效率应大于热转印成分(炭黑和蜡、树脂的混合物)与聚 酯薄膜的粘附效率。4、分离清洗液可回收利用，避免污染。 分离清洗液的优选组成为 取三氯甲烷40-—80重量份 二氯甲烷10-20重量份 三氯乙烯1-5重量份 乙醇1-5重量份第二，本发明提出的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，其分离清洗 液对废旧热转印碳带的清洗和分离，是在--台专用的碳带清洗设备上实现的。 根据资料检索和专利査新，这种用于废旧热转印碳带清洗分离的设备在本专 利提出之前，未见报道或提出。分离清洗液与废旧热转印碳带上的碳粉作用时间2-3秒，即可将碳粉成 分从聚酯薄膜基材上完全剥离下来，因此要求废旧热转印碳带必须与分离清 洗液有效接触2-3秒，具体的方法是将巻轴状的废旧热转印碳带的一头从放 料轴开始与一个圆柱形的上料机构连接，上料机构浸没在盛放分离清洗液的 清洗槽中，通过上料机构转动，引导废旧热转印碳带以一定的长度浸没在分 离清洗液中，当上料机构转动一周后，将与上料机构连接的废旧热转印碳带的一头取下，与收巻轴连接，开动碳带清洗机的传动电机，废旧热转印碳带 即可以一定的速度被清洗，清洗的速度可以调整，但必须保证废旧热转印碳 带在分离清洗液屮浸没2-3秒，考虑到生产效率，废旧热转印碳带的运行速 度不能太慢，但同时又要保证废旧热转印碳带上的碳粉能够全部有效地分离，本发明提出的碳带清洗机的传动速度最高不超过50米/分钟，废旧热转印碳 带在这个速度下运行，在分离清洗液中的行程为1.8米/2秒。本发明提出的碳带清洗机为十工位，即可以同时清洗十巻废旧热转印碳带。第三，本发明提出的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，碳粉回收和分离清洗液循环利用是通过下列系统实现的1、 当分离清洗液将碳粉从聚酯薄膜上剥离下来，并分散在分离清洗液中， 由于碳粉轻于分离清洗液而重于作为密封层的去离子水，会以一定的速度向 清洗液上表面飘浮，漂浮速度因废旧热转印碳带种类不同，时间范围在30秒-3分钟之间，因此，在碳带开始清洗后最长3分钟内，分离清洗液的上表面 处碳粉浓度最大，如果能够及时将这部分液体通过分离系统分离出去进行处 理，将会有效地保证清洗液的纯度，保证清洗效果，否则，清洗槽中如果积 存碳粉太多，碳粉在薄膜从液体中出来时，将重新粘附在薄膜表面，影响薄 膜的质量。本发明所提出的碳带清洗机在清洗槽上位于设定的分离清洗液液 面以下，以等间距水平开5个直径为1英寸的溢流孔，溢流孔与直径为1英 寸的管道相连接，5个连接管道与一个直径等于5个管道的直径总和的总管相 通，总管与碳粉--分离清洗液一级分离系统相联接，含有高浓度碳粉的分离清 洗液将首先通过溢流孔流向碳粉—分离清洗液一级分离系统。2、 碳粉-分离清洗液一级分离系统实质上是一个缓冲沉降系统，由一个足 够容积的容器组成，碳粉和分离清洗液的混合物进入容器中后经过一定时间 的静置，碳粉将悬浮于分离清洗液上部，系统设置两个磁力泵， 一个泵将系 统底部的分离清洗液送入清洗主机再次用于清洗， 一个泵将系统上部高浓度 碳粉的分离清洗液送入旋转薄膜蒸发器中，进行二级分离。3、 旋转薄膜蒸发器组成二级分离系统，其作用在于，通过旋转薄膜蒸发 器将碳粉和分离清洗液完全分离，分离是在减压蒸馏中完成的，蒸馏温度约40-50度，在该温度下，分离清洗液共沸成气体，再通过设备上部的冷凝器冷凝成液体，进入收集罐中，然后回到碳带清洗机的清洗槽中，再用于清洗， 而碳粉以熔融状态进入设备的下部出料口，收集起来，自然冷凝，形成块状 碳粉，注意，由于系统循环时可能夹带少量的水份，有时需要对碳粉进一步 烘干纯化，去除水份。4、 分离系统材料要求所有管道、管件为不锈钢材料，所有密封材料为聚四氟乙烯，普通硅胶材料包覆聚酯材料也可，循环泵需要经过耐清洗液处 理。5、 分离系统运行参数要求为保证清洗下来的碳粉在30秒-3分钟内被转移出清洗槽，分离速度通过循环泵上的流量控制开关来控制，通过该控制 开关保证清洗液的溢流速度和清洗液被打回清洗槽中相同，以使清洗槽中的 清洗液液面保持在稳定的高度上。6、 分离系统辅助装置由于碳带在清洗后从液体中出来时将带出一定量的分离清洗液，碳粉中也会残留一定量的清洗液，这部分清洗液不能通过分 离系统及时回到清洗槽中，因此，在分离系统加装一个辅助系统装置，该装 置为一个补液箱，该补液箱中的分离清洗液来源为新分离清洗液，补液箱向 碳带清洗机提供的分离清洗液数量应能够及时补充因上述因素清洗槽中损失 的分离清洗液数量，补充的频率可以根据实际操作情况确定，原则上应保证 分离后的流会碳带清洗机的分离清洗液和补液箱提供的清洗液总量足以使清 洗槽中分离清洗液的液面不下降到溢流孔的上端以下，密封水层不低于溢流 孔。第四，本发明提出的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，所使用的分离清洗液是由易挥发的有机溶剂组成，分离清洗液，沸点60-70度，比重大于 1.4。完全不溶于水，具有一定的刺激气味，易燃，有毒，25度时，饱和蒸汽 压为11，处于开放状态下，极易挥发。为了保证整个处理过程分离清洗液的挥发不造成对环境的污染，也为了降低分离清洗液由于挥发带来的损耗，本 发明设计了 一个分离清洗液挥发气体控制回收系统，通过对分离清洗液挥发 气体的吸附回收，使排放到大气中的分离清洗液挥发气体降到符合国家排放 标准，严格地保证了环境不受到污染。对分离清洗液挥发控制回收是通过如 下设计实现的1、 由于分离清洗液完全不溶于水，并且比重远远大于水，本发明对碳带 清洗机清洗槽中的分离清洗液采用去离子水覆盖封闭。2、 在碳带清洗机上面加装一个防护罩，防护罩上配置一个大功率的引风机，引风机流量为2000立方米/小时，引风机将由碳带从分离清洗液中带出的液体挥发后形成的气体送入到专用的活性碳纤维吸附装置中，通过活性碳纤 维吸附-脱附-冷凝过程将这部分挥发气体重新转变成液体收集起来，净化后的 空气排放至大气中。第五，本发明提出的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，其目的是为 了使处理的废旧热转印碳带形成具有一定使用价值的物质，本发明通过上述 工艺过程，得到纯净的聚酯薄膜，聚酯薄膜化学性质稳定，耐酸、耐碱，抗 拉强度高，延伸率中度，可通过重新造粒，喷丝制作成长、短纤维，用于纺 织行业产品，可以重新制作薄膜和板材，也可以制作塑料瓶和作为树脂用于 油漆制造。碳粉中的成分比例与分离前废旧热转印碳带中的成分比例没有改 变，成份性质没有发生变化，通过加入溶剂进行研磨加工，可以重新涂布于 新的聚酯薄膜上，制成碳带使用。也可以根据碳粉中树脂的种类，相应地添 加到同种类树脂的油漆中再一次利用。
具体实施方式
实施例1、分离清洗液二氯甲烷为溶液总重量的80% 二氯甲垸为溶液总重量的10% 三氯乙烯为溶液总重量的5%乙醇为溶液总重量的5%。依次混合，加入到专用的清洗设备中，废旧热转印碳带进入分离清洗液屮，接触时间为2-3秒，废旧热转印碳带上的碳粉从聚酯薄膜上剥离下来，'分散在分离清洗液中，将聚酯薄膜用乙醇漂洗，得到透明的不含碳粉的纯静 薄膜。将分离清洗液蒸馏，得到碳粉。2、 碳带清洗机十工位碳带清洗机，加入分离清洗液，碳带以50米/分钟的速度进行清 洗，连续工作8小时，与碳粉回收和分离清洗液循环系统配合稳定，8小时内 分离清洗液液面波动幅度低于士0.5厘米，经过清洗的聚酯薄膜性质稳定，碳 粉残留率低于1%，可以用于重新造粒再利用。3、 碳粉回收和分离清洗液循环利用系统经过碳粉-分离清洗液一级分离系统和旋转薄膜蒸发器二级分离系统处 理，得到的碳粉中分离清洗液残存量低于0.2%,分离清洗液中碳粉残存率低 于0.5%。4、 碳纤维吸附装置挥发的分离清洗液回收率大于95%，按照国家环保局《大气污染物综合 排放标准》(1997)，分离清洗液的挥发排放低于碳纤维吸附装置吸附的分离 分离清洗液总量的3%/8小时。分离清洗液车间内空气中含量为4毫克/立方米，低于国家技术监督局《车 间空气中三氯甲烷的卫生标准》、《车间空气中二氯甲烷的卫生标准》、《车间 空气屮三氯乙烯的卫生标准》中规定的标准，其中三氯甲烷容许值为20毫克 /立方米，为三种有机溶剂中最低值，乙醇含量国家没有限制。
权利要求
1、一种用于处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，其特征在于由分离清洗液配方、废旧热转印碳带专用清洗设备的设计和工艺参数、碳粉回收和分离清洗液循环利用系统的设计、分离清洗液挥发控制回收和再生物质利用方法等工艺内容通过科学地组合，形成一套新颖、有效、可靠的处理废旧热转印碳带的工艺程序，将组成废旧热转印碳带的各种物质加以有效地分离，并处理成具有一定使用价值的产品。
2、 根据权利要求1所述的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，其特征在 于所用的分离清洗液配方是由四种有机溶剂组成的，其优选组成为取三氯甲烷40-—80重量份 二氯甲烷10-20重量份 三氯乙烯1-5重量份 乙醇1-5重量份。
3、 根据权利要求l所述的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，其特征在 于废IH热转印碳带专用设备为十工位碳带清洗机。
4、 根据权利要求l所述的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，其特征在 于碳粉回收和分离清洗液循环利用系统是由一个缓冲沉降系统组成的碳粉—分 离清洗液一级分离系统、旋转薄膜蒸发器二级分离系统、补液箱、循环泵等组 成液体平衡循环和碳粉与分离清洗液分离的组合装置。
5、 根据权利要求1所述的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，其特征在 于分离清洗液挥发控制回收时有活性碳纤维吸附装置实现的。
6、 根据权利要求l所述的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，其特征在 于所得到的聚酯薄膜和碳粉能够重新利用，碳粉可以用于重新制作热转印碳带。
全文摘要
本发明所涉及的是通过设计一种有效的分离技术工艺，可以将废旧热转印碳带所包含的各种物质成分变成可回收成分，从而解决了热转印碳带面临的环境污染、安全等方面存在的难题。本发明提出的处理废旧热转印碳带的新型技术工艺，包括分离清洗液的配方组成、废旧热转印碳带专用清洗设备的设计原理和工艺参数、碳粉回收系统的设计、清洗液循环利用系统的设计原理、分离清洗液挥发控制回收原理和再生物质利用方法等工艺内容，通过将上述工艺内容科学地组合，形成一套新颖、有效、可靠的处理废旧热转印碳带的工艺程序，达到有效回收废旧热转印碳带，消除环境污染，保护环境，节约资源的目的。本发明属于环境保护和资源再生技术领域。
文档编号C08J11/20GK101328280SQ200710111400
公开日2008年12月24日 申请日期2007年6月20日 优先权日2007年6月20日
发明者吴清溪, 晁鹤鸣, 许秀峰 申请人:许秀峰;晁鹤鸣;吴清溪