专利名称：纸张除墨的改进方法
技术领域：
本发明涉及纸张除墨的改进方法。特别地，本发明涉及为重复利用目的的纸张回收，这些纸张所具有的全部墨迹或基本上所有的墨迹都被除去。更特别地，本发明涉及用再生的静电复印或激光打印纸生产的高质量白纸的回收利用。
目前，人们越来越多地关注纸张的重复使用以试图降低在纸张制造中原纸浆的使用量。为了保证再生的纸张具有所要求的高质量，通常需要从要重复利用的纸张和纸制品上除去全部、或基本上全部的印迹。特别是在与激光打印或静电复印过的纸张有关的情况下。在造纸工业中，这些纸张通常是高质量的白纸并通常被作为用于制造再生的复印件或激光打印纸的潜在的非常有价值的原料。然而，到目前为止，所采用的常规除墨方法并不特别成功。在这方面，化学萃取剂技术，如漂浮法(flotation)和分散辅助法(dispersion aids)的应用首先被采用。
围绕着经济地重复利用这些激光打印或静电复印纸有两个主要问题。第一，当纸张和纸制品为重复利用而被收集时，通常情况下所收集的是所有类型废纸的混合物。因此，为了保证得到的是高质量的再生静电复印纸和激光打印纸，就必须保证其中只有激光打印和静电复印纸或纸制品。其次，必须尽可能地从打成浆的激光打印和静电复印纸中完全除去油墨，以消除由油墨小颗粒产生的发暗现象和由油墨大颗粒产生的斑点生成。
鉴于上述化学技术已被证明不那么经济成功这一事实，并考虑到，第一，废纸不能被适当地分离这个事实，连同另一个事实，即在处理激光打印纸和复印纸之后基本上不能完全除去油墨，而为了获得所需要的高质量纤维，还需要使用原纸浆，这即意味着要伐倒更多的树木，其结果带来与之有关的生态问题。
本发明的目的在于提供一种从其他废纸中拣选出高质量的激光打印和静电复印废纸，然后从中除去油墨从而提供无斑点的高亮度纸的方法。
本发明进一步的目的还在于将本发明的方法应用于其他类型印刷纸制品的处理之中，其中，印刷所使用的油墨已经过适当的处理了。
本发明基于如下发现在激光打印和静电复印纸中所用的油墨包括热固性树脂(通常为PVC)，其中含有作为颜料的碳黑和通常参予将干墨置于印刷设备中的氧化铁。基于这个发现，我们感到通过磁性分离将激光打印纸和静电复印纸从其他种类的纸中分离出来是可能的，且进而发现再通过磁体的使用可以在打浆之后将这些激光打印纸和静电复印纸纤维中的油墨分离出来。
根据本发明的一个方面，提供了一种通过使用至少一块磁体并施加一适当的磁力，从其他含有油墨(但其中不含任何磁性材料)的废纸制品中干分离和/或拣选含有带磁性组分的油墨的激光打印和静电复印废纸的方法。
在本发明的这一方面，尽管磁体需具有足够强的磁性以将含有带磁性组分的油墨的纸张从含不带任何磁性材料的油墨的纸张中分离出来，但任何适当的磁体均可使用。适合的磁体可以是电磁体，永磁体或超导磁体。
在根据这一方面的一个优选方法中，将废纸混合物基本上垂直下落通过至少一个运行中的磁体，含有带磁性组分的油墨的废纸被磁吸引至一侧并被收集起来。在这点上，可以采纳任何适当的方法。该运行中的磁体应在被处理纸片的大区域内施加磁力。
磁力是两个变量的函数1)磁通密度；以及2)场梯度。
磁通密度是磁场强度和材料的磁导率的乘积。磁场强度是在介质中场强向量的数值(即，由邻近的磁性单元或带电导体产生的磁张力)。
相信本发明的这个方面对废纸商或在工厂里那些希望为工厂里的一项特殊操作而挑选特殊类型纸张的人来说是有利的，例如适合于激光打印或静电复印的再生纸张的生产。剩余的纸即可用来制造低级的再生纸。
我们进行了与激光打印和复印纸有关的试验，并弄清了这些纸可通过磁场除去。
根据本发明的上述方面，我们已能够拣出其上有静电复印和激光打印的纸张。因此，使其上有静电复印或激光打印的纸页置于强磁场中，然后该纸页将移向磁体，在常规废纸和静电复印废纸混合物存在的情况下，这一方法可用来作为从办公室的废纸中预选静电复印或激光打印纸的一种手段。
合适的磁力是通过使用超过4000高斯(4特斯拉)的背景磁场和超过1000高斯/cm(10特斯拉/m)的场梯度来实现的。
但是，实现本发明并不一定必须是如此高且绝对的磁场。可以设想一个高梯度磁性分离设备，该设备不需要如此高的输出场强。磁场梯度对于分离效果是重要的。故还存在一些高梯度机器的设计类型。这些设计被称作为“感应极(induced pole)”设备。
与此有关的合适的设备，例如Frantz Ferrofilter(Frantz铁过滤机)Carpco Separator(Carpco分离机)Jones Separator(Jones分离机)Kolm—Marston Separator(Kolm—Marston分离机)可为打浆技术的使用作适当的改装。
由于油墨是疏水性的，采用一种萃取剂，进行了与使得用在静电复印和激光打印纸上的油墨在水中悬浮有关的进一步实验。我们已能够使用一磁体回收这些油墨。
根据本发明的另一方面，提供了一种从由静电复印和激光打印废纸所形成的纸浆原料中除去磁性油墨的方法，来提供无斑点的高亮度纸，该方法包括将这样的废纸纸浆送经至少一个磁体，以除去全部或基本上全部这样的磁性油墨。
假设所有的印迹都是静电复印的(可为对纸张的常规印刷，如信头，标识等)，该方法可以允许为重新利用在纸张上或在纤维中存在的灰分从而增加产量。另外，如果在碎浆机处理后正常铺散在纸张上的油墨没有从纸纤维中完全分离出去，则那些仍然附着油墨的纤维还需用磁体来除去这些油墨。由于当回收纸用来生产高质量纸时，人们要求任何一丝纤维都不附着有油墨。
至少一个磁体的安置应这样设计，即，使得它产生一个磁力，它包括优选至少4000高斯的一个背景磁场和优选至少1000高斯/cm的场梯度。
优选地，使用多个磁体，并将纸浆原料沿延伸的通道型容器外壳送入。对纸浆以这样的方式提供磁力，即，使得小磁性颗粒被俘获或偏转。
我们发现，令人难以置信的是，通过对可能的每个磁性颗粒施加磁力，可获得细颗粒的磁性分离。所施加的磁力需足够地大且强，以克服当纸浆沿延伸的外壳送入时的流体拖曳力。
我们还发现，通过向装有纸浆的大烧杯壁的外侧施加非常强的磁体，可将磁性颗粒吸至该烧杯壁的内侧。
由此，为了从纸浆中回收磁性材料，利用一种俘获型系统是可能的，在该俘获型系统中，将磁体滴加至纸浆中或将磁体置于纸浆上方的邻近处。或者，利用一种偏转系统也是可能的，在该偏转系统中，磁体置于通道状外壳的外壁附近并施加足够大的磁力而将磁性颗粒吸向通道状外壳的内壁。
利用多个选定尺寸和形状的钢球也是可能的，这些球是被磁化后加入到纸浆中的。磁性颗粒及诸如此类的将附着在钢球之上，然后从纸浆中回收这些钢球并将其消磁，于是这些金属颗粒从其上分离下来。此后，这些钢球可以被再次磁化并将上述方法再进行一次。
通过使用上面罗列的方法，可以实现磁性材从纸浆中的分离。而且，纸浆中所含的粘合剂、填料和白色颜料并没有被分离出去，故可在生产再生纸张中被再次使用。
当使用根据本发明的磁性分离系统时，克服重力和流体拖曳力(纸浆密集度)是必需的。
由于在回收利用纸张的过程中可以避免使用较为贵重的材料，如(白)瓷土，所以在上述所采用的分离过程中可获得节省的效果。
在本发明的另一个方面，提供了一种增进废纸重新利用的方法，而这些废纸上的油墨在正常情况下是不含有磁性成分的，即，通过在所使用的印刷油墨配方中使用一种或多种磁性载体，而使得该油墨可以通过根据上述罗列的方法被除去。
在本发明的这个方面，当碳墨是基本颜料时，向这种油墨中掺入金属铁或其氧化物或一些其他顺磁性材料而使油墨具有磁性是可能的。这样的方法可能简化与其他类型油墨的分离，如苯胺印刷油墨，其载体基质是碱可溶性聚合物(聚丙烯酸酯)。
本发明的再一方面是提供一种使得粘合剂材料从含有这种材料的纸浆中除去的方法，该方法是通过在所述的粘合剂中掺入磁性填料或载体并通过磁性装置除去这种粘合剂。由此，含有在书本装订区所使用的粘合剂的纸张在打浆之后，其中的粘合剂可从其水相中分离出来。
由此可见，本发明试图使用适当强度的磁体使得一种特殊类型的被印刷过的纸张从其他类型的纸张中分离出来，并在打浆过程中除去这些纸张上所含有的油墨，这两个过程均使用了磁体，如电磁体，永磁体或超导磁体。在本发明的范围内还设想将一种或多种的磁性载体或填料掺入其他类型的油墨以及粘合剂或造纸工业中使用的材料中去，从而使得当发生回收利用时，再使用磁性装置，将这些油墨和其他类型的材料能够从纸浆中除去。
与公知方法相比，磁体的使用是经济的，而且由于没有化学物质的使用，它对生态环境也是无害的。由使用该磁性技术所得到的可信的优点，就是所需的原纸浆大大的减少。
如上所述，任何合适的提供足够场强和磁场力强度的磁体均可使用。相信10—20KW的功率足以能使磁性颗粒等按所期望的分离出去。
权利要求
1.一种通过使用至少一个磁体并通过施加合适磁力从含有油墨但该油墨中不含任何磁性材料的其他废纸制品中干分离和/或拣选含有带磁性组分的油墨的激光打印纸和静电复印纸的方法。
2.如权利要求1的方法，其中使用了至少一个电磁体和/或至少一个永磁体和/或至少一个超导磁体。
3.如权利要求1或2的方法，其中，将废纸混合物基本上垂直地落下经过至少一个运行中的磁体，该废纸混合物包括含有带磁性组分的油墨的激光打印纸和静电复印废纸及不含有这种磁性组分的其他废纸，该含有带磁性组分的油墨的废纸被磁吸引至一侧并被收集，该不含这种磁性组分的废纸落经该磁体，且不被吸引。
4.如权利要求1、2或3的方法，其中，所需的磁力是通过使用超过4000高斯的背景磁场和超过1000高斯/cm的场梯度而达到的。
5.一种从由静电复印和激光打印废纸所形成的纸浆原料中除去磁性油墨的方法，包括将这种成浆的废纸经过至少一个磁体，以除去全部或基本上全部的这种磁生油墨。
6.如权利要求5的方法，其中，使用了多个磁体，且该纸浆原料沿延伸的通道型容器外壳供入，对纸浆以这样的方式提供磁力，即，使得小磁性颗粒被俘获或偏转。
7.如权利要求6的方法，其中，从纸浆原料中回收磁性材料是以俘获型的方式实现的，其中，该磁体或每个磁体是滴加入纸浆中的或是被置于纸浆上方的邻近处。
8.如权利要求6的方法，其中以偏转型方式从纸浆中回收磁性材料，其中该磁体或每个磁体被置于通道状外壳的外壁附近。
9.如权利要求5至8任一项的方法，其中使用了至少一个电磁体和/或至少一个永磁体和/或至少一个超导磁体。
10.如权利要求5至9的任一项方法，其中，至少一个磁体的安置应这样设计，即，使得它产生一个磁力，该磁力包括至少4000高斯的背景磁场和至少1000高斯/cm的场梯度。
11.一种增进其上有油墨的废纸可重新利用性的方法，该油墨在正常情况下不含有磁性组分，通过在所使用的印刷油墨的配方中使用磁性载体，从而使得该油墨可以通过使用根据前述任何一项权利要求的方法的至少一个磁体来除去。
12.如权利要求11的方法，当磁黑是基本颜料时，使用金属铁或其氧化物或一些其他的顺磁材料以使油墨具有磁性。
13.一种使粘合剂材料从含有这种材料的纸浆中除去的方法，包括在所述的粘合剂中掺入磁性填料或载体，然后，通过磁性装置除去这种粘合剂。
全文摘要
本发明提供了一种通过使用至少一个磁体从含有油墨但该油墨中不含任何磁性材料的其他废纸制品中分离含有带磁性组分的油墨的激光打印和静电复印废纸的各种方法。本发明还提供了从由这种静电复印和激光打印废纸所形成的纸浆原料中除去磁性油墨的方法，包括将这种成浆的废纸经过至少一个磁体，以除去全部或基本上全部的这种磁性油墨。该磁性油墨可以通过俘获或偏转技术除去。为获得所需要的结果，所施加的磁力优选采用超过4000高斯的背景磁场和超过1000高斯/cm的场梯度。本发明还提供了一种通过在所使用的印刷油墨配方中使用一种或多种磁性载体来增进其上有油墨的废纸的可重新利用性的方法，该油墨在正常情况下不含有磁性组分。还公开了一种使粘合剂材料从含有这种材料的纸浆中除去的方法，包括在所述的粘合剂中掺入磁性填料或载体，并通过磁性装置除去这种粘合剂。
文档编号C09J5/00GK1122151SQ9419184
公开日1996年5月8日 申请日期1994年4月21日 优先权日1993年4月21日
发明者戴维·欧文 申请人:化溶有限公司