Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства ложементов из макулатуры методом вакуумного формования

Изобретение относится к переработке вторичного сырья и может использоваться при переработке бытовых и промышленных отходов упаковки, выполненной из целлюлозно-бумажных материалов и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве изделий на бумажной основе из вторичного сырья, в частности для получения упаковочных материалов, в том числе, и для пищевых продуктов.

Известен (RU, патент 2019607, опубл. 15.09.1994) способ переработки бумажных отходов, преимущественно отходов с пленочным покрытием, включающий предварительную механическую обработку, измельчение и сортирование, причем предварительную механическую обработку проводят путем одновременного воздействия на исходные бумажные отходы колющего и разрывающего усилий, перед измельчением бумажные отходы обрабатывают паром 60-100°С, а измельчение осуществляется путем одновременного воздействия усилиями сдвига и сжатия. Известный способ осуществляют в линии специализированного оборудования. Бумажные отходы подвергают предварительной механической обработке в колковомразрывателе, после чего их увлажняют в камере путем конденсации пара на поверхности. Нагретые и увлажненные фрагменты бумаги подают на обработку в двушнековый аппарат, где они подвергаются усилиям сжатия и сдвига. По выходе из двушнекового аппарата однородную массу направляют на центробежный сортировальный стол для разделения волокна и пленки.

Недостатками известного способа следует признать необходимость применения пара и использование специализированной линии. Полученное влажное целлюлозное волокно не может долго храниться, а должно быть практически сразу использовано в процессе получения бумажных изделий. Это означает, что процесс переработки может быть организован только вблизи бумагоделательного производства и как одна из его стадий.

Известен (RU, патент2496639, опубл. 27.10.2013) способ для переработки бытовых и промышленных отходов упаковки, состоящей из бумаги с полимерным и пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги, включающий подачу исходного материала из приемного бункера в рабочую зону, его измельчение, расслоение, разволокнение, разделение на бумажную и алюмополимерную фракцию и удаление фракций из рабочей зоны, причем операции измельчения, расслоения, разволокнения и разделения на бумажную и алюмополимерную фракции производят в одном аппарате - молотковой дробилке, снабженной разгрузочной воронкой для выгрузки недробимойалюмополимерной фракции, при постоянном режиме работы электродвигателя, при этом процесс загрузки исходного материала и выгрузки алюмополимерной фракции осуществляют периодически.

Недостатками известного способа следует признать достаточно узкую область применения (только отходы упаковочных материалов, состоящей из бумаги с полимерным и пленочным покрытием и с комбинированным покрытием из пленки и алюминиевой фольги), большую энергоемкость процесса. Также не решен вопрос выгрузки целлюлозно-бумажных отходов их дальнейшего использования.

Наиболее близким аналогом разработанного способа можно признать (RU, патент 2634236, опубл. 24.10.2017), в котором охарактеризован способ производства формованного контейнера для яиц. Согласно известному техническому решению производство формованного контейнера для яиц осуществляют следующим образом. Проводят все этапы подготовки бумажной массы: роспуск и очистку, затем бумажную массу подают в емкость формовочной машины. Сетчатую матрицу пресс-формы с заданной оператором цикличностью опускают в емкость с бумажной массой и с использованием вакуумана сетчатую матрицу наносят необходимое количество бумажной массы, после чего сетчатую матрицу с нанесенной бумажной массой удаляют из емкости. Далее из формующегося изделия через специальные отверстия в матрице с использованием вакуума удаляют вода. Сформованную бугорчатую заготовку подают в сушильную камеру. Далее готовые формованные контейнеры укладывают друг в друга в штабеля в раскрытом виде.

Недостатком известного способа следует признать использование неоптимизированной покомпозиции бумажной массы, что приводит к ухудшению качества готового изделия из-за его коробления.

Техническая проблема, решаемая посредством разработанного способа, состоит в оптимизации технологии производства изделий из бумажной массы.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в облегчении выхода влаги из сформированного изделия при его сушке и уменьшения напряжений в сформованном изделии, приводящих к короблении изделия при его сушке.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный способ производства ложементов для фиксации продукции при упаковке из макулатуры методом вакуумного формования. Разработанный способ включает роспуск и очистку бумажной массы, формование изделия и удаление воды из сформированного изделия, причем при реализации способа последовательно проводят роспуск макулатуры в гидроразбивателе при концентрации 3,0-5,0%, предпочтительно, с добавлением древесной муки, распущенную бумажную массу очищают от загрязнений, подают в аккумулирующую емкость, разбавляют очищенную бумажную массу до концентрации 0,8-1,2% и подают на вакуум-формующую машину, где под действием вакуума происходит осаждение подготовленной бумажной массы на сетчатую форму, имеющей конфигурацию готового изделия, с последующим обезвоживанием и уплотнением осевшей бумажной массы, затем сформованные изделия высушивают.

Предпочтительно при реализации разработанного способа смесь макулатуры марки МС-5Б(60-70%), марки МС-6Б(20-30%) и 10% древесной муки.

Обычно распущенную бумажную массу подают первоначально на очиститель массы высокой концентрации для удаления тяжелых загрязнений и далее на турбосепаратор, где происходит очистка от легких включений и мелкого песка.

Предпочтительно используют сетчатую форму - повторяющую конфигурацию упаковываемой продукции, при этом обеспечивая надежную фиксацию.

Предпочтительно обезвоживание и уплотнение бумажной массы на форме проводят до ее сухости 25-30%.

Предпочтительно сушку проводят путем пропускания сформированных бумажных изделий через сушильный тоннель, при этом длительность процесса сушки составляет 10 мин., при температуре 150°С.

В некоторых случаях в распущенную бумажную массу добавляют гидрофобные добавки и красители.

Способ реализуют следующим образом.

По заранее разработанной технологии происходит процесс получения исходной бумажной массы из макулатуры марки МС-5Б (предпочтительно, не свыше - 70%) и МС -6Б - (предпочтительно, не свыше 30%), возможно, с добавлением древесной муки в количестве не свыше 10% от массы сырья. Роспуск макулатуры происходит в гидроразбивателе с использованием оборотной воды при концентрации 4%. Затем распущенную бумажную массу подают в аккумулирующую емкость. Откуда насосом подают на очиститель массы высокой концентрации для удаления тяжелых загрязнений (стекла, камней и др.) и далее на турбосепаратор, где происходит очистка от легких включений (пленки, фольги и др.) и мелкого песка. Очищенная бумажная масса поступает в бассейн очищенной массы, откуда на смесительный насос. Здесь происходит разбавление концентрации бумажной массы оборотной водой до концентрации 1% и далее насосом, бумажную массу подают в бассейн готовой массы, откуда насосом перекачивают на вакуум-формующую машину. Процесс формования на вакуум- формующей машине представляет собой вакуумное осаждение подготовленной бумажной массы на форме - сетке, имеющей конфигурацию готового изделия. Под действием вакуума на пресс-форме происходит обезвоживание и уплотнение слоя волокна до сухости 25%. При этой сухости сформованное изделие обладает достаточной жесткостью и прочностью для его отделения от формы и последующей транспортировки через сушильный тоннель. Сформованные бумажные изделия проходят через сушильный тоннель, длительность процесса сушки составляет 10 мин., при температуре 150°С.

Изобретение проиллюстрировано следующими примерами реализации.

Пример 1. В гидроразбивателе распускают макулатуру марки МС - 5Б - 60% и марки МС- 6Б - 40% при концентрации 4%, далее распущенную бумажную массу подают в аккумулирующую емкость. Откуда насосом подают на очиститель массы высокой концентрации для удаления тяжелых загрязнений (стекла, камней и др.) и далее на турбосепаратор, где происходит очистка от легких включений (пленки, фольги и др.) и мелкого песка. Очищенная бумажная масса поступает в бассейн очищенной массы, откуда ее подают на смесительный насос. Здесь происходит разбавление концентрации бумажной массы оборотной водой до концентрации 1% и далее насосом бумажную массу подают в бассейн готовой массы, откуда насосом перекачивают на вакуум-формующую машину. Процесс формования на вакуум - формующей машине представляет собой вакуумное осаждение подготовленной бумажной массы на форме -сетке, имеющей конфигурацию готового изделия. Под действием вакуума на пресс-форме происходит обезвоживание и уплотнение слоя волокна до сухости 25%. При этой сухости сформованное изделие обладает достаточной жесткостью и прочностью для его отделения от формы и последующей транспортировки через сушильный тоннель. Сформованные бумажные изделия проходят через сушильный тоннель, длительность процесса сушки составляет 15 мин., при температуре 150°С до влажности изделия 8-10%, при этом коробление изделия составляет 5 мм.

Пример 2 Способ осуществляется аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что композиция состоит из макулатуры марки МС-5Б -60% и МС -6Б - 30% и добавка древесной муки в количестве 10% от массы сырья. В результате длительность процесса сушки 10 минут при температуре 150°С до влажности изделия 8-10% и коробление 2 мм.

Полученные по разработанному способу изделия быстрее проходят стадию сушки и меньше подвержены короблению.