超声波用于激光打印纸脱墨

成形部要求具有较高的真空度。因 此，这两处的真空点不能连接在一 起使用。当确定压榨部真空度时， 应注意毛布使用期限的影响。毛布 超过使用期限时，自湿纸页中吸出 水分所应具有的真空度，将由700 ～ 800mhar(绝对压力)升高到 450mbar(绝对压力)。若新旧毛布 同时使用时，新毛布具有较高的透 水性能和较低的脱水阻力，因此， 可导致大量空气通过新毛布被真 空泵抽吸出来。而旧毛布却不利于 纸页的脱水和提高纸页的干度，并 对纸张质量也有不利的影响。所 以，对于不同的毛布孔隙通道的透 水性能，所有的真空点不能连用真 空管路系统。 在造纸机后部的干燥部，成品 纸水分由 5O 降到 10 。在干燥 部可用各种方法脱踪纸页水分，如 加热烘缸干燥，红外线干燥，气垫 干燥或热风罩干燥。 三、设计特点 水环式真空泵仅有一个叶轮 是转动的部件，并且叶轮与泵内其 它任何部件不接触。因此，在连续 运行中，泵内所有润湿面都不会受 到磨损，真空泵进出口平rl板面与 叶轮外端面具有 1．0毫米的问隙 (其问隙的大小随真空泵尺寸的大 小而异)。这个间隙的太小应保证 不受热膨胀、反压力、水环的水和 带人泵内小固体颗粒的影响。真空 泵操作用水是由于液压作用自行 注人的，因此须用一个循环泵来排 除泵内水环水，这种真空泵的另一 个设计特点是，具有一个椭圆形外 壳，使真空泵具有良好的运行性 能 2 东环式真空泉主要组成部件 水环式真空泵采用常规的填 料密封装置，并将其装配在泵两端 的压盖内。泵的密封套是由外部供 给的润滑水实现密封的，是借助于 中心固定的套环将水均布在密封 材料周围。在填料密封套与钢轴之 间装有固定的不锈钢轴套，用以保 护轴不受密封套安装不当的影响 (密封套应连续供水)。 泵壳内 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面衬有 316不锈钢 材料，用以降低磨损和延长泵的使 用寿命。所有泵都装有检查孔，便 于检查内部的部件，无须进行拆卸 检查。这种泵可以提供开槽的或上 部排气的泵体，还提供对分外壳泵 体。这样可节约泵的占用空问，并 且能在两个真空度下运行，两室之 间的真空度差达 350mbar(绝对压 力)。 水环式真空泵是通过多条三 角皮带传动的，带有或不带有止推 轴承，或者用斜齿轮变速器进行变 速传动。 对于成形部所有真空点的封 闭循环白水和压榨部从各毛布脱 除的大量白水，建议采用预分离器 进行分离。该预分离器的筒体是由 不锈钢制造的。分离器的主要功能 是过滤白水和过滤由纸页中真空 抽吸出来的固体颗粒。分离出的白 水借助重力作用通过大气压腿流 下来，而对于下毛布抽吸出的水， 须用抽吸泵将水排出。 四、结论 为了选择最佳的造纸机用真 空泵，应考虑如下几点，即成形部 和压榨部各真空点对真空度的不 同要求，毛布使用期限，毛布结构， 真空泵的特性和主要附属设备。 桶福成 田宏君 富 焉 译 自 World Paper June，1995，36~37 。{ ； } 一 } ；岛 + 岛 } + (上接第 1 7页) 十、结论 显然，超声波的能量可以裂解 匡际造纸 第 17卷 第 1期 和松驰激光打印油墨和普通油墨。 初步研究结果表明，用不同频率的 超声波可以脱除各种大小的油墨 粒子，因此，这方法可望单独用来 处理激光打印纸，或者更可能用来 对各种混合办公用纸进行处理。 张美云 译 自Tapp[Journal Vo1． 77，No． 3，P151～ 1聃 屠恒忠 校 l3 维普资讯 http://www.cqvip.com ]、红物 · 废纸脱墨 · Waste Paper Deinking ．} 一 丹磋 侵 玺钰 超声波用于激光打印纸脱墨 ／ 弋 ] 激光打印纸浆的油墨粒子大且呈片状，除去它们要比除去一般的油墨粒子难得多。本研 究表明：超声波可以裂解和松弛这些粘着力强的粒子。通过对粒度分析暮王的应用表明，蒴 率分剐为22KHz、34KHz和54KHz的超声波可以对不l；I粒径范目的粒子产生作用。这就为工 业上用超声波单独时激光打印纸进行脱墨，或者用来改善混合度羝荥的各种性质提供了可能 一 、 二次纤维应用是制浆工业 迅速发展的领域之一 在废纸浆中要除去的杂质因纸的种类和纸浆的最 终用途不同而有所变化。包括：热熔物、腔乳和油墨。 较高级一些的纸如新闻纸和办公用纸，在回用前都必 须脱墨。 虽然传统的工业脱墨技术已获得专利，但都是通 过化学和机械作用相结合的方法把油墨粒子从纤维中 除去。或将其分散于水介质中，然后再用洗涤或浮选法 或者两者结合的方法将油墨粒子从浆料中分离出去。 常用的脱墨剂是一些表面活性剂，它可以改变液固两 相的表面性质，如去污剂，分散剂和发泡剂 通常这些 物质是经过化学改性的矿物油。另外也可以加入烧碱、 硅酸钠和硼砂以增强表面活性剂的作用。 这些常规脱墨技术的局限性就是不能有效地对激 光打印纸进行脱墨。而这种激光打印纸的发展却异常 迅速，在一般的办公用纸中随处可见，如果用这种混合 废纸来抄纸，就势必降低成纸的质量。同时．近期有文 章指出，人们正在呼唤更为干净的纸，这正因为废纸所 抄造的再生纸需具备市场竞争优势。 近来，激光打印纸的脱墨技术有了许多新的发展， 常见的是进行化学处理，用附聚法或浮选法 另一种可 以用于激光打印纸和常见的高级办公用纸脱墨的方法 是利用超声波。超声波就是频率太高以致人耳不能听 见的声波，或者是频率大干 1 OKHz的声波。这种脱墨 技术已由美国SUNY--Syracuse J州的Turai和 Teng 以及加利福尼亚J州立大学 Long beach的Naimpally两 】4 个研究小组研究成功 两个研究小组都使用了一种声 纳装置——一种液体哨声超声波发生器，通过它可以 产生频率为22．5KHz的超声波，这些实验的局限在于 没有研究激光打印纸浆。但是结果表明：它在脱墨和提 高纸张性能 (抗张强度，耐破度，伸长率)方面都取得 了令人满意的效果。 本研究的目的是为了探索用机电设备产生的超声 波在激光打印纸脱墨上的可行性。这种用磁或电装置 产生的超声波的运用排除了那种认为净化作用来源于 实验装置的机械作用而非超声波自身的作用的可能， 何况这种超声波是通过渡笛产生的。这种超声波处理 方法有望提高纤维的细纤维化程度，从而增加纸的强 度 另 外不 同频 率 的超 声波 (22KHz、34KHz、 54KHz)可用来对各种粒径范围的油墨粒子进行脱墨。 二、激光打印纸的特征 本来“激光打印”这个词是特指计算机在打印机上 借助扫描激光束作为其光源而进行的打印 在废纸回 收中，近来这个词已经包括用干油墨和调色剂进行打 印并用热固定的方法使调色剂聚结并将其附着于纸的 所有材料。自然静电复印纸也在其中。 实际上，静电复印纸油墨不同于激光打印纸油墨， 干法静电油墨是热塑性树脂 (例如苯乙烯和丙烯酸盐 的共聚物)和颜料 (通常是碳黑)的混合物，这些物质 按一定配方组成，使其在 70～l2O℃时呈粘状。虽然它 们对化学作用不太敏感，但是可以用机械的方法把它 们分散成细小微粒。当然用洗涤和浮选相结合的方法 1 998年 2月 维普资讯 http://www.cqvip.com 可以顺利地将油墨粒子除去。 然而，真正的激光打印油墨呈平、片状，含有不容 易分散的韧性胶粘剂 (如聚乙烯、聚丙烯)，因此用洗 涤法不能有效地除去这些油墨。由于在这种纤维的脱 墨中存在上述困难，在本研究中选用了刚从打印机上 取下来的100 的打印纸作配料，抄成纸页，结果纸上 产生浓密的黑点。 图1(略)比较了用普通浆和100 激光打印纸浆 抄成手工纸的效果，可以看出，激光打印纸浆有很多大 的油墨粒子。图2比较了两种类型浆的油墨粒度分布 并定量地反映了其差别。 围 2 激光打印浆和非激光打印浆 油墨粒子大小分布——仅用洗潦洼 三、超声波净化机理 当声波传过物质时，物质分子将会在声波传播方 向上发生纵向振动。如果这种作用发生在液体中，那么 周期性的压力变化将导致液体中发生空穴作用，或形 成直径约为 0．1～0．2ram的细小气泡。 液体中气泡本身就不稳定，通常大气泡会漂向液 面并在液面破裂，而非常小的气泡则会再次溶解于液 体中。然而，当气泡受到超声波的作用时，它可以不断 吸收因超声波持续的压缩和膨胀周期而产生的能量， 从而使其太小发生波动或平均直径增大。 当气泡增大时，它的体积增大实际上有个临界状 态，在这个状态下，它可以从超声波中吸收最大能量， 并迅速增大，继而爆破。当这些气泡爆破或破裂时 (在 几乎不到一微秒的时间内)，它内部的温度可以达到 5500℃，由于体积很小，这种热消失得非常快，在任何 时间内，液体仍保持与环境接近一致的温度。 这种临界体积的太小决定于超声波的频率。例如： 频率为20KHz时，与一个气泡对应的临界体积大约为 直径 0．17ram。 破裂的气泡将能量传递给它附近的介质，比如二 次纤维，这个能量产生以下两种作用：使油墨粒子松 国际造纸 第 17卷 第1期 驰，并从纤维表面移开；还可使油墨粒子自行碎解。 声波的速度随介质的不同而变化，并随介质浓度 的增大而增大。比如，在水中速度为1435m／s。在木头 (栎树)中为 3850m／s。可以预测声波在纸浆悬浮液中 的速度介于两者之间。因此频率为20KHz时，其波长 为10cm。 四、实验 1、设备和一般过程 本实验主要采用的是 550型超声波发生器，这种 发生器是一个能产生频率为20KI-b,超声波的自封闭 单元。超声波通过一插入纸浆中的探针传送过去，这个 发生器的最大功率为475W，然而，正常情况下它只能 发挥效率的39 ，达到185w。 为了比较各种不同频率超声波的作用结果，将各 种不同的超声波传感器用环氧树脂粘贴在不锈钢烧杯 的内底部，这些传感器又与一正弦渡发生器及一功率 可变的放大器相连，再转换成适当的振荡频率。在开始 试验时，由于所用功率过高，导致一些传感器损伤。所 以试验用功率要限制在约25W。本研究中所用的浆料 太多为James River公司所提供。Green Bay纸厂的二 次纤维实验室提供了】∞ 的激光打印浆。为了便于 比较，非激光打印浆也由该实验室提供，只不过未加任 何化学药品。 将激光打印浆倒人一个 1230ml的不锈钢烧杯中， 测得其高度为14．5cm，直径为 10．5cm．然后使其经受 不同量超声波的作用，再用由Doshi和Associates公司 提供的0．180mm的筛子和实验浮选洗涤机洗涤。 在洗涤之前，将浆料悬浮液转移到一个41的烧杯 中，加冷自来水至体积为4．0l，再用磁力搅拌5分钟， 将悬浮液倒在筛子上，用于摇振直到不再有水滴下，这 一 步最少重复 2次，然后将筛子上的浆料转入 900ml 的浮选槽。在浆料放人浮选槽后，打开通气阎，再加冷 自来水直到水溢出槽的唇板为止。必要时可改变空气 流太小，以使浆料在槽内旋转运动。然后在 10～15分 钟内将 250mi冷自来水从固定在上边的两个滴定管内 滴人浮选槽中。溢出来的多余的水可以收集起来倒捧。 将留在槽内的浆在真空下转入 11的抽滤瓶，并贮 存待测。 脱墨是在James River实验室获得成功的。在开始 研究中，超声波对非激光打印纸浆的脱墨是通过用 Maebethl5OO／PLUS彩色测定装置测得的白度来评定 的。白度是用各种样品浆抄成的手工纸由反射白光对 入射白光的强度比来计量的。但不幸的是，自度不适合 】5 维普资讯 http://www.cqvip.com 用来评定激光打印浆。很小的油墨粒子能使非激光打 印浆带浅灰色。相反，含有较大油墨粒子的激光打印浆 抄成的手工纸却显得非常白。事实上，即使不经过任何 处理，它们也优于现有的脱墨方法。因此，用尘埃度来 评定成纸质量就显得很有必要。 尘埃度是用一个Omn~on3600图象分析装置来计 算的。手工纸被置于照相机下面的台上，用高强度的白 光照射。纸反射大部分光，而黑色的油墨粒子则吸收部 分光，并在底片上呈绿色小点，经照相机照相后，将图 象数字化并输入微型电子计算机。 要求得覆盖率，需计算出全部油墨粒子覆盖的总 蔼积，再除以扫描面积。 本实验分成两组。第一组是为了研究不同的操作 对超声波脱墨能力的影响，在这组中，主要研究浆浓和 作用时间的影响，在整个实验中，超声波处理后都采用 相同的洗涤和浮选步骤。第二组实验是为了分析超声 波脱墨机理，研究超声波对纤维机械性能的影响，因而 测定了加拿大标准游离度。 五、脱墨效率 1、作用时阊 1I浓度为1．0 的激光打印浆用Fischer超声波发 生器产生的 ~0KHz的超声波分别处理 0，1．0，3．0， 5．0，10．0和 15分钟，之后洗涤和浮选。每种浆样抄 两张手工纸，以便能够研究尘埃度测定的再现性。为了 减少浆样阃的误差，所用数据都应与仅用洗涤法和浮 选法处理过的浆比较。图3揭示了作用时问和除尘百 分率之间的关系。在这里：除尘率 一100(1一超声波 处理后油墨粒子所占的面积／未经超声波处理油墨粒 子所占面积) P■Ⅻ }S1w E．．t．- 图3 陈尘率与时问的关系 可以看到，随着作用时间的延长，手工纸页上油墨 粒子所占的面积不断减小(除尘率增加)，直到 10分钟 后稳定在未经处理浆料．的油墨粒子所占面积的 2O％ 16 左右。 2、浓度 最佳浓度就是指超声波对整个浆料产生作用时的 浓度。单就这一方法而言，毫无疑问选择较高的浓度似 乎是最经济的。然而，超声波不能对高浓浆料悬浮液产 生空穴作用。浆浓变化在0．50～2．0 时的结果如图4 所示。在所有这些试验中都是用Dismembrator发生器 产生的20KHz的超声波对 1I浆作用 5分钟。 图 4 装淮与瞎尘率的曩系 由腙尘率可以看出，0．5 和 1．0 的浓度比更高 的浓度效果更好。如果将浓度增加到 1．5 刚大大降 低了其除尘效率。再增加到 2．0 已经无任何效果。经 反复试验，浓度为2．0 时比1．5 时其除尘率反稍有 下降。 六、脱墨机理 1、过程分解 为了分别研究超声波处理、洗涤、浮选阶段的作用 机理，用 1l升浆做了多次试验。这些试验包括：不作 任何处理、仅用洗涤和浮选处理；仅用超声波处理；以 及用超声波和洗涤、浮选法处理。超声波处理是用 Dismembrator发生器对 1 的浆作用5分钟。图5表 示了这种粒子的分布结果。图6(略)和罔7(略)则 罔 j 过程丹扁 维普资讯 http://www.cqvip.com 从另一个角度图解了超声波对粒子大小的影响。图6 描 述 了 较 大 的 (> 0．260ram)和 较 小 的 (< 0．260ram)两种粒子的比率，由图可知，超声波极大地 减少了大粒子的数量，增加了小粒子的数量 而随后的 洗涤和浮选对未处理浆和用超声波处理浆两者都增加 了比率，这是因为它除去了一些较小的粒子。 图 7则研究了那些小于0．140mm适于用洗涤法 和浮选法除去的粒子情况。显然，超声波处理可以产生 更多的小粒子，而洗涤和浮选则可以将它们的大多数 除去 图7清楚地表明了大量的微小粒子是如何从超 声波处理的浆中除去的，可能是因为新产生的粒子碎 片不与纤维结合的结果。 2、时间一粒子分布关系 用超声波分别处理0，5，10，15分钟，研究其粒 子分布，看其是否与上述的超声波作用机理相一致。图 8图解了粒子分布与超声波作用时间的关系 明，用 34KHz或 57KHz超声波处理过的浆所含小粒 子的数量比用22KHz或未经任何处理的要少。这表明 了高频率裂解和松驰了较小的粒子，然后在本系统中 被洗涤掉。用 22KHz处理(与未经任何处理的比较)之 所以增加了这个粒径范围内粒子数量，是因为它碎解 了大粒子并形成了小粒子，正如以前观察到的一样 而 我们一般运用的洗涤法恰恰将新形成的部分小粒子保 留在了浆中 有关这方面的研究还在继续进行。 七、纤维的改性 为了解释超声波对纤维性能的改变情况，尤其是 细纤维化的可能性，就必须测量其加拿大标准游离度。 图12(略)所示为加拿大标准游离度与作用时间的关 系，很显然，由于超声波的作用，细纤维有较大的增加 固 8 作H{时间与粒子分布的关系 和图6～7一样，图9～1O(略)也分别描述了大 粒子对小粒子的比率 (>0．260mm／<0．260ram)和非 常 小的粒子 对较大粒子 的比率 (<0．140ram／> 0．140ram)与作用时间的关系。在图9中，可以明显看 到大粒子的百分率是如何随作用时间的延长而减小， 以至在 1O分钟后趋向稳定。 由表示小粒子数量增长的图10(略)也可以得到 相似的结果。这一结果进一步支持了分步研究中斯得 的结论。20KHz的超声波可以非常有效地碎解直径为 0．260mm或更大一些的粒子，碎解后的粒子可以很容 易地通过洗潦法和浮选法除去。1O分钟后碎解能力下 降也许是因为缺少可以形成气泡的大粒子的结果。 3、其它超声波频率的效果 继续用这个设置在底部的传感器，进行～系列实 验，以研究其他频率 (除22KHz)的超声波的作用效 果。图 l1(略)总结了这一结果，在各种情况下，相 似的浆都用低功率 (23W)处理了120分钟，再洗涤和 浮选。 通过对直径小于 0．250mm的粒子分布的比较说 匿际造纸 第 1 7巷 第 l期 墨粒子比激光打 可以达到同样的 效果：例如对 ll浓度 1 的浆用20KHz的超声波处理 5分钟。由于小于 0．8ram的粒子肉眼看不见，因此非 激光打印纸用超声波处理后，仍保留在浆中的油墨粒 子就使浆带上了一层浅色，从而在纸页上形成很少的 可以看见的小斑点 但是经超声波处理后测量的白度 证实：非激光打印纸浆配料其成浆已可以与经化学法 脱墨的浆相比拟 九、经济可行性 提高效率，降低浓度，再加上现代工业的发展已不 再将激光打印纸与普通的办公纸相分离，这些都表明， 用超声波脱墨技术可能成为一项最有效的措施而被用 于各种各样的浮选技术当中，更为典型的是这种脱墨 浆的浓度最低。大的传感器可以固定在与浮选洗涤装 置相连的管道两边的不同点上，先给浆传送最低频率 的超声波，在随后的处理中再依次加大频率。超声波脱 墨最主要的费用就是电费。 令人意外的是，与本研究中所用的小型实验传感 器的价格相比，大的高频率的传感器并不昂贵 例如： 我们在市场上接触到的一个 3英尺长 20KHz的传感 器售价不到 2000美元 (下转第13页) 17 维普资讯 http://www.cqvip.com