ES2851498T3 - Proceso para la eliminación de tinta de cartón o papel revestido - Google Patents

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Samuel Rentsch
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Catherine Jean Ridgway
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Abstract

Un proceso para la eliminación de tinta de cartón o papel revestido, que comprende las siguientes etapas: (i) proporcionar un cartón o papel revestido que comprende, (a) al menos una capa que consiste en una composición de revestimiento que comprende, (a1) una arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio, en la que el contenido de arcilla (a1) sometida a intercambio con calcio o magnesio en la composición de revestimiento, está en el intervalo de desde el 3 hasta el 15 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento, (a2) un aglutinante, en el que el aglutinante es carboximetilcelulosa soluble en agua, y en el que el contenido de aglutinante (a2) en la composición de revestimiento está en el intervalo de desde el 0,1 hasta el 12 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento, (b) al menos una capa que tiene un espesor en el intervalo de desde 0,1 hasta 10 μm que comprende tinta, en el que la capa (a) se deposita sobre el papel o cartón antes de la capa (b) (ii) activar la arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio antes o durante la etapa (iii) proporcionando en la etapa (i) el aglutinante (a2), en el que el aglutinante (a2) es soluble en agua y comprende iones monovalentes seleccionados del grupo que consiste en sodio, litio, potasio, amonio y mezclas de los mismos, en el que el aglutinante soluble en agua (a2) comprende un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio o magnesio, (iii) tratar el cartón o papel revestido que se proporciona en la etapa (i) con agua para obtener una suspensión acuosa que comprende al menos tinta, partículas de arcilla y una pasta papelera o un residuo de papel.

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso para la eliminación de tinta de cartón o papel revestido
La presente invención se refiere a un proceso para la eliminación de tinta de cartón o papel revestido, que se puede usar para una multitud de tintas, por ejemplo, tintas para impresión digital, tintas para impresión por láser, tintas offset, tintas flexográficas y/o tintas de huecograbado.
En Suiza, solo en 2012, el consumo total de papeles impresos fue de más de 700.000 toneladas (Fuente: página web PAPIER SCHWEIZ). Incluso si el papel es una de las materias primas renovables, el reciclaje de papel es importante por motivos económicos y ambientales. La eliminación eficaz de tinta del papel pintado es una de las etapas más desafiantes durante el proceso de reciclado.
El documento US 2012/0031573 A1 hace referencia a una composición para eliminar la tinta del papel residual, en la que la composición comprende: un tensioactivo y un componente hidrófobo de eliminación de tinta basado en caolín.
El documento US 1.421.195 se refiere a un proceso para eliminar tinta de un papel que consiste en someter al papel a una disolución alcalina de bentonita.
El documento WO 2010/147581 A1 se refiere a un proceso para eliminación de tinta de un papel residual impreso que comprende las etapas de: a) convertir el papel residual impreso en una suspensión acuosa de pasta papelera en un dispositivo de formación de pasta papelera, donde la tinta se desliga de la pasta papelera, b) someter la suspensión de pasta papelera a flotación con el fin de eliminar los contaminantes hidrófobos que incluyen tinta procedente de la suspensión de pasta papelera, llevándose a cabo dicha flotación en presencia de un aditivo químico de eliminación de tinta que comprende sílice modificada obtenida por medio de tratamiento de partículas de sílice hidrófilas con un líquido orgánico hidrófobo.
El documento EP 0512 212 A1 se refiere a un proceso para eliminar la tinta de papel residual, que comprende (a) poner en contacto el papel residual con un sistema acuoso que contiene un agente seleccionado del grupo que consiste en: (i) una mezcla de una o más sales de amonio cuaternario y una o más arcillas de tipo esmectita; y (ii) una o más arcillas de tipo esmectita orgánicamente modificadas; y (b) recuperar la pasta papelera sin tinta del sistema acuoso.
El documento EP 0572037 A1 hace referencia a un pigmento de revestimiento que se puede fijar sobre un medio de impresión sin el uso de aglutinantes orgánicos que comprenden al menos un silicato en forma de capas susceptible de hinchamiento en agua en una cantidad de al menos un 30 por ciento en peso, basado en el peso del pigmento, en el que dicho pigmento de revestimiento tiene un volumen de hinchamiento de aproximadamente 5 a aproximadamente 30 ml, basado en la suspensión de 2 g de pigmento de revestimiento en 100 ml de agua y en el que dicho silicato en forma de capas susceptible de hinchamiento en agua tiene un valor de potencial zeta de aproximadamente -35 a aproximadamente 10 mV.
El documento WO 2013/123150 se refiere a un método para producir plaquetas de arcilla exfoliadas a partir de un material de arcilla apto susceptible de hinchamiento, que comprende: proporcionar un agente exfoliante que comprende un agente de extracción aniónico, y exponer el material de arcilla susceptible de hinchamiento al agente exfoliante, en el que el agente exfoliante produce plaquetas de arcilla exfoliadas a partir del material de arcilla susceptible de hinchamiento.
El documento WO 2007/081921 A2 se refiere a un método de eliminación de tinta de papel residual impreso que comprende tinta y pasta papelera, comprendiendo las etapas de: a) convertir el papel residual impreso en una suspensión de pasta papelera en un dispositivo de pasta papelera; b) poner en contacto dicha pasta papelera acuosa con un sustrato inorgánico; c) poner en contacto dicha pasta papelera acuosa con una composición de eliminación de tinta que comprende un tensioactivo no iónico, un ácido graso, o una mezcla de los mismos; d) separar dicha tinta de la suspensión acuosa de pasta papelera; y e) recuperar la pasta papelera sometida a eliminación de tinta de la suspensión acuosa de pasta papelera; en la que dicha composición de eliminación de tinta se mezcla opcionalmente con dicho sustrato inorgánico antes de la etapa (b).
El documento DE 19631 150 A1 se refiere a un proceso que implica el tratamiento de un sustrato batido con álcali caustica acuosa, agua oxigenada, un tensioactivo y opcionalmente vidrio soluble y separar la tinta de impresión liberada por medio de flotación, el tensioactivo usado es un tensioactivo catiónico anfífilo con un valor de balance hidrófilo lipófilo de 8 a 13, siendo el contenido de álcali caustico tal que el pH no supere 9 y el contenido de vidrio soluble sea del 0 al 0,5 % en peso.
El documento US 5.336.372 se refiere a un proceso para eliminación de tinta de papel residual utilizando organoarcillas formadas in situ. El proceso comprende (a) formar un agente de eliminación de tinta de organoarcilla en un sistema acuoso, (b) poner en contacto la tinta procedente del papel residual en el sistema acuoso con una cantidad de agente de eliminación de tinta de organoarcilla eficaz para eliminar la tinta del papel residual y (c) recuperar la pasta papelera sometida a eliminación de tinta del sistema acuoso.
El documento US 5.423.911 hace referencia a un pigmento de revestimiento para medio de impresión basado en celulosa. El pigmento de revestimiento para revestir medios de impresión, especialmente papel y cartón, está formado por al menos un silicato en forma de capas susceptible de hinchamiento que se puede fijar sobre el medio de impresión esencialmente sin aglutinantes, en el que la cantidad de silicato en forma de capas susceptible de hinchamiento es de al menos un 30 por ciento y el volumen de hinchamiento del pigmento de revestimiento es de 5 a 30 ml, basado en la suspensión de 2 g de pigmento de revestimiento en 100 ml de agua.
El documento US 4.867.844 se refiere a un método para tratar papel u otros materiales fibrosos con el fin de mejorar las características de resistencia de las tintas de impresión, lacas y composiciones de revestimiento. El método implica la aplicación de un complejo organofílico de (a) un silicato en forma de capas, esmectítico de formación de película apto para intercambio catiónico hidratado e insoluble en agua, que tiene una capacidad de intercambió iónico de al menos 50 miliequivalentes/100 g y (b) un radical orgánico procedente de un compuesto de onio ligado al mismo. El complejo organofílico forma una capa de barrera por medio de la reacción con el disolvente orgánico presente en la tinta de impresión, laca u otra composición de revestimiento.
El documento WO 2006/123996 hace referencia a un proceso para eliminar tinta de fibras recicladas que comprende: a) proporcionar una suspensión acuosa de pasta papelera que contiene fibras recicladas, tinta de impresión y carbonato cálcico; b) estabilizar la dureza de dicha suspensión de pasta papelera provocando la disolución del carbonato cálcico presente en dicha suspensión o un fluido acuoso añadido a dicha suspensión; y c) someter la suspensión de pasta papelera resultante a flotación para separar dicha tinta de impresión de dicha suspensión.
El documento DE 736450 se refiere a un proceso para producir papeles revestidos usando un medio de unión y una composición de revestimiento pigmentado, en el que se usa bentonita o una arcilla de hinchamiento similar como aglutinante en la composición de revestimiento.
El artículo "Novel surface preparation concept for improved deinking: Bringing digital, functional and water-based prints into the mainstream recycling process" que hace referencia a la eliminación de tinta de productos impresos por medio de papel de revestimiento con una capa específica de exfoliación y además activación de dicha capa con hidróxido de sodio que provoca la eliminación de tinta, se publicó en 2013 por parte de Gange (Advances in Printing and Media Technology, Vol. XL, 2013 Ed. Nils Enlund y Mladen Lovrecek, ISSN 2225-6067, ISBN 978-3-9812704-4-0, 179-192).
A la vista de lo anterior, el experto todavía se enfrenta al problema de una eliminación de tinta eficaz, ubicua y respetuosa con el medio ambiente a partir del papel revestido. Todavía en la actualidad, los procesos de eliminación de tinta presentan diversas desventajas. Por ejemplo, no todos los tipos de tinta se eliminan fácilmente de la superficie del papel y pasan al agua, especialmente las tintas de pigmento se adhieren de forma intensa sobre la superficie del papel. Además, para despegar la tinta de los papeles se usan reactivos que pueden perjudicar a las etapas de purificación posteriores, por ejemplo, una base fuerte, tal como hidróxido de sodio, puede desactivar los agentes de recogida catiónica sensibles a pH, tal como las polietileniminas modificadas. La actividad de estos agentes de recogida resulta esencial durante la purificación adicional por medio de flotación.
Todavía existe demanda de procesos de eliminación de tinta que puedan reducir o evitar uno o más de los inconvenientes anteriormente mencionados.
De este modo, un objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para la eliminación de tinta de cartón o papel revestido que sea muy flexible en cuanto a los tipos de tinta. También se ha comprobado que otro objetivo es el suministro de un proceso más eficaz que funcione en condiciones moderadas, por ejemplo, con respecto al valor de pH y permita una elevada flexibilidad en lo que respecta a los métodos y reactivos para la purificación posterior de la fase acuosa que contiene tinta obtenida después de la eliminación de tinta.
Uno o más de los problemas anteriores u otros se solucionan por medio de la materia objetivo que se define en la presente memoria en las reivindicaciones adjuntas.
Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un proceso para la eliminación de tinta de cartón o papel revestido, comprendiendo dicho proceso las etapas de:
(i) proporcionar un cartón o papel revestido que comprende,
(a) al menos una capa que consiste en una composición de revestimiento que comprende,
(a1) una arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio, en la que el contenido de arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio (a1) en la composición de revestimiento está en el intervalo del 3 al 15 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento,
(a2) un aglutinante, en el que el aglutinante es carboximetilcelulosa soluble en agua, y en el que el contenido de aglutinante (a2) en la composición de revestimiento está en el intervalo del 0,1 al 12 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento,
(b) al menos una capa que tiene un espesor en el intervalo de 0,1 a 10 pm que comprende tinta, en la que la capa (a) se deposita sobre el cartón o papel antes de la capa (b).
(ii) activar la arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio antes o durante la etapa (iii),
proporcionando en la etapa (i) el aglutinante (a2), en el que el aglutinante (a2) es soluble en agua y comprende iones monovalentes seleccionados entre el grupo que consiste en sodio, litio, potasio, armonio, y mezclas de los mismos, en el que el aglutinante (a2) de carboximetilcelulosa soluble en agua,
comprende un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio o magnesio,
(iii) tratar el cartón o papel revestido que se proporciona en la etapa (i), con agua para obtener una suspensión acuosa que comprende al menos tinta, partículas de arcilla y
una pasta papelera o un residuo de papel.
El proceso de la presente invención puede comprender además una etapa adicional (iv) de separación del cartón o papel de la suspensión acuosa obtenida en la etapa (iii). La presente invención hace uso de nanoarcilla sometida a intercambio con calcio que se selecciona del grupo que consiste en bentonita, esmectita, montmorillonita y mezclas de las mismas y preferentemente es bentonita.
La etapa de activación (ii) según la presente invención es proporcionar en la etapa (i) un aglutinante de carboximetilcelulosa (a2) que sea soluble en agua y comprenda iones monovalentes seleccionados entre el grupo que consiste en sodio, litio, potasio, amonio y mezclas de los mismos, con respecto a iones de calcio o magnesio, en el que se prefieren los iones de sodio, en el que el aglutinante de carboximetilcelulosa soluble en agua (a2) comprende un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio o magnesio.
Etapas de activación conocidas adicionales son
(A) llevar a cabo la etapa (iii) con agua que comprende un exceso de iones monovalentes seleccionados entre el grupo que consiste en sodio, litio, potasio, amonio y mezclas de los mismos, con respecto a los iones de calcio o magnesio, en el que se prefieren los iones de sodio y/o
(C) añadir iones de sodio en forma de una sal seleccionada del grupo que consiste en cloruro sódico, nitrato sódico, sulfato sódico, carbonato sódico y/o mezclas de los mismos antes o durante la etapa (iii).
El aglutinante es carboximetilcelulosa soluble en agua, y el aglutinante soluble en agua comprende un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio o magnesio, y la composición de revestimiento puede comprender otro aglutinante que sea dispersable en agua, preferentemente un aglutinante de látex.
El papel revestido puede comprender al menos una capa (c) que comprende de 1 a 30 g/m2, preferentemente de 5 a 20 g/m2 y más preferentemente de 6 a 15 g/m2 de un material que comprende carbonato cálcico.
El material que comprende carbonato cálcico puede estar seleccionado entre carbonato cálcico molido, carbonato cálcico precipitado, carbonato cálcico modificado superficialmente, o una mezcla de ellos, y preferentemente es un carbonato cálcico molido natural. Además, el material que comprende carbonato cálcico puede estar seleccionado entre fuentes de carbonato cálcico natural y preferentemente se selecciona del grupo que consiste en mármol, caliza, tiza, dolomita y mezclas de los mismos. El espesor de al menos una capa de tinta puede estar en el intervalo de 0,75 a 5 pm y se prefiere en el intervalo de 0,9 a 2,1 pm. El agua aplicada en la etapa (iii) puede estar seleccionada entre el listado de agua corriente, agua desionizada y mezclas de las mismas, preferentemente en agua corriente, y más preferentemente es agua corriente que comprende iones de sodio, incluso más preferentemente es agua corriente que comprende un exceso de iones de sodio con respecto a los iones de calcio o magnesio.
Durante la etapa (iii) del proceso según la presente invención, se puede llevar a cabo el raspado de la superficie del cartón o papel. El contenido de nanoarcilla (a1) sometida a intercambio con calcio en la composición tal y como se proporciona en la etapa (i) está en el intervalo del 3 al 15 % en peso, más preferentemente del 5 al 12 % en peso, y lo más preferentemente del 5 al 10 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento, y/o el peso de revestimiento de al menos una capa (a) es de 0,1 a 20 g/m2, preferentemente de 1 a 10 g/m2. El contenido del aglutinante (a2) soluble en agua en la composición que se proporciona en la etapa (i) está en el intervalo del 0,1 al 12 % en peso, más preferentemente, del 0,2 al 5 % en peso, incluso más preferentemente del 0,3 al 2,0 % en peso, y lo más preferentemente del 0,5 al 1,5 % en peso, basado en el peso de sólidos de la composición de revestimiento. La tinta de la capa (b) puede ser una tinta de impresión digital seleccionada del grupo que consiste en tintas de chorro a base de colorante o tinta, tintas para impresión por láser y/o tóner, tintas offset, tintas flexográficas, tintas para huecograbado y mezclas de las mismas.
El proceso de la presente invención puede además comprender las etapas de
(v) transferir las suspensiones acuosas tal y como se obtienen en la etapa (iii) o (iv) a una célula de flotación, y/o
(vi) añadir al menos un agente de recogida a las suspensiones acuosas tal y como se obtienen en la etapa (iii), (iv) o (v), y
(vii) hacer pasar un gas de flotación al interior de la suspensión acuosa formada en la etapa (vi) para obtener una fase que comprende agua y una espuma que comprende arcilla y tinta, y
(viii) separar la espuma tal y como se obtiene en la etapa (vii) del agua.
El al menos un agente de recogida puede estar seleccionado del grupo que consiste en polietileniminas modificadas, tensioactivos hidrófobos y activos, preferentemente xantato o tiofosfatos, sulfatos de alquilo, polialquileniminas, aminas primarias, aminas terciarias, aminas cuaternarias, aminas grasas, éstercuats, poliéstercuats e imidazolinas o compuestos de imidazolio cuaternarios, preferentemente metosulfatos de imidazolio cuaternarios, y del modo más preferido polietileniminas. El contenido de al menos un agente de recogida puede estar en el intervalo del 0,001 al 50 % en peso, basado en el peso total de los sólidos de la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv), preferentemente del 0,002 al 20 % en peso, basado en el peso total del peso de partículas de arcilla y otros materiales de relleno opcionales, más preferentemente en el intervalo del 0,05 al 0,8 % en peso, basado en el peso total del peso de sólidos en la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv) y lo más preferentemente en el intervalo del 0,02 al 0,1 % en peso, basado en el peso total del peso de sólidos en la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv).
Se debería comprender que, para los fines de la presente invención, los siguientes términos y expresiones tienen los siguientes significados:
La expresión "eliminación de tinta" en el significado de la presente invención hace referencia a la eliminación de tinta de la pasta papelera para obtener pasta papelera con la tinta eliminada, de manera que la pasta papelera pueda estar esencialmente exenta de tinta, por ejemplo, queda <1 % en peso en la pasta papelera, basado en el contenido de partida o el contenido de tinta de la pasta papelera se ve significativamente reducido, tal como del 50 al 80 % en peso, basado en el contenido de tinta antes de la eliminación de tinta.
La expresión "arcilla sometida a intercambio con calcio" hace referencia a una arcilla que es susceptible de intercambio iónico y se somete esencialmente a intercambio con iones de calcio, por ejemplo, más del 50 %, preferentemente más del 90 % de los cationes son iones de calcio.
La expresión "aglutinante soluble en agua" en el significado de la presente invención hace referencia a aglutinantes que presentan buena solubilidad en agua, es decir, se pueden disolver 10 g, preferentemente 50 g de aglutinante en 1 litro de agua.
La expresión "aglutinante dispersable en agua" en el significado de la presente invención hace referencia a aglutinantes de manera que el material de sólidos/coloidal se dispersa en la fase acuosa sin separación de fases y sin un aumento significativo de viscosidad (esto significa >30 %) durante un período de 3, preferentemente 7 días.
El término "látex" en el significado de la presente invención hace referencia a dispersiones acuosas de partículas poliméricas coloidales. Estas partículas pueden tener un valor de d50 en el intervalo de 10 a 5000 nm.
La expresión "material de relleno" en el significado de la presente invención hace referencia a sustancias que se pueden añadir a materiales, tales como polímeros, elastómeros, pinturas, o adhesivos, por ejemplo, para rebajar el consumo de materiales más costosos o para mejorar las propiedades mecánicas o de material de los productos resultantes. La persona experta en la técnica conoce muy bien los materiales de relleno, típicamente los materiales de relleno minerales, usados en el campo respectivo.
La expresión "activación de la arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio" en la esencia de la presente invención significa someter a intercambio, al menos parcialmente, los iones de calcio o magnesio con cationes monovalentes, preferentemente con sodio, y transformar con ello la arcilla al menos parcialmente en su forma susceptible de hinchamiento en agua.
La "capa (b)" que comprende la tinta según la presente invención puede ser una capa individual (tono sólido) o cuando se ha aplicado la tinta en forma de puntos una serie de capas de pequeña dimensión.
La "fuente de carbonato cálcico natural" puede ser cualquier material natural que comprenda carbonato cálcico. Dichos materiales comprenden, por ejemplo, mármol, caliza, tiza, dolomita y similares.
A lo largo del presente documento, el "tamaño de partícula" de un material que comprende carbonato de metal alcalino, u otro material en forma de partículas se describe por medio de su distribución de tamaños de partícula. El valor dx representa el diámetro con respecto al cual x % en peso de las partículas tienen diámetros menores que dx. Esto significa que el valor d20 es el valor de tamaño de partícula al cual el 20 % en peso de la totalidad de partículas son más pequeñas, y el valor dgs es el tamaño de partícula al cual el 98 % en peso de las partículas son más pequeñas. El valor de dgs también se designa como "corte superior". De este modo, el valor d50 es el tamaño de partícula mediano en peso, es decir, el 50 % en peso de todos los granos son mayores y el 50 % en peso restante son más pequeños que este tamaño de partícula. Para los fines de la presente invención, el tamaño de partícula se especifica como tamaño de partícula mediano en peso d50, a menos que se especifique lo contrario. Para determinar el d50 de tamaño de partícula mediano en peso o el valor d98 de tamaño de partícula de corte superior, se puede usar un dispositivo Sedigraph 5100 o 5120 de Micrometrics Company, EE.UU. El método y el instrumento se conocen por parte de la persona experta y se usan comúnmente para determinar los tamaños de grano de los materiales de relleno y pigmentos. La medición se lleva a cabo en una disolución acuosa del 0,1 % en peso de Na4P2O7. Las muestras se dispersan usando un agitador de alta velocidad y ondas supersónicas.
Cuando se usa un artículo definido o indefinido que hace referencia a un sustantivo singular, por ejemplo, "un", "uno", "una" o "el", "la", esto incluye el plural de ese sustantivo, a menos que se afirme específicamente algo más.
Cuando se usa el término "comprender" en la presente descripción y reivindicaciones, no excluye otros elementos. Para los fines de la presente invención, la expresión "que consiste en" se considera una realización preferida del término "comprender". Si se define a continuación un grupo para que comprenda al menos un determinado número de realizaciones, también se debe comprender que divulga un grupo, que preferentemente consiste esencialmente en estas realizaciones.
Las expresiones tales como "que se puede obtener" o "que se puede definir" y "obtenido" o "definido" se usan de manera indistinta. Esto, por ejemplo, significa que, a menos que el contexto dicte claramente lo contrario, el término "obtenido" no significa que indique, por ejemplo, que una realización se debe obtener, por ejemplo, por medio de la secuencia de etapas que van detrás del término "obtenido", aunque dicha comprensión limitada siempre quede incluida por los términos "obtenido" o "definido" como realización preferida.
Cartón o papel revestido
Según la etapa (i) del proceso según la presente invención, se proporciona un cartón o papel revestido. Dicho cartón o papel revestido se caracteriza por que comprende al menos dos capas (a) y (b), de manera que la capa (a) consiste en una composición de revestimiento y una capa (b) tiene un espesor en el intervalo de 0,1 a 10 pm y comprende tinta. La composición de revestimiento de la capa (a) comprende (a1) una arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio y (a2) un aglutinante.
En una realización preferida, la composición de revestimiento de la capa (a) comprende (a1) una arcilla sometida a intercambio con calcio, preferentemente una nanoarcilla, y (a2) un aglutinante soluble en agua.
En una realización, el cartón o papel revestido tiene un peso en el intervalo de 10 a 600 g/m2, preferentemente de 20 a 400 g/m2. En otra realización, el papel revestido tiene un peso en el intervalo de 20 a 200 g/m2, preferentemente de 40 a 200 g/m2.
En una realización de la presente invención, la arcilla sometida a intercambio con calcio de la composición de revestimiento de la capa (a) es una nanoarcilla seleccionada del grupo que consiste en bentonita, esmectita, montmorillonita y mezclas de las mismas y preferentemente es bentonita.
La arcilla sometida a intercambio con calcio (a1) en la composición de revestimiento, está en el intervalo del 3 al 15 % en peso, más preferentemente del 5 al 12 % en peso, y lo más preferentemente del 5 al 10 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento. El peso total de la composición de revestimiento engloba los sólidos y el agua.
El intercambio de calcio de la arcilla (a1) se puede llevar a cabo durante la preparación de la composición de revestimiento, por ejemplo, mediante adición de hidróxido de calcio o cloruro cálcico, de manera que se prefiere cloruro de calcio.
El aglutinante de la composición de revestimiento de la capa (a) es carboximetilcelulosa soluble en agua. La composición de revestimiento también puede comprender aglutinantes dispersables en agua como látex, y el revestimiento puede comprender una mezcla de aglutinantes solubles en agua y dispersables en agua. El aglutinante (a2) de carboximetilcelulosa soluble en agua comprende iones monovalentes seleccionados entre el grupo que consiste en sodio, litio, potasio, amonio y mezclas de los mismos, y comprende un exceso de iones de sodio con respecto a los iones de calcio o magnesio. El exceso de estos iones con respecto a los iones de calcio o magnesio está en el intervalo de 1000:1 a 100000:1.
El contenido del aglutinante (a2) en la composición de revestimiento está en el intervalo del 0,1 al 12 % en peso, más preferentemente, del 0,2 al 5 % en peso, incluso más preferentemente del 0,3 al 2,0 % en peso, y lo más preferentemente del 0,5 al 1,5 % en peso, basado en el peso de sólidos de la composición de revestimiento.
En una realización, la composición de revestimiento de la capa (a) comprende bentonita y carboximetilcelulosa, preferentemente una carboximetilcelulosa que tiene un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio. El contenido de sólidos de la carboximetilcelulosa puede estar en el intervalo del 1 al 40 % en peso, basado en el peso total de la carboximetilcelulosa, preferentemente del 5 al 15 % en peso, basado en el peso total de la carboximetilcelulosa.
Antes de colocar la composición de revestimiento como capa (a) sobre el papel o cartón la composición que comprende agua, dicho agua se evapora durante el proceso de revestimiento.
En otra realización la composición de revestimiento de la capa (a) comprende sales de calcio o magnesio solubles en agua, preferentemente cloruro cálcico para llevar a cabo el intercambio iónico de la arcilla in situ.
En una realización de la presente invención el contenido de sólidos de la composición de revestimiento antes de la capa de revestimiento (a) está en el intervalo del 1 al 60 % en peso, preferentemente del 2 al 20 % en peso, y más preferentemente del 4 al 10 % en peso.
En una realización según la presente invención, el peso de revestimiento de la capa (a) está en el intervalo de 0,1 a 20 g/m2, preferentemente de 1 a 10 g/m2.
Preferentemente, el espesor de la capa (b) está en el intervalo de 0,1 a 10 pm, preferentemente en el intervalo de 0,75 a 5 pm y más preferentemente de 0,9 a 2,1 pm.
En una realización según la presente invención, el peso de revestimiento de la capa (b) está en el intervalo de 0,5 a 20 g/m2, preferentemente de 1 a 10 g/m2, y más preferentemente de 1,5 a 4 g/m2.
En una realización de la presente invención la tinta de la capa (b) es una tinta de impresión digital seleccionada del grupo de tintas a base de colorante o tinta, tintas de impresión por láser y/o tóner, tintas offset, tintas flexográficas, tintas de huecograbado y mezclas de las mismas.
En otra realización, la tinta es negra, azul, roja, cian, magenta o se usan tintas diferentes con más de uno de estos colores.
El papel revestido como se proporciona en la etapa (i) puede comprender capas adicionales. En una realización preferida, el papel revestido comprende al menos una capa adicional (c) que comprende un material que comprende carbonato cálcico.
El peso de revestimiento de la capa (c) está en una realización en el intervalo de 1 a 30 g/m2, preferentemente de 5 a 20 g/m2, y más preferentemente de 6 a 15 g/m2. En otra realización preferida, la capa (c) consiste en un material que comprende carbonato cálcico.
Además, el papel revestido como se proporciona en la etapa (i) puede tener capas adicionales que comprenden un material que comprende carbonato cálcico.
En una realización, el material que comprende carbonato cálcico se selecciona de carbonato cálcico triturado, carbonato cálcico precipitado, carbonato cálcico con modificación superficial, o una mezcla de los mismos, y preferentemente es un carbonato cálcico triturado natural.
En algunas realizaciones del proceso según la presente invención, el material que comprende carbonato cálcico se selecciona de fuentes de carbonato cálcico natural, que preferentemente contiene del 50 al 98 % en peso de carbonato cálcico, basado en el peso total de dicho material que comprende carbonato cálcico.
Según una realización, el material que comprende carbonato cálcico contiene al menos el 50 % en peso, preferentemente al menos el 70 % en peso, más preferentemente al menos el 80 % en peso, incluso más preferentemente al menos el 90 % en peso, y lo más preferentemente al menos del 90 al 98 % en peso de carbonato cálcico, basado en el peso total de dicho material que comprende dicho carbonato cálcico.
Según otra realización, el material que comprende carbonato cálcico se selecciona del grupo que consiste en mármol, caliza, tiza, dolomita y mezclas de los mismos.
En los casos en los que el carbonato cálcico es de origen sintético, el material que comprende carbonato cálcico puede ser un carbonato cálcico precipitado (PCC). Un PCC en el significado de la presente invención es un material sintetizado, que generalmente se obtiene por medio de precipitación tras una reacción de dióxido de carbono e hidróxido de calcio (cal hidratada) en un entorno acuoso o mediante precipitación de una fuente de calcio y carbonato en agua. Adicionalmente, el carbonato cálcico precipitado también puede ser el producto de introducir sales de calcio y carbonato, cloruro cálcico y carbonato sódico, por ejemplo, en un entorno acuoso. PCC puede ser vaterita, calcita o aragonita. PCCs se describen, por ejemplo, en los documentos EP 2447213 A1, EP 2524898 A1, EP 2371 766 A1, EP 2840065 A1, o WO 2013/142473 A1.
Según una realización, el material que comprende carbonato tiene un tamaño mediano de partícula expresado en peso d50 que varía de 5,0 a 600,0 pm y preferentemente de 50,0 a 300,0 pm.
La capa que comprende la composición de revestimiento (a) es preferentemente la capa más inferior, es decir, la capa directamente adyacente a la superficie del papel no revestido. Resulta esencial que la capa de tinta (b) esté dispuesta encima de la capa (a), no obstante, es posible que capas adicionales, por ejemplo, una capa que comprende un material que comprende carbonato cálcico, estén dispuestas entre las capas (a) y (b). Pero la capa de tinta (b) no puede estar dispuesta entre la superficie del papel no revestido y la capa (a).
Configuraciones preferidas de capas sobre el papel revestido se proporcionan a continuación:
Papel - capa (a) - capa (b)
Papel - capa (a) - capa (c) - capa (b)
Papel - capa (a) - capa (c) - capa (c) - capa (b)
Papel - capa (a) - capa (c) - capa (a) - capa (b)
La configuración "Papel - capa (a) - capa (c) - capa (a) - capa (b)" permite reciclar el material que comprende carbonato cálcico en la capa (c).
Etapa de proceso (ii)
Según la presente invención, la activación de la arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio se logra proporcionando en la etapa (i) el aglutinante soluble en agua (a2) que comprende iones monovalentes seleccionados entre el grupo que consiste en iones de sodio, litio, potasio, amonio y/o mezclas de los mismos.
Otros métodos de activación conocidos son:
(A) llevar a cabo la etapa (iii) con agua que comprende iones monovalentes seleccionados entre el grupo que consiste en iones de sodio, litio, potasio, amonio y mezclas de los mismos, y/o
(C) añadir iones monovalentes seleccionados entre el grupo que consiste en iones de sodio, litio, potasio, amonio y mezclas de los mismos en forma de una sal.
La activación se logra sometiendo a intercambio, al menos parcial, el ion de calcio o magnesio con sodio, y transformando la arcilla en su forma susceptible de hinchamiento en agua.
Un concepto similar puede usar una arcilla sometida a intercambio con un catión divalente diferente de calcio o magnesio, o mezclas de cationes divalentes que incluyen calcio y magnesio e intercambio de estos cationes con un catión monovalente como, por ejemplo, litio o sodio.
La etapa (iii) se puede llevar a cabo con agua que tiene un contenido de sodio en el intervalo de 10 a 10000 mg/l, preferentemente de 10 a 1000 mg/l y más preferentemente de 10 a 300 mg/l.
El agua que se proporciona en la etapa (iii) puede tener un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio en el intervalo de 2: 1 a 1000 a 1.
El agua aplicada en la etapa (iii) puede ser agua corriente, y preferentemente es agua corriente que comprende un exceso de iones de sodio con respecto a calcio o iones de magnesio en el intervalo de 2: 1 a 1000: 1.
En una realización, la composición de revestimiento de la capa (a) comprende bentonita y carboximetilcelulosa que tiene un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio o magnesio. El contenido de sodio de la carboximetilcelulosa puede estar en el intervalo del 1 a 40 % en peso, basado en el peso total de la carboximetilcelulosa, preferentemente del 5 al 15 % en peso, basado en el peso total de la carboximetilcelulosa. Según otra realización, la composición de revestimiento comprende carboximetilcelulosa soluble en agua, que tiene un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio en el intervalo de 10: 1 a 100000 a 1.
En el caso conocido de que los iones monovalentes seleccionados entre el grupo que consiste en iones de sodio, litio, potasio, amonio y mezclas de los mismos se añadan en forma de sal antes o durante la etapa (iii), la sal con respecto a la cantidad de arcilla sometida a intercambio con calcio se añade, con frecuencia, en un exceso del 50 %, preferentemente el 150 %, con respecto a la masa de sal de sodio y la arcilla sometida a intercambio con calcio. Las sales conocidas son sales de sodio seleccionadas entre el grupo que consiste en cloruro sódico, nitrato sódico, sulfato sódico y carbonato sódico.
También es posible llevar a cabo la etapa (ii) aplicando una combinación de medios (A) a (C), tal como (A) y (B), (B) y (C) o (A), (B) y (C).
El tratamiento conocido con hidróxido de sodio para la activación de la arcilla sometida a intercambio con calcio no resulta preferido, ya que una base fuerte, como hidróxido de sodio, puede desactivar los agentes de recogida catiónicos, como polietileniminas. La actividad de estos agentes de recogida resulta esencial durante la purificación adicional por medio de flotación.
Sin pretender quedar ligado a teoría alguna, se piensa que la presencia de iones monovalentes, tales como iones de sodio, es suficiente para provocar la eliminación de tinta del papel o cartón para algunos tipos de arcilla. Puede existir un equilibrio rápido entre la forma de calcio (no hinchada) y la forma de sodio (forma hinchada) de la arcilla. La transformación de la arcilla en la forma hinchada durante un período corto de tiempo puede resultar suficiente para llevar a cabo la exfoliación de la capa (a).
Etapa de proceso (iii)
Según la etapa (iii) de la presente invención, el cartón o papel revestido que se proporciona en la etapa (i) se trata con agua para obtener una suspensión acuosa que comprende al menos tinta, partículas de arcilla y pasta papelera o residuo de papel.
El agua lleva a cabo un intercambio del catión en la arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio, tras lo cual tiene lugar el hinchamiento de la arcilla y tienen lugar el desligado de la capa (a) del cartón o papel revestido.
En una realización, se lleva a cabo el raspado mecánico de la superficie del papel durante la etapa (iii) para contribuir al desligado de la capa (a) del papel. Por consiguiente, también se eliminan las capas (b) y si estuvieran presentes otras capas sobre la parte superior de la capa (a), de la pasta papelera o residuo de papel. Según otra realización, se lleva a cabo el tratamiento por ultrasonidos durante la etapa (iii). En otra realización, el raspado mecánico y el tratamiento por ultrasonidos se llevan a cabo durante la etapa (iii) para mantener el desligado de la capa (a).
La etapa de tratamiento (iii) se puede llevar a cabo a una temperatura en el intervalo de 0 a 120°C, preferentemente de 10 a 100°C y más preferentemente de 15 a 40°C.
Etapas de proceso opcionales
El proceso según la presente invención puede comprender etapas adicionales. Según una realización, el proceso comprende una etapa de separar el cartón o papel de la suspensión acuosa obtenida en la etapa (iii). Se prefieren etapas de separación mecánica como separación mediante el uso de un tamiz o una centrífuga o sedimentación. Según otra realización del proceso según la presente invención, la suspensión acuosa obtenida en la etapa (iii) o (iv) se somete a un proceso de flotación para la eliminación de la tinta del agua. La tinta se transporta fuera del agua junto con la arcilla.
El proceso puede comprender las siguientes etapas adicionales para llevar a cabo la flotación:
(v) transferir las suspensiones acuosas tal y como se obtienen en la etapa (iii) o (iv) a una célula de flotación, y/o (vi) añadir al menos un agente de recogida a las suspensiones acuosas tal y como se obtienen en la etapa (iii), (iv) o (v), y
(vii) hacer pasar un gas de flotación al interior de la suspensión acuosa formada en la etapa (vi) para obtener una fase que comprende agua y una espuma que comprende nanoarcilla y tinta, y
(viii) separar la espuma tal y como se obtiene en la etapa (vii) del agua.
El al menos un agente de recogida usado para conferir naturaleza hidrófoba a las fracciones de impureza puede ser cualquier medio conocido por la persona experta.
La expresión "al menos un" agente de recogida en el significado de la presente invención significa que el agente de recogida comprende, preferentemente consiste en, uno o más agentes de recogida.
En una realización de la presente invención, el al menos un agente de recogida comprende, preferentemente consiste en, un agente de recogida. Alternativamente, el al menos un agente de recogida comprende, preferentemente consiste en, dos o más agentes de recogida. Por ejemplo, el al menos un agente de recogida comprende, preferentemente consiste en, dos o tres agentes de recogida.
Preferentemente, el al menos un agente de recogida comprende, más preferentemente consiste en, un agente de recogida.
Por ejemplo, el al menos un agente de recogida se selecciona del grupo que consiste en polietileniminas modificadas, tensioactivos hidrófobos y activos, preferentemente xantato o tiofosfatos, sulfatos de alquilo, polialquileniminas, aminas primarias, aminas terciarias, aminas cuaternarias, aminas grasas, éstercuats, poliéstercuats e imidazolinas o compuestos de imidazolio cuaternarios, preferentemente metosulfatos de imidazolio cuaternarios, y del modo más preferido polietileniminas modificadas.
En una realización, la polietilenimina modificada es una polietilenimina hidrofóbicamente modificada, en la que la polietilenimina está modificada hidrofóbicamente por medio de sustitución de todos o parte de los hidrógenos de sus grupos amino primarios y/o secundarios por un grupo funcional R, donde R engloba un grupo arilo y/o alquilo lineal o ramificación o cíclico y contiene de 1 a 32 átomos de carbono. Dichas polietileniminas modificadas se describen, por ejemplo, en el documento EP 2366456 A1.
El contenido en sólidos de la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) está preferentemente en el intervalo del 0,1 al 75 % en peso, preferentemente del 0,5 al 40 % en peso, más preferentemente del 1 al 20 % en peso.
El contenido en sólidos de la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iv) está preferentemente en el intervalo del 0,01 al 75 % en peso, preferentemente del 0,5 al 40 % en peso, más preferentemente del 1 al 20 % en peso.
Adicional o alternativamente, el contenido de al menos un agente de recogida está en el intervalo del 0,001 al 50 % en peso, basado en el peso total de los sólidos en la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv), preferentemente en el intervalo del 0,002 al 20 % en peso, basado en el peso total de los sólidos en la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv), más preferentemente del 0,05 al 0,8 % en peso, basado en el peso total de los sólidos en la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv) y lo más preferentemente en el intervalo del 0,02 al 0,1 % en peso, basado en el peso total de los sólidos en la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv).
El gas de flotación es preferentemente aire.
Es preferible que el gas de flotación se caracterice por un tamaño de burbuja en la suspensión de entre 0,01 y 10,0 mm.
La retención de gas está preferentemente entre el 5 y el 35 %.
Durante la flotación, la suspensión acuosa preferentemente tiene una temperatura de entre 5 y 130°C, más preferentemente de entre 10 y 100°C, incluso más preferentemente de entre 15 y 95°C y lo más preferentemente de entre 20 y 95°C. La elección de la temperatura depende en gran medida de la elección de al menos un agente de recogida.
Se aprecia que el proceso implica una etapa de flotación indirecta que conduce a la formación de una espuma que contiene tinta y partículas de arcilla y una fase que porta la disolución o suspensión acuosa. Si el papel revestido comprende una o más capas adicionales (c) que comprenden un material que comprende carbonato cálcico, es preferible que el proceso implique una etapa de flotación indirecta que conduzca a la formación de una espuma que contiene tinta y partículas de arcilla y una suspensión acuosa que comprende el material que comprende carbonato cálcico. El material que comprende carbonato cálcico se puede purificar de forma adicional, por ejemplo, por medio de un proceso de flotación directa que conduce a la formación de una espuma que contiene el carbonato cálcico y una disolución acuosa o mediante el uso de una centrífuga.
En una realización, se añaden uno o más aditivos seleccionados entre el grupo que consiste en agentes de ajuste de pH, disolventes, agentes espumantes tales como isopropanol y polielectrolitos, antes de la etapa (vii), preferentemente el contenido de estos aditivos está en el intervalo del 0,0005 al 1,0 % en peso, más preferentemente del 0,001 al 0,5 % en peso y lo más preferentemente en el intervalo del 0,001 al 0,1 % en peso, basado en el peso total de los sólidos en la suspensión acuosa obtenida después de la etapa (iii) o (iv).
Sección Experimental
El alcance e interés de la invención se puede comprender mejor sobre la base de los siguientes ejemplos que se pretenden como ilustrativos de las realizaciones de la presente invención. No obstante, no se pretende que limiten el alcance de las reivindicaciones en modo alguno.
1 Métodos de medición
A continuación, se describen los métodos de medición llevados a cabo en los ejemplos.
Espectroscopia IR
Se midieron los espectros de IR de polvos en un espectrómetro Perkin-Elmer con un accesorio universal de toma de muestras ATR.
Espectroscopia UV-VIS
Se registraron los espectros UV-VIS de suspensiones/disoluciones acuosas a temperatura ambiente en un espectrómetro Lambda 2 UV/Vis (Perkin-Elmer, EE.UU, velocidad de barrido 240 nm/min) usando una célula Perkin-Elmer UV-Vis (trayectoria de luz = 10 mm).
Evaluación espectrofotométrica de color
La evaluación espectrofotométrica de color se llevó a cabo usando un espectrofotómetro Lambda Techkon SP810 (modo de medición: D2 CMYK, DinE, Illuminant: D65, observador: 10°)
Contenido de Sólidos
Se determinó el contenido de sólidos de la suspensión (también conocido como "peso seco") usando un Analizador de Humedad MJ33 (Mettler-Toledo, Suiza) con los siguientes ajustes: temperatura de secado de 150°C, apagado automático si la masa no cambia más de 1 mg durante un período de 30 s, secado convencional de 1 a 10 g de suspensión.
Contenido de ceniza
Se determinó el contenido de ceniza en % en peso, basado en el peso total de la muestra, por medio de incineración de una muestra en un crisol de incineración que se colocó en un horno de incineración a 570°C durante 2 horas. Se midió el contenido de ceniza como la cantidad total de residuos inorgánicos que quedan.
TGA
Se llevó a cabo el análisis termogravimétrico (TGA) usando un sistema Mettler Toledo TGA/DSC1 STARe basado en una muestra de 5 a 500 mg y temperaturas de barrido de 30 a 1000°C a una tasa de 25°C/minuto, bajo un flujo de aire de 80 ml/min y un flujo de gas de nitrógeno de 20 ml/minuto para protección de equilibrio.
Análisis de fluorescencia de rayos-X (XRF)
Para llevar a cabo la medición de XRF, se trituraron las muestras hasta obtener un polvo fino y posteriormente se colocaron en una bandeja de plástico sobre una película de espectroleno de 6 pm. Se analizó la composición elemental de la muestra bajo helio, por medio de fluorescencia de rayos-X de dispersión, de longitud de onda y secuencial (usando un espectrómetro de fluorescencia de rayos-X ARL™ PERFORM’X, Thermo Fisher Scientific, Inc., EE.UU.). El cálculo de los elementos se llevó a cabo por medio de calibración semicuantitativa (UNIQUANT).
pH
Se midió el pH en un dispositivo Mettler-Toledo Seven-Multi. Se midió el pH de la suspensión a 24°C ± 3°C usando un medidor de pH Mettler Toledo Seven Easy y un electrodo de pH Mettler Toledo InLab® Expert Pro (Mettler Toledo, Suiza). En primer lugar, se llevó a cabo una calibración de tres puntos (según el método de segmentos) del instrumento usando disoluciones reguladoras comercialmente disponibles que tenían valores de pH de 4, 7 y 10 a 20°C (de Aldrich). Los valores de pH presentados son los criterios de valoración detectados por el instrumento (el criterio de valoración es cuando la señal medida difiere en menos de 0,1 mV del promedio durante las últimos 6 s).
Espesor de la capa de tinta
El espesor de la capa de tinta se evaluó por medio de microscopio óptico. Las microfotografías se tomaron en el microscopio óptico usando luz transmitida y se aplicó el método de campo intenso para obtener una iluminación apropiada de la muestra. Se midió el espesor de la capa de tinta en 4 puntos diferentes de cada imagen. El tamaño de pixel fue de 0,13 pm.
2 Preparación de papel
El agua corriente usada en los siguientes ensayos contenía 15 ppm de iones de sodio.
2.1 Preparación de las composiciones de revestimiento
Composición de revestimiento 1: Composición de revestimiento de bentonita sometida a intercambio con Ca
Se preparó un color de revestimiento de bentonita sometida intercambio con Ca a partir de Na-Bentonita (Optigel CK, Rockwood additives) para uso en la composición de revestimiento según la Tabla 1.
Tabla 1: Composición de revestimiento 1 (=CC1), (composición de revestimiento de bentonita sometida a intercambio con Ca).
Figure imgf000011_0001
Se preparó una forma de bentonita de sodio con un contenido del 3 % en peso de sólidos. En primer lugar, se dispersó bentonita en agua corriente (38°C), para contribuir al hinchamiento de los tactoides. Se añadió hidróxido de sodio adicional para obtener un pH de 11. La mezcla se agitó durante 15 minutos para producir una consistencia uniforme. En la forma de gel resultante, las plaquetas de bentonita dispersadas están rodeadas por iones de Na+. Se permitió el curado del gel durante la noche (18 h) para evitar el espesado adicional posterior a la preparación. Para iniciar el efecto de intercambio iónico de calcio, se añadió cloruro cálcico. Cuando se añaden iones de Ca2+ a la mezcla, tiene lugar una intercalación entre las plaquetas de bentonita. Cuando se añade cloruro cálcico paso a paso, finalmente el gel colapsa y se vuelve fluido. Este fenómeno tiene lugar cuando el pH está entre 8 y 9. Se filtró la bentonita fluida a vacío usando una tira azul de papel de filtro 589/3 (<2 gm) para aumentar el contenido de sólidos (del 8,5 al 12,0 % en peso). Se aclaró la bentonita con agua corriente durante este proceso. En la preparación de la composición de revestimiento, se añadió carboximetilcelulosa con un contenido de sólidos del 10 % en peso seco para volver a espesar la mezcla. La tonalidad del color de revestimiento obtenido fue gris-blanquecina, y refleja el corte transversal de dispersión de luz no óptimo de la bentonita en agua. El contenido final de sólidos fue del 7,1 % en peso.
Composición de revestimiento 2: Color GCC para revestimiento superior
Tabla 2: Composición de revestimiento 2 (= CC2).
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Se ha añadido agua para ajustar el contenido de sólidos al 47,8 % en peso.
Para obtener la composición 2, se añadieron sucesivamente poli(alcohol vinílico), Styronal D628, Rheocarb 131 y OBA-APA/Tetra Sulpho a una suspensión de GCC, y se homogeneizó a temperatura ambiente con un dispersador de alta velocidad Pendraulik LD50 (50 mm de diámetro, disco de dispersión, velocidad aproximada 1.250 rpm) durante 2 a 5 minutos después de añadir cada componente.
2.2 Preparación de papeles revestidos
El papel 1 es un papel A4 de calidad para copia comercialmente disponible (Cento Plus, 80 g/m2, no revestido)
El papel 2 es un papel A4 SAPPI revestido previamente con carbonato cálcico triturado (revestimiento previo GCC 100 %)
El papel 3 es un papel no revestido de calidad para copia (80 g/m2, papel 1) revestido con una composición de revestimiento 1 sobre un Dispositivo de Revestimiento-C (velocidad del dispositivo de revestimiento 3, tipo de varilla 5), peso de revestimiento FS: 3,6 g/m2
El papel 4 es un papel revestido previamente SAPPI GCC (papel 2) revestido con una composición 1 sobre un Dispositivo de Revestimiento-C (velocidad del dispositivo de revestimiento 3, tipo de varilla 5) y posteriormente cortado hasta formato A4, peso de revestimiento FS: 3,9 g/m2
El papel 5 es un papel 3, que se revistió posteriormente con una composición de revestimiento 2 sobre un Dispositivo de Revestimiento-C (velocidad del dispositivo de revestimiento 3, tipo de varilla 3) y posteriormente cortado hasta formato A4, peso de revestimiento FS: 8,5 g/m2
2.3 Impresión de papel
Se usaron dos sistemas de impresión por chorro de tinta: Canon Pixma iP4850 (Chromalife 100 tinta basada en colorante; sistema de cabezal de impresión Bubble Jet, thermal InkJet; cabezal de impresión: Cabezal de Impresión Fino 1 pl., boquilla 512 k,Y, boquilla PBK 1536 c,m; ajustes de impresión: convencional, papel de alta resolución, resolución de impresión: 9600 x 2400 dpiHP OfficeJet Pro 8000 Enterprise (tinta basada en pigmento; sistema de cabezal de impresión Bubble Jet, thermal InkJet; cabezal de impresión: 2 Cabezal de Impresión á 2112 boquilla; ajustes de impresión: normal, óptima; resolución de impresión: 4800 x 1200 dpi)
Además, se llevó a cabo impresión offset en un sistema ISIT (impresión de bandas de 210 x 21 mm2) con tinta cian Skinnex.
El Formato 1 es una impresión rectangular de 185 x 288 mm2 de color cian en una hoja de papel A4 para un área total de impresión de 532,8 cm2.
El Formato 2 es una configuración de 6 impresiones rectangulares cian (24 x 95 mm2), 6 impresiones rectangulares magenta (24 x 95 mm2) y 5 impresiones rectangulares negras (24 x 190 mm2) en una hoja de papel A4 para un área total de impresión de 501,6 cm2.
El Formato 3 está compuesto por 7 tiras impresas (aproximadamente 210 x 21 mm2, impresas con tinta cian Skinnex).
Tabla 3: Resumen de papeles impresos.
Figure imgf000013_0001
Impresión de papel 9
El papel usado fue un papel revestido previamente (GCC) SAPPI de 80 g/m2, que se imprimió sobre un ISIT (dispositivo de ensayo de interacción con superficie de tinta) con una tinta offset (3 veces). Se cortó 1 hoja de papel 2 en 7 tiras de papel, y se imprimió sobre el ISIT con tinta offset cian (3 veces, 1 hora de tiempo de secado entre dos capas sucesivas).
Impresión de papel 13
Se imprimió el papel con tinta de pigmento por chorro de tinta sobre el formato 1 y posteriormente se dejó secar durante 10 minutos. A continuación, se llevó a cabo la impresión de nuevo en la parte superior de la 1a capa, y, trascurridos 10 minutos de secado, se imprimió una 3a capa de tinta.
Impresión de papel 14
Se imprimió el papel con tinta de pigmento por chorro de tinta sobre el formato 2 y posteriormente se dejó secar durante 10 minutos. Posteriormente, se llevó a cabo la impresión de nuevo en la parte superior de la 1a capa, y, trascurridos 10 minutos de secado, se imprimió una 3a capa de tinta.
Impresión de papel 15
El papel usado fue un papel revestido previamente (GCC) SAPPI, que se revistió con una capa de bentonita y se imprimió sobre el ISIT (dispositivo de ensayo de interacción con superficie de tinta) con una tinta offset (3 veces). Se cortó 1 hoja de papel A4 en vertical en 7 trozos, y se imprimió sobre un ISIT con tinta offset cian (Novavit 4 X 800 SKINNEX Cian, 3 capas impresas consecutivas una sobre otra, 1 h de tiempo de secado entre dos capas sucesivas).
3 Eliminación de tinta y flotación con tinta pigmentada
El agua corriente usada en los siguientes ensayos contenía 15 ppm de iones de sodio. El polímero de polietilenimina modificada usado en los siguientes ensayos tiene una cadena principal de polietilenimina con un peso molecular (Mw) de 5000 g/mol y modificado con un ácido graso C5 saturado como se describe en el documento EP 2366456 A1. Ejemplo 1: Eliminación de tinta y flotación sobre el papel impreso 11 (ejemplo de la invención)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 11 A4 impresa en un vaso de precipitados (5 l) en 2,2 l de agua desionizada y se dejó en reposo sin agitación particular durante 10 minutos. Se retiró por completo la tinta "corrida" de la hoja en partículas grandes y el color negro, mientras que los esquemas rojo y azul dejan trazas de color rosa/ligeramente rojo sobre el papel. A continuación, se retiró el papel decolorado del vaso de precipitados y se usó directamente agua con partículas de tinta en suspensión para la purificación por flotación. El pH de la mezcla obtenida fue de 9,1.
Etapa B: Purificación por flotación
Se llevó a cabo la flotación en un dispositivo de flotación Outotec Labcell. Se colocaron 2 l de suspensión acuosa obtenida en la etapa A) en el matraz de flotación. Se agitó la mezcla durante 2 minutos bajo flujo de aire (55 Hz, 1650 rpm, flujo de aire: de 4 a 6 l/min). Después de ese período, se añadió un polímero de polietilenimina modificado (1,0 g, contenido de sólidos del 7,5 % en peso). Se detuvo el flujo de aire y se agitó la mezcla durante 2 minutos adicionales. A continuación, se conectó de nuevo el flujo de aire durante 20 minutos (de 4 a 6 l/min). Apareció una espuma coloread rosa/púrpura, y la suspensión de agua se volvió clara tras 2 minutos. Después de ese período de tiempo, se apreció a simple vista que la muestra estaba exenta de partículas coloreadas. Se detuvo la flotación, y se analizaron las diferentes fracciones (espuma retirada y agua limpia).
Residuo (fracción de espuma retirada): púrpura oscuro, V = 250 ml, pH = 8,3
Agua Limpia: incolora con cantidad traza de partículas en suspensión, V = 1,75 l, pH = 8,3.
Etapa C: Filtración
Se filtró la fracción residual mediante el uso de un embudo Büchner (papel de filtración cualitativo calidad Whatman 589/3), se lavó con agua desionizada y se secó a presión reducida a 90°C durante 4 h. Se recuperaron y analizaron 80 mg de un polvo oscuro.
Análisis
IR
La fracción residual mostró un pico a 1000 cm-1 que se puede atribuir a bentonita (enlace Si-O, véase Figura 1). UV/Vís
La Figura 2 muestra los espectros UV-Vis de la suspensión acuosa antes y después de la flotación (una vez filtrado). Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul.
Se midió la densidad de magenta en partes impresas en rojo.
Se midió la densidad de negro en partes impresas en negro.
Los valores aportados son un promedio de 10 mediciones.
Tabla 4: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000014_0001
Análisis de composición
Se analizaron las composiciones de las diferentes fracciones de materiales usando las siguientes técnicas:
• Determinación del contenido de ceniza
• Análisis termogravimétrico
• Análisis-XRF semicuantitativo (UNIQUANT)
• Espectro-FTIR
Las Tablas 5 y 6 siguientes resumen los resultados.
Tabla 5: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000015_0002
Tabla 6: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000015_0001
Ejemplo 2: Eliminación de tinta y flotación de papel impreso 16 (ejemplo de la invención)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 16 A4 impresa en un vaso de precipitados (5 l) en 2,2 l de agua desionizada y se dejó en reposo sin agitación particular durante 10 minutos. Se retiró por completo la tinta "corrida" de la hoja en plaquetas grandes y el color negro, mientras que los esquemas rojo y azul dejan trazas de color rosa/ligeramente rojo sobre el papel. A continuación, se retiró el papel decolorado del vaso de precipitados y se usó directamente agua con partículas de tinta en suspensión (de color ligeramente rojo y aspecto problemático) para la purificación por flotación. El pH de la mezcla obtenida fue de 9,1.
Etapa B: Purificación por flotación
Se llevó a cabo la flotación en un dispositivo de flotación Outotec Labcell. Se colocaron 2 l de suspensión acuosa obtenida en la etapa A) en el matraz de flotación. Se agitó la mezcla durante 2 minutos bajo flujo de aire (55 Hz, 1650 rpm, flujo de aire: de 4 a 6 l/min). Después de ese período, se añadió un polímero de polietilenimina modificado (1,0 g, contenido de sólidos del 7,5 % en peso). Se detuvo el flujo de aire y se agitó la mezcla durante 2 minutos adicionales. A continuación, se conectó de nuevo el flujo de aire durante 20 minutos (de 4 a 6 l/min). Apareció una espuma coloreada rosa/púrpura que comprendía partículas de tinta rosa/púrpura. Se apreció una decoloración rápida de la muestra de agua, pero quedaron muchas partículas de tinta en suspensión. Se añadieron otros 0,5 g de polímero de polietilenimina modificada, lo cual se tradujo en la formación de una espuma incolora con partículas de tinta sobre la superficie. Trascurridos 20 minutos, no se apreciaron más partículas de tinta en la superficie. Se detuvo la flotación, y se analizaron las diferentes fracciones (espuma retirada y agua limpia).
Residuo (fracción de espuma retirada): púrpura oscuro, V = 200 ml, pH = 8,5
Agua limpia: incolora con trazas de partículas de tinta pequeñas que quedan en la suspensión, V = 1,8 l, pH = 8,3. Etapa C: Filtración
Se filtró la fracción residual usando un embudo Büchner (papel filtrante cualitativo 589/3 de calidad Whatman), se lavó con agua desionizada y se secó a presión reducida a 90°C durante 4 h. Se recuperaron y analizaron 0,9 g de partículas púrpura/multicolor.
Análisis
IR
La fracción residual mostró un pico a 1000 cm-1 que se puede atribuir a bentonita (enlace Si-O, véase Figura 3) y un pico a 1400 cm-1 que se puede atribuir a carbonato cálcico.
UV/Vís
La Figura 4 muestra los espectros UV-Vis de la suspensión acuosa antes y después de la flotación (una vez filtrado). Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul.
Se midió la densidad de magenta en partes impresas en rojo.
Se midió la densidad de negro en partes impresas en negro.
Se presenta en promedio de 10 mediciones.
Tabla 7: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000016_0003
Análisis de composición:
Tabla 8: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000016_0002
Tabla 9: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000017_0001
Ejemplo 3: Eliminación de tinta y flotación de papel impreso 6 (ejemplo comparativo)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 16 A4 impresa en un vaso de precipitados (5 l) con 2,2 l de agua corriente y se dejó en reposo sin agitación particular durante 10 minutos. No se liberaron partículas apreciables en el agua corriente, y no se apreció decoloración alguna del papel. Únicamente se apreció una ligera coloración rosa del agua.
Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul.
Se midió la densidad de magenta en partes impresas en rojo.
Se midió la densidad de negro en las partes impresas en negro.
Los valores se proporcionan como promedio de 10 mediciones.
Tabla 10: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000017_0002
Ejemplo 4: Eliminación de tinta y flotación de papel impreso 13 (ejemplo de la invención)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 13 A4 impreso en un vaso de precipitados (5 l) con 2,2 l de agua corriente. Se agitó la mezcla de manera regular durante 10 minutos. Se retiró lentamente la tinta "corrida" de la hoja en pequeñas plaquetas y el color negro, mientras que los esquemas azul y rojo dejan trazas de color rosa/ligeramente rojo sobre el papel. A continuación, se retiró el papel decolorado del vaso de precipitados y se usó directamente el agua con las partículas en suspensión (de color ligeramente púrpura y aspecto problemático) para la purificación por flotación. El pH de la mezcla obtenida fue de 7,9.
Etapa B: Purificación por flotación
Se llevó a cabo la flotación en un dispositivo de flotación Outotec Labcell. Se colocaron 2 l de suspensión acuosa obtenida en la etapa A) en el matraz de flotación. Se agitó la mezcla durante 2 minutos bajo flujo de aire (55 Hz, 1650 rpm, flujo de aire: de 4 a 6 l/min). Después de ese período de tiempo, se añadió un polímero de polietilenimina modificado (0,8 g, contenido de sólidos del 11,0 % en peso). Se detuvo el flujo de aire y se agitó la mezcla durante 2 minutos adicionales. A continuación, se conectó de nuevo el flujo de aire durante 20 minutos (de 4 a 6 l/min). Apareció una espuma coloreada rosa/púrpura que comprendía partículas de tinta rosa/púrpura de gran tamaño. Se apreció una decoloración rápida de la muestra de agua, pero quedaron partículas de tinta visibles en suspensión. Se añadieron otros 0,4 g de polímero de polietilenimina modificada, lo cual se tradujo en la formación de una espuma incolora con partículas de tinta sobre la superficie. Trascurridos 10 minutos, tuvo lugar la decoloración completa. Se detuvo la flotación, y se analizaron las diferentes fracciones (espuma retirada y agua limpia).
Residuo (fracción de espuma retirada): púrpura oscuro, V = 300 ml, pH = 8,2
Agua Limpia: incolora, sin cantidad apreciable de partículas presentes, V = 1,7 l, pH = 8,0.
Etapa C: Filtración
Se filtró la fracción residual usando un embudo Büchner (papel filtrante cualitativo 589/3 de calidad Whatman), se lavó con agua desionizada y se secó a presión reducida a 90°C durante 4 h. Se recuperaron y analizaron 0,28 g de partículas púrpura/coloreadas.
Análisis
IR
La fracción residual mostró un pico a aproximadamente 1000 cm-1 que se puede atribuir a bentonita (enlace Si-O, véase Figura 5) y un pico a aproximadamente 1400 cm-1 que se puede atribuir a carbonato cálcico.
UV/Vís
La Figura 6 muestra los espectros UV-vis de la suspensión acuosa antes y después de la flotación.
Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul
Tabla 11: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000018_0004
Espesor de la capa de tinta:
Tabla 12: Espesor de la capa de tinta antes y después de la exposición a agua.
Figure imgf000018_0002
Análisis de composición:
Tabla 13: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000018_0001
Tabla 14: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000018_0003
Figure imgf000019_0002
Ejemplo 5: Eliminación de tinta y flotación de papel impreso 14 (ejemplo de la invención)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 14 A4 impreso en un vaso de precipitados (5 l) con 2,2 l de agua corriente. Se agitó la mezcla de manera regular durante 10 minutos. La tinta se "corrió" lentamente de la hoja en partículas pequeñas, quedaron trazas de color rosa sobre el papel a partir de las zonas impresas en azul y especialmente en rojo. A continuación, se retiró el papel decolorado del vaso de precipitados y se usó directamente agua con partículas de tinta en suspensión para la purificación por flotación. El pH de la mezcla obtenida fue de 7,4.
Etapa B: Purificación por flotación
Se llevó a cabo la flotación en un dispositivo de flotación Outotec Labcell. Se colocaron 2 l de suspensión acuosa obtenida en la etapa A) en el matraz de flotación. Se agitó la mezcla durante 2 minutos bajo flujo de aire (55 Hz, 1650 rpm, flujo de aire: de 4 a 6 l/min). Después de ese período de tiempo, se añadió un polímero de polietilenimina modificado (0,8 g, contenido de sólidos del 11,0 % en peso). Se detuvo el flujo de aire y se agitó la mezcla durante 2 minutos adicionales. A continuación, se conectó de nuevo el flujo de aire durante 20 minutos (de 4 a 6 l/min). Apareció una espuma coloreada rosa/púrpura que comprendía partículas de tinta rosa/púrpura de gran tamaño. Se apreció una decoloración rápida de la muestra de agua, pero quedaron partículas de tinta visibles en suspensión. Después de 10 minutos se añadieron otros 0,6 g de polímero de polietilenimina modificado, lo cual se tradujo en la formación de una espuma incolora con partículas de tinta sobre la superficie. Trascurridos 10 minutos tuvo lugar la decoloración completa, aunque quedaron algunas partículas oscuras diminutas (negras) de tinta en suspensión. Se detuvo la flotación, y se analizaron las diferentes fracciones (espuma retirada y agua limpia).
Residuo (fracción de espuma retirada): púrpura oscuro, V = 300 ml, pH = 8,2
Agua limpia: incolora, sin cantidad significativa de partículas presentes, V = 1,7 l, pH = 8,0.
Etapa C: Filtración
Se filtró la fracción residual usando un embudo Büchner (papel filtrante cualitativo 589/3 de calidad Whatman), se lavó con agua desionizada y se secó a presión reducida a 90°C durante 4 h. Se recuperaron y analizaron 0,26 g de partículas púrpura/coloreadas.
Análisis
¡ñ
La fracción residual mostró un pico a 1000 cm-1 que se puede atribuir a la bentonita (enlace Si-O), (Figura 7).
Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul.
Se midió la densidad de magenta en partes impresas en rojo.
Se midió la densidad de negro en partes impresas en negro.
Se presenta en promedio de 10 mediciones.
Tabla 15: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000019_0001
Análisis de composición
Tabla 16: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000020_0001
Tabla 17: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000020_0003
Ejemplo 6: Eliminación de tinta y flotación de papel impreso 6 (ejemplo comparativo)
Etapa A): Desorción de tinta del papel:
Se sumergió una hoja de papel 6 A4 impresa en 2 l de agua corriente y se dejó en reposo sin agitación particular durante 10 minutos. No se liberaron partículas visibles al agua, y el papel no experimentó decoloración. Únicamente se pudo apreciar una ligera coloración rosa del agua.
Espectrofotometría para evaluación de color:
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul.
Se midió la densidad magenta en partes impresas en rojo.
Se midió la densidad de negro en partes impresas en negro.
Tabla 18: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000020_0002
Ejemplo 7: Eliminación de tinta y flotación de papel impreso 8 (ejemplo comparativo)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 8 A4 impresa en un vaso de precipitados (5 l) 2 l de agua corriente y se agitó manualmente de forma regular durante 10 minutos. No se liberaron partículas visibles al agua, y el papel no experimentó decoloración. Únicamente se apreció una ligera coloración rosa del agua corriente. Posteriormente, se retiró la hoja de papel del vaso de precipitados y se midió la densidad de color en cada sección.
Espectrofotometría para evaluación de color
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul.
Se midió la densidad magenta en partes impresas en rojo.
Se midió la densidad negra en partes impresas en negro.
Los valores aportados son un promedio de 10 mediciones.
Tabla 19: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000021_0001
Ejemplo 8: Eliminación de tinta y flotación de papel impreso 17 (ejemplo de la invención)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 17 A4 impresa en un vaso de precipitados (5 l) con 2,2 l de agua desionizada y se dejó en reposo sin agitación particular durante 1 h. Parte de la tinta se disolvió (coloración azul) y se "corrieron" partículas procedentes de la hoja. Tras otra hora, se retiró el papel decolorado del vaso de precipitados y todavía se pudieron apreciar trazas de color sobre la superficie del papel. Se usó el agua (de color azul intenso) con partículas de tinta en suspensión (las partículas sedimentaron de forma rápida) para la purificación por flotación. El pH de la mezcla obtenida fue de 8,1.
Etapa B: Purificación por flotación
Se llevó a cabo la flotación en un dispositivo de flotación Outotec Labcell. Se colocaron 2 l de suspensión acuosa obtenida en la etapa A) en el matraz de flotación. Se agitó la mezcla durante 2 minutos bajo flujo de aire (55 Hz, 1650 rpm, flujo de aire: de 4 a 6 l/min). Después de ese período de tiempo, se añadió un polímero de polietilenimina modificado (1,0 g, contenido de sólidos del 7,5 % en peso). Se detuvo el flujo de aire y se agitó la mezcla durante 2 minutos adicionales. A continuación, se conectó de nuevo el flujo de aire durante 10 minutos (de 4 a 6 l/min). Aparecieron partículas oscuras que contenían espuma, después de 10 minutos se apreció menos espuma, aunque la muestra quedó bastante coloreada. Se añadió 1 g (7,5 % en peso de contenido de sólidos) del polímero de polietilenimina modificado y se continuó la flotación durante otros 10 minutos. Tuvo lugar la decoloración completa de la muestra, la muestra se mostró visualmente exenta de partículas coloreadas, pero quedó cierta cantidad traza de partículas blancas en la suspensión. Se detuvo la flotación, y se analizaron las diferentes fracciones (espuma retirada y agua limpia).
Residuo (fracción de espuma retirada): púrpura oscuro, V = 300 ml, pH = 8,3
Agua Limpia: incolora sin cantidad significativa de partículas presentes, V = 1,7 l, pH = 7,6.
Etapa C: Filtración
Se filtró la fracción residual mediante el uso de un embudo Büchner (papel de filtración cualitativo calidad Whatman 589/3), se lavó con agua desionizada y se secó a presión reducida a 90°C durante 4 h. Se recuperaron y analizaron 0,39 g de un polvo gris.
Análisis
R
La fracción residual mostró un pico a 1000 cm-1 que se puede atribuir a bentonita (enlace Si-O, véase Figura 8) y un pico a 1400 cm-1 que se puede atribuir a carbonato cálcico.
UV/Vís
La Figura 9 muestra los espectros UV-vis de la suspensión acuosa antes y después de la flotación.
Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul.
Se midió la densidad de magenta en partes impresas en rojo.
Se midió la densidad de negro en las partes impresas en negro.
Los valores se proporcionan como promedio de 10 mediciones.
Tabla 20: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000022_0002
Análisis de composición
Tabla 21: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000022_0001
Tabla 22: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000022_0003
Ejemplo 9: Eliminación de tinta y flotación de papel impreso 7 (ejemplo comparativo)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 7 A4 impresa en un vaso de precipitados (5 l) en 2,2 l de agua desionizada y se dejó en reposo sin agitación particular durante 1 h. Parte de la tinta se disolvió y las partículas pasaron al agua (disolución y suspensión). Tras otra hora, se retiró el papel decolorado del vaso de precipitados y todavía se pudieron apreciar trazas de color sobre la superficie del papel. Se usó el agua (de color azul intenso) con partículas de tinta en suspensión (las partículas sedimentaron de forma rápida) para la purificación por flotación. El pH de la mezcla obtenida fue de 7,9.
Etapa B: Purificación por flotación
Se llevó a cabo la flotación en un dispositivo de flotación Outotec Labcell. Se colocaron 2 l de suspensión acuosa obtenida en la etapa A) en el matraz de flotación. Se agitó la mezcla durante 2 minutos bajo flujo de aire (55 Hz, 1650 rpm, flujo de aire: de 4 a 6 l/min). Después de ese período, se añadió un polímero de polietilenimina modificado (1,0 g, contenido de sólidos del 7,5 % en peso). Se detuvo el flujo de aire y se agitó la mezcla durante 2 minutos adicionales. A continuación, se conectó de nuevo el flujo de aire durante 10 minutos (de 4 a 6 l/min). Aparecieron partículas oscuras que contenían espuma, después de 10 minutos se apreció menos espuma, aunque la muestra quedó bastante coloreada. Se añadió 1 g (7,5 % en peso de contenido de sólidos) del polímero de polietilenimina modificado y se continuó la flotación durante otros 10 minutos. Después de ese tiempo, la muestra fue casi incolora (ligera coloración azul). Se detuvo la flotación, y se analizaron las diferentes fracciones (espuma retirada y agua limpia).
Residuo (fracción de espuma retirada): púrpura oscuro, V = 200 ml, pH = 7,3
Agua limpia: incolora, sin cantidad significativa de partículas presentes, V = 1,8 l, pH = 7,2.
Análisis
Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul.
Se midió la densidad magenta en partes impresas en rojo.
Se midió la densidad de negro en partes impresas en negro.
Los valores aportados son un promedio de 10 mediciones.
Tabla 23: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000023_0002
Análisis de composición
Tabla 24: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000023_0001
Tabla 25: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000023_0003
Ejemplo 10: Eliminación de tinta y flotación de papel 15 (ejemplo de la invención)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergió una hoja de papel 15 A4 impresa en un vaso de precipitados (5 l) con 2,2 l de agua corriente y se dejó en reposo sin agitación particular durante 1 h. El papel era relativamente hidrófobo y la tinta se marchó una vez que el papel dejó de estar realmente húmedo y se precisó agitación manual para retirar la capa de tinta. Trascurridos 10 minutos se retiró el papel decolorado del vaso de precipitados y se usó directamente el agua coloreada con partículas de tinta dispersadas para la purificación por flotación. El pH de la mezcla obtenida fue de 7,4.
Etapa B: Purificación por flotación
Se llevó a cabo la flotación en un dispositivo de flotación Outotec Labcell. Se colocaron 2 l de suspensión acuosa obtenida en la etapa A) en el matraz de flotación. Se agitó la mezcla durante 2 minutos bajo flujo de aire (55 Hz, 1650 rpm, flujo de aire: de 4 a 6 l/min). Después de ese período de tiempo, se añadió un polímero de polietilenimina modificado (0,8 g, contenido de sólidos del 11 % en peso). Se detuvo el flujo de aire y se agitó la mezcla durante 2 minutos adicionales. A continuación, se conectó de nuevo el flujo de aire durante 10 minutos (de 4 a 6 l/min). Apareció una espuma casi incolora que contenía partículas de tinta azul. Se añadieron otros 0,6 g (7,5 % en peso de contenido de sólidos) del polímero de polietilenimina modificado y se continuó la flotación durante otros 10 minutos. Después de ese tiempo, la muestra fue casi incolora y exenta de partículas. Se detuvo la flotación tras un tiempo total de 20 minutos y se analizaron las diferentes fracciones (espuma retirada y agua limpia).
Residuo (fracción de espuma retirada): agua de color azul y partículas, V = 300 ml, pH = 8,1
Agua limpia: incolora, sin cantidad significativa de partículas presentes, V = 1,7 l, pH = 8,1.
Etapa C: Filtración
Se filtró la fracción residual usando un embudo Büchner (papel filtrante cualitativo 589/3 de calidad Whatman), se lavó con agua desionizada y se secó a presión reducida a 90°C durante 4 h. Se recuperaron y analizaron 0,25 g de partículas azules y blancas. También se filtró la fracción "limpia" procedente de la flotación y no se recogió residuo alguno sobre el filtro.
]R
La fracción residual mostró un pico a 1000 cm-1 que se puede atribuir a la bentonita (Figura 10).
Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul. Se presentan los valores en promedio de 10 mediciones.
Tabla 26: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000024_0003
Análisis de composición
Tabla 27: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000024_0001
Tabla 28: Composición de las diferentes fracciones.
Figure imgf000024_0002
Figure imgf000025_0002
Espesor de la capa de tinta:
Tabla 29: Espesor de la capa de tinta antes y después de la exposición a agua.
Figure imgf000025_0001
se midió en 4 puntos diferentes de cada imagen. El tamaño de pixel fue de 0,13 gm.
Ejemplo 11: Eliminación de tinta y flotación de papel 9 (ejemplo comparativo)
Etapa A): Desorción de tinta del papel
Se sumergieron 6,5 bandas de papel 9 (dimensión 21x215 mm2) en un vaso de precipitados (5 l) con 2,2 l de agua corriente y se dejó en reposo sin agitación particular durante 1 h. El papel era relativamente hidrófobo y la tinta se marchó una vez que el papel dejó de estar realmente húmedo y se precisó agitación manual durante 10 minutos para retirar la capa de tinta. No se separó nada del papel, tras 10 minutos se retiró el papel decolorado del vaso de precipitados. El agua estaba completamente transparente y toda la tinta se quedó sobre el papel.
Espectrofotometría
Se midió la densidad de cian en partes impresas en azul
Los valores aportados son un promedio de 10 mediciones.
Tabla 30: Resultados de la evaluación espectrofotométrica.
Figure imgf000025_0003

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso para la eliminación de tinta de cartón o papel revestido, que comprende las siguientes etapas:
(i) proporcionar un cartón o papel revestido que comprende,
(a) al menos una capa que consiste en una composición de revestimiento que comprende,
(a1) una arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio, en la que el contenido de arcilla (a1) sometida a intercambio con calcio o magnesio en la composición de revestimiento, está en el intervalo de desde el 3 hasta el 15 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento, (a2) un aglutinante, en el que el aglutinante es carboximetilcelulosa soluble en agua, y en el que el contenido de aglutinante (a2) en la composición de revestimiento está en el intervalo de desde el 0,1 hasta el 12 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento,
(b) al menos una capa que tiene un espesor en el intervalo de desde 0,1 hasta 10 gm que comprende tinta, en el que la capa (a) se deposita sobre el papel o cartón antes de la capa (b)
(ii) activar la arcilla sometida a intercambio con calcio o magnesio antes o durante la etapa (iii) proporcionando en la etapa (i) el aglutinante (a2), en el que el aglutinante (a2) es soluble en agua y comprende iones monovalentes seleccionados del grupo que consiste en sodio, litio, potasio, amonio y mezclas de los mismos, en el que el aglutinante soluble en agua (a2) comprende un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio o magnesio,
(iii) tratar el cartón o papel revestido que se proporciona en la etapa (i) con agua para obtener una suspensión acuosa que comprende al menos tinta, partículas de arcilla y una pasta papelera o un residuo de papel.
2. - El proceso según la reivindicación 1, en el que el proceso comprende una etapa adicional (iv) de separación del cartón o papel de la suspensión acuosa obtenida en la etapa (iii).
3. - El proceso según la reivindicación 1 o 2, en el que la arcilla es una nanoarcilla sometida a intercambio con calcio seleccionada del grupo que consiste en bentonita, esmectita, montmorillonita y mezclas de las mismas y preferentemente es bentonita.
4. - El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la composición de revestimiento comprende otro aglutinante que es dispersable en agua, preferentemente un aglutinante de látex.
5. - El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el papel revestido comprende al menos una capa (c) que comprende de 1 a 30 g/m2, preferentemente desde 5 hasta 20 g/m2 y más preferentemente de 6 a 15 g/m2 de un material que comprende carbonato cálcico.
6. - El proceso según la reivindicación 5, en el que el material que comprende carbonato cálcico se selecciona de carbonato cálcico triturado, carbonato cálcico precipitado, carbonato cálcico con modificación superficial, o una mezcla de los mismos, y preferentemente es un carbonato cálcico triturado natural.
7. - El proceso según la reivindicación 5 o 6, en el que el material que comprende carbonato cálcico se selecciona de fuentes de carbonato cálcico natural y preferentemente se selecciona del grupo que consiste en mármol, caliza, tiza, dolomita, y mezclas de los mismos.
8. - El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el espesor de la al menos una capa de tinta está en el intervalo de desde 0,75 hasta 5 gm y preferentemente en el intervalo de desde 0,9 hasta 2,1 gm.
9. - El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el agua aplicada en la etapa (iii) se selecciona del grupo que consiste en agua corriente, agua desionizada y mezclas de las mismas, preferentemente es agua corriente, más preferentemente es agua corriente que comprende iones de sodio, incluso más preferentemente es agua corriente que comprende un exceso de iones de sodio con respecto a iones de calcio o magnesio.
10. - El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que se lleva a cabo raspado mecánico de la superficie del papel o cartón durante la etapa (iii).
11. - El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el contenido de arcilla (a1) sometida a intercambio con calcio o magnesio en la composición de revestimiento, está en el intervalo de desde el 5 hasta el 12 % en peso, y lo más preferentemente desde el 5 hasta el 10 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento, y/o
el peso de revestimiento de la al menos una capa (a) es de desde 0,1 hasta 20 g/m2, preferentemente de 1 a 10 g/m2.
12.- El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el contenido del aglutinante (a2) en la composición de revestimiento está en el intervalo de desde el 0,2 hasta el 5 % en peso, incluso más preferentemente desde el 0,3 hasta el 2,0 % en peso y lo más preferentemente desde el 0,5 hasta el 1,5 % en peso, basado en el peso total de la composición de revestimiento.
13.- El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la tinta de la capa (b) es una tinta de impresión digital seleccionada del grupo que consiste en tintas de chorro a base de colorante o tinta, tintas para impresión por láser y/o tóner, tintas offset, tintas flexográficas, tintas de huecograbado y mezclas de las mismas.
14. - El proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el proceso comprende además las etapas de
(v) transferir las suspensiones acuosas según se obtienen en la etapa (iii) o (iv) a una célula de flotación, y/o (vi) añadir al menos un agente de recogida a las suspensiones acuosas tal y como se obtienen en la etapa (iii), (iv) o (v), y
(vii) hacer pasar un gas de flotación al interior de la suspensión acuosa formada en la etapa (vi) para obtener una fase que comprende agua y una espuma que comprende arcilla y tinta, y
(viii) separar la espuma según se obtiene en la etapa (vii) del agua.
15. - El proceso según la reivindicación 14, en el que el al menos un agente de recogida se selecciona del grupo que consiste en polietileniminas modificadas, tensioactivos hidrófobos y activos, preferentemente xantato o tio fosfatos, sulfatos de alquilo, polialquileniminas, aminas primarias, aminas terciarias, aminas cuaternarias, aminas grasas, estercuats, poliéstercuats, e imidazolinas o compuestos de imidazolio cuaternario, preferentemente metosulfatos de imidazolio cuaternario y lo más preferido son polietileniminas modificadas.
16. - El proceso según la reivindicación 14 o 15, en el que el contenido de el al menos un agente de recogida está en el intervalo de desde el 0,001 hasta el 50 % en peso, basado en el peso total de los sólidos de la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv), preferentemente desde el 0,002 hasta el 20 % en peso, basado en el peso total del peso de partículas de arcilla y otros materiales de relleno opcionales, más preferentemente en el intervalo desde el 0,05 hasta el 0,8 % en peso, basado en el peso total del peso de los sólidos en la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv) y lo más preferentemente en el intervalo de desde el 0,02 hasta el 0,1 % en peso, basado en el peso total del peso de los sólidos en la suspensión acuosa que se proporciona en la etapa (iii) o (iv).
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