MX2012013267A - Proceso de reciclaje de papel de desecho, producto obtenido a partir del mismo y sus usos. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un bioproceso para el reciclaje de papeles de desecho originado a partir de papel de alta calidad que comprende las etapas siguientes: a) preparación de la pulpa; b) la dilución en agua del material pulpado obtenido en a); c) tratamiento enzimático de la pulpa; d) la adición de sales inorgánicas y pegamentos; e) la dilución en agua del material obtenido en d); f) filtración por vacío; opcional prensado; y g) secado. En particular, dicho papel de alta calidad es papel impreso. La presente invención también se refiere al producto obtenible mediante dicho proceso. La presente invención se refiere además a los diferentes usos del producto, tales como material de edificación y construcción, material de embalaje ecológico y material eco-decorativo.

Description

PROCESO DE RECICLAJE DE PAPEL DE DESECHO. PRODUCTO OBTENIDO A PARTIR DEL MISMO Y SUS USOS Campo de la invención La presente invención describe gn procedimiento para reciclar papel de desecho originado a partir de papel de alta calidad. La presente invención también describe los productos obtenibles por dicho proceso y los distintos usos de dichos productos.

Antecedentes de la técnica Hoy en día y debido a la creciente recolección selectiva de papel y cartón, el problema para los papeles de desecho está siendo importante en ciudades y zonas industrializadas. Aunque en nuestros días una gran cantidad de este papel de desecho se recicla, muchos de estos papeles de desecho vuelven al ciclo de papel o cartón, pero una parte significativa de estos papeles de desecho incluyen importantes cantidades de aditivos, tintas, pegamentos, resinas con resistencia a la humedad, etc, y hace que el proceso" de reciclaje sea muy caro y en muchos casos no sea sostenible desde el punto de vista medioambiental. Este tipo de desecho o residuo debe ser enviado a un vertedero, convirtiéndose entonces en un problema para el medio ambiente y la economía en una empresa.

Este problema se encuentra fundamentalmente en las empresas de impresión y diseño gráfico, ya que tratan de evitar la generación de residuos o subproductos, tanto por razones ambientales como económ icas. En general, existe una tendencia a reducir el volumen de papel enviado a vertedero y/o incineradora. Debido a estas razones, el reciclaje de papel y cartón se ha promovido públicamente. Al recuperar y reciclar el papel ya utilizado la vida de la celulosa puede extenderse y el consumo de fibra virgen se evita. Las empresas de impresión y diseño gráfico utilizan una serie de diferentes papeles y tintas. Algunos de los subproductos o residuos ya tienen un tratamiento conocido y su reciclaje es una parte del proceso normal en el ciclo de vida del producto en esta industria.

Sin embargo, existe cierto papel que no está incluido en este tratamiento de reciclado conocido. Es el papel de alta calidad con un elevado contenido de aditivos. U n proceso de impresión de alta calidad no puede recuperar el papel de desecho principalmente debido a las tintas y aditivos presentes que hacen que el repulpado y el reciclado sean un proceso muy difícil. Hasta la fecha, todo el residuo generado en la producción de este tipo de papel debe ser tratado como un residuo para un vertedero convirtiéndose asi en una fuente de contaminación y una pérdida significativa de materia y energ ía, además del alto costo que implica.

Además, las empresas productoras de papel de impresión y escritura de alta calidad no pueden utilizar papel reciclado, principalmente porque hay una pérdida de calidad en el producto final mediante el uso de pulpas en el proceso de reciclaje.

Un enfoque para resolver este problema es mediante la eliminación de los aditivos y tintas. Hay muchos documentos que divulgan los procesos de destintado (véase, por ejemplo: US2009165967; US2007158039. Separation of ink partióles from waste paper bv fine-bubbles. El-Deberá H., Moudgil BM, A. El-M¡dany KONA (2005) , 23, 122-128; WO 2005124016 A1; US2005098278; WO 2004011717; The role of partióle size on the deposition efficiencv of ink on plástic spheres. AZZAM Mohammed DO, MOUSA Hasan, AL-MAQRAEI Coloides Abduljalil A. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects (2003), 230 (1-3), 207-216; US 2003106654; Coagulation using kerosene for magnetic deinkinq of waste office paper Oki Tatsuya, Owada Shuji, Yotsumoto Hiroki, Tanuma Hirokazu, Takeuchi Yuu. Materials Transactions (2003), 44 (2), 320-326; WO 2002012618), pero la mayoría de ellos utilizan productos químicos que pueden llegar a producir una contaminación medioambiental más alta. En otros casos, después de eliminar estos aditivos deben añadirse otros productos que llevan a un trabajo costoso en tiempo con un consumo de materia y energía y, en consecuencia, se convierte en un proceso poco rentable.

Otro ejemplo es el documento WO 00/15899, el cual describe un método para destintar y decolorar un papel impreso, que comprende (a) pulpear el papel impreso para obtener una pasta de pulpa y (b) diluir la pasta de pulpa pero, donde el tinte es decolorado con una o más lacasas en la presencia de oxígeno y opcionalmente uno o más mediadores químicos.

Tecnología del reciclaje La tecnolog ía de reciclaje se ha demostrado como eficaz para el papel de periódicos y cartón. Estos productos están hechos de papel que contiene un bajo contenido de agentes de relleno y es fácil de llevar a cabo el repulpado. Por lo tanto, para los productos con un alto contenido de agentes de relleno el proceso de repulpado es más difícil.

En los métodos actualmente existentes para obtener la pulpa de papel usado de alta calidad, siempre hay una pérdida en la resistencia de la fibra recuperada, una pérdida en el rendimiento total de fibra y un problema en la eliminación de los aditivos y las tintas del papel. También existe el problema adicional de tener que agregar pasta virgen a la pasta recuperada para obtener una resistencia aceptable en el producto final. Esto hace el proceso y el producto más caro.

A veces, se utilizan procesos mecánicos, como la flotación y floculación para eliminar aditivos no celulósicos del papel utilizado, como resinas, plásticos, polímeros, barnices, recubrimientos, preparaciones pre- y post-tintado u otros productos no celulósicos.

En general, los aditivos son retirados de las fibras durante la etapa de desfibrilación . El papel utilizado es tratado en un pulpador en condiciones alcalinas a 50-60°C a fin de lograr una desfibrilación buena y una pasta pulpable. Un proceso alternativo es llevar a cabo esta operación en condiciones de frío, engrosando la pulpa hasta tener una consistencia superior al 1 5%, calentando con vapor a 60°C y luego introduciendo un destintador y un agente blanqueador. La pulpa se deja 2 ó 3 horas en una torre de maceración con agitación mecánica.

Un primer problema encontrado con este método es que, en el tratamiento térmico, todas las sustancias bajo el punto de fusión permanecen dispersas en la pulpa y no se pueden eliminar más, causando así problemas posteriores en la máquina productora de papel obstruyendo filtros, rejillas, válvulas y conducciones.

Un segundo problema encontrado es que estas técnicas de destintato son poco eficientes para las tintas más modernas. Las tintas actuales utilizan resinas con una resistencia a la humedad como portador de fijación sobre la fibra y con estos procesos, las tintas no pueden separarse de la superficie del papel e incluso la adhesión a él no se debilita.

Un tercer problema es que la temperatura del proceso de destintado no se puede aumentar ya que los tratamientos prolongados para una fibra de celulosa en medio alcalino a altas temperaturas hacen que la pulpa tenga un color amarillento, especialmente cuando trozos de madera se mantienen en el papel.

Uno de los presentes inventores describió previamente un proceso (ES2241408 B1 ) para el reciclaje de papel de desecho impreso en grabado con tintas resistentes a la humedad. Sin embargo, el mencionado proceso utiliza un pH muy ácido y hay una gran cantidad de residuos durante el proceso, junto con una drástica reducción de la longitud de la fibra de celulosa, provocando con ello una reducción en la resistencia a la rotura en el material reciclado. El nuevo proceso descrito en la presente invención supera los inconvenientes mencionados y, además, permite obtener un producto con propiedades mejoradas, como resistente al fuego, aislamiento térmico y acústico, impermeable al agua, estabilidad dimensional, baja densidad, alta resistencia mecánica, duro como la madera pero capaz de ser moldeado, y reciclable.

Por lo tanto, un primer objetivo de la presente invención es un bioproceso optimizado para el reciclaje de papel de desecho originado a partir de papel de alta calidad (papel impreso).

Un segundo objetivo de la presente invención es el producto obtenible a partir del bioproceso de acuerdo con el primer objeto.

Este material "ecológico" no tiene ningún impacto medioambiental , ya sea en su producción o en su uso. Además, le da un valor añadido a las toneladas de papeles de desecho y cartón que se acumulan en las grandes ciudades. El material de la presente invención tiene propiedades equivalentes a los materiales no ecológicos que pueden sustituirse, con la ventaja de ser un material natural. Además, el proceso de producción de material no tiene un impacto negativo porque no genera residuos y todos los componentes de los residuos utilizados son reciclados en el mismo proceso.

Como se mencionó anteriormente, el producto actual presenta propiedades mejoradas tales como resistente al fuego, aislamiento térmico y acústico, las características de impermeable al agua, estabilidad dimensional, baja densidad , alta resistencia mecánica, duro como la madera pero capaz de ser moldeado, y reciclable.

Otro objetivo de la presente invención es el uso del producto de acuerdo con el segundo objeto como material de construcción y edificación, material de embalaje ecológico y material ecodecorativo.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 representa el proceso biotecnológico de la presente invención para el reciclaje de papel de desecho originado a partir de papel de alta calidad: (1 ) alimentación de papel de desecho (2) pulpador (3) primer contenedor para la dilución (4) agitación (5) segundo contenedor para la dilución (6) filtro de vacío (7) proceso de prensado (8) Calentador de secado (9) Colector de filtrado de agua (1 0) Producto final La Figura 2 muestra las diferentes definiciones de resistencia a la tracción en la curva de tensión-deformación.

La Figura 3 muestra las dimensiones de las muestras de resistencia a la tracción .

La Figura 4 muestra las dimensiones de las muestras de la compresión.

La Figura 5 muestra la fotografía de una muestra de material después de la prueba de fuego.

La Figura 6 muestra las muestras M 1 y M2 con presión acústica ponderada normalizada medida a diferentes frecuencias.

La Figura 7 muestra las muestras M3 y M4 con presión acústica ponderada normalizada a frecuencias diferentes.

La Figura 8 muestra los incrementos del coeficiente de sonido a de la muestra en las frecuencias.

Breve descripción de la invención La presente invención se refiere a un bioproceso para el reciclaje de papel de desecho originado a partir de papel de alta calidad que comprende las etapas siguientes: a) preparación de la pulpa; b) dilución con agua del material pulpado obtenido en a) c) tratamiento enzimático de la pulpa; d) adición de sales inorgánicas y pegamentos; e) dilución con agua del material obtenido en d) f) filtración por vacío; prensado opcional, y g) secado En particular, dicho papel de alta calidad es papel impreso.

La presente invención se refiere también al producto obtenible por el proceso mencionado anteriormente.

La presente invención se refiere además a los diferentes usos del producto, tales como material de construcción y edificación, materiales de embalaje ecológico y materiales eco-decorativos.

Descripción detallada de la invención La presente invención se refiere a un proceso para el reciclaje de papel de desecho originado a partir de papel de alta calidad que comprende las etapas siguientes: a) preparación de la pulpa, donde los papeles de desecho se alimentan en un pulpador con agua con una consistencia entre el 1 5 y el 20%; b) dilución con agua reciclada del material pulpado obtenido en a) hasta una consistencia entre el 5 y el 1 0%; caracterizado porque también comprende las etapas de: c) tratamiento enzimático del material pulpado diluido obtenido en b) ; d) adición de una o más sales inorgánicas y uno o más pegamentos al material obtenido en el tratamiento c) ; e) dilución con agua del material obtenido en d) , hasta una consistencia entre el 1 y el 3% ; f) la filtración del material obtenido en e) mediante vacío y prensado opcional; g) secado del material filtrado obtenido en f) ; en que hay una retroalimentación de la suspensión de agua residual después de la filtración en la etapa f) en los recipientes en los que tienen lugar las etapas b) y e).

Los términos "residuo" y "desecho" se utilizan indistintamente en la presente invención cuando se refiere a material inútil o no aprovechable.

El término "consistencia" hace referencia en la presente invención al porcentaje de materia prima seca (por lo general un residuo) en un disolvente (generalmente agua).

A menos que se indique lo contrario, el término "papel de desecho" se refiere siempre a papel de desecho originado a partir del papel impreso de alta calidad. El "papel de desecho" es estructuralmente aqu í entendido como polímeros naturales con base de celulosa, como la celulosa de papel, algodón, paja, etc.. En una modalidad más preferida, este papel de desecho presenta cenizas (entre 1 5% y 40%) y fibras de celulosa (entre 60% y 85%), que com prenden de madera dura de fibra corta (entre 70% y 80%) con coniferas de fibra larga ( entre 20% y 30%) .

Por papel de desecho originado a partir de "papel de alta calidad" se entiende aqu í el papel de desecho que no se puede repulpar ni reciclar en la industria del papel y cartón , como el papel offset o de grabado de alta calidad, papel de revista con alta concentración de resinas impermeabilizantes y tintas resistentes al agua.

Etapa a) La etapa a) del presente proceso se lleva a cabo en el pulpador (2) añadiendo el papel de desecho ( 1 ) por lo general en el tamaño de una hoja de papel y con una consistencia entre el 1 5 y el 20% en agua corriente. Esta etapa a) puede llevarse a cabo en presencia de enzimas, lo que hace que el proceso sea más rápido y mejore la desfibrilación, a temperatura ambiente o manteniendo la temperatura entre 25 y 40°C. El pH debe mantenerse entre 5 y 9, preferentemente alrededor de 7.

En una modalidad preferida, dichas enzimas son hidrolasas.

Etapa b) En la etapa b), el material ya pulpado se introduce en un recipiente (3) con agua para la dilución. El 90% de este agua se recicla desde el colector (9) y el 10% es agua corriente a fin de compensar la evaporación y así conseguir una consistencia del material entre el 10 y el 5%.

Etapa c) La mezcla obtenida en la etapa b) se lleva a un recipiente (4) con un mecanismo agitador. Allí, la pulpa se trata con enzimas (entre el 0,05% -1% respecto a la materia seca-D -). La temperatura se controla (entre 25-50°C) y el pH se controla (entre 6 y 9) para ejecutar de manera óptima la reacción enzimática.

En una modalidad preferida, dichas enzimas son oxidorreductasas y lacasas.

Etapa d) Entre media y una hora más tarde, se añaden sales inorgánicas, preferiblemente sales de aluminio y más preferiblemente sulfato de aluminio, y uno o más pegamentos naturales que comprenden ácidos de resina naturales, como el ácido abiético, o sus ésteres con glicerol o sus sales de sodio o sus sales de amonio cuaternario, en una cantidad entre 1 y 5% con respecto al DM. En esta etapa, el pH se mantiene preferible a pH de 7 y a una temperatura entre 25 y 50°C.

La concentración de las enzimas de la etapa c), y los aditivos de la etapa d), determinará la variabilidad en las propiedades mecánicas.

Etapa e) La mezcla obtenida en la etapa d) se introduce a continuación en un segundo recipiente (5) con agua para la dilución , en donde dicho agua es agua reciclada del colector (9). Dicha dilución permite obtener un material con una consistencia entre el 1 y el 3%, preferentemente alrededor del 1 %, a un pH 6-9 y una temperatura de 25-40°C .

Etapa f) El producto obtenido en e) se filtra al vacío en un molde (6) . El filtrado del agua se recoge en un recipiente (9) y se vuelve a alimentar de nuevo en el proceso, en concreto en los recipientes (3) y (5).

Opcionalmente, el producto sólido obtenido del filtro (6) se prensa en una prensa (7) para obtener un material más compacto.

Etapa g) El producto obtenido en la etapa f) se retira del molde y a continuación se introduce en un calentador de secado con aire forzado (8) , por unos minutos a 1 50°C. A continuación , se aplica un gradiente decreciente 1 °C/min hasta 80°C y se mantiene durante 60 a 1 20 minutos (dependiendo de la forma y el diseño del material) para la deshidratación y curado del producto final (10) .

La presente invención se refiere también al producto obtenible por el proceso de la presente invención.

Dicho producto, que es un material celulósico, se ha caracterizado por los siguientes ensayos: - Permeabilidad al aire - Absorción de agua (método Cobb30) - Absorción de agua por inmersión y deformación - Higroexpansión - Aislamiento acústico por impacto - Aislamiento acústico del ruido aéreo - Comportamiento ante el fuego - Densidad - Resistencia a la tracción - Resistencia a la compresión - Resistencia a la flexión A continuación, se realiza una breve descripción o referencia para cada ensayo .

Determinación de la permeabilidad al aire La permeabilidad al aire se ha determinado según la norma UN E 57-066-86. El método permite determinar el volumen medio de aire que atraviesa una unidad de superficie por aumento de la presión y unidad de tiempo. Se expresa en µ??^?? ß) y se calcula de la siguiente manera: Permeabilidad = 1000 · ? · ?? · ? en donde: V: Volumen de aire que cruza la superficie durante el ensayo (mi) A: Area superficial de ensayo (m2) t: tiempo de ensayo (s) ? P: Diferencia de presión (Pa) La prueba ha sido realizada con un aparato Bekk.

Método Establecer una muestra de 1 5x1 5 mm en el aparato de medición . Con un manómetro, ajustar 100 mi de aire en la muestra, permitiendo que el aire cruce la muestra y controlar el tiempo requerido.

El tiempo se expresa como segundos Bekk.

Determinación de la absorción de agua. Método Cobb30 La prueba se lleva a cabo de acuerdo con la norma UN E 54- 027-74.

La absorción de agua se expresa en gramos por metro cuadrado y se calcula de la siguiente manera: C30 = 200 m (2) donde: C30: índice de Cobb de 30 segundos o la capacidad de absorción de agua por unidad de superficie durante 30 segundos (g/m2). m : aumento de peso (g) El aparato utilizado para los ensayos se describe en la norma UN E 54-027-74.

Método Pesar una muestra de prueba. Debe ser menor de 1 00 gramos con un peso aproximado por debajo de 1 mg.

Fijar la muestra con la tela (la superficie en contacto con el papel de filtro) sobre el aparato. Bloquear la muestra y verter 70 cm3 de agua a 20° ± 1 o C. A partir de ese momento el tiem po es controlado por medio de un cronómetro. Después de 20 segundos, poner boca abajo el aparato para recuperar toda el agua, y extraer la muestra. Coloque la muestra entre dos hojas de papel secante y rodar un rodillo sobre el agujero para eliminar el exceso de agua.

Por último pesar la muestra antes de que tenga lugar la evaporación parcial.

Determinación de la absorción de agua y aumento del grosor por medio de la inmersión en agua El ensayo se realiza según la norma UN E 57-1 1 2-79.

Método Preparar las muestras a analizar a 23 0 C y 50% de humedad relativa. Pesar y medir el grosor de la muestra. Sumergir en agua destilada las muestras en una posición vertical durante 24 ± 1 5 minutos.

Sacar la muestra del agua y colgarla de un rincón, escurrir durante 2 minutos todo el exceso de ag ua. Finalmente pesar y medir el grosor de la muestra.

La absorción de agua relativa se calcula tal como sigue: donde: Ar: absorción de agua relativa (%) m^ peso de la muestra acondicionada antes de la inmersión en agua (g) m2: peso de la muestra después de la inmersión en agua (g) El aumento en el grosor relativo también se calcula de la siguiente manera: (4) E = K 100 donde: Er: aumento relativo del espesor (%) ti : grosor de la muestra acondicionada antes de la inmersión en agua (mm) t2: grosor de la muestra después de la inmersión en agua (mm) Se ha determinado el aumento/disminución de longitud que experimenta una muestra cuando cambia la humedad (higroexpansividad) Se expresa en porcentaje. El ensayo se lleva a cabo de acuerdo a la norma UNE 57-097-78.

Método Introducir las muestras en un recipiente a 45 ± 2% de humedad relativa. Cuando alcance el equilibrio (por lo menos 1 2 horas) , medir el grosor, la anchura y longitud. Después, introducir la muestra en un recipiente a 83 ± 2% de humedad relativa y permitir que se alcance el equilibrio de nuevo (12 horas) . Por último, tomar las mismas medidas que antes.

Los resultados se expresan tal como sigue: x = ioo— (5) donde: X: Aumento relativo de grosor, anchura, y/o longitud (%) I : Aumento de grosor, anchura, y/o longitud (mm) en las muestras l0: grosor, anchura, y/o longitud de la muestra a 45% de humedad relativa (mm) Medición de la mejora del aislam iento del ruido de impacto La prueba de ruido de impacto se lleva a cabo según la norma U NE-74040 / 8 equivalente a la norma I SO 140-8.

El nivel de presión acústica ponderada (Ln0w), se calcula basándose en la norma UNE 21 314/75 equivalente a la norma I SO 717- 2.

Método Para evaluar el aislamiento al impacto de un material utilizan dos salas adyacentes verticales llamadas salas de emisión recepción.

Las dos salas están separadas por una estructura suelo/techo normalizada donde el panel aislante a prueba está instalado. La presión acústica se mide en diferentes áreas de las muestras a analizar: M0: estructura de base parquet sin panel M2: parquet con panel M3: parquet sin panel y con carga M4: parquet con panel y con carga.

El suelo de la sala de emisión es una estructura de área 20 m2 (M0) fabricada de hormigón armado de 120 mm de grosor. Esta estructura se encuentra en la parte superior de la sala de recepción. Entre la losa y las paredes hay una capa de neopreno.

Las pruebas se llevaron a cabo en parquet con y sin panel, con y sin carga de Kg/m2 30 (M^ M2, M3, M4). El parquet estaba formado de 1,264 m2 de tiras de melamina encoladas. El parquet panelado era del mismo tipo mencionado anteriormente con 90 hojas cuyas dimensiones eran de 12 x 12 x 0,7 cm. Las hojas se encolaron con la misma cola que el parquet al hormigón armado. La fuente de ruido de impacto se coloca sobre las muestras (máquina de tipo Bruel 3204 como especifica la norma) En la sala de recepción (50,48 m3), la presión del sonido se mide (Ln) por medio de micrófonos. Los 3 micrófonos usados se sitúan a diferentes alturas al azar.

Las condiciones de prueba del medio son de 22 0 C y 65% de humedad relativa.

Las magnitudes y medidas se definen tal como sigue: • nivel de presión acústica (Ln) en ruido normalizado en cada una de las frecuencias analizadas se define por la siguiente expresión: 5 A Ln = Lno + 10 log A (6) donde: Ln0: nivel de presión acústica en cada banda de frecuencia en la sala de recepción (dB) .

A: área de absorción equivalente medido en la sala de recepción (m2).

A0: Área de Estructura (m2).

• La definición de la mejora del aislamiento del ruido de impacto (AL) en una determinada banda de frecuencias es la siguiente: reducción del nivel de presión del ruido por impacto acústico normalizado resultante después de la panelación de la estructura suelo/techo de la estructura de las dos salas adyacentes. Se puede resumir de la siguiente manera: AL = Lno - Ln (7) donde: Lno: nivel de presión del ruido de impacto normalizado en la sala de recepción sin panelación (dB) .

Ln: nivel de presión del ruido de impacto normalizado en la sala de recepción con panelación (dB) .

La fuente de ruido de impacto se sitúa en 5 posiciones diferentes en la superficie ensayada. Las mediciones del nivel de presión acústica se toman en la sala de recepción. Para cada posición , se toman 3 mediciones del nivel de presión acústica.

La medida del tiempo de integración es de 5 segundos para cada lectura. Lno y Ln se toman a tiempo real con un analizador de espectro. Las bandas de frecuencia del espectro entre 100 y 5000 Hz se analizan en 1 /3 octavas.

El nivel de presión acústica ponderado (Ln 0w) , se utiliza para obtener un nivel de presión acústica normalizada, que tiene en cuenta el campo acústico con una sensibilidad de frecuencia del oído humano.

La mejora del aislamiento del ruido de impacto ponderado, ALW, es la diferencia entre el nivel de presión acústica ponderada de referencia y el nivel de presión acústica ponderada de muestra: ALw = Lnow - Lnw (8) donde: Lnow: nivel de presión acústica ponderada de referencia (dB) . Lnw: nivel de presión acústica ponderada de muestra (dB).

Medición de la mejora del aislamiento de ruido aéreo Se ha determinado la capacidad de aislamiento de ruido aéreo del material mediante dos métodos: el coeficiente teórico del aislamiento de ruido aéreo (R) y el coeficiente experimental de la absorción de sonido (a) determ inado por el tubo de Kundt.

Coeficiente de aislamiento de ruido aéreo (R) Este coeficiente se calcula teóricamente trabajando sobre los datos obtenidos en el ensayo del ruido de impacto.

De acuerdo a la norma NBE-CA-88 la mejora del ruido aéreo del material se determina tal como sigue: Lnw = 135 - R (9) donde: Lnw: nivel de presión acústica del impacto ponderada (dB) R: aislamiento medido del ruido aéreo (dB) .

El coeficiente R es una medida que relaciona los niveles de intensidad acústica entre dos espacios separados por el material a estudiar. Las normas de nivel acústico en la construcción y la edificación se basan en este parámetro.

Determinación del coeficiente de absorción de sonido con tubo de Kundt El coeficiente experimental de absorción acústica (a) se determina según la norma EN-ISO 1 1 0534-1 .

La medición ha sido tomada de acuerdo al método de onda estacionaria. Un altavoz emite un sonido dentro de un tubo con dimensiones determinadas. En un extremo tiene un analizador conectado a un micrófono que puede deslizarse por el interior del tubo. La muestra refleja las ondas emitidas por el hablante dando lugar a ondas estacionarias dentro del tubo. Las ondas estacionarias se pueden capturar con el micrófono. Al medir los niveles máximos y mínimos de presión acústica, se puede calcular el coeficiente de absorción de muestra. El coeficiente será específico para la onda incidente en un ángulo de cero grados.

Las frecuencias del oído humano oscilan entre 20 y 20.000 Hz. Las frecuencias más habituales del medio ambiente están alrededor de 1000 y 5000 Hz. Estos rangos de frecuencias son los que pueden ser molestos.

Método Colocar una muestra de 9 cm ó 3 cm en un extremo del tubo (en función de tubo de Kundt a utilizar) . Colocar un micrófono en la superficie de la m uestra (la señal dB máxima se puede leer en el analizador). A continuación, deslizar a lo largo del tubo hasta que se halla la señal mínima de la onda estacionaria. Con la diferencia entre los niveles máximo y mínimo de presión, se puede obtener el coeficiente de absorción . Repetir este proceso para cada frecuencia.

Tubo Kundt de alta frecuencia (Tipo de aparato standing Wave 4002 , Bruel & Kjaer), 30 mm de diámetro interno y 280 mm de largo. Banda: entre 800 y 6500 Hz.

Tubo Kundt de baja frecuencia, diámetro interno de 90 mm y 170 mm de largo. Banda de trabajo de frecuencia baja: entre 90 y 1 800 Hz.

Estudio del comportamiento en el fuego El ensayo del comportamiento en el fuego se ha realizado según la norma UNE 23-721 -90.

La norma define un método de análisis del comportamiento del fuego capaz de ser aplicado a todos los materiales simples o de construcción o edificación independientemente de su grosor.

El ensayo se ha llevado a cabo en una cámara de radiación.

Método Se fabricó una muestra de 400 x 300 mm . Se introdujo en el interior de la cámara de radiación. Se sometió durante 20 minutos a 300°C. Durante este tiempo, se emitieron gases y se produjo llama.

Densidad La densidad es una medida de la masa por unidad de volumen y se determina de acuerdo con la norma EN 323. Cuanto mayor sea la densidad de un objeto, mayor es su masa por unidad de volumen. p = m / V ( 10) p = Densidad m = Masa V = Volumen V = r -d2 p ( 1 1 ) V = Volumen r - radio d = grosor Las muestras fueron abandonadas durante 1 2 horas a 23°C a una humedad relativa del 50% .

Después se midió su peso con una balanza y se calculó el volumen mediante la medición de las dimensiones del material. Se determinó la densidad mediante la medición de la masa total y se dividió por el volumen total .

La densidad del material descrito en la presente invención es inferior a 0, 500 g/cm3 cuando el material no está prensado e igual o superior a 0,700 g/cm3, pero inferior a 1 , cuando está prensado.

Resistencia a la tracción La resistencia a la tracción se midió en referencia a la norma ISO 1 924-1 : 1 992. En general, la resistencia a la tracción determina la fuerza necesaria para estirar un material hasta el punto de que se rompa. Esto muestra un parámetro muy importante, especialmente en los cam pos de la ciencia de los materiales o la ingeniería mecánica.

Más específicamente, la resistencia a la tracción de un material es la cantidad máxima de tracción, que es posible aplicar antes de la rotura, por lo que la definición de rotura es variable.

Las tres definiciones típicas de resistencia a la tracción son : • Límite elástico: La tensión que un material puede soportar sin deformación permanente • Resistencia a la tracción: La tensión máxima que un material puede soportar.

· Resistencia a la ruptura: La coordenada de tensión en la curva de tensión-deformación en el punto de ruptura Las diferentes definiciones de resistencia a la tracción se muestran en la figura 2.

La progresión de la curva depende en gran medida del material , debido a su fuerza, fragilidad o elasticidad .

La resistencia a la tracción se mide en unidades de fuerza por unidad de superficie; las unidades son Newtons por metro cuadrado (N/m2) o Paséales (Pa). Los valores para representar la curva tensión-deformación se calculan mediante las fórmulas 1 2 y 13. ( 1 2) O = d-b s = tensión F = fuerza d = grosor b = ancho D e = - (1 3) l e = deformación D = desplazamiento I = longitud inicial Para analizar la resistencia a la tracción del material, se utilizan discos con un diámetro de 1 8 cm . Siguiendo las normas, se cortaron seis muestras de estos discos para llevar a cabo la medición, de modo que el valor resultante representa el promedio de seis pruebas individuales.

Las dimensiones de las muestras se muestran en la figura 3.

Las muestras se sujetan con un recorrido de las abrazaderas de exactamente 63 mm . La velocidad de medición es 1 mm / min.

Las pruebas se llevaron a cabo en una máquina de ensayo de tracción de la marca ADAMEL LOMARGHI .

Resistencia a la compresión Resistencia a la compresión es la capacidad de un material para resistir fuerzas de empuje dirigidas axialmente. Cuando se alcanza el l ímite de resistencia a la compresión , los materiales normalmente se aplastan .

Para determinar la resistencia a la compresión , se aplica una tensión de compresión sobre el material, lo cual conduce a su compactación o disminución de volumen. La carga de un elemento estructural o una muestra aumentará la tensión de compresión hasta llegar a la resistencia a la compresión.

La tensión de compresión tiene unidades de tensión (fuerza por unidad de área). s = tensión F = fuerza A = superficie D e = - (15) d e = deformación D = desplazamiento d = grosor Para medir la resistencia a la compresión, se produjeron muestras con un diámetro de aproximadamente 9 cm y un grosor de aproximadamente 1 - 1,3 cm.

La carga máxima del probador alcanzó los 8000 N, en consecuencia el área superficial de las muestras se redujo hasta 400 mm 2 (figura 4) para obtener resultados valiosos.

El límite de desplazamiento del probador muestra 4 mm, por lo tanto no se pudieron obtener valores máximos durante la medición. Las muestras fueron comparadas mediante la cantidad de deformación para una cierta carga de compresión. Las pruebas se realizaron con una velocidad de 2,5 mm / min.

Como con la resistencia a la tracción, la resistencia a la compresión tiene que determinarse mediante los datos proporcionados por el probador (máquina de pruebas de tracción ADAMEL LOMARGHI).

Resistencia a la flexión La resistencia a la flexión, también conocida como módulo de ruptura o tensión a la fractura: este parámetro mecánico se midió en referencia a la norma ISO 178-2001 y se define como la capacidad del material para resistir la deformación bajo una carga.

Este ensayo empleaba una barra que presenta una sección transversal rectangular que se dobla hasta la fractura utilizando una técnica de análisis de la flexión de tres puntos. La resistencia a la flexión representa la mayor tensión experimentada en el material en su momento de ruptura. Se mide en términos de tensión con el símbolo s Cálculo de la tensión de flexión of 3PL 2b esta fórmula se utilizan los siguientes parámetros af = tensión en las fibras externas en el punto medio (MPa) P = carga en un punto determinado en la curva de carga - deflexión (N) L = Envergadura del soporte (mm) b = Anchura de la barra de ensayo (mm) d = Profundidad de la barra de ensayo (mm).

La resistencia a la flexión para un material prensado descrito en la presente invención es superior a 30 MPa.

Los resultados de estas pruebas llevan a la conclusión de que el producto obtenible mediante el procedimiento descrito en la presente invención presenta las siguientes características: resistente al fuego, aislamiento térmico y acústico, las características de impermeable al agua, estabilidad dimensional , baja densidad, alta resistencia mecánica, duro como la madera capaz de ser moldeado, maleable y reciclable.

Debido a estas propiedades halladas en el producto obtenible por el procedimiento descrito en la presente invención, esto también se refiere a los diferentes usos de dicho producto.

Un primer uso es como material de construcción y edificación : por ejemplo, como un aislante de parquet, pared de separación, o suelo de aislamiento.

Un segundo uso es como un material de embalaje especial y ecológico.

Un tercer uso es como un material eco-decorativo.

El término "material eco-decorativo" como se usa aquí significa un material que puede ser utilizado en la decoración y/o renovación que necesita ser reciclado y reciclable, o procede de un proceso de revalorización de residuos.

Ventajosamente, el presente producto es ecológico superando los inconvenientes de algunos de los productos utilizados para estos fines, tales como el poliestireno expandido o productos con una consistencia más baja y mayor fragilidad, como los paneles de yeso o materiales con una producción menos respetuosa con el medio ambiente debido a la la formación de compuestos orgánicos volátiles, como los tableros de aglomerado.

Usos en la I ndustria de la Construcción y Edificación Las propiedades que el material presenta cuando se moldea: más resistente que las piezas obtenidas en el proceso actual de moldeado de fibras, con propiedades de resistencia al fuego e impermeable al agua, y aislamiento térmico y acústico, lo hace ideal para la sustitución de piezas de plástico utilizadas en la industria de la construcción y edificación.

El mercado de poliestireno expandido en el sector de la construcción y la edificación es grande. Las piezas con propiedades especiales desarrolladas, moldeadas con el nuevo material para sustituir el poliestireno expandido son: Paneles y paredes prefabricadas Este nuevo material se puede utilizar como componente de los paneles y paredes prefabricadas, y todo tipo de tableros (yeso, virutas, fibras, etc) Este material puede ser aplicado en esta aplicación para las tablas especiales consideradas (impermeable a agua y fuego) .

Domos, gofres y losa de molde Este material aligera el peso de la estructura y al mismo tiempo reduce el consumo de hormigón.

Paneles de techo Las propiedades de aislamiento térmico y acústico para esta aplicación son necesarias, y además existe la posibilidad de producir un acabado de superficie con la calidad requerida para el pintado inmediato.

Aislante de fachada Para esta aplicación, este material frente al poliestireno expandido tiene la ventaja de ser un material impermeable al fuego.

Aislante de techo y suelo Existe un gran número de formas de hallar el poliestireno expandido como aislante para suelos y techos. La oportunidad para que el nuevo material desarrollado es unir las funciones de distintos componentes necesarios para instalar parquet: el propio parquet más el material de aislamiento, reduciendo los problemas de instalación (pliegues, suelo creciente, etc. ) Usos en la industria del embalaje Existen 2 maneras para reducir la contaminación: aumentar la capacidad nacional para reciclar el producto en cuestión , o mediante la reducción de su uso. Teniendo en cuenta los diferentes éxitos nacionales en el reciclaje de papel y cartón , existe la voluntad política de reducir el consumo de plástico en favor de otros materiales. Algunos ejemplos propuestos en esta dirección: la supresión de bolsas de plástico en los supermercados en España, la prohibición de poliestireno expandido en el envasado de alimentos en Francia , etc. Todo esto, hace que todos los envases reciclables tengan nuevas oportunidades y las propiedades de impermeabilidad al agua sean importantes, propiedad presente en nuestro material.

Embalaje de la industria: alimentos, cosméticos, electrodomésticos, y en todas partes en general. Los productos están siendo rechazados debido a que los embalajes son inadecuados. Como en general son de un solo uso, las medidas y normas han comenzado a reutilizar y reciclar los materiales.

Bolsas isotérm icas para alimentos y transporte médico Además de las propiedades necesarias de aislamiento, el nuevo material realiza una mayor resistencia a la tensión mecánica, lo que permite mayores cargas.

Diversas aplicaciones con material moldeado Elementos aislantes y decorativos, protectores para esquinas, elementos de la pantalla, artesanía, etc.

Los siguientes ejemplos pretenden ilustrar mejor la presente invención y no debe interpretarse como una limitación.

Ejemplo 1 : 8 kg de pulpa de papel de desecho se pulpea en un pulpador con agua con un 1 5% la consistencia, durante 1 5 min. Después de diluir la pulpa hasta el 5% de consistencia con agua reciclada se introduce en un reactor calentado con agitación mecánica. Se añade a la pulpa el uno por ciento en DM de una mezcla de enzimas que contiene: el 30% de endocelulasa (EC 3.2.1.4), el 20% de Xilanasa (EC 3.2.1.8) y el 50% de glucosooxidasa (EC 1.1.3.4). La agitación se mantiene a 300 rpm durante 30 min. a 40°C y se controla el pH en 7. A continuación, se aumenta la velocidad hasta 500 rpm y se añade un 5% en DM de pegamento natural y sales de aluminio. Manteniendo la temperatura a 40°C, se agita durante 15 min a la misma velocidad de rotación. Después de este tratamiento, la pulpa se diluye hasta obtener una consistencia del 1% y es entonces filtrada en un filtro rectangular cuyas dimensiones son de 230 X 450 mm. La torta es extrae de su filtro, y se lleva a un horno de convección de aire forzado. Este horno está inicialmente a 150°C y sigue un gradiente de 1°C/min hasta alcanzar 80°C, permaneciendo en esta temperatura hasta que la torta está completamente desecada (aproximadamente 5h). Aproximadamente, se obtienen entre 15 y 20 placas de prueba de dimensiones 230x450x1 Omm. Las aguas del filtrado se reciclan en la primera y segunda dilución de la pulpa en el proceso. El rendimiento en peso del material con respecto a la DM inicial es del 98%.

Propiedades: Resultados de permeabilidad al aire: 0,0059 µ?? / Pa s Resultado Cobb30: 49,6 g/m2 Absorción de agua relativa (%): 21,68 Aumento en el grosor relativo (%): 3,44 Aumentos relativos de grosor, ancho y longitud Comportamiento al fuego (figura 5) La muestra analizada muestra quemada la zona donde se aplicó la radiación térmica. La combustión no se propagó al resto de la muestra. El material se reduce a cenizas sin apenas puntos incandescentes.

Durante los 20 minutos de la prueba, no se emitieron gases inflamables (posiblemente su mayoría son de C02).

Las observaciones realizadas durante la prueba fueron: • sin quema • sin llama • sin chorreo • sin puntos incandescentes • gases emitidos no eran de color gris claro inflamable (posiblemente C02).

El material está clasificado como M1 (según la normal UNE 23- 727-90). Esto dependerá del tipo de los gases emitidos.

Ejemplo 2: Se pulpan 8 kg de papeles de desecho de la recogida de cartón de embalaje, añadiendo 0,1% en DM de endocelulasa (EC 3.2.1.4), en un pulpador con agua hasta obtener una consistencia del 15% durante 15 min. La pulpa se diluye a continuación hasta el 10% de consistencia con agua reciclada y se introduce en un reactor calentado con agitación mecánica. Posteriormente, se añade el 1 % en DM de lacasa (EC 1 . 1 0.3.2) se añade. Manteniendo la agitación a 300 rpm durante 30 m in. a 40°C y controlando el pH en 6. A continuación, se aumenta la velocidad hasta 500 rpm y se añade un 5% en DM de cola natural que contiene colofonia y sales de aluminio. Manteniendo la temperatura a 40°C, se agita durante 1 5 min a la misma velocidad. Después de este tratamiento, la pulpa se diluye hasta la consistencia del 1 % y es entonces filtrada en un filtro rectangular cuyas dimensiones son 230 x 450 mm. Después de filtrarse, la torta se prensa a 30 bar en una prensa electromecánica a una velocidad de 400 N/s y luego se lleva a un horno de convección de aire forzado. Este horno está inicialmente a una temperatura de 1 50°C y sigue un gradiente de 1 °C/min hasta alcanzar los 80°C, permaneciendo en esta temperatura hasta que la torta está completamente desecada (aproximadamente 5h). El agua filtrada se recicla en la primera y segunda dilución de la pulpa en el proceso. El rendimiento en peso del material con respecto a la DM inicial es del 98% .

Propiedades: Resistencia a la tracción Muestra prensada: Tensión 8 M Pa Deformación del 1 ,6% Resistencia a la compresión Muestra de prensada: Tensión 5, 5 MPa Deformación del 40% Densidad: Muestra prensada: 0,700 g/cm3 Muestra no prensada: 0,430 g/cm3 Ejemplo 3: Se pulpa 8 kg de papel de desecho añadiendo un 1 % en DM de endo, 1 -4 beta xilanasa (EC 3.2. 1 .8) , en un pulpador con agua (1 5% de consistencia) durante 1 5 min. La pulpa se diluye a continuación hasta el 1 0% de consistencia con agua reciclada y se introduce en un reactor calentado con agitación mecánica. Se añade a la pulpa un 0,2% en DM de un preparado acuoso de hidrolasas: endocelulasa, hem icelulasa y esterasa, y la temperatura se mantiene a 50°C durante 30 min a pH 7. A continuación la velocidad de rotación se incrementa hasta 500 rpm y se añade un 5% en DM de pegamento acuoso que contiene colofonia y sales de aluminio. Manteniendo la temperatura a 40°C, se agita durante 15 min manteniendo la misma velocidad. Después de este tratamiento, la pulpa se diluye hasta la consistencia del 1 % y es entonces filtrada con un filtro de molde de 450 X 320 X 200. Una vez que la torta se filtra y se extrae de su filtro, es llevada a un horno por convección de aire forzado. Este horno está inicialmente a 1 50°C y sigue un gradiente de 1 °C/min hasta alcanzar los 80°C se alcanza, permaneciendo en esta temperatura hasta que la torta está desecada. El agua del filtrado se recicla en la primera y segunda dilución de la pulpa en el proceso. El rendimiento en peso del material con respecto al DM inicial es del 90%.

Propiedades: Tensión a la flexión Muestra prensada : 35 MPa Resultados del nivel de presión acústica ponderada normalizada: La figura 6 muestra el nivel de presión acústica de ruido de impacto ponderada normalizada (Ln) a diferentes frecuencias para las muestras ?? y M2.

La figura 7 muestra el nivel de presión acústica de ruido de impacto ponderada normalizada (Ln) a diferentes frecuencias para las muestras M3 y M4.

Coeficiente a de la muestra La figura 8 muestra los incrementos de coeficiente a frecuencias entre 250 y 2500 Hz, rango en el cual el sonido es molesto para los humanos.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1 .- Proceso para el reciclaje de papel de desecho originado a partir de papel de alta calidad que comprende las etapas siguientes: a) preparación de la pulpa, donde los papeles de desecho se alimentan en un pulpador con agua con una consistencia entre el 15 y el 20%; b) dilución con agua reciclada del material pulpado obtenido en a) hasta una consistencia entre el 5 y el 10%; caracterizado porque también comprende las etapas de: c) tratamiento enzimático del material pulpado diluido obtenido en b); d) adición de una o más sales inorgánicas y uno o más pegamentos al material obtenido en el tratamiento c); e) dilución con agua del material obtenido en d) hasta una consistencia entre 1 y 3%, f) filtración del material obtenido en e) mediante vacío y prensado opcional; g) secado del material filtrado obtenido en f); en que hay una retroalimentacion de la suspensión de agua residual después de la filtración en la etapa f) en los recipientes en los que tienen lugar las etapas b) y e).

2 .- Proceso según la reivindicación 1, donde la etapa a) se lleva a cabo mediante la adición adicional de hidrolasas.

3 .- Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la temperatura de la etapa a) es de 25 a 40°C y el pH entre 5 y 9.

4 .- Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el pH de la etapa c) es entre 6 y 9.

5 .- Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tratamiento enzimático en la etapa c) se l leva a cabo por oxidorreductasas y lacasas.

6 .- Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las sales inorgánicas utilizadas para la etapa d) es sulfato de aluminio.

7 .- Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde las colas utilizadas en la etapa d) comprenden ácidos de resina o sus sales o sus ésteres.

8 . - Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la consistencia del material al final de la etapa e) es entre el 1 % y el 3%.

9 .- Proceso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la temperatura para la etapa e) es entre 25 y 40°C y el pH entre 6 y 9. 1 0 . - Material celulósico caracterizado por una densidad inferior a 0,500 g/cm3 cuando el material no está prensado e igual o superior a 0,700 g/cm3, pero inferior a 1 , cuando está prensado, una resistencia a la flexión cuando el material está prensado superior a 30 MPa y un comportamiento al fuego correspondiente a un material M 1 según la norma UNE 23-721 -90. 1 1 .- Utilización del producto según la reivindicación 10 como material de construcción y edificación. 1 2 .- Utilización del producto según la reivindicación 10 como material de embalaje ecológico. 1 3 .- Utilización del producto según la reivindicación 1 0, como un material eco- decorativo. RES U M E N La presente invención se refiere a un bioproceso para el reciclaje de papeles de desecho originado a partir de papel de alta calidad que comprende las etapas siguientes: a) preparación de la pulpa; b) la dilución en agua del material pulpado obtenido en a) ; c) tratamiento enzimático de la pulpa; d) la adición de sales inorgánicas y pegamentos; e) la dilución en agua del material obtenido en d) ; f) filtración por vacío; opcional prensado; y g) secado. En particular, dicho papel de alta calidad es papel impreso. La presente invención también se refiere al producto obtenible mediante dicho proceso. La presente invención se refiere además a los diferentes usos del producto, tales como material de edificación y construcción, material de embalaje ecológico y material eco-decorativo.