PT880614E

PT880614E - Processo para a recuperacao de fibra de residuos de papel impresso

Info

Publication number: PT880614E
Application number: PT97905656T
Authority: PT
Inventors: Russell Harris Poy; Christopher Mark Kulakowski; Daniel Brian Mulligan
Original assignee: Pellerin Corp Milnor
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2000-10-31
Also published as: NO983700L; NO983700D0; ES2148935T3; CA2246507A1; DE69702440D1; JP2000505509A; US5714040A; WO1997030206A1; KR19990082682A; EP0880614A1; ATE194397T1; BR9708428A; DE69702440T2; EP0880614B1; AU2249397A

Description

DESCRIÇÃO

"PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE FIBRA DE RESÍDUOS DE PAPEL IMPRESSO"

ENQUADRAMENTO GERAL DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se geralmente a um processo para recuperar fibra de papel residual impresso. Particularmente, refere-se um processo para remover e separar tinta de pasta de papel residual impresso electrostaticamente para recuperar uma fibra de elevada qualidade apropriada para utilização na fabricação de papel de grau reciclado de escrita e de impressão.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR

Uma quantidade crescente de papel é impressa utilizando processos electrostáticos. A impressão electrostática (impressão por não impacto ou impressão xerográfica) é principalmente realizada por máquinas duplicadoras fotostáticas (máquinas de copiar) ou por impressoras de "laser" para produzir cópias ou documentos originais minutadas por computador, respectivamente.

Tipicamente, o papel em que se realiza a impressão electrostática é de elevada qualidade e proporciona uma fonte de fibra reciclada de elevada qualidade. Assim, papel impresso utilizando métodos de impressão electrostáticos é uma fonte importante de fibra reciclada, particularmente para uso na fabricação de papéis do grau de impressão e de escrita. O custo crescente e a disponibilidade decrescente de fontes de fibras virgens 2 2

toma comercial e ambientalmente vantajoso reciclar o papel de elevado grau utilizado na impressão electrostática. Frequentemente, este papel é disponível misturado com outros desperdícios de escritório, tais como capas de processos, capas de relatórios, envelopes com janela, etiquetas e os papéis "pegajosos" associados (isto é, papéis para notas que têm um adesivo ao longo do rebordo para fazer "aderir" o papel a outros papéis ou documentos), grampos, fitas de borracha/elástico e outros contaminantes. Geralmente, este abastecimento de resíduos de papel é designado como "resíduo misto de escritório". Muito embora seja vantajoso reciclar resíduo de papel misto para recuperar a fibra, o resíduo misto de escritório é utilizado como uma fonte de fibra devido à elevada percentagem do material impresso electrostaticamente difícil de descorar que ele contém.

Conhecem-se várias técnicas para remover as tintas de impressão. Desenvolveram-se processos de descoramento convencionais especialmente para reciclar o grande volume de papel de jornal. No entanto, a tinta contida no papel de jornal é muito solúvel e lavada com água de desperdício produzido durante a formação de polpa do papel de jornal. Os "toners" usados em impressão electrostática geralmente incluem polímeros termoplásticos que são inertes para as reacções de saponificação normalmente utilizadas para remover tintas à base de água ou à base de óleo.

Ao contrário das tintas muito solúveis contidas nos jornais impressos e noutros materiais impressos por impacto, as tintas electrostáticas são relativamente insolúveis e difíceis de separar do resíduo de papel durante os processos de reciclagem do papel e da pasta produzida pelo processo de reciclagem. Uma vez que o papel esteja reduzido a uma suspensão de fibras, as partículas de tinta dispersas transportadas 3 3

juntamente com a fibra na suspensão será em certo grau retida na fibra durante a formação do papel. Frequentemente, os papéis produzidos a partir dessa fonte de fibras serão de cor cinzenta ou contêm manchas distintas de tinta e geralmente têm um pequeno brilho. Para conseguir papéis de elevada qualidade, as tintas de impressão têm de ser retiradas do resíduo de papel impresso e da pasta reciclada. Técnicas conhecidas para remover tintas electrostáticas de resíduos de papel frequentemente envolvem uma suspensão de pasta para um tanque ou recipiente de grandes dimensões, o tratamento da pasta com um ou mais compostos químicos para conseguir a separação da tinta e em seguida a utilização de métodos de lavagem ou flutuação para separar as tintas das fibras de papel. Patente norte/americana n° 5 403 440, de Duate et al., 4 de Abril, de 1995; patente norte/americana n° 5 310 459, de Krofta, 10 de Maio, de 1994; patente norte/americana n° 5 234 545, de Fabry et al., 10 de Agosto, de 1993; patente norte/americana n° 5 228 953, de Bast et al., 20 de Julho, de 1993; e patente norte/americana n° 3 635 789, de Green, Jr., 18 de Janeiro, de 1972. Processo de lavagem e flutuação para remover tintas da pasta de papel usado não são eficientes, não removem efectivamente as cargas e muitas vezes têm como resultado uma elevada perda de fibras. A patente norte/americana n° 5 308 448, de Behler et al., 3 de Maio, de 1994, divulga um processo para aperfeiçoar a flutuação de cargas do papel usado sem tinta usando agentes tensoactivos que contêm grupos sulfonato. A patente norte/americana n° 5 232 551, de Homfeck et al., 3 de Agosto, de 1993, divulga um processo para retirar as cargas adicionando um éster orgânico de ácido fosfórico para facilitar a flutuação das cargas para a superfície de uma suspensão de fibras.

Os processos, no entanto, ainda necessitam um tanque de flutuação de grandes dimensões e não removem eficientemente as tintas.

Processos alternativos para retirar a tinta de papéis impressos electrostaticamente têm utilizado meios mecânicos diferentes da flutuação e/ou lavagem para retirar as tintas. A patente norte/americana n° 5 413 675, de Ikonomou et ai., 9 de Maio, de 1995, divulga mergulhar folhas de papel usado impressas com tintas electrostáticas num banho dissolvente para dissolver o agente ligante da tinta. As partículas de tinta são separadas do papel residual usando ultra sons de pequena frequência e são separadas do banho dissolvente usando agitadores magnéticos ou outros meios. Têm sido usados produtos químicos colectores para separar tintas electrostáticas. Os produtos químicos de recolha provocam que as partículas de tinta adiram aos colectores e as partículas ligadas podem então ser removidas usando processos conhecidos na técnica . Patente norte/americana n° 4 276 118, de Quick, 30 de Junho de 1981.

Processos químicos de eliminação de tinta e aglomeração para a reciclagem de papel usado que contém tintas de impressão electrostáticas são também conhecidas na técnica. Empregam-se produtos químicos de aglomeração que consistem em sistemas poliméricos para ajudar ao processo de aglomeração da tinta. Na separação de tinta por aglomeração, o papel residual é repolpado e separado da tinta por tratamento químico para proporcionar uma suspensão de pasta e aglomerados de tinta. Os aglomerados de tinta são retirados da pasta por meio de uma variedade de procedimentos de separação. A patente norte/americana n° 5 405 495, de Cosper et al., 11 de Abril de

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1995 e a patente norte/americana n° 5 441 601, de Cosper et al., 15 de Agosto de 1995 referem a repolpagem numa suspensão aquosa de papel xerográfico e adição de partículas poliméricas orgânicas e de um éster orgânico substancialmente insolúvel em água à suspensão do papel polpado para aglomerar as partículas de tinta na suspensão. Os compostos são adicionados em tempos diferentes para reforçar os resultados da separação de tinta. A patente norte/americana n° 4 820 379, de Darlington, 11 de Abril de 1989, divulga um processo para remover a tinta das fibras fazendo contactar uma pasta da fibra com um meio aquoso na presença de um material polimérico tendo uma temperatura de transição vítrea especificada e um óxido de polietileno substituído para aglomerar a tinta. A patente norte/americana n° 5 234 543, de Markham et al., 10 de Agosto de 1993, divulga um processo para separar a tinta de papel impresso por aglomeração e depois aglomeração posterior ou reaglomeração das partículas de tinta restantes. São retiradas apenas as partículas de tinta aglomeradas de grandes dimensões a partir do meio de pasta de tinta depois da sua passagem inicial através de uma rede sob pressão e/ou um dispositivo de limpeza centrífugo. Finas partículas de tinta permanecem na corrente de pasta da tinta, necessitando dessa forma que o meio da pasta de tinta seja recirculado para o vaso de polpagem com aplicação posterior de produtos químicos de separação de tinta e vapor para provocar a aglomeração adicional das partículas de tinta.

Outros métodos para separar a tinta de papel residual impresso electrostaticamente, como se divulga na patente norte/americana n° 5 141 598, Richmann et al., 25 de Agosto de 1992; patente norte/americana n° 5 200 034, de

Richmann et al., 6 de Abril de 1993; patente norte/americana n° 5 248 388, de Richmann et al., 28 de Setembro de 1993; patente norte/americana n° 5 282 997, de Richmann et al., 4 de Fevereiro de 1994; e patente norte/americana n° 5 302 242, de Richmann et al., 12 de Abril de 1994, utilizam uma composição que reforça a aglomeração de partículas de tinta electrostática. Os processos requerem um longo tempo de processamento do resíduo de papel e/ou da pasta na presença da composição e a quantidade de composição deve ser ajustada dependendo do tipo de carga de papel residual reciclado.

Muitos dos processos de separação de tinta conhecidos capazes de retirar a tinta de papéis impressos usando tintas electrostáticas são complexos e não completamente satisfatórios visto que muitas vezes são necessárias elevadas concentrações de um ou mais produtos químicos dispendiosos para conseguir a separação da tinta e não se consegue muitas vezes uma limpeza adequada da pasta. Os métodos conhecidos frequentemente necessitam que o papel transformado em pasta seja recirculado ou retratado de qualquer maneira afim de retirar tinta suficiente para produzir uma pasta para utilizar na fabricação de papéis de elevado grau de qualidade. Além disso, podem ser necessários múltiplos passos para a remoção dos detritos e para a real remoção da tinta.

Muitos sistemas para recircular papel usado conhecidos na técnica utilizam equipamento de processamento de cargas únicas. Um banho ou uma carga de papel residual é processado até ao completamento antes de se adicionar papel residual adicional ao tanque ou recipiente para o tratamento de formação da pasta e separação da tinta. Frequentemente, a formação de pasta e a separação da tinta fazem-se em 7 7

aparelhos diferentes, no entanto o tratamento para cada um deles é ainda feito na base de uma única carga. O processamento de resíduos de papel em cargas únicas necessita que seja utilizado mais tempo, mais energia e mais água para recuperar as fibras do desperdício do que no sistema que permite o processamento continuo do papel residual de maneira a obter-se pasta, separar a tinta, remover as tintas e recuperar a fibra.

As máquinas de lavagem de cargas continuas que são tipicamente utilizadas para a lavagem de materiais têxteis podem ser utilizadas como um sistema de recuperação de fibra por cargas contínuas. Um sistema de recuperação de fibras por cargas contínuas é geralmente definido como um sistema para processar continuamente uma fonte de fibra tal como papel para produzir uma suspensão de fibra que pode ser recuperada para utilizações subsequentes. A patente norte/americana n° 5 225 045, de Watson, 6 de Julho de 1993, divulga um aparelho de recuperação de fibras de cargas contínuo em que papel de jornal pode ser continuamente processado para lavar a tinta da impressão do jornal. A referência no entanto não divulga um processo para utilizar um sistema de cargas contínuo para processar papéis impressos com tintas electrostáticas. Métodos conhecidos para processar papel residual impresso com tinta electrostática frequentemente necessita que o papel seja processado em cargas em relativamente grandes volumes de líquido para embeber o papel em produtos químicos de remoção das tintas. Existe uma necessidade de um método de carga contínuo simples para recuperar fibras de papel residual impresso com tintas electrostáticas tendo o nível de remoção de tinta e o brilho necessários na pasta sem tinta para produzir papéis reciclados de elevada qualidade e em que a adição de produtos químicos ao sistema é δ facilmente controlado durante o processo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção proporciona um processo para recuperar fibras de alta qualidade de resíduos de papel. Particularmente, recupera-se fibra de celulose de resíduo de papel impresso electrostaticamente removendo a tinta do papel quando ele é transformado em pasta. A tinta é separada, aglomerada e densifícada usando uma composição de eliminação de tinta/aglomeração e densificação (daqui para diante designada "composição de eliminação de tinta/aglomeração"). Estas partículas de tinta são depois retiradas do papel residual impresso transformado em pasta. A densidade aumentada das partículas de tinta elimina partículas finas de tinta e permite remover as partículas de tinta pesadas densificadas independentemente do tamanho das partículas. A maior parte dos contaminantes que se encontram nos resíduos de papel, com excepção de algumas tintas e dos papéis "colantes", tais como papéis de notas autocolantes é retirada utilizando lavagem por diluição em contracorrente. O termo contaminantes é utilizado na presente memória descritiva para referir geralmente sujidade, plástico, grampos de papel, colagens e outros materiais diferentes de papel que se encontram nas cargas de papel residual. As partículas de tinta removidas do resíduo de papel podem também ser referidas geralmente como contaminantes. O termo "adesivos" será utilizado na presente memória descritiva para referir estes e outros papéis que têm adesivos ao longo de uma margem do papel de modo que ele possa aderir a papéis e outros produtos.

Empregam-se procedimentos de separação conhecidos para remover 9 quaisquer partículas de tinta densificadas, aglomeradas não removidas durante a lavagem da pasta. A fibra de elevada qualidade recuperada é apropriada para utilização na fabricação de papel reciclado do grau de escrita e de impressão. O processo da presente invenção é praticado num aparelho de recuperação de fibras de cargas contínuo tendo tambores rotativos perfurados dentro de compartimentos topo-a-topo ou câmaras, como se descreve na presente memória descritiva. O processamento contínuo do papel residual através do sistema proporciona um meio eficiente para recuperar a fibra. Usa-se menos energia e menos água para recuperar a fibra do que com outros sistemas de recuperação de fibras. Adicionalmente, um sistema de cargas contínuo permite que se estabeleça o equilíbrio nas condições químicas e outras dentro do aparelho quando o papel residual é processado.

No primeiro tambor do primeiro compartimento do sistema carregam-se volumes aproximadamente iguais de resíduos de papel. Quando cada carga de resíduo de papel é transferida a partir do primeiro compartimento, uma nova carga de papel residual substitui-o de modo que é continuamente processada no sistema uma corrente estacionária de papel residual. O presente processo para recuperar fibra de resíduo de papel impresso usando um sistema de recuperação de fibras em cargas contínuo compreende as operações de carregar as cargas de papel residual impresso para o primeiro tambor de uma primeira zona do sistema. Os tambores da primeira zona rodam durante intervalos de tempo pré-determinados essencialmente iguais. No fim de cada intervalo, inicia-se uma sequência pré-determinada de rotação com o fim de transferir a carga do tambor para um tambor seguinte. Ao mesmo tempo, a carga no último tambor da primeira zona 10

é transferida para um primeiro tambor de uma segunda zona.

Em cada tambor da primeira zona introduz-se uma composição de eliminação de tinta/aglomeração durante cada intervalo. A agitação devida à rotação do tambor promove a separação das partículas de tinta do papel residual de modo a formar uma suspensão de fibras em pasta. A quantidade de composição de eliminação de tinta/aglomeração adicionada a cada carga durante cada intervalo é essencialmente igual. A quantidade total de composição de eliminação de tinta/aglomeração adicionada a cada carga durante o seu movimento através da primeira zona é aquela que é pré-determinada como sendo necessária para separar as partículas de tinta do papel residual e para aglomerar/densificar as partículas de tinta separadas.

As partículas de tinta separadas e aglomeradas são retiradas lavando a suspensão de pasta de fibras nos compartimentos na segunda zona. Os tambores da segunda zona são rodados durante intervalos de tempo pré-determinados, essencialmente iguais. No fim de cada intervalo, inicia-se uma sequência pré-determinada de rotações de modo a transferir a carga existente em cada tambor para um tambor seguinte e a carga no último tambor é transferida para fora da segunda zona.

As suspensões de fibras de pasta que foram transferidas para o primeiro e subsequentes tambores da segunda zona são lavadas dentro da segunda zona e as partículas de tinta aglomeradas deixam-se passar através de perfurações existentes nos tambores da segunda zona para serem descarregadas do sistema. Quando as suspensões de fibra de pasta são lavadas, adiciona-se água de compensação aos tambores da segunda zona. As fibras de celulose são recuperadas do sistema quando cada carga é transferida do último compartimento da segunda zona.

Na forma de realização preferida da presente invenção, aproximadamente 300 % a 400 % da quantidade de composição de aglomeração/eliminação de tinta são adicionados a cada tambor da primeira zona durante cada intervalo que é adicionado a cada tambor da primeira zona antes de carregar as cargas de papel residual sucessivamente para o primeiro tambor da primeira zona. Prefere-se também que a quantidade de composição de eliminação de tinta/aglomeração introduzida em cada tambor da primeira zona durante cada intervalo seja aproximadamente 2 % a aproximadamente 5 % em peso do peso total de fibra no papel residual.

Na forma de realização preferida, introduz-se também uma substância cáustica na primeira zona do sistema de recuperação de fibras em cargas contínuo. O pH nos compartimentos da primeira zona é mantido a aproximadamente 11,0. Se o papel residual contiver uma quantidade substancial de adesivos, a água dentro dos compartimentos da primeira zona é mantida a uma temperatura não maior do que aproximadamente 71° C (160° F). Se o papel residual não contiver muitos adesivos, podem utilizar-se temperaturas de água mais altas na primeira zona.

Composição de eliminação de tinta/aglomeração adicional e outros produtos químicos, como se descreve antes, podem ser adicionados em adição aos adicionados nos intervalos de tempo pré-determinados se for necessário ajustar a concentração de um produto químico particular num compartimento. O processo pode incluir fazer rodar os tambores de uma terceira zona tendo um primeiro tambor para receber as suspensões de fibras de pasta do último tambor da segunda zona. Cada carga é transferida do último compartimento da segunda zona para 12 um primeiro tambor de uma terceira zona. Os tambores da terceira zona são rodados durante intervalos pré-determinados essencialmente iguais e no fim de cada intervalo inicia-se uma sequência pré-determinada de rotação de modo a transferir a carga existente de um primeiro tambor para um tambor subsequente. Cada carga é transferida para fora do sistema a partir do último tambor da terceira zona.

As suspensões de fibras de pasta transferidas para o primeiro tambor e tambores subsequentes da terceira zona passam através de perfurações existentes nos tambores para a drenagem do sistema enquanto se adiciona água de compensação aos tambores da terceira zona. Contaminantes tais como adesivos também saem com a fibra de celulose através das perfurações nos tambores da terceira zona. A fibra de celulose é recuperada do sistema quando cada carga é transferida para fora do sistema a partir do último tambor da terceira zona. A temperatura da água nos tambores da terceira zona é mantida a aproximadamente 38° C (100° F). O pH dos compartimentos da terceira zona é mantido aproximadamente igual a 7,0.

Estabelece-se a passagem de um percurso dos dois materiais quando os contaminantes grosseiros são separados da pasta, isto é, uma corrente de contaminantes e uma corrente de suspensão ou "aceites". Os aceites referem-se à corrente de partículas de pasta ou de fibra que são recuperadas para utilizações subsequentes. A corrente de aceites pode conter adesivos que são retirados como se descreve na presente memória descritiva. Prefere-se que a consistência da corrente de aceites seja aproximadamente 0,5% a aproximadamente 1% em peso da pasta e contaminantes a fim de facilitar a remoção dos adesivos e outros contaminantes associados que ficam na corrente de 13 aceites como os pelos especialistas na matéria conhecem.

DESCRIÇÃO DA FORMA PE REALIZAÇÃO PREFERIDA A presente invenção é um novo processo de "recuperação contínua de fibras de cargas" para utilização na reciclagem de resíduo de papel impresso. O processo de acordo com a presente invenção transforma o papel em pasta e remove as partículas de tinta, particularmente tintas de impressão electrostáticas, incluindo tintas de laser e de reprodução fotográfica, do resíduo de papel. A carga de resíduo de papel impresso ou fornecimento é processada/transformada em pasta no sistema de recuperação de fibras de cargas contínuas e submetida a produtos químicos de eliminação da tinta/aglomeração sob condições controladas para recuperar fibras de celulose limpas de elevada qualidade a partir do papel residual. A fibra é apropriada para utilização na fabricação de papel do grau de escrita e de impressão. Embora o processo da presente invenção possa ser realizado num único compartimento ou num aparelho de câmara única, prefere-se que se utilize um aparelho de recuperação de fibras em cargas contínuo do tipo descrito na presente memória descritiva.. Máquinas de lavagem de cargas contínuas que foram modificadas para utilização nos processos de reciclagem são comercialmente disponíveis, tais como por exemplo " Continuous Batch Fiber Recovery System" Modelo 76039 P4F, M, L, fabricada por Pellerin Milnor Corporation, Kenner, Louisiana, U.S.A. e disponíveis em Regenex, L.L.C., Kenner, Louisiana, U.S.A.

Os aparelhos de recuperação de fibras contínuos em cargas preferidos para utilização com a invenção descrita têm uma pluralidade de compartimentos. Os 14 compartimentos estão colocados numa fila, topo a topo e cada compartimento contém um tambor perfurado para manter os materiais dentro do compartimento. Os tambores são perfurados para permitir que água seja extraída dos tambores sem permitir que os materiais dos tambores se escapem. Cada tambor tem uma ou mais nervuras para agitar os materiais nos tambores.

Os tambores podem ser controlados de maneira a rodarem durante intervalos de tempo pré-determinados. Os tambores podem ser rodados num único sentido (unidireccional) ou para diante e para trás (bidireccional ou oscilatório) para agitar os materiais em cada tambor. No entanto, ocorre maior agitação dos materiais nos tambores quando os tambores são oscilados em comparação com os tambores rodados num único sentido. A agitação aumentada também produz aumento do contacto fibra-com-fíbra, que melhora o efeito de formação de pasta mecânico do papel de esgoto. Os materiais são transferidos de um tambor para o seguinte por rotação dos tambores, preferivelmente num único sentido. Quando um tambor roda, os materiais entram para uma cavidade do tambor que permite que os materiais passem de um tambor para o seguinte ou para fora do aparelho quando o tambor é o último.

Como será mais completamente explicado adiante, prefere-se que o aparelho de recuperação de fibras em cargas de funcionamento contínuo permite que água e composições químicas sejam introduzidas nos compartimentos por baixo do nível do banho de líquido existente nos compartimentos. Máquinas de cargas de funcionamento contínuo que transferem o papel residual ou outros materiais ao longo do fundo do aparelho sem levantar o material podem também ser usados para praticar o processo de acordo com a presente invenção.

Estas máquinas são conhecidas pelos especialistas no assunto e podem-se designar como sistemas de lavagem de "transferência do fundo" ou "arquimédia". Estes sistemas também permitem que sejam processadas cargas de material quando são empurradas dentro do sistema por um parafuso de Arquimedes. A fibra de celulose recuperada do sistema pode ser processada através de um ou mais dispositivos centrífugos para remover contaminantes da fibra de celulose. A fibra de celulose recuperada do sistema pode também ser feita passar através de um ou mais crivos sob pressão para remover contaminantes.

Qualquer fonte de papel residual pode ser processada usando o processo de acordo com a presente invenção. O processo será descrito na presente memória descritiva, no entanto, por referência à utilização de "resíduo misto de escritório" como alimentação. O resíduo misto de escritório pode incluir todos os graus e tipos de resíduo de papel, incluindo capas de processos, papéis rígidos, divisores de arquivo, envelopes de janela e semelhantes, assim como contaminantes associados tais como grampos, plástico, "adesivos", clipes de papel, etc. O resíduo misto de escritório pode ser obtido "solto", isto é, em sacos ou caixas ou em fardos. Não é necessário pré-processamento mecânico da carga, tal como esmigalhamento ou remoção de contaminantes, antes de os submeter ao processo de recuperação da fibra de acordo com a presente invenção. No entanto, sacos, fios de embrulhos ou arames de embrulhos devem ser retirados a fim de que a carga possa ser alimentada uniformemente no aparelho de recuperação de fibras em cargas contínuo por meio de transportador, arremesso, calha ou outros meios conhecidos pelos especialista no assunto. A seguinte discussão é ilustrativa de uma forma de realização preferida da presente invenção. Cada passo e fase do processo é discutido com referência a uma única carga de papel residual quando passa através do aparelho. Deve compreender-se que o presente processo se realiza continuamente dentro do aparelho de tal modo que uma carga de papel residual e/ou de pasta é transferida de um tambor para o tambor subsequente, enquanto outra carga é transferida para o tambor vazio.

Na forma de realização preferida da invenção, o papel residual é transformado em pasta e a tinta é separada numa primeira zona de tambores. Uma carga do material fornecido é carregada para o primeiro tambor do primeiro compartimento da primeira zona. Pode adicionar-se água ao compartimento antes, durante ou depois de o carregamento ser introduzido no tambor. Prefere-se que se adicione água quente ao compartimento. Se o papel residual contiver uma grande quantidade de adesivos, prefere-se que a temperatura da água não exceda aproximadamente 71° C (160° F). Mantendo a temperatura não maior do que 71° C (160° F), evita-se que contaminantes, tais como partes aderentes, adesivos e plásticos presentes no resíduo misto de escritório, se tomem demasiadamente macios e pegajosos e portanto se tomem difíceis de remover durante a lavagem ou por técnicas de separação. Se o papel residual não contiver muitos adesivos, podem utilizar-se maiores temperaturas da água. A quantidade de material carregado para o tambor depende do tamanho do compartimento e do tambor e é evidente para os especialistas no assunto. Prefere-se que quantidades iguais de alimentação sejam adicionadas a cada tambor.

Os tambores da primeira zona são oscilados durante intervalos de tempo pré-determinados. Prefere-se que todos os tambores na primeira zona sejam oscilados durante intervalos essencialmente iguais. No fim de cada intervalo, inicia-se uma sequência pré-determinada de rotações dos tambores na primeira zona. A rotação transfere a carga de papel residual existente no tambor para um tambor subsequente na primeira zona. A carga no último tambor da primeira zona é transferida para o primeiro tambor de uma segunda zona.

No primeiro compartimento, o papel residual começa a romper-se e a ser desfibrado. A acção mecânica das nervuras e a oscilação mecânica do tambor transformam o papel em pasta. Quando o papel se rompe, as fibras de celulose do papel são libertadas. Em aproximadamente 5 a 8 minutos, a carga está quase completamente reduzida a uma suspensão de pasta. A rotura ou a formação de pasta do papel residual é reforçada devido à acção mecânica das nervuras sobre o papel residual. Adiciona-se um composto cáustico ou alcalino, tal como hidróxido de sódio para manter um valor de pH de aproximadamente 11,0 nos compartimentos da primeira zona. As condições alcalina fazem com que as fibras do papel inchem, tomando assim as fibras mais frágeis e reforçando o processo de formação de pasta. A temperatura da mistura papel/água e o nível pH são controlados nos primeiros e todos os compartimentos subsequentes no sistema usando meios conhecidos pelos especialistas no assunto. Se a temperatura da mistura aumenta ou diminui, ajusta-se a temperatura da água adicionada de maneira a manter a temperatura máxima pretendida. O pH pode também ser ajustado ou adicionando substâncias cáusticas para aumentar o pH ou adicionando mais água para diluir/diminuir o pH. 18 18

Uma composição de eliminação da tinta/aglomeração é também introduzida em cada compartimento da primeira zona. A composição de separação da tinta/aglomeração separa ou levanta as partículas de tinta do papel residual. Uma vez que as partículas de tinta sejam libertas do papel, elas tomam-se hidrófobas e aglomeram-se umas juntamente com as outras, formando partículas de tinta esféricas densas. Uma composição de eliminação de tinta/aglomeração preferida a ser utilizada no processo descrito é Betz DI225, disponível de Betz PaperChem, Jacksonville, Florida, U.S.A. A quantidade de composição de eliminação de tinta/aglomeração utilizada é calculada com base no teor de fibras e de tinta/toner electrostático do fornecimento. Geralmente calcula-se que uma carga residual mista de escritório contenha aproximadamente 20% de cargas e tinta, 5% de contaminantes e 75% de fibra. Portanto, aproximadamente 680,4 quilogramas (1500 libras) da fibra seca serão contidas em cada tonelada de fornecimento de resíduo misto de escritório. A quantidade de composição de eliminação de tinta/aglomeração necessária para separar a tinta do resíduo do papel e aglomerar as tintas retiradas do papel tipicamente varia desde aproximadamente 2 % até um máximo de cerca de 5 % em peso como base no peso total da fibra seca e da quantidade de tintas que estão a sofrer tratamento. Prefere-se que seja usado aproximadamente 2 % em peso com base no peso total da fibra que está a ser utilizada. Se o papel residual contém pequena quantidade de tinta electrostática, pode usar-se menos do que 2 % em peso da composição. Fontes de resíduo misto de escritório ou outro papel residual contendo uma grande quantidade de papéis impressos com tintas electrostáticas podem requerer que se utilize uma 19 quantidade maior do que aproximadamente 5 % em peso da composição.

Prefere-se também que sejam adicionados aproximadamente 300 % a 400 % da quantidade da composição de eliminação de tinta/aglomeração introduzida em cada tambor da primeira zona durante cada intervalo, a cada tambor da primeira zona antes de carregar as cargas de adesivo de papel sucessivamente no primeiro tambor. Esta será mantida dentro de cada compartimento. A quantidade de composição adicionada a cada compartimento durante cada intervalo de tempo substitui a pequena quantidade da composição que é levada para fora dos compartimentos na primeira zona quando as cargas são processadas. A composição de eliminação de tinta/aglomeração é adicionada ao primeiro compartimento e compartimentos subsequentes na primeira zona do aparelho de tal maneira que a composição está presente nos compartimentos da primeira zona e em contacto com o fornecimento e/ou a suspensão de pasta durante um período de tempo que vai desde cerca de 32 a 60 minutos. Numa forma de realização preferida, a composição está em contacto com a carga e/ou a pasta durante aproximadamente 32 minutos.

Prefere-se que a quantidade de composição necessária para retirar a tinta e aglomerar as tintas duma quantidade particular de carga seja adicionada em quantidades iguais a cada compartimento da primeira zona durante cada um dos intervalos de tempo pré-determinados. Por exemplo, uma forma de realização típica do aparelho de recuperação de fibras de cargas de trabalho contínuo acima descrito tem vinte e quatro compartimentos e pode originar vinte e cinco ou mais toneladas por dia de fibra de celulose recuperada de elevada qualidade. Nesse sistema, prefere-se que dezasseis dos vinte e quatro compartimentos constituam a primeira zona e sejam usados para transformar em pasta e retirar a tinta do carregamento e aglomerar as tintas. Portanto, nesta forma de realização preferida, a carga e/ou a suspensão de pasta fica dentro de cada módulo durante dois minutos. A composição adicional de separação da tinta/aglomeração e outros produtos químicos, como se descreve na presente memória descritiva, podem ser adicionados em adição à referida quantidade em intervalos de tempo pré-determinados e toma-se necessário ajustar a concentração de um produto químico particular num compartimento.

Um dezasseis avos da quantidade de composição necessária para retirar as tintas e aglomerar as tintas de cada carga de material fornecido introduzido no primeiro compartimento será introduzido em cada um dos dezasseis compartimentos. Assim, se se carregarem 45,36 quilogramas (100 libras) de fornecimento de papel usado no primeiro compartimento da primeira zona, pode calcular-se que na carga estão contidos aproximadamente 34,02 quilogramas (75 libras) de fibra. 2 % em peso ou 0,68 quilogramas (1,5 libras) de composição de eliminação de tinta/aglomeração serão usados para tratar os 45,36 quilogramas (100 libras) de carga para retirar e aglomerar as tintas electrostáticas existentes no papel. Um dezasseis avos desta quantidade, ou aproximadamente 0,04 quilogramas (0,094 libras) de composição, são adicionados a cada um dos dezasseis compartimentos. A injecção de uma fracção da composição total de eliminação de tinta/aglomeração num número de compartimentos estabelece o equilíbrio ou "o estado estacionário" dentro dos compartimentos da primeira zona. O ambiente em estado estacionário estabelecido é particularmente vantajoso em relação à eliminação de tintas e aglomeração das tintas electrostáticas contidas no resíduo de papel. A prolongada exposição a uma quantidade relativamente constante da composição melhora a separação e a aglomeração global da tinta. Portanto, pode conseguir-se a remoção completa da tinta da pasta e a aglomeração das tintas em partículas de maiores dimensões. As partículas maiores densas são facilmente separadas da suspensão de pasta e recupera-se uma fibra de celulose reciclada de elevada qualidade.

Como se indicou antes, a água, composição de eliminação da tinta/aglomeração, compostos cáusticos e outros compostos químicos adicionados a cada compartimento são injectados num módulo através de uma ou mais aberturas situadas no fundo do módulo. A injecção e mistura cuidadosa dos produtos químicos por baixo do nível de líquido do banho distribui rápida e uniformemente os compostos na água do compartimento, evitando assim " acumulações locais" de produtos químicos ou de água, que podem afectar deleteriamente a qualidade das fibras recuperadas. Os compostos químicos são cuidadosamente misturados com a água antes de contactarem as fibras. A água é mantida a uma temperatura homogénea dentro dos compartimentos durante a fase de formação de pasta e de afastamento de tinta/aglomeração do método. Evitar a formação de "manchas de concentração" por contínua agitação dos materiais em cada compartimento e introdução e mistura da água e outras composições por baixo do nível do líquido do banho é uma vantagem dos aparelhos de recuperação de fibra de banhos contínuos. A formação de pasta completa do papel é substancialmente realizada nos primeiros três ou quatro compartimentos dos dezasseis compartimentos da primeira zona. A separação da tinta ou a separação das partículas de tinta do papel também tem 22 lugar principalmente nos primeiros três ou quatro compartimentos quando a carga é desfibrada para formar uma suspensão de pasta. No entanto, a separação de tinta e a formação de polpa continua a ocorrer através da primeira zona. A aglomeração das partículas de tinta separadas para formar partículas maiores densas ocorrerá continuamente nos tambores da primeira zona.

Prefere-se que o resíduo de papel seja transformado em pasta e as tintas electrostáticas removidas e aglomeradas na presença de um pequeno volume de contra corrente de água nos tambores na primeira zona. Esta contra corrente tem algum efeito de lavagem sobre o resíduo de papel e retira alguns contaminantes tais como partículas de tinta retiradas, densificadas. Contaminantes tais como pequenas peças de materiais pesados (sujidade, grampos, etc.), tintas solúveis, algumas tintas aglomeradas e pequenas peças de plástico sairão através das perfurações existentes nos tambores. Pode utilizar-se uma contra corrente de aproximadamente 15,14 litros (4 galões) por minuto. A seguir ao tratamento com a composição de separação de tinta/aglomeração, a suspensão de pasta é transferida do último tambor da primeira zona para o primeiro tambor de uma segunda zona de compartimentos do sistema. Na segunda zona, a suspensão de pasta é lavada para eliminar as partículas de tinta aglomeradas e densificadas. A suspensão de pasta é lavada durante aproximadamente 8 minutos. No aparelho de vinte e quatro compartimentos descrito antes, a segunda zona compreende quatro compartimentos. A suspensão de pasta é lavada quando se desloca através dos quatro compartimentos. A suspensão de pasta pode ser lavada numa passagem de um caudal em contra corrente mais rápido do que a circulação através dos primeiros dezasseis compartimentos. Por exemplo, nm caudal de contra corrente de aproximadamente 492,05 litros (130 galões) por minuto pode ser utilizado para lavar a suspensão.

Quando a suspensão é lavada, o pH é mantido a 11,0. A temperatura nos compartimentos da segunda zona é reduzida para aproximadamente 49 - 60° C (120 - 140° F). Prefere-se que a temperatura de suspensão de pasta seja reduzida para evitar que os polímeros existentes nas tintas electrostáticas e os adesivos das partes gomadas se tomarem "gomosos". Durante esta fase de lavagem, as partículas de tinta aglomeradas são lavadas para fora da pasta através de perfurações existentes nos tambores. As perfurações podem ter quaisquer dimensões que retenham a fibra no tambor mas permitem que as tintas aglomeradas e outros pequenos contaminantes saiam quando a pasta é lavada . Nos tambores podem-se utilizar perfurações com aproximadamente 0,079 centímetros (0,031 polegada).

Depois de a pasta ter sido lavada, os contaminantes de grandes dimensões podem ser separados da corrente numa terceira zona do sistema. Num aparelho de vinte e quatro compartimentos, prefere-se que os últimos quatro compartimentos constituam a terceira zona para a fase de separação dos contaminantes de grandes dimensões. O pH nos compartimentos da terceira zona é reduzido para aproximadamente 7,0 por diluição com água da suspensão de pasta que entra nos compartimentos. A temperatura é diminuída e mantida a aproximadamente 38° C (100° F). A fibra de pasta sai do último compartimento da terceira zona, que é também o último compartimento do aparelho através de descargas no fundo de cada compartimento. Contaminantes de grandes dimensões tais como plástico, grampos de papel, cintas de borracha, etc., são retidos no tambor. Os tambores dentro destes compartimentos têm perfurações ou outras aberturas que são suficientemente pequenas para reter os contaminantes mas deixam passar as fibras. Peças de partes gomadas e tintas aglomeradas não lavadas anteriormente sairão com a polpa.

Uma vez que a corrente de aceites da polpa tenha saído do aparelho, pode ser posteriormente processada para remover partes gomadas, quaisquer partículas de tinta remanescentes e quaisquer contaminantes de pequenas dimensões, branqueada para branquear as fibras ou polida. Os procedimentos para realizar estes processos são conhecidas pelos especialistas na matéria. Na forma de realização preferida, a corrente de aceites da fibra de pasta é processada através de um dispositivo de limpeza centrífugo tal como um hidrociclone. Exemplos de dispositivos apropriados para utilização incluem CleanPac 270, disponível de Celleco Hedemora, Lawrenceville, Georgia, U S A.; Ahlcleaner RB77 ou RB87, disponíveis de Ahlstrom Kamyr, Inc., Glens Falis, Nova Iorque, U.S.A. A consistência da corrente de aceites é ajustada, caso seja necessário, para processamento através de dispositivos de limpeza centrífugos. A consistência ou a proporção de fibra para líquido da pasta é consistente com os parâmetros de funcionamento dos dispositivos de limpeza centrífugos utilizados e é evidente para os especialistas na matéria. Partículas de tinta que não foram retiradas durante a lavagem da fibra de pasta são separadas nos dispositivos de limpeza centrífugos. Porque a composição de separação de tinta/aglomeração aglomera e densifica as partículas de tinta separadas do papel residual, não se produz qualquer corrente de partículas finas de tinta. Quase todas as tintas aglomeradas que permanecem são de partículas densas 25 pesadas que são facilmente retiradas da suspensão usando força centrífuga ou outros meios conhecidos.

Os aceites são recuperados da suspensão diluída que sai dos dispositivos de limpeza centrífugos usando métodos de crivagem ou de secagem conhecidos pelos especialistas no assunto. A suspensão de fibras diluída ou as fibras secas podem ser posteriormente processadas usando métodos de branqueamento conhecidos pelos especialistas no assunto que não escurecem a fibra. Podem-se utilizar processos de branqueamento por redução ou por oxidação. O branqueamento com hidrossulfito usando ácido formandina-sulfinico (FAS) mostrou-se ser eficaz no branqueamento de fibras previamente expostas a condições alcalinas. O branqueamento branqueia a fibra e aumenta o brilho. A seguir ao branqueamento, a fibra pode ser condicionada com um agente de neutralização.

Antes de ser encaminhado através dos dispositivos de limpeza centrífugos, a corrente aceite pode passar através de um crivo sob pressão para separar por crivagem quaisquer contaminantes não removidos durante a lavagem da pasta na segunda zona ou durante a fase da separação na terceira zona, particularmente as partes gomadas. Geralmente, as partes gomadas saem do aparelho de recuperação de fibras em cargas de funcionamento continuo na corrente de aceites e devem ser retiradas da pasta. Um exemplo duma peneira sob pressão que pode ser utilizada para retirar as partes gomadas é uma MODUScreen, disponível de Ahlstrom Kamyr, Inc., Glen Falis, Nova Iorque, USA. A presente invenção não exclui a utilização de outras técnicas de separação sólidos/líquidos ou combinação dessas técnicas que são conhecidas na técnica. 26

Para praticar a presente invenção prefere-se um sistema de vinte e quatro compartimentos, no entanto pode utilizar-se aparelhos que têm menos compartimentos para realizar a presente invenção na prática. Se se utiliza um aparelho que tem menos compartimentos, a carga e/ou a pasta ficam com cada compartimento durante um maior período de tempo a fim de permanecer em contacto com a composição de separação de tinta/aglomeração durante os preferidos trinta e dois minutos ou durante mais tempo. A carga será transferida para os compartimentos subsequentes do aparelho em intervalos de tempo pré-determinados apropriados, dependendo do número de compartimentos à disposição. Estes intervalos podem ser facilmente calculados.

Lisboa, 7 de Julho de 2000

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Num processo para recuperar fibras de celulose de resíduos de papel impressos por meio de utilização de um sistema de recuperação de fibras de cargas continuo tendo tambores perfurados rotativos dentro de compartimentos topo-a-topo em que se mantém água a um nível acima dos fundos dos tambores e que tem uma cavidade de construção tal que transfere uma carga de cada tambor para o seguinte em resposta a uma sequência pré-determinada de rotações, as operações que consistem em: introduzir cargas do papel residual sucessivamente no primeiro tambor de uma primeira zona do sistema; rodar os tambores da primeira zona durante intervalos de tempo pré-determinados essencialmente iguais e, no fim de cada intervalo, iniciar a sequência pré-determinada de rotações de modo a transferir a carga neles contida para um tambor subsequente, e de um último tambor da primeira zona para um primeiro tambor de uma segunda zona; introduzir uma composição de separação de tinta e aglomeração que provoca a densificação dentro de cada tambor da primeira zona durante cada intervalo de tempo de modo que a agitação devida à rotação do tambor promova a separação das partículas de tinta do papel residual de modo a formar uma suspensão de fibras de pasta e em que a quantidade de composição de separação de tinta e aglomeração adicionada a cada carga durante cada intervalo seja essencialmente igual e a quantidade total adicionada a cada carga, durante o seu movimento através da primeira zona seja tal que é pré-determinada para ser necessário separar as partículas de tinta do papel residual e 2 aglomerar as partículas de tinta; rodar os tambores da segunda zona durante intervalos pré-determinados essencialmente iguais e, no fim de cada intervalo, iniciar a sequência pré-determinada de rotação de modo a transferir a carga neles contida para um tambor subsequente e de um último tambor para fora da segunda zona de modo que as suspensões de fibra de pasta que foram transferidas para o primeiro e subsequentes tambores da segunda zona sejam lavadas e as partículas de tinta aglomeradas possam passar através de perfurações existentes nos tambores da segunda zona para descarga do sistema enquanto se adiciona água de compensação aos referidos tambores da segunda zona; e recuperar a fibra de celulose do sistema quando cada carga é transferida do último tambor para fora da segunda zona.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, que inclui as operações adicionais de rodar os tambores de uma terceira zona que tem um primeiro tambor para receber uma carga do último tambor da segunda zona para intervalos pré-determinados essencialmente iguais e, no fim de cada intervalo, iniciar a sequência pré-determinada de rotação de modo a transferir a carga contida para um tambor subsequente da terceira zona e para fora do sistema de um último tambor da terceira zona, em que as suspensões de fibra de pasta e contaminantes transferidos para o primeiro e subsequentes tambores da terceira zona são permitidos passar através de perfurações nos tambores da terceira zona para descarga do sistema enquanto se adiciona água de compensação aos referidos tambores da terceira zona.
3 3 Processo de acordo com a reivindicação 2, em que a temperatura da água é mantida a 38° C (100° F) em cada um dos tambores da terceira zona.
4 Processo de acordo com a reivindicação 2, em que se mantém pH igual a 7,0 em cada um dos tambores da terceira zona.
5 Processo de acordo com a reivindicações 1 a 4, em que 300 % a 400 % de quantidade de composição de eliminação de tinta e aglomeração que provoca a densificação são introduzidos em cada tambor da primeira zona durante cada intervalo, sendo adicionado a cada tambor da primeira zona antes da operação de introdução das cagas de papel residual sucessivamente dentro do primeiro tambor.
6 Processo de acordo com as reivindicações 1 a 4, em que a quantidade de composição de separação de tinta e aglomeração que provoca a densificação introduzida em cada tambor da primeira zona durante cada intervalo é 2 % a 5 % em peso com base no peso total de fibra existente no papel residual.
7 Processo de acordo com as reivindicações 1 a 6, em que se adiciona um composto cáustico a um ou mais tambores da primeira zona durante um ou mais intervalos.
8 Processo de acordo com as reivindicações 1 a 7, em que se mantém um valor de pH igual a 11,0 em cada um dos tambores da primeira zona. 4
9 Processo de acordo com as reivindicações 1 a 8, em que a temperatura da água é mantida a um valor não maior do que 71,11° C (160° F) em cada um dos tambores da primeira zona.
10 Processo de acordo com a reivindicações 1 a 9, em que se mantém um valor do pH igual a 11,0 em cada um dos tambores da segunda zona.
11 Processo de acordo com as reivindicações 1 a 10, em que a temperatura da água é mantida entre 49° C (120° F) e 60° C (140° F) em cada um dos tambores da segunda zona.
12 Processo de acordo com as reivindicações 1 a 11, em que a fibra de celulose recuperada do sistema é passada através de um ou mais dispositivos centrífugos para remover contaminantes da fibra de celulose.
13 Processo de acordo com as reivindicações 1 a 12, em que a fibra de celulose recuperada do sistema é passada através de um ou mais crivos sob pressão para remover os contaminantes da fibra de celulose.
14 Processo de acordo com as reivindicações 1 a 13, em que os tambores de todas as zonas são encostados topo-a-topo e são rodados conjuntamente.

RESUMO "PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE FIBRA DE RESÍDUOS DE PAPEL IMPRESSO" Descreve-se um processo para a recuperação de fibra de celulose a partir de resíduos de papel impresso carregando o papel residual e água para um aparelho contínuo de recuperação de cargas de fibras. O papel residual e a água são agitados dentro do aparelho para formar uma suspensão de fibras de polpa enquanto se introduz uma composição de destintagem/aglomeração em intervalos pré-determinados de tempo para fazer com que as partículas de tinta associadas com o papel residual impresso se separe do papel e aglomerem para formar grandes partículas de tinta. As partículas de tinta aglomeradas são então retiradas da suspensão de pasta de fibra usando técnicas de separação . Lisboa, 7 de Julho de 2000

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