ES2300030T3 - Procedimiento para destintar papel viejo. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para el destintado de papel usado que comprende el tratamiento del papel usado con un compuesto peróxido en un medio alcalino acuoso en presencia de polímeros, comprendiendo dicho procedimiento la introducción de los polímeros en forma de una solución de polímero que tiene un pH de al menos 7 y que contiene un primer polímero (A) que comprende un polímero que une Ca en forma de polímero policarboxilado que es un copolímero de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con ácido maléico o ácido itacónico, y un segundo polímero (B) que comprende un poli (ácido alfa-hidroxiacrílico) o una sal del mismo, o la correspondiente polilactona, comprendiendo adicionalmente dicho procedimiento el tratamiento del papel usado con al menos un tensioactivo no iónico o con al menos una combinación de un tensioactivo no iónico y un ácido graso o una sal del mismo para promover la separación y/o eliminación de la tinta.
Description
Procedimiento para destintar papel viejo.
La presente invención se refiere a un
procedimiento químico de destintado que comprende un estabilizador
de peróxido especial, que comprende un polímero que une calcio y un
polímero que comprende una sal alcalina del poli (ácido
\alpha-hidroxiacrílico) o la correspondiente
polilactona y, adicionalmente, un tensioactivo no iónico en lugar
de silicato sódico (vidrio soluble) y un tensioactivo de ácido
graso. El procedimiento produce una pasta destintada con bajo
contenido en cenizas que puede utilizarse para la producción de
papel tisú y papel para escritura de alta calidad.
En el pasado, el destintado del papel usado se
realizaba principalmente para obtener una materia prima barata para
la producción de papel de periódico. En América del Norte, se
practicaba un sistema de lavado. En Europa, se utilizaba un sistema
de flotación en el cual se utilizaba álcali, silicato sódico y
peróxido de hidrógeno en el rebatido de la pasta de papel usado.
Este tipo de destintado normalmente no comprendía dentro del sistema
principal de destintado ningún paso de blanqueo, sino posiblemente
un blanqueo posterior con ditionito sódico. Durante la pasada
década la pasta destintada (PDT) ha encontrado cada vez más su lugar
como materia prima para la obtención de papeles de mayor calidad,
tales como papeles satinados (ST) y de estucado ligero (EL) que se
utilizan en revistas, catálogos, etc., y en la fabricación de
papeles para escritura, que prácticamente son de pasta química, y
en la fabricación de papel tisú. Esto ha significado un objetivo de
mayor luminosidad con requisitos de mayor limpieza. El destintado
por flotación y el destintado por flotación con dos pasos de
flotación, que también comprende un paso de blanqueo con peróxido de
hidrógeno, se han hecho más y más populares.
Para separar la tinta del papel usado rebatido,
se añade álcali para esponjar las fibras y se añade peróxido de
hidrógeno para prevenir el oscurecimiento por álcali. Se añade
silicato sódico (vidrio soluble) para tamponar el sistema y
estabilizar el peróxido, para recoger la tinta y para prevenir la
deposición posterior de las partículas de tinta sobre las fibras.
En el destintado de papeles de pasta química (PQ), tales como
papeles para oficina, raramente se añade peróxido de hidrógeno y
silicato sódico (vidrio soluble). Para recoger la tinta disgregada
a partir del papel usado rebatido, se usaron ácidos grasos como
recolectores de tinta en forma de sus jabones cálcicos. En el
pasado, el calcio se añadía por separado pero, puesto que los
papeles usados actuales contienen muchos pigmentos y materiales de
carga que contienen calcio, en raras ocasiones era necesario añadir
más sales de calcio por separado. Además, el agua dura y el cierre
de los conductos de agua contribuían al contenido en calcio.
En este momento, el procedimiento más utilizado
para el destintado de papel usado es el destintado por flotación.
La configuración del sistema depende en gran medida de la materia
prima y del uso final de la pasta destintada.
El sistema más utilizado abarca las unidades
siguientes. Un rebatido alcalino de la pasta de papel usado en
presencia de un álcali y silicato para el tamponamiento y dispersión
de la tinta y en presencia de peróxido de hidrógeno para reducir el
oscurecimiento por álcali de la pasta. En general, también se añade
un agente activo de superficie dentro del equipo de elaboración de
la pasta. Este sigue siendo bastante a menudo un ácido graso, que
es necesario esté en forma de sal cálcica para que pueda recoger las
partículas de tinta disgregadas, aunque también se utilizan
tensioactivos sintéticos no iónicos. Después del rebatido de la
pasta, sigue la limpieza y la sección de análisis. Tras de esta
unidad, ésta es la primera unidad de flotación, flotación I, donde
también puede añadirse el tensioactivo. Tras la limpieza y el
análisis, se utiliza un triturador o dispersor para separar más
tinta residual. Si se necesita mayor luminosidad de la pasta
destintada, por ejemplo, si la pasta destintada no se utiliza como
papel de periódico sino como, por ejemplo, materia prima para papel
SAT o EL, o si se utiliza una mezcla de papel de oficina como
materia prima, se continua con un paso de blanqueo con peróxido de
hidrógeno, el cual va seguido de la flotación II. A continuación,
éste puede ir seguido de un paso de blanqueo en condiciones
reductoras con ditionito sódico, que a menudo se practica cuando la
pasta destintada se va a utilizar para la producción de papel de
periódico y el procedimiento no incluye el paso de blanqueo con
peróxido. El destintado también puede realizarse sólo con una fase
de flotación y el procedimiento también puede incluir pasos de
lavado, que son muy comunes cuando la pasta destintada se utiliza
para la producción de tisú, donde es importante el contenido bajo en
cenizas en el papel tisú para las propiedades del mismo. Cuando se
destintan papeles de colores, el último paso de blanqueo también
puede realizarse mediante una sal sódica del ácido sulfínico de
formamidina (FAS) reductor para una reducción eficaz del color. Si
la producción de PDT está conectada a una fábrica de papel, el agua
que se introduce en el procedimiento de PDT procede de lo que se
denomina aguas blancas de la papelera. Las papeleras de PDT que
tienen dos unidades de flotación normalmente comprenden dos
circuitos de reciclaje de agua, que hoy en día comprenden
normalmente también una unidad de microflotación para la limpieza
de las aguas que se van a reciclar.
El procedimiento convencional de destintado
también puede ser aquel en el que el rebatido de la pasta se realiza
sin peróxido de hidrógeno, pero tras el rebatido de la pasta de
papel usado y la limpieza y la sección de análisis, hay un
dispersor/triturador o una torre de remojo. El blanqueo de la pasta
se realiza en el dispersor o en la torre de remojo, que va seguida
sólo de una unidad de flotación. Este sistema se practica mucho más
cuando se destintan papeles de periódico viejos o papeles de
periódico y de revistas para producir pasta para la fabricación de
papel de periódico. Para cualquier aplicación especial, el PDT tiene
un objetivo de luminosidad determinado, pero los parámetros
importantes durante el destintado son el contenido residual de
tinta, el recuento de motas o el área moteada y el rendimiento.
Para obtener una buena rentabilidad, el objetivo es la eficacia de
producción con los mayores rendimientos posibles y las propiedades
de la pasta deseadas. Esto significa que deberían darse las menores
pérdidas posibles de partículas, pigmentos y materiales de carga
presentes en la materia prima de papel usado. Este no siempre es el
caso cuando se fabrica tisú, ya que los diferentes tisúes tienen
requisitos específicamente bajos en cenizas. Una parte de esto se
logra seleccionando papeles usados con bajo contenido en cenizas
como materia prima, tales como papel de oficina con bajo contenido
en cenizas. Puesto que los papeles son diversos, el procedimiento
PDT para la producción de tisú comprende siempre uno o más pasos de
lavado, que disminuirán el rendimiento eliminando materiales de
carga y pigmentos.
También, en el destintado de papeles de oficina,
normalmente las denominadas mezclas de papeles de oficina usados
(MPOU) que pueden contener calidades de pasta de madera a un máximo
del 10-15% y otros materiales fibrosos tales como
materiales de cartón, es un objetivo así mismo el menor contenido en
cenizas, ya que los materiales de carga minerales y los pigmentos
pueden afectar de manera adversa a los requisitos de mayor
luminosidad y otras propiedades de la pasta. También en el
destintado de materias primas de papeles de periódicos viejos (PPV)
y de revistas viejas (PRV) para la producción de pasta destintada
para la fabricación de papeles SAT y EL puede ser así mismo el
objetivo un bajo contenido en cenizas, ya que estas pueden afectar
de forma adversa a las propiedades de resistencia.
En los procedimientos de destintado pueden
utilizarse muchos equipos diferentes que no han sido mencionados
anteriormente.
Generalmente, en el destintado se utilizan los
siguientes procedimientos químicos:
Se usa álcali en el rebatido de la pasta para
remojar las fibras y, por tanto, mejorar la separación de la tinta
de las mismas.
Se usa silicato sódico (vidrio soluble) para
tamponar el sistema, para la dispersión de la tinta a partir de las
fibras, para la aglomeración de la tinta, prevenir la deposición
posterior de la tinta y prevenir la descomposición del peróxido
utilizado.
Peróxido de hidrógeno para contrarrestar el
oscurecimiento por álcali. El peróxido de hidrógeno también se usa
en un paso de blanqueo independiente.
Un agente de flotación, es decir, un
tensioactivo para recoger la tinta.
Un agente espumante, si es necesario, para
mejorar la función del recolector de tinta en la separación de la
espuma.
Iones de calcio para conseguir las propiedades
de recolector, cuando se utilizan ácidos grasos como recolectores
de tinta.
Un agente quelante para prevenir la
descomposición del peróxido de hidrógeno por los iones de metales de
transición.
Un biocida o un agente anticatalasa para inhibir
la descomposición del peróxido de hidrógeno por la enzima
catalasa.
Las expresiones normales utilizadas, cuando se
realizan estudios de rendimiento del destintado son:
ERIC (del inglés Effective Residual Ink
Concentraction, Concentración eficaz de tinta residual) en
ppm.
Hyperwash, un lavado especial eficaz, en el que
puede eliminarse la tinta unida ligeramente y las medidas
realizadas en la pasta describen la pasta destintada pura.
Impurezas o recuento de motas y del área
moteada, o análisis de imagen que muestran la contaminación por
tinta residual, etc.
Luminosidad o valor de R 457.
El rendimiento de la pasta en base a la cantidad
utilizada de papel usado.
Problemas asociados con el uso de silicato
sódico y el estado actual de la tecnología.
Como se describe anteriormente, el vidrio
soluble se utiliza abundantemente para destintar papeles usados
debido a las muchas propiedades beneficiosas. El vidrio soluble
también puede causar muchos problemas, puesto que produce depósitos
muy fácilmente, especialmente en presencia de calcio, en la fibra y
el acarreo de silicato con la pasta acuosa de la línea de
producción de fibra puede causar problemas de fluidez en la máquina
para fabricar papel. Por tanto, podría ser ventajoso sustituir el
silicato, pero esto aún no ha tenido éxito.
Los tensioactivos utilizados como recolectores
de tinta pueden dividirse en las siguientes clases:
Tensioactivos aniónicos que incluyen jabones,
sulfonatos de alquilbenceno lineales (SAL), sulfatos de alcohol
graso (FAS) y sulfatos del éter de alcohol graso (FEAS).
Tensioactivos catiónicos que incluyen compuestos
de amonio cuaternario (QAC).
Tensioactivos anfolíticos que incluyen
tensioactivos anfolíticos (AMPH).
Tensioactivos no iónicos que incluyen ácidos
grasos etoxilados (FAEO) y propoxilados (FAPO) y combinaciones de
ambos (FAEPO), nonilfenol etoxilado (NPEO) y otros tensioactivos,
tales como poliésteres alcoxilados, ácidos grasos etóxilados y
propoxilados, aceites vegetales etoxilados, etc.
El jabón sigue siendo el tensioactivo dominante
al menos cuando se destintan periódicos viejos (PPV) y revistas
viejas (PRV), pero necesita iones de calcio para funcionar como
recolector de tinta, aunque el jabón de calcio tiene, entre otras
cosas, el inconveniente de causar problemas de depósito y afectar
negativamente a las propiedades de la lámina, cuando se utiliza
pasta destintada para fabricar papel. Todos los demás tensioactivos
también tienen algunos inconvenientes, pero se utilizan en
aplicaciones especiales, por ejemplo, en el destintado de mezcla de
papel de oficina usado (MPOU), en la producción de tisú, etc. y, en
algunos países, y en combinación con determinado tipo de
maquinaria, cuando pueden obtenerse determinados beneficios y cuando
no son importantes los inconvenientes normales, tales como el
rendimiento reducido de materiales de carga.
El uso de la sal sódica del poli (ácido
\alpha-hidroxiacrílico) (PHAS) y la
correspondiente polilactona en el destintado de la mezcla de PPV y
PRV se describe en la patente US No. 4.347.099 (Solvay, 1976). El
destintado se ha realizado en presencia de un ácido graso de dureza
específica y también en presencia de un agente espumante.
También se muestra en la patente US No.
4.347.099 que el PHAS y el recolector de tinta pueden omitirse
completamente y puede usarse un ácido poliacrílico en lugar de
PHAS. Las únicas propiedades, que se han medido son la luminosidad
y el consumo de peróxido de hidrógeno, además del pH. El destintado
es un procedimiento complejo y deberían medirse también otros
parámetros, tales como el rendimiento, la cantidad de tinta residual
y el área moteada, para valorar el funcionamiento del procedimiento
de destintado. También puede apreciarse que los diferentes sistemas
de destintado son específicos para los papeles usados utilizados y,
algunas veces, también para las tintas usadas en la impresión del
papel. Además de las propiedades de la pasta necesarias, el
rendimiento de un procedimiento de destintado es un factor muy
importante, puesto que éste definirá una parte de la rentabilidad
del procedimiento. Cuando se destinta PPV a base sólo de periódicos
viejos, puede obtenerse un rendimiento del 90-95%.
Cuando se utilizan papeles usados que contienen materiales de carga
y pigmentos minerales, es decir PRV, junto con PPV, se obtiene un
rendimiento medio del 85%, mientras que en la fabricación de pasta
destintada para la producción de tisú a partir de este tipo de
materias primas, el rendimiento puede ser de hasta un 50%. Cuando
se destintan calidades de pasta química, el rendimiento no es
siempre muy importante, por ejemplo, cuando la pasta destintada se
utiliza para papel para escritura no estucado. Cuando se intenta
garantizar las buenas propiedades del producto final y, por tanto,
el contenido del material de carga y de pigmentos, algunas medidas
como el contenido en ceniza deberían ser relativamente bajas. Esto
significa que el rendimiento puede ser menor del 80% dependiendo
del contenido original en material de carga y de pigmento de la
materia prima de papel usado.
El documento descrito anteriormente US No.
4.347.099 A describe mezclas de PHAS y un polímero carboxilado, y
una mezcla especialmente adecuada es la mezcla de PHAS y el ácido
poliacrílico. El ejemplo 3 describe la mezcla de la polilactona
(PHAL) correspondiente al PHAS y ácido poliacrílico. Este documento
establece que las soluciones alcalinas acuosas también pueden
contener agentes espumantes que son agentes tensioactivos aniónicos
o no iónicos.
El documento EP 0 708 199 A describe una
composición de destintado líquida para el reciclaje de papeles
usados que comprende (a) un ácido graso y (b) un tensioactivo no
iónico, que pueden usarse en combinación con agentes de destintado
conocidos, tales como sulfatos de alcoholes superiores, sulfatos de
alcoholes superiores de polioxialquileno o sulfonatos de
alquilbenceno. En los ejemplos, el destintado se realizó en
presencia de silicato sódico.
Los documentos US 5.660.684 A y WO 96/08598 A
describen ambos una composición de destintado para el uso en el
destintado en flotación de papel usado. La composición comprende (a)
un agente químico de destintado dispersante/recolector y (b) un
aditivo de destintado tensioactivo no iónico.
Sorprendentemente, se ha encontrado ahora que
una combinación de PHAS más un polímero que une calcio como un
estabilizante de peróxido y un tensioactivo especial pueden
utilizarse de manera eficaz en el destintado del papel de oficina
usado y en el blanqueo de pasta destintada sin silicato sódico y en
el destintado de pastas mecánicas que contienen papel usado para la
producción de tisú. El uso de PHAS y de un polímero que une calcio
se ha descrito en las solicitudes de patente internacional de los
solicitantes PCT/FI2004/000009 y PCT/FI2004/000010.
Si se utiliza en el destintado un tensioactivo
derivado de ácido graso, es necesario que sea una sal cálcica para
que funcione como un recolector de tinta eficaz. PHAS se unirá al
calcio y, al mismo tiempo, se convertirá en el estabilizador más
ineficaz para el peróxido de hidrógeno. Esta función puede mejorarse
introduciendo un polímero que se unirá de forma más eficaz al
calcio que PHAS. La razón de esto es desconocida, puesto que aunque
podría añadirse un polímero con una actividad de unión al calcio más
elevada, la cantidad de éste no es suficiente para unir todo el
calcio y, por tanto, habría calcio suficiente para unirse a PHAS y
hacer que éste sea ineficaz. Sin embargo, se ha encontrado que en
presencia de ácidos grasos, PHAS y las composiciones de polímeros
que contienen PHAS no darán lugar a un producto lechoso similar al
vidrio soluble, sino a un sistema que también contiene
precipitados.
Si se usara un recolector derivado de ácido
graso en el procedimiento de destintado, algo similar a PHAS o una
combinación de PHAS y un polímero que une calcio, esto haría que el
tensioactivo de ácido graso fuera un recolector de tinta menos
eficaz y un agente de flotación menos eficaz cuando no se utilice
silicato sódico. No se conoce la razón de esto ya que, al menos en
el destintado de PRV, se dispone de calcio abundante para la
generación de jabón cálcico de ácido graso. Se ha encontrado que, en
un medio alcalino, PHAS y la combinación de PHAS y un polímero
policarboxilado da lugar a una precipitación, al menos parcialmente,
en presencia del ácido graso. Esta puede ser la razón para la
ineficacia del PHAS y de la combinación de polímero en un sistema
con un contenido en calcio elevado, que prevalece en el primer paso
de flotación durante el destintado de una mezcla de PPV y PRV y en
el destintado de papeles usados de pasta química que contiene
materiales de carga.
Usando un agente de flotación recolector de
tinta más neutro, el sistema inventado puede dar lugar a una buena
pasta destintada en cuanto a las propiedades de la pasta con el
rendimiento deseado y que evita los inconvenientes del silicato
sódico.
Los tensioactivos que se utilizan como
recolectores de tinta según la presente invención son tensioactivos
no iónicos, preferiblemente alcoholes grasos etoxilados y
propoxilados y ácidos grasos etoxilados y propoxilados que se han
obtenido mediante la reacción de los sustratos con óxido de etileno
u óxido de propileno, o tanto con óxido de etileno como con óxido
de propileno, aunque también pueden utilizarse mezclas de las
sustancias mencionadas anteriormente con ácidos grasos en una
proporción determinada, especialmente cuando el contenido en calcio
en el sistema no es muy elevado, por ejemplo, no por encima de 1.000
ppm.
El sistema también puede utilizarse de manera
ventajosa para destintar papeles de oficina usados, que no contienen
muchos papeles de pasta mecánica, cuando se requiere un bajo
contenido en cenizas. La invención también puede utilizarse de
manera ventajosa para el destintado de papeles usados que contienen
fibras de pasta mecánica con elevados contenidos en materiales de
carga y pigmentos, tal como papel de periódico, revistas y la mezcla
de estos, para fabricar una pasta materia prima para papel tisú,
puesto que el sistema inventado tiene la propiedad de mantener bien
en flotación materiales de carga y pigmentos minerales cuando se
utilizan fibras de pasta mecánica que contiene papeles usados. Por
tanto, la pasta destintada tendrá un bajo contenido en cenizas, lo
que es necesario para la ductibilidad durante la fabricación del
papel tisú.
la fig. 1a representa un sistema de destintado
para mezcla de papel de oficina usado que incluye dos pasos de
lavado y dos de flotación, sistema que puede utilizarse para
realizar el procedimiento de la presente invención,
la fig. 1b representa un sistema de destintado
para mezcla de papel de oficina usado que incluye dos pasos de
lavado y uno de flotación, sistema que puede utilizarse para
realizar el procedimiento de la presente invención,
la fig. 2 muestra un sistema de destintado para
mezcla de papel de oficina usado, utilizado en los experimentos del
Ejemplo 4 y
la fig. 3 muestra un sistema de destintado para
mezcla de papel de oficina usado, utilizado en los experimentos del
Ejemplo 5.
Según la presente invención, se proporciona un
procedimiento para destintar papel usado que comprende tratar el
papel usado con un compuesto peróxido en un medio alcalino acuoso en
presencia de polímeros, comprendiendo dicho procedimiento la
introducción de los polímeros en forma de una solución de polímero
que tiene un pH de al menos 7 y que contiene un primer polímero (A)
que comprende un polímero que une Ca en forma de polímero
policarboxilado, el cual es un copolímero de ácido acrílico y/o
ácido metacrílico con ácido maléico o ácido itacónico, y un segundo
polímero (B) que comprende un poli (ácido
alfa-hidroxiacrílico) o una sal del mismo o la
correspondiente polilactona, comprendiendo adicionalmente dicho
procedimiento el tratamiento del papel usado con al menos un
tensioactivo no iónico o con al menos una combinación de un
tensioactivo no iónico y un ácido graso, o una sal del mismo, para
promover la separación de la tinta y/o la eliminación de la
misma.
Según una realización preferida de la invención,
se utiliza en el procedimiento de destintado una combinación de
PHAS y un polímero policarboxilado bruto o una composición del
polímero realizada a partir de la polilactona correspondiente a
PHAS y un polímero policarboxilado bruto realizado según las
solicitudes de patente de los solicitantes PCT/FI2004/000009 y
PCT/FI2004/000010. Se ha encontrado que puede obtenerse un resultado
tan bueno como con PHAS sólo si se utiliza una combinación de PHAS
y un polímero policarboxilado bruto, y una composición de polímero
realizada a partir de la polilactona correspondiente a PHAS y un
polímero policarboxilado bruto. Esto supone una ventaja ya que PHAS
o la correspondiente polilactona son mucho más caros que los
polímeros policarboxilados brutos utilizados en los sistemas
inventados. El sistema de polímero se describe con mayor detalle a
continuación.
El polímero que une Ca está preferiblemente en
forma de polímero policarboxilado bruto (A). Los polímeros de ácido
policarboxílico convencional (polímero A) pueden obtenerse mediante
copolimerización vía radicales convencional de ácido acrílico y/o
metacrílico con ácido maléico o ácido itacónico. El polímero bruto
obtenido preferiblemente tiene un pH por debajo de 7, más
preferiblemente por debajo de 6 y, lo más preferible, por debajo de
5.
Los polímeros (A) y (B) se introducen en forma
de una solución que contiene ambos polímeros. La solución de
polímero tiene un pH de al menos 7, preferiblemente de al menos 6 y,
más preferiblemente, de al menos 5.
La proporción de ácido acrílico y/o metacrílico
con respecto al ácido maléico y/o al ácido itacónico preferiblemente
es de 80:20 a 20:80 y, más preferiblemente, de 70:30 a 30:70 mol-%.
También puede utilizarse contenidos más elevados de los compuestos
del ácido dicarboxílico olefínico, ácido maléico y/o ácido
itacónico, pero la polimerización se hará más y más difícil cuando
aumente la cuota de ácido dicarboxílico olefínico.
Los pesos moleculares del primer polímero (A)
pueden variar en intervalos grandes, pero deben ser al menos de
3.000 g/mol, preferiblemente al menos de 4.000 g/mol, más
preferiblemente al menos de 10.000 g/mol y, lo más preferible, al
menos de 30.000 g/mol. El segundo polímero (B) tiene un peso
molecular preferiblemente de al menos 5.000 g/mol, más
preferiblemente de al menos 10.000 g/mol y, lo más preferible, de al
menos 15.000 g/mol. El peso molecular puede ser incluso mayor,
aunque con pesos moleculares muy altos aumentará considerablemente
la viscosidad del producto a concentraciones elevadas. La sal del
segundo polímero (B) preferiblemente es una sal de un metal
alcalino, especialmente una sal sódica.
La proporción entre el polímero (A) y el (B)
puede variar dentro de un amplio grado, pero la cuota del segundo
polímero (B) debería estar entre el 1 y el 50% en peso,
preferiblemente entre el 5 y 50% en peso, más preferiblemente del
10 al 40% en peso y, lo más preferible, del 10 al 30% en peso de la
cantidad total de los polímeros en la mezcla.
La cantidad de los polímeros (A) y (B) calculada
como producto según la invención, que debería añadirse como un
estabilizador en lugar de silicato, preferiblemente es del 0,01 al
0,5% en peso (0,1-5 kg/tonelada de pasta), más
preferiblemente del 0,01 al 0,2% en peso (0,1-2
kg/tp) y, lo más preferible, del 0,02 al 0,1% en peso
(0,2-1 kg/tp) del peso seco de la pasta de papel
usado. Los polímeros pueden añadirse en todos los lugares en los
que se ha utilizado silicato.
El punto de adición de la solución de polímeros
(A) y (B) está preferiblemente próximo a los puntos de adición del
compuesto peróxido y del compuesto alcalino.
Según la invención, el tratamiento con el
compuesto peróxido en un medio acuoso en presencia de los polímeros
(A) y (B) puede realizarse en un triturador y/o en un paso de
blanqueo.
Según la invención, el tratamiento con el
tensioactivo no iónico o con la combinación de un tensioactivo no
iónico y un ácido graso o una sal del mismo, puede realizarse en un
triturador seguido de una o más etapas de flotación y/o lavado.
Según la invención, el tratamiento con el
tensioactivo no iónico o con la combinación de un tensioactivo no
iónico y un ácido graso o una sal del mismo, puede realizarse en una
o más etapas de flotación y/o lavado.
Según la invención, el tratamiento con el
tensioactivo no iónico o con la combinación de un tensioactivo no
iónico y un ácido graso o una sal del mismo, puede realizarse tanto
en un triturador como en una o más etapas de flotación y/o lavado,
en el que el tensioactivo no iónico o la combinación de un
tensioactivo no iónico y un ácido graso o una sal del mismo
utilizado en el triturador y en las etapas de flotación y/o lavado
pueden ser los mismos o diferentes.
La combinación de un tensioactivo no iónico y de
un ácido graso o una sal del mismo comprende, preferiblemente, al
menos el 50% en peso del ácido graso o una sal del mismo.
Una realización del procedimiento de la
invención comprende al menos una etapa de blanqueo con peróxido,
seguida de una o más etapas de flotación y/o lavado realizadas en
presencia de un ácido graso o una sal del mismo o el tensioactivo
no iónico o la combinación de un tensioactivo no iónico o un ácido
graso o una sal del mismo. Preferiblemente, estas etapas de
flotación y/o lavado se realizan en presencia de un ácido graso o
una sal del mismo en una cantidad que no exceda de aproximadamente
el 90% en peso de la cantidad total de tensioactivos utilizada en
el procedimiento de destintado.
El tensioactivo no iónico utilizado en
combinación con el sistema de polímero mencionado anteriormente
puede ser un ácido graso derivado de la fórmula general
donde
R es un grupo alquilo de ácido graso con
C5-C21 átomos de carbono, preferiblemente con
C13-C19 átomos de carbono y, más preferiblemente,
con C15-C18 átomos de carbono.
n es el número medio de unidades de óxido de
etileno y es de aproximadamente 5 a 100, preferiblemente de
aproximadamente 7 a 75 y, más preferiblemente, de 10 a 30, y
m es el número medio de unidades de óxido de
propileno y es de aproximadamente 0 a 30, preferiblemente de
aproximadamente 3 a 25 y, más preferiblemente, de 4 a 20.
También pueden utilizarse otros tipos de
tensioactivos no iónicos, por ejemplo derivados de alcohol graso
etoxilados o tanto etoxilados como propoxilados de la fórmula
general
donde
R es un grupo alquilo de alcohol graso con
C5-C21 átomos de carbono, preferiblemente con
C13-C19 átomos de carbono y, más preferiblemente,
con C15-C18 átomos de carbono,
n es el número medio de unidades de óxido de
etileno y es de aproximadamente 5 a 100, preferiblemente de
aproximadamente 7 a 75 y, más preferiblemente, de 10 a 30, y
m es el número medio de unidades de óxido de
propileno y es de aproximadamente 0 a 30, preferiblemente de
aproximadamente 3 a 25 y, más preferiblemente, de 4 a 20.
Según la invención, puede utilizarse una
combinación del tensioactivo no iónico y un ácido graso o una sal
del mismo. El ácido grado tiene la siguiente fórmula general
R-COOH
donde R es un grupo alquilo de
ácido graso con C5-C21 átomos de carbono,
preferiblemente con C13-C19 átomos de carbono y,
más preferiblemente, con C15-C18 átomos de carbono.
La sal del ácido graso puede ser una sal de metal alcalino, tal
como sodio o potasio, o una sal de metal alcalinotérreo, tal como
calcio o
magnesio.
La proporción en peso del tensioactivo no iónico
con respecto al ácido graso o una sal del mismo preferiblemente es
de 1:20 a 20:1, más preferiblemente de 1:10 a 10:1 y, lo más
preferible, de 1:3 a 3:1.
El tensioactivo no iónico puede mezclarse con el
ácido graso o una sal del mismo antes de la adición a una unidad de
procesamiento de recuperación de papel o junto con la adición a una
unidad de procesamiento de recuperación de papel.
La cantidad total del tensioactivo no iónico o
de la combinación del tensioactivo no iónico y el ácido graso o una
sal del mismo preferiblemente es del 0,001 al 1,5% en peso, más
preferiblemente, del 0,01 al 0,75% en peso y, lo más preferible,
del 0,15 al 0,5% en peso del papel usado seco.
El tensioactivo no iónico o dicha combinación
puede usarse, no sólo en el rebatido de la pasta del papel usado,
sino que también puede usarse en diversos puntos de la línea de
destintado para obtener un resultado optimizado. Por ejemplo, una
parte del tensioactivo no iónico o dicha combinación puede añadirse
en la desintegración del papel usado y otra parte en el primer paso
de flotación y/o en los posibles pasos de flotación que siguen.
El papel usado que se va a destintar mediante el
procedimiento de la invención puede ser papel reciclado que
comprende esencialmente mezcla de papel de oficina usado (MPOU) de
pasta química y/o papeles de periódicos viejos (PPV) y/o revistas
viejas (PRV) de pasta de madera.
Cuando el papel usado es papel reciclado que
comprende esencialmente mezcla de papel de oficina (MPOU) sin pasta
de madera, el procesamiento comprende preferiblemente el tratamiento
de la MPOU en un triturador en presencia del tensioactivo no iónico
o de la combinación de un tensioactivo no iónico y un ácido graso o
una sal del mismo, seguido de la flotación y/o el lavado para
eliminar la tinta y, a continuación, el blanqueo con un compuesto
peróxido en un medio alcalino acuoso en presencia del primer
polímero (A) y el segundo polímero (B).
Cuando el papel usado es papel reciclado que
comprende esencialmente una mezcla de papel de oficina usado (MPOU)
sin pasta de madera, el procedimiento puede producir una pasta
destintado que tiene un contenido bajo en cenizas, preferiblemente
menor del 10% en peso, más preferiblemente menor del 5% en peso y,
los más preferible, menor del 3% en peso de pasta seca.
Cuando el papel usado es papel reciclado que
comprende papel de periódicos viejos (PPV) y/o de revistas viejas
(PRV) con pasta de madera, el procedimiento preferiblemente
comprende el tratamiento del PPV y/o el PRV en un triturador con un
compuesto peróxido en un medio alcalino acuoso en presencia del
primer polímero (A), el polímero (B) y el tensioactivo no iónico o
la combinación de un tensioactivo no iónico y un ácido graso o una
sal del mismo, seguido de una o más fases de flotación y/o lavado
para eliminar la tinta y, opcionalmente, el blanqueo con un
compuesto peróxido en un medio alcalino acuoso opcionalmente en
presencia del primer polímero (A) y el segundo polímero (B) y/o con
ditionito.
El procedimiento de la invención puede
comprender una primera etapa de blanqueo con peróxido seguida de una
o más etapas de flotación y/o lavado y una segunda etapa de
blanqueo, que comprende preferiblemente una etapa de blanqueo
reductor, tal como una etapa de blanqueo con ditionito sódico o una
etapa con la sal sódica del ácido sulfínico de formamidína.
En el destintado de la mezcla de papel de
oficina usado, cuando se utiliza silicato sólo durante el blanqueo
de la pasta destintada bruta, puede usarse el sistema de polímero en
lugar del silicato. Puede usarse el mismo tensioactivo en el
rebatido de la pasta de papel usado como en la etapa o etapas de
flotación. Dependiendo de las materias primas y las tintas, puede
usarse un tensioactivo no iónico en el rebatido de la pasta y otro
en la flotación tras el paso de blanqueo con peróxido de hidrógeno
para lograr un resultado óptimo, es decir, las propiedades finales
de la pasta y el rendimiento. También puede usarse jabón como
tensioactivo en los pasos de flotación tras el paso de tratamiento
con peróxido, cuando el contenido en calcio es suficientemente
bajo, inferior a 1.000 mg de Ca^{2+}/l, preferiblemente inferior a
500 mg de Ca^{2+}/l, lo más preferible, inferior a 300
Ca^{2+}/l.
El intervalo de pH óptimo en el blanqueo en
presencia del sistema de polímero es de 7 a 13, preferiblemente de
7 a 12 y, lo más preferible, de 7 a 11. El carbonato sódico puede
añadirse al sistema para lograr una acción tamponadora similar a la
del silicato sódico. La cantidad de adición de carbonato sódico como
producto es menor del 50%, preferiblemente menor del 30 y, lo más
preferible, menor del 20% de la adición de producto alcalino.
Preferiblemente, la cantidad debería ser tan grande como en el
sistema de silicato sódico para obtener la misma alcalinidad.
La carga alcalina debería ser menor que la
normalidad para asegurar que el pH no se eleva demasiado y causa la
descomposición del peróxido. En un sistema de silicato el peligro es
mucho menor ya que el silicato puede tamponar el sistema.
La temperatura del blanqueo puede ser de 30 a
90ºC, preferiblemente de 50 a 90ºC y, lo más preferible, de 60 a
90ºC. El tiempo de estancia en el blanqueo puede variar dentro de un
amplio intervalo, de 30 a 240 minutos, preferiblemente de 45 a 180
minutos y, lo más preferible, de 60 a 120 minutos. El tiempo de
estancia también dependerá de la temperatura utilizada durante el
blanqueo.
En el paso de blanqueo, puede utilizarse
cualquier consistencia pero es más preferible utilizar una
consistencia elevada, aunque también puede utilizarse una
consistencia media.
En el destintado de papeles usados que contienen
fibras mecánicas, tales como PPV (periódicos viejos) y PRV
(revistas viejas), el sistema más preferible comprende al menos las
siguientes etapas: rebatido de la pasta, eliminación de la tinta
por flotación y/o lavado, blanqueo con peróxido y eliminación de la
tinta por flotación y/o lavado.
Los sistemas según la invención proporcionan una
pasta con un contenido mineral mucho menor, medido como contenido
en cenizas. Por tanto, la pasta es adecuada como materia prima para
el procesamiento adicional en una línea de destintado completo para
fabricar una pasta para la producción de papel tisú, donde se
necesita un bajo contenido en cenizas. En resumen, este atributo
observado es una disminución preferencial en la eliminación
relativa de cenizas en relación con otras materias primas sólidas,
tal como fibras y fibras cortas para pasta en el procedimiento de
destintado.
Por tanto, el procedimiento de la invención es
especialmente ventajoso para fabricar pasta destintada para la
producción de papel tisú con bajo contenido en cenizas. El contenido
en cenizas preferiblemente es menor del 10% en peso, más
preferiblemente menor del 5% en peso y, lo más preferible, menor del
3% en peso.
El procedimiento de la invención puede ser un
procedimiento de bajo rendimiento. Para calidades de pasta química,
el rendimiento típicamente es menor del 85% en peso, preferiblemente
menor del 80% en peso y, lo más preferible, menor del 75% en peso.
Con respecto a las calidades que contienen pasta de madera,
especialmente para la producción de papel tisú, los rendimientos
pueden ser mucho menores del 75% en peso.
El procedimiento de destintado de la presente
invención puede tener varios ciclos. Estos sistemas para mezclas de
papel de oficina usado (Donald Dick, Secuencia de unidades de
operaciones en el diseño de plantas de destintado, Conferencia
sobre elaboración de pasta de papel TAPPI 1992, pág. 775, figuras 9
y 10) en principio se muestran en la fig. 1a y 1b. Típicamente, los
sistemas comprenden tres, dos o un paso de flotación y dos pasos de
lavado.
El sistema de la fig. 1a comprende dos pasos de
flotación y dos pasos de lavado para reducir las cantidades de
materiales de carga y pigmentos. El blanqueo oxidativo con peroxido
se realiza en un triturador o en un dispersor tras el lavado y
antes de la primera flotación I. La primera flotación va seguida de
una limpieza y lavado adicionales. Después se realiza un lavado en
condiciones reductoras con FAS (sal sódico del ácido sulfínico de
formamidina) seguido de la segunda flotación II.
El sistema de la fig. 1b comprende un paso de
flotación y dos pasos de lavado para reducir las cantidades de
materiales de carga y pigmentos. El blanqueo oxidativo con peroxido
se realiza en un triturador o en un dispersor tras el lavado y
antes de la primera flotación I. La flotación va seguida de una
limpieza y lavado adicionales. A continuación se realiza un
blanqueo en condiciones reductoras con ditionito o FAS (sal sódica
del ácido sulfínico de formamidina).
También se muestran en la figura 1a y 1b las
circulaciones del agua. Hoy en día, también es normal utilizar un
blanqueo con peróxido de alta consistencia. Puesto que la solución
de blanqueo siempre llevará cantidades sustanciales de peroxido, la
solución se recicla, normalmente para la elaboración de la pasta con
el fin de utilizar el peróxido residual. Puesto que el blanqueo con
peróxido según la técnica anterior se realiza en presencia de
vidrio de cristal, se introducirá silicato también en la elaboración
de la pasta. Este sistema se utiliza más a menudo cuando el papel
usado que contiene fibras mecánicas se utiliza para fabricar pasta
destintada de alta calidad para papeles de revista tal como, por
ejemplo, EL. Por tanto, cuando el objetivo es una mayor
luminosidad, la material prima de papel usado también puede contener
mezcla de papel de oficina usado.
Las figuras 1a y 1b son sólo ejemplos de
sistemas/procedimientos de destintado, donde pueden utilizarse
diferentes piezas del equipo adicionales y donde puede cambiarse el
orden de las diferentes unidades de operación.
La circulación del agua normalmente se dispone
contracorriente hacia las zonas más sucias en las etapas más
tempranas del proceso. Por ejemplo, el agua de la decantación tras
la 2º flotación tras la purificación, normalmente por
microflotación, se devuelve desde el final del paso de decantación
al inicio de la segunda flotación y el filtrado del paso de
blanqueo con peróxido se transfiere a la postflotación y/o de vuelta
(en la cadena del procedimiento) a los pasos de flotación o
elaboración de la pasta antes de la fase de blanqueo con peróxido.
Los pasos de rebatido de la pasta y la primera flotación también
comprenden un paso de purificación de agua independiente,
normalmente mediante microflotación de la pasta desagregada. Por
supuesto, los sistemas comerciales son más complicados incluyendo
más ciclos de reciclaje, alimentación de agua fresca y purga de
ciertas partes de las aguas al sistema de aguas residuales. Si la
planta de destintado se conecta a una fábrica de papel, el agua de
alimentación para transportar la pasta desde el contenedor de
almacenamiento normalmente es agua purificada, denominada aguas
bravas, de la papelera. Una parte de esta también se incluye en el
agua procedente de la operación de decantación y, tras esto, se
recicla antes de la segunda flotación.
En el proceso de destintado del papel de oficina
usado es muy normal que el vidrio soluble y el peróxido no se
introduzcan en el proceso de elaboración de la pasta, pero puesto
que el líquido de lavado tras el blanqueo con peróxido realizado de
manera convencional en presencia de vidrio soluble, se recicla para
el rebatido de la pasta de papel usado o las etapas de flotación,
tanto peróxido como peróxido residual en la solución de lavado
devuelta y el silicato estará presente en la operación de
destintado.
La fig. 1a y 1b también muestran bastante bien
el sistema de destintado de papeles usados que contienen fibras
mecánicas, tales como papeles de periódicos, papeles de revistas,
etc. donde puede utilizarse el sistema inventado. Normalmente la
desagregación se realiza en presencia de peróxido de hidrógeno y de
silicato sódico, pero no necesariamente tiene que ser este el caso,
puesto que el destintado puede realizarse sin peróxido de hidrógeno,
aunque el peróxido se usa en un dispersor/triturador o en una torre
de remojo antes del primero y, a menudo, el único paso de
flotación. Los pasos de lavado especiales, con los que se pretende
la eliminación de pigmentos y materiales de carga en el papel usado
original, sin embargo normalmente no se utilizan en la producción
de papel tisú, papel para escritura y papel EL, ya que se persigue
un elevado rendimiento.
El sistema inventado también es especialmente
ventajoso para fabricar pasta destintada para la producción de
papel tisú con bajo contenido en cenizas.
En la producción de papel tisú, el destintado
también puede comprende sólo un ciclo de flotación, el cual puede
ir seguido de uno o más ciclos de lavado para lograr el bajo
contenido en cenizas necesario.
En esta memoria descriptiva, los porcentajes se
expresan como el % en peso a no ser que se especifique otra
cosa.
Ejemplo
1
Este ejemplo describe la preparación de un
estabilizador según la invención a partir de PHAS y del polímero
A.
El copolímero de ácido acrílico (copolímero A)
se obtuvo usando una técnica de copolimerización vía radicales
convencional a partir de ácido acrílico y ácido maléico en una
proporción molar 60:40. El peso molecular medio del copolímero era
de aproximadamente 44.000 g/mol. La solución de copolímero se diluyó
hasta un contenido activo del 24% en peso. El pH de la solución era
de aproximadamente 4.
La solución de copolímero se mezcló con un
polímero PHAA (como sal alcalina sódica=PHAS) que tenía un peso
molecular medio de aproximadamente 30.000 y un contenido activo del
30% en peso. La proporción de contenido activo PHAS:copolímero A
era 1:4. La mezcla era un producto claro que tenía un pH de 4,8, un
contenido seco del 24% en peso y una viscosidad de aproximadamente
50 mPas a 25ºC. La solución se mantenía transparente durante varios
días.
Aumentando o disminuyendo la cantidad de PHAS
puede obtenerse diferentes composiciones poliméricas.
Puede obtenerse diferentes tipos de copolímeros
A con diferentes proporciones entre el ácido acrílico o metacrílico
y el ácido maléico o ácido itacónico en una forma similar a la
descrita anteriormente, lo que permite realizar diferentes
combinaciones de copolímero A-PHAS.
Ejemplo
2
Este ejemplo describe la preparación de un
estabilizador según la invención a partir de la polilactona y del
polímero A.
El copolímero de poliacrilato (copolímero A) se
obtuvo usando una técnica de copolimerización vía radicales
convencional a partir de ácido acrílico y ácido maléico en una
proporción molar 60:40. El peso molecular medio del copolímero era
de aproximadamente 44.000 g/mol. La solución de copolímero se diluyó
hasta los contenidos activos proporcionados en la tabla 1, y el pH
de la misma era de aproximadamente 4. Se añadió a las soluciones
enumeradas en la tabla 1 un polvo humedecido de polilactona, que
tenía un peso molecular de aproximadamente 30.000 g/mol y un
contenido activo del 67,6% en peso, con agitación vigorosa a
temperatura ambiente. La proporción de contenido activo
polilactona:copolímero A era 1:4. Tras la adición de toda la
polilactona, se continuó la mezcla en condiciones suaves de
agitación durante 1,5 h, durante las cuales se disolvieron todos los
sólidos insolubles que permanecieron tras la fase de agitación
vigorosa. Las mezclas del producto final tenían una apariencia
transparente, pH 3,9 y otras propiedades enumeradas en la Tabla 1.
Las muestras se conservaron a temperatura ambiente.
Como puede observarse, los productos con
contenidos sólidos por debajo del 30% muestran viscosidades
suficientemente bajas como para suministrarse fácilmente con un
equipo de bombeo normal. Aumentando o disminuyendo la cantidad de
la polilactona, puede obtenerse diferentes composiciones de
polímero.
Ejemplo
3
Las diferentes combinaciones de sosa cáustica
más PHAS y jabón se compararon con el sistema convencional de sosa
más silicato y jabón en agua desionizada que contiene 500 mg de
Ca^{2+}/l. Los compuestos químicos se añadieron en las mismas
cantidades que cuando se realizaron los experimentos a una
consistencia del 16% en el triturador, es decir, sosa cáustica al
0,7%, silicato sódico al 2,0%, jabón al 0,7% y la sal sódica del
poli (ácido \alpha-hidroxiacrílico)= PHAS al
0,25%.
La inspección visual proporcionó los siguientes
resultados finales.
Puede observarse que en agua dura, es decir, a
una concentración relativamente elevada de calcio, el sistema PHAS
presentará una precipitación independiente del orden de adición,
mientras que un sistema con silicato da lugar a un sistema lechoso.
Esto ofrecerá una indicación de que PHAS no será compatible con un
sistema de jabón alcalino a concentración elevada de calcio, lo que
prevalece en la elaboración de la pasta y en el paso de flotación,
cuando los papeles de revistas con elevado contenido en calcio o
papeles de pasta química con elevado contenido en materiales de
carga o cuando el agua reciclada o recién utilizada muestra un
contenido elevado en calcio.
La mezcla de tensioactivo no iónico con una
solución de jabón alcalina junto con PHAS no causaba ninguna
precipitación.
Ejemplo
4
Se usaron en los experimentos aproximadamente 30
kg de una mezcla del 70% de papel de pasta química (PQ) estucado
(papel usado de grado estándar Europeo 2.08, posiblemente sin
circulares con exceso de impresión) y el 30% de papel PQ impreso
con tóner.
La mezcla de materia prima se redujo a pasta sin
adición de álcali con dos tipos de tensioactivos no iónicos en un
triturador discontinuo Helico a una consistencia (Cs) del
16-17% a 45ºC durante 15 minutos. Se añadió en la
elaboración de la pasta 0,1% de Rhoditec 1000 (Rhodia, S.A.,
Francia), un alcohol graso alcoxilado. El otro era un tensioactivo
derivado de un ácido graso alcoxilado, Lionsurt 737 (Kemira
Chemicals Inc, EE.UU.). La dosis fue del 0,075% como producto
comercial. La pasta se lavó en un clasificador hasta una Cs de
entrada de aproximadamente el 1% y una Cs de salida del 6%. A
continuación la pasta se espesó en una prensa de fricción a una Cs
de aproximadamente 3.6-40%. La pasta se calentó a
70ºC y se añadieron los agentes químicos de blanqueo. Debido a esta
dilución la consistencia cayó aproximadamente al 30%. El blanqueo se
realizó en un tornillo de retención refrigerado, que tenía un
tiempo de retención de 20 minutos después de un triturado a baja
velocidad o antes de un dispersor a alta velocidad. En el caso del
triturador, los agente químicos de blanqueo se añadieron dentro del
triturador. La dosis de peroxido de hidrógeno era del 1% de la
pasta.
Este sistema simulaba el primer ciclo de
destintado (fig. 2).
El blanqueo se realizó con tres sistemas
diferentes:
- -
- blanqueado con silicato: 2,5% de una solución comercial de silicato sódico (concentración del 36,5% y una proporción Na_{2}O/SiO_{2} de 1:3,4), 1% de NaOH y 0,15% de una solución comercial de la sal sódica de DTPA al 40%._{2}
- -
- 0,25% de PHAS al 30% en la solución comercial de PHAS, PM aproximado de 30.000, 1% de NaOH y 0,15% de DTPA.
- -
- 0,5% de una solución al 25% de una mezcla 1:4 de PHAS y un copolímero de ácido maléico-acrílico obtenida según el ejemplo 1, 1% de NaOH y 0,15% de DTPA:
Todos los porcentajes se calcularon en base al
peso de la pasta secada en el horno (sh).
El segundo ciclo de destintado se simuló a
escala de laboratorio usando una unidad de flotación Voith de 25
litros a una consistencia de 10 g/l y un tiempo de residencia de 7
minutos. La proporción de aire era del 170%. Se uso como agente de
flotación 0,7% de jabón, Rhoditec 1000 al 0,1% o Lionsurf 737 al
0,075%. El postlavado se realizó en una unidad Degussa.
En todos los experimentos se utilizó agua
corriente que contenía 75 mg de Ca^{2+}/l.
Se realizó un experimento similar con un ácido
graso alcoxilado como el componente químico de la elaboración de la
pasta.
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Cuando se evaluaban los resultados, éstos sólo
podrían compararse entre sí y no en términos absolutos, ya que el
sistema no contenía el reciclaje de desechos, la circulación de
agua, etc. Esto significa que, por ejemplo, se obtenían
rendimientos menores que en una línea de destintado comercial.
Puede observarse que tanto PHAS como el polímero
que contiene sólo el 20% de la cantidad de PHAS, puede dar
resultados comparables a los del silicato en el destintado completo
con respecto a las propiedades principales de la pasta destintada.
La luminosidad con PHAS o con el sistema de polímero era siempre
superior que cuando se utiliza silicato en el blanqueo.
También puede observarse que puede usarse jabón
en la flotación cuando se ha eliminado del sistema la mayor
cantidad de calcio, como es el caso de la postflotación cuando el
contenido en calcio de la pasta original ha disminuido pero, en
general, los resultados finales son menores que cuando se han usado
los tensioactivos no iónicos.
Pueden usarse ambos tipos de tensioactivos no
iónicos tanto en el sistema de elaboración de la
pasta-lavado como en la flotación. Puesto que los
tipos diferentes de tensioactivos no iónicos tiene un comportamiento
ligeramente diferente, los tensioactivos también pueden combinarse,
es decir, tener un tensioactivo en la elaboración de la pasta y el
otro en la flotación. También puede observarse que utilizando la
composición polimérica más barato según la invención, los productos
finales no sufrirán en comparación con los resultados usando
PHAS.
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\vskip1.000000\baselineskip
Puede observarse que, especialmente el polímero
según la invención, daba lugar a un peróxido residual más alto,
mientras que la luminosidad de la pasta era superior.
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Puede observarse que pueden lograrse resultados
comparables con el sistema de retención-dispersión
de blanqueo y jabón en la flotación, y el PHAS y el sistema de
polímero proporcionarán mayor luminosidad.
Ejemplo
5
Se tomó una muestra de pasta de una planta
industrial de destintado de mezcla de papel de oficina usado tras
el primer ciclo de destintado. El pH de la muestra industrial era de
aproximadamente 8,4. Puesto que se asumió que la muestra no
contenía suficientes motas, se redujo a pasta un papel de oficina
con tóner y se acidificó, tras lo cual el posible material de carga
de carbonato cálcico se descompuso por acidificación, se filtró y
se ajustó el pH a aproximadamente 8,4.
Se mezcló un 12% de esta pasta con la muestra de
un procedimiento industrial.
Las propiedades de las pastas se describen a
continuación.
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\vskip1.000000\baselineskip
El pH de las pastas utilizadas en las pruebas
(medida en el contenedor) era de aproximadamente 7,2 a 7,9. El
sistema de destintado se muestra en la figura 3.
En todos los experimentos, el agua introducida
se endureció artificialmente hasta 300 mg de Ca^{2+}/l.
\newpage
Aproximadamente 30 kg/h de la pasta de papel de
oficina usado contaminada artificialmente se introdujo en
flotación, en condiciones similares a las descritas en el ejemplo 4.
Se añadió el 0,075% de Lionsurft 737 como el agente químico de
flotación. El pH en la entrada de flotación tras la dilución fue de
7,4, 7,9 y 7,7 en los tres experimentos. Después de la flotación,
la pasta se filtró al vacío y, a continuación, se prensó hasta una
consistencia del 24%, antes de que la pasta se introdujera en una
fase piloto de blanqueo.
Las condiciones de blanqueo se describen a
continuación.
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Polímero según el ejemplo 1.
El blanqueo en un sistema piloto podría tener
sólo un tiempo de retención de 20 minutos y, por tanto, sólo podría
probarse este tiempo de blanqueo. Cuando se usaba silicato en el
blanqueo, los resultados de luminosidad en el sistema piloto y en
el laboratorio eran los mismos, mientras que utilizando el polímero
según la invención, las condiciones de laboratorio más controladas
producían una mejor eficacia de blanqueo. Cuando se utilizaba un
blanqueo en el laboratorio, no cambiaba mucho el resultado de un
blanqueo durante 90 minutos cuando se utilizaba el polímero en
lugar del silicato.
Debe apreciarse que la cantidad de sosa cáustica
usada en los experimentos no era suficiente para elevar el pH al
mismo nivel que en el experimento. La eficacia del blanqueo podría
ser, por tanto, incluso mejor si se añadía una determinada cantidad
de exceso de álcali en los experimentos con los polímeros según la
invención.
La pasta se introdujo en un dispersor de alta
velocidad y, a continuación en la flotación 3 en el laboratorio,
dentro de la cual se añadió el 0,3% (300 ml/tp) de Lionsurf 737. El
pH en flotación era de 9,2 cuando se había utilizado silicato y de
8,9-8,8 cuando se habían utilizado polímeros en el
blanqueo. La pasta se filtró al vacío y se prensó en una prensa de
fricción y se determinaron las propiedades finales.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
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Las diferencias de luminosidad con y sin UV
proporcionan una medida del contenido de luminosidad óptica en la
pasta.
Puede observarse que podrían lograrse resultados
de destintado al menos tan buenos cuando se usaban en el paso de
blanqueo los polímeros de la invención en lugar del silicato.
El contenido en cenizas logrado con el polímero
según la invención era, sin embargo, mucho menor que cuando se
utilizaba un sistema a base de silicato. Esto permite el uso del
sistema para destintar papel de oficina usando para obtener pasta
para papeles para escritura e impresión de alta calidad, donde la
pasta debería tener un contenido en cenizas bajo para obtener unas
propiedades buenas e incluso mejores, para la fabricación de
papel.
Debe mencionarse que la solución de blanqueo
residual no se reciclaba para el 2º ciclo de destintado, véase
la
fig. 3.
fig. 3.
Ejemplo
6
En las pruebas de la mezcla siguiente de papeles
usados con pasta de madera se usaron:
- 40% de PPV (papel de periódicos viejos)
litografiado
- 20% de litografía en caliente sobre papel
SAT
- 20% de PRV (papel de revistas viejas)
litografiado
- 20% de huecograbado en SAT.
Las elaboraciones de la pasta se realizaron en
un triturador Helico a una consistencia del 16% y a una temperatura
de aproximadamente 45ºC y se utilizó agua corriente que contenía 70
g de Ca^{2+}/l como agua de alimentación. Las elaboraciones de la
pasta se realizaron en los siguientes sistemas
K1 = 2% de solución comercial de silicato sódico
y 0,7% de jabón
K2 = 0,25% de PHAS y 0,3% de Lionsurf 737
K3 = 0,25% de PHAS y 0,3% de Lionsurf 5140
K4 = 0,5% del polímero y 0,7% de jabón
K5 = 0,5% del polímero y 0,3% de Lionsurf
737
K6 = 0,5% del polímero y 0,3% de Lionsurf
5140
Jabón = Serfax MT 90
Lionsurf 737 = un ácido graso alcoxilado
Lionsurf 5140 = una mezcla de ácido graso
alcoxilado y ácidos grasos, aproximadamente 50:50% en peso
Polímero = la mezcla 1:4 de PHAS:polímero según
el ejemplo 1.
K5 y K6 representan la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Los tiempos de elaboración de la pasta se
variaron de 3 a 20 minutos, pero sólo se incluyen los registros de
10 minutos.
Después de las elaboraciones de la pasta, las
pastas se filtraron y prensaron y, a continuación, se diluyeron con
agua corriente hasta una consistencia del 1%. La flotación se
realizó en una unidad de flotación de laboratorio Voith durante 7
minutos a 45ºC con una proporción de aire del 170%.
Tras filtrar, lavar y prensar, las pastas se
blanquearon en bolsas de plástico durante 1 hora a 80ºC y a una
consistencia del 15%. Las adiciones normales fueron del 1% de
hidróxido sódico sobre la pasta secada en el horno, 1% de peróxido
de hidrógeno (como 100%) y 0,3% de solución comercial de la sal
pentasódica de DTPA. En el experimento de blanqueo se utilizó el
2,5% de la solución de silicato sódico, 0,25% de solución de PHAS ó
0,5% de la solución polimérica al 25% según la invención.
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siguiente)
Puede observarse que pueden lograrse resultados
tan buenos como con un sistema total basado en silicato con PHAS y
el sistema del polímero. El sistema con el polímero según la
invención ofrece una luminosidad un poco menor, pero la razón para
esto es que el contenido en álcali era demasiado elevado, lo que
puede verse en que el contenido de peróxido residual es muy bajo,
lo que significa que el peróxido de hidrógeno se consume en la
descomposición debido al pH demasiado alto en comparación con el
sistema de silicato. El silicato puede tamponar el pH, pero el
polímero no tiene el mismo efecto fuerte.
También puede apreciarse que el contenido en
cenizas de la pasta destintada justo después de la primera flotación
es mucho menor que en un sistema convencional con silicato. Puesto
que la línea de destintado puede incluir al menos un paso más de
flotación, o uno o mas pasos de lavado, cuando se pretende utilizar
la pasta para la producción de tisú, el sistema inventado sería
ventajoso en la línea completa de destintado para la producción de
pasta destintada para la producción de papel tisú.
Claims (24)
1. Un procedimiento para el destintado de papel
usado que comprende el tratamiento del papel usado con un compuesto
peróxido en un medio alcalino acuoso en presencia de polímeros,
comprendiendo dicho procedimiento la introducción de los polímeros
en forma de una solución de polímero que tiene un pH de al menos 7 y
que contiene un primer polímero (A) que comprende un polímero que
une Ca en forma de polímero policarboxilado que es un copolímero de
ácido acrílico y/o ácido metacrílico con ácido maléico o ácido
itacónico, y un segundo polímero (B) que comprende un poli (ácido
alfa-hidroxiacrílico) o una sal del mismo, o la
correspondiente polilactona, comprendiendo adicionalmente dicho
procedimiento el tratamiento del papel usado con al menos un
tensioactivo no iónico o con al menos una combinación de un
tensioactivo no iónico y un ácido graso o una sal del mismo para
promover la separación y/o eliminación de la tinta.
2. El procedimiento de la reivindicación 1 en el
que el polímero que une Ca está en la forma de un polímero
policarboxilado bruto (A).
3. El procedimiento de la reivindicación 2 en el
que el polímero policarboxilado bruto (A) que une calcio comprende
un copolímero bruto obtenido a partir de la copolimerización de
ácido acrílico y/o ácido metacrílico con ácido maléico o ácido
itacónico, teniendo dicho polímero bruto un pH por debajo de 7,
preferiblemente por debajo de 6 y más preferiblemente, por debajo
de 5.
4. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 en el que la solución polimérica tiene un pH
de al menos 6, preferiblemente de al menos 5.
5. El procedimiento de cualquier de las
reivindicaciones 1 a 4 en el que el primer polímero (A) tiene un
peso molecular de al menos 4.000, preferiblemente de al menos
10.000 y, más preferiblemente, de al menos 30.000 y el segundo
polímero (B) tiene un peso molecular de al menos 5.000,
preferiblemente de al menos 10.000 y, más preferiblemente, de al
menos 15.000.
6. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5 en el que en el primer polímero (A) la
proporción molar de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con
respecto al ácido maléico y/o ácido itacónico es de 80:20 a 20:80,
preferiblemente de 70:30 a 30:70.
7. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6 en el que la cuota del segundo polímero (B)
es del 1 al 50% en peso de la cantidad total del primer polímero (A)
y el segundo polímero (B).
8. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7 en el que la cantidad de los polímeros (A) y
(B) es del 0,01 al 0,5% en peso, preferiblemente del 0,01 al 0,2% en
peso y, más preferiblemente, del 0,02 al 0,1% en peso de la pasta
seca de papel usado.
9. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8 en el que el punto de adición de la solución
de los polímeros (A) y (B) está próximo a los puntos de adición del
compuesto peróxido y del compuesto alcalino.
10. El procedimiento de cualquiera de la
reivindicaciones 1 a 9 en el que el tratamiento con el compuesto
peróxido en un medio acuoso en presencia de los polímeros (A) y (B)
se realiza en un triturador y/o en una etapa de blanqueo.
11. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10 en el que el tratamiento con el tensioactivo
no iónico o con la combinación de un tensioactivo no iónico y un
ácido graso o una sal del mismo se realiza en un triturador seguido
de uno o más etapas de flotación y/o lavado.
12. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11 en el que el tratamiento con el tensioactivo
no iónico o con la combinación de un tensioactivo no iónico y un
ácido graso o una sal del mismo se realiza en una o más etapas de
flotación y/o lavado.
13. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12 en el que el tratamiento con el tensioactivo
no iónico o con la combinación de un tensioactivo no iónico y un
ácido graso o una sal del mismo se realiza tanto en un triturador
como en una o más etapas de flotación y/o lavado, en el que el
tensioactivo no iónico o la combinación de un tensioactivo no
iónico y un ácido graso o una sal del mismo, usado en el triturador
y en la etapa o etapas de flotación y/o lavado pueden ser los mismos
o diferentes.
14. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13 en el que la combinación de un tensioactivo
no iónico y un ácido graso o una sal del mismo comprende al menos el
50% en peso del ácido graso o una sal del mismo.
15. El procedimiento de cualquier reivindicación
1 a 14 en el que el procedimiento comprende al menos una etapa de
blanqueo con peróxido seguido de una o más etapas de flotación y/o
lavado realizadas en presencia de un ácido graso o una sal del
mismo o el tensioactivo no iónico o la combinación de un
tensioactivo no iónico y un ácido graso o una sal del mismo.
16. El procedimiento de la reivindicación 15 en
el que la etapa o etapas de flotación y/o lavado se realizan en
presencia de un ácido graso o una sal del mismo en una cantidad que
no excede de aproximadamente el 90% en peso de la cantidad total de
tensioactivos usados en el proceso de destintado.
17. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16 en el que el tensioactivo no iónico
comprende un derivado de ácido graso de la fórmula general.
donde
R es un grupo alquilo de ácido graso con
C5-C21 átomos de carbono, preferiblemente con
C13-C19 átomos de carbono y, más preferiblemente,
con C15-C18 átomos de carbono,
n es el número medio de unidades de óxido de
etileno y es de aproximadamente 5 a 100, preferiblemente de
aproximadamente 7 a 75 y, más preferiblemente, de 10 a 30, y
m es el número medio de unidades de óxido de
propileno y es de aproximadamente 0 a 30, preferiblemente de
aproximadamente 3 a 25 y, más preferiblemente, de 4 a 20.
18. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 16 en el que el tensioactivo no iónico
comprende un derivado de ácido graso de la fórmula general
donde
R es un grupo alquilo de alcohol graso con
C5-C21 átomos de carbono, preferiblemente de
C13-C19 átomos de carbono y, más preferiblemente,
C15-C18 átomos de carbono.
n es el número medio de unidades de óxido de
etileno y es de aproximadamente 5 a 100, preferiblemente de
aproximadamente 7 a 75 y, más preferiblemente, de 10 a 30, y
m es el número medio de unidades de óxido de
propileno y es de aproximadamente 0 a 30, preferiblemente de
aproximadamente 3 a 25 y, más preferiblemente, de 4 a 20.
19. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18 en el que la cantidad total de tensioactivo
no iónico o de la combinación del tensioactivo no iónico y el ácido
graso o una sal del mismo es del 0,001 al 1,5% en peso,
preferiblemente, del 0,01 al 0,75% en peso y, más preferiblemente,
del 0,15 al 0,5% en peso del papel usado seco.
20. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19 en el que el papel usado es papel reciclado
que comprende esencialmente mezcla de papel de oficina usado (MPOU)
de pasta química y/o papeles de periódicos viejos (PPV) y de
revistas viejas (PRV) con pasta de madera.
21. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 20 en el que el papel usado es papel reciclado
que comprende esencialmente mezcla de papel de oficina (MPOU) de
pasta química, comprendiendo dicho procesamiento preferiblemente el
tratamiento de la MPOU en un triturador en presencia del
tensioactivo no iónico o de la combinación de un tensioactivo no
iónico y un ácido graso o una sal del mismo, seguido de la flotación
y/o el lavado para eliminar la tinta y, a continuación, el blanqueo
con un compuesto peróxido en un medio alcalino acuoso en presencia
del primer polímero (A) y el segundo polímero (B).
22. El procedimiento de cualquier de las
reivindicaciones 1 a 21 en el que el papel usado es papel reciclado
que comprende esencialmente una mezcla de papel de oficina usado
(MPOU) de pasta química y en el que el procedimiento produce una
pasta destintada que tiene un contenido bajo en cenizas,
preferiblemente menor del 10% en peso, más preferiblemente menor
del 5% en peso y, los más preferible, menor del 3% en peso de pasta
seca.
23. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 20 en el que el papel usado es papel reciclado
que comprende papel de periódicos viejos (PPV) y/o de revistas
viejas (PRV) con pasta de madera, comprendiendo dicho procedimiento
preferiblemente el tratamiento del PPV y/o del PRV en un triturador
con un compuesto peróxido en un medio alcalino acuoso en presencia
del primer polímero (A), el segundo polímero (B) y el tensioactivo
no iónico o la combinación de un tensioactivo no iónico y un ácido
graso o una sal del mismo, seguido de una o más etapas de flotación
y/o lavado para eliminar la tinta y, opcionalmente, el blanqueo con
un compuesto peróxido en un medio alcalino acuoso opcionalmente en
presencia del primer polímero (A) y el segundo polímero (B) y/o con
ditionito.
24. El procedimiento de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 23 en el que el procedimiento comprende una
primera etapa de blanqueo con peróxido seguida de una o más etapas
de flotación y/o lavado y una segunda etapa de blanqueo, que
comprende preferiblemente una etapa de blanqueo en condiciones
reductoras, tal como una etapa de blanqueo con ditionito sódico o
una etapa con la sal sódica del ácido sulfínico de formamidina.
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