Hva defineres problemet som?

A estratégia de destintagem é tanto mais elaborada quanto mais resistente for o filme de tinta a remover. De um modo geral, as recolhas constituídas exclusivamente por papel de jornal (impressão tradicional) são fáceis de destintar (dispersam facilmente em solução aquosa) enquanto que as constituídas por papel de escritório (impressão laser e fotocópia), são extremamente difíceis (não é fácil desagregar o filme de tinta impresso). Na Tabela 1.12. encontram-se descritas as metodologias mais usuais na remoção de tinta de algumas amostras.

Quando se pretende destintar uma mistura de papel, devem ter-se em consideração as características individuais dos componentes afim de conduzir o processo da forma mais favorável. Geralmente, o processamento de amostras com conteúdo elevado em cargas (por exemplo, revistas) inclui a flutuação, explorando a sua eficiência como colectores (favorecem a aglomeração das partículas de tinta). Quando a mistura com outros papeis exige a utilização de sistemas de separação fibra/tinta combinados, a flutuação decorre antes da lavagem; esta sequência permite utilizar as cargas como adjuvantes de flutuação e removê-las a seguir, já que prejudicam o potencial de ligação das fibras.

Actualmente, os adjuvantes mais utilizados nas etapas de flutuação e de lavagem são os surfactantes. Os surfactantes são moléculas de superfície activa, compostos por cabeças hidrofílicas e caudas hidrofóbicas. A parte hidrofilica é solúvel na água e de natureza polar, enquanto que a parte hidrofóbica é solúvel em óleo e de natureza não polar. Com base nesta formulação, a interacção adequada destes compostos com as partículas de tinta, permite alterar a sua carga superficial do modo mais conveniente ao processo. Na flutuação, têm ainda que favorecer a formação de espuma de modo a permitir a recolha dos contaminantes (Ferguson, 1992; Horacek e Jarrehult, 1991).

Tabela 1.12.: Estratégias convencionais para remoção das tintas (Shrinath et al., 1991) TINTAS TIPOGRÁFICAS E FLEXOGRÁFICAS

As tintas tradicionais para impressão de jornal são fáceis de dispersar em meio aquoso, podendo ser removidas por lavagem. A presença de surfactante favorece a desagregação dos excipientes usados; as resinas das tintas flexográficas actuam como dispersantes a pH elevado. Os sistema combinados para separação fibra/tinta são bastante eficazes.

TINTAS LITOGRÁFICAS

O conteúdo destas tintas em aglutinantes resinosos (40 – 50%) torna-as resistentes à desagregação. A ligação do suporte resinoso às fibras é forte, especialmente para alguns métodos de fixação (ex. exposição à radiação UV). A remoção de tinta é tanto mais difícil quanto mais antigo for o papel a reciclar, uma vez que a resistência do polímero de ligação tende a aumentar ao longo do tempo. A associação de silicatos e surfactante pode favorecer a dispersão; além disso, a aplicação de tensões de corte elevadas sobre as fibras facilita o desalojamento destas partículas de tinta da superfície das fibras e promove a dispersão. A resistência destas tintas resulta em partículas de tamanho considerável (50-100 µm), eliminado a lavagem como metodologia de separação tinta/fibra; a flutuação é geralmente eficaz.

TINTAS XEROGRÁFICAS (IMPRESSÃO FOTOCÓPIA E LASER)

Estas tintas são pouco susceptíveis à acção de produtos químicos, dependendo essencialmente da etapa de desfibração para promover a ruptura da película impressa em partículas pequenas (Secção “Fragmentação do filme de tinta xerográfica”). Devido ao seu comportamento termoplástico e amaciamento na gama 70 – 120oC, a utilização de temperaturas elevadas é favorável ao processo: as partículas de tinta tornam-se menos quebradiças (Secção “Fragmentação do filme de tinta xerográfica”) e tendem a aglomerar. Um método bastante eficaz (kneading) consiste na manipulação das pastas a consistência muito elevada (30 – 40%) (Galland et al., 1994).

De um modo geral, é difícil obter partículas na gama de tamanhos óptima para separação por lavagem; a flutuação é o método mais utilizado, embora não seja totalmente eficaz (Quick e Hodgson, 1986; Shrinath et al., 1991). McCool e Silveri (1987) sugeriram a aplicação de crivos sob pressão na separação; no entanto, apesar do tamanho, estas partículas de tinta são lisas e achatadas, tendem a alinhar com as ranhuras dos crivos e impedem a separação. Recentemente, Darlington (1989) desenvolveu uma formulação química que promove a remoção destas partículas da superfície das fibras e a sua aglomeração em partículas maiores e esféricas; neste formato, já podem ser removidas nos crivos; a passagem subsequente por centrifugas garante a remoção das partículas mais pequenas.

Fragmentação do filme de tinta xerográfica

A fragmentação das tintas usadas na impressão laser e de fotocópia pode ser justificada com base num mecanismo semelhante ao proposto nas Figuras 1.46. e 1.47. (Johnson e Thompson, 1995; Kakogiannos et al., 1998; Wielen et al., 1999).

A tinta depositada no papel fotocopiado ou impresso a laser, forma uma massa continua e fortemente aderida às fibras (Figura 1.45.). Quando, sobre essa massa, são exercidos esforços superiores à sua resistência à ruptura, a fragmentação ocorre. A Figura 1.46. mostra o comportamento de um filme de tinta depositado sobre o papel, durante o entumecimento das fibras. A acção exercida é limitada,

intensidade das forças exercidas sobre o papel impresso, é consideravelmente maior. Assim, o mecanismo dominante na ruptura dos filmes de tinta (entumecimento ou acção mecânica) é função da gama de tamanho das partículas.

Figura 1.45.: Modelo de estratificação do filme de tinta xerográfica

(adaptado de Rao e Stenius, 1998).

A resistência do filme de tinta é afectada pela espessura e porosidade da película depositada sobre o papel, mas o seu factor determinante é a composição (Wielen et al., 1999). De facto, as propriedades das tintas desta natureza, dependem essencialmente do material polimérico que serve de suporte aos pigmentos: o seu carácter termoplástico pode alterar totalmente a resposta da película de tinta à agressão exterior (Figura 1.47.). Kakogiannos et al. (1998), por exemplo, verificaram que a temperaturas elevadas, as partículas de tinta sofrem deformações (encurvamento da placa de tinta, ou em casos extremos, a formação de estruturas globulares). Se as temperaturas elevadas são responsáveis pelo amaciamento das tintas com suportes termoplásticos, é provável que a aderência dos filmes de tinta à superfície do papel seja afectada, tornando mais fácil o desalojamento das partículas de tinta. Nesta situação, a acção mecânica sobre o papel impresso pode ser bastante mais efectiva.

A aplicação destas condições é essencial à formação de partículas de tinta mais fáceis de remover da suspensão de fibras. De um modo geral, o desalojamento das tintas xerográficas está associado à formação de partículas que apresentam fibrilas aderidas à sua superfície (Figura 1.48.) (Johnson e Thompson, 1995). A presença destas fibrilas representa grandes dificuldades durante os processos de separação das partículas de tinta, nomeadamente à flutuação. De facto, verifica-se que as partículas de tinta “limpas” são flutuadas preferencialmente, enquanto que as partículas com fibrilas aderidas são preferencialmente retidas e concentradas no flutuador: as fibrilas presentes na superfície das partículas de tinta, inibem ou tornam impossível, a sua ligação às bolhas de ar (Johnson e Thompson, 1994).

Superfície do papel

Filme de tinta

Camada primária: muito fina e fortemente ligada à superfície do papel.

Camada terceária: o seu posicionamento exterior permite-lhe uma secagem rápida, não garantindo a formação de uma estrutura resistente.

Camada secundária: a secagem lenta permite-lhe a formação de uma estrutura coesa e bem ligada à camada primária.

Figura 1.46.: Resposta do filme de tinta xerográfica ao entumecimento

(adaptado de Wielen et al., 1999). Filme de tinta sobre o papel Imersão em água

(a) (b) (c)

Resposta do filme de tinta ao esforço exercido pelo entumecimento

Direcção de fabrico (d)

Direcção de fabrico (e) Direcção transversal

(maior entumecimento do papel)

A presença de água no meio, promove o entumecimento das fibras. Este entumecimento resulta num esforço sobre o filme de tinta que, fundido na superfície do papel, tende a resistir ao aumento de volume do papel. A resposta da tinta ao esforço consiste: (a) no desprendimento do papel, (b) na fractura, ou (c) na aderência, sem fractura. A consequência é determinada pela força de coesão do filme de tinta e pela força de adesão da tinta ao papel. Quando o esforço exercido excede a força de coesão do filme de tinta, ocorre a ruptura do filme em pedaços mais pequenos (b).

A ruptura da tinta aderida ao papel vai ocorrer essencialmente ao longo da direcção de fabrico, uma vez que o entumecimento é maior na direcção transversal (cerca de 1.2 a 3x mais do que na direcção de fabrico) (d, e). A fragmentação do filme de tinta pode ser potenciada pela acção mecânica da agitação, durante a desfibração.

Figura 1.47.: Efeito da temperatura na fragmentação das tintas xerográficas depositadas num material

celulósico sujeito a entumecimento (adaptado de Wielen et al., 1999).

Figura 1.48.: Partículas de tinta com fragmentos fibra aderidos à superfície (Johnson e Thompson,

1995).