Convective drying of recycled paper with incorporation of natural dyes

Orientadores: Melissa Gurgel Adeodato Vieira, Sandra Cristina dos Santos RochaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: O papel está presente em muitas das atividades do cotidiano que vão desde usos sanitários, passando pelas embalagens até fins educativos. Este material que teve sua origem há quase 2000 anos, continua sua evolução na procura de alternativas limpas para seu reaproveitamento. Novos processos de reciclagem, secagem e a incorporação de materiais alternativos para melhorar as propriedades do papel fazem desta área de pesquisa a base para a criação de novas tecnologias e produtos com apelo ambiental. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a avaliação da reutilização de papel de escritório na forma de papel cartão com adição de extratos corantes naturais Carmim de cochonilha, Cúrcuma e Urucum, implementando um processo de destintagem dos papéis a serem reciclados e secando o papel em um secador convectivo em escala laboratorial para obter papel cartão artesanal colorido. Para isto, foi determinada uma formulação para cada uma das três polpas a serem tingidas com os corantes naturais e construídas as curvas de secagem para diferentes condições de secagem. Efetuou-se uma análise comparativa da qualidade dos papéis obtidos em diferentes condições de secagem e avaliou-se a degradação da cor dos papéis obtidos sob diferentes condições de iluminação. O estudo da secagem mostrou que as polpas fabricadas com cada um dos três corantes apresentaram processos de secagem equivalentes apesar de ter formulações diferentes. Além disso, uma análise estatística mostrou que a velocidade e a temperatura do ar de secagem influenciam positivamente o processo, afetando a duração deste. Na avaliação da qualidade dos papéis verificou-se que esta pode ser afetada por variações nas condições de secagem. Uma menor qualidade foi obtida em papéis secos sob condições mais drásticas de velocidade e temperatura do ar. Os testes de colorimetria realizados nas amostras evidenciaram que as condições de secagem podem modificar a saturação das cores dos papéis, gerando diferenças colorimétricas nos papéis obtidos e apresentando cinéticas de degradação diferentes para cada papel fabricado. Os extratos corantes de Carmim de cochonilha, Urucum e Cúrcuma apresentaram boa estabilidade no teste de abrigo à luz, mas nos testes realizados com luz ultravioleta e fluorescente a estabilidade das cores foi baixa. O carmim de cochonilha se apresentou como o corante com maior estabilidade e poder tintorial. Os corantes naturais analisados nesta pesquisa mostraram potencial para serem utilizados na fabricação de papéis reciclados artesanaisAbstract: The paper is present in many everyday activities from sanitary uses, through the packaging until educational purposes. This material was originated almost 2000 years ago, and continues its evolution in the search of environmental alternatives to be reused. New processes to recycling, drying and the incorporation of alternative materials carry out an important role for the creation of new products and new technologies with environmental appeal. In this context, this work aimed the evaluation of office paper in the form of cardboard with the addition of natural extracts dyes such as Cochineal Carmine, Turmeric and Annatto, using a de-inking process of paper and drying in a convective-scale laboratory dryer for obtain a colorful handmade paper card. For this, a formulation was determined for each of the three paper pulp to be dyed with natural dyes, the drying curves were analyzed for different drying conditions, moreover a comparative analysis of the quality of the paper obtained under different conditions of drying was accomplished and the degradation of color paper obtained under different lighting conditions was evaluated. The study showed that drying of the paper pulp manufactured for each of the three dyes present equivalent drying processes, despite that these had different formulations; in addition, a statistical analysis showed that the air velocity and temperature of the drying air have a positively influence in the process. In the study of quality of paper, it has been demonstrated that variations in the drying conditions affects the quality of paper, such as reducing these with the increase in velocity and air temperature. The colorimetric test showed that the drying conditions can change the color saturation of the paper, causing colorimetric differences in the papers obtained and having different degradation kinetics for each paper produced. The extracts of cochineal carmine, Annatto and Turmeric dyes showed good stability under the test of light; however, the stability for the test performed with ultraviolet and fluorescent light. The results using cochineal carmine dye presented greater stability and tinctorial power. Natural dyes tested in this study showed potential to be used in the manufacture of handmade recycled paperMestradoProcessos em Tecnologia QuímicaMestre em Engenharia Químic