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Caracterização de polpas celulósicas
NORMAS USADAS INTERNACIONALMENTE
SCAN, Scandinavian Pulp, Paper, and Board Testing committee
(Finland, Norway and Sweden)
• TAPPI, Technical Association of the Pulp and Paper Industry,
USA
• CPPA-TS, Canadian Pulp and Paper Association, Technical
Section
• APPITA, Australian Pulp and Paper Industry Technical
Association
- ISO, envolve normas de ampla aplicação e também são usadas na
indústria de celulose e papel
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Determinação do comprimento e da espessura de parede das fibras
Comprimento médio, baseado no número total de fibras
medidas: pouco útil, pois pondera igualmente fibras
longas e curtas
Comprimento médio, ponderado no
comprimento: mais utilizado, pois no valor
ponderado obtido, as fibras mais longas
apresentam maior importância
Espessura da parede celular
Mais flexíveis e colapsam mais facilmente
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623 µm (ponderado em N)
980 µm (ponderado em L)
404 µm (ponderado em N)
560 µm (ponderado em L)
Distribuição do tamanho das fibras
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Refino da polpa e evolução das propriedades mecâncias do papel
Durante o refino:
- fibras colapsam
- sofrem fibrilação da superfície
- podem gerar fragmentos (finos)
O efeito principal é melhorar a conformação do papel formado,
aumentando a resistência aos esforços mecânicos
Antes do refino Após o refino
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Fibrilação das superfícies externas em função da ação de refino
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Tipos de refinadores de laboratório
PFI: o mais usado nas normas que
envolvem o processamento de polpas
químicas
Holandesa
Refinador
de discos
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Refinadores industriais
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Drenabilidade das polpas – ferramenta de controle do grau de
refino
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60
Sho
pp
er R
ieg
ler
deg
rees, °S
R
Ref ining eneregy (Wh)
água drenada na
lateral = CSF em mL
Suspensão de fibras
com 3 g e 1 L de água
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 500 1000 1500 2000
Fre
en
ess (m
L)
Consumo de Energia (Wh)
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Resistência à tração e ao rasgo versus grau de refino
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Resistência à tração
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Resistência mecânica
versus CSF
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Resistência mecânica versus oSR
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Relação tração x rasgo
>> define a aplicação da polpa para a fabricação de muitos tipos
de papel
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Comparativo de propriedades de fibras de processos comerciais
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Comparativo de propriedades de fibras de processos comerciais
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Da fibra ao papel
Tissue paper: papéis higiênicos, toalhas de papel, lenços de papel
e correlatos – gramatura típica 15-25 g/m2 (2 a 4 folhas)
Fibras usadas: TMP, papel reciclado, kraft branqueada
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Da fibra ao papel
Papel de impressão para jornais e revistas
– gramatura típica 40-45 g/m2
Fibras usadas: TMP, papel reciclado, raramente se emprega kraft
branqueada como reforço
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Da fibra ao papel
Papéis finos ou de reprografia: tipicamente A4 para cópias e
impressoras – gramatura 50-100 g/m2
Fibras usadas: kraft branqueada de coníferas ou folhosas e aditivos
(fillers)
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Da fibra ao papel
Papéis de embalagem e cartões: sacos de papel, revestimentos de
caixas de papelão
Fibras usadas para embalagem (sackpaper): kraft não branqueada
com kappas entre 35-55; gramatura típica 60 – 150 g/m2
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Fibras usadas para papéis de revestimento de caixas (kraft liner):
kraft não branqueada com kappas entre 80-110; – gramatura típica
100-400 g/m2
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Fibras usadas para cartões (paperborad): kraft não branqueada,
polpa mecânica, fibras recicladas, raramente kraft branqueada – 3 a 5
camadas e gramatura final de 250 g/m2 ou maior
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Escurecimento de papéis, um grande problema iniciado pela ação da luz
Fotoreversão de alvura
Termoreversão (110 oC) de alvura
também é comum, mas mais lenta
Exposição à uma lâmpada de 250-W (Mercurio – sem o
bulbo de vidro). Distância de 10 cm entre papel e fonte
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Fotodegradação de lignocelulósicos
- A porção do espectro eletromagnético que afeta significativamente
os lignocelulósicos está compreendida na região do UV/VISÍVEL
(Revise a relação entre energia e freqüência de uma radiação
eletromagnética).
- A radiação infra-vermelho também pode afetar os lignocelulósicos,
porém esse tipo de radiação efetivamente transfere calor e foi
estudada em conjunto com a degradação térmica desses materiais.
- Um lignocelulósico submetido a radiação UV/Visível sofre
alterações na coloração da superfície. Essas alterações dependem do
tipo de lignocelulósico e podem envolver desde um escurecimento até
o desenvolvimento de colorações amarelo-avermelhadas, bem como o
clareamento em alguns casos.
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Penetração das radiações nos materiais
lignocelulósicos
Ultra-violeta: inferior a 75 m
Luz Visível: até 200 m
Infravermelho: até 1,5 mm
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-A absorção de luz por um
lignocelulósico é primariamente
determinada pela quantidade de
lignina.
Espectro UV de reflexão
de uma placa de madeira
(Pinus radiata)
Espectros
UV/visível
lignina
(MWL) de
Pinus radiata
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- Está demonstrado que a degradação dos lignocelulósicos por radiação
UV/Visível é iniciada pela formação de radicais livres.
Sinal de ESR durante a irradiação de Pinus taeda na presença e ausência de
oxigênio
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Algumas subestruturas do
lignocelulósico
(principalmente da lignina)
absorvem luz e reagem
formando outros
compostos que absorvem
luz na região do visível.
B Ruffin e A
Castellan. Can. J.
Chem. 78: 73–83
(2000)
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Formação de cromóforos a partir de uma fenoxila