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Efeito da viscosidade nas propriedades fisico mecanicas de polpasbranqueadas
MFN 2516N CHAMADA
TITULO Efeito da viscosidade nas propriedadesfisico rnecanicas de polpas branqueadasAUTOR ES CARNEIRO C J G WEHR T R MANFREDI V
EDICAO
IDIOMA
ASSUNTO
TIPO
portugues02 2 Cozirnento
Congressoda Celulose
EVENTO Congresso Anual de Celulose e Papel 28PROMOTOR ABTCP
CIDADE Sao Paulo
DATA 06 11 11 1995IMPRENTA Sao Paulo 1995 ABTCP
PAG VOLUME p 227 234FONTE Congresso Anual de Celulose e Papel 28 1995 Sao
Paulo p 227 234AUTOR ENTIDADE
DESCRITOR viscosidade propriedades fisico rnecanicas
RESUMO Este estudo foi conduzido visando caracterizar 0 s efeito s da viscosidade
da celulose branqueada de eucalipto sobre suas propriedades principalmente quanto as
caracteristicas de resistencia Foram consideradas amostras industriais com
viscosidades variando de 302 a 756 dm3 kg E importante salientar que as diferentes
amostras foram tomadas em uma mesma linha de produyao durante operayao rotineira de
repartida da unidade apos periodo de manutenyao geral Forma identificados efeitos
semelhantes a ayao de urn leve refino com aparente favorecimento da hidratayao das
fibras com a reduyao da viscosidade Este efeito ficou bem caracterizado para a polpacom viscosidade de 302 dm3 kg e tornou se menos evidente para as polpas com
viscosidades superiores a 466 dm3 kg
EFEiTO DA VISCOSIDADE NAS PROPRIEDADES
EisJcoMECANICAS DE POLPAS BRANQUEADAS
Claudio Jose Goncalves CarneiroTim Rudolf WehrVail Manfredi
Bahia Sui Celulose SA Mucuri Brasil
Resumo
Este estudo foi conduzido visando caracterizar o s efeito s da viscosidade da
celulose branqueada de eucalipto sobre suas propriedades principalmente quanto as
caracteristicas de resistencia Foram consideradas amostras industriais com
viscosidades variando de 302 a 756 dm3 kg E importante salientar que as diferentes
amostras foram tomadas em uma mesma linha de produgao durante operagao rotineira
de repartida da unidade ap6s periodo de manutengao geraL
Foram identificados efeitos semelhantes a agao de um leve refino com aparentefavorecimento da hidratagao das fibras com a redugao da viscosidade Este efelto flcou
bem caracterlzado para a polpa com visCosidadede 302 dm3fkg e tornou se menos
evidente para as pol pas com viscosidades superiores a 466 dm3 kg
1 Introdulao
A viscosidade e uma das propriedades mais discutidas como referencia da
qualidade de pol pas Os metodos de determinagao da viscosidade sao
tradicionalmente adotados como referencia para 0 grau de degradagao qulmica da
celulose causada pelos processos de cozimento e de branqueamento Entretanto existe
muita controversia quanta a valldade deste parametro como um Indicadcr das
propriedades ffslco mecanlcas das polpas 3 7 10 12 17J
As correlag6es entre viscosidade e resistencias sac incertas e dependem dos
processos de cozimento branqueamento eiT1pregados segundo discussao
apresentada por 8anslgolo 2J baseado em informag6es de IIteratura
Odesenvolv imento de novosprocessos de polpagao e debranqueamentobaseados em modifiCagoEis os prqceSSos CPnvencionais ou no usode novos
reagentes tem despertadoaaten9aO pariJ 0 rEi lacionaiT1entP entre a viscosiqadedapolpa esuas propriedades qeresistenci lnfo rmag6esdivergellteqastradicionaistemsido obtidas Ei deum modo geral indicanqoqueo villor da viscosidade isoladamenteeum raco indicativo da resistencia da polpa
Dlversos trabalhos indicam que as modificag6es de processos de cozimiantoolJnovas sequencias de branqueamento muitas vezes conduzem a viscosidades menores
porem em multos casos as propriedades de resistencia foram preervadas ou ate
Trabalho apresentado no 280 Congressorealizado em Sao Paulo SP Brasil de 06
melhoradas 5 8 11 14 16 Essa tendencia foi observada em especial quando se comparamsequencias de branqueamentos TCF com outras sequencias tradicionais 3 12 13 15J
A pr6pria metodologia envolvida na determinacao da viscosidade tem sido alvode discussao Os metodos de medicao de viscosidade sac influenciados por algumascaracteristicas quimicas da celulose Segundo Milanez et alii 7 os resultados devem ser
observados em conjunto com a analise do teor de hemicelulose Outro importanteinterferente citado por Sacon e Yang 4J e a presenca grupos carbonila na polpa Estessac muito reativos em combinacao com a solugao de cuproetilenodiamina usada na
analise da viscosidade
A definicao de limites para viscosidade continua sendo alvo de fabricantes de
papeis na busca de melhorias de qualidade e desempenho de maquinas No entanto
os nlveis de variagao aceitaveis deste parametro continuam mal definidos como
referencia de qualidade da polpa
Com 0 objetivo de obter infonnac6es sobre 0 efeito pratico da viscosidade nas
propriedades ffsico mecanicas da polpa kraft branqueada de eucalipto foi exploradauma oportunidade durante 0 retorno da produgao ap6s perlodo de parada geral paramanutengao em que foram produzidas polpas com uma ampla variacao deviscosidade Oeste modo garante se a avaliagao de resultados obtidos por um mesmo
processo basico
2 Experimental
Foram coletadas seis amostras de celulose ap6s a maquina de secagem com
diferentes nlveis de viscosidade 302 466 549 597 635 e 756 dm3 kg
Para a avaliagao das propriedades das pol pas foram utilizadas curvas de
moagem em moinho PFI com formacao de folhas condicionamento e testes fisico
mecanicos segundo normas SCAN ou TAPPI pertinentes 0 teor de pentosanas foideterminado pelo metodo de brometo bromatode acordo com a metodologiaapresentada por Browning 119
3 Resultados IE Discussoes
3 1 Comparacoes das palpas sem refina
Os resultados obtidos evidenciam tendencias interessantes em especial para a
polpa com viscosidade 302 dm3 kg Esta apresenta maiores valores de graus SchopperRiegler densidade aparente indices de tracao e de estouro elongamento e
espalhamento de luz alem de menores valores para rugosidade e capilaridadeTabela 1 A polpa com viscosidade 302 dm3 kg em relacao as demais polpasviscosidades apresentou efeito similar a um leve tratamento de relino moagem Osefeitos do refino sac tradicionalmente descritos como decorrentes da hidratagao da
parede celular causada pela agao mecanica imposta pelos elementos refinadores
moagem
228
Tabela 1 Caracteristicas das Polpas sem Moagem
Viscosidade das Amostras dm3 kgPropriedades Consideradas
302 466 549 597 635 756
Graus Schopper Riegler oSR 25 22 21 21 21 21Densidade Aparente kg m3 492 476 477 476 469 467Indice de Tragao Nm g 22 3 1S 3 1S 9 19 7 1S 1 20 2
Elongamento 1 7 1 5 1 6 1 6 14 1 6Resistencia ao Ar Gurley s 100ml 1 4 0 9 0 9 O S O S 1 0Coef Espalhamento de Luz m2 kg 4S 1 46 7 45 S 45 S 46 9 45 SIndice de Rasgo Nm2 kg 3 S 34 34 34 3 8 37Indice de Estouro kPam2 g 1 0 0 8 O S 0 8 0 7 O S
Rugosidade Bendtsen mllmin 339 427 420 452 455 437
Capilaridade Klemm mm 10min 95 106 114 114 116 111
Teor de Pentosanas 15 5 154 15 9 15 4 15 2 157
Oeste modo a similaridade entre os eteitos obtldos com a redugao da viscosidade
para 302 dm3 kg com os efeitos de um leve refino moagern sugerem que os fatores de
processo que atuaram reduzindo a viscosidade a esse nivel atuaram causando a
hidratagao das fibras criando uma fibrilagao quimica das paredes cellllares Tal
fibrilacao por ocorrer internamente a parede celular causaria seu enfraquecimentoallmentando seus colapsamento e flexibilidade al8m de possibilltar a formagao de finos
o maior colapsamento das flbras associado a um malar teor de finos resultariaem aumento da densidade aparente graus Schopper Riegler e resistencia ao ar alemde reduzir os valores de rugosidade e a capilaridade dapolpa medida nas folhas deteste Com fibras 111ais flexiveis as polpas apresentariam tendencia de aumento dosindices de tragao e de estouro enqllanto que a maior fibrilacao aumento da superffcieespecifica das fibras poderia explicar os maiores val ores de elongamento e de
espalhamento de luz obtidos para a polpa corn viscosidade 302 dm3 kg
Nos casos de redllCao da viscosidade de 756 dm3 kg para valores de ate 466dm3 kg os efeitos descritos acima tambem estariam presentes porem em intensidadesmenos acentuadas e deste modo pouco ou nac perceptiveis pelos metodos utilizadosnesta avaliaCao
o resultado pralico desse estudo e portanto a constatagao de que paraviscosidades iguais ou superiores a 466 dm3 kg nao sac identificadas diferengassignificativas na qualidade da celulose sem refino moagem em relaao aos valores
tipicos das celuloses de mercado
3 2 Comparac6es a um mesme nfvei dE meagem reline
Quando comparamos a evoiucao das propriedades das pol pas com a moagemobserva se que as propriedades dependentes do teor de tlnos graus Schopper Rieglerfigura 1 e resistencia ao ar figura 2 assim comO as que dependem do colapsamentodas fibras densidade parente figura e rugosidade tigura 4 sao favorecidas na
polpa com menor visco idade indicando rnenor COnSlinlQ de energia de refino para se
atingir urn valor pr8 determinado para Gada llmade sa propriedades no produto finalPara as polpas com viscOSidadesvariando de 466 a 756 dmVkgossa tendencia tambem8 observada embora as diferengi3s nao sejam tao acentuadas
229
SHOPPER RIEGLER SR
c
S
R
1000 3000 4000
NUMERQ DE REVOLUCOES PFI
5000 6000
756 dm lkg549 dmJ kg
tIII 635dm i lg466 dm3kg
597 drn31kg302 dmJ kg
Figura 1 Evolugao do Grau Shopper Riegler das Polpas com a Moagem
LOG RESISTENCIA 11 0 AR sll OOml
2 5
2 0 rF
I
1
o
o
1 5 0
ccllE11 0 i C
I
l s
o 1000 2000 3000 40Q 5QOONUMERO DEREVO lUCOES PFI
756 dm kg 635 ljmHkg S9Tdm3 kg549 dm ikg 466dm 1 9 a 302dm3 kg
i1
III
I
60 00 i
IL
Figura 2 Evolugao da Resistencia ao Ar das Polpas com a Moagem
DENSIDADE APARENTE kg i113
k
9I
m
0 756 dmJ kg549 dm3 kg
a Moagem
230
RUGOSIDADE BENDTSEN ml min
200
oo 5000
NUMERO DE REVOLUGOES PFl
iIt 756 dm3 kg549 dm kg
1 635dm lJkg486 dm3 kg
4 587 dmoJkg302 dmJ kg
Figura 4 Evolugao da Rugosidade Bendtsen das Po pas com a Moagem
No caso das propriedades que dependem da consolidacao da estrutura do papelfolhas de teste nao foram detectadas diferengas significativas exceto no caso de
moagens mais intensas maiores numeros de revolu9oes PFI onde a polpa com
viscosidade 302 dm3 kg apresenta menores valores para as propriedades consideradas
indice de tra9ao figura 5 indice de estouro figura 6 e elongamento figura 7 Estes
resultados foram semelhantes aos repOrtados por D Almeida 6 que apenas verificou a
influencia para niveis baixos de viscosidade aprox 7 5 cP 570 dm3 kg
DE TRAfAO Nm g
N
m
9
1000 2000 3000
NUMERO DE REVOLUQOES PFI
756dflllkg Ii 635drn3 J g 597
549 dfTi3Jkg
6000
com a MoagemFigura 5
k
Figura 6
Evolugao
4 0
3 5
3 0
1 2 5
10o 2000 3000
NUMERO DE REVOLUCOES PFI
0 756 597x 549 302
5000 8000
Figura 7 Evolucao do Elongamento das Polpas com a Moagem
No caso especifico da resistencia ao rasgo Figura 8 as maiores resistencias
foram obtidas para as pol pas com maiores viscosidades Este resultado evidencia que a
reducao da viscosidade foi realmente acompanhada de redugao na resistencia
intrfnseca da parede celular que tradicionalmente e reportada como fator decisivo no
valor maxima absoluto para a resistencia ao rasgo No entanto estes resultadoscontradizem os observados por Kappel et alii 10 que verificaram uma ligeira redugaona resistencia ao rasgo apenas para viscosidade abaixo de 300 dm3 kg estudando
polpas branqueadas ECF ODEDD e TCF OZEopP
iNDlCE DE HASGO Nm2 kg11
N
m
if
k
9
NUMERO DE REVOLU90cS PFI
75 dm kg 11 635 dm lkg 597 dm kg7ii 549 dmJkg B 466 dm3jkg E 302 dm3 I g
Figura 6 Evolugao do Indice de Rasgo das Polpas com a Moagem
De maneira geral os resultados obtidos indicam que a viscosidade acima de 466
dm3 kg apresentou pouca influencia sobre as propriedades ffsico mecanicas da polpa A
explicagao para 0 fato e a degradagao e enfraquecimento excessive da estrutura da
fibra petos reagentes de cozimento e branqueamento Os resultados sac concordantes
com diversos trabalhos 1 3 6 9 18que citam a existencia de um limite a partir do qual a
viscosidade passa a influenciar as propriedades de resistencia da celulose No entanto
o valor apresentado para este limite tem side mais elevado aproximadamente 10cP ou
650 dm3 kg
4 Conclus6es
A influencia da viscosidade sobre as propriedades fisicocmecanicas da celuloseforam discutidas neste estudo As amostras analisadas foram geradas por condic6es
operacionais variadas obtendo se viscosidades na faixa de 302 a 756 dm3 kg a partirdas mesmas caracteristicas basicas de processo A influencia sobre as propriedadesfisico mecanicas mostrou se de pouca importancia pratica destacando se
A polpa sem moagem com viscosidade 302 dm3 kg apresentou maiores valores
de graus Schopper Riegler densidade aparente indices de tragao e de estouro
elongamento e espalhamento de luz alem de menores rugosidade e capilaridade
As condigiSes de processo que conduziram as variag6es de viscosidade referidas
neste estudo nao afetaram a composigao quimica da polpa de maneira significativa
Para a polpa com viscosidade de 302 dm3 kg foram obtidos efeitos similares aos
normalmente observados com um leve refino Isto evidencia a agao de hidratagao da
parede celular durante 0 processo de redugao de viscosidade 0 resultado final e 0
enfraquecimento da parede celular
Nos casos de redugao da viscosidade de 756 dm3 kg para valores de ate 466
dm3 kg os efeitos descritos acima tambem estariam presentes porem em intensidades
menos acentuadas e deste modo pouco ou nao perceptive is pel os metodos utilizados
nesta avaliagao
Para pol pas com viscoSidades superiores a 466 dm3 kg nao foram verificados
efeitos significativos desta caracteristica da celulose na evolugao das propriedades da
polpa com a moagem Elxceto para a resistencia ao rasgo que apresentou maiores
valores para as maio res viscosidades
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3 Colodette J L Oliveira R C Gomide J L Ghosh A K Singh R P e Singh U
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4 Sacon V M Yang J L Branqueamento de Celulose de Eucaipto com SequenciasContendo Oxlgenlo Xilanase Ozonlo e Per6xido In Congresso Anual de Celulose e
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6 D Almeida M L 0 Vlscosldade de uma Pasta Celul6slca e a Reslstencia do PapelFormado 0 Papel Sao Paulo 39 42 1986
7 Milanez A F et alii Influencla das Hemireluloses nas Proprledades OptiraseFis co mecanicas da Polpa In Congresso Anualda A8TCP Sao PCulo 155 70 1980
233
8 Carneiro A M O Modificaroes do Processo Kraft Convencional para
Oeslignificarao Intensiva da Madeira de Eucalipto Vigosa Universidade Federal
199166p Trabalho de Dissertagao apresentado a U F V para obtengao do Titulo de
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