artigo técnico - organização molecular na polpação kraft ...€¦ · v rc0j...

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v r C 0 j C r Tc cirniccrl r ticle Organiza ao molecular na polpa ao kraft de eucalipto Molecular assembly in kraft pulping of eucalyptus AutoresL lur ror Pedro Fardim Nelson Duran 0 0 N 0 0 ors a W W G O Pala ras chave auti organlza io ene r la livre dL intara ao nanociencia polioa kraft Zuinuca interfacial RESUMO r polpa kraft e um material nanoestruturado que produzido sob condicc es de dLCOnlposi ao quimica em quL componentLS me nos ordLnados silo re moeidos no rs sistemas suprl molLCUlarmente organizados s io criados Os efeltos da po pacao pLlo procLSSO kraft sobre a quimica da polpa de eucalipto foram aqui in estigados mediante a utihza4ilo dL Difra4 lo de Rains Z ZkL RLSSOnancia 1 Ia netica NuclLar dL Carbone 13 loam F oIt111Z211 R0 TLIZdCltlrkOtR 80 Lill r lhll O h IR 1C0 p ICI S 13 NI Ik e Espzctrometria de kldiacai Prutiima ao InfravLrmLlhu INIk enl combinacao cola Ana isL de c omloonentes Princif ais Pc As quantidades de cLlulose hLnucL ulosLS acidos uronicos Ii nina L ez trativos na po p a foram detenninadas medi ante a utiliza ao dL me todos cromato rnficos ou diferentLS nletodos espLCificos miidulo de elasticidade e fl resistencia El tra 1C C L tC laS aboratOrlalS C L Il0 o8 L o lrallletrOs 111ortOIO 1COS C aS tl OraS ta1S COlllO CO111joTllllLlltO Iar gura espessura cla Ioarecle celular e di ametro do liuuen tamb mforam mLdicti sOs Ltipesimentos dL polpa ilo foram realizados medi ante a aria4ao da faita de alcali ativo e nc uanto a te nlpLratura a sulfidez tata de aCILleCllllellt0 La raZ lo Llltre O icoT L a 111aC Llla torAlll lllalltll aS CO 1staIltLS t1aS Orf a111Z 1C LS I110 LCLI aILs he orris Free ellerg of intc racoon int rftice chcnlisn l Icraftprdp nanoscience self ai scnlbh ABSTRACT kraft pulp 1 S a nanostructln ed n laterial 1a Inch is prodlrcecl Inldcr c henllcal degradation conditions lrher less ordered corrlponents are renlored arld llelr sllpra1111oleclrlarh organr ed srstellls are creclt d The effects of7craf t prrlpin on the chelnlstl l of rrcah ltrrs plrlp here irn es tl atcd here b1 rrsin r I ran Dlffi actioll IRU 1 O SS POlal 1at1o17 1I 1 c 17y1e 117171111g al bon 1 rlrcleul llaglletic Resonance C I lI 1lIK and fear Infrare S1rectronletl l IRI colrlbillad rit11 Prillclpcrl C onlponent nall sls F C 1 C elllllose helrlicellrrloses uronlc acids Il nin and e tractive anlolnlts in pulp here de ter nined sing either chronlato Traphic or Iif ferents ecific methods The elastic nlnchrlrrs anc l tensile strength of I 11Jp hand sheets alld fiber Illolphologictd parcrln tern such as Tenth i ri lth c 11 Trail thicl n i s and lnl en diarln tar here ali o rrleasln cd Pulping e herinlents here conducted harping the actihe a11ca1 i range 1rlnle ten pera tln e sn fldih heating rate and Ilgnor to lroocl satin lrt re h pt constcnlt Tiro Inolec lrlin assem b 1i Sli e 1 e S 71 geSteC1 CIlJ 1 7Clelltlflc 1 LIS fI111CtlU17 of netil e a11 rli lsed in pulping Each Irlolecrllcrr Referencias dos Authres Authors references Lahoratorio de Tecnologia de Fihras e Celulase Uni rersidade de Aho Akademi Porthansgatan 3 Turku Aho Finlandia FI 20500 Membro da Rede de Excelencia Europeia de Polissacarideos EPNoEJ i n r eprloe eu 2 Lahoratorio de Quimica Biologica Institute de Lluimica Uni ersidade Estadual de Campinas Campinas CEP 13033 970 SP Brasil Autos carrespondente Pedro Fardim E snail pfardim@aho fi i0 i r L UiO f I l L I i i r Tai li i r ri r i7 Member ui European Polysaccharide Net ork of Excellence EPNoEj v r v epnoa err Biological Chemistr Caboraiory Institute de C urinica LJniversidTrie Estadua de Campinas Campinas CEP 13083 9J0 5P Brazil Corresponding author Prdro Fardim E rrrail pfardim ailo

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Page 1: Artigo técnico - Organização molecular na polpação kraft ...€¦ · v rC0j CrTccirniccrlrticle Organizaao molecular na polpaao kraft de eucalipto Molecular assembly in kraftpulping

v

rC0 j C rTccirniccrlrticle

Organizaao molecular na polpaaokraft de eucaliptoMolecular assembly in kraft pulpingof eucalyptusAutoresL lurror Pedro Fardim

Nelson Duran

00N

0

0ors

a

WW

G

O

Palaraschave autiorganlza io enerlalivre dL

intaraaonanociencia polioa kraft Zuinuca interfacial

RESUMO

rpolpa kraft e um material nanoestruturado que

produzido sob condicces de dLCOnlposiao quimicaem quL componentLS menos ordLnados siloremoeidos

nors sistemassuprlmolLCUlarmente organizados sio

criados Os efeltos dapopacao pLlo procLSSO kraft sobre

a quimica da polpa de eucalipto foram aqui inestigadosmediante a utihza4ilo dL Difra4lo de Rains Z ZkL

RLSSOnancia1Ianetica NuclLar dL Carbone13loam

FoIt111Z211R0TLIZdCltlrkOtR80 LillrlhllOhIR1C0p

ICIS13NIIke Espzctrometria de kldiacai Prutiima

ao InfravLrmLlhu INIk enl combinacao cola AnaisL

decomloonentes Princifais Pc As quantidades de

cLlulose hLnucLulosLS acidos uronicos Iinina L ez

trativos na popaforam detenninadas mediante a utiliza

ao dL metodos cromatornficos ou diferentLS nletodos

espLCificos miidulo de elasticidade e fl resistencia

El tra1CCL tClaS aboratOrlalS CL Il0o8 LolrallletrOs

111ortOIO1COS CaS tlOraS ta1S COlllO CO111joTllllLlltO Iar

gura espessura cla Ioarecle celular e diametro do liuuen

tambmforam mLdictisOs Ltipesimentos dL polpailoforam realizados mediante a aria4ao da faita de alcali

ativoencuanto atenlpLratura a sulfidez tata de

aCILleCllllellt0 L a raZloLlltre O icoT L a 111aCLlla torAlll

lllalltllaSCO1staIltLS t1aS Orfa111Z1CLSI110LCLIaILs

he orris Freeellergofintcracoon intrftice

chcnlisnlIcraftprdp nanoscience selfaiscnlbh

ABSTRACT

kraftpulp 1S a nanostructlnednlaterial

1aInch is prodlrcecl Inldcrchenllcal degradationconditions lrher less ordered corrlponents are

renlored arld llelr sllpra1111oleclrlarh organredsrstellls are crecltdThe effects of7craftprrlpinon the chelnlstllof rrcahltrrsplrlp here irnes

tlatcd here b1 rrsinrIranDlffiactioll IRU

1OSS POlal1at1o171I1c17y1e 117171111g al

bon1rlrcleul llaglletic ResonanceCIlI1lIK and fear Infrare S1rectronletllIRIcolrlbillad rit11 PrillclpcrlConlponentnallslsFC1Celllllose helrlicellrrloses uronlc acids

Ilnin andetractive anlolnlts in pulp here de

ternined sing either chronlatoTraphic or Iif

ferentsecificmethods The elastic nlnchrlrrs ancl

tensile strength ofI11Jp hand sheets alldfiberIllolphologictd parcrlntern such as Tenthirilth

c11 Trail thiclnisand lnlen diarlntar here alio

rrleaslncd Pulpingeherinlents here conducted

harping the actihe a11ca1 i range 1rlnle tenperatlnesnfldih heating rate and Ilgnortolrooclsatin lrtrehpt constcnlt Tiro Inoleclrlinassem

b1iSlie1eS71geSteC1 CIlJ17Clelltlflc1LIS fI111CtlU17of netilea11rli lsed in pulping Each Irlolecrllcrr

Referencias dos Authres Authors references

Lahoratorio de Tecnologia de Fihras e Celulase Unirersidade de Aho Akademi Porthansgatan 3TurkuAho Finlandia FI20500

Membro da Rede de Excelencia Europeia de Polissacarideos EPNoEJinreprloeeu2 Lahoratorio de Quimica Biologica Institute de Lluimica Uniersidade Estadual de Campinas Campinas CEP 13033970 SP Brasil

Autos carrespondente Pedro Fardim Esnail pfardim@ahofii0 i r LUiO f I l L I i i r Tai lii r ri ri7

Member uiEuropean Polysaccharide Netorkof Excellence EPNoEjvrvepnoaerr

Biological Chemistr Caboraiory Institute deCurinica LJniversidTrie Estadua de Campinas Campinas CEP 130839J0 5P Brazil

Corresponding author Prdro Fardim E rrrail pfardimailo

fi

Page 2: Artigo técnico - Organização molecular na polpação kraft ...€¦ · v rC0j CrTccirniccrlrticle Organizaao molecular na polpaao kraft de eucalipto Molecular assembly in kraftpulping

foram sueridas e ldentificadas em funio do alcali

atlv0 LlSailO 118 pilp84ti hllda Orga111Z84l0 11101eCLllar

apresentava um grau de cristalinidade caracteristico

e afetaao mcidulo de elasticidade e a resistelleia a

tTa i1 i11S tOlhas 1NblratOI181S Illil p011t1 de trallSitl0entre as duns organizagies tambem foi identificado e

atribuido a lntera4es intennoleculares por ligacespor pontes de hidroenio devido a remo4ao de ligninahei111Ce1LlliSes e a aLlS RsSOClada FO11rOpOStO Lllll

111eC8111S1n0 lle 1r8111Zdd0Ce i1cUlOllbrlldSde ce1ll10Se

acionado por energia livre de interaaocomp causador

da interferencia namorfloia das fibras diminuiciio da

flexibilidade da parede das fibras e hglctes interfibras

lllal5 traCaS S 110SSOS reSUltadiStalllbZln SLlTeriralll

que variaes da cargo de alcali usualmente presentesem digestores nldustnais podem dar origem a fornlaiiode ilderellteSOTal11Zaie5lllOleclllare5llle51110 ClLklllil0delltro de limitesnnlito sensiveis Consegiientementeesperanlse impactor sobre propriedades mecanicas e

fisicoquimicas das fibras

INTRODUADA fibs da madeira e umaorganizarao supramolecular

nanoeshuturada composta de pohssacarideos e ligninaDiferentes modelos teal silo sLlgeridos para desurever

a complexa estrutura e a associarao de nanofibrilas de

celulose hem iceluloses e lignina na parede das fibras da

madeira 1 Esser modelos sao simplificaroes didaticas

e obeto de eontroversia devldo a diversidade de tiposde celulas na madeira e a linlitaciies em tecnieas espec

trOllletrlC1S e Ce tOTlllatcl0 lle 11n21e11S la clvRhlCllCle llltOllll

1CeSe111 11a110eSCala para b10111 1ter1alSAl esardacantroversiaaexistencia denanofibrilas decelulose ou

fibrila elementar Como menor entidade morfologica bemdefinidaeuma caracteristica comuma maioria dos modelos

propostos2As dimensoes dasfibrilar eaglo meradosdecelulose usualmente dependentdometodo decaracterizaczio

usado1v Ietodosdefornla lode ima ensSEMI

Iicroscopia EletrnicadeSuperficies TE1iIicroscopia

Eletrnicapor Transmissio AFIIIiicroscopia

de For4a Atmlcaede espectrometria ZRD NhdRI

esrnlanciaIIanticaNuclear IR Infravermelho temsido amplamente usados para investigar as fibrilar de

celulose ern celuloses dealgas fibras demadeiraede polpa

34 Us diametros das nanofibrilas situaln senafaiza

de 10 3nm e de nm para celuloses deah ase

fibras dem adeira respectivamenteAnanofibriladace lulose

eformada por reiiescristalulaseniocristalulasAs

reiescristalinas dacelulose nativa 1CeluloseItem

duos Eases denominadas Iae Iienquanto regioesniocristalinassiofonnadas por Eases ordenadasenao ordenadas

6organizlcaodemolecular decelulose assenrbTr

hailcharacteristicdreeof erlstallinrand affected the elastic rrroclnlrrs crud tensile strerr

thof the hand slretstransition ponrt betlreerrthetiro assemblies eras also idenrifreil crudascribed ro hl droerrbond inrcr rrrolecrrlarirrteracrions

ihrc to rerrral alofIrSninhernrcel Irrloses

and bormdeil hater rrrechanisrn ofas sernblr

ofcellulose ncznofrbrrls drnerrbl free E

71PT1Of 777rer aCtr07711aSprOpOSPdt0 irf feCrt19e fibre

rrrorpholordecrease fibre1ra11 fleaililrnandlolrcrinter fibrebonds Our results also srrgg

sttdthin tha tiariaricrrrsinal1 nlrchinerrsualhpresentin inclustrral dr Testerscan cause rlre

fornnrtion ofdif fererrtrolecrlnasscrr blresin

a rerl sensrtnelirnirsac onsec rrencernr pacrs

orrnrechanicalmrd plrl sicochenricalprops

1 t7eSOf f brPSi71iilei7e1I

Toodfibreis cr nanostructured srrpranrolecu larassenrblr cornposeilbr polysaccharidesand 17

r7777I7fftrC77r11rOQE1S1 Cltitbtt7SIrSSC3SrEQtodescribe thec ornplesrr rrcturearrd the asso ciariorr

of callrrlasc nanofibrils herrricellrrlossarrd

Irgnrrr in the 11 ooilfibre ballIThese rrrodels

are didactic simpJifreariorrs and nrarter of

contrcrl erstibecauseofthe dil ersittofc ell tyres

irr hood arrd Inrririrtrorrs in in7a 7irrgarrd Cpectro79

etl1cteCl7rJri lles717 a5 sesSrnarri7nOSCirle irrforn2atiorr

for bion aterialsIespirethe con rrol

erslthe e isrcrrceof cellulose rrirnofibrilsorel nrenraryfibrilas a lolresr lrclldtfindrrrorlrholoica1ntrrl isa common featruein rrrosr

of the rrrodcls proposedJThe dirnen sions

of cellulose fibrilsand agregatesare usrralh

ilcrrrilrrtorr the method ofharacteriationrrscil llethoils ofinarinSElITEI1F

lI1anil s rccrrorrretraIIDIIR II1hiilibt

E7711SPd CArE77SrFel1r0 77r1 CSt7ilrithe Ci llrrlc

sefibrilsirralgal cellrrloses broodand pulp fibresThe diirnoerers ofnarrofibrilsare in

the range ofIO rrrrr and nrrr for algidec Ilrrlosescnrd hood filvcsrespecrit elrThecellulose nanofibrilrs formedhlcrlstallirrenailnonirlstallinercionsThy cr1stallmergrorrs

of name celluloseC elluloseIIbare nro phases

named Iaarrd Ifs while non crystallinereronsineformed bl ordered arrd non orderedphases

The crssernbh ofcellrrlosErrroleculesinto

diff rerrtoraniationpatternsirr crrstal lnre

arrd non crysrallinere Trorrsimolvesrrrrer0

0N0

oA

C

Page 3: Artigo técnico - Organização molecular na polpação kraft ...€¦ · v rC0j CrTccirniccrlrticle Organizaao molecular na polpaao kraft de eucalipto Molecular assembly in kraftpulping

dentro de diferentes padnes deoranizaio em regicescristalinas e naocristalinas envolve forcas intennolecu

lares tailcomo ligaio pier pontes de hidrogenio de van

derZaals e interlaoentre mnnlentos bipolares

Lignula e henuceluloses sao amplamente renlovxlas

da matriz da madeira duuante a polpacopelo processo

lcraft e u branqueamento Todavia nunca se conseue

ulna remoaocompleta de henliceluloses das superficiesde fibrilas de celulose durante as operaoesde polparaoe branqueamento E benl conhecido o fato cle que a disso

lucd0 de 11e11110e11110seS e lhlllll8 ateta aira111zaG10 ila

parede das fibras da madeira Recentemente os efeitos da

polparaoe do branqueamento Has nanofibrilas da celulose

foram investiracks mediante a utilizaao cfe NI11Ressonaincia1lagnetica Nuclear 7FESElillicroscopiaEletr6nica de Superficies de Elnissao no Campo 4 e

AFi1Sicroscopia de Forca AtBnlica Sugeriuse

que nanofibrilas de celulose podem formar aglomeradosdurante a polparaocomo por exemplo nanofibrilas de

celulose de 2 nm fonuam aglomerados de lt0 nm

10 Um modelo de aglomerados de fibrilas de celulose

foi suerido cola base em resultados de NIIR 11 Esse

modelo propunha a existencia de superficies de celulose

aCetiSlvelS e IIflO1ce5S1ve1S Elltl0ii5alollleladil5 eralll

formados por interaroes entre fibrilas entre superficiescompostas de celulose niocristalina ordenada de calla

fibrila individual Talnbem se lnostrou que durante a

polpaaohraft i grau de ordem na celulose aumentou e

que a dissolu4xde henliceluluses e llniua promove a

coalescencia de nanofibrilas resultando em aglomeradosnlalores 10 Neste trabalho lnvestiganlos os efeitos da

polpacao polo processo 1raft na nlorfologia quinlica e

grau de ordem na parede das fibras pormeio de umacom

blllal0 de ClltelellteS llletodOs espetrlllletllcos

MATERIAIS E METODOS

00N

0

0o

WW

O

Para a fabrica4ao de cavacos foi usada madeira de

lrvores de Eucalltrrsgrandis cie olto ands cle idade Coln

utiliza4ao de picador industrial Para a polpaa lcraft

foram selecionadas fracies de cavacos na faixa de nuu

de largura e de 164 nlm de comprimentos por mein de

classificador de cavacos de barras e faros Foram obtidas

Hove amostras de polpa mediante a digestiio em rector de

laboratcriocle 2U litros cle capacidade com aplicaao de

iilcali atisoA1 de Lo 14 l i o 1C 17 11000u0

e i l01110 Na2C respeCtivalllellte ASlO11Ci1000s

ilo rector aS llleslllas elll todOs S experllllelltOS toralll

temperature de polpaao de 16taxa de aquecimento de2501Cminuto sulfidez de 272ilocomo

NaH razao entre a m adeira e o licor de 41fator H de

X000 e 1U00O g de cavacos absohrtamente sews As

amostras foram identificadas cle acordo com o AA usado

rrrolccrrlcn forces s7rclt as I7drogen bond7ng 1a7

der iIaals and dipole rr7orr7ent rr7tetactro77

Li777in and hen7ice117rlosccare este77sivel

rernoledfrom the hood rnatrix clrrrinTIraftpttlpirtg crrtd bleaching Holrerer a corrtplcterentorcrl oflrentrccll7rloses fror77 the srnfuces ofcllnlose fibrils is r7evcr aclricvdd7nirrgp7rling and bleach7ng opeaatrorrs It 7s bellInolr

that the caissoltrtio7t of Iter77icc17tr1oses en7d T7gni7raffects theorar77ation of the 11ooclfilricr71

Reccntl the effects ofp77lpir7g and bleachr7rgon tlr cell7rlosc nanofibrils 17ave been irnsti

sated br7rinrlIR J FESEII tiJ and1FlI

9 It has been srrgcsted that celTT7rlose nano

fibrils can forrn aggregates drnrngprrlling egctlli7lUSEna77of7brtlS of S 77177 f011n t7ggregatasof 1 C 0rn77 IOJ n7oclel ofce117rlose fibrilcrggrcutes bras suggested bused o7r l IIR results

II This modelproposed the ist77cE of ac

cessibl card nonaccessible cell7rlosc srnfacesTire agTregates sere then forrneclhfrbrrltofibril intercictions hthreerr strrfacrs cornpotdbordered rror7crvstullirre eclTrrlose ofeach

ir7cliridtral fibril It1as also sholred that BurinIruftprrlping th degree ofordcr in calTrrlose

increased and that the d7ssol77tion ofhcrnice

1trloses an 17ni7tlrorrrots thecorlsce77ce of

nartofrbrils lcadirl tc lcnsetaggregates IOJIn this ironti lrc invst7ruted the cffcts of raft

pulping on thernorholo cherr7ist7 anal cle

rte ofordzr in the fibre ball ba cor771inatio7r

ofdrffErer7tslrectrorrtetric trtethocls

MATFRIAtS AND MfFHDDS

IIDoll ofEtrcal1trrsgrandis trees e7htteensold lras used to rnahe chips en7plorirtgan ir7dustrial chtlperhip fractions ir7 the

tiridtl7 renege of mm and lcrrgth range of 1 c5

lmen lreteselectcdfrlcrcftp7rlping using a

bar and hole clnl cTcrssifrcr 1ine pulp sar77pTcslrarc of tairrecl 1digestnrg i77 a0liter labo

rcrtorrcactor 7rsing active alkali 111l1 16 1 1b0 artd

1crS cr0respectiveh Th reuctor corrdi

tror7s the same ir7 all erir77er7ts here ptrlpinrtcnrcratrrr 1 C T7cuting rate J

01 n77nrrte ctrlfrlitl l1as 1TaCH

laood17gtror ratio ofF1Hfactor of l0120 en7d 10010g of chips od Scrr7plslrzre

identrfieclaccarclr7rg to the 7rseclire pulpntas HFI HFI l HFI HFI C HFI HFI BHF0 HF and HF

l

Page 4: Artigo técnico - Organização molecular na polpação kraft ...€¦ · v rC0j CrTccirniccrlrticle Organizaao molecular na polpaao kraft de eucalipto Molecular assembly in kraftpulping

na polpaiComo HF1 HF1 HF1 HF16 HF 17 HF14

HF20 HF22 e HF24

Dgllcose DtiiloseDmanoseLarabinose Da

lactose eLramnose foram determinadas eln hidrolisados

rlcidos da polpa cola a utilizacao de HPLCPADDetec

ao Amperometrica Pulsada Ivlediante Cromatografia de

Liquido a Alta Press3ocidos ur8nicos foram detennina

dos deacordo com o metodo de Scott Ligninas insolineis

e soliweis em icido foram determinadas de acordo com

Effland 12J e TAPPI LTII20 respectlvamellte Ll niunero

kappa e a iscosidade intrinsealIforam deternlinados

de acordo com TAPPI T 2363 e StNC11662res

peotivamente grau de polimerizaeloDP da cehllose

foi estim ado com base na I V A ahura IB foi medida de

aCOrilO ciillISiTidaS aSpriprleilacles i11eCa111CaS

foram medidas enl folhas de polpa laboratoriais prepara

das por mein de aparelho Rapid hither com utilizaaode

rlgua desionizada e adequadamente condicionadas a uma

temperatura de 231C e umidade relativa de 502 Os

indlces de rasgo TrID estoluo tBuID e tralo TsII1

foram deternlinados de acordo com ISG 270 modulo

de elasticidade EhI foi determinado de acordo com ISC

19212Pelu lnenos 10 folhas laboratorials foralu anali

sadas elll lelacfl0 a Cadapriprledade lllecalllca SO tolfllll

analisadas amostras de polpanaorefinada As variaoesanaliticas foram detenuinadas mediante o cilculo do

coeficiente de variacao CV para cada propriedade CVs

medidos variaram em ate 7 As anilises do oomprimelltodas fibras FL da largura das fibras FW da espessura

da parede das fibras Wtk e do diametro do lumen LTVlOralll re1hZadas llledlallte a L1t111Zd80 de llll allahsailOr

Iaiaani Fiberlab e metodo TAPPI T 23184

Os espectros de estado s6lido obtxlos por Ressoniul

cia1vIanetica Nuclear de Carbonol3 13C NhIR foram

111ed1ilOS Utiallil0Seulll aCeSSOr10 de POlarlZflCl0Lr1lZdd1V

kotaao eln ngulo iagico CFhISacoplado a um

espectrSmetro Broker AC 300iP operando a 7hIHz

s conclicces de operacio foram veluciclade de1LAS de

kHz pulso de contato de 12ms com 3s de retardo entre

repeties largura espeetral de30ppm niunero de etiploracies entrel0i03000tondo o tempo de aciullulo de dadis

variado entre 6 e L h Todos os espectros foramrelstrados

em anlostras iuuidas apron em1eso e com utilizaaode tun rotor deitido de zirccmlo Csespectros da Dlfraode RainsikD foram registrados por mein de insriu

mento ZeissLRD equlpado nom uma forte cle rains Z de

Cu 11060 AngstrCim voltagenl de 401ticorrente de 30

mA inulo de lncidenciade01passo de 003 janela de

1x60 s pcrpassi C indite de cristalinidaile il7 celulose

foi deternlinado por lneio de NRII2 13 e ZRD 14 Es

pectros de 1 ldiaao prcltima au infravermelho NIK foram

registrados na faiade 90O2300 nnl diretamente sobre

DIrrcoseDrloseDmanrroseLara

biruseLgalactose andLrharrnrose tirere

determnred in ircrdic prr11 lrdruhates usingHFLCFDtironic acids here determined ac

corilirr to the Scoft rrrethod cid insoluble arul

soluble IrSrrnrs here etertninecl uccordirrg to

Hff7andlJ andTIPI rnrr 50 respectilehKappu and nrtrinsir rrscosrtr IT J liere leter

rnrned accordrrrg to T1FPIT 36tiSandSC1

C1166respectrtieh Degree ofpolrneriation DF1 ofcellulose lrus estirnuted rrsirrgIT I3rightrress IB 11as rrreasrrredaccordmto ISO 68bll rrrechuniccrl properties here

rnecrsrnedorr pulp hand sheets prepared laitlr a

RrprdIirthenrplarutus usirr deionrsed lrcrter

and properTl eonclitroned at a tenrperatrrrc of1 cmd relcrtilehrrtrriditl of 0 Tear

TrID brrrst BrrID card tensile TsID indices

here deterrrnrredaccording to ISO 0Elustrc

nrodrrlus E1I1 lras deterrrrinerl according to ISO

1412 lt Ieast 10 bondsheets ere crnalsed

for such mechcnricalpropertl Dnh rnnefirred

pulp samples here ancrlrsed The unahticcrl

ruriutrorrs 11eredetermined b1 calcrrlatiorr of

coefficiarrt ofrcniutionlfor each pro7ertllleusrnells ranged rrp to Irra11eisof

fibre Iensrth FL1 fibre larclth FiT frbre 1cu11

thichrress rbTTll card Irrrrren diarrreter LbT1 rere

ccnried bl using a IiajaarriFilerlal anahser

crnIrrrthod T1PPI T 1S1

The Ccnbonla iuclcar71C771etrC Resorrurrce

C f1lpl solid state spectra here rneusrrrecl

using aCrosypolarisatiorrllaicnlSpinnrnrCP ill1S1 uccE sorlcorrplecl to a Brrrler

01P spectrorrreter opcratin7at IIH

The operation eorrilitiorrs here lI1S rate ofllcH 1 tns corrtacthrrlse cdlayhhreerr

repetition spectral lridth ofOpprn rrrnrrher

of scans berneen 1000J00 dater uccurrrrrlcrtiorr

tunelcnied bettireerr C1h ll spectra here

recorded orr uet samples cu D hr lreightltnrd rrsrng anconirn oaide rotor TheIral

Diffraction IRL spec tra here recorclecl rrs

irrg aZeiss LRI irrstrrnr2ertt equipped frith a Cu

11060 cnrgstromlIra1 sorrrcc FOIc1roltcie0m1crnrent incidence angle of01 step

00 lrrndolr 1 160 s pea step The cellulose

cnstallnritr in ea leas determined rrsrng IIR

IJ andIRDI1J ear infiaraclIK1 spectra here recorded irr the rare of900DO nrn

directly on pulp shuts using a Perlin Ebner

Lanrbcla 19 spectrometer coupled to cm nrtegrat

00N

0

oA

C

Page 5: Artigo técnico - Organização molecular na polpação kraft ...€¦ · v rC0j CrTccirniccrlrticle Organizaao molecular na polpaao kraft de eucalipto Molecular assembly in kraftpulping

folhas depolpatsandoseum espectrimetro PerkinElmer

Lambda 1 acoplado a tuna esfera totalizador1revestida

de BaSOq Todas as folllas manuals foram condicionadas

usandose tuu ruetodo semelhante ao clescrito parr testes

meculicos Os espectros NIR originals foram convertldos

em primeiros modus deri ldos mediante a utilizacao clo

softtare PERhINELIIER Spectrum ne A anailse dos

componentes principals iPC foi usada para iclentificar os

efertos do ilcali ahvo da polpaao nos espectros NIR Nino

foi usado escakmamento matncial e a PCa foi realizada

cum o autilio de urn progranrl deamlutador11TLB

ti1 release 121

0

N

O

i0

w

O

RESULTADOS E DISCUSSAO

Proprieddestecnicas quimica a morfologia de polpas kraft

O aunlento de alcali etivo napolpaaocausoureduplodo rendinlento depurado niuuem haplaIe DP ao

passo que a IB aumentou Tabela 1 A remoilo de ligninae carboidratos tambem oausou altera4ces nas dimensies

das fibras au seja o FL a F i L e a sofreram

rechl4aos polpas de laboratriouao foram tratadas por

nenlnuua tensao mecanica prolorlgacla chirante o proces

samentossim sendo supomos que as alteraccies obser

Vadas elll 111aCr00SCala Selalll COI1Sedtle11C1aS da d1SSOltliil0

e da decomposr4au gtlimica aonielmolectllar

O irupacto do cozimento nos teoresde CEL tcelulose1v1 zilana Lr icictosurinicos e TL lignina total e

apresentado na Tabela 2xilana a lignina e os ieidos

LlrOI11COS lOralll deC01111OStOSdurallte S 11O11Y1CR0 8 llledlda

rnr slrhere coated frith BaSO11 barrel sheets

1rere conditioned using srrrrilcn nrethocl crs de

scribecl for nrechirrriccrl tests The orrnrcrlAIkspectra here conlerted to first derilcrtrlemodes

rrsrng the softlrareIEkIiIELVERSpectrrrrnCrreIrirrcipal corrrporrerrtarrcrlrsrs PCIllrcrs

used to iderrtifi they effects ofactile alltiali in

pulping orr thelIk spectra tiomatriz scalnrgbras used and theFC4bras performed rrsirr a

corrrputer proctm lL4TL4B61 release 11

RESlIiTS AND DISCUSSlDN

Teclrnieal propertiescIrcnristrt mrd rorplrolorrfIraftprtlps

The increase nr 4 irr prdprrrg caased a re

chrctron irr screenedreldkappa nrnrrher ITarrd

IP1rlrrle IB irureased Table 11 The rernolalof

linirr card carbohydrates also carrseclthe changesirr fibrecIirrrerrsicirrs i c thFL FTI LTIacrd iITT

decreased The Icrboratorlpulps lrerc not treated

by any eatensilerrrechcnriced stress daring pro

cessin Thrrs lye assurrze that changes observed

at macroscale areeorrsegrrences ofelissolrrtron

mrd chemical degradation at the rrrolccrrlar lerel

The impact of coolirrg m the contents ofCELI1I Z 4 enrol TL is presentsd in Table

I1lcm lignin card nronic aside here degradeddrving pulprrrg as 4increased The relatrhe

coment of EL increased drain prrlpin5drre

rerrroral ofother pulp corrrponents 4plot of

Tabela 1 Caracteristicas das polpas obtidas em experimentos de polpaaoem laboratorio Viscosidade intrinseca

IV grau de palimerizaaoDP alvura ISC IB medial do comprimento das fibras FL largura das fibras FWdiametro do lumen LW a espessura da parede das fibras WWTable 1 Characteristics o1 pulps obtained in laboratory pulping experiments Intrinsic viscosity IVJ degree of po

lymerization UP ISO brightness IB averages of fibre length FLJ fibre width FW Inmen width LW and fibre

wall width WWJ

Amostra

Stlaie

Rentlimento

ielrl

Kappa IV

cm3g

DP IB

ISO

FL

m

FW

tlm

LW

m

WW

mHF12 572 237 1152 1757 293 950 184 56 64

HF14 568 219 1121 1705 310 910 180 52 64

HF15 568 183 987 1481 324 880 182 50 66

HF1G 557 172 976 1463 338 880 173 51 61

HF17 556 162 955 1428 345 880 173 51 61

HF18 553 155 915 1362 360 900 178 50 64

HF20 532 146 830 1223 380 880 176 50 63

HF22 527 119 684 988 384 830 173 47 63

HF24 526 116 656 943 386 820 168 48 6

0

Page 6: Artigo técnico - Organização molecular na polpação kraft ...€¦ · v rC0j CrTccirniccrlrticle Organizaao molecular na polpaao kraft de eucalipto Molecular assembly in kraftpulping

Tabela 2ComposiFao quimica a propriedades mecanicas de polpas de laboratorio Celulose CEL xilana Xyl acidos

uronicos UA lignina Klason KL lignina total TL indice de rasgo TrID indice de estouro BuID indice detraao

TsID modulo de elasticidade EMTable 2 Chemical composition andmechanical properties of laboratory pulps Glucan Glc1 xylan XyIf uronic acids UAKlason lignin KL total lignin TLS tear indexTrID burst index BuID tensile index TsID elastic modrlrrsEM

Amostra

Sample

CEL Xyl UA KL TL TrID

mNmrg

BuID

kPam2g

TsID

Nmkg

EM

MNmkg

HF12 572 237 1152 1757 293 950 184 56 64

HF14 568 219 1121 1705 310 910 180 52 64

HF15 568 183 987 1481 324 880 182 50 66

HF16 557 172 976 1463 338 880 173 51 61

HF17 556 162 955 1428 345 880 173 51 61

HF18 553 155 915 1362 360 900 178 50 64

HF20 532 146 830 1223 380 880 176 50 63

HF22 527 119 684 988 384 830 173 47 63

HF24 526 116 656 943 386 820 168 48 60

que n aumentava O teor relatiodeCEL aumentou du

rante apolpacodevido ziremoaode outros compo7ie11tes

Cla pOlpe LTlll dlarallla l0 p e da Tete114l0 de CelUlOSe e111

rela4ao au usado ua pollrlaoFigura 1 sugerni que

o comprunento clas cadeias cle celtlosefoi recluziclo sem

uma amply decomposiioda cehilose na polpa s pro

priedadesmeclnicas das folhas de laboratiirio sofreram

reducao com o aunlento de Tabela Foi observada

uma dueda significativa do modulo de elasticidade EMquando a carga de

aumentou de 16upara

17 de NaZO into e

com faita cte niulleros

happy de 1617 s

alterac5es Has pro

priedades mecanicas

podem ser atribuiclas

a modificacoes da pa

rede clas fibras durante

Modificaraes da pa

rede da fibradurante

a polpagao conforrne

anallisado por GF

1iSjC NDIRIRD

e NIR

Cs espectros ob

tidos por PIIS

sN1Ik de Hove

amistras de polpacramntuito semelhan

DP a7zil cellrrlcise retelzt7ci7z vcrsrrs44rrseil in

Izrrlpin Frrlrre Il slrggesrelthat the lenrh ofelllloSeCha77lS11eTe TeClIICeCI ll7r1JO7lre17e77S7Ve

celllrlosecleradatror7 rn the 7zrrlp T17e zr7echarzr

calroprras ofprllphlnds17tscIcretrsc1

Frith increase iJ Table 1sinifrrantdrop izt elrstic zrroc7trlrts ElI1 tiaus obsc7ecl

irhen the 11 charge increaseclfronr1ro

1AcrOiaith a ItiaJpa raJZ of161

The Chan In n7e

Crau de PolirrervzagaoIJrBfJf JI4TT1ff cdRfl

a

i i

1

Ccllu1sc retenicn1

Retenaode Celulose e

l G 1a 1a 18 0 21

Ait 81kiipillinr F12 fI

Alcali atis naprlpaaoldeIat3

Figura 1 Efeitos do aumento de AA na polpaFao de E grandis na

retenaode Celulose a grau de polimerizaaofigure 1 Eflects ofAA increase in pulping off grandis on cellulose

retention and degree of polymerization

cha77icallzro7Jert7esccn7 he ascrrledto

r7zoc77fictrriorrs of the

frlre gall clrning

Fibre mall moJifrcatiorrs rhrrirrg pulpirr as arrahsedb

1RD rrrulllR

The CIILS

C1lIR specrraofniJ7e r117z saJZZplesreJerertisnzrlar

J eard J n7ecrlc ar

trilrlrion ancl7osi

C11C7clere77Sr7C 7JeCz1iSof l igrnrz crcetti1

rorlps oriU

J1ze r171 111 erro17 7C

00ca

0

OoA

C

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tes em relacao a atribui

4ao de picos e posi4ioFigura Nao firam

detectados hicus ca

racteristicos de ligninanrupos acetila ou icido

O111et11aUCL1r1111C O

provaaelmente devido

ao limite de detee4aodesta tecnica into e

apron Contuclo

alteracues em i3reas de

Pico foram claranlente

observadas a area de

plco i1 diminuiu com

i aumento de e

indicou a renlocaode

acidlaeredetected

pruhablr dne to the

LIBtctroll hrlrit nftlns teclnrrgrre r ecu Holreler

chcrrrges irr realc ar

taJ l1e7B CIeC7rhOI

serred The cl rea1area decreclSed117t1r

the increase in

arrd indicated the

remuvalufnonurdered henricellrr

lose card cellulose

The cJea1t lies

used to cirlcrrlate

the ellnluse r1s

hem lcelulose e celu Figure 2 Espectro daamostra HF 15 obtido por CPMAS t3C NMR Tell inr1I 11 SJlosenioordenadas Todas as amostras de polpa apresentaram espectros semel The increac in 1

Pico C fol usado hantes com alteraoesnas areas de pico C shuuer1 a bell c e

para calcular a crista figure 2 CPMAS t3C NMR spectrum o1 sample HF 15 AI pulp finecltransinonle

liniclade da celulose sartples hacl similar spectra with cbargesin C peak areas tlreen ttirn le1e15irr

Lc 13 taumento ZcFrurede moshouuma

transiaahemdefinida

entre doffs niveis em Zc

FlllraOs espectros obti

dis por ZRD apresen

taamposicLesde picasemelhantes pare today

as polpas lnvestladas

Fltira e llllhcaranl

celulose I polimorfa comp componenteprincipal Em carter

adicional as medicesda crlstalinidade da

celulose Cr por ZRD

Figura 1 comprovaranl anlema tran5i4ai

IPIslrectra had

similar pea1 posi

tiunsfur crll prrl1sr771eStlyCltecl F711TeJl and shulaedCel

luluse Ipulrrrrurplrcrs the rnaitr curnlrurrnt ilditionalhIRD rrrcacrrrerrrents

OfCclllllrtic raJtcll111rrt1 c1F1y11repruled the scnrre

t1YmSrtr0r7 detec7ed

irrIc results lrhen

increased FitirnelIn spite cifthe sametrcnc1sIcralrrechere much

detectada em resulta Figura 3 Cristalinidade da celulose Xc conforme analisado rlrthan Cr

dos de Zc quando n port3C NMR em relaaoao alcali ativo usado na polparao Um These differencesN aumentou Fiura ponto de transiaoinequivoco foi detectado em niveis de AA lrelrrubcrbh0 3pesar des mesmas entre 16 a 17 de NazO llained 1currtrihrr

tendencies os valores Figcne 3 Cellulose crystallinity XcJ as analysed by i3C NMR nun ofr1an tci F

de Zc erlm nnuto mall versus active alkali used in pulping A clear transition point was Ialp in rnrblecrched

w baios do que de r detected at AA levels between 16 and 17 NazO pulps IJ ur efEstes iliferenas pro fcts ofhlclrcrtiorr

vaelmente Seeplicanl nllIR spectralreenlrrtirrrI The r halrre

vela conhibuicode tilana 1111 0 llco C em Collis1 1 1 1 t 1 frn ueahlrnrs lccudlrcrs mearned nnh

niobranqueadas 13 rnipor efeitos da hidrata4ao sobre rrth IRDfterpulping the Cr slues rncreasec

1

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B resuhiao espectrold8 NlIR 15 C Bkx

Cx de 571opara m8

deira da eucBlipto fni

111eC11d0 Solllellte COlll

1kD3pos B poipacaoOS VB1oreS LrBlllllell

taram em comparacaoColli VB10reS ClBlllBelrB

proeavelmente devido rl

remocao de hemiceluk

ses Rzsultadus semz

lhantes foram relatados

BllterlOrlllellte pBrB p01pa de eucalipto enalisa

da por ZRD 17Os efeitos do na

parede das fibras tam

bem foram Bveliados

pOr U1118 COnlh1118l0de NIR e PC Dois

componentes principaisforam identificados des

CreVelldO oe 70

de varia4iio respectivamente O diagrama de

BBhBlo 111c11COll Cllle O

P 1 componente principal 1 separev8 Bsamos

tras de polpa de acordo

COll i1S SUBS cllterellCBS

em termos de Ze Figurae Cr l Figtua 5 into e

foi observada uma fast

dZ trBllSlll0elltrZ BS

Zluostras HF1C e HF17

Portulto o diBram 8 de

cerga de YC1 pule av8

liar as ulterauesocor

ridBS durante B fese de

transicao Figure 6 O

subeslectro apresentava

picos em 2079 nm 1927

nm e17411inBtribuidos

a mepos H de alcoois

aua fanuis respec

tiBmente Figura 7

17 conllxnBio das

C0115tatBCheS llledlRll

te NiIk1ID e NII

torna possivel formulBr

ulna hiputese durante a

w zoo aza

19D

1fi94

tlfa1 iaoaIs a

N

D lzoo

goo

R 110Qt 896

C

lfl

aooJ

1IIIA z00

PWlMN6Ry u

c

0 10 29 3G 40 50

Diffraction angle2ddegrees

Angula de difragaa 2E graus

Figura 4 Espectro da amostra HF 15 obtido por XRDTodas as

amostras de polpa apresentavam espectros semelhantes com

alteraoesnas areas de pico 110 a 020Osespectros eram tipicosde Celulose I polimorfa

Figure 4 XRD spectrum of saruple HF15 Att pulp samples Itad

similar spectra with changes in 11D and 020 peak areas The

spectra were typical of Cellulose tpolymorph

saIndice de cristaiinidade Cr

1 Cristallinity index Cr

78

as

Pnnto de transiyaa

Transition

point141adeira

o Woada

ss

4 10 12 14 11S 1 t3 as 2z 2a

Active alkali in pulping haOblcali ativa na palpaari de Na2O

Figura 5Cristalinidade da celulose Cr analisada por XRD em

relagao ao AA usado na polpaaoFoi detectado um ponto de

transigao inequivoco nos niveis de AA entre 16a 17de Na2Ofigure 5 Cellulose crystallinity CrJ as analysed by Xl4D versus

AA used in pulping A clear transition point was defected atAA

levels between i6 and 17 Na20

lrlrcn corTTpcnec to

aooc11alrres prohabh drre to relJloral

ofhe1111Cellrrloses

Sirlilalresults

lrerereportelplc1lotfSh f0 erl

ccrh pals pulp cis

a7Ta11eclb1IRI

1The offcrs of

oT the fibre mall

litire also crssssc1

bacorrlhinirtioll of7R aTllPCB Tito

prlncTpal colnpn

JTelrs 11c1elieTTt7

fiecl as cleseribiTtfly anal

oft1Te1ariatioJl

1espiCrlleh The

score plot slunrecl

tlult the PC1

separated the pulpsaTT7ples accnrdiTTgto rhelr dlffrences777ZeF7ITecmd CTFTgrrrel

i e it traTlsition

phase lrcrs ohservecl

betree17 HFI G alld

HF1 Thcreorethe loadslOtOfP1corrl assess the in

teTClcrloJls oCClll1eCI

drrrill the traTtsi

tion phase Frrrre61 The snls7ectrruTT had peaks at

ZO9 mn 19 nrn

aldl l1 lnnattrrb

rrred toOHgrorlpsfJr197L1COllolS lfCr

ter aTTil pheTTOlsrespeetilelFigure1I The corT

bi77irrionoAIIRIRD alldAIR frlld

717SS194akeJ pOSS7bleto prrr a 11 porhesisfcirlaard a eelfoTTaniatiorl pro

00N

0

oA

C

C

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polpaao lcraft ocorre

um processo ile auto

irgalllZaaO Se11C10

forlnadas diferentes

OrfTft111Z84UeS 11Lllllil Vtl

riaao nnlito sensivel

de LTm meLanismo

para este processo e o

potellcial para desen

vilvllllellt0 de 110VOs

produtos fibrosos saa

discutxlos nas set oes

subsegiientes

00N

00o

W

O

ilm mecanismo de

autoorganizagaodurante a polpaaokraft de eucalipto

LTlll 111eCallls1110

de organizayaomo

lecular e proposto e

tOrllllllad0ILlrallte

a h111la Ca0 liralt a

linina hemicehlkses

e etitrativos sao remo

vidos por decomposiai ilulllllca Otl i11SS0

hicao sendo criadas

110vaS 111teSfaces de

calulose De acordo

a

QlsFwq

4

i

0 4 Nvtst6

MRIAc3 O

t

04 nFiPa o

Q Itr

Ctra

u

c os 4t o of o 03 a

fli3 3r

jItllwL11LlltJlllC P1Pcnty dtransiaodetectado por P01

Figura6 Diagrama de avaliaaodos dados dosespectros obtidos por

NIR para PC1 a PC2OPC1 pode detectaro mesmo ponto detransiao

que o observado pela NMR a pela XRD Os nossos resultados sugeri

ramque oNIR pode ser usado em controle de processo para avaliar o

ponno de transigao da cristalinidade diretamente em linhas defibras

Frgure 6 Score IJfot of NIR spectra rlafa far PC1 and PC2 Tile PCI

coulddetect the same transition point as observed by NMRandXRD

Dur results suggested that NIR can be used in process control to

assess the transition point of crystallinity directly in fibre lines

com os nossos ezperunentos anteriores novas interfa

CeS COllI malOT ellerla111tertaClal 11Dre e ll1a1S 11Ca1S

para lnteraccies por ligacces por pontes de hxlrogeniosao gradualmente criadas quando o aumenta 1Suerimos flue essas interaessejam a fora propulsorypara a abnlptil nnulan4a na cristalinidade aqui observada

into e a cristlinidade aulnenta devido a ulu processo de

atrtuorganizyaoacionado por energia livre de intery

cao em vez de entropia de agrea4ao E concebivel que

umaagregaraode nanofibrilas sem quaisquer alteraoeslbruptas em termos cle cristalinidade sejy acionyda por

entropia Sagg de acordo com a Equacao1

Gagg TsSaggJ Equaao 1

Nu nosso caso o processo pode ser dominadu por

interaaode 0G e modificaoesocorreriam somente appscertL nieel deezposiao de grupos nlterfaciaistH de

nanofibrilas de celulose na parede da fibre Em seguidaas nanofibrilassecocristalizam cleslocando xilana e aquade interface realizanckse Lunaautooranizayao para

minimizyr a enerialivre da superficie do sistema De

iess occ7nstl7rri77lcraftl7rli71gcmd

d7ffere77r crssern

bl ies aretJrnled

n1 L1B7TSe7S7r71e

lariatio77 of717ecI1in77J777fo7 r171J

rncesurn the

TOtential for de

1CIOF1T11C77r Of 71e11

f7b1e17OihlCts a1e

discrrsseil i71 the

fllorrmrsectioT7s

1ntcchattism ofself orsauintiotr

during Icraftpulpin of encahjttts

nleCht7777ST7of

111o1ecrrlar assenl

bIr 7s proloseianal 1rrt furlrcncl

Duri111rc7ftulpin Ii77n7 he7rri

cellrrloiesand

extrir rues are

7eT7101ed11Che7717

cal clegradationO7 d7SSo171r7o77 Cr17G1

Welt cellulose in

te7 fC7eS are C1BClred CCOrC1777 t0 017T7el7071S

e11e77111C7tSnCll77rCJfGCeS ld7th h1ghC177te7fclcial free cnerland more sites forHbona 771rCr

aCr7CinS i71e1aclnalh C1eated1117177 77711eabeS

lbJ 1i s7rect tlzcrt these interactions irre the

drnn7s force to the abrurchmge inc7rstalli7litl cibserleclhireiethecrlstallin7rl ir7creases

drre to cr selforga7licrtionnoceis driven 11 freeET7e1glof 777re1c7Cr7o77 7nS7ei7d of e77r1o71 Ofareation It is conceilable that a77rgreation of7lanof7h7ilsuithontanl abrupt chanyes rr7 c71stallinity is driven by entrop JSagg aceordrngto Eclrrat7o77 1

Gagg T1Sagg Eq 1

ht o77r case the process Ciu7 be lomin7rcd11

Qinteraction and changes would occzrronly crfter a certain It1elofealTOSrrreofmrcrfu7u7 0H

roups ofccllulosc ncn7ofib771s rn thefibreball

Tl7e nanot7brils thencoc71stalliclislu7nga11c77a77d 77Tterface hater cn1 i7selfotga7nc

r7o7t

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veriam ser reallzados

mailetilerilnelltos a

file de verificar de que

nlaneira este processo

pole ser controlado e

d11a1S Sfl0 O5 1111pactilS

relewantes sobre a na

noestrutura das fibras

apes aoraniza4ilomolecular

Autoarganizaaacomoestrategia pars

desenvolver novos

produtos fibrosos

Cs nossos resul

tadOS luOStralalll CILle

o processo de auto

Ora11ZaC80 atetotl S

fleibilidade da pare

de das fibras e o mo

dulo de elasticldade

de folhas manuais

Inlpactos nas intera

cces entre a fibs e a

aqua talllbelll tOralll

relatados anterior

mente 1 auti

olfan1Za42o OLoIIelltlllla talla de I1L1111eI0 kappa de

16171Iultasfibrlcas de cehllose adotam ulna faiza de

niunero1apPa cle 1G18 como meta Kara a polpacode

madeira de eucalipto Tambem se sabe que digesturesindustriais podem apresentar variacao no perfil da

cara de alcali resultando em deslignlficaao desigualPOrtallto O1rOCesSO de aLltoirfa111Za4loPidee1lllcarvarlacues de resistencia e proprieclades fisicoquimicasde algumas polpas industriais A possibilidade cle con

trolar e coueetar este processo a hrohriedades das fibras

pone constituir Luca Grande oportLUlidacle de elPlorar o

deSeriilvilliellti7 de 11oVOS pridUtOS tibrOSOS LltlhZalldO

condigces convencionais em linhas de fibras cle euca

lipto espectroluetria NIR combinada cola PCB jamostrou um grande poteneial no sentido de detectar

as altera45es ao nivel molecular 10 e poderia ser

aplicada em condiLies de processo Para moniturar e

controlar a formacao de diferentes organizaes em li

nhas de fibras Em caster adicional e neuessario haver

unul melhor compreensao da nanoestrutura de Paredesde fibras de eucalipto bem como mail investiacao dos

fenonlenos de quinlica interfaces envolvidos na pulpailoe no branqueamento 21 2

tabes place ro rnirr

rinitthe surface

fiacrncrlof the

srstern More ex

perirrrents shurrld

beper forrnecl irr

order to rerrflhoer tlns processcan be controllcd

and lrhat are the

7r11paCtJ 077 f7lrEIcn70SrrlrctlntGf

ter the rrrIccrrlar

assemhlr

SE1fOThlJltIQPIOIt

US Sl1fty f0

dclelop ttcliflblCprorfarcts

Orn resrrlrs

sholred that the

s elforcmra riorr

process crftectedrho fibre laul fleibilrrl and elastic

modrrhrs of hancl

shec ts Irnpcrcts077 frTE11crrcr

r7rte7ilet701ZS 11eJ6cISOyrelrrlrrsll TepOrtiC1 tiTheselforganiariorr occurs irr a kappa range of161 Icn1pulp rnrlls rrse a kappa range 16

1 as n target for errcnllttrsprrlpirrg It is also

Irrolrn that indrrsrrral digeters nul bore raria

tion in alltiali chareprofile leading to rnrelen

catlf777f7CQrrUrl Thtrt0r nc StlfOlc77r73ar7o11processrncrrejrlain rcrriarions in strength and

phrsicoclrc17ricullrocrticsofsorTre indrrsrrial

pulps The possrbrlrrl to carrtrol and connect thrs

process ro fibre properties irn be a rent op

portrmrtl toeplore tha dareloprnc nt of rrelrfibreprocIuets rrsirr corrlcntioncrl corrdrtrons in rrca

hltrrsfrhre lines IR spectrorrrctrl eorrbined

frithPaheadl shollcda good potential to de

tecr the changes at the rnolecrrlar lerel and carrld

he appliad in process ccirrditiorrs to monitor cnrd

control the forrnatrorr ofdrffernntassrrrhlisin

frhre linesiclitiorralh more rrndrstandingaborrr nc nanosrructrrreoferrcahptrrs fibre balls

and mresriatiarr of interface chemrstr pherrorrrena invohcdirr prrlpirrg anil bleaching are

needed

00N

0

oA

C

H Cl009

S

15 i

IUp

ki

1 ntoo

hli

Figura 7 Diagrama de cargas subespectro do PC1 Os picos do

subespectro forneceram informaFoes sobre alteracoes em intera

oes durante a polpaaoenvolvendo grupos de OH da lignina e

polissacarideosFigure 7 Load plotsubspectrumoPC1 The subspectrum peaks

gave information about changes in interactions during pulping

involving OH groups of lignin and

polysaccharides

Page 11: Artigo técnico - Organização molecular na polpação kraft ...€¦ · v rC0j CrTccirniccrlrticle Organizaao molecular na polpaao kraft de eucalipto Molecular assembly in kraftpulping

CONCLUSOES

00N

O

0o

WW

O

DLlrallte a polpaciu lraft de eucalipto ocorre Lull pro

cesso deautoorganizacaosendo identificadas dugs orga

nlzagnes tupramoleculares quando o alcali ativovarla uuma

faita de 1G17 de NazO correspondente a um nilnlero

kappa de 171t respectivamente mecanismu de auto

organizacao e acionado porliacoes por pontes de hidrogenio sendo aparentemente dolninado por interarrao de G

SaLltO1ga111ZaeS111ileCUlares atetllll 1S1loprledadesmecanicas de folhas feitas a miu bem comepripriedadesfisicoquimicas das polpas enntrole e a eompreensaodente proceso podem levar ao desenvolvimento de novos

produtos fibroses com propriedades inovadoras

AGRADECIMENTDS

Epressamos agradeeinlentos ao prof Fred Fujiwara do Institute de lluinlica cla TTNICIIPCamplnasBrasil e ao prif Tiel lderete daTniveridade de

Concepcion Concepcion Chile pelo apolo dado ais

etperinlentos de NIR

CONCiUS10NS

selforcu1iat7onprocess occlnsdlniny kraft

pulpir7g cifeleahtlrs a71c1 hrosuprcn11o1ecrr1c7r cls

Sen71l7PS a7e7d77t7f7dc111l777i7Ct71 Ulkpl71t177S

777 l7ilnc Of 11 CIOCol1esC711L1177 to l

Icapplnu1771er of116 respectiveh The selfassenlhh nlechcmisrn is chne17 h1Hbo77dc cmd ap

pcrrently donainatedhy Ginterczctronlllolecrlar

selfczsser7lblr s cltfccr the rnechan7cal propertiesofllcu7d sheets Anilp1rsicocheinical propertiesof the p771ps The control and rrllclerstunding ofthis processiar lead tocIerelopn7ent of1e1r f7breprop lrcts 1rith ilnlovatileproperties

ACKN11WifDGEMENTS

Prof Fred F17ji1rara I7lstitlrto de Uuirr7icatICIIPrnnPillirs Briril andFrofJocll

deretetrlilersidud de Conc1cionCo11c1cioi7C1nle areucc17or1eded for support for lIk

eperrrllenis

REFERENCIAS 4EfFRENCFS

1 D Fengel G WegenerIiodChemishlZItrashucture nndReactions Galter de GruyterBerlin 1989D hlenun B Philipp T Heillze tHeillze Conrpreherlsire Celhdose Cl7erilistiZ T ol 1 ilevCH elllheun 1098

IDuchesne G Daniel The ultrcast7ucturefiooclfibre surfaces crs ca variety oflnicroscopiccrlnethocsca review

Nord Fulp Pap Res 7 1999 1 129

R talla A IsogailnPolrscrcchai7desStruchnalDirersih andFilnctioicrllersatiliti Dimltriu S ed IvIarcel

Dekker New Iurlc 20iJ5 ChhtiiokhchuP T Larson T Iversen ssigmrrent ofnonc11stallinefoi7iis in cellidnse I byCIILS1G11R

sjectroscojw Carb Kes 1998 312 12

Ci D L iulderHart R H talla Stirdies of rilicrostructrire ire i7atire cellidnses r7sing solid state 1CIR1vIacronluleoules 198 17 165

7 E L Holt P T Larson T Iversen CPIIS111Rstlydr fsirperriiolecukn chcnrges in the cellydose grid

Ivernicellidose structnedin7ng lcrnftprrlpingNord Pulp Pap Res J 2001 lei 4ti

8 L Duchesne G Daniel Changes in surface ultrastructureofNorway spruce fabres duping kraft pulpingvisualisation by field eJnissonSIlINord Pulp Pap Res J 200i 1

9 J Fahlen L SalmenLltrastlIretlnalchcnrges in a holncellrrlnse pidp rerealed by enrrllestheilloparosiinetlland atoniie force nricroscnpr Holzforschung 2005 9549

10 ELHolt PT Larson T Iversen Cellulosef1b1alaggregation an inherent property ofkrcft pulpsPolymer 2001 12 330911 h CViclcholm PhD Thesis Royal Institute ofTechnolug Stochhuhn 2001

12 Ivi Efiancl Modified procedure to determine acidsoluble lignin in wood tend pulp Tappi J 1977 Ci113

13 RH NeLVman J Henullillgson Deterlninat7oi nfthederee nfcellrrlocecistnllinit inllood br Carhon13

rrelearLlaneticRecrnnnceSpectroscopy Holzforschung 1091 11 351

1 L Segal J J Creeh E1IartinChiCunradnempirical nletluclforcstimating the dereeofcr3ctallinih17cing theIrrncifinctoneter TetitRes J 1y59 29 78i15 H Ta11 P Belton a NgIRden 13C1Lh41IR ctlydies ofthe effects of7dretionon the cell lrnTlcofotutoecand Chinese rnterchestinrts J Agric Food Chem 1099 47 510

16 L hieites HandbookrInahtirlhemist73 IvicGraLUHill New York 1963

17 B Recilok1Iaggion SBu1jerA influencia dce deslignifcaccao e do branqueamento a cristcalinidcade

da celulose Pape1 1979351

18 IFardim N Duran Effects ofkraftpulpingon the interfacialproperties ofEucalyptus pulpf1bresT Braz C11em Soc 20516

915