Modificação da pasta kraft com alta pressão hidrostática

mestrado em Engenharia Química Este trabalho consiste no estudo das alterações das propriedades papeleiras através da modificação estrutural de pasta kraft de Eucalyptus globulus pela implementação de alta pressão hidrostática (TH) de modo a que as propriedades da pasta sejam as adequadas para a sua aplicação, papel tissue de baixa gramagem. Este trabalho consiste no estudo da aplicação da alta pressão hidrostática ao nível das fibras celulósicas de modo a verificar qual a influência que este tipo de tratamento apresenta nas propriedades papeleiras, tais como as mecânicas e estruturais. Assim, começou-se por implementar um TH em pasta kraft não refinada, tendo em estudo quatro gamas de pressão diferentes, 4000 – 7000 bar, numa pasta com uma consistência de 1,5%. Com esta aplicação verificaram-se melhorias nas propriedades mecânicas da pasta, sendo que os melhores resultados foram obtidos aquando aplicada uma pressão de 6000 bar, onde se obteve uma taxa de crescimento de 2% para o índice de rotura à tração, 1% no alongamento percentual na rotura, 1% no índice de rigidez à tração e 6% no índice de rebentamento, sendo que para estas propriedades esta gama de pressão foi a única que apresentou valores superiores ao da pasta referência. No índice de rasgamento, a única gama de pressão que apresentou uma taxa de crescimento positiva foi a 4000 bar, com cerca de 1%. De um modo geral, a pressão que apresentou melhores resultados foi a de 6000 bar, sendo esta a gama utilizada para a continuação dos estudos. De modo a verificar qual a influência da alta pressão na pasta kraft, foi refinada num moinho PFI em quatro gamas de refinação 0,500,1000 e 2000 revoluções, pasta sem tratamento de alta pressão e pasta sujeita prévio tratamento de alta pressão a 6000 bar. Assim, verificou-se que as propriedades mecânicas da pasta kraft aumentaram com o número de revoluções quer em pasta sujeita a TH quer em pasta somente refinada, embora estas sejam superiores para pasta somente refinada, à exceção do índice de rasgamento que apresenta uma taxa de crescimento de 41% para uma refinação de 500 revoluções em pasta sujeita a TH a 6000 bar e essa taxa de crescimento em pasta somente refinada só é atingida para uma refinação de 1000 revoluções. De um modo geral o tratamento hiperbárico não é vantajoso nas propriedades mecânicas quando aplicado em conjunto com a refinação. De modo a compreender melhor o efeito da alta pressão, foi feito um estudo ao grau de cristalinidade em pasta somente sujeita a alta pressão e em pasta refinada com prévio TH a 6000 bar. Neste estudo verificou-se que quando aplicada o TH a 4000 bar o grau de cristalinidade diminui, aumentando para as pressões seguintes progressivamente, facto este que se deve a ocorrência de rearranjos ao nível das cadeias de celulose, uma vez que as zonas paracristalinas sofrem recristalização. O mesmo não acontece na pasta refinada com prévio TH a 6000 bar, pois o grau de cristalinidade diminui, o que se pode dever ao facto da refinação degradar a parede celular. Como o futuro da indústria de pasta de papel está cada vez mais direcionado para papéis de baixa gramagem, papel tissue, foi inserido neste trabalho uma componente de estudo das alterações das propriedades papeleiras deste tipo com a aplicação da alta pressão hidrostática. Ao realizar este estudo verificou-se que a velocidade e a capacidade de absorção é superior no caso da pasta refinada sujeita a prévio TH a 6000 bar em relação à pasta somente refinada. A maciez apresenta o seu máximo em pasta não sujeita a qualquer tratamento, 86.2, diminuindo com a aplicação da alta pressão, tendo o seu mínimo para uma pressão de 5000 bar, 81,8, voltando a aumentar até atingir a pressão de 7000 bar. This work consists in the study of the changes of the paper proprieties through the structural modification of the kraft pulp coming from Eucalyptus globulus by the implementation of high hydrostatic pressure (HT) so that the proprieties of the pulp be the suitable ones to its application, tissue paper of low grammage. This work aims at studying the application of the HT concerning the level of the cellulosic fibres in order to check which influence this kind of treatment presents in the paper proprieties, such as the mechanic and structural ones. Thus, a HT was first implemented in the kraft pulp which was not refined, having studied from ranges of different pressures, from 4000 to 7000 bar, in a pulp with a consistency of 1,5%. With this application some improvements were noticed concerning the mechanic proprieties of the pulp and the best results were obtained when a pressure of 6000 bar was applied, during which is obtained a raise of 2% for the tensile breaking length, 1% for the percentage on the elongation at break, 1% for the tensile strength and 6% for the burst index, having in mind that for these proprieties this range of pressure was the only one which presented values that were superior to the ones of the pulp reference. In the tear index, the only pressure range that presented a positive growth rate was the 4000 bar with about 1%. In a general way, the pressure that presented the best results was the one of 6000 bar which was the one used to the keeping on of studies. In order to verify which was the influence of the high pressure in the kraft pulp, this one was refined in a PFI mill according to four ranges of refining: 0,500,1000 and 2000 revolution, pulp without HT and pulp subjected to previous HT according to 6000 bar. Thus, it was noticed that the mechanical proprieties of the pulp were increased according to the number of revolutions in both kinds of pulps although these mechanical proprieties are superior in a pulp which is only refined, except the tear index which presents a growth rate of 41% concerning a refining of 500 revolutions in the pulp subjected to a HT according to 6000 bar. This growth rate concerning the pulp that is only refined is only obtained according to a refining of 1000 revolutions. In a general way the HT is not advantageous in the mechanical proprieties when it is applied together with the refining. In order to better understand the effect of the HT, a study was done to the level of crystallinity in the pulps only subjected to the HT and in the refined pulp with a previous HT according to 6000 bar. In this study it was applied a HT according to 4000 bar and that it increased when the following pressures where progressively increased, which was due when some rearrangements were done at the level of the cellulose chains, since the paracrystallines areas go through recrystallization. The same does not happen in the refined pulp submitted to a previous HT according 6000 bar, because the level of crystallinity decreases, which is due to the fact that the cell wall. As the future of the pulp industry is directing itself to low grammage paper, tissue paper, it was inserted in this work a study component that changes the papermaking properties of this type of paper using the application of high hydrostatic pressure . In the process of this study we found that the speed and absorption capacity is higher in the case of refined pulp with a previous HT according to 6000 bar relative to the refined pulp alone. The softness presents its maximum in the pulp not subjected to any kind of treatment 86,2, decreasing according to an application of HT, having its minimum according to a pressure of 5000 bar, 81,8, starting increasing again till it reaches a pressure of 7000 bar.