Impactos de modificações físico-químicas das fibras de eucalipto na qualidade de polpa branqueada

Abstract

Mundialmente, a indústria de celulose e papel vem sofrendo transformações decorrentes de alterações no cenário de aceleração industrial aliadas à célere emergência de tecnologias e demanda por melhorias na qualidade do produto final. A modificação da fibra de eucalipto é uma alternativa bastante atrativa quando são requeridas melhorias de propriedades do papel produzido, podendo contribuir para a prosperidade da indústria setorial. Neste contexto, o presente trabalho objetiva discorrer no âmbito de modificações físico-químicas e estruturais da fibra de eucalipto com o específico propósito de produzir papéis. Para tal, foram abordadas modificações por tratamento oxidativo (com peróxido de hidrogênio), adsorções poliméricas (xilana e carboximetilcelulose), e tecnologia de plasma atmosférico, através de descarga por barreira dielétrica (DBD). De uma forma geral, os tratamentos aplicados à polpa celulósica (oxidativo e adsorções poliméricas) resultaram na alteração do perfil de grupos funcionais do material fibroso, sendo reportado aumento na faixa de 10-30% no conteúdo de grupos carboxílicos, em função da dose e do tipo de tratamento aplicado. As polpas apresentaram, ainda, desenvolvimento de propriedades de absorção, marcado pelo aumento do índice de retenção de água e pela redução do fenômeno de “hornification” das fibras. Além disso, incremento na refinabilidade foi verificado para as polpas tratadas, havendo significativa redução da demanda energética durante a etapa de refino. Melhorias de propriedades físico-mecânicas e ópticas dos papéis produzidos foram evidenciadas, sendo estas, notadamente, função do desenvolvimento de ligações interfibras, em decorrência dos tratamentos. Já o tratamento de plasma atmosférico, através de DBD, aplicado aos papéis formados à partir da polpa branqueada de eucalipto mostrou-se efetivo no incremento de propriedades de tração à úmido. Além disso, sob condições específicas de instrumentação, a resistência dos papéis à seco também pode ser acrescida. A densidade de carga específica do material fibroso manteve-se inalterada em função do tratamento de DBD aplicado, sendo o aumento de resistência dos papéis atribuído ao desenvolvimento de ligações covalentes cruzadas. Propriedades de absorção/retenção de umidade foram acrescidas, controlando-se a dose do tratamento de DBD e imagens obtidas por análise de microscopia de força atômica demonstraram modificação superficial da fibra, especialmente observação de regularização da superfície. Conclusivamente, os tratamentos estudados, quando aplicados à indústria papeleira, atentando às suas inerentes peculiaridades, podem gerar um produto de qualidade diferenciada e, especialmente, superior ao atualmente produzido.

Globally, pulp and paper industry has undergoing transformations due to changes in the industrial acceleration scenario linked to the rapid emergence of technology and demand for improvements in the final product quality. When improvements in paper properties are required modification of eucalyptus fiber is a very attractive alternative, which may contribute to the prosperity of the industry sector. In this context, the present study aims to discuss changes in physical-chemical and structural properties of eucalyptus fiber with the specific purpose of producing papers with improved quality. To this end, changes were addressed by oxidative treatment (hydrogen peroxide), polymers adsorption (xylan and carboxymethylcellulose), and atmospheric plasma technology, using dielectric barrier discharge (DBD). In general, the treatments applied to pulp (oxidative and polymers adsorption) resulted in changes of the functional groups profile of fibrous material, being reported an increase in the range of 10-30% in the content of carboxylic groups, depending on dosage and type of treatment applied. In addition, the pulps presented development of absorption properties, marked by increased rates of water retention value and reduced phenomenon of fiber hornification. Moreover, increase in refinability was observed, with significant reduction in energy demand during this stage. Improvements on physical-mechanical and optical properties were found and are, remarkably, dependent on the development of inter-fibers linkages due to the treatments. Atmospheric plasma treatment, by DBD, when applied to the paper formed from bleached eucalyptus pulp was effective in increasing the wet tensile properties. Moreover, under specific instrumentation conditions, paper dried resistance might also be increased. The specific charge density of the fibrous material remained unchanged when DBD treatment was applied, being the rising in strength assigned to the development of fiber cross-linking. Moisture absorption/retention properties have been added by controlling the dosage of DBD treatment where image analysis obtained by atomic force microscopy demonstrated fiber surface modification, especially observation of surface regularization. Conclusively, the treatments, when applied to the paper industry, paying attention to their inherent peculiarities, can produce products with differentiated quality aspects that are higher than the currently produced.