Influência da nanocelulose nas propriedades físicas e mecânicas de papel primário e reciclado de Pinus e Eucalyptus

Abstract

Resumo: O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da adição de celulose nanofibrilada (CNF) nas propriedades do papel. Foram utilizadas polpas kraft de fibras primárias de Eucalyptus sp. e Pinus sp. e fibras recicladas de Eucalyptus sp. e Pinus sp. Avaliou-se três números de passes (0, 2, 10 e 20 passes) pelo moinho desfibrilador Super Masscolloider Masuko Sangyo e a adição de três cargas (0, 3, 6 e 9%) de celulose nanofibrilada deslignificada de Eucalyptus sp. no papel de fibras primárias de Eucalyptus sp. e Pinus sp. e fibras recicladas de Eucalyptus sp. e Pinus sp., totalizando 40 tratamentos. Para visualizar a estrutura e as dimensões das fibras e nanofibrilas de celulose foram usadas as técnicas de microscopia eletrônica de varredura, transmissão e força atômica. O índice de cristalinidade foi determinado por meio a difração de Raios-X. Foi avaliada a influência do número de passes pelo moinho e as porcentagens de adições de nanofibras de celulose sobre as propriedades físicas e mecânicas do papel. Os resultados mostraram que foi possível obter celulose nanofibrilada em escala nanométrica. O aumento do número de passes da polpa pelo moinho desfibrilador resultou na diminuição no grau de cristalinidade da celulose nanofibrilada. A variação do número de passes pelo moinho, assim como, a porcentagem de adição influenciaram significativamente nas propriedades físicas e mecânicas do papel. A adição de celulose nanofibrilada no papel proporcionou a redução na espessura, aumento da densidade aparente e decréscimo na absorção de água, devido à estrutura mais compacta e de menor porosidade proporcionada pela maior superfície de contato das nanofibrilas. Os índices de resistência à tração, ao arrebentamento e ao rasgo aumentaram significativamente com a adição de nanocelulose ao papel, devido às interações intra e intermoleculares. A adição de 9% de celulose nanofibrilada obtida a partir de 2 passes pelo moinho apresentou os maiores ganhos em porcentagens para as propriedades de resistência mecânica, variando entre 47,31 e 111,35 para o índice de tração, 61,63 e 114,53% para o índice de arrebentamento e 25,07 a 70,13% para o índice de rasgo. A adição de celulose nanofibrilada ao papel influência positivamente nas propriedades e pode ser considerada um potencial aditivo para papel. Palavras-chave: CNF, papel reciclado, resistência do papel.

Abstract: The main objective of this research was to study the influence of nanofibrillated cellulose on the mechanical and physical properties of paper. Both primary and secondary fiber of Eucalyptus sp. and Pinus sp. were used. Nanofibrillated cellulose delignified of Eucalyptus sp. has been obtained in three different passes (2, 10 and 20 passes) through the grinder Super Masscolloider Masuko Sangyo and have been added 3, 6 and 9% in paper of both primary and secondary fiber of Eucalyptus sp. e Pinus sp.. Transmission Electron Microscopy and Atomic Force were used to visualize the structures and dimensions of the cellulose nanofibers. The cellulosic crystallinity index on the films were obtained using X-Ray diffraction. Was measured the influence of passes number by grinder and the cellulose nanofiber addition from physical and mechanical paper properties. The results showed that was possible to obtain nanofibrillated cellulose in nanometric scale. The crystallinity index of nanofibrillated cellulose has been reduced with the increase of passe in grinder. Papers with nanofibrillated cellulose presented resistance properties with values statistically superior to the treatments without addition. Owing to the more compact structure and lower porosity provided by the large specific surface area and high aspect ratio to the nanofibrils. Mechanical properties increases with cellulose nanofibrillated addition in paper, due to inter and intramolecular bonds. Addition of 9 % of cellulose nanofirils by 2 passes provided the best results, with improvement of tensile, burst and tear resistance, between 47.31 and 111.35%, 61.63 and 114.53% and 25.07 and 70.13%, respectively. Cellulose nanofibrillated can be used as additive paper because have significant positive influence on the strength properties. Keywords: NFC, secondary paper, paper strength.