Estudo da influência da utilização de polpa celulósica microfibrilada na produção de papéis para embalagem

Abstract

Resumo: O nível de reciclagem de papel do Brasil figura entre os mais altos do mundo: levando em conta o consumo aparente, ou seja, a produção menos as exportações e mais as importações de papéis, que efetivamente possam ser reciclados (sem considerar os papéis de fins sanitários e especiais que, por sua natureza e uso, não podem ser reutilizados), chega-se a uma taxa média de recuperação de aproximadamente 70%. Quase a totalidade dos papéis recuperados em território nacional, denominados aparas de papel, é destinada a processos de reciclagem da indústria papeleira. Apesar de praticarem uma atividade centenária, transformando papel usado em matéria-prima para nova fabricação, os aparistas investiram em incrementos tecnológicos e aprimoraram seus modelos de gestão, ao longo das últimas décadas, para se adequar às demandas do mercado e manter a própria competitividade. O presente estudo teve por objetivo principal aumentar as propriedades físico-mecânicas do papelão ondulado reciclado (OCC) na influência de polpa celulósica microfibrilada, analisando especificamente a resistência intrínseca (direção Z) do papel. Para alcançar esse propósito, foram incorporados percentuais de 5, 10, 15 e 20% de polpa microfibrilada, a qual foi obtida utilizando aparas de papelão ondulado reciclado submetidas a refinação excessiva com grau de refinação 84,5°SR (Shopper-riegler). A partir da polpa refinada, para caracterização morfológica das fibras por meio do equipamento Morfi, obteve-se os valores de comprimento médio e espessura média das fibras, teor de finos, índice de macrofibrilação, fibras cortadas e conteúdo de fibras torcidas. Essa polpa ainda foi caracterizada através das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), potencial zeta, carga aniônica e demanda catiônica. Os papéis foram confeccionados utilizando o equipamento Formador de folhas método rapid-khothen, os quais passaram por testes físico-mecânicos, sendo possível observar que a adição de polpa microfibrilada, aumentou o volume específico (bulk) do papelão ondulado entre 2,0 e 2,3 g/cm3 em um percentual de 5 e 10% de celulose microfibrilada (CMF), o índice de arrebentamento obteve ganhos de 2,1 e 2,8 kPa.m2/g nas CMF's com 15 e 20% de adição, a permeância e resistência ao ar atingiu valores de 16,4 e 36,3 ?m/Pa.s, em que a CMF de 10% obteve o maior valor de permeância. A tração em Z alcançou acréscimos no intervalo de 134,47 e 217,93 kPa, sendo que a CMF de 20% teve o melhor desempenho na resistência intrínseca do papel. Já nos testes de densidade aparente, a CMF de 15 e 20% manteve em 0,47 g/cm3 e RCT (resistência ao esmagamento do anel) a CMF de 5% atingiu o maior valor de 773,21 N/m de resistência. A partir dos resultados apresentados, é possível concluir, que a adição das microfibrilas de celulose ao papel pode contribuir positivamente na sua qualidade. Palavras-chaves: Celulose e papel. Papelão ondulado reciclado. Polpa celulósica microfibrilada. Propriedades físico-mecânicas. Resistência intrínseca (direção Z) do papel.

Abstract: Brazil's level of paper recycling is among the highest in the world: taking into account apparent consumption, the production less exports and more imports of paper, which can actually be recycled (without considering sanitary and special, which by their nature and use can not be reused), an average recovery rate of approximately 70% is reached. Almost all of the paper recovered in national territory, called paper chips, is destined for paper recycling processes. Although practicing a centennial activity, turning used paper into raw material for new manufacturing, the aparists invested in technological increments and improved their management models, over the last decades, to adapt to the demands of the market and maintain their own competitiveness. The main objective of this study was to increase the physical-mechanical properties of recycled corrugated cardboard (OCC) in the influence of microfibrillated cellulosic pulp, specifically analyzing the intrinsic resistance (direction Z) of the paper. To achieve this purpose, 5, 10, 15 and 20% percent of microfibrillated pulp were incorporated, which was obtained using recycled corrugated cardboard shavings subjected to over refining with refining grade 84.5 ° SR (Shopper-riegler). From the refined pulp, for morphological characterization of the fibers by means of the Morfi equipment, the values of average length and average thickness of the fibers, fines content, macrofibrillation index, staple fibers and twisted fiber content were obtained. This pulp was further characterized by scanning electron microscopy (MEV), zeta potential, anionic charge and cationic demand. The papers were made using the rapid-khothen method, which passed through physicalmechanical tests, and it was possible to observe that the addition of microfibrillated pulp increased the bulk density of corrugated cardboard between 2.0 and 2.3 g/cm 3 in a percentage of 5 and 10% of microfibrillated cellulose (CMF), the burst index obtained gains of 2.1 and 2.8 kPa.m2/g in CMF's with 15 and 20% of addition, a permeability and air resistance reached values of 16.4 and 36.3 ?m/Pa.s, in which the 10% CMF obtained the highest permeability value. Z-traction increased in the range of 134.47 and 217.93 kPa, and the CMF of 20% had the best performance in the intrinsic resistance of the paper. In the tests of apparent density, the CMF of 15 and 20% maintained in 0.47 g/cm3 and RCT (resistance to ring crushing) the CMF of 5% reached the highest value of 773.21 N/m of resistance. From the results presented, it is possible to conclude that the addition of cellulose microfibrils to paper can contribute positively to its quality. Keywords: Cellulose and paper. Recycled corrugated cardboard. Microfibrillated cellulosic pulp. Physical-mechanical properties. Intrinsic resistance (direction Z) of the paper.