Pulpa Kraft Blanqueada A Partir de Pinus Tecunumanii (Português)

Bosque, vol. 26 N ° 2, AGOSTO 2005, pp. 115-122

NOTA TECNICA

Pulpa Kraft Blanqueada A Partir de Pinus Tecunumanii

Bleached Kraft Polpa de Pinus Tecunumanii

Leonel Fernando Torres 1, Roberto Melo 1, Jorge Luiz Colodette 2.

1 Laboratorio de Productos Forestales, Universidad de Concepción, Concepción, Chile. [email protected], [email protected]
2 Laboratorio de Celulosa y Papel, Universidad Federal de Viçosa, Viçosa MG-Brasil. [email protected]

Resumo

Eu avaliamos o uso de Pinus Tecunumanii de 12 anos (eguiluz & Perry) cultivado na Colômbia para Produção de polpa kraft branqueada. Polpas Kraft de Kappa Número 30 + 1 foram produzidas, mais oxigênio delicado e branqueada para 90% iso com processos de ECF. A polpa branqueada produzida sob condições ótimas foi avaliada em relação às propriedades de resistência. P. Tecunumanii Wood necessitou de baixa carga alcalina eficaz para alcançar o número de kappa desejado e a polpa marrom mostrou alta eficiência de delignificação de oxigênio e branqueabilidade com sequências do tipo OD (eo). As polpas branqueadas mostraram boas propriedades mecânicas físicas, que são comparáveis às obtidas com pinheiros mais tradicionais, como loblolly e radiata. Os resultados demonstram que esta espécie de pinheiro tropical é uma matéria-prima adequada para a produção de polpa kraft branqueada.

Palavras-chave: Pinus Tecunumanii, refúgio de kraft, delignificação de oxigênio, branqueamento de ECF.

1 / p>

se realizó la avaliación de la especi pinus tecunumanii (eguiluz y perry ) DE 12 Años Provediente de Plantaciones de Colômbia Como Un Recurso Para La Prodción de Pulpa Blanqueada. SE Aplicó UnCeso de Pulpaje Kraft, Obteniendo Pulpa Condice Kappa 30. SE Deslignificó La Pulpa Con Una Y Dos Etapas de Oxígeno Para PeSão Blanqueadas Con La Tecnología ECF, Alcanzando Niveles de Blancura de 90% ISO. LAS PULPAS Blanqueadas produzidas Bajo Óptimas Condiciones Fueron Avaluadas PT SUS Propiedades Físio-Mecánas. P. Tecunumanii Requirió de Baja Carga de Álcali Para Alcanzar El Número Kappa Deseia Y Su Pulpa Cruda Alta Eficiencia En La Deslignificación Com Oxígeno Y Blanqueabilidad Con Secuencia del Tipo OD (EO) Ded. La Pulpa Blanqueada Mostró Buenas Propiedades Físio-Mecánas, Las Cuales Filho Comparáveis CON AQUELLAS OBTENIDAS CON ÁRGOLES MÁS TRADICIONALES, COMO EL PINO RADIATA Y PINO TAEDA. Los Resultados Dmostraron Que Esta Especie de Pino Tropical ES ADECUADA PARA LA PRODUCIÓN DE PULPA KRAFT Blanqueada.

palabras clave: pinus tecunumanii, pulpaje kraft, deslignificación con oxígico, blanqueo ecf.

introduccion

la gran debilidad del sector sector paperelero colombiano ha laço la escasez Materia Prima Forestal, Sem Obstante La Ventaja Comparativa Debida A La Posición Tropical Del País, La Cual Se TRADEZ EN UN MÁS RÁPIDO CRECIMIENTO DE LAS SPECIES MADERIAS en Relación Con Los Países de Las Zonas Templadas. Colômbia Cuenta Con 145.000 Hectáreas Plantadas, DE UN TOTAL DE 2,7 MILONES DE HECTÁREAS DE TIERRAS POTENCIALMENTE Reforestables. Em comparação, Otros Países Latinoamericanos Disponen de Áreas Forestales Varias Veces Superiores: Brasil Pose 7 Millones de Hectáreas, Chile 2 Millones de Hectáreas, Argentina 770.000 Hectáreas y Venezuela 530.000 Aproximadamento.

Colômbia Não exporta Celulosa y Hasta Ahora El COMERCIO DE PULPAS NACIONALES ES Irrelevante. En la atualidade se produzir solamente para el consumo interno. Espreocuar el Hecho de Que El CreCimiento de la Indústria Pueda Pueda Verso Limitado por La Falta de Materias Primas, Especialma Por La Falta de Pulpa Provediente de Especies de Fibra Larga.

El Desabastecimiento de Maderas de Plantaciones PT Colômbia Ha Traído Como Consecuencia La Poca Disponibilidad de Pulpa, Lo Que Ha Conducido A UNA Permanente Importação. Recientes Las Importaciones de Pulpa Han Sasto Estabeleces, Con 96.600 Toneladas EN 1999 e 105.300 Toneladas PT 2000. Adicionalmente, Todo el Papel Periódico Que Se Se Consumir PT Colombia Es importunado, A ESTO SE SUMA EL HECHO DE QUE LA MITAD DE LOS Requerimientos de Celulosa Pará La Industria Papelera Son Suministados por Fibra Reciclada, La Cual SE Importa en UN 12%.

Las Species Que Cubren Los Suelos Reforestados PT Colombia Son: Eucalipto, Que Cubraia 26.800 Hectáreas; TECA, CON 4.000 HECTÁREAS; El Género Pinus, Con 77.500 HECTÁreas, Entre Elas El Pinus Tecunumanii; OTRO Tipo de Coníferas, Con 11.300 HECTÁreas, Y OTRAS Species, Con 20.000 HECTÁREAS. Estas Plantaciones De Coníferas PT Los Andes Colombianos Pueden Ser Ralado Después de Oño Años Para Producción de Pulpa (1). Muitos Especidades de Pinos Tropicales Tienen La Ventaja de Usos Múltiples, Incluida La Restauración de Suelos Erosionados, Prodción de Madera Aserrada, Así Como La Prodción de Pulpa y Papel Ya Por Los Métodos Químicos O Mecânicos.No entanto, muitas dessas espécies não foram estudadas intensamente (2). Estima-se que existe atualmente cerca de 10.000 hectares de P. Tecunumanii estabelecido em todo o mundo. A maioria está localizada no centro do Brasil, a costa leste da África do Sul e no Nordeste do Departamento de Antioquia e Sudeste do Departamento de Cauca, na Colômbia, tanto na região andina, se estimando que cerca de 2.500 hectares plantaram com P. Tecunumanii na Colômbia.

Quanto à qualidade do PINUS Tecunumanii Polpa, há muito poucos estudos que foram feitos para esta espécie. Estes mostram que não há muita diferença entre o conteúdo da lignina entre o padre Tecunumanii e outras coníferas usadas na Colômbia e na África do Sul para a produção de celulose (3, 4).

O presente trabalho tem como objetivo determinar o potencial de pe. Tecunumanii cultivado na Colômbia, como recurso para a fabricação de celulose kraft branqueada.

Modos e métodos

As amostras de P. Tecunumanii foram selecionadas a partir de uma plantação de 12 anos localizada no município de Yolombó, antioquia nordeste na Colômbia, com uma densidade de 1.060 árvores por hectare . Esta plantação está localizada a uma altitude de 1.440 m, com temperatura média de 21ºC e precipitação de 2.200 mm.

Uma amostragem foi realizada usando um enredo circular de 25 metros de diâmetro. Medindo todas as árvores no enredo e obtendo sua média DAP (21,24 cm), com uma altura média de 21,44 m. 5 árvores foram escolhidas com diâmetro médio. Três trouxes de 1 metro foram tiradas de cada árvore em três alturas: altura basal, metade da altura comercial e altura comercial (diâmetro 10 cm). Os logs foram lascados e classificados, secos até aproximadamente 20% de conteúdo de umidade.

A densidade dos espalhadores foi determinada usando Norma Tappi 258 OM-94. Da mesma forma, o comprimento da fibra na madeira, diâmetro da parede, diâmetro da espessura de lúmen e parede, também foi determinado pelo uso de um microscópio óptico.

A polpa Kraft foi realizada em uma capacidade de m / k digestor 4.7 litros, com circulação forçada e aquecimento direto de alvejante. As condições de celulose utilizadas foram: 30% de sulfidez, relação licor / madeira 4: 1, tempo para temperatura máxima de 90 minutos e uma temperatura máxima de 170 ° C. A concentração de alcali e tempo eficazes na temperatura máxima variou entre 13% e 18% na2O, e entre 40 e 70 minutos, respectivamente, até chegar a um kappa número 30 ± 1. O número Kappa foi determinado de acordo com o tappi t 236 OM -85. A polpa foi lavada, peneirada e pesada para determinar seu desempenho.

As polpas estavam divulgando com uma fase de oxigênio duplo (O e OO), utilizando um reactor / misturador quântico de marca V, com capacidade de 3,6 litros, utilizando 300 g (BPS) amostras de celulose em cinco Repetições e branqueadas usando a tecnologia da ECF com duas seqüências Cada (desodida e desopida), sob condições observadas nas tabelas 1 e 2. O branqueamento com dióxido de cloro foi realizado em sacos de polietileno com 260 g de amostras para o primeiro estágio e 160 g para etapas D1 e D2 . As etapas de extração oxidativa com oxigênio (EO e EOP) foram realizadas em um reator quântico V protegido com Teflon, com amostras de 260 g (B.P.S.) de celulose. Todos os estágios de branqueamento foram realizados em duplicado e as amostras foram lavadas com excesso de água destilada. As doses de reagentes são expressas em porcentagens de polpa seca.

Tabela 1

Condições gerais de delignificação com oxigênio.

Único (O) e dupla (OO) Estágio Condições de delignificação de oxigênio.
DIV ID = “E39783836C”>

ou
(OO)

consistência (%)
temperatura (° C)
Tempo (min)
Pressure Inicial (KPA)
NaOH (kg / t)
MgSO4.7H2O (kg / t)
10
90
35
35
35
600
34.8
1
10
90 + 95
15 + 45
600
34.8 + 19, 5
5

tabela 2

Condições gerais de alvejante.

Condições de branqueamento geral.
Condições de branqueamento
estágios de branqueamento
d0

d0 >

eo
eop
d1
e
d2
consistência (%)
Tempo (min)
temperatura (ºC)
Kappa fator (FK)
NaOH (kg / t)
O2 (kg / t)
H2O2 (kg / t)
MgSO4.7H2O (KG / T)
Pressão de O2 (KPA)
11
45
65
0.24

BR> –

11
20 + 45
85

115
3

200

11
20 + 45
85

115
3
3 2

200

11
150
70

11
15
70

2

11
180
70


As propriedades físico-mecânicas para polpas branqueadas sem refinar e 4.000, 6.000 e 8.000 revoluções foram analisadas, utilizando um refinador de laboratório PFI de acordo com o TAPPI 248 SP- 00 padrão. Folhas de laboratório foram formadas de acordo com o padrão Tappi T 205 SP-95. As propriedades de resistência das folhas foram analisadas usando os padrões tappi.

Resultados e discussão

Morfológicas e químicas Características da madeira. Os valores das dimensões das fibras podem ser encontrados na Tabela 3. Os resultados mostram que o pe. Tecunumanii tem uma alta densidade para uma idade de 12 anos entre as coníferas (466 kg / m3). Estudos realizados no Brasil (12 anos) e na Colômbia (8 anos) com árvores das mesmas espécies encontradas densidades médias de 445 kg / m3 e 361 kg / m3, respectivamente (3). Também tem uma densidade superior quando comparada a outras espécies do gênero pinus, utilizada para a produção de polpas celulósicas, como Pinus Taeda e Pinus Radiata, que atingem os valores médios de 370 kg / m3 e 400 kg / m3, respectivamente. Sua alta densidade está diretamente relacionada a uma espessura de parede mais alta (9,48 μm), e um diâmetro menor do lúmen (32,96 μm), isso é derivado a uma alta resistência ao colapso, uma vez que as fibras são mais impressionantes mantendo sua forma original (tubular) , que não contribui para os links entre fibras. Os valores encontrados na composição química da madeira são considerados normais dentro da gama de coníferas.

Tabela 3

Físicos e químicos Parâmetros de p de madeira fibras. Tecunumanii .

Parâmetros físicos e químicos de fibras de madeira de P. Tecunumanii.
Parameters
Valor

densidade (kg / m3)
Comprimento de fibra (mm)
diâmetro de fibra (μm)
diâmetro lúmen (μm)
espessura de parede (μm)
holocelulose (%)
Lignin (%)
Removível (%) %)

466
3,96
51,93
32,96
763
27,55
2.96

paspagem kraft. Na Figura 1, você pode ver o comportamento das variáveis do kappa e rendimento classificado (%). A figura mostra que os valores em que o número Kappa atinge um valor de 30, são 16% de alcali eficazes como Na2O e 40 minutos de tempo na temperatura máxima. Este valor alcalino é menor do que aqueles exigidos por outras espécies pinus tropicais, para alcançar o mesmo número kappa. Pinus Patula e Pinus Maximinoii exigiu 18,5% e 19,1% de alcali eficaz como Na2O respectivamente (2).

Figura 1. Kappa Número com base no desempenho nominal (%) para a polpa kraft Vindo de Pinus Tecunumanii.

kappa número como uma função do rendimento de polpa triagem (%).

Outros dos parâmetros avaliados na polpa marrom eram viscosidade, brancura, ácidos hexensurônicos e o conteúdo dos metais; Os resultados de todos estes são mostrados na Tabela 4. Em relação ao conteúdo de metal, pode-se notar que os valores em Fe (76,90 ppm) e CU (23,76 ppm) são superiores aos encontrados em outros coníferos. Em polpas de kraft provenientes de misturas de P. Ellioti e P. Taeda, o teor de ferro e cobre foi de 23 e 3,3 ppm respectivamente (5). O maior valor alcançado por esses metais pode ser causado por processos de corrosão no digestor usado para a pulpação, inserir através da água usada no processo ou também pelo maior conteúdo desses metais no chão da plantação dos quais eles vêm do Amostras, porque está localizado em uma área de mineração na Colômbia.

Tabela 4

Características da polpa de Pinus Tecunumanii Kraft.

Características da polpa kraft produzida a partir de 12 anos de idade P. Tecunumanii.

parâmetro

Kappa Número de kappa
viscosidade (CP)
brancura (% iso)
AC. Hexensurônicos (mmol / kg)
metais (ppm):
fe
Cu
Mn
CA e “/ div>

30
34
23
20

76
23
7

1.036
210

designificação com oxigênio. Os resultados obtidos nas sequências de delignificação com um e dois estágios de oxigênio são mostrados na Tabela 5. A queda de 162% de 162% nas polpas testadas em oxigênio de 162% podem ser observadas, que é maior do que a proposta de polpa submetidas a uma estágio único (41,67%). Esses valores estão dentro do intervalo considerado adequado para processos de fase dupla aplicado às polpas de kraft de pinho encontradas por vários autores (6-9). Não há diferença na seletividade entre as duas seqüências. Essa seletividade na delignificação de oxigênio está relacionada à taxa de remoção de lignina e com uma diminuição na taxa de degradação de carboidratos (10). Os metais transitórios são importantes em relação à seletividade das reações na delignificação com oxigênio, uma vez que as reações que catalisam os radicais degradam tanto a lignina quanto a celulose, causando reações de despolimerização e, como conseqüência, uma perda na resistência da polpa (9,11) . Uma perda maior é observada na viscosidade para a sequência OO (56,76%). A perda de viscosidade é devida ao despejamento dos carboidratos, o resultado da hidrólise das ligações β-glicosídicas. Também pode ser observado maior ganho de brancura para a seqüência OO.

Tabela 5

Obtidos nos processos de delignificação com oxigênio (sequência ou sequência OO).

Resultados de delignificação de oxigênio (delignificação de oxigênio do estágio único e duplo).


Sequence
Resultados
ou
oo
kappa BR> Viscosidade (MPa.S)
Δ Kappa (%)
Δ Viscosidade (%)
seletividade
brancura (% iso)
desempenho (%)
17.5
21.1
41,7 e 37,9
1,1
29,8
97,1
11,4
14.7
62,0
56,8
1.09
35.4
96.2

viscosidade inicial: 34 CP; I. Kappa: 30; Whiteura: 23,18% ISO.

Tabela 6

ECF Bleach Results entre 90 e 90,3% P.-Tecunumanii Polps ISO.

Resultados do pager de branqueamento Kraft kraft-o polpa entre 90% e 90,3% ISO.
reversão (% iso)
d
clo2 (*) (kg / tas)
h2o2 ( *) (Kg / tas)
viscosidade (MPA.S)
whiteness (% iso)
desempenho (%)
Total de desempenho ( %) (**)
ODOODED ODOOPED OODEOPED OODEOPED
101,97 86,97 70,36 56, 86
0
2

2

15.3
13, 8
12.2
11.0
90.0
90.1
90.3
90.0
3.1
3.1
2.6
2.3
98, 23
98,05
97,85
97,03
95.3
95.1
94.1

* consumo de reagentes.
** O2 + Desempenho Bleach.

ECF Branqueamento. Os resultados do branqueamento do ECF, até chegar a uma brancura entre 90 e 90,3% ISO de polpas de P. Tecunumanii submetidas ao OD0EOD1ED2, OD0EOPD1ED2, OOD0EOD2 e OOD0EOPD1ED2, são apresentados na Tabela 6.

Os resultados mostram que os resultados mostram que os resultados mostram que os resultados mostram que os resultados mostram que os resultados mostram que os resultados mostram que os resultados A sequência que apresentou um menor consumo de dióxido de cloro foi oopeded, que atingiu até 44,23% menos que as outras seqüências. Isso teve uma viscosidade menor, mas aceitável dentro dos limites exigidos pela indústria de papel. Ao comparar os resultados entre aqueles submetidos à mesma sequência de delignificação, foram utilizadas as polpas nas quais o peróxido de hidrogênio, tinha menos viscosidade final. Isso pode ser causado porque uma das reações que o peróxido tem com celulose ocorre na presença de metais de transição, como Cu, fé e MN, levando à formação de radicais hidroxila (ho.) E superóxido (. -). A decomposição do peróxido em espécies intermediárias, incluindo esses radicais, não ajuda o efeito de branqueamento e causa a quebra da cadeia celulósica (9-14).

Propriedades físicas-mecânicas e ópticas. As polpas branqueadas foram refinadas a avaliar suas propriedades físicas.Todas as propriedades obtidas em cada grau de refino foram representadas com base na taxa de tensão, que é escolhida para relacionar as outras propriedades porque é uma das propriedades mais exigidas para produzir papéis para vários fins, enfatizando um valor previamente determinado (45 nm / g ). A resistência à tração é controlada por vários fatores, como a força individual das fibras, a duração da fibra, a formação e a estrutura da lâmina (15). A resistência individual da fibra é controlada por outros parâmetros, como o ângulo fibrilar, conteúdo de celulose e defeitos na estrutura da fibra

Figuras 2, 3, 4 e 5 mostram o índice de taxa de explosão rasgada e rasgada , energia de absorção de tensão (chá) e opacidade com base no índice de tensão (nm / g) para polpas branqueadas com quatro seqüências. Os valores máximos no índice rasgado são atingidos rapidamente em baixos níveis de refino. Isso implica que o refino adicional não é necessário para atingir os valores desejados.

As polpas que foram tratadas com um único estágio de delignificação de oxigênio têm valores mais altos no índice de explosão e chá, e também são mais fáceis de refinar; Pode ser causado por dano menor nas paredes das fibras. Há uma tendência nessas polpas que tinham um reforço com peróxido apresentar uma menor drenabilidade. É possível que a ação do peróxido cause amolecimento na parede celular das fibras, alcançando uma maior compactação na formação da folha. Essas propriedades estão fortemente correlacionadas com a capacidade de interribratar links. A resistência à tensão é controlada por vários fatores, como a força individual das fibras, a duração da fibra, a formação e a estrutura da lâmina (15).

figura 2. Índice rasgado (mn.m2 / g) do branqueado Polpas de Pinus Tecunumanii.

Índice de rasgo (mn.m2 / g) das polpas branqueadas.

Figura 3. Índice de explosão (KPA.m2 / g) Das polpas branqueadas de Pinus Tecunumanii.

Índice de explosão (KPA.m2 / g) das polpas branqueadas.

Figura 4. Absorção de energia (chá, j / m2) Das polpas branqueadas de Pinus Tecunumanii.

absormal de energia (chá, j / m2) das polpas branqueadas.

Figura 5. Opacidade (%) de polpas branqueadas de pinus Tecunumanii.

opacidade (%) das polpas branqueadas.

Em relação à opacidade, um comportamento semelhante é observado para todas as polpas. Opacidade diminuiu com o aumento da taxa de tensão para todas as polpas. Além de ter uma quantidade maior de lignina, a polpa crua tem uma densidade aparente menor para as outras polpas.

Além de remover parte da lignina residual, os efeitos destrutivos nas cadeias de celulose e hemiceluloses durante a proposta de oxigênio causam uma amolecimento na parede celular, retornando as fibras flexíveis e favorecendo uma melhor compactação no momento de formação da folha. Esse fenômeno reduz espaços com ar dentro da folha, ocorrendo uma diminuição nas interfaces de refração da luz e, consequentemente, uma redução na opacidade. Polpa não refinada e com maior número de fibras por grama possui maiores coeficientes de dispersão de luz; Enquanto isso, esta propriedade é inversamente proporcional ao grau de refino da polpa.

Conclusões

Neste trabalho, as características pulpáveis das espécies PINUS TECUNUMANII (EGILUZ e Perry) foram avaliadas, das quais podem ser concluídas as seguintes:

– Pe. Tecunumanii tem características morfológicas (densidade, comprimento de fibra, espessura de parede) superior a outras coníferas utilizadas na produção de celulose kraft, que são boas para a produção de papéis de alta resistência.
– na polpa kraft, seu desempenho classificado foi satisfatório, além de exigir menos quantidade de alcali e tempo eficaz na temperatura máxima do que outros coníferas, para chegar a um índice Kappa 30. – P. Tecumanii ele mostrou um bom comportamento em A eficiência na delignificação com fase dupla de oxigênio, embora apresentasse baixa seletividade nas seqüências com uma fase de oxigênio duplo.
– A polpa P. Tecunumanii apresentou um bom branqueamento quando submetido a uma sequência ODEOPED, na qual atingiu 90% de níveis de branceness iso com um menor consumo de clo2.
– Polpas branqueadas em diferentes seqüências têm comportamento semelhante em suas propriedades físicas e mecânicas, apesar de ter valores de viscosidade diferentes.

Em termos gerais, os resultados obtidos neste trabalho mostram que a madeira do Pinus Tecunumanii (Eguiluz e Perry) apresenta boas características morfológicas e tecnológicas para a produção de celulose kraft crua e celulose kraft branqueada, tornando esta espécie uma opção de matéria-prima para a indústria de celulose e papel colombiana

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