Pulpa Kraft Blanqueada A Partir de Pinus Tecunumanii

Bosque, vol. 26 n ° 2, Agosto 2005, p. 115-122

nota Tecnica

Pulpa Kraft Blanqueada A Partir de Pinus Tecunumanii

Pâte kraft blanchie de Pinus Tecunumaniii

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

1 Laboratorio de Productos Forestales, Universidad de Concepción, Concepción, Chili. [email protected], [email protected]
2 laboratorio de Celulosa y papel, Universidad fédéral de Viçosa, Viçosa mg-Brasil. [email protected]

Résumé

Nous avons évalué l’utilisation de 12 ans Pinus Tecunumanii (Eguiluz & Perry) Grown de Colombie pour Production de pulpe de kraft blanchie. Les pâtes kraft de Kappa Number 30 + 1 ont été produites, plus d’oxygène délignifiaient et blanchie à 90% de l’ISO avec les processus de la FCE. La pulpe blanchie produite dans des conditions optimales a été évaluée en ce qui concerne les propriétés de la force. P. TECUNUMANIII WOOD nécessite une charge alcaline basse efficace pour atteindre le nombre de kappa souhaitée et la pâte brune a montré une efficacité de délicification de l’oxygène élevée et une blanchiment avec des séquences du type DÉD OD (EO). Les pâtes blanchies ont montré de bonnes propriétés physiques mécaniques, comparables à celles obtenues avec des pins plus traditionnels tels que Loblolly et Radiata. Les résultats démontrent que cette espèce de pin tropical est une matière première appropriée pour la production de pulpe de kraft blanchie.

Mots clés: Pinus Tecunumanii, Pulping kraft, délignation de l’oxygène, blanchiment ECF.

RÉSEMEN

SE Realizó la Especie Pinus Tecunumanii (Eguiluz Y Perry ) DE 12 Años Proveniente de Plantase de Colombie Como Nations Unies Récurso Para La ProductriceCión de Pulpa Blanqueada. SE Aplicó Un Proceso de Pulpaje Kraft, Obteniendo Pulpa Concevée Kappa 30. SE Deslignificó La Pulpa Conte Una Y Dos Etapas de Oxígeno Para Despuéses Ser Blancheadas Con La Tecnología ECf, Alcanzando Niveles de BLANCURA DE 90% ISO. Las Pulpas Blancheadas Producidas Bajo Óptimas Condiciones Fueron Evaluadas en Sus Propiedades Físico-Mecánicas. P. Tecunumanii requisió de Baja Carga de Álcali Para Alcanzar El Número Kappa Desado y Su Pulpa Cruda Alta Eficiencia En La Deslignificación con oxígeno y blanqueabilidad con Secuencias del Tipo OD (EO) Ded. La Pulpa Blanqueada Mostró Buenas Propiedades Físico-Mecánicas, Las Caleses Son comparable con Aquellas Obtenidas Con Árboles Más Tradicionales, Côme El Pino Radiata Y Pino Taeda. Los Rulsados Demostraron Que Esta Esta espece de Pino Tropical ES Adecuada Para la ProductionCión de Pulpa Kraft Blancheada.

Palabras Clave: Pinus Tecunumanii, Pulpaje Kraft, Deslignificación con oxígeno, Blanqueo ECf.

Présentation

La Gran Debilidad Del Secteur Papelero Colombiano Ha Sido La Escasez de Materia Prima Forestal, Aucun obstant La Ventaja Comparativa Debida A la Posición Tropical Del País, La Cual SE Traduce en Un Más Rápido Crecimiento de las Especies Maderables en Relación Conn Los País de las Zonas Templadas. Colombie Cuenta Con 145.000 Hectáreas Plantas, De Nations Unies de 2,7 Millones de Hectareas de Tierras Potencialmente Reforestables. En Comparación, Otros Países Latinoamericanos Disponen de Áreas Forestales Varias Veces Supériores: Brasil Posée 7 Millones de Hectáreas, Chili 2 Millones de Hectáreas, Argentine 770.000 Hectáreas y Venezuela 530.000 APROXIMADAMEE.

COLOMBIE NO Exportta Celulosa y Hasta Ahora el Comercio de Pulpas Nacionales ES IRLLETEGANTE. En La Actualidad SE produisent Solamente Para El Copisto Interno. ES PreCupante el Hecho de Queence-de-El Crecimiento de la Industria Papelera Verseda Verseda Limitadado Porneau de Materias Primas, Especialmente Por La Falta de Pulpa Proveniente de Especies de Fibra Larga.

el Desabastecimiento de maderas de Plantaseciones en Colombie Ha Traído Como Consecuencia la Poca Discunibilidad de Pulpa, Lo Qua Ha Conduido Un Una Permanente Importación. Recientemente Las Importaciones de Pulpa Han Sido Établit, Conce 96.600 Toneladas FR 1999 Y 105.300 Toneladas FR 2000. Adicionalmente, Todo el Papel Periódico quote Consume en Colombie ESPORTADO, A Esto Suma El Hecho de Que la Mitad de Los Requerimientos de Celulosa Para La Industria Papelera Son Suministrados Por Fibra Reciclada, LA culal SE Importta FR de 12%.

las especies que cubren los suelos reborestados en Colombie fils: eucalyptus, que cubre 26.800 hectáreas; Teca, con 4000 hectareas; El Género Pinus, con 77.500 Hectáreas, Entre Ellas el Pinus Tecunumanii; OTRO Tipo de coníféras, con 11.300 Hectáreas, Y OTRAS Especies, Con 20.000 hectareas. ESTAS PLANCIONES DE CONÍFERAS EN LOS ANDES COLOMBIANOS PUREDEN SER RALADAS DESPUÉS DE OCHO AÑOS PARA PRODUCIÓN DE PULPA (1). Muchas Especies de Pinos Tropicales Tienen La Ventaja de Usos Múltiples, Incluida La Restauragión de Suelos Erosionados, ProductionCión de Madera Aserrada, Así Como La Productrice de Pulpa y Pulpa Ya Papel Ya Sea Por Los Métodos Químicos O Mecánicios.Cependant, beaucoup de ces espèces n’ont pas été étudiées de manière intensive (2).

On estime qu’il existe actuellement environ 10 000 hectares de P. Tecunumanii, établi dans le monde entier. La majorité est située dans le centre du Brésil, la côte est de l’Afrique du Sud et dans le nord-est du département d’Antioquia et au sud-est du département de la Cauca en Colombie, à la fois dans la région andine, devenant d’environ 2 500 hectares plantés avec P. Tecunumanii en Colombie.

Qualité de la qualité de Pinus Tecunumanii Pulpe, il existe très peu d’études sur cette espèce. Celles-ci montrent qu’il n’y a pas beaucoup de différence entre la teneur en lignine entre le père Tecunumanii et d’autres conifères utilisés en Colombie et en Afrique du Sud pour la production de cellulose (3, 4).

Le travail actuel vise à déterminer le potentiel du p. Tecunumanii cultivé en Colombie, en tant que ressource pour la fabrication de cellulose kraft blanchie.

matériau et méthodes

Les échantillons de P. Tecunumanii ont été choisis parmi une plantation de 12 ans située dans la municipalité de Yolombó, Northeast Antioquia en Colombie, avec une densité de 1 060 arbres par hectare . Cette plantation est située à une altitude de 1 440 m, avec une température moyenne de 21 ° C et des précipitations de 2 200 mm.

Un échantillonnage a été réalisé à l’aide d’un tracé circulaire de 25 mètres de diamètre. Mesurer tous les arbres sur la parcelle et obtenir son DAP moyen (21,24 cm), avec une hauteur moyenne de 21,44 m. 5 arbres ont été choisis avec un diamètre moyen. Trois trous de 1 mètre ont été extraits de chaque arbre à trois hauteurs: hauteur basale, la moitié de la hauteur commerciale et la hauteur commerciale (diamètre 10 cm). Les bûches ont été splinettes et classées, séchées jusqu’à environ 20% de teneur en humidité.

La densité des éclats a été déterminée à l’aide de Norma Tappi 258 OM-94. De même, la longueur de la fibre dans le bois, diamètre de la paroi, diamètre de la lumière et d’épaisseur de la paroi, a également été déterminée par l’utilisation d’un microscope optique.

La pulpe Kraft a été réalisée dans une capacité m / k digesteur de 4,7 litres, avec circulation forcée et chauffage direct de l’eau de Javel. Les conditions de pulpe utilisées étaient les suivantes: 30% de sulfection, ratio liqueur / bois 4: 1, temps jusqu’à la température maximale de 90 minutes et une température maximale de 170 ° C. La concentration d’alcalins et de temps efficaces à la température maximale variait entre 13% et 18% de Na2O et entre 40 et 70 minutes respectivement jusqu’à atteindre un numéro de kappa 30 ± 1. Le nombre de Kappa a été déterminé selon le Tappi T 236 OM -85. La pulpe a été lavée, tamisée et lourde pour déterminer ses performances.

Les pâtes à la différence avec une et double étage d’oxygène (O et OO), à l’aide d’un réacteur / mélangeur de marquage quantique, d’une capacité de 3,6 litres, utilisant des échantillons de pulpe de 300 g (bps) dans cinq Répétition et blanchis à l’aide de la technologie ECF avec deux séquences chacune (désodorisé et déposée), dans des conditions observées dans les tableaux 1 et 2. Le blanchiment de dioxyde de chlore a été réalisé sur des sacs de polyéthylène avec des échantillons de 260 g pour la première étape et 160 g pour les étapes D1 et D2 . Les étapes d’extraction oxydatives avec de l’oxygène (EO et EOP) ont été réalisées dans un réacteur de marqueur quantique protégé par le téflon, avec des échantillons de 260 g (B.P.S.) de pulpe. Toutes les étapes de blanchiment ont été effectuées en duplicata et les échantillons ont été lavés avec de l’eau distillée en excès. Les doses de réactifs sont exprimées en pourcentages de pulpe sèches.

Tableau 1

Conditions générales de délignification avec de l’oxygène.

SIMPLE (O) et double (OO) Étape de délignification de l’oxygène.
conditions
ou
(OO)

>

consistance (%)
Température (° C)
temps (min)
Initial (kPa)
NaOH (kg / t)
MGSO4.7H2O (kg / t)
10
90
35
600
34.8
1
10
90 + 95
15 + 45
600
34.8 + 19, 5
5

Tableau 2

Conditions générales d’eau de Javel.

Conditions de blanchiment générales.
Conditions de blanchiment
étapes de blanchiment

d0
eo
EOP
d1
e
d2


Cohérence (%)
temps (min)
Température (ºC)
Kappa facteur (FK)
NaOH (kg / t)
O2 (kg / t)
H2O2 (kg / t)
mgso4.7H2O (kg / t)
Pression de O2 (KPA)

11
45
65
0.24



11
20 + 45
85

115
3


200

11
20 + 45
85

115
3
2

200

11
150
70


11
15
70
– 2


11
180
70




Les propriétés physiques mécaniques pour les pâtes blanchies sans raffinement et 4 000, 6 000 et 8 000 tours ont été analysées à l’aide d’un raffineur de laboratoire PFI selon le Tappi 248 SP- 00 standard. Les feuilles de laboratoire ont été formées selon la norme Tappi T 205 SP-95. Les propriétés de résistance des feuilles ont été analysées à l’aide des normes TAPPI.

Résultats et discussions

Caractéristiques morphologiques et chimiques du bois. Les valeurs des dimensions des fibres peuvent être trouvées dans le tableau 3. Les résultats montrent que le p. Tecunumanii a une densité élevée pendant 12 ans entre les conifères (466 kg / m3). Des études menées au Brésil (12 ans) et en Colombie (8 ans) avec des arbres de la même espèce ont trouvé des densités moyennes de 445 kg / m3 et 361 kg / m3 respectivement (3). Il a également une densité supérieure par rapport à d’autres espèces du genre Pinus, utilisée pour la production de pâtes cellulosiques, telles que Pinus Taeda et Pinus Radiata, qui atteignent respectivement des valeurs moyes de 370 kg / m3 et de 400 kg / m3. Sa haute densité est directement liée à une épaisseur de paroi supérieure (9,48 μm) et à un diamètre inférieur de la lumière (32,96 μm), ceci est dérivé à une résistance élevée à l’effondrement, car les fibres sont plus rigides de maintenir sa forme originale (tubulaire). , qui ne contribue pas aux liens entre fibres. Les valeurs trouvées dans la composition chimique du bois sont considérées comme normales dans la gamme de conifères.

Tableau 3

Paramètres physiques et chimiques des fibres de bois de P. Tecunumaniiii .

Paramètres physiques et chimiques des fibres de bois de P. Tecunumanii.
paramètres
valeur

densité (kg / m3)
Longueur de la fibre (mm)
Diamètre de la fibre (μm)
Diamètre de la lumière (μm)
Épaisseur de la paroi (μm)
Holocellulose (%)
Lignin (%)
Amovible ( %)

466
3,96
51,93
32,96

763
27,55
2.96

pulpage kraft. Sur la figure 1, vous pouvez voir le comportement des variables de numéro de kappa et du rendement classifié (%). La figure montre que les valeurs à laquelle le nombre de kappa atteignent une valeur de 30 sont 16% alcalin efficaces en tant que Na2O et 40 minutes de temps à la température maximale. Cette valeur alcaline est inférieure à celle requise par d’autres espèces de Pinus tropicales, pour obtenir le même nombre de kappa. Pinus Patula et Pinus MaximiniiII ont besoin de 18,5% et 19,1% d’une alcaline effective en tant que NA2O respectivement (2).

Figure 1. Numéro de kappa basé sur des performances nominales (%) pour Pulp Kraft venant de Pinus Tecunumaniii.

Numéro de kappa en fonction du rendement de la pulpe filtré (%).

Autres des paramètres évalués dans la pâte brune étaient la viscosité, la blancheur, les acides hexenseuriques et le contenu des métaux; Les résultats de tous ceux-ci sont présentés dans le tableau 4. En ce qui concerne la teneur en métal, on peut noter que les valeurs de Fe (76,90 ppm) et de la CU (23,76 ppm) sont supérieures à celles trouvées dans d’autres conifères. Dans Kraft Pulps provenant de mélanges de P. ellioti et de P. Taeda, la teneur en fer et en cuivre était respectivement de 23 et 3,3 ppm (5). La plus grande valeur atteinte par ces métaux peut être provoquée par des procédés de corrosion dans le digesteur utilisé pour la pulpage, dans l’eau utilisée dans le processus ou par la plus grande teneur de ces métaux dans le plancher de la plantation dont ils viennent de la plantation. Échantillons, car il est situé dans une zone minière en Colombie.

Tableau 4

Caractéristiques de Pinus Tecunumanii Kraft Pulp.

Caractéristiques de la pulpe Kraft produite à partir de P. Tecunumanii, âgé de 12 ans.

paramètre

valeur
Kappa Numéro
Viscosité (CP)
Blancheur (% ISO)
AC. Hexensuronics (mmol / kg)
Métaux (ppm):
Fe
Cu

CA

30
34
23
20

76
23
7
1.036
210

désignification avec de l’oxygène. Les résultats obtenus dans les séquences de délignification avec une et deux étapes d’oxygène sont présentés dans le tableau 5. Une baisse de 162% 162% dans la double étape des pâtes à tester d’oxygène à double étage peut être observée supérieure à celle des pâtes soumises à un étage unique (41,67%). Ces valeurs se situent dans la plage considérée comme adaptée aux processus à double étage appliqués aux pâtes de pin kraft trouvées par plusieurs auteurs (6-9). Il n’y a pas de différence de sélectivité entre les deux séquences. Cette sélectivité de la délignification de l’oxygène est liée au taux d’élimination de la lignine et à une diminution du taux de dégradation des glucides (10). Les métaux transitoires sont importants en ce qui concerne la sélectivité des réactions dans la délignification avec de l’oxygène, car les réactions que catalyser les radicaux dégradent à la fois la lignine et la cellulose, provoquant des réactions de dépolimérisation et, en conséquence, une perte de la résistance de la pulpe (9,11) . Une perte plus importante est observée dans la viscosité de la séquence OO (56,76%). La perte de viscosité est due à la dépolétion des glucides, résultat de l’hydrolyse des liaisons β-glycosidiques. On peut également observer un gain de blancheur plus important pour la séquence OO.

Tableau 5

résultats obtenus dans les processus de délignification avec de l’oxygène (séquence ou séquence OO).

Résultats de la délignification de l’oxygène (délignation de l’oxygène simple et double étage).

= « 2e2e14989e »>

Résultats

séquence
ou
OO
Numéro de Kappa
Viscosité (MPa.s)
Δ Kappa (%)
Δ Viscosité (%)
Sélectivité
Blancheur (% ISO)
Performance (%)
17.5
21,1
41,7
37,9
1,1
29,8
97.1
11,4
14,7
62.0
56,8
1.09
35.4
96.2

viscosité initiale: 34 cp; I. Kappa: 30; WHITHURA: 23.18% ISO.

Tableau 6

L’eau de Javel ECF entre 90 et 90,3% de P.-Tecunumanii Pulps ISO.

Résultats de blanchiment Pager Kraft Kraft-O Pulps entre 90% et 90,3% ISO.
séquence
clo2 (*) (kg / td)
H2O2 ( *) (KG / TAS)
Viscosité (MPa.s)
blancheur (% iso)
RÉVersion (% ISO)
Performance (%)

Performance Total ( %) (**)
Odéodé Oodéodé OODODOD ODÉOPDED
101,97 86,97 70,36 56, 86
0
0
0
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
97,85
95.3
95,1
94.1
94.1
93.3

* Consommation de réactifs.
** O2 + Performances d’eau de Javel.

Blanchiment ECF. Les résultats de la blanchiment de la FCE, jusqu’à atteindre une blancheur entre 90 et 90,3% d’ISO de P. Tecunumanii, soumis à OD0eod1ed2, OD0eOPD1ed2, Ood0eod1ed2 et Ood0eopd1ed2, sont présentés dans le tableau 6.

Les résultats montrent que La séquence qui présentait une consommation plus faible de dioxyde de chlore a été dotée, qui a atteint 44,23% de moins que les autres séquences. Cela avait une viscosité inférieure, mais acceptable dans les limites requises par l’industrie du papier. En comparant les résultats entre ceux soumis à la même séquence de délignification, les pâtes dans lesquelles le peroxyde d’hydrogène ont été utilisés, avait moins de viscosité finale. Cela pourrait être causé car l’une des réactions que le peroxyde avec la pâte se produit en présence de métaux de transition, tels que Cu, la foi et le MN, entraînant la formation de radicaux hydroxyle (ho.) Et de superoxyde (.O2 -). La décomposition du peroxyde en espèces intermédiaires, y compris ces radicaux, n’aident pas l’effet de blanchiment et provoque la rupture de la chaîne cellulosique (9-14).

Propriétés physiques mécaniques et optiques. Les pâtes blanchies ont été raffinées pour évaluer leurs propriétés physiques.Toutes les propriétés obtenues à chaque degré de raffinage ont été représentées sur la base de la fréquence de tension, qui est choisie pour relier les autres propriétés car elle est l’une des propriétés les plus demandées à produire des papiers à diverses fins, soulignant une valeur déterminée précédemment (45 nm / g ). La résistance à la traction est contrôlée par plusieurs facteurs, tels que la résistance individuelle des fibres, la longueur de la fibre, la formation et la structure de la lame (15). La résistance individuelle de la fibre est contrôlée par d’autres paramètres, telles que l’angle fibrillaire, la teneur en cellulose et les défauts de la structure des figures de fibre

2, 3, 4 et 5 montrent l’indice du taux d’explosion déchiré et d’explosion , énergie d’absorption de tension (thé) et opacité basée sur l’indice de tension (NM / G) pour les pâtes blanchies avec quatre séquences. Les valeurs maximales de l’indice déchiré sont rapidement atteintes à de faibles niveaux de raffinage. Cela implique que le raffinage supplémentaire n’est pas nécessaire pour atteindre les valeurs souhaitées.

Les pâtes traitées avec une seule étape de délignification d’oxygène ont des valeurs plus élevées dans l’explosion et l’indice de thé et sont également plus faciles à affiner; Il peut être causé par un dommage plus faible sur les murs des fibres. Il y a une tendance dans ces pâtes qui avaient un renforcement avec le peroxyde de présenter une plus faible drainabilité. Il est possible que l’action du peroxyde provoque une adoucissement sur la paroi cellulaire des fibres, obtenant une plus grande compactage dans la formation de la feuille. Ces propriétés sont fortement corrélées à la capacité d’interibrer des liens. La résistance à la tension est contrôlée par plusieurs facteurs, tels que la résistance individuelle des fibres, la longueur de la fibre, la formation et la structure de la lame (15).

Figure 2. Index déchiré (mn.m2 / g) du blanchiment Pulps de Pinus Tecunumanii.

Indice de larme (mn.m2 / g) des pâtes blanchies.

Figure 3. Indice d’explosion (kpa.m2 / g) Des pâtes blanchies de Pinus Tecunumanii.

Indice de rafale (kPa.m2 / g) des pâtes blanchies.

Figure 4. Absorption énergétique (Tea, J / M2) Des pâtes blanchies de Pinus Tecunumanii.

Absorform énergétique (thé, j / m2) des pâtes blanchies.

Figure 5. Opacité (%) des pâtes blanchies de Pinus Tecunumaniii.

opacité (%) des pâtes blanchies.

En ce qui concerne l’opacité, un comportement similaire est observé pour toutes les pâtes. L’opacité a diminué avec l’augmentation du taux de tension de toutes les pâtes. En plus d’avoir une plus grande quantité de lignine, la pâte brute a une densité apparente inférieure aux autres pâtes.

En plus de la suppression d’une partie de la lignine résiduelle, les effets destructeurs sur les chaînes de cellulose et les hémicelluloses lors de la chute d’oxygène provoquent une adoucissement sur la paroi cellulaire, ramenant les fibres flexibles et favorisant une meilleure compactivité dans le moment de formation de la feuille. Ce phénomène réduit les espaces d’air à l’intérieur de la feuille, survenant une diminution des interfaces de réfraction de la lumière et par conséquent une réduction de l’opacité. La pâte non raffinée et avec un plus grand nombre de fibres par grammes possèdent de plus grands coefficients de dispersion de la lumière; Pendant ce temps, cette propriété est inversement proportionnelle au degré de raffinage de la pulpe.

Conclusions

Dans ce travail, les caractéristiques pulpables des espèces Pinus Tecunumanii (Egiluz et Perry) ont été évaluées, dont les éléments suivants peuvent être conclus:

– Le p. Tecunumanii a des caractéristiques morphologiques (densité, longueur des fibres, épaisseur de paroi) supérieure à d’autres conifères utilisés dans la production de cellulose Kraft, qui conviennent à la production de papiers de haute résistance.
– Dans la pulpe Kraft, sa performance classifiée était satisfaisante, en plus de nécessiter une quantité moins d’alcaline et de temps effectifs à la température maximale que d’autres conifères, pour atteindre un indice Kappa 30. – P. Tecumanii Il a montré un bon comportement dans L’efficacité de la délignification avec une double étape d’oxygène, bien qu’il ait présenté une faible sélectivité dans les séquences avec une étape d’oxygène double.
– La pulpe P. TECUNUMANII a présenté une bonne blanchabilité lorsqu’il est soumis à une séquence originale, dans laquelle il a atteint 90% des niveaux de blancheur ISO avec une consommation de CLO2 inférieure.
– Les pâtes blanchies à différentes séquences ont un comportement similaire dans leurs propriétés physiques et mécaniques, malgré une valeur de viscosité différente.

en termes généraux, les résultats obtenus dans ce travail montrent que le bois de Pinus Tecunumanii (Eguiluz et Perry) présente de bonnes caractéristiques morphologiques et technologiques pour la production de cellulose kraft brute et de cellulose blanchie, faisant de cette espèce une option de matière première pour l’industrie de la pâte et du papier colombiennes

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