A utilização de polieletrólitos na matéria-prima para a fabricação de papel: proposta de metodologia para predizer a qualidade do produto final

Abstract

A presente Dissertação, ao realizar um estudo de caso para pesquisar a utilização de polieletrólitos nas matérias-primas para a fabricação de papel, teve por objetivo geral: ?Propor o desenvolvimento de metodologia para predizer a qualidade do produto final, de acordo com a utilização de polieletrólitos na celulose para a fabricação de papel, a partir de fibras virgens?. Os objetivos específicos definidos foram: ?Avaliar os parâmetros e a metodologia de controle?; e ?Analisar a utilização de polieletrólitos?. Os polieletrólitos são polímeros originários de proteínas e polissacarídeos e podem ser divididos em catiônico, aniônico, não iônico, de acordo com a carga da cadeia polimérica. Apesar de os polieletrólitos serem usados nas matérias-primas para a fabricação de papel, por serem polímeros hidrossolúveis e solubilizarem-se em meios aquosos, ainda há ausência de uma metodologia para predizer a qualidade do produto final. Os resultados apontaram que uma alternativa para a fabricação de papel é que este seja produzido a partir de matérias-primas confiáveis, pois os avanços tecnológicos que vêm ocorrendo nos sistemas de limpeza e no fracionamento de fibras têm possibilitado, cada vez mais, a fabricação de papéis de alta qualidade, principalmente, pelo uso de polieletrólitos sintéticos, que apresentam menor custo, e não representam risco de danos à saúde humana. Como resultado, a pesquisa apontou que, na fabricação de papel, diversos parâmetros de controle, tais como: distribuição granulométrica, compactação, morfologia, porosidade, densidade das partículas, efeito parede e efeito de afastamento, devem ser seguidos e respeitados, a fim de se obter um empacotamento de partículas desejável. O estudo apontou, também, que há a necessidade de se validar o método, a fim de se garantir que o produto seja sempre fabricado da mesma forma, com a mesma qualidade, e dentro dos limites de tolerância, rigorosamente preestabelecidos. Essa validação deve demonstrar os seguintes parâmetros: seletividade; linearidade e faixa de aplicação; precisão; exatidão; limite de detecção; limite de quantificação; e a robustez do método. Assim, os produtos serão consistentemente produzidos e controlados, com padrões de qualidade apropriados para o uso pretendido e requerido. Para a utilização de polieletrólitos, existem diversos mecanismos de atuação, como por exemplo, os modelos tipo patch e tipo mosaico; modelo de floculação tipo pontes; modelos de floculação complexos; floculação com dois polímeros de cargas opostas (dual flocculation); floculação com nano ou micropartículas; modelo de floculação por rede com polímero não iônico; e polieletrólitos enxertados. Conclui-se que a metodologia para predizer a qualidade do produto final, com a utilização de polieletrólitos na matéria-prima para a fabricação de papel, deve seguir algumas ações e passos para a avaliação dos produtos químicos, dentre eles: diluição da amostra de celulose até a consistência desejada; adição da amostra do agitador; com a amostra homogeneizada, adicionar o polieletrólito; agitação da amostra até nova homogeneização; coleta do volume necessário para formação de uma folha; adição do volume de amostra no formador de folhas; após a formação da folha, a folha deve ser colocada no secador; após seca, realizar testes físicos.

Abstract : The present Dissertation, to conduct a case study to investigate the use of Polyelectrolyte in the raw materials for the manufacture of paper, had as general objective: "to propose the development of methodology to predict the quality of the final product, according to the use of Polyelectrolyte in pulp for papermaking, from virgin fibres". The specific objectives defined were: "Evaluate the parameters and the methodology of control"; and "Analyze the use of Polyelectrolyte". The Polyelectrolyte polymers originating from proteins and polysaccharides and can be divided into cationic, anionic, nonionic, according to the charge of the polymer chain. Although the Polyelectrolyte use on raw materials for the manufacture of paper, because they are water-soluble polymers and solubilizarem in aqueous media, there is still the absence of a methodology to predict the quality of the final product. The results showed that an alternative to the paper- making is that it is produced from raw materials, because the technological advances that have been taking place in the cleaning systems and the fractionation of fibres have enabled increasingly manufacturing high quality papers, mainly by the use of synthetic Polyelectrolyte, lower cost, and do not represent a risk of damage to human health. As a result, the survey pointed out that, in the manufacture of paper, various control parameters such as particle size distribution, compaction, morphology, porosity, particle density, wall effect and effect of removal, should be followed and respected, in order to achieve a desirable particles packaging. The study pointed out, also, that there is a need to validate the method, in order to ensure that the product is always manufactured in the same way, with the same quality and within the limits of tolerance, accurately pre-set. This validation must demonstrate the following: selectivity; linearity and range of application; precision; accuracy; limit of detection; limit of quantification; and the robustness of the method. Thus, the products are consistently produced and controlled to the quality standards appropriate for the intended use and required. For the use of Polyelectrolyte, there are several mechanisms of action, e.g., models type patch and mosaic type; flocculation model type bridges; flocculation complex models; flocculation with two opposite charges polymers (dual flocculation); flocculation with nano or micro-particles; flocculation model for network with nonionic polymer; and Polyelectrolyte grafted. It is concluded that the methodology to predict the quality of the final product, with the use of Polyelectrolyte in raw material for papermaking, must follow some actions and steps for the evaluation of chemicals, including: sample dilution of pulp until the desired consistency; addition of sample of the agitator; with the homogenized sample, add Polyelectrolyte; stirring up new sample homogenization; collection of the volume required for formation of a leaf; addition of the sample volume on the trainer of leaves; After the formation of the sheet, the sheet should be placed in the dryer; After drought, perform physical tests.