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ALEXANDRE SANTOS PIMENTA
TECNOLOGIA DE FABRICAO DE PAPEL
14/ABRIL/2009
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CONTEDO
1. INTRODUO
...............................................................................................................
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2. MATRIAS-PRIMAS FIBROSAS
...............................................................................
3
2.1. Propriedades das Pastas
.........................................................................................
4
3. MATRIAS-PRIMAS FIBROSAS
...............................................................................
6
4. PREPARAO DA MASSA
..........................................................................................
7
4.1. Desagregao
..........................................................................................................
7
4.2. Refino
.......................................................................................................................
7
4.3. Depurao
................................................................................................................
8
4.4. Colagem interna
......................................................................................................
9
4.5. Adio de pigmentos e corantes
............................................................................
9
5. FABRICAO DO PAPEL
..........................................................................................
10
5.1. Formao da
folha.................................................................................................
11
5.2. Prensagem mida da folha de papel
...................................................................
11
5.3.
Secagem.................................................................................................................
12
5.4. Enrolamento ou Corte
...........................................................................................
14
6. ACABAMENTO
............................................................................................................
14
6.1. Cilindro Monolcido
...............................................................................................
14
6.2. Calandra e
Supercalandra.....................................................................................
15
7. COLAGEM SUPERFICIAL E REVESTIMENTO
...................................................... 15
7.1. Colagem
.................................................................................................................
15
7.2. Revestimento
.........................................................................................................
16
8. AVALIAO DAS PROPRIEDADES DO
PAPEL.................................................... 17
8.1. Propriedades Fsicas do Papel
..............................................................................
17
8.2. Propriedades ticas do Papel
...............................................................................
19
8.3. Propriedades Qumicas do Papel
..........................................................................
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9. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
.........................................................................
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3
1. INTRODUO
Na fabricao do papel so utilizadas matrias primas fibrosas e no
fibrosas.
As matrias primas fibrosas podem ser classificadas em vegetais,
animais,
minerais e artificiais. As fibras usadas na fabricao de pasta
celulsica para
papel so obtidas, quase que exclusivamente, a partir de matrias
primas
vegetais. Inicialmente, foram utilizadas fibras que necessitavam
de menor
processamento, como, por exemplo, trapos, fibras provenientes de
linho e de
algodo. O aumento do consumo de papel, ao longo dos anos, levou
a procura
de novas fontes de fibras vegetais, encontrando-se na madeira
uma excelente
matria prima. Na seleo de uma dessas matrias primas fibrosas de
origem
vegetal, os seguintes fatores devem ser considerados:
- Ser disponvel em grande quantidade o ano inteiro;
- Possibilitar explorao econmica;
- Ser facilmente renovvel;
- Fornecer ao produto final as caractersticas desejadas.
2. MATRIAS-PRIMAS FIBROSAS
As fibras vegetais, do ponto de vista papeleiro, so, geralmente,
classificadas
em fibras longas e fibras curtas. Normalmente, as longas variam
de um
comprimento mdio de 2 a 5 mm, enquanto as curtas, variam, em
mdia, de
0,5 a 1,5 mm. Alm do tipo de fibra usado, as pastas ou misturas
de pastas
usadas na fabricao de papel devem ser selecionadas, levando-se
em conta o
tratamento a que foram submetidas durante o processo de polpao
qumica
e/ou tratamento mecnico e branqueamento, e as caractersticas
desejadas
para o produto final. A terminologia usada para classificao de
pastas baseia-
se no seu processo de fabricao, conforme descrito a seguir:
- Pasta qumica: obtida de madeira ou outras matrias-primas de
origem vegetal, mediante tratamento qumico que elimina grande parte
de componentes no celulsicos, como
lignina, hemiceluloses e extrativos, no sendo necessrio
tratamento mecnico para separao
das fibras, podendo ser derivada de processos Kraft, sulfito ou
soda.
- Pasta semi-qumica: obtida de madeira ou outras matrias-primas
vegetal, mediante tratamento qumico que elimina parcialmente os
componentes no celulsicos; para
separao das fibras necessrio tratamento mecnico posterior,
podendo ser de origem,
Kraft, soda ou sulfito neutro.
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- Pasta mecnica: obtida principalmente por processos mecnicos.
Os processos
utilizados podem ser, mecnico, termomecnico e
quimitermomecnico.
- Pasta no branqueada: aquela cuja cor no foi modificada por
branqueamento.
- Pasta branqueada: pasta que foi submetida a branqueamento.
2.1. Propriedades das Pastas
O estudo das propriedades de pastas celulsicas est voltado para
as
propriedades das fibras individuais e as propriedades das
pastas. Quando as
fibras celulsicas de uma suspenso em gua so depositadas sobre
uma tela,
resulta uma camada que consolidada subsequentemente em uma folha
de
papel. Como as fibras esto retendo gua, estas se apresentam
inchadas,
flexveis e capazes de deformao plstica. medida que a camada de
fibras
seca, estas sofrem um retrao ao mesmo tempo que se ligam,
espontaneamente, umas nas outras. a plasticidade a mido que
possibilita a
ocorrncia das ligaes, sendo que o grau de ligao depende do
estado da
superfcie das fibras. Esta ligao espontnea, formada normalmente
por
ligaes de hidrognio, constitui a essncia da fabricao do papel.
Sem estas
ligaes naturais, a folha no teria resistncia. As propriedades
das fibras ou da
tela de fibras podem ser influenciadas ou modificadas durante o
processo de
refinao e por diversos materiais no fibrosos, incorporados
durante a
preparao da massa e fabricao do papel. Estes tratamentos e
aditivos
modificam as propriedades do produto final. As propriedades das
fibras
classificam-se em:
- Morfolgicas: as fibras possuem quatro medidas fundamentais,
que
so comprimento mdio (C), largura (D), espessura da parede (E) e
largura do
lmem (L). O Quadro 1 mostra o comprimento, a largura e a
espessura da
parede das fibras de algumas matrias primas vegetais.
Quadro 1 Dimenses das fibras de algumas matrias-primas
vegetais
Tipo de Fibra Comprimento
(mm)
Largura
(m)
Espessura Parede
(m)
Araucria 2,00 5,37 23,0 41,2 3,25 18,5
Pinus elliottii 1,55 4,68 21,5 42,8 2,80 19,6
Bambu 1,16 6,16 7,5 29,2 2,75 13,2
Sisal 1,15 4,15 11,2 30,0 2,25 8,38
Eucalipto 0,70 1,40 11,0 24,8 2,00 8,00
Gmelina 0,72 1,79 16,5 41,2 1,25 5,38
Bagao de cana 0,82 3,91 11,3 45,6 1,43 15,6
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A partir desses valores mdios, calculam-se os coeficientes
abaixo que so os
mais usados para correlacionar as propriedades das fibras.
- ndice de feltragem (C/D): relao entre o comprimento mdio e a
largura mdia das fibras;
- Coeficiente de flexibilidade [(L/D)x100]: relao percentual
entre a largura
mdia do lmem e a largura mdia das fibras. Quanto maior esse
coeficiente, mais flexveis so
as fibras e maior a possibilidade de ligao entre elas. Em
conseqncia, aumentam o
comprimento de auto-ruptura e/ou ndice de trao;
- Frao da parede [(2E/D)x100]: relao percentual entre duas vezes
a espessura
mdia das paredes e a largura mdia das fibras. A um valor maior
de frao de parede, correspondem fibras mais rgidas e menos
propensas ligao entre si. Disso resultam valores
mais baixos de auto-ruptura e/ou ndice de trao;
- ndice de Runkel (2E/L): relao entre duas vezes a espessura
mdia das paredes
das fibras e a largura mdia do lmem. Quanto menor esse ndice,
maior o potencial de ligao
entre fibras, resultando em um maior comprimento de auto-ruptura
e/ou ndice de trao.
Outro parmetro muito usado para estimar as propriedades da pasta
celulsica
o chamado coarseness, que definido como a massa correspondente a
uma
unidade de comprimento da fibra expressa em miligramas por 100
m
(decigrex). Uma dimenso isolada da fibra no serve como parmetro
de
avaliao, devendo estudar o conjunto de dimenses e os
coeficientes.
- Fsicas: absoro de gua, inchamento, plasticidade a mido, grau
de
polimerizao e ndice de refrao. O grau de polimerizao estimado
pela
medio da viscosidade da pasta celulsica dissolvida em
etilenodiamina
cprica. Este valor d uma indicao relativa da degradao que a
celulose
sofre no processo de polpao e/ou branqueamento.
- Mecnicas: resistncia intrnseca da fibra, ndice de ligao das
fibras
e rigidez.
- Qumicas: teores de celulose, hemiceluloses, lignina e
extrativos.
- Topoqumicas: distribuio de grupos moleculares,
especialmente
perto de ou na superfcie.
Alm dessas propriedades, que so muito importantes, o fabricante
de papel
avalia a pasta celulsica em trs pontos diferentes do processo
que so: como
recebida, como massa preparada para entrada na mquina de papel e
como
produto final. A avaliao em laboratrio de pastas celulsicas por
mtodos
fsicos simula de certa forma as operaes industriais; por isso, a
pasta
celulsica refinada e transformada em folhas, procedimento que
pode ser
resumido em operaes que seguem mtodos padronizados: impregnao
com
gua, desagregao, refino (em diversos nveis), verificao da
resistncia
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drenagem e/ou drenabilidade, verificao do consumo de energia,
verificao
do valor de reteno de gua, formao e secagem de folhas
manuais.
Finalmente devem ser consideradas as chamadas propriedades das
folhas
manuais, obtidas a partir da pasta, e que indicam as
caractersticas do papel a
ser produzido. Podem ser classificadas em: dimensional (volume
especfico e
espessura, de superfcie (aspereza), resistncia mecnica (ndices
de trao,
arrebentamento e rasgo), permencia (ao ar e ao vapor dgua),
ticas
(opacidade, reflectncia difusa no azul e coeficiente de
espalhamento de luz).
3. MATRIAS-PRIMAS FIBROSAS
Uma folha contendo exclusivamente fibras celulsicas no possui
as
caractersticas do papel que geralmente so desejadas e adequadas
para o uso
normal. Uma folha produzida exclusivamente de fibras de celulose
porosa,
sendo sua superfcie pouco lisa e pouco resistente. Quando
umedecida, suas
propriedades mecnicas caem a valores muito baixos, a
opacidade
insatisfatria etc. Para conseguir a versatilidade que
caracteriza os papis
existentes no mercado, a indstria papeleira tornou-se uma
grande
consumidora de produtos qumicos. Os produtos qumicos so
adicionados para
dar ou melhorar certas propriedades do papel, para eliminar ou
controlar certos
problemas de operao. Uma relao parcial dos aditivos a
seguinte:
- Agentes de colagem interna;
- Adesivos para melhorar as propriedades mecnicas do papel em
condies secas;
- Adesivos para melhorar as propriedades mecnicas do papel em
condies midas;
- Floculantes de fibras;
- Cargas;
- Corantes e agentes branqueadores fluorescentes;
- Auxiliares de reteno;
- Auxiliares de drenagem;
- Agentes tensoativos;
- Microbiocidas;
- Controladores de pitch;
- Inibidores de espuma;
- Conservadores de telas;
- cidos, sais, bases etc.
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4. PREPARAO DA MASSA
4.1. Desagregao
As fibras podem chegar ao sistema de preparao da massa em vrias
formas:
diretamente da fbrica de celulose (fbrica integrada) em suspenso
com uma
consistncia de 3 a 6%, ou at 12%; na forma de rolos, blocos ou
folhas com
teor de gua que varia de 10 a 60%, dependendo do equipamento
utilizado na
secagem, aparas, refiles (midos ou secos) etc. Independente da
forma na qual
as fibras chegam, o primeiro passo na preparao da massa consiste
em formar
uma suspenso de fibras em gua com consistncia adequada, e
adicionar os
demais componentes (fibrosos e no fibrosos). Antes do
aparecimento de
mquinas de papel de grande capacidade e de sistemas contnuos de
refinao,
a desagregao era feita em mquinas denominadas Holandesas. As
modernas
mquinas de papel necessitam de um equipamento que seja capaz
de
desagregar, o mais rpido possvel, grandes quantidades de pasta.
Para esse
fim, so utilizados os chamados desagregadores, que so
equipamentos
semelhantes a um grande liquidificador, em vrios tamanhos,
formas e
desenhos. Tais equipamentos podem ser construdos em ferro
fundido, ao,
concreto ou paredes azulejadas, em forma circular, quadrada ou
retangular.
4.2. Refino
Se uma pasta celulsica for dispersa em gua o suficiente para
separar as
fibras umas das outras, e se a suspenso resultante for
diretamente para a
mquina de papel, ser obtido um papel de baixa qualidade. Isto se
explica por
uma srie de razes: primeiro, a suspenso ter um desaguamento na
tela
muito rpido, o que impedir que haja formao de uma folha
uniforme;
segundo, haver formao de flocos ou grumos (fibras aglomeradas),
antes
mesmo que a suspenso atinja a tela; terceiro, as fibras no
sero
suficientemente flexveis e fibriladas para que tenham resistncia
capaz de
permitir a passagem da folha entre as diversas sees da mquina de
papel,
sem que ela se quebre; finalmente, a folha resultante ter baixa
resistncia.
O refino um tratamento mecnico dado s fibras com a finalidade de
prepar-
las para dar um papel com boa formao e resistncia mecnica
adequada.
Este processo feito, modernamente, nos refinadores. A refinao ou
refino
consiste em promover mecanicamente, por ao de lminas ou pedras
(lava
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basalto) existentes nos refinadores, uma moagem da pasta,
promovendo a
fibrilao, o corte e a hidratao das fibras. A fibrilao a ao
de
esgaramento das paredes das fibras, proporcionando maior rea de
contato
entre as mesmas, de maneira a permitir maior ligao entre as
fibras no papel
pronto. Hidratao o termo que se usa para designar o tratamento
dado s
fibras durante o processo de refinao, que aumenta a reteno de
gua pela
massa, dificultando seu desaguamento. No uma hidratao no
sentido
qumico verdadeiro. E corte a ao de corte das fibras que ocorre
durante a
refinao da massa. Com o refino e o inchamento, superfcies que
antes
estavam dentro da celulose ficam expostas, aumentando a
superfcie de
contato entre as fibras e favorecendo a formao de ligaes de
hidrognio
entre as fibras. Quando a folha de papel formada, sua resistncia
aumenta
em funo do maior nmero de contatos, o que resulta num papel
mais
resistente.
4.3. Depurao
A qualidade do papel depende fortemente do grau de limpeza da
massa.
Estilhas, ns, areia, partculas mecnicas e outros materiais
estranhos causam
dano mquina, desgaste do equipamento, problemas na secagem e
consumo
adicional de vapor. Materiais considerados impurezas podem vir
de vrias
fontes:
- Da matria-prima fibrosa: estilhas de pastas celulsicas cozidas
e depuradas de modo deficiente; areia que contamina fibras extradas
de gramneas; papis reciclados de aparas e
outros trapos; materiais estranhos, como plsticos, papel
resistente umidade, papis
parafinados ou resinados;
- Sujeira introduzida durante o manuseio e o transporte;
- Sujeira introduzida durante o processo de fabricao,
proveniente do equipamento, da
gua, associada aos insumos, e operaes conduzidas de maneira
imprpria.
As impurezas podem ser classificadas em trs categorias, a saber,
as sujeiras
pesadas e volumosas, sujeiras pesadas e finas, e sujeiras leves.
Os mtodos
qumicos de depurao mais comuns so o cozimento, como no caso
para
recuperao dos papis que possuem colagem para resistir umidade,
e
branqueamento para as aparas. Os mtodos fsicos mais importantes
usam
peneiras, que separam as partculas por diferena de tamanho, e os
limpadores
centrfugos, cuja ao se baseia na diferena de massa especfica
das
impurezas e das fibras celulsicas.
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4.4. Colagem interna
Uma importante propriedade para um grande nmero de papis e
papeles a
resistncia penetrao de lquidos como gua, tinta, sangue, leite,
sucos,
leos e gorduras. Papis para escrita, impresso, embalagens, sacos
e vrios
outros fins so fabricados de modo a oferecer resistncia penetrao
de
lquidos, e por isso so submetidos ao processo que se conhece
como colagem
interna. Papis de seda, mata-borro, toalha, lenos, guardanapos,
de uso
sanitrio, que so produtos fabricados para absoro rpida de
lquidos, so
chamados de papis no colados.
Existem dois tipos de colagem de papel, a interna e a
superficial. A colagem
interna um processo onde produtos qumicos adequados so
adicionados
massa durante sua preparao, para se depositarem sobre as fibras
com o
propsito de controlar a penetrao de lquidos no papel ou papelo
depois de
sua fabricao ou acabamento. Os principais produtos qumicos
utilizados com
este objetivo so as colas base de breu, silicones,
polietilenos,
perfluorocarbonetos e colas sintticas. A colagem superficial
envolve a
aplicao de suspenses de substncias formadoras de pelcula, tais
como
amidos modificados, gomas, alginatos, lcool vinlico,
metil-celulose e CMC
(carbxi-metil-celulose), na superfcie das folhas de papel e
papeles j
formados ou em fase de acabamento. A colagem superficial feita
para
controlar a porosidade, melhorar a resistncia superficial para
evitar a formao
de p, aumentar a resistncia ao arrepelamento e melhorar outras
propriedades
mecnicas. Muitos tipos de papis colados superficialmente contm
agentes de
colagem interna, que regulam a profundidade de penetrao, ou
seja, a
quantidade da suspenso, bem como a espessura do filme que ser
depositado
na superfcie do papel. A colagem interna tem a caracterstica de
desenvolver a
resistncia penetrao de lquidos em toda a estrutura fibrosa do
papel ou
papelo, enquanto que, com a colagem superficial, este efeito
fica restrito s
camadas mais externas.
4.5. Adio de pigmentos e corantes
Atualmente, a cor do papel possui uma importncia funcional
significativa.
Papis coloridos so usados para identificao, para correspondncia
comercial,
para chamar a ateno, para ressaltar as diferenas entre
embalagens.
O atrativo de muitos produtos largamente determinado pela cor do
prprio
produto ou da sua embalagem. Os corantes e os pigmentos
coloridos so
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adicionados ao papel por duas razes bsicas, para dar uma colorao
definida
ao papel, ou para melhorar a brancura de papis brancos. As
fibras destinadas
fabricao de papel, mesmo quando altamente branqueadas, possuem
um
tom levemente amarelado, isto absorvem mais luz na faixa violeta
do
espectro de luz visvel. Assim para corrigir ou compensar esse
matiz amarelado,
adiciona-se massa do papel corantes e pigmentos azulados ou
azul-
avermelhados. Estes produtos, que so conhecidos como matizantes,
conferem
um tom levemente azul-acinzentado ao papel, deixando-o menos
amarelado, e
isso faz com que este parea mais branco ao olho humano. Em papis
brancos,
h dois conceitos importantes que so alvura (brightness) e
brancura
(whiteness). A alvura reflectncia expressa como porcentagem da
reflectncia
de um padro esfumaado com xido de magnsio, medida por um
refletmetro que ilumina difusamente a amostra com luz de 457 nm.
Brancura
o grau de branco que visto pelo olho humano e, em pastas
celulsicas,
pode variar do amarelado ao branco azulado, ou ao branco rosado,
o que
certamente influenciado pelo tipo de fonte de luz.
5. FABRICAO DO PAPEL
As mquinas de papel modernas so constitudas de vrias sees
independentes, cada qual com sua funo e caractersticas prprias.
Quase
todas as sees da mquina de papel podem ser reformadas e
melhoradas,
com exceo da largura, que fixa. Em geral, as partes de uma
mquina de
fabricao contnua de papel so:
- Seo de formao da folha;
- Seo de prensagem;
- Seo de secagem;
- Seo de enrolamento ou corte;
- Seo de transmisso de movimento;
- Poos e fundaes;
- Seo de aplicaes e tratamento de superfcie.
Basicamente, existem dois tipos de seo de formao, a mesa plana
ou
Fourdrinier e forma redonda ou tambor rotativo, mas com a evoluo
da
tecnologia, surgiram muitos outros tipos de formadoras, cujo
funcionamento
baseia-se na mesa plana. A remoo de gua da folha comea por
gravidade,
segue por meio de suco e prensagem e termina por evaporao.
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5.1. Formao da folha
A folha de papel feita por deposio de fibras de uma suspenso
aquosa, com
consistncia variando de 0,3 a 1,5% sobre a tela da mquina. At
98,3% da
gua pode ser removida por drenagem na tela. As prprias fibras,
depositando-
se na tela, dificultam a drenagem da gua, sendo que pequena
parte delas,
geralmente os finos, passa pela tela. Existem, no entanto,
tcnicas para
recuperar essas fibras e retorn-las ao processo. Mesmo bastante
mida (a
folha sai da tela com teor de slidos da ordem de 20%), a folha
possui uma
resistncia considervel. Isto se deve s ligaes entre as fibras,
cabendo ainda
lembrar que a resistncia aumentar com a consistncia.
Em qualquer sistema de formao, o principal requisito o de
produzir uma
folha que possua distribuio uniforme de fibras. Para alcanar
isso, as fibras
devem ser uniformemente dispersas na suspenso e esta deve ser
enviada para
a seo de formao j como um filme uniforme. As fibras devem
estar
relativamente livres para que se disponham uniformemente na
tela. Para tanto,
deve-se trabalhar com uma consistncia prxima da crtica, que o
ponto onde
comeam a se formar flocos ou grumos de fibras, o que impede a
formao de
uma folha uniforme. As tarefas bsicas a serem realizadas pela
seo de
formao de uma mquina de papel so:
- Diluir a massa at uma consistncia suficientemente baixa que
permita um alto grau de uniformidade na disperso de fibras;
- Distribuir a suspenso diluda de fibras na seo de formao,
mantendo-as dispersas
de forma homognea;
- Depositar, individualmente, e de maneira uniforme, as fibras
sobre a tela, ao mesmo
tempo em que se inicia a drenagem da gua pela tela;
- Compactar o material fibroso enquanto em estado plstico, a fim
de se obter um
contato ntimo entre fibras;
- Por meio de suco, remover o mximo possvel a gua entre as
fibras, antes que a
folha formada seja transferida para a seo de prensagem.
5.2. Prensagem mida da folha de papel
Depois de formada a folha, a funo primordial da prensagem mida
de uma
mquina de papel remover a quantidade mxima possvel de gua da
folha de
papel antes de submet-la secagem por calor. Outras funes so a
reduo
do volume especfico e a melhora da lisura da folha. A capacidade
da prensa
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em desempenhar estas funes, sem causar danos ao papel, tais
como,
esmagamento, perda de finos, rearranjo das fibras e enrugamento,
depende do
projeto da prensa, do feltro e das caractersticas operacionais.
Em uma
mquina de papel com mesa plana, a gua removida em quatro
etapas:
drenagem da tela da mesa, por vcuo aplicado nas caixas e rolo de
suco,
prensas midas e secagem com aplicao de calor. Na mquina, a
resistncia
mecnica da folha mida aumenta medida que a gua removida. As
fibras
esto em suspenso fluida at uma consistncia de 12%,
aproximadamente.
consistncia de 12 a 15%, as fibras esto em contato fsico com
materiais
mucilaginosos que promovem maior adeso entre elas. Na sada da
caixa de
entrada, a suspenso de fibras est com uma consistncia de 0,5% e
por
drenagem chega a 2,5% quando se aproxima das caixas de suco, e
alcana,
dependendo do tipo de papel e aps passar pelo rolo de suco
uma
concentrao de slidos de 18 a 23%. Estes so os limites possveis
de
remoo de gua por vcuo. O filme de gua, mantido pela tenso
superficial
das fibras, pode ser removido por prensagem. A folha passa em
uma ou mais
prensas, cujo nmero depende da eficincia do equipamento e do
volume
especfico desejado para o produto. As prensas de mquinas de alta
velocidade
para produo de papel de imprensa podem aumentar o teor de slidos
a at
40 45%. A gua remanescente aps a prensagem est retida por foras
de
capilaridade dentro dos poros das fibras e dentro dos
cristalitos da celulose.
Esta umidade, principalmente aquela contida nos cristalitos, s
pode ser
removida pela aplicao de calor.
5.3. Secagem
Em uma fbrica de papel e papelo, entende-se por secagem o
processo de
remoo de gua por evaporao, aplicando-se calor. O modo
convencional de
secagem a passagem da folha de papel ou papelo sobre cilindros
aquecidos
a vapor. A folha mantida em contato ntimo com a superfcie dos
cilindros, por
meio de feltros secadores. Os cilindros, normalmente feitos de
ferro fundido,
esto dispostos em duas fileiras superpostas. A maneira de
colocao e o
nmero de cilindros so determinados pela gramatura da folha,
umidade a ser
removida, velocidade da mquina e presso do vapor nas vrias sees.
A parte
de secagem de uma mquina convencional de papel consiste de 40 a
70
cilindros secadores, agrupados em duas a cinco sees superiores e
duas a
cinco inferiores; cada seo possui um feltro secador prprio. Esta
separao
possibilita controlar melhor o grau de encolhimento, reduzir o
enrugamento e a
ruptura da folha. No final dos secadores, fica um rolo mvel ou
rolo bailarino
que se desloca suavemente para baixo e para cima, de acordo com
a tenso
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aplicada folha, tendo como funo amortecer as flutuaes de tenso
e,
portanto, evitar a ruptura da folha.
parte de secagem, podem ser agregados equipamentos que do
tratamento
especial folha em processo. So trs categorias de equipamento:
para
melhorar o acabamento superficial da folha, para aumentar a
umidade da folha
na bobina e para conferir uma propriedade especfica superfcie da
folha.
A prensa de esmagamento (breaker stack) e a prensa alisadora
(smoothing
press) pertencem primeira categoria. A prensa de esmagamento
consiste em
dois rolos de ao ou outros materiais, com alto grau de
polimento. Estes rolos,
s vezes, so aquecidos por vapor ou gua quente. Esta prensa
colocada
entre duas sees secadoras, em um ponto onde a folha ainda possui
umidade
necessria para ser comprimida e alisada. A presso aplicada
suficiente para
desfazer os aglomerados de fibras, e alisar as marcas do feltro
e da tela da
folha. Assim, obtm-se um papel com superfcie mais uniforme e se
consegue
controlar a espessura da folha, sem causar uma excessiva perda
do volume
especfico, que uma propriedade importante em papis de impresso.
A
prensa alisadora empregada para remover quase inteiramente as
marcas do
feltro e da tela da folha. Consiste em um par de rolos, sendo
que o superior
revestido de borracha e o inferior geralmente de bronze. A
prensa alisadora
colocada depois das prensas midas.
Se a folha, no final da linha, estiver com o teor de umidade
abaixo das
condies de equilbrio necessria a adio de gua antes do
enrolamento.
Este procedimento tem dois objetivos: melhorar o desempenho das
calandras e
possibilitar o enrolamento do papel a uma umidade mais prxima de
equilbrio
com o ambiente. O mtodo mais comum para umedecer a folha emprego
do
rolo transpirante, que possui um sistema de spray no seu
interior que, ao
resfriar a superfcie, faz condensar vapor na parte externa do
rolo, que, por sua
vez, transferido continuamente para a folha. Para dar
propriedades
particulares ao papel, instalam-se equipamentos na parte de
secagem da
mquina, como os de colagem superficial e de revestimento.
comum
proverem com lminas raspadoras de limpeza os primeiros ou todos
os rolos
secadores. Estes acessrios minimizam a formao de depsitos de
pitch, de
fibras e de sujeiras, que podem causar a ruptura da folhar e
afetar a
transferncia de calor do cilindro secador folha. As lminas
ajudam ainda a
preservar o polimento nas superfcies aquecidas.
-
14
5.4. Enrolamento ou Corte
A seo de enrolamento ou corte a ltima seo da mquina de
papel.
Do rolo-cabeceira at a entrada na seo de enrolamento ou corte, o
processo
de fabricao da folha contnuo. Neste ponto, torna-se necessrio
transformar
a folha contnua em unidades finitas e independentes, a fim de
facilitar a sua
manipulao e utilizao posterior. Basicamente, existem dois
princpios usados
para o enrolamento do papel: enrolamento por acionamento na face
e
enrolamento por acionamento no eixo. O mais utilizado o primeiro
tipo, e as
enroladeiras desse sistema consistem de um cilindro de ferro
fundido cujo eixo
oco e dispe ou no de um sistema de refrigerao; e de um par de
braos
mveis, nos quais se apia, nos quais se apia o canudo principal
onde ser
enrolado o papel. Em cima do cilindro est colocado um canudo
auxiliar,
apoiado em braos mveis. A folha passa entre os dois antes de ser
enrolada
no canudo principal. O enrolamento se faz forando o canudo
contra o cilindro
acionador. Quando a bobina de papel atinge seu dimetro mximo,
rasga-se a
folha manualmente ou com ar comprimido, obrigando-a a enrolar-se
sobre o
canudo auxiliar, sem que haja interferncia com a bobina j
pronta. Em
seguida, a bobina retirada e o canudo auxilia colocado em seu
lugar.
No caso da produo de cartes, s pode haver enrolamento at um
determinado valor de rigidez, acima do qual o carto poder
quebrar. Sendo
assim necessrio o uso de uma cortadeira e no de uma enroladeira.
Essa
cortadeira colocada em posio transversal mquina e apresenta
vrias
conjuntos de faca e contrafaca circulares que efetuam o corte no
sentido
longitudinal.
6. ACABAMENTO
6.1. Cilindro Monolcido
O papel monolcido ou monolustro possui uma das faces
perfeitamente lisa e
brilhante e a outra spera, encontrando larga aplicao para
impresso de
rtulos, cartazes, sacolas, papis-fantasia, embalagens e
revestimento.
A particularidade da sua fabricao consiste em uma pr-secagem,
seguida da
passagem da folha pelo cilindro monolcido cilindro secador com
dimetro
variando entre 2,5 e 5,0 m e altamente polido. Com a finalidade
de garantir o
perfeito contato da folha com o cilindro, o papel pressionado
contra a
superfcie do secador pela prensa do monolcido. Na passagem da
folha pelo
-
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cilindro monolcido, a secagem completada, e uma face do papel
adquire o
brilho da superfcie polida do cilindro. O grau de brilho depende
da superfcie
espelhada do cilindro, da ao da prensa do monolcido, do grau de
refino das
fibras, dos aditivos e do teor de slidos da folha. O grau de
secagem com que o
papel deve chegar ao cilindro da ordem de 65%, porm quanto maior
o
diferencial de umidade do papel entre a entrada e a sada do
cilindro
monolcido, maior ser o brilho. A mquina para produzir papel
monolcido
no difere muito das mquinas usuais; compreende uma seo
formadora
(mesa plana, por exemplo), prensas midas, pr-secagem, cilindro
monolcido
e enroladeiras.
6.2. Calandra e Supercalandra
A calandragem um processo mecnico que visa melhorar a superfcie
e a
espessura do papel, adequando-o aos processos futuros e
impresso.
Consiste basicamente em passar o papel entre rolos com
revestimentos e
acabamentos diferentes, que atravs de compresso e frico,
conferem ao
papel, maior brilho, lisura e densidade. A principal diferena
entre as
supercalandras e todos os outros tipos de calandras que, na
calandragem, a
superfcie tratada por presso, melhorando as caractersticas de
lisura e
espessura, enquanto que na supercalandragem, alm do tratamento
por
presso, a superfcie tratada por frico, aumentando o seu
brilho.
7. COLAGEM SUPERFICIAL E REVESTIMENTO
7.1. Colagem
A colagem superficial um caso particular dos processos de
tratamento
superficial, e tem por objetivo aumentar a resistncia penetrao
de lquidos,
aplicando produtos qumicos adequados sobre a superfcie j formada
da folha
de papel ou papelo. Com este processo, apesar dos custos mais
elevados,
obtm-se resultados superiores queles conferidos pela colagem
interna com
colas de breu ou sintticas. Alm de dificultar a penetrao de
lquidos no
papel, consegue-se, por este processo, melhorar as
caractersticas mecnicas
da folha, tanto em condies de alta umidade como em meio seco,
aumentar a
opacidade e melhorar as qualidades superficiais para impresso e
pr-
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tratamento para revestimento. A seleo dos produtos na colagem
superficial
muito importante para consignao das propriedades desejadas no
papel
produzido a custo compatvel. Os principais materiais aplicados
folha, na
colagem superficial, so: cola e gelatina, lcool polivinlico,
alginato de sdio,
carbximetilcelulose (CMC) e amidos.
7.2. Revestimento
De um modo geral, as tcnicas de formao de papel, por mais
sofisticadas que
sejam, so insuficientes para conferir ao papel todas as
caractersticas
desejadas. Observa-se, facilmente, a existncia de um certo
limite nas
propriedades superficiais, que podem ser obtidas unicamente com
as
caractersticas da trama fibrosa, o que faz necessrio um
tratamento superficial,
a fim de dar ao produto final qualidades especiais que superem
este limite.
A cada dia, observa-se o aumento na quantidade de papel e papelo
que
recebem um tratamento superficial, envolvendo a aplicao de vrias
solues
ou emulses de polmeros, com ou sem pigmentos e adesivos.
Os revestimentos classificam-se em trs grandes grupos:
- Revestimento para impresso: quando se deseja melhorar a
qualidade de impresso;
- Revestimentos decorativos: quando se deseja aprimorar a
aparncia do papel;
- Revestimentos funcionais: quando se deseja promover alguma
propriedade especfica,
como, por exemplo, resistncia umidade, vapor dgua, gs, leo
gordura, e aderncia sob a
ao do calor.
Uma outra classificao toma por base a tcnica de revestimento
empregada,
possuindo cada uma sua prpria tecnologia. Desta maneira, pode-se
dividir o
processo de revestimento em sete grupos principais:
- Revestimento em base aquosa: emprega polmeros naturais ou
sintticos, ou outros produtos qumicos, dissolvidos, dispersos ou
emulsionados em gua. Pigmentos minerais
podem tambm ser adicionados a fim de melhorar a superfcie a ser
impressa ou a aparncia
do produto. Os sistemas aquosos incluem: revestimento com
pigmento mineral, revestimento
de tipo emulso com finalidade protetora, e revestimento de papis
para reproduo.
- Revestimento base de solventes orgnicos: esta tcnica usa um
soluto
orgnico pouco voltil e apto a formar uma pelcula, disperso ou
dissolvidos em solvente
orgnico voltil. So exemplos de solutos aplicados: nitrato de
celulose, etil celulose,
copolmeros de acetato de vinila e cloreto de vinila.
- Revestimento hot melt: neste processo, uma resina no
polimerizvel submetida
ao de calor at atingir o estado semi-lquido necessrio para sua
aplicao, formando uma
pelcula superficial, quando o material resfriado adequadamente.
A resina deve ser pouco
-
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voltil e apresentar viscosidade de 30.000 cP nas condies de
operao. Entre os materiais
utilizados tm-se: poliolefinas, resinas betuminosas, poliamidas
e polisteres. Este tipo de
revestimento usado em produtos impermeveis a gases, vapor de gua
e, principalmente, na
manufatura de material para embalagem de produtos
alimentcios.
- Revestimento por extruso: esta tcnica usa resinas
termoplsticas, na forma de
gros, fundidas por aquecimento adiabtico, que tm uma viscosidade
suficientemente baixa, a
fim de permitir sua extruso atravs de um orifcio de dimenso
adequada.
- Revestimento laminado: neste processo, duas lminas de natureza
celulsica so
unidas por meio de um material adesivo. O adesivo pode ser de
base aquosa (amido, casena e
cola animal), hot melt (asfalto e cera), de tipo laca ou verniz
(nitrato de celulose em solvente) e
de tipo emulso (ltex ou epxi, geralmente em meio aquoso). Os
produtos obtidos so muito
utilizados em caixas de papelo ondulado e apresentam, tambm
certas propriedades
funcionais, como impermeabilidade, que no so facilmente
conseguidas atravs de um nico
substrato.
- Revestimento a vcuo: trata-se de uma deposio controlada de
metais ou outros
slidos vaporizados a uma presso na faixa de 133,3 Pa a 13,33 x
10-3 Pa. Os materiais
depositados normalmente so: zinco, alumnio, cromo e ouro. Os
depsitos assim obtidos so
muito delgados e uniformes, tendo espessura entre 5 x 10-6 e 50
x 10-6 cm.
- Revestimento eletrosttico: em aplicaes industriais, este
processo freqente
na manufatura de papis abrasivos, onde partculas carregadas
eletricamente so atradas e
depositadas sobre o papel, previamente revestido com
adesivo.
8. AVALIAO DAS PROPRIEDADES DO PAPEL
8.1. Propriedades Fsicas do Papel
- Gramatura: a propriedade do papel expressa em gramas por
metro
quadrado. obtida em balana analtica, utilizando-se corpos
prova
condicionados.
- Espessura: pode ser medida como a espessura de uma folha ou de
um
mao de folhas (papis com gramatura de at 224 g/cm3). expressa em
mm.
- Volume especfico: o volume em cm3 de um grama de papel
(cm3/g),
sendo dado por:
( ( )
( )
)
-
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- Permencia ao ar: a facilidade com que um determinado volume
de
gs ou vapor passa por uma folha de papel, sob uma diferena de
presso,
denominada de permencia e depende do nmero, tamanho, forma e
distribuio dos poros do material. Pode se usada para estimar a
permencia do
papel a outros fluidos e tambm para estimar indiretamente a
penetrao de
tintas de impresso no papel, e ter uma idia quanto s
caractersticas de
filtrao dos filtros analticos e industriais. definida como o
volume mdio de
ar que atravessa uma unidade de rea pela diferena de presso de 1
Pascal
em 1 segundo, expressa em micrmetros por Pa por segundo.
1 mL/m2.Pa.s = 1 m/Pa.s
- Aspereza: a finalidade de determinar a aspereza exprimir,
numericamente, a existncia de irregularidades na superfcie do
papel, que
possam afetar o seu desempenho e o seu uso final.
- Resistncia: capacidade do papel de resistir ao de foras
externas, umidade e calor. So de vrios tipos:
Resistncia trao: para determinao dessa resistncia, corpos de
prova de largura e
comprimento especificados so submetidos a um esforo de trao
uniformemente crescente
at a sua ruptura. Tambm pode ser expressa pelo comprimento de
auto-ruptura (CAR),
definido como o comprimento de um tira de papel que, quando
suspensa, se rompe sob seu
prprio peso. O comprimento de auto-ruptura expresso em metros,
calculado da seguinte
forma:
Onde:
R = carga de ruptura em kgf (lido no dinammetro)
G = gramatura da amostra (g/m2)
L = largura do corpo de prova (mm)
Alongamento: a deformao mxima que apresenta um corpo de prova,
de largura e
comprimento especificados, no momento de sua ruptura.
determinado simultaneamente com
a resistncia trao, usando um acessrio do dinammetro. O
alongamento expresso em
porcentagem, como 100L/L, sendo L a deformao e L a separao
inicial entre as garras.
Resistncia ao arrebentamento: definida como a presso necessria
para produzir o
arrebentamento do material, ao se aplicar uma presso
uniformemente crescente, transmitida
por um diafragma elstico de rea circular.
Resistncia ao rasgo: mede o trabalho necessrio para rasgar o
papel, a uma distncia fixa,
depois do rasgo ter sido iniciado por meio de uma faca adaptada
ao trabalho. A fora mdia
necessria para rasgar uma s folha com a distncia fixada expressa
em Mn e calculada da
seguinte maneira:
-
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Onde:
R = resistncia ao rasgo (Mn)
L = mdia das leituras feitas
n = nmero de folhas ensaiadas em conjunto
Resistncia a dobras duplas: determina o nmero de dobras
sucessivas que o papel suporta
antes de sua ruptura. Valores baixos de resistncia a dobras
duplas revelam papel de fraca
resistncia.
8.2. Propriedades ticas do Papel
As propriedades ticas dependem do tipo e da intensidade da luz
incidente
sobre o papel, e dos materiais utilizados na sua fabricao.
Alguns dos fatores
que afetam as propriedades ticas so: o grau de refino da pasta
celulsica,
prensagem, secagem e presena de pigmentos. As propriedades ticas
so de
grande importncia para vrias aplicaes do papel, como, impresso,
escrita e
fins decorativos.
- Cor: a cor que o papel possui dentro do espectro visvel. Pode
ser
determinada por espectrofotometria ou colorimetria.
- Opacidade: a propriedade relacionada com a quantidade de
luz
transmitida atravs do papel. Um papel perfeitamente opaco aquele
que no
permite a passagem de luz visvel. Sua determinao tem como
objetivo
verificar at que ponto um papel deixar reconhecer, atravs de uma
folha, o
que est impresso do outro lado.
- Fator de reflectncia no azul: o fator de reflectncia
difusa
intrnseca, determinado a um comprimento de onda de 457 nm. O
coeficiente
de reflectncia no azul, comumente chamado de alvura, um
atributo
importante para a maioria dos papis. Visa avaliar a eficincia da
remoo da
cor amarela da pasta. Alguns pigmentos, como o dixido de titnio
e o
carbonato de clcio, tm maior fator de reflectncia que as fibras
da pasta;
consequentemente, a incorporao destes nas formulaes visa um
aumento
aprecivel do fator de reflectncia no azul, no papel.
- Brilho: entende-se como brilho a propriedade do papel de
refletir a luz
especularmente, ao invs de difundi-la em todas as direes. O
brilho
conferido ao papel pela calandragem ou por pigmentos da tinta
do
revestimento.
-
20
8.3. Propriedades Qumicas do Papel
Em alguns papis, as propriedades qumicas podem ser mais
importantes do
que as propriedades fsicas, como, por exemplo, papis
fotogrficos, papis
para fins eltricos e papis para embalagem de alimentos ou de
peas
metlicas. As principais determinaes realizadas em papel so
citadas a seguir.
- pH: a acidez ou alcalinidade do papel pode ser causada pela
presena
de resduos qumicos usados no processo ou adicionados para se
obter
propriedades especiais. Tanto a acidez como a alcalinidade
excessiva podem
acarretar uma deteriorao de certas caractersticas, tais como
resistncia
mecnica e durabilidade.
- Teor de cinzas: o resduo que o papel deixa quando
submetido
incinerao controlada comumente chamado de cinzas; algumas
vezes
chamado de substncia mineral do papel, podendo ser proveniente
da pasta
com a qual o papel foi feito, cargas ou materiais de enchimento
utilizados,
componentes do revestimento ou da colagem.
- Teor de aditivos: os papis comerciais geralmente contm
aditivos,
cuja quantidade pode interessar pelo efeito que exercem sobre as
propriedades
fsicas. Mtodos especficos de anlise qumica so estabelecidos para
a
identificao dos aditivos e determinao quantitativa no papel.
-
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9. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS
CASEY, J.P. Pulp and Paper. Chemistry and Chemical Technology.
Vol I.
3.ed. Wiley Interscience, New York, 1980.
IPT . Celulose e Papel. Tecnologia de Fabricao de pasta
celulsica. Vol I. 2
ed. IPT, So Paulo, 1988. 559p.
IPT. Celulose e Papel. Tecnologia de fabricao do papel. Vol II.
2.ed. IPT,
So Paulo, 1988. 405p.
KLOCK, U. Polpa e Papel. FUPEF. Srie Didtica n 4/98. Curitiba.
1998. 124p.
KOURIS, M. Dictionary of Paper. 5th Edition . Tappi Press.
Atlanta, 1996.
MACDONALD, R.G & FRANKLIN, J.N. The pulping of wood. 2.ed.
McGrawHill,
New York, 1969. 769 p.
