Além das propriedades intrínsecas das fibras, Seth (apud Campos et al. 2000, p.60) afirma que os parâmetros que descrevem o estado de ligação das fibras em uma rede têm sido incluídos em estudos, de forma a se tornarem aptos a predizer as propriedades do papel. Segundo Retulainen e Ebeling (1993, p.282), a propriedade de ligação entre fibras é a chave para a coesão interna do papel. Quase todas as interações mecânicas entre as fibras durante a fabricação do papel tomam lugar por meio das ligações das fibras.
Carpim et al. (1987, p.201) notaram que as propriedades que dependem do grau de ligação entre fibras, como densidade aparente e as resistências à tração e ao arrebentamento, mostraram maiores índices nas polpas com mais fibras por grama. Isso comprova que essa característica proporciona mais pontos de contato aumentando o número de ligações. Ao mesmo tempo, observa-se nessas polpas maior resistência ao ar.
Calculando a relação entre as dimensões obtidas em análise microscópica (comprimento, diâmetro externo, do lume e espessura da parede), pode-se estabelecer o comportamento e a capacidade papeleira de uma determinada fibra (Baldi 2001, p.29).
Constituem uma magnífica ajuda para saber de antemão o que se pode esperar ao empregar uma determinada madeira. Estes índices proporcionam diferentes relações entre as dimensões das fibras, as quais influenciam de maneira direta, indireta ou bem complementar, as características gerais da polpa, tais como: densidade, volume, resistência à passagem de ar e água, resistência à tração, arrebentamento, rasgo e as propriedades que determinam a qualidade de impressão (Urias, 1996, p.30).
As principais relações entre as dimensões das fibras, consideradas importantes para a produção de celulose e papel e que estão relacionadas às propriedades físico-mecânicas do papel produzido, são mostradas a seguir (Foelkel e Barrichelo, 1975, p. 50).
a) Coeficiente de Flexibilidade (CF), dado pela relação entre o diâmetro do lume (d) e o
diâmetro da fibra (D), expressa em porcentagem: 100 x D d CF ⎟ ⎠ ⎝
A razão de flexibilidade foi reportada como tendo uma relação parabólica com o comprimento de auto-r
⎞ ⎜ ⎛ =
uptura (Peteri 1952, p.157). Quanto mais alto este coeficiente, melhor é a resist
tre as fibras.
ricação da folha de papel, o que aumenta as resistências à tração e ao arrebentamento.
ência à tensão.
Foelkel e Barrichelo (1975, p.50) comentaram que as fibras tubulares na estrutura do papel não se ajustam perfeitamente, dando origem a papéis pouco densos, de baixa resistência à tração e ao arrebentamento e com alta opacidade. As fibras de paredes delgadas formam folhas mais densas e devido à sua maior flexibilidade, ocorre maior ligação en
Isso conduz a papéis com maior resistência à tração e ao arrebentamento.
Foelkel e Barrichelo (1975, p.51), observaram também que quanto maior o coeficiente de flexibilidade, mais flexível se torna a fibra e ocorre assim maior possibilidade de ligações interfibras na fab
Os critérios de classificação segundo este coeficiente são mostrados na Tabela 2.
TABELA 2 – CARACTERÍSTICAS DAS FIBRAS SEGUNDO O COEFICIENTE DE FLEXIBILIDADE.
CARACTERÍSTICAS DAS FIBRAS COEFICIENTE DE
FLEXIBILIDADE COLAPSO SUPERFÍCIE DE
CONTATO
UNIÃO FIBRA- FIBRA
75 < Sim Boa Boa
75 – 50 Parcial Boa Boa
50 – 30 Pouco Pouca Pouca
30 > Não Muito pouca Fraca
Fonte: Istas et al. apud Blanco Rojas, 1996.
Segundo Abitz e Luner (apud Almeida 2003, p.8), as propriedades de resistência da polpa são influenciadas pelo coeficiente de flexibilidade das fibras. Fibras com maior flexibilidade apresentam um maior poder de fazer ligações interfibras e com isso desenvolvem maior resistência à tração, embora reduzindo o volume específico do papel. Smook (1994, p. 20) menciona que, apesar do parâmetro coeficiente de flexibilidade das fibras ser usado pelos fabricantes de polpa na predição de propriedades de resistência da polpa, uma indicação mais específica no comportamento da fibra pode ser fornecido pelo parâmetro de coarseness da fibra.
b) Fração Parede (FP), dado pela relação entre o dobro da espessura da parede celular (e) e o raio da fibra (D/2), expressa em porcentagem:
100 2 x D e FP ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ =
Foelkel e Barrichelo (1975, p.51), admitem que quando a fração parede de um certo tipo de material fibroso é maior que 40 %, este não fornecerá celulose de qualidade satisfatória, pois as fibras serão extremamente rígidas, pouco flexíveis e haverá dificuldades na interligação das mesmas, encontrando proporcionalidade negativa com as resistências à tração e ao arrebentamento.
Silva Júnior et al (1996, p.38), comentam que fibras com fração parede elevada tendem a dar origem a papéis com volume específico alto, pois quando estas fibras são comprimidas durante a formação do papel, seu grau de colapso é menor do que o das fibras com fração parede baixa, que apresentam alto grau de colapso, tendendo a formarem fitas.
c) Índice de Enfeltramento (IE), dado pela relação entre o comprimento (I) e o diâmetro da fibra (D):
D
O índice de enfeltramento encontra algumas referências relacionando-o com resistência ao rasgo e ao arrebentamento (Gonzaga et al. 1983, p.26). A experiência tem mostrado que o valor mínimo da relação não pode ser menor que 50 para boas características do papel; quanto maior é tal valor, melho
I IE =
r a formação da folha, pois está relacionado com o sgo e dobras duplas (Baldi 2001, p.29).
ado pela relação entre duas vezes a espessura da parede celular (e) e o diâmetro do lume (d):
ra
d) Índice de Runkel (IR), d
d
Indica o quanto a fibra é flexível e assim fornece uma idéia da capacidade de união das fibras, ou seja, em relação às características de resistência à tração e ao arrebentamento da folha de papel (Baldi 2
e IR= 2
001, p.29). Segundo Caumo (2003, p.14) assume os significados ostrados na Tabela 3.
TABELA 3 –
NDICE DE
CARACTERÍSTICAS D E RUNKEL.
GRUPO
AS FIBRAS SEGUNDO O ÍNDICE D
Í
RUNKEL
CARACTERÍSTICAS DAS FIBRAS
≤ 0,25 I
A fibra é muito flexível, macia, apresentando a capacidade de acomodar-se facilmente. Tal fato representa a condição ótima para a fabricação de papel. O valor da relação indica que o lume é muito grande em relação à espessura da parede.
A fibra é menos flexível do que no caso anterior; também fornece bons resultados na fabricação de papel. O valor da relação indica que a 0,25 - 0,50 II
0,50 - 1,00 III
o as fibras são e tem baixa capacidade para fabricação de papel.
igualdade entre o diâmetro da fibra e espessura da parede é aumentada, diminuindo em conseqüência o diâmetro do lume.
A fibra começa a ser menos flexível e macia do que anteriormente, apresentando características mecânicas modestas. O valor da relação indica que sendo aumentada a espessura da parede celular em relação ao caso anterior, diminui a seção do lume.
O valor da relação indica claramente que o diâmetro do lume diminui ente, enquanto as paredes se tornam espessas, portant
> 1 IV V fortem rígidas Fonte: Caumo (2003, p. 14). diâmetro da fibra (D) e o diâmetro do lume (d) sobre a soma dos quadrados destes diâmetros:
e) Índice de Boiler (IB), dado pela relação entre as diferenças dos quadrados do
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + − = 22 22 d D d D IB
f) Índice de Mülsteph (IM), dado pela relação entre as diferenças dos quadrados do diâmetro da fibra (D) e o diâmetro do lume (d) sobre o diâmetro da fibra (D):
⎟⎟ ⎞ ⎜⎜ ⎛ − = D2 2d2 IM
relação à qualidade da folha de polpa é baseada na área relativa da parede da célula à fibra toda, como visto na seção transversal. Sob esta
⎠
⎝ D
A classificação de fibras de Mülsteph (1940a, p132; 1940b, p.45; 1941, p201) em
classificação, as fibras são agrupadas de a possibilidade de colapso e conseqüentemente pela tendência de formar folhas de baixa ou alta densidade.