PRODUÇÃO DE PAPEL

O papel pode ser definido como uma camada delgada de elementos fibrosos orientados aleatoriamente e unidos por ligações inter e intrafibras através de ligações hidrogênio. Esta definição básica pode ser aplicada a qualquer papel. Entretanto teríamos que somar uma longa lista de declarações qualificativas para definir um papel ou um cartão de forma completa, mas todos ainda teriam em comum as condições já mencionadas (KLINE, 1991).

Os mesmos passos básicos são envolvidos para qualquer processo de fabricação de papel. Os passos são a formação (aplicação da polpa celulósica sobre uma tela), drenagem (remoção inicial da água através de escoamento por gravidade ou uma diferença de pressão), consolidação (compactação do colchão de polpa celulósica) e secagem (remoção da água através de fenômenos de transporte de energia por contato com superfícies aquecidas) (BIERMANN, 1996).

A natureza hidrofílica da celulose que compõem os elementos fibrosos desempenha um papel importante já que a fabricação do papel ocorre em meio aquoso. Os elementos fibrosos absorvem água rapidamente e se dispersam com facilidade em suspensão aquosa. Quando os elementos fibrosos úmidos se juntam durante a formação da folha, as ligações ocorrem por atração polar das moléculas de água entre si e os grupos OH (hidroxila) da celulose na superfície dos elementos fibrosos. Quando a água é evaporada, os grupos OH superficiais se ligam através de ligações eletrostáticas (ligações de hidrogênio) proporcionado a formação do papel (DUEÑAS, 1997).

A FIGURA 5 ilustra os diferentes tipos de ligações de hidrogênio que ocorrem entre a água e as camadas superficiais dos elementos fibrosos durante o processo formação e secagem do papel. Sendo três possibilidades distintas, a primeira (A) demonstra as ligações livres com moléculas de água, a segunda (B), ligações entre uma camada superficial do elemento fibroso e uma molécula de água e a terceira (C), ilustram ligações diretas formadas entre as camadas superficiais dos elementos fibrosos, estas se apresentando em ordem crescente de força (MARRA, 1992; DUEÑAS, 1997).

FIGURA 5 – ILUSTRAÇÃO DO MECANISMO BÁSICO DE FORMAÇÃO DO PAPEL EM RELAÇÃO AOS DIFERENTES TIPOS DE LIGAÇÕES.

(A) - Exemplificação de ligações livres entre moléculas de água. O mecanismo ocorre em baixa consistência. Camadas superficiais dos elementos fibrosos ainda distantes.

(B) - Exemplificação de ligações entre uma camada de moléculas de água e camadas superficiais dos elementos fibrosos. O mecanismo ocorre em média consistência. Camadas superficiais dos elementos fibrosos iniciam aproximação.

(C) - Exemplificação de ligações diretas entre camadas superficiais dos elementos fibrosos. O mecanismo ocorre em alta consistência. Camadas superficiais dos elementos fibrosos se unem por meio de ligações eletrostáticas (ligações de hidrogênio).

3.3.3.1 PROPRIEDADES DO PAPEL

O papel é utilizado em praticamente todos os segmentos da economia. Para isto, os diversos tipos de papéis e cartões que são fabricados, devem oferecer propriedades especificas para atender as exigências crescentes da sociedade moderna (GULLICHSEN e PAULAPURO 2000f; POZZOBOM, 2006). A avaliação da qualidade do papel é realizada mediante a determinação das suas propriedades. As propriedades físicas (gramatura, espessura, umidade, densidade aparente, permeância, absorção, lisura), de resistência mecânica (tração, arrebentamento, rasgo e rigidez), ópticas (alvura, opacidade, cor) entre outras são normalmente avaliadas (BIERMANN, 1996; DUEÑAS, 1997; GULLICHSEN e PAULAPURO 2000g_{; MARK et al. 2001).}

As propriedades do papel estão sujeitas à influência de diversos fatores, dentre eles, as características dos elementos fibrosos, a umidade, a gramatura, a pressão exercida na confecção do papel, os tratamentos aplicados sobre os elementos fibrosos e a adição de agentes entre outros (SCOTT et al.,1995).

3.3.3.2 SUBSTÂNCIAS UTILIZADAS NA PRODUÇÃO DO PAPEL

Quando as propriedades desejadas de um papel não são obtidas apenas em função das características naturais da matéria-prima ou mesmo quando são observados oscilações e efeitos negativos nos processos, a utilização de determinadas substâncias passa a ser uma opção prática (GULLICHSEN e PAULAPURO 2000e_).

Diversas substâncias são utilizadas nas unidades produtoras de polpa celulósica e papel. Estas podem promover desde modificações sobre as características específicas do papel confeccionado e até exercer alguma função no auxílio das etapas do processo produtivo. Basicamente, visando a o aumento de produção além de proporcionar ganhos de qualidade. Estas substâncias podem ser de origem natural, mineral ou sintética (HANLON et

al.,1998).

Possuindo diversas funções, estes atuam de forma mais comum como substâncias que promovem alterações sobre a retenção e drenagem dos elementos fibrosos, outros, entretanto, atuam como substâncias de revestimento e pigmentação (FARDIMb, 2002).

Algumas substâncias são adicionadas quando as interações entre os elementos fibrosos se tornam insuficientes para se manter a integridade da rede formada resistente o suficiente para suportarem esforços ou solicitações, enquanto que outros agentes tendem a promover apenas modificações visuais no papel (D’ALMEIDA 1988b; GULLICHSEN e PAULAPURO 2000e).

Quanto às substâncias que promovem uma maior interação entre os elementos fibrosos, os produtos de maior destaque comercial são os amidos, as gomas vegetais, a carboximetilcelulose (CMC) e os polímeros sintéticos (D’ALMEIDA 1988b; GULLICHSEN e PAULAPURO 2000e).

Algumas substâncias já foram amplamente empregadas, como a caseína e as colas animais (substâncias nitrogenadas obtidas a partir do leite e proteínas obtidas a partir da hidrólise de colágeno), porém estes foram sistematicamente substituídos por agentes sintéticos como estireno-butadieno, acetato polivinílico, álcool polivinílico e derivados acrílicos (D’ALMEIDA, 1988b). Outras substâncias são baseadas em emulsões de dímero de alquil ceteno (AKD) e anidrido alquenil succínico (ASA), estas são amplamente empregadas para promover alterações sobre as propriedades internas e superficiais do papel (GULLICHSEN e PAULAPURO, 2000e_{; EKA, 2010).}

Cada um das substâncias mencionadas apresenta mecanismos de fixação distintos e específicos ao formar ligações com os grupos funcionais da celulose e outras substâncias que compõem os elementos fibrosos do papel (GULLICHSEN e PAULAPURO 2000e).

Estudos conduzidos demonstraram que a capacidade de retenção das substâncias no papel, depende de fatores, dentre eles, a quantidade de carga adicionada, das condições do processo de mistura entre outros aspectos. As interações podem ocorrer quimicamente e fisicamente com os elementos fibrosos (TAMEZAVA, 1981; MONTEIRO, 2000).

Existem basicamente dois tipos de sistemas de aplicação destas substâncias durante a fabricação do papel, um sistema se caracteriza por realizar a aplicação junto à polpa celulósica durante a aproximação da massa para a máquina de papel (colagem interna), o outro sistema direciona os agentes para superfície do papel (colagem superficial), sendo este processo executado na parte final da máquina de papel. Estes sistemas podem ocorrer de forma combinada e tendem a demandar condições especificas de consistência e pH da massa para serem executados (GULLICHSEN e PAULAPURO 2000e; FARDIMb, 2002).

Estas substâncias utilizadas se constituem como insumos de alto custo dentro de um processo de fabricação de papel. E desta forma, a busca por novas substancias e métodos economicamente acessíveis e tecnologicamente eficientes tende a ser um diferencial competitivo para uma empresa.

3.4 COMPOSIÇÃO QUÍMICA E UTILIZAÇÃO DOS AMIDOS