Na refinação, as fibras são submetidas a uma ação mecânica para potencializar suas propriedades papeleiras em relação ao produto a ser fabricado, tendo como efeitos principais a
eliminação da parede primária, formação de finos, penetração da água na parede celular, ruptura de algumas ligações de hidrogênio entre fibras, aumento de flexibilidade das fibras, formação de fraturas na parede celular e alargamento e/ou compressão das fibras (Smook 1990, p.186). Tais modificações levam a uma melhora na distribuição e homogeneização, evitando a formação de aglomerados e aumentando a flexibilidade das fibras (IPT 1988, p.30; Caumo 2003, p.16).
De acordo com Smook (1990, p.196), Walker (1993, p.484) e Dueñas (1997, p.256), os efeitos na folha de papel, decorrentes da refinação são: decréscimo da resistência ao rasgo e aumento da resistência ao arrebentamento e à tração, devido ao aumento da área de contato entre as fibras; incremento inicial na resistência ao rasgo com uma leve refinação na polpa de coníferas, porém com uma maior refinação observa-se um declínio constante nesta propriedade, decorrente do aumento do número de cortes nas fibras.
Neves (1986, p.40) argumenta que o principal fator afetado pela refinação da pasta celulósica é a formação da folha na parte úmida da máquina de papel. Para uma boa formação de folha são desejáveis que as fibras tenham ganho em flexibilidade durante o refino; que tenha ocorrido colapso das fibras, o que contribui para aumentar a área de ligação entre elas, dando mais conformação e resistência à folha; que as fibras tenham sido fibriladas durante o refino, também para aumentar a resistência e que as fibras não se apresentem cortadas após a refinação, pois isto diminui a resistência mecânica do papel.
Silva Jr. (1983, p97), descreve o comportamento das polpas celulósicas durante a refinação através da facilidade com que as fibras sofrem modificações químicas e morfológicas, tendo como conseqüência a melhoria global das características do papel.
Silva Jr. (1983, p.106), estudando polpas Kraft branqueadas de pinus (mistura de Pinus taeda, P. echinata e. P. palustris em proporções desconhecidas), bétula sueca (Betula verrucosa), Eucalyptus grandis e E. rostrata, verificou que as polpas apresentaram
comportamentos similares à medida que a energia de refinação foi aplicada. Também observou que a quantidade de finos produzidos durante o tratamento é diretamente proporcional às novas superfícies geradas externamente nas fibras. Uma análise microscópica revelou que, à medida que o tratamento prosseguia, não só as fibras eram desmembradas em pedaços menores, com maior superfície específica, como também os finos fibrilares de alta superfície específica eram formados, a partir do descascamento progressivo das camadas externas.
Com respeito à superfície específica, as folhosas parecem formar um grupo em separado, já que o pinho demonstrou sempre valores mais baixos, fato que se deve, provavelmente, ao baixo teor de finos primários e também número menor de fibras por grama. Uma comparação das três folhosas indicou que as polpas de eucalipto tiveram valores de superfície específica bastante altos no seu estado original, o que foi esperado pelo elevado número de pequenas e finas fibras por grama nestas polpas. O volume específico aumenta rapidamente nos estágios iniciais da refinação, mesmo quando a energia aplicada é muito baixa, mas tende a um valor máximo à medida que o tratamento prossegue. Tal fato foi observado em polpas integrais e nas fibras livres de finos, o que parece indicar que os efeitos principais ocorrem ao nível das fibras, sendo afetados pelos finos somente em quantidade, e não qualitativamente como observado para a superfície específica (Silva Jr., 1983, p.107).
Silva Jr. (1981) verificou em seus estudos que o aumento da resistência à tração com a energia aplicada tem as mesmas características para todas as polpas. Observou um rápido aumento na resistência logo no início do tratamento, seguido de uma tendência de nivelamento à medida que a refinação prossegue. O desenvolvimento das propriedades do papel, que dependem fundamentalmente do grau de consolidação da folha e de ligações entre fibras, é influenciado diretamente pela extensão do aumento de capacidade de retenção de água das polpas durante o processo de refinação. Com relação à resistência ao ar das folhas de
papel, observou uma relação estreita entre esta propriedade e a superfície específica das polpas no estado úmido. A maior densidade aparente é obtida pela maior flexibilidade das fibras, o que ocorre paralelamente ao aumento de sua capacidade de retenção de água. No entanto, este efeito parece ter importância secundária relativamente ao enchimento das cavidades na estrutura da folha com finos de alta superfície específica, promovendo o aumento da resistência ao ar com a refinação. Concluiu que as alterações na estrutura interna das fibras ocorrem em maior extensão nos estágios iniciais da absorção de energia, e tendem a diminuir à medida que o processo prossegue. Por outro lado, a separação de fibrilas das superfícies das fibras e a formação de finos parecem depender linearmente da energia aplicada às polpas. Também concluiu que as fibrilações interna e externa ocorrem ao mesmo tempo, mas não encontrou interdependência entre elas. A delaminação interna das paredes das fibras e seu conseqüente entumescimento não só constituem o principal efeito da refinação, como também controlam o comportamento dos flocos entre as superfícies de refinação. Por sua vez, as modificações que ocorrem nas propriedades dos flocos parecem influenciar a maneira como prossegue o processo como um todo. A análise da drenabilidade das polpas demonstrou ser esta dependente diretamente das superfícies formadas durante a refinação, tais como fibrilas na superfície das fibras e finos. Através da simulação de um tempo de drenagem dinâmica ficou evidenciado que o logaritmo deste correlaciona-se diretamente, e de uma maneira linear, com o quadrado da área específica das quatro polpas estudadas. Nenhuma correlação foi observada entre a drenabilidade das polpas e seus respectivos valores de "freeness". Para as folhas de papel, com exceção da porosidade, que parece ser altamente influenciada pela superfície específica das polpas, as propriedades de resistência mecânica e a opacidade demonstraram forte correlação com as modificações ocorridas internamente na estrutura das fibras durante a refinação. Concluiu, portanto, que a influência da fibrilação externa e da formação de finos na consolidação da folha úmida e na formação de ligações
entre as fibras deve ser considerada como secundária em relação à delaminação das paredes das fibras e ao conseqüente entumescimento através da absorção de água.
Demuner et al. (1993, p.34), estudando a influência das características dos flocos sobre o refino de polpas químicas, verificaram que o número de fibras por grama tem uma contribuição significativa sobre as propriedades do papel que dependem fundamentalmente do número de ligações entre fibras e também do número de interfaces fibra-ar. Também puderam observar que o comprimento e o número de fibras por grama isoladamente tiveram maior contribuição que a interação entre elas. O tamanho dos flocos tem relação direta com o comprimento, e, conseqüentemente com maior capacidade de entrelaçamento, formando flocos mais volumosos que as fibras de menor comprimento. Polpas com maior número de fibras por grama (menor comprimento de fibras x "coarseness") apresentam flocos menores que polpas com pequeno número de fibras por grama. O número de fibras por grama tem maior contribuição sobre o volume dos flocos que o comprimento das fibras.
Demuner et al. (1993, p.38), observaram que para as polpas de eucalipto (Eucalyptus grandis, E. globulus) a variação do índice de tração aumentou com o volume dos flocos, enquanto que para as coníferas estudadas (tropical pine, southern pine, scandinavian pine), a variação do índice de tração diminuiu com o aumento do volume de flocos. Concluíram que o volume dos flocos é fortemente correlacionado com o comprimento das fibras e principalmente com o número de fibras por grama. As polpas com flocos de tamanho similar à largura das lâminas e dos canais dos discos (3mm) apresentaram maiores evoluções das propriedades com a energia específica aplicada, o que confirma a importância das características da entidade básica que recebe impactos durante o refino, na busca de uma maior otimização do processo.
Dasgupta (1994, p.165) relatou que o aumento no número e freqüência de ligações fibra-fibra tem o maior papel realçando as resistências às tensões do papel refinado. O efeito
adverso de altos níveis de refinação possivelmente reflete os danos às fibras, e subseqüente degradação da resistência da fibra.
Para Kerekes e Schell (1995, p.133), o “coarseness” exerce também sua influência na uniformidade da folha por meio do número de contatos entre fibras, tamanho dos flocos e mobilidade das fibras durante a formação.Uma alteração no valor de “coarseness” influencia significativamente propriedades da pasta celulósica tais como drenagem, resistência a úmido, propriedades estruturais, mecânicas e de aparência da folha seca.