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PROF. MS. Fernanda Palladino INDÚSTRIAS DE POLPA E PAPEL.

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1 PROF. MS. Fernanda Palladino INDÚSTRIAS DE POLPA E PAPEL

2 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Materiais lignocelulósicos são materiais fibrosos que formam matrizes complexas constituídas de celulose, um rígido polímero de glicose, hemicelulose, pectina e outras gomas. Adicionalmente, essa matriz é impregnada com lignina, a qual pode ser considerada como uma cobertura de resina plástica. Tabela 1: Composição típica de Lignocelulósicos ComponentesFaixa de variação ( %) Celulose40-50 Hemicelulose25-35 Lignina15-25

3 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL A madeira é a principal fonte de celulose para a fabricação do papel. Celulose é um polímero linear de glicose de alto peso molecular formado por ligações β 1,4 glicosídeas, insolúvel em água, sendo o principal componente da parede celular da biomassa vegetal.

4 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Hemicelulose: É um grupo de polissacarídeos constituído de vários tipos de unidades de açúcares que podem ser definidos como solúveis em álcalis, estando localizados também, na parede celular da biomassa vegetal. São responsáveis por diversas propriedades importantes obtidas durante o processamento dos materiais lignocelulósicos. Devido a ausência de cristalinidade, sua baixa massa celular e configuração linear, as hemiceluloses absorvem água facilmente, contribuindo para reduzir o tempo requerido no refino da pasta celulósica e aumenta a área específica ou de ligações das fibras.

5 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Lignina: É um polifenol construído de unidades de fenil-propanas (C 6 -C 3 ). Diferente da celulose, a lignina não tem estrutura cristalina e é considerada um polímero amorfo, cuja estrutura principal, provem da polimerização iniciada por enzimas. A lignina é considerada como um dos materiais mais resistentes na natureza. Na biomassa vegetal, a lignina está associada juntamente com a celulose e a hemicelulose, o que impede a degradação desses materiais, isto é, a lignina confere firmeza e rígidez ao conjunto de fibras de celulose.

6 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Independente do uso desses materiais, é necessário um processamento preliminar para separar as três frações lignocelulósicas, em particular a lignina, que pode ser considerada como um barreira física, tornando as fibras desses materiais cimentadas entre si. Celulose: Papel e derivados de celulose; Hemicelulose: Álcool, Xilitol, Ácidos Orgânicos, Solventes; Lignina: Aglutinantes, Adesivos, Dispersantes, Plásticos, Antioxidantes; Uso e aplicação dos Materiais Lignocelulósicos

7 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Este processo modifica os materiais pelo rompimento da estrutura da parede celular da biomassa vegetal, removendo, solubilizando ou despolimerizando a lignina. O tipo de processo dependo do material utilizado e da finalidade proposta de utilização das frações lignocelulósicas, podendo ser classificados em: Processo Mecânico; Processo Físicos; Processo Biotecnológicos; Processos Químicos; Processo de separação das frações Lignocelulósicas

8 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL É um processo alcalino, responsável pela maior parte da polpa que se fabrica nos dias de hoje. Pode ser usada quase que qualquer espécie de madeira mole ou dura, embora sejam mais empregadas as madeiras de coníferas. O processo foi desenvolvido para remover grandes quantidades de óleos e de resinas nestas madeiras. Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato

9 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato

10 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato

11 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato É possível dividi-lo nas seguintes etapas: As toras são cortadas e descorticadas (1) e levadas as cortadeiras (2) que são constituídas por grandes discos rotatórios providos de quatro ou mais facas compridas e pesadas,que reduzem a madeira a pequenos cavacos. Os cavacos são peneirados em peneiras rotatórias para separar os graúdos, o produto desejado e a serragem. Os graúdos passam por desintegradores, que os reduzem ao tamanho apropriado; Os digestores são carregados com os cavacos (3), adiciona-se licor branco de cozimento que contém: Sulfito de sódio e soda caustica e liga o vapor de água. O período de cozimento leva cerca de 3 horas;

12 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato No final deste período a pressão é abaixada e a massa parda, é lançada num tanque de esgotamento, ou numa fornalha de recuperação,para que o vapor desperdiçado no tanque seja usado e também ocorre uma lavagem mais apurada; A polpa depois da separação do licor de cozimento é lavada ( 4); O licor de cozimento utilizado (licor negro ou lixívia negra) é bombeado para a estocagem para a guardar a recuperação das substancias dissolvidas mediante evaporação (5 e 6) e, depois, a combustão da matéria orgânica dissolvida nas fornalhas de recuperação (8), para reutilização no processo; A polpa lavada passa para a sala de peneiras, onde atravessa grades, calhas de sedimentação e peneiras, que separam quaisquer lascas de madeira não cozida, após o que entra nos filtros e espessadores;

13 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato A polpa espessada é em seguida alvejada, usando-se pelo menos um estágio de dióxido de cloro, seguido por neutralização e tratamento a hipoclorito de cálcio. O agente alvejante oxida e destrói os corantes formados pelos taninos da madeira e acentuados pelos sulfetos presentes no licor de cozimento; Depois do alvejante a polpa é lavada e reespessada, sendo preparada para formar folhas suficientemente secas para serem dobradas num fardo ou então ser lançadas na caixa de carga de uma máquina de papel, para dar um polpa seca.

14 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato A formação das folhas é feita num espessador à úmido constituído por um cilindro que mergulha numa cuba, ou tanque, cheia de polpa, por uma correia sem fim em feltro, que arrasta a folha de papel através de rolos de secagem e, depois, através de rolos de prensagem. As laminas contêm de 35 a 45% de fibra secar ao ar. Estas folhas úmidas são empilhadas em prensas hidráulicas e sujeitas a pressões até 204 atm.O produto resultante contém 50 a 60% de fibra seca ao ar.

15 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato Recuperação do Licor Negro: O licor negro separado da polpa no lavador de polpa ou difusor, contém 95 a 98% do total de substancias que entram no digestor. Este licor é concentrado, queimado, e sofre uma encalagem. No forno decompõe-se quaisquer compostos orgânicos remanescentes, o carvão é queimado e as substancias orgânicas são fundidas. Ao mesmo tempo ocorre a reação: Na 2 SO 4 + 2C Na 2 S + 2CO 2 As substancias químicas fundidas são lançadas na solução diluída do tanque 9, contendo o licor de dissolução proveniente da unidade de caustificação

16 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato Recuperação do Licor Negro: As substancias dissolvem-se imediatamente e formam o licor verde; As impurezas insolúveis são sedimentadas,e precipita-se o carbonato de cálcio pela adição de cal extinta preparada a partir do carbonato de cálcio recuperado. A reação ocorre rapidamente Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 2NaOH + CaCO 3 A lama resultante é separada em sedimentadores e em filtros rotatórios contínuos, com telas metálicas como meio filtrante.

17 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Processo Químico – Polpa Kraft ou ao Sulfato Recuperação do Licor Negro: A lama de carbonato de cálcio é enviada a um forno de cal para recuperação do óxido de cálcio reutilizado no processo. O filtrado é o licor branco usado no cozimento, de sulfato de sódio, de sulfito de sódio e de tiossulfato de sódio. Entre os subprodutos de recuperação do licor negro temos o talol um líquido viscoso, pegajoso e negro, composto principalmente de resinas e ácidos graxos. Pode ser separado do licor negro diluído mediante centrifugadores ou obtido por flotação dos liquido concentrados. É usado na fabricação de sabão e graxas e na preparação de emulsões.

18 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel As diversas polpas de madeira, algumas fabricadas em folhas grosseiras, não tem as propriedades desejáveis num papel acabado, como a superfície apropriada, a opacidade, a resistência e a suavidade ao tato. Papel = Fibras + Aditivos A polpa para a fabricação de papel é fabricada por dois processos gerais, na batedeira e no refinador, as fabricas usam uma ou outra ou as duas juntas;

19 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Batedeiras: consiste num tanque de madeira ou metal, com extremidade arredondadas e uma divisão parcial no meio, formando um canal, por onde a polpa circula continuamente. Um dos lados está um cilindro equipado com facas ou barras; diretamente abaixo deste cilindro está uma chapa de apoio, a que se fixam barras estacionárias. Quando em operação a polpa circulante é forçada por entre as barras do cilindro giratório e as barras estacionárias do encosto. O cilindro pode ser levantado ou abaixado, de modo a se ter os resultados desejados. O batimento as fibras faz o papel mais forte, mais uniforme, mais denso, mais opaco e menos poroso;

20 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Refinador: A máquina de Jordan é o refinador padrão; consiste essencialmente num casco cônico, dentro do qual estão fixas barras estacionárias. Dentro do casco está um núcleo giratório, também provido de barras. È a ação dos dois conjuntos de barras que provoca o efeito desejado sobre a polpa. A entrada se faz pela extremidade menor do cone, e a saída, depois da ação das barras, pela outra extremidade;

21 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Aditivos: Carga Mineral: Caulim, talco e dióxido de titânio, tem efeitos positivo no melhoramento da Opacidade, alvura, lisura, maciez; Cola: Breu saponificado, apresenta aumento a retenção de fibras e cargas, previne o espalhamento de tintas, resistência à penetração de umidade; Sulfato de Alumínio: é adicionado após a cola para precipitar a cola sobre a fibra; Amido ( milho ou mandioca): é adicionado na massa normalmente cozida, obtendo aumento a retenção de fios, melhora a união entre as fibras;

22 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Aditivos: Corantes: Melhora a alvura, tingimento do papel; Aditivos diversos: Preservativos, auxiliares de retenção, antiespumantes, plastificantes;

23 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Máquina de Fourdrinier: A massa procedente das operações preliminares, com 0,5% de fibras, passa inicialmente por uma peneira na caixa distribuidora, de onde flui, através de uma comporta, para uma tela móvel sem fim, em fio de bronze. As fibras da polpa ficam na tela, enquanto uma grande parte da água passa através dela.

24 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Máquina de Fourdrinier: A medida que a tela avança, efetua um movimento vibratório, que serve para orientar parte das fibras e feltrar com maior uniformidade a folha, atribuindo-lhe maior resistência. O papel passa por caixas de sucção, para remoção da água, e sob cilindro filigranador, que alisa a face superior da folha.

25 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Máquina de Fourdrinier: Ao longo os lados da tela movimentam-se correias de borracha, com a mesma velocidade da tela, que servem para formar as bordas da folha. Da tela o papel é transferido para o primeiro feltro, que o transporta através de uma série de cilindros de prensagem, com o que se remove mais água.

26 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Máquina de Fourdrinier: Saindo do primeiro feltro, o papel passa por cilindro de aço de alisamento e é recolhido pelo seguindo feltro, que o transporta através de uma série de cilindros de secagem, aquecidos internamente a vapor. O papel entra nestes cilindros com um teor de 60-70% de umidade e deles sai 90-94% seco.

27 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Máquina de Fourdrinier: Neste ponto pode se esparzir a cola sobre a folha e o papel passa por uma outra série de cilindros de secagem, antes de entrar nas calandras, estas são constituídas por cilindros em aço, lisos e pesados, que atribuem a superfície final do papel. O papel acabado é enrolado numa bobina.

28 INDUSTRIA DE POLPA E PAPEL Fabricação do Papel Máquina de Fourdrinier: A enorme quantidade de água que se usa faz com que seja necessária a recirculação da maior fração possível, para que a operação seja econômica. A operação de uma Fourdrinier é um procedimento complicado, um dos problemas principais é ajustar as velocidades dos diversos cilindros a retração do papel, à medida que ele vai sendo seco.

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