Efeito dos parâmetros da qualidade da pasta solúvel no fabrico de viscose

Abstract

A pasta solúvel é um tipo de pasta celulósica que possui mais de 90% de celulose pura, sendo que cerca de 77% deste tipo de pasta é usada para produzir fibras celulósicas, como a viscose que é utilizada principalmente na indústria têxtil. A caracterização da pasta solúvel é feita recorrendo a diversos parâmetros, nomeadamente a reatividade, viscosidade intrínseca, conteúdo de α-celulose, resistências alcalinas (R10 e R18) e teor de pentosanas, sendo que estes parâmetros são muito importantes no que diz respeito à qualidade de viscose produzida posteriormente, que irá ter influência nas fibras têxteis de viscose. Neste trabalho pretende-se relacionar os parâmetros de qualidade da pasta solúvel com a produção de fibras de viscose, de forma a perceber quais os parâmetros que têm uma maior influência na qualidade das fibras produzidas. Para isso selecionaram-se quatro tipos de pastas diferentes com extremos no que diz respeito aos valores dos parâmetros de qualidade, tendo a viscosidade intrínseca variado entre 465 e 595 𝑚𝐿𝑔⁄, o teor de pentosanas entre 2,7 e 3,4 %, a reatividade entre 51,2 e 67,3 %, o valor de R10 entre 90,1 e 91,3%, o valor de R18 entre 94,4 e 95,2 % e o teor de alfa-celulose entre 91,9 e 92,5% tendo-se posteriormente produzido fibras têxteis de viscose a partir dessas mesmas pastas para que se pudesse avaliar a qualidade dessas fibras. Para determinar a sua qualidade recorrem-se a várias técnicas diferentes que fornecem informações acerca de vários parâmetros importantes a saber acerca de fibras têxteis. Foram realizados ensaios mecânicos através dos quais se obtiveram os valores de tenacidade das fibras, que traduzem a força necessária para levar as mesmas à rutura. Foram feitos igualmente outros ensaios, nomeadamente observações microscópicas nas quais se observa a disposição das fibras, o seu diâmetro e a sua forma. A estrutura física da celulose regenerada (viscose) foi avaliada através de análises FTIR-ATR e Raios-X. Ao relacionar a tenacidade das fibras produzidas com os parâmetros de qualidade previamente estudados de cada pasta verificou-se que o parâmetro que mais influência tinha na tenacidade era o grau de polimerização, o que seria de esperar visto que quanto maior o grau de polimerização maior será o peso molecular das cadeias poliméricas e portanto mais fortes serão as fibras produzidas. A análise microscópica das fibras foi de encontro ao facto que a tenacidade está relacionada com a morfologia das fibras formadas, havendo uma relação entre a uniformidade em espessura e na estrutura interior dos fios observados e as suas resistências. Para além disso a observação da secção transversal indica que a forma das fibras é semelhante ao que se esperaria de fibras de viscose. A análise FTIR-ATR mostrou a semelhança geral das fibras revelando certas diferenças no teor de celulose cristalina nas fibras. Através da análise da dos Raios-X determinou-se o índice de cristalinidade que demonstrou que as fibras mais cristalinas seriam as da pasta Composta com maior viscosidade, que tinha maior grau de polimerização, para além disso verificou-se que estas fibras tinham um empacotamento das moléculas, no plano 1-10 da estrutura da celulose, diferente das outras fibras o que levava a que estas fossem fibras mais densas. Uma conclusão geral que se retirou através de todas as análises foi que para pastas com os parâmetros de qualidade na gama de valores correspondentes às pastas de 16/02/2017 e 10/02/2017 (viscosidade 500-550 mL/g, reatividade> 60% e filtrabilidade até 50 s), a qualidade das fibras têxteis vai ser bastante satisfatória.

Dissolving pulp is a type of cellulosic pulp that has more than 90% of pure cellulose, about 77% of this type of pulp is used to produce cellulosic fibers, such as viscose which is mainly used in the textile industry. The characterization of the dissolving pulp is made using several parameters, such as reactivity, intrinsic viscosity, α-cellulose content, alkaline resistances ( R10 e R18) and pentosan content, being these parameters very important with regard to quality of viscose subsequently produced, which will have influence on the viscose textile fibers. In this work it is intended to relate the quality parameters of the dissolving pulp with the production of viscose fibers, in order to understand which parameters have the biggest influence on the quality of the fibers produced. For this purpose, four different types of pulps with extremes with regard to quality parameters were selected, being intrinsic viscosity ranging from 465 to 595 𝑚𝐿𝑔⁄, pentosan content between 2,7 and 3,4%, the reactivity between 51,2 and 67,3 %, the R10 value between 90,1 and 91,3%, the R18 value between 94,4 and 95,2 % and the alpha-cellulose content between 91,9 and 92,5%, and latter viscose textile fibers were produced from these same pulps in order to evaluate the quality of these fibers. To determine their quality various techniques are used which provide information about several important parameters that should be known about textile fibers. Mechanical tests were carried out through which tenacity values of the fibers were obtained, which translate the strength necessary to bring them to breakage. Other analysis have also been carried out such as microscopic observations in which the arrangement of the fibers, their diameter and their shape is observed. The physical structure of regenerated cellulose (viscose) was evaluated through FTIR-ATR and X-Ray. By relating the tenacity of the fibers produced with the previously studied quality parameters of each pulp, it was verified that the parameter that had the greatest influence on the tenacity was the degree of polymerization, which would be expected since the higher is the degree of polymerization the higher is the molecular weight of the polymeric chains and therefore the stronger the fibers produced. The microscopic analysis of the fibers was in agreement with the fact that the tenacity is related to the morphology of the formed fibers, having a relation between the uniformity in thickness and the internal structure of the observed wires and its resistances. In addition to that, the observation of the cross section indicates that the shape of the fibers is similar to what would be expected of viscose fibers. The FTIR-ATR analysis showed the general similarity of the fibers revealing some differences in the crystalline content in the fibers. The crystallinity index determined through X-ray analysis, showed that the most crystalline fibers were from the Composta pulp with higher viscosity, which had a higher degree of polymerization, and it was found that these fibers had a packaging of the molecules, in plane 1-10 of the structure of the cellulose, different from the other fibers which meant that these were denser fibers. A general conclusion that was drawn through all the analyzes was that for pulp with de quality parameters in the range of values corresponding to the pulps of 16/02/2017 and 10/02/2017 (viscosity 500-550 mL/g, reactivity> 60% and filterability up to 50s) , the quality of the textiles fibers will be very satisfactory.