Estudo de modificação de pastas celulósicas para aplicações não papeleiras

Abstract

Seguindo a tendência atual da substituição dos plásticos, surge a possibilidade de utilização da pasta celulósica para produtos absorventes de higiene, como fraldas descartáveis e produtos de incontinência. Foram estudadas modificações físicas e químicas e o seu impacto nas pastas kraft de eucalipto de tipo fluff, com o objetivo de produzir protótipos de pastas adequados para os fins mencionadas. Para as modificações químicas, foram utilizados dois aditivos surfactantes comerciais (SC1 e SC2) e um agente antimicrobiano poli(hexametileno biguanida) (PHMB) com a função desligante, que foram aplicados na suspensão de pasta. As alterações induzidas pelos aditivos causaram melhorias na capacidade das pastas de absorver água: a capacidade de absorção aumentou de 9,6 g/g (pasta controlo) até a um valor máximo de 9,8 g/g. Tanto os surfactantes comerciais como o aditivo PHMB reduziram significativamente, até três vezes, o teor em fibras agregadas (knots) nas pastas desfibradas a seco, o que comprova que os aditivos facilitam o desfibramento, sendo agentes desligantes. Os aditivos promoveram um aumento na resistência da rede de fibras nas formulações formadas pelo ar, confirmado pelo aumento significativo da robustez da rede (Network Strength). Os agentes desligantes não afetam a morfologia das fibras celulósicas. As modificações físicas estudadas em pastas celulósicas para fins absorventes foram o recurso a altas pressões hidráulicas (4000-6000 bar) e o processo de hornificação acelerado. A pressão hiperbárica melhorou não só a velocidade e capacidade de absorção das pastas, como também o volume específico das formulações de pastas, cujos valores máximos são de 10,0 g/g e 31,1 cm3/g, ambas para a pasta submetida à pressão de 4000 bar. Já os processos de hornificação estudados não apresentaram resultados tão lineares. A pasta hornificada laboratorialmente apresenta um grau de hornificação superior (25 %) e uma redução na capacidade de absorção (8,8 g/g), mas a pasta hornificada industrialmente (pasta acabada) apresentou melhorias relativamente à pasta controlo na capacidade de absorção de água, uma vez que a pasta controlo tem capacidade de absorver 8,9 g/g e a pasta acabada consegue absorver 9,5 g/g. As modificações físicas a que as pastas celulósicas foram submetidas facilitaram o desfibramento das pastas a seco, reduzindo o seu teor em knots, mais acentuada nas pastas hornificadas que nas pastas tratadas com pressão hiperbárica, uma vez que a remoção de água fortemente ligada faz com que as fibras colapsem e tenham menor tendência ligação entre si. A alteração na morfologia das fibras foi uma das razões para o aumento da capacidade de absorção e volume específico das pastas kraft formadas a seco, após o tratamento hiperbárico ou o processo de hornificação acelerado, uma vez que quanto maior o coarseness, curl e os kinks da fibra, maior é a capacidade que as pastas apresentam de absorver água.

Following the current tendency of substituting the plastics, the opportunity of using the cellulosic pulp for disposable diapers and incontinence products arises. It was studied chemical and physical modifications and their impact on eucalyptus kraft fluff pulps, aiming to produce suitable prototypes. For chemical modifications it was used two commercial surfactants (SC1 and SC2) and an antimicrobial agent poly(hexamethylenebiguanide) (PHMB) with debonder functions. They were applied in pulp suspension. The modifications induced by chemical additives increased the absorption capacity from 9,6 g/g (control pulp) to a maximum of 9,8 g/g. The knot content was reduced significantly up to three time by both commercial surfactants and PHMB agent. The dry defibrate pulp’s network strength increased, and the fiber morphology wasn’t affected by debonder agents. The studied physical modifications on cellulosic fluff pulps were the use of ultra-high-pressure treatments (4000 and 6000 bar) and the hornification process. The hyperbaric pressure increased not only the water absorption velocity and capacity, but also the specific volume, whose maximum values are 10,0 g/g and 31,1 cm3/g, respectively, for the 4000 bar submitted pulp. The laboratorial hornified pulp shows higher hornification degree (25 %) and reduces absorption capacity (8,8 g/g), but the industrial hornified pulp (finished pulp) exhibits improvements on the absorption capacity when compared with the control pulp: the absorption capacity increased from 8,9 g/g (control pulp) to 9,5 g/g. The physical modifications facilitate dry defibration, reducing knot content. The reduction was more accentuated in hornified pulps than the hyperbaric pulps because the strongly bonded water removal makes fibers collapse and with less tendency to bond to each other. One of the reasons why the water absorption capacity and the specific volume of UHP and hornified pulps increased is the fiber morphology alteration. The higher the coarseness, curl and kinks, more water the dried defibrate pulps can absorb.