BRPI0619442A2 - método de produção de papel e papelão - Google Patents
método de produção de papel e papelão Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0619442A2 BRPI0619442A2 BRPI0619442-7A BRPI0619442A BRPI0619442A2 BR PI0619442 A2 BRPI0619442 A2 BR PI0619442A2 BR PI0619442 A BRPI0619442 A BR PI0619442A BR PI0619442 A2 BRPI0619442 A2 BR PI0619442A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- pulp
- hemicelluloses
- xylan
- bleached
- paper
- Prior art date
Links
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 88
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 claims abstract description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 claims description 78
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 claims description 78
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 42
- 235000018185 Betula X alpestris Nutrition 0.000 claims description 38
- 235000018212 Betula X uliginosa Nutrition 0.000 claims description 38
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 claims description 36
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 34
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 25
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 14
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 12
- 238000004537 pulping Methods 0.000 claims description 12
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 11
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 claims description 11
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 10
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 9
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 claims description 9
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims description 8
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 7
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 claims description 6
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 claims description 6
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 claims description 6
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 5
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004383 yellowing Methods 0.000 claims description 4
- 101710121765 Endo-1,4-beta-xylanase Proteins 0.000 claims description 3
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 claims description 3
- 108010059820 Polygalacturonase Proteins 0.000 claims description 2
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims description 2
- 108010093305 exopolygalacturonase Proteins 0.000 claims description 2
- 108010002430 hemicellulase Proteins 0.000 claims description 2
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000002949 hemolytic effect Effects 0.000 claims 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 16
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 15
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 11
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000010009 beating Methods 0.000 description 10
- SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N D-xylopyranose Chemical compound O[C@@H]1COC(O)[C@H](O)[C@H]1O SRBFZHDQGSBBOR-IOVATXLUSA-N 0.000 description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 241000894007 species Species 0.000 description 6
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N arabinose Natural products OCC(O)C(O)C(O)C=O PYMYPHUHKUWMLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N beta-D-Pyranose-Lyxose Natural products OC1COC(O)C(O)C1O SRBFZHDQGSBBOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 3
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N furfuryl alcohol Chemical compound OCC1=CC=CO1 XPFVYQJUAUNWIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N Furan Chemical compound C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N Galacturonsaeure Natural products O=CC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920002000 Xyloglucan Polymers 0.000 description 2
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N benzaldehyde Chemical compound O=CC1=CC=CC=C1 HUMNYLRZRPPJDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 2
- -1 galactosil Chemical group 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002972 pentoses Chemical class 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- SATHPVQTSSUFFW-UHFFFAOYSA-N 4-[6-[(3,5-dihydroxy-4-methoxyoxan-2-yl)oxymethyl]-3,5-dihydroxy-4-methoxyoxan-2-yl]oxy-2-(hydroxymethyl)-6-methyloxane-3,5-diol Chemical compound OC1C(OC)C(O)COC1OCC1C(O)C(OC)C(O)C(OC2C(C(CO)OC(C)C2O)O)O1 SATHPVQTSSUFFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000189 Arabinogalactan Polymers 0.000 description 1
- 239000001904 Arabinogalactan Substances 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-AQKNRBDQSA-N D-glucopyranuronic acid Chemical group OC1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-AQKNRBDQSA-N 0.000 description 1
- 108090000604 Hydrolases Proteins 0.000 description 1
- 102000004157 Hydrolases Human genes 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013494 PH determination Methods 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-WAXACMCWSA-N alpha-D-glucuronic acid Chemical compound O[C@H]1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-WAXACMCWSA-N 0.000 description 1
- 235000019312 arabinogalactan Nutrition 0.000 description 1
- 125000000089 arabinosyl group Chemical group C1([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO1)* 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002016 disaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 description 1
- 239000007849 furan resin Substances 0.000 description 1
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 description 1
- 229940097043 glucuronic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 1
- HEDOODBJFVUQMS-UHFFFAOYSA-N n-[2-(5-methoxy-1h-indol-3-yl)ethyl]-n-methylpropan-2-amine Chemical group COC1=CC=C2NC=C(CCN(C)C(C)C)C2=C1 HEDOODBJFVUQMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N para-ethylbenzaldehyde Natural products CCC1=CC=C(C=O)C=C1 QNGNSVIICDLXHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003265 pulping liquor Substances 0.000 description 1
- SMNDYUVBFMFKNZ-UHFFFAOYSA-N pyromucic acid Natural products OC(=O)C1=CC=CO1 SMNDYUVBFMFKNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910052979 sodium sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N sodium sulfide (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[S-2] GRVFOGOEDUUMBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 125000000969 xylosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO1)* 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C3/00—Pulping cellulose-containing materials
- D21C3/22—Other features of pulping processes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/001—Modification of pulp properties
- D21C9/002—Modification of pulp properties by chemical means; preparation of dewatered pulp, e.g. in sheet or bulk form, containing special additives
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/005—Microorganisms or enzymes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C5/00—Other processes for obtaining cellulose, e.g. cooking cotton linters ; Processes characterised by the choice of cellulose-containing starting materials
- D21C5/005—Treatment of cellulose-containing material with microorganisms or enzymes
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
MéTODO DE PRODUçãO DE PAPEL E PAPELãO. A invenção refere-se a um método de produção de papel ou papelão utilizando uma pasta celulósica branqueada que contém hemi-celuloses. De acordo com a invenção, uma parte significativa, pelo menos 5% em peso, preferivelmente cerca de 8 a 30% em peso, das hemi-celuloses é removida da pasta. As hemi-celuloses retiradas de uma pasta branqueada podem então ser transferidas para uma outra resultando em duas pastas com propriedades variáveis, uma pasta com propriedades relativas a baixo teor de hemi-celuloses na parede da fibra e a outra com propriedades relativas a alto teor de hemi-celuloses na superfície da fibra.
Description
MÉTODO DE PRODUÇÃO DE PAPEL E PAPELÃO
A presente invenção refere-se a um método de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 para a produção de papel e papelão.
De acordo com este método de fabricação de papel ou papelão, é utilizada uma pasta celulósica branqueada, a qual compreende hemi-celulose em uma máquina de papel ou papelão.
Baixa resistência em malhas de papel provoca problemas de maquinabilidade ("runnability") na obtenção de papel. O grau de ligação da rede de fibras controle as propriedades mecânicas do papel. A rede não apresenta coesão se ocorreram poucas ligações entre as fibras. Desta forma, o grau de ligação da rede de fibras deve ser aumentado de maneira a aperfeiçoar as propriedades de resistência e maquinabilidade do papel.
0 xilano em pastas representa um papel importante tanto na morfologia de fibra quanto nas características físicas do papel [1].
A ligação entre fibras na fabricação de papel é convencionalmente considerada principalmente como devida a ligações de hidrogênio. Grupos carboxílicos são freqüentemente componentes de ligações de hidrogênio. Altos teores de grupos de ácido carboxílico nas superfícies da fibra aumentam a resistência de ligações inter-fibras. A concentração de grupos ácidos na superfície da fibra provoca um efeito maior sobre a ligação e resistência à tensão da folha seca que a concentração total de grupos ácidos. Grupos de ácido urônico em hemi-celuloses, por exemplo, em xilano de madeiras duras, são os principais constituintes de grupo carboxilico na madeira. O teor maior de xilano na madeira de bétula em comparação, por exemplo, com eucalipto, torna uma manipulação controlada do teor de xilano na parede da fibra ou na superfície da fibra da pasta favorável em relação às propriedades da pasta de bétula adaptadas para diferentes gradações de papel e papelão.
Durante o cozimento ocorre alguma readsorção da hemi- celulose dissolvida nas fibras da pasta. Acredita-se que o xilano adsorvido contribua para a resistência mecânica do papel pelo aumento da ligação inter-fibra [2]. O xilano representa também um papel importante na determinação das interações químicas entre as fibras, água, e uma variedade de produtos químicos utilizados no processo de fabricação de papel.
Acredita-se que os efeitos do xilano sobre as propriedades de resistência de pastas dependam do grau de polimerização do xilano, da quantidade de xilano, de sua estrutura química bem como de sua distribuição na parede da fibra [2]. O xilano localizado especialmente na superfície externa das fibras é geralmente considerado como exercendo um efeito importante sobre a ligação fibra-fibra e, desta forma, sobre as propriedades de resistência da pasta.
Os fenômenos e efeitos da readsorção do xilano nas fibras de pasta foram revisados e discutidos em alguns estudos. Estes incluem, por exemplo, o comportamento do xilano durante a polpação Kraft, o mecanismo e efeitos de condições na readsorção do xilano, a distribuição do xilano dessorvido em pasta e influência do xilano adsorvido sobre as propriedades da pasta.
Com base no exposto acima, é um objetivo da presente invenção prover um novo método de produção de pasta celulósica e lignocelulósica.
A presente invenção baseia-se no conceito de redução do teor de hemi-celulose da pasta celulósica branqueada, tal como pasta branqueada de matéria prima de madeira caducifólia, pela remoção seletiva de uma parte essencial da hemi-celulose, em particular xilanos, contida na pasta branqueada para produzir uma pasta modificada.
A hemi-celulose pode ser extraída da pasta branqueada sob condições alcalinas. Para a extração de hemi-celulose de pasta de bétula, principalmente um agente alcalino, tal como um hidróxido ou carbonato de metal alcalino, ou uma enzima hidrolítica, tal como xilanase, pode ser utilizado.
Observamos que as propriedades da pasta extraída contendo menos hemi-celulose são alteradas de tal forma que as propriedades de enchimento e óticas e a resistência ao rasgo são melhoradas, o que aumenta a aplicabilidade da pasta para certos usos.
O xilano extraído pode ser adsorvido sobre a superfície da fibra de outras pastas para a fabricação de papel, tais como pastas derivadas de pastas químicas de árvores caducifólias e coníferas, pastas quimiomecânicas e pastas mecânicas. Por esta razão uma ligação melhorada entre as fibras é alcançada e as propriedades de resistência das misturas fibrosas ou dos papéis ou papelões manufaturados a partir destas são obtidas. A hemi-celulose extraída pode ser também empregada para a produção de vários produtos químicos, tais como furfural e xilitol a partir de xilano.
Mesmo que um grande número de estudos tenha sido conduzido quanto a adsorção de hemi-celulose sobre as fibras e sua influência sobre as propriedades da pasta, a provisão de hemi-celulose por extração de pasta branqueada e sua utilização para re-adsorção ou para outros usos foi descrita na técnica.
Mais especificamente, o método de acordo com a presente invenção é principalmente caracterizado pelo que é definido na parte caracterizante da reivindicação 1.
Vantagens consideráveis são obtidas pela presente invenção. Desta forma, a viabilidade da obtenção de papel ou papelão é melhorada pela utilização de pastas com propriedades adaptadas para gradações específicas. Após a obtenção de matéria prima fibrosa certa para a gradação do papel em questão e cozimento homogêneo na formação da pasta, as propriedades das fibras de pasta Kraft são principalmente determinadas por suas composições químicas. Como regra, alterações nas composições da pasta branqueada (teores de celulose e hemi-celulose) resultam principalmente de modificações no processo de cozimento e de alguma forma nos estágios de branqueamento.
Pode ser obtida uma composição química mais orientada de fibras da pasta, incluindo a carga superficial de fibras, quando o ajuste da hemi-celulose nas fibras da pasta é conduzido em um estágio bem controlado após o cozimento por flutuação e estágios de branqueamento. Desta forma, as hemi-celuloses podem ser tomadas de uma pasta branqueada e transferidas para uma outra resultando em duas pastas com propriedades variáveis, uma pasta com propriedades relacionadas com o teor baixo de hemi-celulose na parede da fibra e a outra com propriedades relacionadas com o teor alto de hemi-celuloses na superfície da fibra (Fig. 1). A localização das hemi-celuloses na parede da fibra pode ser influenciada favoravelmente por esta transferência de hemi-celulose.
Além disto, a fração de hemi-celulose removida da pasta de celulose branqueada pode ser utilizada, por exemplo, para a produção de produtos químicos finos, tais como monômeros ou dímeros de pentose, ou a hemi-celulose obtenível a partir da extração de pasta de celulose branqueada pode ser utilizada na extremidade úmida da máquina de papel como um produto químico de maneira semelhante ao amido.
A seguir a invenção será discutida com mais detalhes com referência ao desenho anexo que mostra um esquema para a extração e transferência de hemi-celulose em pastas de bétula de acordo com a invenção.
Conforme discutido acima, a presente invenção refere- se a um método para a produção de papel ou papelão a partir de pasta celulósica branqueada contendo hemi-celuloses. Tipicamente, a composição de hemi-celulose das pastas celulósicas branqueadas depende da espécie da madeira e das condições da polpação. O termo "hemi-celuloses" em geral cobre polissacarídeos de cadeia curta consistindo principalmente em resíduo de xilosil, glucosil, galactosil, arabinosil ou manosil. As hemi-celuloses são parcialmente solúveis, em particular em meio alcalino. O componente hemi-celulósico predominante em espécies de madeira caducifólia é o xilano ou xiloglucana, que tipicamente contêm grupos de ácido glicurônico na posição 4 da unidade anidroxilose. Conforme conhecido na técnica, dependendo das condições de formação da pasta, as cadeias laterais ácidas do xilano da pasta não são compostos exclusivamente de ácido 4-0-metil-a-D-glicurônico ou ácido a-D-glicurônico presentes na madeira nativa, mas uma parte essencial de ácidos 4-metil-glicurônicos é convertida durante a formação da pasta a um derivado insaturado destas, isto é, ácido 4- desoxi-a-L-treo-4-hexenurônico, ou ácido hexenurônico (HexA), que também pode ser encontrado na pasta branqueada, como explicado na patente EP 0 7 64 22 6, o conteúdo da qual é incorporado aqui como referência.
Outras hemi-celuloses presentes nas pastas celulósicas branqueadas incluem glicomanana e arabinogalactana, esta última estando tipicamente presente em materiais de madeira de coniferas.
A presente invenção refere-se particularmente ao tratamento de pasta celulósica branqueada compreendendo uma pasta preparada por formação alcalina de pasta de uma matéria prima predominantemente composta de árvore caducifólia, tal como uma pasta celulósica branqueada preparada por polpação Kraft ou um processo de polpação semelhante de madeira da espécie Bétula. Conforme conhecido na técnica, na polpação Kraft a matéria prima de madeira é cozida em uma solução aquosa de hidróxido de sódio e sulfeto de sódio, conhecida como licor branco, para se dissolver seletivamente a lignina. O rendimento da polpação Kraft é tipicamente de 4 5%. O branqueamento pode ser conduzido com produtos químicos de branqueamento oxigênio contendo, tais como ozônio e peróxidos, com produtos quimicos contendo cloro, tais como dióxido de cloro ou gás cloro, ou combinações destes produtos quimicos de branqueamento. Entretanto, a presente invenção não se limita ao uso de polpação Kraft em combinação com métodos de branqueamento convencionais, mas se estende a quaisquer combinações de cozimento com branqueamento que produzam uma pasta branqueada contendo uma parte significativa de hemi- celuloses.
Na pasta branqueada o teor de hemi-celulose é de até cerca de 25% em peso de material seco em forno, uma concentração tipica na pasta branqueada de espécie de madeira caducifólia sendo de cerca de 15 a 22% em peso. De acordo com a presente invenção uma parte significativa das hemi-celuloses são removidas por extração antes da pasta ser utilizada na fabricação de papel ou papelão. O termo "parte significativa" designa neste contexto uma remoção de preferivelmente pelo menos 5% em peso e menos de 50% em peso, em particular cerca de 7 a 30% em peso das hemi- celuloses presentes na pasta. Tipicamente, cerca de 8 a 20% em peso são removidos para o propósito da presente invenção.
A extração é tipicamente conduzida utilizando-se uma solução ou dispersão aquosa de uma substância alcalina ou uma enzima ou uma mistura destas. É preferido se conduzir a extração a uma consistência de cerca de 0,1 a 25%, pref erivelmente cerca de 0,5 a 20%, em particular cerca de 1 a 15%.
Para a extração, pode ser empregada uma solução aquosa contendo uma substância alcalina, tal como uma substância selecionada do grupo consistindo em hidróxidos ou carbonatos de metal alcalino ou metal alcalino terroso ou misturas destes. Em adição às soluções ou dispersões de produtos químicos puros, podem ser empregados também vários licores ou soluções de polpação (por exemplo, soluções de branqueamento ou lavagem) das etapas de branqueamento alcalino. Dos licores de polpação, o licor branco ou o licor verde podem ser particularmente mencionados.
Tipicamente, a solução aquosa contém de 0,01 a 5M da substância alcalina, uma faixa preferida de concentração sendo de cerca de 0,5 a 3M para hidróxidos de metal alcalino, tais como hidróxido de sódio.
A extração com uma solução ou dispersão aquosa de uma substância alcalina ou uma mistura de substâncias alcalinas, de acordo com uma realização, é conduzida a temperatura e pressão ambientes por de 1 minuto a 24 horas, preferivelmente de cerca de 5 minutos a 12 horas, em particular cerca de 10 minutos a 6 horas. De acordo com uma outra realização, a extração é conduzida a uma temperatura elevada de 20 a 150°C por de 1 minuto a 24 horas, preferivelmente de cerca de 5 minutos a 4 horas.
Adicionalmente, ou no lugar de uma substância alcalina, a solução de extração aquosa pode conter pelo menos uma enzima hidrolítica capaz de liberar hemi- celuloses das pastas.
Exemplos de tais enzimas são hidrolases selecionadas do grupo das hemi-celulases e pectinases. Um grupo de enzimas de interesse particular compreende as xilanases.
De acordo com a presente invenção, as hemi-celuloses são removidas seletivamente da pasta essencialmente sem degradar. Na prática, foi observado que o licor de extração contém apenas uma pequena porção de mono ou dissacarideos derivados das hemi-celuloses.
Embora as pastas extraídas exibam propriedades interessantes e valiosas, e possam ser utilizadas como tal para a obtenção de produtos específicos de papel e papelão, conforme será discutido abaixo, a invenção provê também o uso das hemi-celuloses removidas. Os produtos de extração são, desta forma, recuperados e submetidos a processamento adicional. Tipicamente, as hemi-celuloses são recuperadas na forma de uma dispersão ou solução aquosa.
De acordo com uma primeira realização, as hemi- celuloses são postas em contato com fibras celulósicas ou lignocelulósicas sob condições que conduzem à sua adsorção nas fibras. As fibras nas quais as hemi-celuloses são adsorvidas incluem fibras de pastas químicas, quimiomecânicas ou mecânicas utilizadas para a produção de produtos de papel e papelão. Nesta realização, as hemi- celuloses retiradas de uma primeira pasta branqueada podem, desta forma, ser transferidas para uma segunda pasta opcionalmente também branqueada, resultando em duas pastas com propriedades variáveis, uma pasta com propriedades relativas a teor baixo de hemi-celuloses na parede da fibra e a outra com propriedades relativas a teor alto de hemi- celuloses na superfície da fibra. De acordo com uma alternativa particularmente vantajosa, a mesma pasta pode, desta forma, ser utilizada para a preparação de dois tipos qualitativamente diferentes de papel ou papelão.
A realização com transferência de hemi-celulose pode ser conduzida pela recuperação das hemi-celuloses na forma de uma dispersão aquosa a qual é então alimentada como tal, ou opcionalmente após concentração ou diluição para uma consistência desejada, a uma caixa de entrada de uma máquina de papel ou papelão onde é posta em contato com as fibras no equipamento. As hemi-celuloses podem ser adsorvidas nas fibras a uma consistência de cerca de 0,05 a 20%, pref erivelmente cerca de 0,1 a 20%, em particular cerca de 0,5 a 10%.
A adsorção das hemi-celuloses nas fibras é conduzida sob condições alcalinas, preferivelmente condições alcalinas brandas, o pH sendo de cerca de 7 a 13, em particular cerca de 7,5 a 10. É possível também se operar sob condições essencialmente neutras. Entretanto, foi observado que a quantidade adsorvida aumenta um pouco em pH aumentado.
A concentração de hemi-celuloses na dispersão ou solução aquosa utilizada para a adsorção de hemi-celuloses nas fibras é preferivelmente de cerca de 0,1 a 50 g/l, tal como de cerca de 0,5 a 30 g/l, em particular de cerca de 1 a 20 g/l, mais particularmente de cerca de 1,5 a 15 g/l.
Quando a pasta de bétula (ou pasta de outra espécie de madeira da espécie Bétula ou outra espécie rica em xiloglucanas) está sendo extraída, as hemi-celuloses recuperadas compreendem principalmente xilano. As hemi- celuloses em geral, em particular xilano, apresentam propriedades interessantes quando adsorvidas em fibras de pasta. Em particular, foi observado que podem ser adsorvidas em fibras celulósicas ou lignocelulósicas utilizadas para papel ou papelão de maneira a melhorar as propriedades de resistência mecânica, incluindo resistência à tensão, ligação e elasticidade. Estas propriedades serão examinadas mais detalhadamente em conexão com os exemplos.
O método de acordo com a presente invenção em geral conduz a uma redução do rendimento total da pasta celulósica branqueada em um máximo de 15%, preferivelmente em um máximo de 10%, preferivelmente cerca de 1 a 8% em peso. Após a extração das hemi-celuloses, a pasta pode ser utilizada como matéria prima para a produção de vários produtos de papel e papelão, em particular produtos de papel ou papelão não revestidos e revestidos apresentando uma gramatura de 25 a 500 g/m2 (para papéis tipicamente de cerca de 40 a 180 g/m2, e para papelões tipicamente de cerca de 180 a 450 g/m2) exibindo uma ou várias propriedades melhoradas do grupo de alvura, resistência contra amarelecimento, drenabilidade e retenção de água. Estas propriedades serão também discutidas com mais detalhes abaixo. Os papéis podem ser utilizados, por exemplo, como papéis para impressão e os materiais de papelão, por exemplo, como forração em produtos FBB. Uma aplicação particularmente interessante da invenção é para a produção de papéis finos a partir de pasta extraída.
As hemi-celuloses extraídas representam uma matéria prima extremamente pura - pura em ralação à composição de polissacarídeos e falta de extrativos, etc. - e podem ser utilizadas como matéria prima para a fabricação de produtos químicos. Exemplos de tais produtos químicos finos incluem, no caso do xilano, xilitol e furfural. O xilitol é um agente adoçante com propriedades interessantes e aplicações muito diversas. O xilitol pode ser preparado a partir de xilose em um processo em batelada com hidrogenação de três fases. É também possível se produzir xilitol a partir de xilose por fermentação. 0 furfural pode ser preparado comercialmente por desidratação de pentoses, tais como xilose. É o aldeído de ácido piromúcico e apresenta propriedades semelhantes às do benzaldeído. A principal aplicação do furfural sendo como matéria prima para álcool furfurílico o qual é empregado novamente na produção de resina de furano termoestável e cimento de furano.
Em resumo do acima:
Os resultados mostram que o teor mais elevado de xilano na madeira de bétula em comparação, por exemplo, com o eucalipto, a torna mais favorável para uma manipulação controlada do teor de xilano na parede da fibra ou na superfície da fibra para aumentar a exploração da pasta de bétula na produção de papel e papelão. Alterando-se o teor e localização das hemi-celuloses nas fibras pela remoção de uma fração da hemi-celulose (xilano) de uma pasta Kraft branqueada de bétula e a transferindo para uma outra, são obtidas alterações significativas nas propriedades químicas e físicas das fibras. Como resultado, as propriedades técnicas da pasta para papel e papelão podem ser alteradas e a aplicabilidade de uma pasta Kraft branqueada de bétula pode ser aumentada em relação a uma pluralidade de gradações de papel e papelão.
A utilidade da invenção se manifesta de muitas formas:
A extração alcalina de uma pasta Kraft de bétula remove principalmente xilano da pasta e aumenta o teor de celulose e a viscosidade da pasta. As quantidades de extrativos são também significativamente reduzidas o que previne quase que totalmente o amarelecimento. As fibras se tornam mais leves e a largura e espessura da fibra são reduzidas, indicando capacidade de formação aumentada e tendência à floculação reduzida das fibras na fabricação de papel.
A sorção de xilano nas fibras de pasta Kraft apresenta um efeito oposto, mas não significativo, sobre as propriedades da fibra tais como quantidade alta de xilano em fibras de pasta polissulfitica.
Um teor reduzido de xilano melhora as propriedades da pasta inicial tais como drenagem, enchimento e espelhamento de luz. Embora algumas propriedades, tais como
resistência, ligação, elasticidade e estabilidade dimensional, sejam também afetadas negativamente em certa extensão, submetendo-se a pasta a mais batimento, com o objetivo, por exemplo, de se obter um nivel de resistência à tensão predeterminado, muitas destas alterações nas propriedades da pasta podem ser compensadas.
A sorção de xilano nas fibras Kraft de bétula altera muitas das propriedades da pasta de acordo com as mesmas linhas da quantidade aumentada de xilano em fibras polissulfiticas, mas em menor extensão. Algumas propriedades da pasta inicial tais como resistência, ligação e elasticidade são melhoradas. Pela sorção de xilano, pode ser obtido um aperfeiçoamento significativo na ligação de Scott, a qual pode ser aumentada em até 50% em um certo nivel de resistência à tensão, em comparação com a pasta Kraft original ou com a pasta polissulfitica. A carga superficial substancialmente aumentada pela sorção de xilano provavelmente contribui para esta alta ligação, mas esta é apenas uma possibilidade.
De acordo com os resultados obtidos em conexão com a presente invenção, as propriedades da pasta Kraft branqueada de bétula podem ser manipuladas de forma controlada pela transferência de xilano de uma pasta para uma outra. A exploração destas alterações em uma pasta branqueada pura de bétula, por exemplo, melhor ligação, será estudada posteriormente em misturas de pastas em relação a certas gradações de papel e papelão.
Os presentes resultados estão em linha com observações anteriores de que após um cozimento uniforme e pós-tratamento brando, as propriedades da pasta Kraft de bétula produzida a partir de uma fonte de matéria prima constante são afetadas principalmente pelo rendimento em pasta, isto é, pelo teor de hemi-celulose (xilano).
A seguir exemplos não limitantes ilustram a invenção.
Preparação de pastas
Cozimento
Cavacos de madeira para pasta de bétula proveniente do sudeste da Finlândia (código Koivu-12) foram utilizados em experimentos de cozimento. As frações grandes e finas foram removidas em uma peneira com aberturas de 16x32 mm e 6x6 mm. Dos cavacos novos de amostras da fração aceita foram pesados 4,5 kg (como o.d.) para cozimento e conservados congelados em um refrigerador. Antes do cozimento as amostras foram descongeladas à temperatura ambiente por alguns dias. Os experimentos de cozimento foram conduzidos em autoclaves rotativas KCL de 15 litros nas seguintes condições: Tabela 1
<table>table see original document page 16</column></row><table>
Um licor polissulfitico foi preparado em KCL pela oxidação de um licor branco obtido em laboratório com o método Moxy. A análise dos licores antes e após a oxidação foi como se segue: Tabela 2
<table>table see original document page 17</column></row><table>
Após o cozimento, a pasta foi lavada com água deionizada durante a noite, desintegrada e peneirada em uma peneira plana com fendas de 1,0 e 0,3 mm. Foram determinados o rendimento em pasta, peneiramento, número kappa, alvura e viscosidade da pasta e álcali residual no licor negro. Os resultados do cozimento de bétula são fornecidos na Tabela 3.
Experimentos de branqueamento
As pastas de bétula foram branqueadas com a seqüência OD(EO)DnD para uma alvura alvo de +90%.
A deslignificação com oxigênio (estágio 0) foi conduzida em reator DELFI KLC de 4 0 litros equipado com aquecimento por banho de óleo indireto e misturador controlado por inversor. As condições de processo foram as seguintes: Tabela 4
<table>table see original document page 18</column></row><table>
Sulfato de magnésio foi adicionado à pasta como inibidor em uma bolsa plástica antes do aquecimento da pasta para a temperatura reacional em forno de micro-ondas. A pasta aquecida foi colocada no reator, foi adicionado o álcali com mais água e a lama de pasta foi misturada durante 30 segundos a uma taxa de 300 rpm. 0 reator foi pressurizado com oxigênio e a lama de pasta foi misturada durante 30 segundos a uma taxa de 600 rpm. Durante todo o tempo reacional a pasta foi misturada após cada 15 minutos por 18 segundos a uma taxa de 300 rpm na temperatura reacional balanceada.
Após a reação, a pressão foi liberada e foi adicionada água de diluição à lama de pasta diretamente após a amostragem e determinação de pH. A lama de pasta com 5% de consistência foi imediatamente derramada em um filtro a sucção (do tipo Büchner) . Após a retirada da água, a pasta foi lavada duas vezes com volumes de dez vezes de água. A lavagem foi finalizada quando não mais saia água da torta de pasta. Finalmente a pasta foi centrifugada para um teor de 22-25% em matéria seca.
A folha foi preparada para determinação do número kappa, alvura e viscosidade (Tabela 3) . O rendimento em pasta e o álcali residual no licor do estágio 0 foram também determinados.
Branqueamento ECF
Após a deslignificação com oxigênio, as pastas de bétula foram branqueadas pela seqüência D(EO)DnD utilizando-se uma técnica convencional de laboratório. 0 estágio (EO) foi conduzido em reator DELFI da mesma maneira que o estágio 0. Os estágios DO, Dl e D2 foram realizados em reatores de banho de ar KCL de 18 litros. A rotação (40 rpm) do vaso reacional se ocupou da mistura da pasta com os produtos químicos durante o estágio de branqueamento. Após os estágios de branqueamento foram determinados o pH final e os produtos químicos residuais. A pasta foi diluída para consistência de 5% e lavada de maneira padrão. A amostra de pasta foi tomada e acidificada com S02-água a uma consistência de 2% e foi preparada uma folha a pH 4,5. Foi utilizada água deionizada em toda a seqüência de branqueamento. No estágio Dlw, a neutralização seguiu o estágio Dl sem lavagem intermediária.
Tabela 5. Condições de branqueamento
<table>table see original document page 19</column></row><table> Os resultados do branqueamento estão indicados na Tabela 3 acima.
Experimentos de extração e precipitação
Os experimento de extração alcalina de pastas branqueadas de bétula para remover hemi-celuloses (xilano) foram realizados tratando-se a pasta em um frasco de plástico com mistura sob uma atmosfera de nitrogênio utilizando-se as seguintes condições:
Tabela 6
<table>table see original document page 20</column></row><table> A pasta extraída foi lavada com 2x1 litro de H2O + 1 litro de ácido acético +2x1 litro de H2O antes da determinação do rendimento, análise e teste.
De maneira a se isolar o xilano para os experimentos de precipitação, uma pasta sulfato branqueada de bétula foi extraída com álcali sob as condições acima, mas com uma carga de pasta de 300 g e a alcalinidade de 1,0 mol/1. 0 rendimento em pasta após a extração foi de 84,7%. As águas de lavagem combinadas foram acidificadas para pH 4-5 com ácido acético concentrado. 0 precipitado foi separado por centrifugação. A quantidade de precipitado recuperado foi de 295 g contendo 15,0% de matéria seca com 70,7% de xilose. Os experimentos de precipitação de xilano em uma pasta sulfato de bétula foram realizados em um reator Quantum Mark da KCL nas seguintes condições:
Tabela 7
<table>table see original document page 21</column></row><table>
O precipitado de xilano foi primeiramente dissolvido em 200 ml de NaOH IN (NaOH 0,01 N nos dois últimos experimentos 1482 S6 e 1482 S7), e depois misturado com a lama de pasta contendo NaAc a 1 mol/1. A alcalinidade na mistura foi de 0,1 e 0,001 mol de NaOH/1, respectivamente.
A mistura foi derramada em um reator, onde o ar foi removido por gás nitrogênio antes do aquecimento por 30 minutos para a temperatura. Nos dois primeiros experimentos (1482S e 1482S2) a temperatura foi de 120°C, nos últimos experimentos foi de 80°C. Nos dois primeiros experimentos, após o tratamento a pasta foi primeiramente filtrada, então lavada com 2x1 litro de H2O + 1 litro de ácido acético + 2x1 litro de H2O antes da determinação do rendimento, etc. Nos últimos experimentos, o pH na lama após o tratamento foi ajustado, se necessário, para cerca de 7 com ácido acético antes da filtração e lavagens. No último experimento (1482 S7) nenhum ácido acético foi utilizado após o tratamento ou na lavagem. A análise a seguir foi realizada para as pastas antes e após os tratamentos:
Tabela 8
<table>table see original document page 22</column></row><table>
Os resultados dos experimentos de extração e precipitação estão compilados nas Tabelas 9 e 10. Tabela 9. Resultados das extrações alcalinas de pastas Kraft branqueadas DEDD de bétula
<table>table see original document page 23</column></row><table> Tabela 10. Resultados da precipitação de xilano em pasta Kraft branqueada DEDD de bétula.
<table>table see original document page 24</column></row><table>
Batimento e teste das pastas
As pastas branqueadas foram batidas em PFI. As pastas sulfato de bétula original e polissulfitica foram batidas com 0, 250, 500 e 1000 revoluções, todas as outras pastas apenas com 0 e 50 revoluções. As pastas batidas e não batidas foram analisadas para: Tabela 11
<table>table see original document page 25</column></row><table> Os resultados obtidos são os seguintes:
Tabela 12. Propriedades de fibra e papel técnico de pastas Kraft de bétula extraídas e com sorção de hemi-celulose.
<table>table see original document page 26</column></row><table>
Como é observável a partir das tabelas acima, pelo aumento da concentração de NaOH até 1 mol/1 cerca de 15% da pasta Kraft branqueada de bétula e mais de 20% da pasta polissulfitica branqueada de bétula foram removidos durante a extração alcalina à temperatura ambiente. A remoção foi relativa principalmente ao xilano, praticamente nenhuma celulose foi dissolvida. 0 fato da celulose se manter intacta se refletiu nos valores de viscosidade aumentados após a extração alcalina das pastas, especialmente da pasta polissulfitica. Os extratos em acetona foram reduzidos para a metade pela extração alcalina das pastas.
Devido à dissolução do xilano com seus grupos de ácido urônico, o teor em grupos carboxilicos da pasta Kraft foi reduzido em quase 4 0%, enquanto que a carga superficial, originada pelos grupos carboxila, se reduziu apenas minimamente. Da mesma forma, o xilano dissolvido foi proveniente da parede da fibra. 0 amarelecimento das pastas foi quase que totalmente evitado pela extração alcalina das pastas.
As condições meramente alcalinas nos experimentos de precipitação de xilano nas fibras de pasta Kraft de bétula induziram alguns efeitos a partir da extração alcalina sobre as propriedades da pasta. Entretanto, pelo aumento da concentração de xilano na precipitação até 10 g/l, foi obtido um aumento de 5% no rendimento em pasta. Pelo abaixamento da alcalinidade da precipitação se aumentou o rendimento.
Na precipitação o teor em grupos carboxila na pasta Kraft aumentou em 15%, no entanto a carga em quase 70%. Após a sorção de xilano a kraft apresentava uma carga cerca de 40% mais alta que a pasta polissulf itica rica em xilano, embora seu teor em grupos carboxila fosse 20% mais baixo que o da última pasta refletindo uma sorção de xilano na superfície da fibra.
Na pasta Kraft a extração alcalina resultou no abaixamento do valor do comprimento de fibra e aumentou a retorcimento das fibras, no entanto no batimento as fibras foram esticadas como freqüentemente observado no batimento PFI. As fibras da pasta polissulfitica eram menos retorcidas e ligeiramente mais compridas que as fibras da pasta Kraft. Embora a alcalinidade tenha induzido seus efeitos sobre o comprimento e retorcimento da fibra na precipitação de xilano, a sorção de xilano nas fibras de alguma forma aumentou o primeiro e reduziu o último.
O aumento da alcalinidade na extração resultou primeiramente em um ligeiro aumento da espessura da parede celular bem como da largura da fibra, refletindo o intumescimento alcalino das fibras. Posteriormente a dissolução dos materiais provocou a redução das dimensões destas fibras. As fibras de pasta polissulfitica
apresentaram valores mais altos para a largura da fibra e espessura da parede celular que as fibras da pasta Kraft; no entanto o efeito da sorção de xilano foi desprezível.
Devido à redução de peso das fibras na extração alcalina, seu comportamento de formação na fabricação de papel pode ser estimado como se tornando melhor. Respectivamente, fibras mais pesadas nas pastas com sorção de xilano e polissulfitica devem apresentar efeitos negativos na formação. Estimativas similares foram realizadas para a tendência à floculação das fibras na caixa de entrada da máquina de papel: a remoção reduzida de xilano e o teor aumentado de xilano aumentaram esta tendência.
A resistência de fibra única (como resistência "zero- span" à tensão) foi reduzida quando o xilano foi extraído da pasta de bétula. 0 aumento do teor de xilano no cozimento aumentou a resistência da fibra em pasta não batida, no entanto o batimento nivelou as diferenças. O efeito da sorção de xilano permaneceu desprezível.
O índice de tensão da pasta após um batimento constante, definindo a capacidade de batimento, foi reduzida com a remoção de xilano, como esperado. A pasta polissulfítica rica em hemi-celulose produziu claramente um índice de tensão mais elevado que a pasta Kraft. Embora o índice de tensão tenha sido reduzido pela alcalinidade na precipitação de xilano, a concentração aumentada de xilano o aumentou.
A remoção de xilano pela extração alcalina melhorou a drenabilidade da pasta e notavelmente mais com a pasta polissulfítica que com a pasta Kraft. Na precipitação de xilano em pasta de bétula, o efeito da alcalinidade foi evidente: a drenabilidade foi aumentada apesar da sorção de xilano. Apenas no caso da alcalinidade reduzida a
drenabilidade se reduziu. Os valores de retenção de água se comportaram de maneira semelhante à da drenabilidade.
Uma alta concentração de NaOH na extração alcalina produziu um aumento notável no enchimento da pasta Kraft não batida. A extração alcalina aumentou a demanda de batimento e respectivamente aumentou a densidade, isto é, reduziu o enchimento da pasta a um certo índice de tensão. Por outro lado, a pasta polissulfítica rica em xilano, mas não a pasta kratf com sorção de xilano, apresentou um enchimento mais alto que a pasta Kraft no mesmo índice de tensão.
A extração alcalina das pastas reduziu a ligação das fibras, no entanto a um nível constante de índice de tensão, devido à demanda aumentada de batimento, apresentou um efeito ligeiramente melhorado sobre a ligação de Scott. 0 mais benéfico foi a extração alcalina após o batimento. A pasta polissulfitica "fácil de bater" apresentou ainda uma ligação de Scott algo mais baixa que a pasta Kraft original a um nivel constante de índice de tensão. Por outro lado, a precipitação de xilano aumentou a ligação de Scott na pasta Kraft de bétula em até 50%. Há uma clara diferença na ligação das fibras quando o xilano está situado principalmente na parede da fibra tal como nas fibras de pasta polissulfitica ou na superfície das fibras tal como após a precipitação de xilano.
0 módulo de elasticidade, após um batimento constante da pasta, foi reduzido pela extração alcalina da pasta, mas aumentou em 10% pela sorção de xilano, ou mais, 30%, pelo cozimento polissulfítico.
Comparada a certa permeabilidade ao ar, a extração alcalina induziu valores reduzidos para a pasta Kraft de bétula, mas não para a pasta polissulf itica. 0 efeito da sorção de xilano praticamente desapareceu à permeabilidade constante ao ar.
A sorção de xilano aumentou ligeiramente a estabilidade dimensional, com base no encolhimento da pasta, enquanto que o efeito da extração alcalina foi negativo. A um índice de tensão constante, a pasta polissulfitica apresentou estabilidade dimensional 20-25% mais alta que a pasta Kraft. Pela precipitação de xilano, a estabilidade dimensional da pasta Kraft de bétula pode ser melhorada ao nível da pasta polissulfitica.
0 coeficiente de espalhamento de luz da folha com um batimento constante foi aumentado pela extração alcalina e reduzida pela sorção de xilano ou pelo cozimento polissulfitico. Os diferentes comportamentos de batimento das pastas levaram, no entanto, ao fato de, a um nivel constante de indice de tensão, os coeficientes de espalhamento de luz das pastas Kraft, polissulfitica e com sorção de xilano serem iguais. A extração alcalina da pasta resultou na redução do espalhamento de luz nesta comparação.
REFERENCIAS
1. Genco, J.M., Busayasakul, N., Medhora, H.K., Robbinds, W. "Hemicellulose retention during kraft pulping". Tappi J. 73(1990): 4, 223-233.
2. Simonson, R. "The hemicellulose in the sulfate pulping process". Svensk Papperstidn. 74(1971): 21, 691-700.
3. Lai, Y.-Z. "Chemical degradation". In: Hon, D.N.-S., Shiraishi, N. (Eds.) "Wood and Cellulose Chemistry", Mareei Decker, Inc., New York, 1991, pp. 455523.
Claims (27)
1. Método para a produção de papel ou papelão utilizando uma pasta celulósica branqueada que contém hemi- celuloses, caracterizado pelo fato de se remover uma parte significativa das hemi-celuloses antes da pasta ser utilizada na fabricação de papel ou papelão, e onde as hemi-celuloses recuperadas são postas em contato com as pastas químicas, quimiomecânicas ou mecânicas utilizadas para a produção de produtos de papel e papelão sob condições que conduzem à sua adsorção nas fibras celulósicas ou lignocelulósicas; ou as hemiceluloses recuperadas são utilizadas como matéria prima para a fabricação de produtos químicos.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de serem removidos da pasta pelo menos 5% em peso, preferivelmente menos de 50% em peso, em particular cerca de 8 a 30% em peso, das hemi-celuloses.
3. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato da pasta celulósica branqueada compreender uma pasta preparada por polpação alcalina de uma matéria prima predominantemente composta de árvore caducifólia.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato da pasta celulósica branqueada compreender uma pasta preparada por polpação Kraft de madeira da espécie Bétula.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato das hemi- celuloses serem removidas por extração utilizando uma solução ou dispersão aquosa de uma substância alcalina ou uma enzima ou mistura destas.
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato da extração ser conduzida a uma consistência de cerca de 0,1 a 25%, pref erivelmente de cerca de 0,5 a 20%, em particular de cerca de 1 a 15%.
7. Método de acordo com as reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de compreender a utilização de uma solução aquosa contendo uma substância alcalina selecionada do grupo dos hidróxidos e carbonatos de metal alcalino e metal alcalino terroso ou misturas destes.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato da solução aquosa de uma substância alcalina compreender licor branco ou licor verde.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato da solução aquosa conter de 0,01 a 5M da substância alcalina.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5a 9, caracterizado pelo fato da extração com uma solução ou dispersão aquosa de uma substância alcalina ou uma mistura de substâncias alcalinas ser conduzida à temperatura e pressão ambientes por de 1 minuto a 24 horas, preferivelmente por cerca de 5 minutos a 12 horas, em particular por cerca de 10 minutos a 6 horas.
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizado pelo fato da extração com uma solução ou dispersão aquosa de uma substância alcalina ou uma mistura de substâncias alcalinas ser conduzida a uma temperatura elevada de 20-150°C por de 1 minuto a 24 horas, preferivelmente por cerca de 5 minutos a 4 horas.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 11, caracterizado pelo fato da solução aquosa conter pelo menos uma enzima hidrolitica selecionada do grupo das hemi-celulases e pectinases.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato da enzima hidrolitica compreender uma xilanase.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato das hemi-celuloses serem seletivamente removidas da pasta essencialmente sem degradação das mesmas.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato das hemi-celuloses serem recuperadas na forma de uma dispersão ou solução aquosa.
16. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das hemi-celuloses serem recuperadas na forma de uma dispersão aquosa que é alimentada à caixa de entrada de uma máquina de papel ou papelão onde as hemi-celuloses são postas em contato com as fibras no equipamento.
17. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 16, caracterizado pelo fato das hemi-celuloses serem adsorvidas nas fibras a uma consistência de cerca de 0,05 a 20%, pref erivelmente de cerca de 0,1 a 20%, em particular de cerca de 0,5 a 10%.
18. Método de acordo com as reivindicações 16 ou 17, caracterizado pelo fato da adsorção das hemi-celuloses nas fibras ser conduzida em condições alcalinas, preferivelmente a um pH de cerca de 7 a 13, em particular a um pH de 7,5 a 10.
19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 16 e 17, caracterizado pelo fato da concentração das hemi-celuloses na dispersão ou solução aquosa utilizada para a adsorção de hemi-celuloses nas fibras ser de cerca de 0,1 a 50 g/l, preferivelmente de cerca de 0,5 a 30 g/l, em particular de cerca de 1 a 20 g/l, mais particularmente de cerca de 1,5 a 15 g/l.
20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato das hemi- celuloses recuperadas compreenderem principalmente xilano.
21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 16-20, caracterizado pelo fato das hemi- celuloses, em particular xilano, serem adsorvidas em fibras celulósicas ou lignocelulósicas utilizadas para papel ou papelão de maneira a aumentar as propriedades de resistência mecânica, incluindo resistência à tensão, ligação e elasticidade.
22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato das hemi-celuloses retiradas de uma pasta branqueada serem transferidas para uma outra pasta similar ou idêntica resultando em duas pastas com propriedades variáveis, uma pasta com propriedades relativas a baixo teor de hemi-celuloses na parede da fibra e a outra com propriedades relativas a alto teor de hemi- celuloses na superfície da fibra.
23. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 22, caracterizado pelo fato do rendimento total em pasta celulósica branqueada ser reduzido em um máximo de 15%, preferivelmente em um máximo de 10%, pref erivelmente cerca de 1 a 8% em peso, pela remoção das hemi-celuloses.
24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 23, caracterizado pelo fato da pasta branqueada ser, subseqüentemente à etapa de remoção de hemi-celulose, utilizada como matéria prima para a produção de vários produtos de papel e papelão.
25. Método de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato da pasta branqueada ser utilizada para a produção de um produto de papel ou papelão exibindo uma ou várias propriedades melhoradas entre alvura, resistência contra amarelecimento, drenabilidade e retenção de água.
26. Método de acordo com as reivindicações 24 ou 25, caracterizado pelo fato da pasta branqueada ser utilizada para a produção de papéis finos.
27. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do xilano removido da pasta branqueada de bétula ser utilizado como matéria prima para a produção de xilitol ou furfural.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20051256 | 2005-12-05 | ||
| FI20051256A FI122975B (fi) | 2005-12-05 | 2005-12-05 | Menetelmä paperin ja kartongin valmistamiseksi |
| PCT/FI2006/000406 WO2007065969A1 (en) | 2005-12-05 | 2006-12-05 | Method of producing paper and cardboard |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0619442A2 true BRPI0619442A2 (pt) | 2011-10-04 |
Family
ID=35510626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0619442-7A BRPI0619442A2 (pt) | 2005-12-05 | 2006-12-05 | método de produção de papel e papelão |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20080295986A1 (pt) |
| EP (1) | EP1957709A1 (pt) |
| BR (1) | BRPI0619442A2 (pt) |
| FI (1) | FI122975B (pt) |
| WO (1) | WO2007065969A1 (pt) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7842161B2 (en) * | 2006-12-18 | 2010-11-30 | The University Of Maine System Board Of Trustees | Pre-extraction and solvent pulping of lignocellulosic material |
| US7824521B2 (en) * | 2006-12-18 | 2010-11-02 | University Of Maine System Board Of Trustees | Process of treating a lignocellulosic material with hemicellulose pre-extraction and hemicellulose adsorption |
| FI123421B (fi) | 2008-05-09 | 2013-04-30 | Upm Kymmene Corp | Painettavaksi soveltuva tuote ja menetelmä painettavaksi soveltuvan tuotteen valmistamiseksi |
| CA2777776A1 (en) * | 2009-10-16 | 2011-04-21 | The Procter & Gamble Company | Fibrous structures comprising enzymatically treated hardwood pulp fibers |
| EP2513372B1 (en) * | 2009-12-15 | 2014-03-26 | Södra Cell AB | Pulping process |
| FI20115711A7 (fi) * | 2011-07-01 | 2013-01-02 | Metsae Fibre Oy | Menetelmä hemiselluloosien poistamiseksi sellusta |
| WO2014170546A1 (en) | 2013-04-15 | 2014-10-23 | Metsä Fibre Oy | Method of producing regenerated cellulose and hemicellose |
| US10584442B2 (en) | 2014-11-17 | 2020-03-10 | Novozymes A/S | Enzymatic process combined with hot caustic extraction for the removal of hemicelluloses from paper-grade pulp |
| CN112048935B (zh) * | 2020-08-14 | 2022-12-06 | 山鹰纸业(广东)有限公司 | 生物超声激光打孔纸袋纸及其制备工艺 |
| SE546176C2 (en) * | 2023-02-06 | 2024-06-18 | Soedra Skogsaegarna Ekonomisk Foerening | Method for production of chemical wood pulp with enhanced tensile strength |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL134024C (pt) * | 1965-11-17 | 1900-01-01 | ||
| GB8406866D0 (en) * | 1984-03-16 | 1984-04-18 | British Petroleum Co Plc | Separating cellulose and hemicellulose |
| WO1995000698A1 (en) * | 1993-06-25 | 1995-01-05 | Kamyr, Inc. | Hemicellulose recovery during kraft pulping |
| US6605350B1 (en) * | 1996-08-23 | 2003-08-12 | Weyerhaeuser Company | Sawdust alkaline pulp having low average degree of polymerization values and method of producing the same |
| US6057438A (en) * | 1996-10-11 | 2000-05-02 | Eastman Chemical Company | Process for the co-production of dissolving-grade pulp and xylan |
| AU1871797A (en) * | 1997-02-28 | 1998-09-18 | Novo Nordisk A/S | Method for producing cellulose derivatives |
| EP0988402A1 (en) * | 1997-06-10 | 2000-03-29 | Xyrofin Oy | Process for the production of sylose from a paper-grade, hardwood pulp |
| FI113060B (fi) * | 1999-07-14 | 2004-02-27 | Xyrofin Oy | Menetelmä orgaanisten yhdisteiden valmistamiseksi |
| DE10229818A1 (de) * | 2002-06-28 | 2004-01-15 | Carl Zeiss Smt Ag | Verfahren zur Fokusdetektion und Abbildungssystem mit Fokusdetektionssystem |
| EP3002365A1 (en) * | 2005-05-24 | 2016-04-06 | International Paper Company | Modified kraft fibers |
-
2005
- 2005-12-05 FI FI20051256A patent/FI122975B/fi not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-12-05 WO PCT/FI2006/000406 patent/WO2007065969A1/en not_active Ceased
- 2006-12-05 EP EP06830916A patent/EP1957709A1/en not_active Withdrawn
- 2006-12-05 US US12/096,203 patent/US20080295986A1/en not_active Abandoned
- 2006-12-05 BR BRPI0619442-7A patent/BRPI0619442A2/pt not_active Application Discontinuation
-
2011
- 2011-03-14 US US13/065,130 patent/US20110168345A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20080295986A1 (en) | 2008-12-04 |
| WO2007065969A1 (en) | 2007-06-14 |
| EP1957709A1 (en) | 2008-08-20 |
| FI122975B (fi) | 2012-09-28 |
| US20110168345A1 (en) | 2011-07-14 |
| FI20051256L (fi) | 2007-06-06 |
| FI20051256A0 (fi) | 2005-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hult et al. | Cellulose fibril aggregation—an inherent property of kraft pulps | |
| CA2666707C (en) | Modified kraft fibers | |
| US20110168345A1 (en) | Method of producing paper and cardboard | |
| Dahlman et al. | Molecular properties of hemicelluloses located in the surface and inner layers of hardwood and softwood pulps | |
| Köhnke et al. | Kraft pulp hornification: A closer look at the preventive effect gained by glucuronoxylan adsorption | |
| US20150152601A1 (en) | Modified kraft fibers | |
| Cheng et al. | Alkali extraction of hemicellulose from depithed corn stover and effects on soda-AQ pulping | |
| Bégin et al. | The impact of lignin on paper permanence | |
| WO2016120612A1 (en) | Process | |
| Garg et al. | Reasons of strength loss in recycled pulp | |
| dos Santos Muguet et al. | Xylan deposition onto eucalypt pulp fibers during oxygen delignification. | |
| Fernandez et al. | Properties of cellulose pulps from acidic and basic processes | |
| Barbosa et al. | Effects of xylan in eucalyptus pulp production | |
| Hu et al. | The role of absorbed hemicelluloses on final paper properties and printability | |
| USRE28777E (en) | Refining of vegetable matter and delignification of the refined matter with chlorine dioxide | |
| WO2023180947A1 (pt) | Processo de produção de celulose microfibrilada a partir de pasta kraft de alto rendimento, celulose microfibrilada obtida a partir do processo e pasta kraft e produtos papeleiros que compreendem a referida celulose microfibrilada | |
| Vaaler | Yield-increasing additives in kraft pulping: effect on carbohydrate retention, composition and handsheet properties | |
| PT85862B (en) | Manufacture of pulp | |
| Antes et al. | Effect of Modified Cooking on Bleachability of Eucalyptus globulus and Eucalyptus nitens. | |
| Kämppi et al. | Pre-extraction and PSAQ pulping of Siberian larch | |
| Giertz | Effect of pulping processes on fibre properties and paper structure | |
| US1824837A (en) | Papermaking composition | |
| Jorgensen | The chemistry of pulp fibres | |
| Contreras Q et al. | Delignification of bagasse with acetic acid and ozone. Part 1. Acetic acid pulping | |
| WO2026013618A1 (pt) | Processo de produção de celulose microfibrilada |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B25A | Requested transfer of rights approved |
Owner name: UPM-KYMMENE CORPORATION (FI) , OY METSA-BOTNIA AB Free format text: TRANSFERIDO DE: OY KESKUSLABORATORIO - CENTRALLABORATORIUM AB |
|
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] | ||
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] |