Newsletter Digest N.º 2 – Novembro 2006
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1. “O efeito dos extractáveis da madeira nas propriedades das pastas kraft de pinheiro marítimo”.
Cecília Baptista (Instituto Politécnico de Tomar), Naceur Belgacem (EFPG-INPGrenoble) e Ana Paula Duarte
(Universidade da Beira Interior).
2. “Metodologia de Integração EPC/SPC Aplicada na Indústria da Pasta de Papel”.
Ana Matos (Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa), Paulo Barata (Fábrica de
Pasta de Setúbal do Grupo Portucel Soporcel), Zulema Pereira (Faculdade de Ciências e Tecnologia da
Universidade Nova de Lisboa).
3. “Estudo do equilíbrio de partição de metais entre fibras e solução de pasta kraft”.
João P. Calado e Licínio M. Ferreira (Dep. Engª. Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade
de Coimbra).
Acção COST E32 - “Characterisation of paper surfaces for improved printing paper grades”.
Paulo Ferreira (Departamento de Engenharia Química - Universidade de Coimbra)
1. “O efeito dos extractáveis da madeira nas propriedades das pastas kraft de pinheiro marítimo”.
Cecília Baptista, Naceur Belgacem e Ana Paula Duarte.
Instituto Politécnico de Tomar.
EFPG-INPGrenoble.
Universidade da Beira Interior.
Resumo
Os objectivos deste trabalho prendem-se com a avaliação da influência dos extractáveis na deslenhificação da madeira de
pinheiro e na branqueabilidade das pastas. Deste modo, realizaram-se cozimentos com estilhas pré-extraídas com solventes
orgânicos e outros cozimentos com estilhas submetidas a pré-tratamentos alcalinos, uma vez que a remoção dos extractáveis
por solventes orgânicos não é económica nem tecnicamente viável nos processos industriais. Estes cozimentos preliminares
foram efectuados em mini-digestores, tendo sido sujeitos à seguinte caracterização: rendimento em pasta, teor de incozidos,
álcali residual do licor negro, grau de polimerização da celulose, índice kappa e factor de reflectância das pastas. Avaliou-se
a branqueabilidade de algumas das pastas produzidas, utilizando uma sequência curta, DE.
Os resultados obtidos mostraram algumas diferenças nos valores atingidos, quer na caracterização dos cozimentos, quer nas
características da pasta, sendo de realçar que os rendimentos em pasta são superiores no caso dos tratamentos alcalinos, que
possibilitam, também, um menor teor de incozidos. No que diz respeito ao factor de reflectância, parece haver um maior
ganho no caso da extracção com solventes orgânicos. A deslenhificação foi melhorada em todos os casos. Em termos de
selectividade do processo (Fig. 1), pode observar-se superior no caso da pasta obtida após extracção com acetona (E4).
46
47
R
E2
48
49
50
51
incremento
factor
reflectância
E4
E3
ClO2 consumido/
3
cm /g
Viscosidade da pasta,
1100
1050
1000
950
900
850
800
52
R
Índice Kappa
Fig. 1. Selectividade dos cozimentos
da madeira sem tratamento (R) e da
madeira
pré-extraída
com
diclorometano (E2), etanol/tolueno
(E3) e acetona (E4).
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
E3
E4
Pastas
Fig. 2. Branqueabilidade das pastas.
Para os estudos de branqueabilidade usaram-se as pastas obtidas após extracção prévia com etanol/tolueno (E3) e
acetona (E4), que mostraram um incremento de 7% no factor de reflectância. No que diz respeito às pastas obtidas
após pré-tratamento alcalino, escolheu-se a pasta tratada com tampão bórax (pH=9), 24h e 25 ºC (PT1). Se
expressarmos a branqueabilidade como sendo o rácio entre o dióxido de cloro consumido e o incremento provocado
no factor de reflectância (Fig. 2), verifica-se que todas as pastas obtidas com estilhas pré-extraídas mostram uma
branqueabilidade superior à da pasta de referência, o que se deve não apenas ao índice kappa inicial das pastas, mas
também à ausência de alguns extractáveis e/ou seus produtos de degradação.
Em caso de interesse contactar: Cecília Baptista, [email protected].
Artigo completo disponível em: Appita Journal, Vol. 59, nº 4, p. 311-316, 2006.
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2. “Metodologia de Integração EPC/SPC Aplicada na Indústria da Pasta de Papel”.
Ana Matosa, Paulo Baratab, Zulema Pereiraa.
a
Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa.
b
Fábrica de Pasta de Setúbal do Grupo Portucel Soporcel.
Resumo
Inserido no contexto da indústria papeleira, o presente trabalho teve como principal objectivo contribuir para a
implementação de políticas de desenvolvimento sustentável, que combinem estratégias de Inovação e Qualidade. Este
contributo é dado pelo desenvolvimento de uma metodologia que visa a integração de dois conceitos, os quais até há
poucos anos se enquadravam em linhas de orientação distintas, designadamente a engenharia de controlo do processo
(EPC), preconizada pelos engenheiros de processo, e o controlo estatístico da qualidade (SPC), preconizado pelos
estatísticos e profissionais da qualidade A integração de ambos os conceitos constitui uma mais valia na melhoria
contínua da qualidade do produto final, permitindo alcançar uma redução da variabilidade da característica da
qualidade, a curto e longo prazo.
A abordagem adoptada para a implementação da metodologia de integração foi realizada por etapas. Numa primeira
etapa procurou aplicar-se cada um dos componentes ao processo de produção de pasta de papel, designadamente os
controladores (baseados no critério da variância mínima), e as cartas de controlo univariadas e multivariadas
(concebidas para serem aplicadas quando os dados do processo exibem autocorrelação). Numa segunda etapa, os dois
componentes, já devidamente caracterizados, foram integrados no processo, seguindo a metodologia de integração
desenvolvida no presente trabalho de investigação, concebida para ser aplicada de uma forma faseada e interactiva.
A metodologia de integração proposta, foi aplicada a um caso de estudo real, em que a empresa hospedeira foi a
Fábrica de Pasta de Setúbal do Grupo Portucel Soporcel. A sua aplicação em dados reais permitiu facultar, aos
PT
engenheiros do processo, uma ferramenta de apoio à tomada de decisão, quando o processo de produção de pasta crua
é afectado por determinadas perturbações.
Figura 1 – Esquema das várias etapas que compõem a metodologia de integração EPC/SPC
Em caso de interesse contactar: Ana Sofia Vilela de Matos, [email protected].
Lista de referências: Ana Sofia Matos (2006) “Engenharia de Controlo do Processo e Controlo Estatístico da
Qualidade: Metodologia de Integração Aplicada na Indústria da Pasta de Papel”, Tese de Doutoramento,
FCT/UNL – DEMI, Monte de Caparica.
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3. “Estudo do equilíbrio de partição de metais entre fibras e solução de pasta kraft”.
João P. Calado e Licínio M. Ferreira.
Dep. Engª. Química, Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
Resumo
O aumento do grau de fecho dos circuitos de águas e a sua reutilização no próprio processo, tem sido uma
preocupação constante das fábricas de pasta celulósica por imposição de legislação ambiental cada vez mais restritiva
em termos de cargas de poluentes e efluentes. Alguns problemas de ordem operacional podem surgir desse fecho de
circuitos causados pela acumulação de elementos que não fazem parte do processo ( “non-process elements”)
usualmente designados por NPE’s, de acordo com a terminologia inglesa. Uma grande percentagem dos NPE’s mais
comuns como manganês, magnésio, cálcio, ferro e tantos outros entram no processo com as aparas de madeira que
alimentam os digestores. Soluções tecnológicas para controlar estes elementos passam pela sua quantificação nas
grandes correntes de entrada e saída, e também, pelo estudo do equilíbrio de partição entre fibras e a solução de pasta.
Simuladores de processos como o “WinGems” que realiza balanços mássicos e energéticos são aplicados com
sucesso na avaliação de estratégias de fecho das fábricas se incorporarem modelos de equilíbrio realísticos para a
previsão das concentrações de NPE’s nas correntes.
Neste trabalho foi avaliada a interacção dos NPE´s mais comuns (magnésio, cálcio, manganês e o sódio) com as
fibras celulósicas, em solução de pasta kraft de eucalipto. Estes iões são adsorvidos pelos grupos funcionais da pasta,
onde se destacam o grupo carboxílico e o grupo fenólico, e a concentração destes depende fortemente do pH da
solução. A constante de ionização do primeiro grupo funcional bem como a sua concentração foram determinadas a
partir de curvas de titulação potenciométricas para amostras de pasta crua (PC) e pré-deslenhificada com oxigénio
(PDO). Para as amostras de pasta crua e branqueada foram obtidos valores do teor de ácido carboxílico de 0,047 e
0,061 mmol/g de pasta seca, respectivamente. Estes resultados mostram que a deslinhificação com O2 promove o
aumento no teor de ácido carboxílico da pasta crua, provavelmente, decorrente da degradação de estruturas fenólicas
condensadas e não condensadas como sugere a literatura. Da aplicação da equação proposta por Herrington e Petzold
aos dados experimentais obteve-se o valor de 3,80 para a constante de ionização intrínseca, pKio. A segunda parte do
trabalho foi conduzida no sentido da determinação da capacidade de adsorção das pastas PC e PDO quando postas em
contacto com soluções contendo cada um dos iões Mg, Ca, Mn e Na. Para tal, foram obtidas isotérmicas de adsorção
e os respectivos ajustes com dois modelos empíricos: o modelo de Freundlich e o modelo de Langmuir. Na Figura 1
mostram-se os resultados para o caso do ião magnésio. Da análise global aos resultados, pode-se inferir que o
equilíbrio de adsorção dos NPE’s estudados é bastante favorável e depende das características físico-químicas da
pasta.
3
5
2.5
4
2
3
5
2.5
4
2
1.5
3
Experimental
Freundlich
2
Langmuir
pH
1
1
0.5
0
0
50
100
150
200
Co ncentração final, Cf (mg M g/l)
250
1.5
3
1
Experimental
2
Freundlich
Langmuir
pH
1
0.5
0
0
50
100
150
200
250
Co ncentração final, C f (mg M g/l)
Figura 1.1 – Isotérmica de equilíbrio de Figura 1.2 – Isotérmica de equilíbrio de
adsorção para o magnésio relativa à pasta adsorção para o magnésio relativa à pasta
PC.
PDO.
Em caso de interesse contactar: Licínio Ferreira, [email protected].
Lista de referências: João Pedro Calado e L. M. Ferreira, “Estudo do equilíbrio de partição de metais entre
fibras e solução de pasta kraft”, CIADICYP, Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel,
10 a 12 de Novembro, Córdova (2004).
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Acção COST E32 - “Characterisation of paper surfaces for improved printing paper grades”.
Paulo Ferreira.
Departamento de Engenharia Química - Universidade de Coimbra.
Resumo
Em 2006 realizaram-se, no âmbito da Acção COST E32 - Characterisation of paper surfaces for improved printing
paper grades, duas reuniões científicas nas participou o Eng. Paulo Ferreira, na qualidade de Delegado Nacional à
Acção. Nestas reuniões foram apresentados alguns dos trabalhos de investigação e desenvolvimento que estão a ser
feitos no espaço europeu, relacionados com a caracterização química e estrutural da superfície de diferentes tipos de
papéis e influência das propriedades a superfície na impressão. Houve ainda lugar a discussões em grupos de trabalho
e mesas redondas. Os trabalhos apresentados nas duas reuniões de 2006 foram:
Flexo
printing,
a
technology
with
rocketing
impact,
but
hit
by
new
competition
(Jan Vroegod, B&O Grafische Productie Advisering); Flexo printability and substrate topography (Per-Åke
Johansson, STFI-PF); Imbibition of wetting and penetration of non-wetting liquids in tomographic images of porous
structures (Jussi Timonen, University of Jyväskylä); Properties and structure of pigment–latex coating layers
(Petronela Nechita, Ceprohart Braila and Florin Ciolacu, Technical University Iasi); Coating layer microstructure
and location of binder - results from SEM analysis (Kari Juvonen, KCL); SEM analysis of ink jet prints, STSM report
(Branka Lozo, Faculty of Graphic Arts, University of Zagreb); Surface analysis of coated papers using XPS and
TOF-SIMS (Marie Ernstsson, Institute for Surface Chemistry); Characterization of surface sized E. globulus fine
papers, STSM report (Isabel Moutinho, Universidade de Coimbra); Limits and advantages of digital printing
techniques (Tadeja Muck, Faculty of Natural Sci and Eng., Univ. of Ljubljana); Toner adhesion – Effect of paper
properties (Roland Zelm, Lehrstuhl für Papiertechnik, Univ. of Dresden); Modified measurement of Bendtsen
roughness (Roland Zelm, Lehrstuhl für Papiertechnik, Univ. of Dresden); Different surface treated paper
characterization (Diana Gregor Svetec, Faculty of Natural Sci and Eng., Univ. of Ljubljana); Image analysis based
methods for characterization of paper structure and print quality (STSM report, Ales Hladnik, Pulp and Paper
Institute, Ljubljana); Absorption uniformity measurements using micro sized drops (Göran Ström, STFI-PA,
Stockholm); Print mottle on offset printed coated papers (Janet Preston, Imerys Minerals, Par, Cornwall); Tailoring
paper printability with small amount of polymers or with plasma treatment (Kirsi Kataja, VTT, Espoo); Relationship
between surface chemistry and wettability of AKD and ASA sized papers (Rauni Seppänen, YKI, Stockholm);
Influence of surface structure, surface sizing and environment on liquid (ink) wetting (Jarl Rosenholm, Åbo Akademi
University, Turku); Interaction of highly reactive oxygen plasma with polymeric materials (Miran Mozetic, IJS
Institute for opto-electronics, Ljubljana); How can fibre bundles that stick out of the board cut face be explained
(Pieter Veenstra, Veenstra Technological Advices, Assendelft); Compression phenomena in the z-direction of board
or paper (Pieter Veenstra, Veenstra Technological Advices, Assendelft).
Na Primavera de 2007 terá lugar mais uma reunião, na qual se abordarão os aspectos relacionados com a superfície
do papel e a rotogravura, e finalmente no Outono de 2007 realizar-se-á a conferência de encerramento da Acção, a
qual versará sobretudo a impressão ink-jet e será aberta a toda a comunidade académica e da indústria.
Em caso de interesse contactar: Os eventuais interessados em ter acesso à informação transmitida poderão
consultar a página da Acção COST E32 (http://www.pfi.no/gary/COSTE32.htm), na qual encontrarão as
cópias de algumas das apresentações destas duas reuniões, bem como de outras realizadas em anos anteriores.
Todavia, como nem todas as comunicações estão disponíveis para consulta na referida página, poderão em
alternativa contactar com Paulo Ferreira (Dep. Eng. Química – Universidade de Coimbra; [email protected]).
Mais informações sobre os eventos de 2007 poderão igualmente ser obtidas contactando com Paulo Ferreira.
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Newsletter Digest. Publicada por Tecnicelpa.
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Tel 249 324 858 / Fax 249 312 068 / E-mail : [email protected]
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