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metadata.teses.dc.title: Development of kraft paper reinforced with bleached cellulosic nanofibrils for application in packaging
metadata.teses.dc.title.alternative: Desenvolvimento de papel kraft reforçado com nanofibrilas celulósicas branqueadas para aplicação em embalagens
metadata.teses.dc.creator: Lima, Lidiane Costa
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/6759836207539392
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Bianchi, Maria Lúcia
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Tonoli, Gustavo Henrique Denzin
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co2: Hein, Paulo Ricardo Gherardi
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Bianchi, Maria Lúcia
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Trugilho, Paulo Fernando
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Guimarães Júnior, José Benedito
metadata.teses.dc.contributor.referee4: Campos, Franciane Pinheiro Cardoso
metadata.teses.dc.contributor.referee5: Guimarães Júnior, Mário
metadata.teses.dc.subject: Nanocellulose
Mechanical resistance
Near infrared spectroscopy
Nanocelulose
Resistência mecânica
Espectroscopia no infravermelho próximo
metadata.teses.dc.date.issued: 29-May-2019
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
metadata.teses.dc.identifier.citation: LIMA, L. C. Development of kraft paper reinforced with bleached cellulosic nanofibrils for application in packaging. 2019. 50 p. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2019.
metadata.teses.dc.description.resumo: O primeiro estudo teve como objetivo estabelecer a contribuição física e mecânica das nanofibrilas celulósicas para a resistência dos papéis para embalagem, determinar a interação das nanofibrilas com a matriz fibrosa e seu potencial para permitir a redução da gramatura sem redução da resistência do papel. Folhas de papel foram preparadas misturando fibras de eucalipto não-branqueadas e nanofibrilas de celulose produzidas via desfibrilação mecânica, seguindo os passos: homogeneização, filtragem a vácuo, prensagem e secagem à temperatura ambiente. Os doze tratamentos resultantes da combinação das gramaturas finais 75, 85, 95 e 105 g/m² com as concentrações de nanofibrilas de 1, 5 e 10% em massa foram analisados para determinar propriedades físicas e mecânicas do papel, juntamente com imagens FEG-SEM para investigar a formação da folha e acomodação das nanofibrilas dentro do papel. As micrografias mostraram a formação de nanofilmes e a agregação entre nanofibrilas e fibras/microfibras dentro do papel, causando redução na porosidade e aumento na resistência à passagem do ar do papel. O reforço das nanofibrilas contribuiu para a melhora de todas as propriedades analisadas, com exceção do teste de compressão em ondas, influenciado apenas pela gramatura, da permeabilidade ao vapor d'água e da taxa de transmissão de vapor d'água. Resistência à passagem do ar, índice de tração, alongamento e módulo de elasticidade destacaram-se por seu aumento ser responsabilidade apenas das nanofibrilas de celulose, sem influência da gramatura, comprovando a eficácia das nanofibrilas de celulose em potencializar as propriedades do papel mesmo com redução de gramatura. O segundo estudo teve como objetivo investigar a capacidade da espectroscopia no infravermelho próximo para estimar o conteúdo de nanofibrilas, as propriedades físicas e mecânicas dos papéis. Análise de componentes principais (PCA), mínimos quadrados parciais (PLS) e análise discriminante de mínimos quadrados parciais, baseadas em informações laboratoriais e espectrais foram utilizadas. Na PCA não houve separação entre amostras relacionada ao conteúdo de nanofibrilas. A PLS gerou modelos para concentração de nanofibrilas, índice de tração, alongamento e resistência à passagem de ar com R²cv de 0,73 a 0,98, indicando que a técnica NIRS é adequada para predizer propriedades físicas e mecânicas de papéis para embalagem e pode detectar a presença de nanofibras celulósicas no papel. Os modelos de PLS-DA classificaram corretamente mais de 98% das amostras em relação ao conteúdo de nanofibrilas.
metadata.teses.dc.description.abstract: The first study aimed to establish physical and mechanical contribution of cellulose nanofibrils to the resistance of packaging papers, determine nanofibrils interaction with the fibrous matrix and its potential to allow grammage reduction without paper resistance downsizing. Paper sheets were prepared by mixing unbleached Eucalyptus fibers and cellulose nanofibrils from mechanical defibrillation, following the standardized steps: homogenizing, vacuum filtration, pressing and room temperature drying. The twelve treatments resultants from the combination of the final grammages 75, 85, 95 and 105 g/m² with the nanofibril concentrations of 1, 5 and 10 wt% were analyzed to determine physical and mechanical properties, along with FEG-SEM images to investigate paper formation and nanofibrils accommodation within the paper. Micrographs showed the formation of nanofilms and aggregations between nanofibrils and fibers/microfibers within the paper, causing reduction in paper porosity and consequent increase in resistance to air passage. Results showed that nanofibrils reinforcement contribute to enhance all properties analyzed, except for corrugating medium test, only influenced by grammage, water vapor permeability and water vapor transmission rate, that presented no tendency. Resistance to air passage, tensile index, stretch and modulus of elasticity stand out for improvements being result only of the cellulose nanofibril reinforcement, with no influence of grammage, proving the effectiveness of cellulose nanofibrils to enhance barrier properties and mechanical resistance even with grammage reduction. The second study aimed to investigate near infrared spectroscopy capability to estimate nanofibrils content, physical and mechanical properties of packaging papers reinforced with cellulose nanofibrils. Principal component analysis (PCA), partial least squares (PLS) and partial least squares discriminant analysis (PLS-DA) based on laboratorial and spectral information were utilized. At PCA there was no separation between specimens related to nanofibril content. PLS generated models for nanofibrils content, tensile index, stretch and resistance to air passage with R²cv range from 0.73 to 0.98, indicating that NIRS technique is suitable for predicting physical and mechanical properties of packaging papers and can detect cellulose nanofibril into the paper matrix. PLS-DA models correctly classify more than 98% of the samples according to nanofibril content.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/34463
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: eng
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