Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/39614
metadata.teses.dc.title: Papers development from blending of different natural fibers and nanocellulose addition
metadata.teses.dc.title.alternative: Desenvolvimento de papéis a partir da mistura de diferentes fibras naturais e adição de nanocelulose
metadata.teses.dc.creator: Pego, Matheus Felipe Freire
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/6836351873229524
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Bianchi, Maria Lúcia
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Bianchi, Maria Lúcia
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Tonoli, Gustavo Henrique Denzin
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Guimarães Júnior, José Benedito
metadata.teses.dc.contributor.referee4: Bellete, Barbara Sayuri
metadata.teses.dc.contributor.referee5: Rezende, Raphael Nogueira
metadata.teses.dc.subject: Papel - Qualidade
Nanocelulose
Papel - Resistência
Métodos de reforço
Paper - Quality
Nanocellulose
Paper - Resistance
Reinforcement methods
metadata.teses.dc.date.issued: 1-Apr-2020
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
metadata.teses.dc.identifier.citation: PEGO, M. F. F. Papers development from blending of different natural fibers and nanocellulose addition. 2020. 97 p. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2020.
metadata.teses.dc.description.resumo: A indústria de papel e celulose tem atualmente diversos desafios que devem ser superados, além de metas que devem ser atingidas, sejam elas produtivas, ambientais ou referentes à qualidade. A qualidade de seus produtos é um desses desafios, principalmente no que se refere a papéis especiais ou superiores, com propriedades específicas para determinada utilização. Nesse sentido, faz-se necessário o desenvolvimento de novos produtos para suprir demandas mais exigentes do mercado. Assim, este trabalho teve como objetivo desenvolver papéis que apresentem propriedades superiores por meio da mistura de fibras naturais obtidas de diferentes matérias-primas e da adição de micro/nanofibrilas de celulose, além de compreender como esses dois fatores afetam a qualidade dos papéis. Para isso, amostras de polpa celulósica de sisal, eucalipto e pinus foram utilizadas. As polpas foram misturadas nas combinações possíveis e nas proporções de 5/95%, 25/75% 45/55%, sendo posteriormente destinadas a produção dos papéis. Papéis virgens (100% de cada polpa) também foram produzidos. A adição de nanofibrilas de celulose de sisal foi realizado por dois métodos: mistura durante a formação das folhas - MT- (3, 5 e 10% de nanofibrilas) e recobrimento superficial de folhas já formadas -CT- (10% de nanofibrilas). Os papéis reforçados e não reforçados foram submetidos aos ensaios mecânicos, físicos e óticos, além da análise da estrutura, espectroscópica e da resistência de suas ligações. Para melhor compreensão dos resultados e conclusões, a tese foi dividida em três tópicos: I – Efeitos da mistura de diferentes fibras nas propriedades físico-mecânicas; II – Efeitos da mistura de diferentes fibras nas propriedades óticas, estruturais e de resistência de ligação); e III – Impacto da adição de nanocelulose em papéis misturados. No tópico I, foi observado que ocorreram diferenças estatísticas entre os tratamentos para as propriedades físico-mecânicas e estas foram relacionadas à morfologia das fibras. A espessura dos papéis tendeu a decrescer com a mistura de fibras. As menores resistências mecânicas foram relacionadas à fibra do eucalipto e suas misturas enquanto as maiores foram relacionadas ao sisal e pinus. A adição de pequenas quantidades de sisal em misturas contribuiu significativamente para melhoria das propriedades mecânicas, evidenciando o efeito sinergético da mstura de fibras. No tópico II, os tratamentos com eucalipto apresentaram maiores resistência de ligação, alvura e permeância ao ar. Papéis misturados apresentaram melhores propriedades físicas que papéis virgens, evidenciadas por diferenças estruturais em imagens eletrônicas. No tópico III, a adição de nanofibrilas em papéis misturados aumentou a espessura, volume, gramatura, densidade aparente, opacidade, rugosidade e todas as propriedades mecânicas e reduziu bulk, alvura e permeância ao ar. A adição de nanofibrilas foi diferente entre os dois métodos de reforço. O método MT promoveu a melhora das propriedades mecânicas com o aumento do teor de nanocelulose. Papéis obtidos pelo método CT apresentaram menores valores de resistência mecânica se comparados com os obtidos pelo método MT. Finalmente, conclui-se que tanto a mistura de diferentes fibras como a adição de nanofibrilas contribuem para melhoria de propriedades qualitativas do papel, podendo se tornar potenciais métodos para produção de papéis que demandem grande qualidade ou mesmo para aumento do valor agregado desses produtos.
metadata.teses.dc.description.abstract: The pulp and paper industry currently have several challenges that must be overcome, as well as goals that must be reached, whether productive, environmental or related to quality. The product quality is one of these challenges, especially for special or superior papers, with specific properties for a particular use. In this sense, we seek for development of new products to meet market demands. Thus, this study aimed to develop superior papers by mixture of natural fibers obtained from different raw materials and by addition of micro / nanofibrils of cellulose, as well as to understand how these two factors affect the paper quality. Then, samples of cellulosic pulp from sisal, eucalyptus and pine were used. Morphological analyzes of these fibers were performed. The pulps were mixed in different combinations and proportions (5/95%, 25/75% 45/55%,), and destined to the paper production. Virgin papers (100% of each pulp) were also produced. The addition of sisal nanocellulose was performed by two methods: mixing during handsheet formation - MT- (3, 5 and 10% nanofibrils) and surface coating of formed papers -CT- (10% nanofibrils). The reinforced and unreinforced papers were submitted to mechanical, physical and optical tests, besides the structure analysis, spectroscopic and bond strength. For a better understanding of results and conclusions, the thesis was divided into three topics: I - Effects of different fibers blending on the physical-mechanical properties; II - Effects different fibers blending in optical, structural and bond strength properties; and III - Impact of nanocellulose addition on mixed papers. In topic I, it was observed that statistical differences occurred between treatments for physical-mechanical properties and these were related to fiber morphology. The paper thickness tended to decrease with the fiber blend. Lowest mechanical strengths were related to eucalyptus fiber and its mixtures while highest were related to sisal and pine. The addition of small amounts of sisal in mixtures significantly contributed to the improvement of mechanical properties, evidencing the synergistic effect of fiber blending. In topic II, treatments with eucalyptus presented higher bond strength, brightness and air permeability. Mixed papers had better physical properties than virgin papers, evidenced by structural differences in electronic images. In topic III, the addition of nanofibrils to mixed papers increased thickness, volume, weight, apparent density, opacity, roughness, all mechanical properties and reduced bulk, brightness and air permeability. The addition of nanofibrils was different between the two reinforcement methods. The MT method promoted mechanical properties improvement as nanocellulose content was increased. Papers obtained from CT method presented lower mechanical strength values compared to the MT method. Finally, it is concluded that both the mixing of different fibers and the addition of nanofibrils contribute to the improvement of paper quality properties and can become potential methods for high quality paper production or even to increase the added value of these products.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/39614
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: eng
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