prGlOCO TcclnricrlArticle

Desaguamento de polpa Draft branqueaclade fibra curia refinada por gravidade vacuo

e centrifugafao com aplicaao de pressao

Dewatering of refined bleached hardwood

kraft pulp by gravity vacuum and

centrifugation with applied pressure

utores to rhrrrsIvlartin1 Hubbe

4arkPanclc

N0

O

W

O

PalavraschaeDesaguamento drenagem refinarao

lelentKCtlRl21 aCUOtillAen7

RESUMO

Foram efetuados trey tipos cle testis de desaguamentocom suspensoes de polpa kraft branqueada de fibra curta

refinada Foi empregado um teste modificado de valor de

retenraode aguaN1WRV modified water retention valuecom pressao aplicada Para umedecer plugues de fibras du

rante sua centrifugaraoOs niveis de refine e as condiCOesde secagem tiveram efeitos dramaticos e consistentes sobre

as taus de desaguamento por gravidade testes de freenesscom aplicaaode vacuo e tambem nos testes de IvIWRV

Os efeitos da secagem foram mais oumenos equivalentes a

inversao dos efeitos da refinaraoEmbora as mudanasno pHe CO1CelltraCdO de Sal daSlUa0BlUOSa telllalIl tld0 a111p10Sefeitos sobre o desaguamento por gravidade ou vacuo essas

condiroes quimicas nao afetaram os resultados do MWRV

de mode significative

INTRODUAOA taa e extensao cla reanocao cle agua chuante a for

marao do papel o desaguamento a vacuo e a prensagem

iunida podem impactar os indices da produao de papel e

Keywords Devvatering drainage drying refiningfUlO17 llIINI rCINT7lrUTl

ABSTRACT

T1T t 1111cSrifclltc7717 rtSLS lf7CpcYt077MCCltiaritl7 efinecl bleached hardwood kraft szrspensionsAmoded water retention alue 111ZRV test was

7sedwith pressure applied to damp plargs offibersdaring their centrugation Refini7sg levels and dry177gol7hT7017S 7Gt7c7l77c1f7 U71d Co77SIS11TffctS 77

dewaterinng rates biz gravity freeness tests with the

applicat7on ofvacuurrr and cxlso theMlRhtests Ef

fects ofdrying were roughlyecuivcxlent to a reversal

ofrelining effects Thougl2 changes in thepH and

salt concentration of tleacueoas solution had largeeffects on dewatering by gravity or vaeuurn these

chemical conditions did not affectlllltRVresults to a

significant extent

INTRODUCTIONThe rate and extent ofwater removal dar

ing paperformation vacuum dewcxtering and

wEtpressing ccniaapact paper7rodz7ctionr7tes

and the amoarnts of energy regariredfor drying

Referencias has Aufares Auilrors references

1 Qepartamento de Ciencia da Madeira e do Papel Universidade Estadual da Carolina do Norte Caixa Postal do Campus 8005 Raleigh NC 276958005 EUA

i iiIUOC iGL CLr r f Ll rL il r7iL c Clbrt

Email hubheancsuedu

2 Institute de Tecnalayia de Nova Jersey Universidade Heights Neirark NJ 071021982

EUA

a quantidade de energia requerida para a secagem Devido

aos altos custos para a reforma de tuna se4ao de forma4aoou de prensas de umamaquina de papel objetivando a me

lhoria na desaguamento os papeleiros buscam maneiras de

aperfeicoar as texas de desaguamento atraves do ajuste do

ambiente quim ico da parts umida da m equine e tambem por

sua seleao do tipo de fibre e condioes de processamento das

fibras A motivaaodo presents trabalho foi a de comparar

os efeitos de diferentes condiCes de fabrica4io de papelpertinentes a remoraode agua em tres estagios criticos do

processor desaguamento por gravidade aplicaraode vacuo

e prensagem umida Um tests baseado na centrifugaaode

plugues umidos de fibras a presence de pressao aplicada e

1lrOpOStO COlnO Ulna lllallelra d0 SC estllnar at telldenClas lla

umidade cla folha continua epos a prensagem umida

Falta de correlacao entre o desaguamento porgraidadee O ilSSlStldO p01 ilCUO

Uma taximais alta de desaguamento initial nao resultanecessariamente em solidus mais altos da folha de papel no

rolo de sucraocouch ou apcSs a prensagem Britt e Unbehend

1985 realizaram umaserie de testes de laboratorio compa

rando as taxis de clrenagem por gravidade tom as taxis do

desaguamento assistido por vacuo Os testes de gravidadedemonstraram a efetividade de aditivos baseados em polietilenoimina seja porsuapropria aaoouquando seguidos por

um agents de retenaocopolimero ani8nico de acrilamida

bias os mesmos aditivos quando submeticlos a testes de

desaguamento assistido por vacuo deram como resultado

a permanencia de niveis de umidade substancialmente

mais altos na folha umida de papel Resultados superioresforam alcanados tanto para o desaguamento por graidade

quanto o assistido por vacuo desde que as suspensoes de

fibras fossem agitadas vigorosamente apps o tratamento

polimerico Os polimeros induziram flocos de fibras fortes

porem sensiveis ao cisalhamento Durante o desaguamentopor gravidade a agua pods passar facilm ente em torno desses

flocos resultando em drenagem rapida Mas sob aplicaaode

vacuo o ar e capaz de passar em torno dos flocos de fibrase a agua e deixada no interior desses flocos

O desafio de prever o desempenho da prensa umida

E dificil determiner experimentalmente se mudanra nas

variaveis da masse na parts umida de uma maquina de papeltem efeito significativo na remorao de agua no nip da prensa

umida Caulfield et cal 1982 E esperado que condioes mo

dificadas nos quimicos da parts umida afetem a quantidadede agua na folha de papel entrzracto no nip da prensa umida

E dificil determiner a quantidade de agua em um feltro de

prensa antes e depois donip da prensa visto que os feltros das

prensas sao repetidamente ezostos a chuveiros de limpeza e

desaguamento por vacuo nas caixaslavafeltro Uhle boxes

Because ofhigh costs recaaired to rehuild a paperniaInait forariagscticin or press section to ar

prove dewatering papermalzers seek ways to en

hance dewatering rates b adjusting the chemical

environment of the wetend and also by their

selection offiber type and processing conditions

forfibers The motivation of the present work

was to compare the effects of different papermaking conditions relative toremoving water at three

critical stages in theproeess gravity dewateringvucrurnapplication andwetpressing A test

based on centrifugation ofwet plugs offibasthe presence of applied pressure is proposed as

a cxy to estimate trends in paperuebmoisture

afterwet pressing

Lack ofCOPreIrtZO1r bcteerr grlnitard rncrrrnrr

CISSLSIe1CIE11CItE7I71y

highsr rate fmrtial detircaterrrag clues riot

necessailyresult in higher solids of the paperweb at the couch or after pressing Britt and LIn

behend 1980 carried out a series of laborutorbased tests comparing gravity drainage rates to

vacauraaassisted dewatering rates The gravitytests demonstrated the effectiveness of additivesbased on polyethyleneimine either by themselves

or tial2en followed by an anionic acrylamide co

polyrner retention aid But the same additiveswhen subjected to vacuumassisted dewateringtests yielded substantiall higher moisture lev

els rera2aining in the wet sheet ofpaper Superiorresults were achieved for both gravitz and vac

uumassisted dewatering if the fiber suspensionswere vigorordsly agitated after polymer treatraent

The polmers induced strong but shearsensitive

fiber flocs During gravity devatering water can

easily pass rorcnd such flocs resulting in rapiddrainage But under vacrtatrn application air is

able to pass around thefiber flocs and water is

leftvithin theflocs

The ehlrllergecfpredictnrg fretyressperfinruarrceIt is difficrlt to determine experirnentallvwhcther a

change infurnzsh variables at the wet endfapaperrraachine has a significant ofEct on water removal in a

uetpress nip Caraeld et al 1982 Changed wetend

chemical conditions can be expected to affect the amount

of water in the wetweh ofpaper enteringthewetpress

nip It is difficult to aecountfor the cartounts ofwaterin apress fabric before and after a press nip since szACda

press fabrics are reeatedly exposed to cleaning show

ersand vczcaaavn devatering czt uhle boxes Also some

0

0

aW

O

Alem disso certa quantidade de agua pode passar do feltro da

prensa para a folha de papel apos esta deixar o nip Alguns pes

quisadores usaram simuladores de prensa tiun ida em laboratorio

Zotterman e Wahren1978Strattonl982Davis 1983 Wegner

1987 Springer tal 1989 Bums et crl 1989 Ainda quetnis

experimentos tenham sido uteis ao revelar aspectos mecanisti

cos do desaguamento em prensas eles requerem equipamentoespecializado que geralmente nao se encontra disponivel nas

instalaroes de testes da fabricaao de papel

1Ietodospara medic5odosalor de retencao de igu ARV

abordagem usada no presente trlbalho para ularos provaveis efeitos das eariaveis da parte umida sobre a

quantidade de agua que pode ser removida por prensagem

iiuiida se baseia na cenhifugaaode plagues iuuidos de

fibras te a determinarao de um valor de retencaode aguatVRV Swerin et al 1990 observaram alta correlaraoentre os resultados do teste de WRV e os niveis de solidos

que foram obtidos por prensagem iuniclZ sob tun corljuntofixo de condiroes Com teste de tVRV Jayme 1944 Thode

et nl 1960 Jayme e Biittel 1968 Scallan e Caries 192Abson e Gilbert 1980 Strom eIunnas 1991 Maloney et

rl 1999 Anon 1912000 podese aualiar a massa relativa

de agua remanescente em um plague de fibras umidas depoisde centrifugado por determinado periodo de tempo e sob

aceleraCao definida

Os metodos tradicionais de teste de WRV Anonimo

1981 2000 nao sao ideais do ponto de vista de se tentar es

timar as quantidades de agua que poderiam potencialmenteser removidas de uma folha um ida por meio da prensagem

tiunida Calculase que tais testes sofram porcausa de a a

existe7icia de um graliente cle pressao quase linear dealtro

das diferentes camadas no interior de um plague de fibras

durante a centrifugaCao essenciahnente sem nenhumapressao aplicada a camada superior de fibras b a oportunidadepara reumidecimento significativo do plague de fibras pelaaguaexpelida depois de terminada a centrifugaaoecumcaminho relativamente indefinido em que o plague de fibras

se forma levando a suspeita de que os resultados podem

depender de fatrrestail como tuiiformrdade na compactaaoe orientarao das fibras Foi mostrado que umapressao mais

uniforme sabre o plague de fibras durante a centrifugaaopode ser obtida pela colocaaode uma massa fixa sobre o

plague umido de fibras Maloney e Paulapuro 1999 Ma

loney t crl 1999 Ahrens t al 1999 O reumedecimento

pode ser minimizado pela colocarao de um disco de vidro

sinterizado fritted glass de poros finos abaixo do plague de

fibras antes do inicio da centrifugacao Ahrens et al 1999Finalmente nossos experimentos preliminares mostraram

que poderiam ser obtidos resultados mais reproduziveis se

os plagues de fibras fossem lormados por filtragem de uma

massapreselecionada de solidos de umasuspensao

water maypass from auetdress felt back into the paperweb after leaving the nip Sorzze researchers have used

laboratorybasedwetpress simulators otterman and

Ybahren 198 Stratton 1982 Dais 1983 Wegner198 Springer et al 1989 Burns etal 1989 While

such etiperiments have been helpful irz revealing mecha

nistic aspectsofpressdegaiering theyreguire specializedecziprzzent that is zrsually unavailable in paperrzzaking testfacilities

1irtcyfterrtionrdire1RI mEtlrorls

The approach used in the present work tojudgethe likely effects ofweterrdvariables on the amounts

ofuater that can be removed b wetpressing is based

orzcentrrrgation ofdampfiber plugs ie deternzi

natzon ofawater retention value wTfRL SStierin et

crl 1990 observed a lriglz correaation between YMV

test results and the solids levels that were achieved

bvwctpressing under afiaed set ofconditiorsIn a

WRV test Jayme 1949 Thode et al 1960 JcxyrzzeandBiittel 1968 Scallczn and Cczrles 192Abson

and Gilbert 1980 Stromand Kunnas 1991 Maloneyet al 1999 Anon 1981 2000 one evalzrates the

relative mass oftivater rernairzirzg in aplug of dampfibers after it has been centxifugedfor afixed lengthoftirzze at a definedacceleration

Traditional WRV test methods Anon 1981

200Jarenot idealfrom the standpoint ftrying to

estimate the amounts ofwater that couldpotentiallybe removedfrom awet web by uetressing asch

tests areepeeted to suerfrom a the existence ofa nearly linear gradient ofpressure within differentlayers within cx fiber plug during centrxgation with

essentially no pressure being applied to the zcpperrarostlaver offibPrs b the opportunityfor sign cant

rewetiing ofthe fiber plug by expelled water aftercentrifzrgation has stopped arzd c a relatively

undefinedway in which the fiber plug isforrnedleading to aszrapiciorr that the results may dependon such factors as packing uniformity andfiberorientation It has been shown that amore uniformpressure on thefiber plug throughoart centrfugationcan be achieved bplacement ofafixed mass above

the damp plug offibers1llalonesandPaulaparro199911Ialoney et al 1999 Ahrens et al 1999

Rewetting can beminirnized by placing awater

saturatedfineporeglassfritted disc belrnti the fiberplug before tlze start ofcentrifugation Ahrens et crl1999 Finall ourprelirrzinaryy experirnents shrraedthat rzzorereproducible results cordld be uchieved iffiber plugs ivereforrzzed byfiltering apreselectedrzass ofsolids from a saasperzsiorz

MATERIALS E METDDDS

liassa de papel prontaA massa pronta foi obtida de manta de polpa kraft bran

queada e seca de fabrica local Sul dos Estados Unidos As

fibres foram imersas em ague comum dispersal 5 minutos

de acao de refinador sem nenhuma taiga aplicada e refina

das poi 20 minutos usandoserefinador de laboratorio tipoHolandesa Valley Machinery Co Appleton WI metodo

Tappi T 200 O grau de refino CSF Canadian Standard

Freeness resultante foi 288 mL metodo Tappi T 227 Uma

batelada alternative de fibres foi preparada de modo similar

porem com 45 minutos de refinaao dando Como resultado

tun grau de refino de 88 mL Foi preparada uma terceira

batelada de fibres dispersandose clelicadamente as fibres

kraft de folhosa branqueadas sem refinaaoSubbateladas de suspensoes de fibres refinadas ou

naorefinadas tinham consistencies de cde156Exceto

onde assinalado diferentemente acondutividade eletrica

das suspensoes foi ajustada em 1000 ltScm pela adiao de

solurao de sulfato de sodio

Os quimicos usados nos experimentos cramgrau de reagente

Testes do grau de refino

Os valores do grau de refino CSF Canadian Standard

Freeness foram determinados de acordo com o Metodo

TAPPI T 227 Em cada caso a massa pronta de fibres foi

cliluida mecliante solurao com concentracaode bicarbonato

de sodio de 104M e condutividade eletrica de 1000 Scm

devido aoNaZSO4 Cade testecomeoucom suspensao de

solidos de05e as consistencies finais chegaram a cerca

de 5 dependendo do tempo e de outros fatores

Testes modificados de Valor de RetenaodeAgua N1WRVNa prepararaode cada teste deMrR 100 mL de pol

pa branqueada de folhosa com aproximadamente 156 de

consistencia com o nivel desejado de condutividade eletrica

geralmente 10005cm exceto se indicado diferentemen

te foram transferidos pare uma garrafa plastica de 200

mL Foram aplicados tratamentos quimicos opcionais aos

conteudos da garrafa Apos cada tratamento quim ico v isto

que algumas vezes houve doffs quimicos em sucessao como

mostrado adiante foi colocada uma tampa na garrafa e os

conteudos agitados vigorosamente durante 15 segundos A

agitaCao foi suficiente pare se alcanar boa mescla de cada

aditivo e pare reduzir os niveis de flocularao visivel

Os conteudos da garrafa plastica foram despejadosno topo de um aparelho de filtragem A parte superior do

aparelho cle filtragem consistia de um cilindro plastico

graduado de 100 mL cam diametro interno de 25 mm

o fundo do qual tinha lido removido proximo a marca

de 0 mL O fundo do cilindro graduado foi moclificado

MATERIALS AND METHODS

Fiber furnish

Thefiberfurnish wasfiamdrylap bleached

Southern 5hardwood1raftpulp obtained at a

local mill The fibers were immersed in tap water

dispersed ve mimtites of refiner action with no

weightappliedj and refinedfor 20 rnimtes using a

Hollander type laboratory refiner ValleylIachirrerCo Appleton IY7TPPIMethod T 200 The result

ing Canadian Standard Freeness value tivas 2S8mL

T1PPLllethod T 227 An alternative batch offiberswas similarly prepared butnith 45 minutes ofrefining yielding afieeness of88rrL A third batch offiherswasprepared bygerrtly dispersing tlrehleached

HYijkraftfibers tivithout refiningSubbatches of refined or unrefined fiber suspen

sions had consistencies ofca156Exceptwherenotedotherwise the eaectrical conductivity of the sus

pensionswas adjusted to 10001tScnrbtthe additron

ofsodium sulfate solution

Chenziectls used in the experirentswere ofregentgracle

1ieesress tests

Canadian Standard Freeness CSF values were

determined according to TAPPIIvlethod T 227 In

each case thefiberfr4rniilrwas diluted with solution

having asodiuraz bicarbonate concentration of10

Mandan electrieal conductivity of10t0ltScm fGluerolczSO Each test started with aslurry solids of05and the final solids was as high as about 5

depending on the tiraae and other factors

Modified iLater RetertinValue tess 11jIWZLIn preparation for each11IlVRT test 100rrL of

approximately156consistence bleached hard

woodpulp stock at the desired electrical conductiv

ity level usually 1000 cmunless noted other

wise was transferred to a 200 mL plastic bottle

Optional chemical treatrnents were applied to the

contents of the bottle4fter each chemical treatrarent

since sometimes there tivere two chemicals in suc

cession cis shown later acap wasplaced on the

bottle and the contents wereshaken vigoroaslyfor15 seconds The slralzing was srafficient to achieve

goodmiaing refeach additieacrd to reduce the lev

ls of risible flocculationContents ofthe plastic bottle werepoured into the

top ofafilterapparatas The top part ofthe filterapparatraconsisted ofa 1OOrnL plastic grcxduatedcylinder inside duxmeter 25 minfrom tivlrich the bot

tom had been reraaoved near to the 0 mL mcrrl The

0

a

O

aW

O

colandose a ale um quadrado de 50 mm de Ledo e 5 mm

de espessura de PPMA e oncle foi recortado em seu Cen

tro um furo de 29 mm Um pedaco quadrado de borracha

Camaradearde bicicleta foi cortado Para Cesar com a

base do conjunto do filtro e colado no Lugar usandose

pare isso adesivo de encanador Foi modificada a parte

externa de uma seringa plastica descartavel de 60mL

da marca BectonDickinson colandoseuma tale de aro

inox de malha 100 a sue superficie superior Antes de Cada

experimento o cilindro graduado modificado foi preso na

secrao da seringa que foi inserida dentro da mange de

borracha de um aparelho de vacuo Imediatamente eposo enchimento do aparelho de filtragem com a amostra da

suspensao fibrosa foi aplicado vacuo de 375 mm Hg e

simultaneamente ligado um temporizador O temporizadorera parado quanelo a mistura na secao do cilindro gra

duado tivesse atingido a marca dos 20 mL Cada taste de

drenagem por gravidade envolveu aumento de consistencia

de 156 pare 75Logo depois um tarugo de madeira de fibre curta en

vernizado com 24 mm de diametro e comprimento de 255

mm foi colocado no topo da seccaodo cilindro graduadoPara compactar delicadamente o topo da camada de fibras

deixandoaplena Posteriormente foi aplicada pressaomoderada ao tarugo suficiente Para fazer com que a aguasubisse de 20 a 50 mm dentro da coma anular antra o tarugoe o cilindro graduado O vacuo foi parado abruptamente no

volume de 8 mL o que implica em consistencia de 173Cada almofada de fibras foi carregada em um tuba cen

trifugador Fisherband 50 mL com tampa rosqueada de

acordo com o esquema mostrado na Figure 1

bottorrr oftlegradriatecl cylinder was moclifiecl hil

gluing it to a0main square of7 mm tlriclP1llfA

from which a29 mm diameter hole had been cut in its

center square piece ofrubber bictrcle tubing was

cutto match the base of the frlter assembly andgluedin place using plumbers adhesive The outer part ofaBectonDickinson brand 6QrnL plastic disposablesyringe was modifred by glaiing a section oflOQrt2esh

stainless steel screen to its upper surface Beforeeach experiment the modedgraduated cylinder was

clamped onto the ayringe section which was inserted

into therubber sleeve ofa vacuum cxpparatus bazrze

diatelvafter filling the filter apparcitars with the slurrysample a vacurrrrr of35rnrrt Hg was applied anda timer was startedsimultaneously The tirrrer was

stoppednhen the mixture in the graduated cylindersection had rEached the 20 mL mark Each gravidrainage test involved an increase infiber solidsfromLbsolids to solids

Soon thereafter cx 24 mri2 diameter varnished hard

wood dcnvel having a length of25 mm was placedinto the top of the graduatedclinder section andiised

to gently pat the topfthefiber pad surface making it

flat Thereafter moderate pressure was applied to the

dowel srffrcient to cause water to rise by 2Q to SQ mrn

within theannulishettiveen the dowel and the grciduatedellinder The vacuum was stopped abriptlyat 8

mL Volume which lrnplies a consistency of1730

Eachfiber pad was loaded into acentrifuge tube

Fisherbrand J mL with screw cad according to the

scheme shown in Figure 1

Tubo centrifugador de 50 mL

6t rnL cenfrifalye tube

Tampa rosqueada t Screw caia

Peso dVlass

Tela malha 200 tZ33rrzsiascreen

Plugue iamido de fibras I3arnp tiiaerptrg

Disco de vidro sinterizado Fatted yiass disc

Tubo reforado com taleeiraforced tcrbira with gcreera

i

Figure 1 Diagrama esquematico do tubo centrifugador e ordem de enchimento pare o testa de valor de retengao de agua modrficado

Para proporcionar espacoa agua expelida foi inserida

no centrifugador uma secaode tubo Tygon reforadoe com ajuste apertado de 31 lnm de colnprimento com

pega circular de tela inox malha 100 colada a seu topo

Foi adicionado a seguir um disco de vidro sinterizado

formado a partir de fibras de vidro cat N 584835tamanho de poros D da Ace Glass Inc O tamanho

nominal dos poros era de 10 a 20 m Os discos foram

armazenados em agua deionizada entre um use e outro

O proposito do vidro sinterizado de poros finos foi mini

mizer os efeitos do reumedeoinlento Ahrens etil1999O plugue de fibras foi colocado no tubo centrifugadorsem se alterar seu formato L7ma peCa circular de tela

inox m alha 200 foi colocada sobre o plugue de fibras para

minimlzar qualquerretellcaode menisco de agua naquelaposirao como consegiiencia do vacuo Por file foi inse

rido um peso de 1S7S g consistindo de tuba Tygoncom

peca de taruode madeira de folhosa bem ustada no seu

interior A altura de coda peso erade 30mm sem contar

a alga com olhal rosqueada e a massa total incluindo a

alga foi de 1575 g Depois de unir as tampas rosqueadasaos tais seis tubos centrifugadores os conteudos foram

acelerados a 2500 revolucaesdurante 301ninutos a uma

temperatures controllda de 25Cusandose centrifugesCentra CL3R des International Equipment Co com

Rotor Horizontal tipo 958 6x50 mL Coda teste envolveu

aumento de consistences de 173io veja anteriormentepara algo entre 23 e SO dependenclo dos condioesdes refinaao e tratam ento

A aceleraaoagindo sobre a agua napolpa foi calculada como

1zR2atiRvzR4azRvz

onde U e a aelocidade linear na posiraoradial R e v sao

as rotaroes por unidade de tempo Em vista do fato de que

as almofadas de fibras estavam se compactando durante o

processo de centrifugadoo de ulna espessura de cerca de 17

mm para espessura too baixa como 8 mm em alguns casos

e porque o valor de R variou conforme a posiraono interior

des almofadade polpa a aceleraao calculadaA variou names

faixa de 6440 a 7610 msz

preSSd aClllllu121di1 elll dllerzllteS Ca1118di1S delltro d0

disposititro de NIuRfoi calculada deacordo com P

J1 pyzRdronde

adensidadepdepende dese a caluada consideradae

parte des massa aplicada parte des almofada defibras e ate que

ponto a almofada defibras se tornou densificada nomo mento

em que a equa aoeaplicadaA densidadedomaterial celulosico

foiassumida como sendo15gcmPor questoes desimplicidade foram considerados somente os pontos To

provide spaceforfloe expelled lhateraclosefittnig1mfrclTIon0bing section 31 rnraa inlength andhavingacircular section of 100meshstainless steelscrE

englued to its top wcrs inserted into the tr4be frit tedglassdzsc formedfioraglass fiberseatn 5848 35pore

size D frornAce Glasslncwas added nextThe

narninal pore size was 10 to20 m The discs were stored

in deionizeduesterbetween uses Tlae prrposeof

the fineporefritted glasswas to minimizere wettingeffectsdhrensetal 1999 The fiberplugwasplacedinthe centr fuge tube withoaat disturbing its shapeA circular

sectionof 20rneshstainless steelscreen wasplaced

ahove thefber plugto miniraaize c7savretention of

ameniscusof waterinthat positionasa result ofvacuumFinally a1S 7 5gweight was inserted cora sisting

of a25 Smraa outside diameterTygon tube with aclosely

fittinghardwood dowel section passed inside ofitThe height ofeach weight was30 raarraIlithoutcount ing

the eye screwhandle and the total mass irachrding thehandle wcxs 155gAfter

attaching thescrew caps tosix saa chcen trifuge

tubes the contents were acceleratedat2500r

evolrationsperrninrate for 3O minutes ata controlled temperature

of25Casinga Centra CL3R centri fuge

froraa Inter nationcxlEquipmentCowith a958 Horizontal

Rotor type 6x 50 mL Each 111tVIZVtest involved

anincrease infrhersolids from1 see earlierto soraaewhere between2and JOode pending

on refrnng and treatment conditions The

acceleration acting on water within the pulp padIl ascalculated asA

hlR2nRvR4ar Rv17

laerefis the linear velocityat radial positionRandvis the rotations perunit tune Tn view of the fact thatthe fiber pads were becoming compacted dur ing

the process ofcentrifugation fioma thicknessofabout1mm to a thickness as low as 8 mm insome cases

and because the vcxlue ofR varied 17itlaposition withinapzdp padthe calculated accelerationAvar ied

within the range 6440 to i610 mszThe

accumulated pressureatdifferent layers with inthe111lVRl devicewas calculated accordingto P

fPVzRdru

herthedenshpdepends on whether thelayerbeing consideredis pcxrtofthe applied rncxsspartofthefiberpad andtheextent to which thE fiberpadhas become densified atthe rn amentIl henthe egzration isapplied The densityofcellulosicmaterial was taken to bel5gcragFor sim0

A

0

a

wO

initial e final de cede ciclo de centrifugacao Por exemploa pressao maxima na base do plugue de fibras adjacente ao

vidro sinterizado proximo ao inicio da centrifugarao foi

oalculada pela seuinte sohiio para a integraio

P p plugue de fibras 2rt v R Rzpeso fixo 21tZ v

z IRz R32

onde R e a distancia radial do eixo do motor ate o fundo

do plugue de fibras RZ e a distancia correspondente ao topodo plugue de fibras e R3 e a distancia ate o topo do peso

fixo A pressao na camada inferior de uma almofada de

fibras no inicio da centrifugaao foi calculada como sendo

216 kPa esperandoseque o valor deveria cair ate 166 kPa

dependendo da extensao do desaguamento Enquanto issodurante um teste tipico a pressao aplicada na camada supe

rior da almofada de fibras foi calculada para subir de 866

kPa a 965kPa Apos a centrifugaaoo plugue de fibras foi

pesado em um recipiente dealuminio de massy conhecida O

plugue de fibras foi entao secado durante a noite a 105C e

pesado novamente O valor da retenaode agua foi calculado

de acordo tom

Ivi1uRV 100 x massy umida epos a centrifugaaomassa Seca massy Seca

plicit only tl2e starting point and the very end ofeach

centsgation cycle were considered For example tle

mcimann pressure at the base ofthefiberplug adjacentto thefiitted glass near the start of centrifugation was

calculated b the following solydtion to the integration

P p berplug 2ar v R R2 p fixedweight2tv R2 Rs

where R is the radial distance from the rotor axis

to the bottom ofthe fiberplug R s the orresporuling distance to the top of the fiber phrg andR is the

distance to the top of the fixed weight The pressureat the bottom layer oJaJiber pad at the startofcen

trifirgrztion was calculated to be 216 kPz and tle

valrce titias expected to fall as lojas about 166 kPa

depersdirrg on the extent ofdewateringlIeanwhilethe applied pressure at the top layer of theJibes padti1as calculated to rise from d66hPa to 96 kPa

during a typical test 4fter centrifugation thefiberplug was weighed on an alaaminzazpczn ofknown

mass TI2e fiberplug was them dried over night ut

It5C and weighed again The water retention

value was calerrlatedaccording to

IbfRV 100 x damp mass after cenlrifrgationdryraassdrvmass

RESULTADOS

Efeitos da refinaaoa secagem

Como sera mostrada na Parte 2 desta serie a adicaode varios quimicos diferentes a suspensao de fibras kraft

branqueadas de folhosa e refinadas afetou significativamente odesaguamento por gravidade como representadopelo teste dograu de refino CSF Canadian Standard Fre

eness Por contraste os resultados do valor de retencaode agua IvIWRV foram mais discretos Para prover um

contexto dentro do goal se pudesse comparar as grandezas relatives des mudanas induzidas por quimicos nas

propriedades do desaguamento as Tabelas 1 e 2 mostram

resultados de alguns experimentos suplementares nos

ltfSULTS

Effects ofrefining and dryingAs willhe shown in Part 2 ofthis series addition

ofvarious different chemicals to refined bleached

hardwoodrraftfiber suspension significantly affectedgravitrdewatering as represented by anadian

Standard Freeness CSF test By contrast modi

Jiedwater retention value11YVRV results werernore

subtle To provide a contextnithinnl2ich to comparethe relative magnitudes ofchericalinduced clrangesin dewatering attribrtes Tables 1 and 2 show results

ofsorne supplementary experiments in which the inde

Tabela 1 Efeitos da refinaao a subsegiiente secagem nos tempos de desaguamento a vacuo

3df d4vs31E11P11F1adSftleP11P d11Yallle1e6fissets3afPF

Freeness initial mL CSF Tempo de drenagem a vacuo s liacutm drtrnara tlmziilrrtaltretss juL CSF Initial lritra Secagem por 5 h 5huur drrd Secagem por 20 h 0hours clriNao

refinada lrrrefineci 6 8 24 5 288

106 10866 29 88

1300 1740720 F134

As

fibras foramsut metidasaurna ligeira reinayioquantlo o plugue seco foi redispersadob rsur adtogrr gig i r i rryc rrsd e PtCinco

horns nao foram suficiei tespara sear cornpletamente esta amostra Fi ehoursioasr otsuSicerTTTOcorroleTelydyiftssar7rple

Tabela2 Efeitos da refinaaoa subsegiiente secagem nos resultados dos testes de valor de retenade agua modificado

eea3 HLiPH8d8aafir aHsss@tHH fr HrifBHHWaHHsHisdHiiaHdv E2s

Freeness initial mL CSF Valor de retenaa de agua modificado l Modified wafer retention value aInitial trerlass rnrL SF Initial lnrtral Secagem por 5 h 5hours dtrd secagem por 20 h 0hours irred

Naa refinada Unretinccl 109 102 153 174

288 205179 164 199

88 332316 342 210

As fibras foram submeCidas a mna ligeira refinagao quando o pbigue seco foi retlispersatlo rars i jdleg t r l P r r s ed cd

Cinco horas nao foram suficieitesPara secar completmenteesti arnostra fnhours erasrotsulr t cr r leiydyrsarrrce

quaffs as variaveis independentes foram a extensao da

refinaaoCSF 88 mL 288 mL e amostrasnao refinadase a duraZO da secagem em estufa das fibras antes clo

experimento nao secadas horas e 20 horasComo mostrado na Tabela 1 tanto a refinarao Como

a subsegiiente secagem afetaram profundamente o de

saguamento por vacuo Para suspensoes nunca secadasos tempos de drenagem variaram por um fator de cerca

de 200 conforme a refinaao na Holandesa aumentasse

de zero a 45 minutos A secagem de fibras nao refinadas

afeta significativamente os resultados do IVItiRV A mas

sa nao refinada que foi secada por 5 horas teve aumento

no tempo de drenagem consistente tom a aplicarao de

cisalhamento hidrodinamico em misturador usado para

redispersar as fibras secas Decrescimos marcantes no

tempo de drenagem foram observados quando as amos

tras de fibras Kraft refinadas foram secadas e redispersadas em solurao aquosa padrao No nivel mais alto da

refinaCao o tempo de drenagem caiu por um fator maior

que 10 devido a 20 horas de secagem a 105C conforme

assinalado na tabela cinco horas nao foram suficientes

para secar completamente o plugue de fibras que haviam

sido refinadas para 88 mL CSF Nesse caso a presenrade umidade foi revelada por condensado no recipientede aluminio sob a amostra Numeros repetidos na tabela

indicam testes replicadosA Tabela 2 mostra as mudancascorrespondentes aos re

sultados dos testes de desaguamento centrifugo de MtVRV

No caso das fibras nao refinadas o efeito neta da drenageme redispersao das fibras foi de aumentar um pouco a quantidade de agua retida tom as fibras apos recentrifugacao sob

pressao Por contraste no nivel mais elevado derefinaaoas

fibras nuncaantes secadas comearam tom valor bem alto de

MtJRUma secagem cuidadosa 20horas a 105Ccausou

queda substantial na retenaoda agua Esses resultados

eralmente concordam tom aqueles de estudos anteriores

Jayme 1944 Stone e Scallan 1966 Jayme e Buttel 1968

Gottsching e Sturmer 1978 De Ruvo e Htun 1983 Ellis e

Sedlachek 1993 Bawden e Kibblewhite 1997

pendent variables were the extent of refining CSF b8

ml 388 rnl and rxnrefined samplesJ and the dacration

ofoven drying ofthe fibers before the experiment notdried 5 l2ours and 20 l2ours

As shown in Tcxble 1refining and subsequent drying both proforxndly affected vacuzrm dewaterirngForneverdriedfbersuspensions draincxge tunes

varied by cz factor of about 200 as Hollander beatingincreased from zero to 45 minr4tes Drying ofthe un

refinedfibers signeantly affect on thetIIbRVresults

Unrefined stock that had been driedfrr 5 horxrs experienced an increase indrainage time consistentwith

the application ofhudrocvnamicshear in a blender

that as used to redisperse tlae driedfibers 1vlarkeddecreases in drainage tirrre wereobserved when the

sara2ples ofrefinedkraftfibers tivere dried and redis

persed in the standard aqueous solutiontthe highest level ofrefining the drainage time fell by afcxctorgreater than 10 due to 20 hoairs ofdrving at lO5C

As noted in the table five hours wcxs notsufficienttocompletely dry theplug offibers that hadheen refinedto 88 mL CSF The presence ofmoisture was revealed

in that case by condensate ire thealrrminum pan under

the sample Repeatedrrzurbers in tlie table indicate

repliccxte tests

Table 2 shows corresponding changes isr the re

srrlts ofcentrifugalllYiRVdewatering tests In the

caseofunrefrrsed fibers the nei effect ofdrying and

resuspending the fibers was to somevhatincrease

the amount ofwater retained with thefibers crftercentrifugation under pressure By contrast at the

highest level of refining the neverdriedfibers started

outwith aver high level oflllTRh Thorough dring 2Jhours at 105C cazrsed a substantial drop in

water retention These resirlts generally agree with

those ofearlier studies Iayme 1944 Stone cxnd Scal

lan 19b6 Jayrne andButtel 1968Crttsching acrd

Stunner 1978 De Ruvo andHtun 1983 Ellis and

Sedlachek 1993 Bawden andIibblewhite 19971

0

A

O

aW

O

Efeitos do pHA Figure 2 mostra os resultados dos testes de freeness e

MWRV quando as soluoes de fibras restantes foram tratadas

com acido sulfurico ou hidr6xido de sodio Para ajustar o PH

para mais ou menos relativamente a valor nao ajustaclo de 8

O tratamento acido geralmente aumentou o freeness da mas

se especialmente quando o pH caiu ate 4 Se tal tratamento

acido fosse aplicado em umamaquina de papel poderiam ser

obtidos aumentos significativos nas texas de desaguamentotodavia o papel produzido estaria sujeito a uma rapida fra

gilizaraodevido a efeito de endurecimento Stone e Scallan191bLindstrom e Carlsson 1982 Nazhad e Paszner 1994

Weise 1998 e ahidrolise acida McComb e Williams 1981

Ilungness e Caulfield1982Welf et crl 2005 Oefeito do pHsobre o freenesspode ser atribuido a crescente protonaraodos

grupos carboxila nas fibras neutralizando cargas superficiaisnegatives e reduzindo seu inchamento Lindstrom e Carlsson

1982 Alem disso materia fine de carga neutra tern maior

tendencia de aderir as superficies desfibras Tais linos ligadosficam impedidos de migrar para posiroesinconvenientes onde

blodueariam canais de drenaaemna folha iuliida de papelHubbe e Heitmann 2007

Surpreendentemente nao houve mudanrasignificative nos

valores de retenCaode aqua dev ido a variaCao do pH nas condi

coes pressurizadas usadas na presente analise Este observaaoe consistente com o trabalho de Lindstrom e Carlsson 1982

que descobriram que efeitos des diferencasdo pH sobre grau de

inchamento des fibras eram relativamente menoresno caso de

fibras kraftbranqueadas Efeitos muito mais significativos do

pH e retenaoda ague foram obsenados em testes de amostras

de polpa com alto conteudo de grupos de acido carboxilico

Jayme 1944 Lindstrom e Carlsson 192

Effccs cfpHFigure 2 shows results offreeness and1l1YYRV tests

when the default fiber suspensions had been treated with

either sirfuric acid orsodium hydroxide to adjust thepHupor dcnvn relative to an zanadjzrsted value of acid treat

mentgenercxll increased stock freeness especially when

thepH beccxrrre lower than 4 Ifsuch acid treatment were

implemented on apaper machine significant increases

in dewatering rates cruld be czclaieved ho7ever thepro

dztced paperwould be srdbject to rapid embrittlement due

tohornification Stone andScallan 1966 Lindstrornand

Carlsson1982azhadandPaszner 1994 LVeise 199bandacidhydrolysis cCornb and illianzs191hhrgness and Ccrrrlfielc 1982 Tielfet ah 2005 Tleeffect ofpHon freeness can beattribrtedto inereasingprotonationofcarboxylgrcnsps on thyfibers neutralizing their negativesurface charges and decrecxsing theirstivelling LindstromandCarlsson 1982 lsq fine matter of neutral chargewill have a greater tendencrto cling to thefiber surfacesSuch bcnLndnespreventedfrrrnmigratingto inconvenient

positions where they block drainage channels in the 1tiet

web ofpaper Hubhe andHeitrnann 2001Rerrrarkably therewas nosigniZCantchange inwater

retention values due to pHvariation under thepressacrizedconditions zrsed in thepresentanalysis This observation

is consistent with the work ofLindstrom and Carlsson

198217hofounclthateffects ofpHdifferences on offectsrelated to fiber swelling were relatively rrrinor in the case

of bleachedlraftfibers Much more significant effects ofpH and water retention were observed in tests ofpulpsampleshcninga higher contentofcarboxflisacidgroupsJatina2e 1944 Lindstrorrr and Carlsson 1981

0 45Qa Grau de refino CSF mL

440GarraclirSarrrard

tF lrecrrrti

J v 350 1 Valor de retencao de

as ague rnodificacloD

u u 300t

MudfdivCF vtdSii

FefnF7eravalar

yo

o 254

i Z3 a 200

150a

104n

v c 50

D

fl 2 4 6 S 10 12 9 4

pH

Figure 2Efeito do pH no freeness a valor de retenaode ague modificado da polpa krait refinada a branqueada de madeira

de fibre carte

Fiae2 Effect ofpH on the freeness and modified water retention value ofretined bleached hardwood kraft pulp

o zoo

r r Retencao de aquair rr

dater retention

vu

2Ofl0 r Tempo de drenagem

o a 9 Q PrainaetimeE

a 150

n

o 100 O

m o m o

so

0oas 1 10 100 1000 100005

condutividade NStcm t Conductivity Slcm

Figure 3 Efeito da adiao de sulfatode sodio afetando a condutividade eletrica no valor de retenao de agua modificado

a os temposde drenagem a vacuo da polpa kratt de fibra curta branqueada a refinada

Figrire 3 Effect of scrclrunr sulfate addition affettfng electricalcordrrriivity cn terr7erdified water retention value and

vacuum drainage tune sJ of refined bleached hardwood kraft pulp

Efeitos da adicao de salfito de sodio

A Figura 3 mostra efeitos significativos de ions de sais

nos resultados do tempo de drenagem pot vacuo As conduti

vidades eletricas abaixo de 100Scm foram alcanadas pot

filtragem repetida de amostras de polpa em peneira inox de

malha 200 epolo reposiraoda Ease aquosa de duns a cinco

vezes com agua deionizada Os tempos de drenagem decres

ceram marcadamente com crescente condutividade eletrica

ate valor de aproximadamente 1000 ScmOs resultados dos testes do MrRtmostraram efeito

relativamente pequeno da adirao de sulfato de sodio na

faixa dos candices consideradas No nivel mais baixo da

condutividade eletrica toot de sal menor possivel as fibras

se mantiveram com menos agua Embora tal tendencia sejana clirecaoopasta a de algumas expectativns Eklund e Lin

dstrom 1991 resultados similares foram reportados pot Li e

Dai 2004 Um a explicaraotentativa e deque na ausencia de

ions de sal a espessura de camaclas eletricas duplas se torna

maiar que 100 nm de modo que camadas duplas nao mais

estao aptas a se format dentro dos linos poros dos paredescelulares dos fibras celulosicas Coma consegiiencia os poros

muito pequenos se tornam neutros em cargo e os efeitos da

pressao asmotica se tornam menos significativos Hubbe2006 Hubbe et al 2007b Outro ponto a se considerar e se

as efeitos observadas foram devidas ao tipo de sal utilizado

Bendzalova etcal 1996 abservaram valores de retenaode

agua significativamente mais altos no caso de bateladas de

polpa expostas a diferentes soluroessalinas t7aloresde reten

aa da agua muito mais altos foram observados na presena

Effects of sodirnrr strlfate addiriorr

Figure 3 shotivs significant effects ofsalt ions on

vacuum drainage time results Electrical conductivi

ties below IOOuSicrar were achievedhy repeatedlyfiltering the pulp samples on a200mesh stainless steel

screen ar2d replacing the agueousphase two to fivetimes with deionized water Drainage tunes decreased

markedly with increasing electrical conductiithup to

a valyde ofabout 1000 uSicrnResults oftheIIYirRV tests showed relatively little

effect ofsodirrrn sulfate addition over the range ofconditions considered At tl2e lowest electrical con

ductivit level lotivest salt tl2eJibers held onto less

water Although such a trendrrnsopposite to some

expectations Eklund andLindstrorn 1991 similarresrlts were reported brLi andDai 2004 A tenta

tive exploitation is that in the absence of salt ions the

thickness ofelectriccxl double kayers becomes greaterthan aboait 100 nnr so that dorible layers no longerare able to form within thefine pores ofcellulosic

fiber celltifalls As cr consegrence the very small

pores become neidtral in charge and osmotic pressure

effects become less sigrtificantIubbe 2006Iubbe

et al 200h Another issue to consider is whether

the observed effects were due to the hpefsult trseca

Benclzcxlova et al 1996 observed significantly higherwater retention2 values in the case ofpulp batches

thatuere exposed to deferent salt solutions 11Iuch

higher water retention values were observed in the

0

A

O

aW

O

de certos carbonatos inorganicos durante tratamentos sob alta

temperatura Com respeito a tail pontos os resultados atuais

podem ser considerados prelim inares e m ais pesquisas serao

necessaries Para reveler implicaoesmail amplas

aL

a

W

O

DISCUSSAO

Os presentes resultados apoiam descobertas anterioresdando suporte a validade do teste de MWR Por exemploa resistencia a remocaode agua aumentou com o aumento

da refinaraoJayme e Buttel 1964 Em concordancia com

trabalho anterior os efeitos da secagem de fibras kraftbran

queadas foram similares ao irnerso da aao de refinaraoSzwaresztajn e Przybysz 1976 Zhang et nl 2004 Ambos

us efeitosszo consistentes com a abertura de espaus entre

camadas celulosicas durante a refinaaoe o quase semi

irreversivel fechamento de tais espaos quando o material e

novamente secede Stone e Scallan 1966

Observioesintrigantes que comidam miispesquiss

Alguns dos efeitos das condioes ionicas inorganicasforam surpreendentes no que diz respeito a um trabalho

anterior O trabalho anterior mostrou aumento no WRV

com pH crescente Jayme e Buttel 1964 Em contrapartida no presente estudo houve um efeito significativono freeness da polpa devido ao pH mas nenhum efeito

significativo do pH no MWRV Propoese que as mu

danas do freeness foram devidas principalmente aos

efeitos da coagularaoemrolvendo fibrilas e finos Uma

vez coagulados juntos os materiais celulosicos finamente

divididos proporcionam menor resistencia ao fluxo da

agua Visto que os testes do MWRV envolveram 30 mi

nutos de centrifugaaonao se espera que a velocidade

do fluxo de agua atraves do material celulosico seja um

ponto significativo Como sugerido por Strom e Kunnas

1991 mudanas na retencaode agua podem ser devidas

tanto a agua retida dentro das Paredes celulares quanto a

retida nas superficies das fibras Os presentes resultados

sugerem que o pH teve um efeito pequeno sobre a quan

tidade de equilibrio da agua retida pelas fibras kraft de

madeira de fibre curta branqueadas e refinadas

A maioria dos pesquisadores que estudZram os efeitos

da adicao de sal no inchamento das fibras concluiu ao

contrario daFigure 3 que a agua da parede celular dim inui

com a adicaocrescente de sal Eklund e Lindstrom 1991Tal tendencia seria consistente com as consicleragoes sobre

a pressao osmotica Scallan e Tigerstrom 1992 A maior

parte de tais estudos emrolveu a remocaoprevia de cations

divalentes das fibras deixandoas em estado de certa

forma artificial purificado no inicio dos testes Eklund e

Lindstrom 1991 Strom e Kunnas 1991 Li e Dai 2004Par contraste os presentes testes emolveram fibras nao

modificadas que ainda assim teriam cations divalentes

presence of certain inorganic carbonates dzlring highternperature treatments Titlzrespect to such issues

the present results can be consideredprelira2inar and

further research will be needed uncover their wider

implications

DISCUSSIONThe present reszrlts szrpport earlier findings lend

ing support to the validity of tl2e 1vITiRV test or

instance resistance to water removal increased with

increased refining Jayme arzdButtel 1964 In agreementnith prior wor1ti effects ofdrving of blecxched

kraftfiberswere sirrzilar to a reversal of therfrrzingaction Szearcsztajn andPrzbsz 19i6 hcrng et

al 2QQ4 Both of these effects are consistent with

the opening zrp of spaces bettiveen celhrlosic layersduring refining and the seraaiirreversible closure ofsarch spaces when the material is again dried Stoneand Scallan 1966

hltrrarltJla obserrrrtions PIIrx llrYlrEfrrrtlrer reserneh

Some of the effects of inorganic ionic conditions

weresurprising relative to previousnorTz Previous

work has shown an increase inIRLwith increasingpH Jayme and Buttel 19154 Bcontrast in the

present stzzdv there was a signifrcant effect ofpulpfreeness due to pH but no significant effectofpHonltlYtRU It is proposed that the freeness changesweremainlydrae to coagrlation effects involvingfibrils andfines Cnce coagulated together the finelydivided cellulosic materials provide less resistance

to thefiowofwater Becaarse theIIWRitests in

volved 30 minutes ofcentrifugation the speed ofwa

ter flow through the cellulosic material is no longerexpected to be asign cant issue Assrggested byStrom and Kunnas 1991 changes ire water reten

tion may be due to either water held within the cell

walls or at the surfaces of thefibers Thepresent re

sults suggest that the pHhad little effect on the ecuilihriazrrt amount ofwater held by the refined bleachhardwood kraftfibers

tVlost researchersnho have studied effects ofsalt

addition on the swealing offibers have concluded

contrary to Figure 3 that cellnall water decreases

with increasing salt addition Eklund andLindstrom

1991 Such a trendtiould be consistent with osmot

ic pressure considerations Scallan and Tigerstrom1992 Most ofsuch studies have involvedpriorrernoval ofdivalent cationsfromthe fibers leavingthem in a sornewhat artcial prrred state at the

start of the testing Eklund cxncl Lindstrom 1991Strom and k rrnnas 1991 Li and Dai 2J04

By

equilibrando as cargas devido a alguns dos grupos car

boxilato naquelas superficies O NaOH pode ser capaz de

der inicio a uma reaaode trots ionica semelhante ao queacontece em um dispositivo de abrandamento de aguaCoen a adicaoprogressive de NaOH os cations divalentes

podem ser liberados des fibres levando a niveis mais ele

vados de inchamento O fato de que resultados deIItRV

mais baixos foram observados nos niveis mais baixos de

condutividade testados apoia um novo conceito de Como as

cargas ionicas been no interior des Paredes celulares des

fibres podem ser ligadas e desligadas dependendo de

os ions de sal estarem presentes na suspensao Hubbe t i

nl 2007x Somente quando ha concentrarao suficiente de

ions presentes na soluao e as cam adas duplas ionicas na

superficie carregada comprim ides em grandeza suficientee que a ionizacao pode ocorrer em tais locais carboxila

interiores Testes de acampanhamento mostraram que os

resultados observados nao poderiam ser atribuidas a perchde finos durante o ajuste da condutividade eletrica

CONCLUSOES

Um teste do valor de retencao de agua modificado

IvftVRV foi demonstrado e comparado com os efeitos do de

saguamentoporgravidadeefiltragem assistidaporvacuoOstestes deNIVRV empregaram um novo metodo de formaraode plugues de fibres iunidas NapreparacaoPara os testes foi

a utihzacao de peso durante a centnfugaaopara aplica4aode pressao uniforme sobre o plugue e o use de discos ele

vidro sinterizado Para evitar o reumedecimento des fibres

do plugue epos centrifugarao Mediante o metodoMtRV

foi possivel mostrar efeitos marcantes devido a refinarao e

secagem de fibres de polpa branqueada de folhosas Aum ento

da refinaCao tornou mais dificil a remoaocle agua des fibresde acordu com todos os tres procedimentos de teste aplicados Quando as fibres cram secedes e depois redispersadaso efeito era igual a um inverso partial dorefino

Embora mudanas no pH e na concentraraode sulfato

do sodio ou seja condutividade eletrica tenham provocado

grandes mudanras no desaguamento por gravidade ou por

vacuo estas variavees nao resultaram em alteraoesimportantes noMVRV Os resultados foram consistentes cam a

densidade relativamente baixa de grupos com carga em polpakraft branqueada

AGRADECIMENTO

Os autores expressam seu agradecimento pelo apoio re

cebido da National Science Foundation Fundacao National

da Ciencia que forneceu os fundos a Mark Panczyk durante

o verso de 2006 atraves de um programs de Experiencia de

Pesquisa Para Nao Graduados Sustentabilidade Energiae Engenharia preen io N 0552750 fs

contrast the present tests involvedzlnmodified fiberswhich would still have divalent cations balancingthe charges due to some of the carboxylate groupson those surfaces NaDH can be expected to initiate

an ion exchange reaction sirarilar to tihcxt hcxppens in

awater softening device tith tlxe progressive addi

tion ofNcxOH divalent cations may be released fromthe fibers leading to higher levels ofswelling The

fact that lawerIiIIRhresirlts wereobserved tit the

lowest tested levels ofconductivity supports anew

cancttot7uu the oriic harges dtc1rtlnn the e11

walls offibers rncxy be turnedoff arxd on depending on whether salt ions are present in the suspending solution Hubbe et al 2007x Onlytihen there

is asrcient concentratiorofions present in solu

tion are the ionic double layers at charged surfacecompressed to asufcient extent that ionization is

able to ta1eplace at such interior carboxyl sites

pollowup tests showed that the observed resrilts

could not be attxibuted to loss offines during adjustment of electrical condaictivitu

CONCLUSIONS

1rnod edwater retention value RU test wcrs de

r19ii1J5trc7fclUT7cl COil9partCltthetffkCrof lE i11tering

by grafitand vacuum assistedfiltrationTheIITRLtestserrxployedanew methodofformingdamp fiberplugsin preparationforthe teststhe use of aweightduring centrifugation to apply an even pressuretothe fiberplug and the use offiittedglass discs to avoid

rewettirsgofthe fiberplugsafter centr ifzxgationBythellIlRImthodittiaspossible to show raaarked

effects due to refining and drying of bleached hardwood

pulpfibers Increased refiningmadeitrfirore difficult

toremove waterfionrthe fibers aeeor dingtoall

three of the test procedures ernployea YlThen fiberseredried and then resuspended the effect was simi lar

toa partial reversalofrefining Thoughchanges in pH and sodium sulfate eon centr

ationie electrical conductivity yielded large changesm dewater ingbgravity orb vacrcrcrn these

variables did not result iniinpor tantchanges inMiRIResaxlts were conststerrt withthe relatively lowdensitzofcharged groiipsinbleached lzraftpulpThe

auth orsappreciate support fromthe National5

cienceFoundation wbich fadndedIIarkPanelduringthe summer of 2006 tlxroaigha Research Expe riencefor Undergr adriatesprogiamSv stainabilityEnergand Engineering award n055700

0

a

wO

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manufacture BioResources 2 3 Revisao dos fcatores gate afetcam a libercaaade ague dczsfibres celulosicas

durante afcibricac7odopcipel BioRecursos 2 3Hubbe MARojas OJ Lucia L Jung TM2007b Consequences of the nanoporosity of cellulosic fibers on the

stream ing potential and their interactions with cationic polyelectrolytes Cellulose accepted forpublicatiori Consequenciasj

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