Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-01-30T15:29:34Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2186368 bytes, checksum: 89d84aaff0406ad4acf2404b5edae3c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-30T15:29:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2186368 bytes, checksum: 89d84aaff0406ad4acf2404b5edae3c6 (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Celulose nanofibrila (CNF) refere-se aos aglomerados de fibrilas de celulose com diâmetro na ordem de nanômetros, obtidos a partir de fibras celulósicas, por processamento mecânico. As principais características da CNF são elevadas resistência mecânica e transparência, além do baixo peso específico e coeficiente de expansão térmica. Outro fator de relevância é ser um polímero biodegradável, portanto interessante do ponto de vista ambiental. Adicionalmente, a superfície da CNF apresenta elevada concentração de grupos hidroxilas, o que a torna adequada para a introdução de moléculas ou polímeros, a fim de melhorar o seu desempenho ou desenvolver novas funcionalidades. A CNF tem sido investigada com um substituto aos polímeros sintéticos nas mais diferentes áreas. Este estudo trata da modificação da CNF para utilização como aditivo na produção de papel e foi dividido em três etapas. Na primeira etapa foi realizada uma revisão de literatura sobre modificação superficial de CNF. Na segunda etapa a CNF foi cationizada com o objetivo de tornar a sua distribuição homogênea na estrutura do papel e promover ligações entre as fibras em maior quantidade e mais fortes. As propriedades físico- químicas e ultraestruturais da CNF antes (P-CNF) e após a cationização (C1- CNF e C2-CNF) foram mensuradas com a finalidade de comprovar a cationização e verificar o seu efeito na estrutura da CNF. As CNFs cationizadas apresentaram conteúdos de trimetilamônio de 0.68 (C1-CNF) e 1.21 mmol·g -1 (C2-CNF). As reações de cationização diminuíram a espessura e o comprimento das fibrilas, bem como degradaram a cadeia e a estrutura cristalina da celulose, sendo esses efeitos mais pronunciados para a reação que resultou na C2-CNF. Na terceira etapa, as C-CNFs foram utilizadas como aditivo na melhoria de qualidade da polpa kraft de eucalipto para a produção de papel. O efeito da adição das C-CNFs no tempo de drenagem da polpa e nas propriedades físico-mecânicas e ópticas do papel foi avaliado. Após a cationização, a CNF apresentou distribuição homogênea na estrutura do papel. Somente as polpas com elevadas cargas de C-CNFs (3% and 5%) apresentaram tempos de drenagem maiores que aquelas com adição de P- CNF. A adição de C2-CNF resultou em polpas com tempo de drenagem estatisticamente maior que a adição de C1-CNF. Quando comparado com os papéis com adição de P-CNF, aqueles com adição de C-CNFs possuem menores volume específico aparente (VEA) e maiores resistência à passagem de ar (RPA) e lisura. Somente a adição de elevadas cargas de C-CNFs resultou em papéis com índices de rasgo e arrebentamento estatisticamente maiores que aqueles com P-CNF. Uma possível explicação seriam os maiores flóculos presentes durante a formação do papel, o que levou ao maior entrelaçamento entre as fibras. Quando comparada com a P-CNF, a adição de diferentes cargas de C-CNFs não resultou aumento do índice de tração dos papéis. A redução da resistência mecânica para a polpa com baixas cargas de C-CNFs se deve, possivelmente, ao rompimento do papel ter ocorrido na C- CNF, que foi degradada durante a reação de cationização. Os papéis com C- CNFs apresentaram menores coeficientes de dispersão de luz (CDL) e maiores transparências do que aqueles com P-CNF. No geral, o grau de cationização da CNF teve efeito nas propriedades físicas e ópticas do papel, mas não teve efeito nas propriedades mecânicas. Para o uso da CNF cationizada na melhoria das propriedades do papel, a reação de cationização deve ser realizada em meio compatível com a produção de papel e não prejudicar a estrutura da CNF. Adicionalmente, o grau de cationização e a carga de CNF precisa ser otimizada para melhorar as propriedades do papel sem aumentar o tempo de drenagem da polpa. / Cellulose nanofibril (CNF) refers to cellulose fibril agglomerates with diameter in the nanometer scale, obtained from cellulosic fibers by mechanical processing. Its main characteristics are high mechanical strength and transparency, in addition to the low specific weight and coefficient of thermal expansion. Another relevant factor is to be a biodegradable polymer, therefore attractive from an environmental point of view. Additionally, the surface of the CNF presents high concentration of hydroxyl groups, suitable for introducing molecules or polymers, which can improve its performances or develop new features. The CNF has been studied as a substitute for synthetic polymers in many different areas. In this study, the CNF was modified for use as an additive to produce paper, and consists of three stages. In the first stage, a literature review of surface modification of CNF was conducted. In the second stage, the CNF was cationized in order to make its distribution more homogeneous on paper structure, allowing a large number and strong bounds between the fibers. The physicochemical and ultrastructural properties of CNF before (P-CNF) and after the cationization (C1-CNF and C2-CNF) were evaluated, in order to ensure the modification process and verify its effect on the CNF structure. The CNFs presented trimethylammonium chloride content of 0.68 (C1-CNF) and 1.21 mmol·g -1 (C2-CNF). The cationization reactions decreased the fibrils thickness and the length, and also degraded the cellulose chain and crystallinity structure, these effects being more pronounced for the reaction that resulted in the C2- CNF. In the third stage, the C-CNFs were used as additive to improve quality of eucalyptus kraft pulp on paper production. The effect of adding C-CNFs on pulp drainage time and on physical-mechanical and optical properties of paper sheets was evaluated. After the cationization, the CNF presented homogeneous distribution on paper structure. Only the pulps with high charges of C-CNFs (3% and 5%) presented drainage time higher than those with P-CNF. The addition of C2-CNF resulted in pulps with drainage time statistically higher than those with C1-CNF. In general, the papers with addition of C-CNFs presented lower bulk, and higher air resistance and smoothness than those with P-CNF. Only the addition of high charges of C-CNFs resulted in papers with tear index and burst index statistically higher than those with P-CNF. A possible explanation is that larger flocs present during the paper formation can cause a greater entanglement between the fibers. When compared with P-CNF, the addition of different charges of C-CNFs did not increase the tensile index of papers. The reduction of mechanical strength for paper with low charges of C-CNFs may have occurred by rupture of the paper in the C-CNF, which was degraded during the cationic reaction. The papers with addition of different charges of C- CNF presented lower light scattering coefficient and higher transparency than those with P-CNF. In general, the degree of cationization of CNF had effect on the physical and optical properties of paper, however it had no effect on mechanical properties. For the use of cationic CNF as additive to improve quality of Eucalyptus kraft pulp on paper production, it is necessary that the cationic reaction be performed in medium compatible with paper production and does not damage the CNF structure. Additionally, the degree of cationization and the charge of CNF have to be optimized to improve the paper properties without increasing the pulp drainage time.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-01-13T10:38:34Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 405998 bytes, checksum: 9d142a196b336d14dd2f8d69feefbf89 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-13T10:38:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 405998 bytes, checksum: 9d142a196b336d14dd2f8d69feefbf89 (MD5) Previous issue date: 2004-03-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Este trabalho foi desenvolvido com a finalidade de avaliar a aplicação das radiações microondas, como uma tecnologia alternativa para secagem de papéis. As alterações ocorridas nas características tecnológicas das fibras e nas propriedades dos papéis foram analisadas e comparadas, paralelamente, com as alterações ocorridas pela secagem de papéis por ar quente. Para um melhor entendimento sobre as tecnologias de secagem estudas, foram avaliados, iterativamente, também os efeitos ocorridos nas propriedades das fibras, como também dos papéis formados em sucessivas etapas de reciclagem. A secagem dos papéis por meio de ar quente foi feita, utilizando-se, uma estufa com circulação de ar. A secagem dos papéis por meio de radiações microondas foi realizada, utilizando-se, um secador microondas adaptado para alcançar os objetivos do estudo. De acordo com os resultados obtidos, a secagem por radiações microondas permite maior preservação das propriedades estruturais das fibras, quanto a seu comprimento, largura e espessura de parede celular, em comparação com a secagem de papéis por ar quente. Possivelmente, tal fato seja devido a um mecanismo de aquecimento relacionado a uma excitação de moléculas de água, promovida pela energia de microondas, o que permitiu que as fibras dos papéis secados por radiações microondas também apresentassem um maior conteúdo de xilanas. Quanto às propriedades físicas e mecânicas dos papéis, os dois processos de secagens proporcionaram efeitos semelhantes, com exceção da propriedade de maciez, que apresentou maiores valores com a secagem por radiações microondas. Este comportamento permite ressaltar a importância para estudos de implantação desse sistema de secagem para indústrias de papéis, principalmente, do segmento tissue, apesar de esta tecnologia ainda ser de custo elevado, em relação a outros sistemas de secagem utilizados comercialmente. / This study was carried out to evaluate the application of the microwave radiation as an alternative drying technology for papers. The changes in either the technological characteristics of the fibers and the properties of the papers were analyzed and compared to the changes happening over the drying of the papers by hot air. To better understanding the drying technologies under study, the effects occurred in the properties of the paper fibers were iteratively analyzed, as well as those on the papers properties formed in successive recycling stages. The hot-air drying of the papers was performed in an oven provided with air circulation. By the other hand, the microwave radiation drying was accomplished by a microwave dryer, which was adapted in order to reach the desired targets. According to the obtained results, the microwave radiation drying allows for a better preservation of the fiber structural properties concerning to their length and width, as well as to the thickness of the cellular wall, compared to the hot-air drying of the papers, what is possibly due to a heating mechanism related to an excitement of the water molecules promoted by the energy of the microwaves, so allowing that the fibers of the papers dried by microwave radiation to present a higher xylan content too. Concerning to the physical and mechanical properties of the papers, it was shown that both drying types provided similar effects, except for the softness property that presented higher values when the microwave radiation drying was used. This behavior allows to emphasize the importance for the studies related to the implantation of the microwave radiation system in the paper industries, mainly the tissue segment, in spite of this technology presenting a high cost, compared to the other drying systems still commercially used.

Atualmente, o Brasil é o maior fabricante de celulose branqueada de eucalipto do mundo. Geralmente as fibras virgens de Eucalyptus spp. são utilizadas na fabricação de papéis para imprimir, tissue e especiais. Papéis para embalagens, tipicamente Kraftliners, precisam de uma grande resistência mecânica e são produzidos principalmente a partir de pastas Kraft de coníferas não branqueadas. Por outro lado, nanoceluloses fabricadas a partir de biomassa são consideradas um dos materiais sustentáveis mais interessantes para o século, com excelentes propriedades como baixa densidade, elevadas propriedades mecânicas, alta hidrofilicidade, grande área superficial com reatividade química e elevado valor econômico. Desde 2012 o uso de nanoceluloses na fabricação de papel ganhou impulso. As nanoceluloses têm sido adicionadas em pastas mecânicas e Kraft branqueadas para fabricação do papel, incrementando notavelmente as suas propriedades mecânicas, mas há preocupações sobre a diminuição da drenabilidade, da porosidade e da opacidade do papel. Poucos estudos foram desenvolvidos visando a aplicação de nanoceluloses em fibras não branqueadas, ainda que tenham aplicações em pastas branqueadas e/ou mecânicas. Portanto, o presente trabalho visa desenvolver o uso de nanoceluloses para melhorar as propriedades mecânicas em fibras não branqueadas. Em primeiro lugar, tomaram-se os finos primários do branqueamento de celulose de Pasta Kraft de Eucalipto como a matéria-prima para produzir dois tipos de nanocelulose. A celulose microfibrilada (MFC) é produzida diretamente por homogeneização mecânica utilizando equipamento Masuko. A celulose nanofibrilada (CNF) é produzida por oxidação mediada por TEMPO e homogeneizada por GEA. Em segundo lugar, selecionaram-se com as fibras virgens de Pasta Kraft Marrom de Pinho (PKPM) com número Kappa 36,1 e Pasta Kraft de Eucalipto Não Branqueada (PKEP), obtida na saída de estágio de deslignificação com oxigênio, com número Kappa 9,21, e todas as fibras foram refinadas até atingir o mesmo grau Shopper-Riegler (33±1 SR). Os experimentos com PKPM são conduzidas como uma referência a papéis Kraftliners tradicionais, com ou sem nanocelluloses. Também obteve folhas manuais com pasta branqueada Kraft de eucalipto, adicionando nanoceluloses, para compreender o efeito da lignina presente em PKEP. A receita e os aditivos químicos aplicados aqui são os mesmos que na produção industrial. Os principais resultados são: o uso de CNF (ou MFC) e agentes químicos, separadamente, na pasta PKEP, aumenta as resistências mecânicas dos papéis, no entanto, quando aplicadas CNF (ou MFC) em PKMP sem aditivos químicos, as resistências à tração e a estouro diminuem, e a resistência ao rasgo permanece constante. Como a terceira parte do estudo, delineamento de experimentos teve a configuração composto central com o ponto central em 1% de CNF (ou MFC) e 1% de agentes químicos (polímero+amido+cola), e seus pontos axiais foram 0,3%-1,7% de CNF (ou MFC), e 0,15%-0,85% de agentes químicos. O ponto ótimo de equilíbrio dos índices de rasgo (mN.m2/g) /estouro (kPa.m2/g) /tração (N.m/g) de (10,00/2,25/36,56 para CNF e 12,88/4,25/57,62 para MFC), obteve-se com a adição de 1,03% de CNF e 0,65% de amido, ou com a adição de menos de 0,01% de MFC e de 1% de amido. Finalmente, foram aplicadas CNF ou MFC por impregnação direta no centro da direção-z, considerando que o papel tem forças que interagem em 3D. Os resultados mostram que a PKEP atinge a qualidade do Kraftliner de pinus obtendo um índice de tração de 52,58 N.m/g utilizando 1% de CNF, ou 47,40 N.m/g utilizando 1% de MFC. Também, o custo de utilização do CNF ou MFC na fabricação do papel é avaliado, resultando em estimativas de 0,9494 US$/kg ou 0,3036 US$/kg, com a adição de 1% de CNF ou 1% de MFC, respectivamente, em pasta PKEP. Este trabalho mostra que a aplicação de nanocelulose em Kraftliner tradicional com fibras de pinus com todos os agentes químicos não tem vantagens reais. No entanto, o uso de CNF e MFC tecnicamente e economicamente tem vantagens superiores em pasta Kraft de eucalipto não branqueada (e deslignificada com oxigênio), obtendo-se propriedades superiores às de fibras longas. / Nowadays, Brazil is the largest manufacturer of Bleached Eucalyptus Kraft Pulp in the world. Mostly the Eucalyptus spp. virgin fibres are used in papermaking to manufacture printing, tissue and specialty papers. Packaging papers, typically Kraftliners, have high demands for mechanical strength and are made mostly from Unbleached Softwood Kraft Pulp. Other side, nanocelluloses from biomass are considered one of the most interesting sustainable materials for the Century, with excel properties such as low density, high mechanical properties, high hydrophilicity, large surface area with chemical reactivity and high economic value. Since 2012 the use of nanocellulose in papermaking experienced a great momentum. Nanocelluloses are added in bleached or mechanical pulp in papermaking to increase significantly the mechanical properties, but there are concerns about the decreasing of the drainability, the porosity and the opacity of the paper. A very few studies were developed on the application of nanocelluloses in an unbleached Kraft pulp, even there are its applications on bleached pulps and mechanical pulps. Therefore, the present work aims to develop the application of nanocelluloses to increase the mechanical properties of the unbleached fibers, specifically for Kraftliners, and show the way to replace the softwood fibers with the low-cost hardwood fibers. Firstly, the primary fines from bleaching area of Eucalyptus Kraft pulp, obtained from an industrial residue, was the raw material for nanocellulose production of two nanocelluloses. The microfibrillated celluloses (MFC) are produced with direct mechanical homogenization using Masuko. The nanofibrillated cellulose (NCF) is produced with oxidation mediated by TEMPO and homogenization using GEA. Secondly, as virgin fibers were selected the Unbleached Pine Kraft Pulp (USKP) with Kappa number 36.1 and the Unbleached Eucalyptus Kraft Pulp (UEKP) just after the oxygen delignification stage with the Kappa number 9.21. All the fibres (USKP and UEKP) was refining at the same Shopper-Riegler (33±1 SR). USKP experiments are conducted as reference to traditional Kraftliners, with or without nanocelluloses. Also the virgin bleached Eucalyptus Kraft pulp with nanocelluloses addition for the handsheet paper helps to understand the role of lignin in UEKP. The recipe and chemicals applied here are the same of the industrial production. The main results are: the use CNF (or MFC) and chemical agents, separately, in UEKP, promote the mechanical resistances, however when applied CNF (or MFC) in UPKP without chemicals, the tensile and burst properties decreased and tear remains constant. As the third group of the study, the design of the experiments was conducted in the star configuration with centre point as 1% CNF (or MFC) and 1.00% chemical agents (polymers+starch+chemical agents) and, the axial points were 0.3%-1.7% NCF (or MFC) and 0.15%-0.85 of chemical agents. The optimum point from the balanced tear (mN.m2/g) /burst (kPa.m2/g) /tensile (N.m/g) index point of view with 10.00/2.25/36.56 for (1.03% CNF and 0.65% starch) and 12.88/4.25/57.62 for (<0.001% MFC and 1% starch). Finally, it is applied here the direct impregnation of the center of z-direction with 1% of CNF and MFC, considering that the paper has 3D interacting forces. The results show that the UEKP reaches the pinus Kraftliner quality with 52.58 N.m/g (Tensile Index) using 1% CNF or 47.40 N.m/g using 1% MFC. Also, the cost of use CNF or MFC in papermaking is evaluated, resulting in the estimates of 0.9494 US$/kg or 0.3036 US$/kg, the addition of 1% CNF or 1% MFC in UEKP. This work shows that the application of nanocellulose in traditional Kraftliner with pinus fibres with all chemical agents has no real advantages. However, the use of CNF and MFC technically and economically has superior advantages in Eucalyptus unbleached (and oxygen delignified) Kraft pulp, resulting in such properties superior to those of long fibres.

O presente estudo teve como objetivo avaliar e comparar os processos de polpação sodaantraquinona e bissulfito base magnésio para Bambusa vulgaris Schrad. com 2 anos de idade oriundos de plantios comerciais no Maranhão Brasil visando a produção de polpa celulósica branqueável e não branqueável (números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente). A matéria-prima foi caracterizada com relação à densidade básica, composição química e dimensões de fibras; para aos processos de polpação avaliou-se o tempo total de cozimento, o fator H, o rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, carga de reagentes químicos e propriedades físicomecânicas das polpas. Os resultados obtidos mostram que a matéria-prima apresentou valores típicos para a espécie em questão no que diz respeito à densidade básica, dimensões e índices morfológicos das fibras e composição química. Para o processo de polpação soda-antraquinona os níveis de deslignificação determinados (números kappa) foram obtidos com cargas alcalinas de 15 e 19% (base NaOH) respectivamente e fator H de 1218; para o processo bissulfito base magnésio as polpas celulósicas com os níveis de deslignificação estabelecidos foram obtidas com uma mesma carga de reagentes químicos 26% (base SO2) e fator H de 1218 para polpas com número kappa 30±2 e 828 para polpas com número kappa 50±2; o tempo total de cozimento para o processo soda-antraquinona necessário para obtenção das polpas celulósicas desejadas são, em média, 3,8 vezes menores aos do processo bissulfito base magnésio. Adicionalmente os rendimentos depurados foram 3,0 e 4,6 pontos porcentuais superiores para as polpas com números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente no processo soda-antraquinona. Os ensaios físicomecânicos mostram as diferenças entre as polpas tanto no que diz respeito ao processo de polpação empregado quanto no nível de deslignificação, sendo este último um fator de diferenciação dos produtos (papel) que podem ser obtidos a partir das polpas celulósicas. Comparando-se os processos de polpação no que diz respeito às propriedades físico-mecânicas observa-se a superioridade das polpas soda-antraquinona exceto nos parâmetros de drenabilidade e densidade aparente. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que para a produção de polpa celulósica a partir de Bambusa vulgaris o processo soda-antraquinona é superior ao processo bissulfito base magnésio tanto nos aspectos de engenharia de processo (quantitativos) como nos aspectos relacionados à qualidade da polpa obtida. / The present study had as objective evaluates and to compare the soda-antraquinone and magnesium base bisulfite pulping processes for Bambusa vulgaris Schrad. with 2 years old originating from commercial plantings in Maranhão Brazil seeking the production of bleachable and unbleachable cellulosic pulp grade\'s (kappa numbers 30±2 and 50±2 respectively). The raw material was characterized regarding the basic density, chemical composition and dimensions of fibers; for to the pulping processes was evaluated the total time of cooking, H factor, total yield, screened yield, rejects, load of chemical reagents and physicalmechanical properties of the pulps. The obtained results show that the raw material presented typical values for the species in subject in what says respect to the basic density, dimensions and morphologic indexes of the fibers and chemical composition. For the soda-antraquinone pulping process the certain levels of delignification (kappa numbers) were obtained with alkaline loads of 15 and 19% (NaOH base) respectively and a H factor of 1218; for the magnesium base bisulfite process the cellulosic pulps with the established levels of delignification were obtained with a fix load of chemical reagents 26% (SO2 base) and H factor of 1218 for pulps with kappa number 30±2 and 828 for pulps with kappa number 50±2; the necessary total time of cooking to the sodaantraquinone process to obtain the wanted cellulosic pulps are, on average, 3,82 time less when compared with the bisulfite process. Additionally the screened yields were 3 and 4,63 percent superior for the pulps with numbers kappa 30±2 and 50±2 respectively in the soda-antraquinone process. The physical-mechanical tests show the differences among the pulps in what says respect to the used pulping process as in the delignification level, being this last one a factor of differentiation of the products (paper) that can be obtained starting from the cellulosic pulps. Comparing the pulping processes as what concerns of physical-mechanical properties the superiority of the soda-antraquinone pulps is observed except in freeness and density parameters. The results obtained in this work show that for the production of cellulosic pulp from Bambusa vulgaris the soda-antraquinone process it is superior than the magnesium base bisulfite process as much in the aspects of engineering process (quantitative) as in the aspects related to the quality of the obtained pulp.

Atualmente, o Brasil é o maior fabricante de celulose branqueada de eucalipto do mundo. Geralmente as fibras virgens de Eucalyptus spp. são utilizadas na fabricação de papéis para imprimir, tissue e especiais. Papéis para embalagens, tipicamente Kraftliners, precisam de uma grande resistência mecânica e são produzidos principalmente a partir de pastas Kraft de coníferas não branqueadas. Por outro lado, nanoceluloses fabricadas a partir de biomassa são consideradas um dos materiais sustentáveis mais interessantes para o século, com excelentes propriedades como baixa densidade, elevadas propriedades mecânicas, alta hidrofilicidade, grande área superficial com reatividade química e elevado valor econômico. Desde 2012 o uso de nanoceluloses na fabricação de papel ganhou impulso. As nanoceluloses têm sido adicionadas em pastas mecânicas e Kraft branqueadas para fabricação do papel, incrementando notavelmente as suas propriedades mecânicas, mas há preocupações sobre a diminuição da drenabilidade, da porosidade e da opacidade do papel. Poucos estudos foram desenvolvidos visando a aplicação de nanoceluloses em fibras não branqueadas, ainda que tenham aplicações em pastas branqueadas e/ou mecânicas. Portanto, o presente trabalho visa desenvolver o uso de nanoceluloses para melhorar as propriedades mecânicas em fibras não branqueadas. Em primeiro lugar, tomaram-se os finos primários do branqueamento de celulose de Pasta Kraft de Eucalipto como a matéria-prima para produzir dois tipos de nanocelulose. A celulose microfibrilada (MFC) é produzida diretamente por homogeneização mecânica utilizando equipamento Masuko. A celulose nanofibrilada (CNF) é produzida por oxidação mediada por TEMPO e homogeneizada por GEA. Em segundo lugar, selecionaram-se com as fibras virgens de Pasta Kraft Marrom de Pinho (PKPM) com número Kappa 36,1 e Pasta Kraft de Eucalipto Não Branqueada (PKEP), obtida na saída de estágio de deslignificação com oxigênio, com número Kappa 9,21, e todas as fibras foram refinadas até atingir o mesmo grau Shopper-Riegler (33±1 SR). Os experimentos com PKPM são conduzidas como uma referência a papéis Kraftliners tradicionais, com ou sem nanocelluloses. Também obteve folhas manuais com pasta branqueada Kraft de eucalipto, adicionando nanoceluloses, para compreender o efeito da lignina presente em PKEP. A receita e os aditivos químicos aplicados aqui são os mesmos que na produção industrial. Os principais resultados são: o uso de CNF (ou MFC) e agentes químicos, separadamente, na pasta PKEP, aumenta as resistências mecânicas dos papéis, no entanto, quando aplicadas CNF (ou MFC) em PKMP sem aditivos químicos, as resistências à tração e a estouro diminuem, e a resistência ao rasgo permanece constante. Como a terceira parte do estudo, delineamento de experimentos teve a configuração composto central com o ponto central em 1% de CNF (ou MFC) e 1% de agentes químicos (polímero+amido+cola), e seus pontos axiais foram 0,3%-1,7% de CNF (ou MFC), e 0,15%-0,85% de agentes químicos. O ponto ótimo de equilíbrio dos índices de rasgo (mN.m2/g) /estouro (kPa.m2/g) /tração (N.m/g) de (10,00/2,25/36,56 para CNF e 12,88/4,25/57,62 para MFC), obteve-se com a adição de 1,03% de CNF e 0,65% de amido, ou com a adição de menos de 0,01% de MFC e de 1% de amido. Finalmente, foram aplicadas CNF ou MFC por impregnação direta no centro da direção-z, considerando que o papel tem forças que interagem em 3D. Os resultados mostram que a PKEP atinge a qualidade do Kraftliner de pinus obtendo um índice de tração de 52,58 N.m/g utilizando 1% de CNF, ou 47,40 N.m/g utilizando 1% de MFC. Também, o custo de utilização do CNF ou MFC na fabricação do papel é avaliado, resultando em estimativas de 0,9494 US$/kg ou 0,3036 US$/kg, com a adição de 1% de CNF ou 1% de MFC, respectivamente, em pasta PKEP. Este trabalho mostra que a aplicação de nanocelulose em Kraftliner tradicional com fibras de pinus com todos os agentes químicos não tem vantagens reais. No entanto, o uso de CNF e MFC tecnicamente e economicamente tem vantagens superiores em pasta Kraft de eucalipto não branqueada (e deslignificada com oxigênio), obtendo-se propriedades superiores às de fibras longas. / Nowadays, Brazil is the largest manufacturer of Bleached Eucalyptus Kraft Pulp in the world. Mostly the Eucalyptus spp. virgin fibres are used in papermaking to manufacture printing, tissue and specialty papers. Packaging papers, typically Kraftliners, have high demands for mechanical strength and are made mostly from Unbleached Softwood Kraft Pulp. Other side, nanocelluloses from biomass are considered one of the most interesting sustainable materials for the Century, with excel properties such as low density, high mechanical properties, high hydrophilicity, large surface area with chemical reactivity and high economic value. Since 2012 the use of nanocellulose in papermaking experienced a great momentum. Nanocelluloses are added in bleached or mechanical pulp in papermaking to increase significantly the mechanical properties, but there are concerns about the decreasing of the drainability, the porosity and the opacity of the paper. A very few studies were developed on the application of nanocelluloses in an unbleached Kraft pulp, even there are its applications on bleached pulps and mechanical pulps. Therefore, the present work aims to develop the application of nanocelluloses to increase the mechanical properties of the unbleached fibers, specifically for Kraftliners, and show the way to replace the softwood fibers with the low-cost hardwood fibers. Firstly, the primary fines from bleaching area of Eucalyptus Kraft pulp, obtained from an industrial residue, was the raw material for nanocellulose production of two nanocelluloses. The microfibrillated celluloses (MFC) are produced with direct mechanical homogenization using Masuko. The nanofibrillated cellulose (NCF) is produced with oxidation mediated by TEMPO and homogenization using GEA. Secondly, as virgin fibers were selected the Unbleached Pine Kraft Pulp (USKP) with Kappa number 36.1 and the Unbleached Eucalyptus Kraft Pulp (UEKP) just after the oxygen delignification stage with the Kappa number 9.21. All the fibres (USKP and UEKP) was refining at the same Shopper-Riegler (33±1 SR). USKP experiments are conducted as reference to traditional Kraftliners, with or without nanocelluloses. Also the virgin bleached Eucalyptus Kraft pulp with nanocelluloses addition for the handsheet paper helps to understand the role of lignin in UEKP. The recipe and chemicals applied here are the same of the industrial production. The main results are: the use CNF (or MFC) and chemical agents, separately, in UEKP, promote the mechanical resistances, however when applied CNF (or MFC) in UPKP without chemicals, the tensile and burst properties decreased and tear remains constant. As the third group of the study, the design of the experiments was conducted in the star configuration with centre point as 1% CNF (or MFC) and 1.00% chemical agents (polymers+starch+chemical agents) and, the axial points were 0.3%-1.7% NCF (or MFC) and 0.15%-0.85 of chemical agents. The optimum point from the balanced tear (mN.m2/g) /burst (kPa.m2/g) /tensile (N.m/g) index point of view with 10.00/2.25/36.56 for (1.03% CNF and 0.65% starch) and 12.88/4.25/57.62 for (<0.001% MFC and 1% starch). Finally, it is applied here the direct impregnation of the center of z-direction with 1% of CNF and MFC, considering that the paper has 3D interacting forces. The results show that the UEKP reaches the pinus Kraftliner quality with 52.58 N.m/g (Tensile Index) using 1% CNF or 47.40 N.m/g using 1% MFC. Also, the cost of use CNF or MFC in papermaking is evaluated, resulting in the estimates of 0.9494 US$/kg or 0.3036 US$/kg, the addition of 1% CNF or 1% MFC in UEKP. This work shows that the application of nanocellulose in traditional Kraftliner with pinus fibres with all chemical agents has no real advantages. However, the use of CNF and MFC technically and economically has superior advantages in Eucalyptus unbleached (and oxygen delignified) Kraft pulp, resulting in such properties superior to those of long fibres.

O presente estudo teve como objetivo avaliar e comparar os processos de polpação sodaantraquinona e bissulfito base magnésio para Bambusa vulgaris Schrad. com 2 anos de idade oriundos de plantios comerciais no Maranhão Brasil visando a produção de polpa celulósica branqueável e não branqueável (números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente). A matéria-prima foi caracterizada com relação à densidade básica, composição química e dimensões de fibras; para aos processos de polpação avaliou-se o tempo total de cozimento, o fator H, o rendimento bruto, rendimento depurado, teor de rejeitos, carga de reagentes químicos e propriedades físicomecânicas das polpas. Os resultados obtidos mostram que a matéria-prima apresentou valores típicos para a espécie em questão no que diz respeito à densidade básica, dimensões e índices morfológicos das fibras e composição química. Para o processo de polpação soda-antraquinona os níveis de deslignificação determinados (números kappa) foram obtidos com cargas alcalinas de 15 e 19% (base NaOH) respectivamente e fator H de 1218; para o processo bissulfito base magnésio as polpas celulósicas com os níveis de deslignificação estabelecidos foram obtidas com uma mesma carga de reagentes químicos 26% (base SO2) e fator H de 1218 para polpas com número kappa 30±2 e 828 para polpas com número kappa 50±2; o tempo total de cozimento para o processo soda-antraquinona necessário para obtenção das polpas celulósicas desejadas são, em média, 3,8 vezes menores aos do processo bissulfito base magnésio. Adicionalmente os rendimentos depurados foram 3,0 e 4,6 pontos porcentuais superiores para as polpas com números kappa 30±2 e 50±2 respectivamente no processo soda-antraquinona. Os ensaios físicomecânicos mostram as diferenças entre as polpas tanto no que diz respeito ao processo de polpação empregado quanto no nível de deslignificação, sendo este último um fator de diferenciação dos produtos (papel) que podem ser obtidos a partir das polpas celulósicas. Comparando-se os processos de polpação no que diz respeito às propriedades físico-mecânicas observa-se a superioridade das polpas soda-antraquinona exceto nos parâmetros de drenabilidade e densidade aparente. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que para a produção de polpa celulósica a partir de Bambusa vulgaris o processo soda-antraquinona é superior ao processo bissulfito base magnésio tanto nos aspectos de engenharia de processo (quantitativos) como nos aspectos relacionados à qualidade da polpa obtida. / The present study had as objective evaluates and to compare the soda-antraquinone and magnesium base bisulfite pulping processes for Bambusa vulgaris Schrad. with 2 years old originating from commercial plantings in Maranhão Brazil seeking the production of bleachable and unbleachable cellulosic pulp grade\'s (kappa numbers 30±2 and 50±2 respectively). The raw material was characterized regarding the basic density, chemical composition and dimensions of fibers; for to the pulping processes was evaluated the total time of cooking, H factor, total yield, screened yield, rejects, load of chemical reagents and physicalmechanical properties of the pulps. The obtained results show that the raw material presented typical values for the species in subject in what says respect to the basic density, dimensions and morphologic indexes of the fibers and chemical composition. For the soda-antraquinone pulping process the certain levels of delignification (kappa numbers) were obtained with alkaline loads of 15 and 19% (NaOH base) respectively and a H factor of 1218; for the magnesium base bisulfite process the cellulosic pulps with the established levels of delignification were obtained with a fix load of chemical reagents 26% (SO2 base) and H factor of 1218 for pulps with kappa number 30±2 and 828 for pulps with kappa number 50±2; the necessary total time of cooking to the sodaantraquinone process to obtain the wanted cellulosic pulps are, on average, 3,82 time less when compared with the bisulfite process. Additionally the screened yields were 3 and 4,63 percent superior for the pulps with numbers kappa 30±2 and 50±2 respectively in the soda-antraquinone process. The physical-mechanical tests show the differences among the pulps in what says respect to the used pulping process as in the delignification level, being this last one a factor of differentiation of the products (paper) that can be obtained starting from the cellulosic pulps. Comparing the pulping processes as what concerns of physical-mechanical properties the superiority of the soda-antraquinone pulps is observed except in freeness and density parameters. The results obtained in this work show that for the production of cellulosic pulp from Bambusa vulgaris the soda-antraquinone process it is superior than the magnesium base bisulfite process as much in the aspects of engineering process (quantitative) as in the aspects related to the quality of the obtained pulp.