[pt] Polpas concentradas de caulim (70 por cento em peso de sólidos) são
utilizadas na
Indústria de Papel como cobertura. Durante a aplicação da
polpa são alcançadas
altas taxas de cisalhamento que, associadas às altas
viscosidades de polpas
concentradas, provocam dificuldades no movimento da lâmina
acarretando riscos,
bolhas ou até mesmo rasgando o papel. Para minimizar esse
efeito, são
adicionados agentes dispersantes que causam a redução nos
valores da
viscosidade. O presente trabalho teve por finalidade
caracterizar fisicamente as
amostras beneficiadas do caulim da região do Prado/BA e,
utilizando-se da Teoria
DLVO Clássica, contribuir para uma melhor compreensão sobre
os aspectos
fundamentais que norteiam a reologia de polpas concentradas
de caulim a partir
dos fundamentos de química coloidal. A caracterização
tecnológica das amostras
foi efetuada pelas técnicas de difratometria de raios-X,
medição de alvura, análise
granulométrica e análise morfológica (MEV e MET). As
amostras analisadas
revelaram ser, predominantemente, de caulinita; de alvura
adequada a Indústria
Papeleira para as amostras Coat 90 e Coat 87; de
distribuição bimodal para as
amostras Coat 90 e Coat 87 e de formato lamelar de perfil
irregular, tendo sido
encontradas partículas de perfil hexagonal. Posteriormente,
foram apreciadas as
propriedades eletrocinéticas das amostras. Foi medido o
potencial zeta das
amostras na ausência e na presença do dispersante
hexametafosfato de sódio em
função do pH e da concentração do dispersante em força
iônica constante. A
análise dos resultados revelou: que as amostras Coat 90 e
Coat 87 possuem ponto
isoelétrico de 3,5, enquanto o caulim Extra Fino possui
ponto isoelétrico de 3,2;
que o potencial zeta assume valores mais negativos com o
aumento do pH e com o
aumento da concentração de dispersante e que o ânion
proveniente da dissociação
do hexametafosfato de sódio adsorve quimicamente à
superfície das amostras. De
posse dos dados de potencial zeta, utilizou-se a Teoria
DLVO para calcular a
energia de interação total existente entre as partículas da
amostra de caulim Coat
90. Após a análise dos resultados, ficou evidente que, para
valores de pH maiores ou iguais a 5, existe uma barreira
energética que aumenta de intensidade com o
aumento do pH e da concentração de dispersante onde, com o
aumento do pH,
houve uma tendência à estabilização e, no caso da
concentração, foi obtido um
valor máximo em 3kg/t de dispersante (após este valor não
houve aumento da
barreira energética). Nessas curvas também foi observada a
existência de um
mínimo secundário que, embora pequeno (~2kT), revelou a
possibilidade de
adesão reversível. A análise reológica da amostra de caulim
Coat 90 foi realizada
a partir da comparação das viscosidades aparentes
encontradas para taxas de
cisalhamento constantes (100s-1 ou 1000s-1) e após a mesma
quantidade de tempo
(280s) já que as polpas eram tixotrópicas. Esses dados
revelaram que, com o
aumento do pH, as polpas atingem valores mínimos de
viscosidade, onde para
cada concentração de dispersante foi atingido um patamar
diferente. O menor
valor de viscosidade foi obtido em 3kg/t de dispersante,
onde a partir desse ponto
a viscosidade passou a aumentar levemente. Finalmente, os
dados reológicos
foram confrontados com os calculados pela Teoria DLVO
Clássica, onde foi
revelada a existência de um valor de energia de interação
total (~400kT) comum a
todas as concentrações de dispersante que indica um grau
máximo de estabilidade
da polpa, isto é, as partículas encontram-se tão afastadas
umas das outras que o
movimento relativo entre elas durante o cisalhamento não é
mais afetado.
Concluiu-se que, apesar das interações interparticulares
serem de natureza
microscópica e a viscosidade uma medida macroscópica, a
Teoria DLVO foi
capaz de explicar qualitativamente o compor / [en] Concentrated kaolin pulps (70 percent solid weight) are utilized
as coatings in the
paper industry. During the pulp application, high shear
rates are obtained. Shear
rates associated to high viscosities incite difficulties on
the lamina movement
generating risks, bubbles or even tearing the paper. To
minimize this effect
dispersant agents are added. The aim of the present work
was to characterize
physically the Prado region (Bahia State) kaolin particles
and, using the DLVO
theory, contribute for a better understanding about the
fundamental aspects of
kaolin concentrated pulps rheology via colloidal chemistry.
Sample technological
characterization was carried out with X-Ray difractometry
technique, brightness
measurements, size measurements, particle distribution and
morphological
analysis (MEV and MET). Samples were, predominantly, of
kaolinite; samples
Coat 90 and Coat 87 were of adequate brightness for Paper
Industry and presented
two peaks and all samples were platelike with irregular
edges where hexagonal
particles were found. Sample electrokinetic properties were
appreciated
afterwards. Zeta potential measurements were taken in the
absence and in the
presence of sodium hexametaphosphate dispersing agent as a
function of pH and
dispersant concentration using constant ionic strength.
Result analysis revealed:
Coat 90 and Coat 87 samples had 3,5 of isoelectric point,
while Extra Fino
sample had 3,2 of isoelectric point; zeta potential values
became more negative
with pH and dispersant concentration rising and the anion
of sodium
hexametaphosphate dissolution chemically adsorbs to sample
surfaces. Zeta
potential values were used to obtain total interparticular
interaction energy by
means of DLVO theory. These procedures were done only for
Coat 90 sample. It
became clear that, for pH values equals or higher than 5,
exists an energy barrier
whose values rise as pH and dispersant concentration
increases. It has been noted
that for pH increase, the tendency of energy barrier was to
stabilize. In the case of
dispersant concentration increase, was obtained maximum
value (3kg/t). By data
observation, a secondary minimum was noted. However the
secondary minimum is low (~2kT), it revealed the
possibility of reversible adhesion. The rheological
analysis of Coat 90 kaolin sample was realized by
comparison of apparent
viscosities found on constant shear rates (100s-1 and 1000s-
1) and after the same
time (280s) because pulps were thixotropic. The
investigation showed that with
pH increase, pulps had their viscosity reduced. Each
dispersant concentration
value generates a different viscosity, where the smallest
viscosities were achieved
in 3kg/t. Within the increase of dispersant concentration,
viscosity had its values
improved. Finally, rheological data were coordinated with
those calculated from
DLVO theory. It was observed that there is a total
interaction energy value
(~400kT) common to all dispersant concentrations. This
point means that pulp
stability is maximum, in other words, particles are so far
from each other that
relative movement among them is not affected anymore. The
conclusion of this
work is that, however interparticular forces are of
microscopic nature and
viscosity is a macroscopic measure, DLVO theory was able to
explain
qualitatively the rheological behavior of kaolin
concentrated pulps.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:5926 |
| Date | 10 February 2005 |
| Creators | FABIOLA OLIVEIRA DA CUNHA |
| Contributors | MAURICIO LEONARDO TOREM |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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