ESTUDO DA REOLOGIA DE POLPAS DE CAULIM PARA A INDÚSTRIA DE PAPEL COM BASE NO CAULIM DA REGIÃO DO PRADO / STUDY OF PRADO REGION KAOLIN PULP RHEOLOGY FOR THE PAPER INDUSTRY

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2004

RESUMO

Polpas concentradas de caulim (70% 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 comportamento

ASSUNTO(S)

surface chemistry reologia de polpas kaolin pulp rheology quimica de superficie caulim

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