Oxone™: Auxiliar de repolpagem de resina de resistência úmida

Os tipos de papel que exigem resistência à umidade passam por um processo em que uma resina de resistência à umidade, normalmente poliamida-epiclorohidrina (PAE), é adicionada à polpa de papel para maior resistência e durabilidade em condições úmidas. No entanto, durante a reciclagem do papel, as fibras de celulose precisam ser separadas para reutilização, o que pode ser dificultado pela presença de resinas de resistência à umidade, resultando em celulose e produtos de papel reciclado de menor qualidade.

Para combater esse problema, é crucial remover a resina de resistência à umidade do refugo ou da fibra secundária antes da repolpação. Os processos químicos podem quebrar a resina, facilitando sua remoção das fibras do papel e posterior repolpagem.

Agentes oxidantes fortes são comumente usados como auxiliares químicos de repolpação para quebrar as cadeias poliméricas reticuladas permanentes da resina PAE. Embora produtos químicos à base de cloro, como hipoclorito de sódio ou cálcio, tenham sido historicamente populares devido ao seu baixo custo e alta percepção de eficácia, seus desafios ambientais, operacionais e de qualidade da fibra agora são acompanhados por preços inflacionados.

Os oxidantes livres de cloro estão disponíveis e não contribuem para os níveis de haleto orgânico adsorvível (AOX), no entanto, seu desempenho pode variar. Um produto de destaque é o composto de monopersulfato Oxone™ da LANXESS. Utilizando a poderosa química do monopersulfato de potássio, Oxone™ oferece os benefícios ambientais de ser isento de cloro, ao mesmo tempo em que oferece desempenho de repolpação superior em comparação com outras químicas sem cloro. A rápida oxidação das resinas PAE sem danificar as fibras da celulose, combinada com perfis ambientais e de segurança favoráveis, fazem do Oxone™ uma escolha sustentável e eficaz para a repolpação de tipos de papel resistentes a úmido.

Oxone™ vs. Auxiliares de repolpagem à base de cloro – Repolpagem eficiente, sem danos a qualidade da fibra

 

A química do cloro e sua contribuição para haletos orgânicos adsorvíveis (AOX) na indústria de fabricação de papel são bem conhecidas. A indústria enfrenta crescentes pressões regulatórias e de certificação ecológica para reduzir os descartes de AOX, devido à sua natureza ambientalmente persistente, tóxica e bioacumulativa. A polpação à base de cloro é um contribuinte significativo para esses níveis de AOX no efluente.

O uso de auxiliares de repolpação livres de cloro podem ajudar a reduzir as descargas de AOX. Esta vantagem ambiental tem sido historicamente uma razão importante para substituição de auxiliares de repolpação a base de cloro por Oxone™, com o benefício adicional de não ser corrosivo ao aço inoxidável.

Uma nova pesquisa do Georgia Technical Institute, publicada no TAPPI Journal¹, revelou as vantagens adicionais do uso de Oxone™, quando comparado a auxiliares de repolpação à base de cloro:

1. Eficiência de repolpagem favorável
2. Força e qualidade superior da fibra

O estudo também comparou a soda cáustica como um exemplo de repolpagem sem um auxiliar oxidativo.

O estudo desse laboratório independente mostrou que Oxone™ fornece repolpagem mais eficiente e qualidade superior de fibra em comparação ao hipoclorito e repolpagem somente cáustica. A repolpação de Oxone™ produziu altos rendimentos de passagem única, com baixo rejeito nas condições padrão recomendadas. Para obter os mesmos rendimentos de fibra e baixo rejeito com hipoclorito, em condições de pH e temperatura semelhantes, uma dose mais alta foi necessária. O uso de solução de hipoclorito de sódio a 15% exigiu uma dose de 67 kg por tonelada de polpa seca, em comparação com 25 kg de Oxone™.

Essa descoberta evidencia a maior seletividade da química  do Oxone™ contra hipoclorito para descolagem de resina de resistência  à umidade. A repolpação com hipoclorito sob condições de pH neutro à 30°C e a repolpação alcalina à 60°C apenas com soda cáustica não atingiram
rendimentos de fibra comparáveis (Gráfico 1).

Gráfico 1: Comparação do rendimento percentual e rejeitos de fibra após a repolpagem de toalhas de papel multidobras com Oxone™, hipoclorito de sódio e soda cáustica. Oxone™ na dosagem 24kg/ton de polpa seca; NaOCl na dosagem de 67 kg/ton de polpa seca. Tempo de repolpagem de 35 minutos a 5% de consistência. A recuperação total de fibras após a repolpação é inferior a 100% devido à dissolução da resina resistente à umidade e de outros aditivos.

A eficácia do uso de um auxiliar de repolpação oxidativa também ficou evidente no consumo de energia. Usando uma célula de energia para monitorar a entrada da mesma, a repolpação com Oxone™ resultou em 14% menos uso de energia em comparação com a repolpação somente com soda cáustica. Isso é atribuído a eficiente separação de fibras oferecida pela repolpagem Oxone™.

Maior resistência e qualidade da fibra usando Oxone™ como  auxiliar de repolpagem.

 

As propriedades de resistência da fibra resultantes das distintas técnicas de repolpagem foram avaliadas no Georgia Technical Institute, preparando e comparando folhas manuais. O papel repolpado com Oxone™ apresentou resistência física significativamente maior, conforme medições dos índices de tração, ruptura e rasgo (Tabela 1), mostrando melhorias de 12%, 10% e 9,5%, respectivamente, em comparação com o papel repolpado com hipoclorito.

Propriedades da Polpa	Oxone™	Hipoclorito de Sódio	Soda Cáustica
Tensile index (N.m/g)	20.63	18.43	19.41
Burst index (kPa.m2/g)	1.23	1.12	1.30
Tear index (mN.m2/g)	8.09	7.39	7.16

Tabela 1: Avaliação das propriedades das fibras de celulose na folha após a repolpagem de toalhas de papel multidobradas com Oxone™, hipocloriro de sódio e soda cáustica a 60° e pH 10,5, por 35 minutos a 5% de consistência de papel.

A análise da qualidade da fibra revelou que o auxiliar de repolpagem Oxone™ produziu um acabamento superior em comparação ao hipoclorito e repolpagem com soda cáustica. Especificamente, a polpa da repolpação de Oxone™  gerou 34-47% menos finos e uma média de comprimento de fibra 24-31% maior em comparação com todas as outras condições testadas (Tabela 2). Uma maior proporção de fibras mais longas indica produtos de papel de maior qualidade e mais fortes devido à melhor capacidade de ligação.

		Oxone™	Hipoclorito de Sódio	Soda Cáustica
Finos, %	Ari	2.95	4.85	5.58
	LW	0.30	0.68	0.75
Comprimento de fibra, mm	Ari	0.87	0.67	0.70
	LW	1.46	1.05	1.13
	WW	2.25	1.63	1.80

Tabela 2: Morfologia da fibra avaliada usando um Analisador de Qualidade de Fibra (FQA) em toalhas de papel multidobradas e repolpadas a 60°C, pH 10,5. Os finos são expressos como média aritmética (Ari) ponderados pelo comprimento (LW). O comprimento da fibra é expresso em três formas: média aritmética (Ari), comprimento médio ponderado da fibra (LW) e comprimento médio ponderado pelo peso (WW).

Esta pesquisa ilustrou que a repolpação com Oxone™ pode aumentar a eficiência da repolpação, reduzir o consumo de energia e produzir melhores características de qualidade de fibra, enquanto mitiga ou elimina preocupações ambientais usando uma alternativa livre de  cloro.

Oxone™ : A melhor escolha  para repolpagem livre de cloro

 

Os benefícios sobre os auxiliares de repolpação à base de cloro são evidentes. Além disso, Oxone™ supera outras químicas sem cloro na remoção de resistência úmida.

Estudos de laboratório usando um FORMAX Micro-Maelstrom Lab Pulper testaram percarbonato de sódio (um liberador de peróxido de hidrogênio), dipersulfato de sódio, soda cáustica e Oxone™ em condições idênticas (Gráfico2). As capacidade de remoção da resina de resistência a úmido do papel foi avaliada comparando flocos de fibra  após a repolpagem. Tamanho de partícula menores implicam em maior separação de fibras e remoção da resina de resistência a úmido. Isso foi quantificado usando uma escala de 0 a 9, onde valores mais baixos representam má separação das fibras e valores mais altos, uma melhor dispersão das fibras (a escala serve apenas para fins de comparação e o grau necessário de repolpação depende das condições do processo).

Gráfico 2: Comparação do desempenho de auxiliares de repolpação sem cloro em papel de seda de resina resistente a úmido. Condições de repolpagem: temperatura 60° C, pH 10,5, consistência do papel 6% em peso, concentração de auxiliar de repolpagem 2% em peso com base no peso seco do refugo.

Os resultados dos testes indicam que o Oxone™ funciona significativamente mais rápido que os outros produtos (percabonato de sódio, dipersulfato de sódio e soda cáustica). Os moinhos podem se beneficiar de um menor consumo de energia e maior rendimento devido a tempos de ciclo mais curtos. Além disso, o grau de separação de fibras obtido com a repolpação com Oxone™ supera outros produtos químicos, apresentando remoção superior da resina de resistência a úmido e correlacionando-se diretamente com a melhoria da qualidade do papel repolpado.

Em conclusão, se você deseja otimizar seu processo de remoção de PAE, procure por Oxone™ . Este poderoso auxiliar de repolpagem oferece desempenho eficiente e livre de  cloro, preservando a qualidade da fibra celulósica. Além disso, com seus perfis ambientais de segurança favoráveis, Oxone™ é a opção sustentável e eficaz perfeita para a repolpagem de papéis resistentes a úmido.

Além disso, fornecemos uma coleção abrangente de produtos de controle microbiano para a produção de papel. Nossos produtos Aquacar, Preventol e Kathon ajudam a prevenir a bioincrustação e a corrosão induzida por micróbios (MIC), apoiando seus processos de produção de papel. Esses produtos químicos incluem glutaraldeído, DBNPA, bronopol e CMIT/MIT, fornecendo controle microbiológico rápido e eficiente para minimizar falhas de equipamentos, paradas não programadas e problemas de qualidade.

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Referência:
[1] Yang, R. and Luettgen, C., Repulping of wet strength paper towel with potassium monopersulfate, TAPPI J. 19(9):  463(2020).