Dissertação
Influência dos parâmetros de processamento em moinho de serras nas propriedades da celulose Fluff e de painéis absorventes.
Registro en:
SCHLUSAZ, Maiara. Influência dos parâmetros de processamento em moinho de serras nas propriedades da celulose Fluff e de painéis absorventes. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2022.
Autor
Schlusaz, Maiara
Institución
Resumen
Fluff cellulose is a raw material applied in hygienic product production and its
processing is performed via shredding mills to individualize the cellulosic fibers that
comprise the absorbent core. The shredding process experiences operational
machinery adjustments that have not been explored in terms of its impacts and
potentials on the defibrated pulp and formed core properties. The objective of this
study was to evaluate the impact of different processing conditions on the
morphological and granulometric properties of shredded Fluff pulp as well as the
mechanical strength of the absorbent cores produced from these pulps. The
shredding process was developed using representative industrial scale parameters in
a "sawmill" where different gap configurations, rotor speeds, and pulp feed streams
were tested. The effects on morphological properties of fiber length, fiber wall
thickness, and fines were investigated in addition to the effects on material
granulometry, classified as Good Fluff, Nits & Knots, and Fines. The mechanical
properties of tensile strength, tensile energy absorption (TEA), and absorbent panel
elongation were evaluated and the results statistically correlated with previously
evaluated properties. The Fluff pulps used in the experiment are from conifers with
similar specifications, varying mostly in moisture content. The results demonstrate
that the reduction in fiber length and wall thickness were influenced only by the use
of narrow gaps between knife and counter-knife. The higher total fines content, in
particular Fines A were influenced by the increase in the feed stream and Fines B by
the use of a wider gap and higher pulp moisture. In the granulometric analysis, there
was a significant improvement in the shredding uniformity obtained through higher
Good Fluff contents and reduction of Nits & Knots when lower feed streams, higher
rotor speeds, narrowed gap, and lower pulp moisture were used. The granulometric
fines content was impacted only by the use of narrowed gaps. Furthermore, for the
conditions of this study, no correlation was obtained between morphological and
granulometric fines. The properties of tensile strength, TEA, and elongation were
superior using the Fluff pulp with the highest humidity and which presented the
highest Nits & Knots content, in addition to being positively influenced by the higher
Fines B content. This study proves that depending on the productive bottleneck and
the particularity of each absorbent product manufacturer, the optimization of the mill
parameters together demonstrates relevant gains in terms of shredding uniformity,
product strength, and process savings linked to improved performance of the Fluff
pulp used. A celulose Fluff é uma matéria-prima empregada na produção de produtos
absorventes higiênicos, e seu processamento é realizado através de moinhos
desfibradores com o intuito de individualizar as fibras celulósicas que compõem o
painel/núcleo. O processo de desfibramento passa por ajustes operacionais de
maquinário que são pouco explorados quanto aos seus impactos e potenciais nas
propriedades da celulose desfibrada e consequentemente do painel formado. O
objetivo deste estudo foi avaliar o impacto de diferentes condições de
processamento em propriedades morfológicas e granulométricas da celulose Fluff
desfibrada, assim como de resistência mecânica dos painéis produzidos a partir
desta celulose. O processo de desfibramento foi desenvolvido utilizando parâmetros
representativos de escala industrial em moinho de modelo “sawmill”, onde foram
testadas diferentes configurações de gap, velocidades de rotor e fluxos de
alimentação de celulose. Os efeitos em propriedades morfológicas de comprimento,
espessura de parede e finos foram investigados bem como os efeitos em
granulometria do material classificado em Good Fluff, Nits & Knots e Finos. Foram
avaliadas as propriedades mecânicas de resistência à tração, absorção de energia à
tração (TEA) e alongamento dos painéis absorventes e os resultados
estatisticamente correlacionados com as propriedades previamente avaliadas. As
celuloses Fluff empregadas no experimento são provenientes de coníferas, de
especificação semelhante e variaram majoritariamente em seu conteúdo de
umidade. Os resultados demonstram que as reduções do comprimento de fibra e de
espessura de parede foram influenciadas somente pela utilização de gaps mais
estreitos entre faca e contra-faca. O aumento do conteúdo de finos total,
especificamente Finos A, foi influenciado pelo aumento do fluxo de alimentação, já o
Finos B pela utilização de gap mais largo e também pela maior umidade da celulose.
Na análise granulométrica, houve melhoria significativa na uniformidade do
desfibramento obtida através do incremento em Good Fluff e redução de Nits &
Knots quando utilizados menores fluxos de alimentação, maiores rotações de rotor,
menor gap e celulose de menor umidade. O conteúdo de finos granulométrico
mostrou ter sido impactado somente pela utilização de menores gaps. Além disso,
para as condições deste estudo, não foi obtida correlação entre finos morfológico e o
granulométrico. As propriedades de resistência à tração, TEA e alongamento foram
superiores utilizando a celulose Fluff de maior umidade e que apresentou maiores
conteúdos de Nits & Knots, além de terem sido influenciadas positivamente por
maiores conteúdos de Finos B. Este estudo comprova que, a depender do gargalo
produtivo e da particularidade de cada fabricante de produtos absorventes, a
otimização dos parâmetros de moinho em conjunto demonstra ganhos relevantes
quanto à uniformidade do desfibramento, à resistência de produto e a economias de
processo atrelados a uma melhor performance da celulose Fluff utilizada.