BR112015016087B1

BR112015016087B1 - Método de produção de celulose microfibrilada

Info

Publication number: BR112015016087B1
Application number: BR112015016087-5A
Authority: BR
Inventors: Heiskanen Isto; Kastinen Henri; Kauppi Anna; Kankkunen Jukka; Axrup Lars; Cecilia Land Hensdal; Saxell Heidi; Backfolk Kaj
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2021-09-14
Also published as: EP2941442A1; BR112015016087A2; CN105051070B; EP2941442A4; FI127682B; EP2941442B1; CN105051070A; FI20135016A; US20150337493A1; NO2941442T3; PL2941442T3; WO2014106684A1; US10240288B2

Abstract

método de produção de celulose microfibrilada. a presente invenção está correlacionada a métodos de produção de celulose microfibrilada (mfc). de acordo com a invenção uma suspensão de polpa fibrosa é mecanicamente fibrilada, com uma consistência de 12,5%, desidratada, para elevar a consistência da suspensão fibrilada para pelo menos 12,5%, e depois submetida na condição desidratada a uma adicional fibrilação. alternativamente, uma suspensão de polpa fibrosa inicialmente fibrilada pode ser desidratada e fibrilada na condição desidratada, após o que essas etapas de desidratação e fibrilação são repetidas uma ou mais vezes, de modo que a consistência da polpa é aumentada em cada etapa de fibrilação. os objetivos de elevar a consistência entre subsequentes etapas de fibrilação estão correlacionados à economia de energia e um aumento de alongamento na mfc. a invenção compreende ainda o uso de produtos de mfc, por exemplo, como um aditivo para fornecimento para fabricação de papel ou aditivo para materiais compósitos de plástico moldado por injeção.

Description

Antecedentes da Invenção

[001] A presente invenção está correlacionada a um método de produção de celulose microfibrilada (MFC). A invenção compreende ainda o uso da MFC obtida pelo dito método. Em correlação com a invenção, o termo "celulose microfibrilada" ou "MFC" cobre também o que é conhecido por celulose nanofibrilada (NFC).

[002] Celulose microfibrilada (MFC) é aqui definida como um material fibroso, compreendendo fibrilas celulósicas bastante finas, de diâmetro de cerca de 5 a 100 nm, em média, de cerca de 20 nm, e apresentando um comprimento de fibrila de cerca de 20 nm a 200 μm, embora, normalmente, de 100 nm a 100 μm. A celulose nanof ibrilada (NFC) é uma classe especifica de MFC, com dimensões de fibra no limite inferior da dita faixa de tamanho de fibrila. Na MFC isolada, as microfibrilas são parcial ou totalmente destacadas entre si. As fibras que foram fibriladas e que apresentam microfibrilas na superfície e microfibrilas que são separadas e localizadas em uma fase aquosa de uma lama são incluídas na definição de MFC. A MFC apresenta uma área superficial ativa bastante aberta, geralmente, na faixa de cerca de 1 a 300 m2/g, sendo de utilidade para uma ampla faixa de produto final usado, notadamente, no campo de fabricação de papel.

[003] Os métodos citados pelo estado da técnica defabricação de celulose microfibrilada (MFC) incluem a desintegração mecânica mediante refino, moagem, prensagem e homogeneização, e ainda refino, por exemplo, através de uma extrusora. Esses procedimentos mecânicos podem ser intensificados por meio de tratamentos quimicos ou quimico- enzimáticos, em uma etapa preliminar.

[004] A Patente US 4.341.807 descreve a produção de MFC mediante passagem de uma suspensão fibrosa repetidamente através de um orificio de pequeno diâmetro, submetendo a suspensão liquida a uma queda de pressão. A suspensão de partida contém 0,5 a 10% em peso de celulose. 0 produto é uma suspensão homogênea em forma de gel de MFC.

[005] O documento de patente WO 2007/091942 Al descreve um processo em que uma polpa quimica é primeiramente refinada, depois, tratada com uma ou mais enzimas de decomposição de madeira, e finalmente homogeneizada para produzir a MFC como produto final. A consistência da polpa é imaginada de ser, preferivelmente, de 0,4 a 10%. A vantagem disso é evitar qualquer tipo de obstrução no fluidizador ou homogeneizador de alta pressão.

[006] As duas referências acima do estado da técnica estão correlacionadas ao que pode ser referido como refino de baixa consistência (LC), através do uso de suspensões diluidas. O documento de patente WO 2012/097446 Al, ao invés disso, descreve um processo de fabricação de NFC mediante refino de múltiplas passagens de alta consistência (HC) , de fibras obtidas por via quimica ou mecânica. Na referência, (HC) se refere a uma consistência de descarga de mais de 20% em peso. O produto compreende uma população de filamentos livres e filamentos ligados ao núcleo da fibra, a partir da qual os mesmo foram produzidos. 0 diâmetro da fibra é reduzido de cerca de 8-45 μm de fibras comuns de fabricação de papel para a escala de nanômetro de menos de 100 nm. A vantagem é a obtenção de celulose nanofibrilada (NFC) com alto alongamento, isto é, aextensão da fibrila em relação ao seu diâmetro, o queproduz uma aperfeiçoada resistência intrínseca do produto.

[007] O documento de patente WO 2012/072874 Al ensina umprocesso de múltiplas etapas de produção de NFC, no qual acelulose é refinada em um primeiro refinador, o produto é dividido em uma fração de aceitação e uma fração de rejeição, água é removida da fração de aceitação e, finalmente, a fração de aceitação é refinada em um segundo refinador, para se obter um produto tipo gel com um diâmetro de fibra de 2 a 200 nm. Na primeira etapa de refino, a consistência do material está abaixo de 10%, mas é aumentada pela remoção de água para cerca de 15%, ou mesmo de 20%, para intensificar a lavagem do mesmo. Para o segundo refino, a polpa pode ser diluida de volta para uma consistência abaixo de 10%.

[008] A Patente US 3.382.140 ensina a preparação de polpa de fabricação de papel de alta consistência, em que a polpa obtida de um processo de polpação Kraft é primeiramente desidratada, para obter uma massa não fluida ou semissólida, que não pode ser bombeada. A massa desidratada tendo uma consistência de 20 a 30% é depois refinada,diluida para uma convencional consistência de fabricação de papel e conformada em um tecido de papel. Não há nenhuma citação de produção de MFC, e o ensinamento do uso direto da massa como suprimento para fabricação de papel não sugere a presença da MFC, esta sendo observada somente como um minimo aditivo em tal suprimento.

[009] No documento de patente WO 2011/114004, se descreve uma diferente abordagem de fibrilação de material lignocelulósico, baseada no tratamento com liquido iônico, isto é, sal fundido, que conserva as fibras basicamente intactas. Os sais compreendendo um cátion do tipo imidazólio são mencionados como exemplo desses liquidos. O processo é dito como enfraquecedor da ligação entre as fibrilas ou traqueideos e separa as fibrilas ou traqueideos das paredes da fibra.

Resumo da Invenção

[010] Um problema que ocorre com o convencional refino de baixa consistência, proporcionado por moinhos de martelo ou moinhos de bola, é que uma grande quantidade de energia é consumida para continuação da fibrilação após a fase inicial do processo. A hidrólise parcial da lignocelulose semicristalina mediante uso de agentes quimicos ou enzimas poderia ajudar, mas apresenta os inconvenientes de decompor as fibrilas de celulose, de perda de rendimento e de altos custos para o tratamento enzimático.

[011] Em vez de refino com moinhos de martelo ou de bola, pode ser usado um microfluidizador ou um homogeneizador. Entretanto, o processo de fibrilação exige pretratamento da suspensão da polpa e uma concentração relativamente baixa, a fim de operar de modo uniforme e com eficiente consumo de energia.

[012] Um inconveniente comum das fibrilações de baixa consistência (LC) é que a suspensão resultante é diluida e, assim, dispendiosa para transporte para outro local, para que seja utilizada. Por outro lado, a fibrilação de alta consistência (HC), tal como descrita, por exemplo, na Patente US 3.382.140, apresenta um consumo de energia relativamente alto, a processabilidade inicial do refinador é fraca, e os métodos de fibrilação de alta consistência (HC) conhecidos, portanto, não são economicamente viáveis.

[013] Em geral, os problemas que ocorrem com os métodosexistentes são as limitações de produtividade e a dificuldade de proporcionar o processo em escala deprodução. Com relação ao refino, um adicional problema é o corte das fibras, resultando em um baixo alongamento (aextensão da fibra em relação ao diâmetro da fibra), e aperda da resistência da fibra. Para uma produção em escala mediante fibrilação baseada em homogeneizador, seria exigido um múltiplo conjunto de unidades de fibrilação, assim como, um intensificador de consistência, o que torna mais dificil ainda tornar o processo para produção em escala.

[014] 0 problema a ser solucionado é tratado mediante provisão de um método para produção de celulose ou lignocelulose microfibrilada, que pode ser produzida em escala e que apresenta reduzido consumo global de energia. 0 objetivo é também de se obter uma celulose microfibrilada (MFC) tendo aumentada consistência, de modo a reduzir os custos de transporte do produto, facilitar o armazenamento e embalagem, assim como, proporcionar um alto alongamento do produto, para que o mesmo seja útil como aditivo de reforço para papéis ou papelões, e diversos materiais compósitos.

[015] A solução, de acordo com a invenção, é a produção de celulose microfibrilada (MFC) através das etapas de:(a) fibrilar mecanicamente uma suspensão de polpa fibrosa com uma consistência inferior a 12,5%;(b) desidratar a polpa fibrilada obtida da etapa (a) para uma consistência de pelo menos 12,5%; e(c) submeter a polpa desidratada obtida da etapa (b) a uma adicional fibrilação, com uma consistência de 12,5 a 20%.

[016] 0 ponto principal da invenção pode ser dito como sendo a fibrilação gradual da suspensão, de modo que uma primeira fibrilação é realizada na faixa de baixa consistência e a fibrilação seguinte na faixa de alta consistência.

[017] Em correlação com a presente invenção, a baixa consistência (LC) é definida com o significado de uma consistência de suspensão inferior a 12,5% em peso, tipicamente, de 1 a 10% em peso. Numa modalidade preferida, a consistência pode ser de 2 a 8% em peso, precisamente, de 3 a 5% em peso. Uma alta consistência (HC) significa uma consistência de suspensão de 12,5 a 20% em peso, tipicamente, de 15 a 20% em peso. Uma consistência média(MC) , como algumas vezes referida no segmento da técnica, pode ser interpretada como pertencente às categorias de (LC) e (HC) , de acordo com a dita linha divisória de 12,5% em peso.

[018] Como uma útil modificação, a invenção compreende ainda a produção de celulose microfibrilada (MFC) através das etapas de:(a) fibrilar uma suspensão de polpa fibrosa;(b) desidratar a polpa fibrilada obtida da etapa (a);(c) repetir as ditas etapas de fibrilação e desidratação referidas por (a) e (b) uma ou mais vezes, com a consistência da polpa aumentada para cada etapa de fibrilação (a); e(d) submeter a polpa desidratada obtida da etapa final de desidratação (b) a uma etapa final de fibrilação.

[019] Na modificação acima ocorre uma progressiva elevação da consistência da polpa, e o limite de 12,5% entre as faixas de categoria de (LC) e (HC) é preferivelmente ultrapassado no curso do processo.

[020] Os presentes inventores surpreendentemente descobriram que após a fibrilação inicial da suspensão de polpa mais grossa na faixa de (LC), isto é, menor que 12,5% e, preferivelmente, menor que 10%, a consistência pode em uma etapa subsequente ser aumentada mediante desidratação, para a faixa de 12,5% a 20%, preferivelmente, para a faixa de 15 a 20%. Essa suspensão concentrada é depois fibrilada através de um dispositivo de fibrilação de alta consistência (HC), por exemplo, um refinador ou extrusorade alta consistência (HC) . A vantagem disso é que o atrito de fibra com fibra ocorre mais intensamente e provoca a fibrilação com maiores quantidades de alto alongamento de MFC.

[021] Se o refino na faixa de fibrilação de baixa consistência for feito em diversos refinadores em série, o primeiro refinador pode ser carregado com maior intensidade, o segundo refinador com menos intensidade e, assim por diante, até que o carregamento não possa mais ser feito. Isso se deve ao fato de que o material fibroso se torna mais fino, e um menor carregamento de refino pode ser aplicado dentro da matéria-prima. Como cada refinador apresenta a chamada demanda de energia sem carga (nenhuma carga, a demanda de energia é medida com água); para o mesmo efeito, quanto menos quantidade de energia é colocada nas fibras, mais energia é necessária. Essa desvantagem será superada mediante aumento da consistência da matéria- prima, em conformidade com a presente invenção (aumentando a consistência, uma maior quantidade de energia de refino se aplica na fibrilação).

[022] Em comparação, uma sequência de etapas de refino com uma baixa consistência constante iria exigir um progressivo aumento de energia para se obter uma fibrilação continua, assim, um procedimento bastante ineficaz. 0 refino na faixa de fibrilação de alta consistência (HC), sem a preliminar fibrilação de baixa consistência (LC), similarmente, seria mais consumidor de energia e ineficaz. Entretanto, a invenção oferece uma solução ótima, com reduzido gasto de energia e um aperfeiçoado produto de MFC.

[023] O objetivo é obter uma alta taxa de alongamento da MFC, com melhores propriedades mecânicas, menos corte de fibra, e um produto que seja mais adequado para materiais compósitos, como, também, produtos em que a resistência ao corte se faz necessário.

[024] Outra vantagem é que uma menor quantidade de finos é obtida, se comparado com a tradicional produção de MFC, conforme divulgado no estado da técnica. Além disso, um melhor rendimento e menor teor de açúcar na fase aquosa são ainda obtidos.

Breve Descrição dos Desenhos

[025] As figuras 1 e 2 são representações esquemáticas de possiveis modalidades da presente invenção.

[026] As figuras 3a e 3b mostram fotos microscópicas das fibras obtidas usando o método da presente invenção. A barra na foto da figura (a) é correlacionada a 100 μm, e na figura (b) a 200 μm.

Descrição Detalhada da Invenção

[027] Um método preferido de produção de celulose microfibrilada (MFC), de acordo com a invenção, compreende as etapas de: (a) fibrilar mecanicamente uma suspensão de polpa fibrosa com uma baixa consistência (LC), inferior a 12,5% em peso; (b) desidratar a polpa fibrilada derivada da dita etapa de fibrilação para uma alta consistência (HC) , de pelo menos 12,5% em peso, e submeter a polpa desidratada proveniente da etapa de desidratação a uma adicional fibrilação.

[028] O método da invenção é processado em dispositivos comercialmente disponíveis e pode ser colocado em escala de produção a granel. Métodos adequados foram apresentados e discutidos, por exemplo, na publicação "Papermaking, Part 1, Stock Preparation and Wet End"; Volume 8; Editor: Hannu Paulapuro; 2008. 0 método também intensifica aprocessabilidade na etapa de fibrilação de alta consistência (HC), pelo que, o consumo de energia é então reduzido. O produto resultante é homogêneo, as fibras apresentam um alto indice de alongamento e a quantidade de finos é baixa. O produto também apresenta um alto teor de sólidos e, provavelmente, também uma reduzida capacidade de retenção de água, quando comparado a produtos obtidos mediante uso de métodos tradicionais.

[029] De acordo com uma modalidade, a dita primeira etapa de fibrilação (a) é de fibrilação em baixa consistência, com uma consistência inferior a 12,5% em peso, preferivelmente, no máximo, de 10% em peso, e a dita adicional etapa de fibrilação (c) é de fibrilação em alta consistência (HC) , com uma consistência de 12,5 a 20% em peso, preferivelmente, de 15 a 20% em peso. A baixa consistência na primeira etapa de fibrilação reduz a floculação das fibras. A etapa de fibrilação de baixa consistência (LC) também reduz o consumo de energia na etapa de fibrilação de alta consistência (HC) . A desidratação aumenta o teor de sólidos do produto final e o volume reduzido é uma acentuada vantagem econômica notransporte.

[030] Pode haver uma ou mais etapas de fibrilação de baixa consistência antes de a polpa ser desidratada para uma alta consistência. Preferivelmente, a consistência é aumentada entre cada etapa de fibrilação de baixa consistência, de modo que a energia do refino se aplica à fibrilação em cada etapa de refino. A fração de água contendo um baixo teor de sólidos pode ser circulada de volta para a(s) etapa (s) de fibrilação de baixa consistência.

[031] De acordo com uma modalidade, a dita primeira etapa de fibrilação (a) é uma etapa de refinação e a dita adicional etapa de fibrilação (c) é uma etapa de refinação ou extrusão. Isso resulta em fibras tendo um alto indice de alongamento.

[032] De acordo com uma modalidade, a polpa é refinada para uma resistência à drenagem (SR) de mais de 45°, mais preferivelmente, de mais de 60°, mais ainda preferivelmente, de mais de 80°. Essa etapa é preferivelmente feita em baixa ou média concentração. O refino da polpa em um mais alto grau de resistência à drenagem (SR) resulta em menor consumo de energia e melhor processabilidade dos equipamentos durante a fibrilação de alta consistência (HC).

[033] Outro modo preferido de praticar a invenção consiste na produção de celulose microfibrilada (MFC), através das etapas de:(a) fibrilar uma suspensão de polpa fibrosa;(b) desidratar a polpa fibrilada obtida da etapa (a); (c) repetir as ditas etapas de fibrilação e desidratação referidas por (a) e (b) uma ou mais vezes, com a consistência da polpa aumentada para cada etapa de fibrilação (a); e(d) submeter a polpa desidratada obtida da etapa final de desidratação (b) a uma etapa final de fibrilação.

[034] As vantagens alcançadas pelo presente método foram discutidas acima. 0 aumento da consistência permite que a energia do refino seja usada em cada etapa de fibrilação.

[035] De acordo com uma adicional modalidade da invenção, a polpa desidratada submetida à etapa final de fibrilação apresenta uma consistência na faixa de 15 a 20% em peso.

[036] De acordo com outra modalidade da invenção, a polpa submetida à etapa final de fibrilação apresenta uma resistência à drenagem (SR) de pelo menos 45 , opreferivelmente, de pelo menos 60 , mais aindao preferivelmente, de pelo menos 80 .

[037] De acordo com outra modalidade da invenção, a primeira etapa de fibrilação é realizada para uma polpa tendo uma consistência de no máximo 10% em peso.

[038] De acordo com uma adicional modalidade da invenção, a dita primeira etapa de fibrilação (a) é uma etapa de fibrilação de baixa consistência (LC), com uma consistência inferior a 10% em peso, e a dita final etapa de fibrilação (d) é uma etapa de fibrilação de alta consistência (HC) , com uma consistência de 15 a 20% em peso, ou até mesmo um valor maior. Uma fibrilação de alta consistência resulta em um produto tendo um alto teor de sólidos, o que facilita a embalagem e o transporte, é conveniente ao ambiente e apresenta um custo mais rentável.

[039] De acordo com outra modalidade da invenção, um refinador cônico ou de disco é usado na primeira etapa de fibrilação (a) , e um refinador ou uma extrusora é usada na etapa final de fibrilação (d) . A baixa consistência e um equipamento refinador cônico ou de disco permitem o uso de barras que proporcionam um baixo efeito de corte de fibra.

[040] De acordo com uma adicional modalidade da invenção, a desidratação é realizada mediante peneiramento por pressão. 0 peneiramento por pressão é um modo eficaz de remover o excesso de água, permitindo também o fracionamento da polpa conforme a extensão da fibra, caso desejado.

[041] Após a desidratação, a fração fibrilada da fase aquosa separada, normalmente, com um alto teor de sólidos, pode ser circulada de volta para o processo, a fim de reduzir o consumo de água e evitar a perda de fibras.

[042] De acordo com outra modalidade da invenção, uma fração retida pela peneira é submetida a uma adicional fibrilação. Foi descoberto que o uso de diversas etapas de refino resulta em uma refinação mais homogênea e em melhores propriedades de resistência de fibra do que quando se usa somente uma única etapa de refino.

[043] De acordo com uma adicional modalidade da invenção, a desidratação é realizada mediante centrifugação ou com uma máquina de lavagem de espaçamento.

[044] De acordo com outra modalidade da invenção, um agente quimico, tal como, um auxiliar de refino ou uma enzima é usado para intensificar a desfibrilação. Os agentes quimicos que abaixam ou aumentam o atrito de fibra com fibra e/ou a floculação de fibra podem ser usados para promover a fibrilação e processabilidade dos equipamentos. Exemplos desses agentes quimicos conhecidos dos especialistas versados na técnica e comumente usados como aditivos de refino são os polissacarideos, tais como, CMC e amidos, mas, também, nanoparticulas. Enzimas, tais como, celulases e hemicelulases podem ser usadas para intensificar a fibrilação mediante dissolução da estrutura da lignocelulose ou da celulose, ou mediante modificação das propriedades da fibra. Os agentes quimicos podem também ser usados para regulação do pH, quando necessário. Tipicamente, o pH é próximo do neutro, uma vez que um pH ácido impede a penetração de água nas fibras e, desse modo, promove o corte e a geração de finos, e um pH altamente alcalino dificulta manter as fibras nas bordas da barra.

[045] De acordo com a invenção, a suspensão de polpa fibrosa pode compreender uma ou mais dentre uma polpa quimica, polpa quimitermomecânica (CTMP), polpa termomecânica (TMP), polpa de madeira moida, polpa em escala nano, fibra rompida e reciclada. As polpas de origem diferente de madeira, tais como, as polpas de origem da agricultura (palhas, talos, etc.), podem ser usadas.

[046] Possiveis modalidades não limitativas da invenção são ilustradas na forma das figuras 1 e 2.

[047] Na figura 1, que ilustra uma modalidade bastante simples da invenção, é descrito um recipiente de polpa (1) contendo matéria-prima; um refinador de baixa consistência (2); uma unidade de desidratação (3); e um refinador de alta consistência (4).

[048] Na figura 2 é descrito um recipiente de polpa (1) contendo matéria-prima; um primeiro refinador de baixa consistência (2); um opcional segundo refinador de baixa consistência (2'); uma opcional unidade de desidratação (3) entre os primeiro e segundo refinadores de baixa consistência; uma unidade de desidratação (3' ) antes do refinador de alta consistência (4) e uma opcional unidade de desidratação (3") antes de um opcional segundo refinador de alta consistência (4'); uma fração de aceitação (a) tendo uma consistência de massa de cerca de 1 a 2% em peso podendo ser removida do processo ou circulada de volta para o processo; um excesso de água (a' ) e (a") podendo ser removido do processo; uma fração de rejeição (b) tendo uma consistência de massa de cerca de 8% em peso; uma fração (c) entrando em um refinador de alta consistência tendo uma consistência de massa de cerca de 15% em peso; e uma fração (d) e/ou (d' ) e/ou (d") tendo uma consistência de cerca de 20% em peso. Algumas alternativas são mostradas por meio de linhas tracejadas.

[049] Dentro do escopo da presente invenção é também possivel se ter mais de um refinador de baixa consistência em série. A desidratação entre as etapas de refino é preferida. Opcionalmente, a fração de fibra fibrilada e desidratada pode ser circulada de volta para a etapa de refino uma ou mais vezes. Também, pode haver mais de uma etapa de desidratação em série. Além disso, um refino de alta consistência pode ser repetido usando a mesma ou diferente maquinaria de refino. 0 ajuste da consistência, normalmente, por desidratação ou concentração, pode ser vantajoso quando realizado entre as etapas de refino. A polpa obtida usando o presente processo pode ser adicionalmente desidratada, por exemplo, para eventual transporte e, depois, antes de uso, ser diluida para uma adequada consistência.

[050] A presente invenção cobre também os produtos que podem ser obtidos pelo método aqui descrito, como, também, o uso desses produtos.

[051] 0 uso da celulose microfibrilada (MFC) conforme aqui descrito compreende o dito uso como parte de uma matéria- prima suprida a uma fábrica de papel, em uma máquina de produção de papel ou papelão. Quando comparado a uma convencional MFC, a celulose microfibrilada (MFC) obtida de acordo com a presente invenção melhora a retenção da polpa durante a formação de tecido de uma máquina de produção de papel ou papelão. Isso de deve ao fato do alto alongamento das fibrilas e da baixa quantidade de finos de acentuada finura. A resistência a úmido inicial do tecido úmido é bastante satisfatória, devido à formação de um alto teor de sólidos e de fibrilas mais longas. Também, as propriedades obtidas de resistência do papel e papelão são aperfeiçoadas.

[052] De acordo com uma modalidade preferida, a celulosemicrofibrilada (MFC) obtida conforme aqui descrito, forma, pelo menos 40% em peso, preferivelmente, pelo menos 75% em peso, de matéria de fibra seca da matéria-prima, devido à aperfeiçoada desidratação (se comparado com uma MFC normal), sendo possivel a produção de tecido contendo próximo de 100% de MFC com esse material.

[053] Pelo fato das fibrilas de alto alongamento (longas e finas), esse tipo de celulose microfibrilada pode ser considerado como um material ideal para diferentes tipos de produtos compósitos e similares, em que o efeito de resistência é necessário.

[054] Uma clara vantagem apresentada pela presente MFC é que a quantidade de finos de acentuada finura é bastante pequena. Assim, a secagem desse tipo de MFC é muito mais simples (na medida em que os finos de acentuada finura provocam na secagem a formação de pequenas partículas tipo pedra corneifiçadas).

[055] 0 uso da MFC produzida conforme aqui descrito compreende também o uso como aditivo em um material compósito de plástico moldado por injeção. A MFC pode reduzir o peso dos compósitos e melhorar as propriedades de resistência, como, por exemplo, a resistência à formação de fissuras.

[056] A invenção é ainda ilustrada pelo seguinte exemplo não limitativo. Deve ser entendido que as modalidades apresentadas na descrição e exemplos acima são apenas para fins ilustrativos, e que diversas alternativas emodificações são possíveis dentro do escopo da invenção. Exemplo

[057] Uma polpa Kreft de pinho nunca anteriormente seca tendo uma consistência de cerca de 4% em peso foi fibrilada usando um refinador cônico, para se obter uma resistência à drenagem (SR) de 90 (cerca de 0 como CSF). A polpa resultante foi submetida à desidratação até se obter uma consistência de cerca de 35% em peso. A polpa foi depois diluida para uma consistência de 25% em peso e depois refinada por 2 a 3 vezes, com um refinador de disco de alta consistência.

[058] A suspensão resultante foi visualmente avaliada usando microscópio ótico. Foi observado que a suspensão resultante é substancialmente homogênea e que as fibrilas apresentam um alto alongamento. 0 resultado é mostrado conforme a apresentação das figuras 3a e 3b.

[059] Assim, a celulose microfibrilada (MFC) de alto alongamento obtida foi usada em uma máquina piloto de produção de papel, e comparada a uma tipica MFC. A matéria- prima consistiu de 70% de vidoeiro branqueado e 30% de pinho branqueado, refinados para uma resistência à drenagem de 23-26 SR. A quantidade de MFC usada foi 25 kg/t. Foi surpreendentemente descoberto que a desidratação da MFC de alto indice de alongamento foi mais fácil, se comparado com uma MFC normal. Além disso, as amostras contendo MFC de alto alongamento apresentaram, quando comparado com uma MFC normal, uma aperfeiçoada resistência ao rasgamento, melhor tenacidade à fratura e maior porosidade.

Claims

1. Método de produção de celulose microfibrilada (MFC) caracterizado por compreender as etapas de:(a) fibrilar mecanicamente uma suspensão de polpa fibrosa com uma consistência inferior a 12,5%;(b) desidratar a polpa fibrilada obtida da etapa (a) para uma consistência de pelo menos 12,5%;(c) submeter a polpa desidratada da etapa (b) a uma fibrilação adicional, a uma consistência de 12,5 a 20%.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita primeira etapa de fibrilação (a) é uma etapa de fibrilação de baixa consistência (LC), a uma consistência de no máximo 10%, e a dita etapa de fibrilação adicional (c) é uma etapa de fibrilação de alta consistência (HC), a uma consistência de 15 a 20%.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que a dita primeira etapa de fibrilação (a) é uma etapa de refino e a dita etapa de fibrilação adicional (c) é uma etapa de refino ou extrusão.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a polpa é fibrilada para uma resistência à drenagem (SR) de pelo menos 45°, preferencialmente pelo menos 60°, e ainda mais preferencialmente pelo menos 80°.

5. Método de produção de celulose microfibrilada (MFC) caracterizado por compreender as etapas de: (a) fibrilar uma suspensão de polpa fibrosa;(b) desidratar a polpa fibrilada obtida da etapa (a);(c) repetir as ditas etapas de fibrilação e desidratação de (a) e (b) por uma ou mais vezes, com a consistência da polpa aumentada para cada etapa de fibrilação (a); e(d) submeter a polpa desidratada obtida da etapa final de desidratação (b) a uma etapa final de fibrilação.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a polpa desidratada submetida à etapa final de fibrilação apresenta uma consistência de 15 a 20%.

7. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 5 e 6, caracterizado pelo fato de que apolpa submetida à etapa final de fibrilação apresenta umaresistência à drenagem (SR) de pelo menos 45°,preferencialmente, pelo menospreferencialmente, pelo menos 80°. 60° e, ainda mais

8. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 5 a 7, caracterizado pelo fato de que a primeira etapa de fibrilação é realizada para uma polpa tendo uma consistência de no máximo 10%.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizado pelo fato de que a dita primeira etapa de fibrilação (a) é uma etapa de fibrilação de baixa consistência (LC), com uma consistência inferior a 10%, e a dita etapa final de fibrilação (d) é uma etapa de fibrilação de alta consistência (HC), com uma consistência superior a 15 a 20%.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que um refinador cônico ou de disco é usado para a primeira etapa de fibrilação (a), e um refinador ou uma extrusora é usada para a etapa final de fibrilação (d).

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a suspensão de polpa fibrosa compreende polpa química, polpa quimitermomecânica (CTMP), polpa termomecânica (TMP) ou polpa de madeira moída.