Scientia Forestalis, volume 44, n. 110
p.361-372, junho de 2016
DOI: dx.doi.org/10.18671/scifor.v44n110.09

Caracterização de nanofilmes de celulose nanofibrilada obtida em diferentes consistências

Characterization of fibrillated cellulose nanofilms obtained at different consistencies

Daniele Cristina Potulski1
Lívia Cássia Viana2
Graciela Ines Bolzon de Muniz3
Alan Sulato de Andrade4
Umberto Klock5

1Doutoranda no Departamento de Engenharia e Tecnologia Florestal. UFPR-Universidade Federal do Paraná. Av: Prefeito Lothário Meissner, 632 - Jardim Botânico - 80210-170 - Curitiba, PR. E-mail: danielepotulski@ufpr.br.
2Doutora em Engenharia Florestal. UFPR-Universidade Federal do Paraná. Av: Prefeito Lothário Meissner, 632 - Jardim Botânico - 80210-170 - Curitiba, PR. E-mail: licvianna@gmail.com.
3Professora titular do Departamento de de Engenharia e Tecnologia Florestal. UFPR-Universidade Federal do Paraná. Av: Prefeito Lothário Meissner, 632 - Jardim Botânico - 80210-170 - Curitiba, PR. E-mail: gbmunize@ufpr.br.
4Professor Adjunto do Departamento de de Engenharia e Tecnologia Florestal. UFPR-Universidade Federal do Paraná. Av: Prefeito Lothário Meissner, 632 - Jardim Botânico - 80210-170 - Curitiba, PR. E-mail: alansulato@gmail.com.
5Professor Associado do do Departamento de de Engenharia e Tecnologia Florestal. UFPR-Universidade Federal do Paraná. Av: Prefeito Lothário Meissner, 632 - Jardim Botânico - 80210-170 - Curitiba, PR. E-mail:  klockuer@ufpr.br.

Recebido em 26/03/2015 - Aceito para publicação em 11/11/2015

Resumo

A celulose nanofibrilada destaca-se por apresentar propriedades físicas e mecânicas singulares, como alta densidade, menor capacidade de absorção de água e elevada resistência a tração e arrebentamento. O objetivo principal deste trabalho foi produzir e avaliar filmes de celulose nanofibrilada obtida pelo processo de desfibrilação mecânica a partir de diferentes consistências. Polpa Kraft de Pinus sp. não branqueada, preparada em diferentes consistências: 0,5%, 1,0% e 1,5% e processadas mecanicamente no moinho desfibrilador Super Masscolloider Masuko Sangyo utilizando 20 passes foi utilizada na obtenção da celulose nanofibrilada. Para visualização das estruturas e dimensões da celulose nanofibrilada foi aplicada a técnica de microscopia eletrônica de transmissão e força atômica. O índice de cristalinidade da celulose nos filmes foi obtido aplicando a técnica de difração de Raios-X. Os filmes previamente acondicionados (T: 23 ± 2 °C e UR: de 50 ± 2%) foram destinados à realização dos ensaios físicos (gramatura, densidade aparente e absorção). Os resultados mostram que os valores dos índices de cristalinidade foram de 69,8; 72,1 e 72,2% para a celulose nanofibrilada obtidas a partir das consistências de 1,0; 0,5 e 1,5%, respectivamente. Os valores de gramatura foram de 56,92 a 63,08 g/m2 e estão dentro da variação proposta nesse trabalho. A densidade aparente foi igual a 1,22 (C0,5%); 1,35 (C1,0%)  e 1,10 g/cm3 (C1,5%). O ensaio de absorção de água pelo método Cobb não mostrou diferença estatisticamente significativa entre os tratamentos avaliados. A presença de nanofibrilas aumenta a densidade aparente e diminui a absorção de água em filmes nanoestruturados. As diferentes consistências estudadas não influenciaram nas características e propriedades físicas dos filmes.
Palavras-chave: nanocelulose, filmes, Pinus, densidade, absorção Cobb.

Abstract

Nanofibrillated cellulose stands out for having remarkable physical and mechanical properties such as high density, lower capacity of water absorption and high tensile and burst resistance. The main objective of this research was to produce and evaluate nanostructured cellulosic films obtained by mechanical defibrillation process from three different consistencies: 0.5%, 1.0% and 1.5%. Undelignified Kraft pulp Pinus sp. prepared in different consistencies were used: 0.5%, 1.0% and 1.5% and processed by mechanical defibrillation in a grinder Super Masscolloider Masuko Sangyo by 20 passes. Transmission Electron Microscopy and Atomic Force was used to visualize the structures and dimensions of the cellulose nanofibers. The cellulosic crystallinity index on the films was obtained by using X-Ray diffraction. The previously conditioned films (T: 23 ± 2 °C e UR: de 50 ± 2%) were destined to achieve physical tests (thickness, grammage, apparent density and absorption). The results show that the values of the crystallinity index was 69.8; 72.1 and 72.2% for nanofibrillated cellulose to 0.5, 1.0 and 1.5 wt%, respectively. The grammage values were from 56.92 to 63.08 g/m², and are within the range proposed in this work. The apparent density was 1.22 (C0.5%), 1.35 (C1.0%) and 1.10 g/cm³ C1.5%). The Cobb Test showed no statistical significant difference among the treatments. The presence of nanofibrils increases density and decreases the water absorption of nanostructured films. The different consistencies did not influence the characteristics and physical properties of the films.
Keywords: nanocellulose, films, Pine, density, Cobb absorption





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