Evaluación de celulosa nanofibrilada para su aplicación en la fabricación de papel

CLARÀ, M.; SERRA, A.; JIMÉNEZ, A. M.; VALLEJOS, M. E.; PEREIRA, M.; VILASECA, F.; MUTJÉ, P.

Medellín

Congreso; VIII Congreso Iberoamericano de Investigación en Celulosa y Papel, CIADICYP 2014; 2014

Universidad Pontificia Bolivariana

La celulosa nanofibrilada o NFC es un material que ha adquirido un gran interés durante los últimos años debido a sus aplicaciones en diferentes campos como la fabricación de membranas y nanopapeles con propiedades barrera, fabricación de nanocompuestos y refuerzo en pulpas papeleras. La NFC se obtiene al desestructurar las fibras de celulosa mediante tratamientos mecánicos intensos, los cuales liberan las microfibrillas, cuyos diámetros varían entre los 3nm y los 10nm. Para facilitar la liberación de las microfibrillas, se suelen aplicar pre-tratamientos químicos tales como la oxidación TEMPO y la carboximetilación que introducen cargas negativas en la superficie de las fibras. En el presente trabajo se fabricaron y caracterizaron tres tipos de celulosa nanofibrilada: NFC a partir de pasta blanqueada de bagazo comercial la cual fue oxidada mediante el complejo TEMPO/NaClO/NaBr en medio básico y temperatura ambiente; el segundo tipo se fabricó a partir de pulpa blanqueada de eucaliptus comercial y siguiendo el mismo pre-tratamiento que la anterior; y por último NFC a partir de la misma pasta de eucalipto pero aplicando una carboximetilación como pre-tratamiento. Todas las pulpas pre-tratadas fueron bombeadas posteriormente en un homogeneizador hasta obtener geles transparentes de NFC. Las NFC fueron caracterizadas y aplicadas en masa en pulpa TMP de pino y pulpa blanqueada de eucalipto. La caracterización de las fibras indicó que las tratadas con la reacción TEMPO tienen grados de polimerización más bajos que las carboximetiladas; asimismo la tasa de grupos carboxilos fue más elevada en las primeras; por otro lado, la mayor superficie específica y por tanto menor diámetro fue observado en las NFC obtenidas de pulpa carboximetilada. La aplicación de 3% en peso de NFC como aditivo en masa produjo mejoras importantes en la longitud a ruptura de papeles fabricados tanto de TMP de pino como de eucalipto blanqueado. En el caso de la TMP, los incrementos van desde 46% hasta 77%, mientras los papeles a base de eucalipto blanqueado tuvieron incrementos desde el 86% hasta un 102%. Por otro lado, el ºSR más alto fue encontrado en las pulpas de TMP de pino. Los resultados en general indican la factibilidad de la aplicación de diferentes tipos de NFC con diversidad de propiedades como agentes de refuerzo en distintas pulpas papeleras.