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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.1900.tde-20240301-144715
Document
Author
Full name
Ronaldo Algodoal Guedes Pereira
Institute/School/College
Published
Piracicaba, 1969
Supervisor
Title in Portuguese
Estudo comparativo das propriedades físico-mecânicas da celulose sulfato de madeira de Eucalyptus saligna Smith, Eucalyptus alba Reinw e Eucalyptus grandis Hill ex Maiden
Keywords in Portuguese
CELULOSE SULFATO
EUCALIPTO
MADEIRA
PROPRIEDADES FÍSICAS
Abstract in Portuguese
O presente trabalho teve por objetivo comparar a madeira obtida Eucalypitus saligna Smith e Eucalyptus alba Reinw de 5 e 7 anos e Eucalyptus grandis Hill ex Maiden de 7 anos para a produção de celulose sulfato. Foram utilizadas 15 árvores por espécie e por idade (tratamento) em 3 repetições de 5 árvores. De cada lote de 5 árvores, após sua transformação em cavacos, foram retiradas amostras e realizados 4 cozimentos pelo processo sulfato. Foram feitos 12 cozimentos por tratamento, 3 repetições, perfazendo um total de 60 cozimentos. As condições de cozimento foram estabelecidas de modo que a celulose obtida tivesse número de permanganato igual a 15,0 ± 1,0. Visou-se com essa medida poder comparar as celuloses obtidas com teores de lignina praticamente iguais. A refinação da celulose foi feita em moinho Jokro-Muhle, a 150 rpm, a consistência de 6%, em 6 tempos igualmente espaçado, a partir de 30 minutos até 180 minutos. Para a realização dos ensaios físico-mecânicos foram preparadas 7 folhas por tempo de refinação, ou sejam 42 por cozimento, num total de 2.520 folhas, utilizando-se formador tipo Kothen-Rapid de dois secadores. Foram investigadas as seguintes propriedades físico-mecânicas da celulose: resistência a tração, ao arrebentamento, ao rasgo e ao dobramento e o peso especifico aparente. Com os dados obtidos foram estabelecidas equações de regressão para cada propriedade físico-mecânica da celulose de todos os tratamentos, em função do grau de refinação. A comparação das celuloses obtidas para cada uma das propriedades estudadas foi feita em níveis de refinação de 30, 45 e 60 °SR. Devido ao elevado número de dados e a complexidade das análises realizadas os cálculos foram feitos com auxílio de computador eletrônico IBM-1130-4K, da E. S. A. “Luiz de Queiroz”. Da discussão dos resultados podem ser tiradas as conclusões seguintes: 1) A celulose sulfato de madeira de E. salina cortado aos 5 anos de idade apresentou, aos níveis de refinação de 30, 45 e 60 °SR, maior resistência à tração, ao arrebentamento, ao dobramento e maior peso especifico aparente que os outros tratamentos. 2) A celulose sulfato de madeira de E. alba cortado aos 7 anos de idade apresentou, aos mesmos níveis de refinação de 30, 45 e 60 °SR, maior resistência a tração, ao arrebentamento, ao dobramento e menor peso especifico aparente que os outros tratamentos. 3) A celulose sulfato de madeira de E. grandis de 7 anos, embora mostrando comportamento semelhante a de E. saligna de 7 anos e de E. alba de 5 anos, no que se refere a resistência a tração, a 30, 45 e 60 °SR, tende a apresentar certa superioridade em relação aqueles dois tratamentos. 4) As celuloses sulfato de E. saligna e de E. grandis ambos de 7 anos, apresentaram valores semelhantes para resistência ao arrebentamento a 30 e 45 °SR, havendo tendência para pequena superioridade daquela de E. saligna a 60 °SR . E. alba de 5 anos foi inferior a esses dois tratamentos naqueles pontos. 5) Não foram constatadas diferenças estatisticamente significativas na resistência ao dobramento quer entre as celuloses sulfato de E. grandis de 7 anos e de E. saligna de 5 anos quer entre aquelas de E. saligna de 7 anos e de E. alba de 5 anos aos graus de refinação estabelecidos para as comparações. 6) A celulose sulfato de E. saligna de 7 anos não diferiu estatisticamente daquela obtida da mesma espécie cortada a idade jovem no que se refere ao peso especifico aparente aos níveis de moagem considerados. 7) A celulose de E. saligna de 7 anos foi a que apresentou maior resistência ao rasgo a 30 °SR, superando os outros tratamentos, com exceção daquela obtida de madeira da mesma espécie cortada aos 5 anos da qual não diferiu estatisticamente. 8) Ao nível de refinação de 45 °SR as celuloses sulfato de E. saligna de 5 e 7 anos e de E. alba de 7 anos apresentaram os maiores valores para resistência ao rasgo. Embora não diferindo entre si, superaram os outros dois tratamentos. 9) A 60 °SR a celulose sulfato de E. alba de 7 anos apresentou a maior resistência ao rasgo não diferindo estatisticamente apenas daquela obtida de E. saligna de 5 anos, embora mostrasse tendências para superar também este tratamento. 10) Há evidencias palpáveis de que os resultados obtidos para as propriedades físico-mecânicas das celuloses estudadas estejam correlacionados com a densidade básica de suas madeiras, especialmente aqueles encontrados para E. saligna de 5 anos e E. alba de 7 anos. 11) A determinação de equações de regressão para as propriedades físico-mecânicas pode ser um útil meio auxiliar para o controle de qualidade nas indústrias de celulose. 12) Houve predominância de equações de regressão de natureza quadrática para resistência a tração e resistência ao rasgo e de natureza cubica para peso especifico aparente quando essas propriedades físico-mecânicas da celulose sulfato foram relacionadas com grau de refinação. 13) A celulose sulfato de E. saligna de 5 anos e de E. grandis de 7 anos refinaram mais rapidamente que as obtidas dos outros tratamentos. Aquelas feitas com madeira de E. saligna e E. alba, ambos de 7 anos, apresentaram refinação semelhante mas inferior às demais. 14) Não foram constatadas diferenças estatisticamente significativas entre as porcentagens de rendimento bruto ou depurado das celuloses estudadas. 15) Com base nos resultados obtidos, o E. saligna deve ser a espécie preferida para a produção de celulose sulfato branqueável. Recomenda-se, entretanto, o estudo de práticas florestais, técnica e economicamente adequadas, que permitam adotar uma rotação de 5 anos para sua melhor utilização em termos industriais. 16) Dentro do manejo florestal adotado nas condições reinantes no pais, onde o corte dos povoamentos de eucalipto é realizado aos 7 anos de idade, recomenda-se maior incentivo ao reflorestamento com E. grandis dada a superioridade geral das propriedades físico-mecânicas de sua celulose quando comparada aquela obtida de E. alba. 17) Os resultados obtidos para a celulose sulfato de E. grandis de 7 anos, indicam a necessidade de imediatos estudos da madeira dessa espécie cortada aos 5 anos, a qual deverá, provavelmente, comportar-se de maneira bastante semelhante ao E. saligna de 5 anos, dadas as características botânicas comuns. 18) Nos casos de utilização de povoamentos já existentes de E. alba para a produção de celulose sulfato branqueável, a sua exploração deverá ser realizada preferivelmente quando os maciços florestais estiverem com 5 anos.
Abstract in English
The purpose of this experiment was to compare the sulfate pulps from the wood of 5 - and 7 - year old Eucalyptus saligna (Smith) and Eucalyptus alba (Reinw) and 7 - year old Eucalyptus grandis (Hill ex Maiden). Fifteen trees per species and age (treatment) were used in three repetitions of 5 trees each. After chipping, four samples were taken from each lot of 5 trees for cooking by the sulfate process. Therefore, 12 cooks were made per treatment for a total of 60 cooks. Cooking conditions were established to obtain bleachable pulp with a permanganate number of 15,0 ± 1,0. The objective was to compare pulps with practically the same amount of lignin. The pulp was beat in 6 times, at a consistency of 6% with a Jokro-Muhle laboratory refiner, at 150 r.p.m., every 30 minutes beginning with 30 minutes. Seven pulp sheets per beating time for a total of 42 sheets were prepared in a Kothen-Rapid sheet forming machine. Therefore 2,520 sheets were made for the five treatments. The following physical-mechanical properties of the pulps were studied: tensile and bursting strengths; tear resistance; fold endurance and sheet density. The data were used to establish regression equations relating each physical-mechanical property of pulp to the degree of slowness as measured by the Schopper-Riegler method. The properties of the pulps were compared at o 30, 45 and 60 °SR of slowness. Due to the large amount of data obtained and to the complexity of the statistical analyses the necessary calculations were carried out on the IBM-1130-4K computer of E. S. A. “Luiz de Queiroz". The following conclusions were determined from the analyses of the results: 1) The sulfate pulp of 5 - year E. saligna showed the highest tensile and bursting strengths, folding endurance and sheet density, at 30, 45 and 60 °SR of slowness. 2) The sulfate pulp of 7 - year old E. alba showed the lowest tensile and bursting strengths, folding endurance and sheet density at the same 30, 45 and 60 °SR of slowness. 3) The sulfate pulps of E. grandis and E. saligna, both cut at 7 years of age, and that of 5 - year old E. alba showed similar behavior as to tensile strength, at 30, 45 and 60 °SR of slowness. It was observed, however, that the pulp from E. grandis tended to be slightly superior to the other two treatments. 4) Similar results for bursting strength were obtained for the sulfate pulps from E. saligna and E. grandis both of 7 years, at 30 and 45 °SR of slowness. The former showed a slight superiority over the latter at 60 °SR. The pulp from 5 - year old E. alba was inferior to both of the others at the three levels of slowness. 5) No statistically significant differences were observed in folding endurance either between the sulfate pulps of 7- year old E. grandis and 5- year old E. saligna or between the 7 - year old E. saligna and 5 - year old E. alba at the three slowness levels established for the comparisons. 6) No statiscally significant differences were observed in sheet density values between the sulfate pulps obtained from E. saligna cut at the two different ages, at 30, 45 and 60 °SR of slowness. 7) The sulfate pulp of 7 - year old E. saligna showed the highest tear resistance at 30 °SR which was statistically different from the other treatments with the exception of the younger wood of the same species. 8) At 45 °SR of slowness, the best results for tear resistance were attained by the sulfate pulps from E. saligna, of both ages, and from 7 - year old E. alba. Their similar behavior was superior, however, to those obtained from the other two treatments. 9) At 60 °SR of slowness, the tear resistance reached by the sulfate pulp from 7 - year old E. alba alba was the highest and differed statistically from all treatments except the 5 - year old E. saligna even though a certain tendency for the inferiority of the last mentioned treatment, was observed. 10) There was strong evidence that the results obtained for the physical-mechanical properties of the sulfate pulps, from the various treatments, ware correlated with the basic density of the woods, specially those obtained from the pulps of 5 - year old E. saligna and 7 - year old E. alba. 11) The determination of regression equations for the physical-mechanical properties may be useful as an auxiliary means in the quality control of production in pulp mills. 12) The regression equations relating tensile strength and tear resistance to pulp slowness were predominantly of the quadratic type. While for sheet density most of the equations were of the cubic type. 13) The sulfate pulps of 5 - year old E. saligna and 7 - year old E. grandis beat at a faster rate than those obtained from other treatments. The slowest pulps were the E. saligna and E. alba both with 7 years. 14) No statistically significant differences were obtained either between total yields or screened yields of the sulfate pulps investigated. 15) Based on the results of this experiment E. saligna should be considered the most desirable species for the production of bleachable sulfate pulp. It is recommended, however, that the technical and economic aspects of silvicultural practices, be investigated, to determine if a rotation of five years is possible which would permit a better utilization of this species from an industrial point of view. 16) The forest management practices adopted in this country indicate a cutting cycle of seven years for eucalypt stands. Given these circumstances, it is recommended that a greater incentive be placed on the planting of E. grandis in the reforestation programs, due to the general superiority of its pulp as compared to that from E. alba. 17) The results obtained by the sulfate pulp of E. grandis seven years indicate an immediate necessity of investigating the five-year old wood of this species, which probably will show a similar behavior to E. saligna, cut at 5 years, due to its common botanical characteristics. 18) The results indicate that if the existing stands of E. alba are utilized for production of bleachable sulfate pulp the plantations should be cut when 5 years old.
 
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Publishing Date
2024-03-12
 
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