Identificação e quantificação de causas de amarelecimento do papel da marca Navigator da The Navigator Company: caracterização de amostras comerciais de ASA

Inês Portela Bruno de Dias Alves

Key information

Authors:

Inês Portela Bruno de Dias Alves (Inês Portela Bruno de Dias Alves)

Supervisors:

João Carlos Moura Bordado (João Carlos Moura Bordado); Maria Margarida Pires dos Santos Mateus (Maria Margarida Pires dos Santos Mateus)

Published in

September 21, 2022

Abstract

A hidrofobicidade é uma propriedade importante para os papéis de impressão e escrita, exigindo a adição de ligantes químicos à pasta de papel designados por agentes de colagem interna. O anidrido alquenil succínico (ASA), elemento chave do processo de colagem, representa uma das parcelas mais significativas dos custos de produção em fábrica e pertence a um mercado extremamente competitivo, no qual a informação sobre composição, matérias-primas e tecnologia de emulsificação escasseia, dificultando as decisões de compra da tecnologia do ASA por parte dos produtores de papel. Neste trabalho, desenvolveram-se e testaram-se métodos de caracterização das amostras comerciais do ASA para estudo da sua influência no amarelecimento do papel da marca Navigator e otimizaram-se as condições de emulsificação industrial do ASA, potenciando vantagens na negociação com fornecedores. Obteve-se informação acerca da composição e estrutura das amostras de ASA com base nas técnicas de espectroscopia de infravermelhos, cromatografia líquida de alta eficiência e espectroscopia de ressonância magnética nuclear, tendo-se adicionalmente determinado a eficiência de binding, teor de água e de cinzas. Efectuou-se testes de envelhecimento acelerado com recurso a UV e a ciclos de condensação para avaliar o impacto do ASA no amarelecimento do papel. Os ensaios realizados evidenciam que a qualidade e pureza do ASA dependem fundamentalmente do tipo de olefina utilizada na sua produção, influenciando a cinética de amarelecimento do papel. Os ensaios cinéticos e de emulsificação mostram ser possível reduzir a quantidade de ASA utilizado se se respeitar o intervalo em que a hidrólise ainda é lenta, mas em que o tamanho médio de partícula permite melhor eficiência. Hydrophobicity is an important property for printing and writing paper regarding water resistance. It is enhanced by adding chemicals to the stock, referred to as internal sizing agents, before it enters the paper machine. Alkenyl succinic anhydride (ASA) is a key element in the sizing process and is one of the major factors in the production cost in the factory. It belongs to a very competitive market, where there is shortage of information on composition, raw materials and emulsification techniques. This means that it is difficult for paper producers to make choices on the purchase of ASA technology. In this master’s thesis, commercial samples of ASA were detailed in order to study its influence on paper yellowing for the Navigator brand. Also, industrial emulsification conditions were optimized, leading to advantages when negotiating with suppliers. Information was obtained on the composition and structure of the ASA samples based on infrared spectroscopic analysis, high efficiency liquid chromatography and nuclear magnetic resonance spectroscopy. In addition, other factors were determined, among them binding efficiency, water and ash content. Accelerated ageing tests were made using UV and condensation cycles to assess the impact of ASA in the yellowing of paper. The tests undertaken show that the quality and purity of ASA depend fundamentally on the type of olefin used in its production, which influences the kinetics of paper yellowing. The kinetic and emulsification techniques show that it is possible to reduce the quantity of ASA used if respect is maintained for the interval when the hydrolysis is still slow, but when the average size of the droplet allows for greater efficiency.