Estudos de aplicação de corantes naturais (norbixina, curcumina e clorofilina cúprica) para produção de papéis - Frinhani, Eduarda de Magalhães Dias (2003)
Este estudo teve o objetivo de avaliar o potencial dos extratos de corantes naturais norbixina, curcumina e clorofilina cúprica para coloração de papéis. O trabalho é apresentado em três capítulos. O Capítulo I abrange a determinação das interações físico-químicas entre os corantes e a polpa celulósica, baseando-se nos princípios e determinação dos parâmetros termodinâmicos: energia livre de Gibbs (ΔG), entalpia (ΔH) e entropia (ΔS). Estes parâmetros foram obtidos a partir do cálculo da constante de equilíbrio (K) em diferentes temperaturas (5, 10, 15, 25 35 e 45oC), utilizando-se os princípios de resolução gráfica do diagrama de van’t Hoff. A influência dos grupos funcionais hidroxílicos e carboxílicos da polpa na retenção dos corantes foi determinada, protegendo-se quimicamente esses grupos através da aplicação de técnicas de acetilação e metilação, respectivamente. Em seguida, obtiveram-se os espectros de reflectância dos papéis coloridos, que foram separados por meio da técnica quimiométrica da análise das componentes principais (PCA). Valores de entalpia positivos mostraram que o processo de interação corante-fibra é endotérmico e regido por forças entrópicas e a coloração não ocorre por meio de ligações covalentes, mas predominantemente por meio de adsorção física (ligações de hidrogênio, força de van der Waals e atração eletrostática) e penetração das moléculas corantes dentro dos capilares e reentrâncias das fibras. De acordo com a análise das componentes principais, os grupos hidroxílicos e carboxílicos não tiveram influência na retenção dos extratos corantes de norbixina e curcumina nas polpas refinadas e não refinadas. Os grupos hidroxilas participam, efetivamente, da retenção do sistema clorofilina cúprica-sulfato de alumínio pela polpa refinada. No Capítulo II, consta a determinação, em laboratório, das melhores condições de preparo da massa e formação do papel. Avaliaram-se as consistências de preparo da massa (0,2; 0,4; 1,0 e 1,5%), consistências de formação do papel (0,02; 0,03; 0,045 e 0,06%), dosagens do extrato corante (0,1; 0,2; 0,3; 0,4 e 0,5%), pH de preparo da massa (4, 6, 7 e 8), níveis de refino (polpa não refinada e refinada a 24, 30 e 38oSR) e a atuação de compostos de alumínio (sulfato de alumínio, aluminato de sódio e policloreto de alumínio), nas dosagens de 0,5 e 1,0% como agentes de retenção. Na formação de papéis submetidos à colagem alcalina, avaliou-se a interação dos corantes naturais com outros aditivos, comumente, utilizados no preparo da massa (amido catiônico, sulfato de alumínio, agente de colagem alcalina - AKD e carbonato de cálcio precipitado - PCC). Os resultados obtidos indicaram que maiores consistências de preparo de massa e formação da folha, bem como maiores níveis de refino, favorecem a retenção dos três corantes naturais, avaliada pelo aumento na saturação da cor (C*). A norbixina e a curcumina apresentaram maior saturação da cor, em pH ácido. A clorofilina cúprica apresentou maior saturação da cor em pH 6,0, decaindo em valores imediatamente inferiores e superiores. Em geral, todos os compostos de alumínio e o amido catiônico auxiliaram na retenção dos corantes naturais. A adição da carga mineral PCC reduziu a saturação da cor dos três corantes, devido à tendência das cargas em mascarar a cor dos papéis. No Capitulo III são apresentadas as propriedades físico-mecânicas, estruturais, óticas e a estabilidade da cor na ausência ou exposição à luz fluorescente e ultravioleta dos papéis colados, formados conforme procedimento apresentado no Capítulo II. Caracterizou-se, também, o efluente gerado na formação destes papéis, quanto à demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO) e sólidos suspensos. A adição dos corantes naturais não prejudicou os valores de Cobb60 e aumentou a opacidade, sem alterar as propriedades físico-mecânicas dos papéis. As propriedades capilaridade Klemm e maciez estrutural, importantes para papéis absorventes, não foram alteradas com a adição dos corantes naturais à polpa celulósica. Os papéis coloridos com os corantes naturais apresentaram uma boa estabilidade ao abrigo da luz no período avaliado (60 dias). Entretanto, uma grande limitação dos papéis coloridos com corantes naturais foi sua baixa estabilidade à luz fluorescente e à radiação ultravioleta. Dentre os corantes testados, a curcumina apresentou o melhor poder tintorial, aliada a maior retenção nas fibras celulósicas. Para a norbixina, aproximadamente 40% do corante adicionado, durante o preparo da massa, foi retido pelas fibras. Ao contrário, a clorofilina cúprica apresentou a menor retenção (cerca de 3%), quando não se utilizou o sulfato de alumínio. Os corantes naturais apresentam potencial para formação de papéis alcalinos e absorventes, não sofrendo interferências significativas dos aditivos comumente adicionados à massa e não alterando as propriedades físico-mecânicas dos papéis.