Porosimetria De Mercurio

A Porosímetria de mercúrio continua a sendo a técnica de escolha em muitas aplicações em que o conhecimento da porosidade é crítico. Além disso, esta técnica pode fornecer uma medição de valores derivados, tais como a distribuição de tamanho de poros, densidade e área de superfície. No entanto, o número de estudos dedicado à aplicação desta técnica para determinar a estrutura dos poros de madeira, papel e celulose ainda é limitado, sendo a exceção à caracterização de alguns papéis específicos e revestimentos de pigmento. Este trabalho centra-se na aplicabilidade da técnica de intrusão por mercúrio para o estudo da porosidade e tamanho de distribuição de poros em amostras de madeira, de folhas de polpa produzidas laboratório e de folhas de papel comercial. O estudo da madeira visa um melhor conhecimento da estrutura de madeira, por exemplo, para antecipar a capacidade de impregnação de bebidas. No caso das folhas, o objetivo é o de avaliar a capacidade da técnica de intrusão de mercúrio com a influência de vários parâmetros, como por exemplo, a composição da matéria-prima sobre o dimensionamento da estrutura porosa de rede de fibra de modo a prever ou finalmente interpretar as performances finais de papel como, por exemplo, absortividade e impressão.

TEORIA

O princípio desta técnica baseia-se no fato de que o mercúrio não molha a maioria das substâncias e, por conseguinte, não vai penetrar nos poros, a menos que seja forçado a fazê-lo. O Mercúrio líquido tem uma elevada tensão superficial (c), e também exibe um ângulo elevado de contato (h) contra a maioria dos sólidos. Entra em espaços e requer a aplicação de pressão (P) na proporção inversa o diâmetro de poro (D), de acordo com:

Para o presente estudo, um ângulo de contato de 137° e a tensão de superfície de 0,52 N / m foram utilizados, e, assim, a equação.

Onde D é expressa em µm e P em Pa. Em porosimetria de mercúrio, a amostra é primeiro evacuada, então é rodeada com mercúrio e, finalmente, é aplicada pressão para forçar o mercúrio para dentro dos espaços vazios. Os dados de volume de intrusão de mercúrio aplicada por pressão são obtidos, e as pressões são convertidas em poros, às medições foram realizadas a partir de 9320 Poresizer Micromeritics.

A porosimetria de mercúrio é usada frequentemente para realizar medições de densidade: densidade e densidade do esqueleto. A densidade aparente é definida como a unidade peso por unidade de volume. No presente estudo, o valor típico para a maior poro incluído no granel a densidade é de cerca de 200 µm (o que corresponde a uma intrusão pressão de cerca de 7 kPa (1 psia)). Densidade do esqueleto é usualmente calculada após o volume de todos os poros maiores do que os medidos na pressão máxima. Neste trabalho, o valor máximo da pressão de intrusão foi de 207 MPa (30 000 psi), o que corresponde aos poros de cerca de 0,007 em µm diâmetro.

MATERIAIS

As amostras analisadas por intrusão de mercúrio consistiu de madeira, toalhas de papel de laboratório e toalhas de papel comercial. Todas as medições foram realizadas a partir de 9320 Poresizer.

A porosidade de duas diferentes madeiras (eucalyptus globulus e Betula verrucosa) e uma madeira macia (Pinus sylvestris) foi avaliada usando vários chips por medição. Tal como para as toalhas de papel de laboratório e as toalhas de papel comercial, pequenas amostras quadradas (1 x 1 cm) foram utilizadas, correspondendo a um peso total de cerca de 0,5 g. Para cada uma das amostras (de madeira ou toalhas), as medições foram repetidas, em média, por três vezes. Os resultados correspondentes serão apresentados na discussão a seguir.

As toalhas de laboratório foram preparadas de acordo com a Norma ISO 5269/1 usando E. globulus, B. verrucosa and P. sylvestris Kraft, subsequentemente branqueada por uma convencional Sequência de ECF (DEDED) e finalmente batido em um moinho PFI. O efeito de colagem superficial foi avaliado com o E. globulus.

Em relação à impressão comercial, quatro amostras, que incluem algumas das espécies mencionadas, foram selecionados: PW1 (80% E. globulus e 20% P. sylvestris) da Península Ibérica, PW2 (60% B. verrucosa e 40% Fagus sylvatica) e PW3 (50% P. sylvestris e 50% B. verrucosa), do Norte da Europa, e PW4 (100% E. grandis), da América do Sul.

RESULTADOS E DISCUSÕES

Na figura 1, mostra um gráfico típico de cumulativa (A) e no segundo gráfico (B) uma distribuição do tamanho dos poros diferenciais obtidos para cada tipo de madeira. As mudanças observadas nesta figura refletem as diferenças estruturais nas florestas estudadas. Todas as madeiras exibem um pico no lado esquerdo (com cerca de 30 µm, representa a penetração do mercúrio para grandes células ( no caso das madeiras duras e dutos de resina ou cavidades nas madeiras macias). Quanto aos vasos de madeiras duras, diferenças consideráveis pode ser esperado entre eucalipto e bétula : em algumas espécies de eucalipto, existe uma bruta transição de grandes navios no lenho inicial para reduzir navios no lenho tardio , originando uma distribuição de tamanho grande (20 – 300 µm), enquanto que para a madeira de betula, os vasos são relativamente menor e mais uniforme. Isto está de acordo com os resultados dos porogramas da FIG. 1, onde um maior e mais estreito pico foi encontrado na região dos poros maiores do vidoeiro e embora o pico mais amplo foi detectada pela eucalipto ( este pico provavelmente não incluem alguns dos navios maiores desde o seu diâmetro está além do limite máximo do porosímetro utilizado).

Os picos exibido pelas madeiras no alcance do pequeno diâmetro certamente correspondem à intrusão nas fibras e os traqueídeos compondo a maior parte da madeira e xilema de madeira macia, respectivamente. A interpretação adequada destes resultados é necessária, no entanto, algum conhecimento da constituição física da madeira, bem como de mercúrio o princípio de funcionamento e os dados de porosimetria de manipulação (com base nos poros cilíndricos). De fato, a partir dos lotes da FIG. 1, pode ser concluída que, embora os tamanhos de poros medidos para as células são da mesma ordem de grandeza dos navios, e os tamanhos dos poros pequenos são muito menores do que os valores reais da fibra