BR0209394B1

BR0209394B1 - processo para produzir placa corrugada, e, placa corrugada.

Info

Publication number: BR0209394B1
Application number: BRPI0209394-4A
Authority: BR
Inventors: Steven Bloembergen; Frans Kappen; Marinella Van Leeuwen
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2012-10-02
Also published as: ES2266088T3; JP2004532146A; CA2446773C; MX247690B; MXPA03010036A; AU2002303569B2; JP4057919B2; CN1239315C; ATE329980T1; DE60120642D1; EP1420945A1; US20040241382A1; WO2002087868A1; DE60120642T2; BR0209394A; CN1514770A; EP1254939A1; EP1254939B1; CA2446773A1

Description

"PROCESSO PARA PRODUZIR PLACA CORRUGADA, E, PLACA CORRUGADA".

ANTERIORIDADES DA INVENÇÃO

.1. Campo da invenção

A invenção refere-se a um método de produzir placa corrugada em que se utiliza um novo tipo de adesivo para aderir as diferentes camadas de papel uma sobre a outra, em condições que são vantajosas para produzir placa corrugada com os novos adesivos. Os adesivos usados são referidos como adesivos de látex de biopolímero, que se constituem de nanopartículas de biopolímero preparadas de, por exemplo, amido. Também se inclui nesta invenção placa corrugada invenção produzida com o emprego deste método.

.2. Descrição da arte relacionada

Placa corrugada é produzida por meio da operação de corrugação. A corrugação é realizada passando- se o meio corrugador através da corrugadeira, após o que rolos corrugados intercruzados conferem um perfil corrugado ao meio. Aplica-se adesivo nas pontas do meio (de um lado) e aplica-se uma placa de forro do lado do meio com o adesivo para formar uma face única. Mediante adição adicional [sic] de adesivo sobre o lado não encolado do meio, é possível aderir uma camada adicional de placa de forro sobre a face única, resultando na produção de uma placa corrugada convencional de parede única. Uma descrição mais detalhada de corrugação e de adesivos corrugante pode ser encontrada em "Preparation of Corrugating Adhesives", W.O. Koeschell, Ed., Technical Association of the Pulp and Paper Industry, Inc., 1977. Há muitas variações e placas de paredes múltiplas que podem ser construídas da mesma maneira geral conforme descrito acima combinando-se placas sucessivas de face única uma à outra, seguido de uma aplicação final de uma placa de forro. O adesivo usado na corrugação desempenha um papel importante na qualidade e na eficiência de produção de placas corrugadas de face única e de parede única (e de paredes múltiplas).

O conceito de cozinhar amido in situ foi mencionado pela primeira vez por Lawrence L. Dreurden que desenvolveu uma seção corrugadora de dupla face para Robert Gair Co., que foi patenteado em 1899. No entanto, o conceito não foi desenvolvido comercialmente até após a patente de 1936 de Jordan V. Bauer da Stein Hall Co., que concebeu o processo que levou à ampla aceitabilidade de amido como uma adesivo de corrugação. Este processo consistia de uma maneira inédita de utilizar um adesivo de amido em que se emprega temperaturas elevadas para formar a ligação após a película adesiva ter sido aplicada. O princípio adesivo do amido baseia-se na suspensão de amido bruto, não cozido, em um veículo de amido cozido. O suporte proporciona suficiente viscosidade ou corpo para permitir a deposição da película adesiva sobre os canelados corrugados. À medida que a linha combinada é submetida a calor intenso da operação de corrugação, o amido não-cozido sobre a linha adesiva gelatiniza formando a ligação adesiva. Ainda hoje esta é a tecnologia dominante para a fabricação de placa corrugada.

Adesivos de amido tradicionais usados em operações de corrugação constituem-se comumente de dois tipos de amido - amido veículo e amido calda (Peter A. Snyder, Corrugating International, vol. 2, n° 4, outubro de 2000, pp. 175-179.). O amido veículo é usado como um meio de transportar o componente de amido calda não-cozido na preparação adesiva e confere a ligação verde ou adesivo verde inicial na operação de corrugação. Amido veículo é preparado cozinhando-se amido bem além de seu ponto de gelificação na presença de químicos, como soda cáustica e bórax. A soda cáustica e o bórax são adicionados para modificar a temperatura de gelificação e as propriedades finais da preparação de amido adesivo. Ao ser adicionado sobre a placa corrugada na operação de operação de corrugação, o adesivo de amido é ainda mais aquecido ao ponto em que o próprio amido calda é convertido a amido adesivo, sendo que a água remanescente é evaporada e a ligação seca final é formada na placa corrugada. Compreende- se que para que qualquer amido se torne um adesivo, ele já precisa encontra- se em solução. Portanto, o amido veículo é o único componente verdadeiramente adesivo na preparação de adesivo de corrugação quando o adesivo é aplicado na operação de corrugação (Snyder, ibid.). O amido calda só se torna um adesivo efetivo quando o mesmo atinge temperatura suficiente, o ponto de gelificação, na corrugadeira.

Preparação de adesivos de corrugação de amido de tipo veículo/calda, que algumas vezes também são referidos como adesivos Stein Hall, é bem conhecida na indústria de corrugação. O componente de amido veículo de um adesivo de corrugação é usualmente apenas uma fração do amido total usado no adesivo. Tipicamente, amido veículo pode representar 5- 25 % do amido total adicionado na preparação do adesivo. Adicionalmente, adiciona-se bórax para tomar a mistura de adesivo de tipo amido veículo/calda mais espessa, mais adesiva, e mais pegajosa (Snyder, ibid.). Adiciona-se soda cáustica à preparação de adesivo com o objetivo de reduzir o ponto de gelificação do amido (diminuindo efetivamente a temperatura de gelatinização do amido bruto no amido calda). Portanto, a adição de soda cáustica melhora o desempenho global do adesivo de tipo amido veículo/calda e é considerada uma parte integral do adesivo de corrugação típico.

E de conhecimento geral que muitos dos problemas associados com a fabricação de placa corrugada estão associados com o adesivo e sua aplicação. Adesivos fracos ou não-uniformes podem resultar em produto abaixo do padrão. Aplicação excessiva de adesivo pode resultar em menor vazão através da corrugadeira sendo necessário que o amido calda no adesivo seja aquecido apropriadamente até o ponto de gelificação do adesivo de modo a produzir uma boa ligação seca no produto final. Comumente utiliza-se placas quentes ou rolos aquecidos com vapor na corrugadeira para produzir suficiente transferência de calor para curar e secar o adesivo na placa de face dupla ou de parede única. Caso se aplique mui pouco adesivo, a placa corrugada produzida será geralmente abaixo do padrão, gerando quantidades excessivas de rejeito. Portanto, considerando as flutuações usuais de processo, geralmente é melhor aplicar pelo menos duas a três vezes mais adesivo do que requerido. Dado que o adesivo contém de 70 a 80 % de água, a velocidade máxima da corrugadeira é geralmente limitada pelo comprimento da linha de forno ao final da operação de corrugação.

Uma corrugadeira industrial típica requer aporte de energia para aquecer a placa corrugada a uma temperatura suficiente para remover suficiente água de modo a criar a ligação seca final. Mediante elevação do teor de sólidos do adesivo, será necessário remover menos água para secar a placa corrugada. No entanto, um teor de sólidos elevado demais em adesivos de corrugação típicos pode resultar em secagem prematura da preparação adesiva, levando a uma conversão insuficiente da parte calda do amido a amido adesivo. Isto resultará num produto com baixa qualidade.

A patente U.S. n° 5,972,091 descreve uma composição de substituição de amido para adesivos de corrugação e os adesivos preparados com a mesma. Nessa patente, os autores descrevem um novo adesivo de corrugação que se baseia em amido e germe de plantas, que são misturados inicialmente entre si em forma seca como uma pré-mistura. Esta pré-mistura é usada então para preparar adesivos de corrugação típicos de diversas maneiras. Os autores descrevem tipos diferentes de adesivos de corrugação, como adesivos de tipo veículo, de tipo não veículo, e de tipo veículo-não veículo. Descreve-se processos para a preparação de cada um destes tipos de adesivos baseada na pré-mistura de amido/germe de planta. Os autores reivindicam adicionalmente o método de produzir a placa corrugada a partir de uma adesivo do tipo referido e também a placa corrugada produzida a partir do adesivo à base de amido/germe de planta. Os autores reivindicam que um benefício importante da invenção é que se precisa apenas de quantidades reduzidas de compostos de boro neste tipo de adesivo de corrugação. No entanto, não se faz qualquer menção relativa aos efeitos deste sistema adesivo sobre a velocidade do processo de corrugação. Também é óbvio que esta composição de substituição de amido requer a ocorrência de gelatinização na corrugadeira para que a preparação de adesivo possa funcionar apropriadamente e, portanto, requer que o equipamento de corrugação seja operado de tal forma a assegurar que ocorra gelatinização na operação. Ainda é necessário o uso de soda cáustica.

A 4,279,658 descreve o processo de preparação de uma pasta de amido via conversão química-mecânica do amido. O amido é gelatinizado em sítios de produção onde energia térmica não se encontra disponível e é preparado via o uso de cisalhamento mecânico realizado numa calda na presença de álcali. A pasta resultante é descrita como estável e não requer gelatinização adicional antes da incorporação em formulações de adesivo. A desvantagem de adesivos preparados com esta pasta é que eles ainda precisam ser gelatinizados no local para uso em aplicações de adesivo de corrugação. Também é óbvio que a aplicação de um adesivo do tipo referido na corrugação requer que ocorra gelatinização na corrugadeira para que a preparação de adesivo funcione adequadamente. Isto exigirá que o equipamento de corrugação seja operado de tal modo a assegurar que ocorra gelatinização na operação, como é realizado tipicamente com adesivos de corrugação convencionais.

A patente U.S. n° 5,855,659 descreve um adesivo de corrugação instantâneo que supostamente não requer cozimento e que pode ser reidratado em condições ambientes. Este adesivo é fabricado preparando- se inicialmente uma mistura seca de amido nativo (não-cozido) e uma hemicelulose. A hemicelulose pode ser facilmente reidratada e, portanto, funciona como a fase veículo para o amido não-cozido e, portanto, assemelha- se a um adesivo de corrugação de tipo Stein Hall convencional. Uma desvantagem deste adesivo é que a hemicelulose precisa ser extraída primeiramente de uma fonte adequada e, depois, recuperada do licor de extração, secada e misturada com o amido não-cozido, que é uma método relativamente complexo. Os autores descrevem adicionalmente que é possível que se formem coágulos durante a reidratação e que, portanto, pode ser necessária uma temperatura elevada. Este adesivo também é bastante convencional na medida em que funciona como um adesivo de tipo Stein

Hall. E óbvio que este processo requer ocorrência de gelatinização na corrugadeira para que a preparação de adesivo funcione adequadamente e, portanto, requer que o equipamento de corrugação seja operado de tal modo a assegurar que ocorra gelatinização na operação. O Pedido de Patente Europeu n° EP 990687 descreve um amido de batata à base de amilopectina que é utilizado como o material de amido em uma formulação de adesivo aquosa, de secagem por evaporação (ou adesivo precursor), opcionalmente em combinação com aditivos convencionais, como melhoradores de reologia, supressores de espuma, estabilizantes, conservantes e/ou outros precursores ou adesivos possivelmente não baseados em amido. O adesivo é adequado para placa corrugada.

A patente U.S. n° 5,133,908 descreve um processo que compreende: (1) a preparação de uma fase líquida que consiste essencialmente de uma solução de uma substância em um solvente ou em uma mistura de solventes aos quais se pode adicionar um ou mais tensoativos, (2) a preparação de uma segunda fase líquida que consiste essencialmente de um não-solvente de uma mistura de não-solventes para a substância e a que se pode adicionar um ou mais tensoativos, o não-solvente ou a mistura de não- solventes para que a substância seja miscível em todas as proporções com o solvente ou a mistura de solventes para a substância, (3) a adição de uma das fases líquidas preparadas em (1) ou (2) à outra com agitação moderada de modo a produzir uma suspensão coloidal de nanopartículas da substância e, (4) se desejado, a remoção de todo ou de parte do solvente ou da mistura de solventes para a substância e do não-solvente ou da mistura de não-solventes para a substância, de modo a produzir uma suspensão coloidal de nanopartículas com a concentração desejada ou para produzir um pó de nanopartículas.

A Publicação de Patente Internacional PCT n0 WO 00/40617 descreve um método para a preparação de partículas de amido em um sistema de duas fases, sendo que esse método compreende pelo menos as etapas a seguir: (a) uma preparação de uma primeira fase compreendendo uma dispersão de amido em água; (b) preparação de uma dispersão ou emulsão da primeira fase em uma segunda fase líquida, com a condição de que a segunda fase não seja água; (c) reticulação do amido presente na primeira fase; (d) separar as partículas de amido assim formadas. Em um primeiro aspecto, a segunda fase consiste de um líquido hidrofóbico e etapa (b) consiste da formação de uma emulsão óleo-em-água, que é então invertida a uma emulsão água-em-óleo. Em um segundo aspecto, a segunda fase consiste de um não- solvente miscível-em-água para amido. Partículas de amido com tamanho muito pequeno de partículas podem ser produzidas de uma maneira controlada através do método.

A Publicação de Patente Internacional PCT n0 WO 00/69916 descreve um processo de preparar nanopartículas de biopolímero utilizando um processo de extrusão, sendo que o biopolímero, por exemplo amido ou um derivado de amido ou misturas dos mesmos, é processado com altas forças de cisalhamento na presença de um agente reticulador. Este pedido de patente também descreve nanopartículas de amido, dispersões aquosas de referidas nanopartículas, e um extrudado preparado por meio do processo, que intumescem em um meio aquoso e formam uma dispersão com baixa viscosidade após imersão. As partículas de amido são descritas como apresentando uma estreita distribuição de tamanhos de partículas com tamanhos de partículas abaixo de 400 nanômetros, e, especialmente, abaixo de 2Q0 nanômetros, e caracterizam-se adicionalmente por sua viscosidade. Menciona-se muitas aplicações para uso das nanopartículas de amido, incluindo como um componente para adesivos. No entanto, não são oferecidos exemplos para demonstrar as características adesivas das partículas, tampouco menciona-se quaisquer aplicações adesivas específicas.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO Os inventores verificaram com surpresa que é possível utilizar suspensões de nanopartículas de biopolímero, como nanopartículas de amido produzidas de acordo com WO 00/69916, como adesivos de corrugação em condições adequadas para estes adesivos. Nós nos referimos a estes adesivos como adesivos de látex de biopolímero.

Não é óbvio para aqueles versados na arte que uma suspensão de nanopartículas de biopolímero, como aquelas produzidas de acordo com WO 00169916, poderia ser uma alternativa vantajosa para os adesivos de corrugação de tipo Stein Hall típicos utilizados hoje em dia. Como observado previamente, um adesivo de corrugação típico contém uma porção predominante de amido calda não cozido, na forma de grânulos de amido que são suspensos em uma solução de amido dissolvido (amido veículo). Um processo de corrugação típico requer a transferência de suficiente calor no processo de corrugação para que o amido não cozido atinja seu ponto de gelificação. É bem sabido que partículas de amido nativo não são adesivas por natureza e que só se tornam adesivas quando são cozidas até atingirem seu ponto de gelificação e se dissolverem. Portanto, não seria óbvio que outras dispersões de partículas distintas de amido, por exemplo aquelas produzidas de acordo com WO 00/69916, que não são dissolvidas, possam ser desejáveis como adesivos para operações de corrugação.

Adesivos de látex de biopolímero são atraentes para corrugação por diversas razões. Por exemplo, estes adesivos são de pronto- emprego na instalação de corrugação, não requerem uma etapa de gelatinização na instalação de corrugação, não requerem a adição de soda cáustica, não requerem a adição de compostos de bórax, e não requerem instalação de cozinhas complexas de adesivo de amido nas instalações de corrugação. Além disso, estes adesivos são estáveis durante períodos prolongados, enquanto que adesivos de corrugação tradicionais começam a perder sua estabilidade apenas horas após sua preparação. Estes novos adesivos não requerem que ocorra gelatinização na corrugadeira para que o adesivo funcione, o que se traduz em energia diminuída e/ou em maiores velocidades de corrugação. É possível preparar adesivos de látex de biopolímero com maiores teores de sólidos do que adesivos de amido típicos, a viscosidades semelhantes e, portanto, podem proporcionar economias adicionais de energia na corrugação. A quantidade reduzida de químicos e a preparação simplificada de adesivo pode traduzir-se em um local de trabalho mais seguro e em operações de corrugação menos laboriosas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO Os adesivos de látex de biopolímero podem ser produzidos como descrito no WO 00/69916. Assim, biopolímeros, como amido e outros polissacarídeos, como celulose, hemicelulose e gomas, e também proteínas (p. ex. gelatina, proteína de soro), podem ser formados a nanopartículas mediante processamento do biopolímero utilizando-se forças de cisalhamento e reticulação simultânea. Os biopolímeros podem ser modificados previamente, p. ex. com grupos catiônicos, grupos carboximetila, por meio de acilação, fosforilação, hidroxialquilação, oxidação e análogos. Prefere-se amido e misturas de amido com outros (bio)polímeros contendo pelo menos 50 % de amido. Prefere-se especialmente amido com alto teor de amilopectina (i.e. amido com baixo teor de amilose), i.e. amido apresentando um teor de pelo menos 75 %, especialmente de pelo menos 90 % de amilopectina, como amido ceroso. O biopolímero apresenta, de preferência, um teor de substância seca de pelo menos 50 %, especialmente de pelo menos 60 % em peso no momento em que começa o processamento.

Processamento com o emprego de forças de cisalhamento significa aqui um tratamento mecânico que é, em particular, um tratamento de extrusão realizado a temperatura elevada (acima de 40°C, especialmente acima de 60°C, abaixo do ponto de degradação do polímero, até, por exemplo, 200°C, especialmente até 140°C) em condições de alto cisalhamento. O cisalhamento pode ser efetuado aplicando-se pelo menos 100 Joules de energia mecânica específica (SME) por grama de biopolímero. Dependendo da aparelhagem de processamento usada, a energia mínima pode ser mais elevada; também quando se utiliza material não pré-gelatinizado, a SME mínima pode ser mais alta, p. ex. de pelo menos 250 J/g, especialmente de pelo menos 500 J/g. O tratamento mecânico é realizado vantajosamente a temperatura elevada. A temperatura elevada pode ser moderada, no caso de amido, mediante o uso de um meio alcalino ou mediante o uso de amido pré- gelatinizado. Durante o tratamento mecânico, o biopolímero está presente em alta concentração, de preferência de pelo menos 50 % em peso, em um solvente aquoso, como água ou uma mistura de água/álcool. É possível aplicar alta pressão (p. ex. entre 5 e 150 bar) para facilitar o processamento a concentrações elevadas. Pode estar presente um plastificante adicionalmente à água ou à mistura de água/álcool, como um poliol (etilenoglicol, propilenoglicol, poliglicóis, glicerol, álcoois de açúcar, uréia, ésteres de ácido cítrico, etc.) num nível de 5-40 em peso do biopolímero. No entanto, a água já pode atuar como um plastificante. A quantidade total de plastificante (i.e. água e outros, como glicerol) monta, de preferência, a entre 15 % e 50 %. Também pode estar presente um lubrificante, como lecitina, outros fosfolipídeos ou monoglicerídeos, p. ex. num nível de 0,5-2,5 em peso. Pode estar presente um ácido, de preferência um ácido orgânico sólido ou semi-sólido, como ácido maleico, ácido cítrico, oxálico, láctico, ácido glucônico, ou uma enzima degradadora de carboidratos, como amilase, num nível de 0,01-5 % em peso de biopolímero; o ácido ou enzima contribui para uma despolimerização ligeira que se assume ser vantajosa no processo de produção de nanopartículas com um tamanho específico.

Uma etapa importante no processo de produção do látex de biopolímero é a reticulação durante o tratamento mecânico. A reticulação é, de preferência, reversível, i.e. reticulações são parcialmente ou totalmente clivadas após a etapa de tratamento mecânico. Reticuladores reversíveis vantajosos incluem aqueles que formam ligações químicas a concentrações menores de água, que se dissociam ou hidrolisam na presença de maiores concentrações de água. Este modo de reticulação resulta numa viscosidade temporariamente elevada durante o processamento, seguido de uma menor viscosidade após o processamento. Exemplos de reticulações reversíveis são dialdeídos e polialdeídos, que formam reversivelmente hemiacetais, anidridos de ácido, e anidridos mistos e análogos. Dialdeídos e polialdeídos vantajosos são glutaraldeído, glioxal, carboidratos oxidados com periodato, e análogos. Glioxal é um reticulador particularmente vantajoso para o objetivo de produzir as partículas de látex. Reticuladores do tipo referido têm sido usados sozinhos ou como uma mistura de reticuladores reversíveis, ou como uma mistura de reticuladores reversíveis e não-reversíveis. Assim, é possível utilizar reticuladores convencionais, como epicloridrina e outros epóxidos, trifosfatos, divinil sulfona, como reticuladores não reversíveis para biopolímeros de polissacarídeo, enquanto que dialdeídos, reagentes de tiol, e análogos podem ser usados para biopolímeros proteináceos. A reação de reticulação pode ser catalisada com ácido ou com base. O nível de agente de reticulação pode situar-se vantajosamente entre 0,1 e 10 % em peso relativamente ao biopolímero. O agente reticulador pode já estar presente no início do tratamento mecânico, porém, no caso de um biopolímero pré- gelatinizado, como amido granulado, é preferível que o agente reticulador seja adicionado posteriormente, i.e. durante o tratamento mecânico.

O biopolímero reticulado tratado mecanicamente é então formado a um látex por meio de dispersão em um solvente adequado, usualmente água e/ou outro solvente hidrofílico, como um álcool), a uma concentração entre 4 e 50 % em peso especialmente entre 10 e 40 % em peso. Antes da dispersão é possível realizar uma etapa de moagem criogênica, porém agitação com aquecimento ligeiro pode operar igualmente bem. Este tratamento resulta em um gel que, espontaneamente ou após indução por meio de adsorção de água, é quebrado a uma látex. Este comportamento da viscosidade pode ser utilizado para aplicações das partículas, como misturação aperfeiçoada, etc. Se desejado, o biopolímero disperso pode ser ainda mais reticulado, utilizando-se os mesmos ou outros agentes de reticulação como descrito acima.

O uso do látex de biopolímero como um adesivo na introdução de placa corrugada não requer altas alcalinidades resultantes do uso de soda cáustica como no processo do estado da arte e, assim, o pH no adesivo pode permanecer abaixo de 10, especialmente abaixo de 9 durante o processo. O uso destes látices não requer altas temperaturas para que o adesivo se torne ativo, e, assim, o calor aplicado durante o processo pode permanecer tão baixo quanto necessário para a secagem apenas. Assim, a temperatura de superfície da placa com o adesivo sobre si, que se assume ser no máximo igual à temperatura de superfície do equipamento de secagem, como rolos e placas, pode permanecer abaixo de 150°C, ou mesmo abaixo de 130°C.

A placa corrugada pode compreender um meio corrugado fixado do outro lado a lâminas de forro (placa de parede única), ou várias (duas, três ou até mais) placas de parede única aderidas uma à outra e cobertas externamente por um forro (placa de paredes múltiplas). Os meios corrugados e forros são ligados por meio de camadas de adesivo contínuas ou descontínuas em que as partículas de biopolímero são tipicamente discerníveis.

EXEMPLOS

Os exemplos a seguir servem para ilustrar ainda mais a invenção. Os exemplos não se destinam a limitar a invenção de qualquer forma.

Exemplo 1. Preparação de adesivos de látex de biopolímero

A técnica descrita no WO 00/69916 foi usada para preparar adesivos de látex de biopolímero por meio de processamento de extrusão reativa. Utilizou-se amidos de batata nativo (PN), amido de trigo (WN), amido de milho nativo (CN), e amido de milho ceroso (WCN) para preparar as nanopartículas. As pelotas extrudadas constituídas de nanopartículas de amido foram então dispersos em água utilizando-se agitação mecânica. As nanopartículas (até 35 % (peso/volume) de sólidos) foram dispersadas durante de 15 a 60 minutos a 450C utilizando-se um misturador de 3 lâminas a 200 rpm. Verificou-se que a estabilidade dos látices de biopolímero resultantes depende do amido e do nível de reticulação.

Dispersões realizadas com amostras de extrusão de PN, CN e WN com glicerol e glioxal demonstraram ser estáveis apenas durante várias horas quando o teor de glioxal era menor do que 4 partes, e películas secadas obtidas destas dispersões não são transparentes. Isto é ilustrado na Tabela 1 para amido PN. Dispersões obtidas para o PN extrudado reativamente com 4 e 5 partes de glioxal mostraram ser estáveis durante até sete dias, e películas secas obtidas destas dispersões foram transparentes. Uma dispersão a 24 % (peso/volume) foi estável durante 7 dias e uma dispersão a 12 % (peso/volume) foi estável durante 1 mês.

Tabela 1: Composição de extrudados de amido e viscosidade dos látices resultantes

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*pph = partes por cem partes de amido seco

** viscosidade medida com um viscosímetro Brookfield para uma dispersão a 20 % (peso/peso) dispersão a uma taxa de cisalhamento de 2,5 s"1 após misturação a 100 s"1.

Em contraste com os resultados obtidos para amido de PN5 verificou-se que uma dispersão a 24 % (peso/volume) de amido de WCN extrudado reativamente com apenas 2 partes de glioxal apresentava baixa viscosidade e foi estável por mais de 6 meses. A faixa de tamanhos de partículas para amostras 5 e 7 foi determinada por meio de difração dinâmica de luz de laser (DLS) como sendo estreita, abrangendo de 50-100 nanômetros.

Preparou-se com facilidade duas dispersões de adesivo a teores de 20 e 26 % (peso/peso) de sólidos, mediante misturação do extrudado pulverizado a 45°C durante de 15 a 30 minutos, respectivamente, utilizando um misturador de 3 lâminas a 200 rpm.

Exemplo 2. Preparação de adesivos de corrugação típicos (de tipo Stein Hall)

Preparou-se um adesivo de corrugação típico empregando amido de milho (COLLYS HV obtido da Roquette) a um teor total de sólidos secos de 20,4 % (peso/peso) [equivalente a 25,6 % (peso/volume)]. O adesivo convencional consistia de uma fase veículo e de uma fase calda granulada como descrito na Tabela 2. A fase veículo foi preparada dissolvendo-se o amido em água sob agitação mecânica a 60°C, utilizando-se 3,26 partes de amido de milho, 0,33 partes de hidróxido de sódio, e 29,66 partes de água [sólidos de amido = 9,8 % (peso/peso)]. Subseqüentemente, a fase veículo foi deixada resinar à temperatura ambiente. A fase granulada foi preparada com adição de 0,30 partes de bórax e 16,47 partes de amido de milho a 50,00 partes de água [sólidos de amido = 24,7 % (peso/peso)], e agitando-se a mistura sob agitação mecânica à temperatura ambiente. A fase veículo foi adicionada à fase granulada sob agitação mecânica à temperatura ambiente [teor total de sólidos de amido = 19,7% (peso/peso) ou 24,8 % (peso/volume)]. Esta amostra foi usada no experimento de corrugação piloto do Exemplo 4.

Tabela 2: Receita para um adesivo de corrugação típico de tipo Stein Hall.

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Preparou-se um segundo adesivo de tipo Stein Hall de uma maneira semelhante utilizando-se amido de milho modificado (COLLYS R obtido da Roquette) a um teor total de sólidos secos de 26,0 % (peso/peso) [equivalente a 35,7 % (peso/volume)]. A fase veículo foi preparada dissolvendo-se o amido em água sob agitação mecânica a 60°C, utilizando-se 2,64 partes de amido de milho, 0,97 partes de hidróxido de sódio, e 36,38 partes de água [sólidos de amido = 6,6 % (peso/peso)]. Subseqüentemente, a fase veículo foi deixada resinar à temperatura ambiente. A fase granulada foi preparada adicionando-se 0,31 partes de bórax e 23,33 partes de amido de milho a 36,38 partes de água [sólidos de amido = 38,9 % (peso/peso)], e agitando-se a mistura com agitação mecânica à temperatura ambiente. A fase veículo foi adicionada à fase granulada sob agitação mecânica à temperatura ambiente [total de sólidos de amido = 26,0 % (peso/peso) ou 35,7 % (peso/volume)]. Esta amostra foi usada nos experimentos de viscosidade- temperatura do Exemplo 3.

Os adesivos de corrugação típicos de tipo Stein Hall resultantes começaram a perder sua estabilidade após apenas algumas horas a 30°C.

Exemplo 3. Comparação de um adesivo de látex de biopolímero com um

adesivo de corrugação típico de tipo Stein Hall. Comparou-se as propriedades de viscosidade dependentes da temperatura em adesivos preparados nos exemplos 1 e 2. Ambas as preparações de adesivo apresentavam 26 % de sólidos (peso/peso) e a temperatura foi ajustada em 25, 30, 40, 50, 60, 70, ou 80°C. O adesivo de látex de biopolímero selecionado foi preparado a partir de WCN. Mediu-se viscosidades após equilibrar a amostra de adesivo durante 30 segundos à. temperatura ambiente. A Tabela 3 mostra as viscosidades obtidas para as diferentes amostras às diferentes temperaturas.

Tabela 3: Propriedades de viscosidade para diferentes adesivos de corrugação. <table>table see original document page 17</column></row><table>

Como se pode observar, no caso do adesivo de látex de biopolímero, a viscosidade diminuiu à medida que a temperatura aumentava. No caso do adesivo de corrugação típico de tipo Stein Hall3 a viscosidade diminuiu até que a temperatura atingisse o ponto de gelificação do amido calda granulada, sendo que nesse ponto a viscosidade aumentou tremendamente. Em todos os casos, a viscosidade do adesivo de látex de biopolímero foi menor do que a do adesivo de tipo Stein Hall5 mesmo com os mesmos teores de sólidos. Estes dados sugerem que é possível preparar adesivos de látex de biopolímero com teores de sólidos muito mais elevados do que adesivos de Stein Hall5 com viscosidades semelhantes aos adesivos de Stein Hall. Além disso, estes dados mostram que não há ponto de gelificação para o adesivo de látex de biopolímero conforme encontrado tipicamente para os adesivos de tipo Stein Hall.

Exemplo 4. Aplicação de adesivo de látex de biopolímero em aplicações de corrugação

Utilizou-se uma instalação piloto para comparar o desempenho do adesivo de látex de biopolímero do Exemplo 1 (a 21 % (peso/peso) de sólidos; viscosidade de copo de Laury de 15-20 segundos) para o adesivo convencional de tipo Stein Hall do Exemplo 2 (a 20 % (peso/peso) de sólidos; viscosidade de copo de Laury de 15-20 segundos) na fabricação de placa corrugada. Utilizou-se a corrugadeira piloto numa versão em escala reduzida de uma corrugadeira industrial de face única. Realizou-se experimentos de corrugação piloto para comparar os dois tipos de adesivo empregando um perfil tipo A com 13 cm de largura (tamanho do canelamento: largura = 8,6 mm. - altura = 4,5 mm.) com dedos. Testou-se dois tipos de combinações de papel, referidos aqui como "comum" e "pesado", para diferenciar o peso diferente dos papéis utilizados tipicamente. Estes são ainda melhor descritos como a seguir: (1) Comum = forro de Teste 140 g/m2 + Wellenstojf [material de ondulação] 112 g/m ; e (2) Pesado = forro Kraft 190 g/m + canelamento semiquímico 150 g/m2

Um dispositivo especial permitiu medições de ligação verde nesta corrugadeira. Um dedo de metal descansava no canelamento da placa corrugada, com um cantilever que suportava um peso ajustável. O peso sobre a haste do cantilever podia ser ajustado deslizando-se o peso numa escala graduada. A resistência da ligação úmida entre canelador e forro, denominada também de ligação verde, correspondia à posição do peso sobre este braço graduado. Um valor da ligação verde medido dessa maneira foi reportado para a velocidade de produção da corrugadeira, e dependia da ligação verde do adesivo particular que está sendo avaliado. Com base na experiência extensiva obtida ao longo dos anos nesta corrugadeira piloto, este valor precisa ser de pelo menos 20 para uma ligação verde aceitável.

Utilizou-se um método convencional para determinar a ligação seca do adesivo, referida aqui como valores de Ensaio de Adesão de Pino (P.A.T), ou Adesão de Pino. Peças de ensaio (largura = 3 cm.) foram pré- condicionadas em atmosfera seca (30°C/30 % de h.r.), depois condicionadas e testadas em atmosfera a 23°C/50 % de h.r.. Utilizou-se uma prensa de Lorentzen5 de tipo 94512, para medir a força máxima das ligações de cola. Esta força de separação é expressa em N/cm.

Para todos os dados (ambas amostras a todas as velocidades), o nível do depósito de cola encontrava-se na faixa de 3 a 5 g/m2 (base seca). Os resultados na Tabela 4 demonstram que o adesivo de látex de biopolímero melhorou significativamente o desempenho de corrugação comparado com o adesivo convencional de tipo Stein Hall. A temperatura mencionada na Tabela 4 é a temperatura dos rolos aquecidos. A corrugadeira foi limitada a uma velocidade inferior a 245 m/min e a 146 m/min para a combinação de papel com gramatura comum e pesada, respectivamente, quando se utiliza o adesivo de tipo Stein Hall. Isto é evidente de um "defeito de cola branca" observado que demonstrou a presença de partículas de amido não- gelatinizadas resultante da alta velocidade à qual não se transfere suficiente calor para o papel. Como um resultado, a Adesão de Pino mostrou ser abaixo da exigência mínima de 4 N/cm.

Em contraste, operando-se com o adesivo de látex de biopolímero (nanoesferas), a corrugação foi capaz de operar com ambos os tipos de papel a velocidades de até 350 m/min, que era a velocidade máxima para esta corrugadeira, com valores de adesão de pino medidos bem acima da exigência mínima de 4 N/cm. A ligação verde foi considerada como sendo aceitável até velocidades de 200 m/min, sendo que além distas, este teste não foi exeqüível por razões de segurança. No entanto, acima de 200 m/min a ligação seca para o adesivo de látex de biopolímero ainda se situava acima da exigência mínima, em todos os casos. Embora não se houvesse testado gramaturas pesadas, observou-se que é possível empregar temperaturas inferiores na corrugadeira quando se utiliza o adesivo de látex de biopolímero, ao mesmo tempo em que se proporciona valores de P.A.T. suficientes, o que indica o potencial para economias substanciais de energia em operações de corrugação.

Tabela 4: Desempenho de um adesivo de látex de biopolímero (nanoesferas)

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* temperatura inferior ainda não avaliada

** rápido demais para medir ligação verde

Embora a presente invenção tenha sido descrita de maneira consideravelmente detalhada com referência a determinadas concretizações, alguém com prática na arte perceberá que a presente invenção pode ser praticada com outras concretizações que não só as descritas, e que foram apresentadas apenas para fins de ilustração e não de limitação. Portanto, a abrangência das reivindicações apensas não deveria limitar-se à descrição das concretizações aqui contidas.

Claims

1. Processo para produzir placa corrugada, caracterizado pelo fato de que se utiliza um adesivo de látex de biopolímero como um adesivo de corrugação, em que o adesivo de látex de biopolímero compreende suspensões de nanopartículas de biopolímero, as ditas nanopartículas de biopolímero tendo um tamanho entre 50 e 1000 nanômetros obtido por meio de plastificação de um biopolímero com o emprego de forças de cisalhamento na presença de um agente reticulador, as forças de cisalhamento sendo aplicadas com uma energia mecânica específica de pelo menos 100 Joules por grama do dito biopolímero.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o biopolímero é selecionado dentre amido, celulose, hemicelulose, proteína, derivados destes biopolímeros, e misturas destes biopolímeros ou seus derivados.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o referido biopolímero é amido, de preferência amido do tipo com alto teor de amilopectina.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o amido consiste de pelo menos pelo menos 75 %, especialmente de pelo menos 90 % de amilopectina.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o látex adesivo é usado como uma dispersão aquosa estável apresentando um teor de sólidos secos entre 10 e 50 % (peso/volume), de preferência entre 20 e 35 % (peso/volume).

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que não requer uma etapa de gelatinização para sua preparação e aplicação em operações de corrugação, e em que se utiliza uma temperatura de superfície que não excede 15 0°C e/ou um pH do adesivo que não excede 9.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um meio corrugado é ligado a pelo menos um forro.

8. Placa corrugada obtida pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que pelo menos um meio corrugado e pelo menos um forro são ligados por um adesivo de corrugação compreendendo um adesivo de látex de biopolímero que compreende uma suspensão de nanopartículas de biopolímero, as ditas nanopartículas de biopolímero tendo um tamanho de partícula abaixo de 1000 nanômetros obtido por meio de plastificação de um biopolímero com o emprego de forças de cisalhamento na presença de um agente reticulador, as forças de cisalhamento sendo aplicadas com uma energia mecânica específica de pelo menos 100 Joules por grama do dito biopolímero.