BR102017028522A2

BR102017028522A2 - Papel kraftliner de fibra química curta

Info

Publication number: BR102017028522A2
Application number: BR102017028522-7A
Authority: BR
Inventors: Juliana Cristina Da Silva; Osvaldo Vieira; Fernando Inácio Torres; Ricardo Silva Franco Da Quinta
Original assignee: Klabin S/A
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2019-07-16
Also published as: CN111655928A; AU2018397701A1; CN117449129A; EP3733965A1; AU2023247465A1; EP3733965A4; WO2019126848A1; AU2018397701B2; US20200370243A1; EP4328380A3; AR113653A1; CL2020001946A1; EP4328380A2

Abstract

a presente invenção se refere à produção de um papel kraftliner, em máquina com construção de uma a três camadas, com composição de fibra química curta que varia de 70% a 100%, sendo que a fração remanescente é completada com fibra química longa. preferencialmente, para resolver problemas de qualidade e custo, é maximizada a produção com 100% de fibra química curta de eucalipto e a aplicação superficial de 0 a 30 kg amido/t papel. a presente invenção se refere ainda à caixa produzida com o papel revelado.

Description

[001] A presente invenção se refere à produção de um papel kraftliner de uma a três camadas, com composição de fibra química curta que varia de 70% a 100%, sendo a fração remanescente completada com fibra química longa.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] O termo papel kraftliner é amplamente utilizado no mercado internacional e é definido como o papel ou cartão com não menos do que 80% de fibras obtidas pelo processo sulfato ou soda.

[003] Desta forma, os papéis kraftliner são produzidos a partir de misturas de fibras químicas (fibras longas e fibras curtas). A composição das polpas depende dos requisitos de qualidade do papel e a gramatura do papel resultante pode variar entre 70 a 440 g/m².

[004] Os papeis kraftliner exercem importante papel nas caixas de papelão corrugadas, pois participam de sua composição e ajudam a definir suas propriedades. Como estas caixas protegem seus conteúdos contra impactos durante manuseio, transporte, armazenamento, carga no empilhamento, temperaturas extremas e umidade, o papel kraftliner tem que atender a requisitos gerais de resistência, tais como: resistência à tração, resistência ao estouro, resistência à compressão, ply bond, além de proporcionar valor adequado de porosidade. É desejável também que o papel possua boa qualidade de impressão.

[005] A resistência ao estouro é considerada um indicador geral de resistência do produto e está

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2/11 associada à rigidez e à tensão de ruptura. Na prática, é a pressão hidrostática necessária para romper o produto quando este é submetido a um esforço constante e uniformemente distribuído, aplicado em um de seus lados.

[006] A resistência ao rasgo, por sua vez, é o esforço necessário para rasgar o produto em uma distância fixada depois de o rasgo ter iniciado. O produto tem maior resistência ao rasgo na direção perpendicular às fibras (transversal) e quanto mais longa a fibra, maior a resistência ao rasgo.

[007] A porosidade Gurley, ou permeância ao ar é a dificuldade com que um volume de gás passa por uma folha sob uma diferença de pressão e depende do número, tamanho, forma e distribuição dos poros no material. Essa propriedade está indiretamente relacionada com a formação da folha, a resistência do papel e a penetração de tintas de impressão no papel. É importante para certos usos do papel, como para embalagens, sacos e bolsas.

[008] A resistência à compressão do papel é a propriedade do papel kraftliner de resistir à compressão aplicada paralelamente ao plano da folha e é responsável, por exemplo, pelo desempenho de uma caixa durante o seu uso normal, isto é, desde o momento do posicionamento do conteúdo até a entrega do produto ao seu consumidor final. Ela pode ser avaliada tanto pelo SCT (Short-span Compression Test), como pelo RCT (Ring Crush Test). Estes dois métodos de teste não são intercambiáveis e sim complementares, uma vez que medem diferentes propriedades de resistência à compressão, afetadas pelo processo de produção.

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3/11 [009] O termo “ply bond se refere à determinação da coesão interna da folha de papel, gerada pela ligação entre as fibras, que permite que as camadas de um papel multicamadas não se separem.

[0010] Aplicações típicas para o kraftliner incluem: alimentos, bebidas, cosméticos, eletroeletrônicos, higiene e limpeza, hortifrutigranjeiros e flores, materiais elétricos, químicos e derivados, vestuário e calçados, vidros e cerâmicas.

[0011] O documento BR 11 2016 006857-2 revela um papelão em multicamadas compreendendo polpa de fibras celulósicas, em que 100% do teor de fibra total do dito papelão são fibras de madeira folhosa.

ainda que o papelão em questão pode

O documento revela também compreender aditivos de força seca, como por exemplo o amido.

Entretanto, a aplicação do amido não é superficial e o papel revelado apresenta pelo menos três camadas.

[0012] O pedido de patente BR 11 2017 010500-4 se refere a um método para produzir uma composição de carga que será usada na produção de papel ou cartão, em que amido e/ou carboximetilcelulose é adicionado à suspensão de hidróxido de cálcio durante a carbonatação. Porém, esse documento é direcionado a um método de produção de uma carga para ser usada na produção de papel ou papelão e não ao papel propriamente dito.

[0013] O pedido de patente PI 0918112-1 revela o uso de um novo agente de resistência no processo de fabricação de papel, tal agente sendo o amido hidrofóbico. Além de ser mais focado no amido em si e não no papel, a aplicação do amido de tal documento não é superficial.

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4/11 [0014] Entretanto, até então o estado da técnica é deficiente em revelar um papel kraftliner com todas as qualidades do papel da presente invenção. Isso porque atualmente um papel kraftliner de melhor qualidade (em termos de resistência) é produzido em máquinas com construção de uma a três camadas, com 100% de fibra química longa. Essa melhor resistência físico-mecânica é proporcionada pela melhor ligação entre fibras.

[0015] Embora o papel do estado da técnica apresente bom desempenho na etapa de conversão para caixas, este papel apresenta as seguintes deficiências:

- A formação da folha não é boa e apresenta pontos escuros e claros ou aparência floculada que pode influenciar em propriedades físico-mecânicas;

- A superfície da folha é mais áspera e impacta diretamente na qualidade da impressão;

- Aparecimento de furos na estrutura da folha; e

- O custo deste papel é menos eficiente, ou seja, seu custo de produção é alto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0016] A presente invenção, que trata da utilização de fibra química curta, preferencialmente de fibra curta de eucalipto, tem como objetivo fornecer um papel kraftliner de excepcional qualidade constituído por uma a três camadas de fibras químicas longas e curtas. O foco em desenvolver um papel kraftliner com maior teor de fibra curta de eucalipto é devido ao objetivo de ter um produto com melhor qualidade e menor custo.

[0017] Com esse papel, a presente invenção apresenta uma nova solução para problemas técnicos

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5/11 enfrentados, uma vez que o papel kraftliner da presente invenção fornece:

- Formação da folha melhorada, pois a utilização deste tipo de fibra reduz a aparência floculada;

- Redução da aspereza da superfície da folha, melhorando a qualidade de impressão;

- Preenchimento dos espaços vazios entre fibras, reduzindo o risco de aparecimento de furos;

- Redução do custo do papel, tornando o produto mais competitivo; e

- Melhoria nas propriedades físico-mecânicas do papel com aplicação de amido superficial.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0018] A presente invenção se refere a um papel kraftliner de uma a três camadas, composto tanto por fibras químicas longas, como por fibras químicas curtas.

[0019] Em uma modalidade adicional da presente invenção, as fibras químicas curtas presentes na composição do papel kraftliner são fibras curtas de eucalipto.

[0020] As propriedades físico-mecânicas de fibras químicas curtas de eucalipto são inferiores às das fibras químicas longas. Desta forma, na presente invenção, a alternativa do revestimento superficial com amido foi explorada.

[0021] Em uma modalidade preferida da presente invenção, uma camada de amido é aplicada na superfície do papel, com o objetivo de compensar perdas de resistência físico-mecânicas quando é reduzida a fração de fibra longa na composição. Assim, o papel kraftliner da presente

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6/11 invenção é preferencialmente composto por 100% de fibras curtas, com uma camada de amido aplicada superficialmente.

[0022] Preferencialmente, o amido é aplicado em uma quantidade de 0 a 30 kg Amido/t papel.

[0023] A substituição total da fibra longa por fibra curta, com aplicação superficial de amido, resulta em um produto com excelente formação e consequente qualidade no que diz respeito a: resistência ao estouro, resistência à tração, resistência ao rasgo, porosidade Gurley, SCT (Short-span Compression Test), RCT (Ring Crush Test) e impressão.

[0024] Os resultados foram surpreendentes e o papel produzido somente com fibras químicas curtas de eucalipto apresentou propriedades físico-mecânicas superiores a papéis produzidos com fibras químicas longas em sua composição, utilizados como referência. Isto é totalmente inesperado e proporcionado pelo revestimento do papel com amido superficial.

EXEMPLO [0025] Com objetivo de avaliar o papel kraftliner da presente invenção, realizou-se uma série de testes industriais comparando o papel composto por 100% de fibras químicas curtas de eucalipto com um papel referência, produzido em máquina de papel de uma camada, constituído por 75% de fibra química curta de eucalipto e 25% de fibra química longa. Todos os testes foram executados em máquina de papel com duas camadas e aplicação superficial de amido.

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7/11 [0026] Ambos os papéis referência e da presente invenção foram convertidos em caixas e apresentaram o mesmo desempenho em termos de qualidade.

[0027] As faixas das propriedades físicomecânicas de fibras químicas curtas de eucalipto que são aceitáveis para serem utilizadas na produção do papel kraftliner da presente invenção estão apresentadas na Tabela 1.

Tabela 1 - Propriedades Físico-Mecânicas de

Fibras Químicas Curtas (Apresentadas como índice para excluir influência da gramatura da folha)

Propriedade Físico-Mecânica	Limites
Comprimento de Fibras (mm)	0,80-1,00
Largura (pm)	21,0-24,0
Finos (%)	8,0-11,0
Número Kappa (mL KMnO₄/g)	60,0-110,0
°SR	20-40
Índice de Tração (N.m/g)	38,0-60,0
Índice de Rasgo (mN.m²/g)	5,5-9,0
Índice de Estouro (kPa.m²/g)	1,8-3,8

[0028] Todos os ensaios de determinação de propriedades físico-mecânicas do papel kraftliner foram executados de acordo com os métodos e padrões listados na Tabela 2 abaixo, após condicionamento em ambiente climatizado em temperatura de 23 °C e 50% de umidade relativa.

Tabela 2 - Padrões e Métodos de Ensaios

Utilizados

Propriedade Físico-Mecânica	Padrão
Resistência ao Estouro (kPa)	TAPPI T-807
SCT (kN/m)	TAPPI T-826
RCT (kN/m)	TAPPI T- 818
Porosidade Gurley (s/dL)	TAPPI T-460
Índice de Formação (g/m²)	Padrão Klabin Interno* -

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8/11 __________________________________|______Equipamento AMBERTEC______| *O ensaio é executado em Equipamento AMBERTEC e consiste em medir variações de gramatura, em pequena escala, em 400 pontos de amostra de 70 x 70 mm.

Fibras Químicas Curtas de Eucalipto [0029] Na produção do papel da presente invenção foram utilizadas fibras químicas curtas de eucalipto cujas propriedades físico-mecânicas mais importantes estão apresentadas na Tabela 3.

Tabela 3 - Propriedades Físico-Mecânicas das

Fibras Químicas Curtas

Propriedade Físico-Mecânica	Valor
Número Kappa (mL KMnO₄/g)	99,2
°SR	30
Índice de Tração (N.m/g)	52,5
Índice de Rasgo (mN.m²/g)	7,1
Índice de Estouro (kPa.m²/g)	3,5

Papel Kraftliner com 100% de Fibra Química Curta de Eucalipto [0030] Os papéis kraftliner da presente invenção foram produzidos seguindo as seguintes etapas:

- preparo das polpas químicas não branqueadas de

fibras longas e curtas (pinus e eucalipto);	em	forma	de
- alimentação destas	fibras,
suspensão, em mesa formadora de	folha,	onde	ocorre	um
desaguamento parcial; e
- subsequente prensagem e	secagem	para	remoção	da

água residual.

[0031] Após as etapas descritas acima, a folha seca foi enrolada e convertida em bobinas com tamanhos especificados. Os papéis kraftliner da presente invenção foram produzidos em gramaturas de 90 a 185 g/m².

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9/11 [0032] Os resultados de propriedades físicomecânicas mais importantes do papel kraftliner com 100% de fibra química curta de eucalipto em gramatura de 135 g/m², com e sem aplicação de amido superficial (0 a 30 kg Amido/t papel), e do papel referência, estão apresentados na Tabela

4. O papel utilizado como referência foi o Papel KlaLiner, produzido e comercializado pela Klabin, que tem em sua composição fibras curtas e longas.

Tabela 4 - Propriedades físico-mecânicas do papel kraftliner com 100% de fibra química curta de eucalipto em gramatura de 135 g/m², com e sem aplicação de amido superficial, e o referência PAPEL KLALINER.

Propriedade/Configuração	Com amido superficial	Sem amido superficial	Referência (Papel KlaLiner)
Resistência ao Estouro (kPa)	591	470	491
SCT (kN/m)	3,32	2,50	2, 66
RCT (kN/m)	1,91	1,40	1,59
Porosidade Gurley (s/dL)	>30	21	39
Índice de Formação (g/m²) AMBERTEC	0,69	0,78

*Composição fibrosa composta por no mínimo 50% de fibra longa.

[0033] A partir dos dados apresentados na Tabela 4, é possível observar que a comparação das principais propriedades de resistência ao estouro, SCT e RCT do papel kraftliner com amido superficial da presente invenção com o papel referência demonstra aumentos de 20%, 25% e 20%, respectivamente, para o papel da presente invenção. Estes resultados demonstram o nível de excelência do papel kraftliner produzido com 100% de fibras curtas químicas de eucalipto.

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10/11 [0034] Comparando o papel kraftliner produzido com 100% de fibras químicas curtas com e sem aplicação de amido superficial nota-se a importância desta operação nas propriedades físico-mecânicas deste produto.

[0035] Ainda, o índice de formação do papel kraftliner desta invenção é melhor que o papel kraftliner referência, sendo esta propriedade 11,5% menor. Destaca-se que quanto menor o valor do índice de formação, menor a variação de gramatura da folha e melhor é a formação do papel.

[0036] Foram realizados testes de propriedades físico-mecânicas para o papel kraftliner com 100% de fibra química curta de eucalipto em outras gramaturas, com e sem aplicação de amido superficial, e os resultados mais importantes dessas gramaturas são apresentados na Tabela 5 a seguir.

Tabela 5 - Propriedades físico-mecânicas do papel kraftliner com 100% de fibra química curta de eucalipto em gramaturas adicionais, com e sem aplicação de amido superficial

Propriedade/ Configuração	152 g/m²com amido superficial	172 g/m²com amido superficial	174 g/m²com amido superficial	173 g/m²sem amido superficial
Resistência ao Estouro (kPa)	561	589	659	502
SCT (kN/m)	4,19	4,81	4,58	3,58
RCT (kN/m)	2,18	2,59	2,78	2,31
Porosidade Gurley (s/dL)	131	67	66	65
Índice de Formação (g/m²) AMBERTEC	0,835	0,989	1,051

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11/11 [0037] Conforme observado na Tabela 5, o papel kraftliner com 100% de fibras curtas com aplicação de amido superficial da presente invenção apresenta excelentes propriedades físico-mecânicas em uma ampla faixa de gramaturas.

Claims

1. Papel kraftliner de fibra química curta, produzido em máquina de papel, caracterizado por compreender uma composição fibrosa, baseada em massa seca, de:

70 a 100% de fibra química curta; e até 30% de fibra química longa.

2. Papel kraftliner, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender 100% de fibra química curta. 3. Papel kraftliner, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela fibra química curta ser de eucalipto.

4. Papel kraftliner, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender ainda uma aplicação superficial de amido no papel.

5. Papel kraftliner, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela aplicação superficial de amido ser de 0 a 30 kg amido/t de papel.

6. Papel kraftliner, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender de uma a três camadas.

7. Papel kraftliner, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por possuir uma gramatura de 90 a 185 g/m².

8. Caixa caracterizada por ser produzida com o papel kraftliner conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.