BR112014022557B1 - Processo para a produção de uma composição de fibras e utilização da composição de fibras - Google Patents
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Abstract
processo para a produção de uma composição de fibras; e utilização das fibras. a presente invenção se refere a uma composição de fibras com uma porção predeterminada de fibras virgens e/ou resíduos de papel, com uma outra porção de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou fibras de algas e aditivos e água, em que a proporção em peso de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou fibras de algas é superior a 1 e inferior a 100% em peso total, espectivamente calculada como porção de matéria seca em estufa. a invenção se refere ainda a um processo para a produção de mistura de fibras, e à sua utilização para a produção de produtos contendo fibras
Description
[001] A presente invenção se refere a uma composição de fibras, em especial para aplicação para a produção de papel, papelão, cartão, substratos de impressão, material isolante ou se isolamento, painéis de fibras, material de enchimento e a um processo para produzir uma tal mistura de fibras.
[002] As misturas de fibras são conhecidas do estado da técnica. Para essa finalidade, no estado da técnica, são utilizadas fibras contendo madeira e isentas de madeira, as quais são principalmente obtidas a partir de plantas arborescentes. Para isso, as plantas correspondentes, tal como troncos de árvores, são reduzidas e são processadas quer como lenhocelulose ou celulose de madeira, nas quais é removida pelo menos parte significativa da lignina contida na madeira. As fibras correspondentes são ainda parcialmente adaptadas às exigências ópticas e mecânicas, por exemplo, por meio de branqueamento ou moagem e em seguida adicionalmente processadas.
[003] Uma desvantagem das composições de fibras e métodos conhecidos para preparar as mesmas do estado da técnica é o fato de a desfibração, em particular da madeira, troncos ou também de madeira residual, ser muito consumidora de energia, implicando custos processuais consideráveis na produção de celulose, bem como que sejam utilizadas quantidades consideráveis de aditivos químicos e água. Além disso, a madeira a ser utilizada para essa finalidade tem de ser cultivada durante um período de tempo relativamente longo antes de poder ser aplicada no processo de preparação para a produção de fibras. Além disso, são para isso também necessários custos de transporte relativamente elevados.
[004] A partir desse estado da técnica para composições de fibras e sua produção, é um objeto da presente invenção reduzir ou evitar, pelo menos parcialmente, os inconvenientes conhecidos no estado da técnica.
[005] O objetivo é resolvido através de uma mistura de fibras de acordo com a reivindicação 1 e método reivindicado para a preparação dessa mistura de fibras de acordo com a reivindicação 8. Modalidades preferidas da composição de fibras e do método são o objeto das respectivas reivindicações dependentes. O objetivo também é resolvido através da utilização das fibras para a produção de produtos, tal como determinado pela Reivindicação 16.
[006] A mistura de fibras de acordo com a invenção compreende uma porção predeterminada de fibras virgens e/ou resíduos de papel, que para além dos aditivos e água, apresentam também uma porção predeterminada de fibras de ervas doces e/ou azedas e/ou plantas marinhas e/ou algas. A proporção em peso das fibras de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação) na mistura de fibras, está entre 1 e 100 por cento em peso com base na massa total e determinada como o conteúdo de matéria seca em forno.
[007] Para determinar o conteúdo de matéria seca em forno é remetemos para as normas pertinentes para a determinação da consistência, secura e/ou umidade residual.
[008] Como fibras virgens ou resíduos de papel se entendem, de acordo com a presente invenção, fibras, que são selecionadas a partir de um grupo que contém celulose de fibra longa, celulose de fibra curta, celulose quimicamente deslignificada, celulose sulfato, celulose sulfito, celulose de processamento de soda ou de processamento orgânico, celulose de algodão, lenhocelulose, polpa termomecânica, polpa mecânica, polpa termomecânica química, resíduos de papel, em especial das variedades A-D: variedades inferiores; E-J: variedades médias; K-U: variedades melhoradas; V-W: variedades com resistência e X: variedades especiais, celuloses branqueadas, combinações das mesmas e similares. Deve-se notar que também se encontra dentro do escopo da presente invenção que as fibras acima mencionadas sejam pré- tratadas mecanicamente e/ou quimicamente. Isso compreende, em particular, a moagem e/ou o corte das fibras, mas também no branqueamento e/ou a moagem química dessas fibras. O branqueamento pode ser realizado quer por oxidação ou redução, ou consistir na combinação de etapas de branqueamento correspondentes. Além disso, as fibras também podem ser pré-tratadas enzimaticamente, para dessa forma reduzir, por exemplo, a resistência da fibra à moagem.
[009] Para além das fibras anteriormente apresentadas e indicadas, a composição de fibras de acordo com a invenção compreende também uma porção predeterminada de fibras de ervas doces e/ou de azedas. Essas fibras de ervas são preferencialmente fornecidas a partir de ervas secas, parcialmente secas ou frescas, em que a erva é de preferência selecionada a partir de um grupo que inclui espigas, poas e da espécie das poas, tal como cactáceas de caniços dos gêneros Poaceae e Cyperaceae, especialmente gramíneas das subfamílias Anomochlooideae, Pharoideae, Puelioideae, Bambusoideae, Ehrhartoideae, Pooideae, tais como por exemplo Tribus Aveneae, Tribus Poeae, Tribus, Triticeae Aristidoideae, Danthonioideae, Arundinoideae, Chloridoideae, Centothecoideae, Panicoideae, como por exemplo Saccharum officinarum e Micrairoideae e especialmente Agrostis canina - agróstea canina; Agrostis capillaris - agróstea vermelha; Agrostis stolonifera - agróstea branca; Agrostis vinealis - Agróstea da areia; Aira caryophyllea - feno comum; Aira praecox - Gramínea do orvalho; Alopecurus geniculatus - rabo- de-raposa; Alopecurus myosuroides - rabo-de-raposa; Alopecurus pratensis - rabo-de-raposa; Ammophila arenaria - Estorno; Anthoxanthum aristatum - Feno-de-cheiro-anual; Anthoxanthum odoratum - Erva-de-cheiro comum; Apera spica- venti; Arrhenatherum elatius - grama de aveia; Avena fatua - Aveia selvagem; Avena sativa - sementes de aveia; Brachypodium pinnatum; Brachypodium sylvaticum - Braquipódio- bravo; Briza maxima - Abelhinhas; Briza media - Bole-bole; Bromus arvensis; Bromus benekenii; Bromus carinatus; Bromus erectus; Bromus hordeaceus; Bromus inermis; Bromus madritensis - Bromo-de-madride; Bromus secalinus; Bromus sterilis; Bromus tectorum - Bromo-vassoura; Calamagrostis arundinacea; Calamagrostis epigejos; Catapodium rigidum - Desmazéria-rija; Coix lacryma-jobi - Lágrimas de Jó; Cortaderia selloana - Capim-das-pampas; Corynephorus canescens - Erva-pichoneira; Cynodon dactylon - Capim-das- Bermudas; Cynosurus cristatus - Rabo-de-cão; Dactylis glomerata - Dactila; Danthonia decumbens; Deschampsia cespitosa; Deschampsia flexuosa; Deschampsia setacea; Digitaria ischaemum; Digitaria sanguinalis - Milhã; Echinochloa crus-galli - Meã; Echinochloa muricata; Elymus caninus; Elymus repens - Grama-francesa; Eragrostis albensis; Eragrostis curvula; Eragrostis minor; Eragrostis multicaulis; Festuca arundinacea - Erva-carneira; Festuca filiformis; Festuca gigantea; Festuca pratensis; Festuca rubra - Festuca- encarnada; Glyceria fluitans - Azevém-bravo; Glyceria maxima; Glyceria maxima; Helictotrichon pratense; Helictotrichon pubescens; Helictotrichon pubescens; Holcus lanatus - Erva- lanar; Hordelymus europaeus; Hordeum jubatum; Hordeum murinum - Cevada-das-lebres; Hordeum vulgare - Cevada-das-quatro- carreiras; Koeleria macrantha; Koeleria pyramidata; Lolium multiflorum - Azevém; Lolium perenne - azevém perene; Lolium remotum; Lolium temulentum - Joio; Melica ciliata - Mélica- ciliada; Melica nutans; Melica uniflora; Milium effusum; Miscanthus floridulus; Miscanthus sacchariflorus; Miscanthus sinensis; Miscanthus sinensis 'variegatus'; Miscanthus sinensis 'variegatus'; Molinia arundinacea; Molinia caerulea; Nardus stricta - Servum; Panicum capillare; Panicum miliaceum; Panicum riparia; Pennisetum setaceum; Pennisetum villosum; Phalaris arundinacea - Caniço-malhado; Phalaris canariensis - Alpista; Phleum phleoides; Phleum pratense; Phragmites australis - Caniço; Poa annua - Cabelo-de-cão; Poa bulbosa; Poa compressa; Poa nemoralis - Erva-febra-das-matas; Poa palustris; Poa pratensis - Cabelo-de-cão-de-colmo-liso; Poa trivialis; Polypogon monspeliensis - Erva-fina; Puccinellia distans; Secale cereale - centeio; Sclerochloa dura; Setaria italica; Setaria pumila - Milhã-amarela; Setaria verticillata - Carrapiço; Setaria viridis - Milhã-de- cabecinha; Sorghum bicolor - sorgo; Sorghum halepense; Trisetum flavescens - aveia amarela; triticale; Triticum aestivum - trigo; Triticum dicoccon; Triticum durum; Triticum monoccocum; Triticum Spelta; Vulpia Myuros; Milho Zea - milho, prado, relva utilizada para desportos, tais como, Festuca, Lolium perenne, Poa pratensis, Agrosti, Ervas azedas do gênero Carex, suas combinações e semelhantes. Também nessas fibras deve ser levado em conta que também está abrangido pelo escopo da presente invenção, o pré-tratamento mecânico e/ou químico das fibras acima mencionadas, conforme necessário. Isso compreende, em particular, a moagem e/ou o corte das fibras, mas também no branqueamento e/ou a moagem química dessas fibras. O branqueamento pode ser realizado quer por oxidação ou redução, ou consistir na combinação de etapas de branqueamento correspondentes. Além disso, as fibras também podem ser pré-tratadas enzimaticamente, para dessa forma reduzir, por exemplo, a resistência da fibra à moagem.
[010] As composições particularmente preferidas para as fibras de ervas doces e/ou azedas são as seguintes, em que as composições correspondentes apresentam, preferencialmente, pelo menos, as plantas mencionadas:
[011] Variante 1: grama de aveia, aveia amarela, dactilo, agróstea vermelha, rabo de gato.
[012] Variante 2: Milho.
[013] Variante 3: Pelo menos uma gramínea a partir do grupo que compreende Blysmus, Bolboschoenus, ciperáceas (Carex), capim-serra (Cladium), junças (Cyperus), junco (Eleocharis), Eriophorum, Isolepis, Kobresia, Rhynchospora, Junco-escuro (Schoenus), Bonho (Schoenoplectus), Scirpus, Trichophorum.
[014] Variante 4: Trigo negro, azevém alemão, grama de aveia, aveia amarela, aveia, dactilo, centeio selvagem, azevém, Phleum pratense, Erva-de-febra, festuca.
[015] Variante 5: cana-de-açúcar
[016] Variante 6: trigo negro, centeio selvagem, aveia.
[017] Variante 7: aveia, trigo negro, centeio selvagem, aveia preta, trigo.
[018] Variante 8: festuca, azevém, phleum pratense, erva-de-febra, festuca vermelha
[019] Variante 9: Dt. Azevém Gremie, Dt. Azevém Hübal, Dt. Azevém, festuca vermelha, phleum pratense, erva- de-febra.
[020] Variante 10: Festuca commutata rubra, Festuca rubra trichophylla, Poa pratensis.
[021] Variante 11: Lolium perenne, Poa pratensis, Festuca rubra rubra.
[022] Variante 12: Koeleria macrantha, Poa pratensis, Festuca rubra commutata.
[023] Variante 13: Festuca rubra trichophylla, Festuca rubra commutata, Poa pratensis.
[024] Variante 14: Festuca rubra commutata, Festuca rubra rubra, Festuca rubra trichophylla, Lolium perenne, Poa pratensis.
[025] Variante 15: Festuca rubra trichoph. Festuca rubra rubra, Lolium perennePoa, pratensis, Achillea millefolium.
[026] Variante 16: Agrostis canina ou Agrostis capillaris, Festuca ovina duriusula ou Festuca ovina vulgaris, Festuca rubra commutata, Festuca rubra rubra, Festuca rubra trichophylla, Lolium perenne, Poa pratensis.
[027] Variante 17: Agrostis canina ou Agrostis capillaris, Festuca ovina duriusula ou Festuca ovina vulgaris, Festuca rubra commutata, Festuca rubra rubra, Festuca rubra trichophylla, Lolium perenne, Poa pratensis.
[028] Além disso, em adição a, ou em combinação com as presentes ervas doces e/ou azedas, também podem ser aplicadas plantas marinhas ou algas como as designadas fibras de ervas, as quais são selecionadas de um grupo que inclui, entre outros gêneros, plantas marinhas (Zostera) e a espécie Zostera angustifolia (Hornem) Rchb., Zostera asiatica Miki, Zostera caespitosa Miki, Zostera capensis Setch., Zostera Capricorni Asch., Zostera caulescens Miki, Zostera japonica Asch. & Graebn., plantas marinhas comuns (Zostera marina L.), Zostera mucronata Hartog, Zostera muelleri Irmisch ex Asch., plantas marinhas anãs (Zostera noltii-Hornem.), Zostera novazelandica Setch., Zostera tasmanica M.Martens ex Asch., ainda Heterozostera e Phyllospadix, Ervas neptúnicas (Posidonia) da família Posidoniaceae, Cymodocea, Halodule, Syringodium e Thalassodendron da família das Cymodoceaceae e Enhalus acoroides, Halophila e Thalassia da família dos nenúfares (Hydrocharitaceae), subfamília de HaloPhiloideae, ou Glaucophyta, haptophyta, algas Schlundgeiβler (Cryptista), Euglenozoa, Dinozoa (s. Dinoflagellaten), Raphidophyceae (Chloromonadophyceae), Chlorarachniophyta, algas verde- amarelo (Xanthophyceae), algas douradas (Chrysophyta), diatomáceas (Bacillariophyta), algas castanhas (Phaeophyta), algas vermelhas (Rhodophyta), algas verdes (Chlorophyta), Picobiliphyta, Heterocontofíceas, Excavata, Stramenopile, haptofíceas, criptofíceas, clorofíceas e Heterocontofíceas, Alveolata, Bilifíceas, combinações das mesmas e similares.
[029] De acordo com uma outra modalidade particularmente preferida da presente invenção, em particular, apenas uma porção de fibras de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação) da composição de fibras é processada mecanicamente antes de sua mistura com os outros ingredientes. Isso compreende, em particular, a secagem, limpeza e/ou redução ou moagem.
[030] Aqui, especialmente as ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação) podem ser processadas imediatamente após o corte, sem secagem. Isso deve ser feito de preferência tão perto quanto possível do momento do corte ou colheita, uma vez que o processo de fermentação que de outra forma se inicia, entre outros, conduz a um aumento do desenvolvimento de calor, particularmente quando a água é adicionada durante o processamento. Esse processamento direto é ainda de se notar que é acompanhado de uma descoloração verde relativamente forte no produto final (papel à base de gramíneas), se não houver outras precauções ou etapas processuais a serem feitas.
[031] Alternativamente, as gramíneas, ou seja, as fibras de ervas doces e/ou azedas e/ou plantas marinhas e/ou algas podem também ser apenas parcialmente secas, o que é também acompanhado por uma descoloração verde reduzida no produto final, com um baixo teor de umidade residual.
[032] Finalmente, as gramíneas podem ser submetidas à secagem muito forte (teor de matéria seca compreendido entre 75 e 90%), pelo que é conseguida uma coloração verde relativamente baixa no produto final.
[033] Também está abrangido pelo escopo da presente invenção que as gramíneas sejam lavadas antes do processamento. Isso pode ser realizado em uma ou mais fases, em que para o efeito é, de preferência, utilizada água, cuja temperatura está entre 10 °C e 95 °C. Bons resultados são obtidos com lavagens em várias fases em um intervalo entre um e seis ciclos de lavagem.
[034] De acordo com uma outra modalidade particularmente preferida da presente invenção, as gramíneas são proporcionadas por meio de corte e colheita de ervas de prado, grama de complexos esportivos e/ou gramados, em que a segunda ou qualquer outra secção é especialmente bem adaptada em particular em prados, pois tal reduz a tendência para a formação de nós. Também está dentro do escopo da presente invenção a introdução de erva doce e/ou de azedas a partir da primeira secção do processamento, em que o custo no corte e/ou moagem pode ser aumentado, se necessário.
[035] Na limpeza as gramíneas, ou fibras de gramíneas, também está abrangido no escopo da presente invenção que sejam removidas impurezas, tais como terra, pedras, plástico, etc., antes do processamento adicional. Essas podem ser limpas a seco por meio de ciclone (nesse caso, as fibras são, por exemplo, sopradas com ar em um crivo, através do que as impurezas pesadas e impurezas leves superam assim uma remoção diferente das fibras, devido ao seu peso, sendo, assim, separadas). Em alternativa, as fibras secas podem em particular também ser limpas por meio de centrífugas. Além disso, as fibras podem também ser lavadas para a limpeza, podendo isso ser realizado, por exemplo, por lavagem e torção em um filtro. Através desse passo de limpeza, a descoloração verde pode ser também paralelamente diminuída.
[036] A vantagem da limpeza a seco é o fato de poder ser evitada uma secagem intermédia possivelmente necessária.
[037] Além disso, está abrangido pelo escopo da presente invenção, que as fibras sejam reduzidas antes da suspensão para um comprimento máximo de 15 mm, na melhor das hipóteses, no entanto, para menos de 1 mm, a fim de garantir um bom processamento. Isso pode ser feito em todos os estados da fibra, no estado fresco ou seco. Devido à então reduzida resistência, a redução em fibras no estado seco é a mais simples. A redução também é possível durante a moagem, tal como no refinador, e o correspondente ajuste dessa unidade. Uma outra possibilidade é também uma combinação de corte antes da moagem e moagem, em que por exemplo, as fibras são pré-cortadas fora do refinador ou cilindro holandês para um comprimento máximo de 50 mm e são, por exemplo, comprimidas em péletes. Esses péletes podem em seguida ser suspensos em água e ser ainda mais reduzidos ou moídos após sua expansão no refinador ou cilindro holandês. Com essa possibilidade surge, INTER ALIA, uma redução no tempo de processamento no refinador/cilindro holandês e, portanto, uma economia de energia associada.
[038] Através da secagem para um teor de matéria seca de 75 a 90% é obtida, INTER ALIA, uma melhoria da capacidade de armazenamento e um estoque anual associado, bem como uma produção não sazonal de papel. Quanto mais secas estiverem as fibras, a menos peso terá de ser transportado. Através da compressão na peletização, é necessário menos volume de transporte e uma fase mais curta de redução no refinador/cilindro holandês.
[039] Também está abrangido pelo escopo do invento, que durante a peletização a proporção de mistura de gramíneas, com os aditivos apropriados, tais como celulose, polpa mecânica, resíduos de papel, etc., e/ou pela adição de um aditivo ou vários aditivos, efetue um acabamento e assim proporcione uma mistura instantânea para processamento adicional.
[040] Os aditivos, são entendidos de acordo com a presente invenção, em particular como aditivos selecionados de entre um grupo que consiste de agentes de retenção, auxiliar de drenagem, sistemas duplos de agentes de retenção ou sistemas de micro-partículas, agentes gelificantes a úmido e a seco, agentes de enchimento e/ou pigmentos, em particular a partir do grupo de caulino, talco, carbonato de cálcio, silicato de cálcio, dióxido de titânio, hidróxido de alumínio, ácido silícico, bentonita, sulfato de bário, componentes ligantes, componentes de revestimento colorido, antiespumantes, agentes de eliminação de ar, biocidas, enzimas, antioxidantes, conservantes, auxiliares de branqueamento, abrilhantadores ópticos, corantes, corantes de sombreamento, capturadores de substâncias interferentes, agente de precipitação, cola, resina, agentes de fixação, agentes molhantes, reguladores de pH, ligantes, tal como o amido, a carboximetilcelulose, a caseína, o guar, proteínas de soja, os éteres de celulose, proteínas de origem vegetal a partir de outras fontes, ligante sintético em forma de dispersão e forma solúvel em água à base de estireno- butadieno, ésteres de estireno-(met)acrilato, etileno acetato de vinila, ésteres de acetato de vinila-acrilato, acetato de vinila e álcoois polivinílicos, agentes de reticulação, modificadores de viscosidade, branqueadores ópticos, desaeradores, reguladores de pH, combinações dos mesmos e similares.
[041] De acordo com uma outra modalidade particularmente preferida da presente invenção, a proporção da fracção em peso de fibras de erva doce, azedas, plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação) é superior a 10%, em particular superior a 25% e mais preferivelmente superior a 50% e/ou a proporção de fibras virgens e/ou de resíduos de papel é menor do que a proporção em peso de fibras de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou algas na composição de fibras.
[042] O objeto da presente invenção é também alcançado por um processo para a produção de uma mistura de fibras, o referido processo compreendendo as etapas de coleta de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação), o corte das fibras de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação) em um comprimento predeterminado, a suspensão das fibras de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação) em água e a adição de quantidades predeterminadas de fibras virgens e/ou resíduos de papel, e/ou aditivos. Deve, no entanto, ser observado também que as etapas anteriores podem ser alteradas em sua sequência, se necessário, a fim de atender em particular a efeitos de sinergia no tratamento de diferentes tipos de fibras.
[043] O método de acordo com a invenção compreende, de acordo com uma outra modalidade, após o passo de corte, a etapa de secagem parcial e/ou peletização, em que as fibras de ervas doces, azedas, plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação) são reduzidas antes da peletização, de preferência, para um comprimento predeterminado. Se for o caso, isso também pode ser combinado com o procedimento ou processo de peletização.
[044] De acordo com uma outra modalidade particularmente preferida do presente processo, a porção de fibras de gramíneas verdes é moída antes da adição de fibras virgens e/ou resíduos de papel. Isso pode ser feito do modo histórico com um cilindro holandês ou do modo moderno por um refinador, em que as fibras adequadamente tratadas podem ser moídas de forma cortante e/ou fibriladas por meio da configuração do refinador. Em particular, a fibrilação por moagem fornece a vantagem de não só o comprimento da polpa ser alterado, mas também de a superfície das fibras ser aumentada de forma significativa, pelo que aumenta a capacidade de criar ligações entre as fibras, e portanto, melhorando a resistência do produto produzido.
[045] Tal como estabelecido acima para a composição de fibras, está também abrangido pelo escopo da presente invenção que os componentes de fibras individuais ou a composição de fibras completa sejam branqueados, separados, dispersos e/ou homogeneizados e que, em particular, no processamento de papel, o papelão e cartão sejam preparados em uma consistência predeterminada.
[046] No que diz respeito à redução ou o corte das ervas doces e/ou azedas e/ou plantas marinhas e/ou algas, antes de posterior processamento, especialmente antes da suspensão em água, essa redução deve ser realizada de tal modo que o comprimento da gramínea se encontre principalmente a cerca 20 cm, em particular a 10 cm e de preferência entre 100 mm e 0,1 mm, especialmente de preferência entre 50 mm e 1 mm, em particular entre 10 mm e 1 mm.
[047] Além disso, também é abrangido pelo escopo do presente processo que, em particular, as ervas doces e/ou azedas e/ou plantas marinhas e/ou algas (individualmente ou em combinação) sejam limpas de modo mecânico antes do corte ou posterior processamento em um comprimento predeterminado, especialmente sendo limpas ou lavadas com o ar e/ou água.
[048] O objeto da presente invenção também é conseguido através da utilização da composição de fibras anteriormente descrita para a produção de papel, papelão, cartão, substratos de impressão, ou material isolante ou de isolamento, placas de fibras, material de enchimento, combinações dos mesmos e assim por diante.
[049] Outros aspectos da invenção serão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada de uma possível modalidade da invenção, em conjugação com os desenhos e reivindicações. Deve notar-se, que através desse exemplo, são englobadas modificações ou adições tal como são imediatamente evidentes a um perito na arte. Além disso, essas modalidades preferidas não apresentam qualquer limitação à invenção, de modo que as modificações e adições se encontram abrangidas pelo escopo da presente invenção.
[050] Os desenhos mostram:
[051] Fig. 1 uma ilustração esquemática das variáveis na produção de produtos contendo gramíneas. Aqui mostra-se como a composição de fibras, em suas variações possíveis, entre outras, aumenta a influência na opacidade e consequentemente as categorias de classificação do produto, por exemplo, cartão - muito opaco - demasiado teor de gramínea. No exemplo aqui mostrado, a composição de fibras pode ser composta por celulose, fibras de gramíneas (grama), resíduos de papel e tecidos residuais, que são adicionados em diferentes proporções da composição de fibras. Além disso, mostra-se que tanto o tempo, a quantidade de água, como a temperatura da água durante o processamento das fibras tem uma influência direta nas propriedades, em particular, na opacidade da composição de fibras. A alteração eventualmente significativa ocorre na moagem, em que o tempo de processamento aumenta na moagem com o aumento do teor de ervas doces e/ou azedas. Na gama de produtos estão esquematicamente listados diferentes grupos, que são determinados pelas necessidades individuais de cada aplicação e posterior processamento.
[052] Para a fabricação de papel à base de gramíneas pode ser, por exemplo, utilizada grama de prados convencional, gramado (gramado de complexos esportivos, propriedades privadas, em cidades e municípios) - seguidamente apenas designados de gramíneas. Pode ser aqui aplicada uma variedade de gramíneas da ordem do “tipo erva doce” (Poales) ou do “tipo azeda” (Cyperaceae), em que, na subfamília Cyperoidorae como por exemplo, plantas ornamentais e Papyrus podem surgir algumas restrições. Nessas gramíneas deve ocorrer um descasque adicional ao processamento posterior. Isso seria possivelmente (energeticamente) oneroso.
[053] Ao inserir grama de prados comuns, as folhas existentes nos prados podem ser processadas sem problemas. Para um melhor processamento posterior, armazenamento e transporte eficiente as gramíneas podem ser secas (feno) liberadas de impurezas e ser reduzidas. A compressão, tal como a peletização pode ser nesse caso útil. As gramíneas são adicionadas em sequência, sem processamento adicional na proporção de mistura de 10%, por exemplo, em uma suspensão de pasta, ou são colocadas em água. As outras adições podem ser celulose a partir de fibras virgens ou até mesmo fibras secundárias, tais como panos ou resíduos de papel. Essas adições também podem ser combinadas.
[054] A proporção dos componentes de fibras pode ser aumentada até 99% do teor de fibras de gramíneas. Quanto maior for a proporção de gramíneas, menor será o consumo de energia na preparação da matéria-prima em comparação com o papel convencional. Entre outros, através da cor natural das gramíneas, o material atinge um alto grau de opacidade. Devido à alta opacidade, o usuário do papel pode utilizar gramagens mais leves sem permitir uma translucidez. A fim de garantir uma elevada possibilidade de aplicação, o material pode ser munido de cor de forma seletiva, por exemplo, através de pinceladas, massa ou adesão. Assim, pode ser obtida uma porção de brancura orientada para o mercado. Através da utilização da calandra, a superfície pode ser opcionalmente adicionalmente alisada.
[055] Experimento 1:
[056] Nessa série de testes, foi utilizado feno seco com um teor de matéria seca entre 75 e 85%. Ele foi grosseiramente limpo para ser liberado de impurezas, tal como terra. Em seguida, foi reduzido para um terço de comprimento (cerca de 20 cm) e, em seguida, lavado com água quente a cerca de 15 graus e foi espremido em um filtro. Esse procedimento foi repetido 3 vezes e em cada uma foi lavada uma porção de descoloração verde. O feno limpo correspondente foi colocado enquanto ainda úmido em um cilindro holandês. Juntou-se ainda celulose de fibras virgens, resíduos de papel (120 g/m2de papel não revestido, com 1,9 vezes do volume) e um aditivo. Em um 2° carregamento, foi adicionalmente ainda introduzido material de enchimento, para observar que impacto teria sobre a superfície e brancura. Depois de vinte e dois minutos de suspensão no cilindro holandês, a preparação foi concluída e foram realizadas folhas de teste. Com estas folhas foram feitos testes de impressão para verificar se a brancura possivelmente em falta poderia ser melhorada, por exemplo, por meio de uma impressão em OFFSET em branco. Isso, também, foi bem-sucedido.
[057] Experimento 2:
[058] Nessa série de testes foi usado feno seco a partir de ervas de prado. Ele foi limpo com o ar, e, assim, liberado de impurezas, tais como terra e pó e, em seguida, foi reduzido por meio de uma unidade de corte para cerca de um décimo de seu comprimento (cerca de 6 cm). Esse feno reduzido foi colocado no estado ainda seco em um cilindro holandês. Juntou-se ainda celulose de fibras virgens, resíduos de papel e dois aditivos diferentes, de modo a, entre outros, se obter uma superfície melhorada. Após cerca de 30 minutos de suspensão, a preparação foi concluída. Por meio de um crivo redondo foram produzidas folhas de teste com dimensões de cerca de 70 x 100 cm. Essas folhas foram, cada uma, transportadas sobre um feltro através do cilindro de secagem e foram secas em cerca de 35% de umidade. Nesse teste, o papel assim obtido tinha uma gramagem de cerca de 200 g/m2, ou de cerca de 110 g/m2. O volume se encontrava a aproximadamente 1,3 g/cm3. O papel assim obtido apresenta em sua parte superior e inferior valores de lisura diferentes, em que o lado do crivo era mais suave do que o lado de cima. Também nesse material produzido em máquina foi realizado um teste de impressão em uma impressora de OFFSET de 4 cores. Foi aqui testado um motivo de 4 cores, uma vez com a aplicação prévia de branco de impressão em OFFSET, e uma vez sem. Ambas as variantes foram absolutamente bem-sucedidas.
[059] Experimento 3:
[060] Para se obter uma boa lisura uniforme, um outro teste foi realizado. O papel a partir da do Experimento 2 foi calandrado com um teor de umidade residual de cerca de 40%, em que a calandra só funciona com a pressão do próprio peso do cilindro. O papel possui, após esse tratamento, apenas um volume de cerca de 1,1 g/cm3. Nessa série de testes foram produzidos papéis pesando cerca de 90 g/m2 e 120 g/m2. Para verificar outras variantes de processamento foram concluídos com êxito testes de impressão através de uma impressora digital (OKI C 3200), uma impressora a laser da HP e uma impressora a jato de tinta da Brother e um teste de estampagem e embutimento através de Planotigel.
[061] Nas Tabelas 1 e 2, são listados em comparação os valores característicos dos papéis dos experimentos 2 e 3. Aqui, os valores são relativos à amostra 1 do experimento 2 e amostra 2 do experimento 3. Para além dos valores absolutos, também são denominadas na Tabela 1 as alterações nos valores característicos, em que de acordo com as expectativas, através da calandragem, a espessura e a permeabilidade ao ar do papel diminuem e tendem a aumentar significativamente a resistência à tração em todos os outros valores, em termos de tensão.
[062] A Tabela 2 mostra os valores de medição óptica de ambos os papéis testados, em que para além da coloração significativa, também é evidente um grau de opacidade muito elevado de cerca de 100%.
[063] Os valores medidos foram determinados a uma temperatura ambiente de 23 °C e a 50% de umidade: - Permeabilidade ao ar de acordo com Bendtsen: DIN 53108 (Ensaios de papel), Aparelho de medição: Gockel & Co. - Modell6, área de teste: 31,5 mm, com um peso de cabeça de medição de 267 g, valor medido: mL de teor de ar por minuto, ajuste de medição: sobrepressão de 1,5 kPa (manômetro 150 mm); - Trabalho de propagação Brecht-Imset: DIN 53115), Aparelho de medição: Karl Frank, valor medido: Trabalho de propagação em mJ/N; - Carga de ruptura e alongamento: ISO 527-1, 100 mm de comprimento de tensão a 10 mm/min medidor de velocidade de alongamento: Zwick/Roell ZMART.PRO valor de medição: Resistência à ruptura em N e alongamento em % (em relação a 100 mm), o módulo E na secção reversível [N/mm2]; - Gramagem [g/m2], em conformidade com a ISO 536, valor de medição: determina peso de uma folha DIN-A4, determina a superfície de uma folha DIN-A4; - Espessura em μm, em conformidade com a ISO 534, aparelho de medição: Firma Lehmann LDAL-03, valor de medição: Espessura em μm.
[064] Em um outro experimento, foi investigada a aplicabilidade do sistema de fibras para aplicação em papel de revista e papel canelado. Por meio desses experimentos em uma máquina de papel, foi demonstrada a viabilidade de base da utilização de gramíneas nas qualidades mencionadas. Para mais experimentos de processamento e de revestimento foram realizados três rolos para cada qualidade de papel com gramagens diferentes, cada um com cerca de 100 m.
[065] Aplicação de fibras em papel revista: 14% de fibra longa (pinho/abeto)/Stendal ECF (Mercer), 33% de fibra curta (eucalipto)/Cenibra, 3% CTMP (abeto/pinho)/Waggeryd CTMP, 50% de gramíneas. Nesse caso, as gramíneas são erva de prado do sul da Alemanha que foi convencionalmente cortada para alimentação animal e que foi seca ao ar para aproximadamente 8% de umidade.
[066] Aditivos (com base nas fibras): 1% de resistência/Cargill 35844, 0,8% de AKD/Akzo Nobel EKA DR 28 HF (0,5% nos experimentos 6-10), 0,025% de PAM/BASF - Percol 540.
[067] Preparação do material: A desfibração foi levada a cabo a uma consistência de 5%, a uma rotação de 990 rpm do despolpador ao longo de um período de 15 minutos. A moagem foi efetuada a uma consistência de 4%, a um ângulo de corte de 60°, a uma carga de ponta de 0,7 Ws/m e uma potência de moagem de 150 kWh/t. A resistência de drenagem alcançada após a moagem estava a um valor SR de 32°.
[068] Aplicação de fibras: papel canelado de cerca de 50% de AP do tipo 1.02/50% de AP do tipo 1.04, 50% de gramíneas. Também aqui as gramíneas aplicadas são erva de prado do sul da Alemanha que foi convencionalmente cortada para alimentação animal e que foi seca ao ar para aproximadamente 8% de umidade.
[069] Aditivos (com base nas fibras): 1% de resistência/Cargill 35844, 0,025% de PAM/BASF - Percol 540
[070] Preparação do material: A desfibração foi levada a cabo a uma consistência de 5%, a uma rotação de 990 rpm do despolpador ao longo de um período de 15 minutos.
[071] Além disso, as gramíneas utilizadas na composição acima foram preparadas como se segue:
[072] A desfibração das gramíneas foi levada a cabo a uma consistência de 10%, a uma rotação de 990 rpm do despolpador ao longo de um período de 20 minutos. Adicionalmente, foi realizada uma desfloculação a uma rotação de 2200 rpm durante um período de tempo de 5 minutos. A moagem das gramíneas foi efetuada a uma consistência de 8%, a um ângulo de corte de 60°, a uma carga de ponta de 0,7 Ws/m e uma potência de moagem de 25 kWh/t. Posteriormente, as fibras de gramíneas tinham uma resistência de drenagem medida como valor de SR de 52°.
[073] Na Figura 2, é a apresentada a distribuição do comprimento das fibras em classes de comprimento de fibras de sistemas de materiais utilizados nesse experimento em comparação com outros sistemas de fibras comuns. No eixo x, são representadas, nesse caso, as classes de comprimento de fibras - pesos por comprimento, e no eixo y é representada a porção porcentual das classes de comprimento de fibras. A curva 1 mostra a distribuição de comprimento de fibras de a palha após desfibração, 2 de palha após 5 min de desfloculação, 3 celulose de fibra curta de eucalipto, 4 gramíneas com uma resistência de drenagem de 52° de SR e 5 gramíneas com uma resistência de drenagem de 49° SR.
[074] Aqui é mostrado que os dois materiais de fibras de gramíneas usados 4 e 5 têm uma maior homogeneidade de distribuição de comprimento de fibras em comparação com os outros sistemas de fibras, uma vez que o ponto principal das classes de comprimento 0,2-0,5 mm e 0,5-1,2 mm não é manifesto de um modo tão acentuado.
[075] A partir dos sistemas de materiais correspondentes foram produzidos rolos de papel ou folhas de papel com diferentes gramagens entre 40 g/m2e 80 g/m2papel de revista e entre 90 g/m2e 250 g/m2para revestimento em papelão canelado, em condições comparáveis.
[076] As Figuras 3 a 6 mostram os valores característicos de papéis de revista correspondentes, que foram produzidos a partir dos sistemas de fibras acima mencionados. Nesse caso, a Figura 3 mostra, para um sistema de celulose/fibras de gramíneas 31 e um sistema de celulose pura 32, o desenvolvimento do volume específico em cm3/g (eixo y) em função da massa por unidade de área em g/m2(eixo x). A Figura 4 mostra o alongamento à ruptura longitudinal 41 e transversal 42 em % (eixo y) em função da massa por unidade de área em g/m2(eixo x), a Figura 5 mostra o índice de tração longitudinal 51 e transversal 52 em Nm/g (eixo y) em função da massa por unidade de área em g/m2(eixo x) e a Figura 6 mostra a capacidade de absorção de energia ao longitudinal 41 e transversal 42 em J/g (eixo y) em função da massa por unidade de área, em g/m2(eixo x).
[077] As Figuras 7 a 9 mostram os valores característicos de revestimentos de papelão canelado correspondentes, que foram produzidos a partir do sistema de fibras acima mencionado. Nesse caso, a Figura 7 mostra, para um sistema de revestimento/fibras de gramíneas 71 e um sistema de fibras de revestimento puras 72, o desenvolvimento do volume específico em cm3/g (eixo y) em função da massa por unidade de área em g/m2(eixo x). A Figura 8 mostra a resistência à ruptura (após moagem) em kPa (eixo y) em função da massa por unidade de área, em g/m2(eixo x) e a Figura 9 mostra a resistência à compressão longitudinal 91 e transversal 92 em kN/m (eixo y) em função da massa por unidade de área, em g/m2(eixo X).
[078] Os resultados da investigação do comprimento das fibras e a distribuição do comprimento das fibras mostram uma semelhança com fibras, tais como em sistemas de fibras de palha. A fibra tem um diâmetro de fibras relativamente grande e uma elevada espessura da parede da fibra. Em particular, a um baixo peso por unidade de área isso aumenta o volume do papel. A resistência à tração para papel de revistas está sensivelmente ao nível de um papel não revestido, isento de madeira e 100% feito a partir de celulose de fibras curtas com cerca de 20% de material de enchimento. A rigidez medida no revestimento também está em um bom nível básico, em que o volume maior surte um efeito benéfico sobre as propriedades de rigidez.
Claims (3)
1. PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA COMPOSIÇÃO DE FIBRAS, compreendendo as etapas de: a) colheita de ervas, selecionadas a partir de um grupo consistindo de espécies das famílias Poaceae e Cyperaceae, incluindo gramíneas das subfamílias, e/ou plantas marinhas e/ou algas; b) limpeza das ervas e/ou plantas marinhas e/ou algas, individualmente ou em combinação, limpeza ou lavagem mecânica com ar e/ou água; caracterizado por compreender c) corte das ervas e/ou plantas marinhas e/ou algas em um comprimento predeterminado entre 10 mm e 1 mm; d) fibrilação por moagem das ervas e/ou plantas marinhas e/ou algas; e) peletização das ervas e/ou plantas marinhas e/ou algas, individualmente ou em combinação; f) suspensão das ervas e/ou plantas marinhas e/ou algas em água; g) adição de porções predeterminadas de fibras virgens e/ou resíduos de papel, selecionadas a partir de um grupo compreendendo celulose de fibra longa, celulose de fibra curta, celulose quimicamente deslignificada, celulose sulfato, celulose sulfito, celulose de processamento de soda ou de processamento orgânico, celulose de algodão, lenhocelulose, polpa termomecânica, polpa mecânica, polpa termomecânica química, resíduos de papel, incluindo das variedades A-D: variedades inferiores; E-J: variedades médias; K-U: variedades melhoradas; V-W: variedades com resistência e X: variedades especiais, celuloses branqueadas, combinações das mesmas, e/ou aditivos na suspensão.
2. PROCESSO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, após a fibrilação por moagem, opcionalmente, pelo menos parcialmente, secar as ervas e/ou plantas marinhas e/ou algas, individualmente ou em combinação.
3. UTILIZAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DE FIBRAS, obtida pelo processo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada por se destinar à produção de papel, papelão, cartão, substratos de impressão, material isolante ou de isolamento, painéis de fibras, material de enchimento, suas combinações e similares.
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