BR112015006533B1 - método para a fabricação de um produto de polímero com características super- ou extremamente hidrofóbicas, um produto obtenível a partir do referido método e seu uso - Google Patents

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Abstract

"MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UM PRODUTO DE POLÍMERO COMCARACTERÍSTICAS SUPER- OU EXTREMAMENTE HIDROFÓBICAS, UMPRODUTO OBTENÍVEL A PARTIR DO REFERIDO MÉTODO E SEU USO"A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de um produto de polímero com características super-hidrofóbicas ou extremamente hidrofóbicas, de preferência sob a forma de uma película. Além disso, são divulgados métodos para a fabricação de um laminado e um produto de papel ou papelão revestido de polímero, respectivamente, ambos tendo referidas características.A presente invenção refere-se também aos produtos que podem ser obtidos pelos referidos métodos e utilizações dos mesmos.

Description

Campo de invenção
[0001] A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de um produto de polímero com características super-hidrofóbicas ou extremamente hidrofóbicas, de preferência sob a forma de uma película. Além disso, são divulgados os métodos para a fabricação de um laminado e um produto de papel ou papelão revestido de polímero, respectivamente, ambos tendo referidas características.
[0002] A presente invenção refere-se também aos produtos que podem ser obtidos pelos referidos métodos e suas utilizações.
Estado da técnica
[0003] Superhidrofobicidade, como um fenômeno, foi divulgada em "An introduction to superhydrophobicity" de Neil J. Shirtcliffe et al, Advances in Colloid and Interface Science, 161 (2010) 124 a 138.
[0004] Superficies hidrofóbicas de poliolefina são também descritas em "Superhydrophobic Polyolefin Surfaces: Controlled Micro- and Nanostructures", Esa Puukilainen et al, Langmuir, 2007, 23 (13), 7263 a 7268.
[0005] Além disso, tecnologias de auto limpeza são divulgadas em "Self cleaning materials", Peter Forbes,revista Scientific American, de agosto de 2008, p. 88 a 95.
[0006] Outra produção de papelão ondulado é divulgada no documento FR2782291.
[0007] SE7512107 descreve um método de fabricação delaminados de plástico e papel.
[0008] Uma correia de transferência de imagem com topografia de superfície controlada para melhorar a liberação de toner é ainda divulgada no documento US2010/300604.
[0009] No entanto, nenhum destes documentos divulga soluções para:- tornar mais fácil esvaziar embalagens de laticínios,- reduzir a formação de espuma durante o transporte de refrigerantes ou cerveja em um copo ou para como- obter uma superfície de toque agradável.
[0010] Por conseguinte existe necessidade de uma solução que resolva um ou mais dos problemas acima.
Breve descrição da invenção
[0011] A presente invenção resolve um ou mais dos problemas acima referidos, através do fornecimento, de acordo com um primeiro aspecto, de um método para a fabricação de um produto de polímero com características super- ou extremamente hidrofóbicas, de preferência sob a forma de uma película, compreendendo a seguinte etapa:a) fornecer uma fusão de polímero e o contatar a referida fusão de polímero com um molde que dá ao referido produto de polímero um padrão fornecendo um Efeito de Lotus, eb) opcionalmente, arrefecer o produto de polímero obtido (o que é preferido)
[0012] A presente invenção, de acordo com um segundo aspecto, também fornece um método para a fabricação de um laminado que compreende um produto de polímero com características super- ou extremamente hidrofóbicas, de preferência sob a forma de uma película, e uma manta de papel ou papelão, compreendendo a seguinte etapa:i) fornecer uma fusão de polímero e contatar a referida fusão de polímero com um molde que dá ao referido produto polímero um padrão fornecendo um Efeito de Lotus,ii) opcionalmente, arrefecer o produto de polímero obtido, eiii) fornecer uma manta de papel ou papelão e laminar o referido produto polímero a uma manta de papel ou papelão.
[0013] A presente invenção, de acordo com um terceiro aspecto, também fornece um método para a fabricação de um produto de papel ou papelão revestido com polímero, em que o referido produto tem características super- ou altamente hidrofóbicas, compreendendo as seguintes etapas:x) fornecer uma fusão de polímero e uma manta de papel ou papelão, revestir a referida manta de papel/papelão com a referida fusão de polímero, xi) passar a referida manta de papel ou papelão revestida de polímero sobre um rolo em que o referido rolo está voltado para o lado revestido de polímero e em que o referido rolo também fornece um molde que dá ao dito lado revestido um padrão que fornecer um Efeito de Lotus quando em contato com o referido lado revestido do referido compósito exii) arrefecer opcionalmente, o referido produto obtido (o que é preferido).
[0014] A presente invenção, de acordo com um quarto aspecto, também fornece um produto de polímero obtenível pelo método de acordo com o primeiro aspecto.
[0015] A presente invenção, de acordo com um quinto aspecto, também fornece um laminado obtenível através do método de acordo com o segundo aspecto.
[0016] A presente invenção, de acordo com um sexto aspecto, também fornece um produto de papel ou papelão revestido de polímero obtenível pelo método de acordo com o terceiro aspecto.
[0017] A presente invenção também fornece, de acordo com um sétimo aspecto, o uso de um produto de polímero de acordo com o primeiro aspecto, de um produto de laminado de acordo com o segundo aspecto, ou de um produto de acordo com o terceiro aspecto, em embalagens de produtos alimentares, de preferência bolsas, copos ou béqueres.
[0018] A presente invenção, de acordo com o oitavo aspecto, também fornece um uso do produto laminado de acordo com o segundo aspecto, ou de um produto de acordo com o terceiro aspecto, em embalagens de líquidos, de preferência em embalagens de produtos alimentares para conter bebidas, produtos lácteos (por exemplo, manteiga ou outros produtos de leite), produtos de óleo comestível (como a margarina líquida ou óleo vegetal) , materiais de alimentos congelados ou alimentos secos.
[0019] A presente invenção, de acordo com o nono aspecto, também fornece um uso de um produto de polímero de acordo com o primeiro aspecto, de um produto de laminado de acordo com o segundo aspecto, ou de um produto de acordo com o terceiro aspecto, em um copo de beber descartável.
[0020] A presente invenção, de acordo com o nono aspecto, também fornece um uso de um produto de polímero de acordo com o primeiro aspecto, de um produto de laminado de acordo com o segundo aspecto, ou de um produto de acordo com o terceiro aspecto de em uma embalagem de cola ou pasta de dentes.
[0021] A presente invenção, de acordo com o décimo aspecto, também fornece um uso de um produto de polímero de acordo com o primeiro aspecto, de um produto de laminado de acordo com o segundo aspecto, ou de um produto de acordo com o terceiro aspecto num bandeja ou prato.
[0022] A presente invenção, de acordo com o décimo primeiro aspecto, também fornece um uso de um produto de polímero de acordo com o primeiro aspecto, de um produto de laminado de acordo com o segundo aspecto, ou de um produto de acordo com o terceiro aspecto em uma embalagem de produto esterilizável em autoclave, de preferência, em umaembalagem que pode passar por um autoclave em temperaturas de pelo menos 115° C. A temperatura num autoclave é tipicamente na faixa de 115 a 125° C (extr. Tomate) e para a carne pode utilizar 130° C.
[0023] A presente invenção, de acordo com o décimo segundo aspecto, também fornece um uso de um produto de polimero de acordo com o primeiro aspecto, de um produto de laminado de acordo com o segundo aspecto, ou de um produto de acordo com o terceiro aspecto, para controlar a aderência ou atrito, ou controlar a condutividade térmica.
[0024] A presente invenção, de acordo com um décimo terceiro aspecto, fornece também uma embalagem que compreende uma placa de base fibrosa e uma ou mais camadas de revestimento de polimero sobre um ou ambos os lados da base fibrosa, em que uma ou ambas as camadas tem características super- ou altamente hidrofóbicas.
Descrição detalhada da invenção
[0025] Pretende-se ao longo da presente descrição que a expressão "características super- ou altamente hidrofóbicas" abranja o fato de que um Efeito de Lotus® pode ser detectado. Isto significa que deve ser vista uma molhabilidade reduzida (tal efeito é conhecido, por exemplo, a partir das folhas). Através da equação de Young o grau de molhabilidade pode ser calculado. 0 grau de molhamento é calculado utilizando a relação de tensão interfacial dos materiais. Um umedecimento completo é indicado por um ângulo de contato de 0o enquanto ausência de molhabilidade completa é indicada por um ângulo de contato de 180°. Ver também a Figura 1, que mostra um material com características super- ou altamente hidrofóbicas.
[0026] Pretende-se ao longo da presente descrição que a expressão "cera oleofóbica" signifique um composto que aumenta o efeito de lótus. Além do significado acima, isto também engloba que é repelente à água. Dito composto pode ser selecionado a partir de AKD ou estearato de cálcio, ou suas combinações.
[0027] De acordo com uma concretização preferida do segundo e terceiro aspecto da invenção, o papelão é um papelão para Uso em embalagem de liquido.
[0028] De acordo com uma concretização preferida do segundo e terceiro aspectos da invenção, o papelão é um papelão de embalagem e o peso do revestimento de polimero é pelo menos 14 g/m2.
[0029] De acordo com uma concretização preferida do segundo e terceiro aspecto da invenção, a densidade da base de papelão fibroso é pelo menos 575 kg/m, mais preferivelmente pelo menos 615 kg/m2 e ainda mais preferivelmente pelo menos 650 kg/m3.
[0030] De acordo com uma concretização preferida do terceiro aspecto da invenção, o rolo é um tambor de arrefecimento.
[0031] De acordo com uma concretização preferida do terceiro aspecto da invenção, o rolo tem um moldeessencialmente semelhante a um campo de copo.
[0032] De acordo com uma concretização preferida do primeiro, segundo e terceiro aspectos da invenção, o polímero é selecionado dentre o grupo que compreende polietileno (PE, o que pode ser, por exemplo, polietileno de baixa densidade - LDPE, polietileno linear de baixa densidade - LLDPE ou polietileno de alta densidade - HDPE, polipropileno (PP), etileno vinil álcool (EVOH) ou etil vinil acetato (EVA) ou um poliéster tal como tereftalato de polietileno (PET), ácido poliláctico (PLA), poliamida (PA, tal como poliamida 6-PA6) ou suas combinações.
[0033] De acordo com uma concretização preferida do primeiro, segundo e terceiro aspectos da invenção uma cera oleofóbica também é adicionada ao polímero.
[0034] De acordo com uma concretização preferida do primeiro, segundo e terceiro aspectos da invenção, é adicionado óleo em cima do polímero, que é de preferência PE, depois da moldação. Isso tem o efeito de tornar a superfície totalmente escorregadia contra, por exemplo, iogurte e semelhante.
[0035] A presente invenção também fornece a possibilidade de ter diferentes cores, tais como azul, dourado e vermelho. Além disso, também fornece um efeito táctil positivo.
[0036] 0 fornecimento de uma fusão de polímero, tal como estabelecido no primeiro aspecto da invenção, também pode ser feito de modo que a superfície do metal é aquecida (o que derrete o polímero indiretamente).
[0037] A etapa de arrefecimento de acordo com o primeiro, segundo e terceiro aspectos pode ser passiva (isto é, permitir que o arrefecimento ocorra apenas em temperatura ambiente) ou ativa.
[0038] As caracteristicas preferidas de cada aspecto da invenção, como para cada um dos outros aspectos, são mutatis mutandis. Os documentos da técnica anterior aqui mencionados são incorporados ao limite máximo permitido por lei. A invenção é ainda descrita nos exemplos que se seguem, em conjunto com as Figuras anexas, as quais não limitam o âmbito da invenção de nenhuma forma. Concretizações da presente invenção são descritas, como mencionado, em maiores detalhes com a ajuda de exemplos de concretizações, em conjunto com as Figuras em anexo, cuja única finalidade é ilustrar a invenção e de forma alguma têm a intenção de limitar o seu escopo.
Breve descrição dos desenhos
[0039] A Figura 1 apresenta um material com caracteristicas super- ou altamente hidrofóbicas (destacando, assim, o Efeito Lotus®).
[0040] A Figura 2 divulga embalagem hidrofóbica paralíquido utilizando o molde de metal (1).
[0041] A Figura 3 divulga embalagem hidrofóbica paralíquido usando molde de metal (2).
[0042] A Figura 4 divulga embalagem hidrofóbica paralíquido usando molde de metal (3): direção transversal dasranhuras 6 μm, lentes de barril f25.
[0043] A Figura 5 apresenta embalagem hidrofóbica para líquido usando molde de metal (4): direção transversal das ranhuras 6 μm, lentes de barril fl2,7.
[0044] A Figura 6 descreve um material com um padrão que compreende áreas com quadrados mais elevados.
[0045] A Figura 7 descreve um material com um padrão que compreende áreas com pinos.A Figura 8 descreve um material com um padrão que compreende áreas com protuberâncias lineares.
ExemplosExemplo 1
[0046] • Teste:- Superfície moldada de aço foi formada com a ajuda de laser- 0 molde foi pressionado com folha de PE ou Cupforma Dairy 2PE 20 + 2554-35 (ambos abrangem LDPEs) para obter o padrão de réplica no plástico e na superfície da embalagem de papelão para líquido, respectivamente.- Ângulos de contato de líquido e de superfície foram medidos para:- ÁguaLeite
[0047] • 4 superficies metálicas padronizadas forampressionadas com folha de PE ou embalagem de papelão para liquido a fim de obter superficies com padrões
[0048] • Superficies 1 e 3 apresentaram os maiores ângulos de contato, conforme estabelecido abaixo
[0049] • Ângulos de contato °, com água e leite, conforme estabelecido abaixo
Figure img0001
Tabela 1 - Resultados dos testes acima expostos.
Explicações:
[0050]usando Superficie 1 - embalagem hidrofóbica molde de metal (1) para liquido
[0051]usando Superficie 2- embalagem hidrofóbica molde de metal (2) para liquido
[0052]usando6 μm, Superficie 3 - embalagem hidrofóbica molde de metal (3): direção transversal lente barril f25. paradas liquidoranhuras
[0053]usando6 μm, Superficie 4 - embalagem hidrofóbica molde de metal (4): direção transversal lente barril fl2,7. paradas liquidoranhuras
[0054] Além disso, também pode ser detectado um efeito táctil positivo como se segue. Mesmas amostras rangeram ou guincharam quando arranhada a superfície com uma unha humana. Apenas segurando as amostras deram um efeito detoque que era bom e agradável.
Exemplo 2
[0055] Três tipos diferentes de superfícies super hidrofóbicas foram formadas e a camada superior da superfície foi PE. Todas as superfícies de contato tinham ângulos superiores a 170°, o que significa que a gota de água não vai ficar na superfície. Ela simplesmente corre ou flutua para longe. Estas superfícies foram formadas com quadrados, linhas e pinos (como também mostradas nas Figuras 6 a 8). Com quadrados e pinos não se poderia prever a direção do movimento de queda. Com linhas a queda foi seguindo a linha.
[0056] As superfícies foram feitas em PE, em particular um LDPE para embalagem hidrofóbica para líquido. O PE foi Borealis CA8200. O revestimento de PE do papelão revestido com PE era muito fino para obter superfícies super- hidrofóbicas. A temperatura de ensaio foi de 125° C (para fundir o PE).
[0057] Testes foram feitos em seguida com folha de PE - 9 camadas de folha foram colocadas umas sobre as outras e esta pilha foi comprimida com o molde (forma). Umas poucas camadas de PE (lado do fundo) foram substituídas por papelão hidrofóbico para líquido revestido de PE e o molde estava no topo. Esta pilha também foi pressionado com o molde. 0 molde e o PE foram aquecidos e pressionados juntos para copiar a forma para a superfície de PE.
[0058] O molde da superfície de metal foi formado com laser como uma réplica (padrão). Três padrões diferentes foram feitos e todas as três superfícies eram super-hidrofóbicas. Seu ângulo de contato com gota da água foi acima de 170°. Foi difícil adicionar uma gota sobre a superfície, ela não se fixou à superfície. Quando se conseguiu derramar uma gota na superfície, ela rolou para fora.
[0059] Além disso, a superfície com linhas teve um caráter especial. As gotas rolaram na direção da linha. A Figura 6 reflete o padrão que compreende áreas com quadrados maiores. A Figura 7 reflete o padrão que compreende áreas com pinos. A Figura 8 reflete o padrão que compreende áreas com protuberâncias lineares. As referidas Figuras mostram, como mencionado, três superfícies super-hidrofóbicas diferentes de PE.
[0060] Várias concretizações da presente invenção foram descritas acima, mas um perito na arte pode realizar outras pequenas alterações, que se enquadram no âmbito da presente invenção. A amplitude e âmbito da presente invenção não devem ser limitadas por nenhuma das concretizações exemplificativas acima descritas, mas deve ser definida apenas de acordo com as seguintes reivindicações e seus equivalentes. Por exemplo, qualquer um dos métodos acima mencionados pode ser combinado com outros métodos conhecidos. Outros aspectos, vantagens e modificações dentro do âmbito da invenção serão evidentes para aquelesperitos na arte à qual pertence a invenção.

Claims (23)

1. Método para a fabricação de um produto de papel ou papelão revestido com um polímero, o dito produto tendo características super- ou extremamente hidrofóbicas, caracterizado por compreender as seguintes etapas:a) fornecer uma fusão de polímero e uma manta de papel ou papelão, e contatar a referida manta de papel ou papelão diretamente com a dita fusão de polímero para criar uma manta revestida com um polímero, eb) passar a referida manta de papel ou papelão revestida de polímero sobre um rolo em que o referido rolo está voltado para o lado revestido com polímero da manta revestida com polímero e em que o referido rolo também fornece um molde que dá ao dito lado revestido um padrão que fornece um Efeito de Lotus quando em contato com o referido lado revestido da referida manta revestida com polímero, ec) arrefecer o produto de papel ou papelão revestido com um polímero.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a manta de papel ou papelão é um papel oupapelão para uso na embalagem de líquido.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que a manta de papel ou papelão é um papelãode embalagem e o peso do revestimento de polímero é ≥ 14g/m2.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a densidade da manta de papel ou papelão é > 575 kg/m3.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a densidade da base de papelão fibroso é > 615 kg/m3.
6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a densidade da base de papelão fibroso é > 650 kg/m3.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rolo é um tambor de arrefecimento.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rolo tem um molde compreendendo uma pluralidade de partes protuberantes, onde cada parte protuberante é semelhante a um campo de taça.
9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o rolo tem um molde que dá origem a protuberâncias lineares na etapa b.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fusão de polímero é selecionada dentre o grupo que compreende polietileno (PE), polipropileno (PP), etileno vinil álcool (EVOH) ou etil vinil acetato (EVA) ou um poliéster, poliamida (PA), ou combinações desses.
11. Método de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pelo fato de que é adicionado óleo em cima da manta revestida do polímero, depois da moldagem.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a fusão de polímero é PE.
13. Produto de papel ou papelão revestido com polímero, caracterizado pelo fato de que o dito produto é obtido pelo método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12.
14. Uso de um produto de papel ou papelão revestido com polímero de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito uso é em uma embalagem para alimentos.
15. Uso de um produto de papel ou papelão revestido com polímero de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a dita embalagem é uma bolsa, um copo ou uma taça.
16. Uso de um produto de papel ou papelão de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito produto é para uso na embalagem de líquidos.
17. Uso de um papelão para embalagens de líquidos de acordo com a reivindicação 16, onde o dito papelão é caracterizado pelo fato de que é usado numa embalagem de alimentos que contêm bebidas, produtos lácteos, produtos alimentícios de óleo, materiais alimentícios congelados ou comida seca.
18. Uso de um produto de papel ou papelão revestido com polímero de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito uso é num copo descartável de bebida.
19. Uso de um produto de papel ou papelão revestido com polímero de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito produto é usado numa embalagem de cola ou pasta de dentes.
20. Uso de um produto de papel ou papelão revestido com polímero de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito produto é usado numa bandeja ou num prato.
21. Uso de um produto de papel ou papelão revestido com polímero de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito produto é usado numa embalagem de produto esterilizável em autoclave.
22. Uso de um produto numa embalagem de produto esterilizável em autoclave de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o dito produto é esterilizável em autoclave a uma temperatura de > 115°C.
23. Uso de um produto de papel ou papelão revestido com polímero de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito produto é usado para controlar a aderência ou atrito, ou para controlar condutividade térmica.
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