BR112017026181B1 - CARDBOARD PACKAGING MATERIAL - Google Patents
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Abstract
COMPOSIÇÕES DE FIBRA SEM MADEIRA E USOS NA EMBALAGEM DE PAPELÃO. Um material de embalagem de papelão inclui uma camada superior, incluindo fibras de não-madeira misturadas com fibras de madeira, em que as fibras de não-madeira são 5% a 100% da camada superior; uma camada posterior incluindo fibras de não-madeira misturadas com fibras de madeira, em que as fibras de não-madeira são 5% a 100% da camada posterior; e uma camada intermediária disposta entre as camadas superior e posterior. A camada intermediária pode incluir 5% a 100% de fibras de enchimento de não-madeira. As fibras de enchimento de não-madeira podem ser palha de trigo. As fibras de não-madeira podem ser bambu.WOODLESS FIBER COMPOSITIONS AND USES IN CARDBOARD PACKAGING. A cardboard packaging material includes a topsheet including non-wood fibers blended with wood fibers, wherein the non-wood fibers are 5% to 100% of the topsheet; a backing layer including non-wood fibers blended with wood fibers, wherein the non-wood fibers are 5% to 100% of the backing layer; and an intermediate layer disposed between the top and back layers. The intermediate layer may include 5% to 100% non-wood filler fibers. The non-wood filler fibers may be wheat straw. Non-wood fibers can be bamboo.
Description
[01] A presente divulgação relaciona-se com o uso de fibras naturais alternativas de não-madeira em meio ondulado para embalagens de papelão. Uma substituição da fibra de madeira dura convencional é alcançada por meio de uma composição fibrosa híbrida que proporciona resistência mecânica suficiente para aplicações de embalagem de papelão.[01] The present disclosure relates to the use of alternative natural non-wood fibers in corrugated media for cardboard packaging. A replacement for conventional hardwood fiber is achieved through a hybrid fibrous composition that provides sufficient mechanical strength for carton packaging applications.
[02] Tradicionalmente, a polpa derivada de árvores de crescimento rápido, tais como o pinheiro, tem sido utilizada como matéria-prima para a embalagem de papelão. Nos últimos anos, o uso de material de papelão velho (OCC) ondulado reciclado cresceu em popularidade por conta das questões de sustentabilidade ambiental. No entanto, o OCC frequentemente requer processos de re-polpação e destintagem. Como tal, as fibras recicladas são encurtadas, enfraquecidas e contaminadas conforme a quantidade de reciclagens aumenta. Juntamente com um aumento da demanda e a utilização de fibras recicladas por muitos produtores, o custo da fibra reciclada também aumentou. O movimento em direção à reciclagem de um único fluxo está causando um aumento na contaminação (grampos, fitas de plástico e adesivos aplicados a quente) da mistura das fibras nos fluxos de fibras recuperadas existentes. Os requisitos de desempenho críticos como a resistência (compressão, esmagamento da borda, ruptura e resistência à tração), dureza, rigidez, resistência à umidade, resistência à gordura e tolerância a congelamento/descongelamento podem ser mais difíceis de alcançar com papel ou papel cartão reciclado.[02] Traditionally, pulp derived from fast-growing trees, such as pine, has been used as a raw material for cardboard packaging. In recent years, the use of recycled corrugated old cardboard (OCC) material has grown in popularity due to environmental sustainability concerns. However, OCC often requires repulping and de-inking processes. As such, recycled fibers are shortened, weakened and contaminated as the amount of recycling increases. Along with an increase in demand and the use of recycled fibers by many producers, the cost of recycled fiber has also increased. The move towards single stream recycling is causing an increase in contamination (staples, plastic tapes and hot applied adhesives) from blending the fibers in existing recovered fiber streams. Critical performance requirements such as strength (compression, edge crushing, break and tensile strength), hardness, stiffness, moisture resistance, grease resistance, and freeze/thaw tolerance may be more difficult to achieve with paper or paperboard. recycled.
[03] O sulfato sólido não branqueado (SUS) ou o sulfato sólido branqueado (SBS) são graus de papelão premium que são produzidos a partir de uma peça de base contendo pelo menos 80 por cento de celulose de madeira branqueada longa e curta. O papelão mais descolorido é revestido com uma fina camada de argila de caulim para melhorar a suavidade da superfície para impressão. O SBS é mais popular nos Estados Unidos. Infelizmente, o fornecimento de NBSK (Kraft de madeira macia branqueada do norte) como uma fibra longa está sob pressão significativa, tanto econômica como ambiental. Como tal, o custo da fibra NBSK aumentou significativamente, criando uma necessidade de se encontrar alternativas para otimizar a resistência do papelão.[03] Unbleached Solid Sulfate (SUS) or Bleached Solid Sulfate (SBS) are premium board grades that are produced from a base piece containing at least 80 percent long and short bleached wood pulp. The most discolored cardboard is coated with a thin layer of kaolin clay to improve the smoothness of the surface for printing. SBS is most popular in the United States. Unfortunately, the supply of NBSK (Northern Bleached Softwood Kraft) as a softwood is under significant pressure, both economically and environmentally. As such, the cost of NBSK fiber has increased significantly, creating a need to find alternatives to optimize the strength of cardboard.
[04] Essas abordagens dependem de fibras baseadas em árvore. A capacidade de usar a matéria-prima fibrosa que cresce em um ciclo de vida mais curto e usar resíduos de processamento agrícola ou industrial pode ajudar a cumprir metas de sustentabilidade corporativa e reduzir o impacto ambiental em florestas, assim como a pegada de carbono (medida em unidades de eCO2).[04] These approaches rely on tree-based fibers. The ability to use fibrous feedstock that grows in a shorter life cycle and use waste from agricultural or industrial processing can help meet corporate sustainability goals and reduce the environmental impact on forests as well as the carbon footprint (measurement in eCO2 units).
[05] Os processos de polpação para fibras naturais de não-madeira são dependentes de matéria prima e as etapas detalhadas podem ser encontradas em Sridach, W. (2010), The Environmentally Benign Pulping Process of Nonwood Fibers, Suranaree J. Sci. Technol., 17(2), 105-123 e na Patente dos EUA 6.302.997 B1 para Hurter e Byrd. Fibras naturais de não-madeira alternativas, tais como a utilização de fibras de colheitas de campo ou de resíduos agrícolas, em vez de fibras de madeira, são consideradas como sendo mais sustentáveis. Exemplos de tais matérias primas naturais são kenaf, linho, bambu, algodão, juta, cânhamo, sisal, bagaço de cana, palha de milho, palha de arroz, palha de trigo, hesperaloe, painço amarelo, junco, arundo donax, algas de água doce ou marinha ou plantas aquáticas como o aguapé. As fontes de fibra de não-madeira representam apenas cerca de 5-10% da produção de polpa global, por uma variedade de razões, incluindo a disponibilidade sazonal, problemas com recuperação de químicos, brilho da polpa, teor de sílica, etc. No entanto, elas fornecem uma opção a qual qualquer fabricante de produtos pode explorar para adicionar um componente verde aos seus produtos finais.[05] Pulping processes for natural non-wood fibers are raw material dependent and detailed steps can be found in Sridach, W. (2010), The Environmentally Benign Pulping Process of Nonwood Fibers, Suranaree J. Sci. Technol., 17(2), 105-123 and in US Patent 6,302,997 B1 to Hurter and Byrd. Alternative non-wood natural fibers, such as using fibers from field crops or agricultural residues, instead of wood fibers, are considered to be more sustainable. Examples of such natural raw materials are kenaf, flax, bamboo, cotton, jute, hemp, sisal, sugarcane bagasse, corn husk, rice straw, wheat straw, hesperaloe, yellow millet, rush, arundo donax, water algae fresh or marine or aquatic plants such as water hyacinth. Non-wood fiber sources only account for about 5-10% of global pulp production, for a variety of reasons including seasonal availability, issues with chemical recovery, pulp brightness, silica content, etc. However, they provide an option that any product manufacturer can explore to add a green component to their end products.
[06] As composições de fibras híbridas, incluindo fibras naturais alternativas de não-madeira, tal como aquelas derivadas de algas marinhas, algas, palha de milho, palha de trigo, palha de arroz, bambu, kenaf e similares, podem ser uma opção para resolver tais questões supracitadas, mediante a criação de produtos livres de base de madeira.[06] Hybrid fiber compositions, including alternative natural non-wood fibers such as those derived from seaweed, seaweed, corn husk, wheat straw, rice straw, bamboo, kenaf and the like, may be an option. to resolve these aforementioned issues by creating wood-free products.
[07] O documento CN 2099771 U descreve uma caixa de papelão ondulado contendo 100% de fibras de não-madeira na superfície, fundo e camadas de núcleo.[07] CN 2099771 U describes a corrugated box containing 100% non-wood fibers on the surface, bottom and core layers.
[08] O documento US 2010/003431 A1 descreve materiais compósitos com propriedades favoráveis, que incluem uma camada contendo uma carga e uma camada contendo fibra substancialmente acopladas continuamente através de pelo menos uma superfície das camadas.[08] US 2010/003431 A1 describes composite materials with favorable properties, which include a filler-containing layer and a fiber-containing layer substantially continuously coupled across at least one surface of the layers.
[09] O documento WO 2014/049476 A1 descreve um material de embalagem de papelão que é o meio ondulado (isto é, a camada intermediária) para embalagens de papelão e que compreende pelo menos um material alternativo de celulose de não-madeira na quantidade de 5 a 100%.[09] WO 2014/049476 A1 describes a cardboard packaging material which is the corrugated medium (i.e. the intermediate layer) for cardboard packaging and which comprises at least one alternative non-wood cellulose material in the amount from 5 to 100%.
[10] O documento US 2006/003119 A1 descreve um recipiente para alimentos que é um artigo moldado por compressão de uma composição que compreende uma fibra de bambu não fervida misturada com uma mistura não fervida de fibras vegetais de gramíneas (exceto fibras de bambu) e fibras vegetais de leguminosas, como fibras de Lespedeza. A composição pode ainda conter quantidades notáveis de um agente repelente de água e de reforço de papel de modo a formar uma mistura a partir da qual o recipiente é moldado.[10] US 2006/003119 A1 describes a food container which is a compression molded article of a composition comprising an unboiled bamboo fiber mixed with an unboiled mixture of plant fibers from grasses (except bamboo fibers) and vegetable fibers from legumes, such as Lespedeza fibers. The composition may further contain notable amounts of a water-repellent and paper-strengthening agent to form a mixture from which the container is molded.
[11] A abordagem anterior (consulte Patente dos EUA n° 1.829.852 para Darling) usou palha de trigo picada (não uma fibra per se) para fazer papelão. Em outra abordagem (consulte Publicação de Patente dos EUA n° 2006/0070295 para Huang e Peng) descreveu um tapete de palhagem de fibra não lenhosa (milho ou trigo) para controle de ervas daninhas em plantações agrícolas e cultivo. Finalmente, a quitosana em adição às fibras residuais agrícolas foi usada para melhorar a resistência de esmagamento plana de um meio ondulado (consulte Patente dos EUA n° 4.102.738 para Dzurik).[11] The previous approach (see US Patent No. 1,829,852 for Darling) used chopped wheat straw (not a fiber per se) to make cardboard. In another approach (see US Patent Publication No. 2006/0070295 for Huang and Peng) described a non-wood fiber straw mat (corn or wheat) for weed control in agricultural crops and cultivation. Finally, chitosan in addition to agricultural waste fibers was used to improve the flat crush strength of a corrugated medium (see US Patent No. 4,102,738 for Dzurik).
[12] Portanto, existe uma necessidade para fornecer materiais de polpa de alternativa à madeira para substituir os materiais de fibra convencionais utilizados em embalagens de papelão. Adicionalmente, há uma necessidade crescente por materiais ondulados de peso leve e mais fortes que permitam a redução do peso da embalagem. Apesar das tentativas anteriores de utilizar as fibras alternativas para produzir o papelão composto aplicado a construção e móveis, há uma carência de tentativas sustentáveis para produzir o meio ondulado baseado em fibra natural de não-madeira para ser utilizado em aplicações de embalagens de papelão. Como resultado, a presente divulgação preenche tais lacunas, fornecendo materiais alternativos à madeira que podem ser utilizados para embalagens de papelão ambientalmente sustentáveis.[12] Therefore, there is a need to provide alternative pulp materials to wood to replace the conventional fiber materials used in cardboard packaging. Additionally, there is a growing need for lighter weight and stronger corrugated materials that allow for reduced package weight. Despite previous attempts to use alternative fibers to produce composite board applied to construction and furniture, there is a lack of sustainable attempts to produce corrugated media based on non-wood natural fiber for use in cardboard packaging applications. As a result, the present disclosure fills these gaps by providing alternative materials to wood that can be used for environmentally sustainable cardboard packaging.
[13] A presente divulgação é direcionada a um material de embalagem de papelão incluindo uma camada superior incluindo fibras de não- madeira misturadas com fibras de madeira, em que as fibras de não madeira são 5% a 100% da camada superior; uma camada posterior incluindo fibras de não- madeira misturadas com fibras de madeira, em que as fibras de não-madeira são 5% a 100% da camada posterior; e uma camada intermediária disposta entre as camadas superior e posterior. A camada intermediária pode incluir 5% a 100% de fibras de enchimento de não-madeira. As fibras de enchimento de não- madeira podem ser selecionadas a partir de palha de milho, palha, outras fibras naturais terrestres e suas combinações. A palha pode ser selecionada dentre o grupo constituído por trigo, arroz, aveia, cevada, centeio, linho e grama e combinações destes. As outras fibras naturais terrestres são selecionadas dentre linho, bambu, algodão, juta, cânhamo, sisal, bagaço, kenaf, hesperaloe, painço amarelo, miscanthus e combinações destes. As fibras de enchimento de não- madeira podem ser palha de trigo. As fibras de não-madeira podem ser bambu.[13] The present disclosure is directed to a cardboard packaging material including a topsheet including non-wood fibers blended with wood fibers, wherein the non-wood fibers are 5% to 100% of the topsheet; a backing layer including non-wood fibers blended with wood fibers, wherein the non-wood fibers are 5% to 100% of the backing layer; and an intermediate layer disposed between the top and back layers. The intermediate layer may include 5% to 100% non-wood filler fibers. Non-wood filler fibers can be selected from corn husk, straw, other natural terrestrial fibers and combinations thereof. Straw may be selected from the group consisting of wheat, rice, oats, barley, rye, flax and grass and combinations thereof. The other natural terrestrial fibers are selected from flax, bamboo, cotton, jute, hemp, sisal, bagasse, kenaf, hesperaloe, yellow millet, miscanthus and combinations thereof. The non-wood filler fibers may be wheat straw. Non-wood fibers can be bamboo.
[14] A presente divulgação é também direcionada a um material de embalagem de papelão incluindo uma camada superior que inclui fibras de não- madeira misturadas com fibras de madeira, em que as fibras de não-madeira são de 50% a 85% da camada superior, em que as fibras de não-madeira são bambu; uma camada posterior incluindo fibras de não-madeira misturadas com fibras de madeira, em que as fibras de não-madeira são de 50% a 85% da camada posterior, em que as fibras de não-madeira são bambu; e uma camada intermediária disposta entre as camadas superior e posterior.[14] The present disclosure is also directed to a cardboard packaging material including a top layer that includes non-wood fibers mixed with wood fibers, wherein the non-wood fibers are 50% to 85% of the layer. upper, where the non-wood fibers are bamboo; a backsheet including non-wood fibers blended with wood fibers, wherein the non-wood fibers are 50% to 85% of the backsheet, wherein the non-wood fibers are bamboo; and an intermediate layer disposed between the top and back layers.
[15] A presente divulgação é também direcionada a um material de embalagem de papelão incluindo uma camada superior que inclui fibras de não- madeira misturadas com fibras de madeira, em que as fibras de não-madeira são de 50% a 85% da camada superior, em que as fibras de não-madeira são bambu; uma camada posterior incluindo fibras de não-madeira misturadas com fibras de madeira, em que as fibras de não-madeira são de 50% a 85% da camada posterior, em que as fibras de não-madeira são bambu; e uma camada intermediária disposta entre as camadas superior e posterior, em que a camada intermediária inclui de 5% a 100% de fibras de enchimento de não-madeira. BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS[15] The present disclosure is also directed to a cardboard packaging material including a top layer that includes non-wood fibers mixed with wood fibers, wherein the non-wood fibers are 50% to 85% of the layer. upper, where the non-wood fibers are bamboo; a backsheet including non-wood fibers blended with wood fibers, wherein the non-wood fibers are 50% to 85% of the backsheet, wherein the non-wood fibers are bamboo; and an intermediate layer disposed between the top and back layers, wherein the intermediate layer includes from 5% to 100% non-wood filler fibers. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
[16] O exposto acima e outras características e aspectos da presente divulgação e a forma de obtê-los se tornarão mais evidentes, e a divulgação em si será melhor compreendida por referência à seguinte descrição, reivindicações anexas e figuras acompanhantes, onde: A Figura 1 mostra uma ilustração esquemática de uma estrutura típica de papelão; A Figura 2 mostra uma vista seccional do papelão em micrografia pela técnica Broad Ion Beam (150X); e A Figura 3 mostra uma vista seccional do papelão em micrografia por coloração-C SEM do papelão do presente pedido.[16] The foregoing and other features and aspects of the present disclosure and the manner of obtaining them will become more apparent, and the disclosure itself will be better understood by reference to the following description, appended claims, and accompanying figures, where: 1 shows a schematic illustration of a typical cardboard structure; Figure 2 shows a sectional view of the cardboard in micrograph by the Broad Ion Beam technique (150X); and Figure 3 shows a sectional view of the cardboard in SEM C-Stain micrograph of the cardboard of the present application.
[17] O uso repetido de caracteres de referência no presente relatório descritivo e nas figuras tem como objetivo representar características ou elementos iguais ou análogos da presente divulgação. As figuras são representativas e não estão necessariamente desenhadas em escala. Determinadas proporções destas figuras podem estar exageradas, enquanto outras podem estar minimizadas.[17] The repeated use of reference characters in this specification and figures is intended to represent the same or analogous features or elements of the present disclosure. Figures are representative and not necessarily drawn to scale. Certain proportions of these figures may be exaggerated, while others may be minimized.
[18] Embora a especificação seja concluída com as reivindicações particularmente apontando e distintamente reivindicando a divulgação, acredita-se que a presente divulgação será melhor compreendida a partir da descrição a seguir.[18] While the specification concludes with the claims particularly pointing out and distinctly claiming the disclosure, it is believed that the present disclosure will be better understood from the following description.
[19] Conforme usado aqui, “compreendendo” significa que outras etapas e outros ingredientes que não afetam o resultado final podem ser adicionados. Esse termo engloba os termos “consistindo em” e “consistindo essencialmente em”. As composições e métodos/processos da presente divulgação podem compreender, consistir em, e consistem essencialmente nos elementos essenciais e das limitações da divulgação descritas aqui, bem como de qualquer um dos ingredientes adicionais ou opcionais, componentes, etapas ou limitações descritas aqui.[19] As used here, “comprising” means that other steps and other ingredients that do not affect the end result can be added. This term encompasses the terms “consisting of” and “consisting essentially of”. The compositions and methods/processes of the present disclosure may comprise, consist of, and essentially consist of the essential elements and limitations of the disclosure described herein, as well as any of the additional or optional ingredients, components, steps, or limitations described herein.
[20] Conforme usado aqui, o termo “não baseado em madeira” ou “alternativa à madeira” geralmente refere-se a resíduos de processamento de culturas agrícolas, como palha de trigo, plantas de zonas úmidas excluindo árvores, como o junco, plantas aquáticas, como o aguapé, microalgas como Spirulina e macroalgas como as algas vermelhas ou marrons. Os exemplos de materiais naturais não derivados de madeira da presente invenção incluem, mas não estão limitados a palha de trigo, palha de arroz, linho, kenaf, bambu, algodão, juta, cânhamo, sisal, bagaço, Hesperaloe, painço amarelo, miscanthus, algas marinhas ou de água doce e suas combinações.[20] As used here, the term “non-wood based” or “wood alternative” generally refers to crop processing residues such as wheat straw, wetland plants excluding trees such as reeds, aquatic plants such as water hyacinth, microalgae such as Spirulina and macroalgae such as red or brown algae. Examples of natural non-wood-derived materials of the present invention include, but are not limited to, wheat straw, rice straw, flax, kenaf, bamboo, cotton, jute, hemp, sisal, bagasse, Hesperaloe, yellow millet, miscanthus, marine or freshwater algae and their combinations.
[21] Conforme usado aqui, o termo “OCC” refere-se a recipientes de papelão ondulado velhos que possuem camadas de papel coladas juntas em uma camada estriada interior. Esse é o material usado para fazer caixas de papelão ondulado (o produto mais reciclado no país). Quatro principais componentes de polpas de OCC são a polpa de kraft de madeira macia não branqueada (derivada principalmente de papelão de revestimento), polpa semiquímica de madeira dura (derivada de meio estriado), amido (como adesivo) e água (frequentemente 8% ou mais).[21] As used here, the term “OCC” refers to old corrugated cardboard containers that have layers of paper glued together in an inner fluted layer. This is the material used to make corrugated cardboard boxes (the most recycled product in the country). Four main components of OCC pulps are unbleached softwood kraft pulp (derived primarily from cladding board), semi-chemical hardwood pulp (derived from fluted medium), starch (as an adhesive), and water (often 8% or most).
[22] Conforme usado aqui, o termo “polpa” ou “fibra de polpa” refere-se ao material fibroso obtido por meio de processos convencionais de polpação conhecidos na técnica. Isso pode ser para materiais derivados e não derivados de madeira.[22] As used herein, the term "pulp" or "pulp fiber" refers to fibrous material obtained by conventional pulping processes known in the art. This can be for wood-based and non-wood-based materials.
[23] Conforme usado aqui, o termo “finos” refere-se à fração que passa através de uma peneira de malha 200 (75 μm). O tamanho médio dos finos é de alguns micra. Os finos consistem em celulose, hemicelulose, lignina e extrativos. Existem dois tipos de finos: finos primários e finos secundários. O teor de finos primários parece ser uma característica genética da planta. Para a polpa de madeiras duras, é cerca de 20% a cerca de 40%, enquanto que para a palha de trigo, é cerca de 38% a cerca de 50%. Os finos secundários são pedaços de fibrilas das camadas exteriores das fibras que são quebradas durante o refinamento.[23] As used here, the term “fines” refers to the fraction that passes through a 200 mesh (75 μm) sieve. The average fine size is a few microns. The fines consist of cellulose, hemicellulose, lignin and extractives. There are two types of fines: primary fines and secondary fines. The content of primary fines appears to be a genetic trait of the plant. For hardwood pulp it is about 20% to about 40%, while for wheat straw it is about 38% to about 50%. Secondary fines are pieces of fibrils from the outer layers of the fibers that are broken down during refinement.
[24] Conforme usado aqui, o termo “gramatura” geralmente se refere ao peso seco por área de unidade de um papelão. A gramatura é medida utilizando aqui o método TAPPI de teste T-220. Uma folha de polpa, geralmente de 30 cm x 30 cm ou de outra dimensão conveniente é pesada e então seca em forno para determinar o teor de sólidos. A área da folha é então determinada e a proporção entre o peso seco no forno e a área da folha é relatada como a gramatura seco em gramas por metro quadrado (g/m2).[24] As used here, the term “weight” generally refers to the dry weight per unit area of a carton. Weight is measured here using the TAPPI test method T-220. A sheet of pulp, usually 30 cm x 30 cm or another convenient size, is weighed and then oven dried to determine the solids content. The sheet area is then determined and the ratio of oven dry weight to sheet area is reported as dry weight in grams per square meter (g/m2).
[25] Como usado aqui, o termo “Índice de Resistência à Tração” é expresso em Nm/g e refere-se ao quociente da resistência à tração, geralmente expresso em Newton-metros (N/m) dividido pela gramatura.[25] As used herein, the term “Tensile Strength Index” is expressed in Nm/g and refers to the quotient of tensile strength, usually expressed in Newton-meters (N/m) divided by grammage.
[26] Como usado aqui, o termo “Índice de Ruptura” refere-se ao quociente de resistência à ruptura, geralmente expressa em quilopascal (kPa) dividido pela gramatura, geralmente expresso em gramas por metro quadrado (g/m2).[26] As used herein, the term “Rupture Index” refers to the breaking strength quotient, usually expressed in kilopascals (kPa) divided by grammage, usually expressed in grams per square meter (g/m2).
[27] Como usado aqui, o termo “esmagamento de anel” refere-se à resistência do papel e papelão à compressão de borda, geralmente expressa em quilonewton por metro (kN/m).[27] As used here, the term “ring crush” refers to the strength of paper and cardboard to edge compression, usually expressed in kilonewtons per meter (kN/m).
[28] Como usado aqui, o termo “compressão” refere-se à capacidade dos contêineres de transporte em resistir às forças de compressão externas, o que está relacionado com a força de empilhamento dos contêineres sendo submetidos às forças encontradas durante o transporte e armazenamento. Geralmente expressa em Newton (N).[28] As used here, the term “compression” refers to the ability of shipping containers to resist external compressive forces, which is related to the stacking force of containers being subjected to forces encountered during transport and storage. . Usually expressed in Newton (N).
[29] Como usado aqui, o termo “esmagamento de borda” refere-se à resistência à compressão lateral, geralmente expresso em quilonewton por metro (kN/m).[29] As used here, the term “edge crushing” refers to the lateral compressive strength, usually expressed in kilonewtons per meter (kN/m).
[30] Como usado aqui o termo “aparelho de formação de tecido” geralmente inclui um formador fourdrinier, formador de fio duplo, máquina de cilindro, formador de prensa, formador crescente e similares, conhecidos por aqueles versados na técnica.[30] As used herein the term "fabric forming apparatus" generally includes a fourdrinier former, twin yarn former, roller machine, press former, crescent former and the like known to those skilled in the art.
[31] Como usado aqui o termo “Canadian standard freeness” (CSF - Padrão Canadense de Desobstrução) refere-se geralmente à taxa na qual a pasta de fibras é drenada e é medida conforme descrito no teste padrão TAPPI, método T 227 OM-09. A unidade do CSF é mL.[31] As used herein the term “Canadian standard freeness” (CSF) generally refers to the rate at which the fiber slurry is drained and is measured as described in the TAPPI test standard, method T 227 OM- 09. The unit of CSF is mL.
[32] A Fig. 1 mostra esquematicamente uma estrutura de papelão da presente invenção, em que a camada intermediária 10 usa BCTMP e as camadas superior e posterior 20, 30 usam NBKP e LBKP. Neste exemplo, o carbonato de cálcio é usado para o revestimento de papelão 40. Os materiais de revestimento aplicados na camada superior 20 são três vezes superiores aos aplicados na camada posterior 30.[32] Fig. 1 schematically shows a cardboard structure of the present invention, where the
[33] A invenção descreve o uso de bambu para substituir uma parte da fibra de madeira longa virgem nas camadas superior e posterior 20, 30. Opcionalmente, a camada intermediária 10 também pode ser substituída por outra fibra alternativa de não-madeira, como palha de trigo.[33] The invention describes the use of bamboo to replace a part of the virgin long wood fiber in the top and back layers 20, 30. Optionally, the
[34] O bambu pode ser usado para substituir uma parte da fibra de madeira longa virgem nas camadas superior e posterior 20, 30 de uma estrutura de papelão premium multicamadas. Os exemplos descritos abaixo variam de 50 a 85% de bambu em uma camada. Opcionalmente, a camada intermediária 10 também pode ser substituída por outra fibra alternativa de não-madeira, como palha de trigo. Exemplos descritos abaixo incluem 100% de palha de trigo. As propriedades mecânicas são comparáveis ou melhores do que o controle que é composto de todas as fibras de celulose virgem. O papelão pode ser usado para embalagens de produtos em suporte de metas de sustentabilidade, a um custo equivalente ou possivelmente menor que o atual papelão à base de madeira.[34] Bamboo can be used to replace some of the virgin long wood fiber in the top and back layers 20, 30 of a multi-layer premium cardboard structure. The examples described below range from 50 to 85% bamboo in one layer. Optionally, the
[35] Conforme mencionado acima, o papelão SUS/SBS é fabricado com fibras virgens à base de madeira hoje. No entanto, os usos contínuos da fibra de madeira macia longa são desafiados economicamente e ambientalmente. Portanto, uma substituição da fibra longa à base de madeira atende às necessidades comerciais insatisfeitas. As fibras naturais de não- madeira longas selecionadas de espécies de bambu não são habitualmente usadas nas camadas superior e posterior 20, 30 no papelão. Esta divulgação descreve o uso de bambu em papelão, que anteriormente era desconhecido e não praticado. A folha de papelão contendo bambu pode então ser revestida para impressão e conversão.[35] As mentioned above, SUS/SBS board is made from virgin wood-based fibers today. However, the continued uses of softwood fiber are economically and environmentally challenged. Therefore, a wood-based softwood replacement meets unsatisfied commercial needs. Natural long non-wood fibers selected from bamboo species are not commonly used in the top and back layers 20, 30 of the cardboard. This disclosure describes the use of bamboo in cardboard, which was previously unknown and not practised. The bamboo-containing cardboard sheet can then be coated for printing and converting.
[36] Uma estrutura convencional de papelão SUS/SBS está em camadas. As camadas superior e posterior 20, 30 usam uma mistura de fibras curtas de madeira macia e de madeira dura. A camada intermediária 10 usa polpa quimiotermomecânica branqueada ou não branqueada (CTMP). Tipicamente, um revestimento é aplicado às superfícies externas, tais como látex, argila de caulim, ou carbonato de cálcio. O uso de fibras naturais alternativas de não-madeira, como o bambu, é uma opção para substituir NBKP (camadas superior e posterior 20, 30) em papelão para criar novos materiais de embalagem. Esta divulgação refere-se a produtos de papel e papelão de várias camadas, em que as camadas superiores e posteriores são formadas usando bambu, ou uma combinação de polpa Kraft branqueada de folha de bambu (LBKP) e fibras NBKP. A eficácia de tal aplicação é um resultado inesperado - que o uso de bambu para substituir as fibras de madeira virgem fornece propriedades mecânicas superiores em comparação com um controle que é composto por todas as fibras de celulose de madeira virgem. Os dados mostrados nesta divulgação demonstram a capacidade de usar fibras alternativas para a embalagem de produtos. Os dois documentos a seguir descrevem o uso de bambu em produtos de tecido: US8778505 Produto de tecido composto de bambu US8524374 Produto de tecido composto de bambu Os dois documentos a seguir descrevem o uso de fibras alternativas de não- madeira em papelão (papelão ondulado): US2014093705 Composições de fibra livre de base em madeira e usos em embalagem de papelão US2014093704 Composições de fibra híbrida e usos em embalagens de papelão
[36] A conventional SUS/SBS cardboard structure is layered. The top and back layers 20, 30 use a blend of softwood and hardwood short fibers. The
[37] A grande problema que afeta as indústrias de celulose e papel no mundo é o custo crescente da fibra de madeira adequada resultantes das preocupações em relação a usos concorrentes para terras de floresta, impacto ambiental das operações florestais e manejo florestal sustentável. Nos últimos anos, os principais fabricantes do tecido foram motivados para examinar a utilização alternativa das fibras naturais de não-madeira para a fabricação do produto devido a questões de sustentabilidade relacionados à polpa de commodities. Reduzir a dependência da polpa de madeira de commodities também pode aliviar a pressão de ONGs e de consumidores que preferem usar produtos verdes. Uso de fibras recicladas, no entanto, em uma variedade de produtos é tecnicamente limitado pela qualidade do produto final aceitável para os usuários.[37] A major issue affecting the pulp and paper industries worldwide is the rising cost of suitable wood fiber resulting from concerns regarding competing uses for forest lands, environmental impact of forest operations and sustainable forest management. In recent years, leading fabric manufacturers have been motivated to examine the alternative use of natural non-wood fibers for product manufacturing due to sustainability issues related to commodity pulp. Reducing reliance on commodity wood pulp can also alleviate pressure from NGOs and consumers who prefer to use green products. Use of recycled fibers, however, in a variety of products is technically limited by the quality of the final product acceptable to users.
[38] As fibras recicladas podem ser derivadas de qualquer papel e placa que foi recolhida para reutilização como matéria prima de fibra de papel e na fabricação de placa. Por outro lado, as polpas de madeira de commodities são classificadas em polpa derivada de madeira macia a partir de árvores macias como o abeto, pinho, abeto, larício e cicuta, e polpa derivada de madeira dura, tais como eucalipto, aspen e vidoeiro derivadas de árvores de madeira dura como o eucalipto, álamo e vidoeiro.[38] Recycled fibers can be derived from any paper and board that has been collected for reuse as a paper fiber feedstock and in board manufacturing. On the other hand, commodity wood pulps are classified as pulp derived from softwood from soft trees such as spruce, pine, spruce, larch and hemlock, and pulp derived from hardwood such as eucalyptus, aspen and birch derived. of hardwood trees such as eucalyptus, poplar and birch.
[39] Os processos de polpação para fibras naturais de não-madeira são dependentes de matéria prima; as etapas detalhadas podem ser encontradas em Sridach, W. (2010), The Environmentally Benign Pulping Process of Nonwood Fibers, Suranaree J. Sci. Technol., 17(2), 105-123. Por exemplo, a polpa de algas vermelhas pode ser processada através de etapas de branqueamento simples com muito menos energia e custo, parcialmente devido ao fato de que não há nenhuma presença de lignina (Seo, Y.B. et al. (2010), Red Algae and Their Use in Papermaking, Bioresource Technology, 101, 2549-2553).[39] Pulping processes for natural non-wood fibers are raw material dependent; detailed steps can be found in Sridach, W. (2010), The Environmentally Benign Pulping Process of Nonwood Fibers, Suranaree J. Sci. Technol., 17(2), 105-123. For example, red algae pulp can be processed through simple bleaching steps with much less energy and cost, partially due to the fact that there is no lignin present (Seo, Y.B. et al. (2010), Red Algae and Their Use in Papermaking, Bioresource Technology, 101, 2549-2553).
[40] O uso de fibras naturais alternativas de não-madeira tal como usar as fibras de colheita e resíduos agrícolas em vez de fibras de madeira é considerado mais sustentável, devido em parte à classificação desses materiais como subprodutos ou resíduos de outros processos. Os fornecedores podem pagar os clientes para ajudar a eliminar esses materiais. Exemplos de tais matérias primas naturais são kenaf, linho, bambu, algodão, juta, cânhamo, sisal, bagaço de cana, palha de milho, palha do arroz, palha de trigo, hesperaloe, painço amarelo, junco, arundo donax, algas de água doce ou marinha ou plantas aquáticas como o aguapé. As fontes de fibra de não-madeira representam apenas cerca de 5-10% da produção de polpa global por uma variedade de razões, incluindo a disponibilidade sazonal, problemas com recuperação de químicos, brilho da polpa, teor de sílica, etc.[40] The use of alternative natural non-wood fibers such as using crop fibers and agricultural residues instead of wood fibers is considered more sustainable, due in part to the classification of these materials as by-products or waste from other processes. Suppliers can pay customers to help eliminate these materials. Examples of such natural raw materials are kenaf, flax, bamboo, cotton, jute, hemp, sisal, sugarcane bagasse, corn husk, rice straw, wheat straw, hesperaloe, yellow millet, rush, arundo donax, water algae fresh or marine or aquatic plants such as water hyacinth. Non-wood fiber sources only account for about 5-10% of global pulp production for a variety of reasons including seasonal availability, issues with chemical recovery, pulp brightness, silica content, etc.
[41] A presente divulgação descreve o uso de menos pelo um material de polpa de alternativo de não-madeira ou livre de madeira em embalagem de papelão para substituir uma grande porção dos materiais de fibra convencionais, particularmente na camada de meio. A composição da presente divulgação inclui pelo menos um material de polpa alternativo de não-madeira, selecionado dentre algas, tais como algas vermelhas, palha de milho, palha, outras fibras naturais terrestres e suas combinações. As outras terrestres fibras naturais podem incluir linho, bambu, algodão, juta, cânhamo, sisal, bagaço, kenaf, hesperaloe, painço amarelo, miscanthus e combinações destes. O material fibroso individual proveniente de materiais de não-madeira pode ser derivado de processos de polpação convencionais como a polpação térmica mecânica, polpação Kraft, polpação química, polpação biológica auxiliada por enzimas ou polpação organossolvente conhecidas na técnica.[41] The present disclosure describes the use of at least one alternative non-wood or wood-free pulp material in carton packaging to replace a large portion of conventional fiber materials, particularly in the middle layer. The composition of the present disclosure includes at least one non-wood alternative pulp material selected from algae, such as red algae, corn husk, straw, other natural terrestrial fibers and combinations thereof. The other terrestrial natural fibers may include flax, bamboo, cotton, jute, hemp, sisal, bagasse, kenaf, hesperaloe, yellow millet, miscanthus and combinations thereof. The individual fibrous material from non-wood materials can be derived from conventional pulping processes such as mechanical thermal pulping, Kraft pulping, chemical pulping, enzyme-assisted biological pulping or organosolvent pulping known in the art.
[42] As composições de material de polpa da presente invenção podem incluir várias quantidades de fibras de polpa natural alternativa de não- madeira. A composição pode ter uma combinação de elementos, em que há pelo menos uma fibra de polpa natural alternativa de não-madeira sozinha ou pode ser combinada com uma fibra de polpa com base em madeira. Por exemplo, a quantidade de fibras de polpa natural alternativas de não-madeira da presente invenção pode estar presente em uma quantidade de cerca de 5%, de cerca de 10%, de cerca de 20%, de cerca de 25%, de cerca de 30% a cerca de 40%, a cerca de 50%, a cerca de 60%, a cerca de 75%, a cerca de 100% em peso da composição. As composições de material de polpa da presente invenção também podem compreender uma polpa de fibra curta de madeira dura em uma quantidade de cerca de 5%, de cerca de 10%, de cerca de 20%, ou de cerca de 30%, a cerca de 40%, a cerca de 50%, a cerca de 60% ou a cerca de 70%, por peso da composição. Quando os materiais de polpa alternativa de não-madeira não estão presentes sozinhos, em combinação uns com os outros, ou em combinação com uma fibra de polpa de madeira, a composição pode então ser usada para uma embalagem de papelão que substitui uma parte dos materiais de fibra convencionais.[42] The pulp material compositions of the present invention may include various amounts of non-wood alternative natural pulp fibers. The composition may have a combination of elements, wherein there is at least one non-wood alternative natural pulp fiber alone, or it may be combined with a wood-based pulp fiber. For example, the amount of alternative non-wood natural pulp fibers of the present invention may be present in an amount of about 5%, about 10%, about 20%, about 25%, about from 30% to about 40%, to about 50%, to about 60%, to about 75%, to about 100% by weight of the composition. The pulp material compositions of the present invention may also comprise a hardwood hardwood hardwood pulp in an amount of about 5%, about 10%, about 20%, or about 30%, to about from 40%, to about 50%, to about 60%, or to about 70%, by weight of the composition. When the alternative non-wood pulp materials are not present alone, in combination with each other, or in combination with a wood pulp fiber, the composition can then be used for a carton package that replaces a portion of the materials. conventional fiber.
[43] As composições da presente invenção podem mostrar combinações, embora sem se limitar a, em que a proporção de polpa de madeira dura química: polpa natural alternativa não derivada de madeira pode ser de cerca de 70:30, de cerca de 60:40, de cerca de 50:50, de cerca de 30:70, de cerca de 5:95, ou de cerca de 0:100. Em qualquer das polpas naturais alternativas de não-madeira pode haver o uso de um, dois ou mais tipos de polpa natural alternativa de não-madeira em combinação.[43] The compositions of the present invention may show combinations, although not limited to, in which the ratio of chemical hardwood pulp: alternative natural non-wood pulp may be from about 70:30, from about 60: 40, about 50:50, about 30:70, about 5:95, or about 0:100. In any of the alternative natural non-wood pulps there may be the use of one, two or more types of alternative natural non-wood pulp in combination.
[44] Os seguintes exemplos descrevem ainda mais e demonstram aspectos no escopo da presente divulgação. Os exemplos são dados unicamente para fins de ilustração e não devem ser interpretados como limitações da presente invenção, pois muitas variações destes são possíveis. Os resultados indicam que o meio ondulado pode ser feito com base em fibras de alternativas de não-madeira como fibra de kenaf, palha de trigo, miscanthus, palha de milho, bambu e algas vermelha. Essa divulgação é sobre papelão não baseado em madeira, que é um contraste significativo em relação às práticas atuais que dependem de OCC, polpa de madeira dura, ou uma combinação de ambos. Visão geral[44] The following examples further describe and demonstrate aspects within the scope of the present disclosure. The examples are given for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the present invention, as many variations thereof are possible. The results indicate that the corrugated medium can be made based on fiber from non-wood alternatives such as kenaf fiber, wheat straw, miscanthus, corn husk, bamboo and red algae. This disclosure is about non-wood based cardboard, which is a significant contrast to current practices that rely on OCC, hardwood pulp, or a combination of both. Overview
[45] Foram feitos dois conjuntos de exemplos de amostras de papel. O exemplo 1 como uma amostra de controle e o exemplo 2 como uma amostra inventiva foram feitos numa formadora de folha dinâmica (disponível por Fibertech, Suécia). O exemplo 2 inclui bambu em 50% nas camadas superior e posterior 20, 30 e substitui a camada intermediária 10 por palha de trigo.[45] Two sets of sample paper samples were made. Example 1 as a control sample and example 2 as an inventive sample were done on a dynamic sheet former (available from Fibertech, Sweden). Example 2 includes 50% bamboo in the top and back layers 20, 30 and replaces the
[46] A estrutura/conteúdo da camada do exemplo 1 (controle) é 1:1:1 (Pinho)/(Fibra pré-consumidor)/(Pinho), onde o pinho do Alabama é de GP Celulose e a fibra pré-consumidor reciclada é de Fox River Fiber (brilho >82,9% e freeness >482 mL).[46] The layer structure/content of example 1 (control) is 1:1:1 (Pine)/(Pre-consumer fiber)/(Pine), where Alabama pine is GP Cellulose and pre-consumer fiber. recycled consumer is Fox River Fiber (brightness >82.9% and freeness >482 mL).
[47] A estrutura/conteúdo da camada do exemplo 2 é 1:1:1 (50/50 de Pinho/Bambu)/(Palha de Trigo)/(50/50 Pinho/Bambu)[47] The layer structure/content of example 2 is 1:1:1 (50/50 Pine/Bamboo)/(Wheat Straw)/(50/50 Pine/Bamboo)
[48] Benefícios observados: Todas as propriedades mecânicas são comparáveis ou melhores que o controle do Exemplo 1. O exemplo 2 demonstrou resistência mecânica aprimorada, incluindo tração e rigidez ZD. Isso é surpreendente, pois a presença de fibras alternativas de não-madeira tipicamente afeta negativamente propriedades mecânicas de um papelão composto.[48] Observed benefits: All mechanical properties are comparable or better than the control of Example 1. Example 2 demonstrated improved mechanical strength, including tensile and ZD stiffness. This is surprising, as the presence of alternative non-wood fibers typically negatively affects the mechanical properties of a composite board.
[49] O exemplo 3 como amostra de controle e o exemplo 4 como uma amostra inventiva foram feitos numa máquina de papel comercial (IP-Sun, Yanzhou, Shandong, China). O exemplo 4 inclui bambu a 75% na camada superior 20 e a 85% na camada posterior.[49] Example 3 as a control sample and example 4 as an inventive sample were made on a commercial paper machine (IP-Sun, Yanzhou, Shandong, China). Example 4 includes 75% bamboo in the
[50] O exemplo 3 (controle) é comercialmente disponível como StarBlanc C1S Ivory Board. A sua estrutura de camada é de aproximadamente 1:4:1 (mistura de dois tipos de Polpa Kraft NBKP/LBKP)/(mistura de dois tipos de Polpa Mecânica APMP/BCTMP e quebra)/(mistura de dois tipos de Polpa Kraft NBKP/LBKP). É revestido em ambos os lados. Veja abaixo detalhes específicos.[50] Example 3 (control) is commercially available as StarBlanc C1S Ivory Board. Its layer structure is approximately 1:4:1 (mixing of two types of Kraft Pulp NBKP/LBKP)/(mixing of two types of Mechanical Pulp APMP/BCTMP and breaking)/(mixing of two types of Kraft Pulp NBKP /LBKP). It is coated on both sides. See below for specific details.
[51] A estrutura da camada do exemplo 4 é aproximadamente 1:4:1 (25/75 NBKP/Bambu)/(mesma camada intermediária como no exemplo 3)/(15/85 NBKP/Bambu). Também é revestido de forma semelhante em ambos os lados.[51] The layer structure of example 4 is approximately 1:4:1 (25/75 NBKP/Bamboo)/(same middle layer as in example 3)/(15/85 NBKP/Bamboo). It is also similarly coated on both sides.
[52] Benefícios observados: Todas as propriedades mecânicas são comparáveis ou melhores que o controle do exemplo 3. A resistência de dobragem do exemplo 4 é muito melhor do que a do controle do exemplo 3. A maciez do exemplo 4 é inferior à metade do valor da amostra de controle, mas ainda muito maior do que o nível requerido.[52] Observed benefits: All mechanical properties are comparable or better than the control of example 3. The bending strength of example 4 is much better than that of the control of example 3. The softness of example 4 is less than half that of control sample value, but still much higher than the required level.
[53] A celulose de bambu foi comprada de Xiamen C&D Paper&Pulp Co., Ltd. em Xiamen, China. A polpa Kraft branqueada do norte (NBKP) é feita de fibras de madeira macia, tais como as que são polpadas de pinheiros de Masson, larício, pinus e abeto. A polpa Kraft branqueada de folhas (LBKP) é feita de fibras de madeira dura, como as que são polpadas de vidoeiro, álamo, tília americana, bordo e eucalipto. Esses materiais foram adquiridos de UPM Uruguay, em Helsinque, Finlândia. A polpa BCTMP SW foi adquirida de Panpac Forest Products, Ltd. em Napier, Nova Zelândia. A polpa mecânica de peróxido alcalino (APMP) foi adquirida de Yanzhou Heli Paper Industry Co., Ltd. em Yanzhou, China. A quebra é reciclada a partir dos processos de fabricação. Látex, argila e carbonato de cálcio moído foram utilizados como materiais de revestimento para fabricação de papelão.[53] Bamboo pulp was purchased from Xiamen C&D Paper&Pulp Co., Ltd. in Xiamen, China. Northern Bleached Kraft Pulp (NBKP) is made from softwood fibers such as those that are pulped from Masson pine, larch, pine and spruce. Bleached Leaf Kraft Pulp (LBKP) is made from hardwood fibers such as pulped birch, poplar, linden, maple and eucalyptus. These materials were purchased from UPM Uruguay in Helsinki, Finland. BCTMP SW pulp was purchased from Panpac Forest Products, Ltd. in Napier, New Zealand. Alkaline peroxide mechanical pulp (APMP) was purchased from Yanzhou Heli Paper Industry Co., Ltd. in Yanzhou, China. The breakage is recycled from the manufacturing processes. Latex, clay and ground calcium carbonate were used as coating materials for cardboard manufacturing.
[54] A fibra pré-consumidor reciclada (Fox River Fiber, De Pere, WI), a palha de trigo (Shandong Pulp e Paper Co. Ltd., Jinan, China) e o pinho do Alabama (GP Cellulose, Atlanta, GA) foram utilizados para fazer amostras de papel em três camadas usando uma formadora de amostra de papel dinâmica. Equipamento[54] Pre-consumer recycled fiber (Fox River Fiber, De Pere, WI), wheat straw (Shandong Pulp and Paper Co. Ltd., Jinan, China) and Alabama pine (GP Cellulose, Atlanta, GA) ) were used to make three-layer paper samples using a dynamic paper sampler. Equipment
[55] As amostras inventivas foram feitas usando uma máquina de papel (PM 18) em IP-Sun, em Yanzhou, Shandong, China. Uma largura de papelão aparado é de 3350 mm. A PM 18 estava equipada com quatro fios (dobra superior, dobra inferior, dobra de enchimento e dobra traseira).[55] The inventive samples were made using a paper machine (PM 18) at IP-Sun, in Yanzhou, Shandong, China. A trimmed cardboard width is 3350 mm. The PM 18 was equipped with four threads (Top Fold, Bottom Fold, Fill Fold and Back Fold).
[56] Uma folha de papel em camadas foi formada usando uma formadora de folha dinâmica (Fibertech, Suécia), bombeando o papel (consistência de polpa de 0,5% ou menos) da caixa de mistura através de um bico de transição para o tambor rotativo (1450 rpm) no papel mata-borrão no topo de uma tela de metal de malha 100, drenando o papel para formar a folha, pressionando (20 PSI) e tingindo a folha a 150 oC. A quantidade de fibra para cada camada e aditivos (se usado) pode ser controlada na caixa de mistura, antes do bombeamento.[56] A sheet of layered paper was formed using a dynamic sheet former (Fibertech, Sweden) by pumping the paper (pulp consistency of 0.5% or less) from the mixing box through a transition nozzle to the rotating drum (1450 rpm) on blotting paper on top of a 100 mesh metal screen, draining the paper to form the sheet, pressing (20 PSI) and dyeing the sheet at 150 oC. The amount of fiber for each layer and additives (if used) can be controlled in the mixing box, before pumping.
[57] Esta amostra de papelão de controle contém 1/3 da camada superior 20 (pinho) e 1/3 de enchimento no meio (fibra pré-consumidor) e 1/3 da camada posterior 30 (pinho), respectivamente. Foi formado usando a formadora de folha dinâmica. O peso da fibra para cada camada foi determinado de acordo com a gramatura alvo do papelão de 60 libras por 1000 pés quadrados (~300 g/m2) e uma suspensão diluída (0,5% ou menos) foi preparada na caixa de mistura e bombeada através do bocal de passagem para o papel mata-borrão no tambor rotativo. O papelão molhado formado foi pressionado e seco a 150 oC por cerca de 10 minutos. Os resultados do teste são mostrados na Tabela 1, que pode ser usada para compará-los contra a amostra do exemplo 2.[57] This control cardboard sample contains 1/3 of the top layer 20 (pine) and 1/3 of filler in the middle (pre-consumer fiber) and 1/3 of the back layer 30 (pine), respectively. It was formed using the dynamic sheet former. The fiber weight for each layer was determined according to the target board weight of 60 pounds per 1000 square feet (~300 g/m2) and a dilute slurry (0.5% or less) was prepared in the mixing box and pumped through the pass-through nozzle onto the blotting paper in the rotating drum. The formed wet cardboard was pressed and dried at 150 °C for about 10 minutes. The test results are shown in Table 1, which can be used to compare them against the sample in example 2.
[58] Conforme mostrado na Tabela 1, a amostra do exemplo 2 foi feita usando diferentes combinações de fibras de pinho e bambu para as camadas superior e posterior 20, 30. No entanto, a camada intermediária 10 foi completamente substituída por palha de trigo. A gramatura e o tamanho base da amostra de papel para o exemplo 2 são iguais ao exemplo 1, mas o compasso de calibre é maior do que um valor direcionado de 16 pontos.[58] As shown in Table 1, the sample of example 2 was made using different combinations of pine and bamboo fibers for the top and back layers 20, 30. However, the
[59] As amostras de papel foram condicionadas a uma temperatura (23±1 oC) e umidade (50±2%) pelo menos durante a noite e testadas quanto ao compasso de calibre (TAPPI T411), gramatura (TAPPI T410), tração (TAPPI T220), tensão ZDT (TAPPI T541), esmagamento de anel (T818), tração Mullen (TAPPI T807) e STFI (T826). Pelo menos três repetições (n=3) foram testadas para produzir os valores médios relatados para cada parâmetro. Todas as propriedades mecânicas são comparáveis ou melhores que as da amostra mostrada para o exemplo 1. É surpreendente, em particular, que a palha de trigo 100% na camada intermediária 10 apresentasse resistência mecânica melhorada, como a tração ZD e rigidez. A rigidez é o parâmetro mais importante para o papelão, pois afeta a capacidade das caixas de funcionar suavemente através da máquina que as ergue, enche e fecha. Normalmente, a presença de fibras alternativas de não-madeira afetará negativamente as propriedades mecânicas do papelão composto. Tabela 1 Propriedades Mecânicas de Amostras de Papel de Três Camadas
[59] Paper samples were conditioned at temperature (23±1 oC) and humidity (50±2%) at least overnight and tested for caliper (TAPPI T411), weight (TAPPI T410), tensile (TAPPI T220), ZDT tension (TAPPI T541), ring crush (T818), Mullen pull (TAPPI T807) and STFI (T826). At least three replicates (n=3) were tested to produce the mean values reported for each parameter. All mechanical properties are comparable or better than those of the sample shown for example 1. It is surprising, in particular, that the 100% wheat straw in the
[60] Este exemplo usa uma amostra de papelão comercial, StarBlanc C1S Ivory board, como uma amostra de controle. Tem a mesma composição multicamadas como descrito na Fig. 1. No entanto, todas as fibras utilizadas na amostra de controle são polpa de madeira virgem, onde a camada intermediária 10 é feita de 35% de APMP, 30% de BCTMP e 35% de quebra. As camadas superior e posterior 20, 30 são 15 a 25% de NBKP e 75 a 85% de LBKP. Existem três camadas de revestimento no lado da frente do papelão e uma camada de revestimento no lado reverso. A gramatura é direcionada para 300 g/m2. A distribuição de peso é de cerca de 58-65% para a camada intermediária 10, 14-15% para a camada superior 20 e 11-12% para a camada posterior. O restante são camadas de revestimento. Os parâmetros de teste do papelão de controle estão listados na Tabela 2.[60] This example uses a commercial cardboard sample, StarBlanc C1S Ivory board, as a control sample. It has the same multilayer composition as described in Fig. 1. However, all fibers used in the control sample are virgin wood pulp, where the
[61] A polpa de bambu foi usada neste exemplo para substituir uma porção de celulose de madeira virgem nas camadas superior e posterior 20, 30. A camada superior 20 usou 25% de NBKP e 75% de bambu. A camada posterior 30 usou 15% de NBKP e 85% de bambu. O papelão feito em PM 18 foi testado sob temperatura controlada (23±1 oC) e umidade relativa (50±2%). Os resultados são mostrados na Tabela 2. Em comparação com a amostra de controle, a resistência de dobragem é muito melhor do que para a amostra de controle, enquanto que a suavidade é cerca de Yz do controle. A suavidade necessária é pelo menos 100 ou em uma faixa de 150 e acima.[61] Bamboo pulp was used in this example to replace a portion of virgin wood pulp in the top and back layers 20, 30. The
[62] Essas proporções de fibras podem ser alteradas e, no entanto, ainda estão dentro do escopo da invenção. Por exemplo, a camada superior 20 pode usar 50% de bambu e 50% de LBKP. Alternativamente, a camada posterior 30 pode usar 30% de bambu e 70% de LBKP, mantendo a camada intermediária 10 igual. Tabela 2 Resultados de Teste de Papelão de Controle e Amostra
[62] These fiber proportions can be changed and however are still within the scope of the invention. For example,
[63] A amostra de papelão do Exemplo 4 foi montada e cortada em uma seção de feixe de íon largo (BIB) para uma vista em seção transversal no MVA Scientific Consultant (Duluth, GA). A seção transversal BIB é um método avançado para a preparação de superfícies em seção transversal precisas para uma grande variedade de materiais. O BIB se destaca em comparação com métodos tradicionais, como polimento mecânico ou microtomo, ao se cortar em seção transversal materiais flexíveis, materiais muito duros, materiais porosos, ou combinações destes. A área de superfície em seção transversal BIB tem aproximadamente 1 mm de largura e várias centenas de micrómetros de comprimento. O feixe de íons é capaz de cortar o papelão sem deformá-lo, ou preencher os poros. Isso permite estudos detalhados da estrutura dos poros, por exemplo, o quão profundo o material de enchimento, como o carbonato de cálcio, penetrará na camada de revestimento porosa.[63] The cardboard sample from Example 4 was assembled and cut into a wide ion beam (BIB) section for a cross-sectional view at the MVA Scientific Consultant (Duluth, GA). BIB cross-section is an advanced method for preparing accurate cross-sectional surfaces for a wide variety of materials. BIB excels compared to traditional methods, such as mechanical or microtome polishing, when cutting flexible materials, very hard materials, porous materials, or combinations of these in cross section. The surface area in cross-section BIB is approximately 1 mm wide and several hundred micrometers long. The ion beam is able to cut the cardboard without deforming it, or filling the pores. This allows for detailed studies of the pore structure, for example how deep filler material such as calcium carbonate will penetrate the porous coating layer.
[64] Uma amostra é primeiro cortada e aparada para o tamanho e forma adequados. Ela é então fixada a um suporte de amostra (titânio) que atua como uma placa de máscara. Uma pequena parte (20-200 μm) da amostra é deixada visível acima da borda da máscara. O feixe de íons largo de argônio é alinhado perpendicularmente na borda da máscara, de modo que metade do feixe atinge a amostra e a outra metade atinge a máscara. Os íons começam a remover o material da área visível da amostra, enquanto a placa de máscara protege o resto. Ao longo do tempo, o bombardeio de íons resulta em uma área em seção transversal plana e limpa da amostra atrás da borda da placa de máscara. Conforme mostrado na Fig. 2, a camada branca grossa é um revestimento de carbonato de cálcio de três camadas e a camada fina é um revestimento de carbonato de cálcio de uma camada. A fibra da parte BCTMP é posta em camadas no meio e oca. As camadas superior e posterior 20, 30 são uma mistura de fibras à base de madeira e bambu. Essas observações são ainda verificadas na Fig. 3, onde a coloração-C SEM mostra BCTMP lignificado (cor amarela) nas fibras à base de madeira e bambu médias e desalinhada nas camadas superior e posterior 20, 30. Além disso, é visível que a densidade das fibras muda em toda a espessura do papelão.[64] A sample is first cut and trimmed to the proper size and shape. It is then fixed to a sample holder (titanium) which acts as a masking plate. A small part (20-200 μm) of the sample is left visible above the edge of the mask. The wide argon ion beam is aligned perpendicularly to the edge of the mask, so that half of the beam hits the sample and the other half hits the mask. The ions begin to remove material from the visible area of the sample, while the masking plate protects the rest. Over time, ion bombardment results in a clean, flat cross-sectional area of the sample behind the edge of the masking plate. As shown in Fig. 2, the thick white layer is a three-layer calcium carbonate coating, and the thin layer is a one-layer calcium carbonate coating. The fiber of the BCTMP part is layered in the middle and hollow. The top and back layers 20, 30 are a blend of wood and bamboo based fibers. These observations are further verified in Fig. 3, where SEM C-stain shows lignified BCTMP (yellow color) in the medium wood and bamboo-based fibers and misaligned in the top and back layers 20, 30. Furthermore, it is visible that the density of the fibers changes throughout the thickness. of cardboard.
[65] Todas as porcentagens, partes e razões baseiam-se no peso total das composições da presente divulgação, a menos que especificado de outra forma. Todos estes pesos, na medida em que pertencem aos ingredientes listados, são baseados no nível ativo e, consequentemente, não incluem os solventes ou subprodutos que possam estar incluídos em materiais comercialmente disponíveis, a menos que especificado de outra maneira. O termo “porcentagem em peso” pode ser simbolizado por “% em peso” aqui. Exceto onde exemplos específicos de valores reais medidos são apresentados, valores numéricos referidos aqui devem ser considerados como sendo qualificados pela palavra “cerca”.[65] All percentages, parts and ratios are based on the total weight of the compositions of the present disclosure unless otherwise specified. All these weights, insofar as they pertain to the ingredients listed, are based on the active level and therefore do not include solvents or by-products that may be included in commercially available materials unless otherwise specified. The term “percent by weight” can be symbolized by “% by weight” here. Except where specific examples of actual measured values are given, numerical values referred to herein should be considered to be qualified by the word “fence”.
[66] As dimensões e os valores divulgados aqui não devem ser entendidos como sendo estritamente limitados aos valores numéricos exatos citados. Em vez disso, a menos que especificado em contrário, cada dimensão destina-se a significar o valor citado e um intervalo funcionalmente equivalente em torno desse valor. Por exemplo, uma dimensão divulgada como “40 mm” destina-se a significar “cerca de 40 mm”.[66] The dimensions and values disclosed herein are not to be understood as being strictly limited to the exact numerical values quoted. Instead, unless otherwise specified, each dimension is intended to mean the quoted value and a functionally equivalent range around that value. For example, a dimension disclosed as "40mm" is intended to mean "about 40mm".
[67] Todos os documentos citados na Descrição Detalhada são, na parte relevante, incorporados aqui por referência; a citação de qualquer documento não deve ser interpretada como uma admissão de que é o estado da técnica em relação à presente divulgação. Na medida em que qualquer significado ou definição de um termo aqui escrito entre em conflito com qualquer significado ou definição do termo num documento incorporado por referência, o significado ou a definição atribuída ao termo aqui escrito prevalecerá.[67] All documents cited in the Detailed Description are, in relevant part, incorporated herein by reference; citation of any document should not be construed as an admission that it is the state of the art with respect to the present disclosure. To the extent that any meaning or definition of a term written herein conflicts with any meaning or definition of the term in a document incorporated by reference, the meaning or definition given to the term written herein will control.
[68] Embora as modalidades específicas da presente divulgação tenham sido ilustradas e descritas, se tornará óbvio para os versados na técnica que várias outras alterações e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e do escopo da divulgação. Pretende-se, portanto, abranger, nas reivindicações anexas, todas essas alterações e modificações que estejam dentro do escopo desta divulgação.[68] While specific embodiments of the present disclosure have been illustrated and described, it will be obvious to those skilled in the art that various other changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the disclosure. It is therefore intended to encompass, in the appended claims, all such changes and modifications that are within the scope of this disclosure.
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