BR112018000303B1 - Método de fabricação de uma bandeja ou placa moldada de material fibroso - Google Patents

Abstract

BANDEJA MOLDADA OU PLACA DE MATERIAL FIBROSO E UM MÉTODO DE FABRICAÇÃO DA MESMA. A invenção refere-se a um método de fabricação de uma bandeja moldada ou placa de material fibroso. O método compreende as etapas de (i) proporcionar uma polpa fibrosa, em que as fibras consistem substancialmente de pelo menos 85%, em peso, de fibras de madeira macia dotadas de um comprimento de fibra médio de pelo menos 2,0 mm e no máximo 15%, em peso, de fibras fragmentadas dotadas de um comprimento de fibra de cerca de 0,05 mm a 1,0 mm, (ii) transformar a polpa em uma suspensão espumada, (iii) distribuir a suspensão espumada a partir de uma caixa adutora para uma tela de formação de uma máquina de fabricar painéis para formar uma textura fibrosa, (iv) secar a textura para se obter uma textura seca que é dotada de uma compressibilidade na direção da espessura de pelo menos 20%, e (v) incluir a textura na forma de uma camada em um painel, que é transformado na dita bandeja ou placa por meio de termo-prensagem ou estiramento profundo. A invenção abrange ainda bandejas moldadas e placas produzidas por meio do método.

Description

[0001] Refere-se a presente invenção a um método de fabricação de uma bandeja moldada ou placa de material fibroso. A invenção refere-se ainda a uma bandeja moldada ou placa formada de material fibroso, fabricada por meio do método de acordo com a invenção.

Antecedentes da invenção

[0002] Os artigos tridimensionais, tais como bandejas e placas, são fabricados a partir de chapas bidimensionais de papelão ou cartão por termo-prensagem ou estiramento profundo. A fim de se adaptar à operação de moldagem, a placa é forçada a dobrar-se ou enrugar-se, aparecendo como linhas de vinco localizadas nos cantos de uma bandeja retangular, ou estão divididas ao longo da periferia se a bandeja ou placa tiver uma forma circular ou oval. Esses artigos são usados para acondicionamento de alimentos ou como utensílios de mesa (“louças”) descartáveis.

[0003] Um papelão para acondicionamento típico é dotado de uma estrutura de três camadas, em que uma camada intermediária de polpa químio-termomecânica (CTMP) é intercalada entre duas camadas externas de polpa química. À medida que a folha da placa é moldada em uma configuração tridimensional, o esforço mais elevado é submetido aos pontos que são forçados em dobras ou rugas. O problema resultante é que, devido à sua rigidez e capacidade de alongamento limitada, a folha da placa corre o risco de se rachar nos pontos do esforço máximo.

[0004] Uma solução conhecida para o problema de rachadura consiste em aumentar o volume do material de folha fibrosa. O documento EP 1160379 B1 descreve um papel de base mono ou multicamadas moldável por compressão para recipientes de acondicionamento, que pode compreender uma camada intermediária de baixa densidade (grande volume) entre duas camadas externas de alta densidade. Para alcançar o volume aumentado, a referência ensina a adição de micro cápsulas expansíveis por calor como agente de formação de espuma para a pasta fluida de polpa usada para produzir a camada de baixa densidade. À medida que se faz passar o papel de base através de água quente, o agente de formação de espuma causará a formação de espuma à medida que o agente de expansão volátil é liberado e a estrutura espumada de densidade reduzida é preservada à medida que o papel base é submetido a secagem. A compressão da camada de baixa densidade do papel de base na direção da espessura é de 10% ou mais, provocando uma melhor moldabilidade e redução da fissuração.

[0005] Outra técnica de formação de espuma destinada a aumentar o volume de uma folha fibrosa é compreendida pela formação de espuma, na qual a polpa é transformada em uma suspensão espumada, à medida que é alimentada a partir de uma caixa adutora para uma tela de formação de uma máquina de fabricação de papel ou papelão. A característica para a formação de espuma é que o volume é maior, mas o índice de tração é menor. Uma estrutura mais volumosa é mais porosa, o que proporciona o índice de tração mais baixo. A formação de espuma requer o uso de um agente tensioativo, o que afeta negativamente a resistência à tração sob condições seca e úmida da folha. Acredita-se que essa perda de resistência à tração seja em decorrência de os agentes tensioativos serem adsorventes às fibras e, deste modo, dificultando a ligação de hidrogênio entre as fibras.

[0006] A técnica de formação de espuma encontrou uso particularmente na fabricação de papel de seda. De outro modo, as propriedades de resistência inferiores, em comparação com a formação padrão a frio, bem como a ligação de Scott inferior e o módulo de elasticidade dissuadiram o uso de formação de espuma para outros tipos de fabricação de papel. No entanto, o documento WO 2013/160553 ensina a fabricação de papel ou papelão, em que a celulose micro fibrilada (MFC) é misturada com polpa de fibra de maior comprimento e transformada em uma rede fibrosa por meio da formação de espuma. Especialmente, uma camada intermediária com um volume aumentado é produzida para uma placa multicamadas. O MFC é proposto para se formarem pontes entre as fibras mais longas e, deste modo, conferir ao papel ou ao papelão resultante uma força aumentada. Acredita-se que a técnica é aplicável para dobrar o papelão e vários outros produtos de papel e papelão.

[0007] Outra abordagem para a utilização de espuma na fabricação de produtos moldados encontra-se descrita no documento WO 2015/036659. De acordo com esta referência as fibras naturais e sintéticas são transformadas em uma suspensão espumosa aquosa, a qual é alimentada para um molde e submetida a secagem para formar um produto fibroso, tal como uma embalagem tridimensional, com uma forma correspondente. Ao alimentar diferentes suspensões espumadas em diversas etapas, o molde pode ser usado para produzir produtos com uma estrutura de parede multicamadas.

Sumário da Invenção

[0008] O propósito da presente invenção é o de encontrar um método que traga um aperfeiçoamento com particularidade na fabricação de bandejas e placas tridimensionais moldadas, nas quais tem-se constituído um problema a formação de ranhuras as dobras. A solução de acordo com a invenção é compreendida por um método que é caracterizado pelas etapas de (i) proporcionar uma polpa fibrosa, em que as fibras consistem substancialmente em pelo menos 85%, em peso, de preferência 90 a 100%, em peso, de fibras de madeira macia que são dotadas de um comprimento médio de fibra de pelo menos 2,0 mm e no máximo 15%, em peso, de preferência 0 a 10%, em peso, de fibras fragmentadas com um comprimento de fibra de cerca de 0,05 mm a 1,0 mm, (ii) transformar a polpa em uma suspensão espumada, (iii) fornecer a suspensão espumada a partir de uma caixa adutora para uma tela de formação de uma máquina de fabricação de papelão para formar uma textura fibrosa, (iv) submeter a textura a secagem para se obter uma textura seca com uma compressibilidade no sentido da espessura de pelo menos 20% (por aplicação de tensão de compressão de 20 kg / cm2), e (v) incluir a textura como uma camada em uma placa, que é transformada na referida bandeja ou placa por meio de termo prensagem ou estiramento profundo.

[0009] De uma maneira geral, a polpa fibrosa a ser espumada pode compreender uma parcela de 85%, em peso, ou mais, de polpa de madeira macia recém preparada de um comprimento de fibra tal como descrito anteriormente neste contexto, misturada com uma proporção de no máximo 15%, em peso, de fibras fragmentadas de um comprimento de fibra tal como definido anteriormente. De preferência, as respectivas partes dos dois componentes a serem misturados são 88%, em peso, e 12%, em peso, com maior preferência 90%, em peso, e 10%, em peso, e com maior preferência ainda 95%, em peso, e 5%, em peso. Muito embora a substância fibrosa consista essencialmente dos referidos componentes, podem ser adicionados enchimentos que não afetem a formação de uma forma apreciável.

[00010] Os inventores descobriram que para a fabricação de artigos moldados tridimensionais destinados a serem descartados depois da sua utilização os parâmetros da maior importância são compreendidos por extensibilidade e compressibilidade da textura fibrosa, proporcionados por seu alto volume. Esse material responde à moldagem por alongamento nos pontos de esforço máximo sem quebrar, ao mesmo tempo em que é encurvado em dobras para acomodar o material excedente. Surpreendentemente, as propriedades desejadas são obtidas sem o uso de MFC na mistura fibrosa submetida à formação de espuma. É suficiente que a polpa seja dotada de fibras longas de madeira macia como seu componente principal predominante, possivelmente misturado com uma pequena parcela complementar de fibras fragmentadas, que são um subproduto (rejeição) da preparação da polpa usada para produzir a placa. No caso de uma placa de várias camadas, que pode até incluir camadas sem espuma de alta densidade (baixo volume), as fibras fragmentadas contêm eficazmente os rejeitos provenientes das polpas para cada uma dessas camadas diferentes. As fibras mais curtas compreendidas nas fibras fragmentadas podem ser incluídas na camada espumada de alto volume sem prejudicar a capacidade de moldagem da placa acabada, embora, vantajosamente, nenhum material fibroso seja deixado como refugo proveniente de todo o processo.

[00011] Concomitante ao controle aperfeiçoado de dobramento na etapa de moldagem, a invenção permite uma vedação mais segura de uma bandeja tridimensional ao longo do seu flange anular à medida que a bandeja é fechada com uma tampa vedada termicamente. As dobras estendem-se transversalmente sobre a flange anular e devem ser bloqueadas pelo polímero de revestimento fundido de modo a evitar vazamentos que possam contaminar o produto alimentício acondicionado.

[00012] Em uma textura de grande volume produzida por formação de espuma de acordo com a invenção, a formação normalizada de Ambertec pode ser inferior a 0,8 g / m "0,5, de preferência abaixo de 0,6 g / m" 0,5 e, na melhor das hipóteses, abaixo de 0,45 g / m "0,5. A maior parte da textura seca pode estar situada na gama de 2,5 cm3 a 7 cm3.

[00013] Na formação a úmido usual em uma tela de formação, as fibras orientam-se no plano da tela ou na textura emergente, nas direções da máquina e transversal da máquina (orientação x-y). Não obstante, na formação de espuma, há orientação de fibra mesmo na direção vertical (z), produzindo uma estrutura porosa de alto volume com compressibilidade aumentada. Ao elevar-se ao máximo a parcela das fibras longas de madeira macia, são alcançados um volume aumentado e compressibilidade máxima e as forças de compressão são distribuídas de forma mais uniforme, resultando em uma melhor geração controlada de pregas.

[00014] Uma vantagem particular da invenção reside no fato de que podem ser usadas as máquinas de fabricar papelão existentes adaptadas para a formação de espuma, sem ajuste adicional. A produção do papelão e a transformação do mesmo em bandejas ou placas podem ser praticados de forma prática econômica.

[00015] De acordo com uma concretização da invenção pelo menos 95%, em peso, das fibras utilizadas para a camada formada de espuma são compreendidos por fibras de madeira macia de um comprimento médio de fibra de 2,0 mm ou mais. A proporção de tais fibras longas de madeira macia é de 95 a 100%, em peso, o restante, 0 a 5%, em peso, será compreendido por fibras fragmentadas de comprimento de fibra de no máximo 1,0 mm.

[00016] De acordo com outra concretização da invenção, as fibras de madeira macia são fracionadas de modo a reduzirem a proporção de fibras que são dotadas de um comprimento menor do que 2,0 mm.

[00017] As fibras de madeira macia utilizadas na invenção podem ser compreendidas por fibras de pinheiro (Pinus), abeto (Picea) ou abeto Douglas.

[00018] As fibras fragmentadas podem até compreender fibras de madeira dura. Este é o caso especialmente quando a placa é uma placa multicamadas com camadas de maior densidade (menor volume) produzidas parcialmente ou completamente de madeira dura, tais como fibras de bétula (Betula).

[00019] A suspensão espumada fornecida à textura de formação pode ter uma consistência de fibras dentro de uma gama de 0,65% a 2,5%. Isto é, bem acima das consistências de cerca de 0,35% a 0,60%, tal como é de um modo geral aplicado na fabricação de papel. Para a obtenção de cartão e papelão, uma boa formação exigiria a adição de fibras curtas, o que apresenta o inconveniente de resistência ao rompimento enfraquecida. Não obstante, pela aplicação da formação de espuma, a consistência pode ser aumentada enquanto a proporção de fibras longas de 2,0 mm ou mais é aumentada até 90%, em peso, ou mais, sem sacrificar a boa formação no tecido. Nesse caso, então, a textura de alto volume resultante está formando bandejas ou artigos tridimensionais assemelhados sem danos nos pontos de esforço máximo.

[00020] Por exemplo, sulfato dodecil de sódio (SDS) podem ser usado na forma do agente tensioativo de produção de espuma. A quantidade adequada de agente tensioativo na polpa espumada que é fornecida a partir da caixa adutora é de 10 até 100 ppm, em peso.

[00021] A invenção pode ser utilizada na produção de bandejas ou placas de uma única camada, bem como de um material multicamadas, tais como papelão ou cartão. De preferência, uma textura é preparada por uma formação de espuma tal como descrita anteriormente e posicionada na forma de uma camada intermediária de um papelão de várias camadas enquanto as camadas das superfícies externas nos dois lados da camada intermediária são produzidos por meio de formação em água usual a partir de polpa fibrosa não espumada. Sob este aspecto, o fragmentado usado para a camada intermediária pode incluir rejeições fibrosas da produção das camadas das superfícies externas.

[00022] De acordo com uma concretização da invenção, a polpa de madeira macia utilizada para a camada central é compreendida por CTMP e a polpa para as camadas das superfícies externas é compreendida por polpa química ou CTMP de madeira ou uma mistura de madeira dura e madeira macia. Neste caso, as fibras fragmentadas incluídas na camada intermediária podem compreender uma mistura de CTMP de madeira macia e celulose de madeira dura ou CTMP, isto é, rejeições provenientes das polpas de cada camada.

[00023] A invenção abrange as bandejas moldadas e placas de material fibroso, que são obtidas pelo uso do método descrito anteriormente neste contexto.

[00024] A etapa de termo-prensagem ou estiramento profundo para moldar a bandeja ou a placa força o material a ser dobrado ou enrugado nos cantos ou ao longo da periferia do artigo moldado. Se desejado, o material pode ser proporcionado com linhas de vinco previamente executadas para se determinar a localização das dobras. Por meio do uso da técnica de formação de espuma, a camada fibrosa permite no ponto das linhas de vinco compressão de pelo menos 20% na direção da espessura.

Exemplo

[00025] Para a produção de bandejas foi produzida uma placa de camada tripla, compreendendo uma camada intermediária de um peso de 180 g / m2 intercalada entre duas camadas externas com um peso de 60 g/m2, sendo a placa dotada de um peso total de 300 g/m2. O material fibroso usado para as camadas externas era compreendido por uma mistura de polpa química virgem de 60%, em peso, de bétula (madeira dura) e 40%, em peso, de pinheiro (madeira macia). O material fibroso para a camada intermediária era compreendido por uma mistura de 90%, em peso, de CTMP de pinheiro virgem (madeira macia) e 10%, em peso, de quebra derivada da preparação das misturas de material fibroso para cada uma das três camadas. Deste modo, a fibra fragmentada consistiu em uma parcela de cerca de 25%, em peso, de madeira dura. O CTMP de pinho para a camada intermediária tinha um comprimento médio de fibra superior a 2,0 mm, enquanto que o comprimento da fibra fragmentada era de um modo geral inferior a 1,0 mm.

[00026] Para a camada intermediária, preparou- se uma mistura constituída por (i) 90%, em peso, de CTMP de pinheiro e (ii) 10% ,em peso, de fibra fragmentada, que compreendia os rejeitos da preparação do referido CTMP de pinheiro, bem como os rejeitos de preparação de polpas químicas de bétula (60%) e pinheiros (40%) para produzir as duas camadas externas. Foi adicionada água para se obter uma consistência de fibra de cerca de 2% (não incluindo eventuais enchimentos). Adicionou-se sulfato de dodecil de sódio (SDS) como agente tensioativo ao material para transformá-lo em uma espuma com um teor de ar de 60-70% e o conteúdo de SDS cerca de 50 ppm. A espuma foi imediatamente fornecida a partir de uma caixa adutora para uma tela de formação de uma máquina de fabricação de papelão. Foi deste modo produzida uma textura formada com espuma, desidratada por sucção através da tela de formação e submetida a secagem de maneira conhecida. A textura seca resultante érea dotada de uma massa de cerca de 5 cm3 / g e um peso de 180 g / m2.

[00027] Para as camadas exteriores, as texturas foram formadas misturando-se 60%, em peso, de celulose de bétula e 40%, em peso, de celulose de pinheiro (polpa Kraft), transformando esta mistura em uma composição aquosa e produzindo-se as texturas mediante utilização da técnica padrão de formação a úmido em uma máquina de fabricar papelão. As texturas de grande volume assim obtidas tinham um peso de 60 g / m2. As três texturas foram combinadas na máquina de fabricar papelão para formar o produto de placa acabado de camada tripla.

[00028] Para se produzir uma bandeja, uma peça retangular da placa foi fornecida por linhas de vincar prensadas em seus quatro cantos para determinar a localização das dobras e, em seguida, termo formadas para uma bandeja retangular com uma profundidade de 2,5 cm sob temperatura de cerca de 80°C e um teor de umidade de cerca de 13%. A bandeja acabada era dotada de dobras nos cantos, que foram formados sem quaisquer fissuras ou outros danos.

Claims (9)

1. Método de fabricação de uma bandeja ou placa moldada de material fibroso caracterizado pelas etapas de: - proporcionar uma polpa fibrosa, em que as fibras consistem em pelo menos 85% em peso de fibras de madeira macia possuindo um comprimento médio de fibra de pelo menos 2,0 mm e de 0 a 15% em peso de fibras fragmentadas possuindo um comprimento de fibra de 0,05 mm a 1,0 mm; - transformar a polpa em uma suspensão espumada; - fornecer a suspensão espumada de uma caixa de entrada para um tecido de formação de uma máquina de fabricar papelão para formar uma rede fibrosa; - secar a rede para obter uma rede seca que é dotada de uma compressibilidade na direção da espessura de pelo menos 20%; e - incluir a rede como uma camada em um papelão, que é transformado na dita bandeja ou placa por meio de termo-prensagem ou estiramento profundo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pel fato de que 90 a 100%, em peso, das fibras da polpa fibrosa são as ditas fibras de madeira macia, a proporção das ditas fibras fragmentadas sendo de 0 a 10% em peso.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fatio de que as fibras de madeira macia são fracionadas de modo a reduzir a proporção das fibras que possuem um comprimento menor do que 2,0 mm.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as fibras de madeira macia são fibras de pinheiro (Pinus), abeto (Picea) ou abeto de Douglas (Douglas fir).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as ditas fibras fragmentadas compreendem fibras de madeira dura.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a suspensão espumada fornecida ao tecido de formação possui uma consistência fibrosa na faixa de 0,65% a 2,5%.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a dita rede preparada pela formação de espuma é posicionada como uma camada intermediária de um papelão de múltiplas camadas, enquanto as camadas da superfície externa em ambos os lados da dita camada intermediária são produzidas a partir de polpa fibrosa não espumada.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 e 7, caracterizado pelo fato de que as ditas fibras fragmentadas usadas para a camada intermediária compreendem rejeitos provenientes da produção das ditas camadas de superfície externa.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a polpa de madeira macia usada para a camada intermediária é CTMP e pelo fato de que a polpa usada para as camadas de superfície externa é polpa química ou CTMP de madeira dura.