BR112018073560B1

BR112018073560B1 - Película de bloqueio de radiação ultravioleta e composição compreendendo celulose microfibrilada, método para a produção da dita película e utilização da referida composição

Info

Publication number: BR112018073560B1
Application number: BR112018073560-4A
Authority: BR
Inventors: Isto Heiskanen; Katja Lyytikãinen; Esa Saukkonen; Kaj Backfolk
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2023-02-07
Also published as: US20190292337A1; BR112018073560A2; CN109153798B; CN109153798A; EP3458506A4; US10752741B2; WO2017199157A1; EP3458506A1; EP3458506B1; SE1650690A1; EP3458506C0; JP2019526000A; SE539950C2; CA3022522A1; JP6963564B2

Abstract

A presente invenção refere-se a uma película de bloqueio de radiação ultravioleta (UV), a qual compreende celulose microfibrilada, em que pelo menos parte da celulose microfibrilada é celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado. A invenção refere-se também a um método para a produção da película, utilização da dita película, bem como, uma composição apresentando propriedades de bloqueio de radiação UV

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se a uma película que apresenta satisfatória resistência à radiação ultravioleta (UV) e um satisfatório valor da taxa de transmissão de oxigênio (OTR). A invenção refere-se ainda a um método para produzir a referida película e a uma composição com propriedades de bloqueio de radiação UV.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] A quantidade de radiação ultravioleta (UV) do sol que atinge a superfície da terra varia em torno do globo e através do tempo. Diversos fatores são considerados para esta variação, por exemplo, cobertura de nuvem ou camada de ozônio. A radiação UV (ultravioleta) é luz com comprimentos de onda mais curtos do que aqueles visíveis para o olho humano. A radiação UV é dividida em três categorias por comprimentos de onda: UVA (320-400 nm), UVB (290-320 nm) e UVC (100-290 nm). Os comprimentos de onda da radiação UVA são mais longos do que da UVB e podem penetrar mais profundamente nas camadas de nossa pele. A radiação UVA contribui para o envelhecimento da pele, vazamento fotoquímico, desbotamento e danos a madeiras, plásticos, tintas e tecidos. Somente 1% da radiação solar está dentro da banda de radiação UVB, e a maior parte desta é bloqueada pela camada de ozônio. Não obstante, os comprimentos de onda da UVB são aqueles que podem causar o maior dano à pele humana. A radiação do tipo UVC é totalmente bloqueada pelo ozônio e outros gases na atmosfera, e não alcança a superfície da terra.

[0003] A radiação UV apresenta ambos efeitos positivo e negativo. Entretanto, devido ao impacto negativo que, algumas vezes, a radiação UV apresenta, é importante encontrar soluções de como evitar que a radiação UV venha a causar danos. A solução mais comum consiste em usar bloqueadores de UV, que irão bloquear a referida radiação UV e, assim, reduzir a degradação por UV do material exposto. Os bloqueadores de UV são frequentemente usados como aditivos em películas de janelas, em tintas, revestimentos, plásticos ou filmes plásticos, protetores solares e em produtos de papel ou papelão. Os componentes usados como bloqueadores de UVA/UVB são, por exemplo, avobenzona, oxibenzona, dióxido de titânio e óxido de zinco, que irão evitar, por exemplo, que a pele ou o material sejam negativamente afetados pela radiação UV. Entretanto, os bloqueadores de UV usados hoje em dia são caros e, também, podem apresentar um efeito negativo em relação ao ambiente ou podem não ser aprovados para uso em certas aplicações.

[0004] Assim, existe uma real necessidade para se disponibilizar um bloqueador de UV mais favorável ao ambiente e mais econômico.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0005] Constitui um objetivo da presente invenção proporcionar uma película compreendendo celulose microfibrilada, produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, cuja película apresenta satisfatórias propriedades de bloqueio de radiação UV, ao mesmo tempo em que os valores da taxa de transmissão de oxigênio (OTR) são satisfatórios, especialmente quando em altos teores de umidade. Um outro objetivo da presente invenção é o de produzir uma película com propriedades de bloqueio de UV mediante uma satisfatória maneira. Além disso, outro objetivo da presente invenção é de proporcionar uma composição que apresenta propriedades de bloqueio de radiação UV, cuja composição compreende material lignocelulósico não químico modificado, assim como, o uso da referida composição.

[0005] A invenção é definida pelas reivindicações independentes apresentadas em anexo. As modalidades preferidas são apresentadas nas reivindicações dependentes anexas e na seguinte descrição e desenhos.

[0006] A presente invenção refere-se a uma película de bloqueio de radiação UV, a qual compreende celulose microfibrilada (MFC), em que pelo menos parte da celulose microfibrilada é celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado.

[0007] De modo surpreendente, foi descoberto que uma película de bloqueio de radiação UV compreendendo celulose microfibrilada, produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, pode ser usada de modo a proporcionar ao produto final de MFC satisfatórias propriedades de bloqueio de UV, ao mesmo tempo em que a película de MFC será transparente ou, pelo menos, semitransparente ou translúcida, isto é, a presença de MFC produzida a partir do material lignocelulósico não químico modificado ainda tornará possível produzir películas transparentes com satisfatórios valores de OTR, quando na presença de altos teores de umidade. O uso de MFC, produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado como bloqueador de UV apresenta muitas vantagens. Em primeiro lugar, toda a MFC produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado é um material renovável, que o torna muito mais favorável ao ambiente em comparação com os bloqueadores de UV mais comumente usados nos dias de hoje. Além disso, a MFC produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado é bastante econômica e, também, um material seguro de se manipular, isto é, não há riscos para a saúde com a manipulação da MFC produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado durante sua produção e utilização. Atualmente, existem novos materiais lignocelulósicos não químicos modificados que são aprovados, por exemplo, em aplicações alimentícias ou em aplicações diretas de contato com a pele, isto é, são considerados como um material seguro. Além disso, a MFC produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado tende a absorver menos água, tornando a película mais resistente à umidade.

[0008] A celulose microfibrilada (MFC) não- química modificada é preferivelmente produzida a partir de polpa mecânica, que pode ser polpa quimiotermomecânica (CTMP), polpa termomecânica (TMP), polpa de madeira moída por pressão (PGW) e/ou polpa de madeira moída em pedra (SGP).

[0009] O material lignocelulósico não químico modificado pode ser fibra de casca de coco.

[0010] A película compreende, de preferência, entre 2,5-50% em peso do material à base de fibra de celulose microfibrilada, produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, preferivelmente, entre 5-40% em peso, ou ainda mais preferivelmente, entre 5-20% em peso. Surpreendentemente, foi descoberto ser suficiente, que a película de MFC compreenda pequenas quantidades de MFC, originárias de material lignocelulósico não químico modificado, de preferência, MFC mecânica, a fim de que a película tenha satisfatórias propriedades de bloqueio de radiação UV. Ao produzir uma película compreendendo MFC, existe a intenção de se produzir uma película com satisfatórias propriedades de bloqueio de UV, que pode ser entendido como uma baixa transmitância (%) na área de UV. A película deve, ao mesmo tempo, ser transparente ou pelo menos semitransparente, o que pode ser entendido como tendo uma alta transmitância (%) na área de luz visível, isto é, em comprimentos de onda mais altos, em comparação com os comprimentos de onda de radiação UV. Normalmente, isso não é fácil de se conseguir e, definitivamente, não de maneira fácil e eficiente em termos de custos e conveniência ambiental.

[0011] A película também pode compreender celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico químico modificado, preferivelmente, MFC de polpa química.

[0012] A película compreende, de preferência, 5097,5% em peso de material à base de fibra de celulose microfibrilada, produzida a partir de material lignocelulósico modificado por produtos químicos, de preferência, a MFC de polpa química, preferivelmente, entre 60-95% em peso, ou ainda mais preferivelmente, entre 80-95% em peso. A MFC de origem química tem a vantagem de proporcionar satisfatórias propriedades de barreira à película de MFC, especialmente, satisfatórias propriedades de barreira de oxigênio. Também, a presença de MFC de origem química irá melhorar as propriedades formadoras de película do filme. Além disso, o uso de MFC de origem química irá também tornar a película de MFC mais transparente, em comparação com a MFC de origem mecânica, caso fosse usada. Ainda uma outra vantagem com a presente invenção é que a produção de MFC de origem química é bastante eficaz em termos de custo.

[0013] A película também pode compreender nano-cargas, de preferência, carbonato de cálcio nano- precipitado (PCC), nano-cargas de bentonita, nano-cargas de dióxido de titânio, nano-cargas de óxido de zinco, nanocargas de talco, nano-cargas de argilas e/ou outras cargas nano-dimensionadas.

[0014] A película apresenta, de preferência, um peso base inferior a 50 g/m2, ou menor do que 35 g/m2, ou ainda, menor do que 25 g/m2.

[0015] A película, de preferência, apresenta uma transmitância de pelo menos 70% para radiação com comprimentos de onda acima de 400 nm, significando que a película é translúcida ou transparente para o olho humano (na área visível de luz). A película, de preferência, apresenta uma transmitância abaixo de 70% para radiação com comprimentos de onda abaixo de 400 nm, significando que a película bloqueia a radiação dentro da área de UV.

[0016] A presente invenção refere-se também a um método para a produção de uma película com propriedades de bloqueio de radiação UV, em que o método compreende as etapas de: fornecimento de uma primeira suspensão compreendendo celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, condução da primeira suspensão para uma tela e retirada de água da primeira suspensão, de modo a formar uma película.

[0017] O método também pode compreender as etapas de: fornecimento de uma segunda suspensão compreendendo celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico modificado por produtos químicos, mistura da primeira suspensão com a segunda suspensão, pelo que uma mistura é obtida, depois disso, condução da mistura a uma tela e, em seguida, retirada de água da mistura de modo a formar uma película. A primeira suspensão é assim conduzida à tela na forma de uma mistura, juntamente com a segunda suspensão.

[0018] A celulose microfibrilada, de preferência, apresenta um valor de Schopper Riegler (SR°) maior que 87 SR°, preferivelmente, maior que 90 SR°, mais preferivelmente, maior que 93 SR°, ou mais ainda preferivelmente, maior que 95 SR°.

[0019] A mistura obtida no método de acordo com a presente invenção compreende, de preferência, a primeira suspensão em uma quantidade de 2,5-50% em peso com relação ao peso total da mistura, e segunda suspensão em uma quantidade de 50-97,5% em peso com relação ao peso total da mistura.

[0020] Materiais de carga em escala nano (nano-cargas), preferivelmente, carbonato de cálcio nano- precipitado (PCC) é adicionado à primeira suspensão e/ou à segunda suspensão. Outras nano-cargas, tais como, nano-cargas de bentonita, nano-cargas de dióxido de titânio, nano-cargas de óxido de zinco, nano-cargas de talco, nanocargas de argilas e/ou outras cargas nano dimensionadas também podem ser adicionadas.

[0021] A presente invenção refere-se também a uma composição que possui propriedades de bloqueio de radiação UV, em que a dita composição compreende celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado. De forma surpreendente foi descoberto que a MFC produzida a partir de um material lignocelulósico não químico modificado, preferivelmente, MFC de origem mecânica, pode ser usada em composições, proporcionando propriedades de bloqueio de radiação UV nas ditas composições.

[0022] A composição compreende, de preferência, 2,5-50% em peso de material à base de fibra de celulose microfibrilada, produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, preferivelmente, entre 5-40% em peso, e ainda mais preferivelmente, entre 520% em peso. Surpreendentemente, foi descoberto ser suficiente se adicionar pequenas quantidades de MFC, originárias de material lignocelulósico não químico modificado, de preferência, MFC mecânica, a uma composição, pelo que a dita composição ainda terá satisfatórias propriedades de bloqueio de radiação UV.

[0023] A composição pode ser uma tinta, um protetor solar, uma cor de revestimento, uma composição de colagem, ter a forma de um fio, um material compósito compreendendo um polímero, para uso, por exemplo, em tampas de rosca ou numa solução de impregnação de madeira.

[0024] A presente invenção também se refere ao uso da película descrita acima como uma película para disposição em janela, ou ainda sobre a superfície de um produto de papel ou papelão, ou como um conservante de umidade ou laminado sobre um conservante de umidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0025] A expressão “película de bloqueio de radiação ultravioleta (UV)” significa que a película está bloqueando a radiação dentro de uma faixa de UV, isto é, radiação com comprimentos de onda entre 100-400 nm, incluindo tanto a radiação UVA como a radiação UVB. A película de bloqueio de UV de acordo com a invenção bloqueia pelo menos 65% da radiação UV, em uma espessura de cerca de 20 um.

[0026] O termo “material lignocelulósico”, significa um material que compreende lignina, celulose e hemicelulose. O material lignocelulósico é, de preferência, um material de celulose, isto é, um material de madeira dura e/ou madeira macia. O material lignocelulósico também pode se constituir de bagaço, bambu, espiga de milho, forragem de milho, fibras de cascas de coco ou outro tipo de material lignocelulósico.

[0027] A celulose microfibrilada (MFC) produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado significa que a produção da MFC é feita a partir de um material lignocelulósico que não foi quimicamente modificado antes da produção da MFC, ou seja, que o material lignocelulósico não foi modificado por qualquer substância química que degrada o material lignocelulósico, excluindo qualquer tratamento normal usado na produção da polpa, isto é, digestão da polpa, uso de agentes quelantes e/ou branqueamento das fibras. A produção de MFC a partir de material lignocelulósico não químico modificado pode então ser feita mediante qualquer meio convencional, isto é, por meio mecânico, tratamentos enzimáticos e/ou químicos, em que o tratamento químico é feito apenas para facilitar a fibrilação mecânica das fibras, por exemplo, intumescimento das fibras, etc.

[0028] Prefere-se que a MFC produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado seja uma MFC produzida a partir de polpa mecânica. O termo “polpa mecânica” significa uma polpa produzida mediante submissão das fibras de madeira à energia mecânica, fazendo com que as ligações entre as fibras da madeira sejam rompidas, e as fibras e fragmentos de fibra sejam liberados. Na definição de polpa mecânica são incluídas a polpa de madeira moída, por exemplo, polpa de madeira moída em pedra (SGP) ou polpa de madeira moída por pressão (PGW), bem como, polpa termomecânica (TMP) ou polpa quimiomecânica (CTMP). A MFC da polpa celulósica mecânica é referida como MFC mecânica.

[0029] A expressão “material lignocelulósico modificado por produtos químicos” significa um material lignocelulósico que foi quimicamente modificado com pelo menos um produto químico, onde o dito produto químico degrada o material lignocelulósico. O material lignocelulósico modificado por produto químico, preferivelmente, é polpa química, isto é, a MFC de material lignocelulósico modificado por produto químico é preferivelmente uma MFC feita de polpa química, por exemplo, polpa kraft ou polpa à base de sulfito, produzida de qualquer maneira conhecida, por exemplo, por meios enzimáticos, tratamentos mecânicos e/ou químicos, sendo também referida como MFC química.

[0030] De forma surpreendente, foi descoberto que a celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, de preferência, a polpa mecânica, tem a capacidade de bloquear a radiação UV. Ainda mais surpreendente, é que pequenas quantidades de celulose microfibrilada produzidas a partir de material lignocelulósico não químico modificado são suficientes para se obter satisfatórias propriedades de bloqueio de radiação UV, por exemplo, em uma película ou em uma composição. A razão pela qual a MFC originada de material lignocelulósico não químico modificado apresenta propriedades de bloqueio de UV não é completamente entendida. Uma teoria é que a celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado compreende todos os elementos de madeira, isto é, nenhum elemento foi removido, diferentemente da MFC química, e um ou mais destes elementos proporcionam as propriedades de bloqueio de UV da MFC mecânica. Também, todos os elementos da madeira, tais como, ligninas, são ligados nas microfibrilas da MFC mecânica. Desse modo, a MFC produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, de preferência, MFC mecânica, é um composto muito mais seguro para uso como bloqueador de UV, se comparado com os elementos fornecedores das propriedades de bloqueio de UV, quando adicionados separadamente a uma composição ou a uma película.

[0031] A película de MFC, de acordo com a presente invenção, é transparente ou semitransparente, tornando-a adequada para muitos usos finais diferentes. Para alguns produtos de papel ou papelão, por exemplo, produtos feitos a partir polpa de Sulfato Alvejado Sólido (SBS), é necessário melhorar as propriedades de bloqueio de UV do produto, impedindo que o papel ou o papelão em si, e/ou o produto embalado em uma embalagem produzida pelo papel ou papelão sejam afetados pela radiação UV. Assim, é possível adicionar uma composição compreendendo MFC mecânica a um fornecimento de papel ou papelão, como também, adicionar uma cor de revestimento, uma composição de colagem ou laminar ou extrudar uma película de MFC compreendendo a MFC mecânica na superfície do papel ou papelão, desse modo, aperfeiçoando as propriedades de bloqueio de UV do produto de papel ou papelão. Além disso, a película de MFC de acordo com a invenção terá satisfatórios valores de OTR, mesmo quando em teores elevados de umidade, que a tornam adequada para usos finais em ambientes de alta umidade, por exemplo, em papelões de embalagem de líquido ou em embalagens usadas em climas mais quentes com alta umidade.

[0032] A película apresenta, de preferência, uma transmitância de pelo menos 70% para radiação com comprimentos de onda acima de 400 nm, significando que o filme é translúcido ou transparente para o olho humano (na área de luz visível). A película tem, de preferência, uma transmitância abaixo de 70% para radiação com comprimentos de onda abaixo de 400 nm, significando que a película bloqueia a radiação dentro da área de UV. Assim, através da presente invenção é possível produzir uma película que bloqueie a radiação UV, mais ainda, que seja transparente na área de luz visível. A transmitância pode ser medida com o uso de qualquer espectrômetro adequado, por exemplo, o espectrofotômetro Cone Cary 100, com esfera de integração DRA CA-301, sob temperatura ambiente e sob uma umidade relativa de 50%.

[0033] Foi descoberto agora que é vantajoso o uso da MFC produzida a partir de fibras não modificadas por produtos químicos, ou seja, fibras de casca de coco na película, uma vez que as fibras de casca de coco apresentam propriedades de bloqueio de UV bastante satisfatórias, ao mesmo tempo em que as mesmas são normalmente aprovadas pelo FDA, isto é, aprovadas para utilização em embalagens de alimentos.

[0034] A película de MFC com propriedades de bloqueio de UV é produzida pela provisão de uma primeira suspensão, a qual compreende celulose microfibrilada produzida a partir de polpa mecânica, condução da primeira suspensão a uma tela e, depois, secagem da primeira suspensão para formar uma película. A retirada de água (secagem) pode ser feita sobre a tela ou em equipamento de retirada de água convencional. Pode ser preferido que a película de MFC compreenda também MFC química. Assim, o método para produzir a película pode também compreender as etapas de fornecer uma segunda suspensão, a qual compreende celulose microfibrilada produzida a partir de polpa química, mistura da primeira e segunda suspensão, pelo que uma mistura é obtida, conduzir a mistura para uma tela e, em seguida, desidratar a mistura de modo a formar a película. Assim, a primeira suspensão compreendendo a MFC mecânica é conduzida para uma tela e desidratada junto com a segunda suspensão, na forma de uma mistura.

[0035] A primeira suspensão ou a mistura pode ser provida sobre uma tela porosa de uma máquina de produção de papel para formar um tecido, isto é, qualquer tipo de máquina de fabricação de papel conhecida por uma pessoa versada na técnica, utilizada para fabricar papel, papelão, tecido ou quaisquer produtos similares. O tecido formado é então desidratado e, em seguida, pode ser seco, de modo a formar uma película. Qualquer equipamento convencional de desidratação ou secagem pode ser então usado.

[0036] A película formada pode ser então calandrada. A densidade final, as propriedades da película e o teor de umidade podem, portanto, ser ajustados na calandra. Técnicas conhecidas, tais como, estreitamento duro, estreitamento macio, estreitamento macio-duro, técnicas que usam cilindro ou correia, em várias formas e combinações, podem ser usadas.

[0037] A película de MFC também pode compreender outros aditivos de bloqueio de radiação UV, tais como, compostos orgânicos à base de benzotriazol, dióxido de titânio, óxido de zinco, etc.

[0038] Dependendo do uso final da película de MFC de acordo com a invenção, pode ser necessário melhorar ainda mais as propriedades de bloqueio de radiação UV da película, mediante adição de outros aditivos de bloqueio de radiação UV comumente usados. Entretanto, o uso da MFC mecânica reduz o uso/necessidade de outros aditivos, o que torna possível a utilização de utilização de menores quantidades de outros aditivos de bloqueio de radiação UV, que os tornam mais eficientes em termos de custo, bem como, ambientalmente confortáveis.

[0039] A película de MFC de acordo com a invenção pode ser usada em bolsas independentes, embalagens para produtos de laticínios ou alimentos graxos. Pode também ser usada como uma camada sobre um substrato de papel ou papelão, para melhorar as propriedades de bloqueio de radiação UV de um produto de papel ou papelão. Também pode ser usada como uma película de disposição em janelas, de modo a reduzir a radiação UV através das janelas.

[0040] A composição compreendendo celulose microfibrilada produzida a partir de polpa mecânica pode ser uma tinta. O termo “tinta” significa um líquido que se converte em uma película sólida após uma camada fina da tinta ter sido aplicada a um substrato.

[0041] Iniciadores (primers), lacas ou tintas coloridas se incluem na definição de tinta. A presença da MFC mecânica na tinta não somente proporciona as propriedades de resistência à radiação UV da tinta, como, também, apresenta a vantagem de aumentar a viscosidade da tinta. Normalmente, aditivos para melhorar a viscosidade são adicionados a composições de tinta, a fim de que a tinta obtenha a viscosidade necessária. Mediante uso da MFC mecânica como aditivo na tinta, são obtidas uma aperfeiçoada resistência à UV, como, também, uma aperfeiçoada viscosidade.

[0042] A composição pode consistir de um protetor solar. Os protetores solares são cremes mais frequentemente usados na pele, a fim de reduzir os efeitos prejudiciais da radiação UV. O uso da MFC mecânica em protetores solares tornará possível reduzir, ou mesmo, eliminar os outros bloqueadores de UV normalmente usados em protetores solares usados nos dias de hoje, como, por exemplo, dióxido de titânio ou óxido de zinco.

[0043] A composição pode ser uma cor de revestimento. Uma cor de revestimento compreende pigmentos, cargas, etc., para melhorar as propriedades de impressão, por exemplo, de um produto de papel ou papelão. Mediante adição de MFC mecânica a uma cor de revestimento, a viscosidade da cor de revestimento também irá melhorar. Assim, é possível de acordo com a presente invenção proporcionar uma cor de revestimento apresentando uma maior resistência à radiação UV e uma maior viscosidade. A cor de revestimento compreendendo MFC mecânica de acordo com a presente invenção pode ser adicionada a um produto de papel ou papelão por meio de quaisquer técnicas de revestimento convencionais conhecidas.

[0044] A composição pode ser uma composição de colagem. As composições de colagem são normalmente usadas em produtos de papel ou papelão para reduzir a capacidade dos produtos de absorver água. As composições de colagem podem ser usadas como colagem interna, isto é, a composição de colagem pode ser adicionada a um suprimento durante a produção de um produto de papel ou papelão, ou pode ser usada como uma colagem de superfície, isto é, a composição de colagem é adicionada à superfície do produto de papel ou papelão. A composição de colagem pode ser adicionada mediante uso de qualquer equipamento convencional de colagem.

[0045] A composição também pode ser uma solução de impregnação de madeira. As soluções de impregnação de madeira são usadas para melhorar as características da madeira, por exemplo, para aumentar a resistência, melhorar sua resistência à água, umidade ou produtos químicos e/ou para melhorar a sua resistência contra a deterioração da madeira ou outras deteriorações biológicas. Mediante a adição de MFC mecânica a uma solução de impregnação de madeira, a madeira tratada terá, então, uma melhorada resistência à UV, evitando que a madeira seja alvejada ou de qualquer outra maneira negativamente afetada pela radiação UV. A solução de impregnação de madeira pode ser adicionada por qualquer método convencional, por exemplo, por aspersão da solução à madeira, imersão da madeira na solução, etc.

[0046] A composição pode ainda se constituir de um fio. Isto pode ser uma grande vantagem em alguns campos técnicos para a possibilidade de se produzir fios com satisfatórias propriedades de bloqueio de radiação UV.

[0047] A composição pode ser um material compósito compreendendo um polímero, de preferência, um material polimérico termoplástico selecionado do grupo que compreende polietileno, polipropileno, ácido poliláctico, poliestireno, policarbonato, cloreto de polivinila, acrilonitrila butadieno, estireno, acetato de vinil etileno, e/ou derivados, e/ou copolímeros, e/ou misturas dos mesmos. O teor de polímero da composição, de preferência, é de 10 a 80% em peso, em relação ao peso seco da suspensão do dito material fibroso e do referido material polimérico. É importante fornecer materiais compósitos usados, por exemplo, em tampas de rosca com propriedades de bloqueio de radiação UV.

[0048] Celulose microfibrilada (MFC), no contexto do presente pedido de patente, significa uma fibra particulada de celulose em nano escala, ou também conhecida como fibrila, com pelo menos uma dimensão menor que 100 nm. A MFC compreende celulose parcial ou totalmente fibrilada ou fibras de lignocelulose. As fibrilas liberadas têm um diâmetro menor que 100 nm, enquanto que o diâmetro real da fibrila ou a distribuição de tamanho de partícula, e/ou alongamento (comprimento/largura) depende da fonte e dos métodos de fabricação A menor fibrila é denominada fibrila elementar e possui um diâmetro de aproximadamente 2-4 nm (ver, por exemplo, o artigo de Chinga-Carrasco G., “Cellulose fibres, nanofibrils and microfibrils: The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view”, Nanoscale Research Letters 2011, 6:417), embora seja comum que a forma agregada das fibrilas elementares, também definida como microfibrila (Fengel D., “Ultrastructural behavior of cell wall polysaccharides”, Tappi J., Março de 1970, Vol. 53, No. 3), é o produto principal que é obtido ao se fazer a MFC, por exemplo, pelo uso de um processo de refino prolongado ou um processo de desintegração por queda de pressão. Dependendo da fonte e do processo de fabricação, o comprimento das fibrilas pode variar de cerca de 1 a mais de 10 micrômetros. Uma classificação de MFC grossa pode conter uma fração substancial de fibras fibriladas, isto é, fibrilas protuberantes de traqueídeos (fibra de celulose) e com uma certa quantidade de fibrilas liberada de traqueídeos (fibra de celulose).

[0049] Existem diferentes acrônimos para a MFC, tais como, microfibrilas de celulose, celulose fibrilada, celulose nanofibrilada, agregados de fibrila, fibrilas de celulose em nanoescala, nanofibras de celulose, nanofibrilas de celulose, microfibras de celulose, fibrilas de celulose, celulose microfibrilar, agregados de microfibrilas e agregados de microfibrilas de celulose. A MFC também pode ser caracterizada por várias propriedades físicas ou físico-químicas, tais como, grande área superficial ou sua capacidade de formar um material semelhante a gel com baixo teor de sólidos (1-5% em peso) quando dispersa em água. A fibra de celulose é, de preferência, fibrilada até um ponto em que a área superficial específica final da MFC formada seja de cerca de 1 a cerca de 200 m2/g, ou mais preferivelmente, 50-200 m2/g, quando determinado para um material seco por congelamento com a utilização do método BET.

[0050] Existem diversos métodos para produzir a MFC, tais como, refinamento de passagem única ou múltipla, pré-hidrólise seguida de refinamento ou desintegração de alto cisalhamento ou liberação de fibrilas. Uma ou várias etapas de pretratamento são usualmente necessárias para fabricar a MFC, tanto eficiente em energia como sustentável. As fibras de celulose da polpa a ser fornecida podem assim ser previamente tratadas, enzimaticamente ou quimicamente, por exemplo, para reduzir a quantidade de hemicelulose ou lignina. As fibras de celulose podem ser quimicamente modificadas antes da fibrilação, em que as moléculas de celulose contêm outros grupos funcionais (ou mais) que os encontrados na celulose original. Tais grupos incluem, entre outros, carboximetila (CMC), aldeído e/ou grupos carboxila (celulose obtida por oxidação mediada por N-oxila, por exemplo, método "TEMPO"), ou amônio quaternário (celulose catiônica). Após ser modificada ou oxidada em um dos métodos acima descritos, torna-se mais fácil desintegrar as fibras em MFC, ou um tamanho nanofibrilar ou em NFC.

[0051] A celulose nanofibrilar pode conter algumas hemiceluloses, onde a quantidade é dependente da fonte vegetal. A desintegração mecânica das fibras previamente tratadas, por exemplo, hidrolisadas, previamente intumescidas, ou matéria-prima de celulose oxidada, é realizada com equipamento adequado, tal como, um refinador, moedor, homogeneizador, coloider (dispositivo mecânico tipo filtro), moedor de fricção, sonicador de ultrassom, fluidizador, tal como, microfluidizador, macrofluidizador ou homogeneizador do tipo fluidizador. Dependendo do método de fabricação da MFC, o produto pode também conter finos, ou celulose nanocristalina ou, por exemplo, outros produtos químicos presentes em fibras de madeira ou no processo de fabricação de papel. O produto também pode conter várias quantidades de partículas de fibra de tamanho mícron que não foram facilmente fibriladas.

[0052] A MFC é produzida a partir de fibras de celulose de madeira, tanto de fibras de madeira dura como de fibras de madeira macia. Também pode ser produzida a partir de fontes microbianas, fibras agrícolas, tais como, polpa de palha de trigo, bambu, bagaço, ou outras fontes de fibras diferentes de madeira. De preferência, é produzida a partir de polpa, incluindo polpa de fibra virgem, por exemplo, polpas mecânicas, químicas e/ou termomecânicas. Também pode ser produzida a partir de aparas de papel ou papel reciclado.

[0053] A definição acima descrita de MFC inclui, sem que seja a isso limitado, o novo padrão TAPPI proposto (W13021) em nanofibrila de celulose (CMF), que define um material de nanofibra de celulose contendo múltiplas fibrilas elementares, com regiões cristalinas e amorfas, tendo alto alongamento, com uma largura de 5-30 nm e um alongamento normalmente superior a 50.

[0054] De acordo com uma modalidade, a MFC pode ter um valor de Schopper Riegler (SR°) superior a 87. O valor de Schopper Riegler pode ser obtido através do método padrão definido na Norma EN ISO 5267-1. Este alto valor de SR é determinado para um tecido úmido repolpado, com ou sem produtos químicos adicionais, assim, as fibras não foram consolidadas em uma película ou inicializadas, por exemplo, em uma característica de hornificação.

[0055] O teor de sólido seco desse tipo de tecido, antes de ser desintegrado e ter medido o SR, é menor que 50% (peso/peso). Para determinar o valor de Schopper Riegler é preferível tomar uma amostra logo após a seção do fio onde a consistência do tecido úmido é relativamente baixa.

[0056] O especialista versado na técnica entende que produtos químicos usados na fabricação de papel, tais como, agentes de retenção ou agentes de desidratação, causam impacto sobre o valor de SR.

[0057] O valor de SR aqui especificado deve ser entendido como uma indicação, mas não uma limitação, para refletir as características do próprio material de MFC. Entretanto, o ponto de amostragem da MFC também pode influenciar o valor de SR medido. Por exemplo, o suprimento poderia ser uma suspensão fracionada ou uma suspensão não- fracionada, e estas podendo ter diferentes valores de SR. Portanto, os valores especificados de SR aqui apresentados, são, assim, uma mistura de frações grossas e finas, ou uma fração única compreendendo uma classificação de MFC que proporciona o valor de SR desejado.

EXEMPLO

[0058] Polpa quimiomecânica de madeira macia foi fluidificada 10 vezes em um fluidizador, de modo a produzir MFC mecânica.

[0059] Películas de MFC compreendendo diferentes quantidades de MFC mecânica foram produzidas. A MFC mecânica foi misturada com MFC química para formar películas compreendendo menos de 100% de MFC mecânica. A MFC química foi produzida por meio de tratamento enzimático da polpa kraft com a enzima endoglicanase, a 50°C, durante 3 horas, seguido de aumento da temperatura para 90°C, para desativar as enzimas adicionadas. A polpa tratada de forma enzimática foi depois fibrilada utilizando um fluidizador, para uma consistência de 3%, a fim de produzir a MFC química.

[0060] A MFC mecânica e a MFC química foram misturadas e formadas, de modo a proporcionar uma película de MFC. A transmitância das películas foi medida usando-se um espectrofotômetro Cone Cary 100, com uma esfera de integração DRA CA-301, sob temperatura ambiente e em uma umidade relativa (RH) de 50%.

[0061] Os resultados dos testes podem ser vistos na Figura 1. A figura 1 mostra que a transmitância para as películas compreendendo baixas quantidades de MFC mecânica tem uma baixa transmitância dentro da área de UV e uma alta transmitância fora da área de UV, por exemplo, na área de luz visível. É ideal que se tenha baixa transmitância dentro da área de UV e alta transmitância na área de luz visível. Assim, mediante a presente invenção, torna-se possível produzir uma película transparente ou pelo menos semitransparente, com satisfatórias propriedades de bloqueio de radiação UV, mesmo com baixa adição de MFC mecânica.

[0062] Em vista da descrição detalhada acima da presente invenção, outras modificações e variações tornar- se-ão evidentes para aqueles versados na técnica. Entretanto, deve ser evidente que tais outras modificações e variações podem ser efetivadas, sem que haja afastamento do espírito e do escopo da invenção.

Claims

1. Película de bloqueio de radiação ultravioleta (UV) compreendendo celulose microfibrilada caracterizada pelo fato de que pelo menos parte da celulose microfibrilada é celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, em que a película compreende de 2,5% a 50% em peso de material à base de fibra de celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado; e em que pelo menos parte da celulose microfibrilada é celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico químico modificado em que a película compreende de 50% a 97,5% em peso de material à base de fibra de celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico químico modificado; em que o material lignocelulósico não químico modificado é polpa mecânica; e em que o material lignocelulósico químico modificado é MFC de polpa química.

2. Película, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a polpa mecânica é polpa quimiotermomecânica (CTMP), polpa termomecânica (TMP), polpa de madeira moída por pressão (PGW) e/ou polpa de madeira moída em pedra (SGP).

3. Película, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material lignocelulósico é fibra de casca de coco.

4. Película, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a película compreende de 5 a 40% em peso de material à base de fibra de celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado.

5. Película, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a película compreende também nano-cargas.

6. Película, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a película possui um peso base inferior a 50 g/m2.

7. Película, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a película compreende de 60 a 95% em peso de material à base de fibra de celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico químico modificado.

8. Película, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a película possui um peso base inferior a 35 g/m2.

9. Película, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a película possui um peso base inferior a 25 g/m2.

10. Método para produzir uma película possuindo propriedades de bloqueio de radiação ultravioleta (UV) , caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: - fornecer uma primeira suspensão compreendendo celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado; - fornecer uma segunda suspensão compreendendo celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico químico modificado; - misturar a primeira e a segunda suspensões, por meio do que uma mistura é obtida, em que a mistura compreende a primeira suspensão em uma quantidade de 2,5% a 50% em peso do material à base de fibra e a segunda suspensão em uma quantidade de 50% a 97,5% em peso do material à base de fibra; - conduzir a mistura para uma tela e, em seguida; - desidratar a mistura para formar a película; em que o material lignocelulósico não químico modificado é polpa mecânica; e em que o material lignocelulósico químico modificado é MFC de polpa química.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado possui um valor de Schopper Riegler (SR°) superior a 87 SR°.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que nano-cargas são adicionadas à primeira suspensão e/ou à segunda suspensão.

13. Composição possuindo propriedades de bloqueio de radiação ultravioleta (UV), caracterizada pelo fato de que a dita composição compreende celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, em que a composição compreende de 2,5% a 50% em peso de material à base de fibra de celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico não químico modificado, e em que a dita composição compreende celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico químico modificado em que a película compreende de 50% a 97,5% em peso de material à base de fibra de celulose microfibrilada produzida a partir de material lignocelulósico químico modificado; em que o material lignocelulósico não químico modificado é polpa mecânica; e em que o material lignocelulósico químico modificado é MFC de polpa química.

14. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a composição é uma tinta.

15. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a composição é um protetor solar.

16. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a composição é uma cor de revestimento.

17. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a composição é uma composição de colagem.

18. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a composição é uma solução de impregnação de madeira.

19. Composição, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que a composição é um compósito compreendendo um polímero.