BR112019012404B1 - Método de fabricação de um material de acondicionamento vedável por calor - Google Patents

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Abstract

A invenção refere-se a um método de fabricação de um material de acondicionamento vedável por calor, o método compreendendo as etapas de: proporcionar um substrato de papelão compreendendo uma camada superior, aplicar uma primeira camada de barreira por dispersão sobre a camada superior, onde a primeira camada de barreira por dispersão compreende um látex que tem uma primeira temperatura de transição vítrea, e aplicar uma segunda camada de barreira por dispersão sobre a primeira camada de barreira, onde a segunda camada de barreira por dispersão compreende um látex que tem uma segunda temperatura de transição vítrea, onde a segunda temperatura de transição vítrea é maior do que a primeira temperatura de transição vítrea, onde a gramatura da segunda camada de barreira por dispersão é menor do que a gramatura da primeira camada de barreira por dispersão e onde a segunda camada de barreira por dispersão compreende pigmentos. A invenção refere-se adicionalmente a um material de acondicionamento vedável por calor respectivo.

Description

[0001] A presente invenção refere-se em geral ao papel ou papelão revestido e, em particular, ao papel ou papelão revestido tendo propriedades de resistência aos óleos e às graxas, utilizável como material de acondicionamento.
[0002] Os produtos à base de fibras, tais como o papel e o papelão, são amplamente usados em acondicionamentos de alimentos. Os produtos à base de fibras usados como acondicionamentos, tais como os acondicionamentos de líquidos ou os acondicionamentos de alimentos, devem ser capazes de suportar a influência dos itens acondicionados, tal como a influência de líquidos ou alimento sobre o produto à base de fibras. Uma maneira é prover o produto à base de fibras com uma barreira, por exemplo, uma barreira resistente à água ou à graxa, o que torna o produto à base de fibras mais resistente contra líquidos ou graxa. As barreiras são normalmente aplicadas por revestimento do substrato à base de fibras com composições que proporcionam as propriedades de barreira. Diferentes revestimentos podem ser aplicados dependendo das propriedades necessárias da barreira, enquanto o número de revestimentos é normalmente limitado pelos custos e pelo número de estações de revestimento em uma dada máquina. Os materiais comumente usados quando se forma uma barreira sobre um produto à base de fibras são o polietileno (PE), o polipropileno (PP), o poli(tereftalato de etileno) (PET), o etileno álcool vinílico (EVOH) ou o etileno acetato de vinila (EVA). Os polímeros podem, por exemplo, ser laminados ou revestidos por extrusão sobre o produto à base de fibras. Atualmente, a maioria dos revestimentos de barreira é fabricada com técnicas de revestimento por extrusão e, portanto, fabricada fora de linha em uma unidade de revestimento separada. No entanto, o revestimento fora de linha é caro, visto que requer um tratamento extra das bobinas e uma etapa extra de conversão. Outro desafio é que as películas revestidas por extrusão são mais difíceis de reciclar e o tratamento das quebras é praticamente impossível.
[0003] O revestimento de barreira por dispersão permite uma integração de cadeia de importância com o revestimento fora de linha ou em linha, utilizando o equipamento de revestimento existente na máquina de papel ou papelão. Entende-se que o revestimento de barreira por dispersão significa uma técnica de revestimento onde o látex, isto é, uma dispersão aquosa de partículas de polímeros finas, é aplicado à superfície de um papel ou papelão para formar uma película sólida não porosa após a secagem. Os revestimentos por dispersão podem ser reciclados, o que foi uma das forças motrizes por trás do desenvolvimento da técnica de revestimento de barreira por dispersão. As barreiras por dispersão comuns usam, p.ex., formulações à base de látex de estireno-butadieno, poli(álcool vinílico) ou ceras de polietileno. Um problema relacionado às formulações de revestimento por dispersão é a tendência do revestimento de aderir aos rolos guia ou transportadores quentes ou de aderir a si próprio no estágio do rebobinador, quando o papelão for enrolado. Esse fenômeno é chamado bloqueio. Se o bloqueio ocorrer, o produto é danificado e não pode ser usado. O bloqueio é mais evidente quando o revestimento for fresco e estiver quente. Além disso, as propriedades químicas de pressão, umidade e superfície da superfície contatada também influenciarão o comportamento de bloqueio. Tem sido tentado reduzir o bloqueio reduzindo a velocidade de produção ou resfriando o papelão antes do estágio do rebobinador. No entanto, essas medidas reduzem significativamente a eficiência da produção.
[0004] Várias formulações ou polímeros modificados foram divulgados abordando o problema com o bloqueio, ao mesmo tempo mantendo as propriedades de barreira. A US 2002136913 descreve um material de acondicionamento com um revestimento de barreira à base de polímero, onde o polímero é um copolímero de estireno- butadieno hidrogenado. O ensinamento refere-se ao efeito do copolímero de estireno-butadieno hidrogenado em comparação com o copolímero não hidrogenado. No entanto, a aplicação de uma segunda barreira por dispersão não é mencionada. O WO 2015/003275 A1 descreve um substrato à base de papel dobrável revestido com revestimento de base e revestimento superior, onde o revestimento superior é resistente ao bloqueio. O revestimento superior compreende um polímero ou dispersão de um polímero ou copolímero que proporciona a barreira ao papel. O ensinamento, no entanto, não se refere à temperatura de transição vítrea dos polímeros. O WO 2012/163821 A1 divulga um acondicionamento que tem uma barreira por dispersão compreendendo dois polímeros diferentes que têm diferentes temperaturas de transição vítrea. A dita mistura proporciona propriedades de barreira e uma resistência ao bloqueio melhorada. O ensinamento, no entanto, refere-se apenas à mistura dos diferentes polímeros e à temperatura de transição vítrea média calculada a partir das diferentes temperaturas de transição vítrea. O WO 2009/142739 A1 descreve um revestimento por dispersão compreendendo uma nanocarga, um agente de reticulação e um aglutinante que proporciona barreira e resistência ao bloqueio. O ensinamento, no entanto, não se refere à aplicação de um segundo revestimento por dispersão. A JP 2006028697 A divulga um papel à prova de graxa com camada de base e de topo formada por revestimento de uma emulsão de resina sintética do tipo acrílica sobre um material de base de papel. A temperatura de transição vítrea da resina da camada de base é menor do que a temperatura de transição vítrea da resina de camada de topo. O papel à prova de graxa, no entanto, não se destina à vedação por calor.
[0005] No entanto, algumas práticas das técnicas anteriores podem melhorar a resistência ao bloqueio, mas em detrimento da eficiência de produção diminuída ou da qualidade mais insatisfatória do papelão em vista da resistência à graxa, das propriedades de barreira ao óleo mineral ou da capacidade de vedação. Particularmente, as propriedades de vedação permanecem como um requisito crucial para os produtos revestidos por dispersão. O revestimento necessita adicionalmente ser desintegrável e, preferivelmente, também imprimível.
[0006] Assim, permanece uma necessidade por um método de revestimento por dispersão que elimine ou mitigue os problemas com o bloqueio. Particularmente, é um objetivo da presente invenção proporcionar um material de acondicionamento revestido por dispersão que proporcione resistência ao bloqueio, mas também seja vedável por calor e conserve as propriedades de barreira. A presente invenção também proporciona a barreira uma boa capacidade de impressão.
[0007] Este objetivo é satisfeito com o método e os materiais de acondicionamento de acordo com as reivindicações independentes da presente invenção. As reivindicações dependentes estão relacionadas às modalidades preferidas.
[0008] A invenção proporciona um método de fabricação de um material de acondicionamento vedável por calor, o método compreendendo as etapas de: - proporcionar um substrato de papelão compreendendo uma camada superior, - aplicar uma primeira camada de barreira por dispersão sobre a camada superior, onde a primeira camada de barreira por dispersão compreende um látex que tem uma primeira temperatura de transição vítrea e - aplicar uma segunda camada de barreira por dispersão sobre a primeira camada de barreira, onde a segunda camada de barreira por dispersão compreende um látex que tem uma segunda temperatura de transição vítrea, onde a segunda temperatura de transição vítrea é maior do que a primeira temperatura de transição vítrea, onde a gramatura da segunda camada de barreira por dispersão é menor do que a gramatura da primeira camada de barreira por dispersão e onde a segunda camada de barreira por dispersão compreende pigmentos.
[0009] O material de acondicionamento produzido pelo método de acordo com a invenção é vedável por calor e, simultaneamente, tem boas propriedades de barreira e resistência ao bloqueio. Assume-se que a primeira camada de barreira que compreende um látex com uma temperatura de transição vítrea (Tg) menor proporciona boas propriedades de formação de película e de barreira e facilita a conversão, enquanto que a segunda camada com maior Tg proporciona resistência ao bloqueio. Descobriu-se surpreendentemente que um papelão revestido com látex pode proporcionar alta resistência ao bloqueio e ainda permanecer vedável por calor, se a segunda camada for mais fina do que a primeira camada, o que permite a capacidade de vedação por calor apesar de uma temperatura de transição vítrea maior do látex da segunda camada ou camada superior. Sem estar ligado a uma teoria específica, acredita-se que a segunda camada de barreira por dispersão compreendendo pigmentos tenha o efeito de assegurar que as propriedades de barreira não sejam destruídas na secagem se a segunda camada for um pouco mais permeável e não devido à formação rápida da película e consequentemente não destruídas por bolhas de defeito formadas na primeira camada na secagem. Assim, é uma vantagem importante que as propriedades de barreira sejam conservadas, ao mesmo tempo que é também proporcionada uma capacidade de vedação por calor. As vantagens da invenção são assim atingidas observando vários determinantes para a primeira e a segunda camadas de barreira por dispersão, p.ex., as diferenças nas temperaturas de transição vítrea, a gramatura e a segunda camada de barreira por dispersão compreendendo pigmentos. Particularmente, o tratamento das quebras na extremidade úmida da máquina de papel é facilitado. O principal componente do "piche branco" às vezes observado nos sistemas de máquinas de papel é o látex. A redução dos problemas de depósitos de piches na extremidade úmida de uma máquina de papel pode melhorar dramaticamente a eficiência da máquina.
[0010] Como usados neste documento, o "papel" e o "papelão" referem-se a um substrato à base de papel compreendendo fibras que podem incluir, pelo menos em parte, fibras vegetais, de madeira e/ou sintéticas. O substrato de papelão compreende preferivelmente fibras celulósicas. Um substrato de papelão típico usado para material de acondicionamento compreende pelo menos uma camada, preferivelmente diversas camadas. O substrato de papelão é preferivelmente um papelão de acondicionamento com multicamadas, compreendendo pelo menos duas camadas, uma camada de apoio e uma camada superior. O substrato de papelão pode compreender, por exemplo, uma camada superior e uma de apoio e pelo menos uma camada do meio. O substrato de papelão pode adicionalmente compreender uma ou várias camadas do meio. O substrato de papelão pode ter uma gramatura de pelo menos 150 gsm, preferivelmente pelo menos 200 gsm. Um tal papelão multicamadas é particularmente adequado para o acondicionamento de líquidos e/ou alimentos.
[0011] Como usada neste documento, a "camada de barreira" refere-se a uma camada de revestimento que proporciona propriedades de barreira ao substrato de papelão por redução ou eliminação da permeabilidade dos gases através do material e/ou da absorção de líquidos na estrutura da fibra. Os revestimentos de barreira são necessários para impedir a saída dos sabores, aromas ou outros ingredientes do produto acondicionado e, especialmente, para impedir a entrada no acondicionamento de oxigênio, umidade, graxa e óleo, especialmente o óleo mineral, e outros contaminantes que possam deteriorar a qualidade do produto acondicionado. As barreiras proporcionam particularmente as propriedades de barreira ao óleo e/ou à graxa, que são particularmente cruciais para a acondicionamento de produtos alimentícios. Como usada neste documento, a "camada de barreira por dispersão" refere-se a uma camada que tenha sido produzida por revestimento de barreira por dispersão sobre o substrato de papelão.
[0012] Como usado neste documento, o "látex" refere-se a uma suspensão aquosa de partículas de polímeros, que podem ser polímeros naturais, polímeros sintéticos ou suas combinações.
[0013] Como usado neste documento, o "pigmento" refere-se a extensores, cargas e revestimentos, tais como argila, giz ou caulim, usados para a fabricação de papel, conforme normalmente referido na indústria de papel.
[0014] A presente invenção será adicionalmente descrita em conexão com várias modalidades e outros aspectos. Eles podem ser combinados livremente, a menos que o contexto indique claramente o contrário.
[0015] A primeira camada de barreira primária é aplicada sobre a camada superior do substrato de papelão, enquanto a segunda camada de barreira proporciona a camada superior. É crucial para proporcionar boas propriedades de barreira e resistência ao bloqueio que a temperatura de transição vítrea da segunda camada superior (Tg2) seja maior do que a temperatura de transição vítrea do primeiro látex (Tg1), pois foi constatado que, se a segunda temperatura de transição vítrea for menor, o revestimento mostra um número maior de furinhos e uma tendência mais forte de bloqueio que causa problemas enormes na máquina de fabricação de papel. Além disso, as propriedades de barreira do papelão revestido se perdem. A segunda temperatura de transição vítrea (Tg2) pode estar na faixa de > 10°C a < 40°C, preferivelmente na faixa de > 20°C a < 25°C, maior do que a primeira temperatura de transição vítrea (Tg1).
[0016] Nas modalidades, a primeira temperatura de transição vítrea está na faixa de ^ -10°C a ^ 15°C, preferivelmente na faixa de > -10°C a < 10°C. A temperature de transição vítrea é determinada pelo método de calorimetria de varredura diferencial [ASTM D7426 08(2013)]. A temperatura de transição vítrea depende da razão de unidades de monômero ou polímeros, tal como a razão de unidades de butadieno ou acrilato copolimerizadas para as unidades de monômero de estireno copolimerizadas, do grau de reticulação, da distribuição de peso molecular, dos aditivos etc. Nas modalidades, a segunda temperatura de transição vítrea pode estar na faixa de > 10°C a < 40°C, preferivelmente na faixa de ^ 15°C a ^ 30°C, mais preferivelmente na faixa de ^ 20°C a < 25°C. Pode ser proporcionado um papelão revestido que proporciona uma barreira eficiente contra a graxa e o óleo, especialmente o óleo mineral, e alta resistência à água. Os valores da primeira e da segunda temperaturas de transição vítrea podem variar, por exemplo, nas faixas dadas, desde que a primeira temperatura de transição vítrea seja menor do que a segunda temperatura de transição vítrea.
[0017] Nas modalidades, a primeira camada de barreira por dispersão é aplicada em uma quantidade na faixa de > 4g/m2 a < 25g/m2, preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 5g/m2 a < 15g/m2. A gramatura da segunda camada de barreira por dispersão é preferivelmente menor do que a gramatura da primeira camada. A gramatura de uma folha de papel ou camada de revestimento refere-se ao peso expresso em gramas por metro quadrado, gsm ou g/m2. Como usado neste documento, gsm e g/m2 podem ser usados de forma permutável. Nas modalidades, a segunda camada de barreira por dispersão é aplicada em uma quantidade na faixa de > 3g/m2 a < 20g/m2, preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 5g/m2 a < 15g/m2, mais preferivelmente na faixa de > 5g/m2 a < 12g/m2. A gramatura das camadas pode ser quase a mesma, desde que a primeira camada tenha preferivelmente uma gramatura maior. A gramatura da segunda camada de barreira por dispersão pode estar na faixa de > 1g/m2 a < 10g/m2, ou na faixa de > 2g/m2 a < 5g/m2, ou na faixa de > 3g/m2 a < 5g/m2, menor do que a gramatura da primeira camada de barreira por dispersão. Descobriu-se surpreendentemente que, embora uma quantidade bastante pequena de látex com a Tg maior possa ser usada como uma camada de barreira externa ou segunda camada de barreira, a vedação por calor do papelão revestido ainda é possível.
[0018] A primeira e a segunda camadas de barreira por dispersão podem ser aplicadas pelo uso de qualquer tecnologia de revestimento conhecida, tal como lâmina, cortina, pressão da película, spray, rotogravura,rotogravura reversa, revestidor de espuma ou similar. A temperatura mínima de formação da película (MFFT) do látex, tanto na primeira quanto na segunda camada de barreira por dispersão, pode estar na faixa de > 0°C a < 20°C. Uma temperatura mínima de formação da película nesta faixa pode proporcionar a formação de uma película lisa e contínua.
[0019] Nas modalidades, a primeira camada de barreira por dispersão pode compreender os pigmentos em uma quantidade na faixa de > 0% em peso a < 40% em peso, preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 5% em peso a < 20% em peso, mais preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 10% em peso a < 15% em peso, com base no teor de sólidos secos. O primeiro revestimento por dispersão pode ou não compreender os pigmentos. A primeira camada de barreira por dispersão compreende preferivelmente os pigmentos em pequenas quantidades. Os pigmentos podem ser selecionados a partir do grupo que compreende a argila, o carbonato de cálcio e/ou o talco. O pigmento é preferivelmente um pigmento com alta razão aparente. O pigmento na primeira camada por dispersão ajuda na melhora da resistência do revestimento e da retenção de água. Isto permite, de um modo vantajoso, uma barreira mais eficiente em um menor peso de revestimento. A primeira dispersão de barreira preferivelmente tem uma boa resistência do revestimento.
[0020] A segunda camada de barreira por dispersão pode compreender uma quantidade alta de pigmentos. Nas modalidades, a segunda barreira por dispersão compreende os pigmentos em uma quantidade na faixa de > 30% em peso a < 70% em peso, preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 30% em peso a < 50% em peso, com base no teor de sólidos totais. Os pigmentos podem, p.ex., ser selecionados a partir do grupo que compreende a argila, o carbonato de cálcio e/ou o talco. O pigmento tem preferivelmente um fator de impacto maior do que 5, mais preferivelmente maior do que 10 e mais preferivelmente maior do que 15.
[0021] Nas modalidades, a primeira camada de barreira por dispersão compreende o látex em uma quantidade na faixa de > 70% em peso a < 100% em peso, com base no teor de sólidos secos da camada. A primeira camada de barreira por dispersão é aplicada sobre a camada superior. Nas modalidades, a segunda camada de barreira por dispersão, a qual é aplicada sobre a parte superior da primeira camada, compreende o látex em uma quantidade na faixa de ^ 50% em peso a ^ 90% em peso, preferivelmente em uma quantidade na faixa de ^ 60% em peso a ^ 80% em peso, com base no teor de sólidos secos da camada.
[0022] O látex para uso na primeira e/ou na segunda camada de barreira por dispersão pode ser selecionado a partir do grupo que compreende o látex de estireno-butadieno, o látex de estireno-acrilato, o látex de acrilato, o látex de acetato de vinila, o látex de acetato de vinila-acrilato, o látex de estireno-butadieno- acrilonitrila, o látex de estireno-acrilato-acrilonitrila, o látex de estireno-butadieno-acrilato-acrilonitrila, o látex de estireno-anidrido maleico, o látex de estireno- acrilato- anidrido maleico, ou uma mistura destes látex. O látex é preferivelmente um látex de estireno-butadieno (SB) ou um látex de estireno-acrilato (SA), o látex de acrilato, o látex de acetato de vinila, ou o látex de acetato de vinila-acrilato, ou uma mistura destes látex. De preferência, uma mistura de látex é usada em ambas as camadas. O látex pode ser à base de matéria orgânica, i.e., derivado de biomassa, tal como o látex de estireno-acrilato ou de estireno-butadieno à base de matéria orgânica. O látex à base de matéria orgânica pode proporcionar um desempenho similar e proporciona uma pegada de carbono melhorada. Ambos os látex da primeira e da segunda camadas de barreira por dispersão podem ser os mesmos, ou podem ser usados látex diferentes para as respectivas camadas. No entanto, mesmo se, por exemplo, um látex de estireno- acrilato (SA) for usado em ambas as camadas, o látex de SA usado na segunda camada tem uma temperatura de transição vítrea maior do que o látex de SA usado na primeira camada e, preferivelmente, o látex de SA usado na segunda camada também tem um tamanho de partícula médio menor.
[0023] Nas modalidades, o tamanho de partícula médio do látex na segunda camada de barreira por dispersão é menor do que o tamanho de partícula médio do látex da primeira camada de barreira por dispersão. As vantagens são que as partículas menores na segunda camada dão origem a uma superfície maior, o que leva a propriedades de barreira melhoradas e melhor formação da película. Na primeira camada, é mais vantajoso usar maiores tamanhos de partículas médios de modo que o revestimento permaneça melhor sobre a superfície. O termo "diâmetro médio" refere- se ao valor médio de todos os diâmetros ou diâmetros com a média aritmética calculada, em relação a todas as partículas.
[0024] A primeira camada por dispersão pode adicionalmente compreender coaglutinantes, tais como o amido, a carboximetil celulose (CMC), os espessantes dilatáveis em álcali ou o poli(álcool vinílico) (PVOH). O amido pode ser usado na primeira camada de barreira por dispersão em uma quantidade na faixa de > 0% em peso a < 50% em peso, ou > 10% em peso a < 20% em peso, com base no teor de sólidos secos. A primeira camada de barreira pode conter nanofibras de celulose, preferivelmente na faixa de > 1% em peso a < 10% em peso, com base no teor de sólidos secos. Tais coaglutinantes podem controlar a viscosidade e a retenção de água. Tais coaglutinantes podem adicionalmente proporcionar propriedades de barreira à graxa. A primeira camada de barreira pode adicionalmente compreender agentes espessantes, preferivelmente na faixa de ^ 0,5% em peso a ^ 10% em peso, ou ^ 1% em peso a ^ 5% em peso, com base no teor de sólidos secos. O revestimento pode adicionalmente conter outros produtos químicos funcionais, tais como os nanopigmentos, os reticuladores, os lubrificantes, os aditivos de resistência a úmido e similares. A primeira camada de barreira por dispersão tem preferivelmente uma barreira de KIT na faixa de > 6 a < 12, preferivelmente na faixa de ^ 9 a ^ 12. Como usado neste documento, o Número de Classificação de Kit refere-se a uma métrica dada para indicar quão bem uma superfície, tal como a superfície do revestimento seco do papelão revestido, resiste à penetração por uma série de reagentes de agressividade crescente [método TAPPI 559, teste 3M KIT]. A primeira camada de barreira por dispersão também tem preferivelmente uma barreira ao óleo mineral determinada como a taxa de transmissão de vapor de hexano (HVTR) de <100. Os valores de HVTR [método BASF] abaixo de 100 proporcionam uma boa proteção dos produtos alimentícios acondicionados.
[0025] A segunda camada por dispersão pode adicionalmente compreender um ou mais aglutinantes. O aglutinante pode ter uma temperatura de transição vítrea de > 20°C, preferivelmente na faixa de > 20°C a < 35°C. A segunda camada por dispersão pode adicionalmente compreender um ou vários coaglutinantes, tais como o amido, a carboximetil celulose (CMC), os espessantes dilatáveis em álcali ou o poli(álcool vinílico) (PVOH). O coaglutinante pode ter uma temperatura de transição vítrea acima de 40°C. Tal temperatura de transição vítrea do aglutinante aumentará vantajosamente a resistência ao bloqueio do segundo revestimento de barreira por dispersão. Um revestimento resistente ao bloqueio pode facilitar a secagem. Menos energia de secagem vantajosamente levará a menores problemas com o sabor e o odor, e a ajuda na transferência de calor pode levar a um revestimento não grudento.
[0026] A quantidade de material não desintegrável em ambas, primeira e segunda, as camadas de barreira por dispersão é preferivelmente menos do que 20% em peso, mais preferivelmente menos do que 10% em peso, conforme calculada na quantidade de sólidos totais nos revestimentos. Isto proporciona que o revestimento por dispersão seja preferivelmente dispersável novamente.
[0027] Antes de ser revestido com a primeira e a segunda barreiras por dispersão, o substrato de papelão pode ser tratado na superfície com, p.ex., o amido. O substrato de papelão tem preferivelmente uma rugosidade mínima, determinada de acordo com o método de Parker PrintSurf (PPS), de PPS < 15μm, mais preferivelmente < 10μm, antes de ser tratado de acordo com a invenção. O substrato de papelão ainda tem preferivelmente uma porosidade, determinada de acordo com o método de Bendtsen, de abaixo de 500.
[0028] A invenção refere-se adicionalmente a um material de acondicionamento vedável por calor produzido pelo método da invenção como descrito acima. O material de acondicionamento vedável por calor obtido pelo método é utilizável para as aplicações de revestimento de papel que requeiram propriedades de barreira, tais como, por exemplo, uma barreira à água e/ou uma barreira à graxa e ao óleo, particularmente no acondicionamento de alimentos. O método proporciona particularmente um papelão revestido adequado para a vedação por calor.
[0029] A invenção refere-se adicionalmente a um material de acondicionamento vedável por calor compreendendo: - um substrato de papelão compreendendo uma camada superior, - uma primeira camada de barreira por dispersão sobre a camada superior, onde a primeira camada de barreira por dispersão compreende um látex que tem uma primeira temperatura de transição vítrea (Tg) e - uma segunda camada de barreira por dispersão sobre a primeira camada de barreira, onde a segunda camada de barreira por dispersão compreende um látex que tem uma segunda temperatura de transição vítrea, onde a segunda temperatura de transição vítrea é maior do que a primeira temperatura de transição vítrea, onde a gramatura da segunda camada de barreira por dispersão é menor do que a gramatura da primeira camada de barreira por dispersão e onde a segunda camada de barreira por dispersão compreende pigmentos.
[0030] Verificou-se que o material de acondicionamento vedável por calor de acordo com a invenção proporciona uma barreira eficiente contra a graxa e o óleo, especialmente o óleo mineral, e alta resistência à água. É particularmente vantajoso que o material de acondicionamento seja vedável por calor e/ou adequado para a vedação pelo uso de ultrassom, e particularmente conserve boas propriedades de vedação por calor. O material de acondicionamento pode ser vedado por outros métodos que a vedação por calor, contudo, a capacidade de vedação por calor é a característica mais importante, uma vez que a vedação por calor é amplamente usada nos campos de acondicionamento de alimentos. É particularmente vantajoso que o papelão revestido por dispersão proporcione um acondicionamento vedável por calor que conserve particularmente as boas propriedades de vedação por calor.
[0031] O substrato de papelão compreende pelo menos uma camada, preferivelmente várias camadas, por exemplo, uma camada superior e uma de apoio e pelo menos uma camada do meio. O substrato de papelão é, preferivelmente, um papelão de acondicionamento com multicamadas, compreendendo pelo menos duas camadas, uma camada de apoio e uma camada superior. O substrato de papelão pode ter uma gramatura de pelo menos 150gsm, preferivelmente pelo menos 200gsm. O substrato de papelão pode adicionalmente compreender uma ou várias camadas do meio. Tal papelão com multicamadas é particularmente adequado para o acondicionamento de líquidos e/ou alimentos. O substrato de papelão pode ser tratado na superfície com, p.ex., o amido. O substrato de papelão tem preferivelmente uma rugosidade mínima, determinada de acordo com o método de Parker Print-Surf (PPS), de < 15μm, mais preferivelmente < 10μm, antes de ser revestido. O substrato de papelão ainda preferivelmente tem uma porosidade, determinada de acordo com o método de Bendtsen, de abaixo de 500.
[0032] Verificou-se que as boas propriedades de barreira e a resistência ao bloqueio proporcionadas de forma vantajosa pelo material de acondicionamento são baseadas em que a segunda temperatura de transição vítrea é maior do que a primeira temperatura de transição vítrea. A segunda temperatura de transição vítrea pode estar na faixa de ^ 10°C a < 40°C, preferivelmente na faixa de ^ 20°C a < 25°C, maior do que a primeira temperatura de transição vítrea. Os valores da primeira e da segunda temperaturas de transição vítrea podem variar, desde que a primeira temperatura de transição vítrea seja menor do que a segunda temperatura de transição vítrea. A primeira temperatura de transição vítrea pode estar na faixa de > -10°C a ^ 15°C, preferivelmente na faixa de > -10°C a ^ 10°C. A segunda temperatura de transição vítrea pode estar na faixa de > 10°C a < 40°C, preferivelmente na faixa de > 15°C a < 30°C, mais preferivelmente na faixa de > 20°C a < 25°C.
[0033] Nas modalidades, a primeira camada de barreira por dispersão pode ter uma gramatura ou peso de revestimento na faixa de > 4g/m2 a < 25g/m2, preferivelmente na faixa de > 5g/m2 a < 15g/m2. A gramatura da segunda camada de barreira por dispersão é menor do que a gramatura da primeira camada de barreira por dispersão. Nas modalidades, a segunda camada de barreira por dispersão pode ter uma gramatura ou peso de revestimento na faixa de > 3g/m2 a < 20g/m2, preferivelmente na faixa de > 5g/m2 a < 15g/m2, mais preferivelmente na faixa de > 5g/m2 a < 12g/m2. A gramatura das camadas pode ser quase a mesma, desde que a primeira camada tenha preferivelmente uma gramatura maior. A gramatura da segunda camada de barreira por dispersão pode estar na faixa de > 1g/m2 a < 10g/m2, ou na faixa de > 2g/m2 a < 5g/m2, ou na faixa de > 3g/m2 a < 5g/m2, menor do que a gramatura da primeira camada de barreira por dispersão. Descobriu-se surpreendentemente que, embora uma quantidade bastante pequena de látex com Tg maior possa ser usada como uma camada de barreira externa ou segunda camada de barreira, a vedação por calor do papelão revestido ainda é possível.
[0034] Nas modalidades, a primeira camada de barreira por dispersão pode compreender pigmentos em uma quantidade na faixa de > 0% em peso a < 40% em peso, preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 5% em peso a < 20% em peso, mais preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 10% em peso a < 15% em peso, com base no teor de sólidos secos. O primeiro revestimento por dispersão pode não compreender pigmentos. A primeira camada de barreira por dispersão compreende preferivelmente os pigmentos em pequenas quantidades. Os pigmentos podem ser selecionados a partir do grupo que compreende a argila, o carbonato de cálcio e/ou o talco. O pigmento é preferivelmente um pigmento com alta razão aparente. O pigmento na primeira camada por dispersão ajuda na melhora da resistência do revestimento e da retenção de água. Isto permite, de um modo vantajoso, uma barreira mais eficiente em um menor peso de revestimento. A primeira dispersão de barreira preferivelmente tem uma boa resistência do revestimento.
[0035] A segunda camada de barreira por dispersão pode compreender uma alta quantidade de pigmentos. Nas modalidades, a segunda barreira por dispersão compreende os pigmentos em uma quantidade na faixa de > 30% em peso a < 70% em peso, preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 30% em peso a < 50% em peso, com base no teor de sólidos totais. Os pigmentos podem ser selecionados a partir do grupo que compreende a argila, o carbonato de cálcio e/ou o talco. Os pigmentos têm preferivelmente um fator de impacto maior do que 5, mais preferivelmente maior do que 10 e mais preferivelmente maior do que 15.
[0036] Nas modalidades, o látex na primeira e/ou na segunda camadas de barreira por dispersão pode ser selecionado a partir do grupo que compreende o látex de estireno-butadieno, o látex de estireno-acrilato, o látex de acrilato, o látex de acetato de vinila, o látex de acetato de vinila-acrilato, o látex de estireno-butadieno- acrilonitrila, o látex de estireno-acrilato-acrilonitrila, o látex de estireno-butadieno-acrilato-acrilonitrila, o látex de estireno-anidrido maleico, o látex de estireno- acrilato-anidrido maleico, ou uma mistura destes látex. O látex é preferivelmente um látex de estireno-butadieno (SB) ou um látex de estireno-acrilato (SA), o látex de acrilato, o látex de acetato de vinila, ou o látex de acetato de vinila-acrilato, ou uma mistura destes látex. Os látex da primeira e da segunda camadas de barreira por dispersão podem ser os mesmos, ou podem ser usados diferentes látex para as respectivas camadas. De preferência, uma mistura de látex é usada em ambas as camadas. O látex pode ser à base de matéria orgânica, i.e., derivado de biomassa, tal como o látex de estireno-acrilato ou de estireno-butadieno à base de matéria orgânica. O látex à base de matéria orgânica pode proporcionar um desempenho similar e proporciona uma pegada de carbono melhorada. A temperatura mínima de formação da película (MFFT) do látex, tanto na primeira quanto na segunda camada de barreira por dispersão, pode estar na faixa de > 0°C a < 20°C. Uma temperatura mínima de formação da película nesta faixa pode proporcionar a formação de uma película lisa e contínua. Os látex da primeira e da segunda camadas de barreira por dispersão podem ser os mesmos, ou podem ser usados diferentes látex para as respectivas camadas. No entanto, mesmo se, por exemplo, um látex de estireno-acrilato (SA) for usado para ambas as camadas, o látex de SA da segunda camada tem uma temperatura de transição vítrea maior do que o látex de SA da primeira camada e, preferivelmente, o látex de SA da segunda camada também tem um tamanho de partícula médio menor. Nas modalidades, o tamanho de partícula médio do látex na segunda camada de barreira por dispersão é menor do que o tamanho de partícula médio do látex da primeira camada de barreira por dispersão. As partículas menores na segunda camada vantajosamente dão origem a uma superfície maior, o que leva a propriedades de barreira melhoradas e melhor formação da película. Os tamanhos de partículas médios maiores na primeira camada vantajosamente melhoram que o revestimento permaneça melhor sobre a superfície do papelão.
[0037] Nas modalidades, a primeira camada de barreira por dispersão compreende o látex em uma quantidade na faixa de > 70% em peso a < 100% em peso, com base no teor de sólidos secos da camada. Nas modalidades, a segunda camada de barreira por dispersão, a qual é aplicada sobre a parte superior da primeira camada, compreende o látex em uma quantidade na faixa de > 50% em peso a < 90% em peso, preferivelmente em uma quantidade na faixa de > 60% em peso a < 80% em peso, com base no teor de sólidos secos da camada.
[0038] A primeira camada por dispersão pode adicionalmente compreender os coaglutinantes, tais como o amido, a carboximetil celulose (CMC), os espessantes dilatáveis em álcali ou o poli(álcool vinílico) (PVOH). O amido pode ser usado na primeira camada de barreira por dispersão em uma quantidade na faixa de ^ 0% em peso a ^ 50% em peso, ou ^ 10% em peso a ^ 20% em peso, com base no teor de sólidos secos. A primeira camada de barreira pode conter nanofibras de celulose, preferivelmente na faixa de > 1% em peso a ^ 10% em peso, com base no teor de sólidos secos. Tais coaglutinantes podem controlar a viscosidade e a retenção de água. Tais coaglutinantes podem adicionalmente proporcionar as propriedades de barreira à graxa. A primeira camada de barreira pode adicionalmente compreender os agentes espessantes, preferivelmente na faixa de > 0,5% em peso a < 10% em peso, ou > 1% em peso a < 5% em peso, com base no teor de sólidos secos. O revestimento pode adicionalmente conter outros produtos químicos funcionais, tais como os nanopigmentos, os reticuladores, os lubrificantes, os aditivos de resistência a úmido e similares.
[0039] Nas modalidades, a primeira camada de barreira por dispersão tem preferivelmente uma barreira de KIT na faixa de > 6 a < 12, preferivelmente na faixa de > 9 a < 12. A primeira camada de barreira por dispersão também tem preferivelmente uma barreira ao óleo mineral, determinada como a taxa de transmissão de vapor de hexano (HVTR), de <100. Os valores de HVTR abaixo de 100 proporcionam uma boa proteção dos produtos alimentícios acondicionados.
[0040] A segunda camada por dispersão pode adicionalmente compreender um ou mais aglutinantes. O aglutinante pode ter uma temperatura de transição vítrea de > 20 °C, preferivelmente na faixa de ^ 20°C a < 35°C. A segunda camada por dispersão pode adicionalmente compreender um ou vários coaglutinantes, tais como o amido, a carboximetil celulose (CMC), os espessantes dilatáveis em álcali ou o poli(álcool vinílico) (PVOH). O coaglutinante pode ter uma temperatura de transição vítrea acima de 40°C. Tal temperatura de transição vítrea do aglutinante aumentará vantajosamente a resistência ao bloqueio do segundo revestimento de barreira por dispersão.
[0041] A quantidade de material não desintegrável em ambas, primeira e segunda, as camadas de barreira por dispersão é preferivelmente menos do que 20% em peso, mais preferivelmente menos do que 10% em peso, conforme calculada na quantidade de sólidos totais nos revestimentos. Isto proporciona que o revestimento por dispersão seja preferivelmente dispersável novamente.
[0042] A invenção refere-se adicionalmente a um acondicionamento vedado por calor ou a um acondicionamento vedado por ultrassom produzido a partir do material de acondicionamento vedável por calor produzido pelo método de acordo com a invenção, ou a partir do material de acondicionamento vedável por calor de acordo com a invenção. O acondicionamento é preferivelmente produzido por vedação por calor.
[0043] As características adicionais da presente invenção tornar-se-ão evidentes a partir dos exemplos e das figuras, onde:A Fig. 1 é um desenho esquemático de um material de acondicionamento de acordo com uma modalidade da invenção.
[0044] O material de acondicionamento mostrado na Figura 1 compreende um substrato de papelão 1, compreendendo uma camada superior 1a. O substrato de papelão pode ser um papelão de acondicionamento com multicamadas compreendendo adicionalmente pelo menos uma camada de apoio 1b. A camada superior 1a do papelão é revestida com uma primeira camada de barreira por dispersão 2, onde a primeira camada de barreira por dispersão 2 compreende um látex que tem uma primeira temperatura de transição vítrea. Uma segunda camada de barreira por dispersão 3 está disposta sobre a primeira camada de barreira 2, onde a segunda camada de barreira por dispersão 3 compreende um látex que tem uma segunda temperatura de transição vítrea. A temperatura de transição vítrea do látex da segunda barreira por dispersão 3 é maior do que a temperatura de transição vítrea do látex da primeira camada de barreira por dispersão 2. A gramatura da segunda camada de barreira por dispersão 3 é menor do que a gramatura da primeira camada de barreira por dispersão 2. A segunda camada de barreira por dispersão 3 compreende adicionalmente pigmentos. As camadas de barreira por dispersão são trazidas por revestimento de barreira por dispersão para o substrato de papelão. O material, como mostrado na figura 1, é particularmente adequado para os acondicionamentos de produtos vedados por calor.
Exemplo 1
[0045] De modo a avaliar os materiais de acondicionamento da invenção, foi realizada uma série de testes onde o comportamento de bloqueio do material de acondicionamento, fabricado de acordo com a invenção, foi avaliado em um ensaio de laboratório usando um revestidor de bastão.
[0046] As composições de revestimento (base, vedação por calor 1, vedação por calor 2) foram preparadas de acordo com a tabela 1:Tabela 1:
Figure img0001
Figure img0002
[0047] O CHP 204 é um Látex de SA que tem uma temperatura de transição vítrea de 10°C, o Acronal 728 é um látex de SA disponível da BASF tendo uma temperatura de transição vítrea de 23°C. O Rheocarb 121 é um espessante acrílico, e o Hydragloss 90 é um pigmento de argila de caulim.
[0048] A composição de revestimento foi revestida por uso de um revestidor de bastão sobre o papelão não revestido Cupforma Natura, 232 g/m2, que é um papelão de três camadas com duas camadas externas feitas de polpas kraft branqueadas e uma camada do meio compreendendo a polpa kraft branqueada e a CTMP (Polpa Químio-Termo- Mecânica). As propriedades do material de acondicionamento de duas corridas de teste estão resumidas na tabela 2: Tabela 2:
Figure img0003
corrida camada 1, gramatura do revesti-mento
[0049] Todas as corridas de teste não mostraram, ou mostraram muito pouca, tendência ao bloqueio. Esta é uma melhora significativa sobre a prática da técnica anterior ao se usar um único látex, com uma temperatura de transição vítrea (Tg) de aproximadamente 10, no revestimento e onde nós observamos muitos problemas relacionados ao bloqueio e, às vezes, mesmo as camadas de papelão não foram capazes de serem separadas após a bobinagem. Além disso, como pode ser visto na tabela 2, os valores de Cobb observados foram baixos, especialmente ao se usar apenas o látex com baixa temperatura de transição vítrea (Tg) como a primeira camada por dispersão, como na corrida de teste no. 2. A vedação por calor também foi observada ser surpreendentemente boa. Em 100, todas as fibra se rasgam.
Exemplo 2
[0050] Foi realizada uma segunda série de testes nos quais o comportamento de bloqueio do material de acondicionamento, fabricado de acordo com a invenção, foi avaliado em um ensaio de produção usando um revestidor fora da linha (aplicador de rolo e barra de medição).
[0051] As composições de revestimento das camadas por dispersão 1 e 2 foram preparadas de acordo com a tabela 3:Tabela 3:
Figure img0004
[0052] De acordo com o exemplo L, os látex usados foram os Látex de SA CHP 204 tendo uma temperatura de transição vítrea de 10°C e Acronal 728 tendo uma temperatura de transição vítrea de 23°C. Também foram usados o Rheocarb 12 que é um espessante acrílico e o Hydragloss 90 que é um pigmento de argila de caulim.
[0053] Três ensaios foram executados com aplicação de um bastão e um revestidor fora de linha. Os resultados estão resumidos na tabela 4:Tabela 4:
Figure img0005
[0054] Como pode ser visto na tabela 4 a partir dos valores de COBB e KIT, todos os três ensaios usando a primeira e a segunda camadas por dispersão de acordo com a invenção proporcionaram um papelão com altos valores de barreira à umidade e à graxa. Além disso, nenhum problema com o bloqueio foi observado e satisfazendo a capacidade de vedação por calor.
[0055] Mais uma vez, isto proporciona vantagens importantes comparadas aos métodos da técnica anterior, que causam um bloqueio grave quando não foi observada a condição que as temperaturas de transição vítrea do látex da segunda camada por dispersão fossem maiores do que a temperatura de transição vítrea do látex da primeira camada por dispersão.

Claims (13)

1. Método de fabricação de um material de acondicionamento vedável por calor, o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - proporcionar um substrato de papelão compreendendo uma camada superior, - aplicar uma primeira camada de barreira de dispersão sobre a camada superior, em que a primeira camada de barreira de dispersão compreende um látex que tem uma primeira temperatura de transição vítrea e, em que a primeira camada de barreira de dispersão compreende pigmentos em uma quantidade de > 0% em peso a < 40% em peso com base no teor de sólidos secos, e - aplicar uma segunda camada de barreira de dispersão sobre a primeira camada de barreira, em que a segunda camada de barreira de dispersão compreende um látex que tem uma segunda temperatura de transição vítrea e, em que a segunda camada de barreira de dispersão compreende pigmentos em uma quantidade de > 30% em peso a < 7 0% em peso com base no teor de sólidos total da segunda camada de barreira de dispersão, em que a segunda temperatura de transição vítrea é maior do que a primeira temperatura de transição vítrea e, em que a gramatura da segunda camada de barreira de dispersão é menor do que a gramatura da primeira camada de barreira de dispersão.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira temperatura de transição vítrea é de > -10°C a ^ 15°C.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda temperatura de transição vítrea é de > 10°C a < 40°C.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira camada de barreira de dispersão é aplicada em uma quantidade de > 4g/m2 a < 25g/m2.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda camada de barreira de dispersão é aplicada em uma quantidade de > 3g/m2 a < 20g/m2.
6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda camada de barreira de dispersão compreende o látex em uma quantidade de > 50% em peso a < 90% em peso com base no teor de sólidos secos da segunda camada de barreira de dispersão.
7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tamanho de partícula médio do látex na segunda camada de barreira de dispersão é menor do que o tamanho de partícula médio do látex da primeira camada de barreira de dispersão.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira temperatura de transição vítrea é de ^ -10°C a ^ 10°C.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda temperatura de transição vítrea é de ^ 15°C a < 30°C.
10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira camada de barreira de dispersão é aplicada em uma quantidade de > 5g/m2 a < 15g/m2.
11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda camada de barreira de dispersão é aplicada em uma quantidade de > 5g/m2 a < 15g/m2.
12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira camada de barreira de dispersão compreende pigmentos em uma quantidade de > 5% em peso a < 20% em peso com base no teor de sólidos secos da primeira camada de barreira de dispersão.
13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda camada de barreira de dispersão compreende o látex em uma quantidade de > 60% em peso a < 80% em peso com base no teor de sólidos secos da segunda camada de barreira de dispersão.
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