BR112019015418B1

BR112019015418B1 - Método de fabricação de uma película compreendendo celulose microfibrilada

Info

Publication number: BR112019015418B1
Application number: BR112019015418-3A
Authority: BR
Inventors: Lars Axrup; Isabel Knöös; Christian Aulin; Magnus Hillergren; Tom Lindström; Göran Ström
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2023-03-28
Also published as: US20200023409A1; CN110139960B; US11724284B2; ZA201904128B; SE540669C2; EP3574143B1; JP7009485B2; JP2020511297A; PL3574143T3; BR112019015418A2; CA3046438A1; WO2018138702A1; SE1750069A1; EP3574143A1; CN110139960A

Abstract

O método da presente invenção se refere a um método de fabricação de uma película fibrosa, de barreira ao oxigênio, por moldagem (por fundição) de uma suspensão compreendendo celulose microfibrilada em cima de um substrato não poroso em um número de subseqüentes etapas com secagem intermediária. A presente invenção possibilita um eficiente método de fabricação de uma película de MFC por tecnologia de moldagem (de fundição) sem os problemas de rachaduras ou vazios formada/os na película. Por aplicação da MFC em diversas camadas, com secagem dentre as mesmas, a distância pela qual a água deve se difundir (se espalhar) através da película é mais curta, por intermédio do que a evaporação é mais eficiente e as propriedades de película não são negativamente afetadas pela secagem.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um método de fabricação de uma película (um filme) fundamentada em fibra de barreira ao oxigênio. A presente invenção adicionalmente diz respeito para películas feitas pelo método e para utilizações das mesmas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Uma barreira efetiva de gás e/ou de aroma, e particularmente, barreira ao oxigênio, é requerida em indústria de embalagens para proteção (para blindagem) de produtos que são sensíveis ao oxigênio, em conseqüência disso estendendo seus tempos de vida útil de prateleira. Estes incluem muitos produtos alimentícios, em particular, mas também produtos farmacêuticos e em produtos de indústria eletrônica. Materiais de embalagem conhecidos com propriedades de barreira ao oxigênio podem ser compreendidos de uma ou de diversas películas de polímero ou de um papel ou papelão fibroso, revestidas com uma ou diversas camadas de um polímero de barreira ao oxigênio, usualmente como parte de uma estrutura de revestimento de múltiplas camadas.

[0003] Mais recentemente, películas de celulose microfibrilada [microfibrillated cellulose (MFC)], nas quais fibrilas celulósicas desfibriladas foram suspensas, por exemplo, em água, reorganizadas e religadas juntamente formando uma película que é predominantemente de contínuas e boas propriedades de barreira de gás foram desenvolvidas.

[0004] Tais películas podem ser feitas por aplicação de uma suspensão de MFC sobre um substrato poroso formando uma rede seguida por desidratação da rede por drenagem de água através do substrato para formação da película. Isto pode ser completado, por exemplo, por utilização de um tipo de processo de máquina de papel - ou de papelão. O pedido de patente norte americano número US 2012/298319 A ensina um método de fabricação de uma película de MFC por aplicação de um fornecimento compreendendo MFC diretamente sobre substrato poroso, por conseqüência, possibilitando que a MFC venha a ser desidratada e filtrada.

[0005] Alternativamente, a película pode ser feita pela utilização de tecnologias de moldagem (de fundição), incluindo aplicação de uma dispersão de MFC em cima de um substrato moldado (fundido) não poroso, tal como um substrato polimérico ou de metal, e secagem de referida película por evaporação. As vantagens desta tecnologia incluem distribuição de espessura uniforme e superfície mais lisa (suave, macia) da película. A publicação de pedido de patente europeu número EP 2.771.390 A4 descreve a preparação de películas de MFC, em que uma dispersão de nanofibra de celulose aquosa é revestida sobre um papel ou substrato polimérico, seca e finalmente descascada (descamada) como uma folha (lâmina) de película de nanofibra.

[0006] Um problema conectado com o processo de moldagem (de fundição) é o de que quando a película é formada na etapa de secagem, a lenta difusão de água restringe a taxa de secagem. A difusão de vapor de água através da película é um processo lento que possui um impacto negativo sobre a eficiência de processo. Se a velocidade de secagem é aumentada, vazios ou até mesmo rachaduras podem ser formado/as na película deteriorando suas propriedades. Um problema adicional com o processo de moldagem é a formação de tensões de encolhimento na película formada o que pode possuir um impacto negativo sobre suas propriedades de robustez (força, resistência), tais como tensão em quebras ou resistência à tração.

[0007] Películas feitas a partir de MFC adicionalmente necessitam compreender uma quantidade bastante grande de plastificantes de maneira tal a exibir a elasticidade requerida. Existe uma necessidade para limitar a quantidade de plastificantes, especialmente em películas a serem utilizadas em conexão com embalagens alimentícias de maneira tal a cumprir com leis e regulamentações estipuladas. Além do mais, uma alta quantidade de plastificantes pode deteriorar as propriedades mecânicas e de barreira da película.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] É um objetivo da presente invenção o de possibilitar a fabricação de uma fina película de MFC com altas propriedades de resistência e de barreira e uma elasticidade aperfeiçoada, enquanto evitando os problemas anteriormente mencionados conectados para a secagem da película e para a utilização de uma grande quantidade de plastificantes. É um objetivo adicional da presente invenção o de proporcionar um método de fabricação mais eficiente em custos de uma tal fina película de MFC.

[0009] Estes objetivos, e adicionais vantagens da presente invenção, são completamente ou parcialmente conseguido/as pelo método sugerido, pela película e pela utilização da mesma em concordância com as reivindicações de patente independentes anexadas. Concretizações são estabelecidas nas reivindicações de patente dependentes anexadas, e na descrição a seguir.

[0010] O método da presente invenção se refere a um método de fabricação de uma película fibrosa, de barreira ao oxigênio, compreendendo as etapas de: - provisão de pelo menos uma primeira e uma segunda suspensão cada uma compreendendo celulose microfibrilada [microfibrillated cellulose (MFC)] em uma quantidade de pelo menos 50% em peso (% p) calculada sobre o conteúdo de sólidos total de referida suspensão; - aplicação de referida primeira suspensão sobre um substrato não poroso para formar uma primeira rede; - secagem de referida primeira rede para um conteúdo de sólidos de pelo menos 50% em peso (calculada sobre o peso total de referida rede) em uma etapa de secagem intermediária; - aplicação de referida segunda suspensão compreendendo celulose microfibrilada (MFC) em cima da superfície de referida primeira rede seca para formar uma segunda rede; e: - secagem da rede, compreendendo referida primeira e segunda rede, em uma etapa de secagem final para formar uma película possuindo um peso base de menos do que 40 g/m2 e um valor de Taxa de Transmissão de Oxigênio [Oxygen Transmission Rate (OTR)] de abaixo de 10 ml/m2/por 24h a 50% de RH, preferivelmente de abaixo de 5 ml/m2/por 24h a 50% de RH ou até mesmo de abaixo de 2 ml/m2/por 24h a 50% de RH.

[0011] A presente invenção possibilita um eficiente método para fabricar uma película de MFC por tecnologia de moldagem (de fundição) sem os problemas de rachaduras ou vazios formada/os na película. Por aplicação da película de MFC em diversas camadas, com secagem dentre as mesmas, a distância pela qual a água deve se difundir (se espalhar) através da película é mais curta, por intermédio do que a evaporação é mais eficiente e as propriedades de película não são negativamente afetadas pelo processo de secagem. Desta maneira, a taxa de secagem pode ser aumentada o que adicionalmente aperfeiçoa a eficiência de produção. O método pode adicionalmente compreender uma etapa de secagem de referida segunda rede em uma segunda etapa de secagem intermediária e uma etapa de aplicação de uma terceira suspensão, compreendendo celulose microfibrilada (MFC) em uma quantidade de pelo menos 50% em peso calculada sobre o conteúdo de sólidos total de referida suspensão, em cima de referida segunda rede seca precedentemente para a etapa de secagem final. O método pode compreender aplicação de um número de suspensões pré-determinado compreendendo celulose microfibrilada em uma quantidade de pelo menos 50% em peso em cima de um substrato em pelo menos quatro, ou pelo menos cinco, ou pelo menos seis subseqüentes etapas, preferivelmente pelo menos oito subseqüentes etapas, com etapas de secagem intermediárias, precedentemente para a etapa de secagem final. Quanto mais alto o número de camadas aplicadas para construir a espessura desejada, tanto mais uniforme (mais regular) a espessura da película irá ser. Isto possui um impacto positivo sobre as propriedades de barreira da película.

[0012] Em uma concretização da presente invenção, a rede é seca para um conteúdo de sólidos entre 50% em peso - 95% em peso, preferivelmente entre 50% em peso - 75% em peso, o mais preferivelmente entre 60% em peso - 70% em peso, na/s etapa/s de secagem intermediária/s precedentemente para a etapa de aplicação de uma subseqüente suspensão em cima da rede. Por conseqüência, a primeira rede é seca para um tal conteúdo de sólidos precedentemente para a aplicação de uma segunda rede, e a potencial primeira rede e segunda rede é seca para um tal conteúdo de sólidos precedentemente para a aplicação de uma terceira rede, etc.

[0013] A secagem da rede na/s etapa/s de secagem intermediária/s, por exemplo, a primeira rede, precedentemente para a aplicação de uma subseqüente rede pode ser desempenhada por utilização de métodos de secagem que são bem conhecidos no estado da técnica, por exemplo, pela utilização de ar quente, de IR, de micro-ondas, de secagem de rolo ou por aquecimento térmico do substrato.

[0014] O tempo de secagem total, incluindo etapas de secagem intermediária e final, é preferivelmente de menos do que 5 minutos, mais preferivelmente de menos do que 3 minutos, o que rende o método eficiente.

[0015] As suspensões, isto é, a primeira e segunda suspensão ou o número de suspensões pré- determinado, preferivelmente possui um conteúdo seco de pelo menos 3,5% em peso, mais preferivelmente de pelo menos 5% em peso, ou de pelo menos 15% em peso, o mais preferivelmente entre 15% em peso - 30% em peso ou entre 15% em peso - 25% em peso. O método da presente invenção torna possível a utilização de tais altos conteúdos secos, o que envolve economias em termos de consumo de energia e possibilita até mesmo taxas de secagem mais altas.

[0016] As suspensões, isto é, a primeira e a segunda suspensão ou o número de suspensões pré- determinado, são preferivelmente aplicadas sobre o substrato pela utilização de uma tecnologia de revestimento sem impacto, tal como revestimento por pulverização ou por cortina. Entretanto, o método de aplicação o mais preferido é revestimento por pulverização, na medida em que este método de aplicação eficientemente evita destruição de uma prévia camada formada e possibilita a utilização de altos conteúdos secos.

[0017] Em uma concretização preferida da presente invenção, pelo menos uma das suspensões, isto é, a primeira e/ou segunda suspensão ou uma ou diversas do número de suspensões, compreende um plastificante em uma quantidade de menos do que 30% em peso, preferivelmente de menos do que 15% em peso, ou de menos do que 10% em peso, 5% em peso, 1% em peso, ou ainda mesmo de menos do que 0,1% em peso, todas as porcentagens calculadas sobre a quantidade total de sólidos na suspensão. Em uma concretização da presente invenção, todas das suspensões formando a película compreendem plastificante em uma quantidade de menos do que 30% em peso, preferivelmente de menos do que 15% em peso, ou de menos do que 10% em peso, ou até mesmo de menos do que 0,1% em peso, todas as porcentagens calculadas sobre a quantidade total de sólidos na suspensão. As suspensões formando a película podem de qualquer forma compreender nenhum plastificante (sem plastificantes).

[0018] Em uma concretização da presente invenção, pelo menos uma das suspensões compreende celulose microfibrilada quimicamente modificada.

[0019] Em um segundo aspecto, a presente invenção se refere a uma película fundamentada em fibra de barreira ao oxigênio, preferivelmente fabricada pelo método em concordância com a presente invenção, película que compreende plastificantes em uma quantidade de menos do que 10% em peso, preferivelmente de menos do que 5% em peso, ou de menos do que 0,1% em peso, todas as porcentagens em peso calculadas sobre o peso total de referida película seca. Referida película adicionalmente exibe: - um peso base de menos do que 40 g/m2, preferivelmente de menos do que 35 g/m2; - um valor de Taxa de Transmissão de Oxigênio (OTR) de abaixo de 10 ml/m2/por 24h a 50% de RH, preferivelmente de abaixo de 5 ml/m2/por 24h a 50% de RH, ou até mesmo de abaixo de 2 ml/m2/por 24h a 50% de RH,; e: - uma tensão em valor de quebra de pelo menos 3,5%; preferivelmente de pelo menos 4%.

[0020] Referida película proporciona extraordinárias propriedades de barreira ao oxigênio e de resistência (força, robustez).

[0021] A película pode adicionalmente ser caracterizada pelo fato das características aparecendo nas concretizações relacionadas para o primeiro aspecto da presente invenção.

[0022] Em um terceiro aspecto, a presente invenção se refere para a utilização da película em aplicações de embalagem de alimentos ou de líquidos.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0023] Celulose microfibrilada [microfibrillated cellulose (MFC)] deverá no contexto do presente pedido de patente significar uma fibra ou fibrila de partícula de celulose de nano escala com pelo menos uma dimensão de menos do que 100 nm. MFC compreende parcialmente ou totalmente fibras de celulose fibrilada ou de lignocelulose. As fibrilas liberadas possuem um diâmetro de menos do que 100 nm, enquanto que o diâmetro de fibrila efetivo ou distribuição de tamanho de partícula e/ou relação de aspecto (comprimento/largura) depende da fonte e dos métodos de fabricação. A fibrila a menor é chamada de fibrila elementar e possui um diâmetro de aproximadamente 2 nm - 4 nm (ver, por exemplo, 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), enquanto é comum que a forma agregada das fibrilas elementares, também definida como microfibrila (Fengel, D., Ultrastrutural behavior of cell wall polysaccharides, Tappi J., March 1970, Vol 53, No. 3), é o produto principal que é obtido quando de fabricação de MFC, por exemplo, por utilização de um processo de refino estendido ou processo de desintegração por queda de pressão. Dependendo da fonte e do processo de fabricação, o comprimento das fibrilas pode variar a partir de em torno de 1 micrômetro para mais do que 10 micrômetros. Um grau de MFC grosseiro poderia conter uma fração substancial de fibras fibriladas, isto é, fibrilas se projetando a partir da traqueide (fibra de celulose), e com uma determinada quantidade de fibrilas liberadas a partir da traqueide (fibra de celulose).

[0024] Existem diferentes acrônimos para MFC, tais como microfibrilas de celulose, celulose fibrilada, celulose nanofibrilada [nanofibrillated cellulose (NFC)], agregados de fibrila, fibrilas de celulose de nano escala, nanofibras de celulose, nanofibrilas de celulose, microfibrilas de celulose, fibrilas de celulose, celulose microfibrilar, agregados de microfibrila e agregados de microfibrila de celulose. MFC também pode ser caracterizada por várias propriedades físicas ou químico-físicas, tais como grande área de superfície ou sua habilidade para formar um material assemelhado a gel em baixos sólidos (1% em peso - 5% em peso) quando dispersada em água.

[0025] A fibra de celulose é preferivelmente fibrilada em uma extensão tal que a área de superfície específica final da MFC formada venha a ser a partir de cerca de 1 m2/g até cerca de 300 m2/g, tal como 1 m2/g até 200 m2/g ou mais preferivelmente 50 m2/g - 200 m2/g quando determinada para um material congelado-seco com o método de BET.

[0026] Vários métodos existem para fazer MFC, tais como refino de passe único ou múltiplo, pré-hidrolise seguida por refino ou alta desintegração de cisalhamento ou liberação de fibrilas. Uma ou diversas etapas de pré- tratamento são usualmente requeridas de maneira tal a fazer fabricação de MFC tanto eficiente em energia e quanto sustentável. As fibras de celulose da polpa a serem fornecidas podem, por conseqüência, serem pré-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 grupos funcionais outros (ou mais) do que aqueles encontrados na celulose original. Tais grupos incluem, entre outros, carboximetil (CMC), grupos aldeído e/ou carboxil (celulose obtida por oxidação mediada por N-oxil, por exemplo, “TEMPO”) ou amônio quaternário (celulose catiônica). Depois de ser modificada ou oxidada em um dos métodos anteriormente descritos, é mais fácil desintegrar as fibras para MFC ou tamanho nanofibrilar ou NFC.

[0027] A celulose nanofibrilar pode conter algumas hemiceluloses; a quantidade é dependente da fonte de planta. Desintegração mecânica das fibras pré-tratadas, por exemplo, matéria prima de celulose hidrolisada, pré- intumescida, ou oxidada, é realizada com equipamento adequado, tal como refinador, moedor, homogeneizador, colloider, moedor de fricção, sonicador de ultrassom, fluidizador, tal como microfluidizador, macrofluidizador ou homogeneizador do tipo de fluidizador. Dependendo do método de fabricação de MFC, o produto poderia também conter finos, ou celulose nanocristalina ou, por exemplo, outros produtos químicos presentes em fibras de madeira ou em processo de fabricação de papel. O produto poderia também conter várias quantidades de partículas de fibra de tamanho mícron que foram eficientemente fibriladas.

[0028] MFC é produzida a partir de fibras de celulose de madeira, tanto a partir de fibras de madeira dura ou quanto a partir de fibras de madeira macia. MFC pode também ser feita a partir de fontes microbianas, fibras de agricultura, tais como polpa de palha de trigo, bambu, bagaço ou outras fontes de fibra de não madeira. MFC é preferivelmente feita a partir de polpa incluindo polpa a partir de fibra virgem, por exemplo, polpas mecânicas, polpas químicas e/ou polpas termomecânicas. MFC pode também ser feita a partir de papel quebrado ou de papel reciclado.

[0029] A definição anteriormente descrita de MFC inclui, mas não é limitada para, o novo proposto padrão TAPPI W13021 sobre nano fibrila de celulose (CMF) definindo um material de nanofibra de celulose contendo fibrilas elementares múltiplas tanto com região cristalina e quanto com região amorfa, possuindo uma relação de aspecto alta com largura de 5 - 30 nm e relação de aspecto usualmente maior do que 50.

[0030] A taxa de transmissão de oxigênio [oxygen transmission rate (OTR)] conforme utilizada nas reivindicações de patente acompanhantes e na descrição é mensurada em concordância com (ASTM D 3985-05), por 24 horas a 230 C, 50% de RH.

[0031] Testes de tensão das películas de MFC foram conduzidos utilizando um testador de tensão MTS com um controlador Teststar IIS (MTS, USA). O testador de tensão foi equipado com um célula de carga de 500 N. Em teste, a velocidade de cabeça transversal foi de 5 mm/min. Mensurações foram feitas A 23 0C e 50% de RH sobre películas condicionadas por pelo menos 48 horas precedentemente para a testagem. Pelo menos 7 amostras foram cortadas em cada película e testadas. Durante testagem, a amostra fixando comprimento e largura foi de 30 mm e 6,1 mm, respectivamente. Atenção especial foi dada para assegurar que as amostras não deslizaram nos prendedores durante testagem. Propriedades mecânicas, tais como índice de resistência, índice de rigidez e tensão em quebra (como utilizados através de toda a descrição e nas reivindicações de patente acompanhantes) foram determinadas a partir das curvas de estresse-tensão mensuradas.

[0032] O termo “plastificantes” conforme utilizado aqui quer significar aditivos que aumentam a plasticidade da película. Plastificantes utilizados no processo da presente invenção podem, por exemplo, ser escolhidos a partir do grupo de alcoóis de açúcar, tal como sorbitol; polióis, tal como glicerol; poliéteres, tal como polietileno glicol (PEG); derivados de celulose, tal como carboxi metil celulose (CMC), ou uma combinação de quaisquer destes.

[0033] A presente invenção apresenta um método de fabricação de películas de MFC por subseqüentemente aplicação de um número de suspensões compreendendo celulose microfibrilada como o componente principal em cima de um substrato não poroso. A película é, por conseqüência, construída por diversas redes/camadas de MFC. As suspensões compreendem pelo menos 50% em peso de MFC, calculado sobre o conteúdo de sólidos total das suspensões, o restante sendo aditivos convencionais, tais como, por exemplo, fibras longas, enchimentos (tal como argila), ligantes (aglutinantes), tais como PVOH ou PVAC, agentes de dispersão ou amaciantes, etc.. As suspensões construindo a película preferivelmente são aplicadas em uma consistência de pelo menos 5% em peso, preferivelmente de 15% em peso, preferivelmente de pelo menos 20% em peso ou entre 15% em peso - 30% em peso, ou entre 15% em peso - 25% em peso. Cada suspensão é preferivelmente aplicada em uma quantidade para formar uma rede de entre 3 gsm - 6 gsm, preferivelmente de entre 4 gsm - 5 gsm. O substrato não poroso sobre o qual a película é formada possui uma superfície lisa (suave, macia) e pode, por exemplo, ser uma correia de metal ou um substrato de polímero. O método adicionalmente compreende secagem de cada rede aplicada precedentemente para a aplicação de uma subseqüente rede. Cada rede é seca para um conteúdo seco de pelo menos 50% em peso, preferivelmente entre 50% em peso - 95% em peso ou entre 50% em peso - 70% em peso, o mais preferivelmente entre 60% em peso - 70% em peso, precedentemente para a aplicação de uma subseqüente rede. Depois da aplicação da última camada/rede, a rede é seca para um conteúdo de umidade final preferivelmente de entre 0,1% em peso - 20% em peso para formar referida película. A secagem da película, tanto dentre a aplicação de subseqüentes redes e quanto da secagem final, pode ser completada por uma secagem sem contato utilizando, por exemplo, ar quente, IR ou micro-ondas.

[0034] A presente invenção proporciona um eficiente método para produzir uma película de MFC por tecnologias de revestimento de moldagem (de fundição) sem os problemas com rachaduras ou vazios formada/os na película, conectados para os métodos do estado da técnica. Adicionalmente, foi surpreendentemente descoberto que uma película de MFC com elasticidade requerida pode ser formada com somente uma quantidade limitada (tal como de menos do que 10% em peso fundamentado sobre a quantidade de sólidos total), ou nenhuma adição de plastificantes.

[0035] O método da presente invenção possibilita a utilização de diferentes tipos de fibras em diferentes camadas, o que abre a possibilidade de se construir uma estrutura de barreira otimizada. Em uma concretização do método da presente invenção, pelo menos uma das suspensões compreende celulose microfibrilada quimicamente modificada. A película pode, por exemplo, ser construída por pelo menos uma camada (por exemplo, uma primeira rede) compreendendo um tipo de MFC modificada e uma outra camada (por exemplo, uma segunda rede) compreendendo um outro tipo de MFC não modificada.

[0036] A película de MFC formada pelo método aqui descrito possui preferivelmente um peso base de 10 g/m2 - 4 0 g/m2, ou de 2 0 g/m2 - 4 0 g/m2, ou de 2 0 g/m2 - 3 0 g/m2, e uma espessura preferivelmente de abaixo de 50 μm ou de abaixo de 40 μm, preferivelmente na faixa de 20 μm - 40 μm. Em uma concretização preferida do método da presente invenção, o peso base da película é entre 10 g/m2 - 40 g/m2. Foi mostrado que pela utilização do método da presente invenção, tais finas películas podem ser produzidas, películas que ainda assim exibem altas propriedades de barreira ao oxigênio.

[0037] Em concordância com uma concretização da presente invenção, a densidade da película pode ser na faixa de a partir de 750 kg/m3 até 1.550 kg/m3. Em concordância com uma concretização da presente invenção, a densidade é mais alta do que 750 kg/m3, em concordância com uma concretização alternativa da presente invenção, a densidade é mais alta do que 950 kg/m3, e em concordância ainda com uma concretização alternativa da presente invenção, a densidade é mais alta do que 1.050 kg/m3. A película pode, por conseqüência, ser uma assim chamada película densa.

[0038] A película como descrita anteriormente é como tal útil para embalagens de alimentos ou de líquidos.

[0039] A película pode alternativamente ser utilizada como uma camada de película de MFC em um laminado de camadas múltiplas. Por conseqüência, a película pode ser aplicada em cima de uma base fibrosa, tal como um papel, um papelão ou um papelão feito de polpa química ou (químio) mecânica. Preferivelmente, a base fibrosa é papelão de um peso de 130 g/m2 até 250 g/m2, preferivelmente de 200 g/m2 até 250 g/m2, ou é papel de um peso de 40 g/m2 até 130 g/m2. O laminado pode adicionalmente compreender camadas de polímero, por exemplo, de polietileno, ou adicionais camadas de barreira. Tais laminados são úteis, por exemplo, é útil, por exemplo, para embalagens seláveis por calor de alimentos ou de líquidos.

Exemplo

[0040] Em uma primeira série de testes, quatro (4) películas de MFC foram produzidas, cada uma compreendendo dez (10) camadas. Referidas películas foram formados por tecnologia de pulverização sem ar a partir de suspensões aquosas, cada uma compreendendo 100% em peso de MFC conforme calculado sobre o conteúdo de sólidos total de referida suspensão. O conteúdo de sólidos total em cada suspensão aquosa foi de 3,5% em peso. Referidas suspensões foram moldadas (fundidas) pela utilização de pulverização sem ar sobre um substrato de aço inoxidável não poroso em dez (10) subseqüentes etapas. Em cada etapa, uma camada foi formada, depois do que referida camada foi seca por evaporação para um conteúdo seco de em torno de 90% em peso precedentemente para que uma subseqüente camada fosse aplicada em cima da superfície de referida seca, prévia camada. Depois da aplicação da última camada, a rede foi seca para um conteúdo seco final de 95% em peso. Em adição, três películas de referência foram formadas por moldagem (fundição) de somente uma camada de MFC em 3,5% em peso de conteúdo de sólidos em uma etapa única em cima de referido substrato não poroso, seguida por secagem para um conteúdo seco final de 95% em peso. A gramatura de cada uma das 7 películas produzidas foi 30 gsm depois de secagem.

[0041] A Figura 1 mostra a taxa de evaporação de água versus temperatura para cada película. Como pode ser observada na Figura 1, a taxa de evaporação total é dramaticamente aumentada quando de aplicação de dez (10) camadas ao invés de uma (1), para conseguir uma gramatura de 30 gsm total depois de secagem.

[0042] Em adição, a tensão em quebra foi altamente aperfeiçoada quando de moldagem (de fundição) de diversas camadas em concordância com o método da presente invenção.

[0043] Um segundo teste foi desempenhado onde películas foram formadas por 4 até 19 múltiplas camadas de diferentes espessuras para uma gramatura total de 40 gsm. Este segundo teste foi desempenhado em concordância com o método descrito anteriormente em conexão com a primeira série de testes, com a diferença de que o conteúdo de sólidos de cada suspensão aquosa foi de 5,4% em peso. Um número de camadas aumentado significativamente aumentou a tensão em quebra como mostrado é na Figura 2.

[0044] Em um terceiro teste, uma primeira, uma segunda e uma terceira película de MFC foram produzidas em concordância com o método descrito em conexão com a primeira série de testes, com a diferença de que os conteúdos de sólidos da suspensão utilizada para formar as películas foram variados. O conteúdo de sólidos da suspensão para formar a primeira película foi de 1,6% em peso, o conteúdo de sólidos da suspensão para formar a segunda película foi de 3,20% em peso e o conteúdo de sólidos da suspensão para formar a terceira película foi de 5,30% em peso.

[0045] A Figura 3 mostra a quantidade de água evaporada a partir de 1 kg de película depois de secagem das películas para um conteúdo seco final de em torno de 95% em peso em concordância com a presente invenção. Como podem ser observadas na Figura 3, as películas feitas a partir de suspensões de conteúdos de sólidos mais altos necessitam de muito menos secagem (menos quantidade de água evaporada) para conseguir o conteúdo de sólidos final. A Figura 4 mostra a tensão em quebra para referida primeira, segunda e terceira película de MFC. Como pode ser observada na Figura 4, a tensão em quebra é surpreendentemente não afetada pelo conteúdo de sólidos das suspensões utilizadas para formar as películas.

Claims

1. Método de fabricação de uma película fibrosa de barreira ao oxigênio, caracterizado por compreender as etapas de: - fornecer pelo menos uma primeira e uma segunda suspensão, cada uma compreendendo celulose microfibrilada (MFC) em uma quantidade de pelo menos 50% em peso, calculada sobre o teor de sólidos total da referida suspensão; - aplicar a referida primeira suspensão sobre um substrato não poroso para formar uma primeira rede; - secar a referida primeira rede para um teor de sólidos de pelo menos 50% em peso em uma etapa de secagem intermediária; - aplicar a referida segunda suspensão compreendendo celulose microfibrilada (MFC) em cima da superfície da referida primeira rede seca para formar uma segunda rede; e - secar a rede compreendendo as referidas primeira e segunda rede, em uma etapa de secagem final para formar uma película possuindo um peso base de menos do que 40 g/m2 e um valor de Taxa de Transmissão de Oxigênio (OTR) abaixo de 10 ml/m2/por 24h a 50% de RH.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por adicionalmente compreender secar a referida segunda rede em uma segunda etapa de secagem intermediária e aplicar uma terceira suspensão, compreendendo celulose microfibrilada (MFC) em uma quantidade de pelo menos 50% em peso, calculada sobre o teor de sólidos total da referida suspensão, em cima da referida segunda rede, antes da etapa de secagem final.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por compreender aplicar um número pré-determinado de suspensões compreendendo celulose microfibrilada em uma quantidade de pelo menos 50% em peso em cima de um substrato, em pelo menos seis etapas subsequentes, com etapas de secagem intermediária, antes da etapa de secagem final.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a rede é seca para um teor de sólidos entre 50% em peso a 95% em peso, preferivelmente entre 50% em peso a 75% em peso, mais preferivelmente entre 60% em peso a 70% em peso, na(s) etapa(s) de secagem intermediária(s) antes da etapa de aplicação de uma subseqüente suspensão em cima da rede.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tempo de secagem total, incluindo etapas de secagem intermediária e final, é de menos do que 5 minutos, preferivelmente de menos do que 3 minutos.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que cada suspensão possui um teor de sólidos de pelo menos 5% em peso, preferivelmente de pelo menos 15% em peso.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que cada suspensão possui um teor de sólidos entre 15% em peso e 30% em peso, preferivelmente de entre 15% em peso e 25% em peso.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as suspensões são aplicadas utilizando uma tecnologia de revestimento sem impacto, tal como revestimento por pulverização ou por cortina.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das suspensões compreende plastificante em uma quantidade de menos do que 30% em peso, preferivelmente de menos do que 15% em peso, mais preferivelmente de menos do que 10% em peso, todas as porcentagens calculadas sobre a quantidade de sólidos total na suspensão.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma das suspensões compreende celulose microfibrilada quimicamente modificada, tal como um derivado de celulose microfibrilada ou celulose microfibrilada oxidada.

11. Película de barreira ao oxigênio à base de fibra, feita pelo método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por compreender plastificantes em uma quantidade de menos do que 10% em peso, preferivelmente de menos do que 5% em peso, calculado sobre o peso total da referida película seca, em que a película que apresenta: - um peso base de menos do que 40 g/m2; - um valor de Taxa de Transmissão de Oxigênio (OTR) abaixo de 10 ml/m2/por 24h a 50% de RH; e - um valor de tensão em quebra de pelo menos 3,5%, preferivelmente de pelo menos 4%.

12. Película de barreira ao oxigênio à base de fibra compreendendo pelo menos 50% em peso de celulose microfibrilada (MFC) calculado sobre o teor de sólidos total da película, a referida película caracterizada por compreender plastificantes em uma quantidade de menos do que 10% em peso, preferivelmente de menos do que 5% em peso e apresentar: - um peso base de menos do que 40 g/m2; - um valor de Taxa de Transmissão de Oxigênio (OTR) abaixo de 10 ml/m2/por 24h a 50% de RH; e - um valor de tensão em quebra de pelo menos 3,5%, preferivelmente de pelo menos 4%.

13. Uso da película, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 11 e 12, caracterizado por ser em aplicações de embalagem de alimentos ou de líquidos.