BR112019017836B1

BR112019017836B1 - Papelão resistente a óleo, graxa, e umidade tendo uma aparência natural

Info

Publication number: BR112019017836B1
Application number: BR112019017836-8A
Authority: BR
Inventors: Jiebin Pang; Scott J. Reigel; Natasha G. Melton; Terry Clark; Teresa Krug; Steven Parker
Original assignee: Westrock Mwv, Llc
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2023-12-05
Also published as: US20190127917A1; CN110573674A; EP3615731A1; WO2018200790A1; US20210032817A1; US10844543B2; US11519134B2; BR112019017836A2

Abstract

Um papelão revestido tendo uma aparência natural é divulgado que inclui um revestimento de barreira que não contém substancialmente qualquer produto fluoroquímico ou cera, exibindo boa resistência a óleo, graxa, e umidade e não tem nenhuma tendência para formar blocos.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] Campo da Invenção: Esta divulgação refere-se aos substratos de papelão tendo resistência a óleo, graxa, e umidade, enquanto têm uma aparência natural e enquanto permanecem altamente repolpável e sem ter uma tendência para formar blocos.

[0002] Descrição da Técnica Relacionada: Embalagens sustentáveis usando materiais renováveis, recicláveis, e/ou compostáveis são crescentemente e fortemente desejadas para serviço alimentício e embalagem de alimentos. O próprio papel ou papelão é um dos materiais mais sustentáveis para aplicações de embalagem; entretanto, papel ou papelão são frequentemente revestidos ou laminados com materiais de barreira para satisfazer as exigências de embalagem. Estes revestimentos de barreira ou películas adicionais frequentemente tornam as embalagens acabadas não mais repolpáveis ou compostáveis. Por exemplo, papelão revestido com polietileno amplamente usado não é compostável nem reciclável sob condições típicas. O papelão revestido com polilactídeo pode ser compostável sob condições industriais, mas não é reciclável.

[0003] A resistência a óleo e graxa é uma das necessidades principais para embalagens de papelão nas indústrias alimentícias e serviços alimentícios. Diversas tecnologias incluindo tratamento com produtos químicos especiais (cera, produtos fluoroquímicos, amido, álcool polivinílico (PVOH), alginato de sódio, etc.), revestimento por extrusão de polímero (polietileno, etc.) foram utilizadas para prover resistência a óleo e graxa de embalagem de papelão. Entretanto, o papel ou papelão tratados com cera ou revestidos com polietileno, que são correntemente usados em embalagem resistente a óleo e graxa, apresentam dificuldades na repolpagem. Papel ou papelão tratados com produtos químicos especiais tais como produtos fluoroquímicos apresentam problemas potenciais de saúde, segurança e ambientais, e os cientistas têm alertado quanto a uma interrupção no uso não essencial de produtos fluoroquímicos em produtos de consumo comuns incluindo materiais de embalagem. O revestimento aquoso é uma das soluções promissoras para se alcançar estas metas, particularmente se o papelão revestido for altamente repolpável.

[0004] Embalagem e outros produtos de papel com uma aparência natural, marrom têm se tornado crescentemente preferidos pelos varejistas e proprietários de marcas para transmitir uma mensagem ambiental. Entretanto, revestimentos tradicionais para aplicação ao papelão kraft não branqueado são planejados para prover uma superfície branca sobre a qual artes gráficas de embalagem são tipicamente impressas. Embora seja possível formar embalagens a partir de estoque não revestido, as embalagens resultantes terão pouca ou nenhuma resistência a óleo, graxa ou umidade. Por outro lado, os revestimentos com base em polietileno, produto fluoroquímico ou revestimentos com base em cera e os semelhantes podem permitir que a fibra não branqueada seja observada, mas estão sujeitos às várias desvantagens debatidas acima.

[0005] Existe uma necessidade quanto a papelão resistente a óleo, graxa, e umidade, com aparência natural que evite problemas ambientais ou de segurança.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] O propósito geral da invenção é prover uma barreira para óleo, graxa, e umidade sobre papelão não branqueado pela aplicação de uma ou mais camadas de revestimento aquoso sem produtos fluoroquímicos ou cera. O revestimento pode ser aplicado sobre uma máquina de papel ou por um revestidor fora de linha. O papelão revestido de acordo com a invenção provê resistência a óleo, graxa e umidade, não tem nenhuma tendência para formar blocos, é complacente com as regulamentações de segurança e ambientais, tem boa repolpabilidade, exibe uma aparência natural, e pode ser produzido em um baixo custo.

[0007] Em uma modalidade, um papelão não branqueado revestido é divulgado que inclui um substrato de papelão não branqueado tendo um primeiro lado e um segundo lado; e um primeiro revestimento em contato com o primeiro lado, o primeiro revestimento tendo um peso de revestimento de cerca de 6 a 14 lbs por 3000 ft2 (10 a 23 g/m2) e compreendendo aglutinante e pigmento, o primeiro revestimento não contendo substancialmente nenhum produto fluoroquímico ou cera. A razão de aglutinante para pigmento no primeiro revestimento pode estar em uma faixa de 30 a 50 partes de aglutinante por 100 partes de pigmento, em peso.

[0008] Um segundo revestimento pode ser aplicado sobre o primeiro revestimento, o segundo revestimento também não contém substancialmente nenhum produto fluoroquímico ou cera. O papelão revestido provê propriedades de barreira para pelo menos um de óleo, graxa e umidade; e pode ser pelo menos 98,5% repolpável.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] A FIG. 1 ilustra um método para produzir um estoque base sobre uma máquina de papelão;

[0010] A FIG. 2 ilustra um método para tratar o estoque base da FIG. 1 aplicando- se revestimentos a um lado em uma máquina de papelão;

[0011] A FIG. 3 ilustra um método para tratar o estoque base da FIG. 1 aplicando- se revestimentos a um lado em um revestidor fora da máquina;

[0012] A FIG. 4 é um gráfico dos componentes a e b dos valores de cor L-a-b para diversas amostras;

[0013] A FIG. 5 mostra um dispositivo e método para medir a formação de blocos;

[0014] A FIG. 6 é um gráfico de resistência a óleo/graxa (nível de kit 3M) vs. peso de revestimento; e

[0015] A FIG. 7 é um gráfico de resistência à umidade (WVTR) vs. peso de revestimento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] A FIG. 1 e FIG. 2 ilustram um método exemplar na máquina de papel para revestimento de um lado de uma trama de papelão com duas camadas de revestimento aquoso. Um arame de formação 110 na forma de uma correia sem fim passa sobre um rolo de peito 115 que gira próximo a uma caixa de entrada 120. A caixa de entrada provê uma pasta fluida de fibra não branqueada em água com uma consistência razoavelmente baixa (por exemplo, cerca de 0,5% de sólidos) que passa sobre o arame de formação 110 que forma movimento. Durante uma primeira distância 230 água drena da pasta fluida e através do arame de formação 110, formando uma trama 300 de fibras úmidas. A pasta fluida durante a distância 130 pode ter ainda uma aparência úmida visto que existe água livre na sua superfície. Em algum ponto conforme a drenagem continua a água livre pode desaparecer da superfície, e na distância 231, água pode continuar a drenar embora a superfície pareça livre de água.

[0017] Eventualmente a trama é carregada por um feltro de transferência ou feltro de prensa através de um ou mais dispositivos de prensagem tais como rolos prensa 130 que ajudam a desidratar ainda mais a trama, usualmente com a aplicação de pressão, vácuo, e algumas vezes calor. Depois da prensagem, a trama ainda relativamente úmida 300 é seca, por exemplo usando secador ou seções de secagem 401, 402 para produzir uma trama seca (“estoque bruto”) 310 que pode depois ser conduzida através de uma prensa de colagem 510 que aplica uma cola superficial para produzir um “estoque base” colado 320 que pode depois ser conduzido através das seções secadoras adicionais 403 e (na FIG. 2) etapas de alisamento tais como calandramento 520.

[0018] O estoque base não branqueado 320 pode depois ser conduzido através de um ou mais revestidores. Por exemplo, os revestidores 530 podem aplicar um primeiro revestimento (“BC”) a um primeiro lado (“C1”) da trama, e o primeiro revestimento pode ser secado em uma ou mais seções secadoras 404. O revestidor 540 pode aplicar um segundo revestimento opcional (“TC”) ao primeiro lado da trama, e o segundo revestimento pode ser seco em uma ou mais seções secadoras 405.

[0019] Ao invés de aplicar revestimento por revestidores na máquina como mostrado na FIG. 2, o revestimento pode ser aplicado por um revestidor fora da máquina como mostrado na Fig. 3. Em tais casos, o papelão tendo sido produzido na máquina de papel e enrolado em bobina 572 pode depois ser transportado (como uma bobina ou como rolos menores) para um revestidor fora da máquina 600, onde o papelão é desenrolado da bobina 572, aplicado um primeiro revestimento pelo revestidor 610, seco em secador(es) 601, aplicado um segundo revestimento opcional pelo revestidor 620, seco em secador(es) 602, opcionalmente aplicado tratamento adicional (tal como calandramento para brilho) e depois enrolado em bobina 573. Um revestidor fora da máquina poderia ao invés aplicar um único revestimento a um lado do papelão, ou poderia aplicar um único revestimento em cada lado, ou poderia aplicar mais do que um revestimento a cada um ou ambos dos lados. Alternativamente algum revestimento pode ser feito sobre a máquina de papel, com revestimento adicional aplicado sobre um revestidor fora da máquina.

[0020] Vários tipos de dispositivos de revestimento podem ser usados. Os revestidores ilustrados nas FIGS. 2 e 3 são dispositivos onde um revestimento é mantido em um tacho, transferido por um rolo para a superfície inferior da trama (que pode ser o primeiro lado ou o segundo lado dependendo da trajetória da trama), e depois o revestimento em excesso retirado pela raspagem por uma lâmina conforme a trama enrola parcialmente em torno de um rolo de apoio. Entretanto outros tipos de revestidor podem ser usados ao invés, incluindo, mas não limitados ao revestidor de cortina, revestidor com faca de ar, revestidor de bastão, revestidor de película, revestidor de contato curto, revestidor de pulverização, e prensa de colagem de película medida.

[0021] A seguir dos revestidores, pode haver equipamento adicional para outro processamento tal como alisamento adicional, por exemplo calandramento de brilho. Finalmente, a trama é firmemente enrolada em uma bobina 570.

[0022] O processo geral para a fabricação de papel e revestimento tendo sido esboçados em um alto nível na descrição precedente e com as Figuras 1 a 3, nós agora voltamos para os revestimentos da presente invenção. O estoque não branqueado é habitualmente revestido com revestimentos pigmentados com o propósito de prover uma superfície lisa, branca adequada para impressão. Um exemplo de um tal papelão é o papelão CNK® fabricado pela WestRock Company. Embora o estoque não branqueado possa ser alternativo ou adicionalmente revestido com materiais para realçar a resistência a óleo, graxa, ou umidade, revestimentos de barreira aquosos típicos frequentemente usam polímero(s) especiais, cera, e/ou um nível de aglutinante polimérico mais alto (comparado com os revestimentos de impressão convencionais). Estes revestimentos podem causar problemas com a repolpabilidade do papelão revestido porque os revestimentos são usualmente difíceis de romper em tamanhos aceitáveis ou tendem a formar ‘aderências’ na fabricação do papelão com as fibras recicladas.

[0023] Além disso, muitos revestimentos de barreira dão ao papelão uma tendência para ‘formar blocos’ (as camadas grudam juntas) nas bobinas 570, 571, 572, 573 ou depois que é novamente enrolado em rolos. Particularmente na bobina 570, pode haver calor residual dos secadores, que podem dissipar muito lentamente por causa da grande massa da bobina. Temperaturas mais altas podem aumentar a tendência para a formação de blocos.

[0024] É conhecido que o papelão revestido com revestimentos com capacidade de impressão convencional usualmente não forma blocos, e de modo usual é totalmente repolpável. Seria vantajoso se revestimentos que não formassem blocos e totalmente repolpáveis também provessem pelo menos algum grau de propriedades de barreira. Entretanto, revestimentos com capacidade de impressão convencionais não provêem propriedades satisfatórias de barreira. As suas formulações têm níveis relativamente baixos de aglutinante de modo a absorver ao invés de repelir fluido (tinta de impressão, por exemplo).

[0025] As quantidades de aglutinante nos revestimentos com capacidade de impressão convencionais podem variar de 15 a 25 partes por 100 partes de pigmento em peso para revestimentos de base, e 10 a 20 partes por 100 partes de pigmento em peso para revestimentos de topo. Os graus de impressão tenderiam a estar na metade inferior destas faixas. Limitando a quantidade de aglutinante no revestimento de topo pode permitir que as tintas de impressão ou adesivos sejam absorvidos prontamente no revestimento com capacidade de impressão. Simplesmente aumentar o aglutinante para melhorar as propriedades de barreira eventualmente interfere com a capacidade de impressão e causa problemas adicionais, incluindo a formação de blocos e problemas de repolpabilidade.

[0026] Problemas similares de formação de blocos e repolpabilidade existem com muitos revestimentos de barreira aquosos que usam polímero(s) especial(is) e/ou um nível de aglutinante polimérico mais alto (comparado aos revestimentos com capacidade de impressão), com o efeito nocivo de que o papelão revestido não é completamente reciclável e tende a formar blocos em temperatura ou pressão elevadas.

[0027] Em qualquer caso, revestimentos com capacidade de impressão convencionais contendo aglutinante(s) e pigmento(s) podem ser esperados ter um alto nível de opacidade. Esta característica é altamente desejável se o papelão é intencionado a prover um substrato branco para impressão. O mesmo é inadequado para um material de embalagem pretendido ter uma aparência natural.

[0028] Surpreendentemente, foi descoberto que os revestimentos inventivos divulgados no presente pedido provêm um papelão kraft não branqueado revestido que mantém a sua aparência marrom natural mesmo com pigmento (por exemplo, argila) na formulação. O papelão revestido resultante mostra excelentes propriedades de óleo retenção e propriedades de barreira de vapor úmido significantemente realçadas. O papelão não forma blocos em temperatura e pressão elevadas, e repolpa de modo similar ou melhor do que o papelão kraft com grau de capacidade de impressão correspondente. Além disso, os revestimentos usam pigmentos convencionais que são de baixo custo e prontamente disponíveis como materiais de revestimento para a indústria de papel ou papelão.

[0029] Pigmentos convencionais são usados na presente invenção e podem incluir, mas não são limitados a argila caulim, carbonato de cálcio, etc. Aos pigmentos aqui usados nos exemplos são aplicadas as seguintes designações ‘abreviadas’: “Argila-A” argila #2, brilho regular, tamanho de partícula 80 a 94% < 2 mícron “Argila-B” argila #1, alto brilho, tamanho de partícula 90 a 100% < 2 mícron “Argila-C” argila em camadas com alta razão de aspecto “CaCO3-A” carbonato de cálcio moído grosso, tamanho de partícula 60% < 2 mícron

[0030] Para um aglutinante nos revestimentos aqui, látex SBR e proteína foram usados. A escolha do aglutinante nos exemplos não é intencionada a ser limitante de nenhum modo, e pode incluir sem limitação pelo menos um de copolímero de estireno butadieno, proteína, copolímero de estireno acrilato, acetato de polivinila, e copolímero de vinil acrílicos.

[0031] Os revestimentos foram preparados de acordo com as formulações mostradas na Tabela 1, que provê uma lista de constituintes principais em partes secas das formulações de revestimento aquoso usadas para se alcançar a resistência a óleo e graxa sem formação de blocos ou problemas de repolpabilidade. Substancialmente nenhum produto fluoroquímico foi usado nos revestimentos. Por “substancialmente nenhum produto fluoroquímico” é intencionado que os produtos fluoroquímicos não foram deliberadamente utilizados, e que qualquer quantidade presente seria de no máximo quantidades traços. Embora os produtos fluoroquímicos possam ser excluídos nos experimentos de laboratório, quantidades traços de tais materiais estariam presentes em alguns sistemas de máquina de papel devido aos vários graus de fabricação de produto, ou seriam introduzidas em um sistema de fabricação de papel através dos processos de reciclagem. Do mesmo modo, substancialmente nenhuma cera foi usada nos revestimentos, com “substancialmente nenhuma cera” tendo um significado similar. TABELA 1. Formulações de Revestimento

[0032] Amostras de papelão foram fabricadas usando substrato de sulfato (kraft) não branqueado com um calibre de 14 pt (0,014” (355 μm)). As amostras foram revestidas em um lado (aqui denominado de “lado revestido”) usando um revestidor de lâmina piloto para aplicar um único revestimento ou para aplicar um revestimento base e depois um revestimento de topo. Os resultados do piloto são esperados ser representativos dos resultados que seriam obtidos sobre uma máquina de papel de produção ou um revestidor de produção fora da máquina.

[0033] Os resultados de teste para as formulações da Tabela 1 quando aplicados como um revestimento de passagem única são mostrados na Tabela 2, com um peso de revestimento de 10,0 a 10,5 lbs por 3000 ft2 (16 a 17 g/m2) selecionado para todas as amostras. As amostras C-2, C-3, C-4, C-5, e C-9 exibiram uma aparência natural na qual a fibra marrom do estoque de papelão não branqueado foi claramente visível através dos revestimentos aplicados, tal que os revestimentos podem ser considerados como tendo uma aparência substancialmente “transparente” ou “translúcida” sem brancura considerável. Isto está em contraste com as amostras C1, C-6, C-7, e C-8, todas das quais exibiram algum grau de brancura que impediu ou diminuiu uma aparência natural da chapa. Especialmente, as amostras revestidas com C-6 e C-7 que contiveram níveis de aglutinante relativamente baixos (por exemplo, 19 ou 25 partes por 100 partes de pigmento) apresentaram brancura manchada da superfície revestida. Comparado com os revestimentos (C-2, C-3, C-4) contendo a Argila-B, Argila-C, ou CaCO3, respectivamente, o revestimento (C-1) com Argila-A apresentou uma aparência mais branca.

[0034] A cor das amostras foi medida como valores de espaço de cor L-a-b usando um equipamento Technidyne Brightimeter Micro S-5 de acordo com o padrão TAPPI T524, que são mostrados na Tabela 2. Os valores dos componentes de cor a e cor b são mostrados graficamente na Fig. 4, onde será observado que as amostras tendo uma aparência natural estão todas agrupadas no canto superior à direita. As amostras exibindo uma aparência natural aceitável tiveram um valor L dentro do espaço de cor de menos do que 72, preferivelmente menor do que 62, e mais preferivelmente menor do que 60. Os valores de b para tais amostras foram maiores do que 6, e preferivelmente maiores do que 9,5.

[0035] O brilho das amostras foi medido em um Technidyne Brightimeter Micro S- 5 de acordo com o padrão TAPPI T452, com os valores resultantes mostrados na Tabela 2. Os valores de brilho para as amostras exibindo uma aparência natural aceitável tiveram valor de menos do que 40, preferivelmente menor do que 30, e mais preferivelmente menor do que 25.

[0036] A resistência a óleo e graxa (OGR) das amostras foi medida no ‘lado revestido’ pelo teste do kit 3M (Padrão TAPPI T559 cm-02). Com este teste, as classificações são de 1 (a resistência mínima a óleo e graxa) a 12 (excelente resistência à penetração de óleo e graxa).

[0037] Como mostrado na Tabela 2, as amostras de revestimento de barreira aquoso C-2, C-3, C-4, C-5, e C-9 com uma aparência natural deram níveis de kit 3M de 4,8 ou maior, comparado com um controle de CNK® grau de impressão tendo uma classificação de kit 3M menor do que 1. A resistência à umidade dos revestimentos foi avaliada pela WVTR (taxa de transmissão de vapor d’água) a 38°C e 90% de umidade relativa (Padrão TAPPI T464 OM-12) e água Cobb (Padrão TAPPI T441 om- 04). A WVTR foi acentuadamente diminuída para as amostras tendo níveis relativamente altos de aglutinante (isto é, em excesso de 30 partes), como foi a classificação da água Cobb. As amostras revestidas com C-2, C-3, C-4, C-5, e C-9, todas exibiram uma aparência natural, tiveram valores de WVTR em uma faixa de 189 a 379 g/m2-d, indicando barreira ao vapor úmido significantemente melhorada quando comparada com uma WVTR de 1098 g/m2-d para um controle de CNK® grau de impressão no mesmo calibre (14 pt). Foi observado que o revestimento C-4 com CaCO3-A como pigmento apresentou a máxima resistência à água líquida com uma água Cobb de 2 min de 3,5 g/m2, que foi dez vezes melhor do que as outras amostras com uma aparência natural. TABELA 2. Resultados para Papelão Revestido *O estoque não revestido não branqueado teve valores L-a-b de 55,5-3,8-15,1. **O estoque não revestido não branqueado teve um valor de brilho de 19,2.

[0038] Além do teste do kit 3M, a absorvência de óleo (Cobb de óleo) foi usada para quantificar e comparar o desempenho de OGR (resistência a óleo e graxa), que mede a massa de óleo absorvido em um tempo específico, por exemplo, 30 minutos, por 1 metro quadrado de papelão revestido. Para cada condição testada, a amostra foi cortada para prover dois pedaços quadrados de 6 polegadas (15 cm) x 6 polegadas (15 cm) cada um. Cada amostra quadrada foi pesada exatamente antes do teste. Depois um quadrado de 4 polegadas (10 cm) x 4 polegadas (10 cm) (área de 16 polegadas quadradas ou 0,0103 metros quadrados) de papel mata-borrão saturado com óleo de amendoim foi colocado no centro do espécime de teste (lado da barreira) e prensado suavemente para garantir que a área completa do papel mata-borrão com óleo estivesse contatando a superfície revestida. Depois de 30 minutos como monitorado por um cronômetro, o papel mata-borrão com óleo foi suavemente removido usando pinças, e a quantidade em excesso de óleo foi limpa da superfície revestida usando toalhas de papel (Kimwipes®). Depois o espécime de teste foi novamente pesado. A diferença de peso em gramas antes e depois do teste dividida pela área de teste de 0,0103 metros quadrados deu o valor Cobb de óleo em gramas/metro quadrado.

[0039] Compatível com os resultados do teste do kit 3M debatidos acima, os valores de Cobb de óleo (exposição de 30 minutos) para as amostras C-2, C-3, C-4, C-5, e C-9 com uma aparência natural foram mais baixos do que aqueles para as amostras C-1, C-6, C-7, e C-8 que exibiram algum grau de brancura. Como uma comparação, um controle de CNK® grau de impressão (14 pt) foi medido com um Cobb de óleo de 30 minuto de 9,4 g/m2. As amostras revestidas com barreira não apresentaram nenhuma tendência para a formação de blocos em temperatura e pressão elevadas.

[0040] O comportamento de formação de blocos das amostras foi testado pela avaliação da adesão entre o lado revestido com barreira e o outro lado não revestido. Uma ilustração simplificada do teste de formação de blocos é mostrada na FIG. 5. O papelão foi cortado em amostras quadradas de 2” x 2” (5 cm x 5 cm). Diversas duplicatas foram testadas para cada condição, com cada duplicata avaliando a formação de blocos entre um par de amostras 752, 754. (Por exemplo, se quatro duplicatas foram testadas, quatro pares - oito peças - seriam usadas). Cada par foi posicionado com o lado ‘revestido com barreira’ de uma peça 752 contatando o lado não revestido da outra peça 754. Os pares foram colocados em uma pilha 750 com um espaçador 756 entre pares adjacentes, o espaçador sendo folha metálica, papel de liberação, ou mesmo papel de cópia. A pilha de amostra inteira foi colocada no dispositivo de teste 700 ilustrado na FIG. 5.

[0041] O dispositivo de teste 700 inclui uma armação 710. Um botão de ajuste 712 é acoplado a uma rosca 714 que é roscada através do topo da armação 716. A extremidade inferior da rosca 714 é acoplada a uma placa 718 que porta uma mola pesadamente espiralada 720. A extremidade inferior da mola 720 compreende uma placa 722, cuja superfície inferior 724 tem uma área de uma polegada quadrada (6,4 cm2). Uma escala 726 permite que o usuário leia a força aplicada (que é igual à pressão aplicada à pilha de amostras através da superfície inferior 724 de uma polegada quadrada (6,4 cm2)).

[0042] A pilha 750 de amostras é colocada entre a superfície inferior 724 e o fundo da armação 728. O botão 712 é apertado até que a escala 726 indique a força desejada de 100 lbf (100 psi (690 kPa) aplicada às amostras). O dispositivo inteiro 700 incluindo as amostras é depois colocado em uma estufa a 50°C durante 24 horas. O dispositivo 700 é depois removido do ambiente de teste e esfriado até a temperatura ambiente. A pressão é depois liberada e as amostras removidas do dispositivo.

[0043] As amostras foram avaliadas quanto à pegajosidade e formação de blocos pela separação de cada par de chapas de papelão. Os resultados foram relatados como mostrado na Tabela 3, com uma classificação “0” indicando nenhuma tendência para a formação de blocos. TABELA 3. Classificação da Formação de Blocos

[0044] O dano de formação de blocos é visível como o rasgo da fibra, que se presente usualmente ocorre com o puxamento das fibras da superfície que não de barreira das amostras 754. Se a superfície que não de barreira fosse revestida com um revestimento de impressão, então a formação de blocos também seria evidenciada pelo dano ao revestimento de impressão.

[0045] Por exemplo, como simbolicamente representado na FIG. 5, as amostras 752(0)/754(0) seriam representativas de uma “0” formação de blocos (nenhuma formação de blocos). O formato circular nas amostras indica uma área aproximada que esteve sob pressão, por exemplo cerca de uma polegada quadrada (6,45 cm2) da amostra global. As amostras 752(3)/754(3) seriam representativas de uma classificação de “3” na formação de blocos, com até 25% de rasgo das fibras na área que foi sob pressão, particularmente na superfície não revestida da amostra 754(3). As amostras 752(4)/754(4) seriam representativas de uma classificação “4” na formação de blocos com mais do que 25% de rasgo das fibras, particularmente na superfície não revestida da amostra 754(4). As representações na FIG. 5 são apenas intencionadas a sugerir aproximadamente o dano percentual para tais amostras de teste, ao invés de apresentar uma aparência realística das amostras.

[0046] Uma outra série de amostras foi preparada usando a formulação de revestimento C-2 da Tabela 1. As amostras de papelão fabricadas usando substrato de sulfato não branqueado (kraft) com um calibre de 14 pt (0,014” (355 μm)) foram revestidas em um lado (o “lado revestido”) usando um revestidor de lâmina piloto para aplicar um revestimento base (“BC”) da formulação C-2, e depois para algumas amostras, um revestidor de lâmina piloto foi usado para aplicar um revestimento de topo (“TC”) da formulação C-2. Os resultados de teste para estas amostras são mostrados na Tabela 4. Como antes, a resistência a óleo e graxa (OGR) das amostras foi medida no ‘lado revestido’ pelo teste do kit 3M e Cobb de óleo (30 minutos). A barreira de vapor úmido também foi avaliada medindo-se WVTR destas amostras. TABELA 4. Resultados para Papelão Revestido

[0047] Aplicar um revestimento de duas passagens deve resultar em níveis de kit 3M de pelo menos 10, e para as amostras da Fig. 4, resultados de 12 foram obtidos. Embora a amostra com um revestimento de uma passagem mostrasse um Cobb de óleo de 30 minutos levemente mais baixo, foi observado que as amostras com um revestimento de duas passagens teve muito poucos pontos de mancha de óleo superficial depois do teste Cobb de óleo; entretanto, a amostra com um revestimento de uma passagem apresentou muitas manchas de óleo depois do teste Cobb de óleo. Como observado na Tabela 4, a WVTR foi significantemente melhorada para o revestimento de duas passagens.

[0048] Para cada uma das amostras na Tabela 4, o papelão revestido teve uma aparência natural.

[0049] A repolpabilidade das amostras na Tabela 4 foi testada usando um repolpador AMC Maelstrom. 110 gramas de papelão revestido, cortado em quadrados 1”x1”, foram adicionados ao repolpador contendo 2895 gramas de água (pH de 6,5 ± 0,5, 50°C), embebido durante 15 minutos, e depois repolpado durante 30 minutos. 300 mL da pasta fluida repolpada foi depois triada através de uma peneira plana vibratória (0,006” (152 μm) de tamanho da ranhura). Os rejeitos (pegos na tela) e aceitações de fibra foram coletados, secos e pesados. A porcentagem de aceitos foi calculada com base nos pesos de aceitos e rejeitos, com 100% sendo a repolpabilidade completa. As amostras todas obtiveram repolpabilidade de 98,8% de aceitos, quando comparadas com 96,3% obtidos usando o mesmo teste de repolpagem realizado em uma amostra de controle de grau de impressão de papelão kraft não branqueado revestido.

[0050] Amostras adicionais de formulação de revestimento C-2 foram preparadas, com o revestimento aplicado em uma passagem e duas passagens. Em cada caso, o revestimento base foi aplicado em um peso de revestimento de 8,6 ou 9,8 lb/3msf (14 ou 16 g/m2), com o revestimento de topo aplicado em vários pesos de revestimento. Cada amostra exibiu uma aparência natural para todos os pesos de revestimento mostrados. O efeito do peso de revestimento total sobre os valores do kit 3M pode ser observado por referência à Fig. 6, enquanto o efeito do peso de revestimento total sobre a WVTR pode ser observado por referência à Fig. 7. Como mostrado na Fig. 6, o nível do kit 3M aumentou com o peso de revestimento tanto para revestimento de uma passagem quanto de duas passagens; entretanto, os revestimentos de duas passagens apresentaram níveis de kit mais altos do que os revestimentos de uma passagem em um peso de revestimento total similar. Tanto os revestimentos de uma passagem quanto os de duas passagens seguiram uma tendência similar de WVTR em relação ao peso de revestimento total, como indicado na Fig. 7.

[0051] Como mostrado nas Tabelas 1, 2, e 4, uma aparência natural satisfatória, junto com boa resistência a óleo, graxa e umidade, pode ser obtida com uma razão total de aglutinante para pigmento (partes de aglutinante, em peso, para 100 partes de pigmento) das formulações de revestimento em uma faixa de 30 a 50, e preferivelmente de 35 a 45. Isto é mais do que a razão de aglutinante para pigmento para revestimentos típicos com capacidade de impressão (onde a absorção rápida da tinta é desejada) e menos do que a razão de aglutinante para pigmento de revestimentos de barreira típicos. Além disso, bons resultados são obtidos usando um revestimento compreendido pelo menos em parte de látex SBR.

[0052] Em resumo, os resultados mostram que papelão tendo uma aparência natural com boa resistência a óleo, graxa e umidade é obtido pelo revestimento com materiais de revestimento convencionais. Os testes descritos acima usaram um revestidor de lâmina para aplicar o revestimento. Como anteriormente debatido, vários tipos de dispositivos de revestimento podem ser usados.

[0053] Uma vez aplicada a divulgação acima, muitos outros traços, modificações ou melhorias tornar-se-ão evidentes para o técnico versado. Tais traços, modificações ou melhorias são, portanto, consideradas ser uma parte desta invenção, o escopo da qual deve ser determinado pelas reivindicações que seguem.

[0054] Embora as modalidades preferidas da invenção tenham sido descritas e ilustradas, deve estar evidente que muitas modificações para as modalidades e implementações da invenção podem ser feitas sem divergir do espírito ou escopo da invenção. Deve ser entendido, portanto, que a invenção não é limitada às modalidades particulares divulgadas (ou evidentes a partir da divulgação) aqui, mas apenas limitada pelas reivindicações anexas a esta.

Claims

1. Papelão revestido caracterizado pelo fato de que compreende: um substrato de papelão não branqueado tendo um primeiro lado e um segundo lado; um primeiro revestimento em contato com o primeiro lado, o primeiro revestimento tendo um peso de revestimento de 6 a 14 lbs por 3000 ft2 e compreendendo aglutinante e pigmento, e substancialmente nenhum produto fluoroquímico ou cera, em que a razão de aglutinante para pigmento no primeiro revestimento está em uma faixa de 30 a 50 partes de aglutinante por 100 partes de pigmento, em peso, em que o papelão revestido provê propriedades de barreira para pelo menos um dentre óleo, graxa e umidade.

2. Papelão revestido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o papelão revestido tem uma aparência natural em que as fibras do substrato são substancialmente visíveis através do primeiro revestimento.

3. Papelão revestido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de aglutinante para pigmento no primeiro revestimento está em uma faixa de 35 a 45 partes de aglutinante por 100 partes de pigmento, em peso.

4. Papelão revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aglutinante no primeiro revestimento compreende pelo menos um dentre copolímero de estireno butadieno, proteína, copolímero de estireno acrilato, acetato de polivinila, e copolímero de vinil acrílicos.

5. Papelão revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo revestimento aplicado sobre o primeiro revestimento, o segundo revestimento tendo um peso de revestimento tal que o peso de revestimento total do primeiro e segundo revestimentos é de 10 a 20 lbs por 3000 ft2 e compreendendo aglutinante e pigmento, e substancialmente nenhum produto fluoroquímico ou cera.

6. Papelão revestido de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a razão de aglutinante para pigmento no segundo revestimento está em uma faixa de 30 a 50 partes de aglutinante por 100 partes de pigmento, em peso.

7. Papelão revestido de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o aglutinante no segundo revestimento compreende pelo menos um dentre copolímero de estireno butadieno, proteína, copolímero de estireno acrilato, acetato de polivinila, e copolímero de vinil acrílicos.

8. Papelão revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o valor do teste do kit 3M é pelo menos 4.

9. Papelão revestido de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o valor do teste do kit 3M é pelo menos 10.

10.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o papelão revestido tem um teste de Cobb de óleo de 30 minutos de no máximo 3 gramas por metro quadrado.

11.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o papelão revestido tem um teste de Cobb de óleo de 30 minutos de no máximo 1 grama por metro quadrado.

12.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o papelão revestido tem uma taxa de transmissão de vapor d’água máxima de 500 gramas por metro quadrado por dia.

13.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o papelão revestido tem uma taxa de transmissão de vapor d’água máxima de 300 gramas por metro quadrado por dia.

14.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o papelão revestido tem uma taxa de transmissão de vapor d’água máxima de 200 gramas por metro quadrado por dia.

15.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que não tem qualquer tendência para formar blocos depois de ser mantido por 24 horas a 50oC a uma pressão de 100 psi (690 kPa).

16.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o papelão revestido é repolpável até o grau que depois da repolpagem a porcentagem aceita é pelo menos 98%.

17.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pigmento compreende pelo menos um dentre argila e carbonato de cálcio.

18.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pigmento compreende uma argila, em que entre 90% a 100% das partículas de argila tem um tamanho de partícula máximo de 2 mícrons.

19 Papelão revestido de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pigmento compreende uma argila em camadas tendo uma razão de aspecto alta.

20.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o pigmento compreende carbonato de cálcio moído, em que entre 60% a 100% das partículas de carbonato de cálcio moídas tem um tamanho de partícula máximo de 2 mícrons.

21.Papelão revestido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro lado do papelão revestido tem um valor de espaço de cor L-a-b em que um valor L máximo é 72.

22.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que um valor L máximo é 62.

23.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que um valor L máximo é 60.

24.Papelão revestido, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que um valor L máximo é 70.

25.Papelão revestido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro lado do papelão revestido tem um valor de espaço de cor L-a-b em que um valor b mínimo é 6.

26.Papelão revestido de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que um valor b mínimo é 9,5.

27.Papelão revestido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o papelão revestido tem um valor de brilho máximo de 40.