BR112019018018A2

BR112019018018A2 - processo para a produção de película compreendendo celulose microfibrilada e nanopartículas

Info

Publication number: BR112019018018A2
Application number: BR112019018018A
Authority: BR
Inventors: Saukkonen Esa; Heiskanen Isto; Backfolk Kaj
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2020-04-28
Also published as: JP2020509255A; CN110382601A; EP3589685A1; BR112019018018B1; US20220064390A1; EP3589685A4; US20200010629A1; JP7149282B2; SE1750219A1; SE541755C2; CA3054147A1; WO2018158676A1; US11192987B2

Abstract

a presente invenção refere-se a um novo processo para melhorar a execução e a estabilidade dimensional ao fabricar uma película que compreende altas quantidades de celulose microfibrilada (mfc), sem impactar negativamente as propriedades da película. de acordo com a presente invenção, uma quantidade alta de nanopartículas é usada como um aditivo, opcionalmente em conjunto com um polímero de retenção.

Description

PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE PELÍCULA COMPREENDENDO CELULOSE MICROPIBRILADA E NANOPARTÍCULAS

Campo técnico [0001] A presente invenção refere-se a um novo processo para melhorar a execução e a estabilidade dimensional ao fabricar uma película que compreende altas quantidades de celulose microfibrilada (MFC), sem impactar negativamente as propriedades da película. De acordo com a presente invenção, uma quantidade alta de nanopartícuias é usada como um aditivo, opcionalmente em conjunto com um ou mais polímeros de retenção.

Antecedentes [0002] A fabricação de uma película a partir de uma manta compreendendo a celulose microfibrilada (MFC) em uma máquina de papel ou técnica similar a úmido em altas velocidades é muito exigente. Devido a uma baixa velocidade de remoção da água, que está relacionada à finura, carga e quantidade da MFC, há problemas ao liberar o material da tela de arame da máquina de papel. A MFC também é capaz de formar um gel em uma concentração relativamente baixa de sólidos. Uma solução seria reduzir a velocidade da máquina, mas então a produção da película não é economicamente atraente. Assim, em velocidades mais altas é necessária uma remoção de água mais forte, o que, por isso, resulta no problema acima mencionado. Há também um risco que uma remoção de água muito forte possa causar furos na manta, o que deteriora a qualidade da película. Outra variável crítica é a formação da manta que, por sua vez, afeta as propriedades da manta.

[0003] Sabe-se que as películas ou as mantas de

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MFC compreendendo altas quantidades de MFC são difíceis de remover a água. Várias soluções têm sido testadas, tais como diferentes produtos químicos de retenção, polímeros, soluções de autocura, fibras longas, modificações no tamanho da tela de arame e da malha etc. Tipicamente, a demanda ou carga catiônica das suspensões de fibras de fabricação de papel em uma extremidade úmida é próxima de zero, o que consequentemente facilita a floculação das partículas e das fibras. Assim, a regulação da carga, tal como a neutralização iônica ou a ligação de polímeros, auxilia na floculação das fibras e na remoção de água e na retenção tradicionais.

[0004] O uso de produtos químicos de retenção baseados em nanopartícuias, por vezes referidas como partículas coloidais, tem sido testado até certo ponto, particularmente na fabricação de papel convencional que, deste modo, visa a carga e o controle entre as partículas e dentro das partículas. As nanopartícuias de silica, por exemplo, podem ser combinadas com produtos químicos catiônicos (polímeros) tipicamente em uma razão de 1:2 (polímero: silica) e as doses de nanopartícuias na fabricação normal de papel são cerca de 100-400 g/ton. Uma dose excessiva de produtos químicos de retenção na fabricação de papel levaria a uma porosidade aumentada, floculação irregular e mais forte, bilateralidade, problema com estabilidade dimensional e, subsequentemente, qualidade irregular do produto.

[0005] Vários métodos de fabricação têm sido propostos para preparar películas de MFC ou NFC, tais como as películas estáveis livres, revestindo a NFC sobre

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3/19 material de suporte plástico, como PE, PET, e assim por diante (W02013060934A2). Em muitos casos, a remoção de água está limitada à evaporação e/ou secagem por contato, o que influencia tanto a qualidade da película quanto a taxa de fabricação.

[0006] A WO2012107642A1 aborda o problema com as propriedades higroscópicas da MEC, que foi resolvido usando solvente orgânico ao preparar as películas.

[0007] A WO2014154937 Al refere-se a um método para a produção de papel ou papelão compreendendo proporcionar um estoque compreendendo fibras de celulose, adicionar uma mistura compreendendo celulose microfibrilada e um aditivo de resistência ao estoque, adicionar uma micropartícuia ao estoque após a adição da dita mistura, remover a água do estoque sobre uma tela de arame para formar uma manta e secar a manta.

[0008] A W02011055017 Al refere-se a um processo para a preparação de papel ou papelão compreendendo: adicionar um sistema de retenção a uma corrente de estoque que entra em uma caixa principal da máquina de papel, direcionar a corrente de estoque para uma tela de arame, remover a água da corrente de estoque sobre a tela de arame para formar uma manta de papel e secar a manta de papel, onde o sistema de retenção compreende um polímero catiônico solúvel em água e a nanocelulose que atua como uma micropartícuia, onde a nanocelulose é adicionada em uma quantidade de menos do que 1% como substância ativa com base no peso de sólidos secos do estoque.

[0009] Existe uma necessidade por um método e uma composição onde a taxa de remoção de água possa ser

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4/19 significativamente melhorada quando se forma uma película a partir de uma manta úmida compreendendo altas quantidades de celulose microfibrilada. Mais preferivelmente, a solução deve melhorar tanto a taxa de remoção de água quanto, p. ex., as propriedades de barreira da película, que normalmente são propriedades contraditórias.

Sumário [0010] É um objetivo da presente divulgação proporcionar um método aperfeiçoado de fabricação de uma película compreendendo a celulose microfibrilada, que elimine ou minore pelo menos algumas das desvantagens dos métodos da técnica anterior.

[0011] Verificou-se surpreendentemente que o alto teor de nanopartí cuias, tal como um alto teor de silica como usado no presente pedido, leva a uma melhora da execução, estabilidade dimensional melhorada e menos contração sobre a máquina de papel. Surpreendentemente, uma alta quantidade de nanopartícuias, como a silica, não afetou negativamente as propriedades de barreira ao oxigênio da película de MFC, embora, com base na opacidade/transmitância de luz da ligação de fibrilafibrila da película, fosse substancialmente diminuída. Verificou-se também que a alta dosagem de nanopartícuia, particularmente as partículas tendo um diâmetro de menos do que 100 nm em uma dimensão, tem um efeito positivo sobre a resistência a úmido e a remoção de água. Um benefício adicional da presente invenção é que os produtos obtidos são mais fáceis de dispersar novamente em água, em vista do efeito de espaçamento da fibrila da alta quantidade de nanopartícuias.

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5/19 [0012] De acordo com um primeiro aspecto, é proporcionado um processo para a produção de um substrato ou película fina intermediária compreendendo as etapas de:

a) proporcionar uma suspensão compreendendo a celulose microfibrilada, onde o teor da celulose microfibrilada da dita suspensão é pelo menos 60% em peso com base no peso dos sólidos da suspensão;

b) adicionar as nanopartícuias à dita suspensão para proporcionar uma mistura da dita celulose microfibrilada e as ditas nanopartícuias, onde a quantidade total de nanopartícuias adicionadas é mais do que 50 kg em uma base seca por tonelada de sólidos secos da suspensão;

c) proporcionar a dita mistura para um meio para formar uma manta; e

d) remover a água da dita manta para formar um substrato ou película fina intermediária.

[0013] Em uma modalidade, o processo é realizado em uma máquina de fabricação de papel.

[0014] As nanopartícuias podem ser, p.ex., silica ou silica modificada ou silicatos, alumina, nanoargilas, tais como montmorilonita ou bentonita, nanobentonita, nanocaulinita, nanotalco, silica modificada, nanolátex, nanoamido, aerogel ou aerossol, silica sol-gel, silica modificada, tal como silica dopada com compostos de Al, nanoPCC, argilas que incham, zeólitos, nanotubos de carbono, nanopartícuias de carbono etc. Em uma modalidade da presente invenção, as nanopartícuias são silica ou nanossílica. Em uma modalidade da invenção, as partículas são aniônicas. Em uma modalidade da invenção, a referida silica ou nanossílica ou microssílica (também referida como

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6/19 silica coloidal) é aniônica em pH neutro ou alcalino. Em uma modalidade da presente invenção, as partículas são anfotéricas em pH neutro ou alcalino. Em uma modalidade da presente invenção, as partículas são não iônicas. As nanopartícuias usadas de acordo com a presente invenção têm um diâmetro de menos do que 100 nm, tal como de 1 nm a 100 nm, em uma dimensão, mas podem formar aglomerados que são, assim, agregados maiores de partículas. Desse modo, quando os aglomerados forem formados, tais agregados tipicamente têm um tamanho correspondente ao que pode ser referido como materiais coloidais.

[0015] A quantidade de nanopartícuias adicionadas é mais do que 50 kg/tonelada, tal como 50-400 kg/tonelada, 51-400 kg/tonelada, 50-300 kg/tonelada, 51-300 kg/tonelada, 50-250 kg/tonelada, 51-200 kg/tonelada ou 100200 kg/tonelada (em uma base seca por tonelada de sólidos secos da suspensão).

[0016] O meio usado na etapa c) pode ser poroso ou não poroso. O meio poroso pode, por exemplo, ser uma tela de arame, uma membrana ou um substrato, tal como papel, cartão ou uma película porosos. O meio não poroso pode, por exemplo, ser um substrato veículo usado, por

exemplo,	no	revestimento	do molde. Em uma	modalidade,	' a
formação	do	molde é usada quando se forma	a	manta.	No
revestimento	do molde e na formação do molde,	usa-se	um
meio não	poroso. Assim,	no revestimento	do	molde,	a
suspensão	é	proporcionada	a um substrato,	tal	como	uma
película	piá	stica ou meio	compósito. Assim,	a	remoção	de

água inicial ocorrerá predominantemente na direção afastada do meio não poroso. Na formação do molde, a suspensão é

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7/19 proporcionada diretamente a um meio não poroso, tal como uma correia de metal. Podem ser usados diferentes métodos de aplicação, tais como diferentes tipos de aberturas etc. A remoção de água inicial, por conseguinte, também na formação do molde ocorrerá predominantemente na direção afastada do meio não poroso.

[0017] Um ou mais polímeros de retenção podem também ser usados de acordo com a presente invenção. Em uma modalidade da presente invenção, é usada uma razão específica de polímero de retenção para partícula. A razão (em peso) depende da carga e do peso molecular do polímero de retenção usado, mas é tipicamente de cerca de 1:3 a cerca de 1:20, tal como de cerca de 1:5 a 1:12 ou 1:8 a 1:10.

[0018] O dito polímero de retenção é preferivelmente um polímero catiônico, tal como amido catiônico, poliaminoamida-epicloridrina (PAE), poliamidoamina (PAMAM), poliacril amida catiônica ou seu copolímero (C-PAM), poli(óxido de etileno) (PEO) ou outros copolímeros destes ou polímeros tipicamente usados em estudos de retenção / drenagem. Os exemplos de tais polímeros são a polivinil amina catiônica (PVAm), o poli(cloreto de dialildimetilamônio) catiônico (PDADMAC), a polietileno imina (PEI), o diciandiamida formaldeído (DCD), o poli(álcool vinílico) catiônico (C-PVA), a proteína catiônica etc. Os outros exemplos de polímeros são qualquer copolímero de acrilamida e/ou metacrilamida, preparado usando pelo menos como um dos comonômeros um monômero carregado cationicamente ou carregável cationicamente. Tais monômeros incluem o cloreto de metacriloiloxietiltrimetil

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amônio,	o cloreto de acriloiloxietiltrimetil	amônio,	o
cloreto	de	3-(metacrilamido)	ipropiltrimetil	amônio,	o
cloreto	de	3-(acriloilamido)	ipropiltrimetil	amônio,	o
cloreto	de	dialildimetil	amônio, o acrilato	de

dimetilaminoetila, o metacrilato de dimetilaminoetila, a dimetilaminopropilacrilamida, a dimetilaminopropilmetacrilamida ou um monômero similar. 0 polímero pode também conter monômeros diferentes da acrilamida, metacrilamida ou algum monômero catiônico ou cationizável.

[0019] As nanopartícuias podem ser dosadas em várias maneiras, tal como antes ou depois dos polímeros de retenção. Uma opção é usar um sistema de mistura em linha para tornar a mistura mais eficiente. Em uma modalidade da presente invenção, as nanopartícuias são adicionadas à celulose microfibrilada durante ou após a fase de fabricação da MEC a partir da polpa. Uma maneira de realizar a mistura é proporcionar uma corrente de MEC que esteja essencialmente livre de nanopartícuias e misturar essa corrente com outra corrente que contenha uma mistura de MEC e nanopartículas. Estas duas correntes são assim misturadas para proporcionar uma suspensão compreendendo a MEC e as nanopartículas.

[0020] Em uma modalidade da presente invenção, a celulose microfibrilada pode ter um valor de Schopper

Riegler	(SR°) de	mais do que 85 SR° ou mais do	que 90	SR°
ou mais	do que 92	SR°	. 0 valor	de Schopper-Riegl	er pode	ser
determinado através	do método	padrão definido	em EN	ISO
5267-1.
	[0021]	A	gramatura	da película	obtida	é

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9/19 preferivelmente <35 g/m², mais preferivelmente < 30 g/m² e mais preferivelmente ainda < 25 g/m².

[0022] De acordo com outra modalidade da presente invenção, é proporcionado um laminado compreendendo uma película preparada de acordo com a presente invenção e um revestimento de polímero termoplástico, tal como qualquer um de polietileno, EVOH, amido, estireno/butadieno, estireno/acrilato, polipropileno, um poli(tereftalato de etileno) e um poli(ácido láctico). O revestimento pode ser proporcionado, p.ex., através de revestimento por extrusão, revestimento por película ou revestimento por dispersão. Alternativamente, o revestimento pode ser aplicado por colagem à superfície se ele compreender polissacarídeo, derivado de polissacarídeo, poliuretano, elastômero de poliuretano, estireno/acrilato, ou suas combinações. Esta estrutura de laminado pode proporcionar propriedades de barreira ainda mais superiores. Em uma modalidade, a película de MEC pode estar presente entre camadas de revestimento, tal como entre duas camadas de polietileno, com ou sem uma camada de ligação. De acordo com uma modalidade da presente invenção, o polietileno pode ser qualquer um de um polietileno de alta densidade e um polietileno de baixa densidade ou misturas ou modificações deles que possam ser prontamente selecionadas por um especialista. De acordo com outra modalidade, é proporcionada a película ou o laminado de acordo com a presente invenção, onde a dita película ou o dito laminado é aplicado à superfície de qualquer um de um produto de papel e um cartão. A película ou o laminado também pode ser

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10/19 parte de urn material de acondicionamento flexível, tal como uma bolsa estável livre.

[0023] O substrato fino intermediário é um produto intermediário que ainda não tenha sido processado na película final tendo os valores da OTR característicos, mas que possa ser processado em tal película em um processo de conversão posterior.

[0024] Uma modalidade da presente invenção é uma película produzida de acordo com o processo da presente invenção. A película é uma folha fina, película moldável ou manta. Ela compreende uma quantidade alta de celulose microfibrilada e pode ser laminada para formar uma estrutura de múltiplas camadas. A película pode ser opaca, transparente ou translúcida. O valor da OTR (taxa de transmissão de oxigênio) (medido em condições padrão) da película é <200 cm³/m2*dia, medido a 50% UR, 23°C, preferivelmente <30, mais preferivelmente <15 e mais preferivelmente ainda <10 (i.e., antes de tratamento adicional, tal como laminação de PE) a uma gramatura de 1050 g/m². A espessura da película pode ser selecionada dependendo das propriedades requeridas. A espessura da película pode, por exemplo, ser 10-100 pm, tal como 20-50 ou 30-40 pm, tendo uma gramatura de, por exemplo, 10-50 g/m², tal como 20-30 g/m². A película tem boas propriedades de barreira (por exemplo, ao gás, perfume, luz etc.).

[0025] Uma outra modalidade da presente invenção é um produto compreendendo a película produzida de acordo com o processo da presente invenção.

[0026] Uma modalidade da presente invenção é um acondicionamento flexível produzido de acordo com o

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11/19 processo da presente invenção. Uma outra modalidade da invenção é um acondicionamento rígido compreendendo uma película produzida de acordo com a presente invenção. 0 produto também pode ser usado para outros fins, como em produtos de cimento, cuidados pessoais ou alimentícios, produtos moldados, compósitos ou como um aditivo em borracha ou plástico. Um produto composite pode, por exemplo, ser um laminado extrudado ou uma película compreendendo a MFC, que é misturado com o polímero termoplástico, p.ex. na forma de um concentrado. Por exemplo, o material de rejeito ou residual da película a partir da fabricação de uma película pode ser coletado e reutilizado como aditivo composto.

Descrição detalhada [0027] Em uma modalidade da presente invenção, forma-se uma película em uma máquina de fabricação de papel ou de acordo com um método de produção a úmido, proporcionando uma suspensão sobre uma tela de arame e removendo a água da manta para formar um substrato fino intermediário ou a dita película. De acordo com uma modalidade, uma suspensão compreendendo a celulose microfibrilada é proporcionada para formar a dita película. Em uma modalidade alternativa da presente invenção, uma película é formada por moldagem.

[0028] O teor de celulose microfibrilada da suspensão pode, de acordo com uma modalidade, estar na faixa de 60 a 99,9% em peso com base no peso de sólidos da suspensão. Em uma modalidade, o teor de celulose microfibrilada da suspensão pode estar na faixa de 70 a 99% em peso, na faixa de 70 a 95% em peso, ou na faixa de 75 a

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90% em peso.

[0029] Em uma modalidade da presente invenção, o efeito de remoção de água aumentado da suspensão de MFC no método de produção a úmido é conseguido pela dosagem das nanoparticuias aniônicas em um estágio inicial do processo de fabricação, não como parte do sistema de retenção de circulação curto na máquina usada.

[0030] A celulose microfibrilada (MEC) significará no contexto do pedido de patente uma fibra ou partícula de partícula de celulose de escala nano com pelo menos uma dimensão menor do que 100 nm. A MEC compreende fibras de celulose ou lignocelulose parcial ou totalmente fibriladas. As fibrilas liberadas têm um diâmetro menor do que 100 nm, ao passo que o diâmetro real da fibrila ou a distribuição do tamanho de partícula e/ou a razão de aspecto (comprimento/largura) dependem da fonte e dos métodos de fabricação.

[0031] A menor fibrila é chamada fibrila elementar e tem um diâmetro de aproximadamente 2-4 nm (ver p. ex., Chinga-Carrasco , G. , Cellulose fibres, nanofíbríls and microfibrils,: The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view, Nanoscale research letters 2011, 6:417), embora seja comum que a forma agregada das fibrilas elementares, também definida como microfibrila (Fengel, D., Ultrastructural behavior of cell wall polysaccharides, Tappi J., March 1970, Vol 53, No. 3.), seja o principal produto que é obtido ao se preparar a MEC, por exemplo, usando um processo de refinamento estendido ou um processo de desintegração por queda de pressão. Dependendo da fonte

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13/19 e do processo de fabricação, o comprimento das fibras pode variar de cerca de 1 a mais do que 10 micrômetros. Um grau da MFC grosseiro pode conter uma fração substancial de fibras fibriladas, isto é, fibrilas salientes da traqueide (fibra de celulose) e com uma certa quantidade de fibrilas liberadas da traqueide (fibra de celulose).

[0032] Existem diferentes acrônimos para a MEC, tais como microfibrilas de celulose, celulose fibrilada, celulose nanofibrilada, agregados de fibrila, fibrilas de celulose em escala nano, nanofibras de celulose, nanofibrilas de celulose, microfibras de celulose, fibrilas de celulose, celulose microfibrilar, agregados de microfibrila e agregados de microfibrila de celulose. A MEC também pode ser caracterizada por várias propriedades físicas ou físico-químicas, tais como grande área de superfície ou a sua capacidade de formar um material similar ao gel em baixo teor de sólidos (1-5% em peso) quando dispersa em água. A fibra de celulose é de preferência fibrilada a tal ponto que a área de superfície específica final da MEC formada seja de cerca de 1 a cerca de 300 m²/g, tal como de 1 a 200 m²/g ou mais preferivelmente 50-200 m²/g ou 80-200 m²/g, quando determinada para um material de solvente trocado e liofilizado com o método de BET.

[0033] Existem vários métodos para preparar a MEC, tais como refinamento de passagem única ou múltipla, pré-hidrólise seguida por refinamento ou desintegração de alto cisalhamento ou liberação de fibrilas. Uma ou várias etapas de pré-tratamento são normalmente necessárias para tornar a manufatura da MEC tanto eficiente de energia

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14/19 quanto sustentável. As fibras de celulose da polpa a ser fornecida podem assim ser pré-tratadas enzimática ou quimicamente, por exemplo, para reduzir a quantidade de hemicelulose ou lignina. As fibras de celulose podem ser quimicamente modificadas antes da fibrilação, onde as moléculas de celulose contêm grupos funcionais exceto, (ou mais que), os encontrados na celulose original. Tais grupos incluem, entre outros, os grupos carboximetila (CM), aldeído e/ou carboxila (celulose obtida por oxidação mediada por N-oxila, por exemplo, a TEMPO), ou amônio quaternário (celulose catiônica). Depois de ser modificada ou oxidada em um dos métodos acima descritos, é mais fácil desintegrar as fibras em MEC ou fibrilas de tamanho nanofibrilar. De preferência, a MEC usada de acordo com a presente invenção está substancialmente livre de fibras não refinadas, que podem ser determinadas visualmente usando microscopia óptica.

[0034] A celulose nanofibrilar pode conter algumas hemiceluloses; a quantidade depende da fonte da planta. A desintegração mecânica das fibras pré-tratadas, p.ex., matéria-prima de celulose hidrolisada, pré-inchada ou oxidada, é realizada com equipamento adequado, tal como um refinador, moinho, homogeneizador, formador de coloide, moinho por atrito, sonicador por ultrassom, fluidizador, tal como microfluidizador, macrofluidizador ou homogeneizador do tipo fluidizador. Dependendo do método de fabricação da MEC, o produto também pode conter finos, ou celulose nanocristalina ou, p.ex., outros produtos químicos presentes nas fibras de madeira ou no processo de fabricação de papel. O produto também pode conter várias

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15/19 quantidades de partículas de fibra de tamanho micron que não tenham sido eficientemente fibriladas.

[0035] A MFC é produzida a partir de fibras de celulose de madeira, tanto a partir de fibras de madeira dura quanto de madeira de uma conífera. Também pode ser fabricada a partir de fontes microbianas, fibras agrícolas, tais como polpa de palha de trigo, bambu, bagaço ou outras fontes que não sejam de fibra de madeira. Ela é preferivelmente fabricada a partir de polpa, incluindo a polpa de fibra virgem, p. ex., as polpas mecânicas, químicas e/ou termomecânicas. Também pode ser fabricada a partir de papel picado ou reciclado.

[0036] A definição acima descrita da MFC inclui, mas não se limita à, nova norma W13021 da TAPPI proposta sobre nanofibrila de celulose (CMF) que define um material de nanofibras de celulose contendo múltiplas fibrilas elementares com regiões tanto cristalinas quanto amorfas.

[0037] De acordo com outra modalidade, a suspensão pode compreender uma mistura de diferentes tipos de fibras, tais como a celulose microfibrilada, e uma quantidade de outros tipos de fibras, tais como fibras kraft, finos, fibras de reforço, fibras sintéticas, polpa dissolvente, TMP ou CTMP. , PGW etc.

[0038] A suspensão também pode compreender outros aditivos de processo ou funcionais, como cargas, pigmentos, produtos químicos de resistência a úmido, produtos químicos de retenção, reticuladores, amaciadores ou plastificantes, primers de adesão, agentes molhantes, biocidas, corantes ópticos, agentes branqueadores fluorescentes, removedores das ligações, produtos químicos

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16/19 desespumantes, produtos químicos para hidrofobizar, como AKD, ASA, ceras, resinas etc.

[0039] O termo remoção de água, como usado neste documento, engloba qualquer forma de remoção de água, incluindo, por exemplo, a evaporação, a remoção de água sob pressão, a remoção de água usando radiação etc. A remoção de água pode ser realizada em uma ou mais etapas e pode envolver uma forma de remoção de água ou várias formas de remoção de água em combinação.

[0040] A máquina de fabricação de papel que pode ser usada no processo de acordo com a presente invenção pode ser qualquer tipo convencional de máquina conhecido do especialista, usado para a produção de papel, papelão, tecido ou produtos similares.

[0041] Depois de a manta úmida ser colocada sobre o meio, ela tem a água removida para formar um substrato ou película fina intermediária.

[0042] A remoção de água pode ser realizada usando técnicas conhecidas com sistema de tela de arame única ou de tela de arame dupla, remoção de água sem fricção, remoção de água auxiliada por membrana, remoção de água auxiliada por vácuo ou ultrassom etc. Após a seção de tela de arame, a rede úmida tem adicionalmente a água removida e é secada por prensagem mecânica, incluindo prensa de sapata, ar quente, secagem por radiação, secagem por convecção etc. A película também pode ser secada ou alisada por calandras de pinças macias ou duras (ou várias combinações) etc.

[0043] De acordo com uma modalidade, a manta úmida tem a água removida por vácuo, i.e., a água e os

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17/19 outros líquidos são sugados da carga quando ela for colocada sobre a tela de arame.

[0044] Como uma alternativa a uma tela de arame, a suspensão pode também ser proporcionada para um meio poroso, tal como uma membrana ou substrato, tal como papel, papelão ou uma película porosa.

[0045] De acordo com uma modalidade, a película compreendendo a celulose microfibrilada e nanoparticulas ou nanoparticulas pode ser laminada em ou com um polímero termoplástico. O polímero termoplástico pode ser qualquer um de um polietileno (PE), um poli(tereftalato de etileno) (PET) e um poli (ácido láctico) (PLA) . O polietileno pode ser qualquer um de um polietileno de alta densidade (HDPE) e um polietileno de baixa densidade (LDPE), ou várias combinações deles. Os outros exemplos de polietileno são o polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE) , o polietileno de peso molecular ultrabaixo (ULMWPE ou PEWAX), o polietileno de peso molecular alto (HMWPE), o polietileno de alta densidade (HDPE), o polietileno reticulado de alta densidade (HDXLPE), o polietileno reticulado (PEX ou XLPE), o polietileno de média densidade (MDPE), o polietileno linear de baixa densidade (LLDPE), o polietileno de baixa densidade (LDPE), o polietileno de densidade muito baixa (VLDPE) , o polietileno dorado (CPE) . Pelo uso, por exemplo, do PLA como o polímero termoplástico, o produto pode ser formado completamente a partir de materiais biodegradáveis. Os outros exemplos de polímeros adequados são PVDC, poli(furanoato de etileno), polímeros de ácido láctico, tais como PLA, poli(succinato de butileno) . Um revestimento de polímero também pode ser

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18/19 aplicado, por exemplo, por um processo de impressão tal como rolo de flexogravura (anilox).

[0046] A película ou o laminado também pode ser aplicado a outros produtos de papel, tais como recipientes para alimentos, folhas de papel, papelões ou cartões ou outras estruturas que precisem ser protegidas por uma película de barreira.

Exemplos

Exemplo 1 [0047] A polpa usada foi a polpa kraft branqueada, fibrilada até um SR > 90. A KP1 é a carga de referência compreendendo principalmente celulose microfibrilada e pequenas quantidades de nanossílica aniônica (nível de adição de 5 kg/t) . A KP2 e a KP3 são os mesmos graus de MEC, mas com um maior nível de silica (140 e 50 kg/t, respectivamente, e com diferente ponto de adição (adicionada antes/durante a fibrilação (KP2) e adicionada durante a preparação da carga (KP3)).

[0048] Os resultados mostram que pode ser usada uma alta quantidade de silica.

[0049] A película foi fabricada sobre um tipo fourdrinier de máquina de papel piloto para uma gramatura de cerca de 25-30 g/m². Foram usados produtos químicos de processo e desempenho, p.ex., amido catiônico e produto químico de colagem interna hidrofóbico (AKD). O teor de umidade visado foi 6,5 %.

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Propriedade	Unidade		KP1	KP2	KP3
Fibra Microfibrilada		%		100	100	100
Nanossilica adicionada (aniônica)		kg/t		5	140	50
Quantidade de nanossilica (aniônica) na película produzida		kg/t		2,1	59, 5	21,3
Teor de cinzas determinado a 525°C	% em peso [ISO 1762]	0,45	2,13	2,38
Propriedade (folhas secas)
Gramatura	g/m²		31,4	25, 5	25, 5
Espessura, folha única	μη		48	40	41
índice de rasgo, md	r \ mNm / g		4	4,4	4
índice de rasgo, cd	mNm² / g		4,3	4,2	4
Módulo E, cd	Mpa		1705	2077	2044
Módulo E, md	Mpa		4226	3003	3631
Valor da OTR	cm³/m²/d	23C, 50 de UR	644/1130	17/48	medição falha
Estabilidade dimensional, 33-84% de URRH, média geom. de CD/MD total			0,44	0,37	0,42

CD: direção cruzada

MD: direção da máquina [0050] Em vista da descrição detalhada acima mencionada da presente invenção, outras modificações e variações tornar-se-ão evidentes para os peritos na técnica. No entanto, deve ser evidente que tais outras modificações e variações podem ser efetuadas sem sair do espírito e do escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Um processo para a produção de um substrato ou película fina intermediária compreendendo as etapas de:

a) proporcionar uma suspensão compreendendo celulose microfibrilada, onde o teor da celulose microfibrilada da dita suspensão é pelo menos 60% em peso com base no peso dos sólidos da suspensão;

b) adicionar nanopartícuias à dita suspensão para proporcionar uma mistura da dita celulose microfibrilada e as ditas nanopartícuias, onde a quantidade total de nanopartícuias adicionada é mais do que 50 kg em uma base seca por tonelada de sólidos secos da suspensão;

c) proporcionar a dita mistura para um meio para formar uma manta; e

d) remover a água da dita manta para formar um substrato ou película fina intermediária.
2. Um processo de acordo com a reivindicação 1, onde as ditas nanopartícuias são partículas de silica, nanossílica, bentonita ou nanobentonita.
3. Um processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, onde as ditas nanopartícuias são aniônicas em pH neutro ou alcalino.
4. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-3, onde um polímero de retenção é também adicionado à suspensão.
5. Um processo de acordo com a reivindicação 4, onde a razão em peso de polímero de retenção para partículas está na faixa de 1:3 a 1:20, de preferência de 1:5 a 1:12.

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6. Um processo de acordo com a reivindicação 4 ou

5, onde o dito polímero de retenção é selecionado a partir de amido, poliaminoamida-epicloridrina e poliacril amida catiônica ou copolímero ou misturas deles.
7. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-6, onde a quantidade total de nanopartícuias é menos do que 300 kg/tonelada em uma base seca por tonelada de sólidos secos da suspensão.
8. Um processo de acordo com a reivindicação 7, onde a quantidade total de nanopartícuias é menos do que 200 kg/tonelada em uma base seca por tonelada de sólidos secos da suspensão.
9. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-8, onde o meio usado na etapa c) é poroso.
10. Um processo de acordo com a reivindicação 9, onde o meio usado na etapa c) é uma tela de arame porosa.
11. Um processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1-8, onde o meio usado na etapa c) é não poroso.
12. Uma película obtenível de acordo com o processo de qualquer uma das reivindicações 1-11.
13. Uma película de acordo com a reivindicação

12, onde a quantidade de nanopartícuias na película é pelo menos 5 kg/tonelada de película seca.
14. Uma película de acordo com a reivindicação 12 ou 13, onde um revestimento é proporcionado sobre pelo menos um lado da película, opcionalmente com uma camada de ligação entre a película e a camada de revestimento.
15. Um produto compreendendo uma película de acordo com qualquer uma das reivindicações 12-14.