BR112019022521B1 - Revestimento de barreira termo-selável - Google Patents
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Abstract
A presente invenção fornece uma composição de revestimento à base de água termo- selável adequada para substratos de revestimento utilizados em embalagens de produtos que contenham gordura, óleo, água etc. As composições de revestimento incluem emulsões de polímeros ou copolímeros acrílicos e ceras de fusão. Os substratos podem ser conformados para obter recipientes, tais como copos, por exemplo. Os revestimentos fornecem uma barreira que é resistente à permeação de, por exemplo, gordura, óleo, água e outros líquidos. Além disso, as composições de revestimento são compostáveis.
Description
[0001] O presente pedido reivindica prioridade do pedido de patente provisório US N° 62/491,301, depositado em 28 de abril de 2017, e do pedido de patente provisório US N° 62/510,315, depositado em 24 de maio de 2017, cada um dos quais é aqui incorporado em sua totalidade.
[0002] A presente invenção diz respeito de composições para revestimento adequadas para revestir substratos de papel ou cartão. A invenção está particularmente relacionada com composições de revestimento de barreira resistentes à água, à gordura e ao óleo quando aplicados a um substrato.
[0003] Produtos para embalagens e recipientes à base de material celulósico, como papel e cartão, são permeáveis a óleo, gordura, água e outros líquidos. É habitual revestir ou tratar papel e cartão com revestimentos, tais como ceras, polímeros, fluorocarbonetos e similares. Este revestimento confere propriedades de barreira, essenciais para embalar alimentos ou outros produtos que exijam proteção. Para algumas aplicações, é necessário que o revestimento seja termo-selável.
[0004] A evolução deste tipo de embalagem tem sido a substituição de ceras ou laminados por filmes de polietileno aplicados como revestimento em papel e papelão para garantir a compostabilidade e repolpabilidade da embalagem. Embora as ceras e os filmes de polietileno confiram excelentes propriedades de barreira, são problemáticos durante o processo de repolpagem na hora da reciclagem do papel e do cartão.
[0005] A compostabilidade engloba três fatores: biodegradabilidade, desintegração e ecotoxicidade. A biodegradabilidade mostra quantitativamente a natureza inerente do material a ser consumido pelos microrganismos. A biodegradabilidade protege o ambiente evitando a acumulação do material. A desintegração mede se o material se decompõe e se desintegra, protegendo assim o operador da usina de compostagem. O material pode ou não estar se biodegradando. Os testes de ecotoxicidade determinam se o material apresenta alguma inibição no crescimento das plantas ou na sobrevivência da fauna do solo ou aquática após a compostagem. A repolpabilidade refere-se ao material de teste submetido à operação de reumidificação e fibrificação para posterior conformação da folha, usando um processo padrão.
[0006] O uso de compostos orgânicos voláteis (COV's) geralmente está se tornando desaprovado. O uso de revestimentos à base de água sem COV's tornou-se atraente nos últimos anos para uso em recipientes de alimentos ou bebidas. Tais recipientes incluem invólucros de papel, pratos, tigelas, copos, caixas etc. Os revestimentos podem ser aplicados usando técnicas convencionais de impressão ou revestimento, tanto em linha como fora da linha de produção. Os métodos de impressão e revestimento incluem flexografia, rotogravura, aplicação de revestimento por lâmina, aplicação por cortina, aplicação por rolo (barra), ou outros meios de aplicação adequados. Portanto, os revestimentos à base de água devem ter boas características de aplicabilidade na impressão, além de durabilidade, qualidade e produtividade.
[0007] Atualmente, a selagem térmica industrial de embalagens de papel revestidas com um revestimento adequado, por exemplo, a parede dos copos em um processo de fabrico de copos, é normalmente um processo em duas etapas. A primeira etapa consiste em aquecer ambas as extremidades de uma folha, e o segundo passo consiste em conformar a folha em uma forma adequada (por exemplo, um cilindro cónico) de modo a colocar as duas áreas aquecidas em contato sob pressão. Neste processo de conformação, as camadas de revestimento termo- seláveis, geralmente de polietileno, são submetidas a uma temperatura (geralmente não definida com precisão) adequada para as amolecer ou fundir parcialmente. Quando duas peças de embalagem ou extremidades da mesma peça com revestimento fundido são pressionadas uma contra a outra, o material fundido funde-se e obtém-se uma ligação estreita entre as duas superfícies.
[0008] CA 3.323.341 divulga revestimentos de látex contendo borracha de estireno-butadieno que são utilizados para revestir substratos de papel ou cartão sem revestimento de argila (caulino). O revestimento de CA 3.323.341 destina- se a substituir o revestimento de argila que normalmente se encontraria no papel revestido. Os revestimentos não contêm argila nem cera.
[0009] US 6,071,617 divulga um revestimento que inclui pó de clara de ovo, um plastificante, um emulsionante e água.
[0010] US 6,307,192 descreve camadas de revestimento à base de silicone. Os revestimentos são revestimentos poliméricos compreendendo esqueleto polimérico inorgânico linear ou reticulado que contém átomos de silício e oxigênio alternados. O esqueleto polimérico pode também incluir cadeias laterais e/ou reticulações cruzadas formadas por grupos ou cadeias orgânicas. Os revestimentos não contêm cera.
[0011] US 7,019,054 divulga formulações de revestimento que incluem uma melamina de ácido graxo, uma emulsão de cera de parafina e um álcool polivinílico. Alternativamente, as formulações de revestimento podem incluir uma cera de melamina de ácidos graxos e um álcool polivinílico.
[0012] US 7,282,273 divulga uma composição de revestimento que compreende uma cera e um álcool polivinílico. Os revestimentos podem ainda incluir uma poliamina.
[0013] US 5,763,100 revela composições de revestimento de barreira compreendendo um copolímero de estireno acrílico e uma cera.
[0014] US 7,320,825 divulga um composto multicamadas resistente a óleo e gordura, compreendendo um substrato de papel ou cartão, revestido com uma camada de base e uma camada de acabamento. A camada de base compreende um polímero natural ou sintético capaz de formar uma película. A camada de acabamento compreende uma fase polimérica contínua com pelo menos um pigmento mineral lamelar e pelo menos um pigmento mineral cristalino não lamelar disperso. Os revestimentos não contêm cera.
[0015] US 7,427,444 descreve um produto celulósico (por exemplo, papel ou cartão) com um revestimento que é um polímero de etileno-acetato de vinilo polimerizado em emulsão. O revestimento não contém cera.
[0016] US 7,737,200 descreve composições de revestimento de barreira contra água incluindo prolamina, um polímero insolúvel em água fria, água, um co-solvente solúvel em água e um estabilizante. Os revestimentos não contêm cera.
[0017] US 8,440,262 divulga revestimentos livres de cera à base de água.
[0018] US 8,734,895 divulga composições de revestimento compreendendo um filler, um ligante e carbonato de cálcio. Os revestimentos não contêm cera.
[0019] US 8,771,812 descreve uma embalagem de papel ou papelão com uma camada de barreira que é preparada por polimerização em emulsão de um ou mais (meta)acrilatos, um ou mais monômeros ácidos e, opcionalmente, acrilonitrila e um ou mais monômeros adicionais. A camada de barreira não contém cera.
[0020] US 8,771,835 divulga uma embalagem biodegradável de alta barreira (contra permeação de gases e vapores) compreendendo um revestimento com nano pigmentos e um ou mais ligantes, uma camada de filme metalizado e uma camada de ligação. Nenhum dos revestimentos contém cera.
[0021] US 2009/0252980 divulga um produto de papel resistente a gordura com um revestimento composto por um polímero de base acrílica e um componente complementar, como um poliol ou polioxazolina. Os revestimentos não contêm cera.
[0022] US 2010/0136355 descreve os revestimentos de barreira contra vapor de água para papel, incluindo um ligante e talco. Dado que os revestimentos que contêm ceras são considerados problemáticos, os revestimentos são, de preferência, isentos de cera e, se for incluída cera, não pode haver mais de 5% em peso.
[0023] US 2011/0262745 divulga composições de revestimento compreendendo uma emulsão de polímero à base de água e pigmento. Os revestimentos não contêm cera.
[0024] US 2013/0004748 divulga um método para fornecer uma superfície de um substrato à base de fibra com uma camada de barreira. A camada de barreira é formada pela deposição de nanofibras na superfície por eletrospinning ou meltspinning.
[0025] US 2013/0323368 descreve revestimentos de barreira compreendendo uma combinação de amido, extrato de algas e fibras de papel. Os revestimentos podem conter cera, mas não contêm emulsões acrílicas.
[0026] WO 2007/050964 descreve um método para conferir resistência à gordura e/ou água a um material através do tratamento com uma composição de revestimento. As composições de revestimento compreendem uma cera e um álcool polivinílico e, opcionalmente, uma poliamina.
[0027] WO 2011/110498 divulga composições de revestimento termo-seláveis que incluem imida acrílica. Os revestimentos podem conter uma pequena quantidade de cera.
[0028] WO 2014/028203 descreve composições de revestimento de barreira curáveis por radiação. As composições de revestimento curáveis por radiação compreendem um monômero de acrilato, um oligômero de acrilato, uma cera micronizada e, opcionalmente, um fotoiniciador.
[0029] WO 2014/130311 divulga composições imprimíveis de revestimento de barreira curáveis por radiação que incluem um ou mais monómeros hidrofóbicos cicloalifáticos, um ou mais ceras ou esteróis com álcoois funcionais e um ou mais materiais de cera hidrofóbicos.
[0030] WO 2015/040134 (US 9.840.811) descreve um material multicamadas para embalagens compreendendo um substrato com pelo menos uma camada de barreira à base de amido.
[0031] Ainda há necessidade de composições de revestimentos de barreira que possam ser utilizadas para revestir substratos destinados à fabricação de embalagens, em que as composições de revestimento sejam resistentes à água, óleo, gordura e outros líquidos. Em especial, há necessidade de composições de revestimento termo-seláveis que eliminem um ou mais dos materiais e/ou etapas adicionais atualmente necessários para obter propriedades de barreira adequadas.
[0032] A presente invenção fornece revestimentos à base de água para substratos celulósicos, tais como papel ou cartão. Os revestimentos são resistentes à água, óleo, gordura e outros líquidos. Os substratos de papel ou cartão revestidos com os revestimentos da presente invenção podem substituir o papel ou cartão revestidos por outros métodos, como a coextrusão com polietileno (PE), polipropileno (PP) e ácido poliláctico (PLA).
[0033] Em um aspecto específico, a presente invenção fornece uma composição de revestimento à base de água termo- selável incluindo: a) 5% em peso a 90% em peso de uma ou mais emulsões de polímeros ou copolímeros acrílicos; b) 2% em peso a 25% em peso de uma ou mais ceras de fusão; e c) 5% em peso a 85% em peso de água; em que a composição de revestimento à base de água termo-selável é compostável.
[0034] Em uma materialização, a presente invenção fornece um substrato revestido com a composição de revestimento da invenção.
[0035] Em outra materialização, a presente invenção fornece um artigo, particularmente um artigo para embalagens, compreendendo o substrato revestido com a composição de revestimento da invenção.
[0036] Em um aspecto particular, a presente invenção constitui um método de revestimento de um substrato que compreende: a) fornecer um substrato o qual possui uma primeira superfície e uma segunda superfície; b) fornecer a composição de revestimento termo-selável da invenção; c) Aplicar a composição de revestimento termo-selável na primeira superfície, ou na segunda superfície, ou na primeira e na segunda superfícies, do substrato; d) Aquecer o revestimento a uma temperatura suficiente para fundir a cera no revestimento, no qual a cera fundida penetra nas fibras do papel; e e) Selar o substrato aplicando pressão; em que o revestimento de barreira termo-selável é compostável.
[0037] Em uma materialização, a presente invenção fornece um substrato preparado pelo método de revestimento de um substrato com a composição de revestimento termo- selável à base de água da invenção.
[0038] Figura 1: A Figura 1 ilustra as propriedades de barreira de um copo revestido com a composição de revestimento da invenção versus um copo padrão revestido com polietileno. A Figura 1(a) mostra a permeação de um corante escuro após 1 hora de permanência no copo. A figura 1(b) mostra a permeação de um corante manchado escuro após 3 horas de permanência no copo.
[0039] Deve-se entender que a descrição geral acima e a descrição detalhada a seguir são meramente exemplificativas e explicativas, e não restringem qualquer matéria reivindicada.
[0040] Salvo definição em contrário, todos os termos técnicos e científicos aqui utilizados têm o mesmo significado que é comumente entendido por uma pessoa de habilidade na arte a que pertencem as invenções. Todas as patentes, pedidos de patente, pedidos publicados e publicações, websites e outros materiais publicados aqui referidos ao longo de toda a divulgação, salvo indicação em contrário, são incorporados por referência na sua totalidade para qualquer fim.
[0041] A presente invenção fornece composições de revestimento à base de água adequadas para revestimento de substratos celulósicos que serão utilizadas para fins que impliquem contato com alimentos, cosméticos etc. Uma vantagem das composições de revestimento da presente invenção é que os substratos revestidos com os revestimentos da invenção podem ser utilizados para substituir substratos revestidos com polímeros como o polietileno etc.
[0042] Os revestimentos da invenção exibem um impacto ecológico melhorado. Os revestimentos são compostáveis. Os substratos e artigos preparados com os revestimentos da presente invenção também são compostáveis. Os revestimentos são particularmente adequados para aplicação em substratos celulósicos, como papel ou cartão. Os artigos de papel e cartão da invenção são compostáveis, o que significa que apresentam boa biodegradabilidade e desintegração e não apresentam ecotoxicidade.
[0043] As composições de revestimento da invenção são livres de organismos geneticamente modificados (OGM's). Ou seja, os revestimentos estão livres de qualquer organismo cujo material genético tenha sido alterado utilizando técnicas de engenharia genética.
[0044] As composições de revestimento da invenção são essencialmente livres de compostos orgânicos voláteis (COV's). Em certas incorporações, pequenas quantidades de COV's podem estar presentes nas composições de revestimento.
[0045] Os revestimentos da presente invenção apresentam elevada capacidade de selagem térmica. Os revestimentos também oferecem melhor cobertura em todas as superfícies e bordas de um substrato para garantir boas propriedades de barreira contra gordura, líquidos e similares.
[0046] Os revestimentos da invenção podem ser impressos com, por exemplo, texto e gráficos.
[0047] Os revestimentos da invenção são adequados para serem usados para revestir substratos que estarão em contato direto com alimentos. Por exemplo, eles podem ser usados para revestir substratos que estarão em contato direto com líquidos quentes e frios, como café ou refrigerante.
[0048] Neste pedido, o uso do singular inclui o plural, salvo indicação expressa em contrário. Conforme utilizadas aqui, as formas singulares "um", "uma”, "o" e "a" pretendem incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário.
[0049] Neste pedido, o uso de "ou" significa "e/ou", salvo indicação em contrário.
[0050] Os termos "compreende" e/ou "compreendendo" especificam a presença das características, números inteiros, passos, operações, elementos e/ou componentes indicados, mas não excluem a presença ou adição de uma ou mais características, números inteiros, passos, operações, elementos, componentes e/ou grupos destes. Além disso, na medida em que os termos "inclui", "tendo", "tem", "com", "composto", "compreendido" ou variantes destes termos sejam utilizados quer na descrição pormenorizada quer nas alegações, tais termos destinam-se a ser inclusivos de uma forma semelhante ao termo "compreendendo".
[0051] Conforme aqui utilizados, os intervalos e as quantidades podem ser expressos como "cerca de" um determinado valor ou intervalo. O termo "cerca de" destina- se a incluir também o valor exato. Portanto, "cerca de 5 por cento" significa "cerca de 5 por cento" e, também, "5 por cento". "Cerca de" significa dentro do erro experimental típico para a aplicação ou finalidade pretendida.
[0052] Conforme utilizados aqui, todas as partes e porcentagem são em peso (% em peso ou % em massa referido ao peso total da composição), salvo especificação em contrário.
[0053] Conforme utilizados aqui, os termos "polímero" e "polímero ou copolímero" são utilizados indistintamente, e ambos os termos se referem tanto a polímeros como a copolímeros, salvo especificação em contrário.
[0054] Conforme utilizados aqui, os termos "composições de tinta e de revestimento", "composições de revestimento", "tintas e revestimentos", "tintas", "revestimentos" e "composição", "composição(ões) de revestimento à base de água termo-selável(eis)", "revestimento de barreira termo-selável" e similares são utilizados indistintamente, e todos se referem às composições de tinta e de revestimento da presente invenção.
[0055] As composições para revestimento da presente invenção compreendem uma ou mais emulsões de polímeros ou copolímeros acrílicos. A mistura de uma emulsão de polímero acrílico com uma cera de fusão melhora a termo-selabilidade, a capacidade para sobreimpressão e as propriedades de barreira em um revestimento ecológico.
[0056] As emulsões adequadas de polímeros ou copolímeros acrílicos incluem, entre outros, polímeros acrílicos puros, copolímeros de etileno ácido acrílico, copolímeros de vinilo ácido acrílico, copolímeros de estireno-acrílico, respectivas combinações e similares. Uma lista parcial de emulsões de polímeros acrílicos inclui, mas não se limita a, Carboset GAW7448; SYNTHRO®-PEL CWO; EUROCRYL 4174XP; EUROCRYL 4184XP; JONCRYL 8052; JONCRYL ECO 2124; JONCRYL 8050; Carboset® GA-7428; Carboset® GA-7424; Induprint SE 245; Induprint SE 375; NEOCRYL A2092; NEOCRYL A2099; Induprint SE 288; Texicryl 13813.
[0057] Em uma materialização preferida, a emulsão de polímero acrílico estaria presente em uma quantidade igual ou superior a 20% em peso, referido ao peso total da composição de revestimento. Preferencialmente, a emulsão de polímero acrílico estaria presente em quantidade igual ou superior a 30% em peso, mais preferencialmente igual ou superior a 40% em peso, mais preferencialmente igual ou superior a 50% em peso ou mais preferencialmente igual ou superior a 60% em peso. A quantidade de emulsão de polímero acrílico presente nas composições de revestimento da presente invenção é tipicamente de cerca de 5 a cerca de 90% em peso, referido ao peso total da composição de revestimento. Por exemplo, a emulsão acrílica pode estar presente em uma quantidade de cerca de 5% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 75% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 65% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 55% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 45% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 40% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 30% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 25% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 10% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 10% em peso a cerca de 90% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 40% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 30% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 90% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 30% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 90% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 40% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 90% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 50% em peso a cerca de 90% em peso; ou de cerca de 50% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 50% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 50% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 60% em peso a cerca de 90% em peso; ou de cerca de 60% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 60% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 70% em peso a cerca de 90% em peso; ou de cerca de 70% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 80% em peso a cerca de 90% em peso.
[0058] As composições de revestimento da presente invenção compreendem uma ou mais ceras de fusão. Após a selagem térmica, a cera derretida permeia as fibras de papel para proteger todas as superfícies e bordas do substrato (geralmente um substrato de papel ou papelão). As ceras de fusão adequadas incluem, mas não se limitam a, cera parafínica, cera parafínica com adição de acrílico, cera cristalina, cera de polietileno, cera de polietileno de alta densidade, cera de polietileno/politetrafluoroetileno, cera de carnaúba e suas combinações, entre outras. A cera é adicionada em quantidade suficiente para que, durante a fase de aquecimento, derreta no meio da resina amolecendo. Embora sem vínculo com nenhuma teoria em particular, acredita-se que, desde que a temperatura seja suficientemente elevada, de preferência entre 100°C a 220°C, e o tempo de permanência seja suficiente, de preferência entre 0,5 a 5 segundos entre o aquecimento e a selagem, a cera de fato se filtra fora do revestimento para formar uma camada líquida na superfície. Quando esta superfície líquida é pressionada contra a placa não revestida, acredita-se que a cera líquida penetra facilmente nas fibras expostas da placa (embebição), levando à proteção efetiva do substrato contra gordura e água, enquanto a pressão assegura que a porção de resina também penetre efetivamente nas fibras para produzir uma ligação “fiber-tear” (rasga-fibras) após o resfriamento. A ligação “fiber-tear” tem lugar quando o substrato se rasga antes que o revestimento perca a adesão ao substrato. A ligação “fibertear” indica que os revestimentos à base de água da presente invenção manterão sua adesão até tal ponto que o substrato rasgará antes. Assim, o revestimento tem uma ligação mais forte ao substrato do que a resistência do próprio substrato. Se a selagem for realizada na borda da folha revestida ou muito perto dela, como é o caso dos copos de papel, a proteção efetiva da borda por esse mecanismo de embebição de cera é alcançada. Está bem documentado que o polietileno não atinge tal proteção de borda e, portanto, os recipientes preparados com revestimento de polietileno são vulneráveis a vazamentos. A figura 1 ilustra isto. As composições de revestimento da presente invenção proporcionam não só vedação e proteção das bordas, mas também resistência à água, gordura e óleos em toda a superfície do substrato. O papel e o cartão revestidos em uma ou em ambas as faces com uma composição de revestimento da invenção podem ser utilizados de forma fácil e económica na concepção de embalagens para alimentos húmidos e/ou gordurosos, com uma costura interior exposta. Exemplos de embalagens com uma composição de revestimento aplicada em um dos lados são o equivalente a copos de papel ou tabuleiros para alimentos de com revestimento de polietileno em uma única cara, com a vantagem adicional de proteção das bordas construída in situ no momento da selagem.
[0059] Normalmente, a cera de fusão tem um ponto de fusão de cerca de 40°C a cerca de 100°C. De preferência, a cera tem um ponto de fusão de cerca de 50°C a cerca de 90°C. Por exemplo, a cera pode ter um ponto de fusão de cerca de 40°C a cerca de 80°C; ou de cerca de 40°C a cerca de 70°C; ou de cerca de 40°C a cerca de 60°C; ou de cerca de 40°C a cerca de 50°C; ou de cerca de 50°C a cerca de 100°C; ou de cerca de 50°C a cerca de 90°C; ou de cerca de 50°C a cerca de 80°C; ou de cerca de 50°C a cerca de 70°C; ou de cerca de 50°C a cerca de 60°C; ou de cerca de 60°C a cerca de 100°C; ou de cerca de 60°C a cerca de 90°C; ou de cerca de 60°C a cerca de 80°C; ou de cerca de 60°C a cerca de 70°C; ou de cerca de 70°C a cerca de 100°C; ou de cerca de 70°C a cerca de 90°C; ou de cerca de 70°C a cerca de 80°C; ou de cerca de 80°C a cerca de 100°C; ou de cerca de 80°C a cerca de 90°C; ou de cerca de 90°C a cerca de 100°C.
[0060] A cera de fusão está tipicamente presente nas composições de revestimento da presente invenção em uma quantidade de cerca de 2% em peso a cerca de 25% em peso, referido ao peso total da composição da tinta ou revestimento. Por exemplo, a cera de fusão pode estar presente em uma quantidade de cerca de 2% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 2% em peso a cerca de 15% em peso; ou de cerca de 2% em peso a cerca de 10% em peso; ou de cerca de 2% em peso a cerca de 5% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 25% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso, ou de cerca de 5% em peso a cerca de 10% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 25% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 15% em peso; ou de cerca de 15% em peso a cerca de 25% em peso; ou de cerca de 15% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 25% em peso.
[0061] As tintas e as composições de revestimento da invenção são à base de água e contêm água. Em uma materialização preferida, as composições de tinta e de revestimento da presente invenção compreendem uma fração de água igual ou maior do que cerca de 5% em peso, referido ao peso total da composição. Preferencialmente, a água está presente em uma quantidade igual ou superior a cerca de 10% em peso; ou igual ou superior a cerca de 15% em peso, ou igual ou superior a cerca de 20% em peso. Tipicamente, a água está presente na composição de revestimento em uma quantidade de cerca de 5% em peso a cerca de 85% em peso, referido ao peso total da composição. Por exemplo, a água pode estar presente em uma quantidade de cerca de 5% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 40% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 30% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 15% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 10% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 85% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 40% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 30% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 85% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso; ou de cerca de 20% em peso a cerca de 30% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 85% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 30% em peso a cerca de 40% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 85% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 40% em peso a cerca de 50% em peso; ou de cerca de 50% em peso a cerca de 85% em peso; ou de cerca de 50% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 50% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 50% em peso a cerca de 60% em peso; ou de cerca de 60% em peso a cerca de 85% em peso; ou de cerca de 60% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 60% em peso a cerca de 70% em peso; ou de cerca de 70% em peso a cerca de 85% em peso; ou de cerca de 70% em peso a cerca de 80% em peso; ou de cerca de 80% em peso. Em materializações específicas, as tintas e composições de revestimento da presente invenção compreenderiam de cerca de 10% em peso a cerca de 70% em peso de água, mais preferencialmente cerca de 20% em peso a cerca de 60% em peso.
[0062] As composições de tinta e de revestimento da presente invenção podem ainda, a título opcional, incluir um ou mais aditivos que são normalmente utilizados em composições de tinta e de revestimento. Exemplos de tais aditivos incluem, mas não estão limitados a, promotores de adesão, fotoestabilizantes, aditivos desgaseificantes, promotores de fluidez, antiespumantes, antioxidantes, estabilizantes, agentes umectantes, surfactantes, argilas, enchimentos, dispersantes, plastificantes, aditivos reológicos, outras ceras, silicones, corantes e suas combinações. Quando presente, cada aditivo está tipicamente presente em uma quantidade de cerca de 0,01% em peso a cerca de 20% em peso, referido ao peso total da composição. Por exemplo, aditivos podem estar presentes em uma quantidade de cerca de 0,01% a cerca de 10% em peso; ou de cerca de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso; ou de cerca de 0,01% em peso a cerca de 1% em peso; ou de cerca de 0,1% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 0,1% em peso a cerca de 10% em peso; ou de cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso; ou de cerca de 0,1% em peso a cerca de 1% em peso; ou de cerca de 1% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 1% em peso a cerca de 10% em peso; ou de cerca de 1% em peso a cerca de 5% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso; ou de cerca de 5% em peso a cerca de 10% em peso; ou de cerca de 10% em peso a cerca de 20% em peso.
[0063] Também podem ser incorporados agentes de coloração nas composições de revestimento. Os agentes de coloração adequados incluem, mas não estão limitados a pigmentos orgânicos ou inorgânicos e corantes. Os corantes incluem, mas não se limitam a, corantes azóicos, corantes antraquinônicos, corantes xantêmicos, corantes azínicos, combinações dos mesmos e similares. Os pigmentos orgânicos podem ser um pigmento ou uma combinação de pigmentos, como por exemplo Pigmento Amarelo Números 12, 13, 14, 17, 74, 83, 114, 126, 127, 174, 188; Pigmento Vermelho Números 2, 22, 23, 48:1, 48:2, 52, 52:1, 53, 57:1, 112, 122, 166, 170, 184, 202, 266, 269; Pigmento Números Laranja 5, 16, 34, 36; Pigmento Azul Números 15, 15:3, 15:4; Pigmento Violeta Números 3, 23, 27; e/ou Pigmento Verde Número 7. Os pigmentos inorgânicos podem ser um dos seguintes pigmentos não limitantes: óxidos de ferro, dióxidos de titânio, óxidos de cromo, ferrocianeto de amônio férrico, negros de óxido férrico, Pigmento Preto Número 7 e/ou Pigmento Branco Números 6 e 7. Outros pigmentos e corantes orgânicos e inorgânicos também podem ser empregados, bem como combinações que atinjam as cores desejadas.
[0064] As composições de revestimento da presente invenção são preferencialmente livres de COV's. Entretanto, pequenas quantidades de solventes (preferencialmente álcoois) podem ser utilizadas. Quando presentes, os solventes estão preferencialmente presentes em quantidades inferiores a 10% em peso, referido ao peso total da composição. De preferência, os solventes devem estar presentes em uma quantidade inferior a 5% em peso ou inferior a 2% em peso.
[0065] As composições da invenção também conferem, preferencialmente, bom comportamento em sobreimpressão. Isto permite a impressão de texto ou gráficos sobre o substrato revestido.
[0066] Os revestimentos da presente invenção preveem melhorias nas embalagens de papel e cartão que permitiriam uma conversão de embalagens plásticas para embalagens de papel, utilizando assim um material mais amigo do ambiente, que pode ser mais facilmente reciclado. Adicionalmente, as composições da presente invenção permitem a substituição de substratos de papel que são revestidos por extrusão, por exemplo, PE, PP, PLA e similares.
[0067] As composições de revestimento da presente invenção podem ser aplicadas ao substrato por qualquer meio adequado. Os métodos de aplicação adequados incluem, mas não estão limitados a, impressão de gravura, revestimento flexográfico, revestimento por cortina, revestimento de inundação, ou aplicação com rolo Meyer. As composições de revestimento são tipicamente aplicadas em quantidade suficiente para dar um revestimento de 2 a 15 g/m2 de peso seco. Por exemplo, o revestimento pode ser aplicado em uma quantidade de 4 a 15 g/m2 de peso seco; ou 2 a 12 g/m2 de peso seco.
[0068] As composições de revestimento da presente invenção podem estar aplicadas em uma face de um substrato de papel ou cartão (face única), ou em ambas as faces de um substrato de papel ou cartão (dupla face).Preferencialmente, as composições de revestimento da presente invenção são aplicadas pelo menos no lado que irá formar o interior do recipiente ou da embalagem e, por conseguinte, estará em contato com o seu conteúdo. Uma ou mais camadas de revestimento podem ser aplicadas em uma ou em ambas as faces do substrato, em qualquer configuração. As composições de revestimento da presente invenção aplicadas em cada lado do substrato podem ser a mesma formulação ou formulações diferentes. As composições de revestimento da presente invenção podem ser aplicadas em cada lado do substrato com pesos de película iguais ou diferentes, dependendo da utilização prevista. Em determinadas materializações, o revestimento aplicado à superfície do substrato que acabará por se tornar a superfície interior de um recipiente seria mais robusto em termos de resistência do produto, uma vez que estará em contato direto com materiais no interior do recipiente, enquanto o revestimento utilizado na superfície do substrato que se tornará a superfície exterior do recipiente apenas necessita de ter resistência à água formada pela condensação.
[0069] Para que os revestimentos da presente invenção funcionem em uma grande variedade de circunstâncias (revestimento de uma ou duas faces, linhas de conformação lenta e rápida, temperaturas de selagem diferentes, etc.), pode ser necessário que sejam utilizadas diferentes variações das composições de revestimento em cada lado do substrato; ou camadas de espessura variável; ou que um dos lados do substrato seja revestido antes do outro (pré- impressão ou pós-impressão); ou que cada lado do substrato seja revestido com um processo diferente do outro (por exemplo, um com duas passagens de gravura, o outro com flexografia). Em qualquer caso, não é necessário qualquer material ou passo de processo adicional para obter o efeito de proteção do bordo (contra gordura, óleo, água etc.) no momento da conformação, uma vez que este é obtido in situ através da cera de fusão. Exemplos de materiais adicionais ou de etapas do processo que a utilização das composições de revestimento da presente invenção pode eliminar são a utilização de um promotor de selagem; a calafetagem; a projeção de cera; a aposição de uma faixa de proteção; a projeção ou o revestimento posterior da borda da parede antes da conformação do copo; o enterramento da região interior da borda do copo em uma camada de adesivo pré-coberta na região exterior da borda do copo, etc. Em todos estes exemplos, as propriedades de barreira são obtidas através do uso de um material adicional e/ou etapa de processo para atingir o objetivo, o que invariavelmente leva a modos adicionais de falha, tempos de processamento mais longos, maior complexidade e, finalmente, custos mais altos. Estas desvantagens são eliminadas utilizando as composições de revestimento da presente invenção.
[0070] Os exemplos seguintes ilustram aspectos específicos da presente invenção e não se destinam a limitar o seu âmbito de aplicação em nenhum aspecto, pelo que não devem ser interpretados dessa forma.
[0071] Foram preparadas composições de revestimento à base de água termo-seláveis. As formulações são apresentadas nas Tabelas 1 a 5. Tabela 1. Exemplo 1
Tabela 2. Exemplo 2
Tabela 3. Exemplo 3
Tabela 4. Exemplo 4
Tabela 5. Exemplo 5
[0072] As composições de revestimento foram aplicadas em um dos lados (lado interior) de um substrato de cartão com um peso de revestimento de 12 g/m2 de peso seco. O substrato foi conformado para obter um copo.
[0073] O cartão impresso foi posicionado a cerca de 2 polegadas de uma fonte de calor de 600°C durante cerca de 1-2 segundos. O cartão foi conformado para obter um copo usando técnicas conhecidas na arte.
[0074] O desempenho do copo revestido com uma composição de revestimento da presente invenção foi comparado a um copo de papel padrão revestido com polietileno (Comparativo). Um líquido colorido (tinta escura) foi colocado em cada copo e deixado em repouso por um período determinado. A embebição do líquido através da borda e para o interior do substrato, e finalmente para o exterior do copo, se mostrou como uma mancha escura na parte externa do copo. Conforme mostrado na Figura 1(a) (após 1 hora) e Figura 1(b) (após 3 horas), uma quantidade de líquido significativamente maior se infiltrou através da costura do copo comparativo. O copo revestido com a composição de revestimento da presente invenção não apresentou tal embebição ou infiltração em 1 hora ou 3 horas. Ou seja, o copo revestido com uma composição de revestimento da invenção era muito mais resistente à permeação de líquidos através da costura do copo.
[0075] As composições de revestimento foram usadas para fazer um copo com ambos o interior e o exterior do copo tendo a composição de revestimento da invenção. A composição de revestimento foi aplicada à superfície interior de um substrato de cartão revestido a argila com um peso de filme de 12 g/m2 de peso seco. O cartão impresso foi posicionado a cerca de 2 polegadas de uma fonte de calor de 600°C por cerca de 1 a 2 segundos. Em uma operação de revestimento subsequente, a composição de revestimento foi aplicada à superfície exterior do substrato com um peso de filme de cerca de 4 g/m2 de peso seco. O copo revestido do Exemplo 7 foi selado na alta velocidade e temperatura mais baixa características de linhas de alto volume de produção de embalagens. Os resultados iniciais da proteção da borda foram semelhantes aos do Exemplo 6.
[0076] A presente invenção foi descrita em detalhe, incluindo as suas materializações preferidas. No entanto, será apreciado que os especialistas na arte, após consideração da presente divulgação, podem fazer modificações e/ou melhorias nesta invenção que se enquadrem no escopo e no espírito da invenção.
Claims (16)
1. Composição de revestimento à base de água termo- selável caracterizada pelo fato de que compreende: a) 25% em peso a 90% em peso de uma ou mais emulsões de polímeros ou copolímeros acrílicos; b) 10% em peso a 25% em peso de uma ou mais ceras de fusão; c) 5% em peso a 85% em peso de água; e d) 0,01 a 20% em peso de um ou mais enchimentos; em que a composição de revestimento à base de água termo-selável é uma composição única compreendendo todos os itens a, b, c e d; em que a composição de revestimento é uma composição de revestimento de barreira, resistente à permeação de líquidos e vapores; e em que a composição de revestimento à base de água termo-selável é compostável.
2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a uma ou mais ceras de fusão tem um ponto de fusão de 40 °C a 100 °C, e/ou em que a uma ou mais ceras de fusão são selecionadas do grupo consistindo de cera parafínica, cera parafínica com adição de acrílico, cera cristalina, cera de polietileno, cera de polietileno de alta densidade, cera de polietileno/politetrafluoroetileno, cera de carnaúba e combinações das mesmas.
3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a uma ou mais emulsões de polímeros ou copolímeros acrílicos são selecionadas do grupo consistindo de polímero acrílico puro, copolímero de etileno ácido acrílico, copolímero de ácido acrílico vinílico, copolímero de estireno-acrílico e combinações dos mesmos; e/ou incluem ainda um ou mais aditivos selecionados do grupo consistindo de promotores de adesão, fotoestabilizantes, aditivos desgaseificantes, promotores de fluidez, antiespumantes, antioxidantes, estabilizantes, agentes umectantes, surfactantes, argilas, dispersantes, plastificantes, aditivos reológicos, outras ceras, silicones, corantes e combinações dos mesmos; e/ou em que a composição de revestimento é uma composição de revestimento de barreira, resistente à água, gordura e óleo.
4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a composição é reciclável, biodegradável e compostável.
5. Substrato caracterizado pelo fato de que compreende a composição de revestimento conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.
6. Método de revestimento de um substrato caracterizado pelo fato de que compreende: a) fornecer um substrato tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície; b) fornecer a composição de revestimento termo- selável conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4; c) aplicar a composição de revestimento termo-selável na primeira superfície, ou na segunda superfície, ou na primeira e na segunda superfícies do substrato; d) aquecer o revestimento a uma temperatura suficiente para fundir a cera no revestimento, em que a cera fundida penetra nas fibras do papel; e e) selar o substrato aplicando pressão; em que o revestimento de barreira termo-selável é compostável.
7. Substrato de acordo com a reivindicação 5 caracterizado pelo fato de que o substrato é um substrato celulósico; e/ou em que o substrato é um substrato de papel ou papelão.
8. Método de acordo com a reivindicação 6 caracterizado pelo fato de que o substrato é um substrato celulósico; e/ou em que o substrato é um substrato de papel ou papelão.
9. Artigo caracterizado pelo fato de que compreende o substrato conforme definido na reivindicação 5 ou 7, preferencialmente em que o artigo é um artigo para embalagem.
10. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 8, caracterizado pelo fato de que são aplicadas ao substrato várias camadas do revestimento de barreira à base de água termo-selável; e/ou em que o revestimento é aplicado por impressão de gravura, revestimento flexográfico, revestimento por cortina, revestimento por inundação ou aplicação com rolo Meyer; e/ou em que o revestimento é aplicado a um peso de revestimento seco de 2 g/m2 a 15 g/m2; e/ou em que o revestimento é aplicado tanto na primeira como na segunda superfície do substrato; e/ou em que a composição de revestimento é aplicada à primeira superfície do substrato como uma camada de inundação, então o revestimento é aplicado à segunda superfície no registro, de modo a deixar as bordas de vedação da segunda superfície sem revestimento para permitir a penetração de cera na vedação.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6, 8 ou 10, caracterizado pelo fato de que os revestimentos utilizados para revestir as duas superfícies são os mesmos; ou em que os revestimentos utilizados para revestir as duas superfícies são diferentes.
12. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 8, caracterizado pelo fato de que o revestimento é aplicado a apenas uma superfície do substrato.
13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6, 8 ou 10 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a aplicação de um revestimento ao substrato que não contenha cera.
14. Substrato termo-selado caracterizado pelo fato de que é preparado pelo método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 6, 8 ou 10 a 13.
15. Substrato, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o substrato é resistente à água, gordura e óleo; e/ou em que o substrato é conformado em um recipiente; preferencialmente em que o recipiente é um recipiente para embalagens; ou em que o recipiente é uma estrutura em forma de copo, caixa ou bandeja para servir ou armazenar bebidas e alimentos; mais preferencialmente em que o recipiente é um copo de bebida ou um recipiente para servir alimentos prontos para consumo.
16. Substrato, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o substrato é compostável; e/ou em que o substrato é repolpável.
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