BR112019024955A2 - Material de acondicionamento laminado, recipiente de acondicionamento de alimentos líquidos, e, método para fabricar o material de acondicionamento laminado. - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um material de acondicionamento de alimento líquido laminado, compreendendo uma camada volumétrica de papel ou papel-cartão ou outro material à base de celulose e camadas externas de polímeros termoplásticos de ambos os lados, com um padrão de impressão decorativo arranjado sob uma das camadas externas de polímero termoplástico. A invenção refere-se adicionalmente ao método de fabricação do material de acondicionamento laminado e a um recipiente de acondicionamento para acondicionamento de alimentos líquidos, compreendendo o material de acondicionamento laminado.
Description
1 / 47 MATERIAL DE ACONDICIONAMENTO LAMINADO, RECIPIENTE DE ACONDICIONAMENTO DE ALIMENTOS LÍQUIDOS, E, MÉTODO
LAMINADO Campo técnico
[001] A presente invenção refere-se a um material de acondicionamento laminado, compreendendo uma camada volumétrica de papel ou papel-cartão ou outro material à base de celulose e camadas externas de polímeros termoplásticos de ambos os lados, com uma decoração impressa arranjada sob uma das camadas externas de polímero termoplástico.
[002] Além disso, a invenção refere-se a recipientes de acondicionamento compreendendo o material de acondicionamento laminado ou feitos do material de acondicionamento laminado, bem como a um método para fabricação do material laminado. Fundamentos
[003] Recipientes de acondicionamento descartáveis de uso único para alimentos líquidos são frequentemente produzidos a partir de um laminado de acondicionamento à base de papelão ou papel-cartão. Um desses recipientes de acondicionamento comum é comercializado sob a marca registrada Tetra Brik Aseptic e é utilizado principalmente para acondicionamento asséptico de alimentos líquidos, como leite, sucos de frutas, etc., vendidos para armazenamento ambiente em longo prazo. O material de acondicionamento nesse recipiente de acondicionamento conhecido é tipicamente um laminado que compreende uma camada volumétrica de papel ou papelão e camadas externas de termoplásticos à prova de líquidos. Para tornar o recipiente de acondicionamento à prova de gás, em particular à prova de oxigênio, por exemplo, para fins de acondicionamento asséptico e acondicionamento de leite ou suco de frutas, o laminado nesses recipientes de acondicionamento normalmente compreende
2 / 47 pelo menos uma camada adicional, mais comumente uma folha de alumínio.
[004] No interior do laminado, ou seja, o lado destinado a ter contato com o conteúdo de alimentos de um recipiente produzido a partir do laminado, existe uma camada mais interna, aplicada sobre a folha de alumínio, cuja camada mais interna pode ser composta por uma ou várias partes de camadas, compreendendo polímeros termoplásticos vedáveis a quente, tais como polímeros adesivos e/ou poliolefinas. Também na parte externa da camada volumétrica, existe uma camada de polímero vedável a quente mais externa.
[005] Os recipientes de acondicionamento são geralmente produzidos por meio de máquinas de acondicionamento modernas e de alta velocidade, do tipo que formam, enchem e vedam embalagens a partir de uma folha contínua ou de peças brutas pré-fabricadas de material de acondicionamento. Os recipientes de acondicionamento podem, assim, ser produzidos reformando uma folha contínua do material de acondicionamento laminado em um tubo, por ambas as bordas longitudinais da folha contínua sendo unidas uma à outra em uma junta de sobreposição soldando as camadas de polímero termoplástico vedável a quente interna e externa. O tubo é enchido com o produto alimentício líquido pretendido e, em seguida, é dividido em embalagens individuais por vedações transversais repetidas do tubo a uma distância predeterminada uma da outra abaixo do nível do conteúdo do tubo. As embalagens são separadas do tubo por incisões ao longo das vedações transversais e recebem a configuração geométrica desejada, normalmente paralelepipédica ou cuboide, pela formação de dobras ao longo de linhas de vinco preparadas no material de acondicionamento.
[006] A principal vantagem desse conceito de método de acondicionamento contínuo para formação, enchimento e vedação de tubos é que a folha contínua pode ser esterilizada continuamente logo antes da formação de tubos, proporcionando assim a possibilidade de um método de
3 / 47 acondicionamento asséptico, ou seja, um método em que o conteúdo líquido a ser enchido, bem como o próprio material de acondicionamento, tenham redução de bactérias e o recipiente de acondicionamento cheio seja produzido em condições limpas, de modo que a embalagem cheia possa ser armazenada por um longo período de tempo, mesmo à temperatura ambiente, sem o risco de crescimento de microrganismos no produto cheio. Outra vantagem importante do método de acondicionamento do tipo Tetra Brik é, como afirmado acima, a possibilidade de acondicionamento contínuo de alta velocidade, que tem um impacto considerável na eficiência de custos.
[007] Normalmente, milhares de embalagens podem ser preparadas por hora. Por exemplo, a velocidade Tetra Pak® A3 pode fabricar cerca de
15.000 embalagens por hora (recipientes de acondicionamento tamanho família de 0,9 litros e acima) e cerca de 24.000 recipientes de acondicionamento por hora (embalagens de porção).
[008] Recipientes de acondicionamento para alimentos líquidos sensíveis, por exemplo, leite ou suco, também podem ser produzidos a partir de peças brutas tipo folha ou peças brutas pré-fabricadas do material de acondicionamento laminado da invenção. A partir de uma peça bruta tubular do laminado de acondicionamento que é dobrado plano, as embalagens são produzidas antes de tudo construindo a peça bruta a fim de formar uma cápsula de recipiente tubular aberta, da qual uma extremidade aberta é fechada por meio de dobragem e vedação a quente de painéis terminais integrais. A cápsula do recipiente assim fechada é enchida com o produto alimentício em questão, por exemplo, suco, através de sua extremidade aberta, que é posteriormente fechada por meio de novas dobras e vedação a quente dos correspondentes painéis terminais integrais. Um exemplo de um recipiente de acondicionamento produzido a partir de peças brutas tubulares e tipo folha é a chamada embalagem gable-top convencional. Também existem embalagens desse tipo com tampa moldada e/ou tampa de rosca de plástico.
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[009] O laminado de acondicionamento conhecido é convencionalmente produzido a partir de uma folha contínua de papel ou papelão que é desenrolada de uma bobina de armazenamento, enquanto ao mesmo tempo uma folha contínua de folha de alumínio é desenrolada de uma bobina de armazenamento correspondente. As duas folhas contínuas desenroladas são unidas uma à outra e são guiadas através do espaço entre dois cilindros rotativos adjacentes, enquanto ao mesmo tempo uma camada de ligação de um material de laminação, geralmente polietileno de baixa densidade (LDPE), é extrudada para uma película de polímero fundida ou cortina de polímero, que é assim aplicada entre as folhas contínuas para ligar permanentemente a folha contínua de folha de alumínio à folha contínua de papel ou papelão. A folha contínua de papel ou papelão é posteriormente provida em ambos os lados com revestimentos à prova de líquidos de polietileno, normalmente polietileno de baixa densidade (LDPE), e depois é enrolada em bobinas de acondicionamento acabadas para transporte e manuseio subsequentes.
[0010] O material de acondicionamento conhecido funciona muito bem e cumpre várias funções importantes nas embalagens produzidas a partir do mesmo, como a proteção dos alimentos contra a entrada de substâncias e micróbios do lado de fora da embalagem e contra a deterioração devido à luz ou ao gás oxigênio. Há muito tempo a estrutura do material de acondicionamento é vista com mais frequência nas prateleiras dos varejistas hoje. A camada volumétrica de um papelão de qualidade para líquidos permite impressão flexográfica ou offset de alta qualidade de uma decoração de impressão atraente com alto controle de cor e resolução em sua superfície externa. A superfície própria para impressão do papelão é normalmente revestida com uma composição de revestimento branco de partículas minerais e polímeros aglutinantes, que provê um plano de fundo neutro e consistente a qualquer padrão de decoração de cores impresso com as propriedades de
5 / 47 adesão e coesão necessárias no revestimento e para a tinta impressa e quaisquer camadas de polímero adjacentes.
[0011] Um novo requisito para futuros materiais de acondicionamento laminados para recipientes de acondicionamento de líquidos é que a aparência de tais recipientes de acondicionamento deve ser possível de diferenciar em um grau mais alto, ou seja, deve ser possível prover uma aparência de embalagem nova e diferente, sob demanda de clientes de laticínios e recheios, para atrair varejistas e consumidores, como cores de fundo diferentes, efeitos visíveis e táteis etc. e, assim, variar a aparência da decoração final em maior grau, para destacar e se adequar melhor ao produto a ser embalado e aos consumidores.
[0012] Qualquer alteração no material de papelão existente implica, no entanto, um desenvolvimento dispendioso no fabricante do papel, porque a fabricação de papelão é um processo muito complexo. Até agora, isso não foi considerado rentável quanto aos esforços e recursos, uma vez que a maior parte das embalagens para caixas de líquido produzidas ainda seria escolhida para ter o fundo de revestimento branco confiável e consistente do estado da técnica. Observa-se, no entanto, uma necessidade crescente de mais variação e diferenciação das caixas de líquido convencionais, o que aumenta a demanda por adaptação e flexibilidade do material de acondicionamento produzido. Sumário
[0013] É, portanto, um objetivo geral da presente invenção fornecer um material de acondicionamento laminado aprimorado e embalagens feitas a partir do mesmo, para mitigar os inconvenientes da técnica anterior, e fornecer oportunidade para diferenciação da aparência externa das embalagens, em comparação com a aparência externa do material de acondicionamento do estado da técnica e recipientes de acondicionamento descritos acima.
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[0014] Também é um objetivo geral da invenção fornecer esse material de acondicionamento à base de celulose laminado a um custo reduzido ou pelo menos mantido, com maior oportunidade para diferenciação externa e resistência mecânica suficiente e estabilidade dimensional, bem como boas propriedades da superfície de impressão, para cumprir as necessidades em materiais de acondicionamento laminados para caixas de líquido.
[0015] É um objetivo específico permitir a diferenciação econômica das camadas externas de um material de acondicionamento laminado, isto é, a camada decorativa visível que atrairá e chamará a atenção dos consumidores, para permitir a personalização tardia da parte externa de um recipiente de acondicionamento no processo de fabricação do material de acondicionamento e em séries mais curtas de material de acondicionamento fabricado.
[0016] Um outro objetivo é fornecer um material de acondicionamento à base de celulose laminado com base em uma camada de núcleo ou volumétrica de baixo custo de menor espessura, que não tenha uma superfície adequada para um padrão decorativo impresso, mas uma superfície áspera, escura ou marrom, o material de acondicionamento final ainda tendo qualidade de impressão comparável aos laminados convencionais para acondicionamento e oportunidades de diferenciação.
[0017] Alguns ou todos esses objetos são atingíveis de acordo com a presente invenção pelo material de acondicionamento laminado, o método de fabricação do material de acondicionamento laminado, bem como o recipiente de acondicionamento feito a partir do mesmo, conforme definido a seguir e nas reivindicações anexas.
[0018] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é assim provido um material de acondicionamento laminado de alimentos líquidos que compreende uma camada volumétrica de material à base de celulose, uma
7 / 47 camada de polímero termoplástico mais externa, transparente e protetora arranjada na parte externa da camada volumétrica de material, ou seja, do lado a ser direcionado para o exterior de um recipiente de acondicionamento feito do material laminado, um padrão de impressão decorativo arranjado abaixo, isto é, dentro da e visível através da camada de polímero termoplástico mais externa, transparente e protetora, uma camada de polímero termoplástico mais interna, vedável a quente e à prova de líquidos, para estar em contato direto com o alimento líquido no recipiente de acondicionamento, em que o material de acondicionamento laminado compreende adicionalmente um papel de substrato de impressão à base de celulose, aderido ao lado externo da camada volumétrica de material por meio de adesivo de 1-4 g/m2, peso seco, e com uma superfície de impressão externa para carregar o padrão de impressão decorativo, o papel de substrato de impressão sendo laminado entre o exterior da camada volumétrica e da camada de polímero termoplástico mais externa, e com uma densidade maior que 650 kg/m3, um peso de superfície de 100 g/m2 ou menor (ISO 536) e compreendendo pelo menos um agente de colagem de 1 a 4 por mil em peso, a superfície de impressão externa com um valor de rugosidade superficial de Bendtsen menor que 100 ml de ar/min (ISO 8791-2) e um valor de Cobb (ISO 535) maior que 20 g/m2 e menor que 30 g/m2 (água).
[0019] Por esse arranjo, as camadas externas podem ser facilmente trocadas, de modo que diferentes características decorativas, visíveis e/ou táteis possam ser laminadas no material, de acordo com diferentes estilos e desejos entre clientes, consumidores e varejistas. Essa personalização torna possível produzir séries separadas e mais curtas de materiais de acondicionamento decorados de forma diferente e sob medida, sem criar interrupções, desperdícios e problemas de logística no fluxo principal da linha de fabricação de materiais, ou seja, permitindo a personalização tardia do material de acondicionamento. Além disso, essa personalização tardia torna
8 / 47 possível escolher em uma lista ou catálogo de tipos de papel e papelão disponíveis, fornecer combinações de camadas volumétricas e imprimir papéis de substrato que fornecem uma rigidez e estabilidade de dimensão mecânica desejadas em um material laminado, conforme necessário para um tamanho específico da embalagem e tipo de produto alimentício, bem como uma aparência de fundo de impressão desejada com boas propriedades de capacidade de impressão.
[0020] As diferentes características de fundo e as aparências de um papel de substrato de impressão podem ser aparência metálica prateada e dourada ou outras cores metálicas diferentes, características em relevo e gravadas, efeitos de superfície tátil ou em relevo, superfícies foscas/brilhantes, etc. O desejo crescente por essas opções de diferenciação é um desafio, uma vez que as adições de recursos e materiais normalmente implicam automaticamente custos mais altos de matérias-primas e/ou processos de fabricação. Ao mover a parte da superfície de impressão da camada de material de papelão normalmente usada para uma camada separada, que tem propriedades mecânicas complementares para suportar as demais propriedades volumétricas da camada volumétrica de material restante, além de fornecer características diferenciadas e uma boa superfície própria para impressão, as mesmas funcionalidades são alcançadas no material de acondicionamento laminado final como nos materiais de acondicionamento da técnica anterior.
[0021] Em um segundo aspecto da invenção, é fornecido um recipiente de acondicionamento para acondicionamento de alimentos líquidos compreendendo o material de acondicionamento laminado da invenção. O recipiente de acondicionamento pode ser feito inteiramente a partir do material de acondicionamento laminado, conformando por dobras uma peça bruta em formato de folha ou folha contínua em um cuboide, outra embalagem conformada por dobras ou apenas em uma embalagem tipo bolsa.
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[0022] Em um terceiro aspecto da invenção, um método para fabricar o material de acondicionamento de alimentos líquidos à base de celulose laminado, conforme definido acima, compreende as etapas, em qualquer ordem, de a) prover uma primeira folha contínua de uma camada volumétrica de material à base de celulose, b) prover uma segunda folha contínua de um papel de substrato de impressão, com uma superfície de impressão externa para receber e carregar um padrão de impressão decorativo, o papel de substrato de impressão com uma densidade maior que 650 kg/m3, um peso de superfície de 100 g/m2 ou menor (ISO 536) e compreendendo pelo menos um agente de colagem de 1 a 4 por mil em peso, a superfície de impressão externa com um valor de rugosidade superficial de Bendtsen menor que 100 ml de ar/min (ISO 8791-2) e um valor de Cobb (ISO 535) maior que 20 g/m2 e menor que 30 g/m2 (água), c) aplicar uma composição adesiva aquosa que compreende um polímero adesivo em uma quantidade de 1 a 4 g/m2, teor seco, sobre a superfície de uma das primeira e segunda folhas contínuas, d) encaminhar a primeira e a segunda folhas contínuas, uma das quais com a composição adesiva aquosa aplicada à sua superfície, em direção a um espaço entre os rolos de pressão a ser unida e laminada pela composição adesiva aquosa interjacente durante a passagem do espaço, e enquanto a composição adesiva aquosa é parcialmente absorvida em pelo menos uma das primeira e segunda superfícies das folhas contínuas, e) imprimir um padrão de impressão decorativo na superfície de impressão externa do papel de substrato de impressão, f) laminar uma camada de polímero termoplástico vedável a quente mais interna no lado interno da folha contínua da camada volumétrica de material, oposta ao lado do papel de substrato de impressão,
10 / 47 g) laminar uma camada de polímero termoplástico mais externa na superfície de impressão externa da folha contínua do papel de substrato de impressão, oposta ao lado da camada volumétrica de material.
[0023] A etapa e) pode ser realizada antes das etapas c) e d), de modo que o papel de substrato de impressão seja primeiro impresso com a decoração sobre sua superfície de impressão em uma operação de impressão separada.
[0024] Normalmente, o papel do substrato de impressão é laminado na camada volumétrica de material antes de ser submetido a uma operação de impressão. Métodos de impressão adequados podem ser métodos modernos de impressão digital e jato de tinta, mas também podem ser métodos tradicionais de impressão flexográfica e métodos de impressão offset.
[0025] A rugosidade superficial do papel de substrato de impressão quando laminado na camada volumétrica de material será aproximadamente a mesma após a impressão do padrão de impressão decorativo, como antes da operação de impressão. Normalmente, se houver alguma alteração, deve ser uma suavidade mais alta do papel de substrato de impressão impresso, pois o papel pode passar por vários rolos de impressão e espaços antes de finalmente ser impresso. Assim, a superfície de impressão externa do papel de substrato de impressão, também quando laminada na camada volumétrica de material, apresenta uma suavidade menor que 100 ml de ar/min (Bendtsen).
[0026] A camada volumétrica de material foi preferivelmente calandrada a uma rugosidade superficial externa menor que 200 ml de ar/min (Bendtsen), tal como menor que 150 ml de ar/min.
[0027] Alternativamente, a camada volumétrica de material tem um revestimento próprio para impressão em sua superfície externa com uma rugosidade superficial menor que 120 ml de ar/min (Bendtsen), e pode ser um papelão para acondicionamento de líquidos (LPB) com um revestimento próprio para impressão.
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[0028] Por esse método, é possível a personalização tardia do material, pela combinação tardia da camada volumétrica de material e do papel de substrato de impressão para obter as propriedades mecânicas adequadas, dependendo do tamanho e tipo da embalagem, e também é possível personalizar tardiamente em relação a qual decoração impressa entregar, dependendo da marca do cliente e do tipo de produto a ser enchido nos recipientes de acondicionamento. Descrição Detalhada
[0029] Com o termo “armazenamento em longo prazo” em conexão com a presente invenção, entende-se que o recipiente de acondicionamento deve ser capaz de preservar as qualidades do produto alimentício embalado, ou seja, valor nutricional, segurança higiênica e sabor, em condições ambientes por pelo menos 1 ou 2 meses, como pelo menos 3 meses, preferivelmente mais tempo, como 6 meses, como 12 meses ou mais.
[0030] Com o termo “integridade da embalagem”, geralmente se entende a durabilidade da embalagem, isto é, a resistência a vazamentos ou quebra de um recipiente de acondicionamento. Ele abrange a resistência da embalagem à invasão de micróbios, como bactérias, sujeira e outras substâncias, que podem deteriorar o produto alimentício cheio e reduzir o prazo de validade esperado da embalagem.
[0031] Uma contribuição principal para a integridade de uma embalagem a partir de um material de acondicionamento laminado é provida por boa adesão interna entre as camadas adjacentes do material laminado. Outra contribuição vem da resistência do material a defeitos, como orifícios, rupturas e similares dentro de cada camada do material, e ainda outra contribuição vem da resistência das juntas de vedação, pelas quais o material é vedado na formação de um recipiente de acondicionamento. No que se refere ao próprio material de acondicionamento laminado, a propriedade de integridade concentra-se principalmente na adesão das respectivas camadas de
12 / 47 laminado às suas camadas adjacentes, bem como na qualidade das camadas de material individuais. No que se refere à vedação das embalagens, a integridade é principalmente focada na qualidade das juntas de vedação, que é garantida por operações de vedação robustas e em bom funcionamento nas máquinas de envase, que por sua vez são garantidas pelas propriedades de vedação a quente adequadamente adaptadas do material de acondicionamento laminado.
[0032] O termo “alimento líquido” geralmente se refere a produtos alimentícios com um conteúdo fluido de baixa ou alta viscosidade, que opcionalmente pode conter pedaços de alimentos. Laticínios e leite, soja, arroz, grãos e bebidas à base de sementes, suco, néctar, bebidas não gaseificadas, bebidas energéticas, bebidas esportivas, bebidas de café ou chá, água de coco, bebidas de chá, vinho, sopas, extrato de tomate, molho (como molho de macarrão) e azeite são alguns exemplos não limitativos de produtos alimentícios contemplados.
[0033] O termo “asséptico” em conexão com um material de acondicionamento e um recipiente de acondicionamento refere-se a condições em que os microrganismos são eliminados, inativados ou mortos. Exemplos de microrganismos são bactérias e esporos. Geralmente, um processo asséptico é usado quando um produto é embalado assepticamente em um recipiente de acondicionamento. Para a assepsia contínua durante o prazo de validade da embalagem, as propriedades de integridade da embalagem são obviamente muito importantes. Para uma vida útil prolongada de um produto alimentício cheio, pode ser importante que a embalagem tenha propriedades de barreira contra gases e vapores, como o oxigênio, a fim de manter o sabor original e o valor nutricional, como por exemplo seu teor de vitamina C.
[0034] Com o termo “camada volumétrica”, normalmente se entende a camada mais espessa ou a que contém mais material em um laminado multicamadas, ou seja, a camada que mais contribui para as propriedades
13 / 47 mecânicas e a estabilidade dimensional do laminado e dos recipientes de acondicionamento dobrados do laminado, como papelão ou papel-cartão. Também pode significar uma camada que fornece uma maior distância de espessura em uma estrutura em sanduíche, que interage ainda mais com as camadas de estabilização, que têm um módulo de Young maior, em cada lado da camada volumétrica, a fim de obter propriedades mecânicas suficientes e estabilidade dimensional.
[0035] Uma “camada espaçadora” é, portanto, uma camada que cria uma distância ou espaço entre as camadas de material significativamente mais finas em uma construção em sanduíche, que têm uma densidade e módulo de Young maiores, como película orientada, folha de metal ou uma camada, folha ou película de papel de alta densidade e alta rigidez de tensão, arranjada em cada lado da camada espaçadora, isto é, camadas que proporcionam rigidez e estabilidade, as chamadas camadas de revestimento. A camada espaçadora pode ter uma rigidez à flexão inerente menor ou reduzida e, portanto, ela própria não contribui muito diretamente para a rigidez à flexão de um material de acondicionamento laminado. Indiretamente, pode contribuir muito, no entanto, pela interação com camadas adjacentes ou laminadas em ambos os lados, algumas das camadas tendo um módulo de Young maior, mas uma espessura menor em comparação à camada espaçadora. Em uma construção em sanduíche, é importante que exista pelo menos uma dessas camadas de revestimento ou camada de intensificação da rigidez em cada lado da camada espaçadora. Uma “camada volumétrica” pode assim compreender uma “camada espaçadora” e uma camada combinada adicional dentro do volume, mas também pode ser a mesma que uma camada espaçadora.
[0036] O termo “vedação a quente” refere-se ao processo de soldar uma superfície de um material termoplástico a outra superfície termoplástica. Um material vedável a quente deve, sob condições apropriadas, como aplicar
14 / 47 aquecimento e pressão suficientes, ser capaz de gerar uma vedação quando pressionado contra e em contato com outro material termoplástico adequado. O aquecimento adequado pode ser conseguido por aquecimento por indução ou aquecimento ultrassônico ou por outros meios convencionais de aquecimento por contato ou convecção, por exemplo, ar quente ou aquecimento por impulso. Após o aquecimento, a mobilidade das cadeias poliméricas aumenta nas superfícies do material destinadas a vedar umas às outras, de modo que as cadeias se desembaraçam e se movem e se reembaraçam com cadeias poliméricas da superfície de vedação oposta. Após o resfriamento, são criadas fortes ligações de cadeias poliméricas embaraçadas através da interface de vedação, ligando assim as duas superfícies do material uma à outra. A operação de vedação a quente deve ocorrer em partes de um segundo e a duração das diferentes fases, como aquecimento, fusão parcial, união e resfriamento, é contada em milissegundos, em máquinas de acondicionamento que produzem milhares de embalagens por hora.
[0037] O termo “interno” como definindo uma posição, ou lado de uma camada, em um material de acondicionamento laminado tem o significado “direcionado para o interior de um recipiente de acondicionamento formado a partir do material de acondicionamento” e o termo “externo” define a “direção para o exterior ou parte externa de um recipiente de acondicionamento formado a partir do material de acondicionamento”.
[0038] “Mais interna” significa a camada que está em contato com o produto embalado em um recipiente de acondicionamento formado a partir do material de acondicionamento.
[0039] “Mais externa” significa a camada que fornece a superfície exterior externa de um recipiente de acondicionamento formado a partir do material de acondicionamento.
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[0040] A superfície de impressão do papel de substrato de impressão pode ter um valor de absorção de Cobb de 22 a 28, como de 24 a 27, como de 24 a 26 g/m2 de água. A composição de celulose do papel de substrato de impressão precisa ser colada, para resistir à drenagem da borda, ou seja, para resistir à absorção de água ou líquido nas bordas expostas do papel de uma estrutura do laminado cortada e para resistir à absorção excessiva de água da composição adesiva aquosa na operação de laminação, laminando o papel de substrato de impressão na camada volumétrica de material. Um valor de Cobb acima de 30 significaria que o papel absorve muito da composição aquosa, o que resulta em uma ligação mais fraca da laminação de absorção adesiva aquosa. As bordas cortadas do laminado também absorvem a composição aquosa, de modo que o material laminado incha e delamina ao longo das áreas das bordas expostas. Por outro lado, em valores Cobb muito baixos, como abaixo de 20, pode haver problemas em aderir uma tinta impressa no papel de substrato de impressão e em revestir adicionalmente o papel impresso com uma camada de polímero termoplástico. Os valores preferidos de Cobb no substrato de impressão são, portanto, de 24 a 26 g/m2 de água, para equilibrar as propriedades de absorção versus adesão.
[0041] A colagem é adequadamente uma colagem interna dupla, isto é, dois tipos de agentes de colagem são adicionados à polpa de celulose na fabricação do papel a partir da polpa. Tais agentes de colagem dupla adequados são o dímero de alquilceteno (AKD) juntamente com Rosina (Hartz). Como alternativa, o AKD pode ser usado como um único agente de colagem. Outro possível agente de colagem é o anidrido alquileno succínico (ASA).
[0042] A colagem é feita adicionando de 1 a 4 kg/ton, como de 2 a 4 kg/ton de agente(s) de colagem à polpa de celulose.
[0043] A superfície de impressão pode ter um valor de rugosidade superficial de Bendtsen abaixo de 80 ml de ar/min, como abaixo de 70 ml de
16 / 47 ar/min, como abaixo de 70 ml de ar/min. Quanto mais suave, melhor a qualidade de impressão resultante. Além disso, o papel de substrato de impressão pode ter um peso de superfície menor que 80 g/m2, como menor que 70 g/m2.
[0044] O papel do substrato de impressão pode ter um índice de resistência à tração (GM) de pelo menos 40 Nm/g, para lidar melhor com as forças aplicadas nos processos de laminação. Além disso, para esse fim, pode ter um índice de resistência ao rasgo de pelo menos 6 mNm2/g.
[0045] O papel de substrato de impressão pode, portanto, ser um papel com uma superfície própria para impressão suave selecionado do grupo que consiste em papel MG (acabamento lustroso por ação mecânica), papel MF (acabamento por ação mecânica), papel LWC (revestimento leve), papel de acondicionamento flexível, papel de base de metalização, papel de impressão digital, papel de cópia e papel de impressão a jato de tinta.
[0046] O papel MG é um papel com acabamento de alto brilho em um lado, produzido ao permitir que a folha contínua de papel úmida seque contra um cilindro de metal altamente polido, também chamado de cilindro Yankee ou secador Yankee, de uma máquina de papel. O papel MG pode ser papel Kraft MG e pode ser papéis muito finos, frequentemente usados como papéis de presente e pôsteres. A rugosidade superficial pode ser de 40 a 150 ml de ar/min, Bendtsen. Para a presente invenção, seriam selecionados papéis MG de rugosidade superficial abaixo de 100 ml/min.
[0047] O papel MF tem uma superfície igualmente lisa aos papéis MG, mas é obtido por calandragem em uma máquina de papel com um tratamento final de rolo de máquina de alisamento.
[0048] O papel LWC é uma categoria de papel reconhecida na indústria de papel, que tem um revestimento branco fino e é parcialmente à base de polpa mecânica e usada, por exemplo, em revistas semanais.
[0049] O papel de acondicionamento flexível é outra categoria de
17 / 47 papéis adequados, reconhecidos na indústria de papel, com superfície lisa e que contém apenas polpa química. Normalmente, é um papel Kraft fino revestido de um lado, mas alternativamente pode não ser revestido. Esse tipo de papel é frequentemente usado, por exemplo, para acondicionamento de alimentos. Um exemplo de um nome de produto adequado é Lennoflex da Feldmuehle. O termo “Flexível” distingue o tipo de papel da caixa inflexível (modo de dobra). A rugosidade superficial dos papéis de acondicionamento flexíveis pode ser tão baixa quanto cerca de 15 ml de ar/min.
[0050] O papel de base de metalização é fabricado e pré-revestido para fornecer uma superfície lisa para metalização. Tais papéis podem ser usados na presente invenção, tanto como papéis de substrato de impressão metalizados quanto como papéis de substrato de impressão não metalizados. Exemplos de produtos de papel de base de metalização adequados são “Lennovac” e “Metalvac”.
[0051] Papel para impressão digital, papéis para jato de tinta e papéis de cópia são todos tratados superficialmente em ambos os lados para fornecer uma superfície lisa, adaptada para receber várias tintas de impressão, por diferentes processos de impressão.
[0052] A superfície do papel de substrato de impressão pode ter qualquer cor, cor ou padrão de metalização ou ser branca, para servir como fundo a uma decoração impressa subsequentemente. Em uma modalidade, o papel de substrato de impressão é marrom natural, isto é, papel marrom não branqueado.
[0053] Em uma modalidade, o papel de substrato de impressão é metalizado, isto é, portando um revestimento de metalização fino de nanômetro. Em relação aos papéis de substrato de impressão metalizados, a superfície metalizada é sensível a ser laminada a uma superfície rugosa na parte traseira, de modo que a aparência lisa com brilho metálico e espelhado da superfície metalizada seja perturbada e, por sua vez, deteriorando ou
18 / 47 perturbando uma impressão decorativa, posteriormente impressa na superfície. Portanto, é importante que os papéis de substrato de impressão metalizados sejam laminados a uma superfície suficientemente lisa, abaixo do papel de substrato de impressão, isto é, no lado oposto ao revestimento de metalização. Especialmente para papéis de substrato de impressão metalizados, a rugosidade superficial da superfície subjacente da camada volumétrica de material deve ser menor que 150 ml de ar/min Bendtsen, de modo que a rugosidade superficial resultante do papel de substrato de impressão laminado e da camada volumétrica de material possa ser reduzida para abaixo de 50 ml de ar/min.
[0054] Normalmente, uma superfície de impressão branca ainda é desejável, e um substrato de impressão adequado com essa superfície seria um papel de impressão fino adequado para impressão digital ou impressão a jato de tinta ou para impressão flexográfica.
[0055] A camada volumétrica de material pode ter um peso de superfície de 100 a 300 g/m2, tal como de 100 a 200 g/m2. A camada volumétrica de material pode ser um papelão do tipo de acondicionamento líquido (LPB), ou seja, um papel-cartão ou papelão à base de celulose de produtos alimentícios líquidos disponíveis no mercado, ou ser materiais à base de celulose de camada única ou multicamadas compreendendo uma camada espaçadora, para interagir com camadas de laminado circundantes para fornecer as propriedades necessárias de um material de acondicionamento de alimentos líquidos laminado.
[0056] A camada volumétrica de material tem preferivelmente uma suavidade da superfície externa menor que 200 ml de ar/min, tal como menor que 150 ml de ar/min (Bendtsen).
[0057] O papelão corrugado com tal superfície lisa não pode ser encontrado comercialmente, mas deve ser preparado por um processo de calandragem. Os processos de calandragem adequados são calandragem de
19 / 47 correia de metal e calandragem de rolos aquecidos. O fato de que um papelão corrugado, como um painel de revestimento, foi calandrado antes da laminação em um material de acondicionamento laminado, pode ser detectado pelo fato de a superfície do papelão corrugado ter “chamas” de uma tonalidade diferente da cor da superfície e/ou textura da superfície do papelão corrugado. Assim, é visível, ao delaminar um material laminado, que a superfície do papelão corrugado foi tratada por algum calor e pressão elevados.
[0058] A camada volumétrica de material pode ser um papelão de acondicionamento de líquido (LPB) e pode então ter uma suavidade da superfície externa menor que 120 ml de ar/min, tal como menor que 100 ml de ar/min (Bendtsen).
[0059] Ao usar um papel de substrato de impressão com um peso de superfície determinado, podem ser obtidos materiais laminados para diferentes tamanhos de recipientes de acondicionamento e requisitos diferentes em relação às propriedades mecânicas, trocando simplesmente a camada volumétrica de material, que pode ser escolhida entre diferentes classes comerciais de papelão de acondicionamento líquido. Por exemplo, ao usar um papel de substrato de impressão de 70 g/m2, um laminado de acondicionamento adequado para as chamadas porções menores, de tamanho de 250 ou 300 ml ou menos, pode ser obtido pela laminação em um papelão LPB de 30 mN. O laminado resultante de papéis adquire uma rigidez à flexão de 80 mN, isto é, no mesmo nível das classes LPB atualmente disponíveis comercialmente, que visam o mesmo tipo de embalagens de porções menores. Se, em vez disso, laminar o mesmo papel de substrato de impressão em um papelão LPB de 80 mN, o material laminado resultante pode ser adequado para recipientes de acondicionamento ligeiramente maiores que normalmente requerem um papelão LPB de 150 mN ou para algumas embalagens que requerem um papelão de acondicionamento líquido de 260 mN. Ao laminar o
20 / 47 mesmo papel de substrato de impressão em um papelão LPB de 150 mN, o material laminado resultante pode ser adequado para recipientes de acondicionamento que normalmente requerem um papelão LPB de 260 mN, ou seja, para as chamadas embalagens tamanho família de volumes de 750 ml a 1000 ml. Por esse arranjo, as propriedades mecânicas desejadas, como em particular a rigidez à flexão desejada, podem ser alcançadas no material de acondicionamento laminado final, para se adequar aos diferentes tamanhos e tipos de embalagens, combinando apenas alguns tipos de papel possíveis e alguns papelões de acondicionamento de líquidos. Além disso, pode ser alcançada a vantagem de poder trocar entre diferentes papéis de substrato de impressão externos, isto é, entre diferentes aparências externas das embalagens. Uma superfície de impressão branca pode ser facilmente substituída por uma superfície de impressão metalizada, ou uma superfície de impressão marrom natural, ou qualquer superfície colorida de um tipo similar de papel de substrato de impressão, ou seja, da mesma densidade, peso de superfície e outras propriedades mecânicas (resistência à tração, resistência ao rasgo) e valor de Cobb.
[0060] Um outro exemplo de um material adequado para uma camada volumétrica de material é o chamado papelão corrugado, que normalmente tem uma densidade bastante alta, mas uma rigidez à flexão inerente menor, além de outras diferenças nas propriedades mecânicas, em comparação com o papelão de acondicionamento líquido convencional, de modo que a estabilidade dimensional e mecânica e, portanto, as propriedades de integridade e barreira das embalagens feitas de um laminado com uma camada volumétrica de tal material seriam deterioradas quando fabricadas como laminados de acondicionamento de papel-cartão convencionais.
[0061] Assim, o papelão corrugado tem uma rigidez à flexão inerente substancialmente menor em comparação com um papelão de acondicionamento líquido, LPB, ou com um material de acondicionamento
21 / 47 laminado adequado para acondicionamento de líquidos.
[0062] A rigidez à flexão não é comumente medida em materiais de papelão corrugado, pois eles eram destinados à fabricação de papel-cartão corrugado, mas foi medido que esses materiais têm uma rigidez à flexão de pelo menos 30%, de pelo menos 40%, de pelo menos 50% menor que a rigidez à flexão de um papelão para caixas de líquido, com um peso de superfície correspondente ao excluir o peso de superfície do revestimento próprio para impressão (revestimento de argila). O papelão corrugado ainda contribui para as propriedades mecânicas totais e a rigidez à flexão de um material de acondicionamento laminado, no entanto, fornecendo também uma camada espaçadora, ou camada distanciadora, em uma construção em sanduíche entre as camadas opostas, que têm um módulo de Young maior, e com propriedades de resistência à compressão maiores no plano (x-y) da camada do que o papelão LPB convencional. Tais camadas opostas adequadas podem ser papéis finos (como o papel de substrato de impressão) e, por exemplo, folha metálica de alumínio.
[0063] O papelão corrugado também é conhecido como material de caixa corrugado (CCM), e os materiais necessários para um papelão corrugado ou material de caixa corrugado são um meio corrugado (ou meio canelado) que é, em uso, canelado (estriado) e arranjado em seu estado de boa forma por colagem entre dois painéis de revestimento planos ou meios de revestimento. Essa construção corrugada fornece uma alta rigidez à flexão da estrutura em sanduíche, devido à camada intermediária canelada, que atua como uma camada de distância ou espaçadora entre as duas camadas de revestimento relativamente mais finas. Os dois tipos de papel que compõem o papelão corrugado são, portanto, material de painel de revestimento, também chamado de revestimento Kraft ou revestimento de teste, e material de canelura (ou meio corrugado).
[0064] Geralmente, os materiais canelados têm uma rigidez à flexão
22 / 47 maior por peso de superfície do que os materiais de painéis de revestimento.
[0065] Como o papelão corrugado é feito principalmente de fibras naturais de celulose não branqueada, geralmente é marrom ou bege, embora sua tonalidade possa variar dependendo do tipo de celulose. Existem, no entanto, também painéis de revestimento de topo brancos, que têm uma camada de topo branca em uma superfície e que normalmente são materiais mais caros.
[0066] O painel de revestimento normalmente tem uma densidade menor que 850 kg/m3, como menor que 835 kg/m3, é marrom ou bege e compreende principalmente fibras de madeira macia, como fibras de abeto e pinho. A polpa de fibra a partir da qual o painel de revestimento é fabricado é polpa química.
[0067] O canelado é o produto de papel normalmente usado como meio de corrugação em papelões de recipiente corrugados, com uma densidade de 600 a 750 kg/m3, como de 600 a 700 kg/m3, normalmente em torno de 650 kg/m3. O papel canelado é marrom ou bege e contém principalmente fibras curtas e, geralmente, como o painel de revestimento, é um papel de baixo custo e qualidade, que não é adequado para a fabricação de embalagens para caixas de líquido. No entanto, quando usado como uma camada espaçadora em uma estrutura em sanduíche, pode funcionar bem para esse fim, e a um preço substancialmente mais baixo, se for do tipo aprovado e combinado da maneira correta com as camadas certas em um laminado de acondicionamento.
[0068] O meio canelado, no entanto, nesta invenção, formaria uma camada espaçadora, que não é canelada, por ser um material fibroso de menor rigidez e baixo custo que pode fornecer distância suficiente em uma construção em sanduíche para um material de acondicionamento para caixas de líquido laminado. Camadas espaçadoras caneladas, isto é, camadas espaçadoras bem formadas, não estão dentro do escopo da presente invenção.
23 / 47 Os materiais de papel-cartão corrugado apresentariam implicações e requisitos técnicos bastante diferentes para os materiais de acondicionamento laminados para caixas de líquido e, portanto, estão fora do escopo.
[0069] As fibras geralmente usadas na fabricação de materiais de papelão corrugado podem ser amplamente classificadas em dois tipos principais, fibras recicladas e novas, isto é, fibras virgens. As propriedades do papel dependem das características estruturais das várias fibras que compõem a folha. Geralmente, quanto maior o conteúdo de fibras virgens, mais forte e mais rígido (maior resistência à compressão) será o material canelado ou painel de revestimento. Bétula é uma matéria-prima ideal para canelar. Sua estrutura contém altas concentrações de lignina e hemicelulose. O processo de polpação preserva a lignina naturalmente altamente hidrofóbica e modifica a hemicelulose restante para que o núcleo de celulose macio e flexível da fibra seja protegido. Isso proporciona maior rigidez e resistência à fluência. Quando usados para acondicionamento de líquidos, os materiais canelados disponíveis no mercado precisam ser complementados com um ou mais agentes de colagem adicionais durante a fabricação de polpa ou celulose, para lidar com as condições de líquido e alta umidade para esse novo uso e aplicação. As tecnologias convencionais de colagem e os produtos químicos (AKD, ASA, rosina, etc.) podem ser usados para que o material canelado atenda aos requisitos necessários para o produto específico.
[0070] O painel de revestimento feito de fibras virgens é chamado revestimento Kraft, enquanto o painel de revestimento de fibras recicladas é conhecido como revestimento de teste (testliner). Para acondicionamento de alimentos líquidos, as fibras virgens são preferidas. Misturas de fibras virgens e recicladas podem ser possíveis. O painel de revestimento Kraft deve ter pelo menos 80% em peso e, preferivelmente 100% em peso de fibras virgens. As fibras usadas no painel de revestimento são mais longas do que as usadas no material canelado, e como o painel de revestimento é originalmente destinado
24 / 47 às camadas de revestimento externas de um material de papel-cartão, elas já são coladas com agentes de colagem para suportar diferentes graus de umidade e condições de umidade.
[0071] Os materiais de papelão corrugado têm rigidez à flexão menor, que é pelo menos 30% menor (ao excluir o peso da superfície do revestimento próprio para impressão (revestimento de argila)) do que os papelões correspondentes para acondicionamento de líquidos. Eles têm, por outro lado, um índice SCT mais alto, ou seja, um valor mais alto de SCT por unidade de peso de superfície na direção da máquina (MD) do que um material normal de papelão de acondicionamento de líquidos ou outros materiais de papel ou celulose que seriam adequados para neste contexto. Geralmente, os materiais canelados têm uma rigidez à flexão maior por peso de superfície do que os materiais de painéis de revestimento.
[0072] O valor SCT é uma propriedade medida pela norma internacional ISO9895 e é utilizada para comparar diferentes materiais de papelão corrugado. O SCT ou Teste de Compressão de Curto Alcance mede a resistência de compressão interna das fibras de papel, isto é, a resistência à compressão no plano de um papel, em CD e MD. Essa propriedade varia com o peso de superfície do papel específico medido. O peso de superfície dos produtos de papel é medido de acordo com a ISO 536.
[0073] As embalagens feitas de um material com um índice SCT mais alto têm melhor capacidade de empilhamento e, portanto, é uma medida da resistência à compressão por peso de superfície no plano (plano x-y) de um material de papel-cartão. Os materiais de papelão corrugado normalmente têm um índice SCT maior que 30 Nm/g em MD e, portanto, forneceriam i.a. as propriedades de resistência à compressão e capacidade de empilhamento necessárias para um laminado de papelão para líquidos. Eles não precisam ser otimizados em relação às propriedades de rigidez à flexão, pois serão usados apenas como camadas espaçadoras (não caneladas) em materiais laminados
25 / 47 para acondicionamento para caixas de líquido. Assim, enquanto os materiais de painel de revestimento originalmente se destinam a camadas de revestimento em uma estrutura em sanduíche de papel-cartão corrugado, eles serão usados para a presente invenção como camada espaçadora em uma estrutura laminada, com camadas de revestimento adicionais laminadas em cada lado da mesma, para fornecer as propriedades de rigidez à flexão necessárias para materiais laminados para caixas de líquido.
[0074] Para comparação, os materiais de papelão para líquidos atuais têm um índice SCT menor de cerca de 25 Nm/g, mas também são otimizados em relação a todas as outras propriedades, uma vez que são considerados o principal fornecedor de estabilidade dimensional em materiais de acondicionamento laminados para caixas de líquido. Ao substituir o papelão para líquidos otimizado de hoje por uma camada espaçadora de baixo custo em uma estrutura em sanduíche em um laminado, essa camada espaçadora precisa ter um índice SCT maior, acima de 30 Nm/g, para compensar a perda de propriedades ao se remover o papelão do estado da técnica.
[0075] Em relação à resistência à umidade, esses materiais podem ter um valor de adsorção de água Cobb menor que 35 g/m2, para funcionar melhor em um laminado de acondicionamento para caixas de líquido. O valor de Cobb é medido de acordo com a ISO 535 e já é cumprido pela maioria dos materiais de painel de revestimento, enquanto alguns materiais canelados podem precisar de uma colagem adicional para serem usados como uma camada espaçadora não canelada em um laminado de acondicionamento para caixas de líquido. Por conseguinte, um material de papelão corrugado em uma camada volumétrica compreende pelo menos um aditivo de colagem.
[0076] Uma vez que a nova camada espaçadora será laminada para camadas de revestimento adicionais em uma configuração em sanduíche em uma estrutura de laminado, não há necessidade de fornecer uma superfície de impressão branca ou lisa (por exemplo, revestida com argila) na própria
26 / 47 camada espaçadora. Também a esse respeito, os materiais do papelão corrugado são, portanto, materiais adequados para essa camada espaçadora.
[0077] Por outro lado, os materiais do papelão corrugado têm propriedades de superfície muito rugosas e valores de rugosidade superficial de Bendtsen de pelo menos 500 ml de ar/min (Bendtsen).
[0078] Ao laminar uma camada de fibra celulósica áspera, como papelão corrugado, em um papel de substrato de impressão fino, a rugosidade superficial do papelão corrugado, especificamente o painel de revestimento, será transferida através do papel de substrato de impressão, de modo que a superfície própria para impressão externa do papel de substrato de impressão também se torna muito ásperas para permitir a impressão de alta qualidade de decorações externas no material de acondicionamento, mesmo se o próprio papel de substrato de impressão for liso. Com uma espessura razoável de um papel de substrato de impressão, é assim difícil produzir uma superfície de impressão lisa e que funcione bem, se o material da camada volumétrica for papelão corrugado, como o painel de revestimento. A alta rugosidade da superfície causa má qualidade de impressão, tanto na primeira impressão no papel de substrato de impressão em uma operação separada antes da laminação no painel de revestimento, quanto na impressão após a laminação do papel de substrato de impressão no material volumétrico do painel de revestimento.
[0079] Consequentemente, o papelão corrugado ou painel de revestimento deve ser modificado para obter uma superfície mais lisa no lado externo, que é direcionada para o exterior do material de acondicionamento laminado. Uma modificação adequada é calandrar o papelão corrugado, como o painel de revestimento, por alta pressão a uma temperatura de superfície alta da superfície. Tipicamente, a calandragem é realizada por calandragem de correia de metal ou calandragem por rolo aquecido. Uma pressão de espaço entre os rolos adequada para suavizar o material do painel de revestimento
27 / 47 com uma rugosidade superficial acima de 600 ml de ar/min, como cerca de 650 ml de ar/min, abaixo de 200 ml de ar/min, como abaixo de 150 ml de ar/min, Bendtsen, é de 80 a 120 kN/m, tal como cerca de 100 kN/m, e uma temperatura adequada da superfície para suavização de cerca de 200°C, a uma velocidade de calandragem de 500 a 1200, tal como cerca de 1000 m/min. A área de espaço entre os rolos e a velocidade de operação são ajustadas para aplicar pressão suficiente ao papelão corrugado, por um tempo suficiente, para fornecer uma superfície mais lisa.
[0080] Geralmente, quanto maior a pressão e/ou temperatura durante um certo tempo (velocidade de calandragem), mais lisa e brilhante é a superfície.
[0081] Um método alternativo para modificar um painel de revestimento seria revesti-lo com um revestimento próprio para impressão (revestimento de argila) para fornecer a superfície própria para impressão lisa. Esses painéis de revestimento revestidos brancos, com uma rugosidade superficial de 150 a 250 ml de ar/min Bendtsen, estão disponíveis comercialmente, mas são naturalmente mais caros.
[0082] O polímero termoplástico da camada vedável a quente mais interna pode ser uma poliolefina, tal como polietileno.
[0083] Polímeros termoplásticos adequados para as camadas à prova de líquido vedadas a quente mais externas e mais internas no material de acondicionamento laminado da invenção são poliolefinas, tais como homo ou copolímeros de polietileno e polipropileno, preferivelmente polietilenos e mais preferivelmente polietilenos selecionados do grupo que consiste em polietileno de baixa densidade (LDPE), LDPE linear (LLDPE), polietilenos de catalisador de metaloceno de local único (m-LLDPE) e misturas ou copolímeros dos mesmos. De acordo com uma modalidade preferida, a camada à prova de líquido vedada a quente mais externa é um LDPE, enquanto a camada à prova de líquido vedada a quente mais interna é uma
28 / 47 composição mista de m-LLDPE e LDPE para propriedades ideais de laminação e vedação a quente. As camadas de polímeros termoplásticos mais externas e mais internas podem ser aplicadas por revestimento de (co)extrusão do polímero fundido até uma espessura desejada. As camadas vedáveis a quente à prova de líquido mais externas e mais internas podem, alternativamente, ser aplicadas na forma de películas pré-fabricadas, orientadas ou não orientadas. De acordo com outra modalidade, a camada de polímero termoplástico vedável a quente à prova de líquido e protetora mais externa pode ser aplicada por meio de um revestimento de dispersão aquoso de um polímero termoplástico, tal como quando apenas uma baixa espessura dessa camada mais externa é desejada, ou quando esse processo é preferível por outros motivos.
[0084] Uma película ou folha de barreira de gás compreendendo uma camada ou revestimento de barreira de oxigênio pode ser laminada no lado interno da camada volumétrica de material, entre a camada volumétrica de material e a camada de polímero termoplástico mais interna.
[0085] Pode ser laminado por laminação por extrusão por fusão de uma camada de ligação intermediária de um polímero termoplástico entre uma folha contínua da camada volumétrica de material e uma folha contínua da película ou folha de barreira de gás e pressão em um espaço entre rolos de laminação. Alternativamente, ele pode ser laminado pela aplicação de uma composição aquosa de um polímero adesivo em uma das folhas contínuas, antes de pressionar em um espaço entre rolos de laminação, de modo que a composição adesiva migre parcialmente para a superfície de celulose da camada volumétrica de material e adira às duas superfícies de folha contínua juntas.
[0086] Uma folha de barreira típica no campo de materiais de acondicionamento para caixas de líquido laminados é a folha de alumínio. Pode ter uma espessura de 5 a 9 µm, como de 5 a 6,5 µm.
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[0087] Alternativamente, um substrato de película de polímero que tem um revestimento de barreira, tal como um revestimento de barreira revestido por dispersão ou revestido por película líquida, ou um revestimento de barreira depositado por vapor pode ser laminado entre os mesmos.
[0088] As propriedades de barreira ao oxigênio podem assim ser fornecidas por revestimentos de película líquida fina, por exemplo polímeros de barreira que são revestidos na forma de uma dispersão ou solução em meio ou solvente líquido, sobre um substrato, como um substrato de película de papel ou polímero, e subsequentemente secos em revestimentos de barreira finos. É importante que a dispersão ou solução seja homogênea e estável, para resultar em um revestimento uniforme com propriedades de barreira uniformes. Exemplos de polímeros adequados para essas composições aquosas de película líquida com propriedades de barreira são álcoois polivinílicos (PVOH), álcoois etileno-vinílicos dispersíveis em água (EVOH) ou polímeros dispersíveis em água ou dissolvíveis à base de polissacarídeos. Essas camadas revestidas por dispersão, ou as chamadas camadas de película líquida (LFC), podem ser muito finas, até décimos de grama por m2, e podem fornecer camadas homogêneas de alta qualidade, desde que a dispersão ou solução seja homogênea e estável, ou seja, bem preparada e misturada. O PVOH tem excelentes propriedades de barreira ao oxigênio em condições secas e fornece propriedades de barreira ao odor muito boas, ou seja, capacidade de impedir que substâncias odoríferas entrem no recipiente de acondicionamento a partir do ambiente circundante, por exemplo em uma geladeira ou sala de armazenamento, cuja capacidade se torna importante no armazenamento em longo prazo de embalagens. Além disso, essas camadas de polímero revestidas por película líquida a partir de polímeros dissolvíveis ou dispersíveis em água geralmente fornecem boa adesão interna às camadas adjacentes, o que contribui para a boa integridade do recipiente de acondicionamento final.
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[0089] Adequadamente, o polímero é selecionado do grupo que consiste em polímeros à base de álcool vinílico, como PVOH ou EVOH dispersível em água, polímeros à base de ácido acrílico ou ácido metacrílico (PAA, PMAA), polissacarídeos como, por exemplo, amido ou derivados de amido, nanofibrilas de celulose (CNF), celulose nanocristalina (NCC), quitosana, hemicelulose ou outros derivados de celulose, cloreto de polivinilideno dispersível em água (PVDC) ou poliésteres dispersíveis em água ou combinações de dois ou mais dos mesmos.
[0090] Mais preferivelmente, o aglutinante de polímero é selecionado do grupo que consiste em PVOH, EVOH dispersível em água, polissacarídeos como, por exemplo, amido ou derivados de amido, quitosana ou outros derivados de celulose, ou combinações de dois ou mais dos mesmos.
[0091] Tais polímeros de barreira são, assim, adequadamente aplicados por meio de um processo de revestimento de película líquida, ou seja, na forma de uma dispersão ou solução aquosa ou à base de solvente que, mediante aplicação, é espalhada sobre uma camada fina e uniforme no substrato e posteriormente seca.
[0092] A composição líquida pode adicionalmente compreender inorgânicos para melhorar ainda mais as propriedades da barreira de gás de oxigênio.
[0093] O material aglutinante de polímero pode, por exemplo, ser misturado com um composto inorgânico de forma laminar ou formado por flocos. Pelo arranjo em camadas das partículas inorgânicas em forma de flocos, uma molécula de gás oxigênio é forçada a migrar por um caminho mais longo, por meio de um trajeto tortuoso, através da camada de barreira de oxigênio, do que o trajeto reto normal através de uma camada de barreira.
[0094] O composto laminar inorgânico pode ser um chamado composto de nanopartículas dispersas para um estado esfoliado, isto é, as lamelas do composto inorgânico em camadas são separadas umas das outras
31 / 47 por meio de um meio líquido. Assim, o composto em camadas preferivelmente pode ser inchado ou clivado pela dispersão ou solução de polímero, que na dispersão penetrou na estrutura em camadas do material inorgânico. Também pode ser inchado por um solvente antes de ser adicionado à solução ou dispersão do polímero, ou esfoliado por métodos físicos, como o ultrassom. Assim, o composto laminar inorgânico é disperso para um estado delaminado na composição de barreira de gás líquido e na camada de barreira seca. Existem muitos minerais de nanoargila quimicamente adequados, mas as nanopartículas preferidas são as da montmorilonita, como a montmorilonita purificada ou a montmorilonita trocada com sódio (Na-MMT). O composto laminar inorgânico de tamanho nanométrico ou o mineral de argila tem preferivelmente uma razão de aspecto de 50 a 5000 e um tamanho de partícula de até cerca de 5 µm no estado esfoliado.
[0095] Preferivelmente, a camada de barreira inclui de cerca de 1 a cerca de 40% em peso, mais preferivelmente de cerca de 1 a cerca de 30% em peso e ainda mais preferivelmente de cerca de 5 a cerca de 20% em peso, do composto laminar inorgânico com base no peso de revestimento seco. Preferivelmente, a camada de barreira inclui de cerca de 99 a cerca de 60% em peso, mais preferivelmente de cerca de 99 a cerca de 70% em peso e ainda mais preferivelmente de cerca de 95 a cerca de 80% em peso do polímero com base no peso de revestimento seco. Um aditivo, tal como um estabilizador de dispersão ou similar, pode ser incluído na composição de barreira ao gás, preferivelmente em uma quantidade não maior que cerca de 1% em peso, com base no revestimento seco. O teor seco total da composição é preferivelmente de 5 a 15% em peso, mais preferivelmente de 7 a 12% em peso.
[0096] De acordo com uma modalidade preferida diferente, as partículas inorgânicas consistem principalmente em partículas de talco
32 / 47 laminar com uma razão de aspecto de 10 a 500. Preferivelmente, a composição compreende uma quantidade de 10 a 50% em peso, mais preferivelmente 20 a 40% em peso de partículas de talco, com base no peso seco. Abaixo de 20% em peso, não há aumento significativo nas propriedades da barreira de gás, enquanto acima de 50% em peso, a camada revestida pode ser mais frágil e quebrável porque há menos coesão interna entre as partículas na camada. O aglutinante de polímero parece estar em uma quantidade muito baixa para cercar e dispersar as partículas e laminá-las uma à outra na camada. O teor seco total dessa composição de barreira de líquido a partir de partículas de PVOH e talco pode estar entre 5 e 25% em peso.
[0097] Preferivelmente, a camada de barreira ao gás oxigênio é aplicada em uma quantidade total de 0,1 a 5 g/m2, preferivelmente de 0,5 a 3,5 g/m2, mais preferivelmente de 0,5 a 2 g/m2, seco peso. Abaixo de 0,1 g/m2, não haverá propriedades de barreira ao gás, enquanto acima de 5 g/m2, a camada revestida não trará economia ao laminado de acondicionamento, devido ao alto custo dos polímeros de barreira em geral e devido ao alto custo de energia para evaporar o líquido. Um nível reconhecível de barreira ao oxigênio é alcançado pelo PVOH a 0,5 g/m2 e acima, e um bom equilíbrio entre custos e propriedades da barreira é alcançado entre 0,5 e 3,5 g/m2.
[0098] A camada de barreira ao gás oxigênio pode ser aplicada em duas etapas consecutivas com secagem intermediária, como duas camadas parciais. Quando aplicada como duas camadas parciais, cada camada é adequadamente aplicada em quantidades de 0,1 a 2,5 g/m2, preferivelmente de 0,5 a 1 g/m2, e permite uma camada total de maior qualidade a partir de uma quantidade menor de composição de barreira de gás líquida. Mais preferivelmente, as duas camadas parciais são aplicadas a uma quantidade de 0,5 a 2 g/m2 cada, preferivelmente de 0,5 a 1 g/m2 cada.
[0099] De acordo com uma modalidade diferente, um revestimento de barreira pode ser aplicado por meio de deposição física de vapor (PVD) ou
33 / 47 deposição química de vapor (CVD) sobre uma superfície de substrato de um material de película. O material do substrato em si também pode contribuir com algumas propriedades, mas deve, acima de tudo, ter propriedades de superfície apropriadas, adequadas para receber um revestimento de deposição de vapor, e deve funcionar eficientemente em um processo de deposição de vapor.
[00100] As camadas finas depositadas por vapor têm normalmente apenas uma espessura de nanômetro, ou seja, uma espessura na ordem de magnitude de nanômetros, por exemplo, de 1 a 500 nm (50 a 5000 Å), preferivelmente de 1 a 200 nm, mais preferivelmente de 1 a 100 nm e ainda mais preferivelmente de 1 a 50 nm.
[00101] Um tipo comum de revestimento de deposição de vapor, tendo frequentemente algumas propriedades de barreira, tais como propriedades de barreira ao vapor de água, são as chamadas camadas de metalização, por exemplo, revestimentos de deposição física de vapor de metal de alumínio (PVD).
[00102] Essa camada depositada por vapor, consistindo substancialmente em metal de alumínio, pode ter uma espessura de 5 a 50 nm, o que corresponde a menos de 1% do material de metal de alumínio presente em uma folha de alumínio de espessura convencional para acondicionamento, ou seja, 6,3 µm. Os revestimentos metálicos de deposição de vapor requerem significativamente menos material metálico e normalmente fornecem um nível mais baixo de propriedades de barreira ao oxigênio.
[00103] Outros exemplos de revestimentos de deposição de vapor são os revestimentos de óxido de alumínio (AlOx) e óxido de silício (SiOx). Geralmente, esses revestimentos são mais frágeis e menos adequados para incorporação em materiais de acondicionamento por laminação.
[00104] Outros revestimentos para materiais de acondicionamento laminados podem ser aplicados por meio de um método de deposição química
34 / 47 de vapor intensificada por plasma (PECVD), em que um vapor de um composto é depositado no substrato em circunstâncias oxidantes. Os revestimentos de óxido de silício (SiOx) pelo revestimento PECVD podem, por exemplo, obter propriedades de barreira muito boas sob certas condições de revestimento e receitas de gás.
[00105] O revestimento de deposição de vapor pode, alternativamente, ser uma camada de barreira de carbono hidrogenada amorfa aplicada por um processo de deposição química de vapor intensificada por plasma, PECVD, o chamado carbono tipo diamante (DLC). O DLC define uma classe de material de carbono amorfo que exibe algumas das propriedades típicas do diamante. Preferivelmente, um gás hidrocarboneto, tal como, por exemplo, acetileno ou metano, é usado como gás de processo no plasma para a produção do revestimento.
[00106] Os mesmos materiais à base de poliolefina termoplástica, em particular polietilenos, como listado acima em relação às camadas mais externa e mais interna, também podem ser adequados no interior das camadas de ligação do material laminado, por exemplo, entre a camada volumétrica de material e a película ou folha de barreira.
[00107] Outros polímeros adesivos adequados para laminação por extrusão das camadas de ligação no interior do material laminado, por exemplo, como camada de ligação intermediária entre uma camada vedável a quente mais interna e um filme ou folha de barreira, podem ser chamados polímeros termoplásticos adesivos, como poliolefinas modificadas, que são principalmente à base de copolímeros de LDPE ou LLDPE ou copolímeros de enxerto com grupo funcional contendo unidades de monômero, como grupos funcionais carboxílicos ou glicidila, por exemplo monômeros de ácido (met)acrílico ou monômeros de anidrido maleico (MAH) (ou seja, copolímero de ácido etileno acrílico (EAA) ou copolímero de ácido etileno metacrílico (EMAA)), copolímero de etileno-glicidil(met)acrilato (EG(M)A) ou
35 / 47 polietileno enxertado com MAH (MAH-g-PE). Outro exemplo desses polímeros modificados ou polímeros adesivos são os chamados ionômeros ou polímeros de ionômeros.
[00108] Os adesivos termoplásticos à base de polipropileno modificados correspondentes ou as camadas de ligação também podem ser úteis, dependendo dos requisitos dos recipientes de acondicionamento acabados.
[00109] Essas camadas de polímero adesivo ou camadas de “fixação” podem ser aplicadas em conjunto com a respectiva camada vedável a quente externa, como uma camada de polímero termoplástico mais interna, ou em conjunto com outras camadas de ligação intermediária entre a camada volumétrica de material e a folha de metal de alumínio, em uma operação de revestimento por coextrusão.
[00110] Os polímeros adesivos de EAA ou EMAA fornecem, por exemplo, a melhor adesão possível, como uma camada de polímero de adesão para ligar uma camada de polietileno adjacente a uma folha de alumínio.
[00111] A película ou folha de barreira de gás pode, assim, ser laminada à camada volumétrica de material por pelo menos uma camada de ligação intermediária de uma poliolefina, como polietileno, como polietileno de baixa densidade (LDPE) ou de um polímero adesivo, como um polímero à base de poliolefina modificado com grupos funcionais hidroxílicos ou carboxílicos ou com uma mistura dos mesmos.
[00112] A película ou folha de barreira de gás pode, alternativamente, ser laminada na camada volumétrica por um adesivo de ligação de um copolímero de polietileno modificado por acrílico, aplicado em uma quantidade de 0,5 a 4 g/m2, como 1 a 2 g/m2, teor seco. A película ou folha de barreira pode assim ser laminada na camada volumétrica de material com apenas uma quantidade muito baixa de uma composição adesiva aquosa com um teor seco de 20 a 50% em peso, tal como de 30 a 50% em peso. A
36 / 47 composição adesiva aquosa é parcialmente absorvida na rede de fibras da superfície de celulose do material volumétrico, de modo que uma baixa quantidade de polímero adesivo é aplicada, mas ainda lamina as superfícies juntas. Exemplos e descrição dos desenhos
[00113] A seguir, modalidades da invenção serão descritas com referência aos desenhos, nos quais: a Fig. 1a está mostrando uma vista esquemática em corte transversal de um primeiro material de acondicionamento laminado de acordo com a invenção, a Fig. 1b mostra uma vista esquemática em corte transversal de uma modalidade adicional de um material de acondicionamento laminado de acordo com a invenção, a Fig. 1c mostra uma vista esquemática em corte transversal de outra modalidade de um material de acondicionamento laminado de acordo com a invenção, a Fig. 2a mostra esquematicamente uma etapa do método de acordo com a invenção, para laminar uma folha contínua de papel de substrato de impressão em uma folha contínua de camada volumétrica de material, a Fig. 2b mostra esquematicamente um exemplo preferido de um método, para laminar uma película ou folha de barreira a uma camada volumétrica de acordo com a invenção, a Fig. 2c mostra esquematicamente uma outra etapa do método, para laminar uma camada de polímero termoplástico mais interna a uma folha contínua compreendendo a camada volumétrica de material laminado, por exemplo, a folha contínua laminada resultante da etapa do método descrito na Fig. 2a. Alternativamente, a Fig. 2c pode descrever uma etapa adicional do método para laminar uma camada de polímero
37 / 47 termoplástico mais externa no lado externo de uma folha contínua compreendendo o papel de substrato de impressão com uma decoração impressa, de acordo com a invenção, as Fig. 3a, 3b, 3c, 3d mostram exemplos típicos de recipientes de acondicionamento produzidos a partir do material de acondicionamento laminado de acordo com a invenção, a Fig. 4 mostra o princípio de como os recipientes de acondicionamento podem ser fabricados a partir do laminado de acondicionamento em um processo de formação, enchimento e vedação contínuo, alimentado por rolo, e a Fig. 5 mostra como a alta rugosidade superficial de uma camada volumétrica de material de painel de revestimento pode ser reduzida para suportar uma boa superfície de impressão do material de acondicionamento laminado final. Métodos de teste:
[00114] A gramatura ou o peso da superfície (em (g/m²) é determinado de acordo com a ISO 536.
[00115] A rugosidade superficial de Bendtsen pode ser medida clampeando uma peça de teste entre uma placa de vidro plana e uma cabeça circular de metal e medindo a taxa de fluxo de ar em ml/minuto entre o papel e a cabeça. A técnica Bendtsen foi projetada para trabalhar na faixa de 30 a
1.500 ml/minuto. Os métodos de teste aplicáveis são BS 4420, ISO 8791/2, DIN 53108 e SCAN P21.
[00116] O teste de Cobb é usado para determinar a capacidade de absorção de água de papel, papelão e papelão corrugado. O teste de Cobb é realizado de acordo com os seguintes padrões: ISO 535, EN 20535 e TAPPI T
441. Uma unidade Cobb é de 1 g/m2 (água) adsorvida na superfície em 60 segundos enquanto exposta à água. O valor de Cobb de um papel ou papelão depende muito do seu grau de colagem. Outros fatores podem desempenhar
38 / 47 um papel, como o grau de batimento das fibras na polpa, etc. Nos papéis de substrato de impressão que são adequados para a presente invenção, o valor de Cobb reflete principalmente o grau de colagem do papel. Uma versão rápida do teste de Cobb pode ser feita na metade do tempo de absorção acima, ou seja, em 30 segundos. Os valores devem ser ajustados para serem comparáveis, ou seja, dobrados, mas, caso contrário, o teste é essencialmente o mesmo.
[00117] A resistência à tração é medida de acordo com a ISO 1924-3, a unidade medida sendo kN/m e apresentada como um valor médio geométrico (GM) entre os valores de direção da máquina (MD) e direção transversal (CD). O índice de resistência à tração de um material de celulose será sua resistência à tração normalizada pelo seu peso de superfície. Assim, o índice de resistência à tração é apresentado pela unidade Nm/g (GM).
[00118] A resistência ao rasgo é medida de acordo com a ISO 1974:2012, a unidade sendo kN, também apresentada como valor GM. O índice de resistência ao rasgo é o valor normalizado pelo peso de superfície da amostra de teste e apresentado pela unidade mNm2/g.
[00119] Na Fig. 1a, é assim mostrada uma primeira modalidade de um material de acondicionamento laminado, 10a, da invenção. Compreende uma camada volumétrica de material 11a de um papelão para acondicionamento de líquidos, com um peso de superfície de cerca de 200 g/m2.
[00120] No lado externo da camada volumétrica de material 11a, o material de acondicionamento compreende uma camada separada de um papel de substrato de impressão 12a. O papel do substrato de impressão tem uma superfície externa para receber e carregar uma decoração de tinta impressa 12a-1, que deve fornecer a decoração do recipiente de acondicionamento final feito a partir do material de acondicionamento. Nessa modalidade, o papel de substrato de impressão é um papel MG (acabamento lustroso por ação mecânica) marrom natural (não branqueado) com um peso de superfície de 40
39 / 47 g/m2, uma densidade de 650 kg/m3, um valor de Cobb de 27 g/m2 de água, índice de resistência à tração GM de 49 Nm/g e índice de resistência ao rasgo de 6 mNm2/g.
[00121] A decoração impressa é protegida contra o ambiente externo da embalagem por uma camada transparente à prova de líquido mais externa 13a de um LDPE, que foi revestida por extrusão no papel de substrato de impressão impresso 12a, isto é, o papel de substrato de impressão é fornecido com uma decoração impressa.
[00122] O papel de substrato de impressão 12a é laminado no papelão volumétrico por uma baixa quantidade de adesivo de amido 16a entre 1 e 4 g/m2.
[00123] No lado interno da camada volumétrica de material 11a, cujo lado deve ser direcionado para o interior de um recipiente de acondicionamento formado a partir do material laminado, o material laminado compreende uma folha de metal de alumínio 14a. A folha de metal de alumínio tem uma espessura de 6,3 µm. A folha de metal de alumínio é laminada na camada volumétrica de material por uma camada de ligação 17a de 20 g/m2 de LDPE aderindo e, assim, entrando em contato com o papelão de material volumétrico.
[00124] No lado oposto, interno da folha de metal de alumínio, existe uma camada termoplástica vedável a quente 15a mais interna, que também é a camada do laminado de acondicionamento que estará em contato direto com o produto alimentício cheio em um recipiente de acondicionamento final. A camada de polímero vedável a quente mais interna 15a é a coextrusão por fusão revestida sobre a folha de alumínio juntamente com uma camada de polímero adesivo intermediário de EAA 18a.
[00125] A laminação da camada volumétrica de material 11a e a folha de metal de alumínio 14a por laminação por extrusão da camada de ligação de LDPE 17a foi feita antes da etapa de revestimento por coextrusão da camada
40 / 47 de polímero termoplástico mais interna 15a e da camada de polímero adesivo 18a na folha de metal de alumínio.
[00126] A camada de polímero termoplástico mais interna é um polímero vedável a quente selecionado de poliolefinas, como polietilenos, como nesse caso uma composição que compreende uma mistura de um polietileno linear de baixa densidade catalisado por metaloceno (m-LLDPE) e um polietileno de baixa densidade (LDPE). Alternativamente, ou também, o material vedável a quente no lado mais interno do material de acondicionamento laminado pode ser dividido em camadas de duas partes de diferentes tipos de polietilenos, por exemplo, pode haver uma primeira camada intermediária de LDPE em contato com a camada adesiva de polímero e uma segunda camada mais interna da mistura acima de mLLDPE e LDPE acima.
[00127] Na Fig. 1b, é mostrada uma segunda modalidade de um material de acondicionamento laminado similar, 10b. O material laminado é principalmente o mesmo que o material da Fig. 1a. Um papel de substrato de impressão 12b, sendo um papel MG branco branqueado com uma densidade de 785 kg/m3, um peso de superfície de 70 g/m2, um valor de Cobb de 24 g/m2 e uma rugosidade superficial no lado externo de 100 ml de ar/min (Bendtsen), um índice de resistência ao rasgo GM de 7 mNm2/g e um índice de resistência à tração de 60 Nm/g, a ser impresso com uma decoração impressa 12b-1, é laminado na parte externa da camada volumétrica de material 11b por um adesivo de amido de 1 a 4 g/m2.
[00128] A camada volumétrica de material é um painel de revestimento com um peso de superfície de 220 g/m2, uma densidade de 780 kg/m3, um índice SCT MD de 34 Nm/g, um valor Bendtsen de 900 ml de ar/min, ainda não calandrado. Por calandragem da correia de metal a uma temperatura de superfície de cerca de 200°C e a alta pressão no espaço da correia de metal, a rugosidade superficial foi reduzida para 200 ml/min.
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[00129] A camada de barreira de gás 14b é uma película de substrato 14b-1 de um tereftalato de polietileno biaxialmente orientado (BOPET) que foi revestido com um revestimento contínuo fino nanométrico 14b-2 de um revestimento de carbono amorfo (DLC) semelhante a diamante por meio de deposição química de vapor intensificada por plasma. O revestimento DLC é girado para ficar no lado externo da película BOPET e ligado à camada volumétrica de material por uma camada de ligação intermediária 17b de polietileno. No lado interno, a película BOPET tem um revestimento básico ou um revestimento que promove adesão (não mostrado) para tornar sua superfície PET mais compatível com as camadas à base de poliolefina revestidas por extrusão. A película BOPET assim revestida ou tratada é revestida por coextrusão no seu lado interno com uma camada mais interna 15b de uma mistura de um mLLDPE e um LDPE e uma camada adesiva intermediária 18b de EAA.
[00130] A Fig. 1c mostra uma terceira modalidade de um material de acondicionamento laminado de acordo com a invenção, 10c. O material de acondicionamento laminado tem a mesma camada volumétrica de papelão 11c que na fig. 1a e as mesmas camadas de polímero termoplástico mais externa e interna 13c e 15c, como descrito nas Fig. 1a e 1b, mas não tem uma camada de barreira de gás adicional no lado interno da camada volumétrica de material.
[00131] Tais laminados são, por exemplo, adequados para produtos lácteos refrigerados que não necessitam de propriedades de barreira ao gás muito altas do material de acondicionamento.
[00132] Os materiais de acondicionamento laminados 10a, 10b e 10c oferecem, assim, uma oportunidade para laticínios e enchimentos de alimentos diferenciarem facilmente produtos alimentícios e marcas entre si pela aparência externa intercambiável de diferentes papéis de substrato de impressão com diferentes efeitos de fundo de impressão.
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[00133] A Fig. 2a mostra como uma primeira folha contínua da camada volumétrica de material A, sendo um papelão de qualidade para alimentos líquidos, foi laminada a uma segunda folha contínua do papel de substrato de impressão B por laminação por absorção de adesivo aquoso a frio. Uma baixa quantidade de uma solução adesiva aquosa é aplicada sobre a superfície não impressa da folha contínua do papel de substrato de impressão B em uma operação de aplicação de adesivo 21. A folha contínua revestida a úmido do papel de substrato de impressão é laminada na primeira folha contínua do papelão A na operação de laminação 22 em um espaço entre dois rolos de laminação, a solução adesiva aquosa sendo então absorvida em uma ou ambas as duas superfícies de papel ao pressionar e aderi-las, encaminhando simultaneamente as folhas contínuas através do espaço de laminação 22.
[00134] Na Fig. 2b, é mostrado como a folha contínua obtida das camadas laminadas AB na Fig. 2a é subsequentemente encaminhada para um outro espaço entre rolos de laminação para laminação 25 a uma terceira folha contínua C compreendendo uma camada de barreira de gás, tal como a folha de alumínio da fig. 1a, 14a ou a película revestida com DLC da fig. 1b, 14b. Assim, a folha contínua do semilaminado AB e a folha contínua C compreendendo a camada de barreira de gás são encaminhadas para um espaço entre rolos de laminação, enquanto, ao mesmo tempo, uma cortina fundida do polímero de ligação termoplástico 23 é extrudada 24 para dentro do espaço entre rolos de laminação e resfriada enquanto pressiona as duas folhas contínuas juntas, de modo que seja obtida aderência suficiente entre as superfícies das duas folhas contínuas AB e C, ou seja, entre a superfície interna da camada volumétrica de material e a superfície externa da folha ou película de barreira, para formar uma folha contínua laminada 26.
[00135] Alternativamente, um método de laminação por absorção de adesivo aquoso a frio, como descrito na Fig. 2a, pode ser usado ao laminar a camada volumétrica de material AB na folha contínua C.
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[00136] A etapa do método da Fig. 2b não é necessária no caso do material de acondicionamento da Fig. 1c, que é então enrolado em uma bobina para armazenamento intermediário ou transporte para um momento ou local diferente, onde as etapas finais de laminação e acabamento podem ocorrer.
[00137] Na Fig. 2c, é mostrado principalmente como uma folha contínua do papel de substrato de impressão laminado e a camada volumétrica AB, ou uma folha contínua ABC da camada volumétrica de material, o papel de substrato de impressão e a película ou folha de barreira de gás, resultante da Figura 2a ou 2b, respectivamente, é encaminhada para uma outra operação de laminação 27 em um espaço entre rolos. No espaço entre rolos, uma cortina fundida 28 das camadas internas de polímero, isto é, a camada adesiva de polímero 18a; 18b; opcionalmente 18c, e a camada mais interna 15a; 15b; 15c, são coextrudadas 29 para baixo no espaço entre rolos de laminação e resfriadas para serem revestidas como um revestimento de película de multicamadas no lado interno da folha contínua AB ou ABC, pressionando e solidificando as camadas de polímero 18, 19 na superfície interna. O laminado resultante 30 pode ser encaminhado para uma operação de laminação similar adicional para laminação por revestimento por extrusão da camada externa 13a, 13b, 13c de LDPE no lado oposto externo da camada volumétrica 11a, 11b, 11c do papelão ou se isso foi já feito antes das etapas de laminação acima, para uma estação de bobinagem para enrolar em uma bobina, para posterior transporte e armazenamento do laminado de acondicionamento.
[00138] A Fig. 3a mostra uma modalidade de um recipiente de acondicionamento 30a produzido a partir do laminado de acondicionamento 10a; 10b; 10c de acordo com a invenção. O recipiente de acondicionamento é particularmente adequado para bebidas, molhos, sopas ou similares. Tipicamente, essa embalagem tem um volume de cerca de 100 a 1000 ml.
44 / 47 Pode ser de qualquer configuração, mas é preferivelmente em forma de tijolo, com vedações longitudinais e transversais 31a e 32a, respectivamente, e opcionalmente um dispositivo de abertura 33. Em outra modalidade, não mostrada, o recipiente de acondicionamento pode ter a forma de uma cunha. Para obter uma “forma de cunha”, apenas a parte inferior da embalagem é formada por dobra, de forma que a vedação térmica transversal do fundo fique oculta sob as abas triangulares dos cantos, que são dobradas e vedadas contra o fundo da embalagem. A vedação transversal da seção superior é deixada desdobrada. Desse modo, o recipiente de acondicionamento semidobrado ainda é fácil de manusear e dimensionalmente estável quando colocado em uma prateleira na loja de alimentos ou em uma mesa ou similar.
[00139] A Fig. 3b mostra um exemplo alternativo preferido de um recipiente de acondicionamento 30b produzido a partir de um laminado de acondicionamento alternativo de acordo com a invenção. O laminado de acondicionamento alternativo é mais fino por ter uma camada volumétrica de celulose mais fina e, portanto, não é dimensionalmente estável o suficiente para formar um recipiente de acondicionamento cuboide, paralelpipédico ou em forma de cunha, e não é formado por dobra após a vedação transversal 32b. Assim, permanecerá um recipiente tipo bolsa em forma de travesseiro e será distribuído e vendido nesta forma.
[00140] A Fig. 3c mostra uma embalagem tipo gable top 30c, que é formada por dobra a partir de uma folha ou peça bruta pré-cortada, a partir do material de acondicionamento laminado que compreende uma camada volumétrica de papelão e a película de barreira durável da invenção. Também embalagens de topo plano podem ser formadas a partir de peças brutas similares de material.
[00141] A Fig. 3d mostra uma embalagem tipo garrafa 30d, que é uma combinação de uma manga 34 formada a partir de peças brutas pré-cortadas do material de acondicionamento laminado da invenção e uma parte superior
45 / 47 35, que é formada por plásticos de moldagem por injeção em combinação com um dispositivo de abertura, como uma rolha de rosca ou similar. Esse tipo de embalagem é, por exemplo, comercializado sob os nomes comerciais de Tetra Top® e Tetra Evero®. Essas embalagens particulares são formadas afixando a parte superior moldada 35 com um dispositivo de abertura afixado em uma posição fechada, a uma manga tubular 34 do material de acondicionamento laminado, esterilizando a cápsula de topo da garrafa assim formada, enchendo-a com o produto alimentício e finalmente formando por dobra o fundo da embalagem e vedando-a.
[00142] A Fig. 4 mostra o princípio descrito na introdução do presente pedido, ou seja, uma folha contínua de material de acondicionamento é formada em um tubo 41 pelas bordas longitudinais 42 da folha contínua sendo unidas uma à outra em uma junta sobreposta 43. O tubo é enchido 44 com o produto alimentício líquido pretendido e é dividido em embalagens individuais por vedações transversais repetidas 45 do tubo a uma distância predeterminada uma da outra abaixo do nível do conteúdo enchido no tubo. As embalagens 46 são separadas por incisões nas vedações transversais e recebem a configuração geométrica desejada por formação de dobras ao longo de linhas de vinco preparadas no material.
[00143] A Fig. 5 mostra os valores de rugosidade superficial (Bendtsen ml de ar/min) dos diferentes materiais à base de celulose utilizados na invenção. Um painel de revestimento típico (SCA Kraftliner) com um peso de superfície de 135 g/m2 e um valor SR de 640 ml de ar/min, foi laminado em um papel de substrato de impressão, sendo um papel de acondicionamento flexível (Lennoflex da Feldmuehle) com um peso de superfície de 70 g/m2 e uma rugosidade superficial medida original da superfície de impressão de cerca de 15 (comercializada como 20) ml de ar/min. A laminação foi realizada por meio de uma composição adesiva aquosa compreendendo amido, aplicada úmida para render uma quantidade seca de cerca de 1,4 g/m2.
46 / 47 O teor seco da composição aquosa foi de 16% em peso. A rugosidade superficial resultante após a laminação, da superfície de impressão do papel de substrato de impressão laminado, foi então reduzida para 146 ml de ar/min, o que é, no entanto, considerado alto demais para ser aceitável.
[00144] Em um experimento comparável, o painel de revestimento acima foi calandrado em uma calandra de correia de metal a uma carga de 100 kN/m e uma temperatura de superfície de cerca de 200°C. A rugosidade superficial resultante no lado da correia de metal foi de 141 ml de ar/min, ou seja, o mesmo que o laminado do painel de revestimento anteriormente descrito. Ao invés de laminar esse painel de revestimento calandrado (o painel de revestimento perde algum peso de superfície na calandragem devido à perda de umidade, ou seja, para ter um peso de superfície de 125 g/m2) no mesmo papel de substrato de impressão da mesma maneira, a superfície resultante adquiriu valor de rugosidade de apenas 42 ml de ar/min, ou seja, muito menos da metade do valor máximo aceitável para um papel de substrato de impressão, ou seja, 100 ml de ar/min, embora o valor inicial de rugosidade superficial do papel de impressão tenha sido o mesmo em ambos os experimentos. Consequentemente, é possível obter uma superfície de impressão que seja similar ou até mais lisa que o papelão de acondicionamento para líquido convencional, como um Duplex LPB revestido com argila, calandrando um painel de revestimento áspero antes de laminá-lo em um papel de substrato de impressão. Além disso, é possível obter uma superfície de impressão suficientemente lisa do papel de substrato de impressão laminado e da camada volumétrica de material de papelão, para garantir que a superfície metalizada possa manter sua aparência lisa e espelhada e não seja afetada negativamente pela rugosidade da camada volumétrica de material diferente.
[00145] A invenção não é limitada pelas modalidades mostradas e descritas acima, mas pode variar dentro do escopo das reivindicações. Como
47 / 47 observação geral, as proporções entre as espessuras das camadas, as distâncias entre as camadas e o tamanho de outras características e seu tamanho relativo em comparação entre si, não devem ser consideradas como as mostradas nas figuras, que meramente ilustram a ordem e tipo de camadas em relação uma à outra, todas as outras características a serem entendidas conforme descrito no texto do relatório descritivo.
Claims (16)
1. Material de acondicionamento laminado (10a; 10b; 10c) para acondicionamento de alimentos líquidos, caracterizado pelo fato de que compreende uma camada volumétrica de material à base de celulose (11a; 11b; 11c), uma camada de polímero termoplástico mais externa, transparente e protetora (13a; 13b; 13c) arranjada na parte externa da camada volumétrica de material, ou seja, do lado a ser direcionado para o exterior de um recipiente de acondicionamento feito do material laminado, um padrão de impressão decorativo arranjado abaixo, isto é, dentro da e visível através da camada de polímero termoplástico mais externa, transparente e protetora, uma camada de polímero termoplástico mais interna, vedável a quente e à prova de líquidos (15a; 15b; 15c), para estar em contato direto com o alimento líquido no recipiente de acondicionamento, em que o material de acondicionamento laminado compreende adicionalmente um papel de substrato de impressão à base de celulose (12a; 12b; 12c), aderido ao lado externo da camada volumétrica de material por meio de adesivo de 1-4 g/m2, peso seco, e com uma superfície de impressão externa para carregar o padrão de impressão decorativo, o papel de substrato de impressão sendo laminado entre o exterior da camada volumétrica e da camada de polímero termoplástico mais externa, e com uma densidade maior que 650 kg/m3, um peso de superfície de 100 g/m2 ou menor (ISO 536) e compreendendo pelo menos um agente de colagem de 0,1 a 0,4% em peso, a superfície de impressão externa com um valor de rugosidade superficial de Bendtsen menor que 100 ml de ar/min (ISO 8791-2) e um valor de Cobb maior que 20 g/m2 e menor que 30 g/m2 (água).
2. Material de acondicionamento laminado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de impressão externa (12a-1; 12b-1; 12c-1) do papel de substrato de impressão tem um valor de Cobb de 22 a 28, como 24 a 27, como de 24 a 26 g/m2.
3. Material de acondicionamento laminado de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de impressão externa (12a-1; 12b-1; 12c-1) do papel de substrato de impressão tem um valor de rugosidade superficial de Bendtsen abaixo de 80, como abaixo de 70, como abaixo de 60 ml de ar/min.
4. Material de acondicionamento laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o papel de substrato de impressão (12a;12b;12c) tem um peso de superfície menor que 80 g/m2, como menor que 70 g/m2.
5. Material de acondicionamento laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o papel de substrato de impressão (12a;12b;12c) tem um índice de resistência à tração (GM) de pelo menos 40 Nm/g.
6. Material de acondicionamento laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o papel de substrato de impressão (12a;12b;12c) tem índice de resistência ao rasgo de pelo menos 6 mNm2/g.
7. Material de acondicionamento laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o papel de substrato de impressão (12a;12b;12c) é um papel selecionado do grupo que consiste em papel MG (acabamento lustroso por ação mecânica), papel MF (acabamento por ação mecânica), papel LWC (revestimento leve), papel de acondicionamento flexível, papel de base de metalização, papel de impressão digital, papel de cópia e papel de impressão a jato de tinta.
8. Material de acondicionamento laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a superfície de impressão externa (12a-1;12b-1;12c-1) do papel de substrato de impressão é metalizada e tem uma rugosidade superficial menor que 100, como menor que 50 ml de ar/min (Bendtsen).
9. Material de acondicionamento laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a superfície de impressão externa (12a-1;12b-1;12c-1) do papel de substrato de impressão é marrom natural.
10. Material de acondicionamento laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a camada volumétrica de material (11a; 11b;11c) é um papelão de qualidade para acondicionamento de líquidos com um peso de superfície de 100 a 300 g/m2.
11. Material de acondicionamento laminado de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma película ou folha de barreira de gás, tal como uma folha de alumínio, laminada entre o lado interno da camada volumétrica de material e a camada de polímero termoplástico mais interna.
12. Recipiente de acondicionamento de alimentos líquidos (30a; 30b; 30c; 30d), caracterizado pelo fato de que compreende o material de acondicionamento laminado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.
13. Método para fabricar o material de acondicionamento laminado como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas, em qualquer ordem, de a) prover uma primeira folha contínua de uma camada volumétrica de material à base de celulose (A), b) prover uma segunda folha contínua de um papel de substrato de impressão (B), com uma superfície de impressão externa (12a- 1;12b-1;12c-1) para receber e carregar um padrão de impressão decorativo, o papel de substrato de impressão com uma densidade maior que 650 kg/m3, um peso de superfície de 100 g/m2 ou menor (ISO 536) e compreendendo pelo menos um agente de colagem de 0,1 a 0,4% em peso, a superfície de impressão externa com um valor de rugosidade superficial de Bendtsen menor que 100 ml de ar/min (ISO 8791-2) e um valor de Cobb (ISO 535) maior que 20 g/m2 e menor que 30 g/m2 (água), c) aplicar (21) uma composição adesiva aquosa que compreende um polímero adesivo em uma quantidade de 1 a 4 g/m2, teor seco, sobre a superfície de uma das primeira e segunda folhas contínuas, d) encaminhar a primeira e a segunda folhas contínuas, uma das quais com a composição adesiva aquosa aplicada à sua superfície, em direção a um espaço entre os rolos de pressão (22) a ser unida e laminada pela composição adesiva aquosa interjacente durante a passagem do espaço, e enquanto a composição adesiva aquosa é parcialmente absorvida em pelo menos uma das primeira e segunda superfícies das folhas contínuas (A e B), e) imprimir um padrão de impressão decorativo na superfície de impressão externa do papel de substrato de impressão, f) laminar (27) uma camada de polímero termoplástico vedável a quente mais interna no lado interno da folha contínua da camada volumétrica de material, oposta ao lado do papel de substrato de impressão, g) laminar (27’) uma camada de polímero termoplástico mais externa na superfície de impressão externa da folha contínua do papel de substrato de impressão, isto é, na superfície de impressão externa, oposta ao lado da camada volumétrica de material.
14. Método de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a etapa e) é realizada antes das etapas c) e d), de modo que o papel de substrato de impressão (12a; 12b; 12c) seja primeiro impresso com o padrão de impressão decorativo em uma operação de impressão separada.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 e 14, caracterizado pelo fato de que a camada volumétrica de material (11a; 11b;11c) foi calandrada a uma rugosidade superficial externa menor que 200, como menor que 150 ml de ar/min (Bendtsen).
16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações
13 a 15, caracterizado pelo fato de que a camada volumétrica de material (11a; 11b;11c) é um papelão para acondicionamento de líquidos (LPB) com uma rugosidade superficial menor que 120 ml de ar/min (Bendtsen).
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