BR112020004647A2 - revestimentos de barreira termosseláveis para papelão - Google Patents

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Lori Jeanne Fortin
Kathryn Lynn Veith
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Abstract

A presente invenção se refere a um bloco bruto e um copo feito do mesmo. O bloco bruto inclui um substrato de papelão que tem um primeiro lado e um segundo lado. Uma primeira camada de polímero pode ser disposta sobre pelo menos uma porção do primeiro lado do substrato de papelão, e uma segunda camada de polímero pode ser disposta sobre pelo menos uma porção do segundo lado do substrato de papelão. Tanto a primeira como a segunda camadas de polímero podem incluir pelo menos um componente polimérico que é termoplástico. A segunda camada de polímero compreende adicionalmente pelo menos um componente polimérico, que não está presente na primeira camada de polímero, e tem uma temperatura de transição vítrea maior do que todos os componentes poliméricos da primeira camada de polímero.

Description

"REVESTIMENTOS DE BARREIRA TERMOSSELÁVEIS PARA PAPELÃO"
ANTECEDENTES Campo
[001] As modalidades descritas se referem genericamente a blocos brutos de papelão para produtos de papel, métodos para a produção dos mesmos, e produtos de papelão formados a partir dos mesmos. Mais particularmente, as modalidades descritas se referem genericamente a copos de papelão. Descrição da técnica relacionada
[002] Os substratos fibrosos, como papel e papelão, são utilizados em apli- cações de serviços alimentícios para produzir uma ampla variedade de produtos de papel, como pratos, vasilhas e copos. Alguns usos específicos exigem uma etapa de termosselagem na operação de conversão como produtos de papel usados em aplicações de tubo. a) Produtos produzidos a partir de papel e papelão podem ter baixa resistên- cia à água, gases, óleos, solventes e graxas, se não forem tratados para aprimorar as propriedades de barreira do papel. Por exemplo, para otimizar as propriedades de resistência à água do papelão usado para fazer copos descartáveis, o papelão é ti- picamente revestido com um polietileno extrudado termofusível em um ou ambos os lados do estoque de papelão. Para aplicações quentes, a camada de polietileno está disposta sobre o interior do copo e ligada ao papelão exposto ou revestido com argi- la no lado oposto. Para aplicações a frio, o exterior do copo precisa ser resistente à água para evitar danos ao papelão por condensação, e assim a parte externa tam- bém é revestida com polietileno, e as duas superfícies de polietileno são unidas por termosselagem na junção lateral. O estoque de fundo é similarmente alinhado de maneira tal que uma superfície de papelão revestido com polietileno é termosselada com a superfície interna do copo, que também é revestido com polietileno.
[003] Embora revestimentos de polietileno sirvam como boas barreiras con-
tra água e sejam razoavelmente baratos, há um esforço contínuo para desenvolver alternativas para fundir o polietileno extrudado, particularmente para copos de papel. Por exemplo, uma dispersão ou emulsão polimérica à base de líquido é uma alterna- tiva ao polietileno extrudado fundido. Uma motivação específica de aplicação da bar- reira sob a forma de uma dispersão ou emulsão polimérica à base de líquido e, en- tão, secagem para formar um filme contínuo, está relacionada à sustentabilidade. Menos material pode ser usado, uma vez que os requisitos relativos à cortina de ma- terial fundido extrudado são evitados. As barreiras revestidas por dispersão também são geralmente mais repolpáveis e, portanto, mais recicláveis do que as barreiras revestidas por extrusão.
SUMÁRIO
[004] São fornecidos um bloco bruto de papelão, copos feitos a partir de blocos brutos e métodos para fabricação dos mesmos. O bloco bruto inclui um substrato de papelão que tem um primeiro lado e um segundo lado. Uma primeira camada de polímero pode ser disposta sobre pelo menos uma porção do primeiro lado do substrato de papelão, e uma segunda camada de polímero pode ser dis- posta sobre pelo menos uma porção do segundo lado do substrato de papelão. Tanto a primeira como a segunda camadas de polímero podem incluir pelo menos um componente polimérico que é termoplástico. A segunda camada de polímero compreende adicionalmente pelo menos um componente polimérico, que não está presente na primeira camada de polímero, e tem uma temperatura de transição vítrea maior do que todos os componentes poliméricos da primeira camada de po- límero. Os blocos brutos podem ser usados para fazer copos ou outros recipientes de bebida.
[005] O copo pode incluir uma parede lateral que tem um primeiro lado e um segundo lado, sendo que uma primeira camada de polímero está disposta so- bre pelo menos uma porção do primeiro lado da parede lateral, e uma segunda camada de polímero está disposta sobre ao menos uma porção do segundo lado da parede lateral. Tanto a primeira como a segunda camadas de polímero podem incluir pelo menos um componente polimérico que é termoplástico. A segunda ca- mada de polímero inclui adicionalmente um componente polimérico, que não está presente na primeira camada de polímero, e tem uma temperatura de transição vítrea maior do que todos os componentes poliméricos da primeira camada de po- límero.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[006] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de um bloco bruto ilustrativo, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[007] A Figura 2 representa uma vista esquemática em seção transversal do bloco bruto representado na Figura 1 ao longo da linha 2-2, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
[008] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva de recorte parcial de um co- po de papel ilustrativo, de acordo com uma ou mais modalidades descritas.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[009] Foi descoberto surpreendentemente um papelão revestido com dife- rentes camadas de polímero onde um lado do papelão tem pelo menos um compo- nente polimérico, que não está presente no outro lado e tem uma temperatura de transição vítrea (Tg) mais alta do que o(s) componente(s) polimérico(s), do outro la- do. Essa diferença na Tg proporciona um desempenho superior de termosselagem em comparação com papelões revestidos em ambos os lados com composições po- liméricas que têm Tgs similares. Mais surpreendentemente, foi descoberto que, ao lidar com termoplásticos sobre uma superfície de papelão, a superfície oposta exibe um comportamento de termosselagem significativamente mais eficiente quando mis- turado com um segundo termoplástico, que não está presente na superfície oposta, e mais particularmente, um segundo termoplástico que tem uma temperatura de transição vítrea maior (Tg) do que o(s) termoplástico(s) do outro lado.
[010] Para uso na presente invenção, o termo "temperatura de transição ví- trea" se refere à temperatura (Tg), conforme medida de acordo com a norma ASTM D3418, na qual um termoplástico faz a transição de um estado "vítreo" duro e relati- vamente quebradiço para um estado viscoso ou borrachoso. A temperatura de tran- sição vítrea (Tg) é menor do que a temperatura de fusão (Tm) do estado cristalino do termoplástico.
[011] Por "polímero(s) termoplástico(s)" se entende um polímero que pode ser fundido por meio do calor e, em seguida, resfriado sem alteração apreciável nas propriedades. Os polímeros termoplásticos tipicamente incluem, mas não se limitam, às resinas estirênicas, de acrilatos, metacrilatos, vinilas, poli-halo-olefinas, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, policarbonatos, polissulfonas, poliacetais, poli- lactonas, de acrilonitrila-butadieno-estireno, óxido de polifenileno, sulfeto de polife- nileno, resinas estireno-acrílicas, de estireno-butadieno, de estireno-acrilonitrila, anidrido estirenomaleico, poli-imidas, policetonas aromáticas ou copolímeros ou misturas de quaisquer dois ou mais dos acima. Uma poli-halo-olefina preferencial é cloreto de polivinilideno.
[012] Um polímero termoplástico adequado pode ser ou pode incluir ácido acrí- lico ou seus derivados e sais. Por exemplo, polímeros adequados podem incluir qual- quer um ou mais dos seguintes: poliacrílicos e ácidos poliacrílicos como poli(acrilato de benzila), poli(acrilato de butila)(s), poli(acrilato de 2-cianobutila), poli(acrilato de 2- etoxietila), poli(acrilato de etila), poli(acrilato de 2-etil-hexila), poli(acrilato de fluorometi- la), poli(acrilato de 5,5,6,6,7,7,7-heptafluoro-3-oxa-heptila), poli(acrilato de heptafluoro-2- propila), poli(acrilato de heptila), poli(acrilato de hexila), poli(acrilato de isobornila), po- li(acrilato de isopropila), poli(acrilato de 3-metoxibutila), poli(acrilato de metila), po- li(acrilato de nonila), poli(acrilato de octila), poli(acrilato de propila), poli(acrilato de p- tolila), poli(ácido acrílico) e derivados e sais dos mesmos; poliacrilamidas como po-
li(acrilamida), poli(N-butilacrilamida), poli(N,N-dibutilacrilamida), poli(N- dodecilacrilamida) e poli(morfolilacrilamida); ácidos polimetacrílicos e poli(ésteres do ácido metacrílico), como poli(metacrilato de benzila), poli(metacrilato de octila), po- li(metacrilato de butila), poli(metacrilato de 2-cloroetila), poli(metacrilato de 2-cianoetila), poli(metacrilato de dodecila), poli(metacrilato de 2-etil-hexila), poli(metacrilato de etila), poli(metacrilato de 1,1,1-trifluoro-2-propila), poli(metacrilato de hexila), poli(metacrilato de 2-hidroxietila), poli(metacrilato de 2-hidroxipropila), poli(metacrilato de isopropila), poli(ácido metacrílico), poli(metacrilato de metila) sob várias formas, como atática, isotá- tica, sindiotática e heterotática; e poli(metacrilato de propila); Polimetacrilamidas, como poli(4-carboxifenilmetacrilamida); Outros poli(acrílicos) e poli(metacrílicos) alfa e beta- substituídos, como poli(cloroacrilato de butila), poli(etoxicarbonilmetacrilato de etila), poli(fluoroacrilato de metila) e poli(fenilacrilato de metila).
[013] Os polímeros termoplásticos ilustrativos também podem conter uma ou mais poliolefinas, incluindo homopolímeros de poliolefina e copolímeros de poliolefina. As poliolefinas ilustrativas podem ser preparadas a partir de monômeros de mono- olefina incluindo, mas sem se limitar, aos monômeros tendo 2 a 7 átomos de carbono, como etileno, propileno, 1-buteno, isobutileno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octeno, 3-metil-1- penteno, 4-metil-1-penteno, 5-metil-l-hexeno, misturas dos mesmos e copolímeros dos mesmos com (met)acrilatos e/ou acetatos de vinila. As poliolefinas ilustrativas também podem incluir polímeros que compreendem uma ou mais olefinas C2 a C40 lineares, ramificadas ou cíclicas, de preferência polímeros que compreendem propileno copoli- merizado com uma ou mais olefinas C3 a C40, de preferência uma alfa-olefina C3 a C20, e com mais preferência, alfa-olefinas C3 a C10. As poliolefinas também podem incluir polímeros compreendendo etileno incluindo, mas sem se limitar, ao etileno copo- limerizado com uma olefina C3 a C40, de preferência com uma alfa-olefina C3 a C20, e com mais preferência propileno e/ou buteno. Exceto onde especificado em contrário, o termo "copolímero" significa um polímero derivado de dois ou mais monômeros (incluin-
do terpolímeros, tetrapolímeros, etc.), e o termo "polímero" refere-se a qualquer com- posto contendo carbono que tem unidades de repetição de um ou mais monômeros diferentes.
[014] Certos exemplos são mostrados nas figuras fornecidas e descritos em detalhes abaixo. Ao descrever esses exemplos, números de referência similares ou idênticos são usados para identificar elementos comum ou similares. As figuras não estão necessariamente em escala e algumas características e certas vistas das figu- ras podem ser mostradas desproporcionadas em escala ou em diagrama esquemático para clareza e/ou concisão.
[015] A Figura 1 representa uma vista esquemática de um bloco bruto ilustra- tivo 100, de acordo com uma ou mais modalidades, e a Figura 2 representa uma vista esquemática em seção transversal ao longo da linha 2-2 do bloco bruto 100 represen- tado na Figura 1. O papelão revestido 100 pode incluir uma primeira camada de polí- mero 110 disposta sobre pelo menos uma porção de um primeiro lado 125 de um substrato de papelão 130, e uma segunda camada de polímero 150 disposta sobre pelo menos uma porção de um segundo lado 135 do substrato de papelão 130. Em outra modalidade, o papelão revestido 100 pode incluir uma primeira camada de polí- mero 110 disposta sobre pelo menos uma porção do primeiro lado 125 do substrato de papelão 130 e o segundo lado 135 do substrato de papelão 130 poderia ser expos- to. Cada camada de polímero 110, 150 pode ser uma ou mais camadas ou filmes indi- viduais, cada uma tendo uma espessura na faixa de um valor baixo de cerca de 0,002 mm, cerca de 0,005 mm, cerca de 0,01 mm, cerca de 0,03 mm, cerca de 0,05 mm, cerca de 0,07 mm ou cerca de 0,1 mm até um valor alto de cerca de 0,15 mm, cerca de 0,17 mm, cerca de 0,2 mm, cerca de 0,25 mm, cerca de 0,3 mm ou cerca de 0,35 mm.
[016] As uma ou mais primeira e segunda camadas de polímero 110, 150 podem ser dispostas sobre ambos os lados do substrato de papelão 130 usando qualquer processo adequado, incluindo revestimento por imersão, revestimento com barra, revestimento com lâmina, gravura e revestimento de cilindro reverso, revestimento por lâmina, revestimento por microesfera, revestimento por extrusão, revestimento por cortina e similares. Outros métodos de revestimento adequados incluem, mas não se limitam, ao revestimento por haste de fio enrolado, revesti- mento por fenda, revestimento por tremonha de deslizamento, gravura, revestimen- to por cortina e similares. Alguns desses métodos permitem revestimentos simultâ- neos de duas ou mais camadas, o que é preferencial de uma perspectiva econômi- ca de fabricação. Técnicas de revestimento e métodos de secagem adicionais são descritos em mais detalhes na Patente US n° 6.884.479. Após o revestimento, as camadas podem ser secas por evaporação simples, que pode ser acelerada usan- do técnicas conhecidas, como por exemplo, por aquecimento por convecção.
[017] Cada camada de polímero 110, 150 pode incluir qualquer número de componentes poliméricos. Cada camada de polímero 110, 150 pode incluir um ou mais componentes poliméricos termoplásticos para proporcionar propriedades de resistência a líquidos suficientes ao papelão 100. A primeira e a segunda camadas poliméricas 110, 150 podem ser de outro modo iguais, com a exceção de que a se- gunda camada de polímero 150 é uma blenda de dois ou mais componentes polimé- ricos que tem diferentes temperaturas de transição vítrea - uma temperatura de tran- sição vítrea para cada componente. A blenda na segunda camada de polímero 150 inclui pelo menos um componente polimérico, que não está presente na primeira camada de polímero 110, e tem uma temperatura de transição vítrea maior do que o(s) componente(s) polimérico(s) da primeira camada de polímero 110. Dito de outra forma, a segunda camada de polímero 150 pode ter pelo menos um componente polimérico, que não é encontrado na primeira camada de polímero 130, e que tem uma temperatura de transição vítrea maior do que todas as temperaturas de transi- ção vítrea de cada componente polimérico da primeira camada de polímero 110.
[018] Em certas modalidades, cada componente polimérico nas camadas de polímero 110, 150 pode ter uma temperatura de transição vítrea que fica na faixa de um valor baixo como cerca de -20°F, cerca de 0°F ou cerca de 50°F até um valor alto de cerca de 80°F, 120°F ou 160°F. Cada componente nas camadas de polímero 110, 150 também pode ter uma temperatura de transição vítrea na faixa de cerca de -20°F a cerca de 200°F; cerca de -20°F a cerca de 50°F; cerca de -20°F a cerca de 38°F; cerca de -10°F a cerca de 80°F; cerca de 0°F a cerca de 150°F; ou cerca de 50°F a cerca de 280°F. Em certas modalidades, a temperatura de transição vítrea de cada componente polimérico em ambas as camadas de polímero 110, 150 é menor do que a temperatura ambiente (por exemplo, menor do que 78°F/25°C). Em certas modali- dades, a temperatura de transição vítrea do(s) componente(s) polimérico(s) na primei- ra camada de polímero 110 é menor do que a temperatura ambiente (por exemplo, menor do que 78°F/25°C). Em certas modalidades, a temperatura de transição vítrea do(s) componente(s) polimérico(s) na primeira camada de polímero 110 é aproxima- damente ou maior do que a temperatura ambiente (por exemplo, menor do que 78°F/25°C). Em certas modalidades, a temperatura de transição vítrea de cada com- ponente polimérico na segunda camada de polímero 150 pode ser menor que 32°F, de cerca de 66°F ou cerca de 86°F. Em certas modalidades, a temperatura de transi- ção vítrea de cada componente polimérico na primeira camada de polímero 110 pode ser menor que 32°F, cerca de 60°F, cerca de 90°F ou cerca de 140°F.
[019] A diferença entre o componente de temperatura de transição vítrea mais alta na primeira camada de polímero 110 e a da segunda camada de polímero 150 (a Tg do componente polimérico mais alta da segunda camada 150 menos a Tg do com- ponente polimérico mais alta da primeira camada 110) pode ser de pelo menos 10°F, 15°F, 20°F ou maior. Esta diferença também pode ser chamada de "Tg diferencial". A Tg diferencial pode ser de cerca de 5°F, cerca de 10°F, cerca de 15°F, cerca de 18°F, cerca de 25°F ou cerca de 27°F. A Tg diferencial também pode variar de um valor baixo de cerca de 5°F, 10°F, 15°F ou 20°F até um valor alto de cerca de 40°F, 70°F ou 100°F. A Tg diferencial também pode ser de 5°F a 30°F, 10°F a 150°F; 15°F a 125°F; 10°F a 70°F; ou 32°F a 83°F. Tratamento de superfície para substratos
[020] Uma ou ambas as superfícies externas do papelão, antes da aplicação das camadas de polímero 110, 150, podem ter a superfície tratada para aumentar a energia de superfície para tornar a superfície do papelão mais receptiva à metaliza- ção, revestimentos, tintas de impressão e/ou laminação. O tratamento de superfície pode ser executado de acordo com um dos métodos conhecidos na técnica, incluin- do descarga corona, chama, plasma, tratamento químico ou tratamento por meio de uma chama polarizada.
[021] Antes de aplicar um revestimento de acabamento à superfície externa, a superfície a ser revestida pode ser adicionalmente tratada para aumentar sua energia de superfície. Por exemplo, a superfície a ser revestida pode ser tratada usando trata- mento por chama, plasma, descarga corona, cloração por filme (por exemplo, exposição da superfície do filme ao cloro gasoso), tratamento com agentes oxidantes, como ácido crômico, ar quente ou tratamento com vapor, tratamento com chama e similares. Embo- ra qualquer uma dessas técnicas possa ser empregada eficazmente para pré-tratar a superfície, um método preferencial pode ser a descarga corona, um método de trata- mento eletrônico que inclui a exposição da superfície a uma descarga corona de alta voltagem enquanto o filme passa entre um par de eletrodos espaçados. Após o trata- mento da superfície, as camadas de polímero 110, 150 podem ser então aplicadas à mesma.
[022] Em uma ou mais modalidades, um revestimento de iniciador pode ser aplicado como um revestimento de acabamento a uma ou mais superfícies do substra- to. O iniciador pode ser aplicado a uma superfície antes da aplicação das camadas de polímero 110, 150 ou antes da aplicação de outro revestimento de acabamento. Quan-
do um iniciador está sendo aplicado, a superfície subjacente pode ser tratada por um dos métodos anteriormente mencionados.
[023] Materiais iniciadores adequados são bem conhecidos na técnica e in- cluem, por exemplo, materiais de epóxi e polietilenimina) (PEI). As patentes U.S.
3.753.769, U.S. 4.058.645 e U.S. 4.439.493, cada uma delas sendo aqui incorpora- da a título de referência, revelam o uso e a aplicação de tais iniciadores. O iniciador fornece uma superfície ativa de modo geral adesiva para a aglutinação total e segu- ra com as camadas de polímero subsequentemente aplicadas, e pode ser aplicado ao substrato por meios de revestimento com solução convencionais, por exemplo, por aplicação com cilindro.
[024] Um tratamento de superfície preferencial sob a(s) camada(s) de barreira termosselável(is) é um revestimento de prensa de colagem (principalmente amido, mas também pode usar álcool polivinílico, polímeros de látex de polímero e argila ou outros componentes inorgânicos presentes). Embora o revestimento da prensa de colagem pode ajudar a evitar a penetração da camada termosselada, um revestimento subse- quente também pode ser aplicado a fim de nivelar a superfície (de modo que nenhum orifício na barreira resulte de "pontos altos" pré-existentes) e também para fornecer ta- manhos de poro menores na superfície para ajudar a garantir que o polímero disperso permaneça sobre a superfície ao invés de ser arrastado com a água que é dispersa nele. Esta camada de aderência seria provavelmente um revestimento de papel con- vencional contendo principalmente partículas inorgânicas (carbonato de cálcio ou argila) e uma pequena quantidade de aglutinante polimérico para manter as partículas unidas. Substrato de papelão
[025] O substrato de papelão 130 pode ser ou pode incluir qualquer material de papelão capaz de formar um recipiente de papel desejado. Materiais de papelão ade- quados para uso como o substrato de papelão 130 podem ter um peso base de cerca de 60 libras a cerca de 250 libras por 3.000 pés quadrados de substrato de papelão ou cerca de 120 libras a cerca de 250 libras por 3.000 pés2 de substrato de papelão. O pe- so base do material de papelão pode ser a partir de um valor baixo como de cerca de 60 lbs, 75 lbs ou 120 lbs até um valor alto como de cerca de 200 lbs, 230 lbs ou 250 lbs por pés quadrados de substrato de papelão. O material de papelão pode ter uma es- pessura de um valor baixo como cerca de 125 µm, cerca de 175 µm, cerca de 200 µm, cerca de 225 µm ou cerca de 250 µm até um valor alto de cerca de 350 µm, cerca de 400 µm, cerca de 450 µm, cerca de 500 µm, cerca de 550 µm ou cerca de 600 µm. Em outro exemplo, o material de papelão pode ter uma espessura de cerca de 185 µm a cerca de 475 µm, de cerca de 215 µm a cerca de 425 µm ou de cerca de 235 µm a cer- ca de 375 µm.
[026] Conforme mencionado acima, o substrato de papelão 130 pode ser não revestido ou revestido antes da adição da primeira e da segunda camadas de polímero 110, 150. Por exemplo, um ou ambos os lados do substrato 130 pode(m) ser revestido(s) com uma ou mais camadas, incluindo por prensa de colagem, ceras e/ou argilas. Cada camada de revestimento pode ter uma espessura na faixa de um valor baixo de cerca de 0,002 mm, cerca de 0,005 mm, cerca de 0,01 mm, cerca de 0,03 mm, cerca de 0,05 mm, cerca de 0,07 mm ou cerca de 0,1 mm até um valor alto de cerca de 0,15 mm, cerca de 0,17 mm, cerca de 0,2 mm, cerca de 0,25 mm, cerca de 0,3 mm ou cerca de 0,35 mm.
[027] Material de papelão comercialmente disponível que pode ser usado como o substrato de papelão 130 pode incluir, mas não se limita, a copo feito de pa- pelão sulfato sólido branqueado (SBS), papelão virgem branqueado, papelão virgem não branqueado, papelão branqueado reciclado, papelão não branqueado reciclado ou qualquer combinação dos mesmos. Por exemplo, copos de papelão SBS dispo- níveis junto à Georgia-Pacific Corporation podem ser usados como a segunda ca- mada 150. Copo
[028] O papelão revestido 100 pode ser um bloco bruto que é formado em um produto de papel, como uma vasilha, placa, recipiente, bandeja, travessa, prato fundo, produto acanelado ou copo. Os termos "produto de papel", "recipientes de papel", "produtos de papelão" e "recipientes de papelão" são intercambiáveis na presente invenção. Por uma questão de simplicidade e facilidade de descrição, as modalidades aqui fornecidas serão adicionalmente descritas com referência a um copo de papel, conforme é ilustrado na Figura 3.
[029] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva de recorte parcial de um copo de papel ilustrativo 300, de acordo com uma ou mais modalidades. O copo de papel 300 pode incluir uma parede lateral 305, um painel de fundo ou fundo do co- po 320, e uma borda frisada 315. Com referência às Figuras 1 a 3, o bloco bruto 100 pode ter uma primeira borda ou borda "de topo" 107, uma segunda borda ou borda "de fundo" 109, uma terceira borda ou borda "esquerda" 111 e uma quarta borda ou borda "direita" 113. A primeira e a segunda bordas 107, 109 são opostas uma à outra e a terceira e a quarta bordas 111, 113 são opostas uma à outra. O bloco bruto 100 pode ser formado no copo de papel 300 que tem uma parede late- ral externa frusto-cônica 305. A terceira e a quarta bordas 111, 113 podem ser so- brepostas entre si para formar a parede lateral 305 que tem uma costura 310, a primeira borda 107 pode ser frisada para formar uma borda 315, e um painel de fundo 320 pode ser presa na parede lateral 305 em ou adjacente à segunda borda
109.
[030] A parede lateral 305 pode ser formada pelo rolamento ou, de outro mo- do, a colocação da terceira e quarta bordas 111, 113 do papelão revestido 100 repre- sentado na Figura 1 em contato uma com a outra para formar a costura 310. Por exemplo, o papelão revestido 100 pode ser formado ao redor de um mandril para for- mar a costura 310. Como tal, a primeira borda 107 pode formar um primeira borda ou borda "de topo" da parede lateral 305 e a segunda borda 109 pode formar uma se-
gunda borda ou borda "de fundo" da parede lateral 305. A parede lateral 305 pode ser termosselada para formar uma costura selada 310.
[031] O painel de fundo 320 pode estar disposto sobre ou, de outro modo, preso na parede lateral 305, por exemplo, próximo ou adjacente à segunda borda da parede lateral, de modo que a parede lateral 305 e o painel de fundo 320 definam um volume de recipiente 530. O painel de fundo 320 pode ser acoplado, afixado, unido, fixado, anexado, conectado ou de outro modo preso à parede lateral 305 com um adesivo e/ou quaisquer outros meios conhecidos na técnica, incluindo termosse- lagem. O painel de fundo 320 pode ser revestido em um material polimérico capaz de formar uma vedação entre a primeira camada de polímero 110 do papelão reves- tido 100. Por exemplo, o painel de fundo 320 pode ser revestido com a segunda ca- mada de polímero 150.
[032] A superfície externa e/ou interna da parede lateral 305 pode incluir um ou mais padrões impressos que podem ser aplicados ao papelão revestido 100. "Padrões impressos" e terminologias similares pode se referir a padrões impressos a tinta para fins estéticos. Tais características, no entanto, podem ter um aspecto funcional como indicando uma linha de preenchimento.
[033] O copo de papel 300 pode ter qualquer volume de recipiente adequa- do 530. Por exemplo, o volume do recipiente 330 pode variar de um valor baixo de cerca de 20 mL, cerca de 40 mL, cerca de 60 mL, cerca de 80 mL ou cerca de 100 mL, até um valor alto de cerca de 120 mL, cerca de 200 mL, cerca de 300 mL, cer- ca de 400 mL, cerca de 500 mL, cerca de 750 mL, cerca de 1.000 mL, cerca de
1.300 mL ou cerca de 1.500 mL. Por exemplo, o volume do recipiente 595 pode ser de cerca de 150 mL a cerca de 500 mL, de cerca de 450 mL a cerca de 1.000 mL, de cerca de 400 mL a cerca de 900 mL ou de cerca de 800 mL a cerca de 1.300 mL.
[034] Qualquer uma ou mais camadas 110, 130, 150 do papelão 100 pode in-
cluir um ou mais aditivos para otimizar a processabilidade ou manuseio. Os aditivos adequados podem incluir, mas não se limitam a agentes opacificantes, pigmentos, corantes, cargas, espaçadores, reticuladores, tensoativos, eliminadores de espuma, modificadores de reologia, agentes de deslizamento, antioxidantes, agentes antiestáti- cos, aditivos de barreira à umidade, aditivos de barreira ao gás e combinações dos mesmos. Exemplos de agentes opacificantes, pigmentos ou corantes adequados são óxido de ferro, negro de fumo, alumínio, dióxido de titânio (TiO2), carbonato de cálcio (CaCO3), tereftalato de polibutileno (PBT), talco, agentes de beta-nucleação e combi- nações dos mesmos.
[035] Agentes de deslizamento podem incluir amigas do ácido alifático su- periores, ésteres de ácido alifático superiores, ceras, óleos de silicone e sabões metálicos. Tais agentes de deslizamento podem ser usados em quantidades na faixa de 0,1 a 2% em peso, com base no peso total da camada à qual ele pode ser adicionado.
[036] Os antioxidantes adequados podem incluir antioxidantes fenólicos. Os antioxidantes podem ser geralmente usados em quantidades na faixa de 0,1 a 2% em peso, com base no peso total da(s) camada(s) à(s) qual(is) eles podem ser adi- cionados.
[037] Os agentes antiestáticos podem incluir sulfonatos de metal alcalino, poli- diorganossiloxanos modificados com poliéter, polialquilfenilsiloxanos e aminas terciá- rias. Tais agentes antiestáticos podem ser usados em quantidades na faixa de cerca de 0,05 a 3% em peso, com base no peso total da(s) camada(s).
[038] As cargas úteis na presente invenção podem incluir materiais inorgânicos sólidos finamente divididos como sílica, sílica pirolisada, terra diatomácea, carbonato de cálcio, silicato de cálcio, silicato de alumínio, caulim, talco, bentonita, argila e polpa.
[039] Aditivos de barreira à umidade e ao gás adequados podem incluir quantidades eficazes de resinas de baixo peso molecular, resinas de hidrocarbone-
to, particularmente resinas de petróleo, resinas de estireno, resinas de ciclopenta- dieno e resinas de terpeno.
[040] Tais aditivos podem ser usados em quantidades eficazes, que variam dependendo da propriedade necessária. Para evitar o bloqueio, por exemplo, uma ou ambas as camadas 110, 150 podem incluir uma ou mais partículas antibloqueio ou aditivos de deslizamento. Um metal, como o alumínio, pode estar disposto so- bre um ou ambos os lados do papelão 100 para proporcionar uma boa propriedade de barreira, o que é desejável para certas aplicações de embalagem de alimentos. A quantidade total de aditivos pode incluir até 20% em peso da camada, mas al- gumas modalidades podem incluir aditivos em uma quantidade de até 30% em pe- so da camada. Exemplos
[041] A fim de fornecer um melhor entendimento da discussão acima, os se- guintes exemplos não limitadores são apresentados. Embora os exemplos possam ser direcionados às modalidades específicas, eles não devem ser considerados co- mo limitadores da invenção em nenhum aspecto específico. Todas as partes, pro- porções, e porcentagens são em peso, exceto onde indicado em contrário.
[042] Os seguintes revestimentos foram testados quanto à temperatura de iní- cio da termosselagem. Materiais de revestimento Epotal S440 da BASF: Estireno acrílico com Tg = -27°C (-17°F) Rhoplex P-376 da Dow - Estireno acrílico com Tg = +19°C (66°F) Barrer-Grip 9471A da IGI - Blenda de estireno acrílico/cera de PE/argila com Tg =< 0°C (< 32°F) Diofan B204 da Solvay - Terpolímero de cloreto de vinilideno com Tg = 10- 15°C (50°F-59°F) Daran SL143 da Owensboro - Terpolímero de cloreto de vinilideno com Tg
= 57-59°C (135°F-138°F)
[043] Cada revestimento foi puxado para baixo do substrato com uma haste Meyer n° 15 e seco em um forno de caixa a 200°F a 225°F. O substrato foi SBS com uma camada pré-revestida de carbonato de cálcio (Om a HC60) combinada com uma pequena quantidade de aglutinante de estireno acrílico (Acronal S504 da BASF) em uma razão de cerca de 87 partes de carbonato de cálcio para 13 partes de estireno acrílico.
[044] Após o completo resfriamento, a temperatura de início da termossela- gem foi determinada mediante a aplicação de várias temperaturas com o uso de uma termosseladora Sentinel a 40 PSI de Sentinela para um tempo de permanência de 2 segundos. As amostras seladas foram separadas e classificada quanto a % de ras- gamento da fibra. A termosselagem foi considerada aceitável se o rasgamento da fibra excedeu 90%. Quando o rasgamento da fibra excedeu 90%, a temperatura foi anota- da, a qual está resumida na Tabela 1 abaixo.
Tabela 1: Temperatura de termosselagem Tg da Tg(s) da Temperatura de Primeira Segunda cama- primeira segunda início da termosse- camada da camada camada lagem Exemplo Com- Epotal -17°F Epotal S440 -17°F 410°F parativo 1 S440 Exemplo 2 Epotal -17°F Blenda 70/30 de -17°F + 350°F S440 Epotal S440 e 66°F Rhoplex P-376 Exemplo Com- Barrer <32°F Barrer Grip <32°F 445°F parativo 3 Grip 9471A 9471A Exemplo 4A Barrer <32°F Blenda 70/30 de -32°F + 390°F Grip Barrer Grip 66F 9471A 9471A e Rho- plex P-376 Exemplo 4B Barrer <32°F Blenda 80/20 de -32°F + 390°F Grip Barrer Grip 66F 9471A 9471A e Rho- plex P-376
Exemplo 4C Barrer <32°F Blenda 90/10 de -32°F + 390°F Grip Barrer Grip 66F 9471A 9471A e Rho- plex P-376 Exemplo Com- Diofan 50-59°F Epotal S440 -17°F 370°F parativo 5 B204 Exemplo 6 Diofan 50-59°F Blenda 70/30 de -17°F + 270°F B204 Epotal S440 e 66F Rhoplex P-376 Exemplo Com- Draran 135- Epotal S440 -17°F 370°F parativo 7 SL143 138°F Exemplo Com- Draran 135- Blenda 70/30 de -17°F + 200°F parativo 8 SL143 138°F Epotal S440 e 66F Rhoplex P-376
[045] Conforme mostrado na Tabela 1, a blenda de componentes poliméri- cos na segunda camada diminuiu significativamente a temperatura de início da ter- mosselagem, em comparação com a temperatura de termosselagem entre as cama- das de polímero não combinadas (ou seja, puras).
[046] Os dados acima sugerem que um revestimento combinado poderia ser usado para ambas as camadas; no entanto, isso resulta em mais risco de bloqueio dos cilindros e introduz riscos de incompatibilidade de materiais, que pode causar uma piora das propriedades de barreira. Isso é ilustrado pela comparação dos valo- res do teste de Cobb para as versões puras e misturadas. O teste de Cobb é uma medida da absorção de água (gramas/pol2) ao longo de um dado período de tempo, e ele foi realizado de acordo com o padrão TAPPI T441 (" Capacidade de absorção de água de papel, papelão e placas de fibra corrugadas não absorventes dimensio- nadas (teste de Cobb)"). Visto que aplicações de copo são aqui contempladas, o teste foi executado durante 30 minutos usando água de torneira aquecida (185°F) de uma máquina de café disponível comercialmente. Os resultados são mostrados na Tabela 2. Tabela 2: Valores de Cobb Composição de revestimento 30 minutos do teste de Cobb (g/pol2) Epotal S440 4,8 Blenda 70/30 de Epotal S440 e Rho- 7,5 plex P-376
[047] Conforme mostrado na Tabela 2, a absorção de água da blenda 70/30 de Epotal S440 e Rhoplex P-376 foi quase o dobro da do revestimento polimérico puro (Epotal S440). Isto sugere que embora a blenda polimérica vedado a si mesmo pode proporcionar uma menor temperatura de início de termosselagem, tal tempera- tura mais baixa é alcançada mediante um sacrifício significativo — uma redução sig- nificativa das propriedades de barreira à água.
[048] Certas modalidades e características foram descritas com o uso de um conjunto de limites superiores numéricos e um conjunto de limites numéricos inferiores. Deve-se considerar que faixas incluindo a combinação de quaisquer dois valores, por exemplo, a combinação de qualquer valor inferior com qualquer valor superior, a combi- nação de quaisquer dois valores inferiores e/ou a combinação de quaisquer dois valores superiores são contempladas, exceto onde indicado em contrário. Certos limites inferio- res, limites superiores e faixas aparecem em uma ou mais reivindicações abaixo. Todos os valores numéricos são "de cerca de" ou "aproximadamente" o valor indicado, e le- vam em consideração o erro experimental e as variações que seriam esperados por um versado na técnica.
[049] Vários termos foram definidos acima. Quando um termo usado em uma reivindicação não estiver definido acima, deve ser dada a definição mais ampla que pessoas versadas na técnica pertinente tenham dado para esse termo, conforme conste em ao menos uma publicação impressa ou patente concedida. Além disso, todas as patentes, procedimentos de teste e outros documentos citados neste pedi- do estão totalmente incorporados a título de referência, contanto que tal revelação não seja incompatível com este pedido e para todas as jurisdições nas quais essa incorporação é permitida.
[050] Embora o supracitado seja direcionado a modalidades da invenção ilustrativas, outras modalidades e modalidades adicionais da invenção podem ser desenvolvidas sem se afastar do escopo básico das mesmas, sendo tal escopo de- terminado pelas reivindicações a seguir.

Claims (25)

REIVINDICAÇÕES
1. Bloco bruto de papelão, CARACTERIZADO por compreender: um substrato de papelão que tem um primeiro lado e um segundo lado; uma primeira camada de polímero disposta sobre pelo menos uma porção do primeiro lado do substrato de papelão; e uma segunda camada de polímero disposta sobre pelo menos uma porção do segundo lado do substrato de papelão, sendo que tanto a primeira como a se- gunda camadas de polímero compreendem pelo menos um componente polimérico que é termoplástico, e a segunda camada de polímero compreende adicionalmente um componente polimérico não presente na primeira camada de polímero que tem uma temperatura de transição vítrea maior do que os componentes poliméricos da primeira camada de polímero.
2. Bloco bruto de papelão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO por tanto a primeira como a segunda camada de polímero compre- enderem um estireno acrílico.
3. Bloco bruto de papelão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo componente polimérico na segunda camada de polímero que não está presente na primeira camada de polímero e tem uma temperatura de transição vítrea mais alta do que os componentes poliméricos da primeira camada de polímero ser um poliéster.
4. Bloco bruto de papelão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo ao menos um dentre o primeiro e o segundo lado do subs- trato de papelão ser ao menos parcialmente revestido com argila.
5. Bloco bruto de papelão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo componente polimérico na segunda camada de polímero que não está presente na primeira camada de polímero ter uma temperatura de transição vítrea pelo menos 5°F mais alta do que a temperatura de transição vítrea de qualquer componente polimérico na primeira camada de polímero.
6. Bloco bruto de papelão, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pela primeira camada de polímero ou a segunda camada de polí- mero compreender um terpolímero de cloreto de vinilideno.
7. Bloco bruto, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pela pri- meira camada de polímero ou a segunda camada de polímero compreender cloreto de polivinilideno.
8. Bloco bruto de papelão, CARACTERIZADO por compreender: um substrato de papelão que tem um primeiro lado e um segundo lado; uma primeira camada de polímero disposta sobre pelo menos uma porção do primeiro lado do substrato de papelão; e uma segunda camada de polímero disposta sobre pelo menos uma porção do segundo lado do substrato de papelão, sendo que tanto a primeira como a se- gunda camadas de polímero compreendem pelo menos um componente polimérico que é um estireno acrílico, e a segunda camada de polímero compreende adicio- nalmente um componente polimérico que tem uma temperatura de transição vítrea que é pelo menos 15°F mais alta do que os componentes poliméricos da primeira camada de polímero.
9. Bloco bruto de papelão, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo componente polimérico na segunda camada de polímero que tem uma temperatura de transição vítrea que é pelo menos 15°F maior do que os componentes poliméricos da primeira camada de polímero ser um poliéster.
10. Bloco bruto de papelão, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo ao menos um dentre o primeiro e o segundo lado do substrato de papelão ser ao menos parcialmente revestido com carbonato de cálcio.
11. Bloco bruto de papelão, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pela primeira camada de polímero ou a segunda camada de polí-
mero compreender um terpolímero de cloreto de vinilideno.
12. Bloco bruto, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pela pri- meira camada de polímero ou a segunda camada de polímero compreender cloreto de polivinilideno.
13. Copo, CARACTERIZADO por compreender: uma parede lateral que tem um primeiro lado e um segundo lado, sendo que uma primeira camada de polímero está disposta sobre pelo menos uma porção do pri- meiro lado da parede lateral, e uma segunda camada de polímero está disposta sobre ao menos uma porção do segundo lado da parede lateral, sendo que tanto a primeira como a segunda camadas de polímero compre- endem pelo menos um componente polimérico que é termoplástico, e a segunda camada de polímero compreende adicionalmente um componente polimérico que não está presente na primeira camada de polímero que tem uma temperatura de transição vítrea maior do que os componentes poliméricos da primeira camada de polímero.
14. Copo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO por tanto a primeira como a segunda camada de polímero compreenderem um estireno acrílico.
15. Copo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo componente polimérico na segunda camada de polímero que não está presente na primeira camada de polímero e tem uma temperatura de transição vítrea mais alta do que os componentes poliméricos da primeira camada de polímero ser um poli- éster.
16. Copo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo ao me- nos um dentre o primeiro e o segundo lado da parede lateral ser ao menos parcialmente revestido com carbonato de cálcio.
17. Copo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo componente polimérico na segunda camada de polímero que não está presente na primeira camada de polímero ter uma temperatura de transição vítrea pelo menos 15°F mais alta do que a temperatura de transição vítrea de qualquer componente polimérico na primeira camada de polímero.
18. Copo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pela pri- meira camada de polímero ou a segunda camada de polímero compreender um terpolímero de cloreto de vinilideno.
19. Copo, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO por com- preender adicionalmente um painel de fundo preso adjacente a uma borda inferior da parede lateral, sendo que a segunda camada de polímero está disposta sobre ao menos uma porção do painel de fundo que está em contato com uma borda inferior da primeira superfície da parede lateral.
20. Copo, CARACTERIZADO por compreender: uma parede lateral que tem um primeiro lado e um segundo lado; e um painel de fundo preso adjacente a uma borda inferior da parede lateral, sendo que uma primeira camada de polímero está disposta sobre o primeiro lado da parede lateral, e uma segunda camada de polímero está disposta sobre ao menos uma porção do painel de fundo que entra em contato com a borda da parede lateral que tem a primeira camada de polímero disposta sobre o mesmo, e sendo que tanto a primeira como a segunda camadas de polímero compre- endem pelo menos um componente polimérico que é termoplástico, e a segunda camada de polímero compreende adicionalmente um componente polimérico não presente na primeira camada de polímero que tem uma temperatura de transição vítrea maior do que os componentes poliméricos da primeira camada de polímero.
21. Copo, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO por tanto a primeira como a segunda camadas de polímero compreenderem um estireno acrílico.
22. Copo, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo componente polimérico na segunda camada de polímero que não está presente na primeira camada de polímero e tem uma temperatura de transição vítrea mais alta do que os componentes poliméricos da primeira camada de polímero ser um poli- éster.
23. Copo, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo ao me- nos um dentre o primeiro e o segundo lado da parede lateral ser ao menos parcialmente revestido com carbonato de cálcio.
24. Copo, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo componente polimérico na segunda camada de polímero que não está presente na primeira camada de polímero ter uma temperatura de transição vítrea pelo menos 15°F mais alta do que a temperatura de transição vítrea de qualquer componente polimérico na primeira camada de polímero.
25. Copo, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pela pri- meira camada de polímero ou a segunda camada de polímero compreender um terpolímero de cloreto de vinilideno.
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