BR112020007688B1

BR112020007688B1 - Um método para produção de uma película possuindo boas propriedades de barreira e uma película possuindo boas propriedades de barreira

Info

Publication number: BR112020007688B1
Application number: BR112020007688-0A
Authority: BR
Inventors: Esa Saukkonen; Isto Heiskanen; Kaj Backfolk; Katja Lyytikäinen
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2018-10-17
Publication date: 2022-07-26
Also published as: EP3697833A1; SE542193C2; EP3697833C0; CN111479858A; EP3697833B1; BR112020007688A2; US20200239652A1; SE1751305A1; US11795280B2; JP2021500485A; WO2019077514A1; JP7324746B2; CA3079132A1; CN111479858B; EP3697833A4

Abstract

A presente invenção se refere a um método para fabricação de uma película compreendendo celulose microfibrilada em que o método compreende as etapas de: provisão de uma suspensão compreendendo uma celulose microfibrilada; adição de uma enzima para a suspensão; misturação da enzima com a suspensão para formar uma mistura; aplicação de referida mistura para um fio para formar uma rede fibrosa; e secagem de referida rede para formar referida película. A presente invenção adicionalmente se refere para uma película compreendendo celulose microfibrilada possuindo boas propriedades de barreira.

Description

Campo técnico da invenção

[0001] A presente invenção se refere a uma película de barreira possuindo uma boa e estável taxa de transmissão de oxigênio [oxygen transmission rate (OTR)] até mesmo em alta umidade relativa [relative humidity (RH)]. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um método de fabricação de uma tal película e a uma película produzida.

Panorama técnico

[0002] Atualmente, películas compreendendo celulose microfibrilada (MFC), tem provado proporcionar excelentes propriedades de barreira (ver, por exemplo, Aulin et al., Oxygen and oil barrier properties of microfibrillated cellulose films and coatings, Cellulose (2010) 17:559-574, Lavoine et al., Microfibrillated cellulose - its barrier properties and applications in cellulose materials: A review, Carboxydrate polymers 90 (2012) 735 - 764, Kumar et al,. Comparison of nano- and microfibrillated cellulose films, Cellulose (2014) 21:3443 3456), enquanto que as propriedades de barreira de gás são bastante dependentes da umidade ou da umidade relativa no ambiente circundante. Conseqüentemente é bastante comum que películas de MFC venham a ser revestidas com uma película de polímero para prevenir que umidade ou vapor de água venha a intumescer e romper a película de MFC.

[0003] A falta de propriedades de barreira de gás, tal como oxigênio ou ar, em alta umidade relativa foi investigada e descrita, mas a maior parte das soluções sugeridas são dispendiosas e difíceis para implementar em escala industrial. Uma rota é modificar a MFC ou nanocelulose tal como apresentado no pedido de patente europeu número EP 2.554.589 A1 onde dispersão de MFC foi modificada com agente de acoplamento de silano. O pedido de patente europeu número EP 2.551.104 A1 ensina a utilização de MFC e polivinil álcool (PVOH) e/ou ácido poliurônico com propriedades de barreira aperfeiçoadas em umidade relativa mais alta (RH). Uma outra solução é a de revestir a película com uma película possuindo boas propriedades de barreira em alta RH e/ou baixa taxa de transmissão de vapor de água. O pedido de patente japonês número JP 2000303386 A apresenta, por exemplo, látex revestido sobre película de MFC, enquanto O pedido de patente norte americano número US 2012/094047 A ensina a utilização de hidrolisados de madeira misturados com polissacarídeos, tal como MFC que pode ser revestida com uma camada de polímero. Em adição para esta modificação química, a possibilidade de fibrilas de ligação cruzada ou fibrilas e copolímeros foi investigada. Isto aperfeiçoa solidez à água das películas, mas também taxas de transmissão de vapor de água. O pedido de patente europeu número EP 2.371.892 A1, EP 2.371.893 A1, reivindicam MFC de ligação cruzada com íons de metal, glioxal, glutaraldeído e/ou ácido cítrico, respectivamente.

[0004] Exist em também desafios com produção de uma película de MFC com boas propriedades de barreira. É especialmente desafiador desidratar a película em altas velocidades de produção devido para o fato das propriedades características de celulose microfibrilada. Quando películas de MFC são utilizadas como barreiras, é crucial que as películas não possuam quaisquer furos ou outros defeitos que negativamente deveriam afetar as propriedades de barreira. Por conseqüência, é importante que a superfície da película de MFC venha a ser suave (lisa) tornando a desidratação ainda mais desafiadora na medida em que marcas de fio ou outros defeitos de superfície irão negativamente afetar as propriedades de barreira da película.

[0005] Existe, por conseqüência, uma necessidade para descobrir uma solução simples para produção de películas possuindo boas propriedades de barreira até mesmo em alta umidade e em alta velocidade de produção.

Sumário

[0006] É um objetivo da presente invenção o de proporcionar uma película compreendendo celulose microfibrilada, que possui propriedades de barreira aperfeiçoadas até mesmo em umidade relativa mais alta nas circundâncias.

[0007] É um objetivo da presente invenção o de proporcionar uma película compreendendo celulose microfibrilada, que pode ser produzida em velocidades de produção mais altas.

[0008] A presente invenção é definida pelas reivindicações de patente independentes anexadas. Concretizações são estabelecidas nas reivindicações de patente dependentes anexadas e na descrição e desenhos a seguir.

[0009] A presente invenção se refere a um método para fabricação de uma película em que o método compreende as etapas de: provisão de uma suspensão compreendendo uma celulose microfibrilada; adição de uma enzima para a suspensão; misturação da enzima com a suspensão para formar uma mistura; aplicação de referida mistura para um fio para formar uma rede fibrosa e secagem de referida rede para formar referida película. Com a adição de uma enzima para a suspensão compreendendo celulose microfibrilada, foi surpreendentemente descoberto que a desidratação da rede fibrosa formada foi aperfeiçoada. Ainda mais surpreendente foi que as propriedades de barreira da película formada permaneceram ou até mesmo se aperfeiçoaram, até mesmo em alta umidade.

[0010] A enzima é preferivelmente uma enzima de decomposição de celulose e/ou hemicelulose, tais como celulase, xilanase e/ou mananase.

[0011] A enzima pode ser celulase com uma atividade de mais do que 20 0000 CMU/g e/ou xilanase com uma atividade de mais do que 20 0000 nkat/ml.

[0012] A celulose microfibrilada é preferivelmente nativa, isto é, é uma celulose microfibrilada quimicamente não modificada.

[0013] A temperatura da suspensão quando a enzima é adicionada é preferivelmente entre 300C - 700C. Por aumento da temperatura da suspensão o material de celulose microfibrilada é mais acessível para a enzima.

[0014] A mistura é preferivelmente armazenada por um período de pelo menos 5 minutos, preferivelmente de pelo menos 15 minutos ou ainda mais preferivelmente de pelo menos 30 minutos antes de ser aplicada para referido fio. O tempo de armazenamento necessita ser suficiente de maneira tal a assegurar que a enzima venha a ter tempo suficiente para decompor o material necessitado.

[0015] O conteúdo seco da mistura é preferivelmente entre 0,01% em peso - 0,5% em peso. O conteúdo seco antes da adição das enzimas necessita ser baixo o suficiente de maneira tal que as enzimas podem ser uniformemente misturadas na suspensão.

[0016] O método pode adicionalmente compreender a etapa de tratamento mecânico da suspensão compreendendo celulose microfibrilada precedentemente para a adição da enzima. Desta maneira, a MFC será mais reativa para o tratamento enzimático.

[0017] O fio é preferivelmente parte de uma máquina de papel ou papelão tornando possível produzir a película em altas velocidades de produção.

[0018] A rede fibrosa é preferivelmente desidratada sobre o fio. A taxa de desidratação sobre o fio é aperfeiçoada com a presente invenção.

[0019] A velocidade de produção sobre o fio é entre 150 m/min - 1.500 m/min. Foi descoberto ser possível se ter capacidade para produzir uma película compreendendo MFC e até mesmo quantidades muito altas de MFC em uma alta velocidade de produção.

[0020] O conteúdo seco da rede fibrosa antes da secagem é preferivelmente entre 20% em peso - 50% em peso. Pela presente invenção é possível aumentar o conteúdo seco antes da secagem devido para o fato das propriedades de desidratação aperfeiçoadas da MFC utilizada. Por conseqüência, a demanda da subseqüente etapa de secagem é reduzida e a secagem pode então ser feita em uma demanda de energia mais baixa ou em um tempo mais curto.

[0021] A secagem é preferivelmente feita em uma temperatura entre 1000C - 1500C. Durante secagem é importante que as propriedades de barreira da película não venham a ser destruídas.

[0022] A mistura pode adicionalmente compreender qualquer um de amido, carboximetil celulose, um enchimento, produtos químicos de retenção, aditivos de floculação, aditivos de defloculação, aditivos de resistência a seco, aditivos de resistência a úmido, amaciantes, agentes tensioativos ou misturas dos mesmos. Pode ser possível adicionar aditivos que irão aperfeiçoar diferentes propriedades da mistura e/ou da película produzida. Foi descoberto que a retenção de produtos químicos na rede ou película é aperfeiçoada. Conseqüentemente, a quantidade de produtos químicos pode ser reduzida sem redução de seus efeitos.

[0023] A película preferivelmente possui uma taxa de transmissão de oxigênio na faixa a partir de 0,1 cc/m2/24h até 300 cc/m2/24h em concordância com ASTM D-3985, em uma umidade relativa de 50% a 230C e/ou em uma umidade relativa de 85% a 380C.

[0024] A suspensão compreende entre 50% em peso - 100% em peso de celulose microfibrilada por quantidade total de material orgânico na suspensão.

[0025] A presente invenção adicionalmente se refere a uma película produzida em concordância com o método descrito acima em que referida película compreende celulose microfibrilada e possui uma taxa de transmissão de oxigênio na faixa a partir de 0,1 cc/m2/24h até 300 cc/m2/24h mensurada em concordância com ASTM D-3985, em uma umidade relativa de 50% a 230C e/ou em uma umidade relativa de 85% a 380C. Pela presente invenção é possível produzir uma película que possui propriedades de barreira de oxigênio muito boas em alta umidade.

[0026] A película preferivelmente possui um peso base de menos do que 100 g/m2, preferivelmente entre 10 g/m2 - 100 g/m2. Na medida em que as propriedades de desidratação da película são aperfeiçoadas é possível produzir uma película com peso base mais alto em boa velocidade de produção.

[0027] A película é preferivelmente uma película de camada múltipla compreendendo mais do que uma camada.

[0028] A película preferivelmente compreende entre 50% em peso - 100% em peso de celulose microfibrilada por quantidade total de material orgânico da película.

Descrição detalhada

[0029] O método em concordância com a presente invenção se refere a um método para fabricação de uma película em que o método compreende as etapas de: provisão de uma suspensão compreendendo uma celulose microfibrilada; adição de uma enzima para a suspensão; misturação da enzima com a suspensão para formar uma mistura; aplicação de referida mistura para um fio para formar uma rede fibrosa e secagem de referida rede para formar referida película. Com a adição de uma enzima para a suspensão compreendendo celulose microfibrilada, foi surpreendentemente descoberto que a desidratação da rede fibrosa formada foi aperfeiçoada. Ainda mais surpreendente foi que as propriedades de barreira da película formada permaneceram ou até mesmo se aperfeiçoaram, até mesmo em alta umidade. As propriedades de barreira de oxigênio da película se mostraram aperfeiçoadas. Também, as propriedades de barreira de graxa e aroma da película foram aperfeiçoadas. Por adição de uma enzima de decomposição de celulose para a suspensão compreendendo celulose microfibrilada, a enzima irá decompor ou “comer” a celulose microfibrilada. A enzima irá se atar para áreas de superfície acessíveis das fibrilas e decompor as mesmas para fibrilas ainda menores ou dissolver as mesmas por decomposição da MFC para mono-, oligo-, ou poli- sacarídeos. Foi descoberto que os materiais de MFC os menores possuem o número o maior de áreas de superfície acessíveis, conduzindo para que as enzimas venham a atar e a decompor o material mais fino em uma maior extensão comparada com material de MFC mais grosseiro presente. Durante desidratação da rede fibrosa, o material fino decomposto ou dissolvido irá ser removido, isto é, a retenção do material o mais fino é reduzida, conduzindo para que a desidratação da película de MFC produzida venha a ser fortemente aperfeiçoada. Devido para o fato da remoção do material mais fino, as propriedades de barreira da película foram esperadas serem deterioradas. Surpreendentemente, aconteceu de outra maneira. As propriedades de barreira foram mostradas serem aperfeiçoadas. Aparentemente, a adição da enzima também resultou em uma distribuição de tamanho de fibrila mais estreita significando que mais do material o mais fino é removido como discutido acima, mas também que o material o mais grosseiro é decomposto formando o material mais fino. As fibrilas as maiores ou as mais grosseiras irão determinar à película resistência aperfeiçoada, mas muito mais material grosseiro irá fortemente diminuir as propriedades de barreira da película.

[0030] Ainda mais surpreendentemente foi que as propriedades de barreira em alta umidade da película foram aperfeiçoadas. Aparentemente, o tratamento enzimático do material de MFC irá afetar as propriedades de absorção de umidade da película. A enzima irá decompor o material de MFC de maneira tal que as propriedades de absorção de umidade do material venham a ser reduzidas conduzindo para que a película de MFC venha a ser mais resistente contra alta umidade.

[0031] Uma outra teoria para as propriedades de barreira e de desidratação aperfeiçoadas da película é a de que a retenção de aditivos adicionados para a mistura é aperfeiçoada. Por conseqüência, a presença, por exemplo, de produtos químicos de retenção ou produtos químicos de resistência é aumentada, o que conduz para desidratação aperfeiçoada e propriedades físicas aperfeiçoadas da película. Por conseqüência, uma outra vantagem com a presente invenção é a de que a quantidade de produtos químicos adicionados pode ser reduzida na medida em que a retenção dos produtos químicos é aperfeiçoada.

[0032] A enzima adicionada para a suspensão é preferivelmente uma enzima que decompõe celulose e/ou hemicelulose, tais como celulase, xilanase e/ou mananase. Dependendo do tipo da celulose microfibrilada, é possível delinear feitura da decomposição enzimática tanto para compreender somente uma espécie de enzima ou quanto para utilizar mistura de diferentes enzimas. A enzima pode ser celulase com uma atividade acima de 20 0000 CMU/g cuja atividade pode ser determinada sobre um substrato de CMC a 600C e pH 4,8. A enzima pode também ser xilanase com uma atividade acima de 20 0000 nkat/ml quando mensurada contra xilano de bétula em pH 5, a 500C e um citrato de Na a 50 mM como tampão de pH. Pode ser preferido utilizar uma mistura tanto de celulase e quanto de xilanase.

[0033] A celulose microfibrilada é preferivelmente nativa, isto é, uma celulose microfibrilada quimicamente não modificada. Celulose microfibrilada nativa compreende tanto celulose e quanto hemicelulose e uma mistura de celulase e xilanase pode então ser preferida para se utilizar.

[0034] A temperatura da suspensão compreendendo MFC é preferivelmente entre 300C - 700C, ainda mais preferivelmente entre 400C - 600C, antes que a enzina venha a ser adicionada para a suspensão. Por aumento da temperatura da suspensão, o material de celulose microfibrilada na suspensão é mais acessível para a enzima. É, por conseqüência, possível adicionar menos enzimas ou diminuir o tempo de armazenamento para a mistura. A faixa de temperatura escolhida é dependente da enzima utilizada sobre as condições de trabalho otimizadas para aquela enzima específica ou misturas de enzimas.

[0035] O valor de ph da suspensão compreendendo MFC é preferivelmente entre 4 - 8, ainda mais preferivelmente entre 5 - 7, antes que a enzima venha a ser adicionada para a suspensão. É importante que o valor de pH da suspensão venha a ser dentro da faixa mencionada de maneira tal que o ambiente para a enzima venha a ser tão benéfico quanto possível. Um pH excessivamente alto ou excessivamente baixo irá tanto diminuir a atividade da enzima ou quanto até mesmo desativar a mesma.

[0036] A enzima é adicionada para a suspensão de qualquer maneira adequada. Se a produção da película é feita sobre uma máquina de papel ou papelão é possível adicionar a enzima para a água branca sendo recuperada a partir da desidratação da mistura sobre o fio. A água branca compreendendo a enzima é depois disso adicionada para a suspensão. A enzima pode também ser adicionada durante produção da MFC, preferivelmente para o último estágio de tratamento mecânico das fibras para produzir MFC. Entretanto, é importante que a adição das enzimas não seja feita cedo demais se adicionadas durante produção de MFC. É importante que a suspensão venha a compreender uma substancialmente quantidade de MFC de maneira a que o tratamento com enzimas venha a ser eficiente.

[0037] A suspensão e a enzima são misturadas para formar uma mistura e é importante que a misturação seja minuciosa (completa) fazendo a enzima estar em contato com todos os finos e fibrilas na suspensão. A misturação pode ser feita de qualquer maneira convencional. Poderia, por exemplo, ser possível misturar a enzima com a suspensão por utilização de um dispositivo de misturação de alto cisalhamento ou por bombeamento da suspensão e da enzima.

[0038] Depois que a enzima e a suspensão são misturadas, a mistura necessita ser armazenada por um determinado período de tempo para se ter certeza que a enzima tenha tempo suficiente para decompor o material. É preferido que a mistura venha a ser armazenada por um período de pelo menos 5 minutos, preferivelmente de pelo menos 15 minutos ou ainda mais preferivelmente de pelo menos 30 minutos antes de ser aplicada para referido fio.

[0039] Por mensuração, por exemplo, da viscosidade, do valor de retenção de água, da quantidade de açúcares, ou por mensuração da taxa de desidratação da mistura, é possível determinar quando o tratamento enzimático é suficiente, isto é, por quanto tempo é necessitado, qual enzima utilizar, quanta enzima para dosar e qual atividade da enzima que é necessitada. Parâmetros que podem afetar a atividade enzimática e quais necessidades para serem otimizadas são, por exemplo, tempo, temperatura, valor de pH da mistura e quantidade e atividade da enzima. A presente invenção aperfeiçoa a desidratação de uma suspensão compreendendo celulose microfibrilada e é bem conhecido por uma pessoa especializada no estado da técnica saber quando uma boa ou adequada desidratação é conseguida. Por conseqüência, é óbvio para uma pessoa especializada no estado da técnica otimizar o tratamento enzimático de maneira tal que boas propriedades de desidratação da suspensão compreendendo celulose microfibrilada venham a ser conseguidas.

[0040] É possível que a suspensão seja uma suspensão que é uma fração de uma primeira suspensão. O método em concordância com a presente invenção pode então compreender as etapas de: provisão de uma primeira suspensão compreendendo uma celulose microfibrilada; fracionamento da primeira suspensão em uma suspensão e em uma segunda suspensão; adição da enzima para a suspensão; misturação da enzima com a suspensão para formar uma mistura; opcionalmente misturação da mistura com a segunda suspensão para formar uma segunda mistura; aplicação de referida mistura ou opcional segunda mistura para um fio para formar uma rede fibrosa; e secagem de referida rede para formar referida película.

[0041] A segunda suspensão pode também ser tratada com enzimas antes de ser misturada com a mistura. A fração da segunda suspensão é preferivelmente o rejeito, isto é, compreendendo um maior material de MFC. Uma vantagem com fracionamento da primeira suspensão é a de que o tratamento enzimático pode ser mais delineado na medida em que material de cada fração irá ser homogêneo e o tratamento enzimático otimizado pode então mais facilmente ser aplicado.

[0042] O método pode adicionalmente compreender a etapa de tratamento mecânico da suspensão compreendendo celulose microfibrilada precedentemente para a adição da enzima. Desta maneira, as superfícies ativas da celulose microfibrilada são aumentadas tornando a MFC mais reativa para o tratamento enzimático. O tratamento mecânico pode ser feito de qualquer maneira convencional, por exemplo, por refino ou homogeneização.

[0043] A película é depois disso produzida por aplicação de referida mistura ou segunda mistura para um fio para formar uma rede fibrosa e secagem de referida rede para formar pelo menos uma camada de referida película. O conteúdo seco da pelo menos uma camada da película depois da secagem é preferivelmente acima de 95% em peso.

[0044] A secagem é preferivelmente feita por aumento das temperaturas. Temperaturas utilizadas durante secagem podem ser entre 500C - 2000C, preferivelmente entre 1000C - 1500C. A secagem pode ser feita em qualquer equipamento convencional. Durante secagem, as enzimas são extintas não deixando nenhuma atividade de enzima residual no produto final, o que é importante se a película devesse ser utilizada, por exemplo, em aplicações de contato alimentício. Por conseqüência, é importante que a temperatura durante secagem venha a ser suficientemente alta para extinguir as enzimas. Também, na medida em que o conteúdo seco da película é aumentado, preferivelmente para acima de 95% em peso, a atividade das enzimas é terminada em tais altos conteúdos secos. É também possível extinguir as enzimas por outros métodos do que por aplicação de calor, por exemplo, por radiação ou por adição de produtos químicos. É importante que a película produzida não possua nenhuma atividade de enzima residual se for para ser utilizada para utilizações de fins sensíveis, por exemplo, em aplicações alimentícias.

[0045] O fio é preferivelmente um fio de uma máquina de fabricação de papel, isto é, qualquer espécie de máquina de fabricação de papel conhecida para uma pessoa especializada no estado da técnica utilizada para fabricação de papel, papelão, tecido ou quaisquer produtos similares. A mistura é a aplicada em cima do fio e a rede fibrosa formada sobre o fio é então desidratada. A rede fibrosa desidratada é depois disso secada por aumento da temperatura da rede para formar a película.

[0046] Pode também ser possível que a mistura seja aplicada em cima de uma rede fibrosa sobre um fio, para produzir um produto de papel ou papelão para o qual a mistura é aplicada para formar um produto revestido.

[0047] A velocidade de produção para a produção da película sobre um fio é preferivelmente entre 150 m/min - 1.500 m/min, preferivelmente entre 200 m/min - 1.200 m/min e ainda mais preferido entre 300 m/min - 1.000 m/min. Foi descoberto ser possível se ter capacidade para produzir uma película de MFC possuindo boas propriedades de barreira em uma velocidade de produção aumentada devido para o fato das propriedades de desidratação aperfeiçoadas da MFC utilizada.

[0048] A celulose microfibrilada da suspensão é produzida a partir de polpa mecânica, termomecânica ou química. A celulose microfibrilada é preferivelmente produzida a partir de polpa de Kraft. A celulose microfibrilada preferivelmente possui um valor de Schopper Riegler (SR0) de mais do que 80, preferivelmente de mais do que 90, ainda mais preferido de mais do que 93 ou ainda mais preferido de mais do que 95. O valor de Schopper- Riegler pode ser obtido através do método padrão definido em EN ISO 5267-1. Este alto valor de SR é determinado para uma polpa, com ou sem adicionais produtos químicos, por conseqüência, as fibras não se consolidaram em uma película ou começaram, por exemplo, hornificação. O conteúdo de sólido seco desta espécie de rede, antes de desintegrada e mensuração de SR, é de menos do que 50% (p/p). Para determinar o valor de Schopper-Riegler é preferível tomar uma amostra justamente depois da seção de fio ou a partir da caixa de entrada onde a consistência de rede úmida é relativamente baixa. A pessoa especializada compreende que produtos químicos de fabricação de papel, tais como agentes de retenção ou agentes de desidratação, possuem um impacto sobre o valor de SR. O valor de SR especificado aqui, é para ser compreendido como uma indicação, mas não uma limitação, para refletir as características do material de MFC em si mesmo. A celulose microfibrilada é preferivelmente produzida a partir de polpa nunca seca na medida em que foi descoberto que MFC nunca seca possui acessibilidade muito mais alta para enzimas comparada com MFC produzida a partir de polpa seca. É também preferido que a celulose microfibrilada possua um conteúdo de lignina muito baixo na medida em que lignina poderia negativamente afetar a atividade enzimática.

[0049] A mistura pode adicionalmente compreender aditivos, preferivelmente qualquer um de um amido, carboximetil celulose, um enchimento, produtos químicos de retenção, aditivos de floculação, aditivos de defloculação, aditivos de resistência a seco, aditivos de resistência a úmido, amaciantes, agentes tensioativos ou misturas dos mesmos. Pode ser possível adicionar aditivos que irão aperfeiçoar diferentes propriedades da mistura e/ou da película produzida.

[0050] A presente invenção também se refere a uma película, compreendendo celulose microfibrilada, película a qual possui uma taxa de transmissão de oxigênio na faixa a partir de 0,1 cc/m2/24h até 300 cc/m2/24h mensurada em concordância com ASTM D-3985, em uma umidade relativa de 50% a 230C e/ou em uma umidade relativa de 85% a 380C.

[0051] A quantidade de celulose microfibrilada na película produzida e, por conseqüência, também na suspensão é preferivelmente entre 50% em peso - 100% em peso por peso seco total da película, preferivelmente entre 60% em peso - 100% em peso por peso seco total da película e ainda mais preferido entre 70% em peso - 100% em peso por peso seco total da película. Por conseqüência, a película ou suspensão pode também compreender fibras celulósicas mais longas ou normais como tais, preferivelmente fibras de polpa química, mecânica ou termomecânica. As fibras podem ser produzidas a partir de fibras de madeira dura ou de madeira macia.

[0052] Em concordância com uma concretização, a película pode possuir um peso base de menos do que 100 g/m2, ou de menos do que 70 g/m2, ou de menos do que 50 g/m2, ou de menos do que 40 g/m2, ou de menos do que 30 g/m2. O peso base é preferivelmente de pelo menos 10 g/m2, preferivelmente entre 10 g/m2 - 100 g/m2, ainda mais preferido entre 10 g/m2 - 70 g/m2, mais preferido entre 10 g/m2 - 50 g/m2 e o mais preferido entre 10 g/m2 - 30 g/m2.

[0053] Celul ose microfibrilada (MFC) deverá no contexto do pedido de patente significar uma fibra de partícula de celulose ou fibrila de nano escala com pelo menos uma dimensão de menos do que 100 nm. MFC compreende parcialmente ou totalmente celulose fibrilada ou fibras de lignocelulose. As fibrilas liberadas possuem um diâmetro de menos do que 100 nm, enquanto que o diâmetro de fibrila efetivo ou distribuição de tamanho de partícula e/ou relação de aspecto (comprimento/largura) depende da fonte e dos métodos de fabricação. A fibrila a menor é chamada de fibrila elementar e possui um diâmetro de aproximadamente 2 nm - 4 nm (ver, por exemplo, Chinga-Carrasco, G., Cellulose fibres, nanofibrils and microfibrils,: The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view, Nanoscale research letters 2011, 6:417), enquanto é comum que a forma agregada das fibrilas elementares, também definida como microfibrila (Fengel, D., Ultrastrutural behavior of cell wall polysaccharides, Tappi J., March 1970, Vol 53, No. 3), é o produto principal que é obtido quando de fabricação de MFC, por exemplo, por utilização de um processo de refino estendido ou processo de desintegração por queda de pressão. Dependendo da fonte e do processo de fabricação, o comprimento das fibrilas pode variar a partir de em torno de 1 micrômetro para mais do que 10 micrômetros. Um grau de MFC grosseiro poderia conter uma fração substancial de fibras fibriladas, isto é, fibrilas se projetando a partir da traqueide (fibra de celulose), e com uma determinada quantidade de fibrilas liberadas a partir da traqueide (fibra de celulose).

[0054] Exist em diferentes acrônimos para MFC, tais como microfibrilas de celulose, celulose fibrilada, celulose nanofibrilada, agregados de fibrila, fibrilas de celulose de nano escala, nanofibras de celulose, nanofibrilas de celulose, microfibras de celulose, fibrilas de celulose, celulose microfibrilar, agregados de microfibrila, e agregados de microfibrila de celulose. MFC também pode ser caracterizada por várias propriedades físicas ou químico-físicas, tais como grande área de superfície ou sua habilidade para formar um material assemelhado a gel em baixos sólidos (1% em peso - 5% em peso) quando dispersada em água. A fibra de celulose é preferivelmente fibrilada em uma extensão tal que a área de superfície específica final da MFC formada venha a ser a partir de cerca de 1 m2/g até cerca de 200 m2/g, ou mais preferivelmente de 50 m2/g - 200 m2/g quando determinada para um material congelado-seco com o método de BET.

[0055] Vários métodos existem para fazer MFC, tais como refino de passe único ou múltiplo, pré-hidrólise seguida por refino ou alta desintegração de cisalhamento ou liberação de fibrilas. Uma ou diversas etapas de pré- tratamento são usualmente requeridas de maneira tal a fazer fabricação de MFC tanto eficiente em energia e quanto sustentável. As fibras de celulose da polpa a ser suprida podem, por conseqüência, serem pré-tratadas enzimaticamente ou quimicamente, por exemplo, para hidrolisar ou intumescer fibra ou reduzir a quantidade de hemicelulose ou lignina.

[0056] A celulose nanofibrilar pode conter algumas hemiceluloses; a quantidade é dependente da fonte de planta. Desintegração mecânica das fibras pré-tratadas, realizada com equipamento adequado, tal como um refinador, moedor, homogeneizador, coloider (colloider), moedor de fricção, sonicador de ultrassom, fluidizador, tal como microfluidizador, macrofluidizador ou homogeneizador do tipo de fluidizador. Dependendo do método de fabricação de MFC, o produto poderia também conter finos, ou celulose nanocristalina ou, por exemplo, outros produtos químicos presentes em fibras de madeira ou em processo de fabricação de papel. O produto poderia também conter várias quantidades de partículas de fibra de tamanho mícron que não foram eficientemente fibriladas. MFC pode ser produzida a partir de fibras de celulose de madeira, tanto a partir de fibras de madeira dura ou quanto a partir de fibras de madeira macia. Ela pode também ser feita a partir de fontes microbianas, fibras de agricultura, tais como polpa de palha de trigo, bambu, bagaço, ou outras fontes de fibra de não madeira. Ela é preferivelmente feita a partir de polpa incluindo polpa a partir de fibra virgem, por exemplo, polpas mecânicas, polpas químicas e/ou polpas termomecânicas. Ela pode também ser feita a partir de papel desintegrado ou de papel reciclado.

[0057] A definição anteriormente descrita de MFC inclui, mas não é limitada para, o novo proposto padrão TAPPI W13021 sobre nano fibrila de celulose (CNF) definindo um material de nanofibra de celulose contendo fibrilas elementares múltiplas tanto com região cristalina e quanto com região amorfa, possuindo uma alta relação de aspecto com largura de 5 nm - 30 nm e relação de aspecto usualmente maior do que 50.

Exemplos Exemplo 1

[0058] Testes foram conduzidos em uma máquina de papel piloto para produzir uma película de MFC. Em adição para uma suspensão de celulose microfibrilada (MFC), um sistema de retenção compreendendo amido de extremidade úmida, polissacarídeo catiônico, produto químico de retenção e produto químico de resistência a úmido foram utilizados, (ponto de teste de referência KP4.1). Em adição, enzimas na forma de celulose 5 kg/t ou xilanase 10 kg/t foram dosadas para as águas de circulação de máquina de papel em KP5 e KP6, respectivamente.

[0059] A adição de enzimas aperfeiçoou a desidratação sobre a seção de fio, o que foi percebido como a linha de água sobre o fio de Fourdnier que estava mais próximo para a caixa principal. O primeiro valor da linha de água na tabela abaixo representa em qual caixa de sucção a linha aparece. Número mais baixo está mais próximo para a caixa principal significando que desidratação é aperfeiçoada. Adicionalmente, cada caixa de sucção foi dividida em cinco diferentes áreas. O segundo número representa qual área de respectiva caixa de sucção a linha de água aparece para determinar um valor ainda mais preciso.

[0060] A atividade da enzima utilizada em KP5 foi 96 400 CMU/g e a atividade da enzima utilizada em KP6 foi 63 300 nkat/ml.

[0061] Os pontos de teste possuindo dosagem de enzima (KP5 e KP6) na extremidade úmida tiveram propriedades de barreira de oxigênio aperfeiçoadas comparados com ponto de teste de referência KP4.1 mostrando como a taxa de transmissão de oxigênio [oxygen transmission rate (OTR)] foi substancialmente mais baixa com os pontos de teste KP5 e KP6. Adicionalmente, a taxa de desidratação das películas em concordância com a presente invenção (KP5 e KP6) foi aperfeiçoada. Tabela 1: Pontos de teste e valor de OTR e desidratação mensurados.

Exemplo 2

[0062] As películas de MFC KP4.1, KP5 e KP6 produzidas da mesma maneira como no Exemplo 1 foram revestidas por polietileno de extrusão com 25 g/m2 de polietileno de baixa densidade (LDPE).

[0063] A taxa de transmissão de oxigênio (OTR) das películas de MFC revestidas por PE foi mensurada a 380C e condições de umidade relativa (RH) de 85%, isto é, condições tropicais. Também, a (OTR) foi mensurada depois de armazenamento das películas revestidas por PE a 380C e 85% de RH por 3 semanas.

[0064] Os resultados na Tabela 2 mostram que a taxa de transmissão de oxigênio (OTR) em condições tropicais foram mais baixos para as películas de KP5 e KP6, tanto antes e quanto depois de condicionamento das películas a 380C e 85% de RH por 3 semanas. Por conseqüência, as propriedades de barreira de oxigênio das películas em concordância com a presente invenção foram aperfeiçoadas. Tabela 2: Resultados para os pontos de teste revestidos por PE.

Exemplo 3

[0065] A resistência de óleo e graxa das películas de MFC KP4.1, KP5 e KP6 foram testadas em concordância com o método ASTM F119-82 modificado. Gordura de galinha foi utilizada como graxa e o teste foi desempenhado em um forno a 600C.

[0066] Os resultados a partir do teste são apresentados na Tabela 3. Pode ser observado a partir dos resultados que a resistência de óleo e graxa das películas de MFC é ligeiramente aperfeiçoada quando enzimas foram dosadas para águas de circulação de máquina de papel (KP5 e KP6). Conseqüentemente, a película produzida em concordância com a presente invenção também possui boas propriedades de barreira de graxa. Tabela 3: Resultados a partir de testagem de resistência de óleo e graxa.

L = período de tempo de ruptura = ponto/pontos de gordura visualmente perceptíveis sobre a placa de TLC colocada sob o material, penetração efetiva da gordura através do material. c + f = amostra foi engordurada e dobrada antes de testagem.

[0067] Em vista da descrição anteriormente detalhada da presente invenção, outras modificações e variações irão se tornar aparentes para aqueles especializados no estado da técnica. Entretanto, deveria ser aparente que tais outras modificações e variações podem ser efetuadas sem afastamento a partir do espírito e do escopo da presente invenção.

Claims

1. Um método para fabricação de uma película em que o método compreende as etapas de: - provisão de uma suspensão compreendendo uma celulose microfibrilada; - adição de uma enzima para a suspensão; - misturação da enzima com a suspensão para formar uma mistura; caracterizado pelo fato de que também compreende as etapas de: - aplicação de referida mistura para um fio para formar uma rede fibrosa; e - secagem de referida rede para formar referida película, a temperatura da suspensão quando a enzima é adicionada sendo entre 300C e 700C, e a mistura sendo armazenada por um período de pelo menos 5 minutos antes de ser aplicada para referido fio.

2. O método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a enzima é uma enzima de decomposição de celulose e/ou de hemicelulose, tal como celulase, xilanase e/ou mananase.

3. O método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a enzima é celulase com uma atividade de mais do que 20 000 CMU/g.

4. O método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a enzima é xilanase com uma atividade de mais do que 20 000 nkat/ml.

5. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o conteúdo seco da mistura é entre 0,01% em peso e 0,5% em peso.

6. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende a etapa de tratamento mecânico da suspensão compreendendo celulose microfibrilada precedentemente para a adição da enzima.

7. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a rede fibrosa é desidratada no fio.

8. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a velocidade de produção do fio é entre 150 m/min e 1.500 m/min.

9. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o conteúdo seco da rede fibrosa antes da secagem é entre 20% em peso e 50% em peso.

10. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a secagem é feita em uma temperatura entre 1000C e 1500C.

11. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que referida mistura adicionalmente compreende qualquer um de amido, carboximetil celulose, um enchimento, produtos químicos de retenção, aditivos de floculação, aditivos de defloculação, aditivos de resistência a seco, aditivos de resistência a úmido, amaciantes, agentes tensioativos ou misturas dos mesmos.

12. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a película possui uma taxa de transmissão de oxigênio na faixa a partir de 0,1 cc/m2/24h até 300 cc/m2/24h em concordância com ASTM D-3985, em uma umidade relativa de 50% a 230C e/ou em uma umidade relativa de 85% a 380C.

13. O método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a suspensão compreende entre 50% em peso e 100% em peso de celulose microfibrilada por quantidade total de material orgânico na suspensão.